[发明专利]碳复合材料用于制造用于燃料泵的电气接触元件的用途和接触元件的用途

说明书

技术领域

本发明涉及碳复合材料用于制造在燃料环境中操作的燃料泵的电气接触元件的用途，所述接触元件被设计成碳模，其中除了碳之外，所述碳复合材料还包括热固性或热塑性的粘合剂和用量为大于碳复合材料的总质量的0.5％且小于碳复合材料的总质量的25％的金属内容物。

背景技术

在设计成碳模的电气接触元件(例如碳刷)的制造中，已知在压缩成型过程中，与碳和任何添加剂(如固体润滑剂和清洁剂)组合使用的不同的粘合剂被加工成碳复合材料。

例如，EP 1713148 A1公开了用于生产碳刷的方法，其中金属粉末被添加到碳粉末和热塑性粘合剂的粉末混合物中，并将粉末混合物在压缩成型工艺中加工成碳模。在已知的碳复合材料中，为了在低电压范围内降低碳刷的材料电阻以及碳刷和换向器之间的接触电阻，向碳中添加金属粉末。特别是当碳刷用于线路电压为12V的汽车车载电气系统时，推荐以30重量％至60重量％的比例添加金属粉末。

在涉及电刷操作的燃料泵的情况下，由于它们在燃料环境中操作，所以对于碳刷和与碳刷相互作用的换向片，具有不能与燃料环境外的操作条件相比的特殊操作条件。特别是已经发现，在这种燃料环境中，超过14V的暂态过电压会显著缩短电刷/换向器系统的使用寿命，因为电刷和换向器的磨损由于过电压而显著增加。

发明内容

因此，本发明的目的是减少在燃料环境中操作的燃料泵的电刷/换向器系统的磨损。该目的通过根据权利要求1的特征的碳复合材料用于制造被设计成碳模的电气接触元件的用途来实现。

出乎意料地，在燃料环境中，碳复合材料的使用本身已经呈现为上述目的的解决方案，除了碳和热固性或热塑性的粘合剂之外，该碳复合材料还包括用量为大于碳复合材料的总质量的0.5％且小于碳复合材料的总质量的25％的金属内容物。

如果将燃料泵连接到线路电压为12V的汽车车载电气系统，则根据本发明的碳复合材料的用途被证明是特别有利的。尽管EP1 713 148A1的基于以下基本方法的教导，通过掺入碳材料的总质量的30％至60％的量的金属粉末来降低碳材料的电阻，从而降低线路电压为12V的汽车车载电气系统中的碳刷的磨损，但是发现：在燃料环境中，相对较小的金属内容物在减少碳刷/换向器系统的磨损方面导致更好的结果。

具有用量最大为碳复合材料总质量的20％的金属内容物的碳复合材料的用途已被证明是特别有利的。

如果以粉末形式将金属内容物添加到碳复合材料中，则可以实现金属内容物在碳复合材料中的特别均匀的分布。

特别有利的是，金属内容物主要包括具有达1mm的粒径的金属颗粒，特别是如果80％或特别优选95％的金属颗粒具有达1毫米的粒径时，则可以实现特别均匀的磨损。

关于金属内容物的组成，已经证明有利的是，金属内容物包括至少一种来自包括金属铝、金属锌和金属银的金属组中的金属。

如果金属内容物由铝或铝合金形成，则特别有利的是金属内容物的用量为大于碳复合材料的总质量的0.5％且小于碳复合材料的总质量的20％。

有利地，由铝或铝合金组成的金属内容物的用量最多为碳复合材料总质量的10％。

如果金属内容物由锌或锌合金形成，则特别有利的是金属内容物的用量为大于碳复合材料总质量的0.5％且小于碳复合材料总质量的20％。

有利地，由锌或锌合金组成的金属内容物的用量最多为碳复合材料总质量的10％。

如果金属内容物由银或银合金形成，则特别有利的是金属内容物的用量为大于碳复合材料的总质量的0.5％且小于碳复合材料的总质量的15％。

有利地，由银或银合金组成的金属内容物的用量最多为碳复合材料总质量的10％。

如果金属内容物包括多种金属，则金属内容物可以作为合金或作为混合物添加到碳材料中。

当前的目的也可以通过接触元件用于形成燃料泵上的电气接触的用途来实现，该接触元件被设计成由根据权利要求1至16中任一项所述的碳复合材料制成的碳模。

优选地，根据本发明所用的接触元件被设计成碳刷或被设计成换向器的换向片。

根据本发明的燃料泵包括由根据权利要求1至16中任一项所述的碳复合材料制造的至少一个碳刷或至少一个换向片。

具体实施方式

在下文中，将列出用于制造燃料泵的接触元件的碳复合材料的优选材料组成，下面列出的百分数具有+/-2％，优选+/-1％的公差范围。

在第一实施方案中，相对于碳复合材料的总质量，用于制造碳刷的材料包含：

-14％的热塑性粘合剂材料，

-80％的石墨，