JPH10318128A - ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムシャフト等のポンプを駆動する回転軸の
軸ぶれを防止する。 【解決手段】 回転軸７に形成されたエンドカム８と、
ピストン５に連結されたピストンロッド９とによって回
転軸７の回転運動を往復運動に変換するエンドカム機構
により、回転軸７の軸方向と平行な方向にピストン５を
往復運動させる。これにより、回転軸７にラジアル荷重
が作用することを防止することができるので、回転軸７
の軸ぶれを防止することができる。延いては、回転軸
（７）の軸ぶれを防止する軸受を新たに設ける必要がな
いので、部品点数の増加を防止することができ、ポンプ
の製造原価上昇を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプに関するも
ので、エンジンのカムシャフトから駆動力を得て稼働す
るものに適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】カムシャフトから駆動力を得て稼働する
ポンプとして、例えば図８に示す構造を有するものが実
用化されている。具体的には、カムシャフト７ａの一部
にポンプのピストン５を駆動するカム８を形成し、この
カム８によりピストン５をカムシャフト７ａの軸方向と
直交する方向に往復運動させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のごと
く、ピストン５をカムシャフト７ａの軸方向と直交する
方向に往復運動させるので、カムシャフト７ａにピスト
ン５を介してカムシャフト７ａの軸方向と直交する方向
に圧縮反力（以下、ラジアル荷重と呼ぶ。）が作用する
ため、カムシャフト７ａの軸ぶれ（振れ周り）が発生す
る。

【０００４】しかも、カムシャフト７ａは高回転で回転
するため、僅かなカムシャフト７ａの軸ぶれであって、
カムシャフト７ａの寿命を大きく低下させる可能性が高
い。本発明は、上記点に鑑み、カムシャフト等のポンプ
を回転軸の軸ぶれを防止することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１、
２に記載の発明では、回転軸（７）に形成されたエンド
カム（８）と、ピストン（５）に連結された従動連結部
（９）とによって回転軸（７）の回転運動を往復運動に
変換するエンドカム機構により、回転軸（７）の軸方向
と平行な方向にピストン（５）を往復運動させることを
特徴とする。

【０００６】これにより、回転軸（７）にラジアル荷重
が作用することを防止することができるので、回転軸
（７）の軸ぶれを防止することができる。また、回転軸
（７）の軸ぶれを防止することができるので、回転軸
（７）の軸ぶれを防止する軸受を新たに設ける必要がな
く、部品点数の増加を防止することができる。延いて
は、回転軸（７）の軸ぶれを防止しつつ、ポンプの製造
原価上昇を防止することができる。

【０００７】ところで、近年、車両用のエンジンの多く
は、エンジンの上部側（ヘッド側）にカムシャフトを配
設しているので、上述のごとく、ピストンをカムシャフ
トの軸方向と直交する方向に往復運動させるポンプで
は、ポンプをエンジンに装着した状態で、ポンプがエン
ジンのヘッドカバー７ｂ（図８参照）より上側に突出し
てしまう。

【０００８】このため、「従来の技術」の欄で述べたポ
ンプを車両用のエンジンに搭載すると、ボンネットとポ
ンプとが干渉する可能性が高い。そこで、請求項３に記
載のごとく、請求項１、２に記載の発明を車両に適用に
適用すれば、ピストン（５）はエンジンのカムシャフト
と平行な方向に往復運動することとなるので、ヘッドカ
バーより突出するポンプの寸法を小さくすることができ
る。したがって、ポンプの車両（エンジン）への搭載性
を向上させることができる。

【０００９】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）本実施形態は、希薄燃焼（リーンバー
ン）式エンジン（以下、エンジンと略す。）において、
燃料（ガソリン）噴射とともに加圧空気を噴射するエア
ポンプ（空気圧縮機）に本発明に係るポンプ１を適用し
たものであって、図１は本実施形態に係るポンプ１の断
面図である。

【００１１】図１中、２は円筒状のシリンダブロック
（以下、シリンダと略す。）であり、このシリンダ２の
一端側（図１の左側）はフロントハウジング３により閉
塞され、他端側（図１の右側）はリアハウジング４によ
り閉塞されている。そして、両ハウジング３、４および
シリンダ２によって形成される空間内には、シリンダ２
の軸方向に往復運動するピストン５が配設されており、
このピストン５は、略円板状のピストン部５１と、この
ピストン本体部５１の円周外縁部からリアハウジング４
側に延びる、円筒状のガイドスカート部５２とから構成
されている。

【００１２】また、リアハウジング４には、ガイドスカ
ート部５２の内壁５２ａ側をピストン部５１に向かって
突出する突出部４１が形成されており、この突出部４１
のうちガイドスカート部５２の内壁５２ａに面する部位
には、ガイドスカート部５２の内壁５２ａと突出部４１
の外壁４１ａとの隙間を密閉する金属製のピストンリン
グ６が配設されている。一方、ガイドスカート部５２の
外壁は、シリンダ２の内壁２ａに摺動可能に接触し、こ
れにより、ピストン５の往復運動が案内（ガイド）され
ている。

【００１３】因みに、ピストン部５１およびガイドスカ
ート部５２は、鍛造（ダイカスト）にて一体成形されて
おり、ガイドスカート部５２の内壁５２ａおよび外壁
は、鍛造成形後、機械加工が施されている。また、ピス
トン５を無潤滑にて摺動させるべく、ガイドスカート部
５２の内壁５２ａおよび外壁とシリンダ２の内壁２ａと
は、ニッケルリンメッキ等の表面処理が施され、磨耗性
および摺動性の向上が図られている。

【００１４】また、フロントハウジング３には、ピスト
ン５の往復運動と平行な方向に延びる回転軸７が回転可
能に挿入されており、この回転軸７は、エンジンのカム
シャフト（図示せず）の一端側に一体結合して形成され
ている。そして、回転軸７のうちピストン５側の端部に
は、回転軸７の軸方向に対して傾いたエンドカム８が形
成されており（図２参照）、このエンドカム８には、一
端側がピストン５（ピストン部５１）に一体結合された
ピストンロッド（従動連結部）９の他端側が、円柱状の
ローラ（転動体）１０を介して接触している。このた
め、回転軸７（カムシャフト）が１回転すると、エンド
カム８のカム面に沿ってピストンロッド９が軸方向に１
往復運動する（図３参照）。

【００１５】つまり、エンドカム８、ピストンロッド
９、およびローラ１０によって、回転軸７（カムシャフ
ト）の回転運動を、回転軸７の軸方向の往復運動に変換
するエンドカム機構を構成している。また、図１中、リ
アハウジング４およびピストン５によって形成された作
動室Ｖ_C は、ピストン５の往復運動に連動して、その体
積を拡大縮小させて空気を吸入圧縮する。そして、リア
ハウジング４には、作動室Ｖ_C に連通する吸入ポート１
１および吐出ポート１２が形成されおり、これらポート
１１、１２と作動室Ｖ _C との間には、逆止弁（チェック
バルブ）１１ａ、１２ａが配設されている。

【００１６】なお、逆止弁１１ａは、圧縮行程時（作動
室Ｖ_C の体積が縮小するとき）に、空気が作動室Ｖ_C か
ら吸入ポート１１側へ流れることを防止し、逆止弁１２
ａは、吸入行程時（作動室Ｖ_C の体積が拡大するとき）
に、空気が吐出ポート１２側から作動室Ｖ_C へ流れるこ
とを防止するものである。ところで、作動室Ｖ_C 内に
は、ピストンロッド９をエンドカム８に向けて押圧する
弾性力を発するコイル状のコイルスプリング（弾性部
材）１３が配設されており、空気を吸入する負圧吸引力
は、このコイルスプリング（以下スプリングと略す。）
１３の弾性力により発生する。

【００１７】なお、１４は回転軸７の回転に伴ってピス
トン５が回転することを防止する回転防止機構をなす円
柱状のピンである。次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、上記したエンドカム機構により、
回転軸７の軸方向と平行な方向にピストン５を往復運動
させるので、圧縮行程時に発生するラジアル荷重が回転
軸７に作用することを防止することができる。

【００１８】したがって、回転軸７の軸ぶれを防止する
ことができるので、回転軸７の軸ぶれを防止する軸受を
新たに設ける必要がなく、部品点数の増加を防止するこ
とができる。延いては、回転軸７の軸ぶれを防止しつ
つ、ポンプの製造原価上昇を防止することができる。ま
た、ピストン５はエンジンのカムシャフトと平行な方向
に往復運動することとなるので、エンジンのヘッドカバ
ーより突出するポンプ１の寸法を小さくすることができ
る。したがって、ポンプ１の車両（エンジン）への搭載
性を向上させることができる。

【００１９】ところで、コイルスプリングでは、周知の
ごとく、コイルスプリングの平均径が大きくなるほど、
コイルスプリングに発生するせん断応力が大きくなるの
で、コイルスプリングに作用する最大荷重が等しいなら
ば、コイルの平均径が小さいほど、コイルスプリングに
発生するせん断応力を小さくすることができる。そし
て、本実施形態では、コイルスプリング１３は、作動室
Ｖ_C 内に配設されているので、コイルプリングの内径を
規制するものがなく、コイルの平均径を小さくすること
できる。したがって、スプリング１３に発生するせん断
応力を小さくすることができるので、スプリング１３の
耐久性を向上させることできる。 （第２実施形態）上述の実施形態では、スプリング１３
を作動室Ｖ_C 内に配設したが、本実施形態は、図４に示
すように、ガイドスカート部５２の外壁５２ｂとシリン
ダ２の内壁２ａとの間に空間１３ａを形成し、この空間
１３ａ内にスプリング１３を配設したものである。

【００２０】なお、ピストン５の往復運動の案内（ガイ
ド）は、ピストン部５１より回転軸７側の外壁５２ｂお
よび内壁２ａにより（図４のＣ部）なされている。 （第３実施形態）第１実施形態では、スプリング１３を
作動室Ｖ_C 内に配設したが、本実施形態は、図５に示す
ように、ピストン部５１と回転軸７との間の空間１３ｂ
に配設したものである。

【００２１】なお、１５はピストンロッド９と摺動可能
に接触するブッシュであり、このブッシュ１５により、
ピストン５の往復運動が案内（ガイド）されている。ま
た、１６は、ピストン５とシリンダ２の内壁２ａとの隙
間から漏れ出した空気が空間１３ｂに漏れ出すことを防
止するロッドシールである。ところで、上述の実施形態
では、回転軸７が１回転する間にピストン９が１往復す
るように構成したが、図６に示すように、エンドカム８
に２つの山を形成し、回転軸７が１回転する間にピスト
ン９が２往復するように構成してもよい。

【００２２】また、エンドカム８の形状を、図７に示す
ように、回転軸７に対して単純に傾斜した傾斜平面とし
てもよい。なお、この場合には、ローラ１０に代えて鋼
球１０ａとすることが望ましい。また、ピストンロッド
９のエンドカム８側端部を球面状に形成して、ローラ１
０や鋼球１０ａを廃止してもよい。

【００２３】また、上述の実施形態では、金属製のピス
トンリング６を用いたが、樹脂製のピストンリング６を
用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るポンプの断面図である。

【図２】（ａ）は図１のＡ矢視図であり、（ｂ）は
（ａ）のＢ矢視図であり、（ｃ）はエンドカムの斜視図
である。

【図３】第１実施形態に係るポンプの作動を示す断面図
であり、（ａ）〜（ｄ）は回転軸の回転角で９０°毎の
状態を示す作動説明図である。

【図４】第２実施形態に係るポンプの断面図である。

【図５】第３実施形態に係るポンプの断面図である。

【図６】エンドカムの変形例に係るエンドカムの斜視図
である。

【図７】エンドカムの変形例に係るエンドカムの斜視図
である。

【図８】従来の技術に係るポンプの断面図である。

【符号の説明】

２…シリンダブロック、３…フロントハウジング、４…
リアハウジング、５…ピストン、６…ピストンリング、
７…回転軸、８…エンドカム、９…ピストンロッド（従
動連結部）、１３…コイルスプリング（弾性部材）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（２、３、４）と、 前記ハウジング（２、３、４）内で回転する回転軸
   （７）と、 前記ハウジング（２、３、４）内に配設され、前記回転
   軸（７）の軸方向と平行な方向に往復運動可能なピスト
   ン（５）と、 前記ハウジング（２、３、４）と前記ピストン（５）と
   によって形成され、前記ピストン（５）の往復運動に連
   動して体積が拡大縮小することにより流体を吸入圧縮す
   る作動室（Ｖ_C ）と、 前記回転軸（７）のうち前記ピストン（５）側の端部に
   形成され、前記軸方向に対して傾いたエンドカム（８）
   と、 一端側が前記ピストン（５）に連結され、他端側が前記
   エンドカム（８）に接触し、前記エンドカム（８）と共
   に前記回転軸（７）の回転運動を往復運動に変換するエ
   ンドカム機構を構成する従動連結部（９）と、 前記従動連結部（９）を前記エンドカム（８）に向けて
   押圧する弾性力を発する弾性部材（１３）とを有するこ
   とを特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】 前記弾性部材（１３）は、コイル状に形
   成されたコイルスプリングであり、 さらに、前記弾性部材（１３）は、前記作動室（Ｖ_C ）
   内に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の
   ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のポンプを車両
   に適用した車両用ポンプであって、 前記回転軸（７）はエンジンのカムシャフトに直列に連
   結されていることを特徴とする車両用ポンプ。