JP2019011708A - エンジン用回転軸 - Google Patents

Abstract

【課題】鋭意研究により、カム部の形状や構造を見直し、タペットなどの相手部材との摩擦抵抗がより少なくなって、カム摺動部の潤滑性向上が可能となるように、より改善されたエンジン用回転軸を提供する。【解決手段】ディーゼルエンジンの機械式ガバナのフューエルカム軸１において、軸受に内嵌される支持軸部、及び被駆動側の相手部材を押し駆動するためのカム部２を備えるとともに、カム部２における押圧駆動面２Ａと側面２ａとで挟まれてなる角部８に、凹状に湾曲した傾斜面９が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、フューエルカム軸やバルブ駆動用カム軸などのエンジン用回転軸に関するものである。

産業用エンジンに用いられているフューエルカム軸やバルブ駆動カム軸においては、カムを押し駆動するために突出形成されたカム部、及び、軸受に内嵌される内嵌軸部を備えている。このような従来例としては、特許文献１や特許文献２において開示されたものが知られている。

例えば、特許文献１に示されるディーゼルエンジンの遠心ガバナにおいては、ガバナレバー（１）を備え、燃料噴射ポンプ（６）のラックピン（５）に第１レバー（１ａ）を介してスタートスプリング（２）とガバナウエイト（９）とが連動連結されている。第２レバー（１ｂ）にガバナスプリング（８）を介して調速レバー（７）が連結され、ガバナスプリング（８）の張力を調速レバー（７）で調節操作可能に構成されている。

燃料噴射ポンプ（６）を駆動するフューエルカム軸（１５）は、燃料噴射ポンプ（６）の下側にラックピン（５）の燃料増減方向と平行をなすように略水平に横設され、フューエルカム軸（１５）の一端部にはガバナウエイト（９）を組み込んだポンプ駆動ギヤ（１６）が固定されている。

このようなフューエルカム軸においては、相手部材と当接するカム部の角（カム摺動部）は、円滑な摺動状態を得るべく、研削加工及びその後のバリ取り加工が行われるのが一般的であった。

特開平９−４９４４０号公報 特開２０１１−５２５７１号公報

より高負荷で高回転エンジンにおいては、研削及びバリ取りによる従来のカム形状では、摩擦が少なくより円滑に動くようにさせることは困難であり、カム摺動部の潤滑性向上やそれによる燃費向上は頭打ちになっていた。

本発明の目的は、鋭意研究により、カム部の形状や構造を見直し、タペットなどの相手部材との摩擦抵抗がより少なくなって、カム摺動部の潤滑性向上が可能となるように、より改善されたエンジン用回転軸を提供する点にある。

本発明は、エンジン用回転軸において、
軸受７に内嵌される支持軸部３、及び被駆動側の相手部材６を押し駆動するためのカム部２を備えるとともに、前記カム部２における押圧駆動面２Ａと側面２ａとで挟まれてなる角部８に、凹状に湾曲した傾斜面９が形成されていることを特徴とする。

第２の本発明は、本発明によるエンジン用回転軸おいて、
前記カム部２の前記押圧駆動面２Ａには凸状のクラウニング加工が施されていることを特徴とする。

第３の本発明は、本発明又は第２の本発明によるエンジン用回転軸おいて、
フューエルカム軸１に適用されていることを特徴とする。

本発明によれば、カム部の角部には凹状に湾曲した傾斜面が設けられているので、エンジン回転数が低いときには、表面張力によって傾斜面に潤滑油がより保持され易くなる。そして、エンジン回転数が高いときには、傾斜面に保持されている潤滑油が飛散されてカム部の相手部材との摺動部へ潤滑油が十分供給され、摩擦を減らしてフリクションロスを低減させることが可能になる。

その結果、カム部の形状や構造を見直すことにより、タペットなどの相手部材との摩擦抵抗がより少なくなって、カム摺動部の潤滑性向上が可能となるように、より改善されたエンジン用回転軸を提供することができる。

ディーゼルエンジンのフューエルカム軸を示す吹き出し図付きの正面図 図１のフューエルカム軸の要部を示す部分拡大図

以下に、本発明によるエンジン用回転軸の実施の形態を、機械式などの各種ガバナのフューエルカム軸に適用し場合について図面を参照しながら説明する。

図１に示されるように、フューエルカム軸１は、一対のカム部２，２、ボールベアリングなどの軸受７に内嵌される部分である一対の支持軸部３，３、支持軸部３に隣り合って形成されるフランジ部４，４などを備えた回転軸に構成されている。フューエルカム軸１の一方の端部には、支持軸部３より若干径の小さい駆動軸部５が形成されている。

支持軸部３及びフランジ部４は、軸中心Ｐに関して均一径を有する円形断面を有する箇所である。駆動軸部５も、キー溝などの切欠き部５ｂを除き、軸中心Ｐに関して均一径を有する円形断面を有する箇所である。一対のカム部２，２は、タペットなどの相手部材６に接触しており、フューエルカム軸１の回転に伴い、反復して相手部材６を押し駆動する公知の構造である。

フューエルカム軸（エンジン用回転軸の一例）１において、カム部２とフランジ部４との間は繋ぎ軸部１０に形成されている。また、一対のカム部２，２の間は連結軸部１１に形成されている。なお、動弁機構におけるカム軸なども、エンジン用回転軸の一例である。

図２に示されるように、カム部２における押圧駆動面２Ａと両側面２ａ，２ａとで挟まれてなる角部８，８に、凹状に湾曲した傾斜面９が形成されている。フランジ部４側の側面２ａは、僅かに傾いた略垂直面であり、フィードポンプ駆動用のカム１１ａを含む連結軸部１１側の側面２ａは垂直面に形成されている。押圧駆動面２Ａには、その幅方向（軸中心Ｐの方向）で中央が左右両端よりも径が極僅か（２μｍ）に大となる凸状のクラウニング加工が施されている。

一方の角部８は、図２の吹き出し図に示されるように、押圧駆動面２Ａに続く湾曲傾斜面９と、湾曲傾斜面９の最小径に続いて軸中心Ｐ方向に僅かに長さ有する筒状の淵部１２とを備えた複合段差部に形成されている。もう一方の角部８は、軸中心Ｐ方向の向きが異なる以外は、一方の角部８と同じ構成を採っている。

図１に示されるように、支持軸部３のフランジ部４側の隅部１３には、支持軸部３の径よりも小径となる部分を含む凹状ぬすみ部１４が形成されている。凹状ぬすみ部１４は、支持軸部３の外周面３ａに続く傾斜周面１４ａ、支持軸部３より小径の底周面１４ｂ、及びフランジ部４の側面４ａに続く円弧周面１４ｃを有して形成されている。隅部１３は一方の支持軸部３のもので示したが、他方の隅部１３は、軸中心Ｐ方向の向きが異なる以外は同じ構成であり、対応する箇所には同じ符号を付け、その説明は割愛する。

図１に示されるように、駆動軸部５の支持軸部３側の隅部１５にも、駆動軸部５の径よりも小径となる部分を含む凹状削り部１６が形成されている。凹状削り部１６は、駆動軸部５の外周面５ａに続く傾斜周面１６ａ、大半が駆動軸部５より小径であって傾斜周面１６ａと支持軸部３の面取り部３ｂとを繋ぐ湾曲凹状面１６ｂとを有して形成されている。

カム部２の両角部８，８に、凹んだ面である湾曲傾斜面９が設けられているので、エンジン低回転時に、より潤滑油が角部８に保持され易くなる。即ち、低回転時では、潤滑油が表面張力によって湾曲傾斜面９に保持されるようになる。また、高回転時には、湾曲傾斜面９に保持されている潤滑油が飛散されてカム頂部（軸中心Ｐの径方向で最も突出する箇所）による相手部材６との摺動部への潤滑油が十分に供給されるようになり、摩擦を減らしてフリクションロスを低減させることが可能になる。

そして、カム部２には凸状のクラウニング加工が施されているから、もし、カム部２と噴射ポンプのタペットローラ（相手部材６の一例）とが位置ずれしても、ヘルツ応力条件を緩和できて好都合である。

支持軸部３や駆動軸部５の隅部１３，１５に凹んだ凹状ぬすみ部１４や凹状削り部１６が設けられているので、エンジン低回転時に、より潤滑油が隅部１３，１５に保持され易くなる。高回転時には、隅部１３，１５に保持されている潤滑油が飛散されてボールベアリングなどの軸受７に潤滑油が十分に供給され、流体潤滑により摩擦を減らしてフリクションロスを低減させることが可能になる。

従って、高負荷、高回転エンジンであっても円滑にフューエルカム軸（回転軸）１を回せて、カム摺動部の潤滑性向上やそれによる燃費向上が図れるものを廉価に得ることができる効果がある。純潔性が向上するので、エンジンの耐久性を向上させることも可能である。カム部２の磨耗が減らせるので、その点からも耐久性向上が図れる。

〔別実施形態〕
角部８が、凹状の湾曲傾斜面９のみからなる構成を有する回転軸でもよい。また、傾斜面９の形状や大きさは種々の変更が可能である。

１ フューエルカム軸
２ カム部
２Ａ 押圧駆動面
２ａ 側面
３ 支持軸部
６ 相手部材
７ 軸受
８ 角部
９ 傾斜面

Claims (3)

1. 軸受に内嵌される支持軸部、及び被駆動側の相手部材を押し駆動するためのカム部を備えるとともに、前記カム部における押圧駆動面と側面とで挟まれてなる角部に、凹状に湾曲した傾斜面が形成されているエンジン用回転軸。
2. 前記カム部の前記押圧駆動面には凸状のクラウニング加工が施されている請求項１に記載のエンジン用回転軸。
3. フューエルカム軸に適用されている請求項１又は２に記載のエンジン用回転軸。

Images