JP2012219768A - ポンプ制御モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】部材に亀裂や割れが生じることを抑制可能なポンプ制御モジュールを提供する。
【解決手段】FPCユニット30は、燃料ポンプに供給する電力を制御するFPC回路31、および、FPC回路31を収容するFPCケース33を有している。燃料タンクの開口部に取り付けられるフランジ40は、樹脂によりFPCユニット30と一体に形成されている。FPCケース33は、フランジ40とは反対側へ凹むよう形成される凹部341を有している。フランジ40は、凹部341に充填されることでFPCケース33側へ突出するよう形成される充填凸部431を有している。
【選択図】図4

Description

本発明は、内燃機関(以下、「エンジン」という)へ燃料を供給する燃料ポンプを制御するポンプ制御モジュールに関する。
近年、燃費規制に関する動向に伴い、車両等で消費される電力を低減するため、消費電力の大きな電動燃料ポンプの低電力化が進められている。例えば特許文献1に開示されたインタンク式燃料ポンプでは、フューエルポンプコントローラ(以下、「FPC」という)を用い、エンジンが要求する燃料流量に応じて燃料ポンプに印加する電圧を制御することで、燃料ポンプの消費電力の低減を図っている。
特許文献1のインタンク式燃料ポンプでは、FPCユニット(ポンプ制御ユニット)を燃料タンクの開口を塞ぐフランジ(蓋部材)に設け、燃料タンク内の燃料ポンプに接続している。このようにFPCユニットを燃料ポンプの近くに配置することにより、FPCユニットと燃料ポンプとを接続する配線から発生するノイズの低減を図っている。また、FPCユニットを燃料タンクの外部に設けることで、燃料タンク内の燃料がFPCユニットへ侵入することを防止しようとしている。
特許第4178354号公報
ところで、特許文献1のインタンク式燃料ポンプでは、FPCユニットとフランジとは、絶縁性の樹脂材料からなるフランジでFPCユニットの金属端子部分のみをモールドすることにより、一体に形成されている。この構成では、樹脂製のフランジが熱膨張または燃料膨潤等により変形した場合、樹脂と金属との膨張差によって応力が生じ、金属端子の接合部が破断する等の問題が生じるおそれがある。
そこで、この問題を解決するために、FPCユニットの大部分を樹脂製のフランジでモールドすることが考えられる。しかしながら、例えばFPCユニットの周囲を全周に亘り途切れることなく囲むようにして樹脂製のフランジでモールドすると、成形後、フランジが収縮することでFPCユニットを締め付けるように変形し、フランジのうちFPCユニットに当接する箇所に引張方向の残留応力が生じるおそれがある。特にフランジのうちFPCユニットの角部に当接する箇所には、大きな残留応力が生じるおそれがある。ここで、フランジを形成する樹脂材料の成形収縮率が大きい場合、フランジに過大な残留応力が生じることが懸念される。
また、FPCユニットが熱膨張または熱収縮あるいは燃料膨潤を起こしにくく、FPCユニットの周囲をモールドする樹脂製のフランジが熱膨張または熱収縮あるいは燃料膨潤を起こし易い場合、周囲の温度変化または燃料タンク内の燃料の影響によりフランジが変形し、フランジに過大な応力が生じるおそれがある。特に周囲の温度変化によりフランジが熱収縮した場合、フランジに過大な引張応力が生じるおそれがある。一般に樹脂材料の引張強度は圧縮強度に比べ著しく低いため、FPCユニットの周囲をモールドする樹脂製のフランジに特に引張応力が生じた場合、フランジに亀裂や割れ等が発生するおそれがある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部材に亀裂や割れが生じることを抑制可能なポンプ制御モジュールを提供することにある。
請求項1に記載の発明は、燃料タンク内に配置される燃料ポンプを制御するポンプ制御モジュールであって、蓋部材とポンプ制御ユニットとを備えている。ポンプ制御ユニットは、燃料ポンプに供給する電力を制御する制御回路、および、当該制御回路を収容する回路ケースを有している。燃料タンクの開口部に取り付けられる蓋部材は、樹脂によりポンプ制御ユニットと一体に形成されている。すなわち、ポンプ制御ユニットと蓋部材とは、モールド成形により一体に形成されている。本発明では、回路ケースおよび蓋部材の一方は、他方とは反対側へ凹むよう形成される凹部を有している。回路ケースおよび蓋部材の他方は、前記凹部に充填されることで一方側へ突出するよう形成される充填凸部を有している。
例えば凹部が回路ケースに形成され、充填凸部が蓋部材に形成される構成の場合、蓋部材が成形収縮または熱収縮したとき、蓋部材の充填凸部には、引張応力が生じにくい。また、この構成で、蓋部材が熱膨張または燃料膨潤したとき、蓋部材の充填凸部には、凹部内において圧縮応力は生じるものの引張応力は生じにくい。このように、本発明では、ポンプ制御ユニットと蓋部材とをモールド成形した構成において、蓋部材に生じ得る引張応力を低減することができる。したがって、蓋部材に亀裂や割れが生じることを抑制することができる。なお、この構成では、例えば蓋部材の成形収縮率、熱膨張率または燃料膨潤率が回路ケースよりも大きい場合、上述の「蓋部材に生じ得る引張応力を低減する」効果がより高くなる。
また、例えば凹部が蓋部材に形成され、充填凸部が回路ケースに形成される構成の場合、回路ケースが成形収縮または熱収縮したとき、回路ケースの充填凸部には、引張応力が生じにくい。また、この構成で、回路ケースが熱膨張または燃料膨潤したとき、回路ケースの充填凸部には、凹部内において圧縮応力は生じるものの引張応力は生じにくい。このように、本発明では、ポンプ制御ユニットと蓋部材とをモールド成形した構成において、回路ケースに生じ得る引張応力を低減することができる。したがって、回路ケースに亀裂や割れが生じることを抑制することができる。なお、この構成では、例えば回路ケースの成形収縮率、熱膨張率または燃料膨潤率が蓋部材よりも大きい場合、上述の「回路ケースに生じ得る引張応力を低減する」効果がより高くなる。
請求項2に記載の発明では、蓋部材は、回路ケースよりも成形収縮率、熱膨張率または燃料膨潤率が大きい。これにより、例えば凹部が回路ケースに形成され、充填凸部が蓋部材に形成される構成の場合、「蓋部材に生じ得る引張応力を低減する」効果をより高めることができる。
請求項3および4に記載の発明は、蓋部材および回路ケースの構成をより具体的に例示するものである。
請求項3に記載の発明では、蓋部材は、燃料タンクの開口部を塞ぐ板状の蓋部材本体を有している。ポンプ制御ユニットは、蓋部材本体の燃料ポンプとは反対側に設けられている。前記充填凸部は、蓋部材本体の「燃料ポンプとは反対側の面」に形成されている。前記凹部は、蓋部材本体の「燃料ポンプとは反対側の面」に対向する回路ケースの所定の面に形成されている。この構成では、蓋部材本体が成形収縮、熱収縮、熱膨張または燃料膨潤しても、蓋部材本体に形成された充填凸部には引張応力が生じにくい。よって、蓋部材本体に生じ得る引張応力を低減でき、蓋部材本体に亀裂や割れが生じるのを抑制することができる。
請求項4に記載の発明では、蓋部材は、燃料タンクの開口部を塞ぐ板状の蓋部材本体、および、一方の面が回路ケースの外壁に対向するよう蓋部材本体から略垂直に延びて形成される板状の蓋部材壁部を有している。前記充填凸部は、蓋部材壁部の回路ケースに対向する面に形成されている。前記凹部は、回路ケースの蓋部材壁部に対向する面に形成されている。この構成では、蓋部材壁部が成形収縮、熱収縮、熱膨張または燃料膨潤しても、蓋部材壁部に形成された充填凸部には引張応力が生じにくい。よって、蓋部材壁部に生じ得る引張応力を低減でき、蓋部材壁部に亀裂や割れが生じるのを抑制することができる。
なお、回路ケースの周囲を囲むよう蓋部材壁部を配置した場合、外部からの衝撃を蓋部材壁部で遮ることにより、回路ケース(ポンプ制御ユニット)に衝撃が加わるのを抑制することができる。すなわち、蓋部材壁部によって、ポンプ制御ユニットを衝撃から保護することができる。さらに、蓋部材壁部の充填凸部と回路ケースの凹部とが嵌り合うようにして形成されているため、ポンプ制御ユニットが蓋部材に対し蓋部材壁部の面方向へ位置ずれするのを抑制することができる。また、蓋部材壁部自体によっても、ポンプ制御ユニットが蓋部材に対し蓋部材本体の面方向へ位置ずれするのを抑制することができる。
請求項5に記載の発明では、蓋部材壁部は、回路ケースの周方向に所定の間隔を空けて複数形成されている。この構成では、隣り合う蓋部材壁部間に隙間が形成される。そのため、蓋部材壁部が成形収縮、熱収縮、熱膨張または燃料膨潤しても、蓋部材壁部に過大な応力が生じるのを抑制することができる。また、蓋部材壁部を複数形成することにより、上述の「ポンプ制御ユニットを衝撃から保護する」効果、および、「蓋部材に対するポンプ制御ユニットの位置ずれを抑制する」効果をより高めることができる。
請求項6に記載の発明では、蓋部材は、蓋部材壁部の「回路ケースに対向する面とは反対側の面」と蓋部材本体との間に形成されるリブを有している。これにより、板状の蓋部材壁部の基部を補強することができ、上述の「ポンプ制御ユニットを衝撃から保護する」効果、および、「蓋部材に対するポンプ制御ユニットの位置ずれを抑制する」効果をさらに高めることができる。
請求項7に記載の発明では、回路ケースは、略直方体状に形成されている。蓋部材壁部は、回路ケースの4つの側面のうち3つに対向するよう形成されている。蓋部材は、回路ケースの4つの側面のうち蓋部材壁部が対向していない側面から所定の距離離れた位置に、蓋部材本体から略垂直に延びるようにして形成されるコネクタ部を有している。当該コネクタ部は、例えばポンプ制御ユニットおよび燃料ポンプへの電力供給および信号通信を目的としたワイヤーハーネスを接続するために用いられる。
この構成では、蓋部材壁部は、回路ケースの4つの側面のうち3つに対向しているが、残りの1つの側面には対向していない。そのため、例えば蓋部材壁部が回路ケースの側面に対向かつ当接するよう形成される場合、蓋部材壁部が成形収縮、熱収縮、熱膨張または燃料膨潤しても、蓋部材壁部に過大な応力が生じるのを抑制することができる。
また、回路ケースの4つの側面のうち3つを蓋部材壁部で囲み、残り1つの側面から所定の距離離れた位置にコネクタ部を形成することにより、回路ケースの周囲4方からの衝撃から、ポンプ制御ユニットを保護することができる。
本発明の一実施形態によるポンプ制御モジュールを適用した燃料供給装置を示す図。 本発明の一実施形態によるポンプ制御モジュールを適用した燃料供給装置、および、それを用いた燃料供給システムを示す模式図。 (A)は本発明の一実施形態によるポンプ制御モジュールを示す斜視図、(B)は本発明の一実施形態によるポンプ制御モジュールのポンプ制御ユニットを示す平面図、(C)は(B)のC−C線断面図、(D)は本発明の一実施形態によるポンプ制御モジュールのポンプ制御ユニットを示す斜視図。 (A)は本発明の一実施形態によるポンプ制御モジュールを示す正面図、(B)は図5(A)のIV−IV線断面図。 (A)は図4(A)を矢印X方向から見た図、(B)は図4(A)のV−V線断面図。 (A)は比較例によるポンプ制御モジュールを示す斜視図、(B)は比較例によるポンプ制御モジュールのポンプ制御ユニットの製造途中の状態を示す斜視図、(C)は比較例によるポンプ制御モジュールのポンプ制御ユニットを示す斜視図。 (A)は比較例によるポンプ制御モジュールを示す断面図、(B)は(A)を矢印B方向から見た図。 本発明のポンプ制御モジュールの蓋部材の材料と回路ケースの材料との効果的な組み合わせ例を説明するための図。
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態によるポンプ制御モジュール、および、それを用いた燃料供給装置を図1に示す。燃料供給装置1は、例えば車両の燃料タンク2に設置され、燃料タンク2内の燃料を、燃料配管3、燃料レール4およびインジェクタ5を経由して、燃料タンク2外のエンジン6に供給する(図2参照)。燃料供給装置1は、リザーバカップ10、ポンプモジュール11およびポンプ制御モジュール20等を備えている。すなわち、本実施形態によるポンプ制御モジュール20は、燃料供給装置1の一部を構成している。
リザーバカップ10は、例えば樹脂により有底筒状に形成されている。リザーバカップ10は、底部が燃料タンク2の底部内壁に当接するよう燃料タンク2の内部に設置されている。リザーバカップ10の底部近傍には、燃料タンク2内の燃料をリザーバカップ10内に導入するための開口101が形成されている。
ポンプモジュール11は、リザーバカップ10の内側に収容されている。ポンプモジュール11は、燃料ポンプ12、サクションフィルタ13および燃料フィルタ14等を有している。
燃料ポンプ12は、内部に図示しない電動モータを収容しており、この電動モータにより回転するインペラ等の回転部材によって、サクションフィルタ13を経由して吸入した燃料を昇圧する。サクションフィルタ13は、燃料ポンプ12が吸入するリザーバカップ10内の燃料中の異物を除去する。このように、燃料ポンプ12は、燃料タンク2内に配置されている。すなわち、燃料ポンプ12は、インタンク式の電動燃料ポンプである。
燃料フィルタ14は、燃料ポンプ12の一方の端部の径外側を覆っている。燃料フィルタ14は、燃料ポンプ12が吐出する燃料中に含まれる異物を除去する。燃料ポンプ12から吐出されて燃料フィルタ14を経由した燃料は、配管15、後述するポンプ制御モジュール20、燃料配管3、燃料レール4およびインジェクタ5を経由してエンジン6に供給される。
リザーバカップ10の外壁には、液面計16が取り付けられている。液面計16は、フロート17を有している。フロート17は、燃料タンク2内の燃料に対し浮力を有する。液面計16は、燃料タンク2内におけるフロート17の位置に応じた信号をリード線161を経由して外部へ伝送可能である。つまり、液面計16により、燃料タンク2内の燃料の量を検出することができる。
ポンプ制御モジュール20は、ポンプ制御ユニットとしてのFPCユニット30および蓋部材としてのフランジ40等を備えている。
フランジ40は、樹脂によりFPCユニット30と一体に形成され、燃料タンク2の重力方向上側に形成された開口部9に取り付けられる(図1参照)。本実施形態では、FPCユニット30は、フランジ40が開口部9に取り付けられた状態において、フランジ40に対し燃料ポンプ12の反対側、すなわち、燃料タンク2の外部に位置する。
FPCユニット30には、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)7およびバッテリ8が接続される(図2参照)。
ECU7は、制御処理や演算処理を行うCPU、各種プログラムやデータを保存するための読み取り専用メモリ(ROM)や書き込み可能なメモリ(RAM)等のメモリを含む記憶装置、入力回路、出力回路および電源回路等からなる小型のコンピュータである。ECU7は、ROMに格納された各種プログラムに従い作動する。ECU7は、車両に取り付けられた各種センサからの情報等に基づき、車両の各種装置類の作動を制御することで、車両の状態を統合的に制御する。
FPCユニット30は、ECU7からの指令に基づき、燃料ポンプ12に供給する電力を制御する。FPCユニット30と燃料ポンプ12とは、リード線121により接続されている。これにより、バッテリ8の電力は、FPCユニット30により制御され、リード線121を経由して燃料ポンプ12に供給される。燃料ポンプ12から吐出される燃料の量は、燃料ポンプ12に供給される電力に応じて変化する。つまり、ECU7およびFPCユニット30は、燃料ポンプ12に供給する電力を制御することにより、エンジン6に供給する燃料の量を調整可能である。
図1に示すように、本実施形態では、フランジ40とリザーバカップ10との間にシャフト18およびスプリング19が設けられている。2本のシャフト18は、一端がフランジ40に圧入され、他端がリザーバカップ10に形成された挿入孔に緩く挿入されている。スプリング19は、シャフト18の径外側に設けられ、一端がフランジ40に係止され、他端がリザーバカップ10に係止されている。これにより、フランジ40とリザーバカップ10とは、燃料タンク2の重力方向上下へ相対的に往復移動可能である。したがって、燃料供給装置1が収容される燃料タンク2が温度変化による内圧の変化や燃料量の変化で膨張または収縮しても、リザーバカップ10の底部は、スプリング19によって燃料タンク2の底部内壁に常に押し付けられることとなる。
次に、ポンプ制御モジュール20について、図3〜5に基づき詳細に説明する。
図3(A)に示すように、ポンプ制御モジュール20は、一次成形品としてのFPCユニット30(図3(B)〜(D)参照)を樹脂製のフランジ40でモールド成形(二次成形)することにより形成されている。すなわち、ポンプ制御モジュール20は、FPCユニット30とフランジ40とをモールド成形することにより一体に形成されている。
図3(B)〜(D)に示すように、FPCユニット30は、制御回路としてのFPC回路31、ヒートシンク32、および、回路ケースとしてのFPCケース33等を有している。
FPC回路31は、例えばDC−DCコンバータとして機能する電子部品等をエポキシ樹脂等の封止材によりパッケージしたものであり、矩形板状に形成されている。FPC回路31は、前記電子部品に接続するとともに前記封止材から露出する6つの端子300を有している。当該6つの端子300のそれぞれには、コネクタ端子311、312、313、314、315および316が溶接されている。端子300、コネクタ端子311、312、313、314、315および316は、例えば銅等の金属により形成されている。
ヒートシンク32は、例えばアルミ等の金属により形成されている。ヒートシンク32は、矩形板状の基部321、および、基部321の一方の面から略垂直に板状に延びるようにして形成される複数の放熱フィン322を有している。基部321の放熱フィン322とは反対側の面は、FPC回路31の一方の面に当接している。FPC回路31は、作動時、内部の電子回路が発熱する。本実施形態では、当該電子部品の発熱を、FPC回路31に当接するヒートシンク32により放熱することが可能である。
FPCケース33は、本実施形態では、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)により形成され、内部にFPC回路31を収容している。より具体的には、FPCケース33は、ヒートシンク32に当接した状態のFPC回路31の、ヒートシンク32とは反対側を覆うようにして形成されている。すなわち、FPC回路31、端子300、コネクタ端子311、312、313、314、315、316、ヒートシンク32およびFPCケース33は、モールド成形により一体に形成されることでFPCユニット30を構成している。
本実施形態では、FPCケース33は、略直方体状に形成されている。そのため、FPCケース33は、外壁として上面331、下面332、および、4つの側面(側面333、側面334、側面335および側面336)を有している。ヒートシンク32は、FPCケース33の上面331側に位置している。
図3(C)に示すように、FPCケース33の下面332には、上面331側へ凹むようにして凹部341が形成されている。凹部341の上面331側端部を形成するFPCケース33の内壁は、曲面状に形成されている。また、図3(C)および(D)に示すように、凹部341を形成するFPCケース33の内壁と、下面332を形成するFPCケース33の外壁との間は、曲面状に形成されている。
また、図3(D)に示すように、FPCケース33の側面333には、側面334側へ凹むようにして凹部342が形成されている。さらに、FPCケース33の側面334には、側面333側へ凹むようにして凹部343が形成されている(図5(B)参照)。
また、本実施形態では、下面332と側面333とにより形成される角部の一部、下面332と側面334とにより形成される角部の一部、および、下面332と側面335とにより形成される角部の一部は、曲面状に形成されている(図3(C)、図3(D)および図4(B)参照)。
ここで、コネクタ端子311、312、313、314、315および316の一端、すなわち、端子300との溶接箇所は、FPCケース33で覆われている。一方、他端は、FPCケース33で覆われていない。なお、コネクタ端子311、312、313、314、315および316は、一部がFPCケース33の凹部341の内側に位置するよう設けられている(図3(C)参照)。
コネクタ端子311、312、313および314は、FPCケース33の下面332から所定の距離離れた箇所で下面332と略平行になるよう側面336側に折れ曲がり、さらに、側面336を越えた所定の箇所で側面336と略平行になるよう上面331側に折れ曲がるようにして形成されている。コネクタ端子315および316は、FPCケース33の下面332から所定の距離離れた箇所で下面332と略平行になるよう側面336側に折れ曲がり、さらに、側面336を越えた所定の箇所で側面336と略平行になるよう上面331とは反対側に折れ曲がるようにして形成されている。
図4および図5に示すように、フランジ40は、蓋部材本体としてのフランジ本体41、ならびに、蓋部材壁部としてのフランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423等を有している。
フランジ40は、本実施形態では、例えばポリアセタール樹脂(POM樹脂)により形成されている。ポリアセタール樹脂による材料は、ポリフェニレンサルファイド樹脂による材料よりも、成形収縮率、熱膨張率および燃料膨潤率が大きい。よって、本実施形態では、フランジ40は、FPCユニット30のFPCケース33よりも、成形収縮率、熱膨張率および燃料膨潤率が大きい。
図3(A)、図4および図5に示すように、フランジ本体41は、略円板状に形成されている。フランジ40は、フランジ本体41が燃料タンク2の開口部9を塞ぐようにして燃料タンク2に取り付けられる(図1参照)。これにより、燃料タンク2内の燃料が開口部9を経由して燃料タンク2外部へ飛び出るのを抑制することができる。
FPCユニット30は、下面332がフランジ本体41の燃料ポンプ12とは反対側の面411に当接するようにして設けられている。フランジ本体41は、FPCケース33の下面332に形成された凹部341に充填されることでFPCケース33側へ突出するよう形成される充填凸部431を有している(図4(B)、図5(B)参照)。つまり、充填凸部431は、形状が凹部341の形状に対応するよう形成されている。ここで、フランジ本体41は、コネクタ端子311、312、313、314、315および316を、両端部を除き、覆うようモールド成形されている(図4(B)参照)。
図3(A)、図4および図5に示すように、フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423は、いずれもフランジ本体41の面411から略垂直に延びるようにして板状に形成されている。フランジ壁部421は、一方の面がFPCケース33の側面333に対向するよう形成されている。フランジ壁部422は、一方の面がFPCケース33の側面334に対向するよう形成されている。フランジ壁部423は、一方の面がFPCケース33の側面335に対向するよう形成されている。
図5に示すように、フランジ壁部421、フランジ壁部423およびフランジ壁部422は、FPCケース33の周方向に所定の間隔を空けて形成されている。この構成では、隣り合うフランジ壁部間(フランジ壁部421とフランジ壁部423との間、および、フランジ壁部422とフランジ壁部423との間)に隙間CL1が形成される。当該隙間CL1は、FPCケース33の側面333と側面335とにより形成される角部337、および、側面334と側面335とにより形成される角部338に位置している。
本実施形態では、フランジ壁部421と側面333との間、フランジ壁部422と側面334との間、および、フランジ壁部423と側面335との間に、所定の隙間CL2が形成されている(図5参照)。
図5(B)に示すように、フランジ壁部421は、FPCケース33の側面333に形成された凹部342に充填されることでFPCケース33側へ突出するよう形成される充填凸部432を有している。また、フランジ壁部422は、FPCケース33の側面333に形成された凹部343に充填されることでFPCケース33側へ突出するよう形成される充填凸部433を有している。
図4および図5に示すように、フランジ40は、フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423の「FPCケース33に対向する面とは反対側の面」とフランジ本体41との間に形成されるリブ44を有している。リブ44は、本実施形態では、複数形成されている。
また、フランジ40は、FPCケース33の側面336から所定の距離離れた位置に、フランジ本体41の面411から略垂直に延びるようにして形成される第1上コネクタ451を有している。第1上コネクタ451は、筒状に形成されている。コネクタ端子311、312、313および314は、端子300とは反対側の端部が、第1上コネクタ451の内側の空間に露出している。ここで、第1上コネクタ451は、特許請求の範囲の「コネクタ部」に対応している。
第1上コネクタ451には、ECU7およびバッテリ8に接続するワイヤーハーネスの端部が差し込まれる。これにより、ECU7とコネクタ端子311および312とが接続される。また、バッテリ8とコネクタ端子313および314とが接続される。
フランジ40は、フランジ本体41の燃料ポンプ12側の面412から略垂直に筒状に延びるようにして形成される第1下コネクタ452を有している。コネクタ端子315および316は、端子300とは反対側の端部が、第1下コネクタ452の内側の空間に露出している。コネクタ端子315および316と燃料ポンプ12とは、リード線121により接続される。
本実施形態では、コネクタ端子311は、ECU7からFPCユニット30に制御信号を伝送するのに用いられる。コネクタ端子312は、FPCユニット30からECU7に、FPCユニット30の故障に関する信号(ダイアグ信号)を伝送するのに用いられる。
バッテリ8からの電力は、ワイヤーハーネスおよびコネクタ端子313または314を経由してFPC回路31に流れ、FPC回路31で制御され、コネクタ端子315または316およびリード線121を経由して燃料ポンプ12に供給される。
また、フランジ40は、フランジ本体41を板厚方向に貫くようにして形成される筒状の吐出ポート46を有している。吐出ポート46の燃料ポンプ12側の端部461には、配管15の燃料ポンプ12とは反対側の端部が接続される。吐出ポート46の燃料ポンプ12とは反対側の端部462には、燃料配管3の燃料レール4とは反対側の端部が接続される。
さらに、フランジ40は、フランジ本体41を板厚方向に貫くようにして形成される筒状の第2コネクタ47を有している。第2コネクタ47の燃料ポンプ12側の端部471には、リード線161の液面計16とは反対側の端部が差し込まれる。第2コネクタ47の燃料ポンプ12とは反対側の端部472には、ECU7に接続するワイヤーハーネスの端部が差し込まれる。この構成により、液面計16とECU7とは、リード線161、第2コネクタ47の内側に設けられた端子、および、ワイヤーハーネスを経由して接続する。これにより、ECU7は、液面計16から伝送される信号に基づき、燃料タンク2内の燃料の量を検出することができる。
上述のように、一次成形品としてのFPCユニット30を樹脂でモールド成形することにより、FPCユニット30とフランジ40とが一体になったポンプ制御モジュール20を得ることができる(図3(A)参照)。なお、本実施形態では、FPCケース33の凹部341、凹部342および凹部343に、フランジ40の一部が充填されることにより、FPCユニット30とフランジ40とが一体に形成されている。
次に、燃料供給装置1の作動について説明する。
ECU7は、各種センサからの情報等に基づき、エンジン6に供給すべき燃料の量を算出する。続いて、ECU7は、算出した燃料の量に応じた電力が燃料ポンプ12に供給されるようFPCユニット30に制御信号を伝送する。FPCユニット30は、ECU7から伝送された制御信号に基づき、燃料ポンプ12に供給する電力を制御する。具体的には、FPC回路31内部のDC−DCコンバータによりバッテリ8の電圧を変圧して燃料ポンプ12に印加することによって、燃料ポンプ12に供給する電力を制御する。
燃料ポンプ12が電力を供給されることにより作動すると、リザーバカップ10内の燃料は、燃料ポンプ12に吸入され、配管15を経由して吐出ポート46から燃料タンク2の外部へ吐出される。吐出ポート46から吐出された燃料は、燃料配管3、燃料レール4およびインジェクタ5を経由してエンジン6に供給される。
次に、比較例によるポンプ制御モジュールの構成を説明することにより、比較例に対する本実施形態の有利な効果を明らかにする。
図6および図7に示すように、比較例によるポンプ制御モジュール70は、FPCユニット80およびフランジ90等を備えている。
図6(A)に示すように、ポンプ制御モジュール70は、一次成形品としてのFPCユニット80(図6(C)参照)を樹脂製のフランジ90でモールド成形(二次成形)することにより形成されている。すなわち、ポンプ制御モジュール70は、FPCユニット80とフランジ90とをモールド成形することにより一体に形成されている。
図6(B)および(C)に示すように、FPCユニット80は、FPC回路81、ヒートシンク82およびFPCケース83等を有している。
FPC回路81は、本実施形態のFPC回路31と同様の構成である。FPC回路81は複数の端子800を有している。
ヒートシンク82は、アルミ等の金属により略直方体状に形成されている。ヒートシンク82の上面には、複数の放熱溝821が形成されている。ヒートシンク82の下面には、収容凹部822が形成されている。当該収容凹部822に、FPC回路81が収容されている。複数の端子800それぞれに、コネクタ端子811が溶接されている。
FPCケース83は、ポリフェニレンサルファイド樹脂により形成され、内部にFPC回路81を収容している。より具体的には、FPCケース83は、FPC回路81、端子800およびコネクタ端子811の一部を覆うとともにヒートシンク82の収容凹部822に充填されるようにして形成されている。すなわち、FPC回路81、端子800、コネクタ端子811、ヒートシンク82およびFPCケース83は、モールド成形により一体に形成されることでFPCユニット80を構成している。ここで、コネクタ端子811は、一端がFPCケース83から露出するようモールドされている。
図6(C)に示すように、FPCユニット80(ヒートシンク82)は、略直方体状に形成されている。よって、FPCユニット80には、隣り合う側面によって4つの角部837が形成されている。
図7に示すように、フランジ90は、フランジ本体91およびフランジ壁部92等を有している。
フランジ90は、ポリアセタール樹脂により形成されている。ポリアセタール樹脂による材料は、アルミ等の金属またはポリフェニレンサルファイド樹脂による材料よりも、成形収縮率、熱膨張率および燃料膨潤率が大きい。よって、比較例では、フランジ90は、FPCユニット80のヒートシンク82およびFPCケース83よりも、成形収縮率、熱膨張率および燃料膨潤率が大きい。
フランジ本体91は、略円板状に形成されている。フランジ90は、フランジ本体91が燃料タンク2の開口部9を塞ぐようにして燃料タンク2に取り付けられる。フランジ本体91の燃料ポンプ12とは反対側の面911に、FPCユニット80が設けられている。
フランジ壁部92は、フランジ本体91の面911から略垂直に延びるようにして筒状に形成されている。フランジ壁部92は、内壁がFPCユニット80の外壁(ヒートシンク82の側壁)に周方向の全周に亘り当接するよう形成されている。すなわち、フランジ壁部92は、FPCユニット80を全周に亘り(角部837を含む)覆うよう形成されている。
また、フランジ90は、FPCケース83、および、FPCケース83から露出するコネクタ端子811の一部を覆うよう形成されている。このように、一次成形品としてのFPCユニット80を樹脂でモールド成形することにより、FPCユニット80とフランジ90とが一体になったポンプ制御モジュール70が構成されている。
図7(B)に示すように、比較例では、FPCユニット80の周囲を全周に亘り途切れることなく囲むようにして樹脂製のフランジ90(フランジ壁部92)でモールドしている。そのため、成形後、フランジ90(フランジ壁部92)が収縮することでFPCユニット80を締め付けるように変形し、フランジ90のうちFPCユニット80に当接する箇所に引張方向の残留応力が生じるおそれがある。特にフランジ90(フランジ壁部92)のうちFPCユニット80の角部837に当接する箇所(図7(B)にSで示す箇所)には、大きな残留応力が生じるおそれがある。フランジ90を形成する樹脂材料(ポリアセタール樹脂)の成形収縮率は大きいため、フランジ90に過大な残留応力が生じることが懸念される。
また、比較例では、FPCユニット80を構成するヒートシンク82およびFPCケース83は、アルミ等の金属またはポリフェニレンサルファイド樹脂により形成されているため、熱膨張および熱収縮ならびに燃料膨潤を起こしにくい。FPCユニット80の周囲をモールドするフランジ90は、ポリアセタール樹脂により形成されているため、熱膨張および熱収縮ならびに燃料膨潤を起こし易い。よって、周囲の温度変化または燃料タンク2内の燃料の影響によりフランジ90が変形し、フランジ90に過大な応力が生じるおそれがある。特に周囲の温度変化によりフランジ90が熱収縮した場合、フランジ90に過大な引張応力が生じるおそれがある。一般に樹脂材料の引張強度は圧縮強度に比べ著しく低いため、FPCユニット80の周囲をモールドする樹脂製のフランジ90に特に引張応力が生じた場合、フランジ90に亀裂や割れ等が発生するおそれがある。
一方、本実施形態では、FPCユニット30とフランジ40とはモールド成形により一体に形成されているものの、フランジ40がFPCユニット30の周囲を全周に亘り囲む構成ではない(図3(A)、図4および図5参照)。本実施形態では、FPCケース33は、フランジ40とは反対側へ凹むよう形成される凹部341、凹部342および凹部343を有している。フランジ40は、凹部341、凹部342および凹部343に充填されることでFPCケース33側へ突出するよう形成される充填凸部431、充填凸部432および充填凸部433を有している。
この構成では、フランジ40が成形収縮または熱収縮したとき、フランジ40の充填凸部431、充填凸部432および充填凸部433には、引張応力が生じにくい。また、この構成で、フランジ40が熱膨張または燃料膨潤したとき、フランジ40の充填凸部431、充填凸部432および充填凸部433には、凹部341内、凹部342内および凹部343内において圧縮応力は生じるものの引張応力は生じにくい。このように、本実施形態では、FPCユニット30とフランジ40とをモールド成形した構成において、フランジ40に生じ得る引張応力を低減することができる。したがって、フランジ40に亀裂や割れが生じることを抑制することができる。なお、本実施形態では、フランジ40の成形収縮率、熱膨張率および燃料膨潤率がFPCケース33よりも大きいため、上述の「フランジ40に生じ得る引張応力を低減する」効果がより高くなる。
本実施形態では、フランジ40は、燃料タンク2の開口部9を塞ぐ板状のフランジ本体41を有している。FPCユニット30は、フランジ本体41の燃料ポンプ12とは反対側に設けられている。充填凸部431は、フランジ本体41の「燃料ポンプ12とは反対側の面411」に形成されている。凹部341は、フランジ本体41の「燃料ポンプ12とは反対側の面411」に対向するFPCケース33の所定の面(下面332)に形成されている。この構成では、フランジ本体41が成形収縮、熱収縮、熱膨張または燃料膨潤しても、フランジ本体41に形成された充填凸部431には引張応力が生じにくい。よって、フランジ本体41に生じ得る引張応力を低減でき、フランジ本体41に亀裂や割れが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、フランジ40は、一方の面がFPCケース33の外壁(側面333、側面334および側面335)に対向するようフランジ本体41から略垂直に延びて形成される板状のフランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423を有している。充填凸部432および充填凸部433は、フランジ壁部421およびフランジ壁部422のFPCケース33に対向する面に形成されている。凹部342および凹部343は、FPCケース33のフランジ壁部421およびフランジ壁部422に対向する面に形成されている。この構成では、フランジ壁部421およびフランジ壁部422が成形収縮、熱収縮、熱膨張または燃料膨潤しても、フランジ壁部421およびフランジ壁部422に形成された充填凸部432および充填凸部433には引張応力が生じにくい。よって、フランジ壁部421およびフランジ壁部422に生じ得る引張応力を低減でき、フランジ壁部421およびフランジ壁部422に亀裂や割れが生じるのを抑制することができる。
なお、本実施形態では、FPCケース33の周囲を囲むようフランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423を配置しているため、外部からの衝撃をフランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423で遮ることにより、FPCケース33(FPCユニット30)に衝撃が加わるのを抑制することができる。すなわち、フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423によって、FPCユニット30を衝撃から保護することができる。さらに、フランジ壁部421およびフランジ壁部422の充填凸部432および充填凸部433とFPCケース33の凹部342および凹部343とが嵌り合うようにして形成されているため、FPCユニット30がフランジ40に対しフランジ壁部421およびフランジ壁部422の面方向へ位置ずれするのを抑制することができる。また、フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423自体によっても、FPCユニット30がフランジ40に対しフランジ本体41の面方向へ位置ずれするのを抑制することができる。
また、本実施形態では、フランジ壁部421、フランジ壁部423およびフランジ壁部422は、FPCケース33の周方向に所定の間隔を空けて形成されている。この構成では、隣り合うフランジ壁部間(フランジ壁部421とフランジ壁部423との間、および、フランジ壁部422とフランジ壁部423との間)に隙間CL1が形成される。そのため、フランジ壁部421、フランジ壁部423およびフランジ壁部422が成形収縮、熱収縮、熱膨張または燃料膨潤しても、フランジ壁部421、フランジ壁部423およびフランジ壁部422に過大な応力が生じるのを抑制することができる。
なお、本実施形態では、フランジ壁部421と側面333との間、フランジ壁部422と側面334との間、および、フランジ壁部423と側面335との間に、所定の隙間CL2が形成されている。そのため、フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423が成形収縮または熱収縮しても、フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423に引張応力が生じることが抑制されている。
また、本実施形態では、フランジ40は、フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423のFPCケース33に対向する面とは反対側の面と、フランジ本体41と、の間に形成されるリブ44を複数有している。これにより、板状のフランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423の基部を補強することができ、上述の「FPCユニット30を衝撃から保護する」効果、および、「フランジ40に対するFPCユニット30の位置ずれを抑制する」効果をさらに高めることができる。
また、本実施形態では、FPCケース33は、略直方体状に形成されている。フランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423は、FPCケース33の4つの側面のうち3つ(側面333、側面334および側面335)に対向するよう形成されている。フランジ40は、FPCケース33の4つの側面のうちフランジ壁部が対向していない側面(側面336)から所定の距離離れた位置に、フランジ本体41から略垂直に延びるようにして形成される第1上コネクタ451を有している。当該第1上コネクタ451は、FPCユニット30および燃料ポンプ12への電力供給および信号通信を目的としたワイヤーハーネスを接続するために用いられる。
本実施形態では、FPCケース33の4つの側面のうち3つをフランジ壁部421、フランジ壁部422およびフランジ壁部423で囲み、残り1つの側面から所定の距離離れた位置に第1上コネクタ451を形成することにより、FPCケース33の周囲4方からの衝撃から、FPCユニット30を保護することができる。
(他の実施形態)
上述の実施形態では、フランジをポリアセタール樹脂(POM樹脂)により形成し、FPCケースをポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)により形成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、図8に示すように、フランジをポリアセタール樹脂(POM樹脂)により形成し、FPCケースを金属、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリアミド樹脂(PA樹脂)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂)、ABS樹脂またはポリフタルアミド樹脂(PPA樹脂)のいずれかにより形成することとしてもよい。また、フランジをポリフタルアミド樹脂(PPA樹脂)により形成し、FPCケースをポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、金属、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂)またはABS樹脂のいずれかにより形成することとしてもよい。
ポリアセタール樹脂(POM樹脂)は、成形収縮率、熱膨張率および燃料膨潤率が、金属、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリアミド樹脂(PA樹脂)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂)、ABS樹脂およびポリフタルアミド樹脂(PPA樹脂)よりも大きい。また、ポリフタルアミド樹脂(PPA樹脂)は、成形収縮率、熱膨張率および燃料膨潤率が、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、金属、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂)およびABS樹脂よりも大きい。よって、フランジおよびFPCケースを上述の材料の組み合わせのとおり形成すれば、上で説明した「フランジに生じ得る引張応力を低減する」効果を高くすることができる。
また、フランジおよびFPCケースは、上述した材料に限らず、どのような材料により形成することとしてもよい。また、フランジとFPCケースとは、同一の材料により形成してもよい。
また、上述の実施形態では、FPCケースが「フランジとは反対側へ凹むよう形成される凹部」を有し、フランジが「前記凹部に充填されることでFPCケース側へ突出するよう形成される充填凸部」を有する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、フランジが「FPCケースとは反対側へ凹むよう形成される凹部」を有し、FPCケースが「前記凹部に充填されることでフランジ側へ突出するよう形成される充填凸部」を有する構成としてもよい。この構成では、FPCケースが成形収縮または熱収縮したとき、FPCケースの充填凸部には、引張応力が生じにくい。また、FPCケースが熱膨張または燃料膨潤したとき、FPCケースの充填凸部には、凹部内において圧縮応力は生じるものの引張応力は生じにくい。このように、この構成では、FPCケースに生じ得る引張応力を低減することができる。したがって、FPCケースに亀裂や割れが生じることを抑制することができる。なお、この構成では、FPCケースの成形収縮率、熱膨張率または燃料膨潤率がフランジよりも大きい場合、上述の「FPCケースに生じ得る引張応力を低減する」効果がより高くなる。
また、上述の実施形態では、フランジが「FPCケースの周方向に所定の間隔を空けて形成される板状のフランジ壁部」を3つ有する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、隣り合うフランジ壁部同士が接続する構成であってもよい。また、フランジ壁部は、FPCケースの外壁に当接するよう形成されていてもよい。また、フランジ壁部は、3つに限らず、いくつ形成されていてもよい。あるいは、フランジ壁部は1つも形成されていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、フランジ壁部とフランジ本体との間に形成されるリブは、いくつ形成されていてもよい。あるいは、リブは1つも形成されていなくてもよい。
また、上述の実施形態では、FPCケースを略直方体状に形成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、FPCケースを例えば多角柱状または円柱状等その他の形状に形成することとしてもよい。また、FPCユニットは、ヒートシンクを有していなくてもよい。
このように、本発明は上記実施形態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他の種々の実施形態に適用可能である。
2 ・・・・燃料タンク
9 ・・・・開口部
12 ・・・燃料ポンプ
20 ・・・ポンプ制御モジュール
30 ・・・FPCユニット(ポンプ制御ユニット)
31 ・・・FPC回路(制御回路)
33 ・・・FPCケース(回路ケース)
341、342、343 ・・・凹部
40 ・・・フランジ(蓋部材)
431、432、433 ・・・充填凸部

Claims (7)

  1. 燃料タンク内に配置される燃料ポンプを制御するポンプ制御モジュールであって、
    前記燃料ポンプに供給する電力を制御する制御回路、および、当該制御回路を収容する回路ケースを有するポンプ制御ユニットと、
    前記ポンプ制御ユニットと一体に形成され、前記燃料タンクの開口部に取り付けられる樹脂製の蓋部材と、を備え、
    前記回路ケースおよび前記蓋部材の一方は、他方とは反対側へ凹むよう形成される凹部を有し、
    前記回路ケースおよび前記蓋部材の他方は、前記凹部に充填されることで一方側へ突出するよう形成される充填凸部を有することを特徴とするポンプ制御モジュール。
  2. 前記蓋部材は、前記回路ケースよりも成形収縮率、熱膨張率または燃料膨潤率が大きいことを特徴とする請求項1に記載のポンプ制御モジュール。
  3. 前記蓋部材は、前記開口部を塞ぐ板状の蓋部材本体を有し、
    前記ポンプ制御ユニットは、前記蓋部材本体の前記燃料ポンプとは反対側に設けられ、
    前記充填凸部は、前記蓋部材本体の「前記燃料ポンプとは反対側の面」に形成され、
    前記凹部は、前記蓋部材本体の「前記燃料ポンプとは反対側の面」に対向する前記回路ケースの所定の面に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のポンプ制御モジュール。
  4. 前記蓋部材は、前記開口部を塞ぐ板状の蓋部材本体、および、一方の面が前記回路ケースの外壁に対向するよう前記蓋部材本体から略垂直に延びて形成される板状の蓋部材壁部を有し、
    前記充填凸部は、前記蓋部材壁部の前記回路ケースに対向する面に形成され、
    前記凹部は、前記回路ケースの前記蓋部材壁部に対向する面に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のポンプ制御モジュール。
  5. 前記蓋部材壁部は、前記回路ケースの周方向に所定の間隔を空けて複数形成されていることを特徴とする請求項4に記載のポンプ制御モジュール。
  6. 前記蓋部材は、前記蓋部材壁部の「前記回路ケースに対向する面とは反対側の面」と前記蓋部材本体との間に形成されるリブを有することを特徴とする請求項4または5に記載のポンプ制御モジュール。
  7. 前記回路ケースは、略直方体状に形成され、
    前記蓋部材壁部は、前記回路ケースの4つの側面のうち3つに対向するよう形成され、
    前記蓋部材は、前記回路ケースの4つの側面のうち前記蓋部材壁部が対向していない側面から所定の距離離れた位置に、前記蓋部材本体から略垂直に延びるようにして形成されるコネクタ部を有することを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載のポンプ制御モジュール。
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