Integrated fuel delivery system

この発明は、一般的には内燃エンジン用の統合型燃料送給装置に関し、より詳しくは、その装置の多機能燃料ポンプモジュールに関し、そのポンプモジュールは、燃料ポンプとモータと可逆フィルタカートリッジとを支持するユニバーサル構造ポッドを有する。

自動車の燃料ポンプモジュールは、一般的には燃料ポンプとポンプモータとフィルタと圧力調整器と有し、燃料タンク内に配置されている。 そのモジュールは、典型的には燃料タンクのアクセスホールを通して配置され、そのアクセスホールをシールして覆うフランジにより支持される。 燃料送給装置の用途により、既知の燃料ポンプモジュールは、互いに広く相違している。 例えば、モジュールの多くは、燃料タンクの頂部を通って挿入され、頂部フランジに取付けられる。 一方、モジュールの極少数は、燃料タンクの底を通って挿入され、底フランジに取付けられ、典型的には自動二輪車の燃料タンクの用途に使用され、ウォルブロ エンジン マネッジメント社が譲受人である２００３年８月５日に出願された米国特許出願第１０／６３４２５８号に開示されていて、この開示をここで引用する。

不都合には、その様々な用途では、それらモジュール、特にそれらモジュールの支持構造は異なっている。 例えば、その支持構造のデザインは、取り付けフランジが燃料タンクの頂部又は底に設けられるかにより、大きく影響を受ける。 更に、支持構造の相違は、出口フィルタと圧力調整器における設計の相違に影響し、それらは互いに分離していて、モジュール構造により個々に支持される。 異なるシステムに関して異なるモジュール要素が必要であることは、設計・製造コストを増加し、一般的には保守・修理作業を複雑にする。 更に、各モジュール要素を分離して配置することは、燃料流用の余分の配管と金物を必要とし、モジュールの全体寸法を増加し、それは小型燃料タンクには不都合である。 小型燃料タンクでは、アクセスホールの寸法はタンク構造の連続のために小さくし、燃料タンクから漏れる燃料蒸気を少なくする必要がある。

内燃エンジン用の燃料送給装置が燃料タンクを有し、そのタンクは覆い付きアクセスホールを具え、そのアクセスホールは好ましくはそのタンクの頂部壁又は底壁の何れかに設けられる。 多機能燃料ポンプモジュールは、燃料タンク内にユニバーサルポッドを有し、そのポッドは好ましくは頂部・底壁の間に略鉛直に延在して安定して直立し、種々の燃料タンクの用途に使用され、アクセスホールは頂部壁又は底壁に設けられるか否かに係わらない。 そのポッドは、その第一ボアに燃料ポンプを収容し、その第二ボアに可逆フィルタカートリッジを収容し、好ましくはそのフィルタカートリッジは、燃料フィルタ部材と一体型圧力調整器を収容する。 燃料はポッドの底孔を通って燃料ポンプに入り、加圧された燃料はポンプを出て、ポッドの燃料路を通って第二ボアに流れ、そこで、燃料は可逆カートリッジフィルタと圧力調整器とを通って流れ、燃料はそのモジュールから押し出されて、第二ボアの各ポートを通って、供給及び迂回燃料として流れる。 燃料ポンプとフィルタカートリッジは、ユニバーサルポッドと関連して使用され、それは燃料タンク内のアクセスホールの位置に係わらない。

アクセスホールが燃料タンクの頂部壁に配置される場合の用途では、燃料ポンプモジュールはその孔を覆う頂部フランジを使用する。 頂部フランジは燃料供給路を有して、加圧燃料をタンクから、第二ボアの上部孔を介して、ポッドと頂部フランジとの間の連結されたフレキシブルチューブを通して流す。 カートリッジは好ましくは底カバーにより第二ボア内に保持され、その底カバーは、ポッドに固定され、下側ポートを有する。 圧力調整器に調整される余剰又は迂回燃料は、その下側ポートを通って流れて燃料タンク室に戻る。 アクセスホールが燃料タンクの底壁に位置している適用例では、燃料ポンプモジュールは底フランジを使用し、好ましくはその底フランジは、頂部フランジと同じ形状であり、底アクセスホールを覆い、加圧燃料を燃料供給路を通ってタンクから送るように構成されている。

カートリッジが一体型圧力調整器を収容する適用例では、カートリッジの方向は、頂部フランジの場合と比べて、逆向きにされ、供給燃料は概して下向きに、下側ポート・燃料路を通って流れ、迂回燃料を上側ポートを通って略上向きに流して燃料タンク室に戻す。 底フランジを適用した場合は、底カバーは好ましくは使用されず、底フランジが、好ましくは底カバーと同様な方法でポッドに固定される。

この発明の目的・特徴・利点に関連して、燃料ポンプモジュールが提供され、その燃料ポンプモジュールは、より丈夫であり、用途に柔軟性があり、経済的で、用途により変わる部品数を減らし、低コストの圧力調整器を可能にする。 更に、そのモジュールは分解可能であり、保守が容易であり、丈夫・コンパクトで耐久性・信頼性があり、比較的簡明なデザインであり、経済的に製作・組立ができ、有効使用寿命が長い。

この発明のこれら及び他の目的・特徴・利点は、以下の好適実施例の詳細な記載・請求項の記載・添付図面から明らかになる。

図面を詳細に説明すると、図１〜７は、内燃エンジン用の燃料送給装置２０を図示し、その装置は、燃料タンク２２を有し、そのタンクは燃料室２４を形成し、その燃料室内に配置された多能燃料ポンプモジュール２６を有する。 燃料ポンプモジュール２６の様態は、反転、及び又は、回転した配置が可能であり、それは燃料タンク２２のアクセスホール２８がタンクの頂部壁３０又は底壁３２に配置されることによる。 この説明では、アクセスホール２８を有する燃料タンク２２に関する様態を先ず説明する。

図１〜３に明瞭に図示したように、燃料タンク２２の頂壁３０に配置されたアクセスホール２８は、頂部フランジ３４によりシールされるように覆われる。 燃料タンク２２の燃料室２４内に頂部フランジ３４から固定され吊るされた、二つスプリング付勢された緩衝部材又は鉛直移動可能ストラット３６が、ユニバーサル構造ポッド４０のストラットガイド３８内に滑動係合して、そのポッドを支持し、そのタンク壁が少し撓み、広がり、又は接触しても、そのポッドの底壁４２が燃料タンク２２の底壁３２に対して保持される。 ポッド４０は多くの構成品を収容し支持する。 それらの構成品は、燃料ポンプ４４と、そのポンプに連結された電気モータ４６と、可逆フィルタカートリッジ４８とを含む。 フィルタカートリッジ４８は、フィルタ部材５０と一体型圧力調整器５２とを収容する。 燃料はポッド内を通って各構成品の間を流れて、従来のホース・チューブ・金物の必要をなくす。 電力線５３が頂部フランジ３４のシールグロメット５５を通って電気モータ４６に導かれる。

ポッド４０は内側円筒第一面５４を有し、その第一面５４は第一ボア５６を形成し、第一ボア５６の中央軸５８は略鉛直に延在している。 ポッド４０は又内側円筒第二面６０を有し、その第二面６０は第二ボア６２を形成し、第二ボア６２は第一ボア５６から径方向外側に離間し、その中央軸６４は第一ボア５６の中央軸５８と略平行である。 燃料ポンプ４４、電気モータ４６は第一ボア５６内に組み付けられ、フィルタカートリッジ４８は第二ボア６２内に組み付けられる。

製作中に、燃料ポンプ４４の構成品は、好ましくは開いた頂端６６を通して第一ボア５６内に組み付けられ、内側円筒第一面５４から径方向に一体に内側に突出する連続底肩６８に置かれる。 燃料ポンプ４４が組み付けられた後に、電気モータ４６が燃料ポンプ４４の上から第一ボア５６内に挿入され、燃料ポンプ４４に連結される。 電気モータ４６は、一対の軸受けで回転軸支された駆動シャフト５７を具えた電機子を囲む固定子を有する。 開端６６は端キャップ７０によりシールされ、端キャップ７０は好ましくは軸受けの一つを保持する。 少なくとも一つの電力線５３が端キャップ７０を通って延設される。 運転時、燃料はポッド４０の連続底肩６８により概して形成された底ポート７２を通って流れ、加圧された燃料が、燃料ポンプ４４を出て燃料路７４を通って第二ボア６２内に流れる。 燃料路７４は、ポッド４０により形成された第一・第二面５４、６０を通って通じる。

図２〜４に明瞭に示すように、フィルタカートリッジ４８は、好ましくはフィルタ部材５０から径方向内側に位置する一体型圧力調整器５２と、予め組立てられる。 フィルタ部材５０は、軸方向に、矢印７８で示すエンジン供給燃料を流す逆煙突状主端リテーナ７６と、矢印８２で示す迂回燃料を流すためのフィルタカートリッジ４８の副端リテーナ８０との間に配置される。 各ディスク状端リテーナ７６、８０は、円形溝８４（図４に明瞭に示す）が形成され、互いに軸方向に相対してフィルタ部材５０の両端８６をシールし、そのフィルタ部材を円筒第二面６０から径方向内側に間隔をあけて、濾過効率とフィルタ面積を最適にする。 この構造は、第二ボア６２内でフィルタ部材５０の移動を妨げて、燃料がフィルタ部材５０を迂回するのを防止する。

主端リテーナ７６は逆さボール状基部８８を有し、基部８８は円筒形内面９０とカラー部９４とを有する。 内面９０は部分的に燃料洞９２を形成し、燃料洞９２は圧力調整器５２によりシステムの運転圧力に維持される。 カラー部９４は基部８８から上向きに突出して、燃料洞９２と軸方向に通じる燃料出口路９６を形成する。 カラー部９４は、ポッド４０に続く円筒第三面１００により形成された対向ボア９８内に突出している。 基部８８の円筒外面１０２は、周方向に連続した環状連続溝１０４を有して、そこに弾力性シール又はＯ−リング１０６が座して、第二ボア６２の円筒第二面６０をシールする。 カラー部９４の外側円筒面１０８は、周方向に連続した環状連続溝１１０を有して、そこにＯ−リング１１２が座して、対向ボア９８の円筒第三面１００をシールする。 同様に、副端リテーナ８０のベースセグメント１１６の外側円筒面１１４は、周方向に連続した環状連続溝１１８を有して、そこにＯ−リング１２０が座して、第二ボア６２の円筒第二面６０をシールする。 この三個のＯ−リング１０６、１１２、１２０と、主端リテーナ７６、副端リテーナ８０に対するフィルタ部材５０のシール配置により、燃料路７４から流れる燃料の全てが濾されて燃料洞９２に入る。

濾された後、燃料洞９２に入った燃料は、カラー部９４の燃料出口路９６を通り、ポッド４０の上向きに突出する鉤付ニップル１２２を通り、ニップル１２２にプレスばめされたフレキシブルチューブ１２４を通り、エンジンに流れる。 フレキシブルチューブ１２４は上向きに延設されていて、頂部フランジ３４から下向きに突出する同様のニップル１２６に連結している（図２に明瞭に示す）。 フレキシブルチューブ１２４から、燃料はフランジ路１２８を介してそのタンクから流れ出る。 その系統の燃料圧力が、燃料ポンプ４４により過剰になると、圧力調整器５２が開いて燃料８２を迂回させて、燃料洞９２から副端リテーナ８０を通って燃料室２４に流す。

図４に明瞭に示すように、好ましくは一体に形成された主端リテーナ７６とは相違して、副端リテーナ８０は、バルブヘッドガイド１３０と、圧力調整器５２の予組立て時にベースセグメント１１６にプレスばめされたドーム１３２とを保持する。 組立時に、ドーム１３２は、軸方向にベースセグメント１１６から上向きに同心に突出して、フィルタ部材５０から径方向内側に離間している。 このように、燃料洞９２は、軸方向に、主端リテーナ７６と、副端リテーナ８０のベースセグメント１１６の輪状面１３４との間に形成される。 輪状面１３４は、環状溝８４とドーム１３２との間に径方向に形成されている。 ドーム１３２は、内向きに圧力調整器５２の内側バルブチャンバ１３６を形成して、下向きに突出するシャフト又はシャンク１４０に取付けられた拡幅バルブヘッド１３８を収容し、圧縮スプリング１４２により偏倚閉鎖される。 バルブヘッドガイド１３０は、内側バルブチャンバ１３６内に同心に配置されて、ベースセグメント１１６から、径方向内側で、延在している。 シャンク１４０は圧縮スプリング１４２を通って同心に延在する。 圧縮スプリング１４２は、バルブヘッドガイド１３０と、拡幅バルブヘッド１３８の環状肩１４４との間に、軸方向に保持されている。 拡幅バルブヘッド１３８の弾力性円錐先端１４６は、環状肩１４４に対面し、ドーム１３２に設けられたバルブシート１４８を弾力的にシールする。 ドーム１３２は開口１５０を有し、開口１５０は系統圧の燃料洞９２とタンク圧の内側バルブチャンバ１３６との間を通じる。

燃料圧が過剰になると、圧縮スプリング１４２は圧縮され、拡幅バルブヘッド１３８がバルブシート１４８から下向きに軸方向に離れるように動く。 迂回燃料８２は開口１５０を通って流れて内側バルブチャンバ１３６を通って下向きに流れ、ベースセグメント１１６の孔１５２を通り底壁４２の少し大きい孔１５４を通って第二ボア６２から出る。

製作中に、底壁４２の、少なくとも一つ好ましくは三つの上向きに突出するフレキシブルアーム１５６が、ポッド４０にスナップばめされて、第二ボア６２内にフィルタカートリッジ４８を保持する（図１、３に明瞭に示す）。 各フレキシブルアーム１５６はスロット１５８を有して、ポッド４０から外側に突出する隆起タブ１６０を収容して、底壁４２を定位置に止める。 図３に明瞭に示すように、ポッド４０は冷却用路１６２を有し、燃料ポンプ４４からの迂回燃料流を制限し、電気モータ４６の固定子と電機子との間で層状燃料流を可能にして、効率を改善し、モータのブラシと整流子の付着物を減らす。

図６、７を説明すると、タンクのアクセスホール（非図示）が底壁にある場合に、底フランジ３４'はそのホールを覆う。 燃料ポンプモジュール２６'は、この場合は、支持ストラットは必要なく、ポッド４０のストラットガイド３８は使用されない。 更に、底壁４２は使用されず、何故ならば、底フランジ３４'がフィルタカートリッジ４８を所定位置に固定する。 好ましくは、ポッド４０の隆起タブ１６０が、底フランジ３４'に上向きアーム１５６'のスロット１５８'内にスナップばめされる。 図示されていないが、頂部フランジ３４と底フランジ３４'は同一でも良く、アーム１５６'等の特徴を有して、それらの特徴は、アクセスホールがタンクの頂部又は底にあるかにより使用が決められる。

前述のように、フィルタカートリッジ４８は上下逆にされ、カラー部９４と各Ｏ−リング１１２は、底フランジ３４'の対向ボア９８'に挿入されて、底フランジ３４'の燃料出口路１２８'に軸方向に通じて、概して同心に位置する。 送給燃料７８'は第二ボア６２の底から出る。 迂回燃料８２'は第二ボアの頂部を通り、対向ボア９８とニップル１２２とを通って出る。 好ましくは、ディフレクタ１６６がニップル１２２にナップばめされ、タンク給油キャップが突然外された場合に、燃料が散乱してタンクからでるの防ぎ、燃料ポンプ入口フィルタ（非図示）に燃料が散乱して流入するのを防ぐ。

図８を説明すると、燃料ポンプモジュール２６”の他の様態が図示されていて、前述のフィルタカートリッジにから外側に向けて搭載された圧力調整器５２”を有する。 ある燃料装置の用途では、圧力調整器が特別な正確な仕様が必要な場合に、この構成が好ましい。 この様態では、フィルタカートジ４８の、拡幅バルブヘッド１３８と、シャンク１４０と、ドーム１３２と、バルブヘッドガイドリッ１３０と、圧縮スプリング１４２とは、カートリッジに組込まれないで、フィルタ部材５０と端リテーナ７６、８０が使用される。 圧力調整器５２”は、燃料洞９２に通じるニップル１２２に連結される。

ここで開示した発明の形態は、現在好適な実施例を構成していて、多くの他の実施例が可能である。 ここでは、この発明の全ての同等な形態又は変化例を説明することを意図していない。 ここで使用した術語は、説明用のもので発明を限定することを意図していない。 本発明の骨子の範囲内で、種々の変化例が可能である。

統合型燃料送給装置の側面図であり、その装置は本発明を具現する燃料ポンプモジュールを有し、そのモジュールは頂部アクセスホールを具えた燃料タンクに使用される。

図１の線２−２に沿った燃料ポンプモジュールの横断面図である。

図２の長円３で囲んだ燃料ポンプモジュールの部分拡大横断面図である。

その燃料ポンプモジュールの可逆フィルタカートリッジの分解断面図である。

図３の線３−３に沿った、燃料ポンプモジュールの下端図である。

燃料タンク内に使用される統合型燃料送給装置の第二実施例の横断面図であり、その燃料タンクは底アクセスホールを有し、一方、第一実施例と同じ燃料ポンプモジュールの様態を使用している。

図６の線７−７に沿った、燃料ポンプモジュールの上端面図である。

統合型燃料送給装置の第三実施例の斜視図である。

符号の説明

２０、２０” 燃料送給装置 ２２ 燃料タンク ２４ 燃料室 ２６、２６'、２６” 燃料ポンプモジュール ２８ アクセスホール ３０ 頂壁 ３２ 底壁 ３４ 頂部フランジ ３４' 底フランジ ３６ ストラット ３８ ストラットガイド ４０ ポッド ４２ 底壁 ４４ 燃料ポンプ ４６ 電気モータ ４８ フィルタカートリッジ ５０ フィルタ部材 ５２、５２” 圧力調整器 ５３ 電力線 ５４ 円筒第一面 ５５ シールグロメット ５６ 第一ボア ５７ シャフト ５８ 中央軸 ６０ 円筒第二面 ６２ 第二ボア ６４ 中央軸 ６６ 開端 ６８ 底肩 ７０ 端キャップ ７２ 底ポート ７４ 燃料路 ７６ 主端リテーナ ７８、７８' 供給燃料 ８０ 副端リテーナ ８２、８２' 迂回燃料 ８４ 円形溝 ８６ 両端 ８８ 基部 ９０ 内面 ９２ 燃料洞 ９４ カラー部 ９６ 燃料出口路 ９８、 ９８' 対向ボア １００ 円筒第三面 １０２ 円筒外面 １０４ 環状連続溝 １０６ Ｏ−リング １０８ 外側円筒面 １１０ 環状連続溝 １１２ Ｏ−リング １１４ 外側円筒面 １１６ ベースセグメント １１８ 環状連続溝 １２０ Ｏ−リング １２２ ニップル １２４ フレキシブルチューブ １２６ ニップル １２８、１２８' フランジ路
１３０ バルブヘッドガイド １３２ ドーム １３４ 輪状面 １３６ 内側バルブチャンバ １３８ 拡幅バルブヘッド １４０ シャンク １４２ 圧縮スプリング １４４ 環状肩 １４６ 円錐先端 １４８ バルブシート １５０ 開口 １５２ 孔 １５４ 孔 １５６、１５６' アーム １５８、１５８' スロット １６０ 隆起タブ １６２ 冷却用路 １６６ ディフレクタ