(57)【要約】【課題】前記ガバナスプリングの係止溝部における摩擦抵抗を低減することにより、ガバナヒステリシスの低減、ポンプ回転数の変動の低減、エンジン回転数のハンチング発生の防止を図る。【解決手段】テンションレバーとコントロールレバーをガバナスプリングで連結する構成とする燃料噴射ポンプのガバナ装置であって、前記テンションレバー及びコントロールレバーには支持軸支持軸２１ａ（２１ｂ）を設け、該支持軸支持軸２１ａ（２１ｂ）に前記ガバナスプリング２０のフック部２０ａを係止するローラ７１（７２）が挿入支持されるとともに、前記ローラー７１（７２）の内径Ｌ２は、前記支持軸の軸径Ｌ１よりも大とする。また、前記ローラー７１（７２）において、前記ガバナスプリング２０の係止溝部は、水平部を有する構成とした。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンションレバーとコントロールレバーをガバナスプリングで連結する構成とする燃料噴射ポンプのガバナ装置であって、
前記テンションレバー及びコントロールレバーには支持軸を設け、該支持軸に前記ガバナスプリングのフック部を係止するローラが挿入支持されるとともに、
前記ローラーの内径は、前記支持軸の軸径よりも大とした燃料噴射ポンプのガバナ装置。
【請求項２】
前記ローラーの内径と、前記支持軸の軸径の寸法差は、前記ローラーの内径の１０〜２０％の範囲内とする、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプのガバナ装置
【請求項３】
前記ローラーにおいて、前記ガバナスプリングの係止溝部は、水平部を有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射ポンプのガバナ装置。
【請求項４】
前記テンションレバー及びコントロールレバーに配されるローラーの内、いずれか一方のローラーにおけるガバナスプリングの係止溝部は、水平部を有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射ポンプのガバナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関用燃料噴射ポンプのガバナ装置の構成に関するものであり、より詳しくは、ガバナヒステリシスを低減し、コントロールラック位置の変動、燃料噴射量の変動を防止するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関用燃料噴射ポンプのメカニカルガバナ装置では、ガバナウェイトの遠心力をガバナレバー機構に伝達し、該ガバナレバー機構により燃料噴射ポンプのコントロールラック位置を制御して、エンジン回転数の調速制御を行うように構成されている。
前記ガバナレバー機構は、リンクを介して燃料噴射ポンプのコントロールラックと連動連結されるガバナレバーと、該ガバナレバーと同軸に回動自在に配され、同ガバナレバーに一部が当接されるテンションレバーとを具備し、前記ガバナウェイトのスリーブが移動してガバナレバーに作用すると、テンションレバーが一体的に回動する構成としている。前記テンションレバーは、ガバナスプリングを介してコントロールレバーに連結されている。ガバナスプリングの前後のフック部は、テンションレバー及びコントロールレバーにそれぞれに配されるローラー状の係止溝部に係止されている。
また、前記コントロールレバーはコントロール軸に固定され、該コントロール軸がアクセル操作によって回動操作されると、前記ガバナスプリングを介してテンションレバーが回動操作され、該テンションレバーとともに前記ガバナレバーが回動操作され、該ガバナレバーの回動操作により、前記リンクを介して燃料噴射ポンプのコントロールラックが操作され、燃料噴射量が増量・減量されるものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３―００３８６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記文献で開示されるところのガバナ装置の構成においては、ガバナウェイトの遠心力によりスリーブを移動させ、ガバナレバーを回動操作するようにしている。即ち、エンジン回転数が増加過程にある場合では、ガバナウェイトがその回転数を増して遠心力を増加させ、スリーブを正の方向（燃料噴射量増量側）へ移動させる一方、エンジン回転数が減少過程にある場合では、ガバナウェイトの慣性力によりスリーブの負の方向（燃料噴射量減量側）への移動を抑えるようにしている。このように、スリーブの動きによってガバナレバーが回動操作され、エンジン回転数の調速制御が行われているものである。
そして、ガバナレバーの回動動作により前記コントロールラック位置が変更されるわけであるが、例えば、発電機を駆動する際に規定の回転数に合わせる等、ある規定の回転数に調速される場合において、スリーブが正の方向へ移動して調速される場合と、スリーブが負の方向へ移動して調速される場合とでは、それぞれのコントロールラック位置が異なることが確認された。
これは、前記ガバナレバー機構が円滑に動作しないこと、つまりは機械的な動作抵抗が発生することにより、ガバナレバー機構が前記スリーブの移動にスムーズに追従できないことに起因するものであるといえる。換言すれば、スリーブの移動に対するガバナレバー機構のヒステリシスが大きく、このヒステリシスの原因は、ガバナレバー機構の機械的な動作抵抗にあるといえる。そして、このガバナレバー機構のヒステリシス（以下、「ガバナヒステリシス」とする）が原因と思われる燃料噴射ポンプの回転数の変動や、これに伴うエンジン回転数のハンチングの現象が頻繁に発生していた。
【０００５】
そこで、ガバナレバー機構の機械的な動作抵抗の低減を検討するに際し、前記ガバナスプリングが係止されるローラー状の係止溝部の摩擦抵抗に着目した。
この係止溝部はローラー状でありながら、その支持軸に対して嵌着されて相対回転不能となっている。このため、コントロールレバーとテンションレバーを前記係止溝部及びガバナスプリングで連結した場合には、前記係止溝部と支持軸の間、さらには、係止溝部とガバナスプリングとの間にて摩擦抵抗が生じ、該摩擦抵抗がガバナレバー機構全体の動作抵抗となり、ガバナレバー機構の円滑な動作に支障を来たすものといえる。
本発明は以上の点に鑑み、前記ガバナスプリングの係止溝部における摩擦抵抗を低減することにより、ガバナヒステリシスの低減、ポンプ回転数の変動の低減、エンジン回転数のハンチング発生の防止を図るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
即ち、請求項１に記載のごとく、テンションレバーとコントロールレバーをガバナスプリングで連結する構成とする燃料噴射ポンプのガバナ装置であって、
前記テンションレバー及びコントロールレバーには支持軸を設け、該支持軸に前記ガバナスプリングのフック部を係止するローラが挿入支持されるとともに、
前記ローラーの内径は、前記支持軸の軸径よりも大としたことである。
【０００７】
また、請求項２に記載のごとく、前記ローラーの内径と、前記支持軸の軸径の寸法差は、前記ローラーの内径の１０〜２０％の範囲内とすることである。
【０００８】
また、請求項３に記載のごとく、前記ローラーにおいて、前記ガバナスプリングの係止溝部は、水平部を有することである。
【０００９】
また、請求項４に記載のごとく、前記テンションレバー及びコントロールレバーに配されるローラーの内、いずれか一方のローラーにおけるガバナスプリングの係止溝部は、水平部を有することである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明のガバナ装置を示す側面断面図、図２はガバナスプリングの配置構成を示す一部平面図、図３は略「Ｕ」字状とするローラーを示す正面図、図４はローラーと支持軸の径の大小関係を示すフック部の側面図、図５はエンジン回転数とコントロールラック位置の関係（Ｎ−Ｒ特性）を示すグラフ、図６は略「Ｈ」字状とするローラーを示す正面図、図７はフック部とローラーとの間の摩擦抵抗の関係を示す正面図、図８は「Ｕ」字状と「Ｈ」字状のローラーの組み合わせによるＮ−Ｒ特性を示すグラフ、図９は「Ｕ」字状と「Ｈ」字状のローラーの組み合わせのパターンを示す図である。
【００１１】
本発明のガバナ装置の構成について説明する。
図１において、ポンプケーシング１下部では燃料噴射ポンプのカム軸５が回転自在に支持されており、該カム軸５の一端部が、該ポンプケーシング１に固定されるガバナ装置７のケーシング８内に突出している。
前記カム軸５の一端部には遠心力により開閉するガバナウェイト９が配されており、前記カム軸５の回転に伴って、同じくカム軸５端部に摺動自在に取り付けられたスリーブ１０を軸方向に移動させるようにしている。
該スリーブ１０の前端面は、第二ガバナレバー２７の下部立面に嵌設した作用部２７ａに当接しており、ガバナウェイト９の動作に伴って第二ガバナレバー２７の下部を押圧するように作用するものである。
【００１２】
第一ガバナレバー１１の上下略中央部、及び第二ガバナレバー２７の上部は、それぞれテンションレバー１２上の第一回動軸１５ａにより回動自在に支持されており、前記第一回動軸１５ａの下方において、第一ガバナレバー１１の前側突出部と、第二ガバナレバー２７の下部立面の上部とが連結スプリング１３により連結されている。そして、該連結スプリング１３の付勢力により、第一ガバナレバー１１の下部後面と、第二ガバナレバー２７の下部前面とが、互いに当接するようになっている。
また、ケーシング８内における上下方向略中央部には、左右方向にガバナレバー軸１５が横架されており、該ガバナレバー軸１５には、テンションレバー１２の上下略中央部に設けた回動軸受１５ｂが回動自在に支持されている。
以上のように、ガバナレバー軸１５に支持される前記テンションレバー１２、第一回動軸１５ａにより支持される第一ガバナレバー１１、及び第二ガバナレバー２７によりガバナレバー仕組が構成されている。
【００１３】
また、前記第一ガバナレバー１１の上端部は、リンク１６を介して燃料噴射ポンプのコントロールラックに連結されており、該第一ガバナレバー１１によりリンク１６を介してコントロールラックを移動させることで、燃料噴射ポンプの燃料噴射量が変化するように構成されている。
【００１４】
また、前記テンションレバー１２において、ガバナレバー軸１５より上方に形成した後方延出部は、連結板１７及びガバナスプリング２０を介してコントロールレバー２１の先端部に連結されている。
該コントロールレバー２１の基端部は、ケーシング８の壁面に回転自在に支持された前記ガバナレバー軸１５と平行なコントロール軸２２の一端部に固定されている。
該コントロール軸２２において、コントロールレバー２１とは反対側の端部は、ケーシング８よりも外側に延出されており、ケーシング８の外部において図示せぬアクセルレバーの上部と連結されている。
そして、前記アクセルレバーを回動されると、コントロール軸２２、コントロールレバー２１、ガバナスプリング２０、及び連結板１７を介してテンションレバー１２が回動されるようになっている。
【００１５】
また、図１において、テンションレバー１２が燃料噴射量増量側へ回動されると、第二ガバナレバー２７がその下部を押されるようにして反時計回りに回動する。そして、第一ガバナレバー１１が、連結スプリング１３の付勢力によって第二ガバナレバー２７と一体的に回動され、リンク１６を介してコントロールラックが燃料増量方向へ移動されるようになっている。
以上の構成により、前記コントロールレバー２１のコントロール軸２２は、ガバナスプリング２０、テンションレバー１２、第一ガバナレバー１１及び第二ガバナレバー２７を介して燃料噴射ポンプのコントロールラックに連動連結される構成となっている。
【００１６】
次に、本発明にかかるガバナ装置の構成の詳細について説明する。
図１及び図２に示すごとく、前記テンションレバー１２及びコントロールレバー２１のそれぞれには、前記ガバナスプリング２０のフック部２０ａ・２０ｂを係止するローラー７１・７２が回転自在に設けられている。
図２において、コントロールレバー２１は、コントロール軸２２に支持固定されるものであり、コントロール軸２２を回動中心として回動するものである。
該コントロールレバー２１の右側面には支持軸２１ａが突設され、該支持軸２１ａには、止め輪９１ａ、ローラー７１、止め輪９１ｂが順に差し込まれ、ローラー７１の係止溝部８０には、ガバナスプリング２０のフック部２０ａが係止されている。
【００１７】
図３に示すごとく、ローラー７１の係止溝部８０は、正面視略「Ｕ」字状の係止面８０ａを有している。この係止面８０ａは、曲率を有するものであり、その曲率半径は、ガバナスプリング２０の線径Ｒ１の曲率半径よりも大としている。
【００１８】
一方、図２において、連結板１７は、テンションレバー１２の後部（図１）に固定されるものであり、テンションレバー１２と一体的に動作するものである。該連結板１７の左側面には支持軸１７ａが突設され、該支持軸１７ａに、止め輪９２ａ、ローラー７２、止め輪９２ｂが順に差し込まれ、ローラー７２の係止溝部８５に、ガバナスプリング２０のフック部２０ｂが係止されている。
【００１９】
また、図２及び図４に示すごとく、テンションレバー１２の連結板１７に突設された支持軸１７ａ、コントロールレバー２１に突設された支持軸２１ａに前記ガバナスプリング２０のフック部２０ａ・２０ｂを係止するローラがそれぞれ挿入支持されるとともに、前記ローラー７１・７２の挿入孔７１ａ・７２ａの内径Ｌ１は、前記支持軸１７ａ・２１ａの軸径Ｌ２よりも大としている。
さらに、前記ローラー７１・７２の挿入孔７１ａ・７２ａの内径Ｌ１と、支持軸１７ａ・２１ａの軸径Ｌ２の寸法の関係は、両者の寸法差Ｌ３が、内径Ｌ１の１０〜２０％の範囲内となるように構成するのが好ましい。
これにより、ローラー７１・７２をそれぞれ支持軸２１ａ・１７ａに対して「点接触」させるものとし、ローラー７１・７２が回転支持される構成としている。
また、前記寸法差Ｌ３を、内径Ｌ１の１０〜２０％の範囲内として、ローラー７１・７２の強度を損なわせることなく、従来のローラー７１・７２の外径寸法を維持することができる。また、ローラー７１・７２が支持軸２１ａ・１７ａに対してフラツクことがあっても、該フラツキの範囲をガバナヒステリシスに影響しない許容範囲に抑えることができる。
【００２０】
そして、以上のように、ローラー７１・７２が支持軸２１ａ・１７ａに対して回転自在に支持されることにより、ローラー７１・７２と支持軸２１ａ・１７ａとの間にて生じる摩擦抵抗を低減することができ、これにより、ガバナレバー機構全体としての動作が円滑に行われ、ガバナヒステリシスの低減が図られるのである。
尚、同様の効果を奏する構成として、ローラー７１・７２と支持軸２１ａ・１７ａとの間に、軸受け、又は、セラミックよりなるカラーを介装し、回転を円滑に行うことを可能とうする構成や、ローラー７１・７２の内周部、及び支持軸２１ａ・１７ａの外周面に、クロムメッキ、潤滑油塗布等の処理を施すことにより、さらなる摩擦抵抗の低減を図ってもよい。
【００２１】
図５では、前記ローラー７１・７２を用いた構成によるエンジン回転数とコントロールラック位置の関係（Ｎ−Ｒ特性）を示す。
この図では、発電機用のエンジンにおいて、本発明に係る燃料噴射ポンプのコントロールラックの位置変化の特性を示したものであり、発電周波数が５０Ｈｚの場合の運転と、６０Ｈｚの場合の運転のそれぞれにおいて、従来構成の燃料噴射ポンプを搭載した場合のものとの比較を示している。
図５に示すごとく、本発明に係る構成では、５０Ｈｚの場合、特性曲線９１ａ（実線）となり、従来構成の特性曲線９２ａと比較すると、エンジン回転数の変動範囲の縮小、つまり、ガバナヒステリシスの低減が確認された。尚、ガバナヒステリシスの量は、各特性曲線において囲まれる範囲（面積）で示されるものであり、該範囲が狭くなるほどガバナヒステリシスが低減し、回転数のハンチング発生防止が図られることを意味している。
また、６０Ｈｚの場合も同様に、本発明に係る構成では、特性曲線９１ｂ（実線）となり、従来構成の特性曲線９２ｂと比較すると、エンジン回転数Ｎの変動範囲の縮小、つまり、ガバナヒステリシスの低減が確認された。
【００２２】
以上に述べたローラー７１・７２と支持軸２１ａ・１７ａとの間の摩擦抵抗の低減に加え、図６に示されるローラーの構成によれば、該ローラーとガバナスプリング２０との間の摩擦抵抗の低減が図られ、さらなるガバナヒステリシスの低減を図ることができる。
即ち、図６に示すごとく、ローラー７２の係止溝部８５は、正面視において水平部を構成する係止面８５ａを有し、同じく正面視において、ローラー７２全体として略「Ｈ」字状に構成されている。この係止面８５ａは、曲率のない水平面で構成され、その横幅Ｆ１をガバナスプリング２０の線径Ｒ１よりも大としている。
このローラー７２の構成によれば、図７の右側に示すごとく、ガバナスプリング２０の軸周面と、ローラー７２の係止面８５ａとは、接触点Ｐにおいて点接触することとなり、同図の左側に示される係止面８０ａを略「Ｕ」字状とするローラー７１の接触面Ｗにおいて面接触する場合と比較して、ガバナスプリング２０の軸周面と、係止溝部８５との間で生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる。
また、係止面８５ａにおいては、フック部２０ｂの横方向（支持軸２１ａ・１７ａの軸方向）の摺動が規制されないため、ガバナスプリング２０が伸縮する際に、該フック部２０ｂにおいてガバナスプリング２０がねじれることがない。
以上の構成により、ガバナレバー機構全体としての動作を円滑に行ない、ガバナヒステリシスの低減を図るものである。
【００２３】
図７に示すごとく、正面視略「Ｕ」字状とするローラー７１と、正面視略「Ｈ」字状とするローラー７２とを組み合わせて使用する、つまり、コントロールレバー２１側にはローラー７１を、テンションレバー１２側にはローラー７２を配する構成とし、ガバナヒステリシスの発生を検証した。
図８において、特性曲線９５ａ・９５ｂは、５０Ｈｚ・６０Ｈｚの各周波数における図７のローラー７１・７２の組み合わせでのエンジン回転数とコントロールラック位置の関係（Ｎ−Ｒ特性）を示すものである。これに対し、特性曲線９６ａ・９６ｂは、同一条件において、二つの「Ｕ」字状のローラーを組み合わせた場合（図３のローラー７１をコントロールレバー２１及びテンションレバー１２に配する構成）のものを示すものである。
この結果より、５０Ｈｚ・６０Ｈｚの各周波数における運転において、ガバナヒステリシスの低減が確認された。
【００２４】
以上の例において、略「Ｈ」字状とするローラーを適用することにより、さらなるガバナヒステリシスの低減が確認されたが、組み合わせとしては、この例に限るものではない。即ち、図９に示すごとく、二つの「Ｈ」字状のローラーを組み合わせて「Ｈ―Ｈ」とする場合も考えられ、組み合わせの形態として、「Ｕ−Ｈ」、「Ｕ−Ｕ」と合わせて、合計３つパターンの形態がある。
そして、これらのいずれのパターンを使用するかは、燃料噴射ポンプ、及びエンジンの特性から決定されるものである。また、コントロールレバー２１側のローラーを「Ｕ」字状、テンションレバー１２側を「Ｈ」字状として「Ｕ−Ｈ」とする他、この逆に、コントロールレバー２１側のローラー「Ｈ」字状、テンションレバー１２側を「Ｕ」字状とする「Ｈ−Ｕ」の組み合わせであってもよい。
尚、摩擦抵抗の低減に基づくガバナヒステリシスの低減という観点から、理論的には、「Ｕ−Ｕ」、「Ｕ−Ｈ」、「Ｈ−Ｈ」の組み合わせの順で良好な結果を示すと考えられるが、「Ｈ−Ｈ」の組み合わせでは、ガバナスプリング２０の両端のフック部２０ａ・２０ｂが前記係止溝部８５・８５の上を自由に摺動することが可能となるため、ガバナスプリング２０全体としてのフラツキが発生しやすい状況となる。図９において、振れ幅７７・７７・・・では、ガバナスプリング２０のフラツキの度合いを示している。これにより、「Ｈ―Ｈ」の組み合わせでは、「Ｕ−Ｈ」の組み合わせと比較して、ガバナスプリング２０自体が不安定となり、ガバナヒステリシスが大きくなる場合が考えられる。このような点から、一方を「Ｕ」字状のローラーとして、「Ｕ」字の係止溝部８０によってガバナスプリング２０のフラツキ発生を防止するように機能させる形態が望ましいといえる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上のごとく構成したので、次のような効果を奏するのである。
即ち、請求項１に記載のごとく、テンションレバーとコントロールレバーをガバナスプリングで連結する構成とする燃料噴射ポンプのガバナ装置であって、
前記テンションレバー及びコントロールレバーには支持軸を設け、該支持軸に前記ガバナスプリングのフック部を係止するローラが挿入支持されるとともに、前記ローラーの内径は、前記支持軸の軸径よりも大としたので、ローラーと支持軸との間にて生じる摩擦抵抗を低減することができ、これにより、ガバナレバー機構全体としての動作が円滑に行われ、ガバナヒステリシスの低減が図られるのである。これにより、エンジン回転数のハンチング発生を防止することができる。
【００２６】
また、請求項２に記載のごとく、前記ローラーの内径と、前記支持軸の軸径の寸法差は、前記ローラーの内径の１０〜２０％の範囲内とするので、ローラーと支持軸との間にて生じる摩擦抵抗を低減することができるとともに、ローラーの強度を損なわせることなく、従来のローラーの外径寸法を維持することができる。ローラーが支持軸に対してフラツクことがあっても、該フラツキの範囲をガバナヒステリシスに影響しない許容範囲に抑えることができる。
【００２７】
また、請求項３に記載のごとく、前記ローラーにおいて、前記ガバナスプリングの係止溝部は、水平部を有するので、フック部の横方向の摺動が規制されないため、ガバナスプリングが伸縮する際にも、前記フック部においてガバナスプリングがねじれることがなく、ガバナレバー機構全体としての動作が円滑に行なわれ、ガバナヒステリシスの低減が図られる。
【００２８】
また、請求項４に記載のごとく、前記テンションレバー及びコントロールレバーに配されるローラーの内、いずれか一方のローラーにおけるガバナスプリングの係止溝部は、水平部を有するので、一方を「Ｈ」字状のローラー、他方を「Ｕ」字状のローラーとする組み合わせとなり、「Ｕ」字状のローラーによってガバナスプリングのフラツキ発生を防止することができ、ガバナスプリングのフラツキに起因するガバナヒステリシスの低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガバナ装置を示す側面断面図である。
【図２】ガバナスプリングの配置構成を示す一部平面図である。
【図３】略「Ｕ」字状とするローラーを示す正面図である。
【図４】ローラーと支持軸の径の大小関係を示すフック部の側面図である。
【図５】エンジン回転数とコントロールラック位置の関係（Ｎ−Ｒ特性）を示すグラフである。
【図６】略「Ｈ」字状とするローラーを示す正面図である。
【図７】フック部とローラーとの間の摩擦抵抗の関係を示す正面図である。
【図８】「Ｕ」字状と「Ｈ」字状のローラーの組み合わせによるＮ−Ｒ特性を示すグラフである。
【図９】「Ｕ」字状と「Ｈ」字状のローラーの組み合わせのパターンを示す図である。
【符号の説明】
２０    ガバナスプリング
２１ａ  支持軸
２１ｂ  支持軸
７１    ローラー
７２    ローラー
Ｌ１    支持軸の軸径
Ｌ２    ローラーの内径
【図１】
2004316490.tif 000003
【図２】
2004316490.tif 000004
【図３】
2004316490.tif 000005
【図４】
2004316490.tif 000006
【図５】
2004316490.tif 000007
【図６】
2004316490.tif 000008
【図７】
2004316490.tif 000009
【図８】
2004316490.tif 000010
【図９】
2004316490.tif 000011