(57)【要約】【課題】膜部材が破損しても、外部に燃料が洩れない構造の燃料ポンプを提供する。【解決手段】脈動した気体により作動して燃料を吐出する燃料ポンプ１であって、内部にパルス室１０及びポンプ室９が設けられ、パルス室１０と外部とを連通する通気孔３０が形成された筐体を構成するポンプボディ３、ボトムボディ４及びカバー５と、筐体の内部に配置され、パルス室１０とポンプ室９とを区画し、パルス室１０に脈動した気体が導入されることで振動してポンプ室９への燃料の吸入とポンプ室９からの燃料の吐出とを繰り返させるダイヤフラム２と、通気孔３０の開口部を覆い、通気孔３０における液体の通過を阻止するとともに通気性を有するフィルタ４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈動した気体により作動して燃料を吐出する燃料ポンプであって、
内部に気体室及び液体室が設けられ、前記気体室と外部とを連通する第１の通気孔が形成された筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記気体室と前記液体室とを区画し、前記気体室に脈動した気体が導入されることで振動して前記液体室への燃料の吸入と前記液体室からの燃料の吐出とを繰り返させる第１の膜部材と、
前記第１の通気孔の開口部を覆い、前記第１の通気孔における液体の通過を阻止するとともに通気性を有するフィルタと、
を備えたことを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項２】
前記筐体内に、燃料を前記液体室に供給する吸入室と、前記液体室から燃料が吐出される吐出室と、第２の通気孔を介して外部と連通するダンパ室と、前記吸入室及び前記吐出室の少なくとも１つと前記ダンパ室とを区画する第２の膜部材と、が設けられるとともに、
前記第２の通気孔の開口部を覆い、前記第２の通気孔における液体の通過を阻止するとともに通気性を有するフィルタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
前記筐体に対して前記フィルタを固定する固定手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
前記フィルタは、ポリテトラフルオロエチレンによって形成された多孔質の膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記気体室には、エンジンの脈動圧発生部から当該エンジンの作動中に脈動する気体が導入され、
前記燃料ポンプは、前記脈動圧発生部の上方に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
【請求項６】
前記脈動圧発生部は、前記エンジンの吸気マニホールドまたはクランク室であることを特徴とする請求項５に記載の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ポンプに関し、特に気体の脈動を利用して燃料を供給する燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに使用される燃料ポンプにおいて、例えばエンジンの吸気マニホールドあるいはクランク室から圧力を導入して、この脈動する圧力を利用して燃料をエンジンに供給する燃料ポンプが知られている。このような燃料ポンプは、例えば特許文献１に記載されているように、吸気マニホールドあるいはクランク室等の脈動圧発生部から圧力を導入する脈圧室と、燃料を導入する燃料室と、を備えている。この燃料ポンプは、脈圧室と燃料室との間を膜部材であるダイヤフラムによって区画されており、脈圧室に供給された気体のパルス圧によってダイヤフラムを作動させ、燃料室内の燃料に圧力を付与する構造となっている。
【０００３】
更に、特許文献１のような構造のダイヤフラム式燃料ポンプには、脈圧室と外部とを連通する小径の通気孔が形成されているものがある。この通気孔は、脈圧室に導入された気体に燃料または潤滑油が混入していた場合に、脈圧室から燃料または潤滑油をエンジンの脈動圧発生部に戻すためのものである。燃料ポンプは、エンジンの脈動圧発生部の上方に配置されている。そして、エンジン停止時において外部からわずかの空気が通気孔を通過して脈圧室に流入することで、脈圧室内の燃料またはオイルが脈動圧発生部に排出され易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９０４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ダイヤフラムは脈圧によって効率的に作動するために、ゴム等により形成された薄い膜部材となっている。したがって、ダイヤフラムは経年劣化により亀裂や破損する可能性がある。そして、ダイヤフラムが破損すると、上記のように脈圧室と外部とを連通する通気孔を備えた燃料ポンプにおいては、通気孔から外部へ燃料が洩れてしまう虞がある。
【０００６】
特に近年では、アルコール混合燃料を使用するエンジンが開発されている。このようなエンジンに使用する燃料ポンプにおいては、アルコール混合燃料に対して十分に耐久性を有する素材のダイヤフラムを使用する必要がある。しかし、ダイヤフラムを耐久性の高いものにすると、ダイヤフラムの部品コストが増加し、燃料ポンプのコストが増加するといった問題点がある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ダイヤフラム等の膜部材が破損しても、外部に燃料が洩れない構造の燃料ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の燃料ポンプは、脈動した気体により作動して燃料を吐出する燃料ポンプであって、内部に気体室及び液体室が設けられ、気体室と外部とを連通する第１の通気孔が形成された筐体と、筐体の内部に配置され、気体室と液体室とを区画し、気体室に脈動した気体が導入されることで振動して液体室への燃料の吸入と液体室からの燃料の吐出とを繰り返させる第１の膜部材と、第１の通気孔の開口部を覆い、第１の通気孔における液体の通過を阻止するとともに通気性を有するフィルタと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、筐体内に、燃料を液体室に供給する吸入室と、液体室から燃料が吐出される吐出室と、第２の通気孔を介して外部と連通するダンパ室と、吸入室及び吐出室の少なくとも１つとダンパ室とを区画する第２の膜部材と、が設けられるとともに、第２の通気孔の開口部を覆い、第２の通気孔における液体の通過を阻止するとともに通気性を有するフィルタを備えるとよい。
【００１０】
好ましくは、筐体に対してフィルタを固定する固定手段を備えるとよい。
【００１１】
好ましくは、フィルタは、ポリテトラフルオロエチレンによって形成された多孔質の膜であるとよい。
【００１２】
好ましくは、気体室には、エンジンの脈動圧発生部からエンジンの作動中に脈動する気体が導入され、燃料ポンプは、脈動圧発生部の上方に配置されるとよい。
【００１３】
好ましくは、脈動圧発生部は、エンジンの吸気マニホールドまたはクランク室であるとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃料ポンプによれば、第１の通気孔によって、外部から気体室に外気を導入することで、気体室に滞留してしまった液体を排出し易くすることができる。そして、この第１の通気孔の機能をフィルタは妨げない。更に、第１の膜部材が破損してもフィルタによって外部に燃料が流出することを抑制することができる。したがって、第１の膜部材の材質の選定自由度を大きくすることで第１の膜部材の部品コストを抑え、燃料ポンプのコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態のダイヤフラム型燃料ポンプの構造を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態のダイヤフラム型燃料ポンプにおける燃料吸入状態を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態のダイヤフラム型燃料ポンプにおける燃料吐出状態を示す縦断面図である。
【図４】本実施形態に係るフィルタの形状を示す下面図である。
【図５】本実施形態に係るフィルタの縦断面図である。
【図６】第１の実施形態に係るフィルタの取付構造を示す縦断面図である。
【図７】第２の実施形態に係るフィルタの取付構造を示す縦断面図である。
【図８】第３の実施形態に係るフィルタの取付構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態の燃料ポンプ１の内部構造を示す縦断面図である。
【００１８】
本実施形態の燃料ポンプ１は、燃料タンクからエンジンの燃料供給装置に燃料を供給する燃料ポンプである。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の燃料ポンプ１は、ダイヤフラム２を備えたダイヤフラム式燃料ポンプである。燃料ポンプ１は、ポンプボディ３、ボトムボディ４、カバー５、ダイヤフラム２、メンブレン６、第１のチェックバルブ７、第２のチェックバルブ８を備えている。なお、ダイヤフラム２は、本発明の第１の膜部材に相当する。ポンプボディ３、ボトムボディ４及びカバー５は、本発明の筐体に相当する。メンブレン６は、本発明の第２の膜部材に相当する。
【００２０】
ポンプボディ３、ボトムボディ４及びカバー５は、例えば樹脂により形成されている。ポンプボディ３は、内部に仕切りを備え両側面が開口した略円筒状に形成されている。ボトムボディ４はポンプボディ３の一側面に固定されて、ポンプボディ３の一側面を封止する。カバー５はポンプボディ３の他側面に固定されて、ポンプボディ３の他側面を封止する。
【００２１】
ダイヤフラム２及びメンブレン６は、例えばＮＢＲゴムにより薄膜の円板状に形成されている。ダイヤフラム２は、ポンプボディ３とボトムボディ４により挟持されている。メンブレン６は、ポンプボディ３とカバー５とにより挟持されている。
【００２２】
ダイヤフラム２とポンプボディ３との間にはポンプ室９が形成されている。ダイヤフラム２とボトムボディ４との間にはパルス室１０が形成されている。即ち、ダイヤフラム２は、ポンプ室９とパルス室１０とを区画する。ボトムボディ４にはパルス室１０へ圧力を導入するためのパルス導入口１１が形成されている。このパルス導入口１１を経由して図示しないエンジンの吸気マニホールドまたはクランク室等の脈動圧発生部からパルス室１０内へ吸気等のパルス圧が導入される。なお、ポンプ室９は、本発明の液体室に相当する。パルス室１０は、本発明の気体室に相当する。
【００２３】
メンブレン６とポンプボディ３との間には、燃料吸入室１２及び燃料吐出室１３が形成されている。メンブレン６とカバー５との間には、メンブレン６を挟んで燃料吸入室１２と対向する吸入側ダンパ室１４と、メンブレン６を挟んで燃料吐出室１３と対向する吐出側ダンパ室１５とが形成されている。即ち、メンブレン６は、燃料吸入室１２と吸入側ダンパ室１４とを区画するとともに、燃料吐出室１３と吐出側ダンパ室１５とを区画する。なお、燃料吸入室１２は、本発明の吸入室に相当する。燃料吐出室１３は、本発明の吐出室に相当する。吸入側ダンパ室１４及び吐出側ダンパ室１５は、本発明のダンパ室に相当する。
【００２４】
ポンプボディ３には、燃料吸入室１２と連通する吸入口１６が備えられるとともに、燃料吐出室１３と連通する吐出口１７が備えられている。吸入口１６は図示しない燃料タンクに接続され、吐出口１７はエンジンの燃料噴射弁等の燃料供給装置に接続される。
【００２５】
ポンプボディ３には、燃料吸入室１２とポンプ室９とを連絡する吸入連絡通路２０と、ポンプ室９と燃料吐出室１３とを連絡する吐出連絡通路２１とが形成されている。
【００２６】
第１のチェックバルブ７は、ポンプボディ３に設けられ、可撓性のある素材によって例えば円板状に形成されており、吸入連絡通路２０を開閉する機能を有する。第１のチェックバルブ７は、燃料吸入室１２からポンプ室９へのみ燃料の通過を許可する機能を有するものである。
【００２７】
第２のチェックバルブ８は、ポンプボディ３に設けられ、可撓性のある素材によって例えば円板状に形成されており、吐出連絡通路２１を開閉する機能を有する。第２のチェックバルブ８は、ポンプ室９から燃料吐出室１３へのみ燃料の通過を許可する機能を有するものである。
【００２８】
第１のチェックバルブ７及び第２のチェックバルブ８は、ゴム製のグロメット２２、２３によってポンプボディ３に固定されている。
【００２９】
更に、ボトムボディ４には、パルス室１０と外部とを連通する小径の通気孔３０が形成されている。この通気孔３０は、パルス室１０に導入された吸気等に潤滑油あるいは燃料が混入していた場合に、パルス室１０からその潤滑油あるいは燃料をエンジンに戻すためのものである。燃料ポンプ１は、エンジンの脈動圧発生部の上方に配置されており、パルス導入口１１がパルス室１０の下方に設けられている。そして、エンジン停止時に通気孔３０を介して外気が導入されることで、パルス室１０に流入している潤滑油等がパルス導入口１１からエンジン側に排出され易くなる。なお、通気孔３０は、例えば直径０．７ｍｍ程度の小径の孔であり、エンジン作動時にパルス室１０内の圧力と外部との差圧が極力減少せずにダイヤフラム２の移動が確保される。通気孔３０は、本発明の第１の通気孔に相当する。
【００３０】
また、カバー５には、吸入側ダンパ室１４と外部とを連通する通気孔３１と、吐出側ダンパ室１５と外部とを連通する通気孔３２とが設けられている。これらの通気孔３１、３２は、吸入側ダンパ室１４及び吐出側ダンパ室１５の密閉を防ぐために設けられている。通気孔３１、３２は、メンブレン６が十分に移動し易くするために、例えば直径２ｍｍ程度の孔となっている。なお、通気孔３１及び通気孔３２は、本発明の第２の通気孔に相当する。
【００３１】
図２は、燃料ポンプ１における燃料吸入状態を示す縦断面図である。図３は、燃料ポンプ１における燃料吐出状態を示す縦断面図である。なお、図２及び図３において記載された矢印は、燃料や吸気等の移動方向を示す。
【００３２】
以上のように構成した燃料ポンプ１は、エンジンが作動してパルス室１０内にパルス圧が導入されて、パルス室１０内が負圧になると、図２に示すように、ダイヤフラム２がボトムボディ４側、図２においては右側に移動する。これにより、ポンプ室９が負圧となり、第１のチェックバルブ７が開弁するともに第２のチェックバルブ８が閉弁して、燃料吸入室１２からポンプ室９へ燃料が移動する。
【００３３】
パルス室１０内が正圧になると、図３に示すように、ダイヤフラム２がボトムボディ４とは反対側、図３においては左側に移動する。これにより、ポンプ室９が正圧となり、第１のチェックバルブ７が閉弁するともに第２のチェックバルブ８が開弁して、ポンプ室９から燃料吐出室１３へ燃料が移動する。
【００３４】
パルス室１０内にエンジンから正圧と負圧とが繰り返されるパルス圧が供給されることで、図２及び図３で示すダイヤフラム２の移動が繰り返されて、吸入口１６から燃料が吸入され吐出口１７から燃料が排出される。
【００３５】
なお、メンブレン６は、燃料吸入室１２及び燃料吐出室１３の圧力の急激な変動を緩和させる。したがって、燃料ポンプ１の燃料吐出室１３から安定して燃料が吐出されることになる。
【００３６】
更に、本実施形態の燃料ポンプ１は、通気孔３０、３１、３２に夫々フィルタ４０を備えている。フィルタ４０は、気体の通過を許容する通気性を有するとともに液体の通過を阻止する機能を有している。
【００３７】
図４は、フィルタ４０の下面図であり、図５は、フィルタ４０の縦断面図である。なお、図４、５においては、剥離紙４３を含む部品としてのフィルタ４０の形状を示している。
【００３８】
図４、５に示すように、フィルタ４０は、円形状の織布４１の片面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）４２をコーティングして形成された多孔質の膜である。例えば、ＰＴＦＥ４２の孔径は０．６μｍ、厚さは１５０μｍである。フィルタ４０は、通気度が１０sec/１００cc以下であり、空気を通過可能である。更に、フィルタ４０は、耐水圧が１０ｍＡｑ以上の耐水性、即ち液体を遮断する機能を有している。フィルタ４０の片面には、外周部に円環形状に粘着剤４４が塗布されている。剥離紙４３は、粘着剤４４と同径の円環形状の所謂台紙であり、フィルタ４０が単体であるときに粘着剤４４が露出しないために設けられる。剥離紙４３は、燃料ポンプ１に設置されるときに取り外される。なお、織布４１は、フィルタ４０の強度を確保するために設けられており、ＰＴＦＥ４２の膜によって強度が確保できれば織布４１はなくともよい。
【００３９】
図６は、第１の実施形態のフィルタ４０の取付構造を示す縦断面図である。図７は、第２の実施形態のフィルタ４０の取付構造を示す縦断面図である。図８は、第３の実施形態のフィルタ４０の取付構造を示す縦断面図である。図６〜図８は、ボトムボディ４の通気孔３０に設置されるフィルタ４０の取付構造を示しており、カバー５の通気孔３１、３２に設置されるフィルタ４０についても同様に設置すればよい。
【００４０】
図６〜図８に示すように、ボトムボディ４の通気孔３０の外側開口部の周囲には、フィルタ４０を設置する円形状の凹部５０が形成されている。凹部５０の内径は、フィルタ４０の外径より僅かに大きく形成されている。
【００４１】
図６に示すように、第１の実施形態のフィルタ４０の取付構造では、フィルタ４０から剥離紙４３を取り外して、粘着剤４４によって凹部５０の底面にフィルタ４０を接着する。そして、フィルタ４０の外周部を押えるための円環筒状の止め輪５１を挿入して、フィルタ４０を固定する。止め輪５１は、金属や樹脂等により形成すればよい。止め輪５１は凹部５０に圧入してもよいし、止め輪５１の外周部に雄ねじを形成し凹部５０の内周壁に雌ねじを形成しておき、止め輪５１を凹部５０に締結したりしてもよい。
【００４２】
図７に示すように、第２の実施形態のフィルタ４０の取付構造では、凹部５０内にフィルタ４０を設置し、その上にフィルタ４０と略同一の外径の円環板状の止め輪５２を載せ、凹部５０の外側縁部５３を中心側に曲げることで、止め輪５２を介してフィルタ４０を固定する。
【００４３】
図８に示すように、第３の実施形態のフィルタ４０の取付構造では、凹部５０内に設置したフィルタ４０の上に、ばね鋼からなるＣＲ型止め輪５４を挿入して、フィルタ４０を固定する。
なお、止め輪５１、止め輪５２及びＣＲ型止め輪５４は、本発明の固定手段に該当する。
【００４４】
以上のように、本実施形態の燃料ポンプ１には、通気孔３０、３１、３２に液体の通過を阻止するとともに通気性を有するフィルタ４０が設けられている。
【００４５】
フィルタ４０が備えられていないと、ダイヤフラム２やメンブレン６が経年劣化等により亀裂や破損が発生した場合に、パルス室１０、吸入側ダンパ室１４、吐出側ダンパ室１５に燃料が流入し、パルス室１０、吸入側ダンパ室１４、吐出側ダンパ室１５から通気孔３０、３１、３２を通過して外部に流出してしまう可能性がある。
【００４６】
これに対し、本実施形態の燃料ポンプ１では、液体の通過を阻止するフィルタ４０を通気孔３０、３１、３２に設けることで、例えダイヤフラム２あるいはメンブレン６が破損してパルス室１０、吸入側ダンパ室１４及び吐出側ダンパ室１５のいずれかに燃料が流出したとしても、外部には流出することを防止することができる。
【００４７】
一方、フィルタ４０は通気性を有しているので、通気孔３０、３１、３２の機能は確保される。すなわち、上記のように、通気孔３０によって、エンジン停止時にパルス室１０から潤滑油等の排出を促す一方、通気孔３１、３２によって、メンブレン６の移動性を確保することができる。
【００４８】
また、このようにダイヤフラム２やメンブレン６が破損しても外部への流出が防止されるので、ダイヤフラム２及びメンブレン６を例えばＮＢＲ系ゴムのような比較的安価な材質のものにして、ダイヤフラム２及びメンブレン６の部品コストを抑制することができる。これにより、燃料ポンプ１のコストを抑制することができる。特にアルコール混合燃料を使用するエンジンに対しても、ＮＢＲ系ゴムのダイヤフラム２及びメンブレン６を備えた燃料ポンプ１を使用することで、燃料の外部への流出を抑制しつつ、燃料ポンプ１のコストを抑制することができる。
【００４９】
また、織布４１にＰＴＦＥ４２をコーティングして多孔質の膜であるフィルタ４０を形成するので、比較的安価にフィルタ４０を用意することができる。
【００５０】
また、フィルタ４０は薄膜状に形成されており、通気孔３０、３１、３２の開口部を覆うように設けられ、止め輪５１等によって、容易にかつコンパクトにフィルタ４０を燃料ポンプ１に設けることができる。これにより、燃料ポンプ１の大型化を回避することができる。
【００５１】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、フィルタ４０の形状や設置構造の詳細については、適宜変更してもよい。例えば、上記実施形態では、凹部５０が通気孔３０の外側開口部の周囲に設けられているが、通気孔３０の内側開口部の周囲に設けてもよい。即ちフィルタ４０を燃料ポンプ１の内部に収納する構造でもよい。通気孔３１、３２についても同様に、フィルタ４０を燃料ポンプ１の内部に収納する構造としてもよい。
【００５２】
また、フィルタ４０は、液体、詳しくは燃料の通過を阻止するとともに、通気性を有するものであれば、上記実施形態以外の材質や構成のものでもよい。
【００５３】
また、通気孔３０のみにフィルタ４０を設けてもよい。あるいは、通気孔３１及び通気孔３２のいずれか一方にフィルタ４０を設けてもよい。この場合、メンブレン６を耐久性の高いものにするか、フィルタ４０を備えていない通気孔３１、３２をなくして各ダンパ室１４、１５を密閉した構造にすればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料ポンプ
２  ダイヤフラム（第１の膜部材）
３  ポンプボディ（筐体）
４  ボトムボディ（筐体）
５  カバー（筐体）
６  メンブレン（第２の膜部材）
９  ポンプ室（液体室）
１０  パルス室（気体室）
１２  燃料吸入室(吸入室)
１３  燃料吐出室(吐出室)
１４  吸入側ダンパ室（ダンパ室）
１５  吐出側ダンパ室（ダンパ室）
３０  通気孔（第１の通気孔）
３１  通気孔（第２の通気孔）
３２  通気孔（第２の通気孔）
４０  フィルタ
４２  ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）
５１  止め輪(固定手段)
５２  止め輪(固定手段)
５４  ＣＲ型止め輪(固定手段)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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