JPH07109909A - エンジン動弁系のバルブクリアランス調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、バルブクリアランスを
能率良く設定できかつクリアランス検査も同時に実施で
きるようにすることにある。 【構成】バルブ２ａ，２ｂのリテーナ１４に接触させら
れるプローブ５７を備えかつバルブ２ａ，２ｂの変位量
を検出する変位センサ５５と、アジャストスクリュー１
６に嵌合可能な先端部を有する調整ビット７６およびこ
の調整ビット７６を所定量回転させるためのアクチュエ
ータ７５を有するアジャストスクリュー回転機構７０
と、ロックナット１７に嵌合可能なソケット９６および
このソケット９６を回転させるアクチュエータ９０を有
するロックナット締付機構７１と、カムシャフトを回転
させるためのカムシャフト回転機構３２と、カムシャフ
トを回転させた時に変位センサ５５によって検出される
バルブリフト量に基いてバルブクリアランスが適正であ
るか否かを判断する演算処理装置６０を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの動弁系のバ
ルブクリアランスの設定と検査を行うためのバルブクリ
アランス調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などに使われるエンジンの動弁系
は、シリンダヘッドに設けられた吸排気バルブと、吸排
気バルブを駆動するためのカムシャフトなどを備えて構
成されている。例えば図１１に示されたエンジンのシリ
ンダヘッド１に設けられた動弁系では、吸気バルブ２ａ
と排気バルブ２ｂがロッカアーム４ａ，４ｂを介してカ
ム６ａ，６ｂによって開閉駆動される。カム６ａ，６ｂ
はカムシャフト８に設けられている。バルブ２ａ，２ｂ
は弁ばね１０の弾力によって閉弁方向に付勢されてお
り、各バルブ２ａ，２ｂはその閉弁時にかさ部１１がバ
ルブシート１２に接することによって、ロッカアーム４
ａ，４ｂに対する突出量が規制されている。各バルブ２
ａ，２ｂは、それぞれステム（弁軸）１３とリテーナ１
４を備えている。

【０００３】また、各バルブ２ａ，２ｂのステム１３の
上端とロッカアーム４ａ，４ｂとの間には、バルブクリ
アランス調整用のアジャストスクリュー１６が設けられ
ており、このアジャストスクリュー１６を介してロッカ
アーム４ａ，４ｂの往復運動がバルブ２ａ，２ｂに伝わ
るようにしている。アジャストスクリュー１６は、ロッ
クナット１７によって固定される。なお、図１１におい
てシリンダヘッド１の下側にシリンダブロック１８があ
り、このシリンダブロック１８にピストン１９が収容さ
れている。

【０００４】上記動弁系において、吸排気バルブ２ａ，
２ｂを所定のリフト量で開閉させるには、バルブクリア
ランスが所定の数値範囲に収まっている必要があり、ア
ジャストスクリュー１６によるクリアランス調整は高い
精度が要求されている。従来このようなバルブクリアラ
ンスの調整は、エンジン組立ラインにおいて作業員がゲ
ージ等の治具を用いて手作業で行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のバルブクリアラ
ンス調整作業は、多くの手数と時間が必要であり、しか
もクリアランスの測定に作業員の熟練を要するばかり
か、作業員の個人差によって測定にばらつきが生じるこ
とも考えられる。このため、エンジン組立ラインにおい
てバルブクリアランスの調整を能率良くかつ正確に実施
できるような装置の開発が望まれていた。

【０００６】従って本発明の目的は、バルブクリアラン
スの調整を能率良くかつ正確に行うことができ、しかも
クリアランス検査を同時に実施できるようなクリアラン
ス調整装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明は、吸排気バルブと、これらのバルブ
を駆動するためのカムシャフトと、バルブクリアランス
調整用のアジャストスクリューとを有しているシリンダ
ヘッドのバルブクリアランスを調整するための装置であ
って、上記バルブ側の部材に接触させられるプローブを
有していてバルブの軸線方向の変位量を検出する変位セ
ンサと、上記アジャストスクリューに嵌合可能な先端部
を有する調整ビットおよびこの調整ビットを所定量回転
させるための正逆回転可能なアクチュエータを有するア
ジャストスクリュー回転機構と、上記アジャストスクリ
ューに螺合されているロックナットに嵌合可能なソケッ
トおよびこのソケットを回転させるアクチュエータを有
するロックナット締付機構と、上記カムシャフトを回転
させるためのカムシャフト回転機構と、上記カムシャフ
トを回転させた時に上記変位センサによって検出される
バルブリフト量に基いて実際のバルブクリアランスを求
める演算手段とを具備している。

【０００８】

【作用】シリンダヘッドを所定位置に固定するととも
に、バルブの上方にアジャストスクリュー回転機構とロ
ックナット締付機構と変位センサを位置させる。そして
変位センサのプローブをバルブ側の部材（例えばバルブ
のリテーナの端面）に接触させる。また、調整ビットの
先端をアジャストスクリューに嵌合させる。この状態
で、調整ビットをアジャストスクリュー回転機構によっ
て回転させ、クリアランスをゼロにする方向にアジャス
トスクリューを回転させる。このアジャストスクリュー
がバルブに接した瞬間（バルブが動いた瞬間）がクリア
ランスゼロであるから、変位センサによってバルブが僅
かでも動いたことが検知された時点で調整ビットの回転
を停止させる。こうすることにより。クリアランスのゼ
ロ調整が行われる。

【０００９】上述のクリアランスゼロ時に、カムシャフ
ト回転機構によってカムシャフトを１回転させるととも
に、変位センサによってバルブの変位量を検出すること
により、クリアランスゼロ時のバルブリフト量を測定す
る。

【００１０】次に、アジャストスクリュー回転機構によ
って調整ビットを逆回転させることにより、バルブとア
ジャストスクリューとの間にクリアランスを設定する。
この場合、予めアジャストスクリューのピッチを求めて
おくことにより、所定のクリアランスを得るのに必要な
アジャストスクリューの回転数を算出しておき、この回
転数だけ調整ビットを逆回転させる。そののちロックナ
ット締付機構によってロックナットを締付け、アジャス
トスクリューを固定する。

【００１１】上記のようにしてクリアランスを設定した
のち、再びカムシャフトを１回転させるとともに、変位
センサによってバルブの変位量を検出することにより、
クリアランス設定後のバルブリフト量を測定する。そし
て前述のクリアランスゼロ時のバルブリフト量と、クリ
アランス設定後のバルブリフト量との差に基いて、実際
のクリアランスを求め、このクリアランスが基準範囲に
収まっているか否かの判断を行う。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図２に示されたクリアランス調整装置
２０は、その下部にワーク支持装置２２を備えている。
ワーク支持装置２２は、ワークとしてのシリンダヘッド
１とシリンダブロック１８とのアッセンブリを所定位置
に保持するためのものである。このワークは、トランス
ファーマシン等の搬送機構によって所定位置まで搬入さ
れてくる。

【００１３】シリンダブロック１８にクランクシャフト
２４が収容されている。この実施例の場合、シリンダブ
ロック１８は、各気筒のピストンが上死点ないし下死点
に位置するようにクランクシャフト２４の回転角が規制
された状態で運ばれてくる。シリンダヘッド１には、図
１１に示した動弁系と同様に吸排気バルブ２ａ，２ｂや
ロッカアーム４ａ，４ｂ、カムシャフト８、弁ばね１０
などが組付けられている。

【００１４】図１，２に示されるように、クリアランス
調整装置２０は基体２６を有している。基体２６にクラ
ンクシャフト回転機構２８が設けられている。このクラ
ンクシャフト回転機構２８は、クランクシャフト２４の
端部２４ａに嵌合可能な形状のジョイント部２９を備え
ており、駆動源３０によってクランクシャフト２４を所
望の角度（例えば９０°）回転させることができ、しか
も逆方向に所望の角度（例えば−９０°）回転させるこ
とができるようになっている。

【００１５】また、上記基体２６にカムシャフト回転機
構３２が設けられている。このカムシャフト回転機構３
２は、カムシャフト８の端部８ａに嵌合可能な形状のジ
ョイント部３３を備えているとともに、駆動源３４とロ
ータリエンコーダ等の回転角検出手段を備えており、カ
ムシャフト８を回転させながらその回転角を検出できる
ようになっている。検出されたカムシャフト８の回転角
は、後述する演算処理装置６０に入力される。

【００１６】基体２６の上部に、上部構造体４０が設け
られている。図１に示されるように上部構造体４０に
は、図示右側に位置する吸気バルブ用の調整・検査ヘッ
ド４１と、左側に位置する排気バルブ用の調整・検査ヘ
ッド４２が設けられている。これらの調整・検査ヘッド
４１，４２は、ガイドレール４４，４５に沿って上下方
向に移動可能であり、それぞれ流体圧シリンダ等の昇降
用アクチュエータ４６，４７によって所定のストローク
で昇降駆動可能としてある。

【００１７】吸気側の調整・検査ヘッド４１と排気側の
調整・検査ヘッド４２の基本的構造は互いに共通であ
る。図２に排気側の調整・検査ヘッド４２を代表して示
すように、この実施例装置２０は、吸気側と排気側のバ
ルブクリアランス調整をそれぞれバルブ２本ずつ（合計
４本）同時に実施できるようにするために、吸気側と排
気側にそれぞれ二組ずつの調整・検査ヘッド４２を備え
ている。これらの調整・検査ヘッド４２は、上部構造体
４０に設けられたボールねじとサーボモータ等の水平方
向送り機構（図示せず）によって、各気筒のバルブ上に
順次移動させることができるようになっている。

【００１８】上部構造体４０の下部にロッカアーム押え
５０が設けられている。このロッカアーム押え５０は、
図示しない流体圧シリンダによってロッカアーム４ａ，
４ｂを上から押えることができるようになっている。

【００１９】図１に示されるように、調整・検査ヘッド
４１，４２は、それぞれ変位センサ５５を備えている。
変位センサ５５の一例はマグネスケールであり、センサ
本体５６と、センサ本体５６の下方に延びるプローブ５
７を有している。このプローブ５７はバルブ側の部材の
一例としてのリテーナ１４の上端面と対向しており、調
整・検査ヘッド４１，４２が所定位置まで降下した時
に、プローブ５７の先端がリテーナ１４の上端面に接触
するようになっている。そしてセンサ本体５６に対して
プローブ５７が軸線方向に変位した時、変位量に応じた
電気信号を演算処理装置６０に送出するようになってい
る。演算処理装置６０にはマイクロコンピュータ等が使
われている。

【００２０】この変位センサ５５は水平方向の支軸６１
を中心に回動可能であり、各変位センサ５５の軸線の傾
き角をバルブ２ａ，２ｂの傾き角と一致させた状態で固
定している。このため、バルブ２ａ，２ｂがリフトする
方向とプローブ５７の移動方向が一致することにより、
バルブ２ａ，２ｂがリフトしてもプローブ５７の接触箇
所が変化することなく、常に一点で確実に接触すること
ができる。

【００２１】上記の調整・検査ヘッド４１，４２には、
図３に一方のヘッド４１を代表して示すように、アジャ
ストスクリュー回転機構７０と、ロックナット締付機構
７１が設けられている。アジャストスクリュー回転機構
７０は、ベース部材７２に設けられたアクチュエータ７
５と、このアクチュエータ７５によって回転させられる
調整ビット７６を有している。調整ビット７６の先端部
はアジャストスクリュー１６に嵌合できる形状（例えば
プラスドライバの先端のような形状）となっている。ア
クチュエータ７５の一例はＡＣサーボモータであり、Ｎ
Ｃ制御によって調整ビット７６を所望の回転数だけ正逆
回転させることが可能である。

【００２２】更に詳しく説明すると、アジャストスクリ
ュー回転機構７０は、アクチュエータ７５の出力軸にカ
ップリング７８を介して連結されている駆動軸７９と、
駆動軸７９を回転自在に支持するベアリング８０と、駆
動軸７９の下端側に連結された中間筒８１と、この中間
筒８１に対して軸線方向に移動自在に保持された可動シ
ャフト８２と、可動シャフト８２を下方に向って付勢す
る押しばね８５，８６と、可動シャフト８２の下端に取
付けられた調整ビット７６などを備えて構成されてい
る。

【００２３】従って調整ビット７６は駆動軸７９に対し
て上下方向に相対移動自在であり、しかも駆動軸７９の
回転力が中間筒８１と可動シャフト８２を介して調整ビ
ット７６に伝わることになる。この調整ビット７６の延
長線上にアジャストスクリュー１６が位置している。

【００２４】一方、ロックナット締付機構７１は、ベー
ス部材７２に取付けられたＡＣサーボモータ等のアクチ
ュエータ９０と、このアクチュエータ９０の出力軸に設
けられた駆動ギヤ９１と、駆動ギヤ９１に噛合う被動ギ
ヤ９２と、被動ギヤ９２の軸部９３を回転自在に支持す
るベアリング９４と、被動ギヤ９２と一体に回転する回
転筒９５と、この回転筒９５に対して軸線方向に移動自
在に保持された円筒状のソケット９６と、ソケット９６
を回転筒９５に対して下方に付勢する押しばね９７など
を備えて構成されている。ソケット９６の下端部の内面
は、ロックナット１７に嵌合できる形状に作られてい
る。

【００２５】従ってこのソケット９６は、回転筒９５に
対して上下方向に相対移動可能であり、しかもアクチュ
エータ９０の回転力が駆動ギヤ９１と被動ギヤ９２と回
転筒９５を介してソケット９６に伝わることになる。

【００２６】次に、上記構成のクリアランス調整装置２
０の動作について、図４および図５のフローチャート等
を参照して説明する。ステップＳ１では、ワークとして
のシリンダヘッド１とシリンダブロック１８のアッセン
ブリがクリアランス調整装置２０に搬入されかつ所定位
置に保持される。搬入されてくるワークは各気筒のピス
トンが上死点ないし下死点に位置しているから、上死点
にあるピストンをある程度下げるために、ステップＳ２
においてクランクシャフト２４をクランクシャフト回転
機構２８によって９０°回転させる。ステップＳ３で
は、カムシャフト回転機構３２によってカムシャフト８
を３６０°回転させることにより、カムシャフト８やバ
ルブ２ａ，２ｂ等の可動部分をなじませる。

【００２７】ステップＳ４において、全てのバルブのク
リアランス調整が終了したか否かが判断され、全バルブ
のクリアランス調整が終了するまでは、図５に示される
クリアランス調整ステップＳ５において、以下に説明す
るバルブクリアランスの設定とクリアランス検査が各バ
ルブごとに行われる。なお、吸気バルブ２ａと排気バル
ブ２ｂは実質的に共通のクリアランス調整作業が行われ
るから、以下に吸気バルブ２ａについて説明する。

【００２８】まずステップＳ１０において、所望のバル
ブ２ａの上に調整・検査ヘッド４１を位置させたのち、
ステップＳ１１において調整・検査ヘッド４１とロッカ
アーム押え５０を降下させる。そして図６に示されるよ
うに、変位センサ５５のプローブ５７の先端をバルブ２
ａのリテーナ１４に接触させるとともに、調整ビット７
６の先端をアジャストスクリュー１６に嵌合させ、ソケ
ット９６をロックナット１７に嵌合させる。また、ロッ
カアーム押え５０によってロッカアーム４ａを押え付け
る。なお、ロックナット１７は予め弛めておく。また、
バルブ２ａとアジャストスクリュー１６との間に予め適
当なクリアランスＣ₀ を設けておく。

【００２９】ステップＳ１２において、アジャストスク
リュー回転機構７０によって調整ビット７６を時計回り
に回転させることにより、アジャストスクリュー１６を
クリアランスゼロの方向に螺進させてゆく。この場合、
図７に示すようにアジャストスクリュー１６がバルブ２
ａの端面に接した瞬間にクリアランスがゼロとなるか
ら、変位センサ５５によってバルブ２ａが僅かでも動い
たことが検知された時点で、調整ビット７６の回転を停
止させる。こうすることにより、クリアランスのゼロ調
整が行われる。

【００３０】ついで、ステップＳ１３でロッカアーム押
え５０を上昇させることにより、ロッカアーム４ａを回
動可能な状態にしたのち、ステップＳ１４においてカム
シャフト８をカムシャフト回転機構３２によって３６０
°回転させるとともに、変位センサ５５によってバルブ
２ａの変位量を検出し、演算処理装置６０に入力するこ
とにより、クリアランスゼロ時のバルブリフト量を測定
する。そののち、ステップＳ１５にてロッカアーム押え
５０を再び下降させる。

【００３１】次に、ステップＳ１６において調整ビット
７６をアジャストスクリュー回転機構７０によって所定
回転数だけ反時計回り方向に逆回転させることにより、
アジャストスクリュー１６をバルブ２ａから離す方向に
螺進させ、図８に示すように所定のクリアランスＣ₁ を
設定する。このクリアランスＣ₁ の設定は、予めアジャ
ストスクリュー１６のピッチを求めておくことにより、
クリアランスゼロ時から所定のクリアランスＣ₁ を得る
のに必要な回転数（回転角）を算出しておき、この回転
角度分だけ調整ビット７６を回転させて所望のクリアラ
ンスＣ₁ を設定する。

【００３２】上述のクリアランスＣ₁ を設定したのち、
ステップＳ１７において、図９に示すようにロックナッ
ト締付機構７１によってソケット９６を回転させること
により、ロックナット１７を締付ける。アジャストスク
リュー１６は調整ビット７６によって固定しておく。こ
れにより、アジャストスクリュー１６がロックナット１
７によってロッカアーム４ａに固定される。そののち、
ステップＳ１８においてロッカアーム押え５０を再度上
昇させる。

【００３３】そしてステップＳ１９において、再びカム
シャフト８をカムシャフト回転機構３２によって３６０
°回転させるとともに、変位センサ５５によってバルブ
２ａの変位量を検出し、演算処理装置６０に入力するこ
とにより、クリアランス設定後のバルブリフト量を測定
する。

【００３４】図１０に示されるように、クリアランスゼ
ロ時のバルブリフト量Ｌ₁ （ステップＳ１４）と比較し
て、クリアランス設定後のバルブリフト量Ｌ₂ （ステッ
プＳ１９）は、クリアランス分だけリフト量が小さくな
る。そこでこの実施例では、ステップＳ２０において、
上述のＬ₁ とＬ₂ の差に基いて実際のクリアランスを求
め、このクリアランスが基準範囲に収まっているか否か
の判断を行い、その結果をディスプレイ装置などを通じ
て作業者に表示する。

【００３５】そしてクリアランスが基準範囲に収まって
いる時には異常無し（ＯＫ）との判定を下す。一方、ク
リアランスが基準範囲外にある時には異常有り（ＮＧ）
との判定を下して、クリアランスの再設定を行うなど適
切な対策を講じる。なお、検査終了後は、ステップＳ２
１において調整・検査ヘッド４１を上昇させる。

【００３６】この実施例のように４気筒１６バルブエン
ジン用のシリンダヘッド１の場合、上述のクリアランス
調整ステップＳ５を各気筒ごとに４回繰返し、全てのバ
ルブのクリアランス調整が終了した時点で、ステップＳ
６においてクランクシャフト２４を−９０°回転させて
ワーク搬入時と同じピストン位置に戻したのち、ステッ
プＳ７においてワークを搬出する。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、アジャストスクリュー
とバルブとの間のクリアランス設定を行えるとともに、
クリアランス設定後の実際のクリアランスが適正か否か
の判別も能率良くかつ正確に行うことができ、作業能率
の向上と検査精度の信頼性を高める上で大きな効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すクリアランス調整装置
の一部を示す正面図。

【図２】図１に示された装置の側面図。

【図３】図１に示された装置の調整・検査ヘッドの一部
を示す断面図。

【図４】図１の装置による作業工程の概略を示すフロー
チャート。

【図５】図４中のクリアランス調整ステップを示すフロ
ーチャート。

【図６】図１の装置によるクリアランス調整前の様子を
一部断面で示す側面図。

【図７】図１の装置によるクリアランスゼロ調整時の様
子を一部断面で示す側面図。

【図８】図１の装置によるクリアランス設定時の様子を
一部断面で示す側面図。

【図９】図１の装置によるロックナット締付時の様子を
一部断面で示す側面図。

【図１０】カムシャフト回転角とバルブリフト量との関
係を示す図。

【図１１】動弁系を示すシリンダヘッドとシリンダブロ
ックの一部の断面図。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド ２ａ，２ｂ…バル
ブ ８…カムシャフト １６…アジャスト
スクリュー １７…ロックナット ２０…クリアラン
ス調整装置 ３２…カムシャフト回転機構 ４１，４２…調整
・検査ヘッド ５０…ロッカアーム押さえ ５５…変位センサ ５７…プローブ ６０…演算処理装
置（演算手段） ７０…アジャストスクリュー回転機構 ７１…ロックナット締付機構 ７５…アクチュエ
ータ ７６…調整ビット ９０…アクチュエ
ータ ９６…ソケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸排気バルブと、これらのバルブを駆動す
   るためのカムシャフトと、バルブクリアランス調整用の
   アジャストスクリューとを有しているシリンダヘッドの
   バルブクリアランスを調整するための装置であって、 上記バルブ側の部材に接触させられるプローブを有して
   いてバルブの軸線方向の変位量を検出する変位センサ
   と、 上記アジャストスクリューに嵌合可能な先端部を有する
   調整ビットおよびこの調整ビットを所定量回転させるた
   めの正逆回転可能なアクチュエータを有するアジャスト
   スクリュー回転機構と、 上記アジャストスクリューに螺合されているロックナッ
   トに嵌合可能なソケットおよびこのソケットを回転させ
   るアクチュエータを有するロックナット締付機構と、 上記カムシャフトを回転させるためのカムシャフト回転
   機構と、 上記カムシャフトを回転させた時に上記変位センサによ
   って検出されるバルブリフト量に基いて実際のバルブク
   リアランスを求める演算手段と、 を具備したことを特徴とするエンジン動弁系のバルブク
   リアランス調整装置。