JP5394733B2 - 燃料ポンプ、ジェットポンプ及び燃料フィルタを直接連結した燃料システム - Google Patents

Description

現在に至るまで、燃料送出モジュール（ＦＤＭ）は、低燃料時の配慮のために、予備燃料を提供する相当大きなリザーバ容量を必要としている。

すなわち、或る特定の状況では、例えば、自動車の燃料タンク内に入っている燃料の量が或る特定の最小レベルを下回ると共にこの自動車が長いカーブ、上り坂、又は下り坂を走行する場合、又は、この自動車が速度、方向等の急な且つ顕著な変化を受けた場合、燃料取り込みチューブの一部をなす浸漬管の入口端部が少なくとも一時的に燃料中にもはや浸漬されないような程度まで燃料がタンクの片側に移動する場合がある。かかる条件下においては、浸漬管は、燃料ではなく空気を吸い出し、それにより、供給燃料流の中断が生じて内燃エンジンの適正な作動が損なわれる。

かかる問題を回避するため、大抵の燃料タンクは、燃料を取り込み且つ予備手段としての役目を果たすように構成されたリザーバ、即ち、サブタンクを有している。

燃料タンク内の燃料リザーバを充填するためのジェットポンプの利用は、ありふれた技術である。典型的には、燃料ポンプの出口に接続され又はポンプ要素への連結部からの正圧部に接続された別個の加圧燃料ラインが設けられたり、燃料圧力調整器からの戻り燃料が、燃料圧力調整器に連結されたジェットポンプに供給されたりし、ジェットポンプは、低燃料条件、例えば、急な加速及び減速、高速道路への出入口におけるクローバの葉の形態の長い曲がり部、ニューメキシコ州のサンディア峠道等の上り坂又は下り坂の場合における燃料ポンプのための予備燃料供給を行うためにリザーバを充填する。

この燃料ラインは、エンジンへの供給ラインに追加して設けられ、回路を構成するための追加のクランプ及び継手が必要である。ジェットポンプ構成要素をパッケージ化するには、リザーバ及び／又は燃料圧力供給ラインへの複雑さを追加しないで構成要素を位置決めすることによる複雑さが生じる。また、これら追加の構成要素は、燃料送出モジュールの設計において修正措置と共に考慮され且つ対処しれなければない潜在的な故障モードを追加する。

加えて、ポンプ、フィルタ媒体及び流路内において、静電気が、最も近い接地箇所への放電を生じさせるのに十分に高い電位まで帯電することがある。これにより、燃料タンクの内側に電気ノイズを生じさせ、最悪の場合、熱的事故が生じる場合がある。この問題を解決するため、ポンプの負の即ちアース端子又は燃料レベルセンサーの負の即ちアース端子と導電性プラスチック製のフィルタハウジングとを接続するワイヤが、しばしば用いられる。フィルタハウジング内に蓄積した帯電した静電気は、この端子に伝えられる。

ポンプとフィルタ媒体の直接接触により、かかる問題が無くなると共に、接地用ワイヤの必要性及びそれと関連した故障モードが無くなる。ポンプとフィルタとの間の直接接触は、米国特許第５，６４２，７１８号明細書において提案されているが、この米国特許は、ジェットポンプの設置及び連結の問題に対処していない。

本発明の背景にある考えは、主燃料供給ポンプと燃料フィルタだけでなく、主ポンプが収納されるリザーバを充填することを目的とするジェットポンプにも、これらの間に延びるいかなるラインもなしに直接接続するための１つの適当な幾何学的形状を用いることにある。

したがって、本発明は、燃料タンクと、主燃料供給ポンプと、ハウジング及びフィルタ要素を含む燃料フィルタと、燃料タンク内に設けられたリザーバと、リザーバを充填するためのジェットポンプとを有する燃料システムであって、更に、主燃料供給ポンプ、燃料フィルタ及びジェットポンプを直接連結する一部品コネクタを有する、燃料システムに関する。

本発明によれば、「一部品」コネクタは、溶接、接着等によって組立てられてきた複数の部分に成形された部品も指示する。しかしながら、この一部品コネクタは、好ましくは、例えば射出成形によって１つの部分に成形された部品である。

この単一部品は、好ましくは、Ｔ字形の形態を有し、１つの分岐部には、ポンプがプラグ接続され、他の２つの分岐部の一方は、燃料フィルタに連結され、他方は、ジェットポンプに連結される。これにより、加圧ライン及びジェットポンプを作動させるための独立の通路を作るのに必要な多数の構成要素が不要になる。これは、典型的には、少なくとも３つの構成要素（燃料ラインと２つのクランプ）が減り、多数の故障モードが減少することを意味している。加えて、これにより、ＥＳＤ（静電放電）のための電荷を伝えるための負アース端子及びワイヤハーネスが不要になる。

実用上の理由で、一体形連結部品を、以下、Ｔ字形連結部によって指示するが、本発明の範囲は、他の幾何学的形状にも及ぶことに注目すべきである。

このＴ字形連結部は、好ましくは、プラスチック部品であり、ＥＤＳ（静電放電）要件を満たす導電性プラスチックで成形されてもよいし、少なくとも表面が（好ましくは、その内面と外面の両方が）かかる導電性プラスチックで構成されてもよい。好ましいプラスチックは、ポリアセタール、最も好ましくは、燃料中で安定なＰＯＭ（ポリオキシメチレン）である。これは、導電性の装入物、例えば、カーボンブラック又は炭素繊維をプラスチックの中に添加することにより導電性に作られるのがよい。

導電性要件は、主として、顧客の要望で決まり、フィルタ部品まで拡張させてもよく、フィルタ部品は、一般に、少なくとも、ハウジング（一般に、２つの部品、即ち、一般に互いに溶接される底部（下側部品）とカバー（上側部品）の状態に成形される）と、フィルタ媒体／要素とを含む。或る場合には、フィルタのカバーは、リザーバのカバーと一体に成形されるのがよく、それにより、取付けが容易になると共に１つの部品が省かれる。

したがって、主として次の３つの場合、即ち、導電性が不要の場合、部分的に導電性の場合、及び全体的に導電性の場合がある。

導電性が不要の場合、基本的な非導電性プラスチックハウジング、フィルタ媒体及びＴ字形連結部が設けられる。

部分的に導電性の場合、導電性プラスチックで成形された下側フィルタハウジングと、その中に圧入された導電性フィルタ要素だけが必要であり、上側フィルタハウジングは、導電性プラスチックではない。導電性プラスチックで成形されたＴ字形接続部は、一体成形フレームを有し、この一体成形フレームは、負のポンプ端子への経路を完成させるために、接地されたポンプシェルの周りに圧入される。

全体的に導電性について、顧客の中によっては、接地されたポンプシェルから、燃料フィルタカバー又はある場合にはリザーバカバーからエンジンに通じる燃料ラインまで延びるフランジ内の成形管まで燃料流路全体に必要とされる。この場合、上側フィルタハウジングも、フランジに連結された導電性燃料管と一緒に導電性プラスチックで成形される。

したがって、導電性材料で作られたＴ字形連結部は、一般的には、導電性である少なくとも下側フィルタハウジング及びフィルタ要素と組合せて用いられ、その結果、フィルタ内に蓄積された電荷をＴ字形連結部を介してポンプに逃がすことができる。

上述したように、本発明のリザーバは、カバーを有するのが良い。好ましい実施形態によれば、このカバーは、フィルタカバーと一体に成形され、全体的に導電性である解決策の場合、かかる一体形カバーは、少なくともその表面が、導電性材料で作られる。

好ましい実施形態では、このＴ字形連結部は、ジェットポンプ、即ち、オリフィスを備有するベンチュリ管に直接一体にされ、主燃料供給ポンプから上記オリフィスを通って来た加圧燃料は、リザーバの充填のために燃料を主燃料タンクからリザーバ内の通路中に吸い込む流れを生じさせる。

別の好ましい実施形態では、オリフィスを備えたベンチュリ管は、リザーバ内に一体にされ、Ｔ字形連結部は、このベンチュリ管にプラグ接続される。

最後に、好ましい実施形態では、ベンチュリ管の半部が、Ｔ字形連結部と一体にされ、他の半部は、リザーバと一体にされる。

これら全ての好ましい実施形態では、より好ましくは、第１の充填弁が、リザーバ内の通路に連結され、この通路を介してジェットポンプの吸込みが行われる。この第１の充填弁は、燃料タンクの最初の充填中又は燃料タンクが空になったときにリザーバを充填することを目的としている。この第１の充填弁は、任意タイプのものであって良いが、傘形弁が、良好な結果をもたらす。

別の好ましい実施形態によれば、上述したＴ字形連結部の少なくとも一部分は、フィルタハウジングの少なくとも一部分、例えば、その下側部分と一体成形される。その代わりに又はそれに追加して、このフィルタハウジング、好ましくは、その下側部分も、燃料圧力調整器を保持するように、又は、そのハウジングと一体にされるように成形されてもよい。

上述した本発明の概念を、図１〜図５に非限定的な仕方で示す。

これらの図において、同一の符号は、類似又は同一の部品を示す。

図１は、本発明の実施形態による燃料システムの一部、即ち、一部品Ｔ字形コネクタ１を示し、このＴ字形コネクタ１は、燃料を燃料ポンプ２（図示せず）から直接受入れ、この燃料をジェットポンプ３（図示せず）及び燃料フィルタ４に分配する。燃料フィルタ４に流入する燃料、即ち、濾過前の燃料を白色の矢印で示し、燃料フィルタ４から流出する燃料、即ち、濾過後の燃料を黒色の矢印で示す。燃料が燃料フィルタ４から出たとき、燃料は、圧力調整器６によって制御された流量でエンジン５（図示せず）に送られると共に、圧力調整器６は、鞍形タンク適用例のための第２のジェットポンプ（図示せず）への排出ポート７を有している。この燃料システムには、２つの弁、即ち、ジェットポンプ３の前に設けられたアンチサイホン弁８と、逆止弁９とが設けられている。アンチサイホン弁８（図では見えないが、その配置箇所だけを示す）は、リザーバから燃料ポンプ２を介してジェットオリフィスの外にドレインを行うことを防ぐ。逆止弁９は、エンジンの作動を停止させたときの燃料圧力を維持し、この残留圧力は、再始動のために燃料の噴射圧力を増大させる前における長時間にわたるエンジンのクランク運動を回避するために重要である。この実施形態では、Ｔ字形部１は、主燃料供給ポンプ２、ジェットポンプ３及び燃料フィルタ４がプラグ接続される別個の部品である。

図２〜図６の実施形態では、Ｔ字形部１は、プラスチック製の下側フィルタハウジング４′の一体部分であると共に、リザーバを充填するためのジェットポンプ３と一体であり、ジェットポンプ３は、ジェットオリフィスを有する。下側フィルタハウジング４′は、圧力嵌めによってフィルタ要素、即ち、カートリッジ（図示せず）に連結されている。ＥＳＤ（静電放電）のために、ジェットポンプ３の通路を含む燃料流路全体が導電性であることを必要とするＯＥＭの場合、Ｔ字形部１を含むこの下側ハウジングは、導電性プラスチックで成形される。ＥＳＤ（静電放電）による電荷除去を必要としない他のＯＥＭのための下側フィルタハウジング４′は、非導電性プラスチックで成形されてもよい。また、ＥＳＤ（静電放電）による電荷除去のためのフィルタ要素は、下側フィルタハウジング４′を介してポンプシェルへの部分的又は全体的な導電性の経路が得られるように、導電性に作られるのがよい。

下側フィルタハウジング４′の輪郭に設けられた４つの成形ラッチ４′₁が、フィルタを保持するようにリザーバの壁（図示せず）に設けられ、且つ、かかる４′₁成形ラッチに対応するスロットにスナップ式に留められている。下側フィルタハウジング４′はまた、燃料圧力調整器を下側フィルタハウジング４′の他のラッチにスナップ式に留めることによって保持している。

上側フィルタハウジング４″は、フィルタ要素に連結されると共に下側フィルタハウジング４′に溶接されている。この部品、即ち、上側フィルタハウジング４″は、ＥＳＤ静電放電）による電荷除去を行うために導電性プラスチックで成形されるのがよい。この部品は、燃料出口管５′と一体にされ、この燃料出口管５′は、燃料をエンジンに送出するために、遠位側のフランジ（図示せず）を介してプラスチック製ホースに連結されている。

燃料ポンプ２が、Ｔ字形部１の延長部にプラグ接続されている。この燃料ポンプ２は、負のポンプ端子に接地されたシェル内に収納されている。Ｔ字形部１は、燃料ポンプ取付け部を固定するゴム製シール（図示せず）を保持している。Ｔ字形部１は、上述した導電性の変形例において設けられた成形フレームを有し、この成形フレームは、負の端子への所要の接地経路を完成させるためにポンプシェルに接触している。

図３は、燃料リザーバ１０内に組立てられ又は取付けられた上述した部品を全て示す。この取付けのため、最初に、燃料ポンプ２をポンプシェル内に圧入する。このポンプシェルは、その両側にそれぞれ成形された延長部を有し、延長部は、それに対応するようにリザーバ壁に設けられたスロット（図示せず）に滑り込む。次に、Ｔ字形部の２つの成形ディスク１′を、それに対応するようにリザーバフロアに設けられた成形部分に圧入し、それにより所要のシールを形成する。

ジェットポンプオリフィス３を、Ｔ字形部１の下側部分に組込み、このジェットポンプオリフィス３を介して、燃料の流れが作られ、この燃料の流れは、リザーバ１０の外側に設置された燃料タンク内の燃料を、燃料リザーバ１０に設けられた開口１１を通して吸い、それにより、燃料リザーバ１０を燃料タンクからの燃料（白色の矢印で示す）で常時充填する燃料の流れを作る。

図４は、安価で集約された組立体に多数の機能を設けるために、どのように圧力調整器６及びＴ字形部１の両方をフィルタ４と一体成形するのかを示す。

図５は、図２を実際に完成させた図であり、どのようにポンプホルダの成形延長部１３（図２には図示せず）をＴ字形部１にクリップ式に留めて、燃料ポンプ２の負端子に戻る接地経路を構成するかを示す。これにより、接地用ワイヤが不要になる。

図６は、同一の部品を非組立て状態、即ち、分解図で示す。図５の組立体への切換えのため、燃料ポンプ２をポンプシェルに内部で接地させ、次に、このポンプシェルをポンプホルダ１３内に圧入する。次に、組立体全体をＴ字形部１にゴム製シール１３′によってプラグ接続する。

図７は、リザーバカバー１２が上側フィルタハウジング４″と一体成形された別の実施形態を示す。

最後に、図８〜図１１は、第４の実施形態を示し、第４の実施形態によれば、ジェットポンプ３が、第１の充填弁１４を介して吸込み、第１の充填弁１４は、本出願人の係属している特許出願の一体成形ディスク弁である。図示の弁は、材料片と、少なくとも１つの支柱と、複数の孔とを有している。

材料片は、符号１７で示され、ディスクと呼ばれるが、正方形であってもよく、孔を有し、この孔は、材料片の中央に位置することが好ましい。

少なくとも１つの支柱は、ディスク１７の孔に嵌められる。

複数の孔は、リザーバの底部を貫き、支柱の周りに配置され、また、複数の孔は、ディスク１７の孔の中に支柱が配置され且つディスク１７を持上げる圧力がゼロであるリリーフ位置にディスク１７があるときに、ディスク１７が複数の孔を覆うように配置される。

図８は、どのように燃料ポンプ２が燃料の流れをＴ字形コネクタ１内に排出し、この燃料の流れが、燃料フィルタ４への流れと、Ｔ字形コネクタ１と一部品に成形されたハウジング又はカバー１５に組み込まれたジェットポンプオリフィスへの流れに分割されるかを示す。燃料は、燃料フィルタ４から出て圧力調整器６の中を通り、圧力調整器６は、所要量の燃料をエンジン５（図示せず）に送り、残部をリザーバに戻す。カバー１５内に組み込まれたジェットポンプ３は、燃料を燃料タンクから第１の充填弁１４（図示せず）を通して吸い、混合管１６が、燃料ポンプ２からＴ字形コネクタ１及びジェットポンプ３を通って来た一方の側の燃料と、燃料タンクから第１の充填弁１４を通って来た他方の側の燃料との混合流れをリザーバ１０内に送り込む。

図９は、同一の組立体を示しているが、どのようにして小さなジェットポンプオリフィス３が燃料タンクからの燃料を同伴しながら混合管１６内に真っ直ぐに噴出させるかを示すために下方から見た図である。

図１０は、図８及び図９のシステムが設けられるリザーバ１０の底部を示す。この底部は、周囲壁１８によって包囲されるように一体成形されたディスク形の弁を有している。この弁は、ゴム製ディスク１７からなり、このディスク１７は、ジェット流が燃料をリザーバ１０の底部の孔内に引込むことによって開かれ、ジェット流が止まったときに孔４を密封して、リザーバ容量を保持する。

この弁は、燃料がリザーバ１０からサイホン作用により出ることを防止するためにポンプ出口に設けられる逆止弁を不要にする。

ジェットポンプ３と一体のハウジング１５は、部分シールとしての機能するようにリザーバ１０の底部の周囲壁１８に圧入され、ジェット流が、リザーバ１０の内部における燃料の再循環ではなく、燃料をリザーバの床を通して引くことを可能にする。

図１１は、リザーバ１０内に組み込まれたシステムの長手方向断面図であり、このシステムの底部内への孔１９と、リザーバ１０が設置された燃料タンク（図示せず）から燃料が吸込まれる孔を示している。

本発明の一実施形態の概略図である。 第２の実施形態の構成要素の組立体を示す図である。 リザーバ内に挿入された組立体の横断面図である。 組立体の縦断面図である。 第２の実施形態の幾つかの好ましい側面を示す図である。 第２の実施形態の幾つかの好ましい側面特徴を示す図である。 本発明の第３の実施形態の概略図である。 本発明の第４の実施形態を示す図である。 本発明の第４の実施形態を示す図である。 本発明の第４の実施形態を示す図である。 本発明の第４の実施形態を示す図である。

Claims (6)

1. 燃料タンクと、主燃料供給ポンプ（２）と、ハウジング及びフィルタ要素を含む燃料フィルタ（４）と、前記燃料タンク内に設けられたリザーバ（１０）と、前記リザーバ（１０）を充填するためのジェットポンプ（３）と、を有する燃料システムであって、
   更に、前記主燃料供給ポンプ（２）、前記燃料フィルタ（４）及び前記ジェットポンプ（３）を直接連結する一部品コネクタ（１）を有し、
   前記一部品コネクタ（１）は、プラスチック材料で作られ、
   前記一部品コネクタ（１）は、少なくともその表面が導電性プラスチック材料で構成され、
   前記燃料フィルタのハウジングは、２つの部分、即ち、１つの上側部分（４″）と前記上側部分（４″）の下方にある１つの下側部分（４′）とによって構成され、前記下側部分（４′）及び前記フィルタ要素は、少なくともそれらの表面が導電性材料で構成され、
   前記一部品コネクタ（１）は、３つの分岐部を有するＴ字形態を有し、１つの分岐部には、前記主燃料供給ポンプ（２）がプラグ接続され、他の２つの分岐部の一方が前記燃料フィルタ（４）に連結され、その他方が前記ジェットポンプ（３）に連結される、燃料システム。
2. 前記燃料フィルタ（４）には、前記リザーバ（１０）を覆うリザーバカバー（１２）が一体成形される、請求項１に記載の燃料システム。
3. 前記ジェットポンプ（３）は、オリフィスを備えたベンチュリ管を有し、前記オリフィスを通って前記主燃料供給ポンプから来た加圧燃料により、燃料を前記燃料タンクから前記リザーバ（１０）に設けられた通路（１１）内に吸込ませる流れを作ることができ、前記ベンチュリ管は、前記一部品コネクタ（１）又は前記リザーバ（１０）又はその両方の中に配置される、請求項１または２に記載の燃料システム。
4. 第１の充填弁が、前記リザーバ（１０）の前記通路（１１）に連結され、前記ジェットポンプ（３）は、前記第１の充填弁を介して吸込む、請求項３に記載の燃料システム。
5. 前記一部品コネクタ（１）は、前記下側部分（４′）の少なくとも一部と一体成形される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料システム。
6. 前記燃料フィルタ（４）のハウジングは、燃料圧力調整器（６）を保持するように成形される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料システム。

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