JP2001192754A - ガソリンの高圧高速流通下ですぐれた耐摩耗性を発揮するモータ式燃料ポンプの黒鉛分散型Cu基焼結合金製軸受及びそれを用いたモータ式燃料ポンプ - Google Patents
ガソリンの高圧高速流通下ですぐれた耐摩耗性を発揮するモータ式燃料ポンプの黒鉛分散型Cu基焼結合金製軸受及びそれを用いたモータ式燃料ポンプInfo
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Abstract
性を発揮するモータ式燃料ポンプの黒鉛分散型Cu基焼
結合金製軸受を提供する。 【解決手段】 モータ式燃料ポンプの軸受を、質量%
で、Zn:10〜25%、Ni:10〜25%、P :
0.1〜0.9%、C :1〜8%、を含有し、残りが
Cuと不可避不純物からなる組成、並びに5〜25%の
気孔率を有する黒鉛分散型Cu基焼結合金で構成する。
Description
れ、かつ高駆動操業されるモータ式燃料ポンプに適用し
た場合にすぐれた耐摩耗性を発揮する黒鉛分散型Cu基
焼結合金製軸受に関するものである。
ポンプが図1に概略横断面図で例示される構造をもつこ
とが知られている。すなわち、図示される通り上記燃料
ポンプは、ケーシング内において、モータの両端部に固
設した回転軸が軸受に支持され、前記回転軸の一方端部
にはインペラが挿入され、かつ前記インペラ、モータ
(アーマチュア)の外周面、および軸受と回転軸との間
の図示しない隙間にそって狭い間隙のガソリン流通路が
形成された構造を有し、前記モータの回転でインペラが
回転し、このインペラの回転でガソリンがケーシング内
に取り込まれ、取り込まれたガソリンはインペラ、モー
タの外周面、および軸受と回転軸との間の図示しない隙
間にそって形成された前記ガソリン流通路を通って送り
出され、別設のガソリンエンジンに送り込まれるように
作動するものである。なお、図1では両軸受の外周部を
微量の燃料が通過し、インペラで昇圧されたガソリンは
図示しないケーシングの燃料通路を通してアーマチュア
外周面のところまで到達する。また、上記の燃料ポンプ
の構造部材である上記軸受が、質量%(以下、%は質量
%を示す)で、 Zn:10〜25%、 Ni:10〜25%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有
するCu基鋳造合金で構成されていることも知られてい
る。
動車などのガソリンエンジンの軽量化、並びに高性能化
はめざましく、これに伴って、これに用いられる燃料ポ
ンプにも小型化が強く求められているが、上記の従来燃
料ポンプの場合、吐出性能を確保しつつこれを小型化す
るには、高駆動すなわち回転数を高くすることが必要で
あり、そうすると、燃料ポンプ内に取り込まれたガソリ
ンは一段と狭くなった間隙の流通路を高圧で、かつ速い
流速で通り抜けることになり、このような条件下では特
に燃料ポンプの構造部材であるCu基鋳造合金製軸受の
摩耗進行が著しく速くなり、比較的短時間で使用寿命に
至るのが現状である。
上述のような観点から、小型化されて、高駆動操業され
る燃料ポンプに用いるのに適した軸受を開発すべく研究
を行った結果、燃料ポンプの軸受を、上記の従来軸受を
構成するCu基鋳造合金に代って、 Zn:10〜25%、 Ni:10〜25%、 P :0.1〜0.9%、 C :1〜8%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成、並
びに5〜25%の気孔率を有する黒鉛分散型Cu基焼結
合金で構成すると、ガソリンの高圧高速流により軸受が
受ける摩擦抵抗が軸受がもつ気孔によって緩和され、一
方前記気孔を形成した分だけ耐摩耗性が低下するように
なるが、この耐摩耗性の低下はCu−Ni−Zn合金の
固溶体相からなる素地に分散分布した硬質のCu−P化
合物と同じく素地に分散分布した潤滑性の高い黒鉛によ
って補われることから、この結果の黒鉛分散型Cu基焼
結合金製軸受は、これの素地を形成するCu−Ni−Z
n合金のもつすぐれた強度および耐食性と相俟って、ガ
ソリンの高圧高速流に曝された環境下ですぐれた耐摩耗
性を発揮するようになり、また、この黒鉛分散型Cu基
焼結合金製軸受を使用したモータ式燃料ポンプは硫黄又
はその化合物を不純物に含む燃料に対してもすぐれた寿
命を有することができる、という研究結果を得たのであ
る。
されたものであって、 Zn:10〜25%、 Ni:10〜25%、 P :0.1〜0.9%、 C :1〜8%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成、並
びに5〜25%の気孔率を有する黒鉛分散型Cu基焼結
合金で構成してなる、ガソリンの高圧高速流通下ですぐ
れた耐摩耗性を発揮するモータ式燃料ポンプの黒鉛分散
型Cu基焼結合金製軸受およびそれを有するモータ式燃
料ポンプに特徴を有するものである。
構成する黒鉛分散型Cu基焼結合金の成分組成および気
孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。 (1)成分組成 (a)ZnおよびNi これらの成分には、上記の通り共にCuに固溶して、C
u−Ni−Zn合金の固溶体相からなる素地を形成し、
軸受の強度および耐食性を確保する作用があるが、Ni
については、その含有量が10%未満でも、25%を越
えても強度が低下するようになり、またZnでは、その
含有量が10%未満になると耐食性が低下するようにな
り、一方その含有量が25%を越えると強度が急激に低
下するようになることから、それぞれの含有量をZn:
10〜25%、望ましくは15〜20%、Ni:10〜
25%、望ましくは15〜20%と定めた。
すると共に、素地に分散分布する硬質のCu−P合金を
形成して耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有
量が0.1%未満では前記作用に所望の向上効果が得ら
れず、一方その含有量が0.9%を越えると強度が急激
に低下するようになることから、その含有量を0.1〜
0.9%、望ましくは0.3〜0.6%と定めた。
し、軸受にすぐれた潤滑性を付与し、もって軸受の耐摩
耗性向上に寄与する作用があるが、その含有量が1%未
満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その
含有量が8%を越えると強度低下が著しくなることか
ら、その含有量を1〜8%、望ましくは2〜6%と定め
た。
の通りガソリンの高圧高速流により軸受が受ける強い摩
擦および高い面圧を緩和し、もって前記ガソリンの高圧
高速流による軸受の摩耗を著しく抑制する作用がある
が、その気孔率が5%未満では、素地中に分布する気孔
の割合が少なくなり過ぎて前記作用を十分満足に発揮す
ることができず、一方その気孔率が25%を越えると、
軸受の強度が急激に低下するようになることから、その
気孔率を5〜25%、望ましくは10〜20%と定め
た。
合金製軸受を実施例により具体的に説明する。原料粉末
として、いずれも水アトマイズ法により形成され、かつ
45μmの平均粒径を有する5種類のCu−Ni−Zn
合金粉末、すなわちCu−15.8%Ni−18.3%
Zn合金粉末、Cu−16.9%Ni−18.0%Zn
合金粉末、Cu−18.8%Ni−18.4%Zn合金
粉末、Cu−17.4%Ni−16.4%Zn合金粉
末、およびCu−17.3%Ni−19.9%Zn合金
粉末(以上5種類)、45μmの平均粒径を有する水ア
トマイズCu−P合金(P:33%含有)粉末、さらに
75μmの平均粒径を有する黒鉛粉末を用意し、これら
原料粉末を所定の配合組成に配合し,ボールミルで40
分間混合した後、150〜300MPaの範囲内の所定
の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体をアンモニ
ア分解ガス雰囲気中、750〜900℃の範囲内の所定
の温度に40分間保持の条件で焼結することにより、そ
れぞれ表1に示される組成並びに気孔率を有する黒鉛分
散型Cu基焼結合金で構成され、かついずれも外形:9
mm×内径:5mm×高さ:6mmの寸法をもった本発
明焼結軸受1〜17をそれぞれ製造した。この結果得ら
れた本発明焼結軸受1〜17の任意断面を光学顕微鏡
(200倍)を用いて観察したところ、いずれもCu−
Ni−Zn合金の固溶体相からなる素地にCu−P合金
と黒鉛が微細に分散分布し、かつ気孔も存在する組織を
示した。また、比較の目的で、別途、表1に示される組
成を有するCu基鋳造合金で構成され、かつ同じ外形:
9mm×内径:5mm×高さ:6mmの寸法をもった従
来鋳造軸受1〜9をそれぞれ調製した。
よび従来鋳造軸受1〜9を外形寸法が長さ:110mm
×直径:38mmの燃料ポンプに組み込み、この燃料ポ
ンプをガソリンタンク内に設置し、 インペラの回転数:4000(最小回転数)〜1000
0(最大回転数)r.p.m.、 ガソリンの流量:0.05m3/時(最小流量)〜0.
15m3/時(最大流量)、 軸受がガソリンの流通により受ける圧力:最大300K
Pa、 試験時間:200時間、 の条件、すなわちガソリンが狭い間隙を高速で流通し、
これによって軸受が高圧を受け、かつ速い流速のガソリ
ンに曝される条件で実機試験を行い、試験後の軸受面に
おける最大摩耗深さを測定した。この測定結果を同じく
表1に示した。
u基焼結合金で構成された本発明焼結軸受1〜17は、
いずれも前記合金の素地に分散分布する気孔、並びに硬
質のCu−P合金および高い潤滑性を有する黒鉛の作用
で、ガソリンの高圧高速流通下で、Cu基鋳造合金で構
成された従来鋳造軸受1〜9に比して一段とすぐれた耐
摩耗性を発揮することが明らかである。上述のように、
この発明の黒鉛分散型Cu基焼結合金製軸受は、通常の
燃料ポンプの軸受としては勿論のこと、特に燃料ポンプ
の小型化および高駆動化に伴ってガソリンの高速流に曝
され、かつ高面圧を受ける環境下で用いた場合でも、す
ぐれた耐摩耗性を発揮するものであるから、ガソリンエ
ンジンの軽量化、並びに高性能化に十分満足に対応でき
るものである。
横断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 質量%で、 Zn:10〜25%、 Ni:10〜25%、 P :0.1〜0.9%、 C :1〜8%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成、並
びに5〜25%の気孔率を有する黒鉛分散型Cu基焼結
合金で構成したことを特徴とする、ガソリンの高圧高速
流通下ですぐれた耐摩耗性を発揮するモータ式燃料ポン
プの黒鉛分散型Cu基焼結合金製軸受。 - 【請求項2】 請求項1の黒鉛分散型Cu基焼結合金製
軸受を使用したモータ式燃料ポンプ
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