(57)【要約】【課題】バルブクリアランスの適否を簡易な装置及び方法で検査する。【解決手段】バルブクリアランスを直接測定することでその適否を判断するのではなく、カムの回転角から演算されるバルブ開角度θ0によりバルブクリアランスの適否を検査するようにした。【選択図】図４
2010127226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドのバルブを開閉するカムとカムフォロアとの間に形成されたバルブクリアランスの適否を検査するための装置であって、
カムを回転させる駆動部と、バルブの基準位置からの変位を検出する変位計と、カムの回転角を検出する角度検出部と、バルブの下降時における変位が所定値になったときのカムの回転角θ1、及び、バルブの上昇時における変位が所定値になったときのカムの回転角θ2から、θ1とθ2との差で表されるバルブ開角度θ0を演算する演算部と、演算部によるバルブ開角度θ0が適正範囲内であるか否かを判別する判別部と、判別部による結果を出力する出力部とを備えたバルブクリアランス検査装置。
【請求項２】
カムの回転角に対してバルブが比較的小さく上昇又は下降する定速領域と、カムの回転角に対してバルブが比較的大きく上昇又は下降する作動領域とを有する態様でバルブが上下動し、バルブの変位の前記所定値を定速領域の範囲内に設けた請求項１記載のバルブクリアランス検査装置。
【請求項３】
シリンダヘッドのバルブを開閉するカムとカムフォロアとの間に形成されたバルブクリアランスの適否を検査するための方法であって、
カムを回転させながらバルブの基準位置からの変位量を検出する工程と、バルブ下降時においてバルブの変位量が所定値になったら、このときのカムの回転角θ1を検出する工程と、バルブ上昇時においてバルブの変位量が所定値になったら、このときのカムの回転角θ2を検出する工程と、検出されたθ1とθ2との差で表されるバルブ開角度θ0を演算する工程と、バルブ開角度θ0が所定範囲内であるか否かを判別することにより、バルブクリアランスが適正範囲内であるか否かを検査する工程とを含むバルブクリアランス検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドのバルブを開閉するカムとカムフォロアとの間に形成されたバルブクリアランスが適正であるか否かを検査するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンのシリンダヘッドには、吸気・排気用のバルブが設けられ、このバルブがカム及びカムフォロアにより開閉される。カムとカムフォロアとの間には、バルブクリアランスと呼ばれる微小隙間が形成される。このバルブクリアランスが小さすぎると、バルブが完全に閉まりきらず、燃焼ガス漏れを生じる恐れがある。一方、バルブクリアランスが大きすぎると、バルブが十分に開かず、給排気を妨げる恐れがある。従って、シリンダヘッドにバルブを装着した後に、バルブクリアランスが適正範囲内に設定されているか否かを確認する必要がある。
【０００３】
従来は、例えば特許文献１に示されているような装置を用いてバルブクリアランスを測定することにより、確認を行っていた。この装置は、カムを回転させながら、カムフォロア（リフタ）に対するカムの上端部の変位を測定することで、バルブクリアランスを演算して測定するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５４７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように、回転するカムの上端部の変位を測定することは容易ではなく、精度良く測定するためには装置が複雑且つ大掛かりとなるという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、バルブクリアランスの適否を、簡易な装置及び方法で検査することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、シリンダヘッドのバルブを開閉するカムとカムフォロアとの間に形成されたバルブクリアランスを検査するための装置であって、カムを回転させる駆動部と、バルブの基準位置からの変位を検出する変位計と、カムの回転角を検出する角度検出部と、バルブの下降時における変位が所定値になったときのカムの回転角θ1、及び、バルブの上昇時における変位が所定値になったときのカムの回転角θ2から、これらの差で表されるバルブ開角度θ0を演算する演算部と、演算部によるバルブ開角度θ0が適正範囲内であるか否かを判別する判別部と、判別部による結果を出力する出力部とを備えたものである。
【０００８】
本発明では、バルブクリアランスとカムの回転角との間に相関関係があることに着目し、従来のようにバルブクリアランスを直接測定することでその適否を判断するのではなく、上記のようにカムの回転角から演算されるバルブ開角度θ0によりバルブクリアランスの適否を検査するようにした。これにより、直線的に動くバルブの変位と、カムの回転角のみを検出すれば良いため、装置を簡略且つコンパクトにすることができる。
【０００９】
カム開角度θ1及びθ2を検出する時期は、カムとカムフォロアとの当接・離反の瞬間であること、すなわちバルブ変位の所定値を限りなく０に近づけることが理想的である。しかし、各部材の加工精度や組付精度のバラつきを考えると、所定値を０にすることは現実的には不可能であるため、バルブが所定値ｄだけ変位したときのカム回転角を検出する必要がある。このバルブ変位の所定値ｄは、以下のようにして設定することができる。
【００１０】
すなわち、カムを回転させたときのバルブの変位量Ｄは、例えば図７に示すように、カムの回転角θに対して比較的小さく上昇又は下降する定速領域Ａと、カムの回転角θの増加に伴って上昇幅又は下降幅が徐々に大きくなる加速領域Ｂと、カムの回転角θに対して比較的大きく上昇又は下降する作動領域Ｃとを有するような挙動をしめす。例えばバルブをΔＤだけ変位させるために必要なカムの回転角は、変化割合の小さい定速領域Ａでは大きく、変位割合の大きい作動領域Ｃでは小さくなる（ΔθA＞ΔθC）。このことから、バルブクリアランスＶｃに対するバルブ開角度θ0の変化をグラフ化すると図８のようになる。定速領域Ａの範囲内にバルブ変位の所定値ｄを設定すれば、グラフの傾きが大きくなる（図８のグラフＡ参照）。これにより、バルブクリアランスの適正範囲に対するバルブ開角度の範囲が大きくなると共に、バルブクリアランスが適正範囲から僅かに外れたときには、比較的大きなバルブ開角度の差Δθ0として表れるため、バルブ開角度θ0が適正範囲内か否かの判別が容易になる。一方、作動領域Ｃの範囲内にバルブ変位の所定値ｄを設定すれば、グラフの傾きが小さくなる（図８のグラフＣ参照）。これにより、バルブクリアランスの適正範囲に対するバルブ開角度の範囲θ0’が小さくなると共に、バルブクリアランスが適正範囲から僅かに外れたときには、比較的小さなバルブ開角度の差Δθ0’としてしか表れないため、バルブ開角度θ0が適正範囲内か否かの判別が難しい。以上より、バルブ変位の所定値ｄは、定速領域Ａの範囲内に設定することが好ましい。
【００１１】
上記の装置によれば、カムを回転させながらバルブの基準位置からの変位量を検出し、バルブ下降時においてバルブの変位量が所定値になったら、このときのカムの回転角θ1を検出し、バルブ上昇時においてバルブの変位量が所定値になったら、このときのカムの回転角θ2を検出し、検出されたθ1とθ2との差で表されるバルブ開角度θ0を演算して、このバルブ開角度θ0が所定範囲内であるか否かを判別することにより、バルブクリアランスが適正範囲内であるか否かを判別することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、バルブクリアランスの適否を、簡易な装置及び方法で検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、シリンダヘッド１に装着されたバルブ２０の周辺を示している。バルブ２０は、シリンダヘッド１の吸気口２（又は排気口、以下同様）を開閉するために設けられ、吸気口２の開口部を閉塞するバルブヘッド２１と、バルブヘッドから上方にのびたバルブステム２２とを有する。バルブステム２２の上端部には環状溝が形成され、この環状溝にコッタを介してリテーナ３０が装着される。リテーナ３０とシリンダヘッド１との間には、スプリング４０が圧縮状態で配される。このスプリング４０の弾性反発力によりバルブ２０が上方に付勢され、これにより常時は吸気口２がバルブヘッド２１で閉塞された状態となっている。
【００１５】
バルブ２０の上端部にはリフタ５０が装着され、さらにリフタ５０の上方にカム１０が配される。リフタ５０は、カム１０に対するカムフォロアとして機能し、シリンダヘッド１に対して摺動可能に設けられる。カム１０は、カムシャフト１１に取付けられ、断面非円形を成している。カム１０とリフタ５０との間には、所定のバルブクリアランスＶｃが形成される。
【００１６】
図２は、バルブクリアランスＶｃの適否を検査する検査装置６０である。この検査装置６０は、カム１０を回転駆動する駆動部（図示省略）と、角度検出部としてのエンコーダ６１と、バルブ２０の変位を測定する変位計６２と、バルブ開角度を演算する演算部６３と、演算部６３による演算結果からバルブクリアランスの適否を判別する判別部６４と、判別部６４の判別結果を出力する出力部６５とを有する。
【００１７】
エンコーダ６１は、カム１０の基準位置からの回転角度θを、演算部６３へエンコーダ信号として送信するものである。変位計６２は、バルブ２０に取付けられたリフタ５０の上面の基準位置からの変位を測定するものであり、間接的にバルブ２０の変位を測定している。変位計６２はこれに限らず、例えばバルブ２０の変位を直接的に測定するようにしてもよい。
【００１８】
変位計６２により検出されたバルブ２０の変位と、エンコーダ６１から伝えられるカム回転角とが演算部６３に伝えられ、これらに基づいてバルブ開角度θ0を演算する。このバルブ開角度θ0の演算方法を、以下に詳しく説明する。
【００１９】
図３（ａ）は、バルブ２０が上端位置、すなわちバルブヘッド２１で吸気口２を閉塞し、且つ、カム１０が突出部を上方に向けた状態である。本実施形態では、この状態におけるカム回転角θ及びリフタ５０の変位を基準位置とする。この基準位置からカム１０を矢印方向に回転させ、リフタ５０の上面に当接させる（図３（ｂ））。カム１０の回転が進むと、リフタ５０及びバルブ２０が押し下げられ、バルブヘッド２１がシリンダヘッド１から離隔してバルブが開放する。その後、リフタ５０及びバルブ２０は下降し続け、下死点に到達する（図３（ｃ））。下死点を越えると、リフタ５０及びバルブ２０は上昇し、バルブヘッド２１がシリンダヘッド１に当接したら上昇が停止する（図３（ｄ））。さらにカム１０を回転させると、カム１０がリフタ５０の上面から離れる。
【００２０】
このようにカム１０を一回転させる際に、バルブ２０が開き始めるとき（図３（ｂ））のカム回転角θ1と、バルブ２０が閉まりきったとき（図３（ｄ））のカム回転角θ2とが演算部６３に送られる。このとき、バルブ下降時において、変位計６２で検出されるバルブ２０の変位量（図示例ではリフタ５０の変位量）が所定値ｄに達したらバルブが開いたと見なし、このときのカム回転角をθ1としてエンコーダ６１から演算部６３に送信される。また、バルブ上昇時において、バルブ２０の変位量が所定値ｄに達したらバルブが閉じたと見なし、このときのカム回転角をθ2として演算部６３に送信される。上述のように、バルブ変位量の所定値ｄは、バルブクリアランスの適否の判断を容易化するために、バルブ変位の定速領域Ａの範囲内に設けることが好ましい。具体的に、所定値ｄは、基準位置からの変位が０．０３〜０．２０ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．１０ｍｍの範囲内で設定され、例えば０．０７ｍｍに設定される。
【００２１】
演算部６３は、送信されたカム回転角θ1及びθ2の値に基づいて、これらの差θ2−θ1で表されるバルブ開角度θ0（図４参照）を演算する。このバルブ開角度θ0の値が判別部６４に送られ、この値からバルブクリアランスの適否を判別する。例えば、バルブクリアランスが小さすぎると、図５に示すように、カム１０とリフタ５０との接触が早まる（すなわちθ1が小さくなる）と共に、両者の離反が遅れる（すなわちθ2が大きくなる）ため、結果としてバルブ開角度θ0’は大きくなる。一方、バルブクリアランスが大き過ぎると、図６に示すように、カム１０とリフタ５０との接触が遅れる（すなわちθ1が大きくなる）と共に、両者の離反が早まる（すなわちθ2が小さくなる）ため、結果としてバルブ開角度θ0’’は小さくなる。従って、バルブ開角度θ0が適正範囲内であれば、バルブクリアランスが適正であると判断することができる。
【００２２】
こうして判別部６４による判別結果が出力部６５（例えばモニター）に出力され、組み立てられた製品の良否を判断することができる。
【００２３】
このように、カムの回転角θから求められるバルブ開角度θ0により、バルブクリアランスの適否を判別することにより、従来のようなカムの上端位置を検出するための大掛かりな設備が不要となり、コンパクト且つ簡易に検査することができる。
【００２４】
本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記では、カムフォロアがリフタ５０である場合を示しているが、例えばロッカーアームを介してバルブを押し下げる場合は、カムとロッカーアームとの間にバルブクリアランスが形成され、ロッカーアームがカムフォロアとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】シリンダヘッドのバルブ付近を示す断面図である。
【図２】バルブクリアランス検査装置を示すブロック図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、カムでバルブを開閉する様子を示す断面図である。
【図４】バルブクリアランスが適正範囲内である場合のバルブ開角度θ0を示す断面図である。
【図５】バルブクリアランスが過小である場合のバルブ開角度θ0’を示す断面図である。
【図６】バルブクリアランスが過大である場合のバルブ開角度θ0’’を示す断面図である。
【図７】カムの回転角θに対するバルブ変位量Ｄを示すグラフである。
【図８】バルブクリアランスＶｃに対するバルブ開角度θ0を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１     シリンダヘッド
２     吸気口
１０   カム
１１   カムシャフト
２０   バルブ
２１   バルブヘッド
２２   バルブステム
３０   リテーナ
４０   スプリング
５０   リフタ
６０   検査装置
Ｖｃ   バルブクリアランス
【図１】
2010127226.tif 000003
【図２】
2010127226.tif 000004
【図３】
2010127226.tif 000005
【図４】
2010127226.tif 000006
【図５】
2010127226.tif 000007
【図６】
2010127226.tif 000008
【図７】
2010127226.tif 000009
【図８】
2010127226.tif 000010