JP4192391B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動式の燃料ポンプを燃料タンクに取り付けて構成した燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料供給装置としては、例えば、ＰＣＴ：ＷＯ９６／２３９６６号公報に示すように、燃料濾過用のフィルタを収納するフィルタケースに、燃料ポンプを組み付けると共に、該フィルタケースの上部に形成された取付フランジ部を、燃料タンクの取付口部に被せて取り付けることで、燃料ポンプを燃料タンクに取り付けるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の車両は、車載部品のモジュール化による低コスト化・コンパクト化・組付性向上の要求が益々強くなってきている。しかし、上記従来の燃料供給装置は、燃料タンクにフィルタケースを介して燃料ポンプを組み付ける構成であるため、燃料ポンプを燃料タンクに取り付ける構造をコンパクトにモジュール化することが困難であり、燃料供給装置の低コスト化・コンパクト化・組付性向上の要求を十分に満たすことができない。しかも、燃料ポンプをフィルタケースに組み付ける構成では、燃料ポンプの上方に、該燃料ポンプの吐出口をフィルタケースに入口に連結する燃料配管等を配設するスペースが必要となるため、その分、燃料ポンプが下方に位置して燃料供給装置全体の高さ寸法が高くなり、底の浅い燃料タンクへの搭載が困難になる場合がある。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、燃料供給系の部品をコンパクトにモジュール化することができて、燃料供給装置の低コスト化・コンパクト化・組付性向上の要求を満たすことができると共に、比較的底の浅い燃料タンクにも取り付けることができる燃料供給装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の燃料供給装置は、燃料ポンプのハウジングに、該燃料ポンプを燃料タンクに取り付けるための取付フランジ部を一体に形成し、更に、モータとしてブラシレスモータを用いると共に、該ブラシレスモータのステータをモールド成形する樹脂で前記燃料ポンプのハウジングと前記取付フランジ部とを一体成形したものである。この構成では、燃料ポンプのハウジングに一体に形成した取付フランジ部によって、該燃料ポンプを燃料タンクに直接取り付ける構成であるため、燃料ポンプと、該燃料ポンプを燃料タンクに取り付ける手段（取付フランジ部）とをコンパクトにモジュール化することができ、燃料供給装置の低コスト化・コンパクト化・組付性向上の要求を満たすことができる。しかも、燃料ポンプをフィルタケースを介さずに燃料タンクに直接取り付ける構成であるため、燃料ポンプを従来よりも相対的に高い位置に設置することができ、比較的底の浅い燃料タンクにも取り付けることができる。
【０００６】
更に、請求項１に係る発明では、燃料ポンプのモータとして用いるブラシレスモータは、ステータの外周側に円筒状のヨーク（磁気回路）を設ける必要がないという事情を考慮して、ブラシレスモータのステータをモールド成形して該モータのハウジングを形成し、このハウジングに取付フランジ部を一体成形するようにしている。これにより、モールド成形工程で、ハウジングと取付フランジ部の成形と、ハウジングへのステータの固定とを同時に行うことができるので、ハウジング内にステータを組み付ける工程が不要となり、その分、製造工程を削減できて量産性を向上できる。
【０００７】
また、請求項２のように、モータの駆動回路を、燃料ポンプのハウジングを成形する樹脂でモールド成形するようにしても良い。このようにすれば、ハウジングのモールド樹脂で駆動回路を燃料に対して確実にシールできるので、駆動回路をシール用のケース等に収容する必要がなくなり、駆動回路をハウジング内に安価に収納できる。しかも、ハウジングのモールド樹脂で駆動回路を固定できるため、ハウジング内への駆動回路の組付作業も不要となり、量産性を更に向上できる。
【０００８】
また、燃料ポンプの吐出圧力を調整するプレッシャーレギュレータは、燃料タンクの外部の燃料配管に接続しても良いが、プレッシャーレギュレータ付きの燃料ポンプを燃料タンク内に配置する場合には、請求項３のように、燃料ポンプのポンプ部の下方に、該ポンプ部の吐出圧力を調整するプレッシャーレギュレータを組み付けるようにすると良い。従来のプレッシャーレギュレータ付きの燃料ポンプは、燃料ポンプ上部の吐出口付近にプレッシャーレギュレータが組み付けられていたが、本発明のように、燃料ポンプのハウジングの上部に取付フランジ部を一体成形すると、燃料ポンプ上部の吐出口付近にプレッシャーレギュレータを組み付けるスペースが無くなる。そこで、請求項３では、燃料ポンプのポンプ部の下方にプレッシャーレギュレータを組み付けるようにしたものであり、これによって、プレッシャーレギュレータ付きの燃料ポンプと取付フランジ部とをコンパクトにモジュール化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明をブラシレスモータ駆動型の燃料供給装置１１に適用した実施形態（１）を図１及び図２に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、燃料タンク（図示せず）内に設置される燃料供給装置１１の中央部には、燃料ポンプ１２が設けられている。この燃料ポンプ１２は、ブラシレスモータ１３と、このブラシレスモータ１３によって駆動されるポンプ部１４とから構成され、ブラシレスモータ１３の下方にポンプ部１４が配置されている。燃料ポンプ１２のハウジング１５は、ブラシレスモータ１３のハウジング１５ａを兼用し、該モータハウジング１５ａ内には円筒型のステータ１６が配置されている。図２に示すように、このステータ１６の内周側に等ピッチで形成された各突極１７には、それぞれ電機子コイル１８が巻装されている。
【００１２】
一方、ステータ１６の内周側には、マグネットロータ１９が配置されている。このマグネットロータ１９は、円筒型のマグネット２０と、このマグネット２０の内周部に圧入された円筒型のヨーク２１とから構成され、図１に示すように、このマグネットロータ１９が、ヨーク２１の内周上端部と下端部に圧入された軸受２２を介してシャフト２３に回転可能に挿通支持されている。シャフト２３の上部は、ステータ１６の上端内周部に圧入されたシャフトホルダ２４に貫通固定されている。また、ステータ１６の上方部には放熱フィン２５が設けられ、この放熱フィン２５の上端部に、ブラシレスモータ１３の駆動回路２６のＩＣチップがねじ５６で締め付け固定されている。
【００１３】
燃料ポンプ１２のハウジング１５は、ブラシレスモータ１３のステータ１６を絶縁性樹脂でモールド成形して円筒状のモータハウジング１５ａを形成すると共に、燃料ポンプ１２を燃料タンクに固定するための取付フランジ部２７を該モータハウジング１５ａの上端部に一体成形して構成している。このハウジング１５のモールド樹脂で放熱フィン２５と駆動回路２６がモールド成形され、駆動回路２６がモールド樹脂で封止されている。そして、このハウジング１５の取付フランジ部２７を燃料タンクの取付口部（図示せず）に被せて取り付けることで、燃料供給装置１１を燃料タンクに取り付けるようにしている。
【００１４】
また、取付フランジ部２７の中央部には、燃料吐出流路２８が放熱フィン２５や駆動回路２６の近傍を通過するように形成され、該燃料吐出流路２８を流れる燃料によって放熱フィン２５や駆動回路２６が冷却されるようになっている。取付フランジ部２７の上面部には、燃料吐出流路２８と連通する燃料吐出パイプ２９と電気コネクタ３０が上方に突出するように形成されている。電気コネクタ３０内にインサート成形されたコネクタピン３１は、駆動回路２６の端子に接続されている。
【００１５】
一方、ポンプ部１４は、例えばトロコイドギヤ式ポンプで、ポンプケーシング３２とポンプカバー３３とからポンプ室が構成され、このポンプ室内に、内周側にトロコイド歯が形成されたアウターロータ３４と、外周側にトロコイド歯が形成されたインナーロータ３５とが互いに偏心配置されて収納されている。インナーロータ３５は、ヨーク２１の下端部に形成されたジョイント３６に連結されている。これにより、ブラシレスモータ１３のマグネットロータ１９が回転すると、これと一体的にインナーロータ３５が回転軸５５を中心にして回転し、更に、インナーロータ３５と噛み合うアウターロータ３４も回転する。回転時には、両ロータ３４，３５間に形成される燃料室（図示せず）の容積が連続的に増加・減少する。
【００１６】
本実施形態のハウジング１５に対するポンプ部１４の固定方法は、ポンプカバー３３とハウジング１５下端面との間にポンプケーシング３２を挟み込んだ状態で、ポンプカバー３３の下方からボルト３７（図２参照）をハウジング１５にインサート成形されたナット５７（図２参照）に締め付けることによって、ポンプ部１４をハウジング１５に固定している。尚、ポンプケーシング３２及び／又はポンプカバー３３をハウジング１５の下端内周部に圧入するように構成しても良い。
【００１７】
図１に示すように、ポンプカバー３３の右側部には、燃料の吸入ポート３８が両ロータ３４，３５の回転により容積が増加する燃料室に連通するように形成され、この吸入ポート３８に、燃料吸入パイプ３９が下向きに接続されている。この燃料吸入パイプ３９の周囲には、例えば繊維質成形体で形成された濾過性能の優れた燃料フィルタ４０が装着され、この燃料フィルタ４０によって燃料タンクから燃料ポンプ１２に吸入される燃料中の異物が除去される。
【００１８】
また、ポンプケーシング３２の左側部には、燃料の吐出ポート４１が両ロータ３４，３５の回転により容積が減少する燃料室に連通するように形成され、この吐出ポート４１から吐出される燃料は、ステータ１６とマグネットロータ１９との間の隙間を流れてシャフトホルダ２４の貫通孔（図示せず）等から燃料吐出流路２８へ吐出され、燃料吐出パイプ２９に接続された燃料配管（図示せず）を通って燃料噴射弁（図示せず）側へ流れる。
【００１９】
一方、ポンプカバー３３の左側部には、燃圧調整用ポート４２が吐出ポート４１に連通するように形成され、該ポンプカバー３３の左側下部に形成された筒状部４３に、プレッシャーレギュレータ４４の燃料流入口部４５が下方から嵌め込まれることで、燃圧調整用ポート４２にプレッシャーレギュレータ４４が接続されている。このプレッシャーレギュレータ４４の燃料流入口部４５の外周には、ゴム製のＯリング４６が装着され、このＯリング４６によって燃料流入パイプ４５の外周面と筒状部４３の内周面との隙間がシールされている。
【００２０】
このプレッシャーレギュレータ４４は、ハウジング４７内がダイアフラム４８によって燃料室５０とスプリング室４９とに仕切られ、スプリング室４９内に収納したコイルスプリング５１によって燃料戻し口５２がバルブ５３に当接する方向に付勢されている。
【００２１】
ポンプ部１４で加圧された燃料は、吐出ポート４１から吐出されると共に、その燃料の一部が燃圧調整用ポート４２を通ってプレッシャーレギュレータ４４の燃料室５０内に流入する。そして、燃料室５０内の燃料圧力（＝ポンプ部１４の吐出圧力）が設定圧力よりも高くなると、その燃料圧力によってダイアフラム４８がコイルスプリング５１に抗して下方に押し込まれて燃料戻し口５２が開放され、燃料室５０内の燃料が燃料戻し口５２からスプリング室４９内に流れ込み、スプリング室４９の底面開口部から燃料タンク内に戻される。その後、燃料室５０内の燃料圧力が設定圧力よりも低くなると、コイルスプリング５１によって燃料戻し口５２が押し上げられてバルブ５３で閉鎖される。このようなプレッシャーレギュレータ４４の動作によって、ポンプ部１４の吐出圧力が設定圧力に調整される。
【００２２】
また、燃料ポンプ１２のハウジング１５の側部には、ポテンション式の燃料ゲージ５４が組み付けられている。この燃料ゲージ５４は、燃料タンク内の燃料レベルの変化により上下動するフロート（図示せず）を備え、このフロートの上下変位量をポテンションメータ（図示せず）で検出することで、燃料タンク内の燃料残量を検出する。
【００２３】
以上説明した本実施形態（１）では、燃料ポンプ１２のハウジング１５に一体形成した取付フランジ部２７によって、燃料ポンプ１２を燃料タンクに直接取り付けるようにしたので、燃料ポンプ１２と、該燃料ポンプ１２を燃料タンクに取り付ける手段（取付フランジ部２７）とをコンパクトにモジュール化することができ、燃料供給装置１１の低コスト化・コンパクト化・組付性向上の要求を満たすことができる。しかも、燃料ポンプ１２をフィルタケースを介さずに燃料タンクに直接取り付ける構成であるため、燃料ポンプ１２を従来よりも相対的に高い位置に設置することができ、比較的底の浅い燃料タンクにも取り付けることができる。
【００２４】
また、本実施形態（１）のように、燃料ポンプ１２の駆動モータとしてブラシレスモータ１３を用いる場合は、ステータ１６の外周側に円筒状のヨーク（磁気回路）を設ける必要がないため、ステータ１６をモールド成形してハウジング１５を形成できると共に、このハウジング１５に取付フランジ部２７を一体成形することができる。このため、モールド成形工程で、ハウジング１５と取付フランジ部２７の成形と、ハウジング１５へのステータ１６の固定とを同時に行うことができるので、ハウジング１５内にステータ１６を組み付ける工程が不要となり、その分、製造工程を削減できて、量産性を向上できる。
【００２５】
また、本実施形態（１）では、ブラシレスモータ１３の駆動回路２６をハウジング１５を成形する樹脂でモールド成形して駆動回路２６を封止するようにしたので、駆動回路２６をシール用のケース等に収容する必要がなくなり、駆動回路２６をハウジング１５内に安価に収納できる。しかも、ハウジング１５のモールド樹脂で駆動回路２６を固定できるため、ハウジング１５内への駆動回路２６の組付作業も不要となり、量産性を更に向上できる。尚、駆動回路２６は、燃料タンクの外部に設けた制御ユニットの回路基板に搭載しても良い。
【００２６】
ところで、従来のプレッシャーレギュレータ付きの燃料ポンプは、燃料ポンプ上部の吐出口付近にプレッシャーレギュレータが組み付けられていたが、本実施形態のように、燃料ポンプ１２のハウジング１５の上部に取付フランジ部２７を一体成形すると、燃料ポンプ１２上部の燃料吐出流路２８付近にプレッシャーレギュレータを組み付けるスペースが無くなる。
【００２７】
そこで、本実施形態（１）では、燃料ポンプ１２のポンプ部１４の下方にプレッシャーレギュレータ４４を組み付けるようにしており、これによって、プレッシャーレギュレータ４４付きの燃料ポンプ１２と取付フランジ部２７とをコンパクトにモジュール化することができる。更に、本実施形態（１）では、燃料ポンプ１２の下方部に繊維質成形体で形成された濾過性能の優れた燃料フィルタ４０を装着し、この燃料フィルタ４０のみで燃料中の異物を十分に除去できるようにしたので、従来のフィルタケースを省略することができ、燃料フィルタ４０とプレッシャーレギュレータ４４付きの燃料ポンプ１２と取付フランジ部２７とをコンパクトにモジュール化することができる。
【００２８】
尚、本発明は、プレッシャーレギュレータ及び／又は燃料フィルタを燃料タンクの外部の燃料配管に接続するようにしても良く、この場合でも、本発明の所期の目的を十分に達成することができる。
【００２９】
［参考例］
次に、本発明に関連する参考例として、ブラシ付きモータ駆動型の燃料供給装置６０を用いた参考例を図３に基づいて説明する。
【００３０】
燃料ポンプ６１のハウジング６２は、絶縁性樹脂で円筒状に形成され、その上端部に、該燃料ポンプ６１を燃料タンクに固定するための取付フランジ部６３が一体に成形されている。この燃料ポンプ６１のハウジング６２内には、ブラシ付きのモータ６４が収容されている。このモータ６４のハウジングを兼ねる円筒ヨーク６５の内周にマグネット８０が固定され、その内周側に、電機子６６が回転軸６７を介して回転自在に支持されている。
【００３１】
モータ６４の円筒ヨーク６５の下部には、トロコイドギヤ式のポンプ部６８が組み付けられている。このポンプ部６８のケーシングは、円筒型のポンプケーシング６９の上下両側の開口部をケーシングカバー７０と内部サイドカバー７１で閉鎖して構成され、これら３部品とポンプカバー７２がねじ７３で締め付け固定され、円筒ヨーク６５の下部に圧入されてかしめ等により固定されている。ポンプケーシング６９内には、アウタギヤ７４とインナギヤ７５とが互いに偏心して収納されている。
【００３２】
ケーシングカバー７０の中心部に円筒状の軸受７６が貫通固定され、この軸受７６の内径部にモータ６４の回転軸６７が回転自在に挿通支持されている。この軸受７６から下方に突出した回転軸６７のＤカット部が、インナギヤ７５の中心部のＤ形連結穴に嵌合されている。これにより、モータ６４の回転軸６７によってインナギヤ７５が回転駆動され、このインナギヤ７５と噛み合うアウタギヤ７４も回転される。両ギヤ７４，７５が回転すると、両ギヤ７４，７５の歯の噛み合い量が連続的に増加・減少し、両歯間に形成された各燃料室の容積が連続的に増加・減少する動作を周期的に繰り返すことで、燃料を吸入・吐出する。
【００３３】
尚、ポンプカバー７２には、燃料タンク内の燃料をポンプ部６８内に吸入する吸入ポート７８が形成され、ケーシングカバー７０には、ポンプ部６８から燃料をモータ６４側に吐出する燃料吐出口７９が形成されている。モータ６４側に吐出された燃料は、電機子６６とマグネット８０との間の隙間を上方に流れる。
【００３４】
電機子６６の上端面部には、回転軸６７の周囲に整流子８１が放射状に配列されれ、この整流子８１に摺接するブラシ８２がモータ上部カバー８３のブラシ収納部８４に収納され、このブラシ収納部８４内に収納されたスプリング８５によってブラシ８２が整流子８１に押さえつけられると共に、該ブラシ収納部８４の上端面に固定したブラシ側ターミナル８６とブラシ８２とがピグテール（図示せず）によって電気的に接続されている。このブラシ側ターミナル８６はＬ字状に屈曲して、後述するコネクタターミナル８７の接続部８７ｂと接続する部分がハウジング６２内の燃料流通空間９１内に露出している。
【００３５】
取付フランジ部６３には、コネクタターミナル８７をインサート成形したコネクタハウジング８８が上向きに一体成形され、該コネクタターミナル８７の先端側の部分が取付フランジ部６３を上方に貫通して燃料タンク外部空間８９に露出している。このコネクタターミナル８７は、Ｌ字状に屈曲して、その屈曲部分８７ａが燃料タンク内部空間９０に露出している。更に、コネクタターミナル８７は、燃料ポンプ６１のハウジング６２を貫通して該コネクタターミナル８７の接続部８７ｂがハウジング６２内の燃料流通空間９１内に露出し、この燃料流通空間９１内でコネクタターミナル８７の接続部８７ｂとブラシ側ターミナル８６とが電気的に接続されている。
【００３６】
尚、取付フランジ部６３の中央部には、モータ上部カバー８３の開口部９２を通過した燃料を吐出する吐出ポート９３が上向きに形成され、この吐出ポート９３内に逆止弁９４が設けられている。
【００３７】
本参考例では、燃料ポンプ６１のハウジング６２内に、ポンプ部６８と一体化されたモータ６４を収容するために、該ハウジング６２の下部が開口され、該ハウジング６２の下部にハウジングカバー９５が装着されている。このハウジングカバー９５の装着方法は、ねじ止め、接着等でも良いが、本参考例では、組立作業を簡単にするために、ハウジングカバー９５の上部に形成した係合穴９６をハウジング６２の外周面に一体成形した係合凸部９７に弾性係合させるようにしている。また、ハウジング６２とハウジングカバー９５との間の隙間にＯリング等のシール部材９８を介在させて該隙間をシールするようにしている。
【００３９】
本参考例では、ブラシ側ターミナル８６とコネクタターミナル８７とをハウジング６２内の燃料流通空間９１内で接続する構成としたので、燃料ポンプ６１のハウジング６２内にブラシ付きモータ６４を組み付ける際に、ブラシ側ターミナル８６とコネクタターミナル８７とをハウジング６２内の燃料流通空間９１を利用して接続できる。また、コネクタターミナル８７の一部（本実施形態では屈曲部分８７ａ）を燃料タンク内部空間９０に露出させるようにしたので、万一、ハウジング６２内の高圧燃料がコネクタターミナル８７の微小隙間からハウジング６２外に漏れたとしても、その燃料は燃料タンク内に受けられ、燃料タンク外に漏れるのを防止できるという利点もある。
【００４０】
尚、本参考例では、燃料ポンプ６１のハウジング６２内にブラシ付きのモータ６４を収容するようにしたが、ブラシ付きモータの円筒ヨークを絶縁性樹脂でモールド成形してハウジングと取付フランジ部を一体に形成し、円筒ヨークの内周側にマグネットと電機子を組み付けるようにしても良い。
【００４２】
また、前記実施形態（１）では、ポンプ部１４の形式をトロコイドギヤ式ポンプとしたが、本発明は、ウエスコ式（タービン式）ポンプ等、他のポンプ形式を採用しても良い。
その他、本発明は、ハウジングや取付フランジ部の形状等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示す燃料供給装置の縦断面図
【図２】燃料供給装置のモータ部分の横断面図
【図３】 本発明に関連する参考例を示す燃料供給装置の縦断面図
【符号の説明】
１１…燃料供給装置、１２…燃料ポンプ、１３…ブラシレスモータ、１４…ポンプ部、１５…ハウジング、１５ａ…モータハウジング、１６…ステータ、１９…マグネットロータ、２５…放熱フィン、２６…駆動回路、２７…取付フランジ部、２８…燃料吐出流路、３８…吸入ポート、４０…燃料フィルタ、４１…吐出ポート、４２…燃圧調整用ポート、４４…プレッシャーレギュレータ、５４…燃料ゲージ、６０…燃料供給装置、６１…燃料ポンプ、６２…ハウジング、６３…取付フランジ部、６４…ブラシ付きモータ、６５…円筒ヨーク、６６…電機子、６８…ポンプ部、７８…吸入ポート、８０…マグネット、８１…整流子、８２…ブラシ、８５…スプリング、８６…ブラシ側ターミナル、８７…コネクタターミナル、８８…コネクタハウジング、８９…燃料タンク外部空間、９０…燃料タンク内部空間、９１…燃料流通空間、９３…吐出ポート、９４…逆止弁、９５…ハウジングカバー、９６…係合穴、９７…係合凸部。

Claims (3)

1. モータを内蔵した燃料ポンプを燃料タンクに取り付けて構成した燃料供給装置において、
   前記燃料ポンプのハウジングに、該燃料ポンプを前記燃料タンクに取り付けるための取付フランジ部を一体に形成し、
   前記モータは、ブラシレスモータであり、該ブラシレスモータのステータをモールド成形する樹脂で前記燃料ポンプのハウジングと前記取付フランジ部とを一体成形したことを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記モータの駆動回路は、前記燃料ポンプのハウジングを成形する樹脂でモールド成形されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記燃料ポンプは、前記モータの下方にポンプ部が配置され、該ポンプ部の下方に、該ポンプ部の吐出圧力を調整するプレッシャーレギュレータが組み付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給装置。

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