JPH05280907A - カムシャフトの寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多気筒エンジンに使用されるカムシャフトの
各カムのベース面とこれに対応するジャーナルとの間の
寸法を簡単に測定する寸法測定装置を提供する。 【構成】 作業テーブル上にカムシャフトを下方から支
える支持ブロックと、両側から支える一対のセンタを設
け、かつ前記センタをモータにて所定角度回転できるよ
うにしてあり、センタにて支持したカムシャフトを所定
角度回転させて２つの位置に位置決めし、それぞれの位
置でカム及びジャーナルにカム用測定器及びジャーナル
用測定器を接触させて測定し、カムのベース面に接触し
ているカム用測定器の測定結果から所望の寸法を得る様
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダブルオーバーヘッ
ドカム（ＤＯＨＣ）構造のエンジンにおいて、カムとバ
ルブとの間のバルブクリアランスを調整するために、カ
ムシャフトのカムのベース面とジャーナルとの寸法を測
定する測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高回転・高出力型のエンジンには、ダブ
ルオーバーヘッドカム（ＤＯＨＣ）構造の動弁機構が多
く採用されている。この動弁機構は、図５に示す様に、
シリンダヘッド（１）の吸気口（２）を開閉する吸気バ
ルブ（３）及び排気口（４）を開閉する排気バルブ
（５）を、各々の上方に設けたカムシャフト（６）
（７）のカム（１０）（１１）にて直接駆動するように
したものである。

【０００３】上記動弁機構では、例えば排気バルブ
（５）とこれを駆動するカム（１１）との間に、図６に
も示す様に、排気バルブ（５）及びこれに付随するバル
ブスプリング（１２）、バルブスプリングリテーナ（１
３）、バルブリフタ（１４）等の動弁系部品のバルブの
閉じる音を最小限にするため、所定のバルブクリアラン
ス（隙間）が与えられている。このバルブクリアランス
は、吸気バルブ（３）とこれを駆動するカム（１０）と
の間にも当然与えられている。

【０００４】上記バルブクリアランスは、各々の吸気バ
ルブ（３）及び排気バルブ（５）に対して設定値が決ま
っており、その設定値がえられるように各部品の設計が
なされる。しかし、各部品の加工誤差や組付け誤差等に
より、実際に組付けたときに所定のバルブクリアランス
にならないことが多い。そこで、通常は図６に示す様
に、バルブリフタ（１４）の上面に適当な厚みのシム
（１５）を装着して、バルブクリアランスを調整してい
る。

【０００５】装着するシム（１５）の選択は、あらかじ
めさまざまな厚みのシムを製作しておき、シリンダヘッ
ド（１）に各動弁系部品を組み込んだ状態で、カム（１
１）とバルブリフタ（１４）との間の寸法を求め、得ら
れた寸法から最適な厚みのシムを選択している。即ち、
図６の如くカムシャフト（７）のジャーナル（１６）を
支えるシリンダヘッドの軸受け面（１７）からバルブリ
フタ（１４）の上面までの寸法（ａ）を求め、次にジャ
ーナル（１６）からカム（１１）のベース面（１８）ま
での寸法（ｂ）を求め、前記寸法（ａ）と寸法（ｂ）と
の差からカム（１１）とバルブリフタ（１４）との寸法
（ｃ）を求める。そして、最後に得られた寸法（ｃ）と
予め設定されたバルブクリアランス（ｄ）との差から、
シム（１５）の厚みを求め、その厚みのシムを選択して
いる。

【０００６】上記各寸法の測定は、軸受け面（１７）と
バルブリフタ（１４）との間の寸法（ａ）を測定する場
合、図７に示す様に、フレーム（２０）にリニアスケー
ル（２１）を設け、リニアスケール（２１）の接触子
（２２）の先端に点接触する測定ヘッド（２３）を設
け、フレーム（２０）の下面に位置決めロッド（２４）
を接触子（２２）と平行に設けた測定装置を用いてい
る。前記位置決めロッド（２４）は下端が測定ヘッド
（２３）より上方に配置されている。測定は、フレーム
（２０）をシリンダヘッド（１）の測定部位に向けて下
降させ、測定ヘッド（２３）をバルブリフタ（１４）の
上面に接触させ、かつ位置決めロッド（２４）をカムシ
ャフトの軸受け面（１７）に接触させて行い、その時の
測定ヘッド（２３）の移動量をリニアスケール（２１）
で測定し、その測定値を、待機時の測定ヘッド（２３）
と位置決めロッド（２４）との寸法（ｅ）から引くこと
により、軸受け面（１７）とバルブリフタ（１４）との
寸法を求めている。

【０００７】カムシャフト（７）のジャーナル（１６）
とカム（１１）のベース面（１８）との寸法（ｂ）は、
原理的には図８に示す様に、支持フレーム（２５）にジ
ャーナル用リニアスケール（２６）とカム用リニアスケ
ール（２７）とを設けた測定機構（２８）を用い、、前
記両リニアスケール（２６）（２７）の測定子（３０）
（３１）の先端を同じ長さに揃えておき、カムシャフト
（７）と支持フレーム（２５）とを所定位置まで相対的
に近付けて、ジャーナル用リニアスケール（２６）の測
定子（３０）をカムシャフト（７）のジャーナル（１
６）に当て、カム用リニアスケール（２７）の測定子
（３１）をカム（１１）のベース面（１８）に当てて測
定し、ジャーナル用リニアスケール（２６）の測定値と
カム用リニアスケール（２７）の測定値との差から求め
ている。

【０００８】上記寸法測定は、エンジンの各気筒すべて
について行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記カムシャフト
（７）の寸法測定は、すべてのカム（１１）（１１）…
について同時に行われる。しかし、カムシャフト（７）
のカム（１１）（１１）…は、同一方向に揃えて形成さ
れるものではなく、各気筒のバルブタイミングに合わせ
て図９及び図１０に示す様に、位相が異なって形成され
る。例えば４気筒エンジンの場合、１気筒と２気筒とで
略９０度位相が異なり、３気筒と４気筒とで略９０度位
相が異なり、２気筒と３気筒とで略１８０度位相が異な
っている。

【００１０】そのため、図１１に示す様に、測定機構
（２８）を４つ並べて同時に測定すると、カム用リニア
スケール（２７）（２７）…の測定子（３１）（３１）
…は、カムシャフト（７）のカム（１１）のベース面
（１８）に接するものやリフト面（１９）に接するもの
等様々なものが存在し、一回の測定では測定できなかっ
た。

【００１１】そこで従来は、測定時、カムシャフト
（７）を３６０度回転させて、カムシャフト（７）のす
べてのジャーナル（１６）（１６）…及びカム（１１）
（１１）…の全周にわたって測定を行い、その測定結果
の中からすべてのカム（１１）（１１）…のベース面
（１８）に相当する部分の寸法を各々演算処理して抽出
し、対応するジャーナル（１６）の寸法との差から各寸
法（ｂ）を求めている。

【００１２】従って、すべてのカム用リニアスケール
（２７）（２７）…に上記演算処理を行う演算装置が必
要で、装置そのものが複雑で、高価なものとなり、しか
も演算に時間がかかり、測定速度も遅かった。

【００１３】この発明は、短時間で簡単にカムシャフト
のカムに対する寸法測定を行える寸法測定装置を提供し
ようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の寸法測定装置
は、昇降自在の作業テーブルと、前記作業テーブル上に
互いに接近・離反可能に設けられた一対のセンタ台と、
前記一対のセンタ台にそれぞれ回転自在に支持され、カ
ムシャフトを両側から支持する一対のセンタと、一方の
センタ台に取付けられ、前記センタを所定角度回転させ
るモータと、前記作業テーブルに取付けられ、前記一対
のセンタ台を接近離反させる一対の送り機構と、前記一
対のセンタ台の間で前記作業テーブル上に取付けられ、
カムシャフトを支える支持ブロックと、カムシャフトの
すべてのジャーナル及びカムのベース面の寸法を個々に
測定するジャーナル用測定器及びカム用測定器を複数備
え、前記ジャーナル用測定器及びカム用測定器を、前記
一対のセンタにて支持されたカムシャフトのジャーナル
及びカムに対応させて、前記作業テーブルの上方に設置
させた測定機構とで構成したものである。

【００１５】

【作用】上記寸法測定装置は、支持ブロック上にカムシ
ャフトが載せられると、両送り機構を動作させて、一対
のセンタを互いに接近させ、カムシャフトを両側から支
持させる。この後作業テーブルを所定位置まで上昇させ
て、カムシャフトの各ジャーナル及びカムを、上方で待
機している測定機構のジャーナル用測定器及びカム用測
定器にそれぞれ接触させ、カムのベース面に接触してい
るカム用測定器の測定値とこれに対応しているジャーナ
ル用測定器の測定値から所望の寸法を求める。次にモー
タにてセンタを回転させてカムを所定角度回転させ、残
りのカムについて測定を行う。

【００１６】カムシャフトのカムのベース面は、１８０
度より少し広い範囲にわたって形成されており、９０度
位相が異なっているカムに対して同時に測定を行える。
従って、多気筒用カムシャフトの場合でも、当該カムシ
ャフトを所定角度回転させて、それぞれの位置で測定す
るだけで、すべてのカムについて測定できる。即ち、２
回測定するだけで、特別な演算を行わずに所望の寸法を
得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図１乃至図４を参
照して、説明する。

【００１８】この実施例の寸法測定装置は、図９に示さ
れるような、４気筒でかつ１気筒あたり４バルブのエン
ジンに使用されるカムシャフト（７）の測定を行うよう
に構成されている。

【００１９】寸法測定装置は、図１に示す様に、カムシ
ャフト（７）を支持して回転させる支持部（３６）と、
測定を行う測定部（３７）とからなっており、支持部
（３６）の上方に測定部（３７）を固定配置し、かつ支
持部（３６）を測定部（３７）に対して昇降させるよう
にしてある。

【００２０】支持部（３６）は、図１及び図２にも示す
様に、昇降自在に支持された作業テーブル（４０）の上
面左右両側に、リニヤスライド（４１）（４２）を介し
て一対のセンタ台（４３）（４４）を互いに接近・離反
可能に設け、各センタ台（４３）（４４）にそれぞれセ
ンタ（４５）（４６）を軸受（４７）（４８）を介して
回転自在に支持させてある。また、各センタ台（４３）
（４４）の下面に係合ブラケット（５０）（５１）を取
付け、係合ブラケット（５０）（５１）の垂直壁（５０
ａ）（５１ａ）を作業テーブル（４０）に形成した長穴
（５２）（５３）を貫通させて、作業テーブル（４０）
の下方へ突出させてある。

【００２１】一方(右側)のセンタ台（４４）の外側にモ
ータ（５４）を取付け、その出力軸（５４ａ）をセンタ
（４６）に結合させて、センタ（４６）を回転させるよ
うにしてある。モータ（５４）は、回転角を検知する機
能を有しており、センタ（４６）を所定角度で回転させ
ることができる。

【００２２】作業テーブル（４０）の左右両側の縦壁
（５５）（５６）に、それぞれ送り機構、例えば送りシ
リンダ（５７）（５８）を取付け、各送りシリンダ（５
７）（５８）のピストンロッド（５７ａ）（５８ａ）を
縦壁（５５）（５６）を貫通させて内部に挿入し、係合
部材（６０）（６１）を介して係合ブラケット（５０）
（５１）へ係合させてある。従って、送りシリンダ（５
７）（５８）が伸縮動作することにより、係合ブラケッ
ト（５０）（５１）を介してセンタ台（４３）（４４）
を移動させる。送りシリンダ（５７）（５８）は同期し
て伸縮若しくは短縮動作し、センタ台（４３）（４４）
を互いに接近若しくは離反させるようになっている。

【００２３】作業テーブル（４０）の上面のセンタ台
（４３）（４４）の間には、支持ブラケット（６２）を
介して回転支軸（６３）を左右方向に取付け、回転支軸
（６３）に中空の回転軸（６４）を回転自在に装着させ
てある。そして、回転軸（６４）の左右両側にはカムシ
ャフト（７）を支える支持ブロック（６５）（６６）を
取付け、中央部に揺動レバー（６７）を取付けてある。
支持ブロック（６５）（６６）は、カムシャフト（７）
のジャーナル（１６）以外の軸部を支える位置に配置さ
せ、上面にカムシャフト（７）が入るＶ溝（７０）（７
１）を形成してある。また、支持ブロック（６５）（６
６）と揺動レバー（６７）とは、図３にも示す様に、支
持ブロック（６５）（６６）が起立しているときに、揺
動レバー（６７）が水平になるように取付けてある。

【００２４】支持ブロック（６５）（６６）の上部斜面
にはマスタシャフト（７２）を取付けてある。マスタシ
ャフト（７２）は、カムシャフト（７）と略同じ大きさ
に形成され、かつジャーナルやカムに相当する部分に被
測定部（７３）（７３）…を形成してある。被測定部
（７３）（７３）…は、カムシャフト（７）のジャーナ
ル（１６）と同じ径に形成してある。

【００２５】前記揺動レバー（６７）に対応した作業テ
ーブル（４０）の下面にブラケット（７４）を介して揺
動シリンダ（７５）を揺動自在に取付け、そのピストン
ロッド（７５ａ）の上端を揺動レバー（６７）に枢着し
てある。従って、揺動シリンダ（７５）が伸縮動作する
ことにより、揺動レバー（６７）及び回転軸（６４）、
支持ブロック（６５）（６６）を揺動させ、短縮時に
は、揺動レバー（６７）を作業テーブル（４０）上のス
トッパ（７６）にあてて、支持ブロック（６５）（６
６）を起立させる。また、伸長時には、支持ブロック
（６５）（６６）を傾けて、マスタシャフト（７２）を
垂直位置（測定位置）にもってくる様になっている。

【００２６】一方測定部（３７）は、図４にも示す様
に、固定台（７７）の水平テーブル（８０）に複数、例
えば４個の測定機構（８１）（８１）…をカムシャフト
（７）の被測定部位に対応させて、下向きに取付けてあ
る。測定機構（８１）は、１個のジャーナル用測定器
（８２）と２個のカム用測定器（８３）（８３）とを備
え、ジャーナル用測定器（８２）の両側にカム用測定器
（８３）（８３）を配置させてある。また、ジャーナル
用測定器（８２）及びカム用測定器（８３）（８３）
は、同じ高さに揃えられており、待機中（フリー状態）
は各測定子（８４）（８５）（８５）の下端が同一高さ
となっている。

【００２７】ジャーナル用測定器（８２）及びカム用測
定器（８３）は何れもリニアスケールを用いている。リ
ニアスケールは、例えば一定波長の磁化パターンを記録
したスケールを内蔵し、測定子に連動して移動するヘッ
ドにてスケールの磁化パターンを再現し、これをデテク
タにより電気信号に変えて、測定子の直線移動距離を測
定するものである。

【００２８】上記構成の寸法測定器は、測定開始時、揺
動シリンダ（７５）を伸長動作させて、支持ブロック
（６５）（６６）に設けたマスタシャフト（７２）を測
定位置に配置させ、この状態で昇降シリンダ（８６）に
より作業テーブル（４０）を所定位置まで上昇させ、マ
スタシャフト（７２）の被測定部（７３）（７３）…を
それぞれ上方で待機している測定機構（８１）（８１）
…のジャーナル用測定器（８２）及びカム用測定器（８
３）の接触子（８４）（８５）…に接触させ、すべての
ジャーナル用測定器（８２）及びカム用測定器（８３）
の測定値を基準値として読み取る。

【００２９】上記作業が終わると、作業テーブル（４
０）を下降させ、揺動シリンダ（７５）を短縮動作させ
て、支持ブロック（６５）（６６）を起立させる。この
後、カムシャフト（７）が支持ブロック（６５）（６
６）のＶ溝（７０）（７１）に載せられると、送りシリ
ンダ（５７）（５８）を伸長動作させてセンタ台（４
３）（４４）を互いに接近させ、一対のセンタ（４５）
（４６）にてカムシャフト（７）を両側から支持させ
る。

【００３０】カムシャフト（７）をセンタ（４５）（４
６）にて支持すると、モータ（５４）を回転させて、カ
ムシャフト（７）の位置合わせを行い、例えば、最初に
１気筒及び２気筒目のカムのベース面が上面にくるよう
に位置合わせを行い、モータ（５４）を停止させる。

【００３１】次に、作業テーブル（４０）を所定位置ま
で上昇させて、カムシャフト（７）の各ジャーナル（１
６）（１６）…及びカム（１１）（１１）…を上方で待
機している測定機構（８１）（８１）…のジャーナル用
測定器（８２）（８２）…及びカム用測定器（８３）
（８３）…の測定子（８４）（８５）…に接触させ、１
気筒及び２気筒に対応する測定機構（８１）（８１）の
測定値から所望の寸法を求める。

【００３２】この後、モータ（５４）を１８０度回転さ
せて、３気筒及び４気筒目のカムのベース面が上面にく
るようにカムシャフト（７）を回転させて位置合わせを
行う。この状態で、３気筒及び４気筒に対応する測定機
構（８１）（８１）の測定値から所望の寸法を求める。

【００３３】そして、上記測定が終わると、作業テーブ
ル（４０）を下降させ、続いて送りシリンダ（５７）
（５８）を短縮動作させて、センタ台（４３）（４４）
を互いに離反させ、カムシャフト（７）を解放する。こ
の後カムシャフト（７）を交換して、上記測定を繰り返
す。

【００３４】上記カムシャフト（７）の位置合わせは、
例えば、１８０度位相の異なる１気筒と４気筒のカムを
検出するセンサを、支持ブロック（６５）（６６）の上
部に取付け、それぞれのセンサが対応するカムを検出し
たときにモータ（５４）の回転を停止させて行うように
する。

【００３５】

【発明の効果】この発明によれば、多気筒エンジンに使
用されるカムシャフトの各カムのベース面とそれに対応
するジャーナルとの間の寸法を、該カムシャフトに対し
て２回測定を行うだけで、簡単に求めることができ、し
かも、特別な演算を必要とせず、各ジャーナル用測定器
及びカム用測定器が測定した測定値の差を求めるだけ
で、所望の寸法を得ることができる。

【００３６】また、測定機構の各ジャーナル用測定器及
びカム用測定器に演算装置を用いる必要がないので、制
御が簡単になると共に、測定機構も構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる寸法測定装置の縦断断面図

【図２】本発明にかかる寸法測定装置の縦断正面図

【図３】支持部の縦断側面図

【図４】測定部の一部破断正面図

【図５】エンジンの動弁機構を示す部分断面図

【図６】バルブクリアランスを示す部分断面図

【図７】従来のバルブリフタと軸受け面との寸法を測定
する測定器を示す図

【図８】従来のカムのベース面とジャーナルとの寸法測
定を示す図

【図９】カムシャフトを示す斜視図

【図１０】カムの位相を示す図

【図１１】カムに対する測定機構の配置を示す正面図

【符号の説明】

４０ 作業テーブル ４３・４４ センタ台 ４５・４６ センタ ５４ モータ ５７・５８ 送り機構 ６５・６６ 支持ブロック ８１ 測定機構 ８２ ジャーナル用測定器 ８３ カム用測定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多気筒エンジン用カムシャフトのすべての
   カムのベース面に対して寸法測定を行う寸法測定装置で
   あって、昇降自在の作業テーブルと、前記作業テーブル
   上に互いに接近・離反可能に設けられた一対のセンタ台
   と、前記一対のセンタ台にそれぞれ回転自在に支持さ
   れ、カムシャフトを両側から支持する一対のセンタと、
   一方のセンタ台に取付けられ、前記センタを所定角度回
   転させるモータと、前記作業テーブルに取付けられ、前
   記一対のセンタ台を接近離反させる一対の送り機構と、
   前記一対のセンタ台の間で前記作業テーブル上に取付け
   られ、カムシャフトを支える支持ブロックと、カムシャ
   フトのすべてのジャーナル及びカムのベース面の寸法を
   個々に測定するジャーナル用測定器及びカム用測定器を
   複数備え、前記ジャーナル用測定器及びカム用測定器
   を、前記一対のセンタにて支持されたカムシャフトのジ
   ャーナル及びカムに対応させて、前記作業テーブルの上
   方に設置させた測定機構とで構成したことを特徴とする
   カムシャフトの寸法測定装置。