(57)【要約】  揺動カムを支持するシャフトを揺動カムの移動位置決め時に比較的簡素な構成で固定することができ、しかも固定を確実に行うことのできるエンジンの可変動弁装置を提供する。  固定部の上面５Ｂと、その上面５Ｂに対して一定の距離を保持して前記移動方向へ移動可能な可動子２９との間に、回動シャフト１１に固定したスプラグ（ロック部材）３５を配置する。スプラグ（ロック部材）３５を前記上面５Ｂと前記可動子２９との間に食い込む方向に回転させることによって、回動シャフト１１を移動不能に拘束固定した状態に保持する。前記回転方向とは反対方向にスプラグ（ロック部材）３５を回転させることによって、回動シャフト１１の拘束固定を解除して回動シャフト１１を移動可能させる。
2007116895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在なカム軸に備えられる主カムによって揺動させられるものであって開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を調整するための揺動カムと、その揺動カムを揺動自在に支持するものであって前記カム軸に対して接近離反する方向へ移動自在な回転シャフトとを有し、開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を設定する揺動カムの位置決め位置において前記回転シャフトを一時的に固定するエンジンの可変動弁装置において、固定部としてのベースフレームと、そのベースフレームに対して一定の間隔を保持して平行に移動可能な可動子と、前記可動子を移動させるためのアクチュエータと、前記回転シャフトに固定されるものであって前記ベースフレームと前記可動子との間でそれらと接触可能または非接触可能に備えられるロック部材とを有し、前記ロック部材が前記ベースフレームと前記可動子との両方に接触した状態において前記ロック部材における前記ベースフレームへの接触位置と前記可動子への接触位置との中間位置より一方側の接触位置に近い位置を前記回転シャフトと前記ロック部材との固定位置としたことを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
【請求項２】
前記ロック部材を前記ベースフレームと前記可動子に軽く接触した状態を保持するための付勢手段を備えることを特徴とする請求項１記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項３】
前記ロック部材を前記回転シャフトに揺動自在に取付けられる一対の揺動カムの間に設けることを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項４】
前記ロック部材が前記付勢手段によって前記ベースフレームと前記可動子との両方に軽く接触した状態において、前記ロック部材と前記ベースフレームとの接触位置と、前記ロック部材と前記可動子との接触位置と、前記回転シャフトの軸中心とが同一直線上に配置されることを特徴とする請求項２記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項５】
前記可動子に前記ロック部材を押圧するための押圧部を備え、その押圧部が前記ロック部材を押圧する位置は、前記ロック部材が前記ベースフレームと前記可動子との両方に接触した状態における前記ロック部材の中間位置と前記回転シャフトの軸中心との間としたことを特徴とする請求項１乃至３記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項６】
前記ロック部材における前記ベースフレームとの接触位置と前記可動子との接触位置とを結ぶ直線と、その直線と前記接触位置に作用する法線とのなす角度を常に一定にしたことを特徴とする請求項１乃至３記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項７】
前記可動子と前記アクチュエータとの間に複数の回転体を介在させることを特徴とする請求項１乃至３記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項８】
前記ロック部材に対応した位置付近の前記回転体の配置密度は、他の位置よりも密に設けたことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項９】
回転自在なカム軸に備えられる主カムによって揺動させられるものであって開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を調整するための揺動カムと、その揺動カムを揺動自在に支持するものであって前記カム軸に対して接近離反する方向へ移動自在なシャフトとを有し、開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を設定する揺動カムの位置決め位置において前記シャフトを一時的に固定するエンジンの可変動弁装置において、前記シャフトに固定されるスライドブロックと、前記スライドブロックの位置を中心として前記カム軸の反対側に備えられる固定壁部と、前記スライドブロックと前記固定壁部との間に備えられるものであって回転可能なロック部材と、前記ロック部材を回転させるアクチュエータと、前記ロック部材に形成されるものであって前記ロック部材の回転中心からの半径が回転角度が異なるにつれて徐々に異なる半径となる外壁曲面部とを有し、前記スライドブロックと前記固定壁部とに前記ロック部材を接触させた状態で、前記ロック部材を回転させることによって前記固定壁部に対する前記スライドブロックの位置を変えることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
【請求項１０】
前記スライドブロックと前記固定壁部とに前記ロック部材を常に接触させるために、前記スライドブロックを前記固定壁部に移動する方向に付勢するための付勢手段を備えることを特徴とする請求項９記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項１１】
前記ロック部材を前記シャフトに揺動自在に取付けられる一対の揺動カムの間に設けることを特徴とする請求項９または１０記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項１２】
前記スライドブロックと前記ロック部材との接触位置は、前記固定壁部と前記スライドブロックとに直角でかつ前記ロック部材の回転中心を含む鉛直線に対して一方側に偏心した位置とし、前記固定壁部と前記ロック部材との接触位置は、前記固定壁部と前記スライドブロックとに直角でかつ前記ロック部材の回転中心を含む鉛直線に対して他方側に偏心した位置としたことを特徴とする請求項９乃至１１記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項１３】
前記スライドブロックと前記ロック部材との接触位置と、前記固定壁部と前記ロック部材との接触位置とを結ぶ直線と前記接触位置に作用する法線力とのなす角度は常に一定であることを特徴とする請求項１２記載のエンジンの可変動弁装置。
【請求項１４】
前記各接触位置を結ぶ直線と各接触位置に作用する法線力とのなす角度をαとし、かつ各接触位置の摩擦係数をμとしたとき、μ≧tanαの関係にあることを特徴とする請求項１２または１３記載のエンジンの可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに備えた吸気弁，排気弁などの開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を連続的に調整するための可変動弁装置に係り、さらに詳細には、前記開閉弁の開閉を行うための揺動カムを位置決めした位置で、揺動カムを支持したシャフトを簡単な構成でもって確実に固定することのできるエンジンの可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの運転状況に応じて、エンジンに備えた吸気弁，排気弁等の開閉弁の開閉タイミング，リフト量の調整を行う必要がある。そのため、主カムを備えたカム軸と開閉弁との間にシャフトに支持される揺動カムを介在させ、前記シャフトをカム軸に対して接近離反する方向へ移動して揺動カムの軸中心の位置決めをし、その位置決めをした位置でシャフトを一時的に固定することによって、開閉弁の開閉タイミング，リフト量の調整を行わせる発明が提供されている（例えば特許文献１参照）。
この特許文献１は、揺動カムを支持したシャフトの両端側をコの字形状のフレームによって支持し、主カムを備えたカム軸に対して前記フレームを接近離反する方向へ移動させるものである。シャフトの両端側をコの字形状のフレームで支持するために全体構造が大型化し、その大型化のために大きなスペースを必要とし、更に応答性に問題があった。【０００３】
特許文献１の問題を解消するものとして、シャフトの両端側を支持するためのコの字形状のフレームを削除することによって、全体構造を小型化し、応答性を向上させる発明が提供された（特許文献２）。この特許文献２の発明は、ベース部材と、開閉弁の開閉タイミング，リフト量の調整を行う揺動カムと、その揺動カムを支持するシャフトと、そのシャフトを支持するための揺動カム支持部材と、前記揺動カム支持部材を前記ベース部材に対して移動して揺動カムの揺動中心位置を位置決めするためのアクチュエータであるリニアモータ（ベース部材に固定されている）と、リニアモータに取付けられているものであって揺動カムの位置決めをした位置でシャフトを固定するためのアクチュエータであるリターダ（固定手段）とを有する。このエンジンの可変動弁装置では、リニアモータのキャリッジに揺動カム支持部材を取付け、リニアモータのキャリッジを移動させることでシャフトを移動させ、揺動カムの揺動中心位置の位置決めを行った後に、アクチュエータであるリターダ（固定手段）を作動させてシャフトを固定するものである。【０００４】
【特許文献１】特開平６−７４０１１号公報
【特許文献２】特開２００６−６３８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の構成では、揺動カムを位置決め位置まで移動するためのアクチュエータ（リニアモータ）と、位置決め位置でシャフトを固定するためのアクチュエータ（リターダ）との２つのアクチュエータを備えなければならなかった。２つのアクチュエータを備えるため、コストが高くなり、構成がより複雑化し、リニアモータの作動タイミングとリターダとの作動タイミングを合わせるための調整等が必要である等の問題点があった。また、揺動カムを支持するシャフトの回転から受ける反力に対してシャフトを充分に固定するだけの固定力を得ようとした場合、アクチュエータであるリターダはどうしても大型化せざるを得なかった。リターダを大型にすると、コストが高くなるだけでなく、大型のリターダのスペースを確保しなければならないという問題があった。これに対して、リターダを小型のものにすると、位置決めをした中心位置でシャフトを充分に固定することができないという不具合があった。【０００６】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたもので、揺動カムを支持するシャフトを揺動カムの移動位置決め時に比較的簡素な構成で固定することができ、しかも固定を確実に行うことのできるエンジンの可変動弁装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る実施例１のエンジンの可変動弁装置は、回転自在なカム軸に備えられる主カムによって揺動させられるものであって開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を調整するための揺動カムと、その揺動カムを揺動自在に支持するものであって前記カム軸に対して接近離反する方向へ移動自在な回転シャフトとを有し、開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を設定する揺動カムの位置決め位置において前記回転シャフトを一時的に固定するエンジンの可変動弁装置において、固定部としてのベースフレームと、そのベースフレームに対して一定の間隔を保持して平行に移動可能な可動子と、前記可動子を移動させるためのアクチュエータと、前記回転シャフトに固定されるものであって前記ベースフレームと前記可動子との間でそれらと接触可能または非接触可能に備えられるロック部材とを有し、前記ロック部材が前記ベースフレームと前記可動子との両方に接触した状態において前記ロック部材における前記ベースフレームへの接触位置と前記可動子への接触位置との中間位置より一方側の接触位置に近い位置を前記回転シャフトと前記ロック部材との固定位置としたことを特徴とするものである。【０００８】
本発明は、前記ロック部材を前記ベースフレームと前記可動子に軽く接触した状態を保持するための付勢手段を備えることを特徴とするものである。本発明は、前記ロック部材を前記回転シャフトに揺動自在に取付けられる一対の揺動カムの間に設けることを特徴とするものである。本発明は、前記ロック部材が前記付勢手段によって前記ベースフレームと前記可動子との両方に軽く接触した状態において、前記ロック部材と前記ベースフレームとの接触位置と、前記ロック部材と前記可動子との接触位置と、前記回転シャフトの軸中心とが同一直線上に配置されることを特徴とするものである。本発明は、前記可動子に前記ロック部材を押圧するための押圧部を備え、その押圧部が前記ロック部材を押圧する位置は、前記ロック部材が前記ベースフレームと前記可動子との両方に接触した状態における前記ロック部材の中間位置と前記回転シャフトの軸中心との間としたことを特徴とするものである。本発明は、前記ロック部材における前記ベースフレームとの接触位置と前記可動子との接触位置とを結ぶ直線と、その直線と前記接触位置に作用する法線とのなす角度を常に一定にしたことを特徴とするものである。本発明は、前記可動子と前記アクチュエータとの間に複数の回転体を介在させることを特徴とするものである。本発明は、前記ロック部材に対応した位置付近の前記回転体の配置密度は、他の位置よりも密に設けたことを特徴とするものである。【０００９】
本発明に係る実施例２のエンジンの可変動弁装置は、回転自在なカム軸に備えられる主カムによって揺動させられるものであって開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を調整するための揺動カムと、その揺動カムを揺動自在に支持するものであって前記カム軸に対して接近離反する方向へ移動自在なシャフトとを有し、開閉弁の開閉タイミング，バルブリフト量を設定する揺動カムの位置決め位置において前記シャフトを一時的に固定するエンジンの可変動弁装置において、前記シャフトに固定されるスライドブロックと、前記スライドブロックの位置を中心として前記カム軸の反対側に備えられる固定壁部と、前記スライドブロックと前記固定壁部との間に備えられるものであって回転可能なロック部材と、前記ロック部材を回転させるアクチュエータと、前記ロック部材に形成されるものであって前記ロック部材の回転中心からの半径が回転角度が異なるにつれて徐々に異なる半径となる外壁曲面部とを有し、前記スライドブロックと前記固定壁部とに前記ロック部材を接触させ、前記ロック部材を回転させることで前記スライドブロックと前記固定壁部との距離を変えることを特徴とするものである。【００１０】
本発明は、前記スライドブロックと前記固定壁部とに前記ロック部材を常に接触させるために、前記スライドブロックを前記固定壁部に移動する方向に付勢するための付勢手段を備えることを特徴とするものである。本発明は、前記ロック部材を前記シャフトに揺動自在に取付けられる一対の揺動カムの間に設けることを特徴とするものである。本発明は、前記スライドブロックと前記ロック部材との接触位置は、前記固定壁部と前記スライドブロックとに直角でかつ前記ロック部材の回転中心を含む鉛直線に対して一方側に偏心した位置とし、前記固定壁部と前記ロック部材との接触位置は、前記固定壁部と前記スライドブロックとに直角でかつ前記ロック部材の回転中心を含む鉛直線に対して他方側に偏心した位置としたことを特徴とするものである。本発明は、前記スライドブロックと前記ロック部材との接触位置と、前記固定壁部と前記ロック部材との接触位置とを結ぶ直線と前記接触位置に作用する法線力とのなす角度は常に一定であることを特徴とするものである。  本発明は、前記各接触位置を結ぶ直線と各接触位置に作用する法線力とのなす角度をαとし、かつ各接触位置の摩擦係数をμとしたとき、μ≧tanαの関係にあることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施例１では、回転シャフトに固定したロック部材を所定間隔を空けた可動子とベースフレームの間に備え、ロック部材を可動子とベースフレームに食い込ませる方向に回転させることで、回転シャフトを固定させる。この結果、従来必要とした回転シャフトを固定するためのアクチュエータを省略することができ、構成の簡素化，小型軽量化を図ることができ、応答性の向上を図ることができる。更に、ロック部材を可動子とベースフレームに食い込ませる方向に回転させることで、回転シャフトの固定を確実に行わせることができる。【００１２】
本発明の実施例２では、揺動カムを支持するシャフトに固定したスライドブロックと固定壁部との間に、回転自在なロック部材を挟持し、そのロック部材の回転によって揺動カムの位置決め位置でシャフトを固定させることができる。スライドブロックと固定壁部との間でロック部材を挟持することで揺動カムの位置決め位置でシャフトを固定するようにしたので、従来必要とした回転シャフトを固定するためのアクチュエータを省略することができる。従って、構成の簡素化，小型軽量化を図ることができ容易であり、かつ応答性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る可変動弁装置の一部を破断して概念的，概略的に示した斜視説明図である。
【図２】本発明の実施例１に係る回動シャフト，揺動カムを示す分解斜視図である。
【図３】図２を組み立てた状態を示す組立て斜視図である。
【図４】本発明の実施例１に使用するリニアアクチュエータの要部構成部材の分解斜視図である。
【図５】回動シャフトに形成したスプラグとリニアアクチュエータの可動子及びベースフレームの上面との関係を示す説明図である。
【図６】実施例２に係る可変動弁装置を概略的，概念的に示した作用説明図である。
【図７】実施例２に係る可変動弁装置の主な構成部材の分解斜視図である。
【図８】実施例２に係るスプラグの機能を示す作用説明図である。
【符号の説明】
【００１４】
１    可変動弁装置
３    開閉弁
５    ベースフレーム
５Ｂ    上面（平滑面）
１１    回動シャフト
１１Ａ    シャフト
１３    揺動カム
１５    カム軸
１７    主カム
１９    リターンスプリング
２１    リニアアクチュエータ
２９    可動子
３３    回転体
３５    スプラグ
３８    付勢手段
３９    押圧部
４５    固定壁部
４６    付勢手段
４７    スプラグ
４９    回動軸
５３    アーム部材
５７    可動子
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、回転可能なロック部材を２つの部材の間で回転させることで、揺動カムの位置決めをした位置でシャフトを固定するようにしたものである。
【実施例１】
【００１６】
次に、本発明に係る可変動弁装置の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。本発明の実施例に係る可変動弁装置１は、エンジンのシリンダヘッドなどの固定支持部（図示省略）に装着して使用されるものであり、エンジン（図示省略）における吸気弁，排気弁などの開閉弁３の開閉タイミングやリフト量を調節するものである。上記可変動弁装置１は、シリンダヘッドなどの固定支持部（図示省略）に固定されるハウジングブロック９を備えており、そのハウジングブロック９は、ベースフレーム５とそのベースフレーム５の左右両側に一体に立設した側壁７（一方の側壁は図示省略）とを有している。前記ベースフレーム５の両側の側面には、開閉弁３のリフタ３Ａが自在に入り込める開口部５Ａが形成されている。開口部５Ａを形成するベースフレーム５の両壁は平行になるように形成されている。前記ベースフレーム５の上面５Ｂは、平滑面（円滑面）とされている。【００１７】
図２並びに図３に示すように、回動シャフト１１は軸方向に長く形成されており、その回動シャフト１１の軸方向の中央部には、ロック部材としてのスプラグ３５が一体に形成されている。なお、回動シャフト１１の軸方向の中央部に、回動シャフト１１とは別体のスプラグ３５を固定しても良い。即ち、“ロック部材であるスプラグ３５が回動シャフト１１に固定される”とは、スプラグ３５が回動シャフト１１に一体に形成されるものも、別体に形成されたものを固定するものも含むものとする。スプラグ３５の断面は回動シャフト１１の直径より直径方向に大きく外側に突出する形状となっており、このスプラグ３５の外形形状については後述する。【００１８】
スプラグ３５の軸方向の両側において、スプラグ３５より直径方向に大きく外側に突出するガイド部材１２が回動シャフト１１に固定状態（回動シャフト１１の回転と共に回転する状態）に取付けられる。２個のガイド部材１２の間隔（スプラグ３５の軸方向の長さ）は、ベースフレーム５の両側に設けた開口部５Ａの位置の寸法よりも極僅かに大きな間隔に設定する。ガイド部材１２を両側から取付けた状態の回動シャフト１１には、その両端側から、前記開閉弁３の開閉タイミング，リフト量の調整を行うための略Ｌ字形の揺動カム１３をそれぞれ装着する。それら２個の揺動カム１３は、回動シャフト１１に対して揺動自在に取付けられる。なお、回動シャフト１１と揺動カム１３とは直接接触せずに、回動シャフト１１の外側に円柱状のカラー１４を備え、そのカラー１４の外側に揺動カム１３を備えるようにしても良い。【００１９】
２個の揺動カム１３を取付けた回動シャフト１１の両端には、ガイド部材１２や揺動カム１３が回動シャフト１１から外れるのを防ぐための抜け防止部材１８がそれぞれ固定される。抜け防止部材１８を回動シャフト１１の両端に固定する際に、抜け防止部材１８の外側にリターンスプリング１９を巻き付けた状態で取付けておく。図３に示すように、回動シャフト１１にガイド部材１２と揺動カム１３とリターンスプリング１９と抜け防止部材１８とを取付けた状態においては、リターンスプリング１９の一端を揺動カム１３に係止する。リターンスプリング１９の他端は、可変動弁装置１の適宜の固定部に当接または係止させる。【００２０】
図１に示すように、エンジン（図示せず）によって回転するカム軸１５の側面に、可変動弁装置１を配置する。このカム軸１５の軸中心と回動シャフト１１の軸中心とが平行になるように回動シャフト１１を配置する。このカム軸１５の外周には、カム軸１５の直径より径大の主カム１７を２個形成する。この主カム１７に前記揺動カム１３が常に接触するように、前記リターンスプリング１９によって揺動カム１３が付勢されている。なお、この実施例１では、説明上、開閉弁３や揺動カム１３や主カム１７を２個設けたものとしたが、それらの個数は２個に限るものではない。【００２１】
揺動カム１３等を取付けた回動シャフト１１（図３に示す状態のもの）を、図１の状態に取付ける際に、回動シャフト１１に固定状態に取付けた２個のガイド部材１２を、ベースフレーム５の両側の開口部５Ａ（図１）に挿入する。これによって、２個のガイド部材１２の間に位置するスプラグ３５がベースフレーム５の上面５Ｂに接触する。更に、２個のガイド部材１２がベースフレーム５の両側の開口部５Ａに嵌合してベースフレーム５を挟むことで、回動シャフト１１はその軸方向に移動しないようになる。即ち、揺動カム１３を取付けた回動シャフト１１は、前記カム軸１５と平行な状態を保ちながら、前記カム軸１５に対して接近離反方向に移動することができる。ここで、回動シャフト１１がカム軸１５に対して離反する方向を前方向とし、回動シャフト１１がカム軸１５に対して接近する方向を後方向とする。【００２２】
回動シャフト１１が、前記カム軸１５と平行状態を保ちながら、前記カム軸１５に対して離反方向（前方向）や接近方向（後方向）に移動すると、揺動カム１３のカム形状によって開閉弁３の開閉タイミング，リフト量の調整が行われ得ることは、例えば前記特許文献１等によって公知である。そして、揺動カム１３の前後方向の位置調整は、ゼロリフトポジション（揺動カム１３が揺動しても開閉弁３の開閉動作を行なわない位置）と、フルリフトポジション（開閉弁３を最大に開く位置）との間において行われるものであることは、公知であるから、前記揺動カム１３の形状等の詳細についての説明は省略する。【００２３】
回動シャフト１１を前後方向（カム軸１５に対して離反接近方向）に移動させるために、前記側壁７の上に例えばリニアモータなどのようなリニアアクチュエータ２１を装着する（図１）。上記リニアアクチュエータ２１は、例えば励磁コイル２３によって励磁される固定極歯２５と、その固定極歯２５に対向する可動極歯２７を備えた可動子２９と、固定ガイド部３１と、その固定ガイド部３１と前記可動子２９との間に配置されるニードル，ピン，ローラなどの複数個の回転体３３と、を有するものである（図１及び図４）。前記可動子２９は、前記ベースフレーム５の上面５Ｂの上方に間隔を空けて配置されるもので、しかも上面５Ｂと平行に前後方向（回動シャフト１１がカム軸１５に対して離反接近する方向）に移動自在とされている。可動子２９の上面と固定ガイド部３１の下面との間に複数個の回転体３３を介在させ、それら複数個の回転体３３を介在させた状態で可動子２９を前後方向に移動するので、可動子２９の前後方向の移動は、摩擦が少なく、円滑な動作を行うことができる。【００２４】
前記回動シャフト１１の軸方向の中央部付近に形成されるロック部材としてのスプラグ３５は、図５に示すように、前記ベースフレーム５の上面５Ｂと前記可動子２９の下面との間の空間に備えられる。スプラグ３５の断面の外面は、上方外側に向けて突出する上方円弧部３５ａと、下方外側に向けて突出する下方円弧部３５ｂと、それら上方円弧部３５ａと下方円弧部３５ｂとを連絡する２つの平行な面である第一面３５ｃと第二面３５ｄとから成る。【００２５】
スプラグ３５は、図５に示すような、上方円弧部３５ａの左右中心位置Ｔが可動子２９の下面に接触した状態で、しかも下方円弧部３５ｂの左右中心位置Ｓがベースフレーム５の上面（平滑面）５Ｂに接触した状態が可能な形状に設定される。スプラグ３５が可動子２９の下面とベースフレーム５の上面５Ｂに接触した状態（図５の状態）においては、接触位置Ｔと接触位置Ｓとを結ぶ線は、可動子２９の下面の接触位置Ｔ（ベースフレーム５の上面５Ｂの接触位置Ｓ）における法線に対して角度αだけ傾斜する（接触位置Ｓも同様に法線に対して角度αだけ傾斜する）よう設定する。第一面３５ｃと第二面３５ｄは、位置Ｔと位置Ｓとを結ぶ線と平行なものに設定する。スプラグ３５における位置Ｔと位置Ｓとを結ぶ長さは、前記ベースフレーム５の上面５Ｂと前記可動子２９の下面との間隔よりも長く設定されている。位置Ｔと位置Ｓとを結ぶ線の中心位置（中間位置）を中心点Ｏとする。また、回動シャフト１１の軸中心を点Ｐとすると、点Ｐは位置Ｔと位置Ｓとを結ぶ線上に位置し、しかも例えば中心点Ｏと位置Ｔとの間に位置するよう設定する。したがって、スプラグ３５の下方円弧部３５ｂがベースフレーム５の上面５Ｂに接触する位置Ｓは、スプラグ３５の中間位置である中心点Ｏに対して一方側に偏心した位置（中心点Ｏを通る垂直面に対して後方向に偏った位置）に配置され、スプラグ３５の上方円弧部３５ａが可動子２９の下面に接触する位置Ｔは、前記中心点Ｏに対して他方側に偏心した位置（中心点Ｏを通る垂直面に対して前方向に偏った位置）に配置されている。【００２６】
スプラグ３５の上方円弧部３５ａが可動子２９の下面と接触すると共に、スプラグ３５の下方円弧部３５ｂがベースフレーム５の上面５Ｂと接触した状態（図５）において、スプラグ３５に図５で中心点Ｏを中心に反時計回り方向に回動する力が与えられた時に、スプラグ３５が可動子２９の下面とベースフレーム５の上面５Ｂとに食い込む態様となって、スプラグ３５（回動シャフト１１）は回動が拘束された固定状態（ロック状態）となるように、スプラグ３５の形状が形成されている。一方、スプラグ３５に図５で中心点Ｏを中心に時計回り方向に回動する力が与えられた時に、スプラグ３５が可動子２９の下面とベースフレーム５の上面５Ｂからの接触が外れて、上記固定状態が解除されるように、スプラグ３５の形状が形成されている。【００２７】
スプラグ３５の上方円弧部３５ａの曲面と下方円弧部３５ｂの曲面は、上方円弧部３５ａの位置Ｔが可動子２９の下面に接触した状態（下方円弧部３５ｂの位置Ｓがベースフレーム５の上面５Ｂの上面に接触した状態）から、スプラグ３５が点Ｏを中心とする回転を行った場合に、回転角度が増加するに伴って加速度的に接点移動量（接点間距離）が変化する形状、すなわち等加速度形状面に形成する。さらに、接触位置Ｓ，Ｔを結ぶ直線と接触位置Ｓ，Ｔに作用する法線力（ベースフレーム５の上面５Ｂと、可動子２９の下面とに対して垂直に作用する荷重）のベクトルとのなす角度αは常に一定となるように設定されている。【００２８】
前記スプラグ３５における上方円弧部３５ａの曲面と下方円弧部３５ｂの曲面においては、接触位置Ｓ，Ｔを中心とする一方側の位置（第１円弧面３７Ａ）の曲率半径と、もう一方側の位置（第２円弧面３７Ｂ）の曲率半径を異なるものにすることも可能である。即ち、図５においてスプラグ３５を時計方向に回転する際に接触する第１円弧面３７Ａの曲率半径は接触位置Ｓ，Ｔにおける曲率半径よりも僅かに小さくし、図５においてスプラグ３５を反時計方向に回転する際に接触する第２円弧面３７Ｂの曲率半径は接触位置Ｓ，Ｔにおける曲率半径よりも僅かに大きく設定することも可能である。【００２９】
したがって、図５の状態から、スプラグ３５が反時計回り方向に回動すると、スプラグ３５の上方円弧部３５ａが可動子２９の下面に対向して食い込むと共に、スプラグ３５の下方円弧部３５ｂがベースフレーム５の上面５Ｂに対向して食い込む態様となる。これによって、スプラグ３５（回動シャフト１１）の回動が拘束されて固定される。すなわち、スプラグ３５の楔効果によって、スプラグ３５がベースフレーム５の上面５Ｂと可動子２９の下面とを強力に押圧することになり、強固な固定状態（ロック状態）となる。逆に、図５の状態から、スプラグ３５が時計回り方向に回動すると、スプラグ３５によるベースフレーム５の上面５Ｂと可動子２９の下面との接触が解除され、前記固定状態が解除される。すなわち、回動シャフト１１の回動を制御することにより、回動シャフト１１を固定状態，移動可能な状態に選択することができる。固定状態の解除によって、回動シャフト１１がカム軸１５に対して接近離反する方向に移動自在となる。【００３０】
図５に示すように、可動子２９と固定ガイド部３１との間において、可動子２９が前記スプラグ３５による押圧力を受ける部分には回転体３３を多く備えて、その回転体３３の配置密度を他の部分より高くしてある。したがって、回動シャフト１１を固定状態とするときに大きな押圧力が可動子２９に作用しても、多数の回転体３３と固定ガイド部３１のヘルツ圧（接触圧力）と、多数の回転体３３と可動子２９のヘルツ圧（接触圧力）とを限界値以下に抑制でき、可動子２９の移動を行うとき円滑な移動を行うことができる。また、可動子２９の移動が円滑に行われることにより、固定状態（ロック状態）及びその解除を行うとき、ロック、解除を容易に行うことができる。【００３１】
前記回動シャフト１１は、例えばトーションスプリング等のごとき適宜の付勢手段３８（図３）によって、図５において反時計回り方向（矢印Ａ方向）に軽く付勢されている。
この付勢手段３８は、一端を回動シャフト１１に係止させ、他端を図示しない固定部に固定する。即ち、何ら外力が働かない状態においては、付勢手段３８による回動シャフト１１への付勢力によって、スプラグ３５の上方円弧部３５ａが可動子２９の下面に食い込む方向に軽く接触した状態に保持されると共に、スプラグ３５の下方円弧部３５ｂがベースフレーム５の上面５Ｂに食い込む方向に軽く接触した状態に保持される。【００３２】
前記可動子２９の下側には、スプラグ３５の第一面３５ａに接触してスプラグ３５を後方向（図５において右方向）に向けて押圧する働きをする押圧部３９が一体に形成されている。その押圧部３９の先端がスプラグ３５の第一面３５ａに接触する高さは、スプラグ３５の中心点Ｏの高さより上側の位置で、回動シャフト１１の中心点Ｐより下側の位置とする。すなわち、図５において、押圧部３９がスプラグ３５の第一面３５ａを押圧すると、スプラグ３５にはその中心点Ｏを中心として時計回り方向に回動させる力が働く。【００３３】
図５の状態から、リニアアクチュエータ２１を駆動して、可動子２９を後方向（図５において右方向）へ移動させると、可動子２９に一体に形成した押圧部３９がスプラグ３５を中心点Ｏを中心に時計回り方向に回転させる。この結果、可動子２９の下面とベースフレーム５の上面５Ｂとに対するスプラグ３５の接触が外れ、ロック状態が解除される。このロック解除状態を保ちながら、スプラグ３５が可動子２９の押圧部３９に押されて、それらが共に後方向（図５において右方向）に向けて移動させられる。回動シャフト１１がカム軸１５に最も接近した位置に達した（揺動カム１３が接触する主カム１７の位置によって、回動シャフト１１の後方向の移動量が規制される）後、押圧部３９によるスプラグ３５への押圧が解除される。すると、回動シャフト１１に軸中心である点Ｐを中心とする小さな力（図５で反時計方向に回転する力）が付勢手段３８によって加えられる。即ち、スプラグ３５に図５の反時計方向の回転力が加えられる。これによって、スプラグ３５の上方円弧部３５ａが可動子２９の下面に軽く接触すると共に、スプラグ３５の下方円弧部３５ｂがベースフレーム５の上面５Ｂに軽く接触して、仮の固定状態になる。【００３４】
その後、回動シャフト１１の前方向（カム軸１５から離反する方向）への移動は、カム軸１５に形成した主カム１７による揺動カム１３の押圧によって行われる。この際、リニアアクチュエータ２１を駆動して可動子２９の押圧部３９によってスプラグ３５のロック状態を解除した状態を保持する。【００３５】
回動シャフト１１が前方向の位置決め位置に至った時（リニアアクチュエータ２１によってその位置が設定される）には、前記付勢手段３８の作用によって回動シャフト１１には図５で反時計方向の小さな回転力が加えられており、スプラグ３５は可動子２９の下面とベースフレーム５の上面５Ｂとに軽く接触した状態にある。このような状態にあるとき、前記カム軸１５の回転によって主カム１７が揺動カム１３を押圧回動させると、回動シャフト１１を前方向（図５で左側）へ移動させる大きな力が作用する。【００３６】
この際、スプラグ３５の上部側の摩擦よりも下部側の摩擦，すなわちベースフレーム５の上面５Ｂとスプラグ３５の下方円弧部３５ｂとの間の摩擦が大きいので、スプラグ３５は、ベースフレーム５の上面５Ｂとスプラグ３５の下方円弧部３５ｂとの接触位置Ｓを支点として、図５において、反時計回り方向にスプラグ３５を回動させる力が働く。したがって回動シャフト１１は、位置決めした位置に直ちに固定されて不動状態となる。なお、この際、可動子２９を事前に前方向へ僅かに作動させておくことにより、初期のロック状態がより強力となるものであり、スプラグ３５のロック性がより向上するものである。【００３７】
上記回動シャフト１１の固定は、スプラグ３５による楔効果によって行われるので、強固に固定されるものであり、固定状態は安定化するものである。【００３８】
以上の説明より理解されるように、本発明は、揺動カム１３を備える回動シャフト１１の中央部にロック部材としてのスプラグ３５を設け、そのスプラグ３５を可動子２９の下面とベースフレーム５の上面５Ｂとに食い込ませることで、回動シャフト１１を固定するものである。この結果、本発明では、特許文献２のような回動シャフト１１を固定するためのアクチュエータを備える必要がないものであり、特許文献１のようなリニアモータの作動タイミングとアクチュエータ（リターダ）との作動タイミングを合わせるための調整が不要となり、コストを低減できると共に、故障の発生率を減少させることができる。【００３９】
また、前述したように、回動シャフト１１の中央部にスプラグ３５を形成した構成とすることによって、回動シャフト１１（スプラグ３５）が固定機構（ロック機構）を兼ねることとなり、構成をより簡素化、小型軽量化を図ることができる。また、回動シャフト１１をロックする際に、回転したスプラグ３５がスプラグ３５を可動子２９の下面とベースフレーム５の上面５Ｂとに食い込むことになり、固定を確実にすることができる。更に、特許文献１のような回動シャフトの両端を保持するコの字形のホルダーを必要としないので、小型軽量化を図ると共に、応答性の向上を図ることができる。【００４０】
さらに、可動子２９の押圧部３９がスプラグ３５に当接する位置は、スプラグ３５の中心点Ｏより上側で、回動シャフト１１の軸中心Ｐより下側の位置であるから、ロック状態を解除して回動シャフト１１を後方向へ移動するとき、安定的に、かつ効率的に行うことができるものである。また、回動シャフト１１の軸中心Ｐをスプラグ３５の中心点Ｏとは異なる位置にしているので、回動シャフト１１の軸心Ｐからスプラグ３５の下方円弧部３５ｂまでの寸法が大きくなり、ロック性をより向上させることができる。
【実施例２】
【００４１】
次に、本発明の実施例２について、図６乃至図８に基づいて説明する。図６乃至図８において、図１乃至図５に示した構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。【００４２】
この実施例２においては、シャフト１１Ａは、その軸方向の中央部にロック部材としてのスライドブロック４１が一体に形成されている。なお、シャフト１１Ａの軸方向の中央部に、シャフト１１Ａとは別体のスライドブロック４１を固定しても良い。即ち、“ロック部材であるスライドブロック４１がシャフト１１Ａに固定される”とは、スライドブロック４１がシャフト１１Ａに一体に形成されるものも、別体に形成されたものを固定するものも含むものとする。スライドブロック４１は角柱形状であり、シャフト１１Ａの断面よりスライドブロック４１の断面を充分大きく設定する。シャフト１１Ａの左右両端側からスライドブロック４１に向けて揺動カム１３が装着され、揺動カム１３がシャフト１１Ａに揺動自在に取付けられる。シャフト１１Ａ並びにスライドブロック４１は、カム軸１５に対して接近離反する方向（図６においての左右方向）へ移動自在に設定されている。なお、上記シャフト１１Ａの両端側には、実施例１と同様に、揺動カム１３がシャフト１１Ａから外れるのを防止するための抜け防止部材１８が固定され、その抜け防止部材１８の外側に、前記揺動カム１３を主カム１７に常に接触させるためのリターンスプリング１９が取付けられる。【００４３】
図６に示すように、スライドブロック４１は、ハウジングブロック（図示せず）における上方ガイド部４３Ａと下方ガイド部４３Ｂによって上下面を挟持され、図６において上下方向には移動しないように規制されている。スライドブロック４１は更に、ハウジングブロックに形成したガイド部（図示せず）によって、シャフト１１Ａの軸方向へ移動しないように規制されている。即ち、スライドブロック４１は、前後方向（図６で右左方向）のみ水平に移動自在とされている。そして、上記スライドブロック４１におけるカム軸１５と反対側の側面４１Ａは、当該スライドブロック４１の移動方向に対して垂直な平滑面に形成してある。ここで、スライドブロック４１（シャフト１１Ａ）がカム軸１５に対して離反する方向を前方向とし、スライドブロック４１（シャフト１１Ａ）がカム軸１５に対して接近する方向を後方向とする。【００４４】
前記スライドブロック４１を中心位置として、前記カム軸１５の反対側には、スライドブロック４１の側面４１Ａと平行な平滑面４５Ａを有する固定壁部４５が備えられている。この固定壁部４５は上記ハウジングブロック（図示せず）に備えられている。そして、スライドブロック４１の側面４１Ａと固定壁部４５の平滑面４５Ａとの間には、ロック部材としてのスプラグ４７が備えられている。スプラグ４７は、スライドブロック４１をカム軸１５側（後方向）へ押圧自在なものであり、かつ主カム１７が揺動カム１３を押圧したときに、シャフト１１Ａに作用する横荷重をスライドブロック４１と前記固定部材４５とに挟まれて回転しない状態に保持するものである。【００４５】
なお、この実施例２においては、スライドブロック４１の側面４１Ａがスプラグ４７に常に接触するように、スライドブロック４１を固定壁部４５側に付勢するためのスプリングなどのごとき付勢手段４６（図７）が備えられている。この付勢手段４６は、例えば一端をスライドブロック４１に接触し、他端を固定部（図示せず）接触るものである。したがって、スライドブロック４１は、付勢手段４６の働きによってスプラグ４７の回動に精度よく追従して前後方向に移動するものである。【００４６】
図７に示すように、前記スプラグ４７には貫通穴４８が設けられており、その貫通穴４８に回動軸４９が挿入される。回動軸４９が回転することでスプラグ４７が回転するよう設定される。図６に示すように、前記スプラグ４７の回動軸４９は、前記ハウジングブロック（図示せず）の適宜位置に設けた上方ガイド部５１Ａと下方ガイド部５１Ｂとに挟まれて上下方向への移動は規制された状態にある。しかし、回動軸４９は、上方ガイド部５１Ａと下方ガイド部５１Ｂに沿って前後方向に移動可能となっている。そして、図７に示すように、前記スプラグ４７を回動させるために、前記回動軸４９の端部にはアーム部材５３の基端部が固定されており、このアーム部材５３の先端部側にはローラ５５が回転自在に取付けてある。図６に示すように、リニアアクチュエータ２１には前後方向（図６において左右方向）に移動自在な可動子５７が取付けられ、その可動子５７にフォーク部材５９が固定されている。フォーク部材５９は前記ローラ５５を挟持する。【００４７】
リニアアクチュエータ２１を駆動して可動子５７を前後方向に往復動させると、フォーク部材５９はローラ５５を往復動させる。その結果、スプラグ４７はローラ５５，アーム部材５３を介して、回動軸４９を中心として、時計回り方向，反時計回り方向に往復回動されることになる。【００４８】
なお、前記スプラグ４７を回動させる構成としては、前記回動軸４９の両端にピニオンを備え、このピニオンと噛合したラックを前記可動子５７に備えた構成とすることも可能である。しかし、スプラグ４７を小さな力で、かつ大きな角度範囲において往復回動させるためには、回動軸４９にアーム部材５３を備え、アーム部材５３にローラ５５を備えた構成とすることが望ましいものである。【００４９】
図８に示すように、スプラグ４７は、回転軸４９の軸中心Ｒを中心に回動する。スプラグ４７の外面には、回転軸４９の軸中心Ｒを中心として、回動角度が異なるにつれて回転軸４９の軸中心Ｒから例えば固定壁部４５との接触位置までの距離（半径）が徐々に異なる長さの外壁曲面部４７ａが設けられている。但し、スプラグ４７の外壁曲面部４７ａ以外の外面には平面部４７ｂが設けられている。即ち、前記スプラグ４７の外壁曲面部４７ａの形状は、スプラグ４７の回転角に対して加速度的に接点移動量（スライドブロック４１における側面４１Ａと固定壁部４５との間の接点間距離）が変化する形状、すなわち等加速度形状に形成してある。【００５０】
図８に示すように、前記スライドブロック４１における側面４１Ａとスプラグ４７の接点を接点Ｐとし、固定壁部４５の平滑面４５Ａとスプラグ４７の接点を接点Ｑとする。また、接点Ｐと接点Ｑとを結ぶ直線をＬとする。この直線Ｌは、回転軸４９の軸中心Ｒを通るように設定する。即ち、スライドブロック４１とスプラグ４７との接点Ｐは、固定壁部４５の平滑面４５Ａとスライドブロック４１の平滑面４１Ａとに直角でかつ回転軸４９の軸中心Ｒを含む鉛直線に対して、一方側に偏心した位置になっている。同様に、固定壁部４５とスプラグ４７との接点Ｑは、固定壁部４５の平滑面４５Ａとスライドブロック４１の平滑面４１Ａとに直角でかつ前記回転軸４９の軸中心Ｒを含む鉛直線に対して、他方側に偏心した位置になっている。【００５１】
前記接点Ｐにおいてスプラグ４７が側面４１Ａに垂直に作用する横荷重（法線力）のベクトルとのなす角度をαとした場合、角度αはスプラグ４７の回動に拘りなく常に一定になるように設定する。この角度αは、前記接点Ｐ，Ｑにおける摩擦係数をμとしたとき、μ≧tanαが成り立つ関係に設定してある。【００５２】
したがって、前記カム軸１５の回転により主カム１７が揺動カム１３を押圧して揺動させるとき、上記揺動カム１３を支持したシャフト１１Ａ（スライドブロック４１）を前方向に移動させる。この結果、スライドブロック４１からスプラグ４７に横方向の押圧力（横荷重）が作用し、接点Ｐにおいてスプラグ４７を固定壁部４５側に押圧する。【００５３】
接点Ｐに作用してスプラグ４７を横方向に押圧する力とスプラグ４７の接点Ｑに作用する反力とによって、スプラグ４７にはそれを反時計回り方向に回動する力が作用する。しかし、前記接点Ｐ，Ｑにおける摩擦係数μは、μ≧tanαの関係にあるので、接点Ｐ，Ｑにおける摩擦力が大きく、スプラグ４７が回動されるようなことはない。【００５４】
既に理解されるように、この実施例２においては、リニアアクチュエータ２１によって、スプラグ４７を図８（Ａ）と、図８（Ｂ）との範囲において回動させることができる。このスプラグ４７の回動により、スライドブロック４１は、カム軸１５に対して最接近する位置（開閉弁３を最大に開くフルリフトポジション）から最離反する位置（開閉弁３の開閉動作を行うことのないゼロリフトポジション）までの範囲を移動が可能である。即ち、スプラグ４７を回転させることで、固定壁部４５に対するスライドブロック４１の位置を変えることができる。その移動可能範囲の適宜の位置でスライドブロック４１の位置を固定することにより、カム軸１５に対する揺動カム１３の回動中心位置の位置決めする。【００５５】
前記スプラグ４７の回動によってスライドブロック４１をカム軸１５側へ押圧移動してスプラグ４７の回動を停止すると、スライドブロック４１の位置決めが直ちに行われる。すなわち、カム軸１５の回転により主カム１７によって揺動カム１３が揺動されているにも拘わらず開閉弁３の開閉動作を行うことのないゼロリフトポジションと、揺動カム１３の揺動によって開閉弁３を最大に開くフルリフトポジションとの間の適宜位置において、揺動カム１３の中心位置の位置を決めて、開閉弁３の開閉タイミング，バルブリフト量を設定する。【００５６】
この実施例２の発明では、スライドブロック４１の位置決めを行った後、カム軸１５の回動により主カム１７が揺動カム１３を揺動するときの横荷重がスプラグ４７に作用する場合であっても、スプラグ４７に回動を生じるようなことがないものである。したがって、リニアアクチュエータ２１の保持力によってスプラグ４７を任意の回動停止位置に保持しようとする力は小さなものでよいこととなる。【００５７】
すなわち、上記構成によれば、両端部側に揺動カム１３を備えたシャフト１１Ａをカム軸１５に対して接近離反する方向へ移動し位置決めするには、スプラグ４７を回動させて、回動を停止すればよいものである。そして、前記スプラグ４７の回動を停止した状態は摩擦力によって保持されるものであるから、揺動カム１３の移動，位置決めを迅速に行うことができるものである。【００５８】
この実施例２では、前記スプラグ４７を回動するためのリニアアクチュエータ２１によってスプラグ４７を固定状態に保持しようとする力は小さくてよいものである。したがって、リニアアクチュエータ２１の小型化を図って全体的構成の小型化を図ることができるものである。さらに、スプラグ４７の回動を固定保持するための格別のロック装置を必要としないので、全体的構成の簡素化を図ることができる。その上、シャフト１１Ａには、特許文献１のようにシャフトの両端を保持するコの字形のホルダーを必要としないので、構成部材の部材の省略による小型軽量化を図ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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