JPH11168859A - 整流子およびそれを用いたインタンク式燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシと接触部との間の接触電圧降下を低減
する整流子を提供する。 【解決手段】 整流子６０は、ブラシと摺動する接触部
６１と、接触部６１を支持する樹脂製の支持部とからな
る。接触部６１は溝６４により互いに電気的に絶縁され
た８個のセグメント６２に分割されている。溝６５は各
セグメント６２のブラシとの摺動側に放射状に一つずつ
形成されている。溝６５の深さはセグメント６２の厚み
よりも浅いので、溝６５を挟んだ各セグメント６２の両
側は電気的に導通している。整流子６０の回転に伴い溝
６４に加え溝６５がブラシと接触部６１との間の燃料を
かきだすとともに、整流子６０の遠心力により溝６５に
沿って燃料が径方向外側に流出することにより、ブラシ
と接触部６１との間に形成される液膜の厚さが薄くな
り、ブラシと接触部６１との間の接触電圧降下が低減す
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
のインタンク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
圧が印加され、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】このような燃料ポンプに用いられる整流子
として米国特許番号第５１７５４６３号の明細書および
図面に開示されるものが知られている。ここに開示され
る整流子はブラシとの接触部にカーボン材を用い、整流
子の耐久性を向上させようとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ポンプ部およびモータ
部を内蔵したインタンク式の燃料ポンプでは、ブラシと
整流子との摺動箇所を燃料が満たしている。整流子とブ
ラシとが低速で摺動する場合、整流子とブラシとは電気
的に良好に導通しているが、整流子とブラシとが高速で
摺動する場合、整流子とブラシとの間に形成される燃料
の液膜が厚くなり、整流子とブラシ間の接触電圧降下が
増加する。整流子とブラシとの間の接触電圧降下が増加
すると整流子からモータ部のコイルに印加される電圧が
低下するので、モータ部で生じるトルクが低下し、燃料
吐出量が減少するという問題がある。特に、軽油等の粘
性の高い燃料を圧送する燃料ポンプでは、整流子とブラ
シ間の液膜の厚みが増加しやすいので、燃料吐出量が減
少し易い。

【０００５】本発明の目的は、ブラシとの接触部との間
の接触電圧降下を低減する整流子を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、ブラシから整流子を経て印加
される電圧の低下を低減し、燃料吐出量を増加するイン
タンク式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、複数のセグメントからなる接触部のブ
ラシとの摺動側に各セグメント内の電気的導通を保持し
ながら凹部を形成している。液体中に整流子が配設され
ても、ブラシと接触部との間に存在する液体を整流子の
回転とともに凹部が取り除くので、ブラシと接触部との
間に形成される液膜の厚さを薄くすることができる。し
たがって、ブラシと接触部との間の接触電圧降下を低減
することにより、整流子から電機子のコイルに所定の電
圧を印加することができる。

【０００７】本発明の請求項２記載の整流子によると、
平板状に形成された接触部の回転中心から放射状に溝を
形成することにより、この溝がブラシと接触部との間か
ら液体をかきだすとともに、遠心力により溝を通って液
体が径方向外側に流れる。したがって、ブラシと接触部
との間に形成される液膜の厚さを薄くし、ブラシと接触
部との間の接触電圧降下を低減することができる。

【０００８】本発明の請求項３記載の整流子によると、
円筒状に形成された接触部の軸方向に溝を形成すること
により、この溝がブラシと接触部との間から液体をかき
だす。したがって、ブラシと接触部との間に形成される
液膜の厚さを薄くし、ブラシと接触部との間の接触電圧
降下を低減することができる。本発明の請求項４記載の
整流子によると、請求項２または３記載の整流子の構成
において形成する溝の幅を０．１mm〜２mmにしている。
なぜなら、０．１mmよりも溝の幅が狭いと液体をかきだ
す能力が低下し、ブラシと接触部との間に形成される液
膜の厚さを薄くすることが困難になる。また、２mmより
も溝の幅が広いとブラシが溝を通過する際にブラシと整
流子との電気的な非導通時間が長くなり、電機子で発生
するトルクが低下するからである。

【０００９】本発明の請求項５記載の整流子によると、
カーボン材を用いて接触部を形成することにより、燃料
中の水分、酸または硫黄等による腐食がなくなり摩耗限
界に達するまでの接触部の寿命が長くなる。したがっ
て、整流子の耐久性を向上させることができる。本発明
の請求項６記載の整流子によると、金属材を用いて接触
部を形成することにより接触部の加工が容易である。

【００１０】本発明の請求項７記載のインタンク式燃料
ポンプによると、請求項１〜６記載の整流子を用いるこ
とにより、燃料ポンプのモータ部に供給される電力の低
下を防止できる。したがって、燃料ポンプの吐出能力の
低下を防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例について図に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の整流子をインタンク式燃料ポン
プに適用した第１実施例を図３に示す。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３２を配置した構成となって
いる。

【００１２】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の燃料室３１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２２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。

【００１３】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燃料室３１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、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いる。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。

【００１４】整流子６０は、図１および図２に示すよう
にブラシと摺動する接触部６１と、接触部６１を支持す
る樹脂製の支持部６９とからなる。接触部６１は銅また
は他の金属で形成されており、全体として円板状に形成
されている。接触部６１は溝６４により等角度間隔に８
個のセグメント６２に分割されている。溝６４は支持部
６９にまで達しているので、各セグメント６２は互いに
電気的に絶縁されている。爪部６２ａは外周側に突出し
ており、コイルの端部をヒュージングすることにより爪
部６２ａはコイルと電気的に接続している。

【００１５】凹部としての溝６５は各セグメント６２の
ブラシとの摺動側に放射状に一つずつ形成されている。
溝６５の深さはセグメント６２の厚みよりも浅いので、
溝６５を挟んだ各セグメント６２の両側は電気的に導通
している。溝６５の幅は０．１〜２mmの範囲内で設定さ
れている。図２に示す６２ｂ、６９ａは溝６４に面した
セグメント６２、支持部６９の端面を示し、６２ｃは溝
６５に面したセグメント６２の端面を示している。

【００１６】図４は第１実施例に示す整流子の変形例で
あり、接触部６６をカーボン材で形成したものである。
整流子以外の構成は第１実施例と同一である。接触部６
６は溝６４により８個のセグメント６７に分割されてお
り、銅製の端子も溝６４により８個の端子６８に分割さ
れている。各セグメント６７と各端子６８とは、はんだ
付け等により電気的に接続されている。図４において、
６７ａ、６８ａは溝６４に面したセグメント６７、端子
６８の端面を示し、６７ｂ、６８ｂは溝６５に面したセ
グメント６７、端子６８の端面を示している。

【００１７】第１実施例および変形例の作動について説
明する。整流子６０からコイルに電圧が印加され電機子
３２が回転すると、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内から燃料室３１に圧送さ
れる。燃料室３１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から燃料ポンプ外に吐出さ
れる。

【００１８】整流子は燃料室３１の中に配置されている
ので、ブラシと接触部との摺動箇所は燃料で満たされて
いる。電機子３２が低速で回転しているときブラシと各
セグメント６２とは互いに確実に摺動しているので、ブ
ラシとセグメント６２との電気的導通は良好に行われ
る。しかし、図５に示すように電機子３２の回転数が増
加すると、ブラシと各セグメントとの間に形成される燃
料の液膜が厚くなり、ブラシと接触部との間の接触電圧
降下が大きくなる。

【００１９】同じ整流子の構成では、図５の◇と◆とで
示すグラフから分かるように、ガソリンよりも粘性の高
い軽油の方がブラシと接触部との間に形成される液膜が
厚くなるので回転数の増加に伴う接触電圧降下が大きく
なる。また、図５の◇と●とで示すグラフから分かるよ
うに、同じ燃料を用い、セグメントを電気的に絶縁する
溝６４だけを形成した場合には、接触部をカーボン材で
形成したものよりも銅で形成したものの方が回転数の増
加に伴う接触電圧降下が小さくなる。

【００２０】そして、図５の◆と▲とで示すグラフから
分かるように、各セグメントを絶縁する溝６４だけを形
成したものよりも溝６５を追加したものの方が回転数の
増加に伴う接触電圧降下が高回転時において２Ｖ低減し
ている。図５ではカーボン材で接触部を形成し、同じ燃
料を使用した場合の溝６５の有無を◆および▲で示した
が、銅で接触部を形成した場合も、溝６４だけを形成し
たものよりも溝６５を追加したものの方が回転数の増加
に伴う接触電圧降下が低減する。

【００２１】これは、整流子の回転に伴い溝６４に加え
溝６５がブラシと接触部との間の燃料をかきだすととも
に、整流子の遠心力により放射状に形成された溝６５に
沿って燃料が径方向外側に流出することにより、ブラシ
と接触部との間に形成される液膜の厚さが薄くなるから
である。以上説明した第１実施例および変形例では、接
触部を銅またはカーボン材のいずれで形成しても、セグ
メントを絶縁する溝６４だけを形成するよりも、さらに
溝６５を追加した方が回転数の増加に伴うブラシと接触
部との間の接触電圧降下を低減できる。

【００２２】さらに、変形例のようにカーボン材で接触
部を形成することにより燃料中の水分、酸または硫黄等
による腐食がなくなるので、燃料ポンプの寿命を延ばす
ことができる。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図６および図７に
示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号
を付す。

【００２３】第２実施例の整流子７０では、ブラシと接
触部６１との間に形成される液膜を薄くするための凹部
としての溝７１は放射状に、かつ折り曲げて形成されて
いる。第２実施例においても、整流子７０の回転に伴い
溝７１がブラシと接触部６１との間の燃料をかきだすと
ともに、整流子７０の回転に伴い発生する遠心力により
放射状に形成された溝７１に沿って燃料が径方向外側に
流出する。したがって、ブラシと接触部６１との間に形
成される液膜の厚さを薄くし、回転数の増加に伴うブラ
シと接触部との間の接触電圧降下を低減できる。

【００２４】（第３実施例）本発明の第３実施例を図８
および図９に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分
には同一符号を付す。第３実施例の整流子７５では、ブ
ラシと接触部６１との間に形成される液膜を薄くするた
めの凹部としての溝７６は環状に形成されている。整流
子７５の回転に伴い発生する遠心力により、環状の溝７
６内の燃料は溝６４を通って径方向外側に流出する。し
たがって、ブラシと接触部６１との間に形成される液膜
の厚さを薄くし、回転数の増加に伴うブラシと接触部と
の間の接触電圧降下を低減できる。

【００２５】（第４実施例）本発明の第４実施例を図１
０および図１１に示す。整流子８０は、ブラシと摺動す
る接触部８１と、接触部８１の内周側に接触部８１と一
体に形成され接触部８１を支持する樹脂製の支持部８５
とからなる。接触部８１は銅または他の金属で形成され
ており、全体として円柱状に形成されている。接触部８
１は溝８３により等角度間隔に１２個のセグメント８２
に分割されている。溝８３は支持部８５にまで達してい
るので、各セグメント８２は互いに電気的に絶縁されて
いる。爪部８２ａは外周側に突出しており、コイルの端
部をヒュージングすることにより爪部８２ａはコイルと
電気的に接続している。

【００２６】凹部としての溝８４は各セグメント８２の
ブラシとの摺動側に軸方向に形成されている。溝８４の
深さはセグメント８２の厚みよりも浅いので、溝８４に
より各セグメント８２は電気的導通を保っている。図１
１に示す８２ｂ、８５ａは溝８３に面したセグメント８
２、支持部８５の端面を示し、８２ｃは溝８４に面した
セグメント８２の端面を示している。

【００２７】第４実施例においても、整流子８０の回転
に伴い溝８４がブラシと接触部８１との間の燃料をかき
だす。したがって、ブラシと接触部８１との間に形成さ
れる液膜の厚さを薄くし、回転数の増加に伴うブラシと
接触部８１との間の接触電圧降下を低減できる。以上説
明した本発明の実施の形態を示す上記複数の実施例で
は、接触部のブラシと摺動する側に各セグメントを電気
的に絶縁する溝以外の溝を形成することにより、ブラシ
と接触部との間から燃料がかきだされるか、またはブラ
シと接触部との摺動箇所から燃料が流出する。したがっ
て、ブラシと接触部との間に形成される液膜の厚さが薄
くなり、ブラシと接触部との間の接触電圧降下を低減す
るこができるので、燃料ポンプのモータ部に印加される
電圧が増加し、燃料ポンプの燃料吐出量が増加する。

【００２８】また、ブラシと接触部との間に形成される
液膜を薄くするための凹部は、格子状または梨地状に形
成してもよいし、小さな凹みを接触部に均一に形成して
もよい。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
ンプに限らず液体中に整流子が配設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】本発明の第１実施例による整流子を示す平面図
である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】第１実施例による燃料ポンプを示す断面図であ
る。

【図４】第１実施例の変形例による整流子を示す断面図
である。

【図５】接触部の材質、液膜低減用溝の有無および燃料
の違いによる回転数と接触電圧降下との関係を示す特性
図である。

【図６】本発明の第２実施例による整流子を示す平面図
である。

【図７】図６のVII −VII 線断面図である。

【図８】本発明の第３実施例による整流子を示す平面図
である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】本発明の第４実施例による整流子を示す平面
図である。

【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。

【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 接触部 ６２ セグメント（接触部、整流子） ６９ 支持部（整流子）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシと摺動する接触部は互いに電気的
   に絶縁された複数のセグメントを有し、各セグメント内
   での電気的導通を保持しながら前記接触部の前記ブラシ
   との摺動側に凹部を形成していることを特徴とする整流
   子。
2. 【請求項２】 前記接触部は平板状に形成され、前記凹
   部は前記接触部の回転中心側から放射状に形成される溝
   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】 前記接触部は円筒状に形成され、前記凹
   部は前記接触部の軸方向に形成される溝であることを特
   徴とする請求項１記載の整流子。
4. 【請求項４】 前記溝の幅は、０．１mm〜２mmであるこ
   とを特徴とする請求項２または３記載の整流子。
5. 【請求項５】 前記接触部はカーボン材を用いて形成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
   記載の整流子。
6. 【請求項６】 前記接触部は金属材を用いて形成されて
   いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載
   の整流子。
7. 【請求項７】 請求項１〜６記載の整流子を用いること
   を特徴とするインタンク式燃料ポンプ。