燃料供給装置
【課題】部品点数が少なく、小型化が可能な燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料を貯蔵するタンク２０内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口１６と、吸入した燃料をタンク２０外に吐出する燃料吐出口１３を有するハウジング１０、そのハウジング１０内に、燃料を吸入・吐出するポンプと、ポンプを駆動するモータを収納した構成の燃料供給装置とする。ハウジング１０に直接開口して燃料吸入口１６を設けることで、部品点数の低減と、装置の小型化を図る。
【解決手段】燃料を貯蔵するタンク２０内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口１６と、吸入した燃料をタンク２０外に吐出する燃料吐出口１３を有するハウジング１０、そのハウジング１０内に、燃料を吸入・吐出するポンプと、ポンプを駆動するモータを収納した構成の燃料供給装置とする。ハウジング１０に直接開口して燃料吸入口１６を設けることで、部品点数の低減と、装置の小型化を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関の燃料噴射装置に燃料を供給する、燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料供給装置は、例えば、アキシャルピストン式の容積型ポンプであって、燃料タンクからの燃料を、配管を経て吸入加圧し燃料噴射弁へ供給するインライン式燃料ポンプであって、燃料タンクから燃料ポンプをつなぐ配管内の燃料は車両におけるレイアウトの影響を受けやすかった。そのため、燃料ポンプが吸入する燃料は、受熱により温度が上昇しやすく、場合によっては燃料気化によるベーパーが発生し、吸入燃料へのベーパー混入で、ポンプ吐出量低下、燃料噴射弁への燃料供給量低下、エンジン回転不調に至る場合があった（特許文献１）。
【０００３】
また、別の従来の燃料供給装置は、タンク内に設置され、モータ駆動されるインペラの回転により燃料を昇圧する非容積型の燃料ポンプであって、モータステータ部に、燃料ポンプを燃料タンクへ固定するためのフランジ部を一体的にモールド成形で形成し、さらにフランジ部に調圧弁や逆止弁が構成される例が示されている。この構成において燃料ポンプをタンク下面に搭載した場合（文献中の図４）、ポンプの燃料吸入口が燃料タンク内においてタンク底面から比較的離れた高い位置に配置されることになり、吸込みフィルタをタンク底面付近に届くように構成する必要があるので、燃料ポンプの外形が大きくなり、燃料タンクへの装着作業性は低下していた。またフランジ部に調圧弁や逆止弁が構成されており、軸受部が燃料タンクに対してはタンク外部に配置されるので、タンクから飛び出す部分の体積が大きくなるので、車体へのタンクレイアウトのためのスペースも大きく確保する必要があった（特許文献２）。
【０００４】
また、別の従来の燃料供給装置では、タンク底面から装着されるものが開示されている。この構成においては、ポンプへの燃料吸入口はタンク底面側とし吐出ポートはタンク内の上方に配置され、加圧後の燃料がタンク内で吐出管によってタンク外のユニオンまで導かれている。この場合、吐出管をタンク内で引き廻す必要があり、構成部品点数の増加を招く。また配管引き廻しのためのスペースも必要となり、結果としてポンプ取付けフランジが大径化するので、タンクのポンプ取付け面も大きく確保する必要がありタンクの大型化や形状レイアウトの自由度の低下を招くものであった（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-89501号公報
【特許文献２】特開2009-222055号公報
【特許文献３】特許3772630号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の燃料供給装置は、燃料の受熱や、構成部品点数の増加による装置の大型化、それに伴う車両へのレイアウト自由度の低下などの問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、少ない部品点数で構成可能であり、装置自体の小型化を実現し、燃料噴射装置へ供給する燃料への受熱を防止でき、車両へのレイアウト自由度を高めることが可能な燃料供給装置を提供することを
目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる燃料供給装置は、燃料を貯蔵するタンク内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口と、吸入した燃料を上記タンク外に吐出する燃料吐出口を有するハウジング、上記ハウジング内に収納され上記燃料を吸入、吐出するポンプ、上記ハウジング内に収納され、上記ポンプを駆動するモータを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の燃料供給装置は、タンク内の底部近傍に位置するハウジングを開口して燃料吸入口とするため、構成部品を少なくすることができるとともに燃料供給装置を小型化でき、ポンプにタンク内の燃料をハウジングに開口された燃料吸入口から直接取り込むことができ、燃料受熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の燃料供給装置の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の燃料供給装置の底面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の燃料供給装置の側断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２の燃料供給装置の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
まず、燃料系システムについて概要を説明する。燃料系システムは、燃料タンク、燃料供給装置、圧力調整装置、燃料噴射装置、および制御ユニットから構成されている。この制御ユニットからの駆動信号により、燃料供給装置が駆動し、フィルタを介して燃料タンクから燃料を吸入し、吐出する。吐出された燃料は、圧力調整装置により、所定圧に調整され、高圧燃料配管を通り、燃料噴射装置に供給される。燃料噴射装置は、エンジンの回転速度や負荷などに基づいて制御ユニットからの駆動信号により、噴射タイミングおよび噴射量を制御され、吸気管へ燃料を噴射している。本発明は、この燃料系システムのうち、燃料供給装置に関するものである。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１の燃料供給装置を示す側断面図であり、モータの軸方向に沿った断面図を示している。図１に示すように、例えば、燃料供給装置は、燃料を貯蔵するタンク２０の底面部に穿たれたタンク穴部（穴部）２０ａに、タンクの外側から内部側に向かって嵌挿、固定され用いられる。タンク２０の内部には燃料が溜められ、符号２０ｂで示すタンク内壁面部は、燃料で満たされる側のタンク２０内における底面部となる。
【００１３】
ここで、本発明の燃料供給装置は、燃料を貯蔵するタンク２０内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口１６と、吸入した燃料をタンク２０外に吐出する燃料吐出口１３を有するハウジング１０、そのハウジング１０内に収納され燃料を吸入、吐出するポンプ（後述するポンプ部Ｐの内部構成。）、ハウジング１０内に収納され、ポンプを駆動するモータ（後述するモータ部Ｍの内部構成。）を備えた構成となっている。さらに、燃料吸入口１６は、略筒状のハウジング１０の側面部（略円筒形状の外周部）に設けられた開口部によって構成されている。
【００１４】
図１に示すように、ハウジング１０は、例えば略円筒形状に形成され、円筒の一端側（図１中、上側。）がモータ部Ｍ、他端側がポンプ部Ｐ（図１中、下側。）となっている。また、ハウジング１０は、モータ収納部１０ａとポンプ収納部１０ｂが、両者の結合面部に形成されたフランジ１０ｃによって結合された構成である。
ここで、モータ部Ｍは、主にステータ１およびロータ２がモータ収納部１０ａに収納された構成となっている。コイルが巻回されたステータ１は、軸受３とともにモールド成形によりモータ収納部１０ａに一体化され、またポンプ部Ｐとの結合のためのフランジ部分もモールド成形により形成される。
ロータ２は、シャフト４、マグネット５、プレート６から構成される。プレート６はシャフト４の先端に所定の角度だけ傾斜されて固定される。マグネット５は略リング状に形成され、その外周は複数の極が着磁されている。
ステータ１からは、図示しない制御ユニットからの制御信号により通電相が切り替えられて回転磁界が発生され、これに同期してロータ２が回転し、プレート６が搖動運動を行うことで、ポンプ部Ｐ側の往復運動を行う。
【００１５】
また、ポンプ部Ｐは、ピストン７、シリンダ８、プレート９、吸入バルブ１１ａ、吐出バルブ１１ｂ、スプリング１２等がポンプ収納部１０ｂに収納された構成となっている。ピストン７は、複数が等ピッチで配置されている。また、ポンプ収納部１０ｂには、モータ部Ｍとの結合のためのフランジ部分も形成される。
燃料吸入口１６からポンプ内へ流入した燃料は、シャフト４の回転に伴って回転されるプレート６によって、ピストン７が軸方向に往復動作することで、吸入バルブ１１ａを経てピストン７の下側に設けられた増圧室に送り込まれて加圧され、吐出バルブ１１ｂを経てタンク２０の外部に突き出た吐出ポート１３ａに圧送され、燃料吐出口１３から外部へ吐出される。
また、ポンプ部Ｐには、吐出燃料の圧力を調整する圧力調整弁が内臓されており、圧力調整弁からの余剰燃料は、ポンプ内部からタンク２０内へ排出され、戻される。
【００１６】
図１の例に示すように、円筒状のハウジング１０の一端側にはモータ部Ｍが、他端側にポンプ部Ｐが配置され、タンク２０の底面部にハウジング１０を軸方向に沿って嵌入させると、モータ部Ｍはタンク２０の内部側に納められ、ポンプ部Ｐはタンク２０の内部と外部とに跨るように配置される。そして、タンク２０内のポンプ部Ｐを覆うハウジング（ポンプ収納部１０ｂ）に燃料吸入口１６が設けられ、モータ部Ｍは、燃料吸入口１６よりもタンク２０の内部側に配置された状態となる。
【００１７】
燃料吸入口１６を、ハウジング１０のタンク２０底部近傍に設けた開口部で構成した場合、従来必要であった内部配管（タンク底部から燃料供給装置本体側までの配管。）が不要となり、燃料の受熱による気化に伴う燃料吐出不良などの不具合を防止でき、また構成部品を少なくすることができる。
【００１８】
このように、燃料供給装置をタンク２０に嵌挿させて固定する場合、タンク２０とのシール部分をできるだけ小さくできるように、タンク２０底面に設ける嵌入のためのタンク穴部２０ａを小径化することがレイアウト上好ましい。タンク穴部２０ａを可能な限り小さくするには、燃料供給装置の全体的な形状を細長い筒状とし、タンク穴部２０ａの開口部平面形状は円形とすることが有効である。
また、燃料供給装置のタンク２０外にはみ出す部分を可能な限り小さくし、タンク２０外でのレイアウトの自由度を確保するには、上記のように、ハウジング１０を筒状とし、一端側となるモータ部Ｍを全てタンク２０内に配置することが有効である。
【００１９】
また、タンク２０内の底部には、燃料に混入した不純物が溜まることが想定される。そこで、燃料吸入口１６は、タンク２０の底面よりも少し上にあがった部分に、つまりタンク２０底面よりもタンク２０の内部側に位置するように、ハウジング１０を開口して形成する。このような構成とすることによって、燃料内の不純物は、燃料吸入口１６よりも下に溜まり、燃料吸入口１６からポンプ内に取り込まれにくくなっている。
さらに、燃料吸入口１６は、ポンプ収納部１０ｂの側面部の複数個所に設けられる。車
両に搭載する燃料供給装置の場合、タンク２０内の残燃料が少ない状態での登坂路走行などのようにタンク２０が傾斜した場合にも、ポンプへの燃料流入を可能にするため、複数の燃料吸入口１６のうち少なくとも一つは、車両走行方向に対して後ろ向きに配置されることが望ましい。
このような、複数の燃料吸入口１６のうち、少なくとも一つを車両走行方向の後ろ向きに開口する構造によって、タンク２０の傾きによる影響を排除して燃料を吸入しやすくできるとともに、ポンプの稼働に伴う燃料の循環の妨げを防止でき、燃料供給装置の安定した動作を確保することができる。
【００２０】
さらに、ポンプ側のハウジング１０であるポンプ収納部１０ｂには、燃料吸入口１６と燃料吐出口１３との間に、タンク２０との固定のためのフランジ部（タンク固定用フランジ部）１４が設けられる。ハウジング１０が略円筒状である場合、フランジ部１４は、ポンプ収納部１０ｂの外周部から外側に広がるリング状の平板部（略平板部）として形成される。
ここで、フランジ部１４は、タンク２０との接合面部に、タンク穴部２０ａを囲む環状の溝部１５を有しており、その溝部１５にはゴム製の弾性部材１７（Ｏリング等）が嵌挿される。この弾性部材１７を介して、タンク２０に開口されたハウジング嵌挿のためのタンク穴部２０ａのシールがなされる。この場合、弾性部材１７を介した平面間でのシールとなるため、弾性部材１７による面圧を周方向にわたって均一に発生させる必要があり、フランジ部１４とタンク２０との固定は、等ピッチに配置された例えば４本の固定ボルトの締結によってなされる。
【００２１】
図２は、図１に示した燃料供給装置の底面図であり、略円筒形のハウジング１０の外周部から軸方向に垂直な方向に、所定の幅を持つように突出したリング状の略平板部がフランジ部１４として設けられている。このフランジ部１４のリング状平板部には、タンク２０の底面部とのネジ固定のための締結用穴部（ネジ穴）１４ａが、例えば４カ所設けられている。
また、ハウジング１０のポンプ収納部１０ｂには、モータへの給電を行うためのターミナル１９がインサート成形されるとともに、タンク２０の外部へ延伸するコネクタ部１８、フランジ部１４、燃料吐出口１３が、樹脂成形によって一体形成されている。
【００２２】
なお、上記の例では燃料供給装置をタンク２０に嵌挿させる部位はタンク２０の底面部であると説明したが、燃料吸入口１６をタンク２０内の底部近傍に設けることができればよく、タンク２０の側面部（側壁面）に嵌入させて配置することも可能である。その場合は、ハウジングの挿入方向は、タンク側面の取り付け平面に対して垂直な方向となり、タンク２０の外側から内側に向かってハウジングが嵌入される。
また、燃料供給装置の取り付けを行うタンク２０の底面部または側面部は、鉛直方向に垂直な面部または鉛直方向に沿った面部に限らず、鉛直方向に対して斜めとなる平面部であっても良いことは言うまでもない。
【００２３】
本構成の燃料供給装置によれば、燃料が貯蔵されるタンク２０の外側に突出するのは、ハウジング１０のうち、フランジ部１４を境として燃料吐出口１３側に位置するポンプ収納部１０ｂの一端部のみであり、車両への搭載において必要なスペースを小さくすることができる。
【００２４】
また、本構成の燃料供給装置によれば、略筒状のハウジング１０の側面部に、直に開口した開口部を燃料吸入口１６としており、従来必要であったタンク内部での高圧配管の取り廻しが不要となるので、構成部品数の低減と燃料供給装置の小径化が実現できる。また、小径化に伴ってタンク２０内に占める燃料供給装置の体積が低減されるので、タンク容積を燃料充填に有効に使用できる。
【００２５】
さらに、本構成の燃料供給装置は、略円筒形状で小径化された外形であるため、ハウジング１０嵌挿のためのタンク穴部２０ａを燃料供給装置の最外径程度まで小さくすることができ、燃料供給装置取り付けるためのタンク平面部を小さくすることができ、燃料供給装置の搭載レイアウトやタンク形状の自由度も増大させることができる。また、タンク２０への燃料供給装置の挿入作業性も向上する。
【００２６】
また、従来のインライン配置された燃料供給装置においては、モータ部は外気への放熱となるのに対し、本構成の燃料供給装置は、モータ部Ｍをタンク２０の内部側に配置することで、モータの発熱をタンク２０に貯蔵された燃料に放熱させることができ、モータ部Ｍの温度上昇を抑えられ、吐出燃料へのモータからの受熱を抑えることが可能になるという効果も得られる。
【００２７】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、タンク２０のシール部は、ハウジング１０のフランジ部１４の平面部としていたが、この実施の形態２では、円筒状のハウジング１０の外周部とする場合について説明する。また、この実施の形態２では、図３に示すように燃料供給装置を、タンク２０側面部に嵌入配置させる場合を例示して説明する。図３中、タンク２０の右側となる符号２０ｃで示すタンク内壁面部は、燃料で満たされる側のタンク２０内における側面部となる。なお、実施の形態１の場合と同様に、燃料供給装置のタンク２０への取り付け箇所は、タンク底面部であっても、タンク底面に近い側面部であっても、燃料吸入口１６がタンク底部近傍に配置されていれば、どちらにも配置可能であることは言うまでもない。
【００２８】
図３の燃料供給装置の側断面図に示すように、ハウジング１０のポンプ収納部１０ｂには、燃料吸入口１６と燃料吐出口１３との間に、フランジ部３０が設けられる。フランジ部３０と燃料吸入口１６との間に位置するハウジング１０の外周部には、タンク２０に開口されたハウジング１０嵌挿のためのタンク穴部２０ａが当接する部分に、環状の溝部３１が設けられ、その溝部３１に嵌挿されるゴム製の弾性部材３２（Ｏリング等）を介してタンク穴部２０ａのシールがなされる。
【００２９】
本構成の燃料供給装置によれば、ハウジング１０挿入部となるタンク穴部２０ａのシールは、ハウジング１０の円筒外周面における径方向シールで構成されるので、シール部におけるシールに必要な面圧は、タンク２０とハウジング１０とのインロー部の形状にて管理することができる。従って、燃料供給装置のタンク２０への固定はフランジ部３０において、対称配置した例えば２本（実施の形態１より少ない本数。）の固定ボルトで行うことが可能になる。図４は、この実施の形態２によるハウジング１０の底面図を示しており、符号３０ａは、固定ボルトを挿入する締結用穴部を示している。
【００３０】
上述の実施の形態１のハウジング１０では、フランジ部１４の平面部に、タンク２０との締結用穴部１４ａと、弾性部材１７嵌挿のための溝部１５を設ける必要があった。これに対して、実施の形態２では、弾性部材３２を嵌挿させるための溝部３１をハウジング１０の外周部に、軸方向に掘り下げるように形成しているため、フランジ部３０に溝部の形成領域を確保する必要はなく、フランジ部３０の平面部には、締結用穴部３０ａを設けるだけでよい。よって実施の形態１のものよりも、シールに必要となるフランジ部３０の外径を小さく構成できる。よって、燃料供給装置の取り付けに必要な平面部を比較的確保しづらいタンク側面においても装着が可能となる。
【００３１】
ここで、燃料供給装置をタンク２０の側面部へ装着した場合、車両走行に伴う鉛直方向の振動やエンジン振動が伝播して、燃料供給装置には鉛直方向の振動による荷重が作用す
る。燃料供給装置は、フランジ部３０に設けた固定ボルトなどの固定部材を支点として振られることにより、フランジ部３０には撓みが発生する場合があるが、この実施の形態２で示したように、タンク２０と燃料供給装置のハウジング１０外周面とのインロー部における径方向のシール構成とすることで、上記のような振動に対してもシール部の信頼性を高めることができる。
【００３２】
なお、上記の例では、燃料供給装置のハウジング１０にフランジ部３０を設け、この部分にて固定ボルトによってタンク２０との締結固定をする構成であることについて述べたが、タンク穴部２０ａのシールを、ハウジング１０の円筒外周面における径方向シールで構成する場合、固定ボルトを用いることなく、タンク穴部２０ａにハウジング１０の外周部を圧入し、固定させることも可能である。この場合、ハウジング１０とタンク２０との嵌め合い部分の形状について、加工精度をより厳密に管理する必要があるが、フランジ部３０に相当する部分を省略でき、固定ボルトも不要となる。
【符号の説明】
【００３３】
１ ステータ、
２ ロータ、
３ 軸受、
４ シャフト、
５ マグネット、
６ プレート、
７ ピストン、
８ シリンダ、
９ プレート、
１０ ハウジング、
１０ａ モータ収納部、
１０ｂ ポンプ収納部、
１０ｃ フランジ、
１１ａ 吸入バルブ、
１１ｂ 吐出バルブ、
１２ スプリング、
１３ 燃料吐出口、
１３ａ 吐出ポート、
１４、３０ フランジ部（タンク固定用フランジ部）、
１４ａ、３０ａ 締結用穴部、
１５、３１ 溝部、
１６ 燃料吸入口、
１７、３２ 弾性部材、
１８ コネクタ部、
１９ ターミナル、
２０ タンク、
２０ａ タンク穴部（穴部）、
２０ｂ、２０ｃ タンク内壁面部、
Ｍ モータ部、
Ｐ ポンプ部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関の燃料噴射装置に燃料を供給する、燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料供給装置は、例えば、アキシャルピストン式の容積型ポンプであって、燃料タンクからの燃料を、配管を経て吸入加圧し燃料噴射弁へ供給するインライン式燃料ポンプであって、燃料タンクから燃料ポンプをつなぐ配管内の燃料は車両におけるレイアウトの影響を受けやすかった。そのため、燃料ポンプが吸入する燃料は、受熱により温度が上昇しやすく、場合によっては燃料気化によるベーパーが発生し、吸入燃料へのベーパー混入で、ポンプ吐出量低下、燃料噴射弁への燃料供給量低下、エンジン回転不調に至る場合があった（特許文献１）。
【０００３】
また、別の従来の燃料供給装置は、タンク内に設置され、モータ駆動されるインペラの回転により燃料を昇圧する非容積型の燃料ポンプであって、モータステータ部に、燃料ポンプを燃料タンクへ固定するためのフランジ部を一体的にモールド成形で形成し、さらにフランジ部に調圧弁や逆止弁が構成される例が示されている。この構成において燃料ポンプをタンク下面に搭載した場合（文献中の図４）、ポンプの燃料吸入口が燃料タンク内においてタンク底面から比較的離れた高い位置に配置されることになり、吸込みフィルタをタンク底面付近に届くように構成する必要があるので、燃料ポンプの外形が大きくなり、燃料タンクへの装着作業性は低下していた。またフランジ部に調圧弁や逆止弁が構成されており、軸受部が燃料タンクに対してはタンク外部に配置されるので、タンクから飛び出す部分の体積が大きくなるので、車体へのタンクレイアウトのためのスペースも大きく確保する必要があった（特許文献２）。
【０００４】
また、別の従来の燃料供給装置では、タンク底面から装着されるものが開示されている。この構成においては、ポンプへの燃料吸入口はタンク底面側とし吐出ポートはタンク内の上方に配置され、加圧後の燃料がタンク内で吐出管によってタンク外のユニオンまで導かれている。この場合、吐出管をタンク内で引き廻す必要があり、構成部品点数の増加を招く。また配管引き廻しのためのスペースも必要となり、結果としてポンプ取付けフランジが大径化するので、タンクのポンプ取付け面も大きく確保する必要がありタンクの大型化や形状レイアウトの自由度の低下を招くものであった（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-89501号公報
【特許文献２】特開2009-222055号公報
【特許文献３】特許3772630号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の燃料供給装置は、燃料の受熱や、構成部品点数の増加による装置の大型化、それに伴う車両へのレイアウト自由度の低下などの問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、少ない部品点数で構成可能であり、装置自体の小型化を実現し、燃料噴射装置へ供給する燃料への受熱を防止でき、車両へのレイアウト自由度を高めることが可能な燃料供給装置を提供することを
目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる燃料供給装置は、燃料を貯蔵するタンク内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口と、吸入した燃料を上記タンク外に吐出する燃料吐出口を有するハウジング、上記ハウジング内に収納され上記燃料を吸入、吐出するポンプ、上記ハウジング内に収納され、上記ポンプを駆動するモータを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の燃料供給装置は、タンク内の底部近傍に位置するハウジングを開口して燃料吸入口とするため、構成部品を少なくすることができるとともに燃料供給装置を小型化でき、ポンプにタンク内の燃料をハウジングに開口された燃料吸入口から直接取り込むことができ、燃料受熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の燃料供給装置の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の燃料供給装置の底面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の燃料供給装置の側断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２の燃料供給装置の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
まず、燃料系システムについて概要を説明する。燃料系システムは、燃料タンク、燃料供給装置、圧力調整装置、燃料噴射装置、および制御ユニットから構成されている。この制御ユニットからの駆動信号により、燃料供給装置が駆動し、フィルタを介して燃料タンクから燃料を吸入し、吐出する。吐出された燃料は、圧力調整装置により、所定圧に調整され、高圧燃料配管を通り、燃料噴射装置に供給される。燃料噴射装置は、エンジンの回転速度や負荷などに基づいて制御ユニットからの駆動信号により、噴射タイミングおよび噴射量を制御され、吸気管へ燃料を噴射している。本発明は、この燃料系システムのうち、燃料供給装置に関するものである。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１の燃料供給装置を示す側断面図であり、モータの軸方向に沿った断面図を示している。図１に示すように、例えば、燃料供給装置は、燃料を貯蔵するタンク２０の底面部に穿たれたタンク穴部（穴部）２０ａに、タンクの外側から内部側に向かって嵌挿、固定され用いられる。タンク２０の内部には燃料が溜められ、符号２０ｂで示すタンク内壁面部は、燃料で満たされる側のタンク２０内における底面部となる。
【００１３】
ここで、本発明の燃料供給装置は、燃料を貯蔵するタンク２０内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口１６と、吸入した燃料をタンク２０外に吐出する燃料吐出口１３を有するハウジング１０、そのハウジング１０内に収納され燃料を吸入、吐出するポンプ（後述するポンプ部Ｐの内部構成。）、ハウジング１０内に収納され、ポンプを駆動するモータ（後述するモータ部Ｍの内部構成。）を備えた構成となっている。さらに、燃料吸入口１６は、略筒状のハウジング１０の側面部（略円筒形状の外周部）に設けられた開口部によって構成されている。
【００１４】
図１に示すように、ハウジング１０は、例えば略円筒形状に形成され、円筒の一端側（図１中、上側。）がモータ部Ｍ、他端側がポンプ部Ｐ（図１中、下側。）となっている。また、ハウジング１０は、モータ収納部１０ａとポンプ収納部１０ｂが、両者の結合面部に形成されたフランジ１０ｃによって結合された構成である。
ここで、モータ部Ｍは、主にステータ１およびロータ２がモータ収納部１０ａに収納された構成となっている。コイルが巻回されたステータ１は、軸受３とともにモールド成形によりモータ収納部１０ａに一体化され、またポンプ部Ｐとの結合のためのフランジ部分もモールド成形により形成される。
ロータ２は、シャフト４、マグネット５、プレート６から構成される。プレート６はシャフト４の先端に所定の角度だけ傾斜されて固定される。マグネット５は略リング状に形成され、その外周は複数の極が着磁されている。
ステータ１からは、図示しない制御ユニットからの制御信号により通電相が切り替えられて回転磁界が発生され、これに同期してロータ２が回転し、プレート６が搖動運動を行うことで、ポンプ部Ｐ側の往復運動を行う。
【００１５】
また、ポンプ部Ｐは、ピストン７、シリンダ８、プレート９、吸入バルブ１１ａ、吐出バルブ１１ｂ、スプリング１２等がポンプ収納部１０ｂに収納された構成となっている。ピストン７は、複数が等ピッチで配置されている。また、ポンプ収納部１０ｂには、モータ部Ｍとの結合のためのフランジ部分も形成される。
燃料吸入口１６からポンプ内へ流入した燃料は、シャフト４の回転に伴って回転されるプレート６によって、ピストン７が軸方向に往復動作することで、吸入バルブ１１ａを経てピストン７の下側に設けられた増圧室に送り込まれて加圧され、吐出バルブ１１ｂを経てタンク２０の外部に突き出た吐出ポート１３ａに圧送され、燃料吐出口１３から外部へ吐出される。
また、ポンプ部Ｐには、吐出燃料の圧力を調整する圧力調整弁が内臓されており、圧力調整弁からの余剰燃料は、ポンプ内部からタンク２０内へ排出され、戻される。
【００１６】
図１の例に示すように、円筒状のハウジング１０の一端側にはモータ部Ｍが、他端側にポンプ部Ｐが配置され、タンク２０の底面部にハウジング１０を軸方向に沿って嵌入させると、モータ部Ｍはタンク２０の内部側に納められ、ポンプ部Ｐはタンク２０の内部と外部とに跨るように配置される。そして、タンク２０内のポンプ部Ｐを覆うハウジング（ポンプ収納部１０ｂ）に燃料吸入口１６が設けられ、モータ部Ｍは、燃料吸入口１６よりもタンク２０の内部側に配置された状態となる。
【００１７】
燃料吸入口１６を、ハウジング１０のタンク２０底部近傍に設けた開口部で構成した場合、従来必要であった内部配管（タンク底部から燃料供給装置本体側までの配管。）が不要となり、燃料の受熱による気化に伴う燃料吐出不良などの不具合を防止でき、また構成部品を少なくすることができる。
【００１８】
このように、燃料供給装置をタンク２０に嵌挿させて固定する場合、タンク２０とのシール部分をできるだけ小さくできるように、タンク２０底面に設ける嵌入のためのタンク穴部２０ａを小径化することがレイアウト上好ましい。タンク穴部２０ａを可能な限り小さくするには、燃料供給装置の全体的な形状を細長い筒状とし、タンク穴部２０ａの開口部平面形状は円形とすることが有効である。
また、燃料供給装置のタンク２０外にはみ出す部分を可能な限り小さくし、タンク２０外でのレイアウトの自由度を確保するには、上記のように、ハウジング１０を筒状とし、一端側となるモータ部Ｍを全てタンク２０内に配置することが有効である。
【００１９】
また、タンク２０内の底部には、燃料に混入した不純物が溜まることが想定される。そこで、燃料吸入口１６は、タンク２０の底面よりも少し上にあがった部分に、つまりタンク２０底面よりもタンク２０の内部側に位置するように、ハウジング１０を開口して形成する。このような構成とすることによって、燃料内の不純物は、燃料吸入口１６よりも下に溜まり、燃料吸入口１６からポンプ内に取り込まれにくくなっている。
さらに、燃料吸入口１６は、ポンプ収納部１０ｂの側面部の複数個所に設けられる。車
両に搭載する燃料供給装置の場合、タンク２０内の残燃料が少ない状態での登坂路走行などのようにタンク２０が傾斜した場合にも、ポンプへの燃料流入を可能にするため、複数の燃料吸入口１６のうち少なくとも一つは、車両走行方向に対して後ろ向きに配置されることが望ましい。
このような、複数の燃料吸入口１６のうち、少なくとも一つを車両走行方向の後ろ向きに開口する構造によって、タンク２０の傾きによる影響を排除して燃料を吸入しやすくできるとともに、ポンプの稼働に伴う燃料の循環の妨げを防止でき、燃料供給装置の安定した動作を確保することができる。
【００２０】
さらに、ポンプ側のハウジング１０であるポンプ収納部１０ｂには、燃料吸入口１６と燃料吐出口１３との間に、タンク２０との固定のためのフランジ部（タンク固定用フランジ部）１４が設けられる。ハウジング１０が略円筒状である場合、フランジ部１４は、ポンプ収納部１０ｂの外周部から外側に広がるリング状の平板部（略平板部）として形成される。
ここで、フランジ部１４は、タンク２０との接合面部に、タンク穴部２０ａを囲む環状の溝部１５を有しており、その溝部１５にはゴム製の弾性部材１７（Ｏリング等）が嵌挿される。この弾性部材１７を介して、タンク２０に開口されたハウジング嵌挿のためのタンク穴部２０ａのシールがなされる。この場合、弾性部材１７を介した平面間でのシールとなるため、弾性部材１７による面圧を周方向にわたって均一に発生させる必要があり、フランジ部１４とタンク２０との固定は、等ピッチに配置された例えば４本の固定ボルトの締結によってなされる。
【００２１】
図２は、図１に示した燃料供給装置の底面図であり、略円筒形のハウジング１０の外周部から軸方向に垂直な方向に、所定の幅を持つように突出したリング状の略平板部がフランジ部１４として設けられている。このフランジ部１４のリング状平板部には、タンク２０の底面部とのネジ固定のための締結用穴部（ネジ穴）１４ａが、例えば４カ所設けられている。
また、ハウジング１０のポンプ収納部１０ｂには、モータへの給電を行うためのターミナル１９がインサート成形されるとともに、タンク２０の外部へ延伸するコネクタ部１８、フランジ部１４、燃料吐出口１３が、樹脂成形によって一体形成されている。
【００２２】
なお、上記の例では燃料供給装置をタンク２０に嵌挿させる部位はタンク２０の底面部であると説明したが、燃料吸入口１６をタンク２０内の底部近傍に設けることができればよく、タンク２０の側面部（側壁面）に嵌入させて配置することも可能である。その場合は、ハウジングの挿入方向は、タンク側面の取り付け平面に対して垂直な方向となり、タンク２０の外側から内側に向かってハウジングが嵌入される。
また、燃料供給装置の取り付けを行うタンク２０の底面部または側面部は、鉛直方向に垂直な面部または鉛直方向に沿った面部に限らず、鉛直方向に対して斜めとなる平面部であっても良いことは言うまでもない。
【００２３】
本構成の燃料供給装置によれば、燃料が貯蔵されるタンク２０の外側に突出するのは、ハウジング１０のうち、フランジ部１４を境として燃料吐出口１３側に位置するポンプ収納部１０ｂの一端部のみであり、車両への搭載において必要なスペースを小さくすることができる。
【００２４】
また、本構成の燃料供給装置によれば、略筒状のハウジング１０の側面部に、直に開口した開口部を燃料吸入口１６としており、従来必要であったタンク内部での高圧配管の取り廻しが不要となるので、構成部品数の低減と燃料供給装置の小径化が実現できる。また、小径化に伴ってタンク２０内に占める燃料供給装置の体積が低減されるので、タンク容積を燃料充填に有効に使用できる。
【００２５】
さらに、本構成の燃料供給装置は、略円筒形状で小径化された外形であるため、ハウジング１０嵌挿のためのタンク穴部２０ａを燃料供給装置の最外径程度まで小さくすることができ、燃料供給装置取り付けるためのタンク平面部を小さくすることができ、燃料供給装置の搭載レイアウトやタンク形状の自由度も増大させることができる。また、タンク２０への燃料供給装置の挿入作業性も向上する。
【００２６】
また、従来のインライン配置された燃料供給装置においては、モータ部は外気への放熱となるのに対し、本構成の燃料供給装置は、モータ部Ｍをタンク２０の内部側に配置することで、モータの発熱をタンク２０に貯蔵された燃料に放熱させることができ、モータ部Ｍの温度上昇を抑えられ、吐出燃料へのモータからの受熱を抑えることが可能になるという効果も得られる。
【００２７】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、タンク２０のシール部は、ハウジング１０のフランジ部１４の平面部としていたが、この実施の形態２では、円筒状のハウジング１０の外周部とする場合について説明する。また、この実施の形態２では、図３に示すように燃料供給装置を、タンク２０側面部に嵌入配置させる場合を例示して説明する。図３中、タンク２０の右側となる符号２０ｃで示すタンク内壁面部は、燃料で満たされる側のタンク２０内における側面部となる。なお、実施の形態１の場合と同様に、燃料供給装置のタンク２０への取り付け箇所は、タンク底面部であっても、タンク底面に近い側面部であっても、燃料吸入口１６がタンク底部近傍に配置されていれば、どちらにも配置可能であることは言うまでもない。
【００２８】
図３の燃料供給装置の側断面図に示すように、ハウジング１０のポンプ収納部１０ｂには、燃料吸入口１６と燃料吐出口１３との間に、フランジ部３０が設けられる。フランジ部３０と燃料吸入口１６との間に位置するハウジング１０の外周部には、タンク２０に開口されたハウジング１０嵌挿のためのタンク穴部２０ａが当接する部分に、環状の溝部３１が設けられ、その溝部３１に嵌挿されるゴム製の弾性部材３２（Ｏリング等）を介してタンク穴部２０ａのシールがなされる。
【００２９】
本構成の燃料供給装置によれば、ハウジング１０挿入部となるタンク穴部２０ａのシールは、ハウジング１０の円筒外周面における径方向シールで構成されるので、シール部におけるシールに必要な面圧は、タンク２０とハウジング１０とのインロー部の形状にて管理することができる。従って、燃料供給装置のタンク２０への固定はフランジ部３０において、対称配置した例えば２本（実施の形態１より少ない本数。）の固定ボルトで行うことが可能になる。図４は、この実施の形態２によるハウジング１０の底面図を示しており、符号３０ａは、固定ボルトを挿入する締結用穴部を示している。
【００３０】
上述の実施の形態１のハウジング１０では、フランジ部１４の平面部に、タンク２０との締結用穴部１４ａと、弾性部材１７嵌挿のための溝部１５を設ける必要があった。これに対して、実施の形態２では、弾性部材３２を嵌挿させるための溝部３１をハウジング１０の外周部に、軸方向に掘り下げるように形成しているため、フランジ部３０に溝部の形成領域を確保する必要はなく、フランジ部３０の平面部には、締結用穴部３０ａを設けるだけでよい。よって実施の形態１のものよりも、シールに必要となるフランジ部３０の外径を小さく構成できる。よって、燃料供給装置の取り付けに必要な平面部を比較的確保しづらいタンク側面においても装着が可能となる。
【００３１】
ここで、燃料供給装置をタンク２０の側面部へ装着した場合、車両走行に伴う鉛直方向の振動やエンジン振動が伝播して、燃料供給装置には鉛直方向の振動による荷重が作用す
る。燃料供給装置は、フランジ部３０に設けた固定ボルトなどの固定部材を支点として振られることにより、フランジ部３０には撓みが発生する場合があるが、この実施の形態２で示したように、タンク２０と燃料供給装置のハウジング１０外周面とのインロー部における径方向のシール構成とすることで、上記のような振動に対してもシール部の信頼性を高めることができる。
【００３２】
なお、上記の例では、燃料供給装置のハウジング１０にフランジ部３０を設け、この部分にて固定ボルトによってタンク２０との締結固定をする構成であることについて述べたが、タンク穴部２０ａのシールを、ハウジング１０の円筒外周面における径方向シールで構成する場合、固定ボルトを用いることなく、タンク穴部２０ａにハウジング１０の外周部を圧入し、固定させることも可能である。この場合、ハウジング１０とタンク２０との嵌め合い部分の形状について、加工精度をより厳密に管理する必要があるが、フランジ部３０に相当する部分を省略でき、固定ボルトも不要となる。
【符号の説明】
【００３３】
１ ステータ、
２ ロータ、
３ 軸受、
４ シャフト、
５ マグネット、
６ プレート、
７ ピストン、
８ シリンダ、
９ プレート、
１０ ハウジング、
１０ａ モータ収納部、
１０ｂ ポンプ収納部、
１０ｃ フランジ、
１１ａ 吸入バルブ、
１１ｂ 吐出バルブ、
１２ スプリング、
１３ 燃料吐出口、
１３ａ 吐出ポート、
１４、３０ フランジ部（タンク固定用フランジ部）、
１４ａ、３０ａ 締結用穴部、
１５、３１ 溝部、
１６ 燃料吸入口、
１７、３２ 弾性部材、
１８ コネクタ部、
１９ ターミナル、
２０ タンク、
２０ａ タンク穴部（穴部）、
２０ｂ、２０ｃ タンク内壁面部、
Ｍ モータ部、
Ｐ ポンプ部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を貯蔵するタンク内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口と、吸入した燃料を上記タンク外に吐出する燃料吐出口を有するハウジング、上記ハウジング内に収納され上記燃料を吸入、吐出するポンプ、上記ハウジング内に収納され、上記ポンプを駆動するモータを備えた燃料供給装置。
【請求項２】
上記燃料吸入口は、略筒状の上記ハウジングの側面部に設けられた開口部によって構成されることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項３】
上記モータは、上記燃料吸入口よりも上記タンクの内部側に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料供給装置。
【請求項４】
上記ハウジングには、上記燃料吸入口と上記燃料吐出口との間に、上記タンクとの固定のためのフランジ部が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項５】
上記燃料吸入口は、上記タンクの底面よりも上記タンクの内部側に位置するように開口され、上記ハウジングの側面部の複数個所に設けられたことを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
【請求項６】
上記ハウジングは、略円筒形状であり、上記フランジ部は、上記ハウジングの外周部から外側に広がるリング状の略平板部として形成されることを特徴とする請求項４記載の燃料供給装置。
【請求項７】
上記フランジ部の略平板部は、上記タンクとの接合面部に環状の溝部を有し、上記溝部に配置される弾性部材を介して、上記タンクに開口された上記ハウジング嵌挿のための穴部のシールがなされることを特徴とする請求項６記載の燃料供給装置。
【請求項８】
上記ハウジングの外周部は、上記タンクに開口された上記ハウジング嵌挿のための穴部が当接する部分に環状の溝部を有し、上記溝部に配置される弾性部材を介して上記穴部のシールがなされることを特徴とする請求項６記載の燃料供給装置。
【請求項９】
上記ハウジングは、上記モータを囲むモータ収納部と、上記ポンプを囲むポンプ収納部を含み、上記ポンプ収納部には、上記モータへの給電を行うためのターミナルがインサート成形されるとともに、上記タンクの外部へ延伸するコネクタ部、上記フランジ部、上記燃料吐出口が、樹脂成形によって一体形成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項１０】
上記ハウジングは、上記タンクの底面部に、上記タンクの外側から内側に嵌挿され、固定されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項１１】
上記ハウジングは、上記タンクの側面部に、上記タンクの外側から内側に嵌挿され、固定されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項１】
燃料を貯蔵するタンク内の底部近傍に開口して燃料を吸入する燃料吸入口と、吸入した燃料を上記タンク外に吐出する燃料吐出口を有するハウジング、上記ハウジング内に収納され上記燃料を吸入、吐出するポンプ、上記ハウジング内に収納され、上記ポンプを駆動するモータを備えた燃料供給装置。
【請求項２】
上記燃料吸入口は、略筒状の上記ハウジングの側面部に設けられた開口部によって構成されることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項３】
上記モータは、上記燃料吸入口よりも上記タンクの内部側に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料供給装置。
【請求項４】
上記ハウジングには、上記燃料吸入口と上記燃料吐出口との間に、上記タンクとの固定のためのフランジ部が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項５】
上記燃料吸入口は、上記タンクの底面よりも上記タンクの内部側に位置するように開口され、上記ハウジングの側面部の複数個所に設けられたことを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
【請求項６】
上記ハウジングは、略円筒形状であり、上記フランジ部は、上記ハウジングの外周部から外側に広がるリング状の略平板部として形成されることを特徴とする請求項４記載の燃料供給装置。
【請求項７】
上記フランジ部の略平板部は、上記タンクとの接合面部に環状の溝部を有し、上記溝部に配置される弾性部材を介して、上記タンクに開口された上記ハウジング嵌挿のための穴部のシールがなされることを特徴とする請求項６記載の燃料供給装置。
【請求項８】
上記ハウジングの外周部は、上記タンクに開口された上記ハウジング嵌挿のための穴部が当接する部分に環状の溝部を有し、上記溝部に配置される弾性部材を介して上記穴部のシールがなされることを特徴とする請求項６記載の燃料供給装置。
【請求項９】
上記ハウジングは、上記モータを囲むモータ収納部と、上記ポンプを囲むポンプ収納部を含み、上記ポンプ収納部には、上記モータへの給電を行うためのターミナルがインサート成形されるとともに、上記タンクの外部へ延伸するコネクタ部、上記フランジ部、上記燃料吐出口が、樹脂成形によって一体形成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項１０】
上記ハウジングは、上記タンクの底面部に、上記タンクの外側から内側に嵌挿され、固定されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【請求項１１】
上記ハウジングは、上記タンクの側面部に、上記タンクの外側から内側に嵌挿され、固定されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の燃料供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９６３２３（Ｐ２０１３−９６３２３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０７９６（Ｐ２０１１−２４０７９６）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
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