(57)【要約】【課題】軸に発生するトルク変動を抑制し、ラトル音の発生を抑制できるトルク変動抑制機構を提供する。【解決手段】トルク変動抑制機構２３は、回転自在な軸８と、軸８に設けられた被駆動ギア２２と、被駆動ギア２２に噛合され被駆動ギア２２を回転駆動させる駆動ギア２１と、軸８によって駆動される被駆動部２４と、被駆動ギア２２に設けられ被駆動部２４からの力によって軸８に発生する負トルクをキャンセルする正トルクを軸８に発生させるトルク調整用カム２５と、トルク調整用カム２５に押圧力を付与する押圧部２６とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在な軸と、
前記軸に設けられた被駆動ギアと、
前記被駆動ギアに噛合され前記被駆動ギアを回転駆動させる駆動ギアと、
前記軸によって駆動される被駆動部と、
前記軸又は前記被駆動ギアに設けられ前記被駆動部からの力によって前記軸に発生する負トルクをキャンセルする正トルクを前記軸に発生させるトルク調整用カムと、
前記トルク調整用カムに押圧力を付与する押圧部と
を備えたことを特徴とするトルク変動抑制機構。
【請求項２】
前記負トルクのピークのタイミングと、前記正トルクのピークのタイミングとが同じになるように前記軸に対する前記トルク調整用カムの周方向の位置が設定された
請求項１に記載のトルク変動抑制機構。
【請求項３】
前記押圧部は、前記トルク調整用カムに当接される押圧体と、前記押圧体を前記トルク調整用カムに向けて付勢するスプリングとを備える
請求項１又は２に記載のトルク変動抑制機構。
【請求項４】
前記被駆動部は、サプライポンプに具備された
請求項１から３のいずれか一項に記載のトルク変動抑制機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、軸によって駆動される被駆動部を駆動する際にその軸に発生するトルク変動を抑制するトルク変動抑制機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、コモンレールに燃料を供給するサプライポンプには、燃料を収容するシリンダと、シリンダ内に往復動可能に嵌入されるプランジャと、クランクシャフトからの駆動力を受けて回転駆動される軸と、その軸に一体に設けられ前記プランジャを駆動させるためのカムとを備えるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０２−５１７２１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４６３１１号公報
【特許文献３】特開平１１−１５９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、軸に被駆動ギアを設け、その被駆動ギアに駆動側の駆動ギアを噛合させ、駆動ギアから軸に被駆動ギアを介して駆動力を伝達する際、軸に発生するトルク変動に起因して、駆動ギア及び被駆動ギアの噛合部からラトル音が発生する場合があるという課題がある。
【０００５】
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、駆動ギアから軸に被駆動ギアを介して駆動力を伝達する際、軸に発生するトルク変動を抑制し、ラトル音の発生を抑制できるトルク変動抑制機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一の態様によれば、
回転自在な軸と、
前記軸に設けられた被駆動ギアと、
前記被駆動ギアに噛合され前記被駆動ギアを回転駆動させる駆動ギアと、
前記軸によって駆動される被駆動部と、
前記軸又は前記被駆動ギアに設けられ前記被駆動部からの力によって前記軸に発生する負トルクをキャンセルする正トルクを前記軸に発生させるトルク調整用カムと、
前記トルク調整用カムに押圧力を付与する押圧部と
を備えたことを特徴とするトルク変動抑制機構が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記負トルクのピークのタイミングと、前記正トルクのピークのタイミングとが同じになるように前記軸に対する前記トルク調整用カムの周方向の位置が設定される。
【０００８】
好ましくは、前記押圧部は、前記トルク調整用カムに当接される押圧体と、前記押圧体を前記トルク調整用カムに向けて付勢するスプリングとを備える。
【０００９】
好ましくは、前記被駆動部は、サプライポンプに具備される。
【発明の効果】
【００１０】
上記の態様によれば、軸に発生するトルク変動を抑制し、ラトル音の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示に係るトルク変動抑制機構を備えたエンジンの背面図である。
【図２】サプライポンプの内部構造を説明する模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】被駆動ギア及びトルク調整用カムの断面図である。
【図５】トルク調整用カムの断面図である。
【図６】押圧部の斜視図である。
【図７】押圧部がトルク調整用カムのカムロブに当接し始めた状態の模式図である。
【図８】押圧部がトルク調整用カムのカムロブの頂部に当接した状態の模式図である。
【図９】サプライポンプのカム及びトルク調整用カムの駆動トルク波形を表すグラフである。
【図１０】トルク変動駆動ギア及び被駆動ギアの噛み合い状態を表す模式図であり、（ａ）は図９のタイミングａにあるときの状態であり、（ｂ）は図９のタイミングｂにあるときの状態であり、（ｃ）は図９のタイミングｃにあるときの状態である。
【図１１】サプライポンプのカム及びトルク調整用カムの駆動トルクを合成した合成駆動トルク波形を表すグラフである。
【図１２】従来の駆動ギア及び被駆動ギアがラトル音を発生させるときの駆動ギア及び被駆動ギアの状態を示す模式図である。
【図１３】他の実施の形態を示す駆動力伝達装置の要部模式図である。
【図１４】他の実施の形態を示すサプライポンプの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、トルク変動抑制機構を備えたエンジンの背面図である。
【００１４】
エンジン（内燃機関）１は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンであり、具体的には直列４気筒ディーゼルエンジンである。すなわち、エンジン１は、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を行う４サイクルエンジンである。エンジン１において燃料噴射は、主に上死点付近の圧縮行程及び膨張行程中に行われる。エンジン１は、同一の行程、例えば圧縮行程を第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順にタイミングをずらして行う。これにより、燃料噴射も、１サイクルに中に４回、概ね等間隔にタイミングをずらして行われる。
【００１５】
なお、エンジン１はこれに限られない。エンジン１は火花点火式内燃機関であってもよい。また、エンジン１の気筒配置、気筒数も、他のものであってもよい。また、エンジン１は、車両に搭載されなくてもよい。
【００１６】
エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２から後方に突出されるクランクシャフト３と、クランクシャフト３からの駆動力で駆動されるサプライポンプ４と、クランクシャフト３からサプライポンプ４に駆動力を伝達するギアトレイン５とを備える。
【００１７】
図１〜図３に示すように、サプライポンプ４は、カム駆動式のプランジャポンプで構成され、コモンレール１６に燃料を供給する。サプライポンプ４は、燃料を収容するシリンダ６と、シリンダ６内に往復動可能に嵌入されるプランジャ７と、クランクシャフト３からの駆動力を受けて回転駆動される軸８と、軸８に一体に設けられプランジャ７を駆動させるためのカム９と、プランジャ７をカム９に押圧するスプリング１０とを備える。
【００１８】
カム９は、回転板カムで構成され、ベース円部９ａと、ベース円部９ａの外周に設けられた１つのカムロブ９ｂとを備える。カム９は、軸８に２つ設けられる。これら２つのカム９は、カムロブ９ｂの位置を周方向に１８０°ずらした姿勢で配置される。また、シリンダ６、プランジャ７及びスプリング１０は、各カム９に対応して配設される。カム９は、軸８に設けられることでカム軸２７を構成する。
【００１９】
また、各シリンダ６には、燃料吸込み路１１が接続される。燃料吸込み路１１は、フィードポンプ１２に接続される。フィードポンプ１２は、燃料タンク１３内の燃料を吸い込んで燃料吸込み路１１に吐出する。燃料吸込み路１１には、電磁弁１４が設けられる。また、各シリンダ６には、燃料吐出路１５が接続される。燃料吐出路１５には、コモンレール１６が接続される。また、燃料吐出路１５には、逆止弁１７が設けられる。逆止弁１７は、シリンダ６からコモンレール１６に向かう方向の流れを許容し、これとは逆方向の流れを禁止する。
【００２０】
また、電磁弁１４には、コントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵという）１８が接続される。ＥＣＵ１８は、プランジャ７がシリンダ６内に押し込まれ（シリンダ６内で上昇し）燃料が圧送される最中に電磁弁１４を閉じ、それ以外のときに電磁弁１４を開く。
【００２１】
図１、図２及び図４に示すように、ギアトレイン５は、クランクシャフト３に設けられるクランクギア１９と、クランクギア１９に噛合されるアイドルギア２０と、アイドルギア２０と同軸に設けられアイドルギア２０と一体に回転するポンプ用駆動ギア２１と、軸８に設けられポンプ用駆動ギア２１に噛合される被駆動ギア２２とを備える。すなわち、被駆動ギア２２は、ポンプ用駆動ギア２１からの駆動力を受けて回転駆動される。ギアトレイン５の減速比（クランクシャフト３から軸８までのトータルの減速比）は１に設定される。
【００２２】
これにより、カム９は、エンジン１の１サイクルにつき２回転される。また、カム９は軸８に２つ設けられており、それぞれのカムロブ９ｂは、周方向に１８０°ずらして配置されている。このため、コモンレール１６には、燃料が、２つのシリンダ６から等間隔のタイミングで交互に、かつ、エンジン１の１サイクル当たり２回ずつ（合計４回）圧送供給されることとなる。また、エンジン１は、直列４気筒である。このため、各気筒に対する燃料の噴射は、エンジン１の１サイクル当たり４回である。このため、コモンレール１６に対する燃料の供給は、各気筒に対する燃料の噴射と同期して行われる。
【００２３】
なお、軸８に設けられるカム９の個数は１つであってもよく、３つ以上の複数であってもよい。エンジン１の１サイクル当たりの圧送回数も４回に限定されない。
【００２４】
また、カム９はプランジャ７を通じて、シリンダ６内の燃圧と、スプリング１０からの力とを受けた状態で回転する。カムロブ９ｂがプランジャ７を押し上げ、プランジャ７が相対的にカムロブ９ｂの頂点に向かって登るとき、軸８には、軸８を回転方向Ｒ1（図３参照）の反対側すなわち逆転方向に押し戻そうとするトルク（これを正トルクとする）が発生する。また詳しくは後述するが、プランジャ７がカムロブ９ｂの頂点を超えた直後に頂点から降り始めるとき、軸８には、軸８を回転方向Ｒ1すなわち正転方向に押し進めようとするトルク（これを負トルクとする）が瞬間的に発生する。このため、従来のエンジンにあっては、正トルク及び負トルクによるトルク変動に起因して軸８の回転変動が生じ、この回転変動に起因して被駆動ギア２２とポンプ用駆動ギア２１との噛合部でラトル音（歯打音）が発生する。
【００２５】
そこで、本実施の形態に係るエンジン１は、トルク変動を抑制し、ラトル音を抑制するため、トルク変動抑制機構２３を備える。
【００２６】
トルク変動抑制機構２３は、前述の軸８、被駆動ギア２２およびポンプ用駆動ギア２１と、軸８によって駆動される被駆動部２４と、被駆動ギア２２に設けられたトルク調整用カム２５と、トルク調整用カム２５に押圧力を付与する押圧部２６とを備える。被駆動部２４は、具体的にはプランジャ７によって形成され、サプライポンプ４に具備される。なお、被駆動部２４は、プランジャ７に限るものではない。被駆動部２４は、軸８にトルク変動を発生させる他の装置で形成されてもよい。
【００２７】
図４及び図６に示すように、押圧部２６は、エンジン本体２の背面２ａ（図１参照）に取り付けられるブロック状の基部３１と、基部３１に軸８の径方向に延びて形成された収容穴３２と、収容穴３２内に出没自在に収容される押圧体としてのキャップ３３と、キャップ３３をトルク調整用カム２５に向けて付勢するスプリング３４とを備える。スプリング３４は、コイルバネで構成され、収容穴３２内に収容されると共に基部３１及びキャップ３３間に介在される。キャップ３３は、スプリング３４の先端を覆う有蓋筒体状に形成されている。キャップ３３の先端は、トルク調整用カム２５に押し付けられて当接される。キャップ３３の先端は、トルク調整用カム２５の凹凸に滑らかに追従するように球面状に形成されている。
【００２８】
図４及び図５に示すように、トルク調整用カム２５は、被駆動部２４からの力によって軸８に発生する負トルクをキャンセルする正トルクを軸８に発生させる。トルク調整用カム２５は、被駆動ギア２２に一体に設けられている。図４に示すように、被駆動ギア２２は、軸８の先端にナット３５にて締結される基端部３６と、基端部３６から軸方向に延びつつ拡径される円筒状の延長部３７と、延長部３７の先端部外周に周方向に沿って複数等ピッチに設けられた歯３８とを備える。トルク調整用カム２５は、延長部３７の外周に一体に設けられる。図５に示すように、トルク調整用カム２５は、ベース円部２５ａと、ベース円部２５ａの外周に設けられた２つのカムロブ２５ｂとを備える。これら２つのカムロブ２５ｂは、周方向に等間隔に配置されている。
【００２９】
また、トルク調整用カム２５はスプリング３４からの押圧力を受けた状態で回転する。このため、押圧部２６のキャップ３３がトルク調整用カム２５のカムロブ２５ｂを登るとき、軸８には、正トルクが発生する。そして、トルク調整用カム２５は、カム９及び被駆動部２４によって発生する負トルクと、トルク調整用カム２５及びスプリング３４によって発生する正トルクとが同じタイミングで発生するように軸８に対する周方向の位置を設定されている。
【００３０】
次に本実施の形態の作用について述べる。
【００３１】
図１及び図２に示すように、クランクシャフト３からの駆動力によってポンプ用駆動ギア２１が回転駆動されると、ポンプ用駆動ギア２１に噛合された被駆動ギア２２が回転され、サプライポンプ４の軸８が回転駆動される。これにより、軸８に一体に設けられたカム９が回転駆動され、プランジャ７がカム９によって往復昇降運動される。
【００３２】
コモンレール１６に燃料を圧送するとき、プランジャ７が下死点またはそれより若干高い位置にある圧送開始時期にて、電磁弁１４がＥＣＵ１８により閉弁され、圧送が開始される。この後プランジャ７が上昇されるにつれ、シリンダ６内の燃圧が上昇し、逆止弁１７を押し開く。これによりシリンダ６内の燃料が燃料吐出路１５を通じてコモンレール１６に圧送供給される。プランジャ７が上死点に達する圧送終了時期になると、電磁弁１４がＥＣＵ１８により開弁され、圧送が終了される。このプランジャ７が上死点に位置する圧送終了時期は、カム９のカムロブ９ｂの頂点がプランジャ７に接する時期、言い換えればプランジャ７が相対的にカムロブ９ｂの頂点に達した時期に等しい。
【００３３】
この後、カム９がさらに回転し、プランジャ７が下降する（相対的にカムロブ９ｂを降りる）段階になると、シリンダ６内の燃圧が低下し、逆止弁１７が閉じられる一方、燃料は燃料吸込み路１１を通じてシリンダ６内に供給される。この段階の初期であって、プランジャ７がカムロブ９ｂの頂点を超えた直後に、軸８に負トルクが瞬間的に発生することが判明した。
【００３４】
図９の一点鎖線Ａは、カム９がプランジャ７を駆動することによって軸８に発生するトルクすなわちメイントルクを示す。図示するように、メイントルクは概ね、圧送開始時期でゼロ付近から立ち上がり始め、上昇ピークを迎えた後下降し、圧送終了時期でゼロ付近に戻るという変動を繰り返す。ところがＺ部に見られるように、圧送終了時期の直後で、かつプランジャ７がカムロブ９ｂの頂点を超えた直後に、メイントルクの値が瞬間的もしくは一時的に負になることが判明した。こうなる理由としては、フィードポンプ１２からシリンダ６内に供給された燃圧と、スプリング１０の力とが、プランジャ７を介して、カム９を正転方向に押し進めようとする力として働くからと考えられる。
【００３５】
よって本実施形態では、この負のメイントルクを、トルク調整用カム２５により発生した正トルクでキャンセルし、もしくは低減するようにしている。
【００３６】
図９の二点鎖線Ｂは、スプリング３４がキャップ３３をトルク調整用カム２５に押し付けることによって軸８に発生するトルクすなわちサブトルクを示す。サブトルクは、キャップ３３がトルク調整用カム２５のベース円部２５ａに接しているときゼロである。またサブトルクは、キャップ３３がトルク調整用カム２５のカムロブ２５ｂに乗り上げたとき正となる。
【００３７】
図９に示すタイミングａでは、メイントルクが負に低下する直前で、まだ正となっている。一方、このタイミングａでキャップ３３はトルク調整用カム２５のカムロブ２５ｂに乗り上げ始め、サブトルクはゼロより僅かに大きい正の値となっている。軸８には、メイントルクとサブトルクの合計である正の合計トルクが作用しており、軸８は逆転方向に押し戻されようとしている。
【００３８】
このタイミングａでは、図１０（ａ）に示すように、被駆動ギア２２の歯３８が、ポンプ用駆動ギア２１の回転方向Ｒ2側の歯面２１ａに押し付けられる。
【００３９】
次に、図９に示すタイミングｂでは、メイントルクが負のピーク（最小値）に達している。一方、このタイミングｂでは、サブトルクが正のピーク（最大値）に達している。よって、サブトルクの正ピークのタイミングは、メイントルクの負ピークのタイミングと同じであり、そうなるようにトルク調整用カム２５の形状と、軸８に対する周方向位置とが設定されている。
【００４０】
また、タイミングｂにおいて、サブトルクの正ピークの絶対値（大きさ）Ｈ2は、メイントルクの負ピークの絶対値（大きさ）Ｈ1と等しいかまたは同等であり、そうなるようにトルク調整用カム２５の形状および位置が設定されている。
【００４１】
このタイミングｂでは、メイントルクとサブトルクの合計トルクはゼロまたはその付近の値となっており、負のメイントルクは、正のサブトルクにより効果的にキャンセルされる。従って軸８は実質的に、正転方向の力も逆転方向の力も働かないフリーな状態となっている。それ故図１０（ｂ）に示すように、被駆動ギア２２の歯３８は依然として、ポンプ用駆動ギア２１の回転方向Ｒ2側の歯面２１ａに押し付けられる。
【００４２】
次に、図９に示すタイミングｃでは、メイントルクがゼロ付近まで上昇している。一方、キャップ３３はトルク調整用カム２５のカムロブ２５ｂの頂点に達し、サブトルクもゼロ付近の値となっている。従って軸８にはゼロ付近の合計トルクが作用し、図１０（ｃ）に示すように、被駆動ギア２２の歯３８は依然として、ポンプ用駆動ギア２１の回転方向Ｒ2側の歯面２１ａに押し付けられた状態となる。
【００４３】
なお、以上ではタイミングａ，ｂ，ｃに限定して説明したが、タイミングａからタイミングｃまでの間の任意の時点においても、正のサブトルクの絶対値は負のメイントルクの絶対値と等しいか同等とされており、負のメイントルクは効果的にキャンセルされる。
【００４４】
図１１の実線Ｙは、メイントルクとサブトルクの合計である合計トルクを示す。これから理解されるように本実施形態によれば、合計トルクを実質的にゼロ以上の値に維持することができる。そして軸８に発生するトルク変動を抑制し、ラトル音の発生を抑制できる。
【００４５】
なお、トルク調整用カム２５が無い従来のエンジンにあっては、図１２に示すように、軸に負トルクが発生したとき、被駆動ギア２２が瞬間的にポンプ用駆動ギア２１より速く回転する。この結果、被駆動ギア２２の歯３８が、ポンプ用駆動ギア２１の回転方向Ｒ2後方の歯面２１ｂに衝突する。そして軸に発生するトルクが正に転じたとき、今度は被駆動ギア２２の歯３８が、例えば図１０（ａ）に示したように、ポンプ用駆動ギア２１の回転方向Ｒ2側の歯面２１ａに衝突する。このように軸８に発生するトルクが正負に入れ替わる度に、被駆動ギア２２の歯３８が両隣の歯面２１ａ、２１ｂに交互に衝突し、ラトル音が発生する。本実施形態によれば、軸８に負トルクが発生することを抑制できるため、こうした正負間のトルク変動を抑制し、ラトル音を効果的に低減することができる。
【００４６】
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。
【００４７】
（１）被駆動部２４はカム機構を構成する軸８で駆動されるものとしたが、これに限られない。例えば図１４に示すように、軸８は、クランク機構を構成するものであってもよい。この場合、軸８には、偏心部４１が形成され、偏心部４１には、コネクティングロッド４２の一端が回転自在に連結され、コネクティングロッド４２の他端には、プランジャ７が回転自在に連結されるとよい。
【００４８】
（２）被駆動部２４はサプライポンプ４に具備されるものとしたが、これに限られない。被駆動部２４は、他の装置に備わるものであってもよい。
【００４９】
（３）ポンプ用駆動ギア２１は、アイドルギア２０と一体に回転するものとしたが、これに限られない。ポンプ用駆動ギア２１は、被駆動ギア２２に駆動力を伝達するものであればよく、例えば、被駆動ギア２２及びクランクギア１９の間でこれらに噛合されるものであってもよい。
【００５０】
（４）押圧部２６は、前述のものに限られない。押圧部２６は、トルク調整用カム２５を押圧するものであればよい。例えば図１３に示すように、押圧部２６は、板バネ４０で構成されてもよい。
【００５１】
（５）トルク調整用カム２５は、被駆動ギア２２に設けられるものとしたが、これに替えて軸８に設けられてもよい。
【００５２】
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
４    サプライポンプ
６    シリンダ
７    プランジャ（被駆動部）
８    軸
９    カム
２１    ポンプ用駆動ギア
２２    被駆動ギア
２３    トルク変動抑制機構
２４    被駆動部
２５    トルク調整用カム
２６    押圧部
３３    キャップ（押圧体）
３４    スプリング
【図１】
2020153414.tif 000003
【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】
2020153414.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020153414.tif 000011
【図１０】
2020153414.tif 000012
【図１１】
2020153414.tif 000013
【図１２】
2020153414.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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