(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）ポンプ要素と、
（ｉｉ）前記ポンプ要素に取り付けられて前記ポンプ要素の回転を駆動する、（Ａ）整流子と、（Ｂ）前記整流子と係合されて前記整流子に電力を供給するブラシと、（Ｃ）前記整流子と係合するように前記ブラシを付勢する１以上の付勢部材と、を有する、電気モータと、
（ｉｉｉ）前記ブラシを収容するブラシ空洞を区画するブラシハウジングと、
を備えた液体ポンプであって、
前記ブラシは、前記整流子と係合される第１の表面と、前記第１の表面から間隔をおいて配置された、前記１以上の付勢部材が作用する、第２の表面と、を有し、
前記第２の表面は、前記第１の表面に対して鋭角で傾斜されており、
前記ブラシおよび前記ブラシ空洞が、より狭い第１の部分と、より広い第２の部分と、を有する、概してくさび形状の断面を有し、そして、
前記ブラシが前記ブラシ空洞の前記第１の部分に向かって移動するように、前記第２の表面が傾斜されている、液体ポンプ。
【請求項２】
前記ブラシ空洞が、各々の前記ブラシに対してそれぞれ設けられ、かつ、各々の前記ブラシの少なくとも一部と前記ブラシ空洞との間にギャップが存在するように、前記ブラシよりも大きく形成され、そして、
傾斜された前記第２の表面によって、前記ブラシが、前記付勢部材の力下で前記ブラシ空洞の一部に向かって配置されるようになっている、請求項１に記載の液体ポンプ。
【請求項３】
前記ブラシ空洞の前記第１の部分が、前記第２の部分の半径方向内側に配向されるように、前記ブラシ空洞が配向されている、請求項１又は２に記載の液体ポンプ。
【請求項４】
前記第２の表面が、前記第１の表面に対して２〜３０°の角度で傾斜されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体ポンプ。
【請求項５】
各々の前記ブラシが、前記１以上の付勢部材にかかわる保持部材を有し、そして、前記保持部材が、前記ブラシの中心線からオフセットされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体ポンプ。
【請求項６】
ポンプ要素と、前記ポンプ要素に取り付けられて前記ポンプ要素の回転を駆動する電気モータと、を備えた液体ポンプであって、
前記電気モータは、整流子と、前記整流子と系合されたブラシと、前記整流子と係合するように前記ブラシを付勢する１以上の付勢部材と、を有し、
前記ブラシに対する前記１以上の付勢部材の力は、前記整流子に係合する前記ブラシの表面に垂直ではなく、
各々の前記ブラシが、前記１以上の付勢部材にかかわる保持部材を有し、そして、前記保持部材が、前記ブラシの中心線からオフセットされている、液体ポンプ。
【請求項７】
前記１以上の付勢部材によって係合された前記ブラシの表面が、前記整流子に係合する前記ブラシの前記表面に平行でない、請求項６に記載の液体ポンプ。
【請求項８】
前記１以上の付勢部材が、ばねを含み、そして、
前記ブラシに作用する前記ばねの力の方向が前記整流子に係合する前記ブラシの前記表面に垂直でないように、前記ばねが配向されている、請求項６又は７に記載の液体ポンプ。
【請求項９】
前記ブラシに対する前記ばねの力の垂直力が、前記整流子に係合する前記ブラシの前記表面に垂直ではない、請求項８に記載の液体ポンプ。
【請求項１０】
整流子に係合する第１の表面と、
前記第１の表面とは反対側にある、前記第１の表面から間隔をおいて配置された、第２の表面と、
を含む電気モータ用ブラシであって、
前記第２の表面は、付勢部材に係合して、前記整流子に対して前記第１の表面を保持し、かつ、前記第２の表面が前記第１の表面に平行でないように、前記第１の表面に対して傾斜されており、
前記ブラシが、前記第２の表面上に設けられた、付勢部材に係合する、保持部材を含み、
前記保持部材が、前記ブラシの中心線からオフセットされている、ブラシ。
【請求項１１】
前記第２の表面が、前記第１の表面に対して２〜３０°の鋭角で傾斜されている、請求項１０に記載のブラシ。
【請求項１２】
前記第２の表面が、前記ブラシの前記第１の表面を除いた残りの部分と一体として同じ材料で構成されている、請求項１０又は１１に記載のブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１１年８月２３日付けで提出された米国仮出願第６１／５２６，４１６号の利益を主張する。この米国仮出願の記載内容は、参考までに本明細書に含まれる。
【０００２】
本発明は、燃料ポンプから燃料をポンプするのに使用され得る液体ポンプ、及び、前記液体ポンプの電気モータ用ブラシに関する。
【背景技術】
【０００３】
車の燃料タンクから燃料をポンプするのに使用され得る液体ポンプは、電気モータによって駆動されるポンプ要素（例えば、ギア、ギアローター、インペラ等）を含んでも良い。このモータは、整流子（commutator）、及び、整流子と整合させて（interface with）モータにおいて電力を伝えるブラシ（brush）を含んでも良い。ブラシの一端は整流子と係合し、そして、ブラシの他端はモータの電力端子（power terminal）に電気的に接続され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、燃料ポンプから燃料をポンプするのに使用され得る液体ポンプ、及び、前記液体ポンプの電気モータ用ブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の特徴は、ポンプ要素と、前記ポンプ要素に取り付けられて前記ポンプ要素の回転を駆動する電気モータと、前記ブラシを収容するブラシ空洞を構成するブラシハウジングと、を備えた液体ポンプである。前記電気モータは、整流子と、前記整流子と係合されて前記整流子に電力を供給するブラシと、 前記整流子と係合するように前記ブラシを付勢する１以上の付勢部材と、を有する。前記ブラシを収容するブラシ空洞はブラシハウジングによって構成される。前記ブラシは、前記整流子と係合される第１の表面と、前記第１の表面から離れて配置された、前記１以上の付勢部材が作用する、第２の表面と、を有する。前記第２の表面は、前記第１の表面に対して鋭角で傾斜されている。
【０００６】
本発明の第２の特徴は、ポンプ要素と、前記ポンプ要素に取り付けられて前記ポンプ要素の回転を駆動する電気モータと、を備えた液体ポンプである。前記電気モータは、整流子と、前記整流子と系合されたブラシと、前記整流子と係合するように前記ブラシを付勢する１以上の付勢部材と、を有する。前記ブラシに対する前記１以上の付勢部材の力は、前記整流子に係合する前記ブラシの表面に垂直ではない。
【０００７】
本発明の第３の特徴は、整流子に係合する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側にある、前記第１の表面から離れて配置された、第２の表面と、を含む電気モータ用ブラシである。前記第２の表面は、付勢部材に係合して、前記整流子に対して前記第１の表面を保持し、かつ、前記第２の表面が前記第１の表面に平行しないように、前記第１の表面に対して傾斜されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、燃料ポンプから燃料をポンプするのに使用され得る液体ポンプ、及び、前記液体ポンプの電気モータ用ブラシを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ブラシ及び整流子を備えた電気モータを有する液体ポンプの断面図である。
【図２】図２は、ブラシの上面図である。
【図３】図３は、図２の線３−３に沿ったブラシの断面図である。
【図４】図４は、断面に示された部分を有するブラシの側面図である。
【図５】図５は、ブラシの表面に作用する付勢部材及びブラシを示す液体ポンプの部分の拡大部分図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ブラシ空洞内のある位置にあるブラシを示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ブラシ空洞内の別の位置にあるブラシを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照すると、図１は、車の燃料タンクから車のエンジンに燃料をポンプするのに使用され得る、電気モータによって駆動される流体ポンプ１０を示す。もちろん、その他の流体をポンプすることも可能である。ポンプ１０は、例えば、１以上のギア、ギアローター（gear rotor）、又はインペラ（impeller）１２のようなポンプ要素（pumping element）を含んでも良い。ポンプ要素１２は、電気モータ１４によって駆動される。電気モータ１４は、ローター（rotor）１６、固定子（stator）１８、及び、整流子２０（従来の構成であっても良い）を含んでも良い。モータ１４及びポンプ要素１２の部品は、ハウジング２２内に、ハウジング２２によって保持され得る。このハウジング２２は、管状シェル２４（通常金属で作られる）、このシェルの一端に設けられたポンプ要素端キャップ（end cap）２６、及び、シェルの他端に設けられたモータ端キャップ２８を含んでも良い。ポンプ要素端キャップ２６及びモータ端キャップ２８は、プラスチック又は金属で構成され、かつ、端キャップ２６、２８の隣接端上に又はその周りに、シェル２４の端部を圧着（crimp）又は回転させるなどの方法によって、シェル２４に接続され得る。
【００１１】
モータ端キャップ２８は、その一端が整流子２０に隣接して配置され、そして、分路ワイヤ（shunt wire）３２、３４用の通路３０、及び、モータ１４用の電源線又は陽（positive）及び負（negative）の端子と連結する関連部品を含んでも良い。各通路３０は、モータ端キャップ２８に形成された別個のブラシ空洞３６、又は、ハウジング２２内のその他の部品に通じるようになっていても良い。ブラシ空洞３６は、通路３０とは反対側の端部において整流子２０に通じる（open to）。ブラシ空洞３６は、任意の形状を有しても良く、図６Ａ及び図６Ｂに基づけば、より狭い第１の部分３８、及び、より広い第２の部分４０を有するものであっても良い。ブラシ空洞３６は、概して断面くさび形状（wedge-shaped）で、細長く形成されている。図示した実施形態によれば、ブラシ空洞３６は、より狭い第１の部分３８がより広い第２の部分４０の半径方向内側に配置されるように、配向されている。もちろん、その他の配置も可能である。モータ端キャップ２８は、その他の要素、例えば、無線周波妨害（radio frequency interference (RFI)）、回路、１以上の逆止め弁、又は、通気弁、および、燃料ポンプ１０から放出された燃料が（それを）通って送られる燃料出口４２等を含んでも良い。
【００１２】
ブラシ４４は、各ブラシ空洞３６内に配置され得る。ブラシ４４は、ポリマー系バインダーで固定された任意の適当な炭素系材料で形成されても良く、かつ、第１の表面から間隔をおいて配置された第２の表面４８および整流子２０と係合される第１の表面を有しても良い。第１の表面４６は、概して平面状であり、整流子が回転するときに、（使用の際に）整流子２０と接触した状態を保持する。各ブラシ４４の第２の表面４８は、それぞれ別の分路ワイヤ３２、３４に取り付けられ、そして、各ブラシ４４には、ブラインドボア（blind bore）５０が設けられて分路ワイヤ３２、３４のそれぞれの端部を受け入れる（収容する）（図２〜４参照）。分路ワイヤ３２、３４は、次に、モータの端子（terminal）に取り付けられ得る。ここで、分路ワイヤ３２、３４は、モータ１４の陽（正）の端子（positive terminal）および負の端子（negative terminal）のそれぞれに取り付けられる（接続される）。こうして、モータ１４の電力は、モータの端子からブラシ４４を通して整流子２０に伝わる。各ブラシ４４の第２の表面４８は、ばねのような１以上の付勢部材（biasing member）５２（図５）によって係合され、かつ、付勢されて、各ブラシ４４上に力を与え、それによって、ブラシ４４の整流子２０と接触した状態を保持する。第２の表面４８上に ノブ（knob）等の保持部材（retaining feature）５４を設けると、付勢部材５２と第２の表面４８との接触状態を保持するのに役立つ。図４に示すように、各ブラシ４４の第２の表面（保持部材５４を除く）は、第１の表面４６に対して鋭角αで傾斜されていても良い。別の実施形態では、第２の表面４８は、第１の表面４６に対して約２〜３０°の角度で傾斜され得る。ブラシ４４は、その各ブラシ空洞３６よりもわずかに小さい断面を有して、各ブラシ４４の少なくとも一部とその各ブラシ空洞３６との間にギャップを形成する。保持部材５４は、第２の表面４８の中心５５から半径方向にオフセットされて、付勢部材５２およびブラシ４４を角度αの頂点（vertex）に向かって付勢する。言い換えれば、保持部材５４の軸又は中心線５７は、第２の表面４８の軸又は中心線５５からオフセットされ得る（図４参照）。傾斜された第２の表面４８と、半径方向にオフセットされた保持部材５４との組み合わせによって、付勢部材５２が、ブラシ空洞３６内でブラシ４４を横方向に移動させて、ブラシ空洞３６の１以上の側壁５６と係合させるようになる。ここで、ブラシ４４の他の部分とそのブラシ空洞３６との間にはギャップが存在する。傾斜された第２の表面４８が所定の配向に設けられているときに、ブラシ４４は、ブラシ空洞３６の所定の部分に付勢され得る。
【００１３】
図示した実施形態において、各ブラシ４４の傾斜された第２の表面４８は、各ブラシ４４が、その関連したブラシ空洞３６のより狭い第１の部分３８に向かって付勢されるように、配向される。図示した実施形態では、ブラシ空洞３６がくさび（wedge）形状であるために、ブラシ空洞３６のより狭い第１の部分３８に向かってブラシ４４を移動させることで、各ブラシ４４と、ブラシ空洞３６を構成する（区画する）側壁５６との間に、そのブラシがより広い第２の部分４０に向かって移動されるときよりも小さいギャップが形成される。こうして、図６Ａおよび６Ｂ（ブラシ４４が空洞３６の第１の部分３８に向かって移動されるときに許されるブラシ４４の横方向最大移動量（maximum lateral shifting）を示す。）に示すように、ブラシ４４は、使用時に、ブラシ４４がブラシ空洞３６のより広い第２の部分４０に向かって配置されるときだけは移動できない。こうして、ブラシ４４の位置は、より良く制御され、そして、異なるポンプの製造ランの間および製造ラン内でポンプからポンプまでの間より一貫性が保たれる。これは、ポンプ１０内でより一貫性のある電力伝達を提供するとともに、より一貫性のあるモータ１４および燃料ポンプ１０の作動（動作）を提供する。
【００１４】
また、図示した実施形態において、第２の表面４８は、各ブラシ４４の残りの部分とともに一体として（one-piece）同じ材料で構成されるが、第２の表面は、ブラシ４４の残りの部分と接触している第２の部品上に別の材料から形成される。第２の部品は、ブラシに結合され、機械的に固定され、又は、単にブラシの残りノブ部と接触するように付勢され得る。また、第２の表面は比較的均一な傾斜角度を有するものとして図示されているが（つまり、保持部材以外の第２の表面は、概して平面状である。）、第２の表面４８は、異なる形状又は配置を有しても良い。第２の表面４８は、曲がっているか（curved）、リブ付であるか（ribbed）、段差付であるか（stepped）、波状であるか（wavy）、又は、その他の形状を有して、使用時にブラシ空洞３６の所定又は特定の領域内にブラシ４４を一貫して配置させる。
【００１５】
別の実施形態において、各ブラシ４４に作用するばね５２の力は、各ブラシ４４の第２の表面４８上において同じではない。つまり、このばね力（spring force）、又は、ばね力の反応又は垂直（抗）力は、ブラシ４４の第１の表面４６に垂直な線に対して曲がっているか（角度をなす）か、又は、オフセットされ、かつ、ブラシ４４の第２の表面４８に垂直である。この角度のあるばね力は、前述したように、ブラシ空洞３６内でブラシ４４を移動させる傾向があり、ブラシ空洞３６のより狭い第１の部分３８に向かって、または、その他の所定の位置にブラシ４４を移動させるように配向され得る。
【００１６】
別の実施形態において、付勢部材５２は、ブラシ４４の第１の表面４６に垂直ではない力をブラシ４４に加えることができる。例えば、コイルばねの場合、そのばね５２は、図３に線６０にて表すように、第１の表面４６に垂直である線からオフセットされた角度（オフセット角度）βで配置され得る。このオフセットばね（offset spring）５２は、ブラシ４４の第１の表面４６に垂直でない力をブラシ４４上に与えて、ブラシ空洞３６内でブラシ４４を横方向に移動させる傾向がある。
【００１７】
したがって、ブラシ４４の第１の面４６に垂直でないばね力（spring force）はブラシ４４に作用する。これは、付勢部材５２が作用するブラシ４４の表面を曲げるか（angling）、ブラシ４４に対する付勢部材５２を曲げるか、又は、両方を行うかによって達成され得る。
【００１８】
この明細書ではいくつかの実施形態を提供するが、その他の実施形態も可能だい。本明細書に、本発明の可能なすべての均等物が言及されたわけではない。本明細書に使用された用語は、限定的ではなく、説明の目的で採用され、本発明の思想又は範囲から逸脱しない様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  ポンプ
１２  ポンプ要素
１４  電気モータ
１６  ローター
１８  固定子
２０  整流子
２２  ハウジング
２４  管状シェル
２６  ポンプ要素端キャップ
２８  モータ端キャップ
３６  ブラシ空洞
３８  第１の部分
４０  第２の部分
４４  ブラシ
４６  第１の表面
４８  第２の表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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