JP2015040474A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構造でプレッシャレギュレータ個体毎の調圧が可能であり、また静粛性に優れた燃料供給装置を提供する。
【解決手段】ポンプ部３０およびモータ部４０と一体に形成されたフランジ部５０に、燃料を燃料タンク２の外部に送出する燃料通路１４ｄおよび燃料通路１４ｄを流れる燃料を燃料タンク２に戻すリターン流路８０を有している。リターン流路８０に設けられたプレッシャレギュレータ１６には、弁体１６ａをリターン流路８０の燃料流入口に対して弾性力をもって支持するスプリング１６ｃを保持し、且つリターン流路８０を形成するフランジ部５０にスプリング１６ｃの伸縮方向に移動できる領域を有して保持されたホルダを備えている。
【選択図】図１

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を有している。また、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を備えている。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ている。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いる。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。フランジ部にはポンプによって昇圧された燃料が、エンジンへと圧送される流路が形成される。また、前記流路はフランジ内部で分岐しており、圧送された燃料のうち、エンジンで消費されない燃料は、余剰燃料として分岐した流路の先に設置されたプレッシャレギュレータを介してタンク内へリターンされる。

従来の燃料供給装置を構成するプレッシャレギュレータには、フランジ内に形成される流路の一部を利用して形成される一体タイプ（例えば、特許文献１を参照）と、フランジと別に独立して存在する別体タイプ（例えば、特許文献２を参照）とがある。

特開２００９−２２２０５５号公報 特開２００８−１３８７８５号公報

従来の燃料供給装置は上述のように構成されているが、例えば文献１の技術では、エンジンへ至る燃料配管内の燃料圧力が、プレッシャレギュレータを構成する各部品寸法精度に依存し、プレッシャレギュレータの個体毎に調圧する為の機構を持たない為、燃料圧力のばらつきが大きいという問題があった。また、弁部の座面が樹脂製のフランジ部の一部である為、成形から冷却時における体積収縮、あるいは燃料浸漬に伴う膨潤によって座面の形状が安定せず、燃料の脈動や騒音の要因となるキャビテーションを生じ易いという問題があった。また、文献２の技術では、別に弁ハウジングが必要となるので、コストダウンを図ることができなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、安価な構造でプレッシャレギュレータ個体毎の調圧が可能であり、また静粛性に優れた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においては、燃料タンクに貯えられた燃料を燃料タンクの外部に送出するポンプ部と、ポンプ部を駆動するモータ部と、ポンプ部およびモータ部と一体に形成され、ポンプ部からの燃料を燃料タンクの外部に送出する燃料通路および燃料通路の途中に設けられ燃料通路を流れる燃料を燃料タンクに戻すリターン流路を有するフランジ部と、リターン流路に設けられたプレッシャレギュレータを有したものにおいて、プレッシャレギュレータは、リターン流路の燃料流入口に対向して設けられた弁体と、弁体をリターン流路の燃料流入口に対して弾性力をもって支持するスプリングと、スプリングを保持し、且つリターン流路を形成するフランジ部にスプリングの伸縮方向に移動できる領域を有して保持されたホルダを備えたものである。

この発明の燃料供給装置によれば、安価で調圧性、および静粛性に優れた燃料供給装置を得ることができる。

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。

この発明の実施の形態１における燃料供給装置を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１における燃料供給装置を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す図１の要部拡大図である。 この発明の実施の形態１を示す図１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、この発明の実施の形態１における燃料供給装置の縦断面図、図２は、この発明の実施の形態１における燃料供給装置の分解斜視図、図３及び４は、図１の要部拡大図である。

まず、この発明の実施の形態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４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（一部破断にて示す）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）されている。このように構成された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、後述するロータ部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に支承されるシャフト１０ａてよって回転自在に構成されている。

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いる。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が筒状のポンプホルダ１２を介してハウジングに装着されている。
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いる。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が巻回されている。コイル９ｂは、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が設けられ、その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が設けられている。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、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１２の内周に略１２０度ピッチで配設され、両係合部は互いに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、ハウジング１１とポンプホルダ１２の着脱が容易であると共にポンプ部３０はモータ部４０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、この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に当接させて気密状態にしている。

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（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、あるいはＰＯＭ樹脂（ポリアセタール樹脂）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いる。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、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から構成されている。バルブスプリング１５ｃ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、バルブスプリング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バルブスプリング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がバルブスプリング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１５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）にプレッシャレギュレータ１６が配置されている。尚、このプレッシャレギュレータの構成は後に説明する。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にコネクタを介して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いる。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、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が配設されている。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、圧力損失が小さくなる。また、吐出フィルタ１８の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。

プレッシャレギュレータ１６は、弁体１６ａ、弁座１６ｂ、スプリング１６ｃ、ホルダ１６ｄおよびガイド１６ｅから構成される。ガイド１６ｅは、スプリング１６ｃによって保持され、そのスリップリング１６ｃは、ホルダ１６ｄによって保持される。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、プレッシャレギュレータ１６の取付状態においては圧縮状態となっている。プレッシャレギュレータ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。プレッシャレギュレータ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。

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は、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からポンプ部３０に流入し、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、図１に示す矢印Ａ〜Ｄのように、ステータコア９ａとロータ部１０との間を通って、吐出フィルタ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、プレッシャレギュレータ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。

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、プレッシャレギュレータ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から離れプレッシャレギュレータ１６が開弁して、燃料通路１４ｄ内の燃料の一部がプレッシャレギュレータ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。
ガイド１６ｅの外周（大径部）とリターン流路８０の内周面（内径部）には、燃料が流れることが可能な隙間が存在しており、図４に示す矢印のように、その隙間から燃料タンク２側へ余剰燃料が流れる。
ホルダ１６ｄには、燃料が通過可能な孔を設けているので、弁体１６を通過した余剰燃料は、図４に示す矢印のように、この孔を通過して下流側に流れる。
フランジ部５０の一部に形成されるリターン流路８０を構成することになるプレッシャレギュレータ１６のハウジング１６ｆの燃料タンク２側には、プレッシャレギュレータ１６に対応した位置に貫通孔１４ｅが設けられており、プレッシャレギュレータ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。

プレッシャレギュレータ１６は、フランジ部の一部が円筒状に伸展したリターン流路８０（図４参照）内に、下流側より弁座１６ｂ、弁体１６ａ、先端部で弁体１６ａを保持するガイド１６ｅ、スプリング１６ｃ、およびそれらを保持するホルダ１６ｄが組み付けられる。ガイド１６ｅは、スプリング１６ｃによって保持され、スリップリング１６ｃは、ホルダ１６ｄによって保持される。ホルダ１６ｄには、ガイド１６ｅの後端部側が貫通する貫通部および燃料が通過可能な孔が形成されている。また弁座１６ｂは、金属製の部材（例えば、ステンレス鋼）を圧入、若しくは、フランジ部と一体成形の手段によって固定される。ホルダ１６ｄは、組み立て初期の段階では、スプリング１６ｃの伸縮方向、即ち、プレッシャレギュレータ１６の軸方向に移動ができる領域Ｅ（図４参照）、すなわち「可動しろ」を有しており、リターン流路８０内径部に軽圧入、若しくは、冶具等の手段で仮固定される。この領域Ｅは、あらかじめ決められた範囲に形成することができる。本実施の形態においては、この領域Ｅは、図４に示すように、リターン流路８０を形成するハウジング１６ｆの下流側部分の内径を上流側部分の内径より大きく形成して、内周面を２段構造になっている。その後、例えば熱可塑性樹脂からなるフランジのリターン流路８０を、熱カシメ、つまりリターン流路８０に沿った形状の冶具を押し当てることによって塑性変形させながら、領域Ｅの範囲においてホルダ１６ｄ位置の微調整を行うことで、燃料配管内が所望の燃料圧力となるようプレッシャレギュレータの個体毎に調圧することが可能となる。なお、ホルダ１６ｄはフランジ１４より耐熱温度の高い樹脂であることが好ましく、あるいは金属であっても良い。

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、プレッシャレギュレータの部品の寸法ばらつき、部品の組立てばらつき等に起因するプレッシャレギュレータのばね荷重ばらつき、すなわち燃料配管内の燃料圧力ばらつきを抑え、燃料配管内が所望の燃料圧力となるようプレッシャレギュレータの個体毎に調圧することが可能となる。即ち、車両毎に、所望（設定）の燃料圧力は決まっており、例えば、２９４ｋＰａがその車両の燃料圧力の場合、プレッシャレギュレータ製作過程において、圧力センサを用いることでプレッシャレギュレータ個体毎の所望の燃料圧力が設定可能となる。
また、弁座１６ｂを金属製とすることで、当該部位の真円度の精度が高く、また燃料浸漬状態においても体積（寸法）変化が生じず、弁部の寸法を安定させることが可能となる。
また、金属製の弁座１６ｂ部は、下流側から上流側の方向へ圧入する特徴を有する。
すなわち、脈動や騒音の要因となる弁部でのキャビテーションの発生を抑制し、結果、弁座１６ｂの追加のみのため安価で静粛性に優れた燃料供給装置を実現できる。

この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その発明の範囲において、実施の形態を適宜変更することができる。

１ 燃料、２ 燃料タンク、２ａ 開口部、１４ フランジ、 １４ａ 吐出パイプ、１６ プレッシャレギュレータ、１６a 弁体、１６ｂ 弁座、１６ｃ スプリング、１６ｄ ホルダ、１６ｅ ガイド、１６ｆ ハウジング、３０ ポンプ部、４０ モータ部、５０ フランジ部、８０ リターン流路、１００ 燃料供給装置。

Claims (4)

1. 燃料タンクに貯えられた燃料を燃料タンクの外部に送出するポンプ部と、
   前記ポンプ部を駆動するモータ部と、
   前記ポンプ部および前記モータ部と一体に形成され、前記ポンプ部からの燃料を前記燃料タンクの外部に送出する燃料通路および前記燃料通路の途中に設けられ前記燃料通路を流れる燃料を前記燃料タンクに戻すリターン流路を有し、前記燃料タンクに設けられた開口部に保持されるフランジ部と、
   前記リターン流路に設けられたプレッシャレギュレータを有した燃料供給装置において、前記プレッシャレギュレータは、
   前記リターン流路の燃料流入口に対向して設けられた弁体と、
   前記弁体を前記リターン流路の燃料流入口に対して弾性力をもって支持するスプリングと、
   前記スプリングを保持し、且つ前記リターン流路を形成する前記フランジ部に前記スプリングの伸縮方向に移動できる領域を有して保持されたホルダを備えたことを特徴とする燃料供給装置。
2. ホルダを保持するフランジ部を変形させて前記ホルダを保持したことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. フランジ部は樹脂製であって、ホルダを保持する前記フランジ部を塑性変形させて前記ホルダを保持したことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
4. リターン流路の燃料流入口に設けられ、弁体が当接する金属製の弁座を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。

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