JPH10111105A - カムシャフト測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車エンジンのバルブクリアランス調整の
ためにカムシャフトのジャーナル部とカム部の段差と共
にジャーナル部の直径も測定することが高精度化に必要
であるが、直径測定のためにバルブクリアランス調整の
作業能率が低下し、全体の測定設備が高価となる。 【解決手段】 カムシャフト１のジャーナル部２とカム
部３の外周に真上から測定ヘッド１４の複数のリニアス
ケール１２の測子１３を押し当てて、ジャーナル部２と
カム部３の段差を測定する際に、測定ヘッド１４に追加
設置された測定アーム１６の先端の測子１７をジャーナ
ル部２に真下から押し当てて、ジャーナル部２を上下か
ら測子１３と測子１７で挾持し、この両測子間の距離か
らジャーナル部２の直径を測定する。測定ヘッド１４の
各リニアスケール１２は既存のものが使用され、その内
の１基が直径測定に併用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジン等
のカムシャフトのジャーナル部とカム部の寸法測定方法
とその測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に自動車エンジンに使用されるカム
シャフト１の一例を示すと、これは複数のジャーナル部
２とカム部３を同軸に一体に有する。図８の右２箇所の
ジャーナル部２の各々の両側に一対ずつのカム部３が形
成され、各隣接するジャーナル部２とカム部３の最小径
外周の段差量が後述するように測定される。

【０００３】図９にカムシャフト１のカム部３で直接に
開閉制御されるエンジンのバルブ５を示すと、このバル
ブ５はシリンダヘッドの燃料通路４を開閉するもので、
上端にバルブクリアランス調整用シム６を有する。図９
（Ａ）の状態は、カム部３のカム山がシム６を介してバ
ルブ５をスプリング７のバネ力に抗して押し下げ、バル
ブ５を開いた状態が示される。この図９（Ａ）の状態で
カムシャフト１が１８０゜前後回転すると、図９（Ｂ）
に示すようにカム部３のカム山がシム６から離れ、バル
ブ５がスプリング７の復元力で押し上げられてバルブ５
が閉じる。

【０００４】このバルブ閉時においては、カム部３の外
周とシム６の間に通常において［0.25±0.04］ｍｍの許
容範囲の隙間ｇが形成されることが要求される。即ち、
隙間ｇが０であるとバルブ５が開く可能性があるため、
隙間ｇを許容範囲に設定する必要があり、この隙間設定
をするのがバルブクリアランス調整の作業工程で、カム
シャフト１の隣接するジャーナル部２の外周とカム部３
の最小径外周の段差量ｈを測定し、この測定値からシム
６の板厚を選定して隙間ｇを許容範囲内になるように調
整している。

【０００５】カムシャフト１の隣接するジャーナル部２
の外周とカム部３の最小径外周との段差の測定は、例え
ば図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すような測定ヘッド８を
使って行われている。同図の測定ヘッド８は、カムシャ
フト１の１箇所のジャーナル部２とその両側のカム部３
の最小径外周の段差量を測定するもので、３基の平行な
リニアスケール９を一体に備える。各リニアスケール９
は、夫々１本ずつピン状の測子１０を同軸に有する。各
測子１０は、リニアスケール９に内蔵されたバネ（図示
しない）のバネ力でリニアスケール９の先端から所定長
だけ突出している。

【０００６】測定ヘッド８によるカムシャフト段差測定
は、次の要領で行われる。まず、図１０（Ａ）に示すよ
うに、各リニアスケール９の測子１０の先端にストレー
トなマスターシャフト２０を押し当て、各測子１０をリ
ニアスケール９に所望量だけ退入させ、このときの測子
退入量を測定して測定基準値とする。次に、マスターシ
ャフト２０を取り除き、代わりに図１０（Ｂ）に示すよ
うに各測子１０にカムシャフト１のジャーナル部２とカ
ム部３の外周を押し当て、夫々の測子１０の退入量を測
定して、この測定値と先の測定基準値を比較してジャー
ナル部２とカム部３の段差量ｈを測定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９（Ｂ）
のバルブ閉状態において、カムシャフト１のジャーナル
部２の直径とこのジャーナル部２をシリンダヘッドに支
持する軸受穴の間に寸法誤差が生じて、シリンダヘッド
でのジャーナル部２の取付位置が変位すると、その変位
量に応じて段差量ｈから求められた隙間ｇに誤差が生じ
て、設定される隙間ｇの精度が低下し、悪くすると隙間
ｇが許容範囲から外れることがある。そのため、カムシ
ャフトのジャーナル部とカム部の段差測定によるバルブ
クリアランス調整の信頼性が悪いのが現状である。

【０００８】そこで、本発明者は上記信頼性の改善策と
して、カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差測定
と、ジャーナル部の直径測定を別々の測定装置を使って
行い、段差測定値によるバルブクリアランス調整の計算
式にジャーナル部直径測定値を補正値として組み込んで
バルブクリアランス調整を行えば、その信頼性が上がる
ことを確認した。また、ジャーナル部の直径測定は、各
種の直径測定専用のゲージ類を使用すれば正確に行うこ
とができることも確認した。

【０００９】しかし、カムシャフトのジャーナル部とカ
ム部の段差測定と、ジャーナル部の直径測定を別々の測
定装置で別工程で行うとなると、１回のバルブクリアラ
ンス調整の作業にかなりの労力と長時間を要する。ま
た、段差測定工程に直径測定工程を加えて実施すると、
特に直径測定専用の測定装置が高価となって測定設備全
体の設備投資費が高価になる不具合もあって、直径測定
工程の追加実施が難しかった。

【００１０】それ故に、本発明の目的とするところは、
カムシャフトのジャーナル部とカム部の段差測定とジャ
ーナル部の直径測定を短時間で、設備投資的有利に測定
するカムシャフト測定方法と測定装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明方法は、カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム
部の外周の各々に同一方向からリニアスケールの測子を
押し当ててジャーナル部とカム部の外周の段差量を測定
すると共に、ジャーナル部の外周に押し当てた測子とこ
の測子と１８０゜反対方向からジャーナル部外周に押し
当てた別の直径測定用測子でもってジャーナル部の直径
も測定することにある。

【００１２】ここで、カムシャフトの隣接するジャーナ
ル部とカム部の外周の段差を測定するリニアスケールに
は既存のものを使用すればよく、かつ、この種リニアス
ケールによる段差測定方法は従来同様に行えばよい。本
発明方法においては、リニアスケールによる段差測定時
に、カムシャフトのジャーナル部に接触してカム部との
段差測定を行うリニアスケールでジャーナル部の直径を
も測定するようにしている。

【００１３】上記測定方法を実施する本発明装置は、カ
ムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の各
々に同一方向から弾圧接触してジャーナル部とカム部の
外周の段差量を測定する測子を有する複数のリニアスケ
ールと、各リニアスケールを一体に支持する測定ヘッド
と、測定ヘッドをリニアスケールの測子軸方向に移動可
能に保持するヘッド駆動源と、測定ヘッドに相対移動可
能に連結され、カムシャフトのジャーナル部の外周に押
し当てられる段差測定用測子と１８０゜反対方向からジ
ャーナル部外周に押し当てられる直径測定用測子を先端
に有する測定アームとを具備する。この測定装置の場
合、カムシャフトのジャーナル部とカム部の外周に対応
するリニアスケールの測子を弾圧接触させたまま、ヘッ
ド駆動源で測定ヘッドを測定アームの測子がジャーナル
部に当接する位置まで移動させて、ジャーナル部とカム
部の段差量とジャーナル部の直径を測定する。

【００１４】ここで、リニアスケールと測定ヘッドを可
動に支持するヘッド駆動源はエアーシリンダやスプリン
グ等が可能であるが、微妙で高精度な駆動制御を行う上
でエアーシリンダが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明方法の実施装置例を
図１乃至図７を参照して説明する。尚、この実施例は図
８のカムシャフト１の隣接するジャーナル部２の外周と
カム部３の最小径外周の段差量と、ジャーナル部２の直
径を測定するカムシャフト測定装置１１である。

【００１６】図１及び図２は、ジャーナル部２とカム部
３の段差量とカム部３の直径の測定時での要部の側面図
及び正面図である。図３及び図４は、図１のカムシャフ
ト測定装置１１が設置される測定設備全体の具体例を示
す正面図及び側面図で、この設備から説明する。

【００１７】門形のフレーム２１に水平な昇降台２２が
上下動可能に連結され、昇降台２２上に一対のシャフト
支持部２３が設置される。昇降台２２は、その下部に配
置されたシリンダ２４でもって図４実線の下限位置と図
４鎖線の上限位置の間を上下動する。一対のシャフト支
持部２３は同一構造で、各々がカムシャフト１を水平に
脱着可能に位置決めして支持する。このシャフト支持部
２３は、カムシャフト１の両端を適宜挾持する一対の支
持ピン２５、この支持ピン２５を軸方向に前後動させ、
かつ、回転させてカムシャフト１を周方向に回転させる
ピン駆動機構２６を備える。

【００１８】一対のシャフト支持部２３の真上のフレー
ム２１に一対のカムシャフト測定装置１１が設置され
る。一対のカムシャフト測定装置１１は同一構造で、以
下、その一方を説明する。カムシャフト測定装置１１は
夫々に測子１３を有する複数のリニアスケール１２と、
これを鉛直に支持する測定ヘッド１４と、測定ヘッド１
４を上下動可能に保持するヘッド駆動源例えばエアーシ
リンダ１５と、測定ヘッド１４に相対移動可能に連結さ
れた直径測定用測定アーム１６を有する。エアーシリン
ダ１５がフレーム２１に固定されて、測定ヘッド１４を
上下動可能に保持する。

【００１９】シャフト支持部２３に支持されたカムシャ
フト１の複数のジャーナル部２とカム部３の真上に１基
ずつのリニアスケール１２が設置される。図３におい
て、カムシャフト１の左端のジャーナル部２に対して１
基のリニアスケール１２が測定ヘッド１４₁ に支持さ
れ、図３のカムシャフト１の中央のジャーナル部２とそ
の両側のカム部３に対して３基のリニアスケール１２が
測定ヘッド１４₂ に支持され、図３のカムシャフト１の
右端のジャーナル部２とその両側のカム部３に対して３
基のリニアスケール１２が測定ヘッド１４₃ に支持され
る。

【００２０】各測定ヘッド１４₁ 〜１４₃ が１基ずつの
エアーシリンダ１５でフレーム２１に対して上下動可能
に支持され、各測定ヘッド１４₁ 〜１４₃ に１本ずつ測
定アーム１６が連結される。測定ヘッド１４₁ は、図３
のカムシャフト１の左端のジャーナル部２の直径を測定
する。測定ヘッド１４₂ は、図３のカムシャフト１の中
央のジャーナル部２の直径とその両側のカム部３との段
差量を測定する。測定ヘッド１４₃ は、図３のカムシャ
フト１の右端のジャーナル部２の直径とその両側のカム
部３との段差量を測定する。これら段差量と直径の測定
方法は同じで、以下、３基のカムシャフト１を支持する
測定ヘッド１４［１４₂ 又は１４₃ ］で説明を続行す
る。

【００２１】図１に図３のカムシャフト測定装置１１の
側面の拡大図を示すと、測定ヘッド１４に支持される３
基の各リニアスケール１２は図１０のリニアスケール９
と同様な既存のものが使用される。各リニアスケール１
２から下方に突出するピン状の測子１３には、図示しな
い内蔵バネによって常時下方に弾圧力が付勢されて、各
測子１３が測定ヘッド１４の水平な下面から突出する。
測子１３の下端に物品を押し当て、物品を真上に押し上
げると測子１３がリニアスケール１２に向かって上昇
し、この上昇量がリニアスケール１２で測定される。測
子１３から物品を離すと、測子１３は内蔵バネのバネ力
で下降して、測定ヘッド１４の下面から所定の長さで突
出する。

【００２２】測定ヘッド１４の下面中央に１本のＬ形測
定アーム１６が、測定ヘッド１４に固定されたシリンダ
１８で図１の左右方向にスライド移動可能に連結され
る。測定アーム１６の先端には、上向きの直径測定用測
子１７が固定される。この測子１７は、測定アーム１６
がシリンダ１８で図１鎖線位置から実線位置まで前進移
動させられたときに、測定ヘッド１４の中央のリニアス
ケール１２の測子１３の真下で同軸線上で対向する。

【００２３】測定ヘッド１４を支持するエアーシリンダ
１５がフレーム２１に固定され、これのピストンロッド
１９が測定ヘッド１４の全体を上下にフローティング可
能に支持して、カムシャフト１のジャーナル部２の直径
測定を容易にし、かつ、正確なものにする。エアーシリ
ンダ１５へのエアー供給量を制御することで、測定ヘッ
ド１４の高さ調整が行われる。エアーシリンダ１５で測
定ヘッド１４を上昇させた時点で、測定アーム１６の測
子１７がカムシャフト１のジャーナル部２に当接して、
カムシャフト１の直径測定が行われる。この直径測定
は、ジャーナル部２とカム部３の段差測定と同時、或い
は、段差測定直後に行われ、その測定動作要領を次に説
明する。

【００２４】図３の測定設備で複数のカムシャフト１の
寸法測定を連続して行う前に、カムシャフト測定装置１
１の各リニアスケール１２の測定基準点を求める。例え
ば図３に示すように昇降台２２が下限位置に在るとき、
シャフト支持部２３に図５の鎖線で示すようなストレー
トなマスターシャフト２０を手動（或いは自動）で設置
して、昇降台２２を上限位置まで上昇させ、マスターシ
ャフト２０で測定ヘッド１４から同一長さで突出する各
リニアスケール１２の測子１３を所定量だけ突き上げ、
このときの各リニアスケール１２の測子退入量を測定し
て測定基準点を求める。

【００２５】尚、図５（Ａ）はカムシャフト測定装置１
１の測定ヘッド１４の側面図が示され、このときの測定
ヘッド１４は固定エアーシリンダ１５に対して下限位置
に在り、測定アーム１６はマスターシャフト２０の上昇
を邪魔しない後退位置に在る。また、図５（Ｂ）は測定
ヘッド１４の部分正面図が示され、３本の測子１３はマ
スターシャフト２０で同一高さまで突き上げられる。こ
のような基準点測定は、図１０（Ａ）の場合と同様に実
施すればよい。

【００２６】各リニアスケール１２における基準点測定
が終了すると、昇降台２２を下限位置まで下げてシャフ
ト支持部２３からマスターシャフト１を外し、代わりに
図１に示すようにカムシャフト１を取付けて、昇降台２
２を再度上限位置まで上昇させる。この上昇で図６
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カムシャフト１のジャ
ーナル部２の外周とカム部３の最小径外周の最上位点で
測定ヘッド１４から下方に同一長さで突出した３本の測
子１３が夫々の量だけ突き上げられる。このときの状態
は図１０（Ｂ）と同じ状態で、３基の各リニアスケール
１２における測子１３の退入量を測定し、この測定値と
先の測定基準点を比較すればジャーナル部２と一対のカ
ム部３の段差量が測定される。或いは、次の図７の状態
でジャーナル部２の直径を測定するときに、ジャーナル
部２と一対のカム部３の段差量を測定することも可能で
ある。

【００２７】カムシャフト１が上限位置まで上昇して各
測子１３を突き上げると、次は図７（Ａ）及び（Ｂ）に
示すように、まず測定アーム１６をシリンダ１８で前進
移動させて、その先端の直径測定用測子１７を測定ヘッ
ド１４の中央の測子１３の真下に位置させる。而して
後、エアーシリンダ１５で測定ヘッド１４を図７（Ａ）
の鎖線位置から実線位置まで持ち上げて、測定アーム１
６の測子１３をジャーナル部２の外周の最下位点に当接
させる。測定ヘッド１４が上昇して測子１７がジャーナ
ル部２に当接する間、測定ヘッド１４の３本の測子１３
は内蔵バネによってジャーナル部２とカム部３の外周の
最上位点に当接したままの状態が維持される。

【００２８】従って、ジャーナル部２の外周の最下位点
の測子１７と最上位点の測子１３でジャーナル部２がそ
の直径方向に挾持されて、最下位点の測子１７の位置を
基準に最上位点の測子１３の高さ位置を求めれば、ジャ
ーナル部２の直径が測定される。同時に測定ヘッド１４
の３本の測子１３の高さ位置を求めれば、ジャーナル部
２とカム部３の段差量が求まる。

【００２９】図７の状態でカムシャフト１の１回の段差
測定と直径測定が終了すると、カムシャフト１を定位置
に保持したまま周方向に定角度回転させて、別の箇所で
の段差測定と直径測定を行う。このような複数箇所での
段差測定と直径測定は、カムシャフト１の種類により必
要に応じて行われる。そして、全ての段差測定と直径測
定が終了すると、測定アーム１６を後退させてカムシャ
フト１を下降させ、次のカムシャフト測定動作に移行す
る。

【００３０】以上のように、測定ヘッド１４の３基のリ
ニアスケール１２にはカムシャフト１の段差測定を行う
既存のものが使用でき、このリニアスケール１２の中央
の１基と測定ヘッド１４に追加設置された測定アーム１
６を使用することでカムシャフト１の直径測定が可能と
なる結果、直径測定のための特別なゲージ類と特別な作
業工程が省略できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、カムシャフトのジャー
ナル部とカム部の段差をリニアスケールで測定すると共
に、同じリニアスケールを使用してジャーナル部の直径
も測定するので、ジャーナル部の直径測定のための特別
な測定装置、測定工程が省略できて、カムシャフトの段
差測定と直径測定を行う測定設備の低コスト化、高能率
化が図れる。また、カムシャフトのジャーナル部とカム
部の段差測定の際のジャーナル部の直径測定が容易に可
能となる結果、自動車エンジンのバルブクリアランス調
整の精度がジャーナル部の直径測定データを補正値とし
て利用することで改善することができ、バルブクリアラ
ンス調整の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカムシャフト測定装置の実施例を
示す一部断面を含む要部の側面図である。

【図２】図１装置の一部省略部分を含む正面図である。

【図３】図１装置を含む測定設備全体の正面図である。

【図４】図３設備の側面図である。

【図５】図５（Ａ）及び（Ｂ）は図１装置の測定前段階
での部分側面図及び部分正面図である。

【図６】図６（Ａ）及び（Ｂ）は図１装置の段差測定段
階での部分側面図及び部分正面図である。

【図７】図７（Ａ）及び（Ｂ）は図１装置の段差・直径
測定段階での部分側面図及び部分正面図である。

【図８】カムシャフトの正面図である。

【図９】自動車エンジンのバブルとカムシャフトの関係
を示す断面図である。

【図１０】従来のカムシャフト測定装置を説明するもの
で、図１０（Ａ）は基準点測定時の正面図、図１０
（Ｂ）は段差測定時の正面図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト ２ ジャーナル部 ３ カム部 １１ カムシャフト測定装置 １２ リニアスケール １３ 測子 １４ 測定ヘッド １５ ヘッド駆動源（エアーシリンダ） １６ 測定アーム １７ 直径測定用測子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムシャフトの隣接するジャーナル部と
   カム部の外周の各々に同一方向からリニアスケールの測
   子を押し当ててジャーナル部とカム部の外周の段差量を
   測定すると共に、ジャーナル部の外周に押し当てた前記
   測子とこの測子と１８０゜反対方向からジャーナル部外
   周に押し当てた直径測定用測子でもってジャーナル部の
   直径を測定することを特徴とするカムシャフト測定方
   法。
2. 【請求項２】 カムシャフトの隣接するジャーナル部と
   カム部の外周の段差とジャーナル部の直径を測定する装
   置であって、 カムシャフトの隣接するジャーナル部とカム部の外周の
   各々に同一方向から弾圧接触してジャーナル部とカム部
   の外周の段差量を測定する測子を有する複数のリニアス
   ケールと、各リニアスケールを一体に支持する測定ヘッ
   ドと、測定ヘッドをリニアスケールの測子軸方向に移動
   可能に保持するヘッド駆動源と、測定ヘッドに相対移動
   可能に連結され、カムシャフトのジャーナル部の外周に
   押し当てられる段差測定用測子と１８０゜反対方向から
   ジャーナル部外周に押し当てられる直径測定用測子を先
   端に有する測定アームとを具備し、カムシャフトのジャ
   ーナル部とカム部の外周に対応するリニアスケールの測
   子を弾圧接触させたまま、ヘッド駆動源で測定ヘッドを
   測定アームの測子がジャーナル部に当接する位置まで移
   動させて、ジャーナル部とカム部の段差量とジャーナル
   部の直径を測定するようにしたことを特徴とするカムシ
   ャフト測定装置。