(57)【要約】  本発明は、ディスク整流子の整流子片を形成するためのディスクブランク（１８）と、整流子片と、この種の整流子片によって形成されるディスク整流子に関するものであって、ディスクブランク（１８）は、多層本体として形成され、かつ連続的な第１の層と、移行領域によって中断される第２の層を有する接触構造とを備えた炭素成形本体を備え、移行領域は接触材料を有しないようにする。
2018529194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク整流子（１０）の整流子片（１２、３７）を形成するためのディスクブランク（１８、２６）であって、
前記整流子片のトレッド部分（１３、３８）を形成するため炭素材で形成された炭素成形本体（２２、２７）と、該炭素成形体（２２、２７）上に配置され、炭素材で形成された接触構造（２４，２８）と、前記整流子片の接続部分を形成するための接触金属を有する接触材料とを有するディスクブランク（１８、２６）において、
前記接触構造が、移行領域（２１）によって互いに離隔した複数の接触体（１６、３１）を有し、該接触体は、接触材料成形体として形成され、かつ、圧縮成形法において前記炭素成形体（２２、２７）と結合され、それにより、前記ディスクブランク（１８、２６）が多層体として形成され、
前記炭素成形体（２２、２７）は連続的な第１の層を形成し、前記接触構造は前記該移行領域によって中断される第２の層を形成し、前記移行領域は前記接触材料を有しない、ことを特徴とするディスクブランク。
【請求項２】
前記移行領域（２１）は前記複数の接触体（１６、３１）の間で間隙を形成している、ことを特徴とする請求項１に記載のディスクブランク。
【請求項３】
前記移行領域（２１）は、前記複数の接触体（１６、３１）の間で、該接触体を隔てる材料を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のディスクブランク。
【請求項４】
前記炭素成形体（２２、２７）と該炭素成形体上に配置される前記接触体（１６、３１）とが１つの圧縮成形工程において同時に形成され、前記炭素成形体と前記接触体の間に移行ゾーン（２５）が形成され、該移行ゾーンが前記炭素成形体の炭素材と前記接触体の接触材料とを有している、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項５】
前記接触体（３１）が、接触本体ベース（３４）を形成するための内側の接触層と、内側の接触層上に配置される、接触本体上部（３５）を形成するための外側の接触層とを有する、少なくとも２つの接触層からなる多層体として形成されている、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項６】
前記接触本体上部（３５）の接触材料が、前記接触本体ベース（３４）の接触材料よりも高い質量割合の接触金属を有している、ことを特徴とする請求項５に記載のディスクブランク。
【請求項７】
前記接触本体ベース（３４）の接触材料が、前記接触本体上部（３５）の接触材料よりも高い質量割合の炭素を有している、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のディスクブランク。
【請求項８】
前記接触材料が接触金属として銅又は銅合金を有している、ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項９】
前記接触材料が接触金属として銀又は銀合金を有している、ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項１０】
前記接触本体上部の接触材料と前記接触本体ベースの接触材料が、異なる接触金属を有している、ことを特徴とする請求項５〜９の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項１１】
ディスク整流子を形成するための整流子片において、
整流子片が、請求項１〜１０の何れか一項によるディスクブランクから分離されて形成されている、ことを特徴とする整流子片。
【請求項１２】
前記接触体（１６、３１）がディスク整流子の走行方向に次のように、すなわち走行方向に対して横方向に延びる、前記接触体の本体エッジ（３９、４０）がトレッド部分（１３、３８）の切断エッジ（２０、３６）に対して内側にオフセットしており、かつ前記トレッド部分（１３、３８）が前記接触体を越えて張り出すトレッド張り出し部ｘを有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の整流子片。
【請求項１３】
燃料ポンプ用のディスク整流子において、
ディスク整流子（１０）が、請求項９又は１０に記載の整流子片（１２、３７）の環状構造を有し、該環状構造が支持体（１１）上に配置されている、ことを特徴とする燃料ポンプ用のディスク整流子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク整流子の整流子片を形成するためのディスクブランクであって、炭素材で形成された、整流子片のトレッド部分を形成するための炭素成形体と、炭素成形体上に配置され、炭素材で形成された接触構造と、整流子片の接続部分を形成するための接触金属を有する接触材料と、を備えるディスクブランクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に燃料ポンプ内で使用するために、燃料ポンプの電動駆動装置用にディスク整流子が使用され、そのディスク整流子は、銅を含まないトレッド部分を有する整流子片から構成されている。これによって、燃料ポンプの領域内で整流子片の摩耗によって銅粒子が遊離することがないことを、保証しようとしており、そうでなければその銅粒子は炭素ブラシと燃料ポンプの整流子片との間に電触プロセスを作動させてしまうことがある。
【０００３】
通常、整流子片から形成されるディスク整流子はディスクブランクをベースに形成され、そのディスクブランクは円状に形成されており、かつ、たとえばグラファイト又はコークスのような、炭素ベースの粉末と有機の結合剤、たとえば樹脂又はポリマーとの均質な混合をベースに圧縮成形法において形成される。ディスクブランクから整流子片を個別化する前に、ディスクブランク上に金属材料、好ましくは銅、からなる接触層が塗布されるので、整流子片は個別化後にそれぞれ、トレッド部分を形成するための炭素材からなる層と、その上に配置された、接続部分としての金属の接触材料の層とを有しており、その接続部分がトレッド部分を電気モータの巻き線と電気的に接触させることを可能にする。
【０００４】
既知のディスク整流子もしくはディスクブランクから形成された整流子片においては、接触層としての接続部分を形成するための接触材料が炭素成形体の表面全体にわたって延びる、上述したディスクブランクの構造に基づいて、個別化によって形成される切断エッジに、切断プロセスもしくは鋸引きプロセスによって遊離された銅粒子が堆積し、それが燃料ポンプの駆動中に炭素ブラシと整流子片との間の摩耗を増大させ、かつ燃料の含有物質に悪影響をもたらすことがあり得る。
【０００５】
さらに、冒頭で説明した２段階の形成方法に従って形成される、したがってディスクブランクの形成後にディスクブランク上に接触材料層が設けられる、既知の整流子片においては、ディスク整流子の駆動中にトレッド部分と接触層との間に熱によって機械的な応力がもたらされ、それがトレッド部分と接触層との間の積層剥離をもたらし、それに伴って燃料ポンプの不具合をもたらし得ることが、明らかにされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、より駆動安全性の高い整流子片の形成を可能にするディスクブランクを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために、本発明に係るディスクブランクは、請求項１の特徴を有している。
【０００８】
本発明に係るディスクブランクは、炭素材から形成された炭素成形体上に、移行領域によって互いに離隔された複数の接触体からなる接触構造を有しており、それらの接触体が接触材料成形体として形成され、圧縮成形法において炭素成形体と結合され、これによりディスクブランクが多層体として形成され、その場合に炭素成形体が連続的な第１の層を形成し、そして複数の接触体は移行領域によって中断される第２の層を形成し、移行領域は接触材料を持たないようにする。
【０００９】
本発明に基づいて形成されたディスクブランクは、一方で、それが圧縮成形法で多層体として形成されることに基づいて、炭素成形体と接触構造を形成するのと同時に、接触構造と炭素成形体の間の結合を形成することを可能にする。他方で、接触構造が互いに離隔した複数の接触体から形成されることに基づいて、圧縮成形法に続いて、複数の接触体の間に形成される、ディスクブランクの接触材料をもたない領域内で分離切断することにより、ディスクブランクから整流子片を分離することが可能になるので、分離切断によって接触材料内に含まれる接触金属が遊離して、自由な粒子として切断エッジに存在することはない。
【００１０】
好ましくは、複数の接触体の間の移行領域が間隙を形成し、あるいは移行領域が複数の接触体の間で、個々の接触体に隔てる材料を有している。
【００１１】
ディスクブランクの特に好ましい実施形態において、ディスクブランクは炭素成形体と接触体との間で移行ゾーンを有しており、その移行ゾーンは炭素成形体の炭素材も接触体の接触材料も有しているので、移行領域内の材料混合に基づいて炭素材の熱的な膨張係数からそれとは異なる、接触材料の熱的な膨張係数へと連続的に移行することによって、炭素成形体と接触体の間に特に確実な機械的結合が可能となり、そのようにして、積層剥離をもたらすことがあり得る応力の発生に特に効果的に対処される。
【００１２】
接触体が、接触体ベースを形成するための内側の接触層と、内側の接触層上に配置された、接触体上部を形成するための外側の接触層とを有する、少なくとも２つの接触層からなる多層体として形成されている場合に、接触体内の熱的な膨張係数のより広範な差別化も、好ましくは接触体上部内で最大化される、整流子片と電気モータの巻き線との間の特に確実な接触のための導電性も、得ることができる。
【００１３】
その場合に好ましくは、接触体上部の接触材料は、接触体ベースの接触材料よりも、高い質量割合の接触金属を有している。
【００１４】
ディスクブランクから形成された整流子片の特に高い駆動安全性を得るために、接触体ベースの接触材料が、接触体上部の接触材料よりも高い質量割合の炭素を有していると、効果的である。
【００１５】
好ましくは、接触材料は、接触金属として銅又は銅合金あるいは銀又は銀合金を有している。
【００１６】
特に、ディスクブランクから形成された整流子片の接触体上部とモータの巻き線との間の接触確実性を高めることに関して、接触体上部の接触材料と、接触体ベースの接触材料が異なる接触金属を有していると、効果的である。
【００１７】
本発明に係る整流子片は、請求項９の特徴を有している。
【００１８】
好ましい実施形態において、接触体の走行方向に対して横方向に延びる接触エッジがトレッド部分の切断エッジに対して内側にオフセットしており、かつトレッド部分が接触体を越えて張り出すトレッド張り出し部を有する。
【００１９】
本発明に係るディスク整流子は、請求項１１に従って、支持体上で整流子片が環状に配置された構造を有している。
【００２０】
以下、図面を用いてディスクブランクの好ましい実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】支持体上に配置された多数の整流子片を有するディスク整流子を示す斜視図である。
【図２】図１に示す整流子片を形成するためのディスクブランクを示す下面図である。
【図３】図２に示すディスクブランクを示す横断面図である。
【図４】図２と３に示すディスクブランクから個別化された整流子片を示している。
【図５】ディスクブランクの他の実施形態を示す下面図である。
【図６】図５に示すディスクブランクを示す横断面図である。
【図７】図５と６に示すディスクブランクから個別化された整流子片を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、導通しないプラスチックから形成された支持体１１を有するディスク整流子１０を示しており、支持体は、図示される実施例において８つの整流子片１２を有しており、それらの整流子片はそれぞれ支持体１１に次のように、すなわち整流子片１２のトレッド部分１３の接触面１４がディスク整流子１０の共通の接触平面１５内に配置されており、かつこの接触平面１５内で、ここには図示されていない炭素ブラシと接触することができるように、配置されている。
【００２３】
整流子片を下面図で示す図４から明らかなように、整流子片１２はトレッド部分１３の下側にそれぞれ接触体１６を有しており、その接触体が整流子片１２の接続部分を形成し、かつ図１に示すフック形状に形成された外部接点１７と接触し、外部接点が電気モータの巻き線と接触し、又は巻き線を受け入れるために用いられる。
【００２４】
図２と３には、ディスクブランク１８が示されており、そのディスクブランクは、ディスクブランク１８から整流子片１２を分離することによって、図１と４に示す整流子片１２を形成するために用いられる。図２に分離ライン１９によって示唆されるように、個々の整流子片１２を分離するために、ディスクブランク１８を通る径方向の分離切断が実施されるので、整流子片１２に図１と４に示す切断エッジ２０が形成される。
【００２５】
図２からさらに明らかなように、複数の接触体１６はディスクブランク１８の周に沿って互いに離隔しているので、複数の接触体１６の間に、ここでは間隙を形成する移行領域２１が形成され、その移行領域内でディスクブランク１８の厚み（図３）は、炭素本体２２の横断面の厚みに相当するので、分離切断が移行領域２１内へ形成される分離ライン１９に沿って行われる場合に、切断平面２３は炭素本体２２の横断面に相当する。接触体１６は分離切断の際に損なわれることがないので、接触体１６を形成する接触材料の粒子が遊離することはない。
【００２６】
図３に断面で示すディスクブランク１８は、多層体として形成されており、その場合に図３に基づく表示においては、炭素成形体２２が第１の層を形成し、接触体１６によって形成される接触構造２４（図２）が第２の層を形成する。ディスクブランク１８の形成は、１つの圧縮成形工程において行われ、それにおいて炭素成形体２２と、炭素成形体２２上で接触体１６から構成される接触構造２４とが同時に形成される。これは、たとえば、炭素成形体２２を形成するために使用される、グラファイト粉末と有機の結合剤の混合物からなる炭素材が、型内へ挿入されて、次に炭素成形体２２の予備圧縮が行われるようにして、行うことができる。次に、接触体１６を形成するための接触材料が、予備圧縮された炭素成形体２２の表面上に型母型によって定められたように設けられる。接触材料は、接触金属、したがってたとえば銅、の他にある割合のグラファイトを有しているので、グラファイトは、炭素成形体２２を形成するための炭素材内だけでなく、接触体１６を形成するための接触材料内にも存在している。
【００２７】
接触体を形成するために、たとえば、６０％銅粉末、３０％のグラファイト及び１０％の有機結合剤からなる接触材料組成が実証されている。
【００２８】
炭素成形体２２を形成するために、８０％の銅粉末、１５％のグラファイト及び５％の有機結合剤を有する炭素材組成が好ましいことが明らかにされている。
【００２９】
図５と６には、ディスクブランク２６が示されており、このディスクブランクは、特に図６から読みとることができるように、炭素成形体１７として形成された第１の層を備えた３層構造を有しており、その第１の層に２層で形成されている接触構造２８が設けられている。炭素成形体２７は、この実施例の場合においては、ディスクブランク１８の炭素成形体２２と同一に形成されている。接触構造２８は、炭素成形体２７に直接隣接する接触材料層２９とその上に設けられた上方の接触材料層３０とを有しており、その場合に２つの接触材料層２９と３０は、一緒になってそれぞれ接触体３１を形成している。
【００３０】
接触材料層２９と３０は異なる接触材料組成を有しており、この場合において接触材料層２９は６０％銅粉末、３０％グラファイト及び１０％の有機結合剤を有している。接触材料層３０は、９５％の銅粉末と５％のグラファイトからなる組成を有しており、その場合にここでは銅の割合が高いことに基づいて結合剤の添加を省くことができる。
【００３１】
図２と３に示すディスクブランク１８と一致して、図５と６に示すディスクブランク２６も、１つの圧縮成形工程において形成され、それにおいて炭素成形体２７の炭素材と、隣接する接触材料層２９との間及び同様に接触材料層２９と接触材料層３０との間に移行ゾーン３２と３３が形成され、それら移行ゾーン内でそれぞれ互いに隣接する層材料の混合が行われる。
【００３２】
特に図５から読みとることができるように、接触材料層２９、３０は互いに異なる外側輪郭を有しているので、接触体３１は、接触材料層２９によって形成される接触体ベース３４と、この場合において円錐台形状に形成されている接触体上部３５とをもって段付きで形成されている。接触体上部３５を円錐台形状に形成することによって、接触体３１をディスク整流子の外部接点１７に形状結合で適合させることが可能になる。
【００３３】
特に図７が示すように、接触体ベース３４の上面でみてほぼ台形状の形態が、接触体３１の本体エッジ３９と整流子片３７の切断エッジ３６との間の、トレッド部分３８が接触体ベース３４を越えて張り出す、トレッド張り出し部ｘを維持しながらも、トレッド部分３８と接触体３１によって形成される接続部分との間のできるだけ大面積の重なりを可能にする。図４は、同様に、接触体１６の本体エッジ４０と整流子片１２の切断エッジ２０との間のトレッド張り出し部ｘを示している。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月3日(2018.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明に係る整流子片は、請求項１１の特徴を有している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明に係るディスク整流子は、請求項１３に従って、支持体上で整流子片が環状に配置された構造を有している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク整流子（１０）の整流子片（１２、３７）を形成するためのディスクブランク（１８、２６）であって、
前記整流子片のトレッド部分（１３、３８）を形成するため炭素材で形成された炭素成形本体（２２、２７）と、該炭素成形体（２２、２７）上に配置され、炭素材で形成された接触構造（２４，２８）と、前記整流子片の接続部分を形成するための接触金属を有する接触材料とを有するディスクブランク（１８、２６）において、
前記接触構造が、移行領域（２１）によって互いに離隔した複数の接触体（１６、３１）を有し、該接触体は、接触材料成形体として形成され、かつ、圧縮成形法において前記炭素成形体（２２、２７）と結合され、それにより、前記ディスクブランク（１８、２６）が多層体として形成され、
前記炭素成形体（２２、２７）は連続的な第１の層を形成し、前記接触構造は前記該移行領域によって中断される第２の層を形成し、前記移行領域は前記接触材料を有しない、ことを特徴とするディスクブランク。
【請求項２】
前記移行領域（２１）は前記複数の接触体（１６、３１）の間で間隙を形成している、ことを特徴とする請求項１に記載のディスクブランク。
【請求項３】
前記移行領域（２１）は、前記複数の接触体（１６、３１）の間で、該接触体を隔てる材料を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のディスクブランク。
【請求項４】
前記炭素成形体（２２、２７）と該炭素成形体上に配置される前記接触体（１６、３１）とが１つの圧縮成形工程において同時に形成され、前記炭素成形体と前記接触体の間に移行ゾーン（２５）が形成され、該移行ゾーンが前記炭素成形体の炭素材と前記接触体の接触材料とを有している、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項５】
前記接触体（３１）が、接触本体ベース（３４）を形成するための内側の接触層と、内側の接触層上に配置される、接触本体上部（３５）を形成するための外側の接触層とを有する、少なくとも２つの接触層からなる多層体として形成されている、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項６】
前記接触本体上部（３５）の接触材料が、前記接触本体ベース（３４）の接触材料よりも高い質量割合の接触金属を有している、ことを特徴とする請求項５に記載のディスクブランク。
【請求項７】
前記接触本体ベース（３４）の接触材料が、前記接触本体上部（３５）の接触材料よりも高い質量割合の炭素を有している、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のディスクブランク。
【請求項８】
前記接触材料が接触金属として銅又は銅合金を有している、ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項９】
前記接触材料が接触金属として銀又は銀合金を有している、ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項１０】
前記接触本体上部の接触材料と前記接触本体ベースの接触材料が、異なる接触金属を有している、ことを特徴とする請求項５〜９の何れか一項に記載のディスクブランク。
【請求項１１】
ディスク整流子を形成するための整流子片において、
整流子片が、請求項１〜１０の何れか一項によるディスクブランクから分離されて形成されている、ことを特徴とする整流子片。
【請求項１２】
前記接触体（１６、３１）がディスク整流子の走行方向に次のように、すなわち走行方向に対して横方向に延びる、前記接触体の本体エッジ（３９、４０）がトレッド部分（１３、３８）の切断エッジ（２０、３６）に対して内側にオフセットしており、かつ前記トレッド部分（１３、３８）が前記接触体を越えて張り出すトレッド張り出し部ｘを有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の整流子片。
【請求項１３】
燃料ポンプ用のディスク整流子において、
ディスク整流子（１０）が、請求項１１又は１２に記載の整流子片（１２、３７）の環状構造を有し、該環状構造が支持体（１１）上に配置されている、ことを特徴とする燃料ポンプ用のディスク整流子。
【国際調査報告】
2018529194.tif 000010
2018529194.tif 000011
2018529194.tif 000012
2018529194.tif 000013
2018529194.tif 000014
2018529194.tif 000015