(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料供給ポンプにおいて、ローラやカムの異常摩耗および焼付きを防ぐためにローラの回動を抑制することにある。【解決手段】燃料供給ポンプは、カム３に設けられ、ローラ４の回転軸方向両端に対してそれぞれ隙間を介して対向するように設けられた鍔部２５を備える。そして、ローラ４に対向する鍔部２５の側面と、この側面に対向するローラ４の回転軸方向端面とが同一の極性に磁化されている。これによれば、ローラ４と鍔部２５の側面２５ａ、２５ｂの間に磁気反発力が発生するため、ローラ４が回動して鍔部２５の側面２５ａ、２５ｂに近接しようとしても、磁気反発力によって接触することなく回動とは逆方向のモーメントが発生することで、ローラ４の回動を抑制し、ローラ４やカム３の異常摩耗および焼付きを防ぐことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向への往復動により燃料の加圧室（７）を縮小または拡張するプランジャ（２）と、
回転駆動するカム（３）と、
前記カム（３）と前記プランジャ（２）との間に設けられ、前記カム（３）の周面（３ａ）上を相対的に転がりながら前記カムのカムプロファイルに沿って前記軸方向に往復動して前記プランジャ（２）を往復動させるローラ（４）と、
前記カム（３）に設けられ、前記ローラ（４）の回転軸方向両端に対してそれぞれ隙間を介して対向するように設けられた鍔部（２５）とを備え、
前記鍔部（２５）の前記ローラ（４）に対向する側面（２５ａ、２５ｂ）と、この側面（２５ａ、２５ｂ）に対向するローラ（４）の回転軸方向端面（４ｃ、４ｄ）とが同一の極性に磁化されている燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記ローラ（４）の周面（４ｂ）と前記カム（３）の周面（３ａ）とは、前記ローラ（４）の周面（４ｂ）と前記カム（３）の周面（３ａ）との間に磁気反発力が発生するように磁化されていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記鍔部（２５）及び前記ローラ（４）は、鉄に、ネオジム、ホウ素、サマリウム、コバルト、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、のいずれか少なくとも１つを加えた合金により形成されていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記ローラ（４）の回転軸方向の両端部（３１、３２）は、鉄に、ネオジム、ホウ素、サマリウム、コバルト、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、のいずれか少なくとも１つを加えた合金により形成されており、
前記ローラ（４）の回転軸方向の中央部（３０）は、前記両端部（３１、３２）よりも高硬度材料により形成されていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を加圧して吐出する燃料供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料供給ポンプでは、１００ＭＰａを超える高圧に燃料を加圧して吐出するものが公知であり、例えば、燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧容器を介して内燃機関に供給する燃料供給装置に適用されている。
【０００３】
従来の燃料供給ポンプは、燃料の加圧室を形成するプランジャ、および、カムの回転により発生する駆動力をプランジャに伝達するタペットを備え、タペットによりプランジャを軸方向に往復駆動して加圧室を縮小または拡張する。タペットは、カムとプランジャとの間に配されてカムの周面に当接するとともにカムの周面上を相対的に転がりながらプランジャを軸方向に往復動させる円筒状のローラ、および、ローラを回転自在に支持しながら上下に往復動するシューを有する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この燃料供給ポンプにおいて、ローラの回動の抑制が求められている。
ローラの回動とは、カムに対してローラがプランジャの軸方向周りに回動してしまい、カムの回転軸とローラの回転軸とが平行とならなくなる現象である。
このローラの回動が発生すると、カムの周面とローラの周面との間にすべり接触が発生し、異常摩耗や焼付きが生じる恐れがあるため、ローラの回動を抑制する技術が求められている。
【０００５】
ローラの回動を抑制する技術として、特許文献２には、タペット回り止めピンによってタペットの回動（すなわちローラの回動）を抑制する技術が開示されている。
しかしながら、この技術では、タペットの往復動中に、タペットとピンとの接触による摩耗が生じる虞がある。
【０００６】
また、タペット回り止めピンを用いずにローラの回動を抑制する技術として、図９に示すようにカム１００の両端に径方向外側に広がる鍔部１０１を形成して、鍔部１０１とローラ１０２の接触によってローラ１０２の回動（ローラ１０２の回転軸Ｒｚとカム１００の回転軸Ｃｚとが軸方向からみて交差する状態）を抑制する技術が考えられる。
しかしながら、この技術では、鍔部１０１とローラ１０２との接触による摩耗が発生してしまう。
【０００７】
そこで、ローラ１０２やカム１００の摩耗を増大させずにローラの回動を抑制する技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０１０−５０５０５８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６０１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料供給ポンプにおいて、ローラやカムの摩耗を増大させずにローラの回動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の燃料供給ポンプは、軸方向への往復動により燃料の加圧室を縮小または拡張するプランジャと、回転駆動するカムと、カムとプランジャとの間に設けられ、カムの周面上を相対的に転がりながらカムのカムプロファイルに沿って前記軸方向に往復動してプランジャを往復動させるローラとを備える。
【００１１】
また、燃料供給ポンプは、カムに設けられ、ローラの回転軸方向両端に対してそれぞれ隙間を介して対向するように設けられた鍔部を備える。
そして、鍔部のローラに対向する側面と、この側面に対向するローラの回転軸方向端面とは同一の極性に磁化されている。
【００１２】
これによれば、ローラと鍔部側面との間に磁気反発力が発生するため、ローラが回動して鍔部側面に近接しようとしても接触することなく磁気反発力で回動とは逆方向のモーメントが発生することで、ローラの回動を抑制し、ローラやカムの異常磨耗および焼付きを防ぐことができる。
そして、ローラの回動を磁気反発力を用いて非接触で抑制することができるため、ローラ端面と鍔部側面の接触による磨耗が発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料供給ポンプの全体構成図である（実施例１）。
【図２】燃料供給ポンプの要部斜視図である（実施例１）。
【図３】プランジャ軸方向からみたローラ及びカムの部分平面図である（実施例１）。
【図４】（ａ）はローラの回動抑制、（ｂ）はローラの回転軸方向への変位抑制をそれぞれ説明する説明図である（実施例１）。
【図５】プランジャ軸方向からみたローラ及びカムの部分平面図である（実施例２）。
【図６】ローラの回転軸方向からみてローラに作用する力を説明する説明図である（実施例２）。
【図７】プランジャの軸方向からみてローラに作用する力を説明する説明図である（実施例２）。
【図８】ローラの平面図である（実施例３）。
【図９】（ａ）は燃料供給ポンプの要部斜視図であり、（ｂ）はプランジャ軸方向からみたローラ及びカムの部分平面図である（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料供給ポンプ１の構成を、図面に基づいて説明する。
燃料供給ポンプ１は、１００ＭＰａを超える高圧に燃料を加圧して吐出するものであり、例えば、燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧容器（コモンレール）を介して内燃機関（図示せず。）に供給する燃料供給装置に適用され、電子制御ユニット（ＥＣＵ：図示せず。）により動作を制御される。
【００１６】
燃料供給ポンプ１は、以下に説明する、プランジャ２、カム３、及びローラ４等を備える。
【００１７】
プランジャ２は、燃料の加圧室７を形成するとともに、加圧室７を縮小または拡張するようにプランジャ２の軸方向に往復駆動されるものである。
以下、プランジャ２の軸方向において加圧室７を縮小する方向（すなわち、カム回転軸Ｃｚから離れる方向）を上側とし、加圧室７を縮小する方向（すなわち、カム回転軸Ｃｚに近づく方向）を下側として説明する。
【００１８】
プランジャ２は、シリンダボディ８に形成されたシリンダ９内に挿入されており、シリンダ内のプランジャ２の上側に形成される空間が加圧室７となっている。
シリンダ９の上端は、電磁弁１１を介して低圧燃料流路（図示しないフィードポンプから低圧の燃料が供給される空間）に連通可能となっており、電磁弁１１によって加圧室７と低圧燃料流路との間が開閉される。
そして、シリンダボディ８には、加圧室７で加圧された燃料を外部に吐出するための高圧燃料流路１４が形成されている。
【００１９】
電磁弁１１はＥＣＵにより通電制御され、電磁弁１１の開閉タイミングが制御されることにより、加圧室７における燃料の加圧量が制御され、高圧燃料流路１４を介して吐出される燃料の流量が調整される。
【００２０】
カム３は、カムシャフトの外周に所定のカムプロファイルを有して形成される回転体であって、内燃機関によって回転駆動する。例えば、本実施例のカム３は、３６０°回転する間に３つのカム山を有している。
カム３は、シリンダボディ８の下側に接続されたポンプハウジング１６内に収容されている。すなわち、プランジャ２に対して下側に配置されている。
カム３の回転軸Ｃｚは、上下方向に垂直な方向に延びている（図１においては紙面奥行き方向）。
【００２１】
ローラ４は、プランジャ２とカム３との間に配される回転体である。
ローラ４は、カム３の周面３ａ上を相対的に転がりながらカム３のカムプロファイルに沿ってプランジャ２の軸方向（上下方向）に往復動してプランジャ２を往復動させる。
ローラ４の回転軸Ｒｚは、上下方向に垂直であって、理想的にはカム３の回転軸Ｃｚと平行である。すなわち、図３に示すように、上下方向からみて回転軸Ｒｚと回転軸Ｃｚとが交差していない。
【００２２】
ローラ４は、ローラ４とプランジャ２との間に設けられたシュー１８によって摺動自在に保持され、シュー１８とともに筒状のタペットボディ２０に収容されている。ローラ４、シュー１８、及びタペットボディ２０は、ローラ４の上下方向への往復動とともに一体的に上下方向へ往復動するタペットユニット２１をなしている。
【００２３】
なお、ローラ４の回転軸方向両端面の径方向中央部には、ローラ４の回転軸方向に突出する突出部４ａが形成されている。この突出部４ａがタペットボディ２０の筒内周面に摺動自在に支持されるとともに、ローラ４の周面４ｂがシュー１８により支持されることによって、ローラ４はカム３に対して相対回転自在に支持される。
【００２４】
タペットボディ２０には、筒内部に向かって延びる内鍔部２０ａが設けられており、この内鍔部２０ａの下側の筒内部にシュー１８が圧入固定されている。そして、この内鍔部２０ａの上側の筒内部には、シリンダ９から下方に突出したプランジャ２の下端がシュー１８の上端面に当接するように配されている。
【００２５】
内鍔部２０ａの上側には、プランジャ２の下端に設けられた鍔部２ａが当接している。鍔部２ａと、鍔部２ａよりも上方でシリンダボディ８に形成されたバネ座８ａとの間にはスプリング２３が保持されており、このスプリング２３によってタペットユニット２１及びプランジャ２がカム側（下方）に付勢されている。これにより、ローラ４が常にカム３のカムプロファイルに追従するようになっている。
【００２６】
これにより、カム３のカム山がローラ４の下方を通過し始めると、スプリング２３の付勢力に抗してタペットユニット２１が上方に変位し、これによりプランジャ２が上方に変位する。そして、カム山の頂点がローラ４の下方を通過し終えると、タペットユニット２１が下方に変位し、これによりプランジャ２が下方に変位する。
【００２７】
これにより、タペットユニット２１を介して、プランジャ２がカム３のカムプロファイルに沿って駆動させられる。
【００２８】
〔本実施例の特徴〕
本実施例の燃料供給ポンプ１は、カム３に設けられ、ローラ４の回転軸方向両端に対してそれぞれ隙間を介して対向するように設けられた鍔部２５を備える。
具体的には、カム３の回転軸方向両端に径方向外側に広がる鍔部２５を設けている。
これにより、ローラ４の回転軸方向の両端は、鍔部２５により隙間を介して挟まれた状態となる。
【００２９】
カム３の回転軸方向からみた鍔部２５の形状はカムプロファイルに沿った形状であってもよいし、円形であってもよい。カム３の回転中に、鍔部２５によってローラ４の回転軸方向両端をガイドできる形状であればよい。
【００３０】
そして、ローラ４に対向する鍔部２５の側面と、この側面に対向するローラ４の回転軸方向端面とが同一の極性に磁化されている。
【００３１】
本実施例では、図３に示すように、ローラ４全体が磁化されており、ローラ４の回転軸方向の一端面４ｃがＳ極、回転軸方向の他端面４ｄがＮ極となっている。
そして、ローラ４の一端面４ｃに対向する鍔部２５の側面２５ａがＳ極に磁化され、ローラ４の他端面４ｄに対向する鍔部２５の側面２５ｂがＮ極に磁化されている。
【００３２】
本実施例では、ローラ４及び鍔部２５は、鉄に、ネオジム、ホウ素、サマリウム、コバルト、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、のいずれか少なくとも１つを加えた合金により形成されている。
例えば、ローラ４及び鍔部２５の材料として、鉄にネオジムとホウ素を加えたネオジム磁石、鉄にサマリウムとコバルトを加えたサマコバ磁石、鉄にニッケル、コバルト、銅、チタン、およびアルミニウムを加えたアルニコ磁石、鉄にニッケルとアルミニウムを加えたＭＫ鋼等を用いている。
【００３３】
〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料供給ポンプ１によれば、ローラ４の回転軸方向両端において鍔部２５の側面２５ａ、２５ｂとの間に磁気反発力が発生する。このため、ローラ４と鍔部２５との間に発生する磁気反発力によってローラ４の回転軸Ｒｚとカム３の回転軸Ｃｚとが平行な状態で安定するようにしておけば、ローラ４が回動して鍔部２５の側面２５ａ、２５ｂに近接しようとしても磁気反発力で回動とは逆方向のモーメントが発生し、ローラの回動を抑制できる。
すなわち、ローラの回動を磁気反発力を用いて非接触で抑制することができるため、ローラ４の回転軸方向端面４ｃ、４ｄと鍔部２５の側面２５ａ、２５ｂとの接触による磨耗が発生することがない。
【００３４】
例えば、図４（ａ）に示すように、ローラ４の回転軸Ｒｚがカム３の回転軸Ｃｚに交差するように、ローラ４がプランジャ軸方向周りに回動しようとした場合を考える。
この場合、上下方向からみて、ローラ４の一端面４ｃではローラ４の径方向一端側が鍔部２５に近接し、ローラ４の他端面４ｄではローラ４の径方向他端側が鍔部２５に近接しようとする。しかし、近接しようとする側では、ローラ４と鍔部２５との間の磁気反発力が増大するため、回動とは逆方向のモーメントが発生する。このため、ローラ４の回動が抑制される。
【００３５】
また、本発明は、ローラ４のカム３の回転軸方向への変位も抑制する。
図４（ｂ）に示すように、ローラ４は振動による慣性力等のスラスト荷重によって回転軸方向へ変位しようとする場合がある。
例えば、ローラ４がカム３の回転軸方向他端側へ変位しようとすると、ローラ４の他端面４ｄが鍔部２５に近接するためローラ４と鍔部２５との間の磁気反発力が増大し、元の位置に戻される。従って、カム回転軸方向へのローラ４の変位も抑制することができる。
【００３６】
また、本実施例では、ローラ４及び鍔部２５は、鉄に、ネオジム、ホウ素、サマリウム、コバルト、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、のいずれか少なくとも１つを加えた合金により形成されている。
これにより、ローラ４及び鍔部２５を着磁しやすくするとともに、必要な表面硬度を確保することができる。
【００３７】
〔実施例２〕
実施例２の燃料供給ポンプを、実施例１とは異なる点を中心に、図５〜７を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００３８】
本実施例では、ローラ４の周面４ｂとカム３の周面３ａとが、ローラ４の周面４ｂとカム３の周面３ａとの間に磁気反発力が発生するように磁化されている。
実施例１では少なくともカム３の鍔部２５が磁化されていればよかったが、本実施例では、カム３の周面３ａも磁化されている。
【００３９】
本実施例では、カム３も回転軸方向一端がＳ極、回転軸方向他端がＮ極となるように磁化されている。
これによれば、カム３とローラ４とを互いの回転軸方向の中心位置を合わせて配置した状態で安定し、カム３の周面３ａとローラ４の周面４ｂとは互いの回転軸方向中心よりも一端側はＮ極同士、カム３の周面３ａとローラ４の周面４ｂとの間には他端側はＳ極同士となり、カム３の周面３ａとローラ４の周面４ｂとの間には磁気反発力が生じる。このため、カム３の周面３ａとローラ４の周面４ｂとの間の摩擦が低減される。つまり、ローラ４に作用する摩擦力（トラクション力）が低下する。
【００４０】
図６に示すように、ローラ４にはプランジャ２から受ける軸方向の荷重Ｆｐにより生じる垂直抗力Ｆｃと、カム３とローラ４との摩擦によって生じるトラクション力Ｆｍとが作用している。ここで、プランジャの軸方向（図示上下方向）をｙ方向とし、カムの回転軸方向（紙面奥行き方向）をｚ方向とし、ｙ方向及びｚ方向に垂直な方向をｘ方向とし、垂直抗力Ｆｃのｘ方向成分をＦｃｘとする。
【００４１】
図７に示すように、このＦｃｘはローラ４の回動を減少させる方向に働く。一方、トラクション力Ｆｍはローラ４の回動を増幅させる方向に働く。
【００４２】
本実施例によれば、カム３の周面３ａとローラ４の周面４ｂとの間の摩擦を低減することで、トラクション力Ｆｍを低減することができる。このため、ローラ４の回動を増幅させようとする力を低減できるので、ローラ４の回動を抑制することができる。
【００４３】
また、実施例１と同様に、鍔部２５とローラ４との間に生じる磁気反発力によるローラ４の回動抑制効果も奏する。
【００４４】
〔実施例３〕
実施例３の燃料供給ポンプを、実施例１とは異なる点を中心に、図８を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００４５】
本実施例では、ローラ４の回転軸方向の中央部３０と両端部３１、３２とが別の材質で形成されている。
回転軸方向の両端部３１、３２は、鉄に、ネオジム、ホウ素、サマリウム、コバルト、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、のいずれか少なくとも１つを加えた合金により形成されている。そして、両端部３１、３２は、実施例１及び２と同様に、対向する鍔部２５の側面と同極に着磁されている。
【００４６】
そして、中央部３０は、両端部３１、３２よりも高硬度材料により形成されている。例えば、常磁性体を多く含む材料（例えば、炭素鋼）にて形成され、磁化された両端部３１、３２からの磁場によって磁化される。
【００４７】
本実施例においても、実施例１及び２と同様の作用効果を奏することができる。
また、カム３上を回転する際により大きい面圧が負荷されるローラ４の中央部を、両端部３１、３２よりも高硬度材料にて形成することで、ローラ４の耐久性を向上させることができる。
一般的に、ローラ４に負荷される面圧は、両端部３１、３２よりも中央部３０の方が大きい。つまり、中央部３０には高い硬度が要求され、両端部３１、３２は中央部３０と比較して要求硬度が低い。
【００４８】
このため、ローラ全体を同一の材料で形成しようとすると、着磁性を確保しつつ、中央部３０での面圧に耐えられる硬度を確保可能な材料選択が求められる。しかしながら、強磁性体を多く含む着磁性の良い材質は硬度が低くなる。このため、硬度と着磁性のバランスを図った材料選択が非常に難しい。
【００４９】
これに対して、本実施例では、要求硬度の低い両端部３１、３２には、強磁性体を多く含む着磁性の良い材質を用いている。そして、要求硬度の高い中央部３０には、両端部３１、３２よりも高硬度材料を用いている。
【００５０】
このため、中央部３０では硬度を優先させ、両端部３１、３２では着磁性を優先させて、ローラ４全体として硬度と着磁性のバランスを図ることができる。
すなわち、ローラ４の硬度を確保しつつも、両端部３１、３２の着磁性が良好であるためローラ４全体を十分に磁化することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  燃料ポンプ
２  プランジャ
３  カム
３ａ  カムの周面
４  ローラ
７  加圧室
２５  鍔部
【図１】
2016053344.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】
2016053344.tif 000008
【図７】
2016053344.tif 000009
【図８】
2016053344.tif 000010
【図９】
2016053344.tif 000011