(57)【要約】【課題】電機子コイルを接続する際の加熱により内部の半田が溶融し難い整流子を提供すること。【解決手段】整流子３５の端子金具３７は、略扇形の支持部３７ａと、支持部３７ａから屈曲して延びる側板部３７ｂと、側板部３７ｂに突設され、電機子コイルが接続される端子部３７ｃとからなる。整流子３５は、摺接部材３６の接続部３６ｂが端子金具３７の貫通孔３７ｅに挿通されて孔縁部に半田付けされた状態で金型内に設置し、樹脂材料を金型内に射出成形することにより一体に成形する。端子金具３７の支持部３７ａと側板部３７ｂとをつなぐ境界部分に孔３７ｄを形成し、伝熱量低減部とする。【選択図】  図５
2008061350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシから給電された電流を電機子コイルに流す整流子であって、
ブラシが摺接するブラシ摺接面を有する摺接部材と、
摺接部材に電気的に接続されると共に電機子コイルに電気的に接続される端子金具と、を備え、
摺接部材と端子金具は半田によって接合されており、
端子金具の電機子コイルが接続される部位から摺接部材が接続される部位までの伝熱通路の一部に伝熱量低減部が設けられていることを特徴とする整流子。
【請求項２】
伝熱量低減部は、端子金具の伝熱通路断面積を減少させて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の整流子。
【請求項３】
伝熱量低減部を形成する材料は、伝熱量低減部以外の部分を形成する端子金具の材料より熱伝導率が小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の整流子。
【請求項４】
伝熱量低減部は、熱伝導率の小さい材料を拡散浸透させることで改質されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の整流子。
【請求項５】
ポンプ部とモータ部とを備えた燃料ポンプにおいて、請求項１〜４のいずれかに記載の整流子をモータ部に有する燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流子およびその整流子を有するモータ部を備えた燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンク内の燃料を内燃機関（例えば、自動車のエンジン）に圧送する燃料ポンプは、通常、ポンプ部とモータ部とが一体構造とされており、モータ部には整流子モータが用いられている。一般に、整流子モータの整流子には、円筒形状の円周部をブラシ摺接面とするものと、円板形状の平面部をブラシ摺接面とするものとがある。特許文献１および特許文献２に示されている燃料ポンプが備える整流子モータの整流子は、いずれも後者の平坦なブラシ摺接面を有する例であり、扇形の摺接部材が円を描くように配設されている。この種の整流子は、カーボン等の導電性材料で形成された摺接部材と、導電性金属材料で形成された端子金具とを、樹脂材料を用いたインサート成形で一体に成形されることが多い。そして、インサート成形の前に、摺接部材の裏面側に形成された突部を端子金具の取付け孔に挿し込んだ状態にして、両者を半田付けしておくのが一般的である。この半田によって、摺接部材と端子金具との電気的接続が確保されている。
【０００３】
ところで、上記の整流子モータの回転子は、モータシャフトに電機子コアと整流子を組み付ける工程と、その電機子コアに電機子コイルを巻回したうえでコイル端末を整流子のセグメント（端子金具）に接続する工程とを経て製造される。この接続工程ではフュージョン接合が用いられることから、端子金具と電機子コイルとの接続部位には比較的多量の熱が加えられる。不用意な作業によって端子金具と電機子コイルとの接続部位への入熱が過大になると、端子金具の半田付け部分へ伝わる伝熱量も多くなり半田が溶融してしまうことがある（ちなみに、鉛フリーの半田の融点は２５０℃前後であり、銅合金の融点は１０００℃程度である）。溶融した半田は隙間（例えば、熱歪によって樹脂材料と金属材料の間に形成される隙間等）から流出して隣接するセグメント同士を短絡させてしまうおそれがある。
【特許文献１】特開２００４−３２４６１２号
【特許文献２】特開平１１−３４５６６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電機子コイルを接合する際に端子金具が加熱されても、端子金具内の半田が溶融し難い構造の整流子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の整流子は、ブラシから給電された電流を電機子コイルに流す整流子である。この整流子は、ブラシが摺接するブラシ摺接面を有する摺接部材と、摺接部材に電気的に接続されると共に電機子コイルに電気的に接続される端子金具と、を備えている。摺接部材と端子金具は半田によって接合されており、端子金具の電機子コイルが接続される部位から摺接部材が接続される部位までの伝熱通路の一部に伝熱量低減部が設けられていることを特徴とする。
この整流子では、端子金具に伝熱量低減部が形成されている。このため、整流子の端子金具に電機子コイルを接続する際に、端子金具の電機子コイル接続部位から伝熱通路を経て摺接部材接続部位へ伝わる伝熱量を低減することができる。したがって、摺接部材接続部位の温度上昇が抑えられ、その分、半田の温度上昇が抑えられる。これによって、半田が溶け出して端子金具を短絡させる不具合の発生が防止される。
【０００６】
上記整流子において、伝熱量低減部は端子金具の伝熱通路断面積を減少させて形成することができる。この場合、伝熱通路となる端子金具の一部の肉を削いだり孔をあけたりして絞った形状にすればよく、端子金具を容易に製造することができる。
また、伝熱量低減部を形成する材料は、伝熱量低減部以外の部分を形成する端子金具の材料より熱伝導率が小さくするようにしてもよい。例えば、伝熱量低減部をステンレス鋼や導電性樹脂等によって形成し、それ以外の部分を銅によって形成する。このような構成とすると、伝熱量低減部の伝熱量低減効果を高めることができる。
さらに、伝熱量低減部は、熱伝導率の小さい材料（例えば、ニッケル，タングステン等）を拡散浸透させることで改質されていてもよい。伝熱量低減部を改質することで、伝熱量低減部の伝熱量低減効果を高めることができる。
【０００７】
また、本発明の燃料ポンプは、ポンプ部とモータ部とを備えており、上記した整流子のいずれかをモータ部に有することを特徴とする。
この燃料ポンプでは、整流子の製造不良が防止されることからモータ部を製造するときの歩留まりが向上し、燃料ポンプの製造コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る燃料ポンプ１０の縦断面図である。燃料ポンプ１０は、自動車用の燃料ポンプであり、燃料タンク内に設置され、自動車のエンジンヘ燃料を供給するために用いられる。燃料ポンプ１０は、ポンプ本体２０とモータ部３０と逆止弁５０が一体に組まれたものであって、略円筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の下端を閉じるポンプケーシング２１と、ハウジング１１の上端を閉じる上カバー４１を備えている。
【０００９】
ポンプケーシング２１は、ハウジング１１に固定されており、第１ケーシング２２と第２ケーシング２３から構成されている。第１ケーシング２２と第２ケーシング２３によって形成されるポンプ室にはインペラ２４が収容されている。インペラ２４はモータシャフト３２に固定されている。インペラ２４を貫通したモータシャフト３２の軸端は、第２ケーシング２３に設けられたスラストベアリング２３ａに当接している。第１ケーシング２２はモータ部３０の出力側エンドカバーを兼ねており、モータシャフト３２を回転可能に支持する軸受２２ａが取り付けられている。第２ケーシング２３には燃料タンク内に開口する吸入孔２３ｂが形成されており、吸入孔２３ｂは所定形状の溝２３ｃを介してポンプ室に連通している。また、第１ケーシング２２にはハウジング１１内に開口する吐出孔２２ｂが形成されており、吐出孔２２ｂは所定形状の溝２２ｃを介してポンプ室に連通している。インペラ２４が回転駆動されると、吸入孔２３ｂ側から吸い込まれた燃料が吐出孔２２ｂを通ってハウジング１１のモータ室内へ吐き出される。なお、インペラ２４と溝２２ｃ、２３ｃには公知技術を利用できるので詳しい形状説明は省略する。
【００１０】
インペラ２４を回転駆動するモータ部３０はブラシ付きの直流モータ（整流子モータ）である。ハウジング１１の内側に複数のマグネット３０ａが円周方向に分散して配置され、これらのマグネット３０ａと同心状に回転子３１が配置されている。回転子３１は、モータシャフト３２に電磁鋼板を積層した電機子コア３３と整流子３５（詳しくは後述する）を取り付け、その電機子コア３３に電機子コイルを巻回し、そのコイル端を整流子３５に接続したものである。モータシャフト３２の反出力側上端部３２ａは、上カバー４１に取り付けられた軸受４１ａによって回転可能に支持されている。上カバー４１にはスプリングによって整流子３５の上面に向けて付勢される一対のブラシ４２が配置され、ブラシ４２はリード線にて端子（図示省略）に接続されている。ブラシ４２は端子を介して外部電源に接続され、ブラシ４２は回転子３１の整流子３５と摺接しつつ電機子コイルに給電する。なお、ハウジング１１の内部空間（モータ室）には、主に、隣り合うマグネット３０ａの隙間によって上下方向に燃料を流すハウジング内通路１１ａが確保されている。
【００１１】
上カバー４１の上端位置には逆止弁５０が設けられている。逆止弁５０は、上カバー４１に突設された略筒状の弁ハウジング４５と、弁ハウジング４５の内部に固定される保持部材５１と、保持部材５１を介して上下動可能に保持される弁体５２と、弁体５２を下向きに付勢するコイルばね５３とから構成される。弁ハウジング４５の下部には、ハウジング１１内の通路１１ａに連通する流入側（上流側）開口４５ａが形成され、その開口上縁部がテーパー面状の弁座となっている。一方、弁ハウジング４５の上端部には、図示省略の燃料導管を接続するための燃料吐出ポート（下流側開口）４５ｅが形成されている。これによって、燃料ポンプ１０には吸入孔２３ｂから燃料吐出ポート４５ｅまで延びる流体通路が形成されている。
【００１２】
次に、整流子３５について詳しく説明する。図２、図３および図４に示すように、整流子３５は、カーボン製のカーボンディスク３６（請求項でいう摺接部材に相当）と、銅合金製の端子金具３７と、絶縁性を有する樹脂製の保持部材３８とから構成される。カーボンディスク３６は、ドーナツ板を８等分した略扇形の本体部３６ａと、本体部３６ａの下面側に突設された棒状の接続部３６ｂとから形成されている。本体部３６ａの上端面は、ブラシ４２と摺接するための平坦なブラシ摺接面３６ｃとなっている。
端子金具３７は、カーボンディスク３６の本体部３６ａに対向する略扇形の支持部３７ａと、支持部３７ａから屈曲して延びる側板部３７ｂと、側板部３７ｂに突設され、電機子コイルが接続される端子部３７ｃとから構成されている。支持部３７ａと側板部３７ｂとをつなぐ境界部分には孔３７ｄが穿設されている（図５参照）。支持部３７ａの中央部には貫通孔３７ｅが形成されている。支持部３７ａの下面側には、貫通孔３７ｅの孔縁部が突出した受け部３７ｆが形成されている。
支持部３７ａの貫通孔３７ｅにはカーボンディスク３６の接続部３６ｂが挿通されたうえで、接続部３６ｂの先端部分と受け部３７ｆとが半田付けされている。このため、カーボンディスク３６と端子金具３７とは、半田３９を介して電気的に接続されている。受け部３７ｆが本発明でいう摺接部材を端子金具に接続する接続部位（摺接部材接続部位）に相当する。電気的に接続された８対のカーボンディスク３６と端子金具３７は互いに絶縁された状態で保持部材３８によって一体に保持され、これによって整流子３５には８個のセグメントが構成されている。図中の４０は、隣接するカーボンディスク３６間および隣接する端子金具３７間に設けられたスリットである。保持部材３８にはモータシャフト３２に嵌合するための孔３８ａが形成されている。
【００１３】
端子金具３７は、電機子コイルとカーボンディスク３６とを繋ぐ伝熱通路を構成する。本例では支持部３７ａと側板部３７ｂとをつなぐ境界部分に孔３７ｄが形成されることによって伝熱通路が絞られ、通路断面積が減少している。すなわち、本発明でいう伝熱量低減部は、支持部３７ａと側板部３７ｂとをつなぐ境界部分に孔３７ｄが形成されることによって構成されている。また、端子部３７ｃは電機子コイルの素線径より数倍太く形成されており、側板部３７ｂは端子部３７ｃより数倍大きく形成されて熱容量も大きい。そして、孔３７ｄの左右両側における伝熱通路の断面積が端子部３７ｃの断面積を下回らないように設定されている。
【００１４】
図５はカーボンディスク３６と端子金具３７を説明するための分解斜視図である。ただし、端子部３７ｃは側板部３７ｂに近接する位置に折り曲げられた状態で示されている。整流子３５を製造する際は、カーボンディスク３６と端子金具３７とを上述した半田付けにて接続した組立体を金型に収め、次いで、金型内に樹脂材料を射出することで保持部材３８を成形する。なお、図５に便宜的に示したように、８個のカーボンディスク３６をインサート成形に用いてもよいが、例えば、カーボンディスク３６を環状に連ねた連結体（つまり、分割加工前のもの）を用いてインサート成形を行ってもよい。すなわち、インサート成形して得た成形品にスリット加工を施してカーボンディスクを８分割してもよい。
【００１５】
整流子モータの回転子３１は、モータシャフト３２に電機子コアと整流子３５を組み付けた後、電機子コアに電機子コイルを巻き回したうえでコイル端末を整流子３５のセグメント（端子金具３７）に接続することにより製造される。その際、電機子コイルは端子金具３７の端子部３７ｃと側板部３７ｂとの間に挟み込まれるようにして外部から電流が供給されてフュージョン接合される。このとき、フュージングのジュール熱によって電機子コイルの接続部が加熱されるが、端子金具３７には孔３７ｄが空けられたことによる伝熱量低減部が形成されているので、その分、側板部３７ｂから支持部３７ａへの伝熱が妨げられ、カーボンディスク３６との接続部位の温度が上昇し難い。したがって、半田３９が溶融し難くなる。
【００１６】
次に、燃料ポンプ１０の動作について説明する。外部電源に接続された端子を経てブラシ４２に電圧が印加されると、ブラシ４２から整流子３５を介して電機子コイルに電流が流れ、回転子３１が回転する。回転子３１が回転すると、回転子３１と共にインペラ２４が回転し、ポンプケーシング２１内に燃料が吸引される。吸引された燃料は、インペラ２４の回転に伴って昇圧された後、吐出孔２２ｂからハウジング１１内に吐出される。吐出された燃料は、ハウジング１１内の通路１１ａを上カバー４１に向かって流れ、逆止弁５０の流入側開口４５ａに達して弁ハウジング４５内に流入する。なお、逆止弁５０は、当初、弁体５２が弁座に当接して流体通路を閉鎖している。
【００１７】
弁体５２に対して燃料の吐出圧力が作用すると、圧力を受けた弁体５２がコイルばね５３のばね力に抗して持ち上げられ、弁座から離座することで流体通路が開放される。この後、燃料は、燃料吐出ポート４５ｅから外部流体通路である燃料導管（図示省略）に吐出される。なお、燃料ポンプ１０が停止するなどして逆止弁５０の前後の差圧が小さくなり弁体５２を押し上げる力よりコイルばね５３の付勢力が大きくなると、弁体５２が押下げられる。押下げられた弁体５２が弁座に着座すると、流体通路が閉じられて燃料の逆流が防止される。
【００１８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
［別例１］例えば、本発明でいう伝熱量低減部は種々の形態で実施することができる。図６は端子金具の別例を示している。同図に示す端子金具１３７は、前述の端子金具３７とほぼ同一構造であるが、端子金具３７の孔３７ｄに代えて本例では切欠き部１３７ｄを形成することによって伝熱量低減部を構成している。
【００１９】
［別例２］また、図７に示す端子金具２３７は、カーボンディスクに対向する略扇形の支持部２３７ａの左右両側に、伝熱量低減部を構成するための切欠き部２３７ｄが形成された例である。支持部２３７ａに切欠き部２３７ｄを形成することで、切欠き部２３７ｄの体積を大きくすることができ、伝熱量低減効果を高めることができる。
この場合には、支持部２３７ａの内側位置（モータシャフトに近い側）にカーボンディスクとの電気的接続構造を設けるのが好ましい。例えば、図８に示すように、カーボンディスク２３６の接続部２３６ａを支持部２３７ａの内周面２３７ｅに嵌合させ、カーボンディスク２３６の接続部２３６ａと支持部２３７ａの内周面２３７ｅとを半田２３９で接合する。このように構成すると、端子部２３７ｃとカーボンディスク接続部位（すなわち、カーボンディスク２３６と端子金具２３７との接続部位）との距離を長くすることができるので、カーボンディスク接続部位への伝熱量をより低減することが可能となる。
【００２０】
なお、前述した伝熱量低減部は、伝熱量低減部を形成する材料の熱伝導率を、伝熱量低減部以外の部分を形成する材料の熱伝導率より小さくすることで形成することができる。例えば、伝熱量低減部をステンレス鋼や導電性樹脂によって形成し、伝熱量低減部以外の部分を銅合金によって形成する。
さらには、銅合金にニッケルやタングステン等を拡散浸透することにより端子金具を部分的に改質して、改質した部分の熱伝導率を他の部分の熱伝導率に対して下げるようにしてもよい。
また、フュージョン接合に代えてロウ付け等の他の接合手段を用いても構わない。
【００２１】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の燃料ポンプの縦断面図。
【図２】整流子の平面図。
【図３】整流子の正面図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】整流子の摺接部材と端子金具を説明する分解斜視図。
【図６】端子金具の他の例を説明する斜視図。
【図７】端子金具の他の例を説明する斜視図。
【図８】図７に示す端子金具を用いて構成した整流子の縦断面図の一例。
【符号の説明】
【００２３】
３５：整流子
３６：カーボンディスク
３６ａ：本体部
３６ｂ：接続部
３７：端子金具
３７ａ：支持部
３７ｂ：側板部
３７ｃ：端子部
３７ｄ：孔
３７ｆ：受け部
３８：保持部材
【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６】
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【図７】
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【図８】
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