(57)【要約】【課題】  燃料ポンプ用モータの耐摩耗性に優れた集電ブラシを提供する。【解決手段】Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％を含有し、必要に応じて、Ｚｎ：０．５〜１１％、Ｓｎ：０．５〜１１％を含有し、さらに必要に応じてＭｏＳ２：０．５〜３質量％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成したことを特徴とする集電ブラシ。
【請求項２】
質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｚｎ：０．５〜１１％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成したことを特徴とする集電ブラシ。
【請求項３】
質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｓｎ：０．５〜１１％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成したことを特徴とする集電ブラシ。
【請求項４】
質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｚｎ：０．５〜１１％、Ｓｎ：０．５〜１１％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成したことを特徴とする集電ブラシ。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の成分組成を有する複合焼結体に、さらにＭｏＳ２：０．５〜３質量％を含有する成分組成を有する複合焼結体で構成したことを特徴とする集電ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃ系焼結合金で構成されたモータ、特に燃料ポンプ用モータに使用される耐摩耗性に優れた集電ブラシに関するものであり、特に硫黄含有量の多いガソリンや軽油などの液体燃料をエンジンに供給するために使用する燃料ポンプに設けられるモータの集電ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料としてガソリンや軽油などの液体燃料を用いるエンジンにはモータ式燃料ポンプが備えられており、このガソリンエンジンのモータ式燃料ポンプとして図１に概略横断面図で示される構造のものが知られている。
上記モータ式燃料ポンプは、図示される通り、ケーシング内において、モータの両端部に固設した回転軸がケーシングに支持されており、前記回転軸の一方端部にはインペラが取り付けられており、かつ前記インペラ、モータ（アーマチュア）の外周面とケーシングの間並びに集電ブラシおよび軸受けとケーシングとの間に隙間空間が形成されており、この狭い隙間空間に沿ってガソリンや軽油などの液体燃料がが流れるようになっている。
【０００３】
前記モータが回転するとインペラが回転し、このインペラの回転でガソリンがケーシング内に吸引され、吸引されたガソリンは前記隙間空間を通って別設のガソリンエンジンに送り込まれる。この時、ガソリンはモータの軸受け、整流子および集電ブラシの外周に触れながら送られる。上記モータ式燃料ポンプの構造部材の一つである集電ブラシには一般に黒鉛ブラシが使用されているが、黒鉛ブラシでは導電性、耐摩耗性および機械的強度が不足する所から、通常は金属と黒鉛の複合焼結体からなる集電ブラシが使用されている。この複合焼結体からなる集電ブラシとして、３０％Ｃｕ−７０％Ｃ、７０％Ｃｕ−３０％ＣなどのＣｕ−黒鉛系複合焼結体からなる集電ブラシ、または８５％Ｃｕ−５％Ｃ−１０％Ｐｂ、８０％Ｃｕ−１０％Ｃ−１０％Ｐｂ、８０％Ｃｕ−１０％Ｃ−１０％Ｓｎ、７０％Ｃｕ−２０％Ｃ−１０％Ｐｂ、６８％Ｃｕ−１２％Ｃ−８％Ｓｎ−１２％ＺｎなどのＣｕ合金−黒鉛系複合焼結体からなる集電ブラシなどが知られている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】若林章治校閲「新版  粉末冶金」（株）技術書院  平成３年４月３０日発行  ９６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自動車は世界各地に輸出され使用されているが、輸出先の各地で常に品質のよいガソリンや軽油などの液体燃料が使用されているとは限らず、その地域特有の品質の悪いガソリンや軽油が使用されること多い。例えば、中国では不純物成分として硫黄を多く含むガソリンや軽油などの液体燃料が使用されることが多い。この硫黄を多く含むガソリンや軽油などの液体燃料が使用されると燃料ポンプに組み込まれたモータのＣｕ−黒鉛系複合焼結体またはＣｕ合金−黒鉛系複合焼結体からなる従来の集電ブラシは、腐食されやすいために摩耗され易く、その結果、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者らは、上述のような観点から、燃料ポンプに用いられるモータの一層寿命の長い集電ブラシを開発すべく研究を行った結果、
（イ）従来のＣｕ−黒鉛系複合焼結体またはＣｕ合金−黒鉛系複合焼結体からなる集電ブラシにおいて、Ｎｉ：１．５〜２２％を含有せしめた複合焼結体からなる集電ブラシは、従来のＣｕ−黒鉛系複合焼結体からなる集電ブラシまたはＣｕ合金−黒鉛系複合焼結体からなる集電ブラシに比べて硫黄などを不純物として多く含有するガソリンや軽油などの液体燃料に対して優れた耐食性を示し、そのため優れた耐摩耗性を有するようになって使用寿命が格段に延びる、
（ロ）前記Ｃｕ合金−黒鉛系複合焼結体にさらに必要に応じて含まれるＺｎおよびＳｎは、Ｚｎ：０．５〜１１％およびＳｎ：０．５〜１１％の範囲内であることが好ましい、という研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、
（２）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｚｎ：０．５〜１１％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、
（３）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｓｎ：０．５〜１１％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、
（４）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｚｎ：０．５〜１１％、Ｓｎ：０．５〜１１％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、に特徴を有するものである。
【０００７】
前記（１）〜（４）記載の複合焼結体にさらにＭｏＳ２：０．５〜３質量％を含有する成分組成を有する複合焼結体で構成した集電ブラシは、潤滑性が向上するので一層好ましい。したがって、この発明は、
（５）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％を含有し、さらにＭｏＳ２：０．５〜３％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、
（６）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｚｎ：０．５〜１１％を含有し、さらにＭｏＳ２：０．５〜３％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、
（７）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｓｎ：０．５〜１１％を含有し、さらにＭｏＳ２：０．５〜３％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、
（８）質量％で、Ｃｕ：４〜５３％、Ｎｉ：１．５〜２２％、Ｚｎ：０．５〜１１％、Ｓｎ：０．５〜１１％を含有し、さらにＭｏＳ２：０．５〜３％を含有し、残部がＣおよび不可避不純物からなる成分組成の複合焼結体で構成した集電ブラシ、に特徴を有するものである。
【０００８】
つぎに、この発明のモータ式燃料ポンプの集電ブラシにおいて、これを構成する複合焼結体の成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）Ｃｕ
Ｃｕは、焼結後Ｃｕ−Ｎｉ合金素地を形成して、集電ブラシ自体に強度および耐食性を具備せしめる作用を有するが、Ｃｕの含有量が４％未満では金属相が非連続となって強度が不足するとともに電気伝導度が低下するようになるので好ましくなく、一方、Ｃｕの含有量が５３％を越えると耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有量は４〜５３％（一層好ましくは１０〜４５％）に定めた。
【０００９】
（ｂ）Ｎｉ
Ｎｉ成分には、焼結時にＣｕ−Ｎｉ合金素地を形成して強度および耐食性を向上させる作用を有するが、Ｎｉの含有量が１．５％未満では十分な耐食性を発揮させることができず、一方、その含有割合が２２％を越えると耐食性が向上するものの、多量のＮｉは焼結阻害成分となって強度が急激に低下するようになるので好ましくない。したがって、Ｎｉの含有割合を１．５〜２２％（一層好ましくは３〜１８％）と定めた。
【００１０】
（ｃ）Ｚｎ
Ｚｎは、強度および耐食性を向上させるために必要に応じて添加するが、その含有量が０．５％未満では十分な耐食性が得られないので好ましくなく、一方、その含有割合が１１％を越えると強度が急激に低下するようになることから、その含有割合を０．５〜１１％（一層好ましくは２〜９％）と定めた。
【００１１】
（ｄ）Ｓｎ
Ｓｎは、強度および耐食性を向上させるために必要に応じて添加するが、その含有量が０．５％未満では十分な耐食性が得られないので好ましくなく、一方、その含有割合が１１％を越えると強度が急激に低下するようになることから、その含有割合を０．５〜１１％（一層好ましくは２〜９％）と定めた。
【００１２】
（ｅ）ＭｏＳ２
ＭｏＳ２は、潤滑性を向上させるために必要に応じて添加するが、その含有量が０．５％未満では十分な潤滑性が得られないので好ましくなく、一方、その含有割合が３％を越えると強度が急激に低下するようになることから、その含有割合を０．５〜３％（一層好ましくは１〜２％）と定めた。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の集電ブラシは、通常のガソリンや軽油などの液体燃料を用いるエンジンのモータ式燃料ポンプ用としては勿論のこと、特に硫黄を不純物として多く含むガソリンや軽油などの液体燃料を使用するエンジンのモータ式燃料ポンプの場合にも優れた耐食性を発揮し、したがって優れた耐摩耗性を発揮するものであり、使用寿命を大幅に延ばすことができるという優れた効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明のモータ式燃料ポンプの集電ブラシを実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも３０〜１００μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＣｕ−Ｎｉ合金（Ｎｉ含有割合は表１に表示）粉末、黒鉛粉末、Ｚｎ粉末、Ｓｎ粉末、ＭｏＳ２粉末、Ｎｉ粉末およびＣｕ粉末を用意し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ステアリン酸を１％加えてＶ型混合機で２０分間混合した後、４００〜５００ＭＰａの範囲内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体をアンモニア分解ガス雰囲気中、８７０℃に４０分間保持の条件で焼結し、さらに最終的に４００〜５００ＭＰａの範囲内の所定の圧力でサイジング処理することにより、それぞれ表２に示される成分組成の複合焼結体を作製した。この複合焼結体を切削し、いずれも外径:９ｍｍ×内径：５ｍｍ×高さ：６ｍｍの寸法をもった本発明集電ブラシ１〜１６、比較集電ブラシ１〜４および従来集電ブラシ１〜４をそれぞれ製造した。
【００１５】
得られた本発明集電ブラシ１〜１６、比較集電ブラシ１〜４および従来集電ブラシ１〜４の強度を評価する目的で圧壊強度を測定し、その結果を示した。
さらに、得られた本発明集電ブラシ１〜１６、比較集電ブラシ１〜４および従来集電ブラシ１〜４をモータに組み込み、このモータを燃料ポンプに取りつけたのち、ガソリンタンク内に設置し、ガソリンタンクに硫黄：０．５％を含有するガソリンを充填し、
インペラの回転数：５０００（最小回転数）〜１５０００（最大回転数）ｒ．ｐ．ｍ．、
ガソリンの流量：５０リットル／時（最小流量）〜２５０リットル／時（最大流量）、
集電ブラシが高速回転軸より受ける圧力：最大５００ＫＰａ、
試験時間：５００時間、
の条件でモータを高速回転させ、集電ブラシが速い流速のガソリンに曝される条件で実機試験を行い、試験後の集電ブラシ面における最大摩耗深さを測定した。この測定結果を同じく表１，２に示した。
【００１６】
【表１】
2005290453.tif 000002
【００１７】
【表２】
2005290453.tif 000003
【００１８】
表１，２に示される結果から、本発明集電ブラシ１〜１６は、従来集電ブラシ１〜４に比べて高強度を有し、さらに硫黄含有ガソリンに対する耐食性が優れているところから摩耗の進行がきわめて遅いことがわかる。しかし、この発明の組成範囲から外れた比較集電ブラシ１〜４は強度および耐摩耗性の内すくなくとも一つの特性が悪くなることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ガソリンエンジン用モータ式燃料ポンプの概略横断面図である。
【図１】
2005290453.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月5日(2004.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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