JP2011069355A - バルブ移動量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関用エンジンを車載した状態のファイアリング時に測定可能であり、バルブとバルブスプリングとの間に環状空間が十分に形成されていないときにもセンサを装着可能であり、バルブ移動量が大きく可変する場合であっても１つのセンサで測定可能なバルブ移動量測定方法の提供。
【解決手段】バルブ移動量測定方法のバルブ移動量測定工程では、連続可変動弁機構４０を有する内燃機関用エンジン１の部分を、シリンダブロックを取り外した状態として組立てて、ガイド２３の上端たる反バルブ４９側端部にガイド２３と同軸的にセンサ２６を固着させる。そして、シリンダブロックの部分も含めて内燃機関用エンジン１を組立てて、実際に内燃機関用エンジン１を動作させ、カムシャフト４２の回転角度と電圧値との関係を示すグラフを描き、バルブ４９の移動量が実際にどのくらいであるかの測定を行う。
【選択図】図４

Description

本発明はバルブ移動量測定方法に関し、特に連続可変動弁機構を有する内燃機関用エンジンに設けてファイアリング状態でバルブのリフト量を測定することができるバルブ移動量測定方法に関する。

従来より内燃機関用エンジンとしては、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、ホルダとがこの順で接続されて設けられている構成のものが知られている。シリンダブロックには内燃機関のシリンダが設けられ、シリンダヘッドには吸気弁又は排気弁のバルブがバルブステムと一体でバルブステムの軸方向へ往復移動可能に設けられている。バルブはバルブスプリングにより吸気弁又は排気弁が閉じた状態となる方向へ付勢されている。

ホルダには、ホルダに固定された支承部材と、ホルダに支承されカム部を有するカムシャフトとが設けられている。また、ガイドを貫通しバルブステムと同軸的に設けられバルブステムのエンド部に一端が当接しガイドに案内されてバルブステムと一体でバルブステムの往復方向へ移動可能なプッシュロッドが設けられている。また、アーム部とアーム部に回転可能に支承されたローラ部とを有しアーム部の基端は支承部材に回動可能に支承されアーム部の自由端はプッシュロッドの他端に当接しローラ部は基端と自由端との間の位置に設けられてカムシャフトのカム部に回転当接するロッカーアームが設けられている。

更に、バルブの移動量を可変とした構成のもの、即ち、連続可変動弁機構を有する内燃機関用エンジンが従来より知られている。このような構成のものとしては、例えば、バルブの移動量を可変とするために、カムシャフトはリフト区間を有するカムロブを備えており、ホルダにはロッカーシャフトが支承されている。また、ロッカーアームは、一端がロッカーシャフトによって揺動自在に支承された第１ロッカーアームと、第１ロッカーアームの他端と連結ピンによって一端が揺動自在に連結され他端がプッシュロッドの他端に当接し上面に摺動面を有する第２ロッカーアームとを有しており、ローラ部は、連結ピンによって軸支されカムロブと回転接触するように配置されたローラベアリングを有している。

そして、ローラベアリングを下方に押圧する押圧手段を備えており、カムロブのリフト区間の中間点にローラベアリングが接触する際に、ロッカーシャフトの中心と、ローラベアリングの中心と、第２ロッカーアーム及びバルブのステムエンドの接触面とが、この順で略直線状に配置されている。

カムシャフトの回転によりカムロブと接触するローラベアリングが揺動した際に、第２ロッカーアーム部の一端が制御シャフトによって軸支され、第２ロッカーアーム部の他端が第２ロッカーアームの摺動面上を揺動する制御アームとの接点を支点として揺動してバルブが上下して開閉されるように構成されている。このような連続可変動弁機構は、例えば、特開２００７−１１３４１９号公報（特許文献１）に記載されている。

このような内燃機関用エンジンにおいては、バルブの移動量が適正な値となっているか否かを確認するために、バルブの移動量を測定する必要がある。バルブの移動量の測定方法としては、例えば、シリンダブロックからピストン等を取外し、シリンダ内におけるバルブの直下に渦電流を利用する近接センサ等を設けた測定機構（以下「従来の第１測定機構」とする）により、エンジンを台上において運転（モータリング）することにより、バルブの軸線方向の変位を傘表側より測定する方法が知られている。

しかし、このような測定方法ではファイアリング時のバルブの移動量の測定が行えない。また、バルブ傘の表面に凹凸がある場合があり、このような場合に渦電流のばらつきが大きくなる。また、内燃機関用エンジンの軽量化、コンパクト化によりバルブ傘径が小さく構成される傾向があるが、計測しようとするバルブ傘の表面がセンサの３倍程度の径を有する必要があることが知られており、これを満たさないと計測精度が最低でも３０％以上低下する。また、バルブ傘の表面がシリンダヘッドの下面よりもセンサから離間した位置に配置されているため、シリンダヘッドの下面もセンサにより計測されてしまい計測値がその分小さくなってしまう。

そこで、組み立てられた状態の内燃機関用エンジンのバルブとバルブスプリングとの間の環状空間に差動トランス式の変位センサを設け、その１次及び２次コイルを巻回したボビン内を、スプリングリテーナに設けられた小径軸部が往復動するように構成した測定機構（以下「従来の第２測定機構」とする）により、ファイアリング時のバルブの変位を検出する測定方法が知られている。これらの測定方法は、例えば、特開２０００−１６２０９３号公報（特許文献２）に記載されている。

特開２００７−１１３４１９号公報 特開２０００−１６２０９３号公報

しかし、上述した従来の第１測定機構では、前述のようにファイアリング時のバルブ移動量の測定を行うことができない。また上述の従来の第２測定機構については、特開２００７−１１３４１９号公報（特許公報１）に記載の連続可変動弁機構を有する内燃機関用エンジンのように、バルブとバルブスプリングとの間に環状空間が十分に形成されていない構成へ応用することは困難である。

また、従来の第１測定機構、従来の第２測定機構共に、バルブの移動量が大きく可変する場合には、１つのセンサで測定することは困難であり、可変領域をいくつかの領域に分けてそれぞれ測定する必要がある。

そこで本発明は、内燃機関用エンジンを車載した状態のファイアリング時に測定可能であり、バルブとバルブスプリングとの間に環状空間が十分に形成されていないときにもセンサを装着可能であり、バルブ移動量が大きく可変する場合であっても１つのセンサで測定可能なバルブ移動量測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関用エンジンのバルブ移動量測定方法であって、該内燃機関用エンジンには、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、ホルダとがこの順で接続されて設けられ、該シリンダブロックには内燃機関のシリンダが設けられ、該シリンダヘッドには吸気弁又は排気弁のバルブがバルブステムと一体で該バルブステムの軸方向へ往復移動可能に設けられ、該ホルダには、略筒状をなし該ホルダに固定されたガイドと、該ホルダに支承された支承部材と、該ホルダに支承されカム部を有するカムシャフトと、該ガイドを貫通し該バルブステムと同軸的に設けられ該バルブステムのエンド部に一端が当接し該ガイドに案内されて該バルブステムと一体で該バルブステムの往復方向へ移動可能なプッシュロッドと、アーム部と該アーム部に回転可能に支承されたローラ部とを有し該アーム部の基端は該支承部材に回動可能に支承され該アーム部の自由端は該プッシュロッドの他端に当接し該ローラ部は該基端と該自由端との間の位置に設けられて該カムシャフトのカム部に回転当接するロッカーアームとが設けられ、該プッシュロッドの一部に該プッシュロッドの軸方向へ径が徐々に変化するテーパ部を設けるとともに、該ガイドの反バルブ側端部にリング状のセンサを設けて該センサの内周面により画成される空間に該プッシュロッドの該テーパ部を貫通させ、該センサの内周面と該テーパ部の周面との間の距離の変化を該センサで検出することにより該バルブの移動量を検出するバルブ移動量測定工程を有するバルブ移動量測定方法を提供している。

ここで、該支承部材はロッカーシャフトからなり、該ホルダには制御シャフトが支承されて設けられ、該カムシャフトはリフト区間を有するカムロブを備え、該ロッカーアームは、一端が該ロッカーシャフトによって揺動自在に支承された第１ロッカーアームと、該第１ロッカーアームの他端と連結ピンによって一端が揺動自在に連結され他端が該プッシュロッドの他端に当接し上面に円弧状の摺動面を有する第２ロッカーアームとを有し、該ローラ部は、該連結ピンによって軸支され該カムロブと回転接触するように配置されたローラベアリングを有し、該ローラベアリングを下方に押圧する押圧手段と、一端が該制御シャフトに支承され他端が該第２ロッカーアームの該摺動面上を揺動可能な制御アームとを備え、該カムシャフトの回転により該カムロブと接触する該ローラベアリングが揺動した際に、該第２ロッカーアームが、該第２ロッカーアームと該制御アームとの接点を支点として揺動して該バルブが上下して開閉され、該接点が該摺動面上であって該バルブの上下方向の移動量が最大となる部分に位置し、且つ該バルブの上下方向の移動量が最大となるときの上下方向における該バルブの移動可能な範囲の中央位置に該バルブが位置しているときに、該ロッカーシャフトの中心と、該ローラベアリングの中心と、該第２ロッカーアームと該プッシュロッドの他端との接触部とが、この順で略直線状に配置される連続可変動弁機構に設けられたバルブ移動量測定機構を用いて行うことが好ましい。

請求項１記載のバルブ移動量測定方法によれば、プッシュロッドの一部にプッシュロッドの軸方向へ径が徐々に変化するテーパ部を設けるとともに、ガイドの反バルブ側端部にリング状のセンサを設けてセンサの内周面により画成される空間にプッシュロッドのテーパ部を貫通させ、センサの内周面とテーパ部の周面との間の距離の変化をセンサで検出することによりバルブの移動量を検出するバルブ移動量測定工程を有するため、内燃機関用エンジンのシリンダヘッドやシリンダブロックを改造せずに、バルブ移動量を測定するためのバルブ移動量測定機構を内燃機関用エンジンに設けることができ、エンジンが組み立てられた状態であって内燃機関用エンジンを車載した状態のファイアリング時にセンサの内周面とテーパ部の周面との間の距離の変化をセンサで検出することによって、プッシュロッド軸方向へプッシュロッドと一体で移動するバルブの移動量を検出することができる。

また、プッシュロッドの一部はプッシュロッドの軸方向へ径が徐々に変化するテーパ部を有しているため、テーパ部のテーパ量を調整することにより、プッシュロッドの軸方向にプッシュロッドが長い距離で移動する場合であっても、１つのセンサを用いて高い精度でプッシュロッドの移動量を測定することができ、この結果、１つのセンサを用いて高い精度でバルブの移動量を測定することができる。

また、ガイドの反バルブ側端部にリング状のセンサが設けられているため、バルブとバルブスプリングとの間に環状空間が十分に形成されていない場合であっても、内燃機関用エンジンにバルブ移動量を測定するためのバルブ移動量測定機構を設けることができる。

請求項２記載のバルブ移動量測定方法によれば、連続可変動弁機構に設けられているため、カムタペット式機構の上方にロッカーアーム機構を常設する構成であってもセンサを容易に取付けることができる。

本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構を示す概略図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構のセンサを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側方断面図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構のセンサ及びテーパ部を示す側方断面図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構のセンサ及びテーパ部を示す側方要部断面図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられている内燃機関用エンジンの連続可変動弁機構においてカムロブのベース区間ｂにローラベアリングが当接している状態を示す概念図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられている内燃機関用エンジンの連続可変動弁機構においてカムロブのリフト区間ａにローラベアリングが当接し始めた状態を示す概念図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられている内燃機関用エンジンの連続可変動弁機構においてカムロブの中間点ｄにローラベアリングが当接している状態を示す概念図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられている内燃機関用エンジンの連続可変動弁機構においてロッカーシャフトの中心ｅと、ローラベアリングの中心ｆと、第２ロッカーアームとプッシュロッドとの接触面ｇとが略直線状に配置された状態を示す概念図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられている内燃機関用エンジンの連続可変動弁機構においてカムロブの中央点ａ１により近づいた部分にローラベアリングが当接している状態を示す概念図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられている内燃機関用エンジンの連続可変動弁機構においてカムロブの中央点ａ１にローラベアリングが当接している状態を示す概念図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられる内燃機関用エンジンの第１ホルダに第２ホルダを固定する様子を示す斜視図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられる内燃機関用エンジンホルダにロッカーアームを取付ける様子を示す斜視図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられる内燃機関用エンジンホルダに制御シャフトを取付ける様子を示す斜視図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構が設けられる内燃機関用エンジンホルダに制御シャフトと固定ボルトとを取付ける様子を示す斜視図。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構により測定された電圧値とカムシャフトの回転角度との関係を示すグラフ。 本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構により測定された電圧値とプッシュロッドの移動量たるストローク量との関係を示すグラフ。

本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法について説明する。先ず、本発明の実施の形態によるバルブ移動量測定方法に用いられるバルブ移動量測定機構について図１乃至図１１に基づき説明する。図１に示されるようにバルブ移動量測定機構は、連続可変動弁機構４０を有する内燃機関用エンジン１に設けられる。内燃機関用エンジン１には、図示せぬシリンダブロックと、シリンダヘッド１０と、ホルダ２０とがこの順で接続されて設けられている。図示せぬシリンダブロックは、シリンダヘッド１０の下方に設けられており、シリンダブロックには図示せぬ内燃機関のシリンダが設けられ、シリンダ内にはピストンがシリンダの軸方向に摺動可能に設けられている。

ホルダ２０は、シリンダヘッド１０に接続されている第１ホルダ２１と、第１ホルダ２１に接続された第２ホルダ２２とから構成されている。第１ホルダ２１には、略筒状をなすガイド２３が第１ホルダ２１に固定されて設けられており、ガイド２３の内周面により画成される空間には、プッシュロッド２４が貫通している。プッシュロッド２４は、後述のバルブステム４９Ａと同軸的な位置関係で配置されバルブステム４９Ａのエンド部に一端が当接しており、ガイド２３に案内されてバルブステム４９Ａと一体でバルブステム４９Ａの往復方向へ移動可能である。

プッシュロッド２４上端近傍部分は、プッシュロッド２４の軸方向の下方へ径が徐々に縮径するテーパ部２４Ａを有している。テーパ部２４Ａは、図３又は図４に示されるように上端の最大径が５．５ｍｍであり、テーパ量は、テーパ部２４Ａの最大径を有する上端の部分からテーパ部２４Ａの軸方向の下方へ１０ｍｍ移動する毎に半径が０．５ｍｍ縮径する量である。このテーパ量とすることにより、計測分解能０．５μｍを保証することができる。

テーパ部２４Ａは、プッシュロッド２４の軸方向において２０．５５ｍｍの長さに渡って設けられている。この長さは、後述のバルブ４９の往復移動量の可変可能な範囲である０ｍｍ〜７．５５ｍｍの最大値である７．５５ｍｍと、後述のセンサ２６の軸方向長さ５ｍｍと、軸方向における図１の上側の余裕代４ｍｍと、軸方向における図１の下側の余裕代４ｍｍとを足し合わせた長さである。

ガイド２３の反バルブ４９側端部、即ち、図１に示されるガイド２３の上端には図２に示すようなリング状、より詳細には筒状をしたセンサ２６が設けられている。センサ２６の寸法は内径が５．８ｍｍであり、外径が１３ｍｍであり、軸方向長さが５ｍｍであり、電圧値を出力するためのコード２６Ａが接続されている。センサ２６はガイド２３と同軸的に配置されてガイド２３の上端に固定されており、センサ２６の内周面により画成される空間をプッシュロッド２４のテーパ部２４Ａが貫通している。センサ２６は、いわゆる渦電流式変位センサ２６からなり、磁場を発生させ電場の抵抗に対する電圧値を読取り、渦電流損失を検出することにより、その内周面により画成される空間内に配置された物体から当該内周面までの距離を電圧値として出力可能に構成されている。

従って、プッシュロッド２４がバルブステム４９Ａ及びバルブ４９と一体でプッシュロッド２４の軸方向へ移動することにより、プッシュロッド２４の半径方向におけるプッシュロッド２４のテーパ部２４Ａの周面とセンサ２６の内周面との間の距離が変化すると、その変化量に応じて電圧値が変化して出力されるように構成されている。即ち、センサ２６の内周面とテーパ部２４Ａの周面との間の距離の変化をセンサ２６で検出することにより、連続的に移動量が可変しながらバルブ４９が移動したときの移動量を検出可能である。

また、シリンダヘッド１０及びホルダ２０には連続可変動弁機構４０が設けられている。連続可変動弁機構４０は、カムロブ４１を備え第２ホルダ２２に支承されたカムシャフト４２と、第２ホルダ２２に支承されたロッカーシャフト４３によって一端を揺動自在とされた第１ロッカーアーム４４と、連結ピン４５によって第１ロッカーアーム４４の他端と一端が揺動自在に連結され、上面に摺動面４６ａを有し他端が後述のプッシュロッド２４の他端に当接可能な第２ロッカーアーム４６とを有する。また連続可変動弁機構４０は、連結ピン４５によって軸支され、カムロブ４１と当接可能に設けられたローラベアリング４７と、そのローラベアリング４７や第１ロッカーアーム４４、第２ロッカーアーム４６を下方に押圧する押圧手段４８と、第２ロッカーアーム４６の他端に上端が当接可能に配置されたプッシュロッド２４と、棒状のバルブステム４９Ａと一体で当該バルブステム４９Ａの軸方向へ往復移動可能に設けられプッシュロッド２４の下端にバルブステム４９Ａの図１に示される上端たるステムエンド４９ａが当接可能なバルブ４９と、制御アーム５１とを有する。ロッカーシャフト４３は支承部材に相当する。

ローラベアリング４７は、連結ピン４５によって第１ロッカーアーム４４の端部（他端）の位置及び第２ロッカーアーム４６の端部（一端）の位置に配置されており、カムシャフト４２の回転を、第１ロッカーアーム４４及び第２ロッカーアーム４６の揺動に変換するという機能を発揮する。ローラベアリング４７としては、カムロブ４１と回転接触し揺動可能なもので構成される。

第２ロッカーアーム４６は、前述のように第１ロッカーアーム４４と連結ピン４５によって揺動自在に連結されており、上面、すなわちバルブ４９側と反対側の面に摺動面４６ａを有する。第２ロッカーアーム４６は、カムシャフト４２の回転によりカムロブ４１と接触するローラベアリング４７が揺動した際、一端が制御シャフト５０（図８）によって軸支され、後述のように他端が第２ロッカーアーム４６の摺動面４６ａ上を揺動する後述の制御アーム５１との接点を支点として揺動し、バルブ４９及びプッシュロッド２４を上下させる。

第２ロッカーアーム４６の摺動面４６ａ、すなわち後述の制御アーム５１との接触面は、後述の制御アーム５１との接触面積を一定に保つことが可能であればよいので、特に摺動面４６ａが円弧状とされていることが好ましい。この円弧の中心は、通常、後述の制御アーム５１の揺動中心である制御シャフト５０（図５、図８）の軸心と同軸とされる。これにより、ローラベアリング４７がカムロブ４１のベース区間ｂと接触している時、後述の制御アーム５１が制御シャフト５０を支点として揺動した場合であっても、後述の制御アーム５１と第２ロッカーアーム４６との間の接触面積が広がることがなく、フリクションロスが低く、静音性等を高いものとすることができるからである。

制御アーム５１は、一端が制御シャフト５０（図５、図８）によって軸支されており、他端が第２ロッカーアーム４６の摺動面４６ａと接するように形成され、摺動面４６ａ上を揺動可能である。制御シャフト５０を回動軸とした制御アーム５１の角度を変えることで、第２ロッカーアーム４６の揺動の支点位置を変えることができる。第２ロッカーアーム４６と接触する制御アーム５１の部分である制御アーム５１の先端部はローラ５２を有している。

第２ロッカーアーム４６の他端はスクリュー４６Ａを有している。スクリュー４６Ａは下方へ突出して設けられ、スクリュー４６Ａの軸心は略上下方向に指向する位置関係をなしており、その下端部は球面状部４６Ｂを有している。球面状部４６Ｂは常時プッシュロッド２４の上端を構成する平坦面に当接している。

制御アーム５１を軸支する制御シャフト５０は回動手段により回動可能である。回動手段として具体的には、制御シャフト５０がシリンダヘッド１０に回転可能に支持され、制御シャフト５０の一端に図示せぬギアが固定された構造等により構成される。通常、このギアの歯車部にはウォームギアを有するモータが連結されており、モータの回転により、制御アーム５１が回動されることとなる。この回動によって制御アーム５１の位置を移動させて、第２ロッカーアーム４６の支点を変化させることが可能である。

押圧手段４８としては、例えばスプリング固定台に固定されたアジャストスプリングによって、ローラベアリング４７や第１ロッカーアーム４４、第２ロッカーアーム４６の連結部分を押圧するように構成する。押圧手段４８は、ローラベアリング４７の揺動や、ローラベアリング４７とカムロブ４１との回転接触を阻害しないような位置に配置される。

バルブステム４９Ａのステムエンド４９ａには、フランジ部４９Ｂが設けられており、フランジ部４９Ｂの下側にはバネ５３の上端が当接して設けられている。バネ５３の下端はシリンダヘッド１０の一部に当接しており、バネ５３の付勢力によりバルブ４９及びバルブステム４９Ａは図１の上方へ付勢されている。このため、第２ロッカーアーム４６は、押圧手段４８及び制御アーム５１により図１の上方から押圧され、プッシュロッド２４の図１における上端は第２ロッカーアーム４６に当接しているため、バルブ４９の移動時に、バルブ４９とバルブステム４９Ａとプッシュロッド２４とが一体でこれらの軸方向へ移動することができるように構成されている。

連続可変動弁機構４０のカムロブ４１には、リフト量を発生するノーズｃが形成されており、リフト量を発生するノーズｃが形成されている区間をカムロブ４１のリフト区間ａとし、リフト量を発生しない区間をカムロブ４１のベース区間ｂとする。またカムロブ４１のリフト区間ａの中間点ｄとは、カムロブ４１の周面上であって、リフト区間ａとリフト区間ｂとの境界点からノーズｃの先端に相当するリフト区間ａの中央点ａ１までの中間の位置をいう。カムシャフト４２の回転によりローラベアリング４７が揺動した際、第２ロッカーアーム４６が、一端が連結ピン４５によって軸支され、他端が上記第２ロッカーアーム４６の上記摺動面４６ａ上を揺動する制御アーム５１と摺動面４６ａとの接点を支点として揺動することにより、上記バルブ４９が上下して開閉されるように構成されている。

例えば、カムロブ４１が回転し、ローラベアリング４７と接触する部分がベース区間ｂからリフト区間ａに移行すると、ロッカーシャフト４３を支点として第１ロッカーアーム４４のローラベアリング４７側の端部（他端）が、上方に押し上げられる。これと共に、第２ロッカーアーム４６のローラベアリング４７側の端部（一端たる図１の右端）が上方に押し上げられ、第２ロッカーアーム４６のバルブ４９側の端部（他端たる図１の左端）は、第２ロッカーアーム４６と制御アーム５１との接点を支点として押し下げられる。これにより、バルブ４９が押圧され、バルブ４９を開くことが可能となるように構成されている。

第２ロッカーアーム４６が、前述のように制御アーム５１との接点を支点として揺動することによりバルブ４９が上下することから、第２ロッカーアーム４６の揺動の支点を変化させることによって、第２ロッカーアーム４６がバルブ４９に与えるリフト量を連続的に変化させることができるように構成されている。

すなわち、図１に示されるように、制御アーム５１と第２ロッカーアーム４６との接点がプッシュロッド２４の上端に近い位置とされている場合には、第２ロッカーアーム４６のバルブ４９側（図１の左側）の揺動の振れが小さくなり、バルブ４９に与えられるリフト量が小さくなる。また、制御アーム５１と第２ロッカーアーム４６との接点が第１ロッカーアーム４４に近い位置とされている場合には、第２ロッカーアーム４６のバルブ４９側（図１の左側）の揺動の振れが大きくなり、バルブ４９に与えられるリフト量が大きくなる。

内燃機関用エンジン１が自動車のエンジンとして用いられる場合には、当該モータはアクセルペダルに駆動連結された構成とされる。アクセルペダルを踏み込んでいないときには、制御アーム５１のローラ５２と摺動面４６ａとの接点は、最も第２ロッカーアーム４６の他端近くに位置し、アクセルペダルを最も踏み込んだときには、制御アーム５１のローラ５２と摺動面４６ａとの接点は、最も連結ピン４５の近くに位置するように構成される。接点が最も連結ピン４５の近くに位置しているときには、バルブ４９の上下方向の移動量が最大となる。アクセルペダルを最も踏み込んだ状態を維持しているときには、制御アーム５１のローラ５２の位置は変化しないが、ローラ５２と摺動面４６ａとの接点は、ローラ５２の周面と円弧状の摺動面４６ａとの接触点であり前述のように第２ロッカーアーム４６が当該接点を支点として揺動する構成となっているため、第２ロッカーアーム４６の揺動に伴い、位置が若干変化する。

ローラ５２と摺動面４６ａとの接点が最も連結ピン４５の近くに位置することによりバルブ４９の上下方向の移動量が最大となっている状態のときであって、且つ、バルブ４９が移動可能な範囲の中央位置にあるときに、ロッカーシャフト４３の中心ｅと、ローラベアリング４７の中心ｆと、第２ロッカーアーム４６とプッシュロッド２４との接触面ｇとが、この順で略直線状に配置される。上記３点が略直線状に配置されるとは、ロッカーシャフト４３の中心ｅとローラベアリング４７の中心ｆとを結んだ直線に対して、ローラベアリング４７の中心ｆと接触面ｇとを結んだ直線が±１°の範囲内となることをいう。このとき、ローラベアリング４７は、カムロブ４１の中間点ｄよりもやや中央点ａ１に接近した位置に当接しており、具体的には、カムロブ４１が回転してゆき、ローラベアリング４７と接触する部分がベース区間ｂからリフト区間ａに移行した時の状態から５５°〜６０°程カムロブ４１が回転した位置に当接している。これは、第２ロッカーアーム４６が、前述のように第１ロッカーアーム４４に対して揺動自在に構成され、摺動面４６ａと制御アーム５１との接点を支点として揺動する構成に因るものである。

より詳細に説明すると、図５（ａ）に示すように、カムロブ４１のベース区間ｂにローラベアリング４７が当接しているときには、バルブ４９が最も上方に位置した状態となっている。次に、図５（ｂ）に示すように、カムロブ４１のリフト区間ａにローラベアリング４７が当接し始めると、連結ピン４５が押し上げられて第２ロッカーアーム４６が揺動し、バルブ４９が押し下げられる。次に、図５（ｃ）に示すように、カムロブ４１の中間点ｄにローラベアリング４７が当接すると、ロッカーシャフト４３の中心ｅと、ローラベアリング４７の中心ｆと、第２ロッカーアーム４６とプッシュロッド２４との接触面ｇとが、この順で略直線状に近づいた状態で配置される。このとき、バルブ４９は更に押し下げられている。

そして、図５（ｄ）に示すように、カムロブ４１の中間点ｄ付近であって中間点ｄよりも中央点ａ１寄りの位置にローラベアリング４７が当接すると、ロッカーシャフト４３の中心ｅと、ローラベアリング４７の中心ｆと、第２ロッカーアーム４６とプッシュロッド２４との接触面ｇとが、この順で略直線状に配置される。即ち、ロッカーシャフト４３の中心ｅとローラベアリング４７の中心ｆとを結ぶ仮想直線γと、第２ロッカーアーム４６とプッシュロッド２４との接触面ｇとローラベアリング４７の中心ｆとを結ぶ仮想直線δとのなす角ｍが１８０°となる。このとき、プッシュロッド２４の軸心αとスクリュー４６Ａの軸心βとが一致し、図５（ａ）に示す状態のときのスクリュー４６Ａの軸心βの位置と、後述の図５（ｆ）に示す状態のときのスクリュー４６Ａの軸心βの位置との間の中央位置に、スクリュー４６Ａの軸心βが位置する。また、このときバルブ４９は、バルブ４９の移動可能な範囲の中央位置に位置する。このような位置関係となるように設計されているため、連続可変動弁機構を有する高性能の内燃機関用エンジンとすることができる。

次に、図５（ｅ）に示すように、カムロブ４１の中央点ａ１にローラベアリング４７がより接近してゆくと、仮想直線γと仮想直線δとのなす角であって図５（ｅ）の下側の角ｍが１８０°よりも小さくなってゆく。このとき、バルブ４９は更に押し下げられる。そして、図５（ｆ）に示すように、カムロブ４１の中央点ａ１にローラベアリング４７が当接すると、仮想直線γと仮想直線δとのなす角ｍが更に小さくなる。このとき、バルブ４９は最も押し下げられた状態となっている。

従来の測定機構、即ち、シリンダブロックからピストン等を取外し、シリンダ内におけるバルブ４９の直下に近接センサ等を設けた測定機構では、計測精度が略０．５％フルスケール（以下「Ｆ．Ｓ」とする）（０．０３８ｍｍ）であったのに対して、本実施の形態によるバルブ移動量測定機構では計測精度が略０．２％Ｆ．Ｓ（０．０１５ｍｍ）であり、計測精度を倍以上向上させることができる。また、本実施の形態によるバルブ移動量測定機構では最低移動量（最低リフト量）は０．１ｍｍ程度であり、このときのリフト量計測精度を当該従来の測定機構と比較して約１９％程度向上させることができる。また、本実施の形態によるバルブ移動量測定機構では最大移動量（最大リフト量）は７．５５ｍｍ程度であり、このときのリフト量計測精度を当該従来の測定機構と比較して約０．１％向上させることができる。

連続可変動弁機構４０を有する内燃機関用エンジン１の部分の組立ては次のようにして行われる。先ず、シリンダヘッド１０の上部に第１ホルダ２１（図１）を固定する。次に、第１ホルダ２１に予め形成された貫通孔にガイド２３を挿入し、第１ホルダ２１に対してガイド２３を固定する。次に、ガイド２３の上端たる反バルブ４９側端部にガイド２３と同軸的にリング状のセンサ２６を固着させる。次に、図６に示されるように、カムシャフト４２を第１ホルダ２１の上面に形成された凹部に嵌合させ、第２ホルダ２２を固定ボルト６１合わせにより第１ホルダ２１上に載せ第１ホルダ２１に固定する。

次に、プッシュロッド２４（図７）をガイド２３（図１）の内周面により画成される空間に挿入し、連結ピン４５（図１）によって支承された第１ロッカーアーム４４、第２ロッカーアーム４６、及びローラベアリング４７と、これらを支承するロッカーシャフト４３とからなるユニットを、図７に示されるように第１ホルダ２１（図１）の上部に載置し、第２ロッカーアーム４６をプッシュロッド２４の他端に当接させる。このとき、プッシュロッド２４のテーパ部２４Ａは、センサ２６の内周面に対向配置された状態となっている。

次に、押圧手段４８（図１）を構成するアジャストスプリングの一端を、ローラベアリング４７や第１ロッカーアーム４４、第２ロッカーアーム４６の連結部分に当接させるようにして第２ホルダ２２に固定する。次に、制御シャフト５０を第２ホルダ２２の上方において支承した状態とし、図８〜図９に示されるように、制御シャフト保持ホルダ６０により制御シャフト５０を保持した状態とする。以上の工程を経て、連続可変動弁機構４０を有する内燃機関用エンジン１の部分が組み立てられる。

次に、バルブ移動量測定機構を用いて行うバルブ移動量測定方法について説明する。バルブ移動量測定方法はバルブ移動量測定工程を有しており、バルブ移動量測定工程は以下のとおりである。先ず、内燃機関用エンジン１に組み込まれていない状態のセンサ２６及びプッシュロッド２４を準備し、センサ２６を貫通した状態のプッシュロッド２４をその軸方向へ０．５ｍｍずつ移動させて、軸方向への移動距離に対する電圧値をそれぞれ読み取り、図１１に示されるように、電圧値に対するプッシュロッド２４のストローク量のグラフを作成する。このとき、図１１に示されるように、プッシュロッド２４のストローク量が０ｍｍのときに電圧値は＋４Ｖであり、プッシュロッド２４のストローク量が８ｍｍのときに電圧値は−４Ｖであり、この２点を結ぶような直線状のグラフとなっている。

次に、連続可変動弁機構４０を有する内燃機関用エンジン１の部分を、シリンダブロックを取り外した状態として組立てて、ガイド２３の上端たる反バルブ４９側端部にガイド２３と同軸的にセンサ２６を固着させた状態とする。次に、ダイヤルゲージの先端をバルブ４９の下面に当接させ、バルブ４９をバルブステム４９Ａの軸方向へ０．５ｍｍずつ移動させて、バルブステム４９Ａの軸方向におけるバルブ４９の移動距離に対する電圧値をそれぞれ読み採り、電圧値に対するバルブ４９のストローク量のグラフを作成する。このグラフは、前述のような直線状のグラフとはならず、前述の直線状のグラフから若干ずれた位置となる。

次に、前述のように０．５ｍｍずつ移動させて測定した各測定位置において、内燃機関用エンジン１に組み込まれた状態において得られた電圧値から、組み込まれていない状態において得られた電圧値へと補完するための補完値を計算により得る。より具体的には、線状のグラフから若干ずれた位置となっている電圧値に対するバルブ４９のストローク量のグラフと、直線状のグラフとなっている電圧値に対するプッシュロッド２４のストローク量のグラフとの各プッシュロッドのストローク量における差の値を求めることにより行われる。

次に、連続可変動弁機構４０を動かしているときに、プッシュロッド２４のストローク量が０ｍｍのところでバルブ４９の移動を停止させたり、プッシュロッド２４のストローク量が７．５５ｍｍのところでバルブ４９の移動を停止させたりしたときに、電圧値がばらつかないか否かを確認する。より具体的には、連続可変動弁機構４０を動作させているときに、ダイヤルゲージを用いてバルブ４９の移動量が０ｍｍのところでバルブ４９の移動を停止させ、電圧値を読み取り、先ほどの補完値により補完した値が＋４Ｖとなっているか否かを確認する。同様に、ダイヤルゲージを用いてバルブ４９の移動量が７．５５ｍｍのところでバルブ４９の移動を停止させ、電圧値を読み取り、先ほどの補完値により補完した値が−３．５５Ｖとなっているか否かを確認する。

次に、可変動弁機構をしばらくの間動作させ、各部品がなじんだ後に、制御アーム５１の長手方向と摺動面４６ａとが垂直の位置関係となる状態で可変動弁機構を停止させる。そして、電圧値を読み取り、先ほどの補完値により補完した値が適切な電圧値となっているか否かを確認する。そして、シリンダブロックの部分も含めて内燃機関用エンジン１を組立てて、実際に内燃機関用エンジン１を動作させ、図１０に示されるように、カムシャフト４２の回転角度と電圧値との関係を示すグラフを描き、バルブ４９の移動量が実際にどのくらいであるかの測定を行う。

ここで、図１０において、０．６ｍｍリフト狙いとは、リフト量、即ち、バルブステム４９Ａの軸方向におけるバルブ４９の移動量が０．６ｍｍとなるように設定した場合の電圧値を示している。同様に、１．２ｍｍ、２．５ｍｍ、３．３ｍｍ、７．５ｍｍリフト狙いとは、それぞれリフト量、即ち、バルブステム４９Ａの軸方向におけるバルブ４９の移動量が１．２ｍｍ、２．５ｍｍ、３．３ｍｍ、７．５ｍｍとなるように設定した場合の電圧値を示している。以上がバルブ移動量測定工程である。

プッシュロッド２４の一部にプッシュロッド２４の軸方向へ径が徐々に変化するテーパ部２４Ａを設けるとともに、ガイド２３の反バルブ４９側端部にリング状のセンサ２６を設けてセンサ２６の内周面により画成される空間にプッシュロッド２４のテーパ部２４Ａを貫通させ、センサ２６の内周面とテーパ部２４Ａの周面との間の距離の変化をセンサ２６で検出することによりバルブ４９の移動量を検出するバルブ移動量測定工程を有するため、内燃機関用エンジン１のシリンダヘッド１０やシリンダブロックを改造せずに、バルブ移動量を測定するためのバルブ移動量測定機構を内燃機関用エンジン１に設けることができ、内燃機関用エンジン１が組み立てられた状態であって内燃機関用エンジン１を車載した状態のファイアリング時にセンサ２６の内周面とテーパ部２４Ａの周面との間の距離の変化をセンサ２６で検出することによって、プッシュロッド２４軸方向へプッシュロッド２４と一体で移動するバルブ４９の移動量を検出することができる。

また、プッシュロッド２４の一部はプッシュロッド２４の軸方向へ径が徐々に変化するテーパ部２４Ａを有しているため、テーパ部２４Ａのテーパ量を調整することにより、プッシュロッド２４の軸方向にプッシュロッド２４が長い距離で移動する場合であっても、１つのセンサ２６のみで高い精度でプッシュロッド２４の移動量を測定することができ、この結果、１つのセンサ２６のみで高い精度でプバルブ４９の移動量を測定することができる。

また、ガイド２３の反バルブ４９側端部にリング状のセンサ２６が設けられているため、バルブ４９とバルブスプリング５３との間に環状空間が十分に形成されていない場合であっても、内燃機関用エンジン１にバルブ移動量を測定するためのバルブ移動量測定機構を設けることができる。

また、連続可変動弁機構４０に設けられているため、カムタペット式機構の上方にロッカーアーム機構を常設する構成であってもセンサ２６を容易に取付けることができる。

次に、テーパ部２４Ａの余裕代の値が前述の実施例の値の場合と、前述の実施例の値とは異なる値の場合とを比較する試験を行った。試験方法は、前述のバルブ移動量測定機構を用いて行うバルブ移動量測定方法において図１１に示されるグラフを描いた方法と同様に行った。より具体的には、先ず内燃機関用エンジン１に組み込まれていない状態のセンサ２６及びプッシュロッド２４を準備し、センサ２６を貫通した状態のプッシュロッド２４をその軸方向へ０．５ｍｍずつ移動させて、軸方向への移動距離に対する電圧値をそれぞれ読み採り、図１１に示されるように、電圧値に対するプッシュロッド２４のストローク量のグラフを作成した。本実施例品では、プッシュロッド２４の軸方向における上側の余裕代４ｍｍであり、軸方向における下側の余裕代も同様に４ｍｍである。比較品では、プッシュロッド２４の軸方向における上側の余裕代３．５ｍｍであり、軸方向における下側の余裕代も３．５ｍｍである。

試験結果は図１１のグラフに示されるとおりである。図１１に示されるように本実施例品では、プッシュロッド２４のストローク量が０ｍｍのときに電圧値は＋４Ｖであり、プッシュロッド２４のストローク量が８ｍｍのときに電圧値は−４Ｖであり、この２点を結ぶような直線状のグラフとなっているが、比較品では、本実施例品を示すグラフよりもグラフの上方へ湾曲した曲線となっており、直線性に欠けていることが分かる。即ち、余裕代が少ないと、余裕代が設けられていないプッシュロッド２４の部分であって余裕代近傍の部分が電圧値に影響を及ぼして、より精度の高い測定が困難であることが分かる。

本発明のバルブ移動量測定方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、連続可変動弁機構４０は内燃機関用エンジン１の吸気側に用いられていたが、内燃機関の排気側のみに用いられるものであってもよく、また両方に用いられるものであってもよい。

また、プッシュロッド２４のテーパ部２４Ａは、上端の最大径が５．５ｍｍであり、テーパ量は、テーパ部２４Ａの最大径を有する上端の部分からテーパ部２４Ａの軸方向の下方へ１０ｍｍ移動する毎に半径が０．５ｍｍ縮径する量であった。また、センサ２６の寸法は内径が５．８ｍｍであったが、これらの値に限定されない。

センサ２６の内径は３．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であればよく、テーパ部２４Ａの最大径はこれよりもわずかに小さければよい。より具体的には、例えばセンサ２６の内径が３．０ｍｍのときには、テーパ部２４Ａの最大径は２．９ｍｍであればよく、センサ２６の内径が８．０ｍｍのときには、テーパ部２４Ａの最大径は７．９ｍｍであればよい。従ってテーパ部２４Ａの最大径は２．９ｍｍ以上７．９ｍｍ以下であればよい。

センサ２６の内径を３．０ｍｍ以上としたのは製造の観点からであり、センサ２６の内径を８．０ｍｍ以下としたのは強度の観点からである。また、テーパ部２４Ａの最大径を２．９ｍｍ以上としたのは軸強度の観点からである。センサ２６の内径と、センサ２６とテーパ部２４Ａとの隙間とを考慮して、テーパ部２４Ａの最大径を設定することが好ましい。

テーパ量については、テーパ部２４Ａの最大径を有する上端の部分からテーパ部２４Ａの軸方向の下方へ１０ｍｍ移動する毎に半径が０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で縮径する量であればよく、より好ましくは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で縮径する量であればよい。０．２ｍｍ以上としたのはセンサ２６による読取感度が悪くなるのを防止するためであり、０．５ｍｍ以上としたのはセンサ２６の読取感度の安定性の観点からである。また、２．０ｍｍ以下としたのは強度の観点からである。

また、連続可変動弁機構４０は、吸気側の動弁機構に連続可変動弁機構４０が用いられ、かつ排気側の動弁機構が連続可変動弁機構４０を含まないＳＯＨＣ型の内燃機関に用いられるものであってもよく、また吸気側の動弁機構に連続可変動弁機構４０が用いられ、かつ排気側の動弁機構が上記連続可変動弁機構４０を含まないＤＯＨＣ型の内燃機関に用いられるものであってもよい。

本発明のバルブ移動量測定方法は、連続可変動弁機構を有する内燃機関用エンジンにおいてファイアリング状態でバルブのリフト量を測定する分野において特に有用である。

１ 内燃機関用エンジン
１０ シリンダヘッド
２０ ホルダ
２１ 第１ホルダ
２２ 第２ホルダ
２３ ガイド
２４ プッシュロッド
２４Ａ テーパ部
２６ センサ
４０ 連続可変動弁機構
４１ カムロブ
４２ カムシャフト
４３ ロッカーシャフト
４４ 第１ロッカーアーム
４５ 連結ピン
４６ 第２ロッカーアーム
４６ａ 摺動面
４７ ローラベアリング
４８ 押圧手段
４９ バルブ
４９ａ ステムエンド
５０ 制御シャフト
５１ 制御アーム

Claims (2)

1. 内燃機関用エンジンのバルブ移動量測定方法であって、
   該内燃機関用エンジンには、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、ホルダとがこの順で接続されて設けられ、
   該シリンダブロックには内燃機関のシリンダが設けられ、
   該シリンダヘッドには吸気弁又は排気弁のバルブがバルブステムと一体で該バルブステムの軸方向へ往復移動可能に設けられ、
   該ホルダには、略筒状をなし該ホルダに固定されたガイドと、該ホルダに支承された支承部材と、該ホルダに支承されカム部を有するカムシャフトと、該ガイドを貫通し該バルブステムと同軸的に設けられ該バルブステムのエンド部に一端が当接し該ガイドに案内されて該バルブステムと一体で該バルブステムの往復方向へ移動可能なプッシュロッドと、アーム部と該アーム部に回転可能に支承されたローラ部とを有し該アーム部の基端は該支承部材に回動可能に支承され該アーム部の自由端は該プッシュロッドの他端に当接し該ローラ部は該基端と該自由端との間の位置に設けられて該カムシャフトのカム部に回転当接するロッカーアームとが設けられ、
   該プッシュロッドの一部に該プッシュロッドの軸方向へ径が徐々に変化するテーパ部を設けるとともに、該ガイドの反バルブ側端部にリング状のセンサを設けて該センサの内周面により画成される空間に該プッシュロッドの該テーパ部を貫通させ、該センサの内周面と該テーパ部の周面との間の距離の変化を該センサで検出することにより該バルブの移動量を検出するバルブ移動量測定工程を有することを特徴とするバルブ移動量測定方法。
2. 該支承部材はロッカーシャフトからなり、
   該ホルダには制御シャフトが支承されて設けられ、
   該カムシャフトはリフト区間を有するカムロブを備え、
   該ロッカーアームは、一端が該ロッカーシャフトによって揺動自在に支承された第１ロッカーアームと、該第１ロッカーアームの他端と連結ピンによって一端が揺動自在に連結され他端が該プッシュロッドの他端に当接し上面に円弧状の摺動面を有する第２ロッカーアームとを有し、
   該ローラ部は、該連結ピンによって軸支され該カムロブと回転接触するように配置されたローラベアリングを有し、
   該ローラベアリングを下方に押圧する押圧手段と、一端が該制御シャフトに支承され他端が該第２ロッカーアームの該摺動面上を揺動可能な制御アームとを備え、
   該カムシャフトの回転により該カムロブと接触する該ローラベアリングが揺動した際に、該第２ロッカーアームが、該第２ロッカーアームと該制御アームとの接点を支点として揺動して該バルブが上下して開閉され、
   該接点が該摺動面上であって該バルブの上下方向の移動量が最大となる部分に位置し、且つ該バルブの上下方向の移動量が最大となるときの上下方向における該バルブの移動可能な範囲の中央位置に該バルブが位置しているときに、該ロッカーシャフトの中心と、該ローラベアリングの中心と、該第２ロッカーアームと該プッシュロッドの他端との接触部とが、この順で略直線状に配置される連続可変動弁機構に設けられたバルブ移動量測定機構を用いて行うことを特徴とする請求項１記載のバルブ移動量測定方法。

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