JP4508143B2

JP4508143B2 - 燃料ポンプ

Info

Publication number: JP4508143B2
Application number: JP2006104990A
Authority: JP
Inventors: 真司間
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: CN101050741A; JP2007278161A; BRPI0701526B1; BRPI0701526A; CN101050741B; US20070236097A1

Description

本発明は、整流子と接触して電機子に電気を供給するブラシを備えた燃料ポンプに関する。

従来より、吸入した燃料を昇圧するポンプ部と、電機子および整流子を有してポンプ部を駆動するモータ部とを備え、モータ部のケーシング内部を燃料が流通するように配置された燃料ポンプが知られている（例えば、特許文献１、２、３、４参照）。整流子にはブラシが接触し、ブラシはピグテールにより端子と接続されている。そして、端子に供給される電気はピグテール、ブラシ、整流子を通じて電機子に供給される。

ピグテールの端部はブラシに形成された取付穴に挿入配置され、取付穴には金属粉が充填されている。この金属粉は、ピグテールとブラシとを電気的に接続する保持固定部材として機能する。そして、ブラシは整流子に押し付けられており、その押し付ける方向にブラシが移動することに追従してピグテールは変形する。よって、ピグテールの材質に銅線を採用して、ブラシの移動に追従して変形する柔軟性を確保するのが一般的である。

特開昭５６−６６４４６号公報特開平９−１５４２６１号公報特開２００１−１８６７０８号公報特開２００２−２１８７１２号公報

しかしながら、燃料中に硫黄や酸化成分が含まれている場合には、その成分によりピグテールを構成する銅線が腐食してしまい銅線の線径が細くなる。すると、例えば車両振動等により銅線が断線する恐れが生じる。これに対し、特許文献３記載の如く銅線に替えて鉄系金属やカーボンファイバをピグテールの材質として、ピグテールの耐腐食性を高めることが考えられるが、その場合にはピグテールに要求される上述の柔軟性が損なわれてしまう。

また、保持固定部材の金属粉には銅粉を用いることが一般的であるが、燃料中に硫黄や酸化成分が含まれている場合には、その成分により銅粉が腐食してしまい、ピグテールとブラシの電気接続不良の恐れが生じる。これに対し、特許文献４記載の如く銅粉に替えて錫粉や金粉を採用して耐腐食性向上を図ることが考えられるが、錫粉を採用すると電気抵抗が高くなる問題が生じ、金粉を採用するとコスト高を招いてしまう。

そこで、本発明の目的は、柔軟性確保と耐腐食性向上との両立を実現したピグテールを備える燃料ポンプを提供することにある。また、本発明の他の目的は、電気抵抗減少とコスト高抑制を図りつつ耐腐食性向上を実現した保持固定部材を備える燃料ポンプを提供することにある。

請求項１から３のいずれか一項記載の発明では、ピグテールは、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属を少なくとも含むため、ピグテールの耐腐食性を向上できる。また、ピグテールは銅合金であるため、鉄系金属やカーボンファイバをピグテールの材質に採用した場合に比べて、ピグテールの柔軟性を確保できる。
また、銅合金に含まれる耐腐食性金属の添加量は１０〜５０ｗｔ％である。銅合金への耐腐食性金属の添加量が過小であると耐腐食性の効果が十分に奏されず、過大であると、例えば耐腐食性金属が錫等の銅よりも低導電性の場合には、ピグテールの電気抵抗が高くなってしまう。これに対し、銅合金への耐腐食性金属の添加量を１０〜５０ｗｔ％とすることで、耐腐食性の確保と電気抵抗の増大抑制とをバランスよく両立できる。
さらに、耐腐食性金属は、ニッケルである。ニッケル銅より硫化生成エネルギーが高く、かつ、銅より酸化生成エネルギーも高い。従って、耐腐食性に優れたピグテールにできる。

請求項２記載の発明では、ピグテールの銅合金中に含まれる不純物の含有率は１ｗｔ％以下である。不純物が多く含まれていると耐腐食性低下、電気抵抗増大および柔軟性低下を招いてしまうのに対し、不純物の含有率を１ｗｔ％以下とすることで、耐腐食性、電導性および柔軟性を十分に確保できる。
なお、上記単位「ｗｔ％」は日本工業規格にて規定されている「質量パーセント」を意味し、銅合金全体の重量に対する不純物の重量の比率を意味する。

上記他の目的を達成するため請求項３記載の発明では、保持固定部材の金属粉は、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属を少なくとも含む。よって、金属粉の耐腐食性を向上できる。また、保持固定部材の金属粉は銅合金であるため、錫粉のみからなる保持固定部材に比べて電気抵抗を小さくでき、金粉のみからなる保持固定部材に比べて安価にできる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２に示す燃料ポンプ１０は、例えば図示しない二輪または四輪車両等の燃料タンク内に収容されており、燃料タンクから吸入した燃料をエンジン側に供給するものである。

燃料ポンプ１０はポンプ部２０とこのポンプ部２０を駆動する電磁駆動部としてのモータ部５０とから構成されている。モータ部５０はブラシ付の直流モータであり、円筒状のハウジング１１内に永久磁石を環状に配置し、この永久磁石の内周側に同心円上に電機子５２を配置した構成となっている。

ポンプ部２０は、ケーシング本体２１、ケーシングカバー２２およびインペラ２３等から構成されている。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２により一つの流路部材が構成され、その内部に回転部材としてのインペラ２３が回転可能に収容されている。インペラ２３は、外周縁に全周にわたり羽根と、羽根の間に形成された羽根溝とを有している。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２は、例えばアルミのダイカスト成形により形成されている。ケーシング本体２１の中心には軸受部材３０が嵌着されており、この軸受部材３０により、電機子５２の回転軸５５の一方の端部は回転可能に支持されている。回転軸５５の他方の端部は軸受部材４０により回転可能に支持されている。

図２に示すように、ケーシングカバー２２には燃料入口６０が形成されており、インペラ２３が回転することにより図示しない燃料タンク内の燃料が燃料入口６０からポンプ流路６１に吸入される。ポンプ流路６１に吸入された燃料はインペラ２３の回転により昇圧され、ケーシング本体２１に形成された燃料出口からモータ部５０の燃料室５１に排出される。

電機子５２はモータ部５０内に回転可能に収容され、コイルがコア５３の外周に巻回されている。整流子５４は円板状に形成されており、電機子５２の上部に配設されている。図示しない電源から、コネクタハウジング６７に埋設されたターミナル６８、ブラシ６９、整流子５４を介してコイルに電力が供給される。ブラシ６９は、弾性部材としてのコイルスプリング７０により整流子５４に押し付けられている。図２に示す如くブラシ６９は、回転軸５５の軸方向に延びる向きに設置され、軸方向に押し付けられているが、径方向に延びる向きに設置され、径方向に押し付けられるようになっていてもよい。

供給された電力により電機子５２が回転すると、電機子５２の回転軸５５とともにインペラ２３が回転する。インペラ２３が回転すると、燃料入口６０からポンプ流路６１に燃料が吸入され、この燃料がインペラ２３の各羽根から運動エネルギーを受けてポンプ流路６１から燃料室５１に排出される。燃料室５１に排出された燃料は、電機子５２の周囲を通過し吐出口６５から燃料ポンプ外に吐出される。吐出口６５には逆止弁６６が収容されており、この逆止弁６６が吐出口６５から吐出された燃料の逆流を防止している。

次に、ブラシ６９の構成について図１を用いて説明する。
ブラシ６９は、ピグテール７２によりターミナル６８と電気的に接続されている。ピグテール７２の端部は、ブラシ６９に形成された取付穴７１に挿入配置されている。そして、取付穴７１には金属粉が充填されており、この金属粉は、ピグテール７２とブラシ６９とを電気的に接続する保持固定部材７３を構成する。また、ハウジング１１内のうちブラシ６９および整流子５４が配置される部分には、燃料が流通する。従って、ピグテール７２および保持固定部材７３は燃料と接触することとなる。

ブラシ６９および保持固定部材７３の製造方法を説明すると、ブラシ６９は、カーボン等の導電性粉粒体を取付穴７１を有する形状に加圧成形し、その後、焼成することで所定の形状に形成される。その後、取付穴７１にピグテール７２の一端を挿入し、その後、取付穴７１に金属粉を充填して加圧する。その後、ピグテール７２の他端を必要な長さに切断する。

ピグテール７２の材質は銅合金であり、銅合金の素線を撚って構成される撚線である。素線の直径は約０．１ｍｍである。この銅合金中には、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属が少なくとも含まれている。このような耐腐食性金属の一例として、亜鉛、ニッケル、錫等が挙げられる。亜鉛、ニッケル、錫は、銅より硫化生成エネルギーが高く、かつ、銅より酸化生成エネルギーも高い。従って、耐腐食性に優れる。また、銅合金中に混入してしまう不純物が、銅合金１００ｗｔ％（質量パーセント）に対し１ｗｔ％以下となるように、ピグテール７２は製造管理されている。
また、ピグテール７２の銅合金への耐腐食性金属の添加量は、銅合金１００ｗｔ％に対し１０〜５０ｗｔ％であり、好ましくは２０〜４０ｗｔ％、より好ましくは約３０ｗｔ％である。

保持固定部材７３の金属粉の材質は、銅合金であり、この銅合金中には、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属が少なくとも含まれている。このような耐腐食性金属の一例として、亜鉛、ニッケル、錫等が挙げられる。また、銅合金中に混入してしまう不純物が、銅合金１００ｗｔ％に対し１ｗｔ％以下となるように、保持固定部材７３は製造管理されている。
また、保持固定部材７３の銅合金への耐腐食性金属の添加量は、銅合金１００ｗｔ％に対し１０〜５０ｗｔ％であり、好ましくは２０〜４０ｗｔ％、より好ましくは約３０ｗｔ％である。

上記構成の本実施形態によれば、ピグテール７２は、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属を含むため、ピグテール７２の耐腐食性を向上できる。また、ピグテール７２は銅合金であるため、鉄系金属やカーボンファイバをピグテールの材質に採用した場合に比べて、ピグテール７２の柔軟性を確保できる。よって、ブラシ６９がコイルスプリング７０により整流子５４に押し付けられる向きに移動することに追従して、ピグテール７２は容易に変形できる。よって、ピグテール７２の損傷を低減できる。また、車両等の振動に起因したピグテール７２の疲労破壊に対しても有利となる。

ここで、ピグテール７２の銅合金および保持固定部材７３の銅合金の両方に関し、銅合金への耐腐食性金属の添加量が過小であると、図３に示す如く耐腐食性の効果が十分に奏されない。図３は、ピグテール７２直径寸法の腐食による減少率と、耐腐食性金属の添加量との関係を示すグラフであり、耐腐食性金属としてニッケル、錫、亜鉛の３種類について示している。なお、上記「減少率」とは、腐食していない状態のピグテール７２直径寸法に対する、腐食した状態の直径寸法の比率である。
本実施形態では耐腐食性金属の添加量を１０ｗｔ％以上としているので、耐腐食性金属に錫を採用した場合には、減少率を５０％以下に抑えることができる。よって、ピグテール７２の断線を抑制でき、特に、車両等の振動に起因したピグテール７２の疲労破壊に対して有利となる。

一方、ピグテール７２の銅合金および保持固定部材７３の銅合金の両方に関し、銅合金への耐腐食性金属の添加量が過大であると、ピグテール７２の電気抵抗が高くなることに起因して、電機子５２に供給される電気の電圧が低くなり、ひいては、図４に示す如く燃料ポンプ１０の吐出量が低下してしまう。図４は、燃料ポンプ１０の性能低下率と、耐腐食性金属の添加量との関係を示すグラフであり、耐腐食性金属として錫を採用した場合のグラフである。なお、上記「性能低下率」とは、耐腐食性金属を添加していない場合の燃料ポンプ１０の吐出流量に対する、耐腐食性金属を添加することにより低下した分の吐出流量の比率である。
本実施形態では耐腐食性金属の添加量を５０ｗｔ％以下としているので、燃料ポンプ１０の性能低下率を３％以下に抑えることができる。

（他の実施形態）
ピグテール７２の耐食性をさらに高めるために、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属によるメッキをピグテール７２の表面に施してもよい。
上記実施形態のピグテール７２は、素線を撚って構成される撚線であるが、網線であってもよい。
上記実施形態では、ピグテール７２の銅合金および保持固定部材７３の銅合金の両方に対して、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属を添加しているが、少なくとも一方の銅合金に耐腐食性金属を添加するようにしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態によるブラシ、ピグテールおよび保持固定部材を示す正面図。本発明の一実施形態による燃料ポンプを示す断面図。本発明の一実施形態における、耐腐食金属添加量と線径減少率の関係を示す図。本発明の一実施形態における、耐腐食金属添加量と性能低下率の関係を示す図。

符号の説明

１０：燃料ポンプ、２０：ポンプ部、５０：モータ部、５２：電機子、５４：整流子、６９：ブラシ、７１：取付穴、７２：ピグテール、７３：保持固定部材

Claims

吸入した燃料を昇圧するポンプ部と、
電機子および前記電機子に供給される電流を整流する整流子を有し、前記電機子の回転により前記ポンプ部を駆動し、前記ポンプ部により昇圧した燃料が内部を流通するモータ部と、
前記整流子と接触するブラシと、
前記ブラシと接続して前記ブラシを通じて前記電機子に電気を供給し、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属を少なくとも含む銅合金であるピグテールと、
を備え、
前記銅合金に含まれる前記耐腐食性金属の添加量は１０〜５０ｗｔ％であり、
前記耐腐食性金属は、ニッケルである燃料ポンプ。
前記ピグテールの銅合金中に含まれる不純物の含有率は１ｗｔ％以下である請求項１記載の燃料ポンプ。
前記ブラシには、前記ピグテールの端部が配置される取付穴が形成されており、
前記取付穴に充填され、前記ピグテールと前記ブラシとを電気的に接続し、銅より硫化生成エネルギーまたは酸化生成エネルギーが高い耐腐食性金属を少なくとも含む銅合金粉体である保持固定部材を備える請求項１または２記載の燃料ポンプ。