JP2017090237A - カムノーズ位相の特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カムノーズの位相特定精度の高いカムノーズ位相の特定方法を提供する。
【解決手段】治具２と、治具２に対して所定間隔を置いて配設された２つのローラ３と、を備えた特定装置１０を用意し、カムピースＣを２つのローラ３のいずれか一方に当接させながら回転させることで位相角度ごとの治具２の変位量を算出し、カムノーズ位相を特定する方法であって、カムピースＣを右回転および左回転させ、双方の回転の際に治具２の変位量が同じになる２つの位相角度の中点に基づいてカムノーズ位相を特定する、もしくは、カムピースＣを右回転および左回転させ、双方の回転の際に形成される位相ごとの治具２の変位量に関する２つの近似直線の交点に基づいてカムノーズ位相を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明はカムノーズ位相の特定方法に関するものである。

車両の内燃機関の吸気バルブや排気バルブ（機関バルブ）を駆動するカムシャフトは、カムピース（カム）がシャフトに組み付けられて構成されている。

カムピースはカムローブを構成し、カムピースの頂部にあるカムノーズやその周辺部が機関バルブを開閉させる部材に接触している期間は当該機関バルブを開弁し、その他の期間においては機関バルブを閉弁する。

ところで、カムノーズの位相（位相角度）（カムノーズの位置）を正確に特定することにより、カムピースのプロファイル誤差を特定することが可能になる。

そのため、これまではVヤゲンをカムピースに当てて機械的にカムノーズの位相を割出したり、カムピースにおいてプロファイルの二点を結んでその長さを測定し、これを多数の二点の組み合わせにおいて実行してその中から最長部位を特定し、特定された最長部位からカムノーズの位相の割出しをおこなっている。

しかし、上記するいずれの方法においても割出し誤差が大きく、カムピースのプロファイル測定誤差の最大要因の一つとなっている。

そこで、図６で示すように、治具Ｊに１つのローラＲを装着した測定装置を用いて、シャフトＳに組み付けられたカムピースＣを回転させ（Ｘ１方向）、カムピースＣにローラＲが接触することで上下動する治具Ｊの変位量を不図示の測定子にて測定し（上方への移動はＺ１方向）、最大の変位量となる位相を測定することでカムノーズＣＮの位相を特定する方法が適用できる。

図６で示す装置を用いたカムノーズ位相の特定方法によれば、Vヤゲンをカムピースに当てて機械的にカムノーズの位相を割出す等の方法に比してカムノーズの位相特定精度は向上し、カムピースのプロファイル誤差をより精度よく特定することが可能になる。

しかしながら、図６で示す装置を用いた場合、実際には治具の変位量（感度）が大きくないことから、カムノーズの位相特定精度に関しては向上の余地が十分にある。

ここで、特許文献１には、測定対象カムと略同一形状の基準カムのプロファイルを複数回測定することで、カムの回転位相に応じた測定誤差特性ｋ×σ（θ）をあらかじめ記憶しておき、次に、測定対象カムのプロフィールを測定し、所定位相θｎ＋１近傍の２箇所の回転位相θｎ，θｎ＋２での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θｎ）±ｋ×σ（θｎ），α（θｎ＋２）±ｋ×σ（θｎ＋２）から許容領域を算出し、回転位相θｎ＋１での測定誤差を考慮したリフト誤差範囲α（θｎ＋１）±ｋ×σ（θｎ＋１）がこの許容領域とオーバーラップしているか否かを判定することで、所定位相θｎ＋１での測定値の良否判定を行う、カムプロファイル測定方法が開示されている。なお、このカムプロファイル測定方法で適用される測定装置も、図６と同様、カムピースの１点に測定子が接触してカムピースのプロファイルを測定するものである。

特開２００４−２０４８１号公報

特許文献１に開示のカムプロファイル測定方法によれば、カムの回転位相に応じた測定誤差特性を記憶し、所定位相での測定誤差を考慮した測定値の範囲と許容領域とを比較することにより、カムプロファイルの高精度測定を行うことができるとしている。しかしながらこのカムプロファイル測定方法によっても、治具の備えた１つのローラにカムピースが接触してカムピースのプロファイルを測定することから、既述するように、治具の変位量（感度）は大きくなく、したがってカムノーズの位相特定精度に関しては向上の余地が十分にある。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、カムノーズの位相特定精度の高いカムノーズ位相の特定方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明によるカムノーズ位相の特定方法は、治具と、治具に対して所定間隔を置いて配設された２つのローラと、を備えた特定装置を用意し、カムピースを前記２つのローラのいずれか一方に当接させながら回転させることで位相角度ごとの治具の変位量を算出し、カムノーズ位相を特定する方法であって、カムピースを右回転および左回転させ、双方の回転の際に治具の変位量が同じになる２つの位相角度の中点に基づいてカムノーズ位相を特定する、もしくは、カムピースを右回転および左回転させ、双方の回転の際に形成される位相ごとの治具の変位量に関する２つの近似直線の交点に基づいてカムノーズ位相を特定するものである。なお、本発明において、カムノーズを含む左右の振り分け角度を回転範囲にとれば、カムピースの回転は一方向でも可である。

本発明のカムノーズ位相の特定方法は、所定間隔を置いて２つのローラが配設された治具を備えた装置を用いて、カムピースを２つのローラに当接させながら回転させることにより、１つのローラが治具に備えてある装置を適用する場合に比して回転するカムピースによる治具の変位量が大きくなり、中でもカムノーズやその付近における治具の変位量（感度）を極めて大きくすることができる。

本発明者等によれば、このカムノーズ付近における治具の変位量は、１つのローラが配設された治具を備えた装置の場合に比して7〜10倍程度にもなり得ることが特定されている。

また、具体的なカムノーズ位相の特定方法として、その一つは、カムピースを右回転および左回転させ、双方の回転の際に治具の変位量が同じになる２つの位相角度の中点に基づいてカムノーズ位相を特定するものである。

また、他の一つは、カムピースを右回転および左回転させ、双方の回転の際に形成される位相ごとの治具の変位量に関する２つの近似直線の交点に基づいてカムノーズ位相を特定するものである。なお、ここで、「治具の変位量」には、治具の位置も含まれる。

いずれの方法であっても、感度の良好な測定結果に基づき、カムノーズ位相を高い精度で特定することが可能になる。

以上の説明から理解できるように、本発明のカムノーズ位相の特定方法によれば、所定間隔を置いて２つのローラが配設された治具を備えた装置を用いて、カムピースを２つのローラに当接させながら回転させることにより、カムノーズやその付近における治具の変位量（感度）を極めて大きく（良好に）することができる。そして、カムピースを左右に回転させた際に治具の変位量が同じになる２つの位相角度の中点に基づいて、もしくは双方の回転の際に形成される位相ごとの治具の変位量に関する２つの近似直線の交点に基づいてカムノーズ位相を特定することにより、カムノーズ位相を高い精度で特定することができる。

本発明のカムノーズ位相の特定方法で適用される特定装置を示した模式図である。 カムピースの右回転によって治具が変位している状況を示した模式図である。 １つのローラが配設された治具を備えた装置（比較例）と図１で示す装置（実施例）の場合の治具の位相角度と治具変位量の関係グラフである。 本発明のカムノーズ位相の特定方法のフロー図である。 カムピースの左右回転を説明した模式図、および、カムピースの左右回転の際の治具の位相角度ごとの治具位置のプロットと各プロットの近似直線を示した図である。 従来の装置を用いて、カムピースの右回転によって治具が変位している状況を示した模式図である。

以下、図面を参照して本発明のカムノーズ位相の特定方法の実施の形態を説明する。

（カムノーズ位相の特定装置について）
まず、図１，２を参照して本発明のカムノーズ位相の特定方法で適用される特定装置を説明する。ここで、図１は本発明のカムノーズ位相の特定方法で適用される特定装置を示した模式図であり、図２はカムピースの右回転によって治具が変位している状況を示した模式図である。

図示する特定装置１０は、２つのローラ３が所定間隔を置いて配設された治具２と、治具２が上下移動自在に装着されたガイド部材１と、治具２の変位量もしくは鉛直方向の治具位置を測定する変位量検出子４と、カムノーズＣＮを具備するカムピースＣが取り付けられたシャフトＳを回転させるモータ等のアクチュエータ５と、カムピースＣが２つのローラ３に接触することによって上下動する治具２の位相角度ごとの変位量を演算する位相角度−変位量演算処理機６と、から大略構成されている。

アクチュエータ５によって回転するカムピースＣが２つのローラ３に接触することによって治具２を上下動させ、治具２の上下動による変位量を変位量検出子４で測定し、位相角度−変位量演算処理機６に測定データが送信され、記憶される。

さらに、アクチュエータ５からの回転角度エンコーダ信号も位相角度−変位量演算処理機６に送信され、記憶されることにより、カムピースＣ（の特にカムノーズＣＮ）および位相角度に応じた治具２の変位量（もしくは治具２の位置）が位相角度−変位量演算処理機６にて演算される。

図２で示すように、特定装置１０においては、治具２に２つのローラ３が所定間隔を置いて配設され、これら２つのローラ３にたとえば右回転する（Ｘ１方向）カムピースＣが接触して治具２を上下動させることから（上方への移動はＺ２方向）、図６で示すように１つのローラＲが配設された治具Ｊを備えた従来の装置を用いた場合に比して治具２の変量は格段に大きくなる。

治具２の変位量が大きくなること、言い換えれば測定感度が良好になることにより、カムピースＣの特にカムノーズＣＮの位相特定精度が高くなる。

ここで、図３は１つのローラが配設された治具を備えた装置（比較例）と図１で示す装置（実施例）の場合の治具の位相角度と治具変位量の関係グラフである。

図示するように、従来装置（比較例）を適用した場合に比して、図１で示す装置（実施例）を適用した場合のカムノーズ位相(0°)付近の治具変位量は大きくなる。

（カムノーズ位相の特定方法について）
次に、図１で示す特定装置１０を適用したカムノーズ位相の特定方法を説明する。ここで、図４は本発明のカムノーズ位相の特定方法のフロー図であり、図５はカムピースの左右回転を説明した模式図、および、カムピースの左右回転の際の治具の位相角度ごとの治具位置のプロットと各プロットの近似直線を示した図である。

図５の上図で示すように、本発明の特定方法では、カムピースＣを右回転（Ｘ１方向）および左回転（Ｘ２方向）させ、それぞれの回転の際の治具の位相角度に応じた治具変位量（もしくは治具位置）を算出する。

図４で示すように、まず、カムノーズ位相の割出しをおこない、次に、カムピースを左右に回転させ、治具高さがL1からL2の間の角度信号とともにサンプリングし（L1＜L2）、位相角度−変位量演算処理機６にて記憶させる。

このようにサンプリングを位相角度−変位量演算処理機６にて記憶した後、カムノーズ位相の特定方法として大きく２つの方法がある。

方法１では、左右それぞれのカムピースＣの回転の際のサンプリングデータから治具高さL3のポイントの位相角度α、βを位相角度−変位量演算処理機６にて算出する（L1＜L3＜L2）。

位相角度α、βの中点：（α＋β）／２を算出し、これをカムノーズ位相θとして特定するものである。

一方、方法２は、サンプリングデータより、左右それぞれのカムピースＣの回転の際の位相ごとの治具位置（治具の変位量）に関する２つの近似直線を位相角度−変位量演算処理機６にて算出する。

そして、２つの近似直線の交点を位相角度−変位量演算処理機６にて求め、求められた交点のＸ座標をカムノーズ位相θとして特定するものである。

方法１、２を比較すると、いずれも高い精度でカムノーズ位相が特定できるものの、方法１の方が処理が容易となる。なお、方法１では、L3の選定次第でカムピースＣの左右のプロファイル差に起因した誤差が生じる可能性があるため、L3の選定は重要である。

方法２は方法１に比して処理に若干時間を要するものの、点群データを用いることから個々の点の測定誤差による影響は極めて少なくなる。

なお、方法１，２のいずれを適用する場合でも、カムピースＣの特性が左右で非対称の場合には、ノミナル形状での中央値ずれ量を求めておき、補正することでより一層精度を高めることが可能になる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…ガイド部材、２…治具、３…ローラ、４…変位量検出子、５…アクチュエータ、６…位相角度−変位量演算処理機、１０…特定装置、Ｓ…シャフト、Ｃ…カムピース、ＣＮ…カムノーズ

Claims (1)

1. 治具と、治具に対して所定間隔を置いて配設された２つのローラと、を備えた特定装置を用意し、カムピースを前記２つのローラのいずれか一方に当接させながら回転させることで位相角度ごとの治具の変位量を算出し、カムノーズ位相を特定する方法であって、
   カムピースを右回転および左回転させ、双方の回転の際に治具の変位量が同じになる２つの位相角度の中点に基づいてカムノーズ位相を特定する、
   もしくは、カムピースを右回転および左回転させ、双方の回転の際に形成される位相ごとの治具の変位量に関する２つの近似直線の交点に基づいてカムノーズ位相を特定する、カムノーズ位相の特定方法。
   

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