(57)【要約】【課題】電動燃料ポンプ装置において，高価な軸受部材を使用せずに，ロータ軸及び軸受部の耐摩耗性を確保し得るようにする。【解決手段】モータハウジング４の一端部に，ポンプインペラ１０を回転自在に収容するポンプハウジング７を，またその他端にブラケット１４をそれぞれ結合し，モータハウジング４内に配設されるロータ６に固着されてポンプインペラ１０を駆動するロータ軸６ａの両端部を，ポンプハウジング７及びブラケット１４に形成された第１及び第２軸受ボス１７，１８に支承させた電動燃料ポンプ装置において，ロータ軸６ａの外周面及び第１，第２軸受ボス１７，１８の相対向する回転摺動面の少なくとも一方にダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３を形成した。【選択図】      図１
2005320942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジング（４）の一端部に，ポンプインペラ（１０）を回転自在に収容するポンプハウジング（７）を，またその他端にブラケット（１４）をそれぞれ結合し，モータハウジング（４）内に配設されるロータ（６）に固着されて前記ポンプインペラ（１０）を駆動するロータ軸（６ａ）の両端部を，前記ポンプハウジング（７）及びブラケット（１４）にそれぞれ設けた第１及び第２軸受部（１７，１８）に支承させた電動燃料ポンプ装置において，
前記ロータ軸（６ａ）の外周面及び前記第１，第２軸受部（１７，１８）の相対向する回転摺動面の少なくとも一方にダイヤモンド・ライク・カーボン被膜（３３）を形成したことを特徴とする，電動燃料ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動燃料ポンプ装置において，
前記第１及び第２軸受部を，前記ポンプハウジング（７）及びブラケット（１４）にそれぞれ一体に成形した第１及び第２軸受ボス（１７，１８）で構成したことを特徴とする，電動燃料ポンプ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電動燃料ポンプ装置において，
前記ダイヤモンド・ライク・カーボン被膜（３３）と，これを形成すべき相手部材（６ａ，１７ａ，１８ａ）との間に，その両者に対して密着性の良好な中間被膜（３２）を介在させたことを特徴とする，電動燃料ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，モータハウジングの一端部に，ポンプインペラを回転自在に収容するポンプハウジングを，またその他端にブラケットをそれぞれ結合し，モータハウジング内に配設されるロータに固着されて前記ポンプインペラを駆動するロータ軸の両端部を前記ポンプハウジング及びブラケットにそれぞれ設けた第１及び第２軸受部に支承させた電動燃料ポンプ装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
かゝる電動燃料ポンプ装置は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。      
【特許文献１】特開２００１−１９２７５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来，この種電動燃料ポンプ装置では，ロータ軸及び，その軸受部の耐摩耗性を確保すべく，ロータ軸の両端部を支承する耐摩耗性で低摩擦係数の軸受部材を，ポンプハウジング及びブラケットに取り付けていたが，上記軸受部材は比較的高価であるため，電動燃料ポンプ装置のコスト低減を図る上では障害となっている。
【０００４】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，高価な軸受部材を使用せずに，ロータ軸及び軸受部の耐摩耗性を確保し得る前記電動燃料ポンプ装置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】
上記目的を達成するために，本発明は，モータハウジングの一端部に，ポンプインペラを回転自在に収容するポンプハウジングを，またその他端にブラケットをそれぞれ結合し，モータハウジング内に配設されるロータに固着されて前記ポンプインペラを駆動するロータ軸の両端部を，前記ポンプハウジング及びブラケットにそれぞれ設けた第１及び第２軸受部に支承させた電動燃料ポンプ装置において，前記ロータ軸の外周面及び前記第１，第２軸受部の相対向する回転摺動面の少なくとも一方にダイヤモンド・ライク・カーボン被膜を形成した第１の特徴とする。
【０００６】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記第１及び第２軸受部を，前記ポンプハウジング及びブラケットにそれぞれ一体に成形した第１及び第２軸受ボスで構成したことを第２の特徴とする。
【０００７】
さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記ダイヤモンド・ライク・カーボン被膜と，これを形成すべき相手部材との間に，その両者に対して密着性の良好な中間被膜を介在させたことを第３の特徴とする。
【０００８】
尚，前記中間被膜は，後述する本発明の実施例中のクロム被膜３２に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の特徴によれば，ロータ軸の外周面及び第１，第２軸受部の相対向する回転摺動面の少なくとも一方にダイヤモンド・ライク・カーボン被膜が形成されるので，このダイヤモンド・ライク・カーボン被膜が高硬度で且つ低摩擦係数の被膜であることから，優れた摺動性及び耐摩耗性を発揮し，燃料ポンプの摩擦損失を極小に抑えながら，ロータ軸及び第１，第２軸受部の内周面の摩耗をも防ぎ，これにより燃料ポンプの良好なポンプ性能を長期間安定させることができる。また第１及び第２軸受部として専用の軸受部材を使用する場合でも，耐摩耗性の高い高価な軸受部材を使用せずに済むので，コストの低減に寄与し得る。
【００１０】
また本発明の第２の特徴によれば，ロータ軸の支持専用の高価な軸受部材が不要となり，コストの低減を大いに図ることができる。
【００１１】
さらに本発明の第３の特徴によれば，ダイヤモンド・ライク・カーボン被膜と，これを形成すべき相手部材との間に介在する中間被膜は，ロータ軸及びダイヤモンド・ライク・カーボン被膜の両者に対して良好な密着性を有するので，ダイヤモンド・ライク・カーボン被膜の剥離強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例に係る電動燃料ポンプ装置の縦断面図（図２の１−１線断面図），図２は図１の２部拡大図，図３は図１の３−３線断面図，図４は図３の４−４線断面図，図５は作動音について行った本発明品と従来品との比較テスト結果を示すグラフ，図６はポンプの最低吐出量の確保に要する電圧について行った本発明品と従来品との比較テスト結果を示すグラフ，図７は第１軸受ボス（燃料ポンプ側）（Ａ）及び第２軸受ボス（ブラケット側）（Ｂ）の耐摩耗性について行った本発明品と従来品との比較テスト結果を示すグラフ，図８は本発明品と従来品との耐久テスト結果を示すグラフである。
【００１４】
先ず図１において，電動燃料ポンプ装置１は，例えば自動二輪車や自動車のエンジンの燃料供給系に使用されるもので，電動モータ２と，これによって駆動される燃料ポンプ３とからなっている。
【００１５】
電動モータ２は金属製で円筒状のモータハウジング４を備えており，その内周面に永久磁石からなるステータ５が固定され，このステータ５内にロータ６が回転自在に配設される。
【００１６】
円筒状のモータハウジング４には，その一端を塞ぐようにして，ウエスコ型の燃料ポンプ３のポンプハウジング７が結合される。ポンプハウジング７は，Ａｌ合金製の外側ハウジング７ａと，この外側ハウジング７ａの内側に対置されて，それとの間に円形のポンプ室８を画成する，同じくＡｌ合金製の内側ハウジング７ｂとから構成され，これら外側及び内側ハウジング７ａ，７ｂは，これらをモータハウジング４の一端部内周に回転不能に嵌合した後，該一端部を外側ハウジング７ａの外側面側にカシメることにより，相互に接合されると同時に，モータハウジング４に結合される。      
【００１７】
上記ポンプ室８には，ポンプインペラ１０が回転自在に収容され，このポンプインペラ１０の中心部に，電動モータ２のロータ６の中心部に，これを貫通して固着されるロータ軸６ａが嵌合，連結される。このロータ軸６ａはステンレス鋼製である。
【００１８】
外側ハウジング７ａには，ポンプ室８に通じる吸入ポート１１が設けられ，内側ハウジング７ｂには，ポンプ室８をモータハウジング４内に通じさせる吐出ポート１２が設けられる。吸入ポート１１は，図示しない燃料タンク内の燃料油面下に連通されるようになっている。
【００１９】
モータハウジング４の他端部には，それを塞ぐように合成樹脂製のブラケット１４が結合される。即ち，ブラケット１４は有底円筒状をなすと共に，外周にフランジ１４ｂを有しており，このフランジ１４ｂがモータハウジング４の他端部に嵌合され，該他端部をフランジ１４ｂの外側面側にカシメることにより，ブラケット１４はモータハウジング４に結合される。
【００２０】
図１〜図３に示すように，ブラケット１４の端壁１４ａには一対の端子孔１５，１５が設けられ，これら端子孔１５，１５に一対の端子１９，１９が圧入により固定される。また同端壁１４ａには，端子１９，１９の外端部を囲繞するカプラ２６が一体に成形される。
【００２１】
さらに前記端壁１４ａには，外方に突出する燃料出口管１６が一体に成形される。この燃料出口管１６には，図示しないエンジンの燃料供給通路が接続されるようになっている。
【００２２】
図１，図３及び図４に示すように，さらにまた前記端壁１４ａの中心部には，モータハウジング４内に開口する有底の第１軸受孔１７ａを有する第１軸受ボス１７が該端壁１４ａの内面から突出するように一体に成形され，その第１軸受孔１７ａと同軸上に配置される第２軸受孔１８ａを有する第２軸受ボス１８が前記ポンプハウジング７の内側ハウジング７ｂに一体に形成される。そして，上記第１及び第２軸受孔１７ａ，１８ａにロータ軸６ａの両端部を回転自在に嵌合することにより，ロータ軸６ａはポンプハウジング７及びブラケット１４に支承される。
【００２３】
前記ロータの，ブラケット１４側の端部には，ロータコイル２０に連なる面型のコンミュテータ２１が固着される。
【００２４】
一方，ブラケット１４の端壁１４ａには，前記軸受ボス１７を挟んで並ぶ一対の筒状のブラシガイド２２，２２が一体に成形され，これらブラシガイド２２，２２の一端は，該端壁１４ａの内面から長く突出し，他端は該端壁１４ａの外面から短く突出する。これらブラシガイド２２，２２は，軸受ボス１７の軸孔１７ａと平行でモータハウジング４内に開口する有底で異形断面のガイド孔２２ａ，２２ａを有しており，これらガイド孔２２ａ，２２ａには，前記コンミュテータ２１に摺接する異形断面の一対のブラシ２３，２３が摺動可能に嵌合されると共に，これらブラシ２３，２３をコンミュテータ２１との圧接方向に付勢するコイルばね２４，２４が収納される。一対のブラシ２３，２３は，前記一対の端子１９，１９にリード線２５，２５を介して接続される。
【００２５】
上記ブラシガイド２２，２２及び軸受ボス１７間には，これらを互いに分離独立させる間隙２７，２７が設けられる。
【００２６】
またブラシガイド２２，２２には，軸受ボス１７と反対側で軸方向に延びる第１切欠溝２８，２８と，軸受ボス１７と隣接する側で軸方向に延びる第２切欠溝２９，２９とが形成される。その第１切欠溝２８，２８には，前記リード線２５，２５が移動可能に配置される。
【００２７】
再び図１において，前記第１及び第２軸受孔１７ａ，１８ａに回転自在に嵌合するロータ軸６ａの両端部外周面には，クロム被膜３２を介してダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３が形成される。そのダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３は，Ｈｖ１５００〜５０００の高硬度で，且つ低摩擦係数の被膜であり，またクロム被膜３２は，ステンレス鋼製のロータ軸６ａ及びダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３の両方に対する密着性が良好なものである。
【００２８】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００２９】
電動モータ２を起動して，ロータ軸６ａにより燃料ポンプ３のポンプインペラ１０を回転駆動すれば，図示しない燃料タンク内の燃料が吸入ポート１１からポンプ室８に吸入され，ポンプインペラ１０により昇圧されて吐出ポート１２へと吐出され，モータハウジング４内を通過した後，燃料出口管１６から，図示しないエンジンの燃料吸入通路へと圧送される。
【００３０】
この電動燃料ポンプ装置１において，ロータ軸６ａの両端部外周面には，ポンプハウジング７及びブラケット１４の第１及び第２軸受孔１７ａ，１８ａの内周面に直接接するダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３が形成されるので，このダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３が高硬度で且つ低摩擦係数の被膜であることから，優れた摺動性及び耐摩耗性を発揮し，燃料ポンプ３の摩擦損失を極小に抑えながら，ロータ軸６ａは勿論，第１及び第２軸受孔１７ａ，１８ａの内周面の摩耗をも防ぎ，これにより燃料ポンプ３の良好なポンプ性能を長期間安定させることができる。しかも従来のように，ロータ軸６ａの支持専用の高価な軸受部材が不要となるので，コストの低減を大いに図ることができる。
【００３１】
またステンレス鋼製のロータ軸６ａ及びダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３間に介在するクロム被膜３２は，ロータ軸６ａ及びダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３の両者に対して密着性が良好であることから，ダイヤモンド・ライク・カーボン被膜の剥離強度を高めることができる。
【００３２】
図５は，作動音について，本発明の実施例に係る電動燃料ポンプ装置１と，ステンレス鋼製のロータ軸にはダイヤモンド・ライク・カーボン被膜を形成していない従来の電動燃料ポンプ装置とを比較テストした結果を示すもので，作動音は，本発明の実施例の方が従来のものより遥かに低いことが同図からわかる。これは，本発明の実施例においてダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３を形成したロータ軸６ａと第１及び第２軸受孔１７ａ，１８ａとの摩擦が小さいことに起因する。
【００３３】
図６は，燃料ポンプの最低吐出流量を確保するための電圧について，本発明の実施例に係る電動燃料ポンプ装置１と，ステンレス鋼製のロータ軸にはダイヤモンド・ライク・カーボン被膜を形成していない従来の電動燃料ポンプ装置とを比較テストした結果を示すもので，最低燃料流量確保のための電圧は，本発明の実施例の方が従来のものより遥かに低く，摩擦が小さいことが同図からわかる。
【００３４】
図７は，第１軸受ボス（燃料ポンプ側）（Ａ）及び第２軸受ボス（ブラケット側）（Ｂ）の耐摩耗性について，本発明の実施例に係る電動燃料ポンプ装置１と，ステンレス鋼製のロータ軸にはダイヤモンド・ライク・カーボン被膜を形成していない従来の電動燃料ポンプ装置とを比較テストした結果を示す。このテストは，粒径９０μｍ以下の鉄粉０．２１ｇを混入したクレンゾル液４．０Ｌ中にテスト対象の電動燃料ポンプ装置を浸漬し，上記液の攪拌状態で該電動燃料ポンプ装置を１５０時間作動させて実施された。その際，電動燃料ポンプ装置への印加電圧は１２．０Ｖ，燃料ポンプの吐出圧は３４３ｋＰａに調整された。
【００３５】
第１及び第２軸受孔１７ａ，１８ａの内周面の何れの摩耗量も，本発明の実施例の方が従来のものより遥かに少なく，耐摩耗性が向上したことが同図からわかる。
【００３６】
図８は，燃料ポンプの吐出流量低下率について，本発明の実施例に係る電動燃料ポンプ装置１と，ステンレス鋼製のロータ軸にはダイヤモンド・ライク・カーボン被膜を形成していない従来の電動燃料ポンプ装置とを１５０時間，比較テストした結果を示す。この場合，使用した輸送液は，前記耐摩耗性テスト時に使用した同様の鉄粉入りのクレンゾル液であり，燃料ポンプの吐出流量低下率は，本発明の実施例の方が従来のものより遥かに低いことが同図からわかる。これは，特に燃料ポンプ３側の第１軸受孔１７ａの内周面の摩耗が少ないことに起因する。
【００３７】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，ダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３は，第１及び第２軸受孔１７ａ，１８ａの内周面側に形成することもでき，またロータ軸６ａの外周面及び第１，第２軸受孔１７ａ，１８ａの内周面の両方に形成することもできる。またダイヤモンド・ライク・カーボン被膜３３と，これを形成すべき相手部材との間には，クロム被膜３２に代えて，シリコン被膜又はチタン被膜を形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に係る電動燃料ポンプ装置の縦断面図（図２の１−１線断面図）。
【図２】図１の２部拡大図。
【図３】図１の３−３線断面図。
【図４】図３の４−４線断面図。
【図５】作動音について行った本発明品と従来品との比較テスト結果を示すグラフ。
【図６】ポンプの最低吐出量の確保に要する電圧について行った本発明品と従来品との比較テスト結果を示すグラフ。
【図７】第１軸受ボス（燃料ポンプ側）（Ａ）及び第２軸受ボス（ブラケット側）（Ｂ）の耐摩耗性について行った本発明品と従来品との比較テスト結果を示すグラフ。
【図８】本発明品と従来品との耐久テスト結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・・電動燃料ポンプ装置
２・・・・電動モータ
３・・・・燃料ポンプ
４・・・・モータハウジング
６ａ・・・ロータ軸
７・・・・ポンプハウジング
８・・・・ポンプ室
１０・・・ポンプインペラ
３２・・・中間被膜（クロム被膜）
３３・・・ダイヤモンド・ライク・カーボン被膜
【図１】
2005320942.tif 000003
【図２】
2005320942.tif 000004
【図３】
2005320942.tif 000005
【図４】
2005320942.tif 000006
【図５】
2005320942.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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