JP6138369B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用の内燃機関のインジェクタなどに燃料タンク内の燃料を圧送する燃料供給装置に関し、詳しくは該燃料タンク内の燃料の吸上げ性を改善した構造に関するものである。

燃料中に含まれる塵埃などの夾雑物を捕捉し、この燃料を、例えばエンジンに装着された燃料噴射装置のインジェクタに安定供給させるには、燃料ポンプの吸い込み口に具備された、例えばナイロンなどのメッシュによる比較的目の荒いサクションフィルタによって、まずは燃料タンク内の夾雑物を取り除く。
そして、このサクションフィルタを通過、あるいは、燃料ポンプを構成するモーター部で発生するブラシ、コンミテータなどの摩耗粉を含めた夾雑物に対しては、燃料ポンプの下流側（燃料流路で見て、燃料ポンプの次段という意味）に配設した高圧フィルタ、例えば紙製の濾過エレメントで捕捉することが広く知られている。

ところで、サクションフィルタは、燃料供給における、いわゆる最上流に位置することから、燃料タンク内の燃料が少なくなっても供給ができるよう、この燃料タンクの最底部に位置させることが一般的である。
サクションフィルタは、吸入口の周囲空間を囲む保持部材に繊維網で形成されたフィルタ部材が取り付けられた構成になっている。
燃料タンクに加えられた衝撃が燃料ポンプに伝達され、燃料ポンプが損傷を受けることを防ぐため、保持部材の長手方向の軸材を弾性体で形成して燃料タンクの衝撃を吸収できる構成とし、燃料ポンプ吸入口下面と燃料タンク底面に一定間隙をとっている。
且つ、燃料残量が少ない時に車両が傾斜したり旋回して燃料が燃料タンク内で片寄っても、間隙に対応する量の燃料を有効に利用することができるように、サクションフィルタの先端側を燃料タンク底面に接触するように装着する対策が講じられている（例えば、特許文献１参照）。

特公平６−３１５７７号公報（第２頁左欄第３行〜第２頁左欄第１４行、第１図）

特許第４９１１０７８号公報（第５頁第３９行〜第６頁第２０行、図１）

特開２０００−１８１１３号公報（第４頁左欄第４３行〜第５頁右欄３７行、図１、図３、図５）

特許文献１の第１図からも明らかなように、燃料タンク内の燃料残量が少ない時でも燃料を吸上げるためには、サクションフィルタの先端側を常に燃料タンク底面に接触させる必要があるが、燃料タンクに各種の外力が作用した際の燃料タンク変形時の接触損傷回避のために、燃料ポンプ吸入口下面と燃料タンク底面との間には一定の隙間を設ける必要がある。
一方で近年自動車用燃料タンクについては、軽量化による省エネルギー推進、タンクとしてのトータルコスト削減等により樹脂化が進んできている。
しかし、樹脂タンクは各種の外力が作用した際の変形量が大きいため、接触損傷回避のための燃料ポンプ吸入口下面と燃料タンク底面との隙間を大きく取る必要がある。
そのため、燃料残量が少ない時にサクションフィルタの燃料に浸漬しない部分が増加し燃料の吸上げ性が悪化する、という欠点があった。

特許文献２では図１からも明らかなように、燃料タンク底面に接しているプレートに燃料ポンプを固定し、プレートを支持柱およびスプリングを介して燃料タンクの上部開口に装着されるフランジに保持する構成としている。
この構造によりプレートはフランジに対して燃料タンク天地方向、つまり図１における上下方向における離間距離が調節可能となっており、スプリングの付勢力により燃料ポンプは常に燃料タンク底面に押し付けられた状態で配置されることになる。
この構成では燃料タンクに各種の外力が作用した際の燃料タンク変形時でも、燃料ポンプ吸入口下面と燃料タンク底面との距離が一定に保たれるため、燃料残量が少ない時にサクションフィルタの燃料に浸漬しない部分が増加することも無く、燃料の吸上げ性が悪化し難い。
しかし、この構成はポンプモジュール全体を燃料タンク底面に押し付けるため、複雑な構造となり、ポンプモジュールのトータルコスト増加に繋がる、という欠点があった。

特許文献３では図１からも明らかなように、燃料タンク上部壁にフランジ部が固定されることにより燃料ポンプ本体が燃料タンク内に装着され、燃料ポンプ本体の吸込口には固定側吸入管と可動側吸入管から構成された吸入管が当接されており、上記吸入管のもう一方の端は燃料フィルタのケースの出口開口に嵌合され固定されており、上記吸入管の固定側と可動側の間にはスプリングが装着される構成としている。
この構造により、スプリングの弾発力によって可動側吸入管と燃料フィルタが下方へ付勢される。
図３では固定側吸入管と可動側吸入管との間の対向側面がＯリングによってシールされることにより液密状態を確保している。
図５では吸入管としてベローズ形伸縮管を使用しており、スプリングを用いずにベローズ形伸縮管の弾性により燃料フィルタは下方へ付勢される。
これらの構成により、燃料ポンプ装置をタンク深さの異なる各種の燃料タンクにそのまま配置することができ、また燃料タンクが変形したり収縮したりしても吸入管全体の長さが自動的に変わるので、吸入管の折損や燃料ポンプ本体の破損を起こさず、安全性及び耐久性が向上する。
しかし、この構成は燃料ポンプ本体の吸込口と燃料フィルタを接続する吸入管に弾性構造を具備し、且つ液密性を確保するために吸入管にＯリングを使用することから、吸入管の摺動性が悪くなり、スプリングの弾発力が弱い場合、燃料タンク収縮時には摺動出来ても、燃料タンク拡張時には摺動し難い。
逆にスプリングの弾発力が強い場合、燃料タンク拡張時には摺動出来ても、燃料タンク収縮時には摺動し難く、吸入管の折損や燃料ポンプ本体の破損に繋がる。
このように燃料タンクの動的変形に追従出来ず、燃料フィルタの下面を燃料タンクの底部壁に十分接触させることが出来ない、という欠点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ポンプモジュールのトータルコストを抑えつつ、燃料残量が少ない時に燃料タンクが拡張したり収縮したりしても、安定した燃料吸上げ性を確保出来る燃料供給装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る燃料供給装置は、燃料タンクの上部開口に装着され、前記燃料タンクの燃料を高圧フィルタを介して吐出させる燃料ポンプと、前記燃料タンクの底部に配置され、前記燃料タンクの燃料を前記燃料ポンプに吸い込む前に濾過するサクションフィルタと、前記燃料ポンプと前記サクションフィルタとの間に配設され、前記燃料ポンプに対して前記サクションフィルタを弾性的に保持するフィルタホルダと、前記サクションフィルタの出口開口と前記燃料ポンプの吸入口とを弾力的に接続する可撓性の接続管とを備え、
前記フィルタホルダは、前記サクションフィルタを保持する剛体部と、前記剛体部を前記燃料ポンプに弾性的に接続すると共に、前記剛体部を前記燃料タンクの底面側に付勢し、前記剛体部の一部を前記燃料タンクの底面に当接させる弾性部材とを有し、前記サクションフィルタの底面を前記燃料タンクの底面に接触させた状態で、前記サクションフィルタの前記燃料タンクの底面に対する位置を固定する。

この発明の燃料供給装置によれば、燃料ポンプとサクションフィルタとの間に、燃料ポンプに対してサクションフィルタを弾性的に保持するフィルタホルダを設けると共に、サクションフィルタの出口開口を可撓性の接続管を介して燃料ポンプの吸入口に弾性的に接続しているので、燃料残量が少ない時に燃料タンクが拡張したり収縮したりしてもサクションフィルタを燃料タンク変形に動的追従させ、サクションフィルタ全体を燃料に浸漬させ、燃料の吸上げ性を改善した燃料供給装置を得ることが出来る。

この発明の実施の形態１における燃料供給装置の外観図である。 実施の形態１における燃料供給装置の縦断面図である。

実施の形態１．
図１において、燃料供給装置１０１は、大別すると、上側ケース１ａ、図示しないインジェクタへの燃料ホースなどが接続される吐出パイプ１ｂ、リターン配管１ｃ、およびコネクタ１ｄを一体成形によって具備する絶縁性樹脂であるフランジ１、上側ケース１ａと固着されることでフィルタケース１５を形成する、やはり絶縁性樹脂である下側ケース２、この下側ケース２と例えばスナップフィットで係合され、後述する燃料ポンプを保持するポンプホルダ３、後述する燃料タンク底面に付勢される剛体部４ａを具備し、弾性部材４ｂによりポンプホルダ３に対して弾性接続となるように配設されるフィルタホルダ４、このフィルタホルダ４に装着されるサクションフィルタ５、後述する燃料ポンプの吸入口とサクションフィルタ５の出口開口５ａを接続する自在変形可能な可撓性の接続管６、および下側ケース２の側面に装着され、後述する燃料タンク内の燃料の油面を検出するフロート７ａを備えた液面検出器７により構成されている。
なお、コネクタ１ｄからのリード線８は、燃料ポンプと接続される駆動用、液面検出器７と接続される信号用および後述するアース用が具備されていることは周知の通りである。
また、フィルタホルダ４、接続管６は、ポリアセタールやポリイミド等の樹脂で形成されている。

燃料供給装置１０１は図２に示すように、車両の燃料タンク１０２内に、フランジ１が燃料タンク１０２の開口部１０２ａを塞ぐように収容されており、この燃料タンク１０２から燃料ポンプ９によって吸入した燃料１０３を、上側ケース１ａに内包された高圧フィルタ１０を介してインジェクタ側に供給するものである。
なお、サクションフィルタ５にて燃料タンク１０２内の夾雑物を取り除き、取り切れなかったもの、あるいは、燃料ポンプ９を構成する図示しないブラシ、コンミテータなどの摩耗粉を含めた夾雑物は、高圧フィルタ１０にて捕捉することは周知の通りである。
また、プレッシャーレギュレータ１１によって、インジェクタに供給される燃料の圧力が所定値に保たれることも、やはり周知の通りである。
燃料の圧力が所定値に保たれた結果、余剰となった燃料は、リターン配管１ｃを経由して、プレッシャーレギュレータ１１より排出されポンプホルダ３の開口部３ａに達する。
なお、フランジ１、フィルタケース１５、ポンプホルダ３、燃料ポンプ９、高圧フィルタ１０、プレッシャーレギュレータ１１等により、ポンプモジュールが構成される。

ここで、燃料ポンプ９とサクションフィルタ５との間には、燃料ポンプ９に対してサクションフィルタ５を弾性的に保持するフィルタホルダ４を設けると共に、サクションフィルタ５の出口開口５ａを可撓性の接続管６を介して燃料ポンプ９の吸入口９ｂに弾性的に接続している。
そして、フィルタホルダ４は、サクションフィルタ５を保持する剛体部４ａと、この剛体部４ａを燃料ポンプ９に弾性的に接続すると共に、剛体部４ａを燃料タンク１０２の底面１０２ｂ側に付勢するコイルばね等の弾性部材４ｂとを有している。
更に、可撓性の接続管６は、一端をフィルタホルダ４の剛体部４ａに固定されたサクションフィルタ５の出口開口５ａに接続され、他端を燃料ポンプ９の吸入口９ｂに接続されている。
このような構成により、フィルタホルダ４の弾性部材４ｂの弾性力により、フィルタホルダ４に具備された剛体部４ａが燃料タンク１０２の底面１０２ｂに付勢されており、サクションフィルタ５の底面５ｂは燃料タンク１０２の底面１０２ｂに接してはいるものの、燃料タンク１０２の底面１０２ｂからの付勢力はサクションフィルタ５の底面５ｂには働くことがないようになっている。

続いて、この燃料供給装置１０１の組立手順を説明する。
上側ケース１ａの紙面上、下側から高圧フィルタ１０を挿入し、上側ケース１ａの天井に当接させることで、この高圧フィルタ１０と吐出パイプ１ｂが連通するとともに、上側ケース１ａと高圧フィルタ１０の下端面同士が面一（ツライチ）となる。
この下端面に下側ケース２を、例えば熱板溶着することで、上側ケース１ａと下側ケース２の固着はもとより、高圧フィルタ１０も固着されることから、前述したように、上側ケース１ａと下側ケース２を固着させることで形成させるものをフィルタケース１５と呼んでいる。
なお、この高圧フィルタ１０のエレメント１０ａを燃料が通過する際、静電気が発生するが、この静電気はエレメント１０ａが挟着される、導電性樹脂で成形された内筒１０ｂに蓄えられるため、前述した熱板溶着のときに、やはり導電性樹脂で成形された図示しない端子部材を、フィルタケース１５から露出するように、内筒１０ｂと溶着させ、この端子部材に前述したアース線を接続すれば、静電気を容易に放散することができ好ましい。

ポンプホルダ３の内底３ｂにクッションラバー１２を敷設したのち、燃料ポンプ９をポンプホルダ３内に挿入する。

下側ケース２のリターン流路終端２ａにプレッシャーレギュレータ１１を、Ｏリング１３を介して液密に嵌着したのち、係合突起２ｂにポンプホルダ３の係合孔３ｃを係合させることで、下側ケース２（フィルタケース１５）とポンプホルダ３をスナップフィット係合させる。
この係合により、プレッシャーレギュレータ１１がポンプホルダ３に保持されるとともに、燃料ポンプ９の吐出口９ａに冠着された接続管１４が、下側ケース２に設けた燃料吸入口２ｃに液密に嵌着されることになる。
この燃料吸入口２ｃはエレメント１０ａに連通している。

ポンプホルダ３の底面３ｄにフィルタホルダ４を取付け、燃料ポンプ９の吸入口９ｂに自在変形可能な可撓性の接続管６の一端６ａを接続する。

燃料ポンプ９の吸入口９ｂに接続した可撓性の接続管６の他端６ｂを、サクションフィルタ５の出口開口５ａに接続したのち、サクションフィルタ５をフィルタホルダ４の底面４ｃに取付ける。

この結果、サクションフィルタ５から吐出パイプ１ｂに至る燃料流路が確保されることになる。
これに、液面検出器７を装着し、リード線８をコネクタ１ｄに接続することで、図１で説明した、燃料供給装置１０１が組み上がる。

以上、述べた構成を踏まえ、この燃料供給装置１０１の動作について説明するが、この動作自体は周知の通りである。
すなわち、図示しないバッテリーからコネクタ１ｄ、リード線８を介して、燃料ポンプ９に電流が供給されると、燃料ポンプ９内の図示しないシャフトを回転軸として、やはり図示しないインペラとともに回転する。
この回転に伴い、燃料タンク１０２内の燃料１０３は、サクションフィルタ５で夾雑物が取り除かれたのち、可撓性の接続管６を通って、吸入口９ｂから導入、および加圧された後、吐出口９ａから吐出される。
この吐出された加圧燃料は、エレメント１０ａに導入され、ここで、サクションフィルタ５を通過、あるいは、ブラシなどの摩耗粉を含めた夾雑物を捕捉したのち、吐出パイプ１ｂを介してインジェクタに供給される。
そして、前述したように、インジェクタに供給される燃料の圧力は、プレッシャーレギュレータ１１によって所定値に保たれるとともに、この所定値に保った結果、余剰となった燃料は、リターン配管１ｃを経由して、プレッシャーレギュレータ１１より排出される。この排出された燃料は、再度サクションフィルタ５を介して吸い上げられることになる。

燃料タンク内の燃料残量が少ない時でも燃料を吸上げるためには、サクションフィルタ５の底面５ｂを常に燃料タンク１０２の底面１０２ｂに接触させる必要がある。
また、更なる燃料吸上げ性向上のためには、サクションフィルタ５の全体を燃料に浸漬させ、余分なベーパ、エアの吸込みを低減させる必要があるが、本発明では、サクションフィルタ５の底面５ｂが燃料タンク１０２の底面１０２ｂに接しながら、且つ各種の外力が燃料タンク１０２に作用した際に燃料タンク１０２が拡張したり収縮したりしても、フィルタホルダ４の弾性部材４ｂの弾性力により、フィルタホルダ４に具備された剛体部４ａが燃料タンク１０２の底面１０２ｂに常に付勢されることから、燃料残量が少ない時でも、サクションフィルタ５の底面５ｂを燃料タンク１０２の底面１０２ｂに接触させるだけではなく、サクションフィルタ５の全体を燃料に浸漬させることが出来、安定した燃料吸上げ性を確保することが出来る。

更に、燃料ポンプ９の吸入口９ｂとサクションフィルタ５の出口開口５ａは可撓性の接続管６により接続されることから、フィルタホルダ４の弾性部材４ｂの弾性力を阻害する抵抗力が発生せず、各種の外力が燃料タンク１０２に作用した際の燃料タンク１０２の拡張時、収縮時のいずれの場合でも、安定的にフィルタホルダ４に具備された剛体部４ａが燃料タンク１０２の底面１０２ｂに付勢され、その結果、燃料タンク１０２の動的変形にも燃料吸上げ性の追従確保が可能となる。

また、フィルタホルダ４の弾性部材４ｂの弾性力により、フィルタホルダ４に具備された剛体部４ａが燃料タンク１０２の底面１０２ｂに付勢され、燃料タンク１０２の底面１０２ｂからの付勢力はサクションフィルタ５の底面５ｂには働かないことから、各種の外力が燃料タンク１０２に作用した際に燃料タンク１０２が変形収縮しても、燃料ポンプが損傷を受けることを防ぐことが出来、安全性及び耐久性が向上する。

また、本発明は、剛体部４ａと弾性部材４ｂを具備したフィルタホルダ４のみにて、燃料タンク１０２の動的変形時のサクションフィルタ５全体の燃料浸漬追従を達成させており、従来例のようなポンプモジュール全体を燃料タンク底面に押し付けることはしないため、その構造も簡素化でき、ポンプモジュールのトータルコスト増加を抑えることが出来る。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ フランジ、１ａ 上側ケース、１ｂ 吐出パイプ、
１ｃ リターン配管、１ｄ コネクタ、２ 下側ケース、
２ａ リターン流路終端、２ｂ 係合突起、２ｃ 燃料吸入口、
３ ポンプホルダ、３ａ 開口部、３ｂ 内底、３ｃ 係合孔、
３ｄ 底面、４ フィルタホルダ、４ａ 剛体部、４ｂ 弾性部材、
４ｃ 底面、５ サクションフィルタ、５ａ 出口開口、５ｂ 底面、
６ 接続管、６ａ 一端、６ｂ 他端、７ 液面検出器、
７ａ フロート、８ リード線、９ 燃料ポンプ、９ａ 吐出口、
９ｂ 吸入口、１０ 高圧フィルタ、１０ａ エレメント、
１０ｂ 内筒、１１ プレッシャーレギュレータ、
１２ クッションラバー、１３ Ｏリング、１４ 接続管、
１５ フィルタケース、１０１ 燃料供給装置、１０２ 燃料タンク、
１０２ａ 開口部、１０２ｂ 底面、１０３ 燃料。

Claims (3)

1. 燃料タンクの上部開口に装着され、前記燃料タンクの燃料を高圧フィルタを介して吐出させる燃料ポンプと、
   前記燃料タンクの底部に配置され、前記燃料タンクの燃料を前記燃料ポンプに吸い込む前に濾過するサクションフィルタと、
   前記燃料ポンプと前記サクションフィルタとの間に配設され、前記燃料ポンプに対して前記サクションフィルタを弾性的に保持するフィルタホルダと、
   前記サクションフィルタの出口開口と前記燃料ポンプの吸入口とを弾力的に接続する可撓性の接続管とを備え、
   前記フィルタホルダは、
   前記サクションフィルタを保持する剛体部と、
   前記剛体部を前記燃料ポンプに弾性的に接続すると共に、前記剛体部を前記燃料タンクの底面側に付勢し、前記剛体部の一部を前記燃料タンクの底面に当接させる弾性部材とを有し、
   前記サクションフィルタの底面を前記燃料タンクの底面に接触させた状態で、前記サクションフィルタの前記燃料タンクの底面に対する位置を固定する
   ことを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記接続管は、一端を前記剛体部に固定された前記サクションフィルタの出口開口に接続され、他端を前記燃料ポンプの吸入口に接続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. 前記燃料ポンプは、前記高圧フィルタを収容するフィルタケースの下方に配設されると共に、前記フィルタケースは前記燃料タンクの上部開口に装着されるフランジと一体成型され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。

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