JP2009209842A - ポンプモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】大形のサクションフィルタを備えつつ燃料タンク上面の開口孔を通過させて容易に燃料タンク内へ設置することが可能なポンプモジュールを提供する。
【解決手段】燃料ポンプ３０を保持するプレート７０およびサクションフィルタ４０を同時に含む輪郭線Ｃを、輪郭線Ｃを挟んで対向し且つ平行な一対の輪郭線Ｃ接線の距離の最小値が燃料タンク１００の開口孔１０２の直径Ｄよりもよりも大きいポンプモジュール１０において、サクションフィルタ４０はサクションフィルタ４０上の所定の折曲線Ｂを軸として折り畳み可能に形成され、折曲線Ｂ位置は、サクションフィルタ４０が折り畳まれた時の最小距離が開口孔１０２の直径寸法よりも小さくなるように設定されている。これにより、大形のサクションフィルタを備えつつ燃料タンク１００の開口孔１０２を通過させて容易に燃料タンク１００内へ設置可能なポンプモジュール１０を提供できる。
【選択図】図４

Description

従来、車両等の燃料タンク内に設置され燃料タンク内の燃料を燃料ポンプで吸入・吐出し燃料タンク外へ送出する、いわゆるインタンク式のポンプモジュールが知られている。ポンプモジュールは、燃料ポンプ、サクションフィルタ、燃料フィルタ等を一つの部品にまとめたものである。燃料ポンプの吸入側にはサクションフィルタが、燃料ポンプの吐出側には燃料フィルタがそれぞれ取り付けられ、燃料フィルタを通過した燃料が燃料タンク外へ送出される。燃料タンクは、搭載される車両における設置スペースの制限、特に車両の高さ方向寸法の制限を受けて、高さの低い扁平な形状に形成されることがある。このような燃料タンクに用いられるポンプモジュールに対しては、高さ方向、つまり上下方向寸法を小さくすることが求められている。一方、ポンプモジュールが備える燃料ポンプは一般にモータにより駆動される遠心式ポンプ、すなわち、モータの駆動軸であるロータ軸の一端にインペラが固定されポンプ形状が細長い円筒状をなすものが用いられている。このような燃料ポンプを縦置きにすると、つまりロータ軸の軸方向を車両の上下方向と一致させて配置すると、ポンプモジュールの上下方向寸法が大きくなり扁平な燃料タンク内に設置できなくなる。したがって、扁平形状の燃料タンク用のポンプモジュールでは、燃料ポンプのロータ軸を車両の水平方向とする、言い換えると扁平な燃料タンクの底面に沿う方向とする、横置きにすることが考えられている（特許文献１参照）。
特開２００４−１３７９８６号公報

上記特許文献のポンプモジュールでは、燃料フィルタが設けられ、さらに燃料フィルタの下流側にはフランジが設けられている。このフランジは、燃料タンク上面に設けられた開口孔を塞ぐように取り付けられ、燃料フィルタを通過した燃料を燃料タンク外へ送出するための燃料通路を備え、且つポンプモジュールを保持している。また、上記特許文献のポンプモジュールは、有底開口状のサブタンクを備え、このサブタンク内に燃料ポンプ、サクションフィルタ、燃料フィルタを収容している。サブタンクは燃料タンクの開口孔を通過可能な形状に形成されており、開口孔を通してサブタンクを燃料タンク内へ入れることにより、ポンプモジュールが燃料タンク内に設置される。サブタンク内は常に燃料で満たされているので、燃料ポンプはサクションフィルタを介して容易に燃料を吸入できる。

ところで、サブタンクを備えないポンプモジュールもある。この場合、燃料ポンプは、サクションフィルタを介して直接燃料タンク内の燃料を吸入する必要がある。扁平形状の燃料タンクでは、燃料量が少なくなると車両が傾斜したときにサクションフィルタの一部が燃料外に露出する可能性がある。そのため、サブタンクを備えないポンプモジュールにおいては、車両の傾斜方向如何によらず確実に燃料を吸い上げられるようにするために、サクションフィルタを大きくする必要がある。さらに、扁平形状の燃料タンクに対応して燃料ポンプは横置きされている。このように、サクションフィルタが大型化すること、および燃料ポンプが横置きされることから、ポンプモジュールの大きさ、つまり、燃料タンクの底面に設置された状態での平面形状が燃料タンク上面の開口孔よりも大きくなり、ポンプモジュールを燃料タンク内へ設置することが困難となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、大形のサクションフィルタを備えつつ燃料タンク上面の開口孔を通過させて容易に燃料タンク内へ設置することが可能なポンプモジュールを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載のポンプモジュールは、燃料タンク内に設置され燃料タンクの内部の燃料を外部へ供給する燃料ポンプと、燃料ポンプの吸入側に設けられて燃料を濾過するサクションフィルタと、を備えるポンプモジュールであって、燃料タンクが車両へ搭載された状態における燃料タンクの上壁に設けられた開口孔を介して燃料タンク内へ挿入されるとともに、上壁と対向する壁である燃料タンクの下壁に設置され、下壁上における平面形状の輪郭線の接線であって輪郭線を挟んで対向し且つ互いに平行である一対の接線の距離の最小値である最小距離は開口孔の直径寸法よりも大きく設定され、燃料ポンプは燃料タンク内に設置された状態において駆動用モータのロータ軸が下壁と略平行となり、サクションフィルタはサクションフィルタ上の所定の折曲線を軸として折り畳み可能に形成され、折曲線位置はサクションフィルタが折曲線を軸として折り畳まれた状態における最小距離が開口孔の直径寸法よりも小さくなるように設定されることを特徴としている。

上述の構成において、サクションフィルタが外力の作用によりサクションフィルタ上の所定の折曲線を軸として折り畳まれると、ポンプモジュールの平面形状は折り畳み前に比べて部分的に縮小される。これにより、ポンプモジュール平面形状輪郭線の接線であって輪郭線を挟んで対向し且つ互いに平行である一対の接線の距離の最小値である最小距離は開口孔の直径寸法よりも小さくなる。そうすると、ポンプモジュールは、一対の接線の距離が最小値となったときの接線方向に移動させることにより燃料タンクの開口孔を通過することができる。すなわち、何らかの手段によりサクションフィルタに外力を加えて折り畳むことにより、ポンプモジュールを燃料タンク上面の開口孔を通して燃料タンク内へ挿入することができる。そして、ポンプモジュールが燃料タンク内へ入った後、サクションフィルタに加えられていた外力を除去すると、サクションフィルタは展張して元の形状に戻る。

以上により、燃料タンク上面の開口孔を通過させて容易に燃料タンク内へ設置することができるポンプモジュールを提供することができる。

本発明の請求項２に記載のポンプモジュールは、折曲線はロータ軸と略平行であることを特徴としている。

燃料ポンプは、モータのロータ軸の軸方向に延びる円筒状に形成されている。このため、燃料ポンプ単体としては、燃料タンクの開口孔を通過する場合、ロータ軸の軸方向に沿って移動させる方が、ロータ軸の軸方向に直交する方向へ動かす場合に比べて、開口孔を通過し易い。つまり、燃料ポンプが開口孔を通り抜ける際に燃料ポンプと開口孔との間の隙間が大きくなっている。したがって、サクションフィルタの折曲線を燃料ポンプのロータ軸と平行に形成することにより、より確実にサクションフィルタが折り畳まれた状態でポンプモジュールを燃料タンクの開口孔を通過させることができる。

以下、本発明の一実施形態を、自動車に搭載される燃料タンク１００に取り付けられているポンプモジュール１０に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０は、図１に示すように、フランジ２０、燃料ポンプ３０、サクションフィルタ４０、燃料フィルタ４０等を一体化して一つの部品として構成されている。ポンプモジュール１０は、図１に示すように、フランジ２０を燃料タンク１００の上壁１０１に設けられた嵌合孔１０２に嵌合させつつ上壁１０１に固定することにより燃料タンク１００に固定される。

燃料タンク１００は、たとえば樹脂材料から形成されている。燃料タンク１００が自動車に搭載された状態において、図１の上方が自動車の上方となっている。すなわち、ポンプモジュール１０は、燃料タンク１００が自動車に搭載されたときに上側となる上壁１０１に取り付けられている。

以下に、ポンプモジュール１０の構成について説明する。

フランジ２０は、樹脂材料を成型加工することにより円盤状に形成され、吐出口２２、電気コネクタ２３を有している。吐出口２２は、燃料タンク１００としての燃料出口である。ここから、ポンプモジュール１０が備える燃料ポンプ３０により加圧された燃料が送出される。電気コネクタ２３は、後述する燃料ポンプ３０の駆動用電動機（図示せず）に電力を供給するためのものである。フランジ２０には、図1に示すように、嵌合部２１が設けられている。嵌合部２１はフランジ２０と同軸上の扁平な円筒形に形成されている。嵌合部２１は、燃料タンク１００の上壁１０１に設けられた円形の開口孔１０２に嵌合する形状に形成されている。フランジ２０の燃料タンク１００内側には、図１に示すように、燃料フィルタ５０が設けられている。燃料フィルタ５０は、たとえば不織布等からなる濾材（図示せず）を内蔵し、ポンプモジュール１０が備える後述する燃料ポンプ３０から吐出された燃料を通過させることにより燃料中の異物等を捕集して清浄化するためのものである。燃料フィルタ５０の入り口５１は、図１に示すように、接続パイプ９０を介して燃料ポンプ３０の吐出口に連通している。燃料フィルタ５０の出口５２は、図１に示すように、フランジ２０の吐出口２２に連通している。接続パイプ９０は、樹脂製あるいはゴム製のパイプから形成されている。

燃料ポンプ３０は、その内部に図示しないモータを備え、モータの回転子の軸であるロータ軸（図示せず）にはインペラが固定されている。モータに電力が供給されてロータ軸が回転してインペラが駆動されると、燃料ポンプ３０は、吸入口３１から燃料を吸入し、吸入した燃料を加圧して吐出口３２から吐出する。ポンプモジュール１０が燃料タンク１００に取り付けられた状態で、燃料ポンプ３０は、図１に示すように、ロータ軸（図示せず）の中心軸Ｒを燃料タンク１００の下壁１０３と平行として配置されている（いわゆる、燃料ポンプ横置きタイプである）。燃料ポンプ３０は、図１に示すように、プレート７０に固定されている。プレート７０は、樹脂材料を成型加工して形成されている。プレート７０は、図１に示すように、支持柱８０およびスプリング９０を介してフランジ２０に保持されている
支柱８０は金属材料から丸棒状に形成されている。支柱８０の一端は、図１に示すように、フランジ２０に固定され、支柱８０の他端は、プレート７０の支持部７１の孔７１ａと孔７１ａ内を軸方向に移動可能に嵌合している。このような構造により、プレート７０はフランジ２０に対して燃料タンク１００天地方向、つまり図１における上下方向における離間距離が調節可能となっている。プレート７０の支持部７１とフランジとの間には、支柱８０の外周側に支柱８０と同軸上にスプリング９０が配置されている。スプリング９０としてはコイルスプリングが用いられている。スプリング９０は圧縮状態で装着されているので、スプリング９０は、常にプレート７０を図１の下方に向けて、言い換えると燃料タンク１００の下壁１０３に向けて付勢している。これにより、プレート７０は、つまり燃料ポンプ３０は、常に燃料タンク１００の下壁１０３に押し付けられた状態で配置されることになる。

燃料ポンプ３０の吸入口３１には、図１に示すように、サクションフィルタ４０が取り付けられている。サクションフィルタ４０は、燃料タンク１００内の燃料に含まれる異物を捕捉して、異物が燃料ポンプ３０内に吸入されることを阻止するためのものである。本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０は、燃料ポンプ３０およびサクションフィルタ４０を収容するサブタンクを備えていない。したがって、自動車の走行中に自動車の姿勢変動に伴い燃料タンク１００の姿勢が変化して液面が傾斜しても、燃料ポンプ３０が確実に燃料を吸入できるように、サクションフィルタ４０の形状を大きく設定している。すなわち、サクションフィルタ４０が、燃料タンク１００の下壁１０３上でより広い範囲に接するような形状に設定されている。

本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０が燃料タンク１００内に設置された状態、詳しくは燃料ポンプ２０を保持固定しているプレート７０およびサクションフィルタ４０が燃料タンク１００の下壁１０３に密着した状態におけるポンプモジュール１０の平面形状は、図２において、サクションフィルタ４０の輪郭線およびプレート７０の輪郭線を同時に含む形状である。すなわち、図３中において実線で示す、輪郭線Ｃとなる。この輪郭線Ｃを挟んで対向し且つ互いに平行である一対の輪郭線Ｃの接線の距離の最小値は、図３に示すように、距離Ｌ３である。そして、本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０においては、上述したように、サクションフィルタ４０形状が大きくなっているため、距離Ｌ３は、燃料タンク１００の開口孔１０２の直径Ｄよりも大きくなっている。したがって、ポンプモジュール１０は、燃料タンク１００内に設置されているときの平面形状のままでは、燃料タンク１００の開口孔１０２を通過できない。言い換えると、燃料タンク１００内へ装着できないことになる。

そこで、本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０では、サクションフィルタ４０をサクションフィルタ４０上の折曲線Ｂに沿って折り畳み可能な構成としている。これにより、ポンプモジュール１０の燃料タンク１００内への装着作業時において、サクションフィルタ４０を折り畳むことにより、ポンプモジュール１０の平面形状を燃料タンク１００の開口孔１０２を通過可能な形状に一時的に変化させて、燃料タンク１００内へ挿入できるようにしている。

以下に、本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０の特徴であるサクションフィルタ４０の構成について説明する。

サクションフィルタ４０は、図４に示すように、袋状のフィルタエレメント４１とフィルタエレメント４１の内部に包み込まれるように配置されてフィルタエレメント４１を支持する枠部材である枠体４２を備えている。サクションフィルタ４０は、その平面形状が図２に示すように略Ｌ字状に形成されている。これにより、燃料タンク１００の下壁１０３上における面積、すなわち燃料の吸入口として作用する面積を大きくしている。フィルタエレメント４１は化学繊維からなる織布等から形成されている。枠体４２は、樹脂材料を成型加工して図４に示すような略梯子状に形成されている。枠体４２は、フレーム部４３の途中にフレーム部４３に隣接して、フレーム部４３よりも剛性が低い可撓部４４を備えている。可撓部４４は、その厚さが、図５に示すように、フレーム部４３よりも薄く形成され（つまり、ｔ２＜ｔ１）、これによって、可撓部４４の剛性は、フレーム部４３の剛性よりも低くなっている。可撓部４４は、図４に示すように、枠体４２の両端部に各１個ずつ設けられている。

ここで、サクションフィルタ４０に対して外力Ｆが作用する場合を考える。詳しくは、枠体４２の燃料ポンプ３０の吸入口３１に接続されている側とは反対側の自由端において、図５に示すように、フレーム部４３の板厚方向に外力Ｆが作用する場合を考える。サクションフィルタ４０は、一端が燃料ポンプ３０の吸入口３１に接続され支持されている片持ち梁とみなすことができる。したがって、サクションフィルタ４０の自由端に外力Ｆが作用すると、サクションフィルタ４０、詳しくは枠体４２に曲げ応力が発生する。このとき枠体４２の剛性が均一であれば、枠体４２は弓形の円弧状に変形することになる。ところが、本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０の特徴であるサクションフィルタ４０では、枠体４２に、周囲よりも剛性が低い可撓部４４が設けられている。すなわち、枠体４２の剛性が均一ではないため、可撓部４４の変形量が大きくなり、可撓部４４が、図５中において矢印で示す方向に集中的に弾性変形しつつ、図４中に示す折曲線Ｂに沿って板厚方向に折れ曲る。枠体４２の外側に配置されているフィルタエレメント４１は、化学繊維からなる織布等から形成され柔軟性を有しているので、枠体４２の弾性変形に容易に追従する。これにより、サクションフィルタ４０が折曲線Ｂに沿って折り畳まれる。ここで、枠体４２に形成された可撓部４４は、枠体４２を容易に弾性変形させる機能、すなわち応力集中を誘起させる切り欠きのような機能を果たしている。一方、外力Ｆが作用しなくなると、可撓部４４はその弾性力により元の真っ直ぐな形状に復元する。すなわち、サクションフィルタ４０は、図２に示すような平面形状に展張される。

サクションフィルタ４０に外力Ｆを作用させることによりサクションフィルタ４０を折曲線Ｂに沿って折り畳んだ場合の形状を、図２中の二点鎖線で示す。図２中においては、サクションフィルタ４０の折曲線Ｂよりも下側の部分が紙面上側に立ち上がった状態を示している。すなわち、サクションフィルタ４０の折曲線Ｂよりも下側の部分が折曲線Ｂの周りに９０度回転した状態を示している。サクションフィルタ４０の一部を折曲線Ｂに沿って折り畳んだ場合の、ポンプモジュール１０の輪郭線は、図６中における輪郭線Ｄのようになる。この輪郭線Ｄを挟んで対向し且つ互いに平行である一対の輪郭線Ｄの接線の距離の最小値は、図６に示すように、距離Ｌ２である。そして、距離Ｌ２は、燃料タンク１００の開口孔１０２の直径Ｄよりも小さくなっている。したがって、ポンプモジュール１０は、サクションフィルタ４０の一部を折曲線Ｂに沿って折り畳んだ状態では、燃料タンク１００の開口孔１０２を通過することができる。すなわち、ポンプモジュール１０を燃料タンク１００内へ装着することができる。そして、サクションフィルタ４０が燃料タンク１００の開口孔１０２を通過した後、サクションフィルタ４０を折り畳んでいた外力Ｆが除去されると、可撓部４４が弾性力により元の真っ直ぐな形状に復元して、サクションフィルタ４０が、図２に示すような平面形状に展張されて、サクションフィルタ４０としての正常な使用可能状態となる。

以上説明した本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０では、燃料タンク１００の下壁１０３上における平面形状の輪郭線である、燃料ポンプ３０を保持するプレート７０およびサクションフィルタ４０を同時に含む輪郭線Ｃが、輪郭線Ｃを挟んで対向し且つ平行な一対の輪郭線Ｃ接線の距離の最小値が燃料タンク１００の開口孔１０２の直径Ｄよりもよりも大きく設定され、燃料ポンプ３０は燃料タンク１００内に設置された状態において駆動用モータのロータ軸Ｒが下壁と略平行となり、サクションフィルタ４０はサクションフィルタ４０上の所定の折曲線Ｂを軸として折り畳み可能に形成され、折曲線Ｂ位置は、サクションフィルタ４０が折曲線Ｂを軸として折り畳まれた状態における最小距離が開口孔１０２の直径寸法よりも小さくなるように設定される構成とした。これにより、大形のサクションフィルタを備えつつ燃料タンク１００上壁１０１の開口孔１０２を通過させて容易に燃料タンク１００内へ設置することが可能なポンプモジュール１０を提供することができる。

なお、以上説明した本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０では、サクションフィルタ４０の枠体４２に設けた可撓部４４の板厚をフレーム部４３より薄くしているが、板厚および幅寸法の両方をフレーム部４３より小さく設定してもよい。

また、以上説明した本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０では、サクションフィルタ４０の平面形状を略Ｌ字状としているが、Ｌ字形状に限る必要は無く他の形状であっても構わない。また、ポンプモジュール１０の燃料タンク１００内への装着作業時にサクションフィルタ４０を折り畳む際の折曲線Ｂの位置は、サクションフィルタ形状、開口部直径寸法等により、ポンプモジュールが開口部を通過可能なように、適宜設定すればよい。

また、以上説明した本発明の一実施形態によるポンプモジュール１０では、燃料ポンプ３０から吐出される燃料圧力を所定値に調節する圧力レギュレータを備えていないが、圧力レギュレータを備える構成としてもよい。たとえば、燃料ポンプ３０の吐出口３２から燃料フィルタ５０の入り口までの燃料通路途中に設置する、あるいは燃料ポンプ３０に内蔵する構成としてもよい。

本発明を具体的に適用した一実施形態におけるポンプモジュール１０の側面図である。 図１中のＩＩ矢視図である。 ポンプモジュール１０のサクションフィルタ４０の平面図である。 サクションフィルタ４０の構成を説明する平面図である。 図４中のＶ−Ｖ線断面図である。 ポンプモジュール１０のサクションフィルタ４０の平面図である。

符号の説明

１０ ポンプモジュール
２０ フランジ
２１ 嵌合部
２２ 吐出口
２３ 電気コネクタ
３０ 燃料ポンプ
３１ 吸入口
３２ 吐出口
４０ サクションフィルタ
４１ フィルタエレメント
４２ 枠体
４３ フレーム部
４４ 可撓部
４５ コネクタ
５０ 燃料フィルタ
５１ 入り口
５２ 出口
６０ 接続パイプ
７０ プレート
７１ 支持部
７１ａ 孔
８０ 支柱
９０ スプリング
１００ 燃料タンク
１０１ 上面
１０２ 開口孔
１０３ 下壁
Ａ 輪郭線
Ｂ 折曲線
Ｃ 輪郭線
Ｄ 直径
Ｆ 外力
Ｌ１、Ｌ２ 距離
ｔ１、ｔ２ 板厚

Claims (2)

1. 燃料タンク内に設置され前記燃料タンクの内部の燃料を外部へ供給する燃料ポンプと、
   前記燃料ポンプの吸入側に設けられて燃料を濾過するサクションフィルタと、を備えるポンプモジュールであって、
   前記燃料タンクが車両へ搭載された状態における前記燃料タンクの上壁に設けられた開口孔を介して前記燃料タンク内へ挿入されるとともに、前記上壁と対向する壁である前記燃料タンクの下壁に設置され、
   前記下壁上における平面形状の輪郭線の接線であって前記輪郭線を挟んで対向し且つ互いに平行である一対の前記接線の距離の最小値である最小距離は前記開口孔の直径寸法よりも大きく設定され、
   前記燃料ポンプは前記燃料タンク内に設置された状態において駆動用モータのロータ軸が前記下壁と略平行となり、
   前記サクションフィルタは前記サクションフィルタ上の所定の折曲線を軸として折り畳み可能に形成され、
   前記折曲線位置は前記サクションフィルタが前記折曲線を軸として折り畳まれた状態における前記最小距離が前記開口孔の直径寸法よりも小さくなるように設定されることを特徴とするポンプモジュール。
2. 前記折曲線は前記ロータ軸と略平行であることを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。

Images