JP2006083718A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料タンク内に燃料ポンプを設置し、燃料タンクの底壁に取り付けられる燃料供給装置において、燃料タンク内に燃料ポンプを設置する構造が簡単であり、燃料ポンプ内のシール構造が簡単で、燃料ポンプ内の摺動抵抗および摺動摩耗を低減し、燃料ポンプ内での電気的短絡を防止する。
【解決手段】 燃料供給装置２は、二輪自動車の燃料タンク１の底壁に取り付けられる。蓋部材１０は、燃料タンク１の底壁に形成された開口部１ａを塞いでいる。燃料ポンプ２０は、蓋部材１０に沿って燃料タンク１の底部に横置きに設置されている。サクションフィルタ７０は、燃料ポンプ２０が横置きされている方向とほぼ同じ方向に、蓋部材１０に沿って蓋部材１０の外側に延びている。端子１７は、燃料ポンプ２０およびセンダゲージ等の電気装置とリード線１８を介して電気的に接続しており、燃料タンク１の上方側の燃料ポンプ２０の端部とほぼ同じ高さに設置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンクの底壁に取り付けられる燃料供給装置に関する。

例えば自動二輪車のように、燃料タンクの底壁に取り付けられる燃料供給装置において、燃料タンク内に燃料ポンプを設置する場合、タンク内の底部には、燃料タンクの呼吸作用により燃料タンク内に入り込んだ水や、燃料タンク内での結露により生じた水が滞留することがある。
したがって、ブラシモータを用いた燃料ポンプを燃料タンク内に設置する場合は、ブラシおよび整流子が形成されている位置が燃料タンク内の底部に滞留する水よりも高くなるように、燃料タンク内に設置する燃料ポンプの高さを高くする必要がある。それは、ブラシモータは、コイルを巻回した回転子に供給する電流を整流子とブラシとの接触により制御して回転子を回転させるので、ブラシおよび整流子が水に浸かると整流子を構成するセグメント同士、または整流子とブラシとの電気的短絡を招く恐れがあるからである。

このように、燃料タンク内に設置する燃料ポンプの高さが高くなると、燃料タンク内に燃料ポンプを設置する構造が複雑になるという問題が生じる。
このような燃料供給装置に対し、例えば特許文献１では、燃料ポンプの吸入口を燃料タンク内に臨ませ、燃料タンク底部の外面に燃料ポンプを取り付けている。特許文献１では、この構成により、整流子およびブラシが燃料タンク内の底部に滞留する水に浸かり電気的に短絡することを防止している。また、燃料ポンプが燃料タンクの内部ではなく燃料タンク底部の外面に取り付けられるので、燃料タンクに燃料ポンプを設置する構造が簡単になる。
また、特許文献１では、燃料ポンプの駆動部としてブラシレスモータを用いることが開示されているので、燃料ポンプ内に水が侵入しても、モータ部の電気的短絡を防止することができる。

特開２００３−１２０４５５号公報

しかしながら、特許文献１のように、燃料タンクの底部外面に燃料ポンプを取り付けると、吸入口から吸入した燃料を加圧するポンプ室から燃料ポンプの外に燃料が漏れ出すことを防止するシール構造が必要である。例えば、特許文献１においては、ポンプ室と、インペラとロータとを接続する回転軸の軸受けとの間をシールすることが考えられる。しかし、回転軸と摺動している軸受けとポンプ室との間をシールすることは困難であり、特許文献１には、ポンプ室と軸受けとの間をシールする構造は開示されていない。

また、ポンプ室と軸受けとの間をシールできたとしても、回転軸と軸受けとの摺動部が燃料で潤滑されないので、摺動抵抗が増加し、摺動摩耗が増大するという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、燃料タンク内に燃料ポンプを設置し、燃料タンクの底壁に取り付けられる燃料供給装置において、燃料タンク内に燃料ポンプを設置する構造が簡単であり、燃料ポンプ内のシール構造が簡単で、燃料ポンプ内の摺動抵抗および摺動摩耗を低減し、燃料ポンプ内での電気的短絡を防止することを目的とする。

請求項１から６記載の発明では、燃料タンクの底壁に取り付けられる燃料供給装置において、燃料タンク内に燃料ポンプを設置するので、燃料ポンプ内のシール構造が簡単である。また、燃料ポンプの内部が燃料で満たされるので、燃料ポンプ内の機械的摺動部が燃料で潤滑される。したがって、摺動抵抗および摺動摩耗を低減できる。

また、燃料ポンプの電気駆動部がブラシレスモータであるから、燃料タンク内の底部に蓋部材に沿って横置きに燃料ポンプを設置して電気駆動部が水に浸かっても、電気的短絡を防止できる。
また、燃料タンク内の底部に蓋部材に沿って横置きに燃料ポンプを設置するので、燃料タンク内での燃料ポンプの高さが低くなり、蓋部材と燃料ポンプとが近づく。したがって、燃料供給装置がコンパクトになる。さらに、蓋部材で燃料ポンプを支持し燃料タンク内に搭載する構造が簡単になる。

請求項３記載の発明では、燃料タンク内に設置される燃料ポンプを含む電気装置と電気的に接続する端子は、蓋部材から燃料タンクの上方に離れて設置されている。この構成によれば、燃料タンク内の底部に水が滞留しても、滞留する水よりも燃料タンクの上方に端子を設置すれば、端子が水に浸かることを防止できる。したがって、端子同士の電気的短絡を防止できる。

請求項４記載の発明では、端子は、燃料タンクの底側の燃料ポンプの端部よりも燃料タンクの上方に設置されている。したがって、燃料ポンプの少なくとも一部が水に浸かっても、端子が水に浸かることを防止できる。
請求項５記載の発明では、サクションフィルタは、燃料ポンプが蓋部材に沿って燃料タンク内に横置きされる方向とほぼ同じ方向に向け、蓋部材よりも外側に延びている。したがって、蓋部材に沿った方向で燃料タンクの開口部から燃料ポンプおよびサクションフィルタを挿入しながら燃料供給装置を回転すれば、燃料ポンプおよびサクションフィルタを燃料ポンプ内に設置できる。したがって、サクションフィルタを蓋部材に沿って蓋部材の外側に延ばすことによりサクションフィルタに必要なフィルタ面積を確保しても、燃料タンクの開口部を拡径することなく、燃料ポンプおよびサクションフィルタを燃料タンク内に設置できる。したがって、燃料タンクの強度が向上する。

ところで、整流子制御のモータでは、整流子とブラシとの摺動抵抗、ならびに整流子を各セグメントに分割するために設けた溝が受ける流体抵抗により、モータ効率が低下し、結果として燃料ポンプの効率が低下するという問題がある。ここで燃料ポンプの効率とは、（モータ効率）×（ポンプ効率）で表される。モータ効率およびポンプ効率は、燃料ポンプのモータ部に供給する駆動電流をＩ、印加する電圧をＶ、モータ部のトルクをＴ、モータ部の回転数をＮ、燃料ポンプが吐出する燃料圧力をＰ、燃料吐出量をＱとすると、（モータ効率）＝（Ｔ×Ｎ）／（Ｉ×Ｖ）、（ポンプ効率）＝（Ｐ×Ｑ）／（Ｔ×Ｎ）で表される。したがって、（燃料ポンプの効率）＝（モータ効率）×（ポンプ効率）＝（Ｐ×Ｑ）／（Ｉ×Ｖ）である。

このように燃料ポンプの効率が低い整流子制御モータを駆動源とする燃料ポンプを二輪自動車の燃料供給装置に用いようとすると、二輪自動車のバッテリ容量が小さいので、燃料ポンプに供給する電力の確保が困難である。
また、二輪自動車には劣化燃料や例えばアルコールを含んだ低質燃料が使用される恐れがあるので、このような劣化燃料や低質燃料を使用した二輪自動車の燃料タンク内に整流子制御モータを用いた燃料ポンプを搭載すると、整流子とブラシとの摺動箇所に電食や腐食が発生し、電気的な導通不良を起こす恐れがある。

そこで、請求項６記載の発明では、ブラシレスモータを用いた燃料ポンプを二輪自動車の燃料タンク内に設置している。ブラシモータに対し、ブラシレスモータにはブラシと整流子との摺動箇所が存在しないので、燃料ポンプの効率が高い。したがって、二輪自動車の容量の小さいバッテリであっても、燃料ポンプに必要な電力を供給できる。また、劣化燃料や低質燃料を用いてもブラシモータのようにブラシと整流子との摺動箇所に電食や腐食が発生しない。さらに、整流子とブラシとの摺動摩耗が発生しないので燃料ポンプの寿命が長くなる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料供給装置を図１および図２に示す。燃料供給装置２は、二輪自動車の燃料タンク１の底壁に取り付けられる。
燃料供給装置２は、蓋部材１０、燃料ポンプ２０、サクションフィルタ７０、センダゲージ７２等を有している。蓋部材１０は、ポリアセタールまたはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で円板状に形成され、燃料タンク１の底壁に形成された開口部１ａを塞いでいる。蓋部材１０には、吐出管１１、コネクタ１２、結合部１３、燃料通路部１４および電気通路部１６等が一体に樹脂成形されている。そして、燃料ポンプ２０は、蓋部材１０に沿って燃料タンク１の底部に横置きに設置されている。

吐出管１１は、燃料ポンプ２０が吐出する燃料を燃料タンク１の外部に供給する。結合部１３には、サクションフィルタ７０がスナップフィットして結合している。燃料通路部１４および電気通路部１６は、蓋部材１０から燃料タンク１の上方に突出して設けられている。燃料通路部１４は、燃料管１５により燃料ポンプ２０の吐出口６６（図３参照）と接続し、燃料ポンプ２０が吐出する燃料を吐出管１１に導いている。

電気通路部１６の突出側端部に、端子１７が設置されている。端子１７は、燃料ポンプ２０およびセンダゲージ７２等の電気装置とリード線１８を介して電気的に接続しており、電気通路部１６を介し、蓋部材１０の燃料タンク１の外側に設置されているコネクタ１２と電気的に接続している。
端子１７は、蓋部材１０よりも燃料タンク１の上方に、さらには燃料タンク１の底側の燃料ポンプ２０の端部よりも燃料タンク１の上方に設置することが望ましい。本実施形態では、端子１７は、燃料タンク１の上方側の燃料ポンプ２０の端部とほぼ同じ高さに設置されている。

燃料ポンプ２０は、吐出口６６が燃料管１５を介して燃料通路部１４と結合し、結合部１３とスナップフィットして結合しているサクションフィルタ７０と吸入口６０（図３参照）が結合することにより蓋部材１０に支持され、燃料タンク１内に搭載されている。
サクションフィルタ７０は、燃料ポンプ２０が横置きされている方向とほぼ同じ方向に、蓋部材１０に沿って蓋部材１０の外側に延びている。これにより、サクションフィルタ７０は、燃料ポンプ２０が吸入する燃料中の異物を除去するために必要なフィルタ面積を確保している。

センダゲージ７２は、アーム７３によりフロート７４と接続しており、燃料タンク１内の燃料残量に応じて上下するフロート７４の位置を燃料残量信号として出力する。燃料タンク１に燃料供給装置２を取り付ける状態で、サクションフィルタ７０、およびアーム７３は、図１および図２に示すように、蓋部材１０に沿って燃料ポンプ２０が横置きされている方向とほぼ同じ方向に沿って、蓋部材１０の外側に延びている。

次に、燃料ポンプ２０について図３に基づいて詳細に説明する。
燃料ポンプ２０は、モータ部２２と、モータ部２２の回転子４０の回転により駆動され、吸入した燃料を昇圧するポンプ部２３とを備えている。
電気駆動部としてのモータ部２２は、所謂ブラシレスモータであり、ステータコア３０、コイル３２および回転子４０を有している。ステータコア３０は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成されており、モータ部２２の中心側に向けて突出するティースが周方向に等間隔に６個形成されている。各ティースにコイル３２が巻回されている。樹脂ハウジング２４は、ステータコア３０およびコイル３２をモールドしている。金属ハウジング２６は、樹脂ハウジング２４にインサート成形され、後述する吸入側カバー５０をかしめている。金属ハウジング２６に設けた複数の貫通孔２６ａに、樹脂ハウジング２４の樹脂が充填されている。

回転子４０は、シャフト４２、回転コア４４および永久磁石４６を有し、ステータコア３０の内周に回転自在に設置されている。回転軸であるシャフト４２は、軸受け２７により軸方向両端部を軸受けされている。永久磁石４６は、一部材で円筒状に形成され、回転コア４４の外周側に設置されている。永久磁石４６は、回転方向に８個の磁極部４７を形成している。８個の磁極部４７は、ステータコア３０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。

ポンプ部２３は、吸入側カバー５０、吐出側カバー５２、およびインペラ５４を有している所謂ウエスコポンプである。吸入側カバー５０および吐出側カバー５２は、回転部材であるインペラ５４を回転可能に収容するケース部材である。吐出側カバー５２は、金属ハウジング２６により樹脂ハウジング２４と吸入側カバー５０との間に挟持されている。吸入側カバー５０および吐出側カバー５２は、後述するインペラ５４の羽根溝に沿ってインペラ５４の軸方向両側にポンプ通路６２、６４を形成している。吸入口６０からポンプ通路６２、６４に吸入された燃料は、インペラ５４の回転により昇圧される。ポンプ通路６２、６４で昇圧された燃料は、吐出側カバー５２の図示しない燃料出口から吐出され、ステータコア３０と回転子４０との間を通り、吐出口６６から吐出される。

次に、燃料タンク１に燃料供給装置２を取り付ける工程を図４に示す。
図４の（Ａ）に示すように、燃料ポンプ２０、サクションフィルタ７０およびアーム７３が蓋部材１０に沿っている方向から、開口部１ａに燃料供給装置２を挿入する。そして、蓋部材１０に沿って蓋部材１０の外側に大きく延びているサクションフィルタ７０およびアーム７３が燃料タンク１内に入ったところで、図４の（Ａ）の矢印Ｘに示すように燃料供給装置２を回転する。そして、図４の（Ｂ）に示すように、開口部１ａを蓋部材１０で塞ぐ。

以上説明した本実施形態の燃料供給装置２によると、燃料タンク１内に燃料ポンプ２０を設置し、燃料ポンプ２０内を燃料が流れるので、燃料ポンプ２０内のシール構造が簡単である。また、燃料ポンプ２０内のシャフト４２と軸受け２７との摺動箇所が燃料で潤滑されるので、摺動抵抗および摺動摩耗を低減できる。

また、燃料ポンプ２０のモータ部２２がブラシレスモータであるから、燃料タンク１内の底部に蓋部材１０に沿って横置きに燃料ポンプ２０を設置して、燃料タンク１内の底部に滞留する水にモータ部２２が浸かっても、モータ部２２の電気的短絡を防止できる。
また、燃料タンク１内の底部に蓋部材１０に沿って横置きに燃料ポンプ２０を設置するので、燃料タンク１内における燃料ポンプ２０の高さが低くなり、かつ蓋部材１０と燃料ポンプ２０とを近づけることができる。したがって、燃料ポンプ２０の吐出口６６が燃料管１５を介して燃料通路部１４と結合し、燃料ポンプ２０の吸入口が結合部１３とスナップフィットしているサクションフィルタ７０と結合することにより、簡単な構造で燃料ポンプ２０を支持し燃料タンク１内に燃料ポンプ２０を搭載できる。
さらに、蓋部材１０に沿って燃料タンク１内に燃料ポンプ２０を横置きに設置しているので、燃料タンク１内に設置される燃料ポンプ２０を含む燃料供給装置２の各部品および各装置の高さが低くなる。したがって、燃料供給装置２全体がコンパクトになる。

また、サクションフィルタ７０およびセンダゲージ７２のアーム７３を、蓋部材１０に沿って燃料ポンプ２０が横置きされている方向と同じ方向に蓋部材１０の外側に延びるように設置しているので、蓋部材１０に沿った燃料ポンプ２０が燃料タンク１内に横置きされる方向で、燃料ポンプ２０、サクションフィルタ７０、センダゲージ７２のアーム７３およびフロート７４を燃料タンク１の開口部１ａから挿入しながら燃料供給装置２を回転すれば、小さな開口部１ａからでも蓋部材１０以外の燃料ポンプ２０を含む他の部品を燃料タンク１内に設置できる。開口部１ａが小さくなることにより、燃料タンク１の強度が向上する。

また、端子１７は、燃料タンク１の底側の燃料ポンプ２０の端部よりも燃料タンク１の上方に離れ、燃料タンク１の上方側の燃料ポンプ２０の端部とほぼ同じ高さに設置されているので、燃料タンク１内の底部に滞留した水に燃料ポンプ２０が殆ど浸かっても、端子１７が水に浸かることを防止できる。
また、ブラシモータに比べて燃料ポンプの効率が高いブラシレスモータを燃料ポンプ２０のモータ部２２として用いているので、二輪自動車のようにバッテリ容量が小さい場合にも、必要な電力を燃料ポンプ２０に供給できる。また、ブラシレスモータはブラシモータのようにブラシと整流子との摺動箇所を持たないので、劣化燃料や例えばアルコールを含んだ低質燃料が使用されても、ブラシモータのように整流子とブラシとの摺動箇所に電食や腐食が発生しないので、電気的な導通不良を起こすことを防止できる。また、整流子とブラシとの摺動摩耗が発生しないので燃料ポンプ２０の寿命が長くなる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、二輪自動車の燃料タンクの底壁に燃料供給装置を取り付けたが、二輪自動車以外のどのような燃料タンクであっても、燃料タンクに燃料供給装置を取り付け、燃料タンク内の底部に燃料ポンプを設置するのであれば、本発明の構成を採用することが望ましい。

上記実施形態では、外周側のステータコア３０にコイル３２を巻回し、内周側の回転子４０に永久磁石４６を設置してブラシレスモータを構成したが、外周側の回転子に永久磁石を設置し、内周側のステータコアにコイルを巻回してブラシレスモータを構成してもよい。

本発明の一実施形態による燃料供給装置を示す側面図である。 本実施形態の燃料供給装置を示す斜視図である。 本実施形態の燃料ポンプを示す断面図である。 本実施形態の燃料供給装置を燃料タンクに取り付ける工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 燃料タンク、１ａ 開口部、２ 燃料供給装置、１０ 蓋部材、２０ 燃料ポンプ、２２ モータ部（電気駆動部、ブラシレスモータ）、２３ ポンプ部、３０ ステータコア、３４ コイル、４０ 回転子、４６ 永久磁石、５４ インペラ（回転部材）

Claims (6)

1. 燃料タンクの底壁に取り付けられ、前記燃料タンク内の燃料を前記燃料タンク外に供給する燃料供給装置であって、
   前記燃料タンクの底壁に形成された開口部を覆う蓋部材と、前記蓋部材に支持されて前記燃料タンク内の底部に設置される燃料ポンプとを備え、
   前記燃料ポンプの電気駆動部はブラシレスモータであり、前記燃料ポンプは前記蓋部材に沿って前記燃料タンク内に横置きされることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記ブラシレスモータは、
   ステータコアと、前記ステータコアに巻回され、通電を制御されることにより前記ステータコアの周方向に形成する磁極が切り換わるコイルと、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対向面に形成している回転子とを有することを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記燃料タンク内に設置される前記燃料ポンプを含む電気装置と電気的に接続し、前記蓋部材から前記燃料タンクの上方に離れて設置される端子を備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃料供給装置。
4. 前記端子は、前記燃料タンクの底側の前記燃料ポンプの端部よりも前記燃料タンクの上方に設置されていることを特徴とする請求項３記載の燃料供給装置。
5. 前記燃料ポンプの吸入口に接続され、前記燃料ポンプが吸入する燃料中の異物を除去するサクションフィルタをさらに備え、前記サクションフィルタは前記燃料ポンプが横置きされている方向とほぼ同じ方向に向け、前記蓋部材の外側に延びていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の燃料供給装置。
6. 自動二輪車の燃料タンクの底壁に取り付けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の燃料供給装置。
   

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