JP2007511993A - Fuel pump - Google Patents
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Abstract
本発明は、コレクタ(20)と、コレクタ(20)の回転時に順々にコレクタセグメント(16,18)にすり接触するカーボンブラシ(24,26)とを備えた電動モータ式の駆動装置を備えた燃料ポンプに関する。耐食性の改善およびカーボンブラシ(24,26)のクリーニングのために、コレクタセグメント(16,18)がグラファイトを有しており、少なくとも1つのコレクタセグメント(16,18)が、グラファイトよりも高い硬度を有する材料(30)から成る添加物を有するグラファイトを有しているようにした。 The present invention includes an electric motor-type drive device including a collector (20) and carbon brushes (24, 26) that sequentially come into contact with the collector segments (16, 18) when the collector (20) rotates. Related to the fuel pump. For improved corrosion resistance and cleaning of the carbon brushes (24, 26), the collector segments (16, 18) have graphite and at least one collector segment (16, 18) has a higher hardness than graphite. It was made to have graphite with an additive consisting of material (30).
Description
本発明は、コレクタと、コレクタの回転時に順々にコレクタセグメントにすり接触するカーボンブラシとを備えた電動モータ式の駆動装置を備えた燃料ポンプに関する。 The present invention relates to a fuel pump provided with an electric motor type driving device including a collector and a carbon brush that sequentially contacts the collector segment when the collector rotates.
この種の燃料ポンプは公知である。この種の燃料ポンプは特に自動車で使用され、燃料を燃料容器から内燃機関の気化器または噴射装置に圧送するために役立つ。電動モータ式の駆動はその際、コレクタを備えた電動モータ、いわゆる「コミュテータモータ(Kommutatormotor)」により実施される。カレントリバーサ(Stromwender)またはコミュテータ(Kommutator)とも呼ばれるコレクタ(Kollektor)は、同軸的にコミュテータモータの軸に設置された円筒形の構成部分であり、絶縁中間層を有しセグメントを形成する銅板から成っている。銅板にはいわゆる「アーマチュアコイル」が接続される。コレクタには、銅線クロスまたはカーボンから成る、電流を供給するブラシがすり接触する。 This type of fuel pump is known. This type of fuel pump is particularly used in automobiles and serves to pump fuel from a fuel container to a carburetor or injector of an internal combustion engine. In this case, the electric motor type driving is performed by an electric motor provided with a collector, that is, a so-called “commutator motor”. A collector, also called a current reverser or commutator, is a cylindrical component coaxially installed on the shaft of the commutator motor and consists of a copper plate having an insulating interlayer and forming a segment. ing. A so-called “armature coil” is connected to the copper plate. The collector, which is made of copper wire cloth or carbon, is rubbed into contact with a current supplying brush.
このコミュテータモータにおける欠点はモータの寿命を低下させる摩耗にある。この摩耗はコレクタの表面上に著しい酸化物層が形成されることにより惹起される。特に強い酸化物形成、ひいてはかなりの摩耗は、燃料に取り囲まれた環境内で作業するモータにおいて実施される。摩耗に対抗するために、カーボンブラシに付加的にまたはカーボンブラシに統合された形で磨き装置(Putzvorrichtung)を設けることが公知である。この磨き装置はコレクタの回転中、コレクタの表面上に形成される酸化物層の摩滅を生ぜしめるべきである。カーボンブラシのクリーニングは思料も企図もされていない。 A disadvantage of this commutator motor is the wear that reduces the life of the motor. This wear is caused by the formation of a significant oxide layer on the collector surface. Particularly strong oxide formation, and thus considerable wear, is carried out in motors working in an environment surrounded by fuel. In order to combat wear, it is known to provide a polishing device (Putzvorrichtung) in addition to or integrated with the carbon brush. The polisher should cause wear of the oxide layer formed on the surface of the collector during collector rotation. The cleaning of the carbon brush is neither thought nor intended.
特定の燃料のための燃料ポンプの特別な実施形態では、銅コレクタの代わりに、カーボンコレクタが使用される。このことは、銅セグメントがコレクタに使用されるのではなく、カーボンセグメントがコレクタに使用されることを意味している。特に、時と共に電気伝導性になる特性を有するアルコール含有燃料との関連で、その際、電気化学的なプロセスにより腐食生成物(Korrosionsprodukt)がカーボンブラシの摺動面上に堆積するという欠点が生じる。 In a special embodiment of a fuel pump for a specific fuel, a carbon collector is used instead of a copper collector. This means that the copper segment is not used for the collector, but the carbon segment is used for the collector. In particular, in the context of alcohol-containing fuels, which have the property of becoming electrically conductive over time, the disadvantage is that corrosion products are deposited on the sliding surface of the carbon brush by an electrochemical process. .
本発明の課題はそれゆえ、冒頭で述べた形式の燃料ポンプを改良して、カーボンブラシの摺動面を腐食生成物なしに維持することである。 The object of the present invention is therefore to improve the fuel pump of the type mentioned at the outset and to keep the sliding surface of the carbon brush free of corrosion products.
この課題は本発明により、コレクタセグメントがグラファイトを有しており、少なくとも1つのコレクタセグメントが、グラファイトよりも高い硬度を有する材料から成る添加物を有するグラファイトを有していることにより解決される。 This problem is solved according to the invention by the fact that the collector segment comprises graphite and at least one collector segment comprises graphite with an additive made of a material having a higher hardness than graphite.
グラファイトの使用により、本発明による燃料ポンプを駆動するための電動モータのコレクタは極めて耐食性であり、特にアルコールを含有する燃料に取り囲まれた環境でも耐食性である。燃料ポンプの寿命に対してこのことは極めてポジティブな影響を及ぼす。特に有利には、同時に比較的硬い材料の添加により、カーボンセグメントに当て付けられているカーボンブラシのクリーニングが燃料ポンプの運転中に達成される。すなわち、カーボンブラシ、より厳密に言えば特に、カーボンブラシの摺動面上に堆積する腐食生成物のアブレーション、すなわち引っかきおよび微細切削が、添加される材料により実施される。添加される材料はそれにより、カーボンブラシ上の腐食生成物の、コレクタによる所望の高められたアブレシブ摩耗に至る。付加的な磨き装置または特別に形成されたカーボンブラシはそのために不要である。 Due to the use of graphite, the collector of the electric motor for driving the fuel pump according to the invention is extremely corrosion resistant, especially in an environment surrounded by fuel containing alcohol. This has a very positive effect on the life of the fuel pump. Particularly advantageously, the cleaning of the carbon brush applied to the carbon segment is achieved during the operation of the fuel pump by simultaneously adding a relatively hard material. That is, ablation of corrosion products deposited on the sliding surface of the carbon brush, more specifically, the carbon brush, i.e., scratching and fine cutting, is performed with the added material. The added material thereby leads to the desired increased abrasive wear by the collector of corrosion products on the carbon brush. No additional polishing equipment or specially formed carbon brushes are required for this purpose.
添加される材料を例えば帯状の固体材料の形でグラファイト内に設けることが考えられる。これに対して、カーボンブラシの特に良好なクリーニングならびにコレクタセグメントの簡単かつ安価な製作は、本発明の別の有利な構成では、添加される材料が個々の粒子の形でグラファイト内に存在すると達成される。 It is conceivable that the material to be added is provided in the graphite, for example in the form of a strip-like solid material. In contrast, a particularly good cleaning of the carbon brushes and a simple and inexpensive production of the collector segments is achieved in another advantageous configuration of the invention if the added material is present in the graphite in the form of individual particles. Is done.
その際有利には、コレクタにおける当て付け面全体の領域でのカーボンブラシの均等なクリーニングは、本発明の別の有利な構成では、粒子が均等に、グラファイトよりも高い硬度を有する材料から成る添加物を有するグラファイトを有するその都度のコレクタセグメント、すなわち単数または複数のコレクタセグメント内に分配されていると得られる。 In this case, it is advantageous if the cleaning of the carbon brush in the entire area of the abutment surface of the collector is an additional advantageous configuration according to the invention, in which the particles are made of a material that is evenly harder than graphite. It is obtained when it is distributed in the respective collector segments, ie one or more collector segments, with graphite having an object.
原則的に、添加される材料の選択に制限はない。ただし、本発明による燃料ポンプを用いた実験が示すように、本発明の別の有利な構成では、添加される材料が酸化アルミニウムであるとき、特に有利であることが判っている。 In principle, there is no restriction on the choice of added material. However, as experiments with the fuel pump according to the invention show, in another advantageous configuration of the invention, it has been found to be particularly advantageous when the material added is aluminum oxide.
良好なクリーニング作用にもかかわらず、カーボンブラシ/コレクタセグメント対の電気的な特性に対してできるだけ不都合な影響を及ぼさないようにするために、グラファイトよりも高い硬度を有する材料から成る添加物を有するグラファイトを有するその都度のコレクタセグメント、すなわち単数または複数のコレクタセグメントにおける、添加される材料の割合が約0.2%であるとき、有利であることが判っている。 In order to have as little adverse effect as possible on the electrical properties of the carbon brush / collector segment pair despite good cleaning action, it has an additive made of a material having a higher hardness than graphite It has been found advantageous when the proportion of material added in the respective collector segment with graphite, ie the collector segment or segments, is about 0.2%.
燃料ポンプの電動モータ式の駆動装置の、有利には特にスリムな構造形式は本発明の別の有利な構成では、コレクタセグメントがコレクタ軸線に関して半径方向で方向付けられており、カーボンブラシが軸方向でコレクタセグメントに当て付けられていると得られる。コレクタセグメントはその際、カーボンブラシが軸方向で押し付けられるコレクタの端面に配置されている。 An especially particularly slim construction type of the electric drive of the electric motor of the fuel pump is another advantageous configuration of the invention, in which the collector segment is oriented radially with respect to the collector axis and the carbon brush is axial. It is obtained when applied to the collector segment. The collector segment is then arranged on the end face of the collector where the carbon brush is pressed in the axial direction.
本発明の別の有利な構成では、コレクタセグメントがコレクタ軸線に関して軸方向で方向付けられており、カーボンブラシが半径方向でコレクタセグメントに当て付けられている。これにより、燃料ポンプの駆動ユニットは極めてショートにかつフラットに形成されることができる。 In another advantageous configuration of the invention, the collector segment is oriented axially with respect to the collector axis and a carbon brush is applied to the collector segment in the radial direction. Thereby, the drive unit of the fuel pump can be formed extremely short and flat.
コレクタの回転と、この回転から生じる、すべてのコレクタセグメント上でのカーボンブラシのすり接触とにより、カーボンブラシの特筆すべきクリーニングは既に、1つのコレクタセグメントまたは若干数のコレクタセグメントが、添加される比較的硬い材料を有しているだけで達成されることができる。これに対して、カーボンブラシを特に効果的にクリーニングすると同時に、コレクタの不釣り合いを回避するために、本発明の別の有利な構成では、カーボンブラシとコンタクトするすべてのコレクタセグメントが、添加される材料を有していると有利である。 Due to the rotation of the collector and the rubbing contact of the carbon brush on all the collector segments resulting from this rotation, a remarkable cleaning of the carbon brush is already added, one collector segment or a few collector segments. This can be achieved simply by having a relatively hard material. On the other hand, in order to clean the carbon brush particularly effectively while avoiding collector imbalance, in another advantageous configuration of the invention, all collector segments in contact with the carbon brush are added. It is advantageous to have the material.
本発明の一実施例を図面に示し、以下に詳細に説明する。その際、唯一の図面は燃料ポンプのロータの断面図を示している。 An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in detail below. In that case, the only drawing shows a sectional view of the rotor of the fuel pump.
図面には、燃料ポンプの、それ以外は図示されていないコミュテータモータのロータ1が示されている。ロータ軸2を備えたロータ1は燃料ポンプの運転時にロータ軸線4を中心に回転する。ロータ1にはロータ巻線6が設けられている。ロータ巻線6の端部は電気伝導性にコンタクトラグ12,14の接続部8,10に接続されている。
The drawing shows a rotor 1 of a commutator motor, which is not shown otherwise, of a fuel pump. The rotor 1 having the rotor shaft 2 rotates around the rotor axis 4 when the fuel pump is operated. The rotor 1 is provided with a rotor winding 6. End portions of the rotor winding 6 are electrically connected to the
さらに、同軸的にロータ軸2に設置されたコレクタ20の、グラファイトを有する、有利にはグラファイトから成るコレクタセグメント16,18は、コンタクトラグ12,14に接続されている。それによりコレクタセグメント16,18はロータ巻線6に電気的に接続されている。コレクタ20のコレクタセグメント16,18は、ロータ軸線4に合致したコレクタ軸線に関して半径方向で、コレクタ軸線から背離するように方向付けられている。矢印22により暗示したロータ1の回転時、ひいてはコレクタ20の回転時に、図示されていないばね装置により予圧されたカーボンブラシ24,26は代る代るコレクタセグメントにすり接触する。それゆえロータ1の1回転中、例えば図面で見て上側のコレクタセグメント16も、図面で見て下側のコレクタセグメント18も、図面で見て上側のカーボンブラシ24に沿って摺動する。
Furthermore,
さらに見て取れるように、コレクタセグメント16,18は、粒子28から成る添加物を有している。粒子28は均等にコレクタセグメント16,18内に分配されており、酸化アルミニウムの材料30から成っている。分かりやすくするために、粒子28はコレクタセグメント16,18に比して誇張された大きさで示されている。
As can be further seen, the
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