(57)【要約】【課題】やり直し工数を削減することができるカムプロフィルの設計方法を提供する。【解決手段】カムプロフィルの設計方法では、カムの回転角度毎に心間距離を算出し、心間距離を回転角度で３回微分して加加速度を算出し、算出した加加速度が砥石の追従限界値を超えた場合に、その超えた部分を除去する。次に、加加速度の中心軸Ｔ１の上側に位置する第１正領域Ａとその下側に位置する第１負領域Ｂとの面積が等しくなるように、上述の除去を行った領域とは反対側の領域の面積を減少させる。その後、数値積分で砥石の加速度と速度を順次に求め、上述の内容と同様に該当する面積を順次に減少させ、研削砥石の追従限界を考慮した心間距離を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石を用いてカムを作成するためのカムプロフィルの設計方法であって、
前記カムの回転中心と前記砥石の回転中心との距離である心間距離を、前記カムの回転角度毎に算出する第１工程と、
前記心間距離を前記回転角度で３回微分し、前記砥石の加加速度を算出する第２工程と、
算出した前記加加速度をプロットしたときに、該加加速度の中心軸を挟んでその上側に位置する第１正領域とその下側に位置する第１負領域のうち、前記砥石の追従限界値を超えた部分があった場合に、その超えた部分を除去する第３工程と、
前記第１正領域と前記第１負領域との面積が等しくなるように、該第１正領域及び該第１負領域のうち、前記第３工程で除去を行った領域とは反対側の領域の面積を減少させる第４工程と、
前記第４工程で前記第１正領域と前記第１負領域との面積が等しくなったときの加加速度に基づき、前記砥石の加速度を算出する第５工程と、
前記第５工程で算出した前記加速度をプロットしたときに、該加速度の中心軸を挟んでその上側に位置する第２正領域とその下側に位置する第２負領域との面積が等しくなるように、該第２正領域及び該第２負領域のうち、前記第４工程で面積が減少した領域とは反対側の領域の面積を減少させる第６工程と、
前記第６工程で前記第２正領域と前記第２負領域との面積が等しくなったときの加速度に基づき、前記砥石の速度を算出する第７工程と、
前記第７工程で算出した前記速度をプロットしたときに、該速度の中心軸を挟んでその上側に位置する第３正領域とその下側に位置する第３負領域との面積が等しくなるように、該第３正領域及び該第３負領域のうち、前記第６工程で面積が減少した領域とは反対側の領域の面積を減少させる第８工程と、
前記第８工程で前記第３正領域と前記第３負領域との面積が等しくなったときの速度に基づき、心間距離を算出する第９工程と、
を含むことを特徴とするカムプロフィルの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削砥石を用いてカムを作成するためのカムプロフィルの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、例えば下記特許文献に記載されるものがある。特許文献１に記載されたカムプロフィルの設計方法は、内燃機関の動弁機構に用いられた吸排気弁駆動用カムに関するものであり、開弁動作期間中の減速期間において、カム回転角度に対する開弁動作の加速度の変位量が、減速開始時付近で極小さく、カム回転角度の変位と共に漸次に大きくなるように設定されている。このようにすることで、開弁期間中におけるプッシュロッドの荷重の増減変動を低減し、実際の限界回転数をより理論値に近付けて内燃機関の性能を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１６６４０５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、上述の設計方法では、カムの加工に用いられる研削砥石の追従限界が考慮されていないので、試作品完成後にその加工精度が要求される精度に達していないと判定される場合に、対策を検討しそれを反映したプロフィル設計をやり直し、試作品を作り直す必要がある。このようなやり直し作業は、要求される加工精度に達するまで繰り返されるので、やり直しに伴う工数が増えてしまう問題があった。
【０００５】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、やり直し工数を削減することができるカムプロフィルの設計方法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】
【０００６】
本発明に係るカムプロフィルの設計方法は、砥石を用いてカムを作成するためのカムプロフィルの設計方法であって、前記カムの回転中心と前記砥石の回転中心との距離である心間距離を、前記カムの回転角度毎に算出する第１工程と、前記心間距離を前記回転角度で３回微分し、前記砥石の加加速度を算出する第２工程と、算出した前記加加速度をプロットしたときに、該加加速度の中心軸を挟んでその上側に位置する第１正領域とその下側に位置する第１負領域のうち、前記砥石の追従限界値を超えた部分があった場合に、その超えた部分を除去する第３工程と、前記第１正領域と前記第１負領域との面積が等しくなるように、該第１正領域及び該第１負領域のうち、前記第３工程で除去を行った領域とは反対側の領域の面積を減少させる第４工程と、前記第４工程で前記第１正領域と前記第１負領域との面積が等しくなったときの加加速度に基づき、前記砥石の加速度を算出する第５工程と、前記第５工程で算出した前記加速度をプロットしたときに、該加速度の中心軸を挟んでその上側に位置する第２正領域とその下側に位置する第２負領域との面積が等しくなるように、該第２正領域及び該第２負領域のうち、前記第４工程で面積が減少した領域とは反対側の領域の面積を減少させる第６工程と、前記第６工程で前記第２正領域と前記第２負領域との面積が等しくなったときの加速度に基づき、前記砥石の速度を算出する第７工程と、前記第７工程で算出した前記速度をプロットしたときに、該速度の中心軸を挟んでその上側に位置する第３正領域とその下側に位置する第３負領域との面積が等しくなるように、該第３正領域及び該第３負領域のうち、前記第６工程で面積が減少した領域とは反対側の領域の面積を減少させる第８工程と、前記第８工程で前記第３正領域と前記第３負領域との面積が等しくなったときの速度に基づき、心間距離を算出する第９工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るカムプロフィルの設計方法では、研削砥石の追従限界を考慮し、研削砥石の追従限界値を超えた部分による影響を減らし、カム試作品の作成前にその研削砥石が追従できるカムプロフィルを設計することができる。このようにカム試作品を作成する前に、研削砥石の追従限界に関する対策を織り込むことにより、従来のように試作品の作成及びプロフィル設計のやり直しを繰り返す必要がなく、やり直し工数を大幅削減することができると共に、材料の節約を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、やり直し工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】カム回転角度と心間距離との関係を示すグラフである。
【図２】カム回転角度と砥石の加加速度との関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）図２のＸ部分の拡大図であり、（ｂ）砥石の追従限界値を超えた部分を除去した後の拡大図である。
【図４】砥石の追従限界値を超えた部分を除去した後の、カム回転角度と砥石の加加速度との関係を示すグラフである。
【図５】図４のＹ部分の拡大図である。
【図６】カム回転角度と砥石の加速度との関係を示すグラフである。
【図７】カム回転角度と砥石の速度との関係を示すグラフである。
【図８】研削砥石の追従限界を考慮した、カム回転角度と心間距離との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明に係るカムプロフィルの設計方法の実施形態を説明する。本実施形態のカムプロフィルの設計方法は、研削砥石を利用しカムを作成するために用いられる方法であり、以下に述べる第１工程〜第９工程を含む。
【００１１】
第１工程では、カムの回転角度毎の心間距離を算出する。具体的には、カム回転角度毎のリフト値データ等を含む通常のカムプロフィルの設計データに基づいて、カムの回転角度毎に心間距離の算出を行う。ここで、心間距離とは、カムの回転中心と砥石の回転中心との距離を意味している。図１は、カム回転角度と心間距離との関係を示すグラフであり、カムの回転角度毎に心間距離を算出し、その結果をプロットしたものである。
【００１２】
第２工程では、第１工程で算出した心間距離に対し、カムの回転角度で３回微分することにより砥石の加加速度を算出する。
【００１３】
第３工程では、第２工程で算出した砥石の加加速度をプロットし、該加加速度の中心軸Ｔ１を挟んでその上側に位置する第１正領域Ａとその下側に位置する第１負領域Ｂのうち、砥石の追従限界値を超えた部分があった場合に、その超えた部分を除去する。具体的には、図２はカム回転角度と算出した砥石の加加速度との関係を示すグラフであり、図２中のグラフＧ１は算出した砥石の加加速度を示すものである。図２において直線状に見えるが、実際に図５に示すように、加加速度の中心軸Ｔ１を挟んで、その上側に第１正領域Ａ、下側に第１負領域Ｂがそれぞれ形成されている。
【００１４】
第１正領域Ａは、加加速度の中心軸Ｔ１の上側に位置し、該中心軸Ｔ１と加加速度のグラフＧ１によって囲まれる領域である。一方、第１負領域Ｂは、加加速度の中心軸Ｔ１の下側に位置し、該中心軸Ｔ１と加加速度のグラフＧ１によって囲まれる領域である。
【００１５】
また、図２に示すように、加加速度のグラフＧ１の上下両側にある直線は、砥石の追従限界値を示すもの（上側限界線Ｌ１、下側限界線Ｌ２）である。ここで、第１正領域Ａを上側限界線Ｌ１と比較し、第１負領域Ｂを下側限界線Ｌ２と比較し、これらの領域のうち、砥石の追従限界値を超えた部分があるか否かを判断する。そして、砥石の追従限界値を超えた部分があった場合に、その超えた部分をその属する領域から除去する。
【００１６】
本実施形態では、図２及び図３（ａ）に示すように、第１負領域Ｂの一部（第１負領域Ｂの下部）は下側限界線Ｌ２を超えたため、その超えた部分がカットされる（図３（ｂ）参照）。なお、第１正領域Ａに上側限界線Ｌ１を超えた部分があった場合には、その上側限界線Ｌ１を超えた部分を第１正領域Ａからカットすればよい。
【００１７】
第４工程では、第１正領域Ａと第１負領域Ｂとの面積が等しくなるように、該第１正領域Ａ及び該第１負領域Ｂのうち、上記第３工程で除去を行った領域とは反対側の領域の面積を減少させる。上述の第３工程において、第１負領域Ｂに砥石の追従限界値を超えた部分があってその超えた部分が除去されたので、ここでは、第１負領域Ｂと反対する第１正領域Ａに対し、積分値が０になるようにスケーリングでその面積を縮小させる（図４及び図５の矢印Ｆ１参照）。具体的には、第１正領域Ａの面積が第１負領域Ｂの面積と等しくなるように、第１正領域Ａの加加速度を一定数ｎ倍で縮小することにより、第１正領域Ａの面積を減少させる。ここで、ｎは削除前後の第１負領域Ｂの面積の比例定数である。
【００１８】
第５工程では、第４工程で第１正領域Ａと第１負領域Ｂとの面積が等しくなったときの加加速度に基づき、砥石の加速度を算出する。ここで、数値積分で第１正領域Ａ及び第１負領域Ｂの面積が同じである場合の加速度を算出する。
【００１９】
第６工程では、第５工程で算出した加速度をプロットし、該加速度の中心軸Ｔ２を挟んでその上側に位置する第２正領域Ｃ１，Ｃ２とその下側に位置する第２負領域Ｄとの面積が等しくなるように、該第２正領域Ｃ１，Ｃ２及び該第２負領域Ｄのうち、第４工程で面積が減少した領域とは反対側の領域の面積を減少させる。
【００２０】
図６は、上述の第５工程で算出した加速度をプロットしたものである。図６に示すように、加速度の中心軸Ｔ２を挟んで、その上側に位置すると共に加速度のグラフＧ２と該中心軸Ｔ２で囲まれる領域が第２正領域Ｃ１，Ｃ２を形成し、その下側に位置すると共に加速度のグラフＧ２と該中心軸Ｔ２で囲まれる領域が第２負領域Ｄを形成する。そして、上述の第４工程において、第１正領域Ａの面積が減少したので、ここでは、第１正領域Ａとは反対側の第２負領域Ｄに対し、その面積を減少させる。具体的には、積分値が０になるように、第２負領域Ｄの面積をスケーリングで縮小させる（図６の矢印Ｆ２参照）。なお、ここでの縮小は、揚程部区間内で行われる。
【００２１】
第７工程では、第６工程で第２正領域Ｃ１，Ｃ２と第２負領域Ｄとの面積が等しくなったときの加速度に基づき、砥石の速度を算出する。ここで、数値積分で第２正領域Ｃ１，Ｃ２と第２負領域Ｄとの面積が同じである場合の速度を算出する。
【００２２】
第８工程では、第７工程で算出した速度をプロットし、該速度の中心軸Ｔ３を挟んでその上側に位置する第３正領域Ｅとその下側に位置する第３負領域Ｈとの面積が等しくなるように、該第３正領域Ｅ及び該第３負領域Ｈのうち、第６工程で面積が減少した領域とは反対側の領域の面積を減少させる。
【００２３】
図７は、上述の第８工程で算出した速度をプロットしたものである。図７に示すように、速度の中心軸Ｔ３を挟んで、その上側に位置すると共に速度のグラフＧ３と該中心軸Ｔ３で囲まれる領域が第３正領域Ｅを形成し、その下側に位置すると共に速度のグラフＧ３と該中心軸Ｔ３で囲まれる領域が第３負領域Ｈを形成する。そして、上述の第６工程において、第２負領域Ｄの面積が減少したので、ここでは、第２負領域Ｄと反対側の第３正領域Ｅに対し、積分値が０になるようにその面積をスケーリングで縮小させる（図７の矢印Ｆ３参照）。なお、ここでの縮小は、揚程部区間内で行われる。
【００２４】
第９工程では、第８工程で第３正領域Ｅと第３負領域Ｈとの面積が等しくなったときの速度に基づき、心間距離を算出する。これによって、図８に示すように、研削砥石の追従限界を考慮したカムプロフィルを得られる。
【００２５】
次に、上記工程で得られたカムプロフィルを基に研削砥石を利用してカムを作成する。これによって、要求される加工精度を満たすカムの試作品を容易に得られる。
【００２６】
本実施形態のカムプロフィルの設計方法では、研削砥石の追従限界を考慮し、研削砥石の追従限界値を超えた部分による影響を減らし、カム試作品の作成前にその研削砥石が追従できるカムプロフィルを設計することができる。このようにカム試作品を作成する前に、研削砥石の追従限界に関する対策を織り込むことにより、従来のように試作品の作成及びプロフィル設計のやり直しを繰り返す必要がなく、やり直し工数を大幅削減することができると共に、材料の節約を図ることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ    第１正領域
Ｂ    第１負領域
Ｃ１，Ｃ２    第２正領域
Ｄ    第２負領域
Ｅ    第３正領域
Ｇ１    加加速度
Ｇ２    加速度
Ｇ３    速度
Ｈ    第３負領域
Ｌ１    上側限界線
Ｌ２    下側限界線
Ｔ１    加加速度の中心軸
Ｔ２    加速度の中心軸
Ｔ３    速度の中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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