シリンダボアの熱変形測定装置
【課題】温間での測定においてシリンダボアの壁面の温度分布の変化を低減するとともに、エンジン実働時に近い温度分布を実現させてシリンダボアの正確な熱変形を測定できるシリンダボアの熱変形測定装置を提供する。
【解決手段】シリンダボア２に挿入されるピストン状の本体２０と、本体２０に設けられ、ボア壁面３のシリンダボア２の径方向の位置を読み取るギャップセンサ３０と、本体２０をシリンダボア２の高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動機構と、ギャップセンサ３０をボア壁面３に沿う円周方向に回転させるとともに円周方向における所定の位置で位置決めするロータ２７と、ギャップセンサ３０の高さ方向における位置を読み取る回転センサ等と、ギャップセンサ３０の円周方向における位置を読み取るロータリエンコーダ等と、を備えた。
【解決手段】シリンダボア２に挿入されるピストン状の本体２０と、本体２０に設けられ、ボア壁面３のシリンダボア２の径方向の位置を読み取るギャップセンサ３０と、本体２０をシリンダボア２の高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動機構と、ギャップセンサ３０をボア壁面３に沿う円周方向に回転させるとともに円周方向における所定の位置で位置決めするロータ２７と、ギャップセンサ３０の高さ方向における位置を読み取る回転センサ等と、ギャップセンサ３０の円周方向における位置を読み取るロータリエンコーダ等と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダブロックが有するシリンダボアの熱変形を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを構成するシリンダブロックが有するシリンダボアの変形を測定するための装置として、例えば特許文献１に開示されているようなピストン型の測定機がある。具体的には、図８に示すように、ピストン型測定機１１０は、エンジンにおいてクランク軸に連結されるピストンと同様に、シリンダブロック１０１が有するシリンダボア１０２内に挿入され、シリンダボア１０２の壁面（以下「ボア壁面」という。）１０３の位置を測定する。
【０００３】
ピストン型測定機１１０は、モータ等によりボア壁面１０３の周方向に沿って回転駆動されるロータ（回転体）と、ロータに固定されるセンサとを備える。センサは、ボア壁面１０３との間の間隔を検出することで、ボア壁面１０３の位置（シリンダボア１０２の径方向の位置）を検出する。つまり、ピストン型測定機１１０は、センサからの検出値に基づいて、ボア壁面１０３の位置を測定する。また、ピストン型測定機１１０は、例えば、連結部材１２５に連結されることで、クランク軸に連結されるピストンと同様の構成により、シリンダボア１０２内をピストンの摺動方向に移動可能に設けられる。
【０００４】
このような構成において、ピストン型測定機１１０がシリンダボア１０２内の所定の高さ（ピストン型測定機１１０の移動方向における位置）に位置決めされ、ロータが回転させられることでボア壁面１０３の一周分の測定が行われる。そして、ロータの回転によって一周分の測定が行われた後、ピストン型測定機１１０の高さが逐次変更され、複数の断面位置についての測定が行われる。
【０００５】
このようなピストン型測定機１１０によってシリンダボア１０２の熱変形が測定される場合、ピストン（ピストン型測定機１１０）とシリンダブロック１０１に取り付けられるシリンダヘッド１０４との間の空間として形成される燃焼室１０６内にスチーム１０５を通し、ボア壁面１０３をエンジンの実働時における温度に近い温度まで加熱することが行われる。すなわち、ピストン型測定機１１０により、冷間時（常温時）とスチーム１０５による温間時とで同様の測定が行われ、それらの差分から、シリンダボア１０２の熱変形を知ることができる。また、シリンダボア１０２の熱変形の測定が行われる際には、シリンダブロック１０１が有する複数のシリンダボア１０２の温度に極端な差がつかないように、位相が揃った特殊なクランク軸により、ピストン型測定機１１０が同一の高さとなるように一斉に上下移動させることが行われている。
【０００６】
このように、ピストン型測定機１１０によるシリンダボア１０２の熱変形の測定においては、温間時での測定中に、ボア壁面１０３の温度分布の変化が防止されることが望まれる。しかし、従来の測定においては、ピストン型測定機１１０の固定位置（位置決めされる位置）により、ボア壁面１０３の温度分布が大きく変化する。
【０００７】
図９は、ボア壁面１０３の温度分布の一例を示す。図９に示すグラフにおいて、横軸はボア壁面１０３におけるピストンの摺動方向についての位置を示し、縦軸はボア壁面１０３の温度を示す。ここで、横軸は、図８に示すボア壁面１０３における左右方向の位置に対応する。図９のグラフＧ１に示すように、ピストン型測定機１１０が所定の高さに位置決めされている状態においては、ボア壁面１０３の温度について、スチーム１０５との接触が有る部分（図８、範囲Ｒ１参照）の温度が、スチーム１０５との接触が無い部分（同図、範囲Ｒ２参照）の温度に対して相対的に高くなる。
【０００８】
したがって、シリンダボア１０２内におけるピストン型測定機１１０の固定位置が変化することで、ボア壁面１０３におけるスチーム１０５との接触範囲が変化し、これにともない、ボア壁面１０３の温度分布が大きく変化する。ここで、図９に示すグラフにおいて、位置Ｐ０は、図８におけるスチーム１０５との接触が有る部分（範囲Ｒ１）とスチーム１０５との接触が無い部分（範囲Ｒ２）との境界の位置（ピストン型測定機１１０の燃焼室１０６側の端面の位置）に対応する。例えば、図８に示すように、ピストン型測定機１１０の位置が、ピストン型測定機１１０の移動（下降）によって二点鎖線で示すピストン型測定機１１０の位置に変化した場合、ボア壁面１０３の温度分布は、図９におけるグラフＧ１から、同図において二点鎖線で示すグラフＧ２で示される温度分布に変化する。
【０００９】
また、ピストン型測定機１１０によるシリンダボア１０２の熱変形の測定においては、エンジンの実態に即した正確な熱変形を測定するため、エンジンの実働時により近い温度分布が実現されることが望まれる。ボア壁面１０３について狙い通りの温度分布を得るためには、ピストン型測定機１１０がエンジン実働時におけるピストンと同様に常時移動（往復移動）していることが望ましい。
【００１０】
しかし、図１０に示すように、シリンダボア１０２における特定の断面位置についての測定が行われるためには、ボア壁面１０３の一周分の測定が行われる時間中、ピストン型測定機１１０がその測定位置で停止している必要がある。このようにピストン型測定機１１０が測定位置にて停止している間に、ボア壁面１０３の温度分布が変化する。
【００１１】
具体的には、図１１において、グラフＧ３は、ピストン型測定機１１０が常時移動している場合のボア壁面１０３の温度分布を示す。グラフＧ３からわかるように、ピストン型測定機１１０が常時移動している場合においては、ボア壁面１０３の温度は、燃焼室１０６側が相対的に高く、滑らかに変化する。これに対し、ピストン型測定機１１０が所定の測定位置（ピストン型測定機１１０の端面の位置を示す位置Ｐ０参照）で停止することで、ボア壁面１０３の温度分布は、図１１において二点鎖線で示すグラフＧ４のように変化する。つまり、移動しているピストン型測定機１１０が測定のために停止することで、その停止している間に、ボア壁面１０３の温度分布が、前述したようにピストン型測定機１１０が位置決めされている状態におけるスチーム１０５との接触の有無（境界の位置を示す位置Ｐ０参照）が部分的に別れる場合の温度分布に変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１２７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、温間での測定においてシリンダボアの壁面の温度分布の変化を低減することができるとともに、エンジン実働時に近い温度分布を実現させてシリンダボアの正確な熱変形を測定できるシリンダボアの熱変形測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１においては、エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアの熱変形を測定するシリンダボアの熱変形測定装置であって、
前記シリンダボアに挿入されるピストン状の本体と、
前記本体に設けられ、前記シリンダボアの壁面の、前記シリンダボアの径方向の位置を読み取るボア壁位置読取手段と、
前記本体を前記シリンダボアの高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動手段と、
前記ボア壁位置読取手段を前記シリンダボアの壁面に沿う円周方向に回転させるとともに前記円周方向における所定の位置で位置決めする回転位置決め手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置を読み取る高さ位置読取手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置を読み取る円周位置読取手段と、
を備え、
前記駆動手段によって前記本体を上下動させて、上下動する前記本体の上昇中および下降中の少なくともいずれかにおいて、前記ボア壁位置読取手段により前記壁面の前記径方向の位置を前記高さ方向に沿って読み取る操作、
および前記高さ位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置が、前記所定の範囲における上昇端および下降端の少なくともいずれかに対応する位置に達するたびに、前記回転位置決め手段により前記ボア壁面位置読取手段を前記円周方向に所定の角度回転させるとともに位置決めする操作を、
前記円周位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置に基づいて、前記ボア壁位置読取手段が初期位置から前記円周方向に一回転以上するまで行い、
前記ボア壁位置読取手段により読み取られた前記壁面の前記径方向の位置に基づいて、前記シリンダボアの熱変形を測定する、ものである。
【００１５】
請求項２においては、前記回転位置決め手段は、前記本体が前記所定の範囲を一往復上下動するたびに、前記ボア壁位置読取手段を、所定の角度回転させるラチェット機構によって構成されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、温間での測定においてシリンダボアの壁面の温度分布の変化を低減することができるとともに、エンジン実働時に近い温度分布を実現させてシリンダボアの正確な熱変形を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における熱変形測定装置の構成を示す側面図。
【図２】ギャップセンサ等が読み取る座標値および角度の概要を示す説明図。
【図３】上昇動作および下降動作の両方で読取りが行われる場合のフロー図。
【図４】同じくギャップセンサの軌道を示す図。
【図５】上昇動作または下降動作のいずれかで読取りが行われる場合のフロー図。
【図６】同じくギャップセンサの軌道を示す図。
【図７】熱変形測定装置の別実施形態の構成を示す図。
【図８】従来のピストン型測定機の構成を示す側面図。
【図９】温間時の測定におけるシリンダボア内の温度変化を示す図。
【図１０】センサの軌道を示す図。
【図１１】温間時の測定におけるシリンダボア内の温度変化とエンジン実働時におけるシリンダボア内の温度変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るシリンダボアの熱変形測定装置の実施の一形態である熱変形測定装置１０について、図面を参照して説明する。
【００１９】
熱変形測定装置１０は、エンジンを構成するシリンダブロック１が有するシリンダボア２の熱変形（以下「ボア変形」という。）を測定するものである。熱変形測定装置１０は、エンジンにおいてクランク軸に連結されるピストンと同様に、シリンダボア２内に挿入され、シリンダボア２の壁面（以下「ボア壁面」という。）３の位置を測定する。
【００２０】
図１に示すように、熱変形測定装置１０は、本体２０を備える。本体２０は、全体として略円筒状の外形を有し、ピストン状に構成される。本体２０は、シリンダボア２に挿入され、シリンダボア２内をシリンダボア２の高さ方向（図１における矢印Ａ方向）において上下動するものである。なお、図１において矢印Ａで示される上下方向が、本実施形態に係る熱変形測定装置１０における上下方向に対応する。本体２０は、摺動部材２１とロータ２２と天板２３とシャフト２４とによって構成される。
【００２１】
摺動部材２１は、下面側が開口した円筒状の部材である。ロータ２２は、円板状の部材であり、摺動部材２１の上側において摺動部材２１に対して回動可能に支持される。ロータ２２は、シャフト２４によって摺動部材２１の筒軸方向（中心軸方向）が回転軸の方向となるように支持される。シャフト２４は、摺動部材２１の上側に支持され、ロータ２２の中心位置に形成される支持孔２２ａによりロータ２２を貫通する。天板２３は、ロータ２２と同様に円板状の部材であり、ロータ２２の上側に設けられる。天板２３の外周には、後述するスチームが燃焼室６外へ漏れることを防止するためのシール部材としてのＯリング２３ａが装着される。また、天板２３は、前記のとおりロータ２２を貫通するシャフト２４により支持される。
【００２２】
本体２０を構成する摺動部材２１、ロータ２２、および天板２３は、略同じ外径寸法を有し、同心配置された状態で設けられる。このように、本体２０は、摺動部材２１とロータ２２と天板２３とがシャフト２４によって一体的に形成されて、ピストン形状を成す。
【００２３】
このように構成される本体２０は、所定の駆動機構によってシリンダボア２の高さ方向（上下方向、以下「ボア高さ方向」という。）に所定の範囲で往復動（上下動）させられる。本体２０は、連結部材２５に連結されることで、エンジンにおいてクランク軸に連結されるピストンと同様の構成により、シリンダボア２内をピストンの摺動方向（上下方向）に移動可能に設けられる。
【００２４】
すなわち、連結部材２５は、その一端側が本体２０を構成する摺動部材２１の下側開口部を介して、摺動部材２１の内部にて水平方向（図１において紙面に垂直方向）を回動軸方向として支持される。また、連結部材２５の他端側は、シリンダブロック１において回転可能に支持されるクランク軸（図示略）に連結される。クランク軸は、モータ等の所定の駆動源によって回転させられる。つまり、所定の駆動源によるクランク軸の回転運動が、連結部材２５を介して本体２０の上下方向の往復直線運動に変換される。
【００２５】
このように、本実施形態においては、連結部材２５とクランク軸とクランク軸を回転させるための所定の駆動源とを含む構成が、本体２０をボア高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動手段として機能する。
【００２６】
また、熱変形測定装置１０は、ギャップセンサ３０を備える。ギャップセンサ３０は、ボア壁面３のシリンダボア２の径方向の位置（以下「ボア壁面位置」という。）を読み取るためのものである。ギャップセンサ３０としては、公知のギャップセンサが用いられ、非接触式センサや接触式センサ等、その種類は特に限定されない。
【００２７】
ギャップセンサ３０は、ボア壁面３との間隔（図１に示す符号Ｃ参照）を検出することで、ボア壁面位置を読み取る。つまり、ギャップセンサ３０から出力される検出信号は、ボア壁面３の変形量に対応したものとなり、この検出信号に基づき、ボア壁面位置が求められる。ギャップセンサ３０は、図示せぬ配線等を介して、ギャップセンサ３０から出力される検出信号に基づいてボア壁面位置を計測してボア変形を測定する測定機（図示略、以下「ボア変形測定機」という。）に接続される。
【００２８】
ギャップセンサ３０は、本体２０に設けられる。具体的には、ギャップセンサ３０は、その検出部側がボア壁面３に対向する姿勢で、本体２０を構成するロータ２２に支持された状態で設けられる。ギャップセンサ３０は、ロータ２２において外周面側に開口する取付穴２２ｂに嵌め込まれた状態で、ロータ２２に支持される。
【００２９】
このように、本実施形態におけるギャップセンサ３０は、本体２０に設けられ、ボア壁面位置を読み取るボア壁位置読取手段として機能する。なお、ギャップセンサ３０によって読み取られたボア壁面位置についてのデータは、ボア変形測定機に備えられＲＡＭやＨＤＤ等によって構成される記憶部に記憶される。
【００３０】
ギャップセンサ３０は、ロータ２２の動作により、ボア壁面３に沿う円周方向（以下「ボア円周方向」という。）に回転させられるとともにボア円周方向における所定の位置で位置決めされる。前記のとおり摺動部材２１に対して回動可能に支持されるロータ２２は、モータ２６を駆動源として回転駆動する（図１における矢印Ｂ参照）。
【００３１】
図１に示すように、モータ２６は、摺動部材２１の内部において、駆動軸２６ａが上下方向に沿う姿勢で、摺動部材２１の外周側の位置に設けられる。モータ２６の回転は、モータ２６の駆動軸２６ａに取り付けられる駆動ギア２６ｂと、ロータ２２に設けられるギア部２２ｃとを介してロータ２２に伝達される。
【００３２】
すなわち、モータ２６の駆動軸２６ａは、摺動部材２１の上面部を貫通して摺動部材２１の上側に突出する。この駆動軸２６ａの摺動部材２１からの突出部分に、駆動ギア２６ｂが取り付けられる。一方、摺動部材２１の上側に支持された状態のロータ２２の下面側に、駆動ギア２６ｂと噛み合うギア部２２ｃが設けられる。ギア部２２ｃは、ロータ２２の下面部においてロータ２２の周縁に沿うように形成される円環状の突部であり、その内周部に歯部が形成されている。つまり、駆動ギア２６ｂは、ロータ２２のギア部２２ｃに対して内周側から噛み合う。
【００３３】
このような構成により、モータ２６の駆動軸２６ａの回転にともない、ギア部２２ｃによって駆動ギア２６ｂに噛み合うロータ２２が、シャフト２４を中心に回転する。こうしたロータ２２の回転にともない、ロータ２２に支持されるギャップセンサ３０がボア円周方向に回動させられる。そして、モータ２６の駆動が停止させられることによってロータ２２の回転が停止することで、ギャップセンサ３０がボア円周方向において位置決めされる。
【００３４】
このように、本実施形態では、ギャップセンサ３０を支持するロータ２２と、ロータ２２を回転駆動させるモータ２６とを含む構成が、ギャップセンサ３０をボア円周方向に回転させるとともにボア円周方向における所定の位置で位置決めする回転位置決め手段として機能する。
【００３５】
また、本実施形態の熱変形測定装置１０においては、本体２０に設けられるギャップセンサ３０の位置について、ボア高さ方向における位置（以下「高さ位置」という。）と、ボア円周方向における位置（以下「円周位置」という。）とが、所定の構成によって読み取られる。
【００３６】
具体的には、ギャップセンサ３０の高さ位置は、例えば、前述したように本体２０をボア高さ方向に上下動させるための構成であるクランク軸の回転角度に基づいて読み取られる。つまり、クランク軸の回転にともなって上下動する本体２０に支持されるギャップセンサ３０の高さ位置が、クランク軸の回転量に基づいて読み取られる。
【００３７】
クランク軸の回転角度は、クランク軸の回転、あるいはクランク軸を回転させるための駆動源（モータ等）の回転を検出する回転センサ等によって検出される。つまり、クランク軸についての所定の基準位置からの回転角度により、ギャップセンサ３０の高さ位置が読み取られる。この場合、回転センサ等のクランク軸の回転角度を検出するための構成が、ギャップセンサ３０の高さ位置を読み取る高さ位置読取手段として機能する。
【００３８】
また、ギャップセンサ３０の円周位置は、例えば、前述したようにロータ２２を回転させるための構成であるモータ２６（の駆動軸２６ａ）の回転量に基づいて読み取られる。つまり、モータ２６の駆動軸２６ａの回転にともなって回転するロータ２２に支持されるギャップセンサ３０の円周位置が、モータ２６の回転量に基づいて読み取られる。
【００３９】
モータ２６の回転量は、ロータリエンコーダ等によって検出される。つまり、モータ２６の駆動軸２６ａについての所定の基準位置からの回転量により、ギャップセンサ３０の円周位置が読み取られる。この場合、ロータリエンコーダ等のモータ２６の回転量を検出するための構成が、ギャップセンサ３０の円周位置を読み取る円周位置読取手段として機能する。
【００４０】
なお、熱変形測定装置１０において読み取られたギャップセンサ３０の高さ位置および円周位置についてのデータは、ボア壁面位置と同様に、ボア変形測定機に備えられる記憶部に記憶される。
【００４１】
また、熱変形測定装置１０に備えられるボア変形測定機においては、ＣＰＵ等によって構成される演算部において、記憶部に記憶されたデータに基づいて、シリンダボア２における任意の断面（高さ位置が一定）のデータを取り出す機能を有する部分や、取り出された断面のデータを描画したり、かかる断面における真円度を算出する部分が備えられる。そして、ボア変形測定機は、ディスプレイ等によって構成される表示部において、ボア変形を明示したりする機能を有する部分等が備えられる。
【００４２】
以下では、熱変形測定装置１０の動作態様について説明する。
熱変形測定装置１０は、燃焼室６内にスチームが通されることでエンジン実働時における温度に近い温度までボア壁面３が加熱された温間時と、冷間時（常温時）とでそれぞれ測定を行う。そして、熱変形測定装置１０は、それらの測定結果の差分から、ボア変形を測定する。
【００４３】
熱変形測定装置１０によるボア変形の測定においては、本体２０の動作によって、ギャップセンサ３０のボア高さ方向についての移動、およびボア円周方向についての移動ならびに位置決めが行われる。すなわち、ボア高さ方向については、所定の駆動機構による本体２０のボア高さ方向の所定の範囲での往復動にともない、ギャップセンサ３０が移動（上下動）する。また、ボア円周方向については、モータ２６による本体２０を構成するロータ２２の回転および停止により、ギャップセンサ３０が位置決めされながら移動する。
【００４４】
したがって、ギャップセンサ３０は、ボア高さ方向について本体２０が上下動する所定の範囲で移動可能に設けられる。つまり、本体２０がその移動範囲における上昇端に達した状態でのギャップセンサ３０の位置が、ギャップセンサ３０の上昇端であり、本体２０がその移動範囲における下降端に達した状態でのギャップセンサ３０の位置が、ギャップセンサ３０の下降端である。
【００４５】
以下の説明において、ギャップセンサ３０の高さ位置についての上昇端とは、本体２０が上下動する所定の範囲における上昇端に対応する位置であり、本体２０が上昇端にある状態におけるギャップセンサ３０の位置である。同様に、ギャップセンサ３０の高さ位置についての下降端とは、本体２０が上下動する所定の範囲における下降端に対応する位置であり、本体２０が下降端にある状態におけるギャップセンサ３０の位置である。
【００４６】
また、ギャップセンサ３０のボア円周方向の移動は、ギャップセンサ３０が上昇端および下降端の少なくともいずれかに達した状態で行われる。つまり、ボア高さ方向に移動するギャップセンサ３０は、上昇端または下降端に達した状態において一旦停止させられ、ボア円周方向に所定の長さ移動させられ（所定の角度回転させられ）、位置決めされる。
【００４７】
そして、このようなギャップセンサ３０のボア高さ方向の移動およびボア円周方向の移動の組合せが、少なくともギャップセンサ３０がボア円周方向において一回転以上するまで行われる。つまり、熱変形測定装置１０によるボア変形の測定におけるギャップセンサ３０の動作としては、ボア高さ方向の往復動が、上昇端または下降端に達するたびに行われるボア円周方向の移動についての移動量である回転角度の合計が３６０°以上となるまで行われる。
【００４８】
言い換えると、本実施形態においては、ギャップセンサ３０は、ボア高さ方向についての下降端から上昇端への移動（上昇）、上昇端におけるボア円周方向への移動（回転）、ボア高さ方向についての上昇端から下降端への移動（下降）、および下降端におけるボア円周方向への移動（回転）を、初期位置からボア円周方向に一回転以上するまで順に繰り返す。
【００４９】
ここで、本実施形態の熱変形測定装置１０においては、駆動手段によって本体２０を上下動させて、上下動する本体２０の上昇中および下降中の少なくともいずれかにおいて、ギャップセンサ３０によりボア壁面位置を高さ方向に沿って読み取る操作が行われる。
【００５０】
このように、本実施形態の熱変形測定装置１０においては、回転センサ等により読み取られるギャップセンサ３０の高さ位置が、上昇端および下降端の少なくともいずれかに達するたびに、ロータ２２およびモータ２６を含む構成によりギャップセンサ３０をボア円周方向に所定の角度回転させるとともに位置決めする操作が行われる。そして、ボア壁面位置を高さ方向に沿って読み取る操作、およびギャップセンサ３０を所定の角度回転させるとともに位置決めする操作が、ロータリエンコーダ等により読み取られるギャップセンサ３０の円周位置に基づいて、ギャップセンサ３０が初期位置からボア円周方向に一回転以上するまで行われる。
【００５１】
そして、このようなギャップセンサ３０の動作において、ギャップセンサ３０により読み取られたボア壁面位置に基づいて、ボア変形が測定される。
【００５２】
すなわち、前述したように動作するギャップセンサ３０が用いられ、ボア変形の測定のためのギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りが、ギャップセンサ３０の上昇中および下降中の両方において、あるいはいずれか（上昇中または下降中）において行われる。以下、それぞれの場合における熱変形測定装置１０の動作態様について説明する。
【００５３】
なお、以下では、説明の便宜上、図２に示すように、ギャップセンサ３０によって読み取られるボア壁面位置を、シリンダボア２の径方向についての座標値として表されるボア壁面位置Ｒとする（図２に示す符号Ｒ参照）。また、回転センサ等によって読み取られるギャップセンサ３０の高さ位置を、ボア高さ方向についての座標値として表される高さ位置Ｚとする（図２に示す符号Ｚ参照）。さらにまた、ロータリエンコーダ等によって読み取られるギャップセンサ３０の円周位置を、ボア円周方向における角度として表される円周位置θとする（図２に示す符号θ参照）。
【００５４】
また、熱変形測定装置１０によるボア変形の測定においては、ボア壁面位置Ｒと高さ位置Ｚと円周位置θとは、それぞれボア変形測定機の記憶部に記憶される。ボア変形測定機は、前述したように、記憶部に記憶されたデータに基づいて、シリンダボア２の断面のデータを描画したり、かかる断面における真円度を算出するとともに表示する。これにより、ボア変形の結果を作業者等が確認できる。
【００５５】
最初に、ボア変形の測定のためのギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りが、ギャップセンサ３０の上昇中および下降中の両方において行われる場合について、図３に示すフロー図を用いて説明する。
【００５６】
図３に示すように、この場合における熱変形測定装置１０の動作態様においては、まず、本体２０が、初期位置にセットされる（Ｓ１００）。ここで、本体２０の初期位置は、本体２０の移動範囲における下降端である。このため、本体２０が初期位置にセットされた状態においては、高さ位置Ｚは下降端である。また、本体２０が初期位置にある状態での円周位置θについては、円周位置θ＝０°とする。
【００５７】
本体２０は、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが上昇端に達するまで駆動機構により上昇させられる。すなわち、回転センサ等により高さ位置Ｚが読み取られ、かかる高さ位置Ｚが上昇端に達すると、本体２０の上昇動作が停止される。このような本体２０の上昇動作に際して、ギャップセンサ３０は、ボア壁面位置Ｒを読み取る。また、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（０°）、および高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。
【００５８】
そして、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが上昇端に達して（Ｓ１２０）、本体２０の上昇動作が停止された後、ギャップセンサ３０は、ロータ２７の回転により所定の角度（Δθ）回転させられて位置決めされる（Ｓ１３０）。
【００５９】
このとき、ロータリエンコーダ等によりギャップセンサ３０の円周位置θが読み取られ、かかる円周位置θが３６０°以上である場合、すなわち、初期位置を基準としてギャップセンサ３０がシリンダボア２内を一回転以上している場合、本体２０を初期位置に戻して測定を終了する（Ｓ１４０、Ｓ１９０）。
【００６０】
一方、円周位置θが３６０°未満である場合、本体２０は、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが下降端に達するまで駆動機構により下降させられる。すなわち、回転センサ等により高さ位置Ｚが読み取られ、かかる高さ位置Ｚが下降端に達すると、下降動作が停止される。このような本体２０の下降動作に際して、ギャップセンサ３０は、ボア壁面位置Ｒを読み取る。また、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（０°）、およびボア高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ１４０〜Ｓ１６０）。
【００６１】
ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが下降端に達して（Ｓ１６０）、本体２０の下降動作が停止された後、ギャップセンサ３０は、ロータ２７の回転によりΔθ回転させられて、位置決めされる（Ｓ１７０）。
【００６２】
このとき、ロータリエンコーダ等によりギャップセンサ３０の円周位置θが読み取られ、かかる円周位置θが３６０°未満である場合、すなわち、初期位置を基準としてギャップセンサ３０がシリンダボア２内を一回転以上していない場合、ギャップセンサ３０は、上昇させられながらボア壁面位置Ｒを読み取る。このとき、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（Δθ）、およびボア高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ１８０、Ｓ１１０）。
【００６３】
一方、円周位置θが３６０°以上である場合、本体２０を初期位置に戻して測定を終了する（Ｓ１８０、Ｓ１９０）。
【００６４】
以上のようなフローによるボア変形の測定においては、図４に示すように、上昇端および下降端に達するたびにボア円周方向にΔθずつ回転するギャップセンサ３０により、上昇中および下降中にボア壁面位置の読取りが行われる。
【００６５】
次に、ボア変形の測定のためのギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りが、ギャップセンサ３０の上昇中および下降中のいずれかにおいて行われる場合について、図５に示すフロー図を用いて説明する。
なお、図５におけるＳ２００からＳ２２０までは、前述したＳ１００からＳ１２０までと同一であるため、その説明を省略する。
また、説明の便宜上、ギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りは、ギャップセンサ３０の上昇中において行われるものとする。
【００６６】
本体２０は、上昇動作が停止された後、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが下降端に達するまで駆動機構により下降させられる。すなわち、回転センサ等によりギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが読み取られ、かかる高さ位置Ｚが下降端に達すると、本体２０の下降動作が停止される（Ｓ２３０）。
【００６７】
そして、ギャップセンサ３０は、ロータ２７の回転によりΔθ回転させられて、位置決めされる（Ｓ２４０）。
【００６８】
このとき、ロータリエンコーダ等によりギャップセンサ３０の円周位置θが読み取られ、かかる円周位置θが３６０°未満である場合、本体２０は、高さ位置Ｚが上昇端に達するまで駆動機構により上昇させられる。このとき、ギャップセンサ３０は、ボア壁面位置Ｒを読み取る。また、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（Δθ）、およびボア高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ２５０、Ｓ２１０）。
【００６９】
一方、円周位置θが３６０°以上である場合、本体２０を初期位置に戻して測定を終了する（Ｓ２５０、Ｓ２６０）。
【００７０】
以上のようなフローによるボア変形の測定においては、図６に示すように、下降端に達するたびにボア円周方向にΔθずつ回転するギャップセンサ３０により、上昇中にボア壁面位置の読取りが行われる。
【００７１】
なお、ボア変形の測定において、上昇動作と下降動作とは入れ替えても構わない。この場合、上昇端と下降端とを入れ替えることにより、上昇動作と下降動作とを入れ替えることができる。
【００７２】
図４および図６に示すように、本体２０は、ボア変形の測定に際して、常にシリンダボア２内を上下動している。このため、シリンダボア２の温度分布が大きく変化しない。つまり、図１０に示すように、従来行われていたような、ボア高さ方向において所定の位置で留まる場合におけるボア壁面３の温度分布との比較において、ボア壁面３の温度分布の変化を低減させることができる。このように熱変形測定装置１０は、ボア壁面３の温度分布の変化を低減することができるとともに、エンジン実働時に近い温度分布を実現させてシリンダボア２の正確な熱変形を測定できる。
【００７３】
また、図６に示すように、上昇中および下降中のいずれかにおいて測定することにより、本体２０の上昇時と下降時とで、本体２０の姿勢が変化した場合、つまり、ギャップセンサ３０の姿勢が変化した場合においても、その影響を受けることなく、正確にボア変形を測定できる。また、ボア壁面３の温度が本体２０の上昇時と下降時とで差異が生じた場合において、その影響を受けることなく、正確にボア変形を測定できる。
【００７４】
以下に、本発明に係るシリンダボアの熱変形測定装置の別実施形態である熱変形測定装置６０について、図７を参照して説明する。
なお、既に説明したものについては、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
図７（ａ）に示すように、熱変形測定装置６０は、本体７０を備える。本体７０は、熱変形測定装置１０の本体２０と同様に、摺動部材７１とロータ７２と天板７３とがシャフト７４によって一体的に形成されて、ピストン形状を成す。天板７３の外周には、前記Ｏリング２３ａと同様に構成されるＯリング７３ａが装着される。また、本体７０には、ギャップセンサ３０が備えられる。ここで、図７（ａ）は、熱変形測定装置６０の構成を示す側面図である。図７（ｂ）は、ラチェット機構７８の構成を示す平面図である。
【００７６】
このように構成される本体７０は、インデックス機構７７によって回転させられる。インデックス機構７７は、複数の突起部７７ａおよび複数の切欠部７７ｂの動作により本体７０を回転させる。
【００７７】
図７（ａ）に示すように、複数の突起部７７ａは、それぞれ摺動部材７１の上面に形成される。具体的には、複数の突起部７７ａが、それぞれボア円周方向に沿って形成され、所定の間隔を空けて配置される。また、複数の突起部７７ａは、それぞれボア円周方向に沿って配置される。
【００７８】
複数の切欠部７７ｂは、それぞれロータ７２の下面を突起部７７ａの外形と略同一の形状に切り欠いて形成される。具体的には、複数の切欠部７７ｂは、それぞれボア円周方向に沿って連続して配置される。
【００７９】
また、突起部７７ａと切欠部７７ｂとの間には、遊びが持たされる。具体的には、本体７０の上昇動作時において、突起部７７ａと切欠部７７ｂとは、係合される（以下「係合状態」という。）。逆に、本体７０の下降動作時において、突起部７７ａと切欠部７７ｂとは、係合状態が解除されて、突起部７７ａがロータ７２の回転に干渉しない程度の隙間が生じる（以下「解除状態」という。）。
このように構成されるインデックス機構７７は、本体７０の往復上下動に際して、突起部７７ａと切欠部７７ｂとは、係合状態および解除状態を繰り返す。解除状態から係合状態になる際に、突起部７７ａは、ボア円周方向において係合が解除された切欠部７７ｂに隣接する切欠部７７ｂに係合される。すなわち、本体７０の往復上下動に際して、突起部７７ａは、ボア円周方向において隣接する切欠部７７ｂに順次係合される。これにより、ロータ７２は、ボア円周方向に回転させられる。
インデックス機構７７によって回転させられるロータ７２は、ラチェット機構７８によって位置決めされる。
【００８０】
ラチェット機構７８は、係止部材７８ａとラック７８ｂとにより、ロータ７２をボア円周方向における所定の位置で位置決めするものである。ラチェット機構７８は、例えば、ロータ７２の上面に設けられる。
【００８１】
図７（ｂ）に示すように、係止部材７８ａは、シリンダボア２の径の中心部よりシリンダボア２の径方向に沿って配置される。係止部材７８ａは、径方向外側においてその辺の長さに差異が生じるような平面視略台形状に形成される。ラック７８ｂは、係止部材７８ａと係止されることで、回転される方向の反対の方向（図７（ｂ）における時計回りの方向）の回転を規制するとともに、ロータ７２が回転される方向（図７（ｂ）における反時計回りの方向）の回転を許容する。また、係止部材７８ａは、ボア円周方向において隣接するラック７８ｂに順次係合されることにより、ロータ７２を所定の間隔で位置決めできる。
このように、ラチェット機構７８は、本体７０が所定の範囲を一往復上下動するたびに、ギャップセンサ３０を、所定の角度回転させる回転位置決め手段として構成される。
【００８２】
このように、ロータ７２は、本体７０の一往復上下動ごとに所定の角度回転される。つまり、ロータ７２が回転させられる位置から一往復上下動すると、ギャップセンサ３０は、所定の角度回転される。つまり、ボア変形測定機によって高さ位置Ｚを監視することで、ギャップセンサ３０の回転位置θを読み取ることができる。この場合、回転センサおよびボア変形測定機を含む構成は、ギャップセンサ３０の円周位置θを読み取る円周位置読取手段として機能する。
【００８３】
また、熱変形測定装置６０は、巻き戻し機構７９を備える。巻き戻し機構７９は、ギャップセンサ３０を初期位置にセットするものである。巻き戻し機構７９は、例えば、つるまきバネによって構成され、シャフト７４に嵌装される。また、つるまきバネの一端部がロータ７２に係止されるとともに、他端部が天板７３に係止される。巻き戻し機構７９は、ロータ７２が回転されることにより、その巻きピッチが小さくさせられる。つまり、ロータ７２が回転させられると、巻き戻し機構７９は、ロータ７２の回転方向と反対の方向にロータ７２を付勢する。このとき、係止部材７８ａをラック７８ｂが係止するため、ロータ７２は、巻き戻し機構７９の付勢力によるロータ７２の回転方向と反対の方向への回転が規制される。つまり、係止部材７８ａをラック７８ｂから外すと、ロータ７２は巻き戻し機構７９によって回転方向と反対の方向へ付勢される。
これによれば、係止部材７８ａをラック７８ｂから外すことにより熱変形測定装置６０を初期位置に戻すことができる。
【００８４】
このように構成される熱変形測定装置６０は、本体７０が一往復上下動することで、ロータ７２を所定の角度回転させるとともに位置決めできる。このため、本体７０の上昇中のみ、ギャップセンサ３０によりボア壁面位置Ｒを読み取ることができる。
【００８５】
これによれば、モータを備えることなくボア変形の測定ができる。すなわち、モータの回転を制御する必要がないため、熱変形測定装置６０の製造コストを下げることができる。また、温間時の測定に際して、シリンダボア２内は高温多湿な状態となる。このような状態でモータを駆動させると、モータに負荷がかかる。しかし、熱変形測定装置６０では、モータを備えることなくボア変形を測定するため、温間時の測定における影響を低減できる。
【００８６】
なお、本体は、摺動部材に切欠部を形成するとともに、ロータに突起部を形成する構成としても構わない。この場合、本体を下降させる際にロータを回転できる。これによれば、ボア変形の測定において、上昇端と下降端とを入れ替えることにより、上昇動作と下降動作とを入れ替えることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ シリンダブロック
２ シリンダボア
３ ボア壁面
１０ 熱変形測定装置
２０ 本体
２２ ロータ（回転位置決め手段）
３０ ギャップセンサ（ボア壁面位置読取手段）
Ｒ ボア壁面位置（径方向の位置）
θ 円周位置（円周方向の位置）
Ｚ 高さ位置（高さ方向の位置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダブロックが有するシリンダボアの熱変形を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを構成するシリンダブロックが有するシリンダボアの変形を測定するための装置として、例えば特許文献１に開示されているようなピストン型の測定機がある。具体的には、図８に示すように、ピストン型測定機１１０は、エンジンにおいてクランク軸に連結されるピストンと同様に、シリンダブロック１０１が有するシリンダボア１０２内に挿入され、シリンダボア１０２の壁面（以下「ボア壁面」という。）１０３の位置を測定する。
【０００３】
ピストン型測定機１１０は、モータ等によりボア壁面１０３の周方向に沿って回転駆動されるロータ（回転体）と、ロータに固定されるセンサとを備える。センサは、ボア壁面１０３との間の間隔を検出することで、ボア壁面１０３の位置（シリンダボア１０２の径方向の位置）を検出する。つまり、ピストン型測定機１１０は、センサからの検出値に基づいて、ボア壁面１０３の位置を測定する。また、ピストン型測定機１１０は、例えば、連結部材１２５に連結されることで、クランク軸に連結されるピストンと同様の構成により、シリンダボア１０２内をピストンの摺動方向に移動可能に設けられる。
【０００４】
このような構成において、ピストン型測定機１１０がシリンダボア１０２内の所定の高さ（ピストン型測定機１１０の移動方向における位置）に位置決めされ、ロータが回転させられることでボア壁面１０３の一周分の測定が行われる。そして、ロータの回転によって一周分の測定が行われた後、ピストン型測定機１１０の高さが逐次変更され、複数の断面位置についての測定が行われる。
【０００５】
このようなピストン型測定機１１０によってシリンダボア１０２の熱変形が測定される場合、ピストン（ピストン型測定機１１０）とシリンダブロック１０１に取り付けられるシリンダヘッド１０４との間の空間として形成される燃焼室１０６内にスチーム１０５を通し、ボア壁面１０３をエンジンの実働時における温度に近い温度まで加熱することが行われる。すなわち、ピストン型測定機１１０により、冷間時（常温時）とスチーム１０５による温間時とで同様の測定が行われ、それらの差分から、シリンダボア１０２の熱変形を知ることができる。また、シリンダボア１０２の熱変形の測定が行われる際には、シリンダブロック１０１が有する複数のシリンダボア１０２の温度に極端な差がつかないように、位相が揃った特殊なクランク軸により、ピストン型測定機１１０が同一の高さとなるように一斉に上下移動させることが行われている。
【０００６】
このように、ピストン型測定機１１０によるシリンダボア１０２の熱変形の測定においては、温間時での測定中に、ボア壁面１０３の温度分布の変化が防止されることが望まれる。しかし、従来の測定においては、ピストン型測定機１１０の固定位置（位置決めされる位置）により、ボア壁面１０３の温度分布が大きく変化する。
【０００７】
図９は、ボア壁面１０３の温度分布の一例を示す。図９に示すグラフにおいて、横軸はボア壁面１０３におけるピストンの摺動方向についての位置を示し、縦軸はボア壁面１０３の温度を示す。ここで、横軸は、図８に示すボア壁面１０３における左右方向の位置に対応する。図９のグラフＧ１に示すように、ピストン型測定機１１０が所定の高さに位置決めされている状態においては、ボア壁面１０３の温度について、スチーム１０５との接触が有る部分（図８、範囲Ｒ１参照）の温度が、スチーム１０５との接触が無い部分（同図、範囲Ｒ２参照）の温度に対して相対的に高くなる。
【０００８】
したがって、シリンダボア１０２内におけるピストン型測定機１１０の固定位置が変化することで、ボア壁面１０３におけるスチーム１０５との接触範囲が変化し、これにともない、ボア壁面１０３の温度分布が大きく変化する。ここで、図９に示すグラフにおいて、位置Ｐ０は、図８におけるスチーム１０５との接触が有る部分（範囲Ｒ１）とスチーム１０５との接触が無い部分（範囲Ｒ２）との境界の位置（ピストン型測定機１１０の燃焼室１０６側の端面の位置）に対応する。例えば、図８に示すように、ピストン型測定機１１０の位置が、ピストン型測定機１１０の移動（下降）によって二点鎖線で示すピストン型測定機１１０の位置に変化した場合、ボア壁面１０３の温度分布は、図９におけるグラフＧ１から、同図において二点鎖線で示すグラフＧ２で示される温度分布に変化する。
【０００９】
また、ピストン型測定機１１０によるシリンダボア１０２の熱変形の測定においては、エンジンの実態に即した正確な熱変形を測定するため、エンジンの実働時により近い温度分布が実現されることが望まれる。ボア壁面１０３について狙い通りの温度分布を得るためには、ピストン型測定機１１０がエンジン実働時におけるピストンと同様に常時移動（往復移動）していることが望ましい。
【００１０】
しかし、図１０に示すように、シリンダボア１０２における特定の断面位置についての測定が行われるためには、ボア壁面１０３の一周分の測定が行われる時間中、ピストン型測定機１１０がその測定位置で停止している必要がある。このようにピストン型測定機１１０が測定位置にて停止している間に、ボア壁面１０３の温度分布が変化する。
【００１１】
具体的には、図１１において、グラフＧ３は、ピストン型測定機１１０が常時移動している場合のボア壁面１０３の温度分布を示す。グラフＧ３からわかるように、ピストン型測定機１１０が常時移動している場合においては、ボア壁面１０３の温度は、燃焼室１０６側が相対的に高く、滑らかに変化する。これに対し、ピストン型測定機１１０が所定の測定位置（ピストン型測定機１１０の端面の位置を示す位置Ｐ０参照）で停止することで、ボア壁面１０３の温度分布は、図１１において二点鎖線で示すグラフＧ４のように変化する。つまり、移動しているピストン型測定機１１０が測定のために停止することで、その停止している間に、ボア壁面１０３の温度分布が、前述したようにピストン型測定機１１０が位置決めされている状態におけるスチーム１０５との接触の有無（境界の位置を示す位置Ｐ０参照）が部分的に別れる場合の温度分布に変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１２７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、温間での測定においてシリンダボアの壁面の温度分布の変化を低減することができるとともに、エンジン実働時に近い温度分布を実現させてシリンダボアの正確な熱変形を測定できるシリンダボアの熱変形測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１においては、エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアの熱変形を測定するシリンダボアの熱変形測定装置であって、
前記シリンダボアに挿入されるピストン状の本体と、
前記本体に設けられ、前記シリンダボアの壁面の、前記シリンダボアの径方向の位置を読み取るボア壁位置読取手段と、
前記本体を前記シリンダボアの高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動手段と、
前記ボア壁位置読取手段を前記シリンダボアの壁面に沿う円周方向に回転させるとともに前記円周方向における所定の位置で位置決めする回転位置決め手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置を読み取る高さ位置読取手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置を読み取る円周位置読取手段と、
を備え、
前記駆動手段によって前記本体を上下動させて、上下動する前記本体の上昇中および下降中の少なくともいずれかにおいて、前記ボア壁位置読取手段により前記壁面の前記径方向の位置を前記高さ方向に沿って読み取る操作、
および前記高さ位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置が、前記所定の範囲における上昇端および下降端の少なくともいずれかに対応する位置に達するたびに、前記回転位置決め手段により前記ボア壁面位置読取手段を前記円周方向に所定の角度回転させるとともに位置決めする操作を、
前記円周位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置に基づいて、前記ボア壁位置読取手段が初期位置から前記円周方向に一回転以上するまで行い、
前記ボア壁位置読取手段により読み取られた前記壁面の前記径方向の位置に基づいて、前記シリンダボアの熱変形を測定する、ものである。
【００１５】
請求項２においては、前記回転位置決め手段は、前記本体が前記所定の範囲を一往復上下動するたびに、前記ボア壁位置読取手段を、所定の角度回転させるラチェット機構によって構成されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、温間での測定においてシリンダボアの壁面の温度分布の変化を低減することができるとともに、エンジン実働時に近い温度分布を実現させてシリンダボアの正確な熱変形を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における熱変形測定装置の構成を示す側面図。
【図２】ギャップセンサ等が読み取る座標値および角度の概要を示す説明図。
【図３】上昇動作および下降動作の両方で読取りが行われる場合のフロー図。
【図４】同じくギャップセンサの軌道を示す図。
【図５】上昇動作または下降動作のいずれかで読取りが行われる場合のフロー図。
【図６】同じくギャップセンサの軌道を示す図。
【図７】熱変形測定装置の別実施形態の構成を示す図。
【図８】従来のピストン型測定機の構成を示す側面図。
【図９】温間時の測定におけるシリンダボア内の温度変化を示す図。
【図１０】センサの軌道を示す図。
【図１１】温間時の測定におけるシリンダボア内の温度変化とエンジン実働時におけるシリンダボア内の温度変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るシリンダボアの熱変形測定装置の実施の一形態である熱変形測定装置１０について、図面を参照して説明する。
【００１９】
熱変形測定装置１０は、エンジンを構成するシリンダブロック１が有するシリンダボア２の熱変形（以下「ボア変形」という。）を測定するものである。熱変形測定装置１０は、エンジンにおいてクランク軸に連結されるピストンと同様に、シリンダボア２内に挿入され、シリンダボア２の壁面（以下「ボア壁面」という。）３の位置を測定する。
【００２０】
図１に示すように、熱変形測定装置１０は、本体２０を備える。本体２０は、全体として略円筒状の外形を有し、ピストン状に構成される。本体２０は、シリンダボア２に挿入され、シリンダボア２内をシリンダボア２の高さ方向（図１における矢印Ａ方向）において上下動するものである。なお、図１において矢印Ａで示される上下方向が、本実施形態に係る熱変形測定装置１０における上下方向に対応する。本体２０は、摺動部材２１とロータ２２と天板２３とシャフト２４とによって構成される。
【００２１】
摺動部材２１は、下面側が開口した円筒状の部材である。ロータ２２は、円板状の部材であり、摺動部材２１の上側において摺動部材２１に対して回動可能に支持される。ロータ２２は、シャフト２４によって摺動部材２１の筒軸方向（中心軸方向）が回転軸の方向となるように支持される。シャフト２４は、摺動部材２１の上側に支持され、ロータ２２の中心位置に形成される支持孔２２ａによりロータ２２を貫通する。天板２３は、ロータ２２と同様に円板状の部材であり、ロータ２２の上側に設けられる。天板２３の外周には、後述するスチームが燃焼室６外へ漏れることを防止するためのシール部材としてのＯリング２３ａが装着される。また、天板２３は、前記のとおりロータ２２を貫通するシャフト２４により支持される。
【００２２】
本体２０を構成する摺動部材２１、ロータ２２、および天板２３は、略同じ外径寸法を有し、同心配置された状態で設けられる。このように、本体２０は、摺動部材２１とロータ２２と天板２３とがシャフト２４によって一体的に形成されて、ピストン形状を成す。
【００２３】
このように構成される本体２０は、所定の駆動機構によってシリンダボア２の高さ方向（上下方向、以下「ボア高さ方向」という。）に所定の範囲で往復動（上下動）させられる。本体２０は、連結部材２５に連結されることで、エンジンにおいてクランク軸に連結されるピストンと同様の構成により、シリンダボア２内をピストンの摺動方向（上下方向）に移動可能に設けられる。
【００２４】
すなわち、連結部材２５は、その一端側が本体２０を構成する摺動部材２１の下側開口部を介して、摺動部材２１の内部にて水平方向（図１において紙面に垂直方向）を回動軸方向として支持される。また、連結部材２５の他端側は、シリンダブロック１において回転可能に支持されるクランク軸（図示略）に連結される。クランク軸は、モータ等の所定の駆動源によって回転させられる。つまり、所定の駆動源によるクランク軸の回転運動が、連結部材２５を介して本体２０の上下方向の往復直線運動に変換される。
【００２５】
このように、本実施形態においては、連結部材２５とクランク軸とクランク軸を回転させるための所定の駆動源とを含む構成が、本体２０をボア高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動手段として機能する。
【００２６】
また、熱変形測定装置１０は、ギャップセンサ３０を備える。ギャップセンサ３０は、ボア壁面３のシリンダボア２の径方向の位置（以下「ボア壁面位置」という。）を読み取るためのものである。ギャップセンサ３０としては、公知のギャップセンサが用いられ、非接触式センサや接触式センサ等、その種類は特に限定されない。
【００２７】
ギャップセンサ３０は、ボア壁面３との間隔（図１に示す符号Ｃ参照）を検出することで、ボア壁面位置を読み取る。つまり、ギャップセンサ３０から出力される検出信号は、ボア壁面３の変形量に対応したものとなり、この検出信号に基づき、ボア壁面位置が求められる。ギャップセンサ３０は、図示せぬ配線等を介して、ギャップセンサ３０から出力される検出信号に基づいてボア壁面位置を計測してボア変形を測定する測定機（図示略、以下「ボア変形測定機」という。）に接続される。
【００２８】
ギャップセンサ３０は、本体２０に設けられる。具体的には、ギャップセンサ３０は、その検出部側がボア壁面３に対向する姿勢で、本体２０を構成するロータ２２に支持された状態で設けられる。ギャップセンサ３０は、ロータ２２において外周面側に開口する取付穴２２ｂに嵌め込まれた状態で、ロータ２２に支持される。
【００２９】
このように、本実施形態におけるギャップセンサ３０は、本体２０に設けられ、ボア壁面位置を読み取るボア壁位置読取手段として機能する。なお、ギャップセンサ３０によって読み取られたボア壁面位置についてのデータは、ボア変形測定機に備えられＲＡＭやＨＤＤ等によって構成される記憶部に記憶される。
【００３０】
ギャップセンサ３０は、ロータ２２の動作により、ボア壁面３に沿う円周方向（以下「ボア円周方向」という。）に回転させられるとともにボア円周方向における所定の位置で位置決めされる。前記のとおり摺動部材２１に対して回動可能に支持されるロータ２２は、モータ２６を駆動源として回転駆動する（図１における矢印Ｂ参照）。
【００３１】
図１に示すように、モータ２６は、摺動部材２１の内部において、駆動軸２６ａが上下方向に沿う姿勢で、摺動部材２１の外周側の位置に設けられる。モータ２６の回転は、モータ２６の駆動軸２６ａに取り付けられる駆動ギア２６ｂと、ロータ２２に設けられるギア部２２ｃとを介してロータ２２に伝達される。
【００３２】
すなわち、モータ２６の駆動軸２６ａは、摺動部材２１の上面部を貫通して摺動部材２１の上側に突出する。この駆動軸２６ａの摺動部材２１からの突出部分に、駆動ギア２６ｂが取り付けられる。一方、摺動部材２１の上側に支持された状態のロータ２２の下面側に、駆動ギア２６ｂと噛み合うギア部２２ｃが設けられる。ギア部２２ｃは、ロータ２２の下面部においてロータ２２の周縁に沿うように形成される円環状の突部であり、その内周部に歯部が形成されている。つまり、駆動ギア２６ｂは、ロータ２２のギア部２２ｃに対して内周側から噛み合う。
【００３３】
このような構成により、モータ２６の駆動軸２６ａの回転にともない、ギア部２２ｃによって駆動ギア２６ｂに噛み合うロータ２２が、シャフト２４を中心に回転する。こうしたロータ２２の回転にともない、ロータ２２に支持されるギャップセンサ３０がボア円周方向に回動させられる。そして、モータ２６の駆動が停止させられることによってロータ２２の回転が停止することで、ギャップセンサ３０がボア円周方向において位置決めされる。
【００３４】
このように、本実施形態では、ギャップセンサ３０を支持するロータ２２と、ロータ２２を回転駆動させるモータ２６とを含む構成が、ギャップセンサ３０をボア円周方向に回転させるとともにボア円周方向における所定の位置で位置決めする回転位置決め手段として機能する。
【００３５】
また、本実施形態の熱変形測定装置１０においては、本体２０に設けられるギャップセンサ３０の位置について、ボア高さ方向における位置（以下「高さ位置」という。）と、ボア円周方向における位置（以下「円周位置」という。）とが、所定の構成によって読み取られる。
【００３６】
具体的には、ギャップセンサ３０の高さ位置は、例えば、前述したように本体２０をボア高さ方向に上下動させるための構成であるクランク軸の回転角度に基づいて読み取られる。つまり、クランク軸の回転にともなって上下動する本体２０に支持されるギャップセンサ３０の高さ位置が、クランク軸の回転量に基づいて読み取られる。
【００３７】
クランク軸の回転角度は、クランク軸の回転、あるいはクランク軸を回転させるための駆動源（モータ等）の回転を検出する回転センサ等によって検出される。つまり、クランク軸についての所定の基準位置からの回転角度により、ギャップセンサ３０の高さ位置が読み取られる。この場合、回転センサ等のクランク軸の回転角度を検出するための構成が、ギャップセンサ３０の高さ位置を読み取る高さ位置読取手段として機能する。
【００３８】
また、ギャップセンサ３０の円周位置は、例えば、前述したようにロータ２２を回転させるための構成であるモータ２６（の駆動軸２６ａ）の回転量に基づいて読み取られる。つまり、モータ２６の駆動軸２６ａの回転にともなって回転するロータ２２に支持されるギャップセンサ３０の円周位置が、モータ２６の回転量に基づいて読み取られる。
【００３９】
モータ２６の回転量は、ロータリエンコーダ等によって検出される。つまり、モータ２６の駆動軸２６ａについての所定の基準位置からの回転量により、ギャップセンサ３０の円周位置が読み取られる。この場合、ロータリエンコーダ等のモータ２６の回転量を検出するための構成が、ギャップセンサ３０の円周位置を読み取る円周位置読取手段として機能する。
【００４０】
なお、熱変形測定装置１０において読み取られたギャップセンサ３０の高さ位置および円周位置についてのデータは、ボア壁面位置と同様に、ボア変形測定機に備えられる記憶部に記憶される。
【００４１】
また、熱変形測定装置１０に備えられるボア変形測定機においては、ＣＰＵ等によって構成される演算部において、記憶部に記憶されたデータに基づいて、シリンダボア２における任意の断面（高さ位置が一定）のデータを取り出す機能を有する部分や、取り出された断面のデータを描画したり、かかる断面における真円度を算出する部分が備えられる。そして、ボア変形測定機は、ディスプレイ等によって構成される表示部において、ボア変形を明示したりする機能を有する部分等が備えられる。
【００４２】
以下では、熱変形測定装置１０の動作態様について説明する。
熱変形測定装置１０は、燃焼室６内にスチームが通されることでエンジン実働時における温度に近い温度までボア壁面３が加熱された温間時と、冷間時（常温時）とでそれぞれ測定を行う。そして、熱変形測定装置１０は、それらの測定結果の差分から、ボア変形を測定する。
【００４３】
熱変形測定装置１０によるボア変形の測定においては、本体２０の動作によって、ギャップセンサ３０のボア高さ方向についての移動、およびボア円周方向についての移動ならびに位置決めが行われる。すなわち、ボア高さ方向については、所定の駆動機構による本体２０のボア高さ方向の所定の範囲での往復動にともない、ギャップセンサ３０が移動（上下動）する。また、ボア円周方向については、モータ２６による本体２０を構成するロータ２２の回転および停止により、ギャップセンサ３０が位置決めされながら移動する。
【００４４】
したがって、ギャップセンサ３０は、ボア高さ方向について本体２０が上下動する所定の範囲で移動可能に設けられる。つまり、本体２０がその移動範囲における上昇端に達した状態でのギャップセンサ３０の位置が、ギャップセンサ３０の上昇端であり、本体２０がその移動範囲における下降端に達した状態でのギャップセンサ３０の位置が、ギャップセンサ３０の下降端である。
【００４５】
以下の説明において、ギャップセンサ３０の高さ位置についての上昇端とは、本体２０が上下動する所定の範囲における上昇端に対応する位置であり、本体２０が上昇端にある状態におけるギャップセンサ３０の位置である。同様に、ギャップセンサ３０の高さ位置についての下降端とは、本体２０が上下動する所定の範囲における下降端に対応する位置であり、本体２０が下降端にある状態におけるギャップセンサ３０の位置である。
【００４６】
また、ギャップセンサ３０のボア円周方向の移動は、ギャップセンサ３０が上昇端および下降端の少なくともいずれかに達した状態で行われる。つまり、ボア高さ方向に移動するギャップセンサ３０は、上昇端または下降端に達した状態において一旦停止させられ、ボア円周方向に所定の長さ移動させられ（所定の角度回転させられ）、位置決めされる。
【００４７】
そして、このようなギャップセンサ３０のボア高さ方向の移動およびボア円周方向の移動の組合せが、少なくともギャップセンサ３０がボア円周方向において一回転以上するまで行われる。つまり、熱変形測定装置１０によるボア変形の測定におけるギャップセンサ３０の動作としては、ボア高さ方向の往復動が、上昇端または下降端に達するたびに行われるボア円周方向の移動についての移動量である回転角度の合計が３６０°以上となるまで行われる。
【００４８】
言い換えると、本実施形態においては、ギャップセンサ３０は、ボア高さ方向についての下降端から上昇端への移動（上昇）、上昇端におけるボア円周方向への移動（回転）、ボア高さ方向についての上昇端から下降端への移動（下降）、および下降端におけるボア円周方向への移動（回転）を、初期位置からボア円周方向に一回転以上するまで順に繰り返す。
【００４９】
ここで、本実施形態の熱変形測定装置１０においては、駆動手段によって本体２０を上下動させて、上下動する本体２０の上昇中および下降中の少なくともいずれかにおいて、ギャップセンサ３０によりボア壁面位置を高さ方向に沿って読み取る操作が行われる。
【００５０】
このように、本実施形態の熱変形測定装置１０においては、回転センサ等により読み取られるギャップセンサ３０の高さ位置が、上昇端および下降端の少なくともいずれかに達するたびに、ロータ２２およびモータ２６を含む構成によりギャップセンサ３０をボア円周方向に所定の角度回転させるとともに位置決めする操作が行われる。そして、ボア壁面位置を高さ方向に沿って読み取る操作、およびギャップセンサ３０を所定の角度回転させるとともに位置決めする操作が、ロータリエンコーダ等により読み取られるギャップセンサ３０の円周位置に基づいて、ギャップセンサ３０が初期位置からボア円周方向に一回転以上するまで行われる。
【００５１】
そして、このようなギャップセンサ３０の動作において、ギャップセンサ３０により読み取られたボア壁面位置に基づいて、ボア変形が測定される。
【００５２】
すなわち、前述したように動作するギャップセンサ３０が用いられ、ボア変形の測定のためのギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りが、ギャップセンサ３０の上昇中および下降中の両方において、あるいはいずれか（上昇中または下降中）において行われる。以下、それぞれの場合における熱変形測定装置１０の動作態様について説明する。
【００５３】
なお、以下では、説明の便宜上、図２に示すように、ギャップセンサ３０によって読み取られるボア壁面位置を、シリンダボア２の径方向についての座標値として表されるボア壁面位置Ｒとする（図２に示す符号Ｒ参照）。また、回転センサ等によって読み取られるギャップセンサ３０の高さ位置を、ボア高さ方向についての座標値として表される高さ位置Ｚとする（図２に示す符号Ｚ参照）。さらにまた、ロータリエンコーダ等によって読み取られるギャップセンサ３０の円周位置を、ボア円周方向における角度として表される円周位置θとする（図２に示す符号θ参照）。
【００５４】
また、熱変形測定装置１０によるボア変形の測定においては、ボア壁面位置Ｒと高さ位置Ｚと円周位置θとは、それぞれボア変形測定機の記憶部に記憶される。ボア変形測定機は、前述したように、記憶部に記憶されたデータに基づいて、シリンダボア２の断面のデータを描画したり、かかる断面における真円度を算出するとともに表示する。これにより、ボア変形の結果を作業者等が確認できる。
【００５５】
最初に、ボア変形の測定のためのギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りが、ギャップセンサ３０の上昇中および下降中の両方において行われる場合について、図３に示すフロー図を用いて説明する。
【００５６】
図３に示すように、この場合における熱変形測定装置１０の動作態様においては、まず、本体２０が、初期位置にセットされる（Ｓ１００）。ここで、本体２０の初期位置は、本体２０の移動範囲における下降端である。このため、本体２０が初期位置にセットされた状態においては、高さ位置Ｚは下降端である。また、本体２０が初期位置にある状態での円周位置θについては、円周位置θ＝０°とする。
【００５７】
本体２０は、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが上昇端に達するまで駆動機構により上昇させられる。すなわち、回転センサ等により高さ位置Ｚが読み取られ、かかる高さ位置Ｚが上昇端に達すると、本体２０の上昇動作が停止される。このような本体２０の上昇動作に際して、ギャップセンサ３０は、ボア壁面位置Ｒを読み取る。また、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（０°）、および高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。
【００５８】
そして、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが上昇端に達して（Ｓ１２０）、本体２０の上昇動作が停止された後、ギャップセンサ３０は、ロータ２７の回転により所定の角度（Δθ）回転させられて位置決めされる（Ｓ１３０）。
【００５９】
このとき、ロータリエンコーダ等によりギャップセンサ３０の円周位置θが読み取られ、かかる円周位置θが３６０°以上である場合、すなわち、初期位置を基準としてギャップセンサ３０がシリンダボア２内を一回転以上している場合、本体２０を初期位置に戻して測定を終了する（Ｓ１４０、Ｓ１９０）。
【００６０】
一方、円周位置θが３６０°未満である場合、本体２０は、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが下降端に達するまで駆動機構により下降させられる。すなわち、回転センサ等により高さ位置Ｚが読み取られ、かかる高さ位置Ｚが下降端に達すると、下降動作が停止される。このような本体２０の下降動作に際して、ギャップセンサ３０は、ボア壁面位置Ｒを読み取る。また、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（０°）、およびボア高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ１４０〜Ｓ１６０）。
【００６１】
ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが下降端に達して（Ｓ１６０）、本体２０の下降動作が停止された後、ギャップセンサ３０は、ロータ２７の回転によりΔθ回転させられて、位置決めされる（Ｓ１７０）。
【００６２】
このとき、ロータリエンコーダ等によりギャップセンサ３０の円周位置θが読み取られ、かかる円周位置θが３６０°未満である場合、すなわち、初期位置を基準としてギャップセンサ３０がシリンダボア２内を一回転以上していない場合、ギャップセンサ３０は、上昇させられながらボア壁面位置Ｒを読み取る。このとき、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（Δθ）、およびボア高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ１８０、Ｓ１１０）。
【００６３】
一方、円周位置θが３６０°以上である場合、本体２０を初期位置に戻して測定を終了する（Ｓ１８０、Ｓ１９０）。
【００６４】
以上のようなフローによるボア変形の測定においては、図４に示すように、上昇端および下降端に達するたびにボア円周方向にΔθずつ回転するギャップセンサ３０により、上昇中および下降中にボア壁面位置の読取りが行われる。
【００６５】
次に、ボア変形の測定のためのギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りが、ギャップセンサ３０の上昇中および下降中のいずれかにおいて行われる場合について、図５に示すフロー図を用いて説明する。
なお、図５におけるＳ２００からＳ２２０までは、前述したＳ１００からＳ１２０までと同一であるため、その説明を省略する。
また、説明の便宜上、ギャップセンサ３０によるボア壁面位置の読取りは、ギャップセンサ３０の上昇中において行われるものとする。
【００６６】
本体２０は、上昇動作が停止された後、ギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが下降端に達するまで駆動機構により下降させられる。すなわち、回転センサ等によりギャップセンサ３０の高さ位置Ｚが読み取られ、かかる高さ位置Ｚが下降端に達すると、本体２０の下降動作が停止される（Ｓ２３０）。
【００６７】
そして、ギャップセンサ３０は、ロータ２７の回転によりΔθ回転させられて、位置決めされる（Ｓ２４０）。
【００６８】
このとき、ロータリエンコーダ等によりギャップセンサ３０の円周位置θが読み取られ、かかる円周位置θが３６０°未満である場合、本体２０は、高さ位置Ｚが上昇端に達するまで駆動機構により上昇させられる。このとき、ギャップセンサ３０は、ボア壁面位置Ｒを読み取る。また、ボア変形測定機の記憶部には、ボア壁面位置Ｒ、円周位置θ（Δθ）、およびボア高さ位置Ｚが記憶される（Ｓ２５０、Ｓ２１０）。
【００６９】
一方、円周位置θが３６０°以上である場合、本体２０を初期位置に戻して測定を終了する（Ｓ２５０、Ｓ２６０）。
【００７０】
以上のようなフローによるボア変形の測定においては、図６に示すように、下降端に達するたびにボア円周方向にΔθずつ回転するギャップセンサ３０により、上昇中にボア壁面位置の読取りが行われる。
【００７１】
なお、ボア変形の測定において、上昇動作と下降動作とは入れ替えても構わない。この場合、上昇端と下降端とを入れ替えることにより、上昇動作と下降動作とを入れ替えることができる。
【００７２】
図４および図６に示すように、本体２０は、ボア変形の測定に際して、常にシリンダボア２内を上下動している。このため、シリンダボア２の温度分布が大きく変化しない。つまり、図１０に示すように、従来行われていたような、ボア高さ方向において所定の位置で留まる場合におけるボア壁面３の温度分布との比較において、ボア壁面３の温度分布の変化を低減させることができる。このように熱変形測定装置１０は、ボア壁面３の温度分布の変化を低減することができるとともに、エンジン実働時に近い温度分布を実現させてシリンダボア２の正確な熱変形を測定できる。
【００７３】
また、図６に示すように、上昇中および下降中のいずれかにおいて測定することにより、本体２０の上昇時と下降時とで、本体２０の姿勢が変化した場合、つまり、ギャップセンサ３０の姿勢が変化した場合においても、その影響を受けることなく、正確にボア変形を測定できる。また、ボア壁面３の温度が本体２０の上昇時と下降時とで差異が生じた場合において、その影響を受けることなく、正確にボア変形を測定できる。
【００７４】
以下に、本発明に係るシリンダボアの熱変形測定装置の別実施形態である熱変形測定装置６０について、図７を参照して説明する。
なお、既に説明したものについては、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
図７（ａ）に示すように、熱変形測定装置６０は、本体７０を備える。本体７０は、熱変形測定装置１０の本体２０と同様に、摺動部材７１とロータ７２と天板７３とがシャフト７４によって一体的に形成されて、ピストン形状を成す。天板７３の外周には、前記Ｏリング２３ａと同様に構成されるＯリング７３ａが装着される。また、本体７０には、ギャップセンサ３０が備えられる。ここで、図７（ａ）は、熱変形測定装置６０の構成を示す側面図である。図７（ｂ）は、ラチェット機構７８の構成を示す平面図である。
【００７６】
このように構成される本体７０は、インデックス機構７７によって回転させられる。インデックス機構７７は、複数の突起部７７ａおよび複数の切欠部７７ｂの動作により本体７０を回転させる。
【００７７】
図７（ａ）に示すように、複数の突起部７７ａは、それぞれ摺動部材７１の上面に形成される。具体的には、複数の突起部７７ａが、それぞれボア円周方向に沿って形成され、所定の間隔を空けて配置される。また、複数の突起部７７ａは、それぞれボア円周方向に沿って配置される。
【００７８】
複数の切欠部７７ｂは、それぞれロータ７２の下面を突起部７７ａの外形と略同一の形状に切り欠いて形成される。具体的には、複数の切欠部７７ｂは、それぞれボア円周方向に沿って連続して配置される。
【００７９】
また、突起部７７ａと切欠部７７ｂとの間には、遊びが持たされる。具体的には、本体７０の上昇動作時において、突起部７７ａと切欠部７７ｂとは、係合される（以下「係合状態」という。）。逆に、本体７０の下降動作時において、突起部７７ａと切欠部７７ｂとは、係合状態が解除されて、突起部７７ａがロータ７２の回転に干渉しない程度の隙間が生じる（以下「解除状態」という。）。
このように構成されるインデックス機構７７は、本体７０の往復上下動に際して、突起部７７ａと切欠部７７ｂとは、係合状態および解除状態を繰り返す。解除状態から係合状態になる際に、突起部７７ａは、ボア円周方向において係合が解除された切欠部７７ｂに隣接する切欠部７７ｂに係合される。すなわち、本体７０の往復上下動に際して、突起部７７ａは、ボア円周方向において隣接する切欠部７７ｂに順次係合される。これにより、ロータ７２は、ボア円周方向に回転させられる。
インデックス機構７７によって回転させられるロータ７２は、ラチェット機構７８によって位置決めされる。
【００８０】
ラチェット機構７８は、係止部材７８ａとラック７８ｂとにより、ロータ７２をボア円周方向における所定の位置で位置決めするものである。ラチェット機構７８は、例えば、ロータ７２の上面に設けられる。
【００８１】
図７（ｂ）に示すように、係止部材７８ａは、シリンダボア２の径の中心部よりシリンダボア２の径方向に沿って配置される。係止部材７８ａは、径方向外側においてその辺の長さに差異が生じるような平面視略台形状に形成される。ラック７８ｂは、係止部材７８ａと係止されることで、回転される方向の反対の方向（図７（ｂ）における時計回りの方向）の回転を規制するとともに、ロータ７２が回転される方向（図７（ｂ）における反時計回りの方向）の回転を許容する。また、係止部材７８ａは、ボア円周方向において隣接するラック７８ｂに順次係合されることにより、ロータ７２を所定の間隔で位置決めできる。
このように、ラチェット機構７８は、本体７０が所定の範囲を一往復上下動するたびに、ギャップセンサ３０を、所定の角度回転させる回転位置決め手段として構成される。
【００８２】
このように、ロータ７２は、本体７０の一往復上下動ごとに所定の角度回転される。つまり、ロータ７２が回転させられる位置から一往復上下動すると、ギャップセンサ３０は、所定の角度回転される。つまり、ボア変形測定機によって高さ位置Ｚを監視することで、ギャップセンサ３０の回転位置θを読み取ることができる。この場合、回転センサおよびボア変形測定機を含む構成は、ギャップセンサ３０の円周位置θを読み取る円周位置読取手段として機能する。
【００８３】
また、熱変形測定装置６０は、巻き戻し機構７９を備える。巻き戻し機構７９は、ギャップセンサ３０を初期位置にセットするものである。巻き戻し機構７９は、例えば、つるまきバネによって構成され、シャフト７４に嵌装される。また、つるまきバネの一端部がロータ７２に係止されるとともに、他端部が天板７３に係止される。巻き戻し機構７９は、ロータ７２が回転されることにより、その巻きピッチが小さくさせられる。つまり、ロータ７２が回転させられると、巻き戻し機構７９は、ロータ７２の回転方向と反対の方向にロータ７２を付勢する。このとき、係止部材７８ａをラック７８ｂが係止するため、ロータ７２は、巻き戻し機構７９の付勢力によるロータ７２の回転方向と反対の方向への回転が規制される。つまり、係止部材７８ａをラック７８ｂから外すと、ロータ７２は巻き戻し機構７９によって回転方向と反対の方向へ付勢される。
これによれば、係止部材７８ａをラック７８ｂから外すことにより熱変形測定装置６０を初期位置に戻すことができる。
【００８４】
このように構成される熱変形測定装置６０は、本体７０が一往復上下動することで、ロータ７２を所定の角度回転させるとともに位置決めできる。このため、本体７０の上昇中のみ、ギャップセンサ３０によりボア壁面位置Ｒを読み取ることができる。
【００８５】
これによれば、モータを備えることなくボア変形の測定ができる。すなわち、モータの回転を制御する必要がないため、熱変形測定装置６０の製造コストを下げることができる。また、温間時の測定に際して、シリンダボア２内は高温多湿な状態となる。このような状態でモータを駆動させると、モータに負荷がかかる。しかし、熱変形測定装置６０では、モータを備えることなくボア変形を測定するため、温間時の測定における影響を低減できる。
【００８６】
なお、本体は、摺動部材に切欠部を形成するとともに、ロータに突起部を形成する構成としても構わない。この場合、本体を下降させる際にロータを回転できる。これによれば、ボア変形の測定において、上昇端と下降端とを入れ替えることにより、上昇動作と下降動作とを入れ替えることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ シリンダブロック
２ シリンダボア
３ ボア壁面
１０ 熱変形測定装置
２０ 本体
２２ ロータ（回転位置決め手段）
３０ ギャップセンサ（ボア壁面位置読取手段）
Ｒ ボア壁面位置（径方向の位置）
θ 円周位置（円周方向の位置）
Ｚ 高さ位置（高さ方向の位置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアの熱変形を測定するシリンダボアの熱変形測定装置であって、
前記シリンダボアに挿入されるピストン状の本体と、
前記本体に設けられ、前記シリンダボアの壁面の、前記シリンダボアの径方向の位置を読み取るボア壁位置読取手段と、
前記本体を前記シリンダボアの高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動手段と、
前記ボア壁位置読取手段を前記シリンダボアの壁面に沿う円周方向に回転させるとともに前記円周方向における所定の位置で位置決めする回転位置決め手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置を読み取る高さ位置読取手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置を読み取る円周位置読取手段と、
を備え、
前記駆動手段によって前記本体を上下動させて、上下動する前記本体の上昇中および下降中の少なくともいずれかにおいて、前記ボア壁位置読取手段により前記壁面の前記径方向の位置を前記高さ方向に沿って読み取る操作、
および前記高さ位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置が、前記所定の範囲における上昇端および下降端の少なくともいずれかに対応する位置に達するたびに、前記回転位置決め手段により前記ボア壁面位置読取手段を前記円周方向に所定の角度回転させるとともに位置決めする操作を、
前記円周位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置に基づいて、前記ボア壁位置読取手段が初期位置から前記円周方向に一回転以上するまで行い、
前記ボア壁位置読取手段により読み取られた前記壁面の前記径方向の位置に基づいて、前記シリンダボアの熱変形を測定する、
ことを特徴とする、シリンダボアの熱変形測定装置。
【請求項２】
前記回転位置決め手段は、前記本体が前記所定の範囲を一往復上下動するたびに、前記ボア壁位置読取手段を、所定の角度回転させるラチェット機構によって構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のシリンダボアの熱変形測定装置。
【請求項１】
エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアの熱変形を測定するシリンダボアの熱変形測定装置であって、
前記シリンダボアに挿入されるピストン状の本体と、
前記本体に設けられ、前記シリンダボアの壁面の、前記シリンダボアの径方向の位置を読み取るボア壁位置読取手段と、
前記本体を前記シリンダボアの高さ方向に所定の範囲で上下動させる駆動手段と、
前記ボア壁位置読取手段を前記シリンダボアの壁面に沿う円周方向に回転させるとともに前記円周方向における所定の位置で位置決めする回転位置決め手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置を読み取る高さ位置読取手段と、
前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置を読み取る円周位置読取手段と、
を備え、
前記駆動手段によって前記本体を上下動させて、上下動する前記本体の上昇中および下降中の少なくともいずれかにおいて、前記ボア壁位置読取手段により前記壁面の前記径方向の位置を前記高さ方向に沿って読み取る操作、
および前記高さ位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記高さ方向における位置が、前記所定の範囲における上昇端および下降端の少なくともいずれかに対応する位置に達するたびに、前記回転位置決め手段により前記ボア壁面位置読取手段を前記円周方向に所定の角度回転させるとともに位置決めする操作を、
前記円周位置読取手段により読み取られる前記ボア壁位置読取手段の前記円周方向における位置に基づいて、前記ボア壁位置読取手段が初期位置から前記円周方向に一回転以上するまで行い、
前記ボア壁位置読取手段により読み取られた前記壁面の前記径方向の位置に基づいて、前記シリンダボアの熱変形を測定する、
ことを特徴とする、シリンダボアの熱変形測定装置。
【請求項２】
前記回転位置決め手段は、前記本体が前記所定の範囲を一往復上下動するたびに、前記ボア壁位置読取手段を、所定の角度回転させるラチェット機構によって構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のシリンダボアの熱変形測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１８５８５７（Ｐ２０１０−１８５８５７Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３１９２１（Ｐ２００９−３１９２１）
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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