JP4923123B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用の燃料供給装置に関し、特に、燃料タンクから燃料噴射装置に対し燃料を供給する自動二輪車用の燃料供給装置に関する。

近年、二輪車や四輪車などの車両用燃料供給装置として、部品点数の削減や組付作業の効率化等の観点から、燃料ポンプや圧力制御装置、ストレーナ等を一体化した燃料ポンプモジュールが広く用いられている。このような燃料ポンプモジュールでは、燃料ポンプとして、電動モータによって駆動される電動ポンプが使用され、ポンプ駆動用のモータ共々ユニット化されて燃料タンク内や燃料タンク近傍に配置される。

例えば、特許文献１のような燃料供給装置では、フランジと呼ばれる円板状の部材に電動ポンプやストレーナ、プレッシャレギュレータ等を固定してポンプモジュールを形成する。そして、このフランジを燃料タンクの開口に装着することにより、ポンプモジュール、すなわち、燃料供給装置がタンク内に取り付けられる。また、このような燃料供給装置には、燃料が貯留されるリザーバ部が設けられており、このリザーバ部内には、異物の吸入を防止するためのフィルタが配されている。電動ポンプを駆動させると、このフィルタを介して燃料タンク内の燃料が吸入され、圧力制御装置やストレーナ等によって、濾過・調圧された燃料がエンジンの燃料供給系に送給される。

WO 2006/120899号公報

このような燃料供給装置では、部品点数の削減や組付作業の効率化が求められている。

本発明の目的は、燃料供給装置における部品点数の削減や組付作業の効率化を図ることにある。

本発明の燃料供給装置は、燃料タンクの底部に取り付けられ、前記燃料タンク内の燃料が流入するリザーバ部を有してなるフランジ部材と、該フランジ部材に取り付けられるアッパーカップと、前記燃料タンク内の燃料を吸引する燃料ポンプと該燃料ポンプを駆動する電動モータとを備えるポンプアッセンブリと、を有する燃料供給装置であって、前記アッパーカップの前記フランジ部材と対向する開口端側に形成された開口端面と、前記フランジ部材の前記アッパーカップと対向する開口端側に形成された開口端面が、軸方向に突き当てられた状態で当接し、前記リザーバ部は、前記フランジ部材と前記アッパーカップを結合させるための係合部を有し、該係合部は、前記アッパーカップに設けられた係合爪と、前記フランジ部材に設けられた係合孔とを備え、前記アッパーカップと前記フランジ部材は、前記係合爪と前記係合孔を爪嵌合させることにより、軸方向・径方向に回り止め、抜け止めされた状態で固定されることを特徴とする。

前記燃料供給装置において、前記フランジ部材に、前記リザーバ部内に立設され前記係合孔が形成された壁体を設けても良い。また、前記アッパーカップの側面部に前記壁体が収容される凹部を設け、前記係合爪を前記凹部内に形成しても良い。

本発明の燃料供給装置によれば、フランジ部材とアッパーカップによって、ポンプアッセンブリを軸方向から挟み込んで固定することが可能なる。

本発明の一実施例である燃料供給装置の構成を示す断面図である。 フランジユニットの構成を示す斜視図である。 アッパーカップの構成を示す斜視図である。 フィルタの構成を示す斜視図である。 フランジユニットにポンプアッセンブリを取り付けた状態を示す斜視図である。 フランジユニットの一部を破断して隔壁と脱気孔の関係を示した説明図である。 フランジユニットの底部側から燃料ポンプを見た状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例である燃料供給装置の構成を示す断面図である。図１の燃料供給装置１は、自動二輪車用の装置であり、燃料タンク２の底部にタンク下方から挿入される形で取り付けられる。燃料供給装置１は、図示しないエンジンの燃料供給系に接続され、燃料配管３を介して、エンジンの燃料噴射弁に対し燃料供給を行う。

燃料供給装置１は、電動モータ４や燃料ポンプ（ポンプ部）５などを一体化したポンプアッセンブリ６を、アッパーカップ８とフランジユニット７で挟み込み、爪嵌合によって固定した構成となっている。図２はフランジユニット７、図３はアッパーカップ８の構成を示す斜視図である。図２に示すように、フランジユニット７は、円筒状のケース部７ａと、フランジ部７ｂとを備えている。ケース部７ａの内側には、図４のようなフィルタ９が取り付けられ、その上方にポンプアッセンブリ６が取り付けられる。また、ケース部７ａ内には、ハーネス１７（図５参照）が接続される端子ケース１８が立設されている。端子ケース１８には切欠１８ａが形成されており、この切欠１８ａにより、端子ケース１８内に燃料が滞留しないようになっている。

図５は、フランジユニット７にポンプアッセンブリ６を取り付け、アッパーカップ８を装着した状態を示す斜視図である。図２,３に示すように、フランジユニット７には係合孔１０ａ、アッパーカップ８には係合爪１０ｂがそれぞれ設けられている。フランジユニット７とアッパーカップ８は、この係合爪１０ａと係合孔１０ｂを爪嵌合させることにより、軸方向・径方向に回り止め、抜け止めされた状態で固定される。燃料供給装置１は、この状態で燃料タンク２の底面２ａに形成されたポンプ取付孔２ｂからタンク内部に挿入され、その際、フランジ部７ｂは、図示しないボルト・ナットによって、燃料タンク２の底部に固定される。

フランジユニット７の下端部には、アウトレットパイプ１１と電源コネクタ１２が設けられている。アウトレットパイプ１１には燃料配管３が接続される。アウトレットパイプ１１は、ポンプアッセンブリ６の燃料吐出口１３と連絡パイプ１４を介して接続されている。連絡パイプ１４には、燃料配管３内の燃圧を調整するためのリリーフバルブ１５が取り付けられている。例えば、炎天下に車両を長時間止めておくと、燃料の膨張により燃料配管３内の燃圧が高圧となる場合がある。その様な場合、燃料供給装置１では、リリーフバルブ１５が開き、燃料配管３内の圧力を下げ、燃料供給系の損傷を未然に防止している。電源コネクタ１２には電源端子１６が収容されており、電源端子１６にはハーネス１７が接続されている。ハーネス１７は、ポンプアッセンブリ６の側方を上方に向かって延び、ポンプアッセンブリ上端部にて電動モータ４と電気的に接続されている。

フランジユニット７では、ケース部７ａの底部はリザーバ部７１となっている。リザーバ部７１は、燃料タンク２の底面２ａより下方に設置され、アッパーカップ８の側面に形成された燃料流入孔７２（図３参照）からリザーバ部７１内に燃料が流入する。フィルタ９はこのリザーバ部７１内に２つ折りにされた状態で収容されており、リザーバ部７１内に流入・貯留された燃料は、フィルタ９を介して燃料ポンプ５によって吸引される。

ポンプアッセンブリ６は、電動モータ４、燃料ポンプ５、プレッシャレギュレータ２１及びチェックバルブ２２を鋼製のシェルケース２３内に一体に収容した構成となっている。円筒状のシェルケース２３の両端には、アウトレットカバー２４とインレットカバー２５がカシメ固定されている。アウトレットカバー２４は合成樹脂にて形成され、シェルケース２３の一端側に取り付けられる。アウトレットカバー２４には、電動モータ４のブラシ２６を保持するブラシホルダ部２７が設けられている。すなわち、アウトレットカバー２４は、シェルケース２３のカバーと、電動モータ４のブラシホルダを兼ねた構成となっている。また、アウトレットカバー２４には、燃圧調整用のプレッシャレギュレータ２１と、燃料逆流防止用のチェックバルブ２２が収容されている。チェックバルブ２２は、燃料吐出口１３に配されており、その端部は連絡パイプ１４と連通接続されている。これに対し、プレッシャレギュレータ２１の端部は燃料タンク２内に開口している。

インレットカバー２５はアルミダイキャストにて形成され、シェルケース２３の他端側に取り付けられる。インレットカバー２５の下端側には燃料吸入部２８が突設されている。燃料吸入部２８の外側には、フィルタ９が取り付けられている。図４に示すように、フィルタ９には円筒形状の装着部９ａが突設されており、この装着部９ａを介して、インレットカバー２５の燃料吸入部２８に取り付けられる。フィルタ９は、全体が略長方形状に形成されており、前述のように、コの字形に２つ折りにされた状態でフランジユニット７のケース部７ａ内に収容される。

電動モータ４は、ブラシ付の直流モータとなっている。シェルケース２３は電動モータ４のヨークを兼ねており、その内周面には複数の永久磁石３１が固定されている。永久磁石３１の内側には、アーマチュア３２が回転自在に配設されている。アーマチュア３２は、軸方向に延びる複数のスロット３３を有するコア３４と、スロット３３に巻回された巻線３５とを備えている。アーマチュア３２は回転軸３６に固定され、アウトレットカバー２４に設けられた軸受部３７と、ポンプケース６１に取り付けられた軸受３８との間に回転自在に支持されている。

アーマチュア３２の図１において上側にはコンミテータ４０が設けられている。コンミテータ４０は回転軸３６に固定されている。コンミテータ４０には、径方向からブラシ２６が当接している。ブラシ２６は、アウトレットカバー２４に形成されたブラシホルダ部２７に収容されており、スプリング（図示せず）によってコンミテータ４０に押接されている。ブラシ２６は、図示しない端子板を介してハーネス１７と接続されており、これにより、電源端子１６とブラシ２６が電気的に接続される。

プレッシャレギュレータ２１は、アウトレットカバー２４内に形成されたレギュレータ収容部４１内に、ボール（鋼球）４２を備えたアーマチュア４３と、バルブスプリング４４とを収容した構成となっている。レギュレータ収容部４１は、上流側（図１において下側）に小径部４５、下流側に大径部４６を備えており、小径部４５と大径部４６の境界部分にはバルブ面が形成されている。バルブ面は、小・大径部の境界部のエッジをポンチングによって塑性変形させたものであり、ボール４２がバルブ面に密接するとプレッシャレギュレータ２１は閉弁状態となる。一方、大径部４６の下流側の端部には、リテーナ４７が圧入固定されている。リテーナ４７は略リング状に形成されており、その上流側（下端面）にはバルブスプリング４４の一端側が当接している。

バルブスプリング４４はコイルバネからなり、その他端側はアーマチュア４３のスプリング受４８に当接している。ボール４２は、バルブスプリング４４の付勢力によって、通常時はバルブ面４７に圧接されている（閉弁状態）。これに対し、小径部４５側から流体圧が加わり流体圧がバルブスプリング４４の付勢力に勝ると、ボール４２が上方に移動し、バルブ面４７とボール４２との間に隙間が生じ開弁状態となる。すなわち、シェルケース２３内の燃圧が所定の調整圧を超えると、アーマチュア４３が燃圧を受けて上方に移動し、余分な燃料が燃料タンク２内に戻される。また、流体圧が低下しバルブスプリング４４の付勢力が勝ると、バルブスプリング４４の付勢力によってボール４２が下方に移動してバルブ面４７に当接し、小径部４５が閉鎖されて閉弁状態となる。

チェックバルブ２２は、アウトレットカバー２４内に形成されたチェックバルブ収容部５１内に、一端側が半球状のシール部５２となったバルブ５３と、バルブスプリング５４とを収容した構成となっている。チェックバルブ収容部５１もまた、上流側に小径部５５、下流側に大径部５６を備えている。小径部５５と大径部５６の境界部分にはテーパ面５７が形成されており、シール部５２がテーパ面５７に当接するとチェックバルブ２２は閉弁状態となる。一方、大径部５６の下流側の端部には、バルブガイド５８がカシメ固定されている。バルブガイド５８の上流側（下端面）にはバルブスプリング５４の一端側が当接している。

バルブスプリング５４もまたコイルバネからなり、その他端側はバルブ５３に当接している。バルブ５３のシール部５２は、バルブスプリング５４の付勢力によって、通常時はテーパ面５７に圧接されている（閉弁状態）。これに対し、小径部５５側から流体圧が加わり流体圧がバルブスプリング５４の付勢力に勝ると、バルブ５３が上方に移動し、テーパ面５７とシール部５２との間に隙間が生じ開弁状態となる。従って、燃料ポンプ５が作動し、小径部５５側から燃料が供給されると、その圧力によってチェックバルブ２２が開弁し、燃料配管３側に燃料が送給される。また、燃料ポンプ５が停止し流体圧が低下すると、バルブスプリング５４の付勢力が勝り、バルブスプリング５４の付勢力によってバルブ５３が下方に移動する。これにより、シール部５２がテーパ面５７に当接し、小径部５５が閉鎖されて閉弁状態になると共に、チェックバルブ２２によって、燃料配管３側から燃料ポンプ５に対する燃料の逆流が抑止される。

燃料ポンプ５は非容積型の再生式ポンプとなっており、ポンプケース６１とインペラ６２とから形成されている。ポンプケース６１の下端側には、円筒形状のインペラ収容部６３が没設されている。インペラ収容部６３内には、電動モータ４の回転軸３６と連結されたインペラ６２が配される。回転軸３６にはＤカット部３６ａが形成されており、インペラ６２はこのＤカット部３６ａに取り付けられ回転軸３６と一体に回転する。インペラ６２の外周寄りにはポンプ室６４が周方向に沿って多数設けられている。

インレットカバー２５には、ポンプ室６４に対応して燃料吸入部２８が設けられている。前述のように、燃料吸入部２８の前段にはフィルタ９が設置されている。一方、インペラ収容部６３の上端側には、ポンプ室６４に対応して、シェルケース２３内に臨んで開口する連通孔６５が設けられている。このような燃料ポンプ５では、電動モータ４が駆動され回転軸３６が作動すると、インペラ６２が回転し、このインペラ６２の回転に伴って燃料吸入部２８からポンプ室６４内に燃料が吸い込まれる。ポンプ室６４内に送り込まれた燃料は、インペラ６２の回転により連通孔６５からシェルケース２３内に送出され、チェックバルブ２２を介して燃料配管３側に送給される。

燃料ポンプ５にはさらに、燃料ポンプ５にて発生した気泡をポンプ外に排出する脱気孔７３が設けられている。前述のように、燃料ポンプ５では、インペラ６２の回転の際にポンプ室６４内に気泡が生じる場合があり、この気泡をそのまま放置すると、泡を含んだままポンピング作用が行われ、ポンピング効率が低下する。また、ポンピング動作開始前にいわゆる「呼び水」をポンプ内に導入しておく必要があり、これらのため、燃料ポンプ５には脱気孔７３が設けられている。脱気孔７３は、インレットカバー２５を軸方向に貫通する形で設けられており、ポンピングの際に発生する気泡はこの脱気孔７３からポンプ外に排出される。この場合、脱気孔７３の一端側はポンプ室６４に対応する位置に開口し、他端側はリザーバ部７１内に開口している。

ここで、本発明による燃料供給装置１では、この脱気孔７３から排出される気泡がフィルタ９から再吸入されるのを防止すべく、フランジユニット７のケース部７ａ底部に、気泡の移動を規制する隔壁８１が設けられている。図６はフランジユニット７の一部を破断して隔壁８１と脱気孔７３の関係を示した説明図、図７はフランジユニット７の底部側から燃料ポンプ５を見た状態を示す説明図である。前述の図２や図６,７に示すように、フランジユニット７には、そのケース部７ａの底部に断面略コの字形の隔壁８１が立設されている。隔壁８１は、燃料ポンプ５をフランジユニット７に取り付けると、その上端部８１ａが燃料ポンプ５の底部５ａに当接し、その際、脱気孔７３の周囲三方（フィルタ９と対向しない一方向を除く三方向）が隔壁８１によって囲繞される。

すなわち、燃料供給装置１では、脱気孔７３を隔壁８１が取り囲み、脱気孔７３とフィルタ９の間に隔壁８１が介設される形となる。このため、脱気孔７３から排出された気泡は、図６に示すように、まず隔壁８１の内側部８１ｂに導入される。そして、内側部８１ｂから隔壁開口部８１ｃを通って上方に流れ、燃料ポンプ５の側面に沿ってフランジユニット７から排出される。このように、本発明による燃料供給装置１にあっては、脱気孔７３とフィルタ９の間に隔壁８１を配することにより、脱気孔７３から排出された気泡がフィルタ９側に流れるのを防止できる。従って、脱気孔７３からの気泡がフィルタ９から吸入されてしまうのを防止でき、気泡再吸入に伴う吸入性能や高温性能の低下を抑えることが可能となる。

一方、隔壁８１によって脱気孔７３を取り囲む場合、脱気孔７３の四方を取り囲むと、気泡が隔壁内から排出されにくいのみならず、隔壁内に燃料の淀み部が生じるおそれがある。燃料がある一定部位に淀むと、時間経過と共に燃料が変質してしまうおそれがあるため、これを防止すべく、当該燃料供給装置１では、隔壁８１の両端部８１ｄと、フランジユニット７のリザーバ部内壁７ｃとの間に間隙８２が設けられている。つまり、隔壁両端部８１ｄは、内壁７ｃと離れており、隔壁８１の内外で燃料の流通が可能となっている。このため、隔壁内側部８１ｂに燃料の淀みが生じるのを防止することができ、淀みによる燃料の変質も抑えることが可能となる。なお、前述のように、隔壁８１内には気泡が導入されるため、気泡による撹拌によっても、隔壁内側部８１ｂの淀みが効果的に抑えられる。

また、当該燃料供給装置１では、前述のように、隔壁上端部８１ａが燃料ポンプ５の底部５ａに当接し、燃料ポンプ５が隔壁８１によって下方から支持される形となっている。このような隔壁８１は従来の燃料供給装置には存在しておらず、燃料ポンプ５は、柔軟部材であるフィルタ９によってフランジユニット７内に支持されている。このため、燃料供給装置では、ポンプアッセンブリ６の軸方向の位置がやや不安定であると共に、フィルタ９がフランジユニット７の底面に接触し、フィルタ性能やポンプ吸引力に悪影響を与えるおそれがある。

これに対し、燃料供給装置１では、燃料ポンプ５が剛体の隔壁８１にて支持される。このため、隔壁８１がストッパ的な役割を果たし、ポンプアッセンブリ６の軸方向への位置ズレが抑えられる。また、隔壁８１を設けたことにより、フランジユニット７の底部には、隔壁高さ分の空間Ｓが確保され、この空間Ｓをフィルタ配置スペースに充当することができる。これにより、フィルタ９が燃料ポンプ５によって押し潰されないため、フィルタ９がフランジユニット７の底面に接触するのを防止することができ、フィルタ性能やポンプ吸引力への悪影響も抑えられる。

このような構成を備えた燃料供給装置１は次のように機能する。まず、電動モータ４が駆動され燃料ポンプ５が作動すると、燃料タンク２内の燃料が燃料流入孔７２を通ってリザーバ部７１内に流入し、フィルタ９を介して燃料吸入部２８から吸い込まれる。この際、燃料ポンプ５では、回転軸３６と共にインペラ６２が回転し、インペラ６２の回転に伴って燃料吸入部２８からポンプ室６４内に燃料が吸い込まれる。ポンプ室６４内に送り込まれた燃料は、インペラ６２の回転によりシェルケース２３内に送出され、チェックバルブ２２を介して燃料吐出口１３から燃料配管３側に送給される。その際、チェックバルブ２２から吐出された燃料は、アッパーカップ８内に形成された流路１９ａや、連絡パイプ１４内に形成された流路１９ｂなど、ポンプアッセンブリ６とフランジユニット７との間を接続すべく形成された燃料流路を通って、燃料配管３側に送られる。この場合、ポンピング中に発生した気泡は、脱気孔７３からリザーバ部７１内に供給されるが、隔壁８１によってフィルタ９側への進路を阻まれ、再吸入されることなくフランジユニット７外に排出される。

一方、ポンプ動作に伴い、燃圧が所定の調整圧を超えると、プレッシャレギュレータ２１が開弁状態となり、シェルケース２３内の燃料が燃料タンク２内に戻される。これにより、燃料配管３側に供給される燃料の圧力が適宜調整される。燃料配管３は前述のようにエンジンの燃料噴射弁に接続されており、燃料供給装置１によって燃料タンク２から吸入された燃料は、燃料配管３を介して燃料噴射弁に供給される。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では、本発明による燃料供給装置を自動二輪車用として用いた例を示したが、その用途はこれには限定されず、四輪自動車等、種々の車両の燃料供給装置として使用することも可能である。なお、本発明の構成は、燃料ポンプのみならず、水や薬品などの液体や空気等の気体などのポンプにも適用可能である。また、プレッシャレギュレータ２１やチェックバルブ２２の構成はあくまでも一例であり、前述の構成には限定されない。さらに、前述の実施例では、電動モータ４の構成には特に限定はなく、例えば、極数やスロット数などは適宜設定可能である。

１ 燃料供給装置
２ 燃料タンク
２ａ 底面
２ｂ ポンプ取付孔
３ 燃料配管
４ 電動モータ
５ 燃料ポンプ
５ａ 底部
６ ポンプアッセンブリ
７ フランジユニット
７ａ ケース部
７ｂ フランジ部
７ｃ 内壁
８ アッパーカップ
９ フィルタ
９ａ 装着部
１０ａ 係合爪
１０ｂ 係合孔
１１ アウトレットパイプ
１２ 電源コネクタ
１３ 燃料吐出口
１４ 連絡パイプ
１５ リリーフバルブ
１６ 電源端子
１７ ハーネス
１８ 端子ケース
１８ａ 切欠
１９ａ,１９ｂ 流路
２１ プレッシャレギュレータ
２２ チェックバルブ
２３ シェルケース
２４ アウトレットカバー
２５ インレットカバー
２６ ブラシ
２７ ブラシホルダ部
２８ 燃料吸入部
３１ 永久磁石
３２ アーマチュア
３３ スロット
３４ コア
３５ 巻線
３６ 回転軸
３６ａ Ｄカット部
３７ 軸受部
３８ 軸受
４０ コンミテータ
４１ レギュレータ収容部
４２ ボール
４３ アーマチュア
４４ バルブスプリング
４５ 小径部
４６ 大径部
４７ リテーナ
４８ スプリング受
５１ チェックバルブ収容部
５２ シール部
５３ バルブ
５４ バルブスプリング
５５ 小径部
５６ 大径部
５７ テーパ面
５８ バルブガイド
６１ ポンプケース
６２ インペラ
６３ インペラ収容部
６４ ポンプ室
６５ 連通孔
７１ リザーバ部
７２ 燃料流入孔
７３ 脱気孔
８１ 隔壁
８１ａ 上端部
８１ｂ 内側部
８１ｃ 開口部
８１ｄ 両端部
８２ 間隙
Ｓ 空間

Claims (3)

1. 燃料タンクの底部に取り付けられ、前記燃料タンク内の燃料が流入するリザーバ部を有してなるフランジ部材と、
   該フランジ部材に取り付けられるアッパーカップと、
   前記燃料タンク内の燃料を吸引する燃料ポンプと該燃料ポンプを駆動する電動モータとを備えるポンプアッセンブリと、を有する燃料供給装置であって、
   前記アッパーカップの前記フランジ部材と対向する開口端側に形成された開口端面と、前記フランジ部材の前記アッパーカップと対向する開口端側に形成された開口端面が、軸方向に突き当てられた状態で当接し、
   前記リザーバ部は、前記フランジ部材と前記アッパーカップを結合させるための係合部を有し、該係合部は、前記アッパーカップに設けられた係合爪と、前記フランジ部材に設けられた係合孔とを備え、
   前記アッパーカップと前記フランジ部材は、前記係合爪と前記係合孔を爪嵌合させることにより、軸方向・径方向に回り止め、抜け止めされた状態で固定されることを特徴とする燃料供給装置。
2. 請求項１記載の燃料供給装置において、前記フランジ部材は、前記リザーバ部内に立設され前記係合孔が形成された壁体を有することを特徴とする燃料供給装置。
3. 請求項２記載の燃料供給装置において、前記アッパーカップは、その側面部に前記壁体が収容される凹部を有し、前記係合爪は、前記凹部内に形成されることを特徴とする燃料供給装置。
   

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