JPH10162923A - 整流子およびそれを用いた燃料ポンプ - Google Patents

整流子およびそれを用いた燃料ポンプ

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JPH10162923A JP31986996A JP31986996A JPH10162923A JP H10162923 A JPH10162923 A JP H10162923A JP 31986996 A JP31986996 A JP 31986996A JP 31986996 A JP31986996 A JP 31986996A JP H10162923 A JPH10162923 A JP H10162923A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボン材を用いた耐久性に優れた整流子を
提供する。 【解決手段】 燃料ポンプ10はポンプ部20とこのポ
ンプ部20を駆動するモータ部30とから構成されてい
る。ポンプ部20からモータ部30の内部に圧送された
燃料は燃料吐出口43からエンジンに吐出される。ブラ
シと摺動する整流子60の接触部62は天然カーボンに
無定形炭素を含有して形成されている。したがって、接
触部62の機械的強度が高まり、ブラシとの摺動による
摩耗量が減少することにより、接触部62が摩耗限界に
達するまでの寿命が長くなるので燃料ポンプの耐久性が
向上する。また、安価な天然カーボンを使用できるので
整流子の製造コストを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、整流子およびそれ
を用いた燃料ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば自動車用の燃料ポンプ
として、モータ部およびポンプ部を内蔵した電磁駆動式
の燃料ポンプが多く使用されている。モータ部の複数に
分割された整流子の接触部がブラシと摺動することによ
りコイルを巻回した電機子に電源から電流が供給され、
電機子が回転する。この電機子の回転によりポンプ部の
インペラが回転し燃料が燃料タンクから吸い上げられ、
内燃機関(以下、「内燃機関」をエンジンという)に供
給される。
【0003】整流子の接触部は銅で形成されることが一
般的である。銅製の接触部と摺動するブラシの硬度が低
いとブラシの摩耗が激しく寿命が短くなるので、例えば
硬度の高い無定形炭素をカーボン材に含有してブラシを
形成し耐摩耗性を向上させることが考えられる。しか
し、銅製の接触部は、例えば酸化した燃料や硫黄成分を
含む燃料と反応して腐食することがある。また、導電性
を有する硫化銅が生成されることにより、複数に分割さ
れている接触部が電気的に接続する可能性がある。接触
部が燃料と反応することを防止するために、米国特許番
号第5175463号明細書に開示されているように接
触部をカーボン材で形成するものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カーボ
ン材で形成した接触部は銅製の接触部に比べて硬度が低
く機械的強度が劣るので、カーボン材で形成した接触部
を無定形炭素を含有して形成したブラシと摺動させると
接触部の摩耗速度が速くなり、接触部が摩耗限界に達す
るまでの寿命が短くなるという問題がある。整流子の接
触部をカーボン材にして燃料による腐食を防止しつつ機
械的摩耗にも強くする提案はなされていない。
【0005】また、接触部に用いるカーボン材として天
然カーボンよりも硬度が高い人工カーボンを用いると、
接触部の寿命は長くなるが、人工カーボンは天然カーボ
ンに比べて高価であるから製造コストが上昇するという
問題がある。本発明の目的は、カーボン材を用いた耐久
性に優れた整流子を提供することにある。また本発明の
他の目的は、耐久性に優れた燃料ポンプを提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
整流子によると、カーボン材に無定形炭素を含有した材
質でブラシとの接触部を形成したことにより、接触部の
機械的強度が高くなり摩耗限界に達するまでの接触部の
寿命が長くなるので、整流子の耐久性を向上させること
ができる。
【0007】本発明の請求項2記載の整流子によると、
人工カーボンに比べて硬度は低いが安価な天然カーボン
に無定形炭素を含有して接触部を形成することにより、
耐久性に優れた整流子を安価に製造することができる。
ここで、カーボン材に含有する無定形炭素の含有量が少
な過ぎると、接触部の耐久性を使用上必要な程度に向上
させることができない。逆に、無定形炭素の含有量が多
すぎると、接触部を焼成する際にクラックが発生する恐
れがある。接触部にクラックが発生すると整流子の接触
部として使用できないので接触部の歩留りが低下する。
そこで本発明の請求項3記載の整流子においては、カー
ボン材に含有する無定形炭素の含有量を5〜30重量%
にすることにより、耐久性を向上させ、かつ焼成時のク
ラック発生を抑制し歩留りを向上することができる。
【0008】本発明の請求項4記載の整流子によると、
鉄以上の導電率を有する金属端子と接触部とを電気的に
接続することにより、整流子における電力損を低減する
ことができる。本発明の請求項5記載の燃料ポンプによ
ると、請求項1〜4記載の整流子を用いることにより、
燃料ポンプの耐久性を向上することができる。
【0009】本発明の請求項6記載の燃料ポンプによる
と、カーボン材にカーボン材よりも電気抵抗の大きい無
定形炭素を含有した材質でブラシを形成することによ
り、整流子の接触部とブラシとの間の電気抵抗が大きく
なる。したがって、整流において電流の正負の切り換え
が速やかに行われるので、供給電力を効率よく電機子の
回転運動に変換することができる。さらに、電気抵抗が
大きくなることによりブラシと接触部との間で生じる火
花が減少するので、ブラシおよび接触部の火花による温
度上昇を抑制し、ブラシおよび接触部の寿命を延ばすこ
とができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例について説明する。本発明の整流子をインタンク
式燃料ポンプに適用した例を図1、図2および図3に示
す。図1に示すように、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30とから構成されている。モータ部30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31を環状に配置し、この永久磁石31の内周側
に同心円上に電機子32を配置した構成となっている。
【0011】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、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はハウジング11の一方の端部
内側に圧入固定されており、その中心に嵌着された軸受
24が電機子32の回転シャフト35を回転自在に支持
している。ポンプ部20で吸入された燃料はモータ部3
0内に圧送される。一方、ケーシングカバー22は、ケ
ーシング本体21に被せられた状態でハウジング11の
一端にかしめ等により固定されている。このケーシング
カバー22の中心にはスラスト軸受25が固定され、こ
れによって回転シャフト35のスラスト荷重が受けられ
るようになっている。ケーシングカバー22には吸入口
40が形成されており、図示しない燃料タンク内の燃料
が吸入口40からポンプ部20のポンプ流路41に吸入
される。ケーシング本体21およびケーシングカバー2
2により一つのケーシングが構成され、その内部にイン
ペラ23が回転自在に収容されている。
【0012】インペラ23の周縁部には羽根片が形成さ
れており、インペラ23の回転により吸入口40からポ
ンプ流路41に吸入された燃料はモータ部30内に圧送
される。電機子32はモータ部30内に回転自在に収容
され、図示しないコイルがコア32aの外周に巻回され
ている。整流子60は電機子32の図1の上部に配設さ
れており、図示しない電源から、コネクタ45に埋設さ
れたターミナル46、図示しないブラシ、整流子60を
介してコイルに電力が供給される。ブラシおよびブラシ
と摺動する整流子60の後述する接触部62は天然カー
ボンに無定形炭素を含有して形成されている。
【0013】整流子60は、図2および図3に示すよう
に等角度間隔に分割された8個のセグメント61と、セ
グメント61を支持する樹脂製の支持部69とからな
る。各セグメント61は、接触部62および接触部62
と電気的に接続している銅製端子部63からなる。各セ
グメント61を分割している溝は支持部69にまで達し
ているので、各セグメント61は互いに電気的に絶縁さ
れている。爪部63aは各端子部63の外周側に突出し
ており、コイルと電気的に接続している。
【0014】電機子32のコイルに通電し電機子32が
回転すると、この電機子32の回転シャフト35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、吸入口40からポンプ流路41内に燃料が吸入さ
れ、この燃料がインペラ23の各羽根片から運動エネル
ギーを受けてポンプ流路41内からモータ部30の内部
に圧送される。モータ部30の内部に圧送された燃料
は、電機子32の周囲を通過して燃料吐出口43から吐
出される。
【0015】次に、整流子60の製造手順を説明する。 端子部母材と接触する接触部母材の端面にニッケルめ
っきを施し、このニッケル面と端子部母材とをはんだ付
けする。端子部母材は外周に爪部63aを有する円板状
の銅製であり、接触部母材は天然カーボンに無定形炭素
を含有して形成したものである。端子部母材に樹脂を
モールドして支持部69を形成する。支持部69に達
するまで接触部母材および端子部母材を分割し、接触部
62および端子部63を形成する。
【0016】この後、爪部63aにコイルをヒュージン
グして接触部62とコイルとを電気的に接続する。ここ
で、接触部母材を形成する際に天然カーボンに含有する
無定形炭素の含有量が少な過ぎるとブラシと摺動する接
触部の機械的強度が不十分になり、無定形炭素を含有し
て形成したブラシと摺動させると接触部の摩耗が激しく
寿命が短くなる。逆に、無定形炭素の含有量が多すぎる
と、カーボン材に含有して成形したのち接触部母材を焼
成する際にクラックが発生し易くなるので接触部母材の
歩留りが低下する。
【0017】接触部母材の機械的強度を高め、歩留りを
向上させるために、天然カーボンに含有する無定形炭素
の含有量を5〜30重量%にすれば使用上要求される耐
久性および歩留りを満たすことができる。さらに、無定
形炭素の含有率を20重量%前後にすることが耐久性お
よび歩留りの点から望ましい。無定形炭素を含有せずに
形成した接触部と、無定形炭素を8重量%含有して形成
した接触部との耐久試験の結果を図4に示す。試験条件
は、通電電流5A、回転数8000rpm 、作動時間50
0hである。接触部と摺動するブラシも天然カーボンに
無定形炭素を8重量%含有して形成したものを使用し
た。図4に示すように、無定形炭素を8重量%含有した
方が含有しなかったものに比べはるかに耐久性に優れて
いることが判る。無定形炭素の含有率は8重量%に限る
ものではなく、前述した5〜30重量%の含有率で接触
部を形成すれば、無定形炭素を含有せずに形成した接触
部と比べてはるかに良好な耐久性を示す試験結果を得る
ことができる。また、ブラシも天然カーボンに5〜30
重量%の含有率で無定形炭素を含有して形成することが
望ましい。
【0018】以上説明した本発明の実施の形態を示す実
施例では、ブラシと摺動する整流子60の接触部62を
天然カーボンに無定形炭素を含有して形成したことによ
り、接触部62の機械的強度が高まり、ブラシとの摺動
による摩耗量が減少する。したがって、接触部が摩耗限
界に達するまでの寿命が長くなるので燃料ポンプの耐久
性が向上する。また、安価な天然カーボンを使用できる
ので整流子の製造コストを低減できる。
【0019】また本実施例では、接触部62およびブラ
シともに天然カーボンに電気抵抗の大きい無定形炭素を
含有した材質で形成することにより、金属で形成したも
のに比べて接触部62とブラシとの間の電気抵抗が大き
くなる。したがって、電機子32の回転に伴う整流にお
いて電流の正負の切り換えが速やかに行われるので、電
源からコイルに供給される電力を効率よく電機子32a
の回転運動に変換することができる。さらに、電気抵抗
が大きくなることによりブラシと接触部と62の間で生
じる火花が減少するので、ブラシおよび接触部62の火
花による温度上昇を抑制し、ブラシおよび接触部の寿命
を延ばすことができる。
【0020】また、接触部62およびブラシを天然カー
ボンに無定形炭素を含有して形成したことにより、酸化
した燃料や硫黄成分を含む燃料と接触部62およびブラ
シが接触しても接触部62およびブラシの腐食を防止す
ることができる。例えば銅製の接触部と比較すると、硫
黄成分と接触部が反応して導電性を有する硫化銅が接触
部の各セグメント間に形成されないので、各セグメント
間の絶縁を保持することができる。
【0021】また本実施例では、全体として円板状に形
成された接触部62を用いたが、接触部を全体として円
筒状に形成し、円筒状の側面にブラシを接触させる構成
にすることも可能である。また、鉄以上の導電率を有す
る材質であれば、例えば銅に代えて黄銅、ステンレス
鋼、それら材質の合金等で端子部を形成することも可能
である。
【0022】また本実施例は、インタンク式の燃料ポン
プに本発明の整流子の構成を適用したものであるが、燃
料ポンプに限らず耐久性を要求される使用分野であれば
どのような分野においても本発明の整流子を用いること
が効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の燃料ポンプを示す断面図で
ある。
【図2】本実施例の整流子を示す平面図である。
【図3】図2のIII −III 線断面図である。
【図4】接触部に無定形炭素を用いた場合と用いなかっ
た場合の耐久性を示す特性図である。
【符号の説明】
10 燃料ポンプ 11 ハウジング 20 ポンプ部 30 モータ部 32 電機子 60 整流子 61 セグメント(整流子) 62 接触部(整流子) 63 端子部(整流子、金属端子) 69 支持部(整流子)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボン材に無定形炭素を含有した材質
    でブラシとの接触部が形成されていることを特徴とする
    整流子。
  2. 【請求項2】 前記カーボン材は天然カーボンであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の整流子。
  3. 【請求項3】 無定形炭素の含有量は5〜30重量%で
    あることを特徴とする請求項2記載の整流子。
  4. 【請求項4】 前記接触部は鉄以上の導電率を有する金
    属端子と電気的に接続していることを特徴とする請求項
    1、2または3記載の整流子。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載の整流子を用いること
    を特徴とする燃料ポンプ。
  6. 【請求項6】 カーボン材に無定形炭素を含有した材質
    で前記ブラシを形成することを特徴とする請求項5記載
    の燃料ポンプ。
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