(57)【要約】【課題】リフタとカムとの間に生じる面圧を低減することができる運動変換機構を提供する。【解決手段】運動変換機構は、ハウジング５１に揺動可能に固定支持された揺動部材４１と、揺動部材４１の一端側に設けられ、カム２０の外周面２０ａに当接する当接面を有する副ローラ４２と、揺動部材４１の他端側に設けられ、リフタ３０の突出部３４に当接するリフタ当接部４３とを有するカム従動機構４０Ａを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に往復摺動可能に収容された往復運動部材と、回転運動するカムと、前記往復運動部材と連動し、前記カムの外周面に当接して往復運動するリフタとを備え、前記カムの回転運動を前記リフタを介して前記往復運動部材の往復摺動に変換する運動変換機構であって、
揺動可能に固定支持された揺動部材と、前記揺動部材の一端側に設けられ、前記カムの外周面に当接する当接面を有するカム当接部と、前記揺動部材の他端側に設けられ、前記リフタに当接するリフタ当接部とを有するカム従動機構を備えることを特徴とする運動変換機構。
【請求項２】
前記リフタは前記カムの外周面と当接して回転自在な主ローラと、前記主ローラを支持する主ローラ支持軸と、前記主ローラ支持軸と同軸に形成され外方に突出する突出部とを備え、
前記リフタ当接部は前記突出部と係合して前記リフタに当接することを特徴とする請求項１に記載の運動変換機構。
【請求項３】
前記リフタ当接部を前記突出部に向けて付勢する第１の付勢部材を有することを特徴とする請求項２に記載の運動変換機構。
【請求項４】
前記突出部を前記カムの外周面から離れる方向に向けて付勢する第２の付勢部材を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の運動変換機構。
【請求項５】
前記カム当接部は副ローラであり、前記副ローラは前記揺動部材の前記一端側に回転自在に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の運動変換機構。
【請求項６】
前記主ローラのローラ面の幅は、前記副ローラのローラ面の幅よりも広いことを特徴とする請求項５に記載の運動変換機構。
【請求項７】
前記カム当接部、前記リフタ当接部及び前記揺動部材が単一部品から構成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の運動変換機構。
【請求項８】
前記往復運動部材は、燃料供給ポンプのハウジングに形成された前記プランジャ摺動穴内を往復摺動するプランジャであり、前記プランジャ摺動穴と連続して形成される加圧室内に加圧された燃料を供給させることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の運動変換機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムを用いた運動変換機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧燃料を供給する燃料供給装置として、ハウジングに形成されたプランジャ摺動穴内に往復摺動可能に収容されたプランジャと、回転運動するカムと、プランジャと連動し、カムの外周面に当接して往復運動するリフタとを備え、カムの回転運動をリフタを介してプランジャの往復運動に変換する運動変換機構を備えたものが知られている。このものでは、プランジャを上死点から押し戻すために、プランジャの外周を取り囲む穴内に収容されたスプリングがプランジャを常時カム側に付勢している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３０１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の燃料供給装置によれば、スプリングがプランジャを常時カム側に付勢しているので、リフタとカムとの間に高い面圧が生じる。そのため、動力損失が大きく不経済である。また、この面圧によってリフタとカムが当接する部分に摩耗が生じ、所望の圧力で燃料を供給できなくなるおそれもある。
【０００５】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、リフタとカムとの間に生じる面圧を低減することができる運動変換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】
本発明の運動変換機構は、ハウジング内に往復摺動可能に収容された往復運動部材と、回転運動するカムと、前記往復運動部材と連動し、前記カムの外周面に当接して往復運動するリフタとを備え、前記カムの回転運動を前記リフタを介して前記往復運動部材の往復摺動に変換する運動変換機構であって、揺動可能に固定支持された揺動部材と、前記揺動部材の一端側に設けられ、前記カムの外周面に当接する当接面を有するカム当接部と、前記揺動部材の他端側に設けられ、前記リフタに当接するリフタ当接部とを有するカム従動機構を備える。
【０００７】
本発明の運動変換機構によれば、カム当接部とカムとが当接することにより、揺動部材がリフタをカムの方に押し付ける。これにより、カムの形状、カム従動機構の各部の取付け位置、形状などを適宜定めることにより、上記特許文献１に記載されたようにスプリングを用いる場合と比較して、カムとリフタとの間に生じる圧力を低減することができる。これにより、動力損失が小さく経済的であると共に、当接する部分に生じる摩耗が低減し、長期間に亘ってプランジャに所望の動作をさせることができる。
【０００８】
なお、揺動部材は固定された支点で揺動可能であればよく、支点はハウジング、シリンダヘッドなどに設ければよい。
【０００９】
本発明の運動変換機構において、前記リフタは前記カムの外周面と当接して回転自在な主ローラと、前記主ローラを支持する主ローラ支持軸と、前記主ローラ支持軸と同軸に形成され外方に突出する突出部とを備え、前記リフタ当接部は前記突出部と係合して前記リフタに当接することが好ましい。
【００１０】
この場合、リフタ当接部と係合する突出部をリフタに設けているので、リフタ当接部が常時適切にリフタと当接させるように構成することが容易となる。これにより、リフタ当接部によってリフタをカムの方に押し付ける圧力が常時安定的にかかる。
【００１１】
本発明の運動変換機構において、前記リフタ当接部を前記突出部に向けて付勢する第１の付勢部材を有することが好ましい。
【００１２】
この場合、リフタ当接部を突出部と常に当接させることが可能になる。これにより、リフタ当接部と突出部とが当たって生じる異音の発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の運動変換機構において、前記突出部を前記カムの外周面から離れる方向に向けて付勢する第２の付勢部材を有することが好ましい。
【００１４】
この場合、リフタ側からカムに向かう圧力負荷の低減を図ることができる。
【００１５】
本発明の運動変換機構において、前記カム当接部は副ローラであり、前記副ローラは前記揺動部材の前記一端側に回転自在に支持されていることが好ましい。
【００１６】
この場合、カムとカム当接部とが常時良好に当接するので、リフタ、ひいてはプランジャの往復運動の円滑化の向上を図ることができる。
【００１７】
本発明の運動変換機構において、前記主ローラのローラ面の幅は、前記ローラのローラ面の幅よりも広いことが好ましい。
【００１８】
この場合、負荷荷重の大きさに応じたローラ面の幅にすることができ、全体としてコストの低減を図ることが可能になる。
【００１９】
本発明の運動変換機構において、前記カム当接部、前記リフタ当接部及び前記揺動部材が単一部品から構成されることが好ましい。
【００２０】
この場合、カム従動機構の構造が簡素化され、部品点数が削減するので、コストの低下を図ることが可能になる。
【００２１】
さらに、本発明の運動変換機構において、前記往復運動部材は、燃料供給ポンプのハウジングに形成されたプランジャ摺動穴内を往復摺動するプランジャであり、前記プランジャ摺動穴と連続して形成される加圧室内に加圧された燃料を供給させるように構成して、本発明を燃料供給装置（高圧燃料ポンプ装置）に適用することも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る運動変換機構を備えた燃料供給装置の部分断面斜視図であり、プランジャが下死点に位置する状態を示す。
【図２】プランジャが上死点に位置する状態における、図１に示す燃料供給装置の部分断面斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る運動変換機構を備えた燃料供給装置のリフタ周辺を示す部分断面斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る運動変換機構を備えた燃料供給装置のリフタ周辺を示す部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の運動変換機構の第１の実施形態を図面を用いて説明する。ここでは、実施形態として燃料供給装置（高圧燃料ポンプ）に用いられる場合を説明する。ただし、本発明の運動変換機構は、燃料供給装置に用いられる場合に限定されず、排気バルブなど他の部品に用いてもよい。
【００２４】
図１及び図２に示すように、燃料供給装置は、プランジャ１０、回転運動するカム２０と、プランジャ１０と連動し、カム２０の外周面２０ａに当接して往復運動するリフタ（タペット）３０とを有し、カム２０の回転運動をリフタ３０を介してプランジャ１０の往復運動に変換する運動変換機構を備えている。
【００２５】
プランジャ１０は、燃料供給装置のハウジング５１内に断面略円形で縦穴状に形成されたプランジャ摺動穴（図示せず）内を往復摺動可能に収容された部材であり、本発明の往復運動部材に相当する。
【００２６】
燃料供給装置は、さらに、加圧室（図示せず）、燃料流入パイプ５３、電磁弁装置５４及び燃料吐出装置５５を備えている。
【００２７】
燃料流入パイプ５３は、図示しない燃料タンクから送出された燃料が流入される。
【００２８】
電磁弁装置５４は、ハウジング５１に保持され、その内部には図示しない電磁弁を有し、その電磁弁の開閉動作により燃料流入パイプ５３からの燃料の加圧室への供給量を制御している。
【００２９】
加圧室は、プランジャ摺動穴と連続するように形成され、その内部をプランジャ１０の先端部が往復摺動する。
【００３０】
燃料吐出装置５５は、その内部にチェック弁（図示せず）を備えている。そのため、燃料吐出装置４４の上流側の加圧室内に流入した燃料は、適切なタイミングで電磁弁が閉じることにより、加圧室内に閉じ込められ、さらにプランジャ１０が加圧室内へ侵入することによって、圧縮され高圧化され、規定の圧力を超えるとチェック弁が開き、加圧室の高圧化した燃料を図示しない内燃機関に向けて吐出される。
【００３１】
カム２０は、図示しない内燃機関等の駆動源によって回転されるカムシャフト２１に固定されており、カムシャフト２１の回転に伴い回転する。カム２０は、ここでは、４つのカム山（角部）が丸まった略正方形の板状である。カムシャフト２１が１回転すると、プランジャ１０は４回往復運動する。カム山の個数は、内燃機関等の駆動源に応じて決定され、４つに限定されない。
【００３２】
リフタ３０は、プランジャ１０の下端部に固定されたリフタ本体３１と、リフタ本体３１の下部に設けられた支持軸３２と、支持軸３２に回転自在に支持され、外周面がカム２０の外周面２０ａと当接する主ローラ３３とを備えている。支持軸３２は、本発明の主ローラ支持軸に相当する。
【００３３】
リフタ本体３１は、円筒面を支持軸３２の両端部で支持軸３２と直交する２つの対向する平面３６で一部切り取った外形形状をしており、ハウジング５１の下部に形成された断面円形状の空洞５２内をその円筒面で摺動可能に構成されている。
【００３４】
さらに、リフタ３０は、支持軸３２より上方にて、側方に突出する突出部３４を備えている。突出部３４は、ここでは、支持軸３２を避けるように下部が切り欠かれた略半円柱状であるが、その形状は特に限定されない。突出部３４は、支持軸３２の軸方向と平行に、軸方向の両側にそれぞれ突出しており、合計２個存在する。
【００３５】
運動変換機構は、さらに、リフタ３０に対して揺動可能に設けられたカム従動機構４０を備えている。具体的には、リフタ本体３１の側方に揺動軸３５が、例えばハウジング５１に設けられており、この揺動軸３５にカム従動機構４０を構成する揺動部材４１が揺動自在に支持されている。
【００３６】
そして、揺動部材４１は、その一端側である後端部側にカム当接部４２を、その他端側である前端部側にリフタ当接部４３を備えている。
【００３７】
カム当接部４２は、カム２０の外周面２０ａに当接する当接面を有している。カム当接部４２は、ここでは、揺動部材４１の一端部に回転自在に支持され、カム２０の外周面２０ａに外周面が当接する副ローラ４２である。副ローラ４２は、揺動部材４１の後端部に設けられた軸４４に回転自在に支持されている。
【００３８】
このように、カム当接部４２は、副ローラからなるので、カム当接部４２に常時良好に当接する。これにより、リフタ３０、ひいてはプランジャ１０の往復運動の円滑化の向上を図ることが可能となる。
【００３９】
リフタ当接部４３は、リフタ３０、ここでは、リフタ３０の突出部３４に当接する。突出部３４は、リフタ３０の外周面の一部をプランジャ１０の運動方向と平行になるように切り取って形成された平面部３６上に、リフタ３０の径方向外側に突出して略半円筒状に形成されている。
【００４０】
また、リフタ当接部４３は、リフタ本体３１の両平面部３６側方にて、平面部３６に沿って形成され、突出部３４と係合するように、合計２個設けられており、突出部３４の半円筒面状の上面上を引っ掛かることなく摺動しながら係合可能なように滑らかな下面を有している。
【００４１】
ここで、リフタ当接部４３と係合する突出部３４がリフタ３０に設けられているので、リフタ当接部４３が常時適切にリフタ３０に当接させるように構成することが容易になる。これにより、リフタ当接部４３によってリフタ３０をカム２０の方に押し付ける圧力が常時安定的にかかる。
【００４２】
以下、上述した燃料供給装置の作動について説明する。
【００４３】
図１では、リフタ３０の主ローラ３３は、カム２０の水平になった面に当接しており、カム従動機構４０の副ローラ４２は、カム２０のカム山に当接している。このとき、カム２０の軸中心と主ローラ３３との距離は最小となっており、カム２０の軸中心と副ローラ４２との距離は最大となっているので、プランジャ１０は下死点に位置する。そして、カム２０と副ローラ４２との当接点の高さは、主ローラ３３とカム２０との当接点から少しだけ下である。
【００４４】
その後、カム２０が回転して、主ローラ３３とカム２０との当接点は徐々に上昇するためにプランジャ１０も下死点から徐々に上昇する一方、突出部３４がリフタ当接部４３を上に押し上げる。これにより、振動部材４１は揺動軸３５周りに時計回りに回転しながら、カム従動機構４０の副ローラ４２は、カム２０の角部の丸まった面から順次平らな面へと当接して、その当接点も徐々に下降する。このとき、副ローラ４２とカム２０との当接点と主ローラ３３とカム２０との当接点との高さの差は、徐々に広がる。
【００４５】
その後、さらにカム２０が回転して、図２に示すように、リフタ３０の主ローラ３３は、カム２０のカム山に当接し、カム２０の軸中心と主ローラ３３との距離は最大となり、プランジャ１０は上死点に到達する。一方、このとき、カム従動機構４０の副ローラ４２は、カム２０の水平になった面に当接しており、カム２０の軸中心と副ローラ４２との距離は最小となっている。
【００４６】
さらに、その後、さらにカム２０が回転したとき、副ローラ４２とカム２０との当接点ンが徐々に上昇するにつれ、副ローラ４２とカム２０の軸中心との距離は次第に大きくなり、主ローラ３３とカム２０の軸中心との距離は次第に小さくなる。これにより、揺動部材４１は、揺動軸３５回りに反時計回りに回転しようとする。そのため、リフタ当接部４３がリフタ３０の突出部３４に当接して、これを押し下げる圧力によって、リフタ３０は押し下げられる。リフタ３０が押し下げられることによって、リフタ３０と連動するプランジャ１０も押し下げられる。
【００４７】
さらに、カム２０が回転することにより、副ローラ４２はカム２０のカム山に当接し、副ローラ４２とカム２０の軸中心との距離は最大となり、プランジャ１０は下死点に到達する。このとき、カム２０と当接する副ローラ４２の高さが上がり、シーソ効果によって、プランジャ１０を確実に押し下げることができる。そして、リフタ当接部４３がリフタ３０の突出部３４を押し下げる圧力は、プランジャ１０が下死点に押し下げられるまで持続する。
【００４８】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る燃料供給装置によれば、リフタ３０をカム２０方向に付勢するスプリングが不要なので、プランジャ１０が押し上げられる過程で、リフタ３０側からカム２０の方に向う圧力を非常に小さくすることができ、カム２０とリフタ３０との間に生じる圧力負荷を低減することができる。
【００４９】
よって、上記特許文献１に記載されたようにスプリングを用いた場合と比較して、動力損失が小さく経済的である。また、この面圧によってカム２０とリフタ３０が当接する部分に生じる摩耗の低減を図ることができ、長期間に亘って所望の圧力で燃料を供給することが可能になる。
【００５０】
なお、プランジャ１０の往復運動における各時点でのリフタ当接部４３がリフタ３０の突出部３４を押し下げる圧力は、カム２０の形状、カム従動機構４０の各部の取付け位置、形状などに応じて定まる。よって、これらを適宜定めて、リフタ当接部４３がリフタ３０の突出部３４を押し下げる圧力の大きさ、遷移などの最適化を図ればよい。
【００５１】
以下、本発明の運動変換機構を用いた燃料供給装置の第２の実施形態について説明する。
【００５２】
図３に示すように、この実施形態では、リフタ３０Ａの支持軸３２Ａと突出部が一体になって形成されている。具体的には、支持軸３２Ａの側方に、支持軸３２Ａが軸方向に突出した部分が突出部になっている。これにより、上述した第１の実施形態のように支持軸３２と突出部３４とを別個に設ける必要がなく、リフタ３０Ａの構造が簡素化され、コンパクト化を図ることも可能になる。
【００５３】
さらに、この実施形態では、カム従動機構４０Ａは、付勢部材４５を備えている。この付勢部材４５は、リフタ当接部４３を突出部でもある支持軸３２に向けて付勢すると共に、突出部でもある支持軸３２Ａをカム２０の外周面から離れる方向に向けて付勢する。
【００５４】
詳細には、付勢部材４５は、ここでは、ばね線材を平面視で大略Ｖ字状に形成したバネである。そして、付勢部材４５は、その中央部が揺動軸３５の周りを半周程度取り巻くようにして係合し、一方の端部が支持軸３２の周りに、他方の端部が軸４４の周りに係合されている。なお、揺動軸３５、支持軸３２Ａ及び軸４４には、その軸周りにおいて巻き付けられた付勢部材４５が取り外れ難いようにばね線材と係合する溝を形成してもよい。
【００５５】
また、付勢部材４５として、トーションバネを用いてもよい。この場合、トーションバネのコイル部分を揺動軸４５に巻き付け、トーションバネのアーム部分を支持軸３２及び軸４４に係合すればよい。
【００５６】
付勢部材４５によりリフタ当接部４３を支持軸３２Ａに向けて付勢しているので、リフタ当接部４３を突出部でもある支持軸３２Ａに常に当接させることができる。これにより、リフタ当接部４３と支持軸３２Ａとのガタつきを抑制することができ、リフタ当接部４３と支持軸３２Ａとが当たって生じる異音の発生を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、付勢部材４５により支持軸３２Ａをカム２０の外周面から離れる方向に向けて付勢しているので、リフタ３０Ａ側からカム２０に向かう圧力の低減を図ることが可能になる。
【００５８】
なお、リフタ当接部４３を突出部でもある支持軸３２Ａに向けて付勢する第１の付勢部材と、突出部でもある支持軸３２Ａをカム２０の外周面から離れる方向に向けて付勢する第２の付勢部材とに、付勢部材４５を分割してもよい。
【００５９】
さらに、本実施形態では、主ローラ３３のローラ面の幅Ｗ１が、副ローラ４２のローラ面の幅Ｗ２よりも広くなっている。これは、主ローラ３３は、主に、カム２０からリフタ３０を介してプランジャ１０を上昇させる燃料圧力上昇工程において、その上昇する燃料圧力による負荷荷重をプランジャ１０を介して直接的に受けるため、一定のローラ幅を確保する必要があるのに対し、副ローラ４２は、主に、燃料吸い込み工程において、プランジャ１０を下降させるための負荷荷重がかかるに過ぎず、主ローラ３３ほど大きい負荷荷重を受けないので、主ローラ３３のローラ幅まで確保する必要はないためである。
【００６０】
これにより、負荷荷重の大きさに応じたローラ幅となるので、全体としてコストの低下を図ることが可能になる。また、主ローラ３３として、副ローラ４２を複数個使用して、そのローラ面の幅を実質的に広くしてもよい。これにより、部品種類が削減されるので、管理工数が少なくなり、コストの低減を図ることが可能になる。
【００６１】
なお、第１の本実施形態において、支持軸３２を突出部３４としてもよい。さらに、第１の本実施形態において、付勢部材４５を設けてもよい。この場合、付勢部材４５の一方の端部は、突出部３４に固定してもよい。さらに、第１の本実施形態において、主ローラ３３の幅Ｗ１を、副ローラ４２の幅Ｗ２より大きくしてもよい。
【００６２】
以下、本発明の運動変換機構を用いた燃料供給装置の第３の実施形態について説明する。
【００６３】
図４に示すように、この実施形態では、カム従動機構４０Ｂのカム当接部４２Ｂを、略半円柱形状の下面を有する構成として、揺動部材４１とカム当接部４２Ｂとを単一部品としている。詳細には、揺動部材４１のカム対向面のうち、揺動軸３５を挟んでリフタ当接部４３と反対側の部分を、カム２０側を凸とする半円筒面部を形成し、その半円筒形面部をカム２０の外周面と当接するカム当接部４２Ｂとして構成する。
【００６４】
これにより、カム当接部４２Ｂを揺動部材４１Ｂと別個に設ける必要がなく、カム従動機構４０Ｂの構造が簡素化され、部品点数が削減するので、コストの低下を図ることが可能になる。
【００６５】
この実施形態でも、リフタ当接部４３は常時突出部３４と係合している。なお、リフタ３０も、主ローラ３３の代わりに、リフタ本体３１部の下面を略半円柱形状にしてもよい。
【００６６】
以上、実施形態について説明したが、本発明は実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【００６７】
１０…プランジャ、  ２０…カム、  ２０ａ…カムの外周面、  ２１…カムシャフト、  ３０，３０Ａ…リフタ、  ３１…リフタ本体、  ３２…支持軸（主ローラ支持軸）、  ３２Ａ…支持軸（突出部）、  ３３…主ローラ、  ３４…突出部、  ３５…揺動軸、  ３６…平面部、  ４０，４０Ａ，４０Ｂ…カム従動機構、  ４１，４１Ｂ…揺動部材、  ４２，４２Ｂ…カム当接部、副ローラ、  ４３…リフタ当接部、  ４４…軸、  ４５…付勢部材（第１の付勢部材、第２の付勢部材）、  ５１…ハウジング、  ５２…空洞、  ５３…燃料流入パイプ、  ５４…電磁弁装置、  ５５…燃料吐出装置。
【図１】
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【図２】
2016173059.tif 000004
【図３】
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【図４】
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