JP2020007944A - 動作タイミング調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】必要押圧力が減少したときに、所望の動作が行われるようにする。【解決手段】動作タイミング調整機構９０は、シャフト２０と、作用部材４０と、シャフト２０及び作用部材４０のうちの一方に凹設されてその最深部から軸線方向の両側に進むに従い浅くなる係合凹部３８と、他方に係合して、前記一方に対して前記他方と共に軸線方向に相対変位をする係合体３６と、係合体３６を係合凹部３８の底面に押圧することにより、係合体３６を係合凹部３８の最深部に保持しようとする保持力を生じさせる押圧部３１〜３４とを有する。そして、作用部材４０に所望の動作をさせるのに必要な必要押圧力が所定値よりも高いときに、押圧力が加えられた場合には、保持力に抗して相対変位が生じることによりエネルギーが蓄積され、必要押圧力が減少したときに前記エネルギーにより作用部材４０が相対変位を解消する方向に変位することにより所望の動作が行われる。【選択図】図２

Description

本発明は、所望の動作を行うための作用部材に当該動作を行わせるタイミングを調整する技術に関する。

内燃機関の吸排気用のバルブに用いられる可変リフト機構の中には、例えば、揺動部材と作用部材と駆動シャフトとを備えるものがある。揺動部材は、内燃機関の各気筒のカムとバルブとの間に介装されている。作用部材は、軸線方向に変位すると揺動部材に作用してバルブのリフト量を変更する。駆動シャフトは、作用部材を軸線方向に駆動する。この可変リフト機構では、カムが周期的に揺動部材を押圧してバルブを開くことにより、作用部材を軸線方向に駆動するのに必要な必要押圧力が周期的に変動する。

このため、特許文献１のシステムでは、回転角センサーなどを用いる事で、バルブが閉じて必要押圧力が下がったタイミングで駆動シャフトを軸線方向に駆動するようにしている。これにより、比較的パワーの小さなアクチュエータでも駆動シャフト及び作用部材を軸線方向に駆動できるようにしている。

特開２００６−２０７４８８号公報

しかしながら、このシステムでは、タイミングを計りながら高応答の制御を行う必要がある。また、複数の気筒のすべてのバルブが閉じている期間はわずかであり、そのタイミングで駆動シャフトをタイミングよく軸線方向に駆動することは実質的に困難である。

本発明は、上記事情等に鑑みてなされたものであり、作用部材に軸線方向への押圧力を加えることにより所望の動作を行わせる場合において、当該押圧力を加えるタイミングを制御しなくても、当該動作を行わせるのに必要な必要押圧力が減少したときに、当該動作が行われるようにすることを主たる目的とする。

本発明の動作タイミング調整機構は、シャフトと、前記シャフトに対してその軸線方向に相対変位可能に取り付けられている、所望の動作を行うための作用部材と、前記シャフト及び前記作用部材のうちの一方である第１部材に凹設されてその最深部から前記軸線方向の両側に進むに従い浅くなる係合凹部と、前記シャフト及び前記作用部材のうちの前記第１部材でない方である第２部材に係合して、前記第１部材に対して前記第２部材と共に前記軸線方向に相対変位をする係合体と、前記係合体を前記係合凹部の底面に押圧することにより、前記係合体を前記係合凹部の最深部に保持しようとする保持力を生じさせる押圧部と、を有する。

そして、前記作用部材に前記所望の動作をさせるのに必要な、前記作用部材に対する前記軸線方向への必要押圧力が所定値よりも高いときに、前記作用部材に前記軸線方向への押圧力が加えられた場合には、前記保持力に抗して前記相対変位が生じることによりエネルギーが蓄積される。そして、前記エネルギーの蓄積後に前記必要押圧力が減少したときに、蓄積された前記エネルギーにより前記作用部材が前記相対変位を解消する方向に変位することにより前記所望の動作が行われる。

本発明によれば、必要押圧力が変動する場合において、必要押圧力が所定値よりも高いときに作用部材に押圧力が加えられた場合には、前記相対変位が生じ、必要押圧力が減少したときに、作用部材が前記相対変位を解消する方向に変位することにより前記所望の動作が行われることとなる。そのため、作用部材に押圧力を加えるタイミングを制御しなくても、上記のとおりの機械的な仕組みにより、必要押圧力が減少したときに、前記所望の動作が行われるようにすることができる。

さらに、係合体を係合凹部の最深部に保持しようとする保持力により、作用部材をシャフトの所定位置に保持しようとする保持力が生じるため、作用部材を軸線方向に駆動しないとき等に、前記所定値よりも小さい押圧力が軸線方向に加わっても、作用部材が軸線方向に揺れ動くといったことがなく、シャフトに対する作用部材の基本位置を精度良く定めることができる。

第１実施形態の動作タイミング調整機構を示す平面図及び断面図 シャフトを左に変位させた際を示す断面図 シャフトを右に変位させた際を示す断面図 係合体を示す側面断面図 シャフト位置と作用部材位置と必要押圧力とを示すグラフ シャフト相対位置と弾性体長変化量と作用部材押圧力とを示すグラフ シャフトを駆動する際の各値を示すグラフ 比較例２における同各値を示すグラフ 第２実施形態の動作タイミング調整機構を示す断面図 ドグ部材どうしを噛合させる際を示す斜視図 ドグ部材どうしを噛合させる際の各値を示すグラフ ドグ部材どうしを分離させる際の各値を示すグラフ 第３実施形態の動作タイミング調整機構を示す断面図 ドグ部材どうしを噛合させる際を示す斜視図 第４実施形態の動作タイミング調整機構を示す断面図 第５実施形態の動作タイミング調整機構を示す断面図

次に本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することもできる。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態の動作タイミング調整機構９０を示している。動作タイミング調整機構９０は、可変リフト機構５０の一部を構成している。可変リフト機構５０は、内燃機関のバルブ５７をリフト量可変にリフトする。可変リフト機構５０は、カムシャフト５１とカム５２と第１揺動部材５４と第２揺動部材５５とアクチュエータ１０とシャフト２０と調整機構３０と作用部材４０とを有する。そして、シャフト２０と調整機構３０と作用部材４０とが、動作タイミング調整機構９０を構成している。なお、以下では、図に合わせて、シャフト２０の軸線方向の一方を「左」といい、他方を「右」という。また、シャフト２０の周方向を「周方向」といい、周方向の一方を「リフト方向」といい、他方を「戻り方向」という。また、シャフト２０の径方向を「径方向」という。

カムシャフト５１は、内燃機関のシリンダヘッドに回転可能に取り付けられており、内燃機関の回転に従い回転する。詳しくは、カムシャフト５１は、内燃機関が２回転する毎に１回転する。カム５２は、カムシャフト５１に突設されており、断面形状が円形のベース円５２ａと、ベース円５２ａから突出したノーズ５２ｂとを有する。

第１揺動部材５４は、シャフト２０を中心として揺動可能に設けられると共にローラ５３を備えており、ローラ５３がカム５２に押圧されることにより揺動する。第２揺動部材５５は、バルブ５７を押圧するノーズ部５６を備えており、第１揺動部材５４と共に揺動することによりバルブ５７を押圧して開閉する。そのバルブ５７には、バルブ５７を閉じる方向に付勢するバルブスプリングが取り付けられている。

次に、動作タイミング調整機構９０について説明する。シャフト２０はアクチュエータ１０により左右方向に駆動される。作用部材４０はシャフト２０に軸線方向及び周方向に相対変位可能に外嵌されている。作用部材４０は、本実施形態では、外周面に第１ヘリカルスプライン４４と第２ヘリカルスプライン４５とを備えている。第１ヘリカルスプライン４４は、作用部材４０の左右中間部に設けられており、右方向に進むに従いリフト方向に旋回する側に捩じれている。また、第２ヘリカルスプライン４５は、第１ヘリカルスプライン４４の左右両側に設けられており、左方向に進むに従いリフト方向に旋回する側に捩じれている。

第１揺動部材５４は、内周面に第１ヘリカルスプライン４４と噛み合うヘリカルスプラインを備えており、第１ヘリカルスプライン４４に外嵌されている。第２揺動部材５５は、内周面に第２ヘリカルスプライン４５と噛み合うヘリカルスプラインを備えており、第２ヘリカルスプライン４５に外嵌されている。第１揺動部材５４と作用部材４０と第２揺動部材５５とは、一緒に揺動する。シリンダヘッドには、第１揺動部材５４及び第２揺動部材５５のそれぞれに、左右両側から摺接するスラスト規制部が設けられている。それにより、第１揺動部材５４及び第２揺動部材５５は、揺動は許容されつつも、左右方向への変位が規制されている。

第１揺動部材５４及び第２揺動部材５５に対して作用部材４０が左方向に変位した際には、第１揺動部材５４に対して作用部材４０が第１ヘリカルスプライン４４により戻り方向に回動する。その作用部材４０に対して、さらに第２揺動部材５５が第２ヘリカルスプライン４５により戻り方向に回動する。それにより、リフト量が減少する。

第１揺動部材５４及び第２揺動部材５５に対して作用部材４０が右方向に変位した際には、第１揺動部材５４に対して作用部材４０が第１ヘリカルスプライン４４によりリフト方向に回動する。その作用部材４０に対して、さらに第２揺動部材５５が第２ヘリカルスプライン４５によりリフト方向に回動する。それにより、リフト量が増大する。

本実施形態では、以上のようなバルブ５７のリフト量の減少及び増加が、本発明でいう「所望の動作」に該当する。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＩｂ−Ｉｂ線の断面図である。図２（ａ）は、その部分拡大図である。調整機構３０は、係合凹部３８と係合体３６と押圧部３１〜３４とを有する。係合凹部３８は、シャフト２０の外周面に凹接された周方向に環状に延びる溝である。係合凹部３８は、左右中央部が最深部になっており、最深部から軸線方向両側に進むに従い浅くなる断面Ｖ字状に設けられている。係合体３６は複数あり、各係合体３６は球体である。複数の係合体３６は、係合凹部３８に沿って周方向に並べて配されている。各係合体３６は、押圧部３１〜３４を介して作用部材４０と係合しており、シャフト２０に対して作用部材４０と共に左右方向に相対変位する。

押圧部３１〜３４は、弾性体３１と変換機構３２〜３４とを有する。弾性体３１は、左右方向に伸縮自在に構成されている。詳しくは、弾性体３１は、コイルバネであってシャフト２０に外嵌されている。その外側に作用部材４０が配されている。弾性体３１の右端は、作用部材４０の右端に設けられたリテーナ４１により保持されている。

変換機構３２〜３４は、弾性体３１による左方への押圧力を径方向内側への力に代えて係合体３６に伝える機構である。変換機構３２〜３４は、弾性体３１と係合体３６との間に介装されている押圧体３２と、その左端面に形成された第１傾斜面３３と、作用部材４０の内周面に形成された第２傾斜面３４とを有している。詳しくは、押圧体３２は筒状の部材であって、シャフト２０に外嵌されている。第１傾斜面３３及び第２傾斜面３４は、対向し合う環状の傾斜面であり、第１傾斜面３３と第２傾斜面３４との間の隙間は径方向外側に進むに従い狭くなる。この第１傾斜面３３と第２傾斜面３４とで係合体３６を挟み込むことにより、係合体３６を径方向内側に押圧している。この押圧力により、係合体を係合凹部３８の底面に押圧している。この押圧力により、係合体３６を係合凹部３８の最深部に保持しようとする保持力が生じる。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、作用部材４０を軸線方向に駆動するのに必要な必要押圧力が所定値よりも高いときに、シャフト２０を左方に駆動した場合について説明する。なお、この必要押圧力は、各カム５２が揺動部材５４，５５を介してバルブ５７を周期的に押圧して開閉することにより、周期的に変動する。すなわち、バルブ５７を開いている間は、バルブスプリングの付勢力等により必要押圧力が高くなり、バルブ５７を閉じている間は、必要押圧力が低くなる。

必要押圧力が所定値よりも高いときにシャフト２０を左方にアクチュエータ１０で押圧した場合、図２（ａ）に示す状態から、まず、図２（ｂ）に示すように、シャフト２０のみが左方に変位する。そのため、作用部材４０に対してシャフト２０が左方に相対変位することとなる。それにより、係合体３６が係合凹部３８の最深部からその右方に相対変位する。そのため、係合体３６が係合凹部３８の底面に沿って径方向外側に押し出される。それにより、押圧体３２が弾性体３１の弾性力に抗して右方に押し返されて、弾性体３１が圧縮される。それによりエネルギーが蓄積される。

なお、アクチュエータ１０によるシャフト２０の左右方向へのストロークは、係合凹部３８の左右方向長さの半分よりも小さいため、係合体３６が係合凹部３８から出てしまうことはない。

その後、必要押圧力が下がると、弾性体３１が変換機構３２〜３４を介して係合体３６を径方向内側に押圧する力により生じる、係合体３６が係合凹部３８の最深部に戻ろうとする力により、図２（ｃ）に示すように、係合体３６及び作用部材４０が左方に変位する。すなわち、相対変位により蓄積されたエネルギーにより、作用部材４０及び係合体３６が左方に変位する。そして、再び係合体３６が係合凹部３８の最深部に押し付けられるようになる。

図３は、必要押圧力が所定値よりも高いときにシャフト２０を、上記とは反対に右方に駆動した場合を示している。この場合は、上記の場合と進行方向を左右逆に読み替えて同様である。但し、押圧体３２については、図３（ｂ）に示すように、上記と同様に右方に押し返されて、弾性体３１が圧縮される。

図４は、係合体３６を示す断面図である。詳しくは、図４の実線は、係合凹部３８の最深部に配された状態の係合体３６を示す断面図である。この時には、複数の係合体３６は、相互間に若干の隙間を有して周方向に配される。他方、この位置からシャフト２０に対して作用部材４０及び係合体３６が左方又は右方に最大限相対変位した際には、係合凹部３８の底面に沿って各係合体３６が径方向外側に押し出されることによって、係合体３６どうしの間の隙間が拡大される。図４の破線は、このような場合において、全ての係合体３６が隣り合う係合体３６と互いに接触し合うように周方向に偏った場合を示している。係合体３６の数は、このように偏った場合にも、周方向に半周以上に渡って配される数になっている。

図５（ａ）の実線は、右方を軸線方向プラスとしたときのシャフト２０の軸線方向位置（シャフト位置）を示している。他方、図５（ａ）の破線は、作用部材４０の軸線方向位置（作用部材位置）を示している。作用部材位置の大部分は、シャフト位置と重なっている。また、図５（ｂ）は、右方を軸線方向プラスとしたときの必要押圧力を示している。詳しくは、図５（ａ）（ｂ）は、いずれも横軸に時間を示し、縦軸に上記の各値を示している。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、必要押圧力が所定値ｆよりも小さい期間ｔ１にシャフト位置が変動した場合には、それと一緒に作用部材位置も変動する（破線は実線に重なっている）。他方、必要押圧力が所定値ｆよりも大きい期間ｔ２にシャフト位置が変動した場合には、作用部材位置はシャフト位置に遅れて変動する。

図６（ａ）の実線は、右方を軸線方向プラスとしたときの作用部材４０に対するシャフト２０の軸線方向の相対位置（シャフト相対位置）を示している。このシャフト相対位置の縦軸がゼロとなる位置は、係合体３６が係合凹部３８の最深部にくることになる位置（基本位置）である。また、図６（ａ）の破線は、弾性体３１の軸線方向長さの変化量（弾性体長変化量）を示している。この弾性体長変化量が軸線方向マイナスになるときは、シャフト相対位置が基本位置であるときに比べて、弾性体３１が圧縮されるときを示している。また、図６（ｂ）は、右方を軸線方向プラスとしたときの作用部材４０に加わる軸線方向への押圧力（作用部材押圧力）を示している。詳しくは、図６（ａ）（ｂ）は、いずれも横軸に時間を示し、縦軸に上記の各値を示している。

図６（ａ）（ｂ）の左側に示すように、シャフト相対位置が軸線方向プラスになると、弾性体長変化量はマイナスになり、作用部材押圧力は軸線方向プラスになる。他方、図６（ａ）（ｂ）の右側に示すように、シャフト相対位置が軸線方向マイナスになっても、弾性体長変化量はマイナスになるが、このときは、上記とは逆に、作用部材押圧力は軸線方向マイナスになる。そして、シャフト相対位置が軸線方向プラスから軸線方向マイナスに転じる瞬間ｔ３を境に、作用部材押圧力は軸線方向プラスから軸線方向マイナスに一気に転じる。そのため、シャフト相対位置をゼロ（基本位置）にしようとする保持力が働く。

図７（ａ）は、右方を軸線方向プラスとしたときのシャフト２０の軸線方向の位置（シャフト位置）を示している。図７（ｂ）〜（ｄ）は、右方を軸線方向プラスとしたときの各作用部材４０の軸線方向の位置（第１〜第３作用部材位置）を示している。図７（ｅ）は、バルブ５７のリフト量（バルブリフト）を示している。図７（ｆ）は、アクチュエータ１０がシャフト２０に加える駆動力を示している。詳しくは、図７（ａ）〜（ｅ）は、いずれも横軸に時間を示し、縦軸に上記の各値を示している。また、図７（ａ）〜（ｅ）の実線は、本実施形態を示し、破線は、比較例１を示している。比較例１は、本実施形態においてシャフト２０と作用部材４０との軸線方向の相対変位を不能にした場合の例である。

図７（ａ）〜（ｅ）に示すように、本実施形態では、第１〜第３の各作用部材位置は、それぞれに対応するバルブリフト期間に重なった場合にのみ、シャフト位置に遅れて変動する。また、バルブリフトの高さは、第１〜第３作用部材位置の変動により変動する。また、比較例１では、駆動力は、シャフト２０が変位する期間ｔ４においてバルブリフトが大きくなる期間に、一気に大きくなり、バルブリフトがなくなる期間に一気に小さくなるが、本実施形態では、動作タイミング調整機構９０により、駆動力の揺れ幅が低減される。

図８（ａ）〜（ｅ）は、比較例２での上記の各値を示している。比較例２は、比較例１からさらにバルブ５７が閉じている期間にのみシャフト２０を軸線方向に駆動するように制御した場合の例である。比較例２によっても、駆動力は低減されるが、第１〜第３作用部材位置の変動はシャフト位置の変動と一致することとなる。

本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。必要押圧力が所定値よりも高いときにシャフト２０が軸線方向に駆動された場合には、シャフト２０に対する作用部材４０の相対変位が生じ、必要押圧力が減少したときに、作用部材４０がシャフト２０に遅れて軸線方向に変位することとなる。そのため、シャフト２０自体は、いつでも駆動することができる。そのため、シャフト２０を駆動するタイミングを制御しなくても、上記のとおりの機械的な仕組みにより、必要押圧力が減少したときに、作用部材４０を軸線方向に変位させることができる。

また、係合体３６を係合凹部３８の最深部に保持しようとする保持力により、作用部材４０をシャフト２０の所定位置に保持しようとする保持力が生じる。そのため、作用部材４０を軸線方向に駆動しないとき等に、前記所定値よりも小さい軸線方向への押圧力が加わっても、作用部材４０が軸線方向に揺れ動くといったことがなく、シャフト２０に対する作用部材４０の基本位置を精度良く定めることができる。

また、シャフト２０に対して作用部材４０が軸線方向に変位をする際には、球体である係合体３６が回転することにより、シャフト２０と作用部材４０との間の摩擦が低減される。また、シャフト２０に対して作用部材４０が周方向に揺動する際にも、球体である係合体３６が回転することにより、シャフト２０と作用部材４０との間の摩擦が低減される。

また、係合体３６が周方向に必ず半周以上に渡って配されるので、作用部材４０を確実に保持できる。また、このように複数の係合体３６を、必ず半周以上に渡って配されるように設けることにより、保持器を廃止してコストを安くすることができる。

また、弾性体３１は、左右方向に伸縮するので、径方向に伸縮する場合に比べて径方向にコンパクトになる。さらに、シャフト２０に弾性体３１が外嵌されることによっても、弾性体３１が径方向にコンパクトになる。そして、このように弾性体３１が径方向にコンパクトになることにより、その外側に配される作用部材４０、第１揺動部材５４，第２揺動部材５５等の部材も径方向にコンパクトにできる。そのため、作用部材４０等が回転する際の慣性質量を低減できる。

また、シャフト２０が左右方向に駆動された場合には、各作用部材４０は、基本的にはシャフト２０と一緒に同方向に変位し、バルブ５７が開かれた気筒に対応する作用部材４０のみがシャフト２０に遅れて同方向に変位することとなる。そのため、シャフト２０自体は、安定してスムーズに左右方向に変位させることができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態のものと同一の又は対応する部材等は同一の符号を付して、第１実施形態と異なる点のみを説明する。

図９は、本実施形態の動作タイミング調整機構９０を適用したドグクラッチ６０を示す断面図である。ドグクラッチ６０は、第１ドグ部材６１と、第２ドグ部材６５とを有する。第１ドグ部材６１は、第１シャフト６２と、第１シャフト６２の左端に設けられた第１ドグ６３とを有する。第１ドグ６３の左端面には、第１ドグ歯６４が形成されている。第１ドグ部材６１は、左右方向に変位可能に構成されている。本実施形態では、第１ドグ部材６１が、動作タイミング調整機構９０の作用部材４０に該当する。

第２ドグ部材６５は、第１シャフト６２の左方において第１シャフト６２と同一軸線上に設けられた第２シャフト６８と、第２シャフト６８の右端に設けられた第２ドグ６７とを有する。第２ドグ６７の右端面には、第１ドグ歯６４と噛合可能な第２ドグ歯６６が形成されている。

第１ドグ部材６１（作用部材４０）の右端部は、アクチュエータ軸１５の左端に、左右方向に相対変位可能に外嵌されている。本実施形態では、そのアクチュエータ軸１５が、動作タイミング調整機構９０のシャフト２０に該当する。第１ドグ部材６１は、アクチュエータ軸１５に対して回転するものであってもよいし、アクチュエータ軸１５と一緒に回転するものであってもよい。そして、第１ドグ部材６１とアクチュエータ軸１５との間に調整機構３０が設けられている。第１ドグ部材６１の隣には、回転シャフト７１が設けられており、第１ドグ部材６１の回転力は、第１ドグ部材６１に設けられている歯車７３及び回転シャフト７１に設けられている歯車７２を介して、回転シャフト７１に伝えられる。

次に、図１０（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、第１ドグ歯６４を第２ドグ歯６６に噛合させる際を説明する。まず、アクチュエータ軸１５を左方に駆動することにより、第１ドグ部材６１を左方に変位させる。それにより、図１０（ａ）に示すように、第１ドグ歯６４を第２ドグ歯６６に摺接させる。このとき、第１ドグ歯６４と第２ドグ歯６６とが互いに噛合不能な相対回転位相になると、第１ドグ歯６４を第２ドグ歯６６に噛合させるのに必要な、第１ドグ部材６１に対する左方への必要押圧力は、実質上無限大となる。そのため、この状態からアクチュエータ軸１５をさらに左方に駆動しても、第１ドグ部材６１は左方には変位せず、第１ドグ部材６１に対してアクチュエータ軸１５が左方に相対変位する。それにより、エネルギーが蓄えられる。

そして、図１０（ｂ）に示すように、第１ドグ歯６４と第２ドグ歯６６とが互いに噛合可能な相対回転位相になると、必要押圧力は所定値よりも小さくなる。そのため、このタイミングで、図１０（ｃ）に示すように、第１ドグ部材６１が調整機構３０により左方に変位する。それにより、第１ドグ歯６４が第２ドグ歯６６に噛合する。

図１１は、第１ドグ歯６４を第２ドグ歯６６に噛合させる際の各値を示している。図１１（ａ）は、第１ドグ部材６１と第２ドグ部材６５との回転方向の位相差（回転位相差）を示している。また、図１１（ｂ）は、左方を軸線方向プラスとしたときのアクチュエータ軸１５の軸線方向の位置（アクチュエータ軸位置）を示している。また、図１１（ｃ）は、左方を軸線方向プラスとしたときの第１ドグ部材６１の軸線方向の位置（第１ドグ部材位置）を示している。詳しくは、図１１（ａ）〜（ｃ）は、いずれも横軸に時間を示し、縦軸に上記の各値を示している。

図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１ドグ部材６１と第２ドグ部材６５とは、上記のとおり、所定の相対回転位相でしか噛合することができない。よって、噛合不能なタイミングｔ５で、アクチュエータ軸位置が変動した場合、第１ドグ部材位置はアクチュエータ軸位置と一緒には変動せず、噛合可能となったタイミングｔ６で変動する。それにより、第１ドグ歯６４と第２ドグ歯６６とが噛合する。

図１２は、第１ドグ歯６４と第２ドグ歯６６との噛合を解除する際、すなわち、第１ドグ部材６１と第２ドグ部材６５とを分離する際の各値を示している。図１２（ａ）は、第１ドグ部材６１と第２ドグ部材６５との間に加わる伝達トルクを示している。また、図１２（ｂ）は、分離に必要な荷重、すなわち、必要押圧力を示している。また、図１２（ｃ）は、左方を軸線方向プラスとしたときのアクチュエータ軸１５の軸線方向の位置（アクチュエータ軸位置）を示している。また、図１２（ｄ）は、アクチュエータ１０がアクチュエータ軸１５に加える右方への駆動力を示している。また、図１２（ｅ）は、左方を軸線方向プラスとしたときの第１ドグ部材６１の軸線方向の位置（第１ドグ部材位置）を示している。詳しくは、１２（ａ）〜（ｅ）は、いずれも横軸に時間を示し、縦軸に上記の各値を示している。

図１２（ａ）〜（ｅ）に示すように、内燃機関の回転に従い、伝達トルクは変動し、それに伴い、分離に必要な荷重も変動する。そのため、分離に必要な荷重が所定値ｆよりも高い期間ｔ７に駆動力が加えられ、同期間ｔ７にアクチュエータ軸位置が変動した場合には、第１ドグ部材位置は、アクチュエータ軸位置とは一緒に変動せず、分離に必要な荷重が下がった時ｔ８に変動する。それにより、第１ドグ部材６１と第２ドグ部材６５とが分離されることとなる。

本実施形態では、以上に示したような第１ドグ歯６４と第２ドグ歯６６との噛合及びその解除が、本発明でいう「所望の動作」に該当する。本実施形態によれば、動作タイミング調整機構９０を、ドグクラッチ６０の第１ドグ部材６１側に適用することができる。また、本実施形態では、アクチュエータ軸１５と第１シャフト６２との間に調整機構３０を設けるので、第１ドグ６３については、従来どおりの構成にすることができる。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第２実施形態のものと同一の又は対応する部材等は同一の符号を付して、第２実施形態と異なる点のみを説明する。

図１３は、本実施形態の動作タイミング調整機構９０を適用したドグクラッチ６０を示す断面図である。本実施形態は、動作タイミング調整機構９０を、ドグクラッチ６０の第１ドグ部材６１側に適用するのに代えて、第２ドグ部材６５側に適用したものである。よって、アクチュエータ軸１５と第１ドグ部材６１との間には、調整機構３０は設けられていない。そして、第１ドグ部材６１ではなく、第２ドグ部材６５が動作タイミング調整機構９０の作用部材４０を構成している。第２ドグ部材６５（作用部材４０）の左端は、その左方に配された挿入軸７９の右端に、左右方向に相対変位可能に外嵌されている。本実施形態では、その挿入軸７９が、動作タイミング調整機構９０のシャフト２０を構成している。そして、第２ドグ部材６５と挿入軸７９との間に調整機構３０が設けられている。第２ドグ部材６５の隣には、回転シャフト７７が設けられている。回転シャフト７７の回転力は、回転シャフト７７に設けられている歯車７６及び第２ドグ部材６５に設けられている歯車７５を介して、第２ドグ部材６５に伝えられる。

次に、図１４（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、第１ドグ歯６４を第２ドグ歯６６に噛合させる際を説明する。まず、第１ドグ部材６１を左方に駆動することにより、図１４（ａ）に示すように、第１ドグ歯６４を第２ドグ歯６６に摺接させる。このとき、第１ドグ歯６４と第２ドグ歯６６とが互いに噛合不能な相対回転位相になると、第２ドグ歯６６を第１ドグ歯６４に噛合させるのに必要な、第２ドグ部材６５に対する左方への必要押圧力は、実質上無限大となる。そのため、この状態から第１ドグ部材６１をさらに左方に駆動させると、第２ドグ部材６５は、第１ドグ部材６１により左方に押されることにより、挿入軸７９に対して左方に相対変位する。それにより、エネルギーが蓄えられる。

そして、図１４（ｂ）に示すように、第１ドグ歯６４と第２ドグ歯６６とが互いに噛合可能な相対回転位相になると、必要押圧力は所定値よりも小さくなる。そのため、このタイミングで、図１４（ｃ）に示すように、第２ドグ部材６５が調整機構３０により右方に変位する。それにより、第２ドグ歯６６が第１ドグ歯６４に噛合する。

本実施形態によれば、動作タイミング調整機構９０をドグクラッチ６０の第２ドグ部材６５側に適用することができる。

［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態のものと同一の又は対応する部材等は同一の符号を付して、第１実施形態と異なる点のみを説明する。

図１５は、本実施形態の動作タイミング調整機構９０を示す断面図である。本実施形態では、係合体３６は球体ではなく棒状体である。また、押圧部３１〜３４は、変換機構３２〜３４を有しておらず、弾性体３１のみからなる。弾性体３１は、径方向に伸縮自在なコイルバネであり、係合体３６を径方向内方に押圧している。本実施形態によっても、本発明を実施することができる。

［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態では、第４実施形態のものと同一の又は対応する部材等は同一の符号を付して、第４実施形態と異なる点のみを説明する。

図１６は、本実施形態の動作タイミング調整機構９０を示す断面図である。本実施形態では、係合凹部３８は、シャフト２０の外周面にではなく、作用部材４０の内周面に設けられている。そして、係合体３６は、作用部材４０にではなくシャフト２０に係合しており、作用部材４０に対してシャフト２０と共に左右方向に相対変位する。弾性体３１は、シャフト２０と係合体３６との間に取り付けられており、係合体３６を径方向外方に押圧することにより、係合体３６の先端部を係合凹部３８の底面に押圧している。本実施形態によっても、本発明を実施することができる。

［その他の実施形態］
本実施形態は、次のように変更して実施することもできる。例えば、係合凹部３８を環状に延びる溝ではなく、単なる凹部にしてもよい。

また、例えば、図１等に示す第１実施形態において、第１揺動部材５４及び第２揺動部材５５を設けるのに代えて、次のようにしてもよい。作用部材４０を左右方向に変位可能な揺動部材と一体形成する。そして、当該揺動部材をカム５２に当接する位置に変位させることにより、バルブ５７を駆動する駆動状態に切り替え、当該揺動部材をカム５２に当接しない位置に変位させることにより、バルブ５７を駆動しない休止状態に切り替えるようにしてもよい。

また、例えば、図９等に示す第２実施形態において、アクチュエータ軸１５と第１シャフト６２との間に調整機構３０を設けるのに代えて、次のようにしてもよい。第１シャフト６２と第１ドグ６３とを別体形成する。そして、第１シャフト６２に対して第１ドグ６３を周方向には一緒に回転する一方、軸線方向には相対変位が許容されるように係合させる。このような係合は、例えば、第１シャフト６２及び第１ドグ６３のうちの一方に軸線方向に延びる突条を設け、他方にそれに嵌合する溝を設けることにより実現できる。そして、第１シャフト６２と第１ドグ６３との間に、調整機構３０を設けてもよい。また、同様に、図１３等に示す第３実施形態において、挿入軸７９と第１シャフト６２との間に調整機構３０を設けるのに代えて、第２シャフト６８と第２ドグ６７との間に、調整機構３０を設けてもよい。

２０…シャフト、３０…調整機構、３１〜３４…押圧部、３６…係合体、３８…係合凹部、４０…作用部材、９０…動作タイミング調整機構。

Claims (9)

1. シャフト（２０）と、
   前記シャフトに対してその軸線方向に相対変位可能に取り付けられている、所望の動作を行うための作用部材（４０）と、
   前記シャフト及び前記作用部材のうちの一方である第１部材に凹設されてその最深部から前記軸線方向の両側に進むに従い浅くなる係合凹部（３８）と、
   前記シャフト及び前記作用部材のうちの前記第１部材でない方である第２部材に係合して、前記第１部材に対して前記第２部材と共に前記軸線方向に相対変位をする係合体（３６）と、
   前記係合体を前記係合凹部の底面に押圧することにより、前記係合体を前記係合凹部の最深部に保持しようとする保持力を生じさせる押圧部（３１〜３４）と、を有し、
   前記作用部材に前記所望の動作をさせるのに必要な、前記作用部材に対する前記軸線方向への必要押圧力が所定値よりも高いときに、前記作用部材に前記軸線方向への押圧力が加えられた場合には、前記保持力に抗して前記相対変位が生じることによりエネルギーが蓄積され、前記エネルギーの蓄積後に前記必要押圧力が減少したときに、蓄積された前記エネルギーにより前記作用部材が前記相対変位を解消する方向に変位することにより前記所望の動作が行われる、動作タイミング調整機構。
2. 前記係合凹部は、前記シャフトの周方向に延びる溝であり、前記係合体は複数あり、各前記係合体は球体であり、複数の前記係合体は、前記係合凹部に沿って周方向に並べて配されている、請求項１に記載の動作タイミング調整機構。
3. 前記シャフトに対して前記作用部材が前記周方向に相対回動するように構成されている請求項２に記載の動作タイミング調整機構。
4. 各１つの前記係合凹部あたりの前記係合体の数は、前記相対変位が最大限行われ、且つ全ての前記係合体が隣り合う前記係合体と互いに接触し合うように偏った場合にも、前記係合体が前記周方向に半周以上に渡って配される数である請求項２又は３に記載の動作タイミング調整機構。
5. 前記押圧部は、前記軸線方向に伸縮する弾性体（３１）と、前記弾性体による前記軸線方向への押圧力を前記シャフトの径方向への押圧力に変えて前記係合体に伝える変換機構（３２〜３４）と、を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の動作タイミング調整機構。
6. 前記弾性体は、前記シャフトに外嵌されている請求項５に記載の動作タイミング調整機構。
7. 内燃機関の各気筒のカム（５２）とバルブ（５７）との間に介装される揺動部材（５４，５５）を備え、前記揺動部材により前記バルブを駆動する可変リフト機構に適用され、
   前記作用部材は、前記軸線方向に変位することにより前記揺動部材に作用して前記バルブの駆動状態を変更するものであり、前記シャフトは、複数の前記作用部材を前記軸線方向に駆動するものであり、前記所望の動作は、前記駆動状態の変更である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の動作タイミング調整機構。
8. 前記軸線方向に変位可能に設けられて端部に第１ドグ歯（６４）を備える第１ドグ部材（６１）と、前記第１ドグ部材と同一軸線上に設けられて端部に前記第１ドグ歯と噛合可能な第２ドグ歯（６６）を備える第２ドグ部材（６５）と、を有するドグクラッチ（６０）に適用され、
   前記作用部材は、前記第１ドグ部材であり、前記シャフトは、前記第１ドグを前記軸線方向に駆動するものであり、前記所望の動作は前記第１ドグ歯による第２ドグ歯との噛合である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の動作タイミング調整機構。
9. 前記軸線方向に変位可能に設けられて端部に第１ドグ歯（６４）を備える第１ドグ部材（６１）と、前記第１ドグ部材と同一軸線上に設けられて端部に前記第１ドグ歯と噛合可能な第２ドグ歯（６６）を備える第２ドグ部材（６５）と、を有するドグクラッチ（６０）に適用され、
   前記作用部材は、前記第２ドグ部材であり、前記所望の動作は、前記第２ドグ歯による前記第１ドグ歯との噛合である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の動作タイミング調整機構。

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