JP5818476B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、二輪車等の燃料タンクの開口部に保持されて燃料を燃料タンク外へ送出するための燃料供給装置に関するものである。

従来の燃料供給装置は、コイルが巻回された磁性体からなるコアを樹脂材料でモールド成型することにより覆って形成されるステータ部と、コアの内周側に回転自在に配置されコイルへ通電されるとコアに形成された磁界を受けて回転するロータ部と、ロータの回転軸に固定されたインペラと、インペラを回転自在に収容するポンプケースと、ポンプケースをその外周側で保持するとともにステータ部に結合しているハウジングと、を備えるポンプ部と、ステータ部を保持し、容器に設けられた開口部を覆うようにして容器に固定されることにより燃料ポンプを容器に固定するフランジ部と、を備え、ステータ部は回転軸の一端側と回転自在に嵌合して支持する軸受けを保持する軸受け保持部を備え、且つ、この軸受け保持部はモールド成型により形成され、フランジ部はステータ部をモールド成型する際にステータ部と一体的に形成されており、ポンプケースの吸込口には吸込フィルタを装着するようにしている。（例えば、特許文献１を参照。）

また、ポンプ部を金属ハウジングで外周を覆い、ステータコアの外周を覆っている樹脂モールドにより金属ハウジングを一体的に成型するようにしたものがある。（例えば、特許文献２を参照。）

特開２００９−２２２０５５号公報 特開２００７−１０４８７１号公報

従来の燃料供給装置は以上のように構成されており、モータ部とポンプ部が樹脂モールドなどにより一体的に成型されているが、モータ部とポンプ部の相性が悪くポンプ部の組み換え作業をしたい場合には、樹脂モールドを機械的に破壊しなければならず再組立てが困難という問題があった。
また、モータ部とポンプ部とが、モールド成型により一体化または圧入などにより嵌合しているため、モータ部とポンプ部の接合部分の気密性の確保が困難であるという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、樹脂モールドを機械的に破壊することなく、ポンプ部を組み替え可能にでき、気密性が確保できる燃料供給装置を提供することを目的とする。

この発明に係る燃料供給装置は、ステータコアに巻回されたコイルに流れる電流が制御されることにより前記ステータコアの内周面に周方向に形成される磁極が切り換わるステータ部と、このステータコアの内周側に回転自在に設置され、回転方向に交互に異なる磁極を前記ステータコアと向き合う外周面に形成させるロータ部とから形成されるモータ部と、前記ロータ部に係合して回転駆動する回転部材により燃料を吸入し昇圧するポンプ部と、このポンプ部および前記モータ部を保持すると共に、燃料タンクに設けられた開口部を覆うようにして前記燃料タンクに固定されるフランジ部とから構成され、前記燃料タンク内の燃料を吐出パイプを介して前記燃料タンク外へ送出する燃料供給装置において、
樹脂モールドにより形成され、一端が前記フランジ部に連結され、前記モータ部を収容保持すると共に、モータ部の下部に前記ポンプ部の収納部を有するハウジング、前記ハウジングに装着され、前記ポンプ部を前記ハウジングの収納部に嵌挿させて保持するポンプ部保持手段、および、前記ポンプ部を前記ハウジングの収納部に嵌挿させた時に前記ハウジングと前記ポンプ部との間を気密にする気密部材を備え、前記ハウジングと前記ポンプ部保持手段に、両者を着脱自在に装着可能とする係合部を設け、前記係合部は、前記ハウジングに形成された係合凸部と、前記ポンプ部保持手段に形成され前記係合凸部が嵌挿される係合凹部によって構成し、前記係合凸部は前記ハウジングのステータ部の外周面に１２０度の間隔を置いて配設され、前記係合凹部は前記ポンプ部保持手段の内周に１２０度の間隔を置いて配設され、前記ポンプ部を前記ポンプ部保持手段によって着脱可能に保持するようにしたものである。

この発明の燃料供給装置によれば、ポンプ部をモータ部に着脱可能に保持させたことにより、樹脂モールドを機械的に破壊することなく、ポンプ部を組み替え可能にできる燃料供給装置を得ることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

本発明の実施の形態１における燃料供給装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態１における燃料供給装置の分解斜視図である。 図１の要部拡大図である。 本発明の実施の形態２における燃料供給装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態２における燃料供給装置の分解斜視図である 本発明の実施の形態３におけるポンプ部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態４における燃料供給装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態４における燃料供給装置の分解斜視図である。 図７の要部拡大図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳述する。なお、各図中、同一符号は、同一又は相当部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における燃料供給装置の縦断面図、図２は、本発明の実施の形態１における燃料供給装置の分解斜視図、図３は図１の要部拡大図である。

まず、本発明の実施形態１に係る燃料供給装置１００の構成について、図を用いて説明する。図１〜図３において、燃料供給装置１００は、例えば、自動二輪車において、燃料１を貯蔵する燃料タンク２の開口部２ａに吊装されており、ポンプ部３０と、ポンプ部３０の駆動源であるモータ部４０と、燃料タンク２への取り付け部材となるフランジ部５０とから構成されている。

ポンプ部３０は、ポンプベース３及びポンプカバー４に回転部材であるインペラ５を収容して構成（図３参照）されており、本発明の実施形態１に係る燃料供給装置１００におけるポンプの形式はいわゆるタービンポンプである。
円盤状に形成されたインペラ５は、ポンプベース３及びポンプカバー４によりその表裏両面側から挟むようにして収容され、後述のロータ部１０のシャフト１０ａに中心部が係合し、ポンプカバー４の中心部分に固着された軸受６により支承されて回転自在に形成されている。

ポンプベース３とポンプカバー４は、例えば円筒状の金属パイプから成るポンプケース７により外周面を被われており、ポンプカバー４の燃料タンク２側（図１の下方側）にはこの燃料タンク２内の燃料１を吸込む吸込口４ａが配設され、この吸込口４ａには燃料１中のゴミを濾過するための吸込フィルタ８が装着されている。
ポンプベース３及びポンプカバー４のインペラ５に対向する面には、それぞれＣ字状のポンプ流路３０ａが形成されており、燃料タンク２内の燃料１はポンプカバー４に結合した吸込フィルタ８で濾過された後、吸入口４ａから流入し、インペラ５の回転によりポンプ流路３０ａ内を流れつつ昇圧され、モータ部４０側に圧送される。

ポンプ部３０からモータ部４０側に圧送された燃料は、後述するステータコア部９とロータ部１０との間を通り、後述するフランジ部５０に形成された連絡通路１４ｆを介して燃料通路１４ｄに供給される。
モータ部４０には、ブラシレスモータが採用されており、磁性体からなるステータコア９ａとこのステータコア９ａに巻回されたコイル９ｂから成るステータ部９、および円筒状に成型されたプラスチックマグネットと中心に嵌挿されたシャフト１０ａから成るロータ部１０により構成されている。

ステータ部９はステータコア９ａに巻回されたコイル９ｂに流れる電流が制御されることにより、ステータコア９ａの内周面に周方向に形成される磁極が切り換わる。
シャフト１０ａが軸受６により回転自在に支持されたロータ部１０は、ステータコア９ａの内周で回転自在に設置されており、ステータコア９ａと向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。

なお、ステータコア９ａは、軸方向に積層された複数の磁性鋼板が固着されて形成されており、ステータコア９aには、その表面を覆うように絶縁材質からなるインシュレータ９ｃが設けられ、インシュレータ９ｃの周囲にコイル９ｂが巻回され、コイル９ｂに図示しない制御装置から三相交流電流が供給され、周方向に回転磁界を発生するように例えばスター結線されて、後述の３つの負荷端子１３ａ、１３ｂ、１３ｃに接続されている。

ステータコア９ａ、コイル９ｂから成るステータ部９、および、コイル９ｂに電気的に接続された負荷端子１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、例えば、ポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂で形成されたハウジング１１により一体的にインサートして成型されており、樹脂材料が充填されることにより燃料がコイル９ｂには直接接触せず、劣化燃料や低質燃料を使用しても、コイル９ｂの腐食を防止できるものである。

ハウジング１１には、ポンプ部３０が嵌挿されて収納される収納部１１ａ、外周面にはポンプ部３０を保持させるために配設された係合凸部１１ｂが設けられており、ポンプ部３０は収納部１１ａに収納された後、ポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂で形成されたポンプ部保持手段であるポンプホルダー１２に配設された係合凹部１２ａが、ハウジング１１の係合凸部１１ｂに嵌合（図２矢印に示す）することにより、ポンプ部３０がモータ部４０に保持される。

なお、係合凸部１１ｂはモータ部４０のハウジング１１の外周面に略１２０度ピッチで配設され、係合凹部１２ａはポンプホルダー１２の内周に略１２０度ピッチで配設されて嵌合するように形成された、所謂、スナップフィット構造であり、着脱が容易であると共に確実に保持される。
また、ハウジング１１とポンプ部３０との間には油密を維持するための気密部材であるＯリング１９が挿入されており、Ｏリング１９はハウジング１１の収納部１１ａの底部に形成された凹溝１１ａ１に収納され、ポンプ部３０をＯリング１９に当接させて気密させ
ている。

フランジ部５０は、図示しない燃料配管を介して加圧燃料をエンジン（図示せず）へ送出する吐出パイプ１４ａ、及びコイル９ｂに電力を供給するための後述の電源端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃが収納された電力供給手段であるコネクタ部１４ｂが、例えば、ＰＰＳ樹脂、あるいはＰＯＭ樹脂などの熱可塑性樹脂材にて一体的に成型されたフランジ１４などから構成されており、フランジ１４は、軸方向（図１において上下方向）に直交する平板状に形成されており、燃料タンク２の円形の開口部２ａに嵌挿され、且つ平板部を燃料タンク２の外側表面との間にパッキン１７を挟装させ密着させた状態で、図示しない固定用金具等で締結することにより、燃料タンク２に固定される。
フランジ１４の中央部には、後述の吐出フィルタ１８で濾過された燃料を燃料通路１４ｄに連通させる連絡通路１４ｆが形成されている。

燃料通路１４ｄの途中には逆止弁１５が配置されている。逆止弁１５は、弁体１５ａ、弁座１５ｂおよびバルブスプリング１５ｃから構成されており、スプリング１５ｃには、コイルスプリングが用いられており、逆止弁１５の取付状態においては圧縮状態となっている。弁体１５ａは、スプリング１５ｃの弾性力により弁座１５ｂに当接しており、燃料供給装置１００の運転中においては、ポンプ部３０から吐出された燃料圧力により、弁体１５ａに作用する燃料通路１４ｄの下流側（図１において左側）へ向かう方向の力がスプリング１５ｃの弾性力に打ち勝って、弁体１５ａが弁座１５ｂから離れ燃料が吐出パイプ１４ａへ流れる。

一方、燃料供給装置１００の停止中においては、弁体１５ａがスプリング１５ｃの弾性力により弁座１５ｂに当接しているため、燃料通路１４ｄは逆止弁１５により遮断されている。このため、逆止弁１５ａより下流側の燃料通路１４ｄ内および吐出パイプ１４ａに接続された図示しない燃料配管内の燃料は、燃料供給装置１００を介して燃料タンク２内に戻らずそのままそこに留まり、且つ加圧された燃料圧力も保持される。
したがって、次回のエンジン始動時に、燃料は直ちにエンジンへ供給され、速やかなエンジン始動が可能になる。

更に、逆止弁１５より下流側の燃料通路１４ｄの途中には、燃料タンク２方向（図１の下方向）に調圧弁１６が配置されている。
調圧弁１６は、弁体１６ａ、弁座１６ｂおよびスプリング１６ｃから構成されている。スプリング１６ｃは、この場合コイルスプリングが用いられており、調圧弁１６の取付状態においては圧縮状態となっている。調圧弁１６は、燃料供給装置１００から送出される燃料圧力を所望圧力に調節するものである。ここで、所望圧力とは、エンジン側から要求される燃料圧力である。調圧弁１６においては、燃料圧力により弁体１６ａに作用する力とスプリング１６ｃの弾性力との大小関係に基づいて、弁体１６ａと弁座１６ｂとの当接・離間状態が決定される。

すなわち、燃料通路１４ｄ内の燃料圧力が所望圧力以下である場合は、弁体１６ａが弁座１６ｂに当接し、調圧弁１６は閉じている。燃料通路１４ｄ内の燃料圧力が所望圧力を超えた場合は、弁体１６ａが弁座１６ｂから離れ調圧弁１６が開弁して、燃料通路１４ｄ内の燃料の一部が調圧弁１６を介して燃料タンク２内、つまり低圧領域に戻り、これにより、燃料通路１４ｄ内の燃料圧力が所望圧力に維持される。調圧弁１６の燃料タンク２側のハウジングには、調圧弁１６に対応した位置に貫通孔１４ｅが設けられており、調圧弁１６から排出された燃料は、この戻し口である貫通孔１４ｅを通って燃料タンク２内に戻される。

また、フランジ部５０のフランジ１４にはハウジング１１のハウジング側結合部１１ｃ
が結合可能に形成されたフランジ側結合部１４ｇが延設されており、フランジ側結合部１４ｇとハウジング側結合部１１ｃの端面を加熱された熱板により加熱させた後、ハウジング１１とフランジ１４を図１の上下方向に挟圧させて溶着結合する。
また、フランジ側結合部１４ｇの外周には、フランジ側結合部１４ｇがハウジング側結合部１１ｃに結合したときに、負荷端子１３ａ、１３ｂ、１３ｃに電気接続される電源端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃが配設されている。

また、フランジ側結合部１４ｇの内部には燃料タンク２外に送出される燃料１を濾過する吐出フィルタ１８が配設されている。吐出フィルタ１８は菊花形筒状またはロール状に形成した濾材であって、ロータ部１０の円筒形状に対して同心円状に配置されており、ステータコア９ａとロータ部１０との間を流れた燃料は、吐出フィルタ１８に対して矢印Ａ、矢印Ｂ、矢印Ｃ、矢印Ｄへと流れるが、燃料は吐出フィルタ１８の円周方向に対して均一に流れ込むため、圧力損失が小さくなるという効果がある。

また、吐出フィルタ１８の略中心部には連絡通路１４ｆが配設されており、ロータ部１０、吐出フィルタ１８、連絡通路１４ｆは直線的に形成されているので燃料がスムースに通過するため、圧力損失が小さく、濾材は不織布が用いられており網状フィルタ等に対して濾過性能が優れている。

次に、以上のように構成された燃料供給装置１００の動作を説明する。
コネクタ部１４ｂから電源端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、負荷端子１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介してコイル９ｂに図示しない制御回路から駆動電流が供給され、ステータ部９のロータ部１０と向き合う対抗面に回転磁界を生成させる。

ロータ部１０は、ステータ部９の回転磁界に追従して回転し、ロータ部１０のシャフト１０ａに係合したインペラ５も回転し、Ｃ字状のポンプ流路３０ａ内で旋回流が発生する。燃料タンク２内の燃料１が吸込フィルタ８を介してポンプカバー４に設けられた吸入口４ａから流入し、インペラ５の回転によりポンプ流路３０ａ内を流れつつ昇圧され、モータ部４０側（図１においてポンプ部３０の上方）に圧送される。

モータ部４０側に圧送された燃料１は、ステータコア９ａとロータ部１０との間を通って、燃料フィルタ１８を介してフランジ部５０に形成された連絡通路１４ｆに流入し、更に、燃料通路１４ｄに供給される。燃料通路１４ｄに流入した燃料は、調圧弁１６で所望圧力に調圧されて吐出パイプ１４ａから図示しない車両のエンジンなどの内燃機関に吐出される。
燃料供給装置１００の停止中においては、逆止弁１５の作用により下流側の燃料通路１４ｄ内および吐出パイプ１４ａに接続された図示しない燃料配管内の燃料は、加圧された燃料圧力で保持される。

以上のように、この発明の実施の形態１の燃料供給装置によれば、ポンプ部３０が収納される収納部１１ａをハウジング１１に配設し、ポンプ部保持手段であるポンプホルダー１２により、ポンプ部３０をモータ部４０に保持させるようにし、ハウジング１１とポンプホルダー１２とは着脱自在なスナップフィット構造で係止するようにしたので、樹脂モールドを機械的に破壊することなく、ポンプ部３０の組み換え作業をすることができる。
また、スナップフィット構造であるので、着脱が容易であり、係合手段である係合凸部１１ｂと係合凹部１２ａが内周状に略１２０度ピッチで配設されて嵌合するように形成されているので、ポンプ部３０がモータ部４０に確実に保持される。

実施の形態２．
この発明の実施形態２に係る燃料供給装置２００の構成について説明する。
図４は、本発明の実施の形態２における燃料供給装置の縦断面図、図５は本発明の実施の形態２における燃料供給装置の分解斜視図である。
なお、図４、図５においては、図１及び図２と異なる部品にのみ符合を付して示しており、その他の構成は実施の形態１と同様である。

図４および図５において、本発明の実施の形態２の燃料供給装置は、燃料タンク内から吸込まれる燃料を濾過する吸込フィルタをポンプホルダーに一体的に形成させ、ポンプホルダー部７０としたものである。

この実施の形態２の燃料供給装置によれば、吸込フィルタとポンプホルダーを一体化することにより、吸込フィルタとポンプホルダーを別々に装着する場合に比較して、組み付け性が向上すると共に、コストが低減される効果がある。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３における燃料供給装置のポンプ部の拡大断面図であり、実施の形態１における図３と異なる部品には新たに符合を付して示しており、その他の構成については実施の形態１と同様である。

上述した実施の形態１に係る燃料供給装置においては、ポンプベース３とポンプカバー４は、例えば、円筒状の金属パイプから成るポンプケース７により外周面を被われ固着するようにしたが、この実施の形態３においては、図６に示すように、ポンプベース２１とポンプカバー２２とを挟持させた状態で、締付手段であるタッピングビスまたはブラインドリベット２３を嵌挿させて一体的に固着したものである。
なお、ポンプベース２１またはポンプカバー２２に雌ネジをタッピングし、なべねじを用いてポンプベース２１とポンプカバー２２を一体的に固着しても良い。

また、ハウジング１１とポンプ部３０との間の気密は、実施の形態１においては、ハウジング１１の収納部１１ａの底部に形成された凹溝１１ａ１にＯリング１９を収納させたが、実施の形態３においては、ハウジング１１の開口部に形成された凹溝１１ａ２に気密部材であるＯリング１９を収納し、ポンプカバー２２の周縁部２２ａをＯリング１９に当接させて気密を行っている。

以上のように、この発明の実施の形態３の構成によれば、汎用に用いられる締付手段によりポンプベース２１とポンプカバー２２とを一体的に固着しているので、コストが低減され、気密部材であるＯリング１９がハウジング１１の開口部に形成された凹溝１１ａ２に配設されているので、Ｏリング１９が確実に凹溝１１ａ２に収納されるので、信頼性が高く、組付性が良いという効果がある。

実施の形態４．
本発明の実施形態４に係る燃料供給装置３００の構成について説明する。
図７は、本発明の実施の形態４における燃料供給装置の縦断面図、図８は本発明の実施の形態４における燃料供給装置の分解斜視図、図９は図７の要部拡大図である。

この実施の形態４の燃料供給装置は、図７〜図９に示すように、ポンプベース３とポンプカバー４は、例えば、円筒状の金属パイプから成るポンプ部保持手段であるポンプケース７００により外周面を被われており、ポンプケース７００の嵌挿部はハウジング１１０に嵌挿され、ハウジング１１０に突設された係合凸部１１０ｂにポンプケース７００に配設された係合凹部７００ａが係合することにより、ポンプベース３とポンプカバー４がモータ部４０に保持されるよう構成されている。

以上のように構成された実施の形態４の燃料供給装置によれば、ポンプケース７００を金属で形成したので、実施の形態１における樹脂で形成されたポンプホルダーよりも寸法精度が良く、ポンプケース３、ポンプカバー４をより確実に保持することができる効果がある。

１ 燃料、２ 燃料タンク、２ａ 開口部、３、２１ ポンプベース、
４、２２ ポンプカバー、７ ポンプケース、８ 吸入フィルタ、
９ ステータ部、９ａ ステータコア、 ９ｂ コイル、１０ ロータ部、
１１、１１０ ハウジング、１１ａ 収納部、１１ｂ、１１０ｂ 係合凸部、
１２ ポンプホルダー（ポンプ部保持手段）、１２ａ 係合凹部、
１４ フランジ、 １４ａ 吐出パイプ、１９ 気密部材（Ｏリング）、
２３ 締付部材、 ３０ ポンプ部、４０ モータ部、５０ フランジ部、
７０ ポンプホルダー部 １００、２００、３００ 燃料供給装置、
７００ ポンプケース（ポンプ部保持手段）、７００ａ 係合凹部。

Claims (3)

1. ステータコアに巻回されたコイルに流れる電流が制御されることにより前記ステータコアの内周面に周方向に形成される磁極が切り換わるステータ部と、このステータコアの内周側に回転自在に設置され、回転方向に交互に異なる磁極を前記ステータコアと向き合う外周面に形成させるロータ部とから形成されるモータ部と、
   前記ロータ部に係合して回転駆動する回転部材により燃料を吸入し昇圧するポンプ部と、このポンプ部および前記モータ部を保持すると共に燃料タンクに設けられた開口部を覆うようにして前記燃料タンクに固定されるフランジ部とから構成され、前記燃料タンク内の燃料を吐出パイプを介して前記燃料タンク外へ送出する燃料供給装置において、
   樹脂モールドにより形成され、一端が前記フランジ部に連結され、前記モータ部を収容保持すると共に、モータ部の下部に前記ポンプ部の収納部を有するハウジング、
   前記ハウジングに装着され、前記ポンプ部を前記ハウジングの収納部に嵌挿させて保持するポンプ部保持手段、および、前記ポンプ部を前記ハウジングの収納部に嵌挿させた時に前記ハウジングと前記ポンプ部との間を気密にする気密部材を備え、前記ハウジングと前記ポンプ部保持手段に、両者を着脱自在に装着可能とする係合部を設け、前記係合部は、前記ハウジングに形成された係合凸部と、前記ポンプ部保持手段に形成され前記係合凸部が嵌挿される係合凹部によって構成し、前記係合凸部は前記ハウジングのステータ部の外周面に１２０度の間隔を置いて配設され、前記係合凹部は前記ポンプ部保持手段の内周に１２０度の間隔を置いて配設され、前記ポンプ部を前記ポンプ部保持手段によって着脱可能に保持したことを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記気密部材は前記ハウジングの収納部に形成された凹溝に収納され、前記ポンプ部を前記気密部材に当接させて気密にすることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記ポンプ部保持手段に、前記燃料タンク内から吸込まれる燃料を濾過する吸込みフィルタを一体的に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料供給装置。

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