JP4224448B2 - タペットクリアランス自動調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、スプリングによって閉じられたバルブをロッカーアーム先端のアジャストスクリューで押圧することにより開口させるエンジンに対して用いられ、バルブとアジャストスクリューとの隙間を調整するタペットクリアランス自動調整装置に関する。

バルブ機構部にロッカーアームを有する型式のエンジンでは、カムにより駆動されたロッカーアームの先端に設けられたアジャストスクリューでバルブエンドを押圧して開口させ、燃料ガス又は排気ガスの吸排気を行っている。また、ロッカーアームが原位置に戻ることにより、スプリングの弾発作用によってバルブは再び閉じる。

ところで、ロッカーアームが原位置に戻る際にバルブが完全に閉じるようにバルブエンドとアジャストスクリューとの間には隙間（以下、タペットクリアランスという）が設けられている。このタペットクリアランスは狭すぎると高温時の熱膨張によってなくなるおそれがあり、また広すぎると接触時の音が大きく騒音となる。したがって、タペットクリアランスは、設計上予め設定された適正値（又は適正範囲）となるように精度良く調整されなければならない。特に、多種・多量のエンジンを製造する工程では、調整精度を高精度に維持させながら１台あたりの調整時間の短縮を図る必要があり、調整のばらつきを防止するためにも自動的に調整可能であることが好ましい。

タペットクリアランスを調整する方法としては、特許文献１及び２に記載された方法を挙げることができる。このうち、特許文献１に記載されたバルブクリアランス設定方法によれば、バルブによって開閉される給気通路、排気通路を密閉して当該給気通路及び排気通路に所定圧の圧縮空気を導入している。次いで、ロッカーアームに係合するアジャストスクリューを螺合させ、バルブを押圧して給気通路内及び排気通路内の圧力が所定の圧力に降下するまでバルブを開動させた後に、アジャストスクリューを前記の方向と逆方向に所定量回転させバルブを閉動作させるとともに、当該バルブとアジャストスクリューとの間に所定のクリアランスを設けるように設定する方法が記載されている。この方法によればバルブクリアランスを相当に精度よく設定することができ好適である。

また、特許文献２に記載された方法によれば、燃焼室内に高圧空気を供給した状態で該燃焼室内の圧力を監視しながら調整することにより、ほとんど習熟を要することなく正確な調整が可能となり好適である。

特公平５−３５２４３号公報 特開平１１−１５３００７号公報

前記特許文献２に記載された方法では、燃焼室内は高圧であることから空気の流れが乱れやすいため、圧力状態が安定するまで正確な計測をすることができない場合があり、迅速な調整が困難となることがあり、特に多種・多量のエンジンに対してタペットクリアランスを調整する場合には必ずしも好適ではない。

また、この方法では作業員がドライバでアジャストスクリューの螺入量を調整しているため、作業員の負担を軽減するとともに、一層高精度且つ短時間で調整を行うための自動化が望まれている。

さらに、前記特許文献１及び２に開示された方法における燃焼室の加圧方式は、ピストンリングの合い口からのエア漏れに供給圧が追従できず、またエンジンの種々のタイプによって漏れ量も異なるため、タイプ毎に個別の調整装置を用意する必要がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、多種・多量のエンジンに対して、バルブとロッカーアームとの隙間、いわゆるタペットクリアランスを一層迅速に且つ高精度に調整することのできるタペットクリアランス自動調整装置を提供することを目的とする。

本発明に係るタペットクリアランス自動調整装置は、スプリングによって閉じられたバルブをロッカーアーム先端のアジャストスクリューで押圧することにより開口させるエンジンにおける前記バルブと前記アジャストスクリューとの隙間を調整するタペットクリアランス自動調整装置において、
前記ロッカーアーム先端に対して前記アジャストスクリューを進退させる調整ユニットと、
空気圧源から第１絞りを介して接続される一次供給管路と、
前記一次供給管路の圧力を計測する一次側圧力センサの計測信号に基づいて、前記一次供給管路の圧力が一定圧となるように電気的にフィードバック調整する圧力設定部と、
前記一次供給管路から第２絞り及び点火プラグ孔を介して燃焼室内に連通する二次供給管路と、
前記二次供給管路の圧力を計測する二次側圧力センサの計測信号に基づいて、前記調整ユニットを制御する制御機構部と、
を有し、
前記バルブが閉じているときの前記二次供給管路及び前記燃焼室内の圧力は０．５〜２０．０ｋＰａに設定されていることを特徴とする。

このように、圧力設定部によって一次供給管路の圧力を電気的にフィードバック調整するとともに、二次供給管路及び燃焼室内の圧力が微小圧の０．５〜２０．０ｋＰａに設定されていることから、安定的な圧力状態が得られ、タペットクリアランスを迅速且つ高精度に調整することができる。また、微小圧を用いていることから、エネルギ損失に伴う発熱が少なく、第２絞りを通過する空気は温度変化による空気の粘性変化が少ない。さらに、第２絞りにおける圧力損失が小さいため、空気の流れの乱れの程度が少なく、安定した計測が可能である。結果として、熱や流れの乱れの影響が小さく、高精度且つばらつきの少ない計測が可能であって、バルブが閉じる基準点を高精度に特定することができる。

この場合、前記制御機構部は、前記バルブを開いた状態から前記アジャストスクリューを後退させ、前記バルブが閉じて前記二次側圧力センサの計測信号が所定閾値を上回った点を基準点として検出し、次に、前記アジャストスクリューを、前記基準点よりも前記隙間に基づく設定量だけ後退させる。これにより、バルブが閉じる位置を基準点として正確に検出することができ、タペットクリアランスをより高精度に調整することができる。

また、前記第２絞りは可変オリフィスであると、前記二次供給管路及び前記燃焼室内の圧力を設定しやすい。

本発明に係るタペットクリアランス自動調整装置によれば、一次供給管路から第２絞り及び点火プラグ孔を介して燃焼室内に空気を供給するとともに、一次供給管路の圧力が一定圧となるように電気的にフィードバック調整する圧力設定部を備えている。これにより、燃焼室内におけるピストンリングの合い口からのエア漏れに対して一次供給管路の圧力追従速度が高く、圧力状態が安定する。したがって、合い口形状の異なる多種、多量のエンジンに対して適用することができる。

また、安定した条件下においてバルブを開閉した際における圧力変化を計測することからバルブが閉じる基準点を正確に特定することができ、アジャストスクリューとの隙間を一層迅速に且つ高精度に調整することができるという効果を達成することができる。

以下、本発明に係るタペットクリアランス自動調整装置について第１及び第２の実施形態を挙げ、添付の図１〜図１３を参照しながら説明する。

図１に示すように、第１の実施形態に係るタペットクリアランス自動調整装置１０は、エンジン１２におけるバルブ１４のバルブエンド１６とアジャストスクリュー１８との隙間（以下、タペットクリアランスという）Ｃを調整する装置である。アジャストスクリュー１８は細目の右ねじであって、時計方向に回転させることにより下方に進出する。

図２に示すように、アジャストスクリュー１８は、上端部にマイナス溝１８ａを備えたスクリュー部がロッカーアーム２２の先端部に螺入されており、アジャストナット２３によってダブルナット方式で固定されている。ここで、エンジン１２は、スプリング２０によって閉じられたバルブ１４のバルブエンド１６をロッカーアーム２２先端のアジャストスクリュー１８で押圧することにより開口させる型式のものである。つまり、ロッカーアーム２２はカム２４により駆動され、アジャストスクリュー１８でバルブエンド１６を押圧してバルブ１４を開口させ、燃料ガス又は排気ガスの吸排気を行っている。また、ロッカーアーム２２が原位置に戻ることにより、スプリング２０の弾発作用によってバルブ１４は再び閉じる。

タペットクリアランスＣを調整する際、カム２４は凸部が下方に指向するように設定されており、ロッカーアーム２２は原位置に戻っている。したがって、吸気側及び排気側ともバルブ１４は吸気管及び排気管を閉じる位置に設定されているとともに、カム２４に連動したピストン２６は上死点まで上昇した位置にあって燃焼室２８は狭い空間となっている。点火プラグは抜かれており、点火プラグ孔３０には後述する二次供給管路４４が接続される。

アジャストスクリュー１８は、アジャストナット２３を緩めた状態で背面のマイナス溝１８ａにドライバ７２を差し込んで回すことにより進退し、タペットクリアランスＣが変化し、適値となったところでアジャストナット２３を締めて固定される。

図１に戻り、タペットクリアランス自動調整装置１０は、アジャストナット２３を緩めた後にアジャストスクリュー１８を進退させる調整ユニット３４と、プログラム動作により該調整ユニット３４を任意の位置及び向きに移動させることのできるロボット（移動機構部）３６と、一次供給管路３８の圧力が一定圧となるように電気的に調整する圧力設定部４０と、一次供給管路３８からダイヤル調整式の可変オリフィス（第２絞り）４２を介してエンジン１２の燃焼室２８内に連通する二次供給管路４４と、該二次供給管路４４の圧力を計測する二次側圧力センサ５２の計測信号に基づいて、調整ユニット３４を制御する制御機構部５４とを有する。二次供給管路４４には開閉弁５５が設けられている。一次供給管路３８は空気圧源３００に接続されている。一次供給管路３８における圧力設定部４０と空気圧源３００との間には絞り（第１絞り）３０２が設けられている。

制御機構部５４は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）６２とロボットコントローラ６４とを有する。ＰＬＣ６２は、二次側圧力センサ５２の計測信号を連続的に所定のデータレジスターに保存して演算処理を行い、該演算処理の結果等に基づいて、調整ユニット３４を制御するとともにロボットコントローラ６４に所定のタイミング信号を送信する。ロボットコントローラ６４は、受信したタイミング信号に基づいてロボット３６に所定の動作を行わせ、該ロボット３６の動作によって先端部がアジャストスクリュー１８に当接するように移動させる。ロボット３６は多軸型の産業用ロボットである。

圧力設定部４０は、一次供給管路３８の圧力Ｐ１を計測する一次側圧力センサ５８の計測信号に基づいてブスターレギュレータ６０をＰＩＤ制御等に基づいて開閉制御することにより圧力Ｐ１を一定圧に保つ。具体的には、圧力設定部４０は、ブスターレギュレータ６０内のダイヤフラムの表面にパイロット圧力を作用させるパイロットレギュレータ４０ａを有し、ダイヤフラムの表面に作用するパイロット圧力により内部フィードバック圧力とのバランスによりノズルが進退動作して圧力Ｐ１を調圧する。

パイロットレギュレータ４０ａは、所定の設定圧力信号と圧力Ｐ１との偏差信号に基づいてパイロット圧力を設定する。この際、偏差信号に対して圧力Ｐ１の微分信号及びパイロット圧力の微分信号を加えることにより圧力Ｐ１を迅速に設定することができる。なお、一次側圧力センサ５８は可変オリフィス４２の直前部に設けられており、可変オリフィス４２とブスターレギュレータ６０との間の管路での圧損の影響を受けることがなく、可変オリフィス４２の直前部を設定圧力信号に応じた圧力に設定することができる。

二次供給管路４４及び燃焼室２８内の圧力Ｐ２は、圧力設定部４０及び可変オリフィス４２によって安定的に設定可能な程度に微小圧であるとよく、具体的には、０．５〜２０．０ｋＰａが好適である。より好ましくは０．５〜２．０ｋＰａに設定されているとよい。このタペットクリアランス自動調整装置１０においては圧力Ｐ２は１．５ｋＰａに設定されている。圧力Ｐ２を１．５ｋＰａに設定するために、上流側の一次供給管路３８の圧力Ｐ１は圧力設定部４０によって１０ｋＰａに安定的に設定されている。

図３及び図４に示すように、調整ユニット３４はロボット３６の先端部に設けられており、アジャストスクリュー１８及びアジャストナット２３を操作する円柱状の作業部７０と、作業部７０の軸心部先端に設けられたドライバ７２と、該ドライバ７２を駆動するドライバ駆動部７４と、ドライバ７２の周囲に同軸状に設けられたソケット７６と、該ソケット７６を駆動するナットランナ７８と、ソケット７６の進退量を計測するために板片８０ａを検出座７６ａに当接させる空気圧シリンダ８０と、板片８０ａに連結されて検出座７６ａの位置を計測することによりロッカーアーム２２の変位量をリアルタイムで検出するマグネスケール８２とを有する。空気圧シリンダ８０及びマグネスケール８２は、ロボット３６に対する接続ブラケット８４に設けられている。空気圧シリンダ８０は計測を目的に供せられるものであって大きな出力は必要なく、小型軽量のもので足りる。

ドライバ駆動部７４は、作業部７０と同軸状で、接続ブラケット８４の上面にケーシング８６を介して設けられている。ナットランナ７８はドライバ駆動部７４と隣接平行に設けられておりケーシング８６の上面から上方に延在している。

図３に示すように、作業部７０は、接続ブラケット８４から下方に突出するように設けられており、先端部に前記ドライバ７２及び前記ソケット７６が設けられている。作業部７０は、さらに、前記ソケット７６の上部孔に先端部がスプライン形状で嵌合する回動筒体９０と、ケーシング８６内で回動筒体９０に固定された同軸状の受動ギア９２と、回動筒体９０の軸孔部に嵌通するように設けられてドライバ７２における上部穴７２ａに先端部がスプライン形状で嵌合する連結ロッド９４とを有する。

回動筒体９０はケーシング８６内のベアリング９４ａ及び接続ブラケット８４から下面に突出する支持筒８４ａ内のベアリング９４ｂにより回動自在に支持されており、受動ギア９２が回転駆動されることにより回動筒体９０が一体的に回転し、スプラインにより回転が伝達されてソケット７６が回転する。連結ロッド９４は、回動筒体９０の内面に設けられた２つのベアリング９６ａ及び９６ｂにより回動自在に支持されており、連結ロッド９４の上端部に設けられたカップリング９８が回転駆動されることにより連結ロッド９４が一体的に回転し、スプラインにより回転が伝達されてドライバ７２が回転する。

回動筒体９０の側面段差部９０ａとソケット７６の上端面との間にはスプリング１００が設けられており、回動筒体９０は下方に向けて弾発付勢されている。また、ソケット７６の上部には外輪７６ｂが設けられており、該外輪７６ｂが支持筒８４ａの内径環状溝に係合して抜け止めとして作用している。

連結ロッド９４の下端面とドライバ７２における上部穴７２ａの底部との間にはスプリング１０２が設けられており、ドライバ７２は下方に向けて弾発付勢されている。また、ドライバ７２の外径段差部７２ｂがソケット７６の内径段差部７６ｃに係合して抜け止めとして作用している。

ドライバ７２の下方先端部はマイナス溝１８ａに係合するマイナス形状となっており、ソケット７６の下方先端部の内周部はアジャストナット２３に係合する六角のソケット形状である。

ドライバ駆動部７４は回動量Ｒを検出可能なサーボモータ１１０と、該サーボモータ１１０の回転を減速してカップリング９８に伝達する減速器１１１と、ドライバ７２に加わるトルクを検出するトルク検出部１１２とを有し、上方から順に直列的に配列されている。

ナットランナ７８はモータ１１４と、該モータ１１４の回転を前記受動ギア９２に減速して伝達する駆動ギア１１６と、駆動ギア１１６の軸部を支持するベアリング１１８ａ、１１８ｂとを有する。モータ１１４の回転軸と駆動ギア１１６との間にはカップリング１２０が設けられている。これらのモータ１１４、駆動ギア１１６、カップリング１２０、受動ギア９２及びベアリング１１８ａ、１１８ｂは、前記受動ギア９２及びベアリング９４ｂとともにケーシング８６内に設けられている。

前記のとおりマグネスケール８２によれば、ロッカーアーム２２の変位量をリアルタイムで検出ことができるため、ロボット３６は、計測されたロッカーアーム２２の変位量に基づいて調整ユニット３４の位置及び向きを設定して、ソケット７６とアジャストナット２３との係合及びドライバ７２とアジャストスクリュー１８との係合を確実に行うことができる。

なお、図５に示すように、エンジン１２は製造ライン上を順次搬送されて所定のステーションで停止してタペットクリアランス自動調整装置１０によってタペットクリアランスＣの調整がなされ、調整後に次ステーションに搬送される。このステーションにはタペットクリアランス自動調整装置１０が２台設けられており、複数のバルブ１４に対応したアジャストスクリュー１８を分担して調整する。タペットクリアランス自動調整装置１０は１つのステーションに３台以上設けられていてもよい。実際上、複数のタペットクリアランス自動調整装置１０のうち、制御機構部５４及び一次供給管路３８は共有化が可能である。

次に、このように構成されるタペットクリアランス自動調整装置１０を用いて、エンジン１２におけるタペットクリアランスＣを調整する方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。

先ず初期調整として、図６に示すように、エンジン１２をシリンダヘッド単体１２ａとした状態で、吸気管路１２ｂに対して密封接続治具１２４を介して二次供給管路４４を接続するとともに、吸気側のバルブ１４の下面に変位量を計測するマグネスケール１２６を接続する。

この状態で、マグネスケール１２６の計測値を参照しながら、制御機構部５４の作用下にドライバ７２を回転させてバルブ１４を所定量（例えば、５μｍ）下降させる。これにより、サーボモータ１１０の動作確認が行われるとともに、燃焼室２８内からみたピストンリング２６ａに相当する隙間を吸気管路１２ｂ内で模擬的に設けることができる。次に、二次側圧力センサ５２の計測値を適当なモニタ等で参照しながら、可変オリフィス４２を手動で調整し、二次供給管路４４及び吸気管路１２ｂ内の圧力Ｐ２を１．５ｋＰａに設定する。こうして、燃焼室２８内に圧縮空気を供給する手順を吸気管路１２ｂで模擬的に行い、可変オリフィス４２を適切に調整する。可変オリフィス４２は、一度調整された後はエンジン１２の種類が同じである限り再調整する必要はない。

次いで、図７に示す手順に基づいてタペットクリアランスＣを調整する。すなわち、ステップＳ１において、搬送されたエンジン１２の点火プラグ孔３０に対して二次供給管路４４を所定の接続手段を用いて接続させた後、開閉弁５５を連通させて燃焼室２８に微小圧の圧縮空気を供給する。この圧縮空気は、ピストンリング２６ａの合い口からの漏れにより僅かながら流れが発生する。前記のとおり、圧力設定部４０の作用によって一次供給管路３８は１０ｋＰａに安定的に設定されており、燃焼室２８内は可変オリフィス４２によって１．５ｋＰａに設定されている。

ステップＳ２において、ロボットコントローラ６４の作用下にロボット３６を動作させて、調整ユニット３４をエンジン１２に対して接近させ、作業部７０（図３参照）のソケット７６をアジャストナット２３に嵌めあわせる。このとき、調整ユニット３４は、ロボットコントローラ６４のプログラム動作により自由度の高いロボット３６を動作させることにより移動するため、エンジン１２の種類によって、ロッカーアーム２２やアジャストスクリュー１８の位置及び向きが異なる場合であっても、柔軟に対応可能である。また、多気筒型のエンジン１２において各気筒のタペットクリアランスＣを１台のタペットクリアランス自動調整装置１０で調整することも可能である。

この際、ソケット７６の先端部がフローティングしながらアジャストナット２３に当節し、その後勘合してロッカーアーム２２に着座する。この後、ソケット７６はスプリング１００を弾性圧縮させながら回動筒体９０にやや接近し、確実にアジャストナット２３に嵌合する。すなわち、ロボット３６はスプリング１００が弾性変形する変位量範囲内の任意の位置でソケット７６をアジャストナット２３に嵌合させることができる。このとき、ロボット３６はマグネスケール８２により計測されたロッカーアーム２２の変位量に基づいて調整ユニット３４の位置及び向きを設定することができ、これによりソケット７６をアジャストスクリュー１８に一層確実に係合させることができる。

なお、この際、スプリング１０２を弾性圧縮させながらドライバ７２がアジャストスクリュー１８のマイナス溝１８ａに係合する。

これ以降ステップＳ９までの処理においては、ロッカーアーム２２の変位量に基づいてロボット３６をリアルタイムで同期させ、ドライバ７２とマイナス溝１８ａが正確に係合するように制御する。

ステップＳ３において、ナットランナ７８のモータ１１４を回転駆動させることにより回動筒体９０及びソケット７６を回転させてアジャストナット２３を緩め、アジャストナット２３とアジャストスクリュー１８とのダブルナット締結が解除される。これにより、アジャストスクリュー１８が回転可能となり、ドライバ７２による調整を開始することができる。

この際、一旦アジャストナット２３を締める方向に回転させ、ソケット７６に加わるトルクの上昇をトルク検出部１１２で検出することによって、ソケット７６とアジャストナット２３との嵌合を確認するようにしてもよい。

ステップＳ４において、ドライバ駆動部７４のサーボモータ１１０を回転駆動させることにより連結ロッド９４、ドライバ７２を回転させてアジャストスクリュー１８を時計方向に回転させる。また、ＰＬＣ６２において二次側圧力センサ５２の圧力値及びサーボモータ１１０の回動量Ｒの計測を開始し、所定の微少時間間隔で連続的に計測を行う。なお、スプリング１０２（図３参照）によりドライバ７２はアジャストスクリュー１８に付勢、係合していることから、ドライバ７２の回動量Ｒはアジャストスクリュー１８の進退量と比例的に対応している。したがって、回動量Ｒを計測、制御することはアジャストスクリュー１８の進退量を計測、制御することと等価である。

この時点の時刻をｔ０として、ＰＬＣ６２において計測された二次側圧力センサ５２の計測値である圧力Ｐ２及びサーボモータ１１０の回動量Ｒをグラフとして図８に示す。

図９に示すように、このステップＳ４においては、マグネスケール８２により検出されたロッカーアーム２２の変位量に基づいて、調整ユニット３４が適正な位置及び向きとなるように同期動作させるようにすると、アジャストスクリュー１８をスムーズに回転させることができて好適である。具体的には、アジャストスクリュー１８とドライバ７２が同軸状となるように同期させればよい。

ステップＳ５において、アジャストスクリュー１８の回転及び二次側圧力センサ５２の圧力Ｐ２の計測を続行し、バルブ１４が開くことによって圧力Ｐ２が１．５ｋＰａから低下して閾値Ｐｔｈ１（＝１．０ｋＰａ）を下回るまで待機する。圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈ１を下回ったときにステップＳ６に移る。

ステップＳ６において、ドライバ駆動部７４の作用下にドライバ７２を逆方向に回転させてアジャストスクリュー１８を反時計方向に微速で回転させる。

ステップＳ７において、アジャストスクリュー１８の回転及び圧力Ｐ２の計測を続行し、バルブ１４が閉じることによって圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈ２（＝１．４ｋＰａ）を上回るまで待機する。圧力Ｐ２が閾値Ｐｔｈ２を上回ったときに、その時点のサーボモータ１１０の回動量Ｒをバルブ１４が閉じた基準点である０点として記録し、ステップＳ８に移る。

ステップＳ８において、ドライバ７２によりアジャストスクリュー１８を反時計方向にさらに所定の設定量だけ回転させる。この設定量は、タペットクリアランスＣの設計上規定された適正値（例えば、０．３ｍｍ）に基づいて予め算出されている。該設定量だけアジャストスクリュー１８を基準点よりも後退させることにより、タペットクリアランスＣは設計上規定された適正値に極めて近い値となり、この時点でドライバ７２の回転駆動を停止させる。このとき、圧力Ｐ２を監視して連動停止させるという必要がないことから、アジャストスクリュー１８は比較的高速で回転させてもよい。

ステップＳ９において、ナットランナ７８の作用下にアジャストナット２３を締めてアジャストスクリュー１８を固定する。

ステップＳ１０において、ロボット３６の動作により調整ユニット３４を一旦待避させ、未調整のアジャストスクリュー１８が残っている場合には、当該アジャストスクリュー１８に対して前記ステップＳ１〜Ｓ１０を繰り返して実行する。

上述したように、第１の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置１０によれば、一次供給管路３８は、一次側圧力センサ５８の計測値に基づいて電気的なフィードバックを用いて調圧され、しかも設定圧力は微小圧の１０ｋＰａであることから、機械式レギュレータを用いて高圧に設定する場合と比較して応答性が１／１０程度に高速でありしかも上流側の圧力変動の少ない安定した圧力状態を保つことができる。これにより、下流側の二次供給管路４４及び燃焼室２８内も応答性が高く、且つ安定した圧力状態になる。つまり、ピストンリング２６ａからの空気の漏れに対して圧力Ｐ２が十分に追従することができ、しかもピストン２６及びピストンリング２６ａの形状の違いによる影響を受けることなく安定した状態を保つことができる。

また、可変オリフィス４２における圧力損失は８．５ｋＰａ（＝Ｐ１−Ｐ２＝１０−１．５）と小さいためエネルギ損失に伴う発熱が少なく、可変オリフィス４２を通過する空気は温度変化による空気の粘性変化が少ない。したがって、熱の影響を受けることがなく、高精度且つばらつきの少ない計測が可能となる。さらに、可変オリフィス４２における圧力損失が小さいため、空気の流れの乱れの程度が少なく、安定した計測が可能であり、結果としてバルブ１４が閉じる０点を高精度に特定することができる。

また、燃焼室２８内に加えられる圧力Ｐ２は微小圧であることからピストン２６の受圧力が小さいためピストン２６が下降したり振動することがなく、ピストン２６やクランク（図示せず）を固定する固定機構が不要である。さらに、ピストン２６は上死点位置に設定されていることから燃焼室２８内の体積は小さく、圧縮空気を迅速に充満させて早期に調整を開始することができるとともに、バルブ１４が開いて僅かでも空気の漏れが発生すれば圧力変動が顕著に表れることとなり、バルブ１４の挙動を監視しやすい。

エンジン１２には吸気用及び排気用に１気筒当たり複数のバルブ１４が設けられているが、燃焼室２８内に圧縮空気を供給することにより、圧縮空気の供給先を変更することなく同一気筒における各バルブ１４に対して同じ管路構成で調整を行うことができる。

タペットクリアランス自動調整装置１０による調整においては、全ての処理は制御機構部５４の作用下に自動的に行われるため数名分の作業の省人化が図られ、しかも作業者が行う場合と比較して迅速且つ高精度な調整が可能である。また、プログラム動作により複数の動作を選択的且つ柔軟に行うことができるため、多種・多量のエンジン１２を調整する場合に好適である。

さらに、タペットクリアランス自動調整装置１０が調整するエンジン１２は、シリンダヘッド部、ピストン２６及びクランクケース部等の主要部品が組み立てられた完成品である。つまり、エンジン１２の組み立て工程が終わった後に独立した工程として調整を行うことができ、しかも後の組み立て工程が不要であって、一度行った調整がずれてしまうことがない。また、事前の分解工程等が不要であって手順が簡便である。

次に、第２の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置２００について図１０〜図１３を参照しながら説明する。タペットクリアランス自動調整装置２００は、前記のタペットクリアランス自動調整装置１０と同様に、タペットクリアランスＣを調整する装置であり、タペットクリアランス自動調整装置２００の構成において前記タペットクリアランス自動調整装置１０と同様の構成の箇所については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、タペットクリアランス自動調整装置２００は、調整ユニット３４と、該調整ユニット３４を備えたロボット３６と、一次供給管路２０２からエンジン１２の燃焼室２８内に連通する二次供給管路２０４と、該二次供給管路２０４の圧力が一定圧となるように電気的に調整する圧力設定部４０と、二次供給管路２０４の流量を計測する流量センサ２０６と、該流量センサ２０６の計測信号に基づいて、調整ユニット３４を制御する制御機構部５４とを有する。二次供給管路２０４には開閉弁５５が設けられている。制御機構部５４は、ＰＬＣ２０８とロボットコントローラ６４とを有する。ＰＬＣ２０８は構造上前記ＰＬＣ６２と同じであって、プログラムのみが異なる。二次供給管路２０４は圧力設定部４０により１．５ｋＰａに調圧されている。一次供給管路２０２は空気圧源３００に接続されている。一次供給管路２０２における圧力設定部４０と空気圧源３００との間には絞り（第１絞り）３０２が設けられている。

このように構成されるタペットクリアランス自動調整装置２００においては、図１１に示すような処理によりタペットクリアランスＣの調整が行われる。図１１及び前記の図７から了解されるように、前記タペットクリアランス自動調整装置１０を用いた調整では二次側圧力センサ５２の計測値である圧力Ｐ２に基づいてバルブ１４の０点を特定していたのに対して、タペットクリアランス自動調整装置２００では流量センサ２０６の計測信号である流量Ｑに基づいて０点を特定する。

すなわち、前記ステップＳ５における圧力Ｐ２と閾値Ｐｔｈ１との比較処理を流量Ｑと所定の閾値Ｑｔｈ１との比較処理（ステップＳ２０５）に置き換え、前記ステップＳ７における圧力Ｐ２と閾値Ｐｔｈ２との比較処理を流量Ｑと所定の閾値Ｑｔｈ２との比較処理（ステップＳ２０７）に置き換え、他のステップＳ１０１〜Ｓ１０４、ステップＳ１０６及びステップＳ１０８〜Ｓ１１０は前記ステップＳ１〜Ｓ４、ステップＳ６及びステップＳ８〜Ｓ１０と同様に行えばよい。

具体的には、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４を行った後、ステップＳ５において、アジャストスクリュー１８の回転及び流量Ｑの計測を行い、バルブ１４が開くことによって流量Ｑが閾値Ｑｔｈ１を上回るまで待機する。圧力が一定（１．５ｋＰａ）であれば、バルブ１４が開くことによって流量Ｑが上昇するということは当然に理解されよう。

ステップＳ１０６を行った後、ステップＳ１０７においては、バルブ１４が閉じることによって流量Ｑが閾値Ｑｔｈ２を下回るまで待機し、流量Ｑが閾値Ｑｔｈ２を下回った時点のサーボモータ１１０の回動量Ｒをバルブ１４が閉じた基準点である０点として記録する。以下、ステップＳ１０８〜Ｓ１１０を順次実行する。

ＰＬＣ６２において計測された流量センサ２０６の計測値である流量Ｑ及びサーボモータ１１０の回動量Ｒをグラフとして図１２に示す。

このようなタペットクリアランス自動調整装置２００によれば、安定的な流量状態が得られ、前記タペットクリアランス自動調整装置１０による調整と同様の効果が得られる。また、図１３に示すように、バルブ１４の変位量ｘと流量Ｑとの関係はバックラッシュＢ等の影響によりヒステリシスカーブを描くことになるが、バルブ１４を閉じるときに０点となる変位量ｘ０を特定することにより、バックラッシュの影響のない高精度な調整を行うことができる。

本発明に係るタペットクリアランス自動調整装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

第１の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置のブロック図である。 エンジンの断面図である。 調整ユニットの正面断面図である。 調整ユニットの側面図である。 タペット調整を行うステーションの概略斜視図である。 初期調整におけるタペットクリアランス自動調整装置とエンジンとの接続状態を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置によりタペットクリアランスを調整する手順を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置によりタペットクリアランスを調整する際の圧力及び回動量のグラフである。 ロッカーアームの変位量に同期して調整ユニットの向きを変更させる様子を示す模式図である。 第２の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置のブロック図である。 第２の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置によりタペットクリアランスを調整する手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置によりタペットクリアランスを調整する際のバルブ変位量のグラフである。 第２の実施の形態に係るタペットクリアランス自動調整装置によりタペットクリアランスを調整する際の流量及び回動量のグラフである。

符号の説明

１０、２００…タペットクリアランス自動調整装置
１２…エンジン １４…バルブ
１６…バルブエンド １８…アジャストスクリュー
２０…スプリング ２２…ロッカーアーム
２３…アジャストナット ２８…燃焼室
３０…点火プラグ孔 ３４…調整ユニット
３６…ロボット ３８、２０２…一次供給管路
４０…圧力設定部 ４２…可変オリフィス
４４、２０４…二次供給管路 ５２…二次側圧力センサ
５４…制御機構部 ５８…一次側圧力センサ
６２、２０８…ＰＬＣ ６４…ロボットコントローラ
７０…作業部 ７２…ドライバ
７４…ドライバ駆動部 ７６…ソケット
７８…ナットランナ ８０…空気圧シリンダ
８２…マグネスケール １１２…トルク検出部
２０６…流量センサ Ｃ…タペットクリアランス
Ｐ１、Ｐ２…圧力 Ｑ…流量
Ｒ…回動量

Claims (2)

1. スプリングによって閉じられたバルブをロッカーアーム先端のアジャストスクリューで押圧することにより開口させるエンジンにおける前記バルブと前記アジャストスクリューとの隙間を調整するタペットクリアランス自動調整装置において、
   前記ロッカーアーム先端から前記アジャストスクリューを進退させて突出量を調整する調整ユニットと、
   空気圧源から第１絞りを介して接続される一次供給管路と、
   前記一次供給管路の圧力を計測する一次側圧力センサの計測信号に基づいて、前記一次供給管路の圧力が一定圧となるように電気的にフィードバック調整する圧力設定部と、
   前記一次供給管路から第２絞り及び点火プラグ孔を介して燃焼室内に連通する二次供給管路と、
   前記二次供給管路の圧力を計測する二次側圧力センサの計測信号に基づいて、前記調整ユニットを制御する制御機構部と、
   を有し、
   前記バルブが閉じているときの前記二次供給管路及び前記燃焼室内の圧力は０．５〜２０．０ｋＰａに設定され、
   前記制御機構部は、前記バルブを開いた状態から前記アジャストスクリューを後退させ、前記バルブが閉じて前記二次側圧力センサの計測信号が所定閾値を上回った点を基準点として検出し、次に、前記アジャストスクリューを、前記基準点よりも前記隙間に基づく設定量だけ後退させることを特徴とするタペットクリアランス自動調整装置。
2. 請求項１記載のタペットクリアランス自動調整装置において、
   前記第２絞りは可変オリフィスであることを特徴とするタペットクリアランス自動調整装置。

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