JP2010255495A - バルブクリアランスの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドにおけるロッカーアームとバルブリフト部との間のバルブクリアランスを、精度良く調整することができるバルブクリアランスの調整方法を提供する。
【解決手段】本願発明に係るバルブクリアランスの調整方法は、ロッカーアーム２２３と、シリンダヘッド２２１のバルブ２２２をリフトさせるバルブリフト部２３１との間の、バルブクリアランスを調整する方法であり、ロッカーアーム２２３のアジャストスクリュー２２５を一旦締め込んだ後、アジャストスクリュー２２５を緩めて所望のバルブクリアランス値とする際に、アジャストスクリュー２２５を回転制御するサーボモータ１２３による計算上のバルブ移動量と、バルブの開き量をリアルタイムに測定する測定手段３０による実測バルブ開き量とを比較し、それらの差分から補正値を求め、その補正値をサーボモータ１２３にフィードバックし、回転制御の補正を行うものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関において熱膨張変化吸収のために設定されるバルブクリアランスを調整する方法に関するものである。

内燃機関、特に自動車のエンジンにおいて、混合ガスの吸気および排気を行うために、吸排気バルブが設けられ、吸排気時にこれらのバルブが開け閉めされる。このバルブの開け閉めは、カムシャフトでコントロールされる。ここで、エンジンの内、ＯＨＶエンジンは、カムシャフトがプッシュロッドを介してロッカーアームを押し上げ、これにより吸排気バルブが開閉される。

吸排気バルブは、燃焼室からの熱によって熱膨張する。バルブが熱膨張すると吸排気タイミングが変わるため、熱膨張変化を吸収すべく、ロッカーアームがバルブリフト部（バルブリフター、バルブブリッジ）を押していない状態で、ロッカーアームとバルブリフト部との間に調整のためのクリアランス（バルブクリアランス）が設けられる。
エンジンの組立製造時においては、通常、シリンダヘッドにバルブを組み付けた後、バルブクリアランスをバルブクリアランス調整装置にて自動調整し、その調整後、バルブクリアランスを実際に測定し、確認している。

バルブクリアランス調整方法としては、例えば、特許文献１記載のものが挙げられる。このバルブクリアランス調整方法は、ロッカーアームの調整ねじ（アジャストスクリュー）を正転させて、ロッカーアームでバルブをバルブクリアランスを越える変位量で押し込んだ後、調整ねじを逆転してバルブを元の定位置まで戻し、定位置に戻って変位が停止した時点を変位停止検出手段で検出して、この時のロッカーアームの位置をクリアランス零の零点位置と認識する。その後、調整ねじを同じ逆転方向に所定の角度だけ回転させてバルブクリアランスを設定し、ロックナットで調整ねじを回転不能なようにロックするものである。ここで言うバルブクリアランスとは、左右一対の各バルブのバルブリテーナがブリッジ部材で連結されており、このブリッジ部材の頂部とロッカーアームのバルブ側端部との間の隙間のことである。

また、バルブクリアランス調整装置としては、例えば、特許文献２記載のものが挙げられる。このバルブクリアランス調整装置は、シリンダヘッドとシリンダブロックとを組み付けた実機状態で、アジャストスクリューとバルブとの間のバルブクリアランス設定を行えるようにしたものである。また、バルブクリアランス調整のための調整ヘッドは、ガイドレールに沿って上下方向に移動可能に設けられており、シリンダなどの昇降用アクチュエータにより所定のストロークで昇降駆動される。

特開２００４−２４５１１１号公報 特許２８３０７１５号公報

ところで、特許文献１，２記載の発明のいずれも、先ず、バルブクリアランスが０になるゼロポイントを探し出し、そのゼロポイントを基準に任意のバルブクリアランス値に調整を行っていた。しかし、ゼロポイントそのものが正確なものではないため、その不正確なゼロポイントに基づいて調整されたバルブクリアランスは、精度の点で問題があった。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、シリンダヘッドにおけるロッカーアームとバルブリフト部との間のバルブクリアランスを、精度良く調整することができるバルブクリアランスの調整方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく、請求項１に係る発明は、ＯＨＶエンジンのプッシュロッドにアジャストスクリューを介して揺動自在に支持されるロッカーアームと、そのロッカーアームの先端側に当接され、シリンダヘッド本体に組み込まれるバルブをリフトさせるバルブリフト部との間の、バルブクリアランスを調整する方法であって、アジャストスクリュー調整手段にて前記アジャストスクリューを一方向に回転させ、前記バルブが任意のバルブ開き量で開放される位置までアジャストスクリューを締め込んだ後、前記アジャストスクリューを逆方向に任意の回転角度で回転させ、前記バルブが任意のバルブ開き量で開放される位置から、前記ロッカーアーム先端と前記バルブリフト部とが所望のバルブクリアランス値で離間している位置までアジャストスクリューを緩める際に、前記バルブの開放位置にて前記アジャストスクリューを逆方向に回転させ、前記バルブの開放位置と前記バルブ開き量ゼロ位置との間の任意の位置までアジャストスクリューを緩めると共に、前記アジャストスクリューを回転制御するサーボモータによる計算上のバルブ移動量と、前記バルブの開き量をリアルタイムに測定する測定手段による実測バルブ開き量とを比較し、計算による理論値と実測値との差を前記サーボモータにフィードバックし、回転制御の補正を行う補正ステップと、前記任意の位置から前記バルブ開き量ゼロ位置を経て、前記ロッカーアーム先端と前記バルブリフト部とが所望のバルブクリアランス値にて離間した位置に達するまでの目標値を、前記補正ステップによる回転制御の補正値にて補正した補正制御値に基づいて、前記アジャストスクリューを回転させるクリアランス調整ステップと、を備える、ことを特徴とするバルブクリアランスの調整方法である。

請求項２に係る発明は、前記補正値を、以下の式（１）
補正値（Ｃ）＝目標値（Ｅ）×係数（α） ・・・式（１）
（ここで、係数α＝｛理論値（Ａ）−実測値（Ｂ）｝／理論値（Ａ））により求め、前記補正制御値を、以下の式（２）
補正制御値（Ｚ）＝目標値（Ｅ）＋補正値（Ｃ） ・・・式（２）
により求める請求項１記載のバルブクリアランスの調整方法である。

請求項３に係る発明は、前記アジャストスクリューを締め込む方向に回転させるときは、前記バルブの開き量を測定する前記測定手段の測定値に基づいてバルブ移動量を求め、そのバルブ移動量に基づいてアジャストスクリューの回転を停止し、前記アジャストスクリューを緩める方向に回転させるときは、前記アジャストスクリューを回転させるサーボモータの回転値に基づいてアジャストスクリュー移動量を求め、そのアジャストスクリュー移動量に基づいてアジャストスクリューの回転を停止する、請求項１記載のバルブクリアランスの調整方法である。

本発明によれば、シリンダヘッドにおけるロッカーアームとバルブリフト部との間のバルブクリアランスを調整する際、補正をかけながら調整を行うため、精度良く調整することができるという優れた効果を発揮する。

本発明の好適一実施の形態に係るバルブクリアランス調整方法を説明するためのシリンダヘッド上部およびナットランナ部の模式図である。 アジャストスクリューの移動量およびバルブの移動量と時間との関係を示す図である。 図２におけるアジャストスクリューの回転状態を説明するための図である。 図１の要部拡大図であり、バルブクリアランス値ＶＣがＶＣ＞０の状態を示す図である。 図１におけるシリンダヘッドの変形例である。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の好適一実施の形態に係るバルブクリアランス調整方法を説明するためのシリンダヘッド上部およびナットランナ部の模式図を図１に、バルブクリアランス値およびバルブの開き量と、時間との関係を図２に示す。

図１に示すように、本実施の形態に係るバルブクリアランスの調整方法に用いるシリンダヘッド２０のシリンダヘッド本体２２１にバルブ２２２が組み込まれる。このシリンダヘッド２０は、プッシュロッド２２９を備えるＯＨＶエンジンである。

バルブ２２２の先端（図中では上端）に、ロッカーアーム２２３の一端（スリッパー面２２４：図中では左下面）が接続される。このロッカーアーム２２３の他端（図中では右端）に、アジャストスクリュー２２５が螺合自在に接続される。アジャストスクリュー２２５の下端部は、シリンダヘッド本体２２１から突出するプッシュロッド２２９の先端部（ピボット軸受け）２２８に揺動自在に固定される。プッシュロッド２２９は、その下端部が図示しないカム機構に当接され、長手方向に沿ってスライド自在とされる。プッシュロッド２２９のスライド移動により、ロッカーアーム２２３は、ロッカーシャフトＣ１を支軸にしてＹ軸周りに揺動される。

また、バルブ２２２の先端に設けられるリテーナ２４０に、バルブ２２２の開き量をリアルタイムに測定するための測定手段（例えば、リニアゲージ）３０が当接状態で配置される。

ロッカーアーム２２３のアジャストスクリュー２２５に、回転手段であるアジャストスクリュー調整手段１０が係合、離脱自在に接続される。アジャストスクリュー調整手段１０は、図１に示すように、二重構造となっており、中央にアジャストスクリュー２２５に嵌合されるビットランナ１５１が配置され、そのビットランナ１５１を取り囲むようにナット２２６に嵌合される管状のナットランナ本体１５２が配置される。ナットランナ本体１５２には、ナットランナ用サーボモータ１２２が接続され、ビットランナ１５１には、減速機１５３を介してビット用サーボモータ１２３が接続される。また、アジャストスクリュー調整手段１０は、各モータ１２２，１２３を制御するコントローラ１００を備える。

ここで言う“バルブクリアランス”とは、図４に示すように、バルブ２２２の上端のバルブリフト部２３１と、ロッカーアーム２２３のスリッパー面２２４との間のクリアランスＶＣを示している。

＜なじませ動作ステップ＞
先ず、図３（ａ）に示す初期状態にあるアジャストスクリュー２２５およびナット２２６に対して初期緩めがなされる（図３（ｂ））。次に、図３（ｃ）に示すように、アジャストスクリュー２２５を一方向に回転（右回転）させ、図２に示すように、バルブリフト部２３１とスリッパー面２２４とが任意のバルブクリアランス値Ｌ１で離間している初期状態（位置ａ）から、バルブクリアランスゼロの状態（バルブ開き量ゼロの状態；位置ｂ）を経て、バルブ２２２が任意のバルブ開き量Ｌ２で開放される状態（位置ｃ）までアジャストスクリュー２２５が締め込まれる（図２の区間ａ−ｃ）。その後、任意のバルブ開放状態のまま、任意の第１安定時間ｔ１にて保持される（区間ｃ−ｄ）。その後、図３（ｄ）に示すように、アジャストスクリュー２２５を逆方向に回転（左回転）させ、任意のバルブ開放状態（位置ｄ）から、バルブクリアランスゼロ（位置ｅ）を経て、任意のバルブクリアランス値Ｌ３で離間している状態（位置ｆ）までアジャストスクリュー２２５が緩められる（図２の区間ｄ−ｆ）。その後、任意の時間ｔ２にて保持される（図２の区間ｆ−ｇ）。

この時、アジャストスクリュー２２５を締め込む方向に回転させるときは、バルブ２２２の開き量を測定する測定手段（例えば、リニアゲージ）３０の測定値に基づいて、アジャストスクリュー２２５の回転が停止される。一方、アジャストスクリュー２２５を緩める方向に回転させるときは、アジャストスクリュー２２５を回転させるビット用サーボモータ１２３（図１参照）の回転値に基づいて、アジャストスクリュー２２５の回転が停止される。

また、アジャストスクリュー２２５を締め込んでいくと、バルブクリアランスが徐々に小さくなり、バルブ開き量ゼロの状態以降は、バルブ２２２が徐々に開放される。一方、アジャストスクリュー２２５を緩めていくと、バルブ開き量が徐々に小さくなり、バルブ開き量ゼロの状態以降は、バルブクリアランスが徐々に大きくなる。

＜締め込みステップ＞
次に、図３（ｅ）に示すように、アジャストスクリュー２２５を一方向に回転させ、バルブリフト部２３１とスリッパー面２２４とが離間している任意の状態（位置ｇ）から、バルブリフト部２３１とスリッパー面２２４とが当接するバルブ開き量ゼロの状態（位置ｈ）を経て、バルブ２２２が任意のバルブ開き量Ｌ４で開放される状態（位置ｉ）までアジャストスクリュー２２５が再び締め込まれる（図２の区間ｇ−ｉ）。その後、図３（ｆ）に示すように、任意の第２安定時間ｔ３にて保持される（図２の区間ｉ−ｊ；第１安定ステップ）。

＜ガタ取りステップ＞
次に、図３（ｇ）に示すように、バルブ２２２の開き量が任意の量だけ小さくなるようにアジャストスクリュー２２５を逆方向に回転させる。具体的には、バルブ２２２を移動量Ｌｏで上昇させ、バルブ２２２の開放状態（位置ｊ）とバルブ開き量ゼロの状態（位置ｍ）との間の任意のバルブ開き量（＝Ｌ４−Ｌｏ）のガタ取り位置（位置ｋ）までアジャストスクリュー２２５が緩められる（図２の区間ｊ−ｋ）。その後、図３（ｈ）に示すように、任意の第３安定時間ｔ４にて保持される（図２の区間ｋ−ｌ；第２安定ステップ）。

ここで、バルブ２２２が開いている（リフトされている）間、すなわち区間ｈ−ｍにおいては、バルブ２２２の開き量がリニアゲージ３０（測定手段）にてリアルタイムに測定される（バルブ開き量測定ステップ）。

締め込みステップとクリアランス調整ステップ（後述）との間に、締め込みステップとは逆回転のガタ取りステップを導入することで、アジャストスクリュー２２５、ロッカーアーム２２３などの機械的なガタ（バックラッシ）が取り除かれる。このガタ取りステップおよびクリアランス調整ステップは同じ方向への回転であるが、ガタ取りステップの回転角度はクリアランス調整ステップの回転角度と比べて小さくて十分である。

＜クリアランス調整ステップ＞
その後、任意のバルブ開き量（＝Ｌ４−Ｌｏ）のガタ取り位置（位置ｌ）から、バルブ開き量ゼロの状態（位置ｍ）を経て、バルブリフト部２３１とスリッパー面２２４とが離間し、所望のバルブクリアランス値Ｌ７に達する（位置ｎ）まで、図３（ｉ）〜図３（ｋ）に示すように、更にアジャストスクリュー２２５が逆方向に回転される（図２の区間ｌ−ｎ）。その後、任意の時間ｔ５にて保持される（区間ｎ−ｏ）。最後に、図３（ｌ）に示すように、ナット２２６が締め込まれ、バルブクリアランスの調整が完了する。

ここで、従来のバルブクリアランスの調整方法におけるクリアランス調整ステップは、ガタ取り位置（位置ｌ）から所望のバルブクリアランス値Ｌ７に達する位置（位置ｎ）まで、コントローラ１００に予め設定しておいた制御値に基づいてアジャストスクリュー２２５を回転させていた。ここで言う制御値とは、ビット用サーボモータ１２３の回転角度とアジャストスクリュー２２５の回転角度との関係を規定する値である。すなわち、制御値とは、ビット用サーボモータ１２３が所定のある角度で回転した際に、アジャストスクリュー２２５が何度回転するかを予め規定したおいた値である。

一方、本実施の形態に係るバルブクリアランスの調整方法は、ガタ取りステップ後におけるクリアランスの調整過程に特徴がある。具体的には、ガタ取りステップ後、コントローラ１００にてビット用サーボモータ１２３の回転させる際、ガタ取りステップとクリアランス調整ステップとの間で、制御値に関する補正を行う（補正ステップ）。

＜補正ステップ＞
ガタ取り位置ｌとバルブ開き量ゼロ位置ｍとの間の任意の位置ｌａ（ｌｂ）までアジャストスクリュー２２５を更に緩める。その後、任意の時間ｔｃにて保持される（区間ｌａ−ｌｂ）。この任意の位置ｌａにアジャストスクリュー２２５を緩めたとき、コントローラ１００（図１参照）にてアジャストスクリュー２２５を回転制御するビット用サーボモータ１２３による計算上のバルブ移動量（理論値）と、バルブ２２２の開き量をリアルタイムに測定する測定手段３０による実測バルブ開き量Ｌ５（実測値）とが比較される。この比較演算の結果により、計算による理論値と実測値との差が求まる。この比較演算は、保持時間ｔｃの間に行うことが好ましい。

この比較演算は、先ず、以下の式（１）により補正値（Ｃ）が求められる。
補正値（Ｃ）＝目標値（Ｅ）×係数（α） ・・・式（１）
ここで、係数α＝｛理論値（Ａ）−実測値（Ｂ）｝／理論値（Ａ）とされる。
次に、式（１）により得られた補正値（Ｃ）に基づいて、アジャストスクリュー２２５の回転制御における補正制御値が以下の式（２）により求められる。
補正制御値（Ｚ）＝目標値（Ｅ）＋補正値（Ｃ） ・・・式（２）

その後、補正制御値（Ｚ）がコントローラ１００にフィードバックされ、補正をかけた状態でアジャストスクリュー２２５の回転制御が行われる。すなわち、任意の位置ｌｂからバルブ開き量ゼロ位置ｍを経て、ロッカーアーム先端（スリッパー面２２４）とバルブリフト部２３１とが所望のバルブクリアランス値Ｌ７にて離間した位置に達するまでの目標値（Ｅ）を、補正ステップによる回転制御の補正値（Ｃ）にて補正した補正制御値（Ｚ）に基づいて、アジャストスクリュー２２５が一気に回転される。これにより、所望のバルブクリアランス値Ｌ７（位置ｎ）が得られる。

このように、本実施の形態に係るバルブクリアランスの調整方法によれば、区間ｌ−ｎにおいて、コントローラ１００により、規定の制御値に基づいてアジャストスクリュー２２５を一気に回転させるのではなく、区間ｌ−ｌａにおいてのみ、規定の制御値に基づいてアジャストスクリュー２２５を回転させ、制御値の理論値と実測値との差分を求め、その差分より補正値を求め、制御値にその補正値を加味した補正制御値に基づいて、区間ｌａ−ｎにおいてアジャストスクリュー２２５を回転させ、最終調整している。

これにより、ロッカーアーム２２３やアジャストスクリュー２２５に製造バラツキがあっても、バルブ２２２ごとに、補正をかけながらアジャストスクリュー２２５の回転制御がなされるので、バルブ２２２ごとに、精度良くバルブクリアランスを調整することができる。

本実施の形態では、プッシュロッド２２９を備えるＯＨＶエンジンを例に挙げてバルブクリアランスの調整方法の説明を行った。しかし、本実施の形態に係るバルブクリアランスの調整方法は、ＯＨＶエンジンのバルブクリアランス調整に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、２本のバルブ２２２を１つのロッカーアーム２２３にて同時に駆動するバルブブリッジ４０１を備えるシリンダヘッド２２１であってもよい。バルブブリッジ４０１のガイド穴４０２に、シリンダヘッド２２１の上面にバルブ２２２と平行に立設されたガイド部材４１１が挿入され、バルブブリッジ４０１はガイド部材４１１の軸方向に移動自在に支持される。図５の例の場合、バルブ２２２の開き量を実測するリニアゲージ３０（測定手段）は、図１と同様にリテーナに当接するよう配置しても良いが、二点鎖線で示すように、バルブブリッジ４０１の上面におけるスリッパー面２２４との当接面４０３に当接するよう配置し、この当接面４０３の高さを測定するようにしても良い。そして、この当接面４０３とスリッパー面２２４との間がバルブクリアランスとされる。

また、本実施の形態に係るバルブクリアランスの調整方法は、ロッカーシャフトで軸支されたロッカーアームを有するシリンダヘッドのバルブクリアランス調整に対しても、適用可能であることは言うまでもない。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

１０ アジャストスクリュー調整手段
２０ シリンダヘッド（ＯＨＶエンジン）
３０ 測定手段
１２３ サーボモータ
２２１ シリンダヘッド本体
２２２ バルブ
２２３ ロッカーアーム
２２４ スリッパー面（ロッカーアームの先端側）
２２５ アジャストスクリュー
２２９ プッシュロッド
２３１ バルブリフト部

Claims (3)

1. ＯＨＶエンジンのプッシュロッドにアジャストスクリューを介して揺動自在に支持されるロッカーアームと、そのロッカーアームの先端側に当接され、シリンダヘッド本体に組み込まれるバルブをリフトさせるバルブリフト部との間の、バルブクリアランスを調整する方法であって、
   アジャストスクリュー調整手段にて前記アジャストスクリューを一方向に回転させ、前記バルブが任意のバルブ開き量で開放される位置までアジャストスクリューを締め込んだ後、前記アジャストスクリューを逆方向に任意の回転角度で回転させ、前記バルブが任意のバルブ開き量で開放される位置から、前記ロッカーアーム先端と前記バルブリフト部とが所望のバルブクリアランス値で離間している位置までアジャストスクリューを緩める際に、
   前記バルブの開放位置にて前記アジャストスクリューを逆方向に回転させ、前記バルブの開放位置と前記バルブ開き量ゼロ位置との間の任意の位置までアジャストスクリューを緩めると共に、前記アジャストスクリューを回転制御するサーボモータによる計算上のバルブ移動量と、前記バルブの開き量をリアルタイムに測定する測定手段による実測バルブ開き量とを比較し、計算による理論値と実測値との差を前記サーボモータにフィードバックし、回転制御の補正を行う補正ステップと、
   前記任意の位置から前記バルブ開き量ゼロ位置を経て、前記ロッカーアーム先端と前記バルブリフト部とが所望のバルブクリアランス値にて離間した位置に達するまでの目標値を、前記補正ステップによる回転制御の補正値にて補正した補正制御値に基づいて、前記アジャストスクリューを回転させるクリアランス調整ステップと、
   を備える、
   ことを特徴とするバルブクリアランスの調整方法。
2. 前記補正値を、以下の式（１）
   補正値（Ｃ）＝目標値（Ｅ）×係数（α） ・・・式（１）
   （ここで、係数α＝｛理論値（Ａ）−実測値（Ｂ）｝／理論値（Ａ））
   により求め、
   前記補正制御値を、以下の式（２）
   補正制御値（Ｚ）＝目標値（Ｅ）＋補正値（Ｃ） ・・・式（２）
   により求める
   請求項１記載のバルブクリアランスの調整方法。
3. 前記アジャストスクリューを締め込む方向に回転させるときは、前記バルブの開き量を測定する前記測定手段の測定値に基づいてバルブ移動量を求め、そのバルブ移動量に基づいてアジャストスクリューの回転を停止し、
   前記アジャストスクリューを緩める方向に回転させるときは、前記アジャストスクリューを回転させるサーボモータの回転値に基づいてアジャストスクリュー移動量を求め、そのアジャストスクリュー移動量に基づいてアジャストスクリューの回転を停止する、
   請求項１記載のバルブクリアランスの調整方法。
   

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