JP2000042870A - バルブシートの圧入隙間検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッドに圧入されたバルブシートの
端面とシリンダヘッドの突き当て面との間の圧入隙間を
自動的に検出する。 【解決手段】 シリンダヘッド２の圧入孔に圧入された
バルブシート６，８の端面とシリンダヘッド２の突き当
て面との間の隙間を検出するバルブシートの圧入隙間検
出装置であって、バルブシート６，８の中心軸に沿って
軸方向に走査移動自在に配置され、被測定面に向けて径
方向外方に光を照射する光源と被測定面からの反射光を
受光する受光素子とが設けられた測定ヘッド１５ａ，１
５ｂを有している。それぞれの測定ヘッド１５ａ，１５
ｂは、移動手段１４ａ，１４ｂによって軸方向に移動さ
れる。それぞれの測定ヘッド１５ａ，１５ｂを走査移動
しながら受光素子からの信号に基づいて、隙間の有無と
寸法とが求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリンダヘッドに圧
入されたバルブシートの端面とシリンダヘッドの突き当
て面との間の圧入隙間を検出するバルブシートの圧入隙
間検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用の内燃機関はシリンダボアが形成
されたシリンダブロックと、これに取り付けられるシリ
ンダヘッドとを有しており、シリンダヘッドとシリンダ
ボアとにより燃焼室が形成されるようになっている。シ
リンダヘッドには燃焼室内に吸入空気を供給するための
吸気ポートと、燃焼後の排気ガスを排出するための排気
ポートとが形成され、それぞれのポートはバルブによっ
て開閉されるようになっている。

【０００３】それぞれのポートにはバルブの気密性と耐
久性を確保するために、リング状のバルブシートが取り
付けられるようになっており、バルブシートは鉄系の焼
結材料などからなり、通常、アルミニウム合金製のシリ
ンダヘッドに形成された圧入孔に圧入することにより取
り付けられている。

【０００４】圧入孔はバルブシートの外周面が嵌合する
内周面と、バルブシートの端面が接触する径方向の突き
当て面とを有しており、所望のエンジン性能を得るため
には、吸気バルブおよび排気バルブのバルブシートが隙
間なくシリンダヘッドに圧入されていることが必要であ
り、このため、バルブシートを圧入孔に圧入した後に、
バルブシートの端面と突き当て面との間の隙間寸法の測
定が行われている。

【０００５】従来では、隙間寸法を測定するために、複
数の厚みを有する薄板材からなるシムを用い、隙間であ
ると予想される場所に作業者が手作業により所定の厚み
のシムを差し込んで、シムが入れば隙間があると判断し
ている。たとえば、0.04mmのシムが入れば、0.04mm以上
の隙間があると判断している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シムを
差し込んで隙間の寸法を測定する方式では、隙間に斜め
にシムを差し込んだ場合には正確に寸法を測定すること
ができず、作業者の感覚で判断することから、測定値が
不安定となる。また、厚みが相違した多種類のシム、た
とえば、0.03、0.04、0.05mmなどを用意しておかないと
正確な隙間寸法の測定を行うことができないので、作業
性を向上させることができない。しかも、この隙間寸法
の測定は、全てのバルブシートについて行っており、測
定作業に時間がかかり、エンジンの製造コストを高くす
ることにもなる。

【０００７】微少な隙間を測定するために、レーザー光
を被測定物に照射して反射光を検出する方式も可能で
り、レーザーにより微少隙間を測定するようにした測定
装置としては、たとえば、特開平5-95167 号公報および
特開平5-87538 号公報に開示されるものがある。しかし
ながら、これらの装置では、バルブシートの端面とシリ
ンダヘッドの突き当て面との間の隙間のように、リング
状の部材の端面における隙間を測定することはできな
い。

【０００８】本発明の目的は、シリンダヘッドに圧入さ
れたバルブシートの端面とシリンダヘッドの突き当て面
との間の圧入隙間を自動的に検出し得るようにすること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のバルブシートの
圧入隙間検出装置は、シリンダヘッドの圧入孔に圧入さ
れたリング状のバルブシートの端面と前記シリンダヘッ
ドの突き当て面との間の隙間を検出するバルブシートの
圧入隙間検出装置であって、前記バルブシートの中心軸
に沿って軸方向に走査移動自在に配置され、被測定面に
向けて径方向外方に光を照射する光源と被測定面からの
反射光を受光する受光素子とが設けられた測定ヘッド
と、前記測定ヘッドを軸方向に移動する移動手段と、前
記測定ヘッドを走査移動しながら前記受光素子からの信
号に基づいて、反射光の波形を表示する表示手段とを有
し、前記隙間の有無を求めるようにしたことを特徴とす
る。また、本発明のバルブシートの圧入隙間検出装置
は、前記表示手段により前記隙間の有無を表示するよう
にし、該表示から前記隙間の寸法を求めるようにしたこ
とを特徴とする。

【００１０】軸方向に走査移動自在の棒状部材と、この
棒状部材の基端部に設けられ先端側に光を照射する光源
と、前記棒状部材の先端部に設けられ前記光源からの光
を被測定面に向けて径方向に折り曲げて反射させる反射
部材と、前記被測定面からの反射光を受光する受光素子
とにより前記測定ヘッドを形成するようにしても良く、
前記光源を半導体レーザーとし前記受光素子をＣＣＤ素
子としても良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施の形態であるバルブ
シートの圧入隙間検出装置の全体を示す一部切り欠き正
面図であり、基盤１の上には、被測定物であるシリンダ
ヘッド２を支持するためのワーク支持台３が取り付けら
れている。シリンダヘッド２はワーク支持台３に対して
クランプ部材４により固定されるようになっており、シ
リンダヘッド２をワーク支持台３の所定の位置に位置決
めするために、ワーク支持台３にはシリンダヘッド２に
形成された孔に嵌合する図示しない位置決めピンが設け
られている。

【００１３】このシリンダヘッド２に形成された吸気ポ
ート５には吸気バルブが接触するリング状のバルブシー
ト６が圧入されており、排気ポート７には排気バルブが
接触するリング状のバルブシート８が圧入されている。

【００１４】基盤１にはワーク支持台３の下方に位置さ
せて測定機支持台１１が設けられ、この測定機支持台１
１には台座１２が設けられている。この台座１２には２
本の走査移動ロッド１３ａ，１３ｂが軸方向に走査移動
自在に設けられ、それぞれの走査移動ロッド１３ａ，１
３ｂは走査移動手段１４ａ，１４ｂによって軸方向に往
復動自在となっている。それぞれの走査移動手段１４
ａ，１４ｂとしては、空気圧シリンダや電動モータなど
種々のものを使用することができる。それぞれの走査移
動ロッド１３ａ，１３ｂの先端には測定ヘッド１５ａ，
１５ｂが取り付けられている。

【００１５】図２は一方の測定ヘッド１５ａを示す拡大
図であり、測定ヘッド１５ａは走査移動ロッド１３ａに
取り付けられた棒状部材１６を有し、この棒状部材１６
の先端部には蒸着ミラーなどからなる反射部材１７が設
けられており、棒状部材１６の基端部には測定器１８が
設けられている。

【００１６】この測定器１８内にはレーザービームを発
生させて半導体レーザーが設けられており、この半導体
レーザーから照射されたレーザービームは、反射部材１
７でほぼ直角方向、つまりバルブシート６の径方向に折
り曲げられて、シリンダヘッド２の被測定面に照射され
るようになっている。測定器１８内にはさらに、被測定
面で反射して反射部材１７を介して測定器１８に向けて
反射したレーザービームを受光する受光素子が組み込ま
れている。

【００１７】図１に示すように、それぞれのバルブシー
ト６，８の中心軸の延長上に測定ヘッド１５ａ，１５ｂ
の棒状部材１６が位置した状態のもとで、走査移動手段
１４ａ，１４ｂを駆動してそれぞれの反射部材１７をバ
ルブシート６，８内に入り込ませる。反射部材１７がバ
ルブシート６，８内に入り込んだ状態のもとで、光源で
ある半導体レーザーからレーザービームを反射部材１７
に向けて照射すると、被測定面に向けてレーザービーム
が照射され、被測定面からの反射光が反射部材１７で反
射して測定器１８内の受光素子に到達する。

【００１８】受光素子としては、ＣＣＤ(charge couple
d device) 素子が用いられており、このＣＣＤ素子はこ
れに到達した反射光の光量に応じた電圧信号を出力す
る。この信号を処理することによって、図２に示したバ
ルブシート６，８の端面９とシリンダブロック２に形成
された圧入孔の突き当て面１０との間に隙間が有るか否
かと、隙間が存在する場合にその寸法を検出することが
できる。その際には、図２に示すように、反射部材１７
によって反射したレーザービームがバルブシート６，８
の内周面に到達する位置Ｓ₁ まで反射部材１７がバルブ
シート内に入り込むまで測定ヘッド１５ａを送り移動し
た後に、レーザービームが突き当て面１０を過ぎる位置
Ｓ₂ までストロークＳだけ計測走査移動させることによ
り、隙間の存否と寸法とが求められる。

【００１９】図示するシリンダヘッド２には、図３に示
すように、１つのシリンダボアに対応させて吸気ポート
５と排気ポート７とが２つずつ設けられており、２つの
吸気用のバルブシート６と２つの排気用のバルブシート
８との合計４つのバルブシートが設けられている。

【００２０】台座１２には２つの測定ヘッド１５ａ，１
５ｂが設けられており、同時に２つのバルブシート６，
８の圧入隙間の検出を行うことができ、２つのバルブシ
ートの隙間検出を行った後、測定ヘッド１５ａ，１５ｂ
を後退移動させるとともに、台座１２を図１の紙面に垂
直な方向に搬送移動することによって、１つの燃焼室に
ついての４つのバルブシートの隙間検出を行うことがで
きる。台座１２を搬送移動するために、測定器支持台１
１と台座１２との間には、スライダ１９が設けられてい
る。

【００２１】１つのバルブシートについて図３において
符号ａ〜ｃ示すように、複数個所の隙間検出を行うに
は、測定ヘッド１５ａ，１５ｂをそれぞれ割り出し回転
し得るようにしても良く、あるいは、それぞれの測定個
所に対応した位置にレーザービームを照射するようにし
た反射部材１７を有する専用の測定ヘッドが複数設けら
れた隙間検出装置をそれぞれの台座の部分でスライダ１
９に取り付けるようにしても良い。専用の測定ヘッドを
設けるようにした場合には、スライダ１９によって台座
を移動させることによって順次、所定の個所ａ〜ｃの部
位の隙間検出を行うことができる。１つのバルブシート
の圧入隙間の測定は、図３に示すように、中心軸周りに
１２０度の位相で３個所測定するようにしても良く、１
８０度の位相で２個所測定するようにしても良い。この
ように、中心軸周りに複数個所測定することによってど
の方向に隙間が発生していても、その値を測定すること
ができる。

【００２２】図４は図１に示した隙間検出装置の作動を
制御する制御回路を示すブロック図であり、測定器１８
に組み込まれた受光素子としてのＣＣＤ素子２１からの
受光信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によりアナログ信号から
デジタル信号に変換された後に、演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）などを有する制御部２３に送られるようになってい
る。

【００２３】制御部２３からは、移動手段１４ａ，１４
ｂと光源としての半導体レーザー２４とにそれぞれ作動
信号が送られ、スライダ１９にも作動信号が送られるよ
うになっている。さらに、制御部２３からはモニター２
５およびプリンタ２６に信号が送られるようになってお
り、それぞれが表示手段を構成している。

【００２４】制御部２３からの信号により移動手段１５
ａ，１５ｂが駆動されると、測定ヘッド１５ａ，１５ｂ
はそれぞれ図２における測定開始位置Ｓ₁ まで接近送り
移動されるとともに、この位置から測定終了位置Ｓ₂ ま
でのストロークＳだけ走査移動されることになる。

【００２５】測定ヘッド１５ａ，１５ｂの走査移動信号
と、ＣＣＤ素子２１からの受光信号とに基づいて、制御
部２３からはモニター２５の画面に表面状態が表示され
ることになり、さらにはその状態をプリンタ２６により
印字することができる。

【００２６】図５（Ａ），（Ｂ）は図１に示す隙間検出
装置を用いてバルブシート６，８の隙間を検出した場合
における検出結果をプリンタ２６により印字したグラフ
である。

【００２７】図５（Ａ）は隙間の値が0.02mmの場合の検
出結果を示すグラフであり、隙間の値が0.01mmの場合に
も同様の検出結果が得られた。図５（Ｂ）は隙間が0.03
mmの場合の検出結果を示すグラフであり、隙間の値Ｃを
そのグラフから読み取ることによって、その値を検出す
ることができる。隙間が0.04mmの場合、0.05mmの場合に
も同様にしてそれぞれの値を読み取ることができた。

【００２８】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。

【００２９】たとえば、図示する実施の形態にあって
は、反射部材を測定ヘッドの先端に設け、これにレーザ
ービームを照射して被測定面にレーザービームを反射さ
せるようにしているが、バルブシートの径が大きい場合
には、光源と受光素子とを有する測定器の部分を測定ヘ
ッドの先端部に設けて、その部分をバルブシートに入り
込ませるようにしても良い。また、図示する場合には測
定ヘッドは２つ設けられているが、１つの測定ヘッドと
しても良い。さらに、受光素子としては、ＳＳＤ素子以
外にＰＳＤ素子（光位置検出素子）を用いるようにして
も良い。

【００３０】

【発明の効果】人手によって行ってた圧入隙間寸法の測
定を、光を被測定面に照射するようにしてその反射光か
ら検出するようにしたので、バルブシートの圧入隙間の
測定を自動的に行うことが可能となり、能率的に高い測
定精度で圧入隙間の存否とその値とを検出することが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるバルブシートの圧
入隙間検出装置を示す正面図である。

【図２】図１の要部を示す拡大正面図である。

【図３】シリンダヘッドのうちバルブシートの部分を示
す正面図である。

【図４】圧入隙間検出装置の作動を制御する制御回路を
示すブロック図である。

【図５】（Ａ）は隙間寸法が0.02mmの場合の測定結果を
示すグラフであり、（Ｂ）は隙間寸法が0.03mmの場合の
測定結果を示すグラフである。

【符号の説明】

２ シリンダヘッド ３ ワーク支持台 ６，８ バルブシート １０ 圧入孔 １３ａ，１３ｂ 走査移動ロッド １４ａ，１４ｂ 移動手段 １５ａ，１５ｂ 測定ヘッド １７ 反射部材 １８ 測定器 ２１ ＣＣＤ素子（受光素子） ２４ 半導体レーザー（光源） ２５ モニター ２６ プリンタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドの圧入孔に圧入されたリ
   ング状のバルブシートの端面と前記シリンダヘッドの突
   き当て面との間の隙間を検出するバルブシートの圧入隙
   間検出装置であって、 前記バルブシートの中心軸に沿って軸方向に走査移動自
   在に配置され、被測定面に向けて径方向外方に光を照射
   する光源と被測定面からの反射光を受光する受光素子と
   が設けられた測定ヘッドと、 前記測定ヘッドを軸方向に移動する移動手段と、 前記測定ヘッドを走査移動しながら前記受光素子からの
   信号に基づいて、反射光の波形を表示する表示手段とを
   有し、 前記隙間の有無を求めるようにしたことを特徴とするバ
   ルブシートの圧入隙間検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバルブシートの圧入隙間
   検出装置において、前記表示手段により前記隙間の有無
   を表示するようにし、該表示から前記隙間の寸法を求め
   るようにしたことを特徴とするバルブシートの圧入隙間
   検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のバルブシートの
   圧入隙間検出装置において、前記測定ヘッドは、軸方向
   に走査移動自在の棒状部材と、この棒状部材の基端部に
   設けられ先端側に光を照射する光源と、前記棒状部材の
   先端部に設けられ前記光源からの光を被測定面に向けて
   径方向に折り曲げて反射させる反射部材と、前記被測定
   面からの反射光を受光する受光素子とを有することを特
   徴とするバルブシートの圧入隙間検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３のいずれか１項に
   記載のバルブシートの圧入隙間検出装置において、前記
   光源は半導体レーザーであり、前記受光素子はＣＣＤ素
   子であることを特徴とするバルブシートの圧入隙間検出
   装置。