TW201300630A

TW201300630A - 燃料供給裝置

Info

Publication number: TW201300630A
Application number: TW100143285A
Authority: TW
Inventors: Yutarou Hamatani; Masaru Hiraiwa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-01-01
Also published as: WO2012176260A1

Abstract

本發明提供一種燃料供給裝置，係具備：軸承(20)，係固定於轉子部(10)之中心部；以及轉子部保持構件(12)，係嵌插於此軸承之中心部且可自由轉動保持轉子部(10)，且使轉子部與軸承一體地轉動。且可獲致一種可減少轉子部之質量，而不會降低幫浦性能，且轉子對形成於定子鐵心之圓周方向之磁極有良好追隨性之燃料供給裝置。

Description

燃料供給裝置

本發明係有關於一種保持於機車等之燃料槽(tank)之開口部並用以將燃料送出至燃料槽外之燃料供給裝置。

以往之使用無刷馬達(brush-less motor)之燃料供給裝置係具備：定子(stator)部，藉由以樹脂材料對捲繞線圈(coil)之由磁性體所構成之鐵心(core)進行模具(mold)成型來包覆形成；轉子(rotor)部，係於鐵心內周側配置成可自由旋轉，對線圈通電時承受鐵心所形成之磁場而旋轉；幫浦(pump)部，係具備固定於轉子部之旋轉軸之葉輪(impeller)、以可自由旋轉之方式收容葉輪之幫浦箱(pump case)、以及於幫浦箱之外側保持幫浦箱同時結合於定子部之外殼(housing)；以及，凸緣(flange)部，係保持定子部，並使其覆蓋設置於容器之開口部並固定於容器，藉此使燃料幫浦固定於容器；定子部係具備保持可自由旋轉地與旋轉軸的一端側嵌合並支撐之軸承之軸承保持部，並且，此軸承保持部係以模具成形而形成，凸緣部係於將定子部予以模具成形時與定子部一體成形，並使吸入過濾器(filter)裝設於幫浦箱之吸入口。(例如參照專利文獻1，第1圖)

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2009-222055號公報

以往之使用無刷馬達之燃料供給裝置係構成為如同上述，馬達部係保持於樹脂模具，幫浦部係由外殼所保持，惟支撐轉子部之軸承係跨越馬達部及幫浦部之各者，因各個軸承間之距離較長，難以確保各個軸承間之同心，於轉子部與軸承之接觸部份之摩擦變大，結果有幫浦性能降低之問題。

再者，係因轉子部之軸較長，且轉子本身之質量大，故轉子部對於在定子鐵心之內周面朝圓周方向形成之磁極之追隨性不佳，而有於旋轉開始時不能起動之問題。

本發明為有鑑於前述之問題點所開發者，其目的係為提供一種幫浦性能良好、轉子部之全長較短、轉子部本身之質量較小、且不會有旋轉開始時不能起動之情形的燃料供給裝置。

本發明之燃料供給裝置一種燃料供給裝置，係由以下構件所構成，並透過送出配管將前述燃料槽內之燃料送出至燃料槽外者：馬達部，其係由藉由控制流動於捲繞在定子鐵心之線圈之電流而切換朝圓周方向形成於定子鐵心之內周面之磁極之定子部、可自由旋轉地設置於此定子鐵心之內周側且使在旋轉方向交錯不同之磁極形成於與定子鐵心相對向之外周面之轉子部、及形成為圓筒狀且在內周面固定有定子部之軛所形成；幫浦部，藉由與轉子部卡合而旋轉驅動之旋轉構件吸入燃料並使之升壓；以及凸緣部，以保持該幫浦部及馬達部並覆蓋設置於燃料槽之開口部的方式固定於燃料槽；該燃料供給裝置之構成係具備：軸承，係固定於轉子部之中心部；以及轉子保持構件，係嵌插於該軸承之中心部，並自由旋轉地保持轉子部；並使轉子部與軸承一體地轉動。

依據本發明之燃料供給裝置，由於係具備固定於轉子部之中心部之軸承，以及嵌插於此軸承且可自由轉動地保持轉子部之轉子部保持構件，且轉子部與軸承係構成為一體地轉動，因此在轉子部與軸承之接觸部之摩擦較少，而不會有幫浦性能降低之問題。

再者，由於轉子部之全長較短，且轉子部本身之質量小，因此轉子部對於朝圓周方向形成在定子鐵心之內周面之磁極之追隨性良好，而不會發生於旋轉開始時不能起動之情形。

上述及其他之本發明之目的、特徵、效果，係由以下實施形態之詳細說明以及圖式的記載更為明確。

第1圖係為本發明實施形態1之燃料供給裝置之縱剖面圖，第2圖係為本發明實施形態1之燃料供給裝置之分解斜視圖，第3圖係為第1圖主要部份之放大圖。

關於本發明實施形態1之燃料供給裝置100之構成係使用第1圖至第3圖加以說明。並且，各圖中之相同符號乃顯示相同或是相當部份者。

於第1圖至第3圖中，燃料供給裝置100係例如，於自動機車中，吊掛裝設於儲藏燃料1之燃料槽2的開口部2a，並由幫浦部30、屬於幫浦部30之驅動源之馬達部40、以及作為對於燃料槽2之安裝構件之凸緣部50所構成。

幫浦部30係於幫浦底座(base)30及幫浦蓋罩(cover)4收容屬於旋轉構件之葉輪(impeller)5，並藉由幫浦箱7覆裝外周所構成，配設於幫浦箱7之卡合凹部7a係藉由與形成於後述外殼(亦稱為軛)11的外周面之卡合凸部11a卡合，而形成為可裝設拆卸，幫浦部30係於馬達部40夾持屬於氣密構件之O環(ring)19而一體地保持。

並且，該幫浦之形式係所謂渦輪泵(turbine pump)，形成為圓盤狀之葉輪5係以藉由幫浦底座3及幫浦蓋罩4從其表裏兩側夾持之方式收容，自後述之轉子部10之大致中央部延伸設置之複數個圓筒狀之突出部10a係構成為，與於葉輪設置複數個之卡合孔5a卡合而被驅動。

於幫浦蓋罩4之燃料槽2側(第1圖之下方側)係配設有吸入此燃料槽2內的燃料1之吸入口4a，於此吸入口4a係裝設有用以過濾燃料1中之垃圾之吸入過濾器8。

於幫浦底座3及幫浦蓋罩4之與葉輪5相對向之面分別形成有C字形之幫浦流路30a，燃料槽2內之燃料1係由結合於幫浦蓋罩4之吸入過濾器8過濾後，自吸入口4a流入，並藉由葉輪5之旋轉一面流動於幫浦流路30a內一面升壓，並壓送至馬達部40側。

自幫浦部30壓送至馬達部40側之燃料係通過後述之定子鐵心部9與轉子部10之間，並透過形成於後述之凸緣部50之連絡通路14f供給至燃料通路14d。

馬達部40係採用所謂之無刷馬達(brushless motor)，並具有定子部9、轉子部10、以及轉軸12；該定子部9包含由磁性構成之定子鐵心9a(stator core)及捲繞於該定子鐵心9a之線圈9b；該轉子部10係呈圓筒狀而與在中心部突設之突出部10a一體以塑膠磁鐵成型，且在大致中心部固定裝設軸承20，並且其直徑方向(第1圖之左右方向)之尺寸比軸方向(第1圖之上下方向)之尺寸大，而呈所謂之扁平形狀；該轉軸12，亦即是用以保持轉子部10成可自由旋轉之轉子保持構件，係插入於軸承20並且有一端固定於後述之外殼11(housing)之大致中心部而另一端固定於幫浦部30之幫浦蓋罩4。

並且，轉軸12也可僅將其一端固定於外殼11之大致中心部。

定子部9係藉由控制流向捲繞於定子鐵心9a之線圈9b之電流，來切換朝圓周方向形成於定子鐵心9a的內周面之磁極。

藉由嵌插於轉軸12之軸承20而可自由旋轉地被支撐之轉子部10係可自由旋轉地設置於定子鐵心9a之內周，並以於與定子鐵心9a相對向之外周面側形成在旋轉方向交錯不同之磁極的方式磁化。

並且，定子鐵心9a係固定有朝軸方向積層之複數個磁性鋼板而形成，於定子鐵心9a，以覆蓋該表面之方式設置有由絕緣材質所構成之絕緣材料(insulator)9c，於絕緣材料9c之周圍捲繞有線圈9b，為了使三相交流電流自無圖示之控制裝置供給至線圈9b而在圓周方向產生旋轉磁場，係以例如星形結線，並連接至後述三個負荷端子13a、13b、13c。

定子鐵心9a、線圈9b、及電性連接於此線圈9b之負荷端子13a、13b、13c以及定子部9係藉由以例如聚縮醛(polyacetal)樹脂等熱可塑性樹脂所形成之外殼11而一體地內嵌(insert)成形，藉由填充樹脂材料而使燃料不直接接觸線圈9b，即便使用劣化燃料及低質燃料，亦可防止線圈9b之腐蝕。

凸緣部50係由突緣14等所構成，該突緣14係以例如PPS樹脂或POM樹脂等熱可塑性樹脂材料而一體成形有：透過無圖示之燃料配管將加壓燃料送出至引擎(無圖示)之送出配管14a；以及收納有用以供給電力至線圈9b之後述的電源端子17a、17b、17c之屬於電力供給手段之連接器部14b。凸緣14係形成為與軸方向(第1圖中上下方向)垂直之平板狀，並嵌插於燃料槽2之圓形開口部2a，且在與燃料槽2之外側表面之間夾裝襯墊17並緊貼之狀態下，藉由無圖示之固定用金屬配件等固接平板部，而固定於燃料槽2。

於凸緣14之中央部係形成有使藉由後述之送出過濾器18過濾之燃料連通至燃料通路14d之連絡通路14f。

於燃料通路14d之途中係配置有止回閥15。止回閥15係由閥體15a，閥座15b以及閥彈簧(valve spring)15c所構成，彈簧15c係使用線圈彈簧，於止回閥15之安裝狀態下係成為壓縮狀態。閥體15a係藉由彈簧15c之彈性力抵接於閥座15b，於燃料供給裝置100之運轉中，藉由自幫浦部30送出之燃料壓力而作用於閥體15a之燃料通路14d之下游側(第1圖之左側)方向之力勝過彈簧15c之彈性力，閥體15a會自閥座15b分離而使燃料流向吐出配管14。

另一方面，於燃料供給裝置100之停止中，閥體15a係因彈簧15c之彈性力而抵接於閥座15c，因此燃料通路14d係藉由止回閥15而被遮斷。因此，較止回閥15a更下游側之燃料通路14d內及連接於送出配管14a之無圖示之燃料配管內之燃料不會透過燃料供給裝置100回到燃料槽2內，而持續滯留於該處，且亦維持加壓過之燃料壓力。因此，於下次引擎起動時，燃料係立即供給至引擎，可使引擎立刻起動。

再者，在較止回閥15更下游側之燃料通路14d之途中，朝燃料槽2之方向(第1圖之下方向)配置有調壓閥16。

調壓閥16係由閥體16、閥座16b以及彈簧16c所構成。

彈簧16c於此時係使用線圈彈簧，在調壓閥16之安裝狀態下係成為壓縮狀態。調壓閥16係為將自燃料供給裝置100送出之燃料壓力調節為所期望之壓力者。於此，所謂所期望之壓力係為引擎側所要求之燃料壓力。於調壓閥16係根據藉由燃料壓力而作用於閥體16之力與彈簧16c的彈性力之大小關係，來決定閥體16a與閥座16b之抵接/分離狀態。

亦即，當燃料通路14d內之燃料壓力為所期望之壓力以下之情形時，閥體16a抵接於閥座16b，調壓閥16係關閉。當燃料通路14d內之燃料壓力超過所期望壓力之情形時，閥體16a自閥座16b分離而使調壓閥16開閥，燃料通路14d內燃料之一部份係透過調壓閥16回到燃料槽2內、亦即低壓區域，藉此燃料通路14d內之燃料壓力係維持在所期望之壓力。於調壓閥16之燃料槽2側之外殼，在對應於調壓閥16之位置設置有返回口14e，自調壓閥16排出之燃料係通過此返回口14e而回到燃料槽2。

再者，於凸緣部50之凸緣14係延設有以可結合之方式形成有外殼11的外殼側結合部11c之凸緣側結合部14g，並藉由加熱過之熱板來加熱凸緣側結合部14g與外殼側結合部11c之端面後，使外殼11與凸緣14朝第1圖之上下方向夾壓並熔接結合。

再者，在凸緣側結合部14g之外周係電性連接有連接器部14b，並配設有當凸緣側結合部14g結合於外殼側結合部11c時電性連接於負荷端子13a、13b、13c之電源端子17a、17b、17c。

再者，於凸緣側結合部14g之內部係配設有過濾送出至燃料槽2外之燃料1之送出過濾器18。送出過濾器18係形成為菊花形筒狀或捲筒(roll)狀之過濾材，且配置成相對於轉子部10之圓筒形狀為同心圓狀，於定子鐵心9a與轉子部10之間流動之燃料，係對於送出過濾器18朝向箭號A、箭號B流動，惟因燃料對於送出過濾器18之圓周方向均等地流入，而有壓力損失變小之效果。

再者，於送出過濾器18之大致中心部配設有連絡通路14f，由於轉子部10、送出過濾器18、連絡通路14f係直線地形成而使燃料順暢地通過，因此壓力損失小，過濾材乃使用不織布而對於網狀過濾器等具有較佳之過濾性能。

接著，係說明如以上構成之燃料供給裝置100之動作。

自連接器14b經由電源端子17a、17b、17c、負荷端子13a、13b、13c對線圈9b供給來自無圖示之控制電路之驅動電流，於定子部9之與轉子部10相對向之對抗面產生旋轉磁場。

轉子部10係追隨定子部9之旋轉磁場而旋轉，卡合於轉子部10之突出部10a之葉輪5亦會旋轉，且於C字形之幫浦流路30a內產生旋轉流。

燃料槽2內之燃料1係透過吸入過濾器8從設置於幫浦外殼4之吸入口4a流入，並藉由葉輪5之旋轉一面流動於幫浦流路30a內一面升壓，並壓送至(箭號A)馬達部40側(於第1圖之幫浦部30上方)。

壓送至馬達部40側之燃料1係通過定子鐵心9a與轉子部10之間，透過燃料過濾器18流入(箭號B)形成於凸緣部50之連絡通路14f，並供給至(箭號C)燃料通路14d。流入燃料通路14d之燃料係藉由調壓閥16調壓為所期望之壓力，並自送出配管14a送出至(箭號D)無圖示之車輛引擎等之內燃機關。

於燃料供給裝置100之停止中，藉由止回閥15之作用，下游側燃料通路14d內及連接於送出配管14a之無圖示之燃料配管內之燃料係維持在加壓過之燃料壓力。

如以上所述之本發明實施形態1之燃料供給裝置100係具備固定於轉子部10之大致中心部之軸承20，以及嵌插此軸承20之中心部並可自由旋轉地保持轉子部10之轉子部保持構件12，並使轉子部10與軸承20構成為一體地轉動，因此，於轉子部10與軸承20之接觸部之摩擦少，而不會有幫浦性能降低之情形。再者，軸承係以一個形成且轉子部10呈扁平狀，因此全長較短，且轉子部10本身之質量較小，轉子部10對於朝圓周方向形成於定子鐵心9的內周面之磁極之追隨性因而較佳，而不會有於旋轉開始時不能起動之情形。

再者，轉子部保持構件12之至少一端係保持於馬達部40之大致中心部，因此轉子部10不會發生旋轉偏移而順暢地旋轉。

再者，因使自轉子部10之大致中央部延設之突出部10卡合於葉輪5之卡合孔5a，故轉子部10之旋轉力確實傳達至葉輪5。

再者，轉子部10與突出部10係以塑膠磁鐵來一體成形，可以低成本來形成。

再者，因轉子部10係呈扁平狀，而無須如以往般於兩側配置二個軸承，可以一個來形成而較廉價。

再者，幫浦部30係為藉由卡合之方式將卡合凹部7a與卡合凸部11a卡合於馬達部40之構造，而形成為可裝設脫離，因此係易於組合與解體。

(實施形態2)

以第4圖至第6圖說明本發明實施形態2之燃料供給裝置200之構成。

第4圖係為本發明實施形態2之燃料供給裝置之縱剖面圖，第5圖係為本發明實施形態2之燃料供給裝置之分解斜視圖，第6圖係為第4圖之主要部份放大圖。

並且，於第4圖至第6圖中係僅對與實施形態1不同之構件附加符號，其他之構成係與實施形態1相同。

於第4圖至第6圖中，在外殼(亦稱為軛)11之大致中心部係嵌插於固定於轉子部110之大致中心部之軸承20，並固定有可自由旋轉地保持轉子部110之屬於轉子保持構件之轉軸120。

轉子部110係具有葉輪51之卡合孔51a所卡合之突出部110a。

如以上構成之本發明實施形態2之燃料供給裝置20中，轉子部110會追隨定子部9之旋轉磁場而旋轉，與轉子部110之突出部110a卡合之葉輪51亦會旋轉，而於C字形幫浦流路30a內產生旋轉流。

燃料槽2內之燃料1透過吸入過濾器8自設置於幫浦蓋罩4之吸入口4a流入，並藉由葉輪51之旋轉一面流動於幫浦流路30a內一面升壓，並壓送至馬達部40側。

之後之動作係與上述實施形態1相同。

如以上所述，藉由本發明實施形態2之燃料供給裝置200，由於屬於轉子保持構件之轉軸120係僅一端保持於馬達部40，轉軸120之長度會變短，因此除了實施形態1之效果之外，亦有可構成構造簡易且低成本之燃料供給裝置的效果。

(產業上之可利用性)

本發明係適合作為安裝於機車等之燃料槽開口部之燃料供給裝置者。

1．．．燃料

2．．．燃料槽

2a．．．開口部

3．．．幫浦底座

4．．．幫浦蓋罩

4a．．．吸入口

5、51．．．葉輪(旋轉構件)

5a、51a．．．卡合孔

7．．．幫浦箱

7a．．．卡合凹部

8．．．吸入過濾器

9．．．定子部

9a．．．定子鐵心

9b．．．線圈

9c．．．絕緣材料

10、110．．．轉子部

10a、110a．．．突出部

11．．．外殼(軛)

11a．．．卡合凸部

11c．．．外殼側結合部

12、120．．．轉子保持構件(轉軸)

13a、13b、13c．．．負荷端子

14．．．凸緣

14a．．．送出配管

14b．．．連接器部

14d．．．燃料通路

14e．．．貫通孔

14f．．．連絡通路

14g．．．凸緣側結合部

15．．．止回閥

15a、16a．．．閥體

15b、16b．．．閥座

15c．．．閥彈簧

16．．．調壓閥

16c．．．彈簧

17a、17b、17c．．．電源端子

18．．．送出過濾器

19．．．O環

20．．．軸承

30．．．幫浦部

30a．．．幫浦流路

40．．．馬達部

50．．．凸緣部

100、200．．．燃料供給裝置

B、C、D．．．箭號

第1圖係為本發明實施形態1之燃料供給裝置之縱剖面圖。

第2圖係為本發明實施形態1之燃料供給裝置之分解斜視圖。

第3圖係為第1圖主要部份之放大圖。

第4圖係為本發明實施形態2之燃料供給裝置之縱剖面圖。

第5圖係為本發明實施形態2之燃料供給裝置之分解斜視圖。

第6圖係為第4圖主要部份之放大圖。