JPS63176686A - Brushless motor driven type fuel pump - Google Patents
Brushless motor driven type fuel pumpInfo
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-
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は内燃機関等に燃料を圧送するためのブラシレス
モータ付き燃料ポンプに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a fuel pump with a brushless motor for pumping fuel to an internal combustion engine or the like.
(従来の技術)
現在自動車に用いられている電動式燃料ポンプは、大部
分が直流モータでポンプ部を駆動する方式のものであり
、またモータのブラシ、コンミテータ等を冷却するため
にモータの内部に燃料を流す、いわゆるウェットタイプ
のものである。(Prior Art) Most of the electric fuel pumps currently used in automobiles are of a type in which the pump part is driven by a DC motor, and the internal part of the motor is used to cool the motor brushes, commutator, etc. This is a so-called wet type, in which fuel flows through the
ところで、最近において、自動車等に用いるガソリンに
アルコールを混合することがなされてきている。アルコ
ールはガソリンに較べて電気伝導性が大であるので、ブ
ラシ、コンミテータをアルコール分の多い燃料中に露出
させると、これらに電食が生じてしまう。そのため、ブ
ラシ、コンミテータを有していないブラシレスモータに
よってポンプを駆動する必要が生じてきた。Incidentally, recently, alcohol has been mixed into gasoline used in automobiles and the like. Alcohol has higher electrical conductivity than gasoline, so if brushes and commutators are exposed to fuel with a high alcohol content, they will suffer from electrolytic corrosion. Therefore, it has become necessary to drive the pump with a brushless motor that does not have a brush or a commutator.
ブラシレスモータ付き燃料ポンプにおいては、コントロ
ー9部の半導体によって発せられる熱を放散させるため
、コントローラ部近くまで燃料を導き、この燃料でコン
トローラ部を冷却する必要がある。しかし、コントロー
ラ部内には電子部品が組み込まれているために、コント
ローラ部内には燃料を浸入させることはできず、コント
ローラ部をモータ部と分離しなければならなか゛つた。In a fuel pump with a brushless motor, in order to dissipate the heat generated by the semiconductor of the controller 9, it is necessary to lead fuel close to the controller and cool the controller with this fuel. However, since electronic components are built into the controller section, fuel cannot penetrate into the controller section, and the controller section had to be separated from the motor section.
このような構成は例えば特開昭58−26511号公報
に開示されている。Such a configuration is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 58-26511.
第3図は従来のブラシレスモータ付き燃料ポンプの一例
を示す縦断面図であり、コントローラ部72はポンプ部
7つの反対側においてモータ部71と一体に連結されて
いる。モータ部71は、ロータ80とステータ81とを
有し、コントローラ部72内にはトランジスタ78及び
端子板82が配置されている。コントローラ部72内に
燃料が浸入しないようにするために仕切板73が配置さ
れ、仕切板73の外周縁と筒状のハウジングとの間には
0リング77が備えられている。仕切板73にはハーメ
デックシール部76が設けられていて、これを通って接
続線75がステータ81のフィールド巻線74に端子板
82から通電するようにされている。第3図において仕
切板73から左側の部分には燃料が浸入する。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional fuel pump with a brushless motor, in which a controller section 72 is integrally connected to a motor section 71 on the opposite side of the pump section 7. The motor section 71 has a rotor 80 and a stator 81, and a transistor 78 and a terminal plate 82 are arranged within the controller section 72. A partition plate 73 is arranged to prevent fuel from entering the controller section 72, and an O-ring 77 is provided between the outer peripheral edge of the partition plate 73 and the cylindrical housing. A Hermedic seal portion 76 is provided on the partition plate 73, through which a connection wire 75 conducts electricity from the terminal plate 82 to the field winding 74 of the stator 81. In FIG. 3, fuel enters the portion to the left of the partition plate 73.
(発明が解決しようとする問題点)
この種燃料ポンプは使用温度範囲が非常に広く(−40
°〜+80°)、ブラシレスモータ付き燃料ポンプにお
いて接続線75を通す仕切板73のハーメチックシール
部76のシール効果を確実なものとするにはガソリン、
アルコールに耐える材料で接続線(銅)を被覆し、また
、この被覆線を通してシールするハーメチックシールに
用いる材料も同じ理由により限定され、コスト高になる
と共に、シール構造が非常に難しいものであった。(Problem to be solved by the invention) This type of fuel pump has a very wide operating temperature range (-40
(° to +80°), in order to ensure the sealing effect of the hermetic seal portion 76 of the partition plate 73 through which the connecting wire 75 is passed in a fuel pump with a brushless motor, gasoline,
The connection wire (copper) is coated with a material that is resistant to alcohol, and the materials used for hermetic seals that pass through this coated wire are also limited for the same reason, resulting in high costs and extremely difficult seal structures. .
(問題を解決するための手段)
本発明では、モータ部を中にしてポンプ部とコントロー
ラ部とを配置して成るブラシレスモータ付き燃料ポンプ
において、軸線方向の一端に閉じた端壁を有し他端に開
口を有する非磁性体製のカップ状シール部材を、その周
壁が前記モータ部のロータとステータとの間に位置しま
た前記端壁が前記コントローラ部に隣接しかつ該コント
ローラ部の半導体素子の放熱板に接して位置するように
、配置して前記ロータにのみ燃料が入るように構成した
。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a fuel pump with a brushless motor in which a pump section and a controller section are arranged with a motor section inside, which has a closed end wall at one end in the axial direction. A cup-shaped sealing member made of a non-magnetic material having an opening at an end, the peripheral wall of which is located between the rotor and the stator of the motor section, the end wall of which is adjacent to the controller section, and the semiconductor element of the controller section. The rotor was arranged so that it was in contact with the heat sink of the rotor, so that fuel could only enter the rotor.
(作用)
カップ状シール部材はモータ部のステータとコントロー
ラ部とをモータ部のロータから液密に分離し、燃料の浸
入を阻止するとともに放熱板の熱をロータ内の燃料に伝
達する。(Function) The cup-shaped seal member liquid-tightly separates the stator of the motor section and the controller section from the rotor of the motor section, prevents fuel from entering, and transmits the heat of the heat sink to the fuel in the rotor.
(実施例)
第1図は本発明のブラシレスモータ付き燃料ポンプの一
実施例の縦断面図であり、第2図は本発明に用いられる
カップ状シール部材の一例の縦断面図である。(Example) FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of an example of a fuel pump with a brushless motor according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of an example of a cup-shaped seal member used in the present invention.
第1図に示すブラシレスモータ付き燃料ポンプは、モー
タ部1を中にしてその両端側にポンプ部4及びコントロ
ーラ部2を配置し、これらを金属製の外筒3内に収容す
るとともにこの外筒で互に結合させて成るものである。The fuel pump with a brushless motor shown in FIG. 1 has a motor section 1 inside and a pump section 4 and a controller section 2 disposed on both ends thereof, and these are housed in a metal outer cylinder 3. It is made by connecting each other with each other.
ポンプ部4はトロコイドポンプから成り、ポンプのイン
ナーロータ5の中心孔には軸受6が圧嵌され、この軸受
を介してインナーロータ5はシャフト7に回転自在に取
付けられている。シャフト7の一端はポンプの外側端板
8の中心孔9に圧入されている。インナーロータ5の周
りでポンプの外側端板8と内側端板10との間にはイン
ナーロータ5とほぼ同じ厚み(軸方向寸法)を有する円
環状のスペーサ11が配置されてボルト12により両側
の端板8,1゜とともに一体に結合されてポンプのハウ
ジング13を構成している。内側端板10の中央にはシ
ャフト7の直径よりもはるかに大きい内径を有する開口
14が形成されている。この開口14よりも半径方向外
方で、内側端板10には軸方向の連通孔15が形成され
てポンプ部4の内部とモータ部1の内部とを連通させて
いる。外側端板8にはポンプ部4のハウジング13の内
部と連通する吸入口16と吐出口17とが設けられてい
る。The pump section 4 is composed of a trochoid pump, and a bearing 6 is press-fitted into the center hole of an inner rotor 5 of the pump, and the inner rotor 5 is rotatably attached to a shaft 7 via this bearing. One end of the shaft 7 is press-fitted into a central hole 9 in an outer end plate 8 of the pump. Around the inner rotor 5, an annular spacer 11 having approximately the same thickness (axial dimension) as the inner rotor 5 is arranged between the outer end plate 8 and the inner end plate 10 of the pump. Together with the end plates 8 and 1°, they are integrally connected to form a housing 13 of the pump. An opening 14 having an inner diameter much larger than the diameter of the shaft 7 is formed in the center of the inner end plate 10 . An axial communication hole 15 is formed in the inner end plate 10 radially outward of the opening 14 to allow communication between the inside of the pump section 4 and the inside of the motor section 1 . The outer end plate 8 is provided with an inlet port 16 and a discharge port 17 that communicate with the inside of the housing 13 of the pump section 4 .
インナーロータ5には軸受6の半径方向外方に爪係合用
の穴18が設けられ、この穴18には、シャフト7上に
回転自在に取り付けられた中空なジヨイント19の一端
から突出する爪20が係合している。ジヨイント19の
爪20が設けられた端部は間口14に回転自在に受は入
れられている。The inner rotor 5 is provided with a pawl engagement hole 18 on the outside in the radial direction of the bearing 6, and the pawl 20 protrudes from one end of a hollow joint 19 rotatably mounted on the shaft 7. is engaged. The end of the joint 19 provided with the claw 20 is rotatably received in the opening 14.
ジヨイント19は、爪20とは反対側の端部に別の爪2
1を有し、この別の爪21はモータ部1のロータ22の
一端に設けられた切欠き(図示せず)と係合してロータ
22の回転をジヨイント19に伝達するようになってい
る。The joint 19 has another claw 2 at the end opposite to the claw 20.
1, and this other pawl 21 engages with a notch (not shown) provided at one end of the rotor 22 of the motor section 1 to transmit the rotation of the rotor 22 to the joint 19. .
ロータ22は磁性体で成るヨーク23と、ヨーク23の
外周に固定されたマグネット24とを有する。ヨーク2
3の軸線方向の中心孔内には2個の軸受25.25が嵌
着され、これらの軸受を貫通してシャフト7が延びてい
る。モータ部1のステータ26にはフィールド巻線27
が巻回されている。The rotor 22 has a yoke 23 made of a magnetic material and a magnet 24 fixed to the outer periphery of the yoke 23. York 2
Two bearings 25, 25 are fitted in the axially central bore of 3, through which the shaft 7 extends. The stator 26 of the motor section 1 has a field winding 27.
is wound.
モータ部1のステータ26とロータ22はカップ状シー
ル部材28により互いに液密に分離されている。より詳
しくは、カップ状のシール部材28は、第2図に示すよ
うに、はぼ円筒状の周壁29と、この周壁29の−@3
1を閉じる端壁3゜とを有し、周壁29の他端32が間
口し、この開目端が周壁29よりも大径となった形状の
もので、非磁性体の金属(例えば、SUS>から成るも
のである。ステータ26とロータ22との間の環状の隙
間の半径方向寸法は約1 mmであるが、この隙間にシ
ール部材28の周壁29が配置されており、その間口端
部32はポンプ部4の外側端板8の外周面上に位置し、
Oリング33を介して該端板8に対して液密に接続して
いる。そして、この大径の開口端部32の外面に接して
外筒3が延びている。端壁30は環状の隔壁42により
外筒3の内周面に対し同心的に保持されている。The stator 26 and rotor 22 of the motor section 1 are separated from each other in a liquid-tight manner by a cup-shaped seal member 28. More specifically, as shown in FIG.
1, the other end 32 of the peripheral wall 29 is open, and this open end has a larger diameter than the peripheral wall 29, and is made of non-magnetic metal (for example, SUS). The radial dimension of the annular gap between the stator 26 and the rotor 22 is about 1 mm, and the peripheral wall 29 of the sealing member 28 is disposed in this gap, and the opening end of the annular gap is about 1 mm. 32 is located on the outer peripheral surface of the outer end plate 8 of the pump part 4,
It is fluid-tightly connected to the end plate 8 via an O-ring 33. The outer cylinder 3 extends in contact with the outer surface of the large-diameter open end 32. The end wall 30 is held concentrically with respect to the inner peripheral surface of the outer cylinder 3 by an annular partition wall 42.
カップ状シール部材28のロータ22とステータ26と
の間の周壁29は、エアギャップを増さないように薄く
作られている。図示の実施例においては周壁29の厚さ
は約0.58である。シール部材28の端壁30の内面
には軸穴34が形成され、この軸穴にシャフト7の他端
が圧入されてシャフト7を支持し、よって、シャフト7
上のロータ22を支持している。勿論、周壁29の外面
はステータ26に接触しているが、ロータ22の外面は
周壁29の内面から半径方向内方に隔たりかつ該内面に
対し同心的である。The peripheral wall 29 of the cup-shaped seal member 28 between the rotor 22 and the stator 26 is made thin so as not to increase the air gap. In the illustrated embodiment, the thickness of the peripheral wall 29 is approximately 0.58 mm. A shaft hole 34 is formed in the inner surface of the end wall 30 of the seal member 28, and the other end of the shaft 7 is press-fitted into this shaft hole to support the shaft 7.
It supports the upper rotor 22. Of course, the outer surface of peripheral wall 29 contacts stator 26, but the outer surface of rotor 22 is spaced radially inwardly from and concentric with the inner surface of peripheral wall 29.
モータ部1におけるエアギャップは小さい方がモータ効
率のうえから好ましく、通常のモータにおいては、この
寸法は0.5〜O,Bmm程度になっている。本発明者
等の実験により、カップ状シール部材28を挿入するた
めにモータ部1におけるステータ26とロータ22との
間のエアギャップの寸法を1#程度にしていても、モー
タ効率は格別に低下しないことが確認された。It is preferable for the air gap in the motor section 1 to be small in terms of motor efficiency, and in a normal motor, this dimension is approximately 0.5 to 0.0, B mm. The inventors' experiments have shown that even if the size of the air gap between the stator 26 and rotor 22 in the motor section 1 is set to about 1 # in order to insert the cup-shaped seal member 28, the motor efficiency is significantly reduced. It was confirmed that it does not.
金属製のカップ状シール部材28をロータ22とステー
タ26との間に介在させれば、カップ状シール部材28
を横切る磁束が刻々と変化することにJ:り渦電流がカ
ップ状シール部材28に流れて熱の発生、効率の低下等
の悪影響が生ずることが心配されたが、この点も本発明
者等の実験により渦電流による悪影響は無視し得る程度
のもので−〇 −
あることが確認された。If a metal cup-shaped seal member 28 is interposed between the rotor 22 and the stator 26, the cup-shaped seal member 28
There was a concern that an eddy current would flow into the cup-shaped sealing member 28 due to the ever-changing magnetic flux crossing the J:, causing adverse effects such as generation of heat and reduction in efficiency. The experiment confirmed that the adverse effects of eddy currents are negligible.
カップ状のシール部材28の端壁3oは、図示実施例で
は、周壁29とは別体として作られた円盤状のもので、
この端壁30が周壁29の前記一端31に対して溶接さ
れている。端壁3oの外側端面にはこの端壁30よりも
面積の大きい金属製の放熱板35がビス37で密着固定
されており、この放熱板35から軸方向外方に延びる突
出部36にトランジスタ38等の半導体素子が取り付け
られている。トランジスタ38は燃料ポンプの外筒3の
他端を閉じるキャップ40に支持された端子板39に電
気的に連結され、端子板39は接続線41を介してモー
タ部1のステータ26のフィールド巻線27に接続され
ている。In the illustrated embodiment, the end wall 3o of the cup-shaped sealing member 28 is a disc-shaped one made separately from the peripheral wall 29.
This end wall 30 is welded to the one end 31 of the peripheral wall 29. A metal heat sink 35 having a larger area than the end wall 30 is tightly fixed to the outer end surface of the end wall 3o with screws 37, and a transistor 38 is attached to a protrusion 36 extending axially outward from the heat sink 35. Semiconductor elements such as are attached. The transistor 38 is electrically connected to a terminal plate 39 supported by a cap 40 that closes the other end of the outer cylinder 3 of the fuel pump, and the terminal plate 39 is connected to the field winding of the stator 26 of the motor section 1 via a connecting wire 41 It is connected to 27.
次に作動について説明する。Next, the operation will be explained.
燃料ポンプに図示しない電源から電流が供給されるとこ
の電流はコントローラ部2のスイッチング作用により順
次切り替えられてからステータ26のフィールド巻線2
7に流れ、これにJ:す、ステータ26には回転磁界が
形成され、この回転磁界によって、マグネット24を備
えたロータ22が回転駆動され、ロータ22の回転がジ
ヨイント19を介してポンプ部1のインナーロータ5に
伝達されてこのロータ5が回転し、これにより、ポンプ
部4の外側端板8に設けられている吸入口16からポン
プ部4内に燃料が吸入されかつインナーロータ5の回転
により昇圧され、吐出口17から吐き出される。この場
合に、ポンプ部4内の燃料の1部はポンプ部4の内側端
板10に設けられている連通孔15を通ってモータ部1
内に入るが、ステータ26はカップ状シール部材28に
よりロータ22側から液密に分離されているので、ステ
ータ26側には燃料が浸入することはなく、ロータ22
の周りにのみ充満する。また、コントローラ部2もカッ
プ状シール部材28によりモータ部1のロータ22側か
ら液密に分離されているので、コントローラ部2の端子
板39とモータ部1のフィールド巻線27とを接続する
接続線41は単なる空気中を延びているにすぎない。そ
して、トランジスタ38で発生した熱は放熱板35から
カップ状シール部材28の端壁3oに伝達され、この端
壁30はモータ部1のロータ2側内に存在する燃料によ
り冷却される。 ゛
上述の実施例ではカップ状シール部材28の端壁30は
周壁29とは別体に作られたものを溶接によって周壁2
9に連結しであるが、カップ状シール部材28全体を一
体に、例えば深絞り加工により、形成することも可能で
ある。When a current is supplied to the fuel pump from a power source (not shown), this current is sequentially switched by the switching action of the controller section 2 and then passed through the field winding 2 of the stator 26.
7, a rotating magnetic field is formed in the stator 26, and this rotating magnetic field rotationally drives the rotor 22 equipped with the magnet 24. The fuel is transmitted to the inner rotor 5 and the rotor 5 rotates, whereby fuel is sucked into the pump section 4 from the suction port 16 provided on the outer end plate 8 of the pump section 4 and the rotation of the inner rotor 5 is caused. The pressure is increased by the pressure and discharged from the discharge port 17. In this case, a part of the fuel in the pump part 4 passes through the communication hole 15 provided in the inner end plate 10 of the pump part 4 to the motor part 1.
However, since the stator 26 is liquid-tightly separated from the rotor 22 side by the cup-shaped seal member 28, fuel does not enter the stator 26 side and the rotor 22
Fills only around. Further, since the controller section 2 is also liquid-tightly separated from the rotor 22 side of the motor section 1 by the cup-shaped seal member 28, a connection is made between the terminal plate 39 of the controller section 2 and the field winding 27 of the motor section 1. The line 41 merely extends through the air. The heat generated by the transistor 38 is transferred from the heat sink 35 to the end wall 3o of the cup-shaped seal member 28, and this end wall 30 is cooled by the fuel present in the rotor 2 side of the motor section 1.゛In the above embodiment, the end wall 30 of the cup-shaped seal member 28 is made separately from the peripheral wall 29 and is attached to the peripheral wall 2 by welding.
9, it is also possible to form the entire cup-shaped seal member 28 in one piece, for example, by deep drawing.
なお、カップ状シール部材は非磁性体であって、強度を
有し且つ耐燃性のある樹脂を用いて作っても良いし、ま
た、セラミックで製作してもよい。The cup-shaped sealing member is a non-magnetic material, and may be made of strong and flame-resistant resin, or may be made of ceramic.
ただ、比較的良好な熱伝導性材料を用いるのが好ましい
ことは勿論である。However, it is of course preferable to use a material with relatively good thermal conductivity.
(発明の効果)
非磁性体製のカップ状シール部材28によりコントロー
ラ部2とモータ部1のステータ26とをモータ部1のロ
ータ22側から液密に分離するとともに、ロータ22側
にのみ燃料が入るように構成したので、ハーメチックシ
ール等の複雑、困難なシールを施す必要がなくなり、製
作が簡単となりコスト低減をもたらす。更に、コントロ
ーラ部2の半導体素子の放熱板をこのカップ状シール部
材28に接続したから、放熱が確実に行なわれ、半導体
素子が十分に冷却される。(Effects of the Invention) The cup-shaped seal member 28 made of non-magnetic material liquid-tightly separates the controller section 2 and the stator 26 of the motor section 1 from the rotor 22 side of the motor section 1, and allows fuel to flow only to the rotor 22 side. Since it is constructed so that it can be inserted, there is no need to apply a complicated and difficult seal such as a hermetic seal, which simplifies manufacturing and reduces costs. Furthermore, since the heat dissipation plate of the semiconductor element of the controller section 2 is connected to the cup-shaped seal member 28, heat is reliably radiated and the semiconductor element is sufficiently cooled.
第1図は本発明の燃料ポンプの一実施例を示す縦断面図
、第2図は第1図に示すカップ状シール部材の拡大縦断
面図、第3図は従来のブラシレスモーフ付ぎ燃料ポンプ
の縦断面図である。
1・・・・・・モータ部、2・・・−・・コントローラ
部、3・・・・・・外筒、4・・・・・・ポンプ部、5
・・・・・・インナーロータ、7・・・・・・シャフト
、13・・・・・・ポンプ部のハウジング、15・・・
・・・連通孔、16・・・・・・吸入口、17・・・・
・・吐出口、19・・・・・・ジョ%ント、21・・・
・・・モータ部のロータ、23・・・・・・ヨーク、2
4・・・・・・マグネット、26・・・・・・ステータ
、28・・・・・・カップ状シール部材、29・・・・
・・同周壁、30・・・・・・端壁、35・・・・・・
放熱板、38・・・・・・トランジスタ、39・・・・
・・端子板、40・・・・・・キャップ、41・・・・
・・接続線、42・・・・・・隔壁。FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the fuel pump of the present invention, FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the cup-shaped seal member shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a conventional fuel pump with a brushless morph. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Motor part, 2... Controller part, 3... Outer cylinder, 4... Pump part, 5
...Inner rotor, 7...Shaft, 13...Pump housing, 15...
...Communication hole, 16...Intake port, 17...
...Discharge port, 19...Joint, 21...
... Rotor of motor section, 23 ... Yoke, 2
4...Magnet, 26...Stator, 28...Cup-shaped seal member, 29...
...Same peripheral wall, 30... End wall, 35...
Heat sink, 38...Transistor, 39...
...Terminal board, 40...Cap, 41...
...Connection line, 42...Bulkhead.
Claims (1)
して成るブラシレスモータ付き燃料ポンプにおいて、 軸線方向の一端に閉じた端壁を有し他端に開口を有する
非磁性体製のカツプ状シール部材を、その周壁が前記モ
ータ部のロータとステータとの間に位置しまた前記端壁
が前記コントローラ部に隣接しかつ該コントローラ部の
半導体素子の放熱板に接して位置するように、配置して
前記ロータ側にのみ燃料が入るように構成したことを特
徴とするブラシレスモータ付き燃料ポンプ。[Scope of Claims] A fuel pump with a brushless motor, which includes a pump part and a controller part with a motor part therein, comprising: a non-magnetic fuel pump having a closed end wall at one end in the axial direction and an opening at the other end; a cup-shaped sealing member made of a body, the peripheral wall of which is located between the rotor and the stator of the motor section, and the end wall of which is adjacent to the controller section and in contact with a heat sink of a semiconductor element of the controller section; A fuel pump with a brushless motor, characterized in that the fuel pump is arranged so that fuel enters only into the rotor side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2545819B2 JP2545819B2 (en) | 1996-10-23 |
Family
ID=11598272
Family Applications (1)
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JP62004964A Expired - Lifetime JP2545819B2 (en) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | Brushless motor driven fuel pump |
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Country | Link |
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