JP2014227864A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁を開閉させるカムの切り換えが可能とされたエンジンの動弁装置において、部品点数を削減すると共に、カムの切り換えを瞬時に連続して行いながら、カム軸方向のコンパクト化を図ることを課題とする。
【解決手段】一方のカム要素部は、操作部材が作動位置にある状態で操作部材に設けた当接部に摺接することにより、カム要素部の端面カムによる移動が終了したのちに操作部材を不作動位置に強制移動させるスロープ部を備え、他方のカム要素部は、両カム要素部の近接時に、カム要素部の端面カムとスロープ部が軸方向に少なくとも一部重複するように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用等のエンジンの動弁装置、特に弁を開閉させるカムの切り換えが可能な動弁装置に関し、エンジンの動弁装置の技術分野に属する。

エンジンの動弁装置として、１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを備え、これらのカムのうちから弁を開閉させるカムを選択することにより、吸排気弁の開弁量や開閉弁時期等をエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている。

例えば、特許文献１には、カムシャフトを、軸部と、該軸部上に軸方向に移動可能にスプライン嵌合された複数の筒状のカム要素部とで構成し、これらのカム要素部の外周に１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを隣接させて設けると共に、これらのカム要素部を軸方向に移動させることにより、弁を開閉させるカムを切り換えるようにしたものが開示されている。

その場合に、この特許文献１の動弁装置においては、前記カム要素部の両端面に端面カムを設けると共に、これらの端面カムの対面位置に対して突入退避可能に設けられて、突入時に端面カムに係合することによりカム要素部を軸方向にそれぞれ押動させる操作部材を備え、これらをアクチュエータで作動させることにより、カムの切り換え動作を行うように構成されている。

米国特許公開公報２０１１／０２２６２０５Ａ１

ところで、特許文献１に開示された動弁装置では、カム要素部を軸部上で軸方向の両側に移動させるために、該カム要素部の両端面に端面カムを設けると共に、両側の端面カムのそれぞれについて操作部材を備えており、したがって、１つのカム要素部に対して操作部材が２つ必要となり、部品点数が多くなる。

特に、多気筒エンジンにおいては、１本のカムシャフトの軸部に各気筒ごとにカム要素部を設ける場合、カムシャフトの気筒間位置に一方の気筒のカム要素部と他方の気筒のカム要素部をそれぞれ軸方向に移動させる２つの操作部材を配設しなければならず、そのスペースを確保するために気筒間距離が増大し、ひいてはエンジンが大型化することになる。

また、多気筒エンジンにおいて、吸気弁や排気弁が１気筒について２個備えられる４弁式ＤＯＨＣエンジンの場合は、カムシャフトの気筒間位置に２個の操作部材を配設するスペースを確保する必要上、各気筒における２個の吸気弁または２個の排気弁の弁間寸法を詰めざるを得なくなり、吸排気ポートの燃焼室への開口面積が制限されることになる。

さらに、単気筒エンジン、多気筒エンジンに拘わらず、１本のカムシャフトに、１気筒について吸排気弁用等の２つのカム要素部が設けられる場合は、気筒中央部に２個の操作部材が配設されることになり、この場合、２つの弁の弁間距離が長くなり、前記の場合と同様、吸排気ポートの燃焼室への開口面積が制限されることになる。

上述の課題とは別に、近年、上述のような動弁装置を備えたエンジンにおいて、運転状態に応じて、燃焼サイクル単位で最適なカムへの切り換えを行いたいという要望、つまり、カムの切り換えを瞬時に連続して行いたいという要望がある。その場合、特許文献１に開示された動弁装置では、カム要素部の両側の操作部材とアクチュエータでなる操作装置を応答良く作動させる必要がある。つまり、一方側の操作装置によりカム要素部を他方側に移動させた後に、該カム要素部を他方側の操作装置により一方側へ移動させるときに、先に移動させた操作装置の操作部材とカム要素部との干渉を避けるためには、その操作部材を速やかに待避させる必要がある。

しかし、操作装置のソレノイド等を用いたアクチュエータでは、待避信号の出力後、操作部材が待避するまでの応答遅れがあり、このため、特許文献１の動弁装置では、操作部材の待避を速やかに完了させることができないので、特に、サイクル時間の短いエンジン高回転時においては上記要望に応えることが困難であった。

これらの課題を解決した上で、燃費向上のため、特許文献１に記載されたエンジンの小型化、特にエンジンをカム軸方向にさらにコンパクトにしたいという要望がある。

そこで、この発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、単一の操作部材で２つのカム要素部を操作し、部品点数が削減されると共に、操作部材とカム要素部との干渉を確実に防止してカムの切り換えを瞬時に連続して行いながら、カム軸方向のコンパクト化を図るエンジンの動弁装置を提供するものである。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
カムシャフトが、軸部と、該軸部に該軸部と一体回転しかつ軸方向に移動可能に嵌合されたカム要素部とでなり、該カム要素部に、１つの弁について共通のベースサークルを有し、かつノーズ部の形状が異なる複数のカム部が隣接して設けられ、該カム要素部を前記軸部上で軸方向に移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
前記カム要素部は１つの前記軸部に少なくとも２つ備えられ、
前記カム要素部は、その軸方向の両端部に端面カムをそれぞれ備え、
隣接する２つの前記カム要素部の互いに対向する端面に作動範囲の位相を異ならせてこれらの端面カムはそれぞれ設けられていると共に、
両カム要素部の近接時に前記端面カムの対向面間に突入してこれらの端面カムに係合することにより、前記両カム要素部を互いに離間させる作動位置と、前記端面カムの対向面間から退避した不作動位置とに移動する操作部材を備え、
さらに一方の前記カム要素部は、前記操作部材が作動位置にある状態で前記操作部材に設けた当接部に摺接することにより、そのカム要素部の前記端面カムによる移動が終了したのちに前記操作部材を不作動位置に強制移動させるスロープ部を備え、
他方の前記カム要素部は、前記両カム要素部の近接時に、そのカム要素部の前記端面カムと前記スロープ部が軸方向に少なくとも一部重複するように構成された
ことを特徴とする。

ここで、請求項１における「カム部」には、ノーズ部の形状がベースサークルと一致するもの（リフト量がゼロのもの）を含む。また、請求項１における「隣接する２つのカム要素部」には、多気筒エンジンの各気筒ごとに１つずつ設けられて隣接する２つのカム要素部と、単気筒エンジンまたは多気筒エンジンにおける１つの気筒の２つの弁にそれぞれ設けられた２つのカム要素部とを含む。

また、請求項１における「端面カムの作動範囲」とは、作動位置にある操作部材と係合し得る端面カムの部分、すなわち、端面カムの軸方向に突出するリフト部のカム面を意味し、「端面カムの非作動範囲」とは、その作動範囲以外の残りの範囲、すなわち、端面カムの軸方向に対して垂直な底部のカム面を意味する。

さらに、１つのカムシャフトに３つ以上のカム要素部が備えられる場合、「隣接する２つのカム要素部」は複数組存在し、それぞれの組について前記請求項１の構成が適用されることになる。その場合、１つの組における第２の端面カムおよび第２の操作部材が、他の組における隣接する２つのカム要素部の互いに対向する端面の端面カムおよびこれらの端面カムに係合する操作部材となる。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記両カム要素部は、前記両カム要素部の近接時に、前記両カム要素部の前記端面カムが軸方向に少なくとも一部重複するように構成された
ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発明において、
さらに前記カム要素部は、前記スロープ部と連続して形成された前記操作部材の突入を規制する規制部を備える
ことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記スロープ部は、前記カム要素部と別体の部品であって前記カム要素部に一体化されている
ことを特徴とする。

前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、操作部材に設けた当接部にカム要素部に設けたスロープ部が摺接することによって、作動位置にある操作部材をスロープ部により不作動位置へ向けて確実に強制移動できる。しかも、操作部材によるカム要素部の移動が終了したのちにスロープ部が作用するようになっているので、カム要素部の移動を確実に行いながら、速やかに操作部材を不作動位置へ退避できる。これにより、連続してカムを切り換える場合であっても、カム部の切り換え動作を瞬時に連続して行うことができる。

さらに、本発明によれば、互いに対向する端面カムを備えた２つのカム要素部は、互いに近接時に、一方のカム要素部の端面カムと他方のカム要素部のスロープ部が軸方向に少なくとも一部重複するため、カムシャフトの軸方向のコンパクト化、ひいては当該エンジンのコンパクト化を進めることが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、両カム要素部は、両カム要素部の近接時に、両カム要素部の端面カムが軸方向に少なくとも一部重複するように構成されているので、両端面カムに係合する１つの操作部材を大きくすることなく、両カム要素部を近づけて配置することができ、カムシャフトの軸方向のコンパクト化をより進めることが可能となる。

そして、請求項３に記載の発明によれば、スロープ部と連続して形成された規制部によって操作部材の突入を規制できるため、スロープ部によって不作動位置へ強制移動された操作部材は、規制部が設けられている範囲では作動位置へ突出することはない。仮に、カム要素部が一端側に位置する状態で、作動不良などにより他端側にある第２の操作部材が作動位置へ突出すると、一端側にある第１の操作部材が一端側の端面カムの対面位置に突入してカム要素部が他端側に移動した際、既に突出している第２の操作部材に他端側の端面カムが衝突するおそれがあるが、本発明によれば、上記状態では、規制部により他端側にある第２の操作部材は作動位置へ突出できないため、作動不良などにより操作部材と端面カムが干渉するのを防止することができる。

そして、請求項４に記載の発明によれば、スロープ部はカム要素部と別体の部品としてカム要素部を一体的に連結したものであり、各スロープ部とカム要素部は比較的単純な形状であるので、切削加工等によりこれらスロープ部とカム要素部を一体の部品として製造するよりも生産性を向上できる。

本発明の第１実施形態に係る排気側動弁装置の概略の構成を示す側面図である。 図１のｘ方向矢視による同動弁装置の正面図である。 図１のｙ−ｙ線による拡大断面図である。 図１の状態から弁を開閉させるカム部を切り換えた状態を示す側面図である。 カム要素部の単体斜視図である。 同、カム要素部の側面図である。 同、カム要素部の正面図である。 戻しカムの単体斜視図である。 カム要素部と戻しカムとの組立体の側面図である。 同、組立体の正面図である。 操作装置の一部断面側面図である。 第３、第４気筒のカム要素部間にある操作装置の操作部材を作動位置へ突出させ、両カム要素部を互いに離間させるときの各端面カムと操作部材との位置関係を示す、端面カムの円周に沿って展開した要部拡大展開図と正面図である。 図１２の両カム要素部を互いに接近させるときの各端面カムと操作部材との位置関係を示す、図１２と同様の要部拡大展開図と正面図である。 第１実施形態の変形例を示すカム要素部の単体斜視図である。 第２実施形態の図１と同様の側面図である。 第２実施形態の図９と同様の側面図である。 第２実施形態の図１０と同様の正面図である。 第２実施形態の図１１と同様の一部断面側面図である。 第２実施形態の図１２と同様の説明図である。 第２実施形態の図１３と同様の説明図である。

以下、４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンの動弁装置を例にとって、まず本発明の第１実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る動弁装置の排気側の構成を示すもので、図示しないシリンダヘッドに、第１〜第４気筒１_１〜１_４のそれぞれについて２つずつ、合計８つの排気弁Ａ…Ａと、これらの排気弁Ａ…Ａを閉方向に付勢するリターンスプリングＢ…Ｂとが備えられていると共に、シリンダヘッドの上部には、ロッカアームＣ…Ｃを介して前記リターンスプリングＢ…Ｂの付勢力に抗して各排気弁Ａ…Ａを開動させるカムシャフト２が備えられている。

このカムシャフト２は、シリンダヘッドにおける各気筒１_１〜１_４の中心位置に設けられた縦壁部Ｄ…Ｄと各縦壁部Ｄ…Ｄの上部に取り付けられたキャップ部材Ｅ…Ｅとで構成される軸受部Ｆ…Ｆに回転自在に支持されており、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。

また、カムシャフト２は、軸部１０と、該軸部１０にスプライン嵌合され、該軸部１０と一体回転しかつ軸方向に移動可能とされた第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４と、前記軸部１０に挿通され、カム要素部２０_１〜２０_４と一体的に回転しかつ軸方向に一体的に移動可能にカム要素部２０_１〜２０_４の軸方向端部に取り付けられた戻しカム５０とで構成されており、これらのカム要素部２０_１〜２０_４は、各気筒１_１〜１_４に対応させて、前記軸部１０上で列状に配置されている。また、本実施形態の場合、戻しカム５０は、第１、第４カム要素部２０_１、２０_４の前後両端部と、第２カム要素部２０_２の後端部に設けられている。

そして、各カム要素部２０_１〜２０_４を前記軸部１０上でそれぞれ所定ストローク移動させる電磁式の５つの操作装置３０_１〜３０_５が備えられており、気筒列の第１気筒１_１側を前方として、該気筒列の前端位置に第１操作装置３０_１が、第１、第２気筒間位置に第２操作装置３０_２が、第２、第３気筒間位置に第３操作装置３０_３が、第３、第４気筒間位置に第４操作装置３０_４が、気筒列の後端位置に第５操作装置３０_５がそれぞれ配置されている。

これらの操作装置３０_１〜３０_５は、本体３１と、通電時に該本体３１内に後退した不作動位置から該本体３１から突出した作動位置へ移動する操作部材としてのピン部３２とを有し、図２に示すように、カムシャフト２を挟んで前記ロッカアームＣにおけるカムフォロアＣ’の反対側において、前記ピン部３２がカムシャフト２の軸心を指向するように配置されており、この実施形態の場合、前記軸受部Ｆ…Ｆを構成するキャップ部材Ｅ…Ｅに一体的に形成された台座部Ｇ…Ｇにそれぞれ取り付けられている。

また、前記操作装置３０_１〜３０_５による各カム要素部２０_１〜２０_４の軸方向の移動を所定の２か所で位置決めするため、図３に第１、第２カム要素部２０_１、２０_２を例として示すように、軸部１０と各カム要素部２０_１〜２０_４との嵌合部にディテント機構４０がそれぞれ設けられている。

このディテント機構４０は、軸部１０の外周面から径方向に穿設された孔４１と、該孔４１内に収納されたスプリング４２と、孔４１の開口部に配置され、前記スプリング４２により軸部１０の外周面から径方向の外側へ飛び出すように付勢されたディテントボール４３と、カム要素部２０_１〜２０_４の内周面に軸方向に隣接させて設けられた２か所の周溝４４_１、４４_２とで構成され、前記ディテントボール４３が一方の周溝４４_１に係合したときに、カム要素部２０_１〜２０_４が図１に示す第１位置に、前記ディテントボール４３が他方の周溝４４_２に係合したときに、カム要素部２０_１〜２０_４が図４に示す第２位置に、それぞれ位置決めされるようになっている。

ここで、図１に示すように、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４が全て第１位置に位置するとき、第１カム要素部２０_１は後方に、第２カム要素部２０_２は前方に、第３カム要素部２０_３は後方に、第４カム要素部２０_４は前方に位置し、したがって、第１、第２カム要素部２０_１、２０_２の対向端面は互いに近接し、第２、第３カム要素部２０_２、２０_３の対向端面は互いに離間し、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４の対向端面は互いに近接した状態となる。

また、図４に示すように、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４が全て第２位置に位置したときは、第１カム要素部２０_１は前方に、第２カム要素部２０_２は後方に、第３カム要素部２０_３は前方に、第４カム要素部２０_４は後方に位置し、したがって、第１、第２カム要素部２０_１、２０_２の対向端面は互いに離間し、第２、第３カム要素部２０_２、２０_３の対向端面は互いに近接し、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４の対向端面は互いに離間した状態となる。

次に、図５〜図７により、カム要素部２０_１〜２０_４の構成について第１カム要素部２０_１を例としてさらに詳しく説明し、図８〜図１０により、戻しカム５０の構成とカム要素部２０_１〜２０_４との組立についてさらに詳しく説明する。

このカム要素部２０_１（２０_２〜２０_４）は筒状とされ、その中間部の外周面は前記軸受部Ｆに支持されるジャーナル部２１とされていると共に、その前後両側に当該気筒の２つの排気弁Ａ、Ａ用の作動部２２、２２が設けられており、各作動部２２、２２には、例えば低エンジン回転時用のリフト量が小さな第１カム部２２_１と、例えば高エンジン回転時用のリフト量が大きな第２カム部２２_２とが隣接させて設けられている。

前記第１カム部２２_１と第２カム部２２_２とは、図７に示すように、ベースサークルａが共通で、リフト量が異なるノーズ部ｂ_１、ｂ_２が該ベースサークルａ上に位相を揃えて設けられている。そして、この第１カム部２２_１と第２カム部２２_２とが、２か所の作動部２２、２２において、前後方向に並ぶ順序およびノーズ部ｂ_１、ｂ_２の位相を一致させてそれぞれ設けられている。なお、ベースサークルａが共通とは、第１カム部２２_１と第２カム部２２_２とのベースサークルａのベース円径が同じであることを意味する。

その場合に、図１、図４に示すように、第１カム要素部２０_１および第３カム要素部２０_３においては、第１カム部２２_１が前方、第２カム部２２_２が後方に配置され、第２カム要素部２０_２および第４カム要素部２０_４においては、第２カム部２２_２が前方、第１カム部２２_１が後方に配置されている。

そして、カム要素部２０_１〜２０_４が前記ディテント機構４０により軸部１０上の第１位置に位置決めされたときは、いずれのカム要素部２０_１〜２０_４においても、２つの第１カム部２２_１、２２_１が対応する気筒の２つのロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し（図１参照）、軸部１０上の第２位置に位置決めされたときは、第２カム部２２_２、２２_２が前記カムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置する（図４参照）ように設定されている。

ここで、この実施形態に係るエンジンは、各気筒の爆発順序が、第３気筒１_３→第４気筒１_４→第２気筒１_２→第１気筒１_１とされており、各カム要素部２０_１〜２０_４の第１カム部２２_１または第２カム部２２_２のノーズ部ｂ_１、ｂ_２が、カムシャフト２の９０°回転ごとに、この順序でカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置するように、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４が位相差を設けて前記軸部１０にスプライン嵌合されている。

さらに、前記各カム要素部２０_１〜２０_４には、前後両端に端面カム２３、２３がそれぞれ設けられている。

この前後両端の端面カム２３、２３は、図５〜図７に示すように、カム要素部２０_１（２０_２〜２０_４）の軸方向の中心を通る断面に関して基準面２３ｃから軸方向の前方または後方に対称的に突出するリフト部２３ｄを有し、図７に示すように、リフト開始位置ｅからリフト終了位置ｆに至る所定角度範囲α（例えば約９０°。本願請求項１の記載の「作動範囲」に相当。）の間で、回転方向Ｘに対して前記基準面２３ｃ（リフト量ゼロ）から軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置ｆで基準面２３ｃに戻るようになっている。

また、前記のように、各カム要素部２０_１〜２０_４が各気筒１_１〜１_４の爆発順序に応じてそれぞれ所定の位相差を設けて軸部１０にスプライン嵌合されていることに伴い、各カム要素部２０_１〜２０_４の互いに対向する端面カム２３、２３もそれぞれ位相差をもって対向する。なお、操作装置３０_１〜３０_５のピン部３２の不作動位置などを適宜設定することで、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４が近接したとき（必要なら図１の符号ア、イ、図４の符号ウを参照）に、対向する端面カム２３、２３のリフト部２３ｄ、ｄが軸方向にオーバラップするように構成することも可能である。

そして、前記第２〜第４操作装置３０_２〜３０_４のピン部３２…３２は、対応する２つのカム要素部２０_１〜２０_４の近接時に互いに対向する端面カム２３、２３の対向面間に突出して作動位置に移動し、これらの端面カム２３、２３に係合することにより、カム軸２の回転に従って、近接していた２つのカム要素部２０_１〜２０_４を互いに離間させる方向にスライドさせるようになっている。

さらに、隣接する一方のカム要素部２０_１〜２０_４は、両カム要素部２０_１〜２０_４の近接時に、その一方のカム要素部２０_１〜２０_４の端面カム２３と、他方のカム要素部２０_１〜２０_４に設けられた戻しカム５０が軸方向に少なくとも一部重複するように、本実施形態の場合、端面カム２３のリフト部２３ｄの径方向で内側に、戻しカム５０の先端部５１（後述するスロープ部５１ａと規制部５１ｂ）を収納する凹部２４が設けられており、この凹部２４の底面２４ａは基準面２３ｃと平行で、該基準面２３ｃに対して当該カム要素部２０_１〜２０_４の中央側にある。

このとき、図１に示す状態では、近接していた第１、第２カム要素部２０_１、２０_２、および、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４は、互いに離間することによりいずれも第１位置から図４に示す第２位置へ移動し、また、図４に示す状態では、近接していた第２、第３カム要素部２０_２、２０_３は、互いに離間することにより第２位置から図１に示す第１位置へ移動する。

一方、第１操作装置３０_１のピン部３２は、図４に示すように、第１カム要素部２０_１が前方の第２位置にある状態で、該第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、カム軸２の回転に従って、第１カム要素部２０_１を後方の第１位置へ移動させる。同様に、第５操作装置３０_５のピン部３２は、第４カム要素部２０_４が後方の第２位置にある状態で、該第４カム要素部２０_４の後方の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、これを前方の第１位置へ移動させる。

ここで、各操作装置３０_１〜３０_５のピン部３２の作動位置への突出は、第１、第５操作装置３０_１、３０_５にあっては、ピン部３２、３２の指向位置に、第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３または第４カム要素部２０_４の後方の端面カム２３の基準面２３ｃが位置するタイミングで行われ、第２〜第４操作装置３０_２〜３０_４にあっては、ピン部３２…３２の指向位置に、互いに対向する２つの端面カム２３、２３の両方の基準面２３ｃ、２３ｃが位置するタイミングで行われなければならない。

また、このピン部３２の作動位置への突出による各カム要素部２０_１〜２０_４の移動は、ロッカアームＣのカムフォロアＣ’が第１カム部２２_１または第２カム部２２_２のベースサークルａに対応位置しているタイミング、即ち、当該気筒が排気行程以外の行程にあるときに行われなければならない。

そこで、これらの作動タイミングの条件を満足するために、この実施形態では、図７に示すように、第１、第２カム部２２_１、２２_２のノーズ部ｂ_１、ｂ_２の頂部に対し、回転方向Ｘの前方側の所定角度の位置に端面カム２３のリフト開始位置ｅを、該リフト開始位置ｅから回転方向Ｘの後方側の所定角度αの位置に端面カム２３のリフト終了位置ｆを設定し、端面カム２３のリフト開始位置ｅから回転方向Ｘの後方側に向かう第１、第２カム部２２_１、２２_２のノーズ部ｂ_１、ｂ_２のリフト終了位置ｇまでの角度が１８０度よりも小さくなるような位置関係で設けられている。この場合、図２に示すロッカアームＣのカムフォロアＣ’と操作装置３０_１〜３０_５のピン部３２の位置関係において、各カム要素部２０_１〜２０_４は、排気行程の終了後間もなく移動することになる。

しかし、上述のような位置関係で第１、第２カム部２２_１、２２_２のノーズ部ｂ_１、ｂ_２と端面カム２３のリフト部２３ｄが設けられていても、作動不良等により操作装置３０_１〜３０_５のピン部３２が意図していないタイミングで突出してしまった場合、このピン部３２と端面カム２３とが干渉してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、カム要素部２０_１〜２０_４の前後方向端部に、カム要素部２０_１〜２０_４の端面カム２３と操作装置３０のピン部３２が干渉するのを防止する戻しカム５０が一体的に設けられている。

この戻しカム５０は、各カム要素部２０_１〜２０_４のカム部２２を切り換える順序によって設けるべき場所が変わるが、この作動順序によらず、互いに隣接するカム要素部２０_１〜２０_４の対向する端部のいずれか一方に設ける必要がある。本実施形態の場合、燃焼順序と同じ第３気筒１_３→第４気筒１_４→第２気筒１_２→第１気筒１_１の順に各気筒１_１〜１_４のカム要素部２０_１、２０_４のカム部２２を切り換えるため、第１、第４カム要素部２０_１、２０_４の前後両端と、第２カム要素部２０_２の後端にそれぞれ戻しカム５０が設けられ、第３カム要素部２０_３には戻しカム５０は設けられていない。

図８、図９に示すように、カムシャフト２の軸部１０が挿通される略円筒状の戻しカム５０は、その外周に一定の径の外周面５０ａを備え、その軸方向の一端にはカム形状の先端部５１が設けられ、また、その軸方向の他端にはフランジ状の取付部５２が設けられている。図１０に示すように、この先端部５１はその所定角度範囲に、回転方向Ｘの後方に向かって外周面５０ａからリフト量（半径方向の高さ）がゼロから次第に高くなるカム面を備えたスロープ部５１ａと、このスロープ部５１ａのカム面と連続するリフト量（半径方向の高さ）が一定のカム面を備えた規制部５１ｂとを備えている。このスロープ部５１ａと規制部５１ｂの設けられている角度範囲（図１０でｑからＸ方向の後方に向かうｐまでの範囲）は、端面カム２３の前述の作動範囲を除いた残りの非作動範囲（図１０でｅからＸ方向の後方に向かうｆまでの範囲）に基づいて設けられている。本実施形態では、端面カムの非作動範囲と作動範囲の一部とに対応して設けられており、すなわち、規制部およびスロープ部が、端面カムの軸方向から見て、端面カムの非作動範囲と重複すると共に、作動範囲と一部重複して設けられている。

本実施形態の場合、戻しカム５０は、カム要素部２０_１〜２０_４とは別体の部品として形成され、カム要素部２０_１〜２０_４と一体化されている。この一体化する具体的な方法として、例えば、治具等を用いて互いに位相を合わせて、カム要素部２０_１〜２０_４の前後端の凹部２４に戻しカム５０の取付部５２を圧入して固定する方法や、溶接により固定する方法がある。このように戻しカム５０を別体で形成することで、切削加工等によりカム要素部２０_１〜２０_４と一体の部品として製造するよりも生産性を向上できる。

端面カム２３と操作装置３０_１〜３０_５のピン部３２が干渉するのを防止するため、図１０に示すように、戻しカム５０のスロープ部５１ａのスロープ開始位置ｑを、端面カム２３のリフト終了位置ｆに対して回転方向Ｘの後方側の所定角度の位置に設定し、回転方向Ｘの後方側に向かってスロープ部５１ａのリフト量が次第に高くなり、スロープ部５１ａのスロープ終了位置ｒで規制部５１ｂと連続し、規制部５１ｂの終了位置ｐを、端面カム２３のリフト開始位置ｅに対して回転方向Ｘの後方側の所定角度の位置に設定し、端面カム２３のリフト部２３ｄに規制部５１ｂの一部が重なるような位置関係に設定している。

また、戻しカム５０は、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４の離間時に、その先端部５１（スロープ部５１ａ、規制部５１ｂ）が操作装置３０_１〜３０_５のピン部３２の指向方向に位置するように設けられている。したがって、このときピン部３２は、戻しカム５０の先端部５１によりその突出量が規制されることとなる。さらに、戻しカム５０は、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４の近接時に、戻しカム５０の先端面５０ｂと、その先端部５１の一部が収容される、もう一方のカム要素部２０_１〜２０_４に設けられた凹部２４の底面２４ａとの間に隙間ができるように設けられている。

次に、図１１を参照して各操作装置３０_１〜３０_５の構成を、第１操作装置３０_１を例として詳しく説明する。図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、第１操作装置３０_１のピン部３２が不作動位置、作動位置に保持された状態をそれぞれ示す一部断面側面図である。

第１操作装置３０_１は、図示しない電磁式アクチュエータを内部に備えた本体３１と、該本体３１から突出可能なピン部３２と、該ピン部３２を本体３１側に押圧付勢するリターンスプリング３３とを備えている。電磁式アクチュエータに通電しない状態では、図１１（ａ）に示すように、ピン部３２はリターンスプリング３３の付勢力によって上方の不作動位置に保持され、電磁式アクチュエータに通電されると、図１１（ｂ）に示すように、ピン部３２はリターンスプリング３３に抗して下方へ突出して作動位置に移動する。

また、ピン部３２は、その先端に小径部３４と、該小径部３４の後方に小径部３４よりも直径が大きい大径部３５とを備える段付きピンである。このピン部３２の外形寸法（直径、軸長）と突出量（作動位置から不作動位置までの移動距離）は、ピン部３２が作動位置または不作動位置にあるときに所定の条件を満たすように構成されている。すなわち、ピン部３２が不作動位置において、小径部３４は、その先端面が戻しカム５０の規制部５１ｂの外周面と隙間を確保すると共に、その周面がカム要素部２０_１の端面カム２３のカム面と隙間を確保するように構成され、大径部３５は、その先端面が端面カム２３の外周面と隙間を確保するように構成されている。一方、ピン部３２が作動位置において、小径部３４は、その先端面が戻しカム５０の外周面５０ａと隙間を確保すると共に、スロープ部５１ａに摺接するように構成され、大径部３５は、その先端面が、戻しカム５０の規制部５１ｂと隙間を確保すると共に、その周面がカム要素部２０_１の端面カム２３の作動範囲に係合するように構成されている。

各操作装置３０_１〜３０_５への通電は、図示しないエンジン回転角度センサからの検出信号に基づいて、所定のエンジン回転角度時期に、図示しないコンピュータによる各操作装置３０_１〜３０_５への通電指示によって行われる。

次に、この実施形態の動作について、図１２、図１３を参照しながらカム要素部２０_３、２０_４間を例にとって説明する。なお、図１２（ａ）、図１３（ａ）は、実際の操作装置３０_４のピン部３２に対するカム要素部２０_３、２０_４の回転を、カム要素部２０_３、２０_４に対する端面カム２３の円周方向へのピン部３２の相対移動（図の左から右へ）として示した図である。そして、近接時（第１位置にあるとき）の両カム要素部２０_３、２０_４（端面カム２３および戻しカム５０）を実線、離間時（第２位置にあるとき）の両カム要素部２０_３、２０_４を一点鎖線で示している。また、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）は、これら図１２（ａ）、図１３（ａ）においてピン部３２が（ア）〜（ク）の相対的な位置にあるときの当該動弁装置を、下方の対応する正面図で示している。

まず、図１に示すように、例えばエンジンの低回転時であって、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４が第１位置に位置するとき、これらのカム要素部２０_１〜２０_４においては、いずれも、両端の作動部２２、２２におけるリフト量の小さな第１カム部２２_１、２２_１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、カムシャフト２の回転により、前述の順序で、排気行程時に各気筒１_１〜１_４の排気弁Ａ…Ａが相対的に小さな開弁量で開弁する。

この状態から、エンジン回転数の上昇等に伴い、排気弁Ａ…Ａの開弁量を多くするように切り換える場合、この動作は、第２、第４操作装置３０_２、３０_４を通電してピン部３２、３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。

即ち、まず、第４操作装置３０_４のピン部３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第３、第４カム要素部２０_３、２０_４の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、図１２（ａ）で符号（ア）で示すように、前記ピン部３２は、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４の対向する端面カム２３、２３（実線で図示）のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。

そして、まず、第３気筒１_３の排気行程が終了した後、第３操作装置３０_３のピン部３２の位置に第３カム要素部２０_３の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０_３を前方へ押し（下向き白抜き矢印で図示）、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。

また、ピン部３２の位置に前記第３カム要素部２０_３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第４気筒１_４の排気行程が終了すると、次に、図１２（ａ）で符号（イ）で示すように、第４カム要素部２０_４の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第４カム要素部２０_４を前方へ押し（上向き白抜き矢印で図示）、図１２（ａ）で符号（ウ）で示すように、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。

さらに、第４操作装置３０_４の電磁式アクチュエータへの通電を止め、図１２（ａ）で符号（エ）で示すように、ピン部３２が戻しカム５０のスロープ部５１ａを指向すると、ピン部３２の小径部３４の先端面が戻しカム５０のスロープ部５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部３２は強制的に不作動位置へ戻される。

その後、ピン部３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、動作不良等により第４操作装置３０_４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２は突出が規制されて作動位置まで移動することはない。

次に、第２操作装置３０_２のピン部３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第１、第２カム要素部２０_１、２０_１の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、第２操作装置３０_２のピン部３２は、第１、第２カム要素部２０_１、２０_２の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれも０の基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。

そして、第２気筒１_２の排気行程が終了した後、第２操作装置３０_２のピン部３２の位置に第２カム要素部２０_２の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第２カム要素部２０_２を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。

また、ピン部３２の位置に前記第２カム要素部２０_２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１_１の排気行程が終了すると、ピン部３２の位置に実線で示す第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第１カム要素部２０_１を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。

さらに、第２操作装置３０_２の電磁式アクチュエータへの通電を止め、ピン部３２が戻しカム５０のスロープ部５１ａを指向すると、前述の第４操作装置３０_４と同様に、ピン部３２の小径部３４の先端面が戻しカム５０のスロープ部５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部３２は強制的に不作動位置へ戻される。

その後、ピン部３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、前述の第４操作装置３０_４と同様に、動作不良等により第２操作装置３０_２の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。

以上により、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４は全て第１位置から第２位置へ移動し、図４に示すように、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４のいずれにおいても、両端の作動部２２、２２における第２カム部２２_２、２２_２がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、排気行程時に各気筒１_１〜１_４の排気弁Ａ…Ａが相対的に大きな開弁量で開弁することになる。

一方、図４に示す各カム要素部２０_１〜２０_４のリフト量が大きな第２カム部２２_２…２２_２がロッカアームＣ…ＣのカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態から、例えばエンジン回転数の低下に伴い、図１に示すリフト量が小さな第１カム部２２_１…２２_１がカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態に切り換える動作は、第１、第３、第５操作装置３０_１、３０_３、３０_５を通電し、これらの操作装置３０_１、３０_３、３０_５のピン部３２…３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。

即ち、まず、第３操作装置３０_３のピン部３２は、第２、第３カム要素部２０_２、２０_３の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれも０の基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に入るとすぐに該端面カム２３、２３の対面位置に突出する。

このとき、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４間では、図１３（ａ）で符号（オ）で示すように、第４操作装置３０_４のピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、この第４操作装置３０_４の電磁式アクチュエータへ動作不良等により誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。

そして、第３気筒１_３の排気行程が終了した後、両端面カム２３、２３の間に突入された第３操作装置３０_３のピン部３２の位置に、まず第３カム要素部２０_３の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０_３を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

また、前記第３操作装置３０_３のピン部３２の位置に第３カム要素部２０_３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第３気筒１_３の排気行程が終了すると、第５操作装置３０_５のピン部３２が第２位置にある第４カム要素部２０_４の後方の端面カム２３のリフト量がゼロの基準面２３ｃを指向する期間に突出し、この端面カム２３に係合する。

そして、第４気筒１_４の排気行程が終了した後、前記第５操作装置３０_５のピン部３２の位置に第４カム要素部２０_４の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第４カム要素部２０_４を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

このとき、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４間では、図１３（ａ）で符号（カ）で示すように、ピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、第４操作装置３０_４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２の突出が規制される。そのため、このピン部３２がスライドしてきた第４カム要素部２０_４の端面カム２３と干渉することはない。その後、図１３（ａ）で符号（キ）で示すように、ピン部３２の小径部３４は規制部５１ｂの終了位置ｐを過ぎて、もはや規制部５１ｂを指向しなくなるが、スライドしてきた第４カム要素部２０_４の端面カム２３のリフト部２３ｄの一部がピン部３２の大径部３５の下方に入ってくるため、第４操作装置３０_４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この端面カム２３のリフト部２３ｄの外周面によってピン部３２の突出が規制される。さらにその後、図１３（ａ）で符号（ク）で示すように、ピン部３２の大径部３５の下方に第４カム要素部２０_４の端面カム２３のリフト部２３ｄがなくなると、第４操作装置３０_４は作動位置への移動が可能となる。

また、このとき、第３操作装置３０_３のピン部３２は既に第２、第３カム要素部２０_２、２０_３の対向する端面カム２３、２３の間に突入されているから、カムシャフト２の回転に従い、該ピン部３２は第２カム要素部２０_２の後方の端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第２カム要素部２０_２を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

また、この第２カム要素部２０_２のスライドとほぼ並行して、第１操作装置３０_１のピン部３２が、第２位置にある第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３の基準面２３ｃを指向する期間に、該端面カム２３の対面位置に突出する。

さらに、前記第３操作装置３０_３のピン部３２の位置に前記第２カム要素部２０_２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１_１の排気行程が終了すると、該第１操作装置３０_１のピン部３２の位置に第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第１カム要素部２０_１を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

これにより、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４は全て第２位置から第１位置へ移動し、図１に示すように、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４の両端の作動部２２、２２における第１カム部２２_１、２２_１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置する状態に戻ることになる。

以上のように、この実施形態によれば、４つの気筒１_１〜１_４にそれぞれ備えられた４つのカム要素部２０_１〜２０_４が５つの操作装置３０_１〜３０_５により操作され、排気弁Ａ…Ａを開閉させるカム部が、リフト量の小さな第１カム部２２_１…２２_１とリフト量の大きな第２カム部２２_２…２２_２との間で切り換えられる。

また、この第１実施形態の場合、ピン部３２を強制移動させ、その突出を規制する戻しカム５０のスロープ部５１ａと規制部５１ｂは、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４の近接時に対向する端面カム２３の径方向で内側に収納されるから、規制部５１ｂが設けられている範囲を広くすることができ、ピン部３２と端面カム２３との干渉を確実に防止することができる。

なお、この実施形態では、カム要素部２０_１〜２０_４において、第１カム部２２_１のリフト量を小さく、第２カム部２２_２のリフト量を大きくしたが、これを逆にしてもよく、さらに、図１４に示すカム要素部２０’のように、一方のカム部２２_１’には通常のノーズ部を設けると共に、他方のカム部２２_２’はノーズ部をなくして全体をベースサークルのみで形成し（ノーズ部のリフト量を０とし）、このカム部２２_２’を用いた場合に弁が開閉しないようにしてもよい。これによれば、エンジンの低負荷運転時等における減筒運転が可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１５は、第２実施形態に係る動弁装置の排気側の構成を示すもので、前述の第１実施形態とは、特に操作装置１３０_１〜１３０_５と戻しカム１５０の形状が異なる。なお、以下の説明では、第１実施形態の構成と対応する構成については同一の符号を用いる。

第２実施形態の場合も、各カム要素部２０_１〜２０_４は、互いに対向する端面カム２３、２３がそれぞれ位相差をもって対向するようにカムシャフト２が挿通されているが、前述の第１実施形態と異なり、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４が近接したとき（例えば図１５の符号ア、イを参照）に、対向する端面カム２３、２３のリフト部２３ｄ、２３ｄが軸方向にオーバラップするように構成されている。

図１５に示すように、本実施形態の場合も、戻しカム１５０は、第１、第４カム要素部２０_１、２０_４の前後両端部と、第２カム要素部２０_２の後端部に一体的に取り付けられている。また、図１６に示すように、戻しカム１５１は、第１実施形態と同様に、カムシャフト２の軸部１０が挿通される略円筒状であり、その外周に一定の径の外周面５０ａを備え、その軸方向の一端にはカム形状の先端部１５１が設けられ、また、その軸方向の他端にはフランジ状の取付部５２が設けられている。

図１７に示すように、この先端部１５１はその所定角度範囲に、回転方向Ｘの後方に向かって外周面５０ａからリフト量がゼロから次第に高くなるカム面を備えたスロープ部１５１ａと、このスロープ部１５１ａのカム面と連続するリフト量が一定のカム面を備えた規制部１５１ｂとを備えている。しかし、このスロープ部１５１ａと規制部１５１ｂは、規制部１５１ｂのカム面が端面カム２３の外周面よりも径方向の外側に位置するように、そのリフト量が第１実施形態よりも大きく設定されている。また、このスロープ部１５１ａと規制部１５１ｂの設けられている角度範囲（図１７のｑからＸ方向の後方に向かうｐまでの範囲）は、端面カム２３の前述の作動範囲を除いた残りの非作動範囲（図１７のｅからＸ方向の前方に向かうｆまでの範囲）に基づいて設けられている。本実施形態では、端面カムの非作動範囲に対応して設けられており、すなわち、規制部およびスロープ部が、端面カムの軸方向から見て、端面カムの非作動範囲内に設けられている。さらに、本実施形態の場合、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４と近接時に、戻しカム１５０が対抗する端面カム２３と軸方向に少なくとも一部重複するように、位相が異なるこの対向する端面カム２３の作動範囲も考慮して設けられているため、結果として第１実施形態よりも狭い範囲に設定されている。

次に、図１８を参照して各操作装置１３０_１〜１３０_５の構成を、第１操作装置１３０_１を例として説明する。第１操作装置１３０_１は、前述の第１実施形態の第１操作装置３０_１とピン部１３２の形状のみが異なり、他の構成は同様である。このピン部１３２は、その突出される部分の径が一定の平行ピンであり、不作動位置において、その先端面が戻しカム１５０の規制部１５１ｂの外周面と隙間を確保するように構成され、作動位置において、その先端面が戻しカム５０の外周面５０ａと隙間を確保すると共に、スロープ部５１ａに摺接するように構成され、その周面が戻しカム５０の規制部５１ｂの側面と隙間を確保すると共に、カム要素部２０_１の端面カム２３の作動範囲に係合するように構成されている。

次に、第２実施形態の動作について、図１９、図２０を参照しながらカム要素部２０_３、２０_４間を例にとって説明する。

まず、図１５に示すように、例えばエンジンの低回転時であって、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４が第１位置に位置するとき、これらのカム要素部２０_１〜２０_４においては、いずれも、両端の作動部２２、２２におけるリフト量の小さな第１カム部２２_１、２２_１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、カムシャフト２の回転により、前述の順序で、排気行程時に各気筒１_１〜１_４の排気弁Ａ…Ａが相対的に小さな開弁量で開弁する。

この状態から、エンジン回転数の上昇等に伴い、排気弁Ａ…Ａの開弁量を多くするように切り換える場合、この動作は、第２、第４操作装置１３０_２、１３０_４を通電してピン部１３２、１３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。

即ち、まず、第４操作装置１３０_４のピン部１３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第３、第４カム要素部２０_３、２０_４の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、図１９（ａ）で符号（ア）で示すように、前記ピン部１３２は、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４の対向する端面カム２３、２３（実線で図示）のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。

そして、まず、第３気筒１_３の排気行程が終了した後、第４操作装置１３０_４のピン部１３２の位置に第３カム要素部２０_３の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０_３を前方へ押し（下向き白抜き矢印で図示）、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。

また、ピン部１３２の位置に前記第３カム要素部２０_３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第４気筒１_４の排気行程が終了すると、次に、第４カム要素部２０_４の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第４カム要素部２０_４を後方へ押し（上向き白抜き矢印で図示）、図１９（ａ）で符号（イ）で示すように、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。

さらに、第４操作装置１３０_４の電磁式アクチュエータへの通電を止め、図１９（ａ）で符号（ウ）で示すように、ピン部１３２が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａを指向すると、ピン部３２の小径部３４の先端面が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部３２は強制的に不作動位置へ戻される。

その後、ピン部１３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部１５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部１３２は規制部１５１ｂを指向しているため、第４操作装置１３０_４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部１５１ｂによってピン部１３２の突出が規制され、該ピン部１３２は作動位置まで移動することはない。

次に、第２操作装置１３０_２のピン部１３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第１、第２カム要素部２０_１、２０_１の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、第２操作装置１３０_２のピン部１３２は、第１、第２カム要素部２０_１、２０_２の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。

そして、第２気筒１_２の排気行程が終了した後、第２操作装置１３０_２のピン部１３２の位置に第２カム要素部２０_２の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第２カム要素部２０_２を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。

また、ピン部１３２の位置に前記第２カム要素部２０_２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１_１の排気行程が終了すると、ピン部１３２の位置に実線で示す第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第１カム要素部２０_１を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。

さらに、第２操作装置１３０_２の電磁式アクチュエータへの通電を止め、ピン部１３２が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａを指向すると、前述の第４操作装置１３０_４と同様に、ピン部１３２の先端面が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部１３２は強制的に不作動位置へ戻される。

その後、ピン部１３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部１５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部１３２は規制部１５１ｂを指向しているため、前述の第４操作装置１３０_４と同様に、動作不良等により第２操作装置１３０_２の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部１５１ｂによってピン部１３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。

以上により、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４は全て第１位置から第２位置へ移動し、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４のいずれにおいても、両端の作動部２２、２２における第２カム部２２_２、２２_２がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、排気行程時に各気筒１_１〜１_４の排気弁Ａ…Ａが相対的に大きな開弁量で開弁することになる。

一方、各カム要素部２０_１〜２０_４のリフト量が大きな第２カム部２２_２…２２_２がロッカアームＣ…ＣのカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態（図示しない）から、例えばエンジン回転数の低下に伴い、図１５に示すリフト量が小さな第１カム部２２_１…２２_１がカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態に切り換える動作は、第１、第３、第５操作装置１３０_１、１３０_３、１３０_５を通電し、これらの操作装置１３０_１、１３０_３、１３０_５のピン部１３２…１３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。

即ち、まず、第３操作装置１３０_３のピン部１３２は、第２、第３カム要素部２０_２、２０_３の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に入るとすぐに該端面カム２３、２３の対面位置に突出する。

このとき、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４間は、図２０（ａ）で符号（エ）で示すように、ピン部１３２は規制部１５１ｂを指向しているため、第４操作装置１３０_４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、ピン部１３２はこの規制部１５１ｂによって突出が規制され、作動位置まで移動することはない。

そして、第３気筒１_３の排気行程が終了した後、両端面カム２３、２３の間に突入された第３操作装置１３０_３のピン部１３２の位置に、まず第３カム要素部２０_３の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０_３を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

このとき、第４操作装置１３０_４のピン部１３２は規制部１５１ｂの終了位置ｐを過ぎて、もはや規制部１５１ｂを指向しなくなるが、スライドしてきた第３カム要素部２０_３の端面カム２３のリフト部２３ｄの一部がピン部１３２の指向方向に入ってくるため、第４操作装置１３０_４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この端面カム２３のリフト部２３ｄの外周面によってピン部１３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。

また、前記第３操作装置１３０_３のピン部１３２の位置に第３カム要素部２０_３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第３気筒１_３の排気行程が終了すると、第５操作装置１３０_５のピン部１３２が第２位置にある第４カム要素部２０_４の後方の端面カム２３のリフト量がゼロの基準面２３ｃを指向する期間に突出し、この端面カム２３に係合する。

そして、第４気筒１_４の排気行程が終了した後、前記第５操作装置１３０_５のピン部１３２の位置に第４カム要素部２０_４の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第４カム要素部２０_４を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

このとき、第３、第４カム要素部２０_３、２０_４間では、図２０（ａ）で符号（オ）で示すように、第４操作装置１３０_４のピン部１３２は、第３カム要素部２０_３の後方の端面カム２３のリフト終了位置ｆを過ぎて、もはやこの端面カム２３のリフト部２３ｄを指向しなくなるが、次にスライドしてきた第４カム要素部２０_４の端面カム２３のリフト部２３ｄの一部がピン部１３２の指向方向に入ってくるため、第４操作装置１３０_４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この端面カム２３のリフト部２３ｄの外周面によって、ピン部１３２は突出が規制され、作動位置まで移動することはない。さらにその後、ピン部１３２が第４カム要素部２０_４の端面カム２３のリフト部２３ｄを指向しなくなると、第４操作装置１３０_４は作動位置への移動が可能となる。

また、このとき、第３操作装置１３０_３のピン部１３２は既に第２、第３カム要素部２０_２、２０_３の対向する端面カム２３、２３の間に突入されているから、カムシャフト２の回転に従い、該ピン部１３２は第２カム要素部２０_２の後方の端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第２カム要素部２０_２を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

また、この第２カム要素部２０_２のスライドとほぼ並行して、第１操作装置１３０_１のピン部１３２が、第２位置にある第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３の基準面２３ｃを指向する期間に、該端面カム２３の対面位置に突出する。

さらに、前記第３操作装置１３０_３のピン部１３２の位置に前記第２カム要素部２０_２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１_１の排気行程が終了すると、該第１操作装置１３０_１のピン部１３２の位置に第１カム要素部２０_１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第１カム要素部２０_１を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。

これにより、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４は全て第２位置から第１位置へ移動し、図１５に示すように、第１〜第４カム要素部２０_１〜２０_４の両端の作動部２２、２２における第１カム部２２_１、２２_１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置する状態に戻ることになる。

以上のように、この第２実施形態によれば、４つの気筒１_１〜１_４にそれぞれ備えられた４つのカム要素部２０_１〜２０_４が５つの操作装置１３０_１〜３０_５により操作され、排気弁Ａ…Ａを開閉させるカム部が、リフト量の小さな第１カム部２２_１…２２_１とリフト量の大きな第２カム部２２_２…２２_２との間で切り換えられる。

また、第２実施形態の場合、図１５の符号ア、イで示すように、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４が近接したときに、対向する端面カム２３、２３のリフト部２３ｄ、２３ｄが軸方向にオーバラップするようになっているから、これらの端面カム２３、２３に係合する第２〜第４操作装置１３０_２〜１３０_４のピン部１３２…１３２は、その径を大きくすることなく、近接していた２つのカム要素部２０_１〜２０_４を互いに離間させる方向にスライドさせることができ、該ピン部１３２…１３２の小型化が図れると共に、動作の応答性が向上することになる。さらに、隣接するカム要素部２０_１〜２０_４は、近接したときにより近づくようにレイアウトされることになり、カムシャフト２の軸方向のコンパクト化が一層促進されることになる。

以上の第１実施形態および第２実施形態によれば、カムのリフト量を切り換えるために、従来の各カム要素部ごとに２つずつ操作装置を備える場合に比べて、操作装置の個数が削減されると共に、気筒間寸法の増大ひいてはエンジンの大型化が抑制され、また、各気筒における２個の排気弁の弁間寸法に余裕が生じ、排気ポートの燃焼室への開口面積を大きくすることが可能となる。

また、以上の説明は、排気側のカムシャフト２についてのものであるが、吸気側のカムシャフトについても全く同様に構成することができ、前記の作用効果が吸気側についても得られる。

なお、これら実施形態の規制部５１ｂ、１５１ｂは、戻しカム５０、１５０の先端部５１に設ける範囲をさらに短くしてもよい。この場合も少なくとも、ピン部３２、１３２がスロープ部５１ａ、１５１ａによって押し戻された直後に跳ね返って作動位置に突出するのを防止できる。他の方法で操作装置３０_１〜３０_５、１３０_１〜１３０_５の誤作動を防止する場合には、この規制部５１ｂ、１５１ｂは設けなくてもよい。

また、これら実施形態は、全カム要素部２０_１〜２０_４の両端面に同様の構成が設けられているが、各カム要素部２０_１〜２０_４の端面ごとに第１実施形態と第２実施形態の構成を適宜組み合わせて設けてもよい。例えば、第１実施形態に係る動弁装置において、第１および第５操作装置３０_１、３０_５を第２実施形態の第１および第５操作装置１３０_１、１３０_５に変更すると共に、これら操作装置３０_１、３０_５に対応する第１および第４カム要素部２０_１、２０_４の戻しカム５０を第２実施形態の戻しカム１５０に変更した構成としてもよい。

さらに、本発明は、上述の実施形態に示す４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンに限らず、直列６気筒エンジン、Ｖ型多気筒エンジン、４気筒２弁式ＤＯＨＣエンジン、単気筒ＳＯＨＣエンジン、多気筒ＳＯＨＣエンジンなどを含め、気筒数および動弁形式が異なる各種のエンジンに適用可能である。

以上のように、本発明によれば、車両用等のエンジンの動弁装置において、部品点数を削減すると共に、カムの切り換えを瞬時に連続して行いながら、カム軸方向のコンパクト化を図ることができるので、この種のエンジンの製造技術分野において好適に利用される可能性がある。

２ カムシャフト
１０ 軸部
２０_１〜２０_４ カム要素部
２２_１、２２_２ 第１、第２カム部
２３ 端面カム
３２、１３２ 操作部材（ピン部）
５１ａ スロープ部
５１ｂ 規制部
２３ｃ 非作動範囲（基準面）
２３ｄ 作動範囲（リフト部）
３４ 先端小径部（小径部）
３５ 後方大径部（大径部）

Claims (4)

1. カムシャフトが、軸部と、該軸部に該軸部と一体回転しかつ軸方向に移動可能に嵌合されたカム要素部とでなり、該カム要素部に、１つの弁について共通のベースサークルを有し、かつノーズ部の形状が異なる複数のカム部が隣接して設けられ、該カム要素部を前記軸部上で軸方向に移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
   前記カム要素部は１つの前記軸部に少なくとも２つ備えられ、
   前記カム要素部は、その軸方向の両端部に端面カムをそれぞれ備え、
   隣接する２つの前記カム要素部の互いに対向する端面に作動範囲の位相を異ならせてこれらの端面カムはそれぞれ設けられていると共に、
   両カム要素部の近接時に前記端面カムの対向面間に突入してこれらの端面カムに係合することにより、前記両カム要素部を互いに離間させる作動位置と、前記端面カムの対向面間から退避した不作動位置とに移動する操作部材を備え、
   さらに一方の前記カム要素部は、前記操作部材が作動位置にある状態で前記操作部材に設けた当接部に摺接することにより、そのカム要素部の前記端面カムによる移動が終了したのちに前記操作部材を不作動位置に強制移動させるスロープ部を備え、
   他方の前記カム要素部は、前記両カム要素部の近接時に、そのカム要素部の前記端面カムと前記スロープ部が軸方向に少なくとも一部重複するように構成された
   ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 前記両カム要素部は、前記両カム要素部の近接時に、前記両カム要素部の前記端面カムが軸方向に少なくとも一部重複するように構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
3. さらに前記カム要素部は、前記スロープ部と連続して形成された前記操作部材の突入を規制する規制部を備える
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のエンジンの動弁装置。
4. 前記スロープ部は、前記カム要素部と別体の部品であって前記カム要素部に一体化されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエンジンの動弁装置。

Images