特開 2023-151340 往復回転変換機構及びこれを用いた電動ポンプ並びに内燃エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151340

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】往復回転変換機構及びこれを用いた電動ポンプ並びに内燃エンジン

(51)【国際特許分類】

   F04B 9/04 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

F04B9/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060913

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】磯野 宏

【テーマコード（参考）】

3H075

【Ｆターム（参考）】

3H075AA01

3H075AA18

3H075BB03

3H075BB17

3H075CC25

3H075DA01

3H075DA03

3H075DA04

3H075DB03

3H075DB24

(57)【要約】

【課題】摩擦抵抗を低減して変換効率を向上する。
【解決手段】ピストン１３２の往復と回転部材１３３の回転とを変換する変換機構１５０は、ピストン１３２がシリンダ１３１に対して回転することを規制する規制機構１６０を備える。規制機構１６０は、シリンダ１３１及びピストン１３２の一方に配置され、かつ、軸方向Ｄ１が長手方向となるように形成された軸方向溝１６１と、シリンダ１３１及びピストン１３２の他方に対して軸方向Ｄ１及び回転方向への相対移動を規制されるように配置され、かつ、軸方向溝１６１により軸方向Ｄ１に案内される軸部材１５３と、軸方向溝１６１と軸部材１５３との間に介在するように配置された転動部材１６２と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダと、
前記シリンダ内を軸方向に往復可能に配置されたピストンと、
前記ピストンの周囲を同軸上に回転可能に配置された回転部材と、
前記ピストンと前記回転部材との間に介在され、前記ピストンの往復と前記回転部材の回転とを変換する変換機構であって、前記ピストン及び前記回転部材の一方に配置され、かつ、前記回転部材の回転方向の全周に亘って前記軸方向に交互に変位した波形状である波形溝と、前記ピストン及び前記回転部材の他方に配置され、かつ、前記波形溝に嵌合して案内されるローラ部と、を有する変換機構と、
前記ピストンが前記シリンダに対して回転することを規制する規制機構と、を備え、
前記規制機構は、
前記シリンダ及び前記ピストンの一方に配置され、かつ、前記軸方向が長手方向となるように形成された軸方向溝と、前記シリンダ及び前記ピストンの他方に対して前記軸方向及び前記回転方向への相対移動を規制されるように配置され、かつ、前記軸方向溝により前記軸方向に案内される軸と、前記軸方向溝と前記軸との間に介在するように配置された転動部材と、を有する、
往復回転変換機構。

【請求項2】

前記波形溝は、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の一方側に面した第１カム面と、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の他方側に面した第２カム面と、を有し、
前記ローラ部は、前記第１カム面に接触して案内される第１ローラと、前記第２カム面に接触して案内される第２ローラと、を有する、
請求項１に記載の往復回転変換機構。

【請求項3】

前記波形溝は、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の一方側に面した第１カム面と、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の他方側に面した第２カム面と、を有し、
前記第１カム面は、前記ピストンの径方向の外径側が内径側よりも前記第２カム面から離隔した勾配を有し、
前記第２カム面は、前記径方向の外径側が内径側よりも前記第１カム面から離隔した勾配を有し、
前記ローラ部は、前記径方向の外径側が内径側よりも大径となる勾配を有する外周面を有する、
請求項１又は２に記載の往復回転変換機構。

【請求項4】

シリンダと、
前記シリンダ内を軸方向に往復可能に配置されたピストンと、
前記ピストンの周囲を同軸上に回転可能に配置された回転部材と、
前記ピストンと前記回転部材との間に介在され、前記ピストンの往復と前記回転部材の回転とを変換する変換機構であって、前記ピストン及び前記回転部材の一方に配置され、かつ、前記回転部材の回転方向の全周に亘って前記軸方向に交互に変位した波形状である波形溝と、前記ピストン及び前記回転部材の他方に配置され、かつ、前記波形溝に嵌合して案内されるローラ部と、を有する変換機構と、
前記ピストンが前記シリンダに対して回転することを規制する規制機構と、を備え、
前記波形溝は、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の一方側に面した第１カム面と、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の他方側に面した第２カム面と、を有し、
前記ローラ部は、前記第１カム面に接触して案内される第１ローラと、前記第２カム面に接触して案内される第２ローラと、を有する、
往復回転変換機構。

【請求項5】

シリンダと、
前記シリンダ内を軸方向に往復可能に配置されたピストンと、
前記ピストンの周囲を同軸上に回転可能に配置された回転部材と、
前記ピストンと前記回転部材との間に介在され、前記ピストンの往復と前記回転部材の回転とを変換する変換機構であって、前記ピストン及び前記回転部材の一方に配置され、かつ、前記回転部材の回転方向の全周に亘って前記軸方向に交互に変位した波形状である波形溝と、前記ピストン及び前記回転部材の他方に配置され、かつ、前記波形溝に嵌合して案内されるローラ部と、を有する変換機構と、
前記ピストンが前記シリンダに対して回転することを規制する規制機構と、を備え、
前記波形溝は、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の一方側に面した第１カム面と、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の他方側に面した第２カム面と、を有し、
前記第１カム面は、前記ピストンの径方向の外径側が内径側よりも前記第２カム面から離隔した勾配を有し、
前記第２カム面は、前記径方向の外径側が内径側よりも前記第１カム面から離隔した勾配を有し、
前記ローラ部は、前記径方向の外径側が内径側よりも大径となる勾配を有する外周面を有する、
往復回転変換機構。

【請求項6】

前記第１カム面と前記第２カム面と前記ローラ部の前記外周面とは、前記波形溝における前記回転方向に沿った部位において前記ローラ部が前記第１カム面及び前記第２カム面に対して外径側及び内径側で滑りを生じない勾配角より小さい勾配角を有する、
請求項５に記載の往復回転変換機構。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の往復回転変換機構と、
前記ピストンの往復動により流体を吸引して加圧して排出するポンプ部と、を備え、
前記回転部材は、電動モータのロータと一体回転する、
電動ポンプ。

【請求項8】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の往復回転変換機構と、
前記シリンダにおいて燃料を燃焼することで前記ピストンを押圧して出力を得る燃料燃焼機構と、を備え、
前記回転部材は、外部に駆動力を出力する出力軸である、
内燃エンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この技術は、往復運動と回転運動とを変換する往復回転変換機構と、これを用いた電動ポンプ及び内燃エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動モータの回転をピストンの往復運動に変換して空気を吸引して加圧し、吐出するポンプ装置が普及している。近年では、モータにより回転される略円筒形状の回転部材の内側にピストンを配置し、回転部材の回転軸線方向とピストンの往復方向とを一致させたポンプ装置が開発されている（特許文献１参照）。このポンプ装置では、回転部材の回転をピストンの往復に変換するために、変換機構が用いられている。

【0003】

この変換機構は、回転部材の内周面に形成されたカム溝と、ピストンから径方向に突出して設けられたカムフォロアとを有し、回転部材の回転によりカムフォロアがカム溝に沿ってピストンの往復方向に案内されることで、ピストンを往復させるようにしている。また、この変換機構では、ピストンがシリンダに対して回転しないように、ピストンから径方向に突出したカムフォロアを形成する軸状部材が、シリンダに形成された往復方向を長手方向とする長孔内を往復しつつ、ピストンの回り止めをしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－２２３５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、ピストンの回り止めの構成に関して、ピストンから径方向に突出した軸状部材がシリンダの長孔に直接設けられているので、軸状部材が往復する際に長孔の内面に摺接して摩擦抵抗が発生する虞がある。回転と往復の変換効率を向上するために、摩擦抵抗を小さくすることが望まれていた。

【0006】

そこで、摩擦抵抗を低減して変換効率を向上可能な往復回転変換機構及びこれを用いた電動ポンプ並びに内燃エンジンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本往復回転変換機構は、シリンダと、前記シリンダ内を軸方向に往復可能に配置されたピストンと、前記ピストンの周囲を同軸上に回転可能に配置された回転部材と、前記ピストンと前記回転部材との間に介在され、前記ピストンの往復と前記回転部材の回転とを変換する変換機構であって、前記ピストン及び前記回転部材の一方に配置され、かつ、前記回転部材の回転方向の全周に亘って前記軸方向に交互に変位した波形状である波形溝と、前記ピストン及び前記回転部材の他方に配置され、かつ、前記波形溝に嵌合して案内されるローラ部と、を有する変換機構と、前記ピストンが前記シリンダに対して回転することを規制する規制機構と、を備え、前記規制機構は、前記シリンダ及び前記ピストンの一方に配置され、かつ、前記軸方向が長手方向となるように形成された軸方向溝と、前記シリンダ及び前記ピストンの他方に対して前記軸方向及び前記回転方向への相対移動を規制されるように配置され、かつ、前記軸方向溝により前記軸方向に案内される軸と、前記軸方向溝と前記軸との間に介在するように配置された転動部材と、を有する。

【0008】

本往復回転変換機構は、シリンダと、前記シリンダ内を軸方向に往復可能に配置されたピストンと、前記ピストンの周囲を同軸上に回転可能に配置された回転部材と、前記ピストンと前記回転部材との間に介在され、前記ピストンの往復と前記回転部材の回転とを変換する変換機構であって、前記ピストン及び前記回転部材の一方に配置され、かつ、前記回転部材の回転方向の全周に亘って前記軸方向に交互に変位した波形状である波形溝と、前記ピストン及び前記回転部材の他方に配置され、かつ、前記波形溝に嵌合して案内されるローラ部と、を有する変換機構と、前記ピストンが前記シリンダに対して回転することを規制する規制機構と、を備え、前記波形溝は、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の一方側に面した第１カム面と、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の他方側に面した第２カム面と、を有し、前記ローラ部は、前記第１カム面に接触して案内される第１ローラと、前記第２カム面に接触して案内される第２ローラと、を有する。

【0009】

本往復回転変換機構は、シリンダと、前記シリンダ内を軸方向に往復可能に配置されたピストンと、前記ピストンの周囲を同軸上に回転可能に配置された回転部材と、前記ピストンと前記回転部材との間に介在され、前記ピストンの往復と前記回転部材の回転とを変換する変換機構であって、前記ピストン及び前記回転部材の一方に配置され、かつ、前記回転部材の回転方向の全周に亘って前記軸方向に交互に変位した波形状である波形溝と、前記ピストン及び前記回転部材の他方に配置され、かつ、前記波形溝に嵌合して案内されるローラ部と、を有する変換機構と、前記ピストンが前記シリンダに対して回転することを規制する規制機構と、を備え、前記波形溝は、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の一方側に面した第１カム面と、前記回転方向の全周に亘って前記軸方向の他方側に面した第２カム面と、を有し、前記第１カム面は、前記ピストンの径方向の外径側が内径側よりも前記第２カム面から離隔した勾配を有し、前記第２カム面は、前記径方向の外径側が内径側よりも前記第１カム面から離隔した勾配を有し、前記ローラ部は、前記径方向の外径側が内径側よりも大径となる勾配を有する外周面を有する。

【0010】

本電動ポンプは、上記の往復回転変換機構と、前記ピストンの往復動により流体を吸引して加圧して排出するポンプ部と、を備え、前記回転部材は、電動モータのロータと一体回転する。

【0011】

本内燃エンジンは、上記の往復回転変換機構と、 前記シリンダにおいて燃料を燃焼することで前記ピストンを押圧して出力を得る燃料燃焼機構と、を備え、前記回転部材は、外部に駆動力を出力する出力軸である。

【発明の効果】

【0012】

本往復回転変換機構及びこれを用いた電動ポンプ並びに内燃エンジンによると、摩擦抵抗を低減して変換効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（ａ）は第１の実施形態に係る電動ポンプを示す断面図であり、（ｂ）は波形溝を示す展開図である。

【図2】第２の実施形態に係る電動ポンプを示す断面図である。

【図3】第３の実施形態に係る電動ポンプを示す断面図である。

【図4】第４の実施形態に係る内燃エンジンを示す断面図である。

【図5】（ａ）は第４の実施形態に係る内燃エンジンの燃料燃焼機構を示す平面図であり、（ｂ）は切替溝を示す展開図である。

【図6】第５の実施形態に係る内燃エンジンを示す断面図である。

【図7】第５の実施形態に係る波形溝を示す展開図である。

【図8】第６の実施形態に係る内燃エンジンを示す断面図である。

【図9】第６の実施形態に係る波形溝を示す展開図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜第１の実施形態＞
以下、本開示の第１の実施形態を、図１（ａ），（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、往復回転変換機構１３０を電動ポンプ１００に適用した場合について説明する。まず、電動ポンプ１００について、図１（ａ）を用いて概要を説明する。電動ポンプ１００は、電動アキシャルポンプであって、ケース１１０と、電動モータ１２０と、往復回転変換機構１３０と、ポンプ部１４０とを有している。また、本実施形態では、電動モータ１２０のロータ１２３の回転中心と往復回転変換機構１３０のピストン１３２の中心線とが一致しており、これを中心線Ｃ１とし、この中心線Ｃ１に沿った方向を軸方向Ｄ１とする。また、説明の便宜上、軸方向Ｄ１は、上方向Ｄｕと下方向Ｄｄとを向いているものとする。尚、軸方向Ｄ１は、上下方向を向いていることには限られないのは勿論である。また、ピストンの中心線Ｃ１に直交する方向を、ピストン１３２の径方向Ｄ２とする。また、ここでの電動ポンプ１００は、例えば、バキュームポンプ、ウォータポンプ、エアコンプレッサなどに適用することができるものである。

【0015】

電動モータ１２０は、ケース１１０に固定されたステータ１２１と、ステータ１２１の内側で回転可能に設けられたロータ１２３とを有している。ステータ１２１は、ケース１１０に取り付けられたマグネット１２２を有している。ロータ１２３は、中心線Ｃ１を中心に回転可能に設けられた円筒状のロータコア１２４と、ロータコア１２４に巻回されたコイル１２５と、を有している。ロータコア１２４は、軸受により回転可能にケース１１０に支持されている。また、電動モータ１２０には、外部電源１０１に接続されて、コイル１２５への通電を切り替えるブラシ１２６が設けられている。

【0016】

往復回転変換機構１３０は、ケース１１０に固定されたシリンダ１３１と、シリンダ１３１内（シリンダ内）を軸方向Ｄ１に往復可能に配置されたピストン１３２と、ロータ１２３により回転される円筒形状の回転部材１３３と、ピストン１３２と回転部材１３３との間に介在され、ピストン１３２の往復と回転部材１３３の回転とを変換する変換機構１５０と、ピストン１３２がシリンダ１３１に対して回転することを規制する規制機構１６０と、を有している。往復回転変換機構１３０の詳細は後述する。

【0017】

ケース１１０は、ケース本体１１１と、ケース本体１１１に固定されたシリンダケース１１２と、シリンダケース１１２を閉塞するシリンダカバー１１３と、を有している。シリンダケース１１２は、シリンダ１３１を形成する円筒部１１２ａ及び底部１１２ｂと、ケース本体１１１の開口部を閉塞する蓋部１１２ｃとを有している。ピストン１３２は、円筒部１１２ａと底部１１２ｂとともに第１作動室Ｓ１を形成する。シリンダカバー１１３は、シリンダ１３１内に嵌合され、円筒部１１２ａとピストン１３２とともに第２作動室Ｓ２を形成する。

【0018】

ポンプ部１４０は、ピストン１３２の往復動により流体を吸引して加圧して排出する。本実施形態では、流体は空気であり、ポンプ部１４０は、ケース１１０の外部から内部に連通する吸気路ａ１と、ケース１１０の内部からシリンダケース１１２及びピストン１３２を介して第１作動室Ｓ１に連通する第１吸気路ａ２と、ケース１１０の内部からシリンダケース１１２及びピストン１３２を介して第２作動室Ｓ２に連通する第２吸気路ａ３と、第１作動室Ｓ１からシリンダケース１１２の底部１１２ｂを介して外部に連通する第１排気路ａ４と、第２作動室Ｓ２からシリンダカバー１１３を介して外部に連通する第２排気路ａ５と、を有している。第１吸気路ａ２には、第１作動室Ｓ１に吸入される空気のみを流通させる逆止弁ｂ１が設けられ、第２吸気路ａ３には、第２作動室Ｓ２に吸入される空気のみを流通させる逆止弁ｂ２が設けられ、第１排気路ａ４には、第１作動室Ｓ１から排出される空気のみを流通させる逆止弁ｂ３が設けられ、第２排気路ａ５には、第２作動室Ｓ２から排出される空気のみを流通させる逆止弁ｂ４が設けられている。

【0019】

従って、この電動ポンプ１００では、電動モータ１２０に電力が供給されると、ロータ１２３が回転し、ロータ１２３の回転が往復回転変換機構１３０によってピストン１３２の往復に変換される。第１作動室Ｓ１では、拡張時に外部から第１吸気路ａ２を介して空気が吸引され、圧縮時に室内の空気が加圧されて第１排気路ａ４を介して外部に吐出される。第２作動室Ｓ２では、拡張時に外部から第２吸気路ａ３を介して空気が吸引され、圧縮時に室内の空気が加圧されて第２排気路ａ５を介して外部に吐出される。

【0020】

［往復回転変換機構］
次に、往復回転変換機構１３０について、詳細に説明する。回転部材１３３は、ピストン１３２の周囲を同軸上に回転可能に配置されており、電動モータ１２０のロータ１２３に取り付けられて一体回転する。変換機構１５０は、回転部材１３３に形成された波形溝１５１と、ピストン１３２に形成されたローラ部１５２とを有している。波形溝１５１は、回転部材１３３の回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１に交互に変位した波形状である（図１（ｂ）参照）。ピストン１３２の軸方向Ｄ１の中央部には、径方向Ｄ２に貫通して両端部が径方向Ｄ２に突出した軸部材１５３が設けられている。ローラ部１５２は、軸部材１５３の両端部に回転可能に設けられ、内部に転動体を内包したローラであり、波形溝１５１に嵌合して案内される。ローラ部１５２は、転動体を内包しているので、波形溝１５１との摺動抵抗を低減することができる。また、ローラ部１５２の外周面は、径方向Ｄ２に平行な円周面となっており、波形溝１５１の軸方向Ｄ１の両側のカム面は、いずれも径方向Ｄ２に平行な面となっている。

【0021】

尚、本実施形態では、波形溝１５１が回転部材１３３に形成され、ローラ部１５２がピストン１３２に設けられた場合について説明しているが、これには限られず、波形溝１５１がピストン１３２に形成され、ローラ部１５２が回転部材１３３に設けられるようにしてもよい（第３の実施形態参照）。即ち、波形溝１５１は、ピストン１３２及び回転部材１３３の一方に配置され、ローラ部１５２は、ピストン１３２及び回転部材１３３の他方に配置される。

【0022】

規制機構１６０は、シリンダ１３１に形成された軸方向溝１６１と、ピストン１３２に配置された軸の一例である軸部材１５３と、軸部材１５３に設けられた転動部材１６２とを有している。軸方向溝１６１は、軸方向Ｄ１が長手方向となるように、かつ、シリンダ１３１を径方向Ｄ２に貫通して形成されている。軸部材１５３は、ピストン１３２に対して、軸方向Ｄ１及び回転方向への相対移動を規制され、かつ、軸方向溝１６１に係合して軸方向Ｄ１に案内される。転動部材１６２は、軸部材１５３に対して回転可能に取り付けられた例えばボール軸受やローラ軸受のような内部に転動体を内包した部材であり、軸部材１５３と軸方向溝１６１との間で摩擦を低減する。本実施形態では、ローラ部１５２よりもピストン１３２側（径方向Ｄ２の内径側）に転動部材１６２が配置されている。

【0023】

尚、本実施形態では、軸方向溝１６１がシリンダ１３１に形成され、軸部材１５３がピストン１３２に設けられた場合について説明しているが、これには限られず、軸方向溝１６１がピストン１３２に形成され、軸部材１５３がシリンダ１３１に設けられるようにしてもよい（第２の実施形態参照）。即ち、軸方向溝１６１は、シリンダ１３１及びピストン１３２の一方に配置され、軸部材１５３は、シリンダ１３１及びピストン１３２の他方に配置される。また、本実施形態では、転動部材１６２が軸部材１５３に設けられた場合について説明したが、これには限られず、軸方向溝１６１に設けられていてもよい。また、本実施形態では、１本の軸部材１５３に対してローラ部１５２及び転動部材１６２が取り付けられている場合について説明したが、これには限られず、ローラ部１５２が取り付けられる軸部材と転動部材１６２が取り付けられる軸部材とは別個であってもよい（第２の実施形態参照）。

【0024】

上述した往復回転変換機構１３０では、ロータ１２３の回転により回転部材１３３が回転することで、波形溝１５１が回転し、ローラ部１５２を介して軸部材１５３を移動させる。このとき、軸部材１５３は軸方向溝１６１によって回転方向への移動を規制されるので、軸部材１５３の移動は軸方向Ｄ１の往復のみになる。これにより、ピストン１３２が往復して、ポンプとして作動する。尚、本実施形態では、往復回転変換機構１３０は、回転を往復に変換する場合について説明したが、これには限られず、往復を回転に変換することも可能である。即ち、ピストン１３２を外力により往復させることで、軸部材１５３が波形溝１５１を回転させ、回転部材１３３を回転させることも可能である。

【0025】

以上説明したように、本実施形態の往復回転変換機構１３０によれば、軸部材１５３と軸方向溝１６１との間に転動部材１６２が設けられているので、転動部材１６２が設けられていない場合に比べて、規制機構１６０における摩擦抵抗を抑制することができる。このため、回転と往復の変換効率を向上することができ、電動ポンプ１００の電費を向上することができる。

【0026】

また、本実施形態の電動ポンプ１００によれば、中空モータにポンプ部１４０を内蔵させて構成されているので、電動モータ１２０とポンプ部１４０とを軸方向Ｄ１に並べて配置する場合に比べて、装置全体で小型化を図ることができる。

【0027】

＜第２の実施形態＞
次に、本開示の第２の実施形態を、図２を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、ローラ部２５２の外周面２５２ａは、径方向Ｄ２に対して勾配を有する勾配面となっており、波形溝２５１の軸方向Ｄ１の両側のカム面２５１ａ，２５１ｂは、いずれもローラ部２５２の外周面２５２ａに沿って径方向Ｄ２に対して勾配した勾配面となっている点と、軸方向溝２６１がピストン２３２に形成され、かつ、軸２６３がシリンダ２３１に固定されている点とで、第１の実施形態と構成を異にしている。本実施形態での電動ポンプ２００は、電動アキシャルポンプであって、ケース１１０と、電動モータ１２０と、往復回転変換機構２３０と、ポンプ部１４０とを有しており、ケース１１０と、電動モータ１２０と、ポンプ部１４０については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

【0028】

本実施形態の往復回転変換機構２３０について、詳細に説明する。往復回転変換機構２３０は、ケース１１０に固定されたシリンダ２３１と、シリンダ２３１内を軸方向Ｄ１に往復可能に配置されたピストン２３２と、ロータ１２３により回転される円筒形状の回転部材２３３と、ピストン２３２と回転部材２３３との間に介在され、ピストン２３２の往復と回転部材２３３の回転とを変換する変換機構２５０と、ピストン２３２がシリンダ２３１に対して回転することを規制する規制機構２６０と、を有している。

【0029】

回転部材２３３は、ピストン２３２の周囲を同軸上に回転可能に配置されており、電動モータ１２０のロータ１２３に取り付けられて一体回転する。変換機構２５０は、回転部材２３３に形成された波形溝２５１と、ピストン２３２に形成されたローラ部２５２とを有している。波形溝２５１は、回転部材２３３の回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１に交互に変位した波形状である（図１（ｂ）参照）。

【0030】

ピストン２３２の軸方向Ｄ１の中央部には、径方向Ｄ２に貫通された貫通孔２３２ａが形成されている。貫通孔２３２ａには径方向Ｄ２の片方に突出した回転可能な軸状のローラ部２５２と、ローラ部２５２をピストン２３２に対して径方向Ｄ２を中心に回転可能に支持する軸受２５３とが、一対設けられている。即ち、ピストン２３２の径方向Ｄ２の両側に、別々のローラ部２５２の先端部が突出しており、それぞれ波形溝２５１に嵌合して案内される。軸受２５３は、例えばニードルベアリングからなる。このため、ローラ部２５２の回転時の抵抗を低減することができる。

【0031】

規制機構２６０は、ピストン２３２に形成された軸方向溝２６１と、シリンダ２３１に配置された軸２６３と、軸２６３に設けられた転動部材２６２とを有している。軸方向溝２６１は、軸方向Ｄ１が長手方向となるように、かつ、ピストン２３２を径方向Ｄ２に貫通して形成されている。軸２６３は、シリンダ２３１に対して、軸方向Ｄ１及び回転方向への相対移動を規制され、かつ、軸方向溝２６１に係合して軸方向Ｄ１に案内される。転動部材２６２は、軸２６３に対して回転可能に取り付けられた例えばボール軸受やローラ軸受のような内部に転動体を内包した部材であり、軸２６３と軸方向溝２６１との間で摩擦を低減する。本実施形態では、軸方向Ｄ１から視たときに、ローラ部２５２と軸２６３とは中心線Ｃ１を中心に約９０度ずれて配置されている。

【0032】

ここで、波形溝２５１のカム面とローラ部２５２の外周面との接触部位（接触線）について考察する。この接触部位において、中心線Ｃ１からの距離が遠い位置と近い位置とで、回転部材２３３の回転角度に対する移動距離が異なる。即ち、中心線Ｃ１からの距離が遠い位置の方が、近い位置よりも回転部材２３３の回転角度に対する移動距離が長くなる。従って、波形溝２５１のカム面とローラ部２５２の外周面との接触線が径方向Ｄ２に平行である場合は、接触部位において中心線Ｃ１からの距離が遠い位置と近い位置とで、滑りを発生して、摩擦抵抗が大きくなる虞がある。そこで、本実施形態では、接触部位において中心線Ｃ１からの距離が遠い位置と近い位置とで径を異ならせて、滑りの発生を低減するようにして、摩擦抵抗を小さくする。

【0033】

具体的には、波形溝２５１は、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の一方側である上方向Ｄｕ側に面した第１カム面２５１ａと、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の他方側である下方向Ｄｄに面した第２カム面２５１ｂと、を有している。第１カム面２５１ａは、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも第２カム面２５１ｂから離隔した勾配を有している。第２カム面２５１ｂは、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも第１カム面２５１ａから離隔した勾配を有している。ローラ部２５２は、波形溝２５１に接触する部位において、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも大径となる勾配を有する外周面２５２ａを有しており、第１カム面２５１ａ及び第２カム面２５１ｂに対して線接触するように勾配角を同一にして設けられている。

【0034】

ここで、径方向Ｄ２の外径側と内径側とで滑りを発生しない勾配角度は、波形溝２５１の回転方向に対する傾斜角度によって変わってくる。例えば、波形溝２５１の傾斜角度が回転方向と平行である場合は、滑りを発生しない勾配角度が最大（以下、最大勾配という）であり、波形溝２５１の傾斜角度が回転方向に対して傾斜するほど、滑りを発生しない勾配角度が小さくなる。即ち、最大勾配とは、波形溝２５１における回転方向に沿った部位においてローラ部２５２が第１カム面２５１ａ及び第２カム面２５１ｂに対して外径側及び内径側で滑りを生じない勾配角を意味する。一方、カム面は位置によって勾配角度を変更することができるが、ローラ部２５２は常に同じ勾配角度になる。このため、仮にカム面の勾配角度を波形溝２５１の傾斜角度に対応させて位置によって変更しても、ローラ部２５２の傾斜角度が一定であることから、場所によっては点接触になってしまう虞があり、摩擦抵抗の十分な低下を図れない可能性がある。そこで、本実施形態では、第１カム面２５１ａと第２カム面２５１ｂとローラ部２５２の外周面２５２ａとの勾配については、最大勾配より小さい勾配角であって、径方向Ｄ２と平行な角度よりも大きくするものとし、例えば、最大勾配と平行との中間の角度としている。尚、勾配角度は最大勾配と平行との中間の角度には限られず、例えば、波形溝２５１が回転方向に対して斜めに直線状になっている部分で線接触する勾配角度としたり、この勾配角度と最大勾配角度との中間にしたり、最大勾配と平行との間で適宜設定することができる。

【0035】

以上説明したように、本実施形態の往復回転変換機構２３０によれば、第１カム面２５１ａ、第２カム面２５１ｂ、ローラ部２５２の外周面２５２ａのいずれも勾配を有しているので、勾配を有していない場合に比べて、変換機構２５０における摩擦抵抗を抑制することができる。このため、回転と往復の変換効率を向上することができ、電動ポンプ２００の電費を向上することができる。

【0036】

また、本実施形態の往復回転変換機構２３０によれば、第１カム面２５１ａと第２カム面２５１ｂとローラ部２５２の外周面２５２ａとの勾配については、最大勾配と平行との中間の角度としている。このため、最大勾配や平行にした場合に比べて、１カム面２５１ａと第２カム面２５１ｂとローラ部２５２の外周面２５２ａとが滑りを発生しない割合を増やすことができ、摩擦抵抗を小さくすることができる。

【0037】

＜第３の実施形態＞
次に、本開示の第３の実施形態を、図３を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、波形溝３５１がピストン３３２に形成され、ローラ部３５２が回転部材３３３に設けられている点で、第２の実施形態と構成を異にしている。本実施形態での電動ポンプ３００は、電動アキシャルポンプであって、ケース１１０と、電動モータ１２０と、往復回転変換機構３３０と、ポンプ部１４０とを有しており、ケース１１０と、電動モータ１２０と、ポンプ部１４０については、第１及び第２の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

【0038】

本実施形態の往復回転変換機構３３０について、詳細に説明する。往復回転変換機構３３０は、ケース１１０に固定されたシリンダ３３１と、シリンダ３３１内を軸方向Ｄ１に往復可能に配置されたピストン３３２と、ロータ１２３により回転される円筒形状の回転部材３３３と、ピストン３３２と回転部材３３３との間に介在され、ピストン３３２の往復と回転部材３３３の回転とを変換する変換機構３５０と、ピストン３３２がシリンダ３３１に対して回転することを規制する規制機構３６０と、を有している。回転部材３３３は、ピストン３３２の周囲を同軸上に回転可能に配置されており、電動モータ１２０のロータ１２３に取り付けられて一体回転する。規制機構３６０は、ピストン３３２に形成された軸方向溝３６１と、シリンダ３３１に配置された軸３６３と、軸３６３に設けられた転動部材３６２とを有している。転動部材３６２は、軸３６３に対して回転可能に取り付けられた例えばボール軸受やローラ軸受のような内部に転動体を内包した部材であり、軸３６３と軸方向溝３６１との間で摩擦を低減する。

【0039】

変換機構３５０は、ピストン３３２に形成された波形溝３５１と、回転部材３３３に形成されたローラ部３５２とを有している。波形溝３５１は、回転部材３３３の回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１に交互に変位した波形状である（図１（ｂ）参照）。回転部材３３３の軸方向Ｄ１の中央部には、径方向Ｄ２に形成された支持孔３３３ａが形成されている。支持孔３３３ａには径方向Ｄ２の内径側に突出した回転可能な軸状のローラ部３５２と、ローラ部３５２を回転部材３３３に対して径方向Ｄ２を中心に回転可能に支持する軸受３５３とが、一対設けられている。即ち、回転部材３３３の径方向Ｄ２の内側に、別々のローラ部３５２の先端部が突出しており、波形溝３５１に嵌合して案内される。軸受３５３は、例えばニードルベアリングからなる。このため、ローラ部３５２の回転時の抵抗を低減することができる。

【0040】

波形溝３５１は、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の一方側である上方向Ｄｕ側に面した第１カム面３５１ａと、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の他方側である下方向Ｄｄに面した第２カム面３５１ｂと、を有している。第１カム面３５１ａは、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも第２カム面３５１ｂから離隔した勾配を有している。第２カム面３５１ｂは、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも第１カム面３５１ａから離隔した勾配を有している。ローラ部３５２は、波形溝３５１に接触する部位において、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも大径となる勾配を有する外周面３５２ａを有しており、第１カム面３５１ａ及び第２カム面３５１ｂに対して線接触するように設けられている。第１カム面３５１ａと第２カム面３５１ｂとローラ部３５２の外周面３５２ａとの勾配については、最大勾配より小さい勾配角であって、径方向Ｄ２と平行な角度よりも大きくするものとし、例えば、最大勾配と平行との中間の角度としている。尚、勾配角度は最大勾配と平行との中間の角度には限られず、例えば、波形溝３５１が回転方向に対して斜めに直線状になっている部分で線接触する勾配角度としたり、この勾配角度と最大勾配角度との中間にしたり、最大勾配と平行との間で適宜設定することができる。

【0041】

以上説明したように、本実施形態の往復回転変換機構３３０によれば、第１カム面３５１ａ、第２カム面３５１ｂ、ローラ部３５２の外周面３５２ａのいずれも勾配を有しているので、勾配を有していない場合に比べて、変換機構３５０における摩擦抵抗を抑制することができる。このため、回転と往復の変換効率を向上することができ、電動ポンプ３００の電費を向上することができる。

【0042】

＜第４の実施形態＞
次に、本開示の第４の実施形態を、図４及び図５（ａ），（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、往復回転変換機構７３０を内燃エンジン７００に適用している点で、第１～第３の実施形態と構成を異にしている。まず、内燃エンジン７００について、図４を用いて概要を説明する。本実施形態では、内燃エンジン７００は、４ストロークエンジンであって、ケース７１０と、往復回転変換機構７３０と、燃料燃焼機構７７０とを有している。また、本実施形態では、往復回転変換機構７３０及び燃料燃焼機構７７０の組み合わせを３つ有しており、３気筒の内燃エンジン７００を構成している。尚、３組の往復回転変換機構７３０及び燃料燃焼機構７７０は、回転部材７３３の位相が１２０度（２４０度）ずつずれている他は同様の構成である。

【0043】

往復回転変換機構７３０は、ケース７１０に固定されたシリンダ７３１と、シリンダ７３１内を軸方向Ｄ１に往復可能に配置されたピストン７３２と、円筒形状の回転部材７３３と、ピストン７３２と回転部材７３３との間に介在され、ピストン７３２の往復と回転部材７３３の回転とを変換する変換機構７５０と、ピストン７３２がシリンダ７３１に対して回転することを規制する規制機構７６０と、を有している。往復回転変換機構７３０の詳細は後述する。

【0044】

ケース７１０は、ケース本体７１１と、ケース本体７１１の開口部を閉塞するカバー７１３と、カバー７１３に固定されたシリンダケース７１２とを有している。シリンダケース７１２は、シリンダ７３１を形成する円筒部７１２ａ及びヘッド７１２ｂを有している。ピストン７３２は、円筒部７１２ａとヘッド７１２ｂとともに燃焼室７０５を形成する。

【0045】

燃料燃焼機構７７０は、シリンダ７３１において燃料を燃焼することでピストン７３２を押圧して出力を得る。燃料燃焼機構７７０は、図４及び図５（ａ）に示すように、空気を外部から燃焼室７０５に吸入するための吸入路７７１と、排気ガスを燃焼室７０５から外部に排出するための排出路７７２と、吸気及び排気を切り替える切替機構７７３と、を有している。吸入路７７１は、ヘッド７１２ｂに形成され、燃焼室７０５に連通可能で、連通により外部から空気を吸入するようになっている。排出路７７２は、ヘッド７１２ｂに形成され、燃焼室７０５に連通可能で、連通により外部に排出ガスを排出するようになっている。

【0046】

図５（ａ）に示すように、カバー７１３には、軸方向Ｄ１に貫通した吸入口７１３ａと排出口７１３ｂとが形成されている。吸入口７１３ａは、ヘッド７１２ｂとの間の流路（吸入路７７１の一部）を介して吸入弁７７４に連通している。排出口７１３ｂは、ヘッド７１２ｂとの間の流路（排出路７７２の一部）を介して排出弁７７５に連通している。吸入路７７１と排出路７７２との間には、隔壁７１２ｃが設けられている。また、ヘッド７１２ｂの中央部には、燃焼室７０５に露出したインジェクション７７６が設けられている。

【0047】

切替機構７７３は、吸入弁７７４と、排出弁７７５と、変換機構７８０とを有している。吸入弁７７４は、ヘッド７１２ｂに設けられたポペット弁であり、軸方向Ｄ１に往復することで吸入路７７１を開放及び閉塞する。排出弁７７５は、ヘッド７１２ｂに設けられたポペット弁であり、軸方向Ｄ１に往復することで排出路７７２を開放及び閉塞する。変換機構７８０は、吸入弁７７４及び排出弁７７５と回転部材７３３との間に介在され、回転部材７３３の回転を吸入弁７７４及び排出弁７７５の開閉に変換する。変換機構７８０は、切替溝７８１と、吸入ローラ部７８２と、不図示の排出ローラ部とを有している。切替溝７８１は、回転部材７３３に形成され、かつ、回転部材７３３の回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１に交互に変位した波形状のカム溝である。切替溝７８１の一例を図５（ｂ）に示す。吸入ローラ部７８２は、吸入弁７７４から径方向Ｄ２に突出して設けられ、切替溝７８１に嵌合して案内される軸状の部材である。排出ローラ部は、排出弁７７５から径方向Ｄ２に突出して設けられ、切替溝７８１に嵌合して案内される軸状の部材である。

【0048】

図５（ａ）に示す矢印は、切替機構７７３の回転方向を示す。この切替機構７７３では、回転部材７３３を回転し、空気の吸入時には、吸入弁７７４が開放して排出弁７７５が閉塞し、吸入路７７１と燃焼室７０５とを連通し、かつ、排出路７７２と燃焼室７０５とを遮断する。回転部材７３３を回転し、排気ガスの排出時には、排出弁７７５を開放して吸入弁７７４が閉塞したときに、排出路７７２と燃焼室７０５とを連通し、かつ、吸入路７７１と燃焼室７０５とを遮断する。

【0049】

［往復回転変換機構］
次に、往復回転変換機構７３０について、詳細に説明する。回転部材７３３は、ピストン７３２の周囲を同軸上に回転可能に配置されている。変換機構７５０は、回転部材７３３に形成された波形溝７５１と、ピストン７３２に形成されたローラ部７５２とを有している。波形溝７５１は、回転部材７３３の回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１に交互に変位した波形状である（図１（ｂ）参照）。

【0050】

ピストン７３２の軸方向Ｄ１の下方向Ｄｄ側には、径方向Ｄ２の片方に突出した回転可能な軸状のローラ部７５２と、ローラ部７５２をピストン７３２に対して径方向Ｄ２を中心に回転可能に支持する軸受７５３とが、一対設けられている。即ち、ピストン７３２の径方向Ｄ２の両側に、別々のローラ部７５２の先端部が突出しており、それぞれ波形溝７５１に嵌合して案内される。

【0051】

規制機構７６０は、ピストン７３２に形成された軸方向溝７６１と、シリンダ７３１に配置された軸７６３と、軸７６３に設けられた転動部材７６２とを有している。軸方向溝７６１は、軸方向Ｄ１が長手方向となるように、かつ、ピストン７３２を径方向Ｄ２に貫通して形成されている。軸７６３は、シリンダ７３１に対して、軸方向Ｄ１及び回転方向への相対移動を規制され、かつ、軸方向溝７６１に係合して軸方向Ｄ１に案内される。転動部材７６２は、軸７６３に対して回転可能に取り付けられた例えばボール軸受やローラ軸受であり、軸７６３と軸方向溝７６１との間で摩擦を低減する。本実施形態では、軸方向Ｄ１から視たときに、ローラ部７５２と軸７６３とは同方向を向いて重なるように配置されている。

【0052】

波形溝７５１は、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の一方側である上方向Ｄｕ側に面した第１カム面７５１ａと、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の他方側である下方向Ｄｄに面した第２カム面７５１ｂと、を有している。第１カム面７５１ａは、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも第２カム面７５１ｂから離隔した勾配を有している。第２カム面７５１ｂは、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも第１カム面７５１ａから離隔した勾配を有している。ローラ部７５２は、波形溝７５１に接触する部位において、径方向Ｄ２の外径側が内径側よりも大径となる勾配を有する外周面７５２ａを有しており、第１カム面７５１ａ及び第２カム面７５１ｂに対して線接触するように勾配角を同一にして設けられている。

【0053】

第１カム面７５１ａと第２カム面７５１ｂとローラ部７５２の外周面７５２ａとの勾配については、最大勾配より小さい勾配角であって、径方向Ｄ２と平行な角度よりも大きくするものとし、例えば、最大勾配と平行との中間の角度としている。尚、勾配角度は最大勾配と平行との中間の角度には限られず、例えば、波形溝７５１が回転方向に対して斜めに直線状になっている部分で線接触する勾配角度としたり、この勾配角度と最大勾配角度との中間にしたり、最大勾配と平行との間で適宜設定することができる。

【0054】

本実施形態では、３つの回転部材７３３のそれぞれの外周面にギヤ部７３３ａが形成されており、位相を１２０度（２４０度）ずらして順に噛合している。このため、３つの回転部材７３３は位相をずらしたまま同期して回転し、３気筒の内燃エンジン７００として機能することができる。また、この内燃エンジン７００は、第１出力軸７０１と第２出力軸７０２との２つの出力軸を有している。第１出力軸７０１は、１つの回転部材７３３と一体的に形成され、第２出力軸７０２は、他の回転部材７３３と一体的に形成されている。

【0055】

以上説明したように、本実施形態の往復回転変換機構７３０によれば、第１カム面７５１ａ、第２カム面７５１ｂ、ローラ部７５２の外周面７５２ａのいずれも勾配を有しているので、勾配を有していない場合に比べて、変換機構７５０における摩擦抵抗を抑制することができる。このため、回転と往復の変換効率を向上することができ、内燃エンジン７００の燃費を向上することができる。

【0056】

また、本実施形態の往復回転変換機構７３０によれば、軸７６３と軸方向溝７６１との間に転動部材７６２が設けられているので、転動部材７６２が設けられていない場合に比べて、規制機構７６０における摩擦抵抗を抑制することができる。このため、回転と往復の変換効率を向上することができ、内燃エンジン７００の燃費を更に向上することができる。

【0057】

＜第５の実施形態＞
次に、本開示の第５の実施形態を、図６及び図７を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、２つのピストン１０３２が中心線Ｃ１を一致させて軸方向Ｄ１に並べて配置されている点で、第４の実施形態と構成を異にしている。この内燃エンジン１０００について、図６を用いて概要を説明する。本実施形態では、内燃エンジン１０００は、４ストロークエンジンであって、ケース１０１０と、往復回転変換機構１０３０と、燃料燃焼機構１０７０とを有している。本実施形態では、往復回転変換機構１０３０及び燃料燃焼機構１０７０の組み合わせを２つ有しており、２気筒の内燃エンジン１０００を構成している。２気筒を構成する２つのピストン１０３２は、ボクサーエンジンのように互い近接及び離隔するように往復する。また、各ピストン１０３２により回転される回転部材１０３３は一体化している。尚、２組の往復回転変換機構１０３０及び燃料燃焼機構１０７０は、回転部材１０３３の位相が１８０度ずれている他は同様の構成である。

【0058】

往復回転変換機構１０３０は、ケース１０１０に固定されたシリンダ１０３１と、シリンダ１０３１内を軸方向Ｄ１に往復可能に配置されたピストン１０３２と、円筒形状の回転部材１０３３と、ピストン１０３２と回転部材１０３３との間に介在され、ピストン１０３２の往復と回転部材１０３３の回転とを変換する変換機構１０５０と、ピストン１０３２がシリンダ１０３１に対して回転することを規制する規制機構１０６０と、を有している。往復回転変換機構１０３０の詳細は後述する。

【0059】

ケース１０１０は、軸方向Ｄ１の下方向Ｄｄ側を形成する下ケース１０１１と、下ケース１０１１に連結されて上方向Ｄｕ側を形成する上ケース１０１３と、下ケース１０１１及び上ケース１０１３のそれぞれに取り付けられたシリンダケース１０１２とを有している。シリンダケース１０１２は、シリンダ１０３１を形成する円筒部１０１２ａ及びヘッド１０１２ｂを有している。ピストン１０３２は、円筒部１０１２ａとヘッド１０１２ｂとともに燃焼室１００５を形成する。

【0060】

燃料燃焼機構１０７０は、空気を外部から燃焼室１００５に吸入するための吸入路と、排気ガスを燃焼室１００５から外部に排出するための排出路と、吸気及び排気を切り替える切替機構１０８０と、を有している。燃料燃焼機構１０７０の構成は第４の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0061】

［往復回転変換機構］
次に、往復回転変換機構１０３０について、詳細に説明する。回転部材１０３３は、ピストン１０３２の周囲を同軸上に回転可能に配置されている。変換機構１０５０は、回転部材１０３３に形成された第１波形溝１０５１及び第２波形溝２０５１と、ピストン１０３２に形成された第１ローラ部１０５２及び第２ローラ部２０５２とを有している（図７参照）。第１波形溝１０５１及び第２波形溝２０５１は、回転部材１０３３の回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１に交互に変位した波形状である。

【0062】

上方向Ｄｕ側のピストン１０３２の軸方向Ｄ１の下方向Ｄｄ側には、径方向Ｄ２の片方に突出した回転可能な軸状の第１ローラ部１０５２と、第１ローラ部１０５２をピストン１０３２に対して径方向Ｄ２を中心に回転可能に支持する軸受１０５３とが、一対設けられている。即ち、ピストン１０３２の径方向Ｄ２の両側で、別々の第１ローラ部１０５２の先端部が内径側に突出しており、それぞれ第１波形溝１０５１に嵌合して案内される。

【0063】

下方向Ｄｄ側のピストン１０３２の軸方向Ｄ１の上方向Ｄｕ側には、径方向Ｄ２の片方に突出した回転可能な軸状の第２ローラ部２０５２と、第２ローラ部２０５２をピストン１０３２に対して径方向Ｄ２を中心に回転可能に支持する軸受２０５３とが、一対設けられている。即ち、ピストン１０３２の径方向Ｄ２の両側で、別々の第２ローラ部２０５２の先端部が内径側に突出しており、それぞれ第２波形溝２０５１に嵌合して案内される。

【0064】

ここで、波形溝とローラ部との押圧関係について考察する。ピストン１０３２が往復する場合に、ローラ部と波形溝がそれぞれ１つずつであると、ローラ部は波形溝の対向する第１カム面と第２カム面とに回転部材１０３３が９０度回転するごとに反対側のカム面に乗り移るようになる。このとき、ローラ部の回転方向が反転するので、摩擦が発生してしまう。即ち、回転部材１０３３が１回転する間に４回のローラ部の回転反転によって摩擦が発生するので、摩擦低減が不十分になる可能性があった。そこで、本実施形態では、ローラ部が常に同じ側のカム面に当接するように、２カムフォロアを有する構成としている。

【0065】

即ち、図７に示すように、波形溝１０５１，２０５１は、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の下方向Ｄｄ側（一方側）に面した第１波形溝１０５１の第１カム面１０５１ａと、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の上方向Ｄｕ側（他方側）に面した第２波形溝１０５１の第２カム面２０５１ａと、を有している。そして、ローラ部１０５２，２０５２は、第１カム面１０５１ａに接触して案内される第１ローラ部（第１ローラ）１０５２と、第２カム面２０５１ａに接触して案内される第２ローラ部（第２ローラ）２０５２と、を有している。これにより、第１ローラ部１０５２は第１カム面１０５１ａのみに接触して案内され、第２ローラ部２０５２は第２カム面２０５１ａのみに接触して案内される。尚、各カム面１０５１ａ，２０５１ａと、ローラ部１０５２，２０５２の外周面とは勾配を有しているが、これについては第４の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

【0066】

規制機構１０６０は、ピストン１０３２に形成された軸方向溝１０６１と、シリンダ１０３１に配置された軸１０６３と、軸１０６３に設けられた転動部材１０６２とを有している。規制機構１０６０の構成と動作は、第４の実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。

【0067】

この内燃エンジン１０００では、ピストン１０３２の往復により回転部材１０３３が回転し、回転部材１０３３の外周面に形成されたギヤ部１０３３ａから駆動力を出力する。

【0068】

以上説明したように、本実施形態の往復回転変換機構１０３０によれば、第１ローラ部１０５２は第１カム面１０５１ａのみに接触して案内され、第２ローラ部２０５２は第２カム面２０５１ａのみに接触して案内されるので、ローラ部が他のカム面に乗り移ることが無く、変換機構１０５０における摩擦抵抗を小さくすることができる。このため、回転と往復の変換効率を向上することができ、内燃エンジン１０００の燃費を向上することができる。

【0069】

＜第６の実施形態＞
次に、本開示の第６の実施形態を、図８及び図９を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、１つの波形溝１２５１に２つのローラ部１２５２，２２５２を軸方向Ｄ１にずらして配置し、各ローラ部１２５２，２２５２がそれぞれ片方のカム面のみに接触するようにした点で、第５の実施形態と構成を異にしている。この内燃エンジン１２００について、図８を用いて概要を説明する。本実施形態では、内燃エンジン１２００は、４ストロークエンジンであって、ケース１２１０と、往復回転変換機構１２３０と、燃料燃焼機構１２７０とを有している。本実施形態では、１つの往復回転変換機構１２３０の軸方向Ｄ１の両端部に燃料燃焼機構１２７０を設け、１つのピストン１２３２の両側に燃焼室１２０５を設けた構成になっている。このような組み合わせを、径方向Ｄ２に隣り合わせて２組有している。それぞれの往復回転変換機構１２３０及び燃料燃焼機構１２７０は、位相を異ならせている他は同様の構成である。

【0070】

往復回転変換機構１２３０は、ケース１２１０に固定されたシリンダ１２３１と、シリンダ１２３１内を軸方向Ｄ１に往復可能に配置されたピストン１２３２と、円筒形状の回転部材１２３３と、ピストン１２３２と回転部材１２３３との間に介在され、ピストン１２３２の往復と回転部材１２３３の回転とを変換する変換機構１２５０と、ピストン１２３２がシリンダ１２３１に対して回転することを規制する規制機構１２６０と、を有している。往復回転変換機構１２３０の詳細は後述する。

【0071】

ケース１２１０は、ケース本体１２１１と、ケース本体１２１１の軸方向Ｄ１の上方向Ｄｕ側に取り付けられた上蓋１２１３と、上蓋１２１３に取り付けられたシリンダケース１２１２と、ケース本体１２１１の軸方向Ｄ１の下方向Ｄｄ側に取り付けられた下蓋１２１４と、下蓋１２１４に取り付けられたシリンダケース１２１５とを有している。シリンダケース１２１２は、シリンダ１２３１を形成する円筒部１２１２ａ及びヘッド１２１２ｂを有している。シリンダケース１２１５は、シリンダケース１２１２と同様の構成である。ピストン１２３２は、円筒部１２１２ａとヘッド１２１２ｂとともに燃焼室１２０５を形成する。

【0072】

燃料燃焼機構１２７０は、空気を外部から燃焼室１２０５に吸入するための吸入路と、排気ガスを燃焼室１２０５から外部に排出するための排出路と、吸気及び排気を切り替える切替機構１２８０と、を有している。燃料燃焼機構１２７０の構成は第４の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0073】

［往復回転変換機構］
次に、往復回転変換機構１２３０について、詳細に説明する。回転部材１２３３は、ピストン１２３２の周囲を同軸上に回転可能に配置されている。変換機構１２５０は、回転部材１２３３に形成された波形溝１２５１と、ピストン１２３２に形成された第１ローラ部１２５２及び第２ローラ部２２５２とを有している（図９参照）。波形溝１２５１は、回転部材１２３３の回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１に交互に変位した波形状である。

【0074】

ピストン１２３２の軸方向Ｄ１の中央部には、径方向Ｄ２の片方に突出した回転可能な軸状の第１ローラ部１２５２と、第１ローラ部１２５２をピストン１２３２に対して径方向Ｄ２を中心に回転可能に支持する軸受１２５３とが、一対設けられている。即ち、ピストン１２３２の径方向Ｄ２の両側で、別々の第１ローラ部１２５２の先端部が内径側に突出しており、それぞれ波形溝１２５１に嵌合して案内される。

【0075】

第１ローラ部１２５２の下方向Ｄｄ側に並んで、径方向Ｄ２の片方に突出した回転可能な軸状の第２ローラ部２２５２と、第２ローラ部２２５２をピストン１２３２に対して径方向Ｄ２を中心に回転可能に支持する軸受２２５３とが、一対設けられている。即ち、ピストン１０３２の径方向Ｄ２の両側で、別々の第２ローラ部２２５２の先端部が内径側に突出しており、それぞれ波形溝１２５１に嵌合して案内される。

【0076】

図９に示すように、波形溝１２５１は、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の下方向Ｄｄ側（一方側）に面した第１カム面１２５１ａと、回転方向の全周に亘って軸方向Ｄ１の上方向Ｄｕ側（他方側）に面した第２カム面１２５１ｂと、を有している。そして、ローラ部１２５２，２２５２は、第１カム面１２５１ａに接触して案内される第１ローラ部（第１ローラ）１２５２と、第２カム面１２５１ｂに接触して案内される第２ローラ部（第２ローラ）２２５２と、を有している。これにより、第１ローラ部１２５２は第１カム面１２５１ａのみに接触して案内され、第２ローラ部２２５２は第２カム面１２５１ｂのみに接触して案内されるので、ローラ部が他のカム面に乗り移ることが無く、摩擦抵抗を小さくすることができる。尚、各カム面１０５１ａ，２０５１ａと、ローラ部１０５２，２０５２の外周面とは勾配を有しているが、これについては第４の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

【0077】

規制機構１２６０は、ピストン１２３２に形成された軸方向溝１２６１と、シリンダ１２３１に配置された軸１２６３と、軸１２６３に設けられた転動部材１２６２とを有している。規制機構１２６０の構成と動作は、第４の実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。

【0078】

この内燃エンジン１０００では、ピストン１２３２の往復により回転部材１２３３が回転し、回転部材１２３３の外周面に形成されたギヤ部１２３３ａ同士が噛合して同期する。また、１つの回転部材１２３３のギヤ部１２３３ａには、出力軸１２０１がギヤ部１２０１ａを介して駆動連結されている。この出力軸１２０１から駆動力を出力する。

【0079】

以上説明したように、本実施形態の往復回転変換機構１２３０によれば、第１ローラ部１２５２は第１カム面１２５１ａのみに接触して案内され、第２ローラ部２２５２は第２カム面１２５１ｂのみに接触して案内されるので、ローラ部が他のカム面に乗り移ることが無く、変換機構１２５０における摩擦抵抗を小さくすることができる。このため、回転と往復の変換効率を向上することができ、内燃エンジン１２００の燃費を向上することができる。

【0080】

尚、上述した第４～第６の実施形態では、規制機構７６０，１０６０，１２６０において、軸７６３，１０６３，１２６３と軸方向溝７６１，１０６１，１２６２との間に転動部材７６２，１０６２，１２６２が設けられている場合について説明したが、これには限られず、例えば、転動部材７６２，１０６２，１２６２は無くてもよい。この場合、軸７６３，１０６３，１２６３と軸方向溝７６１，１０６１，１２６１との摩擦抵抗は増加するが、部品点数を削減することができる。また、上述した第４～第６の実施形態では、波形溝のカム面とローラ部の外周面とは勾配を有する場合について説明したが、これには限られず、勾配を有さないようにしてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１００，２００，３００…電動ポンプ、１３０，２３０，３３０，７３０，１０３０，１２３０…往復回転変換機構、１３１，２３１，３３１，７３１，１０３１，１２３１…シリンダ、１３２，２３２，３３２，７３２，１０３２，１２３２…ピストン、１３３，２３３，３３３，７３３，１０３３，１２３３…回転部材、１４０…ポンプ部、１５０，２５０，３５０，７５０，１０５０，１２５０…変換機構、１５１，２５１，３５１，７５１，１０５１，１２５１，２０５１…波形溝、１５２，２５２，３５２，７５２，１０５２，１２５２，２０５２，２２５２…ローラ部、１５３…軸部材（軸）、１６０，２６０，３６０，７６０，１０６０，１２６０…規制機構、１６１，２６１，３６１，７６１，１０６１，１２６１…軸方向溝、１６２，２６２，３６２，７６２，１０６２，１２６２…転動部材、２５１ａ，３５１ａ，７５１ａ，１０５１ａ，１２５１ａ…第１カム面、２５１ｂ，３５１ｂ，７５１ｂ，１２５１ｂ，２０５１ａ…第２カム面、２５２ａ，３５２ａ，７５２ａ…外周面、２６３…軸、７００，１０００，１２００…内燃エンジン、７０１…第１出力軸（出力軸）、７０２…第２出力軸（出力軸）、７７０，１０７０，１２７０…燃料燃焼機構、１０５２，１２５２…第１ローラ部（第１ローラ）、１２０２…出力軸、２０５２，２２５２…第２ローラ部（第２ローラ）、Ｄ１…軸方向、Ｄ２…径方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】