JP4143850B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクの内部の燃料を外部に吐出する燃料供給装置に関し、特に小型の燃料タンクに設置される燃料供給装置に関する。

近年、排出ガスの規制強化にともない、四輪車両に限らず、比較的小型の二輪車両についても、キャブレターによる燃料供給システムからインジェクタによる燃料噴射システムへの移行のニーズが拡大している。これにより、燃料タンクからエンジンへ燃料を供給する燃料ポンプが必要となる。比較的大型の二輪車両の場合、燃料タンクの容量が大きく、燃料供給装置に要求される燃料供給量も多い。そのため、比較的大型の二輪車両の場合、従来四輪車両に搭載されていた燃料供給装置が流用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１０６４４０号公報

しかしながら、例えば比較的小型の二輪車両あるいは小型の四輪車両の場合、燃料タンクの容量は数リットルと小さい。そのため、燃料供給装置には、体格の小型化が要求される。また、エンジンの出力が小さな車両に搭載される燃料供給装置の場合、体格の小型化だけでなく、部品点数の低減および軽量化が要求される。
そこで、本発明の目的は、小型で部品点数が少なく、かつ軽量な燃料供給装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、燃料ポンプを支持する支持部材は、燃料タンクの側壁に形成された開口部を塞ぐ蓋部材と継ぎ目なく一体に成形され、蓋部材の燃料タンク内側に接続され、燃料ポンプの軸が蓋部材の面と概ね平行になるように燃料ポンプを支持している。そのため、蓋部材および支持部材は一つの部品となる。蓋部材および支持部材を一体に成形することにより、別体に成形する場合と比較して、二つ以上の部品を接続するための部品、およびこれらの部品を設置するための部位を必要としない。したがって、小型化が図られ、部品点数を低減することができるとともに、軽量化を達成することができる。

請求項２記載の発明では、蓋部材と支持部材とは樹脂により一体に成形されている。そのため、金属で成形した部品を接続する場合と比較して、容易に軽量化を達成することがでいる。また、樹脂で成形することにより、蓋部材と支持部材とは容易に一体成形される。したがって、部品点数の低減および軽量化を達成することができる。
請求項３記載の発明では、支持部材は蓋部材の外縁部よりも内側に位置している。すなわち、燃料ポンプおよびこれを支持する支持部材は、開口部を塞ぐ蓋部材の外縁部よりも内側に設置されている。

請求項４記載の発明では、燃料ポンプを収容するポンプカバーは支持部材との間に嵌合部を形成する。これにより、燃料ポンプは、ポンプカバーに収容された状態で支持部材に支持される。したがって、燃料ポンプの組み付け、および取り扱いを容易にすることができる。また、ポンプカバーは嵌合により支持部材に支持される。そのため、支持部材とポンプカバーとを接続するための別部材は不要となる。したがって、小型化が図られ、部品点数を低減することができるとともに、軽量化を達成することができる。
請求項５または６記載の発明では、嵌合部はポンプカバーまたは支持部材の一方に設置される爪部と他方に設置される開口部とによって構成される。したがって、燃料ポンプを収容するポンプカバーと支持部材とを簡単な構造で確実に脱着することができる。

請求項７記載の発明では、燃料ポンプの反支持部側には燃料に含まれる異物を除去するフィルタ部材を備えている。
請求項８記載の発明では、フィルタ部材の長手方向の軸は燃料ポンプの軸と所定の角度を形成している。すなわち、フィルタ部材は、設置される燃料タンクの形状に合わせて燃料ポンプと所定の角度を形成する。これにより、燃料タンクの容量が小さい場合でも、フィルタ部材と燃料ポンプとの角度を調整することにより、フィルタ部材および燃料ポンプを燃料タンクの内部に収容することができる。

請求項９、１０または１１記載の発明では、燃料ポンプとフィルタ部材とを接続する接続管部を備えている。そのため、接続管部の形状を変更することにより、燃料ポンプおよびフィルタ部材の設計を変更することなく、燃料ポンプとフィルタ部材とは所定の角度で配置される。これにより、フィルタ部材は、蓋部材に対する燃料ポンプの取り付け角度、あるいは燃料タンクの形状にかかわらず、燃料タンクの底部または底部近傍に設置可能である。したがって、燃料タンクに残存する無効残量を極力低減することができる。

以下、本発明の一実施形態による燃料供給装置を図面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設置した燃料タンクを図２に示す。本実施形態による燃料供給装置１０は、二輪車両など排気量の小さなエンジンに適用される。本実施形態による燃料供給装置１０は、二輪車両の燃料タンク１の内部に設置される。燃料タンク１は、樹脂あるいは金属により成形されている。燃料タンク１は、図示しない二輪車両のフレームを跨ぐ鞍型に形成されている。燃料供給装置１０は、図示しないフレームを跨ぐ燃料タンク１の側壁２から燃料タンク１の内部に設置される。

燃料供給装置１０は、図１、図３および図４に示すように蓋部材としてのフランジ１１、支持部材２０、ポンプカバー３０、燃料ポンプ３１およびフィルタ部材としてのサクションフィルタ４０を備えている。フランジ１１は、略長円形状の板状であり、燃料タンク１の側壁２に形成されている開口部３を塞ぐ。支持部材２０は、図５に示すようにフランジ１１と樹脂により継ぎ目なく一体に成形されている。フランジ１１および支持部材２０は、例えば耐油性の高いＰＯＭ（ポリアセタール）樹脂などで形成される。なお、フランジ１１および支持部材２０は、金属により一体に成形してもよい。

フランジ１１は、図３および図４に示すように燃料タンク１の外側に面する側に樹脂で一体に成形されたコネクタ部１２、および燃料吐出部１３を有している。また、フランジ１１には、燃料ポンプ３１を制御する制御回路部５０が設置されている。コネクタ部１２には、図示しない電源部が接続する。コネクタ部１２は、制御回路部５０と電気的に接続している。電源部から供給された電力は、制御回路部５０で制御され、図１および図４に示すように電気ケーブル５１を経由して燃料ポンプ３１へ出力される。燃料吐出部１３は、燃料ポンプ３１から吐出された燃料を燃料タンク１の外部へ供給する。

支持部材２０は、フランジ１１の反コネクタ側すなわち燃料タンク１の内側に設置されている。支持部材２０は筒部２１を有している。筒部２１は、図５に示すように燃料ポンプ３１の吐出口３２側を収容する筒状に形成されている。支持部材２０の筒部２１は、図４に示すようにフランジ１１から伸びる接続部１４を介してフランジ１１に接続している。支持部材２０の径方向外側は、ポンプカバー３０により覆われる。また、支持部材２０は、図５に示すようにフランジ１１の外縁部１１ａよりも径方向内側に位置している。すなわち、フランジ１１を投影したとき、支持部材２０はフランジ１１の外縁部１１ａから突出することなく、フランジ１１の内側に収まっている。

ポンプカバー３０は、図５に示すように筒部３３および腕部３４を有している。筒部３３は、支持部材２０の筒部２１と概ね同軸上に位置している。ポンプカバー３０は、図１および図４に示すように支持部材２０と嵌合部６０を形成している。ポンプカバー３０は、支持部材２０に嵌合することにより、支持部材２０に支持される。これにより、ポンプカバー３０に収容されている燃料ポンプ３１は、支持部材２０に支持される。

筒部３３は、燃料ポンプ３１を収容する筒状に形成されている。腕部３４は、筒部３３から支持部材２０側へ突出している。ポンプカバー３０は、図５から図７に示すように腕部３４に嵌合部６０を構成する開口部６１を有している。一方、支持部材２０は、図５から図７に示すように嵌合部６０を構成する爪部６２を有している。爪部６２は、筒部２１の外壁から径方向外側へ突出して形成されている。爪部６２は、支持部材２０の周方向の一部において径方向外側へ突出している。また、爪部６２は、反ポンプカバー側へ行くにしたがって突出量が大きくなっている。爪部６２を有する支持部材２０の筒部２１をポンプカバー３０の内周側に挿入するとき、爪部６２が開口部６１へ達すると、爪部６２は開口部６１に入り込む。これにより、支持部材２０とポンプカバー３０とは嵌合し、ポンプカバー３０は支持部材２０に支持される。ポンプカバー３０は、フランジ１１および支持部材２０と同様に樹脂で形成されている。なお、ポンプカバー３０は金属で形成してもよい。

腕部３４は、図６に示すように重力方向において筒部３３の上方側および下方側に設置されている。これにより、支持部材２０とポンプカバー３０との間に形成される嵌合部６０は、重力方向に対して上方および下方に位置する。燃料供給装置１０が搭載される二輪車両は、重力方向に対し上下への移動が左右への移動に比較して大きくなる。そのため、重力方向に対して上方および下方に嵌合部６０を設置することにより、支持部材２０とポンプカバー３０との間の支持力が十分に確保される。これは、支持部材２０とポンプカバー３０とが重力方向に対し相対的に上下へ移動したとき、移動方向に対し開口部６１と爪部６２とが噛み合う部分の長さが大きくなる。その結果、支持部材２０とポンプカバー３０とが重力方向において上下へ相対移動しても、嵌合部６０の緩みは低減されるからである。

燃料ポンプ３１は、ポンプカバー３０に収容されている。燃料ポンプ３１は、図５に示すように支持部材２０側に吐出口３２が設置され、反支持部材側に吸入口３６が設置されている。燃料ポンプ３１は、図示しないモータおよび加圧部を有している。モータが回転することにより、例えば加圧部の回転部材が駆動され、吸引圧を発生する。これにより、燃料ポンプ３１は吸入口３６から吸入した燃料を加圧して吐出口３２へ吐出する。

燃料ポンプ３１のモータには、例えばブラシレスの直流モータが適用される。ブラシレスの直流モータを適用することにより、ブラシと整流子との間における摺動部が廃止される。また、ブラシレスの直流モータを適用することにより、マグネットやコイルなど固定子および可動子の構造は簡略化される。そのため、モータの軸方向および径方向の長さが低減される。その結果、燃料ポンプ３１は小型化される。また、摺動部の廃止により、摺動時の摩擦にともなう燃料ポンプ３１の作動時における損失は低減される。そのため、燃料ポンプ３１における消費電力は低減される。さらに、摺動部の廃止により、摺動部からの異物の発生あるいは摺動部への異物の噛み込みが防止される。そのため、寿命の延長が図られるとともに、二輪車両のように低質な燃料が使用されやすい場合でも、摺動部における接触不良などが生じない。

また、燃料ポンプ３１のモータにブラシレスの直流モータを適用すると、燃料ポンプ３１の小型化とともに、燃料ポンプ３１を支持する支持部材２０に要求される強度が低減される。そのため、支持部材２０の小型化が図られるとともに、支持部材２０に用いられる樹脂量が低減する。その結果、一体のフランジ１１および支持部材２０の総重量は低減される。
燃料ポンプ３１の吐出口３２は、支持部材２０の燃料通路部２２に接続されている。燃料ポンプ３１から吐出された燃料は、支持部材２０の燃料通路部２２およびフランジ１１の燃料吐出部１３を経由して燃料タンク１の外部へ供給される。燃料ポンプ３１の吸入口３６は、サクションフィルタ４０に接続している。

サクションフィルタ４０は、フィルタ本体４１および接続管部４２を有している。サクションフィルタ４０は、図２に示すように燃料タンク１の底部４に接して、あるいは底部４の近傍に設置されている。また、図１に示すようにサクションフィルタ４０の軸は、燃料ポンプ３１の軸に対し所定の角度を形成している。すなわち、燃料ポンプ３１の軸に対し、サクションフィルタ４０の軸は傾いている。フィルタ本体４１は、例えば不織布やろ紙などから形成されている。フィルタ本体４１は、周囲が密封された袋状に形成されている。燃料が袋状になったフィルタ本体４１を外側から内側へ通過することにより、燃料に含まれる異物は除去される。フィルタ本体４１の内側へ流入した燃料は、一方の端部がフィルタ本体４１の内側に接続する接続管部４２を経由して燃料ポンプ３１に吸入される。接続管部４２は、一方の端部が袋状のフィルタ本体４１の内側に接続し、他方の端部が燃料ポンプ３１の吸入口３６に接続している。

接続管部４２は、第一管部４２１、第二管部４２２、および第一管部４２１と第二管部４２２とを接続する屈曲部４２３を有している。第一管部４２１は、フィルタ本体４１からサクションフィルタ４０の軸に対し概ね垂直に立ち上がっている。第二管部４２２は、燃料ポンプ３１の軸と概ね平行に反支持部側へ伸びている。第一管部４２１と第二管部４２２とは、屈曲部４２３で接続している。第二管部４２２の反屈曲部側の端部は、燃料ポンプ３１の吸入口３６に接続する。

燃料ポンプ３１は、図１および図５に示すようにモータからの配線が外部に露出する配線部３７を有している。配線部３７は、電気ケーブル５１を経由して制御回路部５０に接続している。制御回路部５０は、図３に示すようにパワー素子およびマイクロコンピュータなどが集積されたＩＣ５２を有している。制御回路部５０は、燃料ポンプ３１のモータへ供給する電流などを調整しモータを駆動する。本実施形態のように低排気量のエンジンに適用する燃料供給装置１０の場合、燃料ポンプ３１に要求される燃料吐出量は比較的少ない。そのため、燃料ポンプ３１のモータに要求される出力も小さい。その結果、モータを駆動するためのパワー素子の容量は低減可能となり、ＩＣ５２も小型化される。これにより、ＩＣ５２を有する制御回路部５０をフランジ１１の外側に設置することができる。また、制御回路部５０と配線部３７とを接続する電気ケーブル５１は、図４に示すようにフランジ１１に設置されている支持部１５に支持されている。

以上、説明した本発明の一実施形態では、支持部材２０はフランジ１１と一体に成形されている。そのため、支持部材２０とフランジ１１とを接続するための別部材、および別部材を設置するための部位を必要としない。したがって、部品点数の低減が図られるとともに、体格の小型化を図ることができる。また、支持部材２０およびフランジ１１は樹脂で一体に成形されている。したがって、体格の小型化および部品点数の低減とともに、軽量化を図ることができる。さらに、燃料タンク１の内部に設置される燃料ポンプ３１および支持部材２０が小型化されることにより、燃料タンク１の内部において燃料供給装置１０が占める容積が小さくなる。したがって、燃料タンク１の形状を変更することなく、燃料タンク１の容量を確保することができる。

本発明の一実施形態では、支持部材２０はフランジ１１の外縁部１１ａよりも径方向内側に収まっている。そのため、支持部材およびフランジ１１を樹脂で一体に成形する場合、アンダーカット部は形成されない。その結果、一体の支持部材２０およびフランジ１１は、同時に成形可能であるとともに、これらを成形するための成形型の形状が簡単になる。また、アンダーカット部が形成されないため、成形型の型割が容易になる。そのため、成形型の型割の位置を適切に設定することにより、フランジ１１への型割線すなわちパーティングラインの形成が防止される。パーティングラインがフランジ１１、特にフランジ１１の燃料タンク１との接触側に形成されると、フランジ１１と燃料タンク１との接触部にわずかに段差が生じる。そのため、フランジ１１と燃料タンク１との間のシール性の確保が困難になる。本実施形態では、フランジ１１に型割線が形成されないため、フランジ１１と燃料タンク１との間のシール性が低下することはない。したがって、燃料タンク１からの燃料あるいは燃料蒸気の漏れを高精度に防止することができる。

本発明の一実施形態では、支持部材２０および燃料ポンプ３１を収容するポンプカバー３０はフランジ１１の長軸および短軸に対し、所定の角度を有している。すなわち、フランジ１１の長軸および短軸に対し、支持部材２０、燃料ポンプ３１およびポンプカバー３０の軸は傾いている。そのため、支持部材２０および燃料ポンプ３１など燃料タンク１の内部に収容される構成部品を組み付けたとき、これらの大部分はフランジ１１の外縁部１１ａよりも内側に位置する。これにより、燃料タンク１に形成する開口部３を最小限の面積とすることができる。

また、燃料ポンプ３１の軸は、サクションフィルタ４０の軸と所定の角度を形成している。そのため、燃料タンク１の形状に応じて、燃料ポンプ３１の軸とサクションフィルタ４０の軸とがなす角度を任意に変更することができる。例えば、サクションフィルタ４０と燃料ポンプ３１とを接続する接続管部４２の形状を変更することにより、燃料ポンプ３１とサクションフィルタ４０との位置関係を容易に調整することができる。したがって、燃料タンク１の形状にかかわらず、フランジ１１、支持部材２０、燃料ポンプ３１、ポンプカバー３０およびサクションフィルタ４０などの部品を共通化することができる。さらに、燃料ポンプ３１の軸とサクションフィルタ４０の軸との角度を任意に変更することにより、燃料タンク１の形状にかかわらず、サクションフィルタ４０は燃料タンク１の底部４近傍に設置可能である。したがって、燃料タンク１の内部の燃料が減少しても、燃料ポンプ３１は燃料を確実に外部へ吐出することができる。

（その他の実施形態）
以上説明した本発明の一実施形態では、一体のフランジ１１および支持部材２０を樹脂で成形する例について説明した。しかし、上述のようにフランジ１１および支持部材２０を金属により一体成形してもよい。また、一実施形態では、嵌合部６０を構成する開口部６１をポンプカバー３０に設置し、爪部６２を支持部材２０に設置する例について説明した。しかし、支持部材２０に設置された開口部と、ポンプカバー３０に設置された爪部とから嵌合部を形成してもよい。さらに、一実施形態では、サクションフィルタ４０と燃料ポンプ３１とを接続する接続管部４２をサクションフィルタ４０に設置する例について説明した。しかし、接続管部４２は、燃料ポンプ３１あるいはポンプカバー３０と一体に設置してもよい。さらに、一実施形態では、燃料ポンプ３１とサクションフィルタ４０とが所定の角度を形成して設置されている。しかし、サクションフィルタ４０を燃料ポンプ３１の延長線上に配置し、接続管部４２を直線状に形成してもよい。また、接続管部４２には、屈曲部４２３を一か所に限らず、二か所以上設置してもよい。

また、本発明の一実施形態では、燃料供給装置１０を燃料タンク１の側壁２に設置する例について説明した。しかし、燃料供給装置１０は、燃料タンク１の底部４または上部に設置してもよい。さらに、一実施形態では、二輪車両の燃料タンク１に本発明の燃料供給装置１０を適用する例について説明した。しかし、本発明は、二輪車両に限らず、エンジンなどの燃料消費装置に燃料を供給するものであれば、形式を問わず適用することができる。

図４の矢印Ｉ方向から見た矢視図である。 本発明の一実施形態による燃料供給装置を適用した燃料タンクを示す概略図である。 図４の矢印III方向から見た矢視図である。 本発明の一実施形態による燃料供給装置を示す図であって、上方から見た概略図である。 本発明の一実施形態による燃料供給装置の支持部材とポンプカバーとを分離した状態を示す概略図である。 本発明の一実施形態による燃料供給装置の支持部材とポンプカバーとを示す概略図である。 図６の矢印VII方向から見た矢視図である。

符号の説明

１ 燃料タンク、３ 開口部、１０ 燃料供給装置、１１ フランジ（蓋部材）、１１ａ 外縁部、２０ 支持部材、３０ ポンプカバー、３１ 燃料ポンプ、４０ サクションフィルタ（フィルタ部材）、４２ 接続管部、６０ 嵌合部、６１ 開口部、６２ 爪部、４２１ 第一管部、４２２ 第二管部、４２３ 屈曲部

Claims (11)

1. 燃料タンクの重力方向に延びる側壁に形成された開口部を塞ぐ蓋部材と、
   前記燃料タンクの内部に設置され、前記燃料タンクの内部の燃料を外部へ吐出する燃料ポンプと、
   前記蓋部材と継ぎ目なく一体に成形され、前記蓋部材の前記燃料タンク内側に接続され、前記燃料ポンプの軸が前記蓋部材の面と概ね平行になるように前記燃料ポンプを支持する支持部材と、
   を備えることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記蓋部材と前記支持部材とは、樹脂により一体に成形されていることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記支持部材は、前記蓋部材の外縁部よりも内側に位置してい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. 前記燃料ポンプの外周側を覆い内部に前記燃料ポンプを収容するポンプカバーを備え、
   前記ポンプカバーは、前記支持部材に接続され、前記支持部材との間に脱着可能な嵌合部を形成することを特徴とする請求項１、２または３記載の燃料供給装置。
5. 前記嵌合部は、前記ポンプカバーに設置されている爪部と、前記支持部材に設置され前記爪部と嵌合可能な開口部とを有することを特徴とする請求項４記載の燃料供給装置。
6. 前記嵌合部は、前記支持部材に設置されている爪部と、前記ポンプカバーに設置され前記爪部と嵌合可能な開口部とを有することを特徴とする請求項４記載の燃料供給装置。
7. 前記燃料ポンプに吸引される燃料に含まれる異物を除去するフィルタ部材を備え、
   前記フィルタ部材は、前記燃料ポンプの反支持部側に設置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の燃料供給装置。
8. 前記フィルタ部材の長手方向の軸は、前記燃料ポンプの軸と所定の角度を形成していることを特徴とする請求項７記載の燃料供給装置。
9. 前記燃料ポンプと前記フィルタ部材とを接続する接続管部を備えることを特徴とする請求項７または８記載の燃料供給装置。
10. 前記接続管部は、前記燃料ポンプと前記フィルタ部材との間に屈曲部を有することを特徴とする請求項９記載の燃料供給装置。
11. 前記接続管部は、前記フィルタ部材の軸に対し概ね垂直に立ち上がる第一管部と、前記第一管部との間に前記屈曲部を形成し前記燃料ポンプの軸に概ね平行な第二管部とを有することを特徴とする請求項１０記載の燃料供給装置。

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