JP5199766B2 - 可変動弁装置とこれを備えたエンジン装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのバルブを開閉する可変動弁装置とこれを備えたエンジン装置および車両に関する。

一般に、エンジンの燃費、出力または排ガス濃度は、バルブタイミングやバルブリフト量の影響を大きく受ける。最適なバルブタイミングやバルブのリフト量は、エンジンの回転数に応じて変わる。そこで、エンジンの回転数に応じてバルブタイミングやバルブリフト量を可変する可変動弁装置（VVA:Variable Valve Actuation）が従来から開発されている。

特許文献１に記載に記載の技術
特許文献１には、エンジンの回転数が低い低回転領域では第１カム部材（低速用カム）でバルブを開閉し、エンジンの回転数が高い高回転領域では第２カム部材（高速用カム）でバルブを開閉する可変動弁装置が開示されている。この可変動弁装置は、カム軸と、カム軸と同期して回転する第１カム部材と、カム軸に対して遊転自在に設けられた第２カム部材と、第２カム部材をカム軸に連結可能な連結機構とを備えている。連結機構がカム軸に第２カム部材を連結すると、第２カム部材はカム軸と同期して回転し始め、第１カム部材から第２カム部材に切り替わる。

連結機構は、カム軸と同期して回転する２本のロックピンと、第２カム部材に一体に設けられ、２つの連結孔が形成された係合部と、カム軸の回転数に応じて各ロックピンをカム軸方向に進退させて各ロックピンを連結孔に係合離脱させる進退機構とを備えている。進退機構は、カム軸の回転により発生する遠心力を利用してロックピンを進退させる。

このように構成される可変動弁装置では、低回転領域では発生する遠心力は比較的小さいため、進退機構は各ロックピンを後退させる。ロックピンは連結孔から離脱した状態に保たれ、第２カム部材はカム軸に対し遊転自在である。よって、可変動弁装置は第１カム部材によってバルブを開閉する。

高回転領域では発生する遠心力は比較的に大きいため、進退機構はロックピンを前進させる。ロックピンは連結孔に挿入した状態に保たれる。第２カム部材はカム軸に連結され、カム軸と同期して回転する。よって、可変動弁装置は第２カム部材によってバルブを開閉する。

このように、特許文献１に開示される可変動弁装置では、遠心力を利用して機械的に第１カム部材と第２カム部材とを切り替えることができるので、小型化することができる。
特開２００７−１４６７４０号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置では、ロックピンが連結孔に向けて前進するとき、ロックピンと連結孔の回転は互いに同期していないため、ロックピンに対向する位置に常に連結孔があるとは限らない。よって、ロックピンと連結孔とがスムーズに係合しない場合が生じるおそれがあり、第１カム部材と第２カム部材との円滑な切り替えを安定して実現することが困難であるという不都合がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、遠心力を利用しつつスムーズに第１カム部材と第２カム部材との間で切り替えを行うことができる可変動弁装置とこれを備えたエンジン装置および車両を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、発明者らは特願２００６−３４７３１４号を出願している。この出願における可変動弁装置は、カム軸と同期して回転する第１のロックピンおよび第２のロックピンと、第２カム部材に一体に設けられ、周方向に長い円弧形状を呈する長孔と略円形状を呈する連結孔とが形成された係合部と、カム軸の回転数に応じて第１ロックピンをカム軸方向に進退させて長孔に係合離脱させるとともに第２ロックピンをカム軸方向に進退させて連結孔に係合離脱させる進退機構と、を備えている。

第２ロックピンが連結孔に対向する場合に比べて第１のロックピンは広い範囲で長孔と対向可能であるため、第１のロックピンは比較的スムーズに長孔と係合する。第１のロックピンが長孔に挿入された後、カム軸と同期して第１のロックピンが回転することで、第１のロックピンは長孔の周方向の一方端縁に片当たりするように当接する。当接した第１のロックピンによって第２カム部材は押し回され、第２カム部材はカム軸と同期して回転する。このとき、第２のロックピンと連結孔とは互いに対向した状態に保たれており、第２のロックピンはスムーズに連結孔に係合する。この一連の動作によって、第１カム部材から第２カム部材に切り替わる。

このように、上記出願における可変動弁装置によれば、遠心力を利用しつつ比較的にスムーズに第１カム部材と第２カム部材との間で切り替えを行うことができる。

しかしながら、本発明者らは、第１のロックピンを長孔に係合させる構成では、次のような新たな問題があることを知見した。すなわち、第１カム部材から第２カム部材に切り替わる際、第１のロックピンが長孔に係合してから第２のロックピンが連結孔に係合するまでは、第１のロックピンのみが長孔に挿入された状態となる。そして、この状態でロッカーアームを介してバルブを開閉する場合がある。

図１９と図２０を参照する。図１９は、先の出願において開示した発明における第２カム部材とロッカーアームとの位置関係を模式的に示す図である。（ａ）は、第２カム部材によってロッカーアームが上昇するときであり、（ｂ）は第２カム部材によってロッカーアームが下降するときである。なお、図１９では、便宜上、係合部の図示を省略し、長孔のみを図示する。図２０は、第２カム部材のカム角度とリフト量との関係を示す模式図である。

図１９（ａ）に示すように、第２カム部材２０１がロッカーアーム２０３を上昇させているときは、第１のロックピン２０５は長孔２０７のカム軸回転方向Ｆ前側の端縁に当接している。この状態で第１のロックピン２０５は第２カム部材２０１をカム軸回転方向Ｆに押し回す。第２カム部材２０１はその周面に当接しているロッカーアーム２０３を押し上げる。

このとき、第２カム部材２０１は、ロッカーアーム２０３からカム軸回転方向Ｆとは反対の逆方向Ｂに回転力を受ける。この回転力に抗って、第１のロックピン２０５は第２カム部材２０１をカム軸回転方向Ｆに押し回す。第２カム部材２０１はロッカーアーム２０３を正常に上昇させる。この結果、第２カム部材２０１によってバルブを正常に（正規のバルブリフトで）開くことができる。図２０ではカム角度θ１からθ２までが、第２カム部材２０１がロッカーアーム２０３を上昇させているタイミングに対応する。

図１９（ｂ）に示すように、第２カム部材２０１がロッカーアーム２０３を下降させているときは、第２カム部材２０１はロッカーアーム２０３からカム軸回転方向Ｆへの回転力を受ける。第２カム部材２０１がカム軸回転方向Ｆへの回転力を受けると、第１のロックピン２０５は長孔２０７の端縁から離れ、長孔２０７は第１のロックピン２０５に先行してカム軸回転方向Ｆに相対回転する。すなわち、第２カム部材２０１はカム軸に先行してカム軸回転方向Ｆに回転する。このように第２カム部材２０１は正常に回転せず、ロッカーアーム２０３は正常に下降しない。なお、この第２カム部材２０１のカム軸に対する相対回転は、第１のロックピン２０５が長孔２０７の他方の端縁に当接するまで許容される。

図２０ではカム角度θ２からθ３までが、第２カム部材２０１がロッカーアーム２０３を下降させているタイミングに対応する。ここで、点線Ｌは、第２カム部材２０１がカム軸に対して先行回転している場合を模式的に示している。この結果、第２カム部材２０１によってバルブを正常に閉じることができない。第２カム部材２０１の正規のバルブリフトより早いタイミングでバルブを閉じてしまう。

このように、第１カム部材から第２カム部材２０１に切り替わる際に、第１のロックピン２０５のみが長孔２０７に係合した状態でバルブを開閉する場合があることを本発明者らは知見した。さらに、この場合には、正規のバルブリフトでバルブを開閉させることができない場合があるという不都合を本発明者らは知見した。

このような知見に基づいて、この発明は次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、バルブを開閉させるための可変動弁装置であって、カム軸回転方向に回転するカム軸と、カム軸と同期して回転する第１カム部材と、カム軸に対して相対回転可能な第２カム部材と、カム軸の回転数に応じた遠心力によって、カム軸回転方向とは反対の逆方向に前記第２カム部材がカム軸に対して相対回転することを阻止可能な逆回転阻止機構と、前記第２カム部材がカム軸に対してカム軸回転方向に相対回転することを阻止し、かつ、カム軸に対して逆方向に相対回転することを許容する一方向クラッチ部材と、を備えている。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、カム軸の回転によって生じる遠心力の大きさに応じて、逆回転阻止機構は第２カム部材のカム軸に対する逆方向への相対回転を阻止する。一方向クラッチは、第２カム部材がカム軸に対してカム軸回転方向に相対回転することを阻止し、カム軸に対して逆方向に相対回転することを許容する。

ここで、逆回転阻止機構が相対回転を阻止していないとき（許容しているとき）は、第２カム部材はカム軸に対して逆方向に相対回転可能であり、カム軸によってカム軸回転方向に回転駆動されない。よって、カム軸と同期して回転する第１カム部材によってバルブを開閉させる。

他方、逆回転阻止機構が相対回転を阻止しているときは、第２カム部材はカム軸に対してカム軸回転方向および逆方向のいずれの方向にも相対回転が阻止されている。したがって、第２カム部材はカム軸の回転と完全に同期して回転する。このように回転する第２カム部材によってバルブを開閉させる。

ここで、第１カム部材から第２カム部材への切り替えは、第２カム部材の逆方向への相対回転を阻止する一動作によって完了する。この切り替えの際に、第２カム部材がカム軸に対してカム軸回転方向に相対回転し得ない。したがって、第１カム部材から第２カム部材への切り替えの際においても、確実にバルブを正常に開閉させることができる。

また、本発明において、前記逆回転阻止機構は、前記第２カム部材と同期して回転する当接部材と、カム軸と同期して回転し、かつ、前記当接部材のカム軸回転方向背面側に当接可能な阻止位置と前記当接部材と当接しない許容位置とに変位可能な可動部材と、を備えていることが好ましい（請求項２）。可動部材が阻止位置に変位している場合、可動部材はカム軸と同期して回転して当接部材と当接する。このとき、可動部材は当接部材のカム軸回転方向背面側に当接し、当接部材をカム軸回転方向に押し回す。これにより、当接部材はカム軸に対して逆方向に相対回転することが阻止される。当接部材は第２カム部材と同期して回転するので、第２カム部材もカム軸に対して逆方向に相対回転することが阻止される。

他方、可動部材が許容位置に変位している場合、可動部材は当接部材と当接しない。よって、当接部材は可動部材に対して逆方向に相対回転可能である。すなわち、第２カム部材はカム軸に対して逆方向に相対回転することが許容されている。このような可動部材と当接部材とを備えることで、逆回転阻止機構を好適に実現することができる。

また、本発明において、前記可動部材が前記当接部材と干渉することなく阻止位置に変位可能な領域は、カム軸と同期して前記可動部材が回転する方向に広範囲にわたって形成されていることが好ましい（請求項３）。可動部材が当接部材と干渉することなく阻止位置に変位可能な領域は、カム軸と同期して可動部材が回転する方向に広範囲にわたって形成されている。このため、可動部材が阻止位置に変位するときに当接部材（特に当接部材のカム軸回転方向背面側以外の部位）と接触せずに円滑に阻止位置に変位することができる。

また、本発明において、前記可動部材は、前記阻止位置と前記許容位置との間をカム軸の径方向に進退移動することが好ましい（請求項４）。可動部材はカム軸の径方向にカム軸に対して進退移動する。これにより、可動部材の動作範囲を小さくすることができ、逆回転阻止機構を小型化することができる。

また、本発明において、前記可動部材が前記許容位置にあるときは前記可動部材の全体がカム軸の内部に収容され、前記可動部材が前記阻止位置にあるときは前記可動部材の一部がカム軸の外周面から突出していることが好ましい（請求項５）。逆回転阻止機構をより小型化することができる。

また、本発明において、前記可動部材と前記当接部材とが面接触によって当接可能な接触面部が、前記可動部材および前記当接部材にそれぞれ形成されていることが好ましい（請求項６）。可動部材と当接部材とが互いに面接触することで、接触するときに双方が受ける衝撃を低減させることができる。よって、可動部材と当接部材の耐久性を向上させることができる。

また、本発明において、前記可動部材の前端部の回転方向後側には凸曲した湾曲面部が形成されていることが好ましい（請求項７）。仮に湾曲面部が当接部材と接触しても、可動部材は当接部材に対してカム軸回転方向に摺動するので、可動部材が当接部材をカム軸回転方向に押し回すことがない。この結果、湾曲面部が当接部材と接触した場合であっても、バルブを正常に開閉させることが妨げられるおそれがない。

また、本発明において、前記当接部材は、カム軸に向かって突出し、そのカム軸回転方向背面側で前記可動部材と当接する突起部を有することが好ましい（請求項８）。当接部材はカム軸に向かって先細りした形状を呈する突起部を有するので、可動部材が阻止位置に変位するときに当接部材と干渉するおそれを効果的に抑制することができる。当接部材は突起部のカム軸回転方向背面側で前記可動部材と当接するので、可動部材の回転方向前面側と好適に当接することができる。

また、本発明において、前記突起部のカム軸回転方向前面側には、前記可動部材がカム軸回転方向に摺動可能な傾斜面部が形成されていることが好ましい（請求項９）。仮に傾斜面部が可動部材と接触しても当接部材は可動部材に対して逆方向に摺動するため、可動部材が当接部材をカム軸回転方向に押し回すことがない。この結果、傾斜面部が可動部材と接触した場合であっても、バルブを正常に開閉させることができる。

また、本発明において、カム軸の回転に応じた遠心力によって、前記阻止位置と前記許容位置とにわたって前記可動部材を変位させる駆動機構と、を備えていることが好ましい（請求項１０）。駆動機構を備えているので、好適に可動部材を変位させることができる。

また、本発明において、前記駆動機構は、カム軸と平行に設けられ、カム軸と同期して回転する支軸と、前記支軸に回転可能に保持されているウエイト部材と、を備え、前記ウエイト部材の支軸回りの回転に連動して前記可動部材を変位させることが好ましい（請求項１１）。ウエイト部材はカム軸回りおよび支軸回りにそれぞれ回転可能である。支軸はカム軸と平行であるので、ウエイト部材はカム軸に直交する一平面内で回転する。このため、ウエイト部材の可動域を小さくでき、駆動機構をコンパクトにすることができる。

また、本発明において、カム軸と同期して回転するカム軸スプロケットを備え、前記支軸は前記カム軸スプロケットに設けられており、前記ウエイト部材は、カム軸の軸心方向から見て前記カム軸スプロケットの周縁より内側で回動することが好ましい（請求項１２）。駆動機構を小型化することができる。

また、本発明において、前記第２カム部材の逆方向の相対回転を阻止しているときの前記逆回転阻止機構の状態を阻止状態とし、前記第２カム部材の逆方向の相対回転を許容しているときの前記逆回転阻止機構の状態を許容状態として、前記逆回転阻止機構を前記阻止状態と前記許容状態とでそれぞれ保持して、前記阻止状態と前記許容状態の間で切り換わる逆回転阻止機構の動作に対して抵抗する状態保持機構と、を備えていることが好ましい（請求項１３）。逆回転阻止機構は阻止状態と許容状態との間で速やかに切り替わり、可動部材を阻止位置と許容位置との間で速やかに変位させることができる。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置と、前記可変動弁装置によって開閉されるバルブを有するエンジン本体と、を備え、前記可変動弁装置が備えているカム軸は前記エンジン本体によって回転駆動されるエンジン装置である。

［作用・効果］請求項１４に記載の発明によれば、エンジン本体の回転数に応じて第１カム部材と第２カム部材との間で切り替えることができる。また、第１カム部材と第２カム部材との間で切り替える際においても、正常なバルブの開閉を確実に行うことができる。よって、エンジン装置は効率よく動力を発生させることができる。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載のエンジン装置を備えている車輌である。

［作用・効果］請求項１５に記載の発明によれば、効率よく走行することができる。

なお、本明細書は、次のような可変動弁装置に係る発明も開示している。

（１）請求項１に記載の可変動弁装置において、前記逆回転阻止機構は、カム軸の回転数に応じた遠心力によって、前記第２カム部材のカム軸に対する逆方向への相対回転を阻止するとき、前記第２カム部材のカム軸に対するカム軸回転方向への相対回転も阻止する可変動弁装置。

前記（１）に記載の発明によれば、前記逆回転阻止機構は第２カム部材をカム軸に対して相対回転不能にさせるので、より確実に第２カム部材の回転をカム軸と同期させることができる。

（２）前記（１）に記載の可変動弁装置において、前記逆回転阻止機構は、カム軸の回転と同期して回転するとともに、前記第２カム部材がカム軸に対して相対回転することを阻止する阻止位置と、前記第２カム部材がカム軸に対して相対回転することを許容する許容位置とに変位可能な可動部材と、前記第２カム部材と同期して回転するとともに前記阻止位置に変位した前記可動部材と係合する係合部材と、を備えている可変動弁装置。

前記（２）に記載の発明によれば、逆回転阻止機構は可動部材と係合する係合部材を備えているので、好適に第２カム部材をカム軸に対して相対回転不能にできる。

（３）請求項２から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置において、前記可動部材はそのカム軸回転方向前面側で当接部材と当接する可変動弁装置。

前記（３）に記載の各発明によれば、可動部材は当接部材をカム軸回転方向に好適に回転させることができる。

（４）請求項１から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置において、前記逆回転阻止機構は、前記第２カム部材のノーズ部が前記第１カム部材のノーズ部の向きと略一致するときに前記第２カム部材の逆方向への相対回転を阻止する可変動弁装置。

前記（４）に記載の発明によれば、第１カム部材および第２カム部材によってそれぞれバルブを好適に開閉することができる。

（５）請求項１から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置において、前記逆回転阻止機構は、カム軸の回転数が比較的低いときは第２カム部材の相対回転を許容し、カム軸の回転数が比較的高いときは前記第２カム部材の相対回転を阻止する可変動弁装置。

前記（５）に記載の発明によれば、カム軸の回転数が比較的に低いときは第１カム部材でバルブを開閉し、カム軸の回転数が比較的に高いときは第２カム部材でバルブを開閉することができる。

（６）請求項１から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置において、前記第２カム部材の逆方向への相対回転に対して許容する状態から阻止する状態に切り替わるときのカム軸の回転数と、前記第２カム部材の逆方向への相対回転に対して阻止する状態から許容する状態に切り替わるときのカム軸の回転数とは、異なる可変動弁装置。

前記（６）に記載の発明によれば、第１カム部材と第２カム部材との間で切り替えを必要以上に頻繁に繰り返すことを回避することができる。

（７）請求項２に記載の可変動弁装置において、前記当接部材は、カム軸の回転に応じて前記可動部材が阻止位置に変位するときに進入可能なカム軸の軸心を中心とした環状の領域の一部分に設けられている可変動弁装置。

前記（７）に記載の発明によれば、可動部材はカム軸と同期して回転している。このため、当接部材から見ると、阻止位置に変位する可動部材が進入して来る領域は、カム軸の軸心周りの環状の領域となる。当接部材はこの環状の領域の一部分に設けられている。すなわち、この一部分を除く環状の領域の大部分においては、可動部材が阻止位置に変位しても当接部材と干渉することがない。よって、可動部材は円滑に阻止位置に変位することができる。

（８）請求項２または請求項３に記載の可変動弁装置であって、前記可動部材は、カム軸の軸心から偏心して設けられ、前記阻止位置と前記許容位置との間をカム軸の軸心と平行な方向に進退移動する可変動弁装置。

前記（８）に記載の発明によれば、カム軸の回転によって可動部材自体に発生する遠心力は、可動部材が阻止位置と許容位置との間で変位する方向の成分を含まない。よって、カム軸の回転によらず、正確に可動部材をカム軸に対して進退移動させることができる。

（９）請求項６に記載の可変動弁装置において、前記可動部材の接触面部および前記当接部材の接触面部は、それぞれ平坦である可変動弁装置。

前記（９）に記載の発明によれば、好適に可動部材と当接部材とを当接させることができる。

（１０）請求項６に記載の可変動弁装置において、前記可動部材の接触面部および前記当接部材の接触面部は、それぞれ湾曲している可変動弁装置。

前記（１０）に記載の発明によれば、好適に可動部材と当接部材とを当接させることができる。

（１１）請求項６に記載の可変動弁装置において、前記当接部材の接触面部に対して前記可動部材の接触面部が追従回転可能に、前記可動部材が若干自転可能に設けられている可変動弁装置。

前記（１１）に記載の発明によれば、確実に可動部材と当接部材とを面接触させることができる。

（１２）請求項２から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置において、前記可動部材は棒状物である可変動弁装置。

前記（１２）に記載の発明によれば、好適に可動部材を構成することができる。

（１３）請求項２から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置において、前記当接部材は前記第２カム部材と一体に設けられている可変動弁装置。

前記（１３）に記載の発明によれば、当接部材を堅牢に設けることができる。

（１４）請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の可変動弁装置において、前記駆動機構は、前記可動部材を前記許容位置に変位させる方向に付勢する付勢機構を備えている可変動弁装置。

前記（１４）に記載の発明によれば、カム軸の回転に応じた遠心力と付勢機構の付勢力との関係で、可動部材を許容位置と阻止位置とにわたって好適に変位させることができる。

（１５）請求項１１に記載の可変動弁装置において、前記ウエイト部材はカム軸と平行な方向に扁平な形状を呈する可変動弁装置。

前記（１５）に記載の発明によれば、ウエイト部材の可動域をより低減させることができる。

（１６）請求項１１に記載の可変動弁装置において、前記駆動機構は、前記ウエイト部材の前記支軸回りの回転に連動してカム軸に対して相対回転する操作軸を備え、前記操作軸はその回転中心から偏心した位置に前記可動部材と係合する操作片を備え、前記操作軸のカム軸に対する相対回転によって、前記可動部材を前記阻止位置と前記許容位置とにわたって変位する可変動弁装置。

前記（１６）に記載の発明によれば、ウエイト部材に発生する遠心力は、ウエイト部材を支軸回りに回転させるように働く。ウエイト部材が支軸回りに回転すると、操作軸はカム軸に対して相対回転する。操作軸がカム軸に対して相対回転すると、操作片は操作軸の回転中心から偏心した位置で回転する。この操作片の回転により、可動部材は阻止位置と許容位置とにわたって変位する。このように、ウエイト部材と操作軸と可動部材を連動連結することで、好適に逆回転阻止機構を構成することができる。

（１７）前記（１６）に記載の可変動弁装置において、前記可動部材は、カム軸と同期して回転可能に、かつ、カム軸の径方向に進退可能に設けられている可変動弁装置。

前記（１７）に記載の発明によれば、操作片の回転により、可動部材は径方向に進退移動する。これにより、好適に可動部材は阻止位置と許容位置とに変位することができる。

（１８）請求項１３に記載の可変動弁装置において、前記状態保持機構は、前記阻止状態で保持している場合と前記許容状態で保持している場合とで保持力が異なる可変動弁装置。

（１９）請求項１３または前記（１８）に記載の可変動弁装置において、前記許容状態で保持する保持力は前記阻止状態で保持する保持力に比べて大きい可変動弁装置。

前記（１８）および前記（１９）に記載の発明によれば、逆回転阻止機構が許容状態から阻止状態に切り替わるときと、阻止状態から許容状態に切り替わるときとで、遠心力の大きさ、すなわち、カム軸の回転数は異なる。このため、逆回転阻止機構が阻止状態と許容状態との間で必要以上に頻繁に切り替わることを回避することができる。

（２０）請求項１３に記載の可変動弁装置において、前記逆回転阻止機構には第１凹部と第２凹部とが形成されており、前記状態保持機構は、前記逆回転阻止機構が許容状態であるときに前記第１凹部と凹凸結合可能で、かつ、前記逆回転阻止機構が阻止状態であるときに前記第２凹部と凹凸結合可能であり、前記第１凹部は第２凹部に比べて深く形成されている可変動弁装置。

前記（２０）に記載の発明によれば、状態保持機構が逆回転阻止機構を阻止状態で保持する保持力に比べて、状態保持機構が逆回転阻止機構を許容状態で保持する保持力を大きくすることができる。これにより、逆回転阻止機構が許容状態から阻止状態に切り替わるときと、阻止状態から許容状態に切り替わるときとで、遠心力の大きさ、すなわち、カム軸の回転数を変えることができる。さらに、逆回転阻止機構が許容状態から阻止状態に切り替わる動作を迅速にさせることができる。

この発明に係る可変動弁装置によれば、逆回転阻止機構が第２カム部材の逆方向への相対回転を許容しているときは、第２カム部材はカム軸によってカム軸回転方向に回転駆動されない。このため、第１カム部材によってバルブを開閉させる。他方、逆回転阻止機構が第２カム部材の逆方向への相対回転を阻止しているときは、第２カム部材はカム軸の回転と完全に同期して回転する。このため、第２カム部材によってバルブを開閉させる。

ここで、第２カム部材がカム軸に対してカム軸回転方向に相対回転することは一方向クラッチによって常に阻止されているので、第１カム部材から第２カム部材への切り替えは第２カム部材の逆方向への相対回転を阻止する一動作で完了する。よって、第１カム部材から第２カム部材への切り替えの際においても、確実にバルブを正常に開閉させることができる。

また、この発明に係るエンジン装置によれば、エンジン本体の回転数に応じて、第１カム部材から第２カム部材に切り替わる際においても、正常なバルブの開閉を確実に行うことができる。よって、エンジン装置は効率よく動力を発生させることができる。さらに、この発明に係る車両によれば、このようなエンジン装置を備えているので、効率よく走行することができる。

以下、図面を参照して本発明の可変動弁装置とこれを備えたエンジン装置および車両について説明する。

１．車輌の構成
図１は本実施例に係る車両の概略構成を示す模式図である。図示するように、本実施例に係る車両は自動二輪車両１である。自動二輪車両１はメインフレーム１１を備えている。メインフレーム１１の前端上部にはヘッドパイプ１２が設けられている。ヘッドパイプ１２にはフロントフォーク１３が左右方向に揺動可能に支持されている。フロントフォーク１３の下端部には前輪１４が回転可能に取り付けられている。フロントフォーク１３にはハンドル１５が連結されており、ハンドル１５の操作がフロントフォーク１３に伝達される。

メインフレーム１１の上部には、燃料タンク１６とシート１７とが前後に並んで保持されている。燃料タンク１６の下方にあたる位置には、エンジン装置２０と変速機２１とがメインフレーム１１に保持されている。変速機２１は、エンジン装置２０で発生した動力を出力するドライブ軸２１ａを備えている。ドライブ軸２１ａにはドライブスプロケット２３が連結されている。

メインフレーム１１の下部後側にはスイングアーム２４が揺動可能に支持されている。スイングアーム２４の後端部には、後輪２５およびドリブンスプロケット２６が回転可能に支持されている。後輪２５およびドリブンスプロケット２６は同期して回転可能に連動連結されている。ドライブスプロケット２３とドリブンスプロケット２６との間には、チェーン２７が懸架されている。エンジン装置２０で発生した動力は、変速機２１（ドライブ軸２１ａ）、ドライブスプロケット２３、チェーン２７およびドリブンスプロケット２６を介して後輪２５に伝達される。

２．エンジン装置２０（エンジン本体３０）の構成
図２はエンジン装置の概略構成を示す模式図である。本明細書では、エンジン装置２０をエンジン本体３０と可変動弁装置５０とに分ける。まず、エンジン本体３０について詳しく説明する。

エンジン本体３０は、クランクケース（図示省略）とシリンダブロック３３とシリンダヘッド３５とを備えている。クランクケースにはクランク軸３７が回転可能に保持されている。シリンダブロック３３はクランクケースの上面に連結されている。シリンダブロック３３の内部にはシリンダボア３３ａが形成されている。シリンダボア３３ａにはピストン３８が往復動可能に設けられる。ピストン３８はコンロッド３９を介してクランク軸３７に連動連結されている。

シリンダブロック３３の上面にシリンダヘッド３５が連結されている。シリンダヘッド３５はシリンダボア３３ａを閉塞し、ピストン３８との間で燃焼室Ｃを形成している。シリンダヘッド３５の燃焼室Ｃを形成する壁面には、混合気を吸入するための吸入口と、燃焼室Ｃから燃焼ガスを排気するための排気口とが形成されている。

シリンダヘッド３５には吸入口を開閉するための吸気バルブ４１と、排気口を開閉するための排気バルブ４２とが設けられている。吸気バルブ４１および排気バルブ４２には、それぞれバルブステム４３ｉ、４３ｅが連結されている。各バルブステム４３ｉ、４３ｅは、筒形状を呈するバルブガイド４４ｉ、４４ｅに摺動可能に挿通されている。各バルブステム４３ｉ、４３ｅにはそれぞれ、バルブスプリング４５ｉ、４５ｅが設けられている。各バルブスプリング４５ｉ、４５ｅはそれぞれ、吸気バルブ４１および排気バルブ４２を閉じ方向（上方向）に付勢している。

吸気バルブ４１および排気バルブ４２のステムエンド４７、４８には、吸気バルブ４１および排気バルブ４２を開閉させるための可変動弁装置５０が連動連結されている。可変動弁装置５０は、吸気バルブ４１のステムエンド４７を下方に押し下げて、吸気バルブ４１を開き方向（下方向）に移動させる。同様に、可変動弁装置５０は、排気バルブ４２のステムエンド４８を下方に押し下げて、排気バルブ４２を開き方向（下方向）に移動させる。

３．可変動弁装置５０の構成
次に可変動弁装置５０の構成について説明する。以下では、説明の便宜上、可変動弁装置５０は、吸気バルブ４１のみを開閉するものとして説明する。図３は可変動弁装置の要部の斜視図であり、図４は可変動弁装置の要部の断面図であり、図５は、可変動弁装置の要部の分解斜視図であり、図６は可変動弁装置の要部のカム軸に直交する方向から見た平面図である。

可変動弁装置５０は、カム軸５１と第１カム部材５２と第２カム部材５３と逆回転阻止機構５４と状態保持機構５５とロッカーアーム機構５６を備えている。エンジン本体３０の回転数が比較的に低い低回転領域では第１カム部材５２によって吸気バルブ４１を開閉させる。エンジン本体３０の回転数が比較的に高い高回転領域では第２カム部材５３によって吸気バルブ４１を開閉させる。第１カム部材５２はいわゆるローカムであり、第２カム部材５３はいわゆるハイカムである。

３．１ カム軸５１に関連する構成
カム軸５１は、クランク軸３７（図２参照）と略平行となるように配置されている。カム軸５１は、図示省略のベアリングを介してシリンダヘッド３５（図２参照）に支持されて、その軸心ｘ回りに回転可能である。

図４に示すように、カム軸５１の一端側にはフランジ部６１が一体に連結されている。フランジ部６１にはカム軸スプロケット６２がボルトで連結されている。カム軸スプロケット６２の中心はカム軸５１の軸心ｘと一致している。カム軸スプロケット６２にはカム用チェーン（図示省略）が掛け回されている。カム用チェーンはさらに、クランク軸３７に設けられたカム用ドライブスプロケット（図示省略）に掛け回されている。そして、クランク軸３７の回転に連動して、カム軸スプロケット６２およびカム軸５１が一体に軸心ｘ回りに回転する。カム軸５１の回転数はクランク軸３７の回転数の２分の１である。

以下では、クランク軸３７の回転に連動してカム軸５１が回転する方向を「カム軸回転方向Ｆ」と記載し、カム軸回転方向Ｆとは反対の方向を「逆方向Ｂ」と記載する。

カム軸５１の他端側には連結ボルト６３が装着されている。連結ボルト６３は第１カム部材５２および第２カム部材５３がカム軸５１から抜け出すことを阻止する。連結ボルト６３の内部には貫通孔６３ａが形成されている。また、カム軸５１の内部には貫通孔６３ａと連通するとともに、カム軸５１の外周面に形成された開口に通じるオイル通路５１ａが形成されている。これら貫通孔６３ａとオイル通路５１ａを通じて、潤滑油がカム軸５１の外周面に供給される。なお、開口が形成されているカム軸５１の外周面には、後述する一方向クラッチ６５が設けられる。

３．２ 第１カム部材５２
第１カム部材５２はカム軸５１の回転と同期して回転する。第１カム部材５２はカム軸５１に設けられている。具体的には、第１カム部材５２はキー６４を介してカム軸５１に連結固定され、カム軸５１と一体に回転する。第１カム部材５２は、カム軸５１の軸心ｘを中心とするベース円から突出したノーズ部５２ａを有する。

３．３ 第２カム部材５３
第２カム部材５３は、第１カム部材５２と軸心ｘ方向に並ぶように配置されている。第２カム部材５３は、第１カム部材５２よりカム軸スプロケット６２に近い位置に配置されていることが好ましい。第２カム部材５３はカム軸５１に対して相対回転可能にカム軸５１に設けられる。

具体的には、第２カム部材５３は一方向クラッチ６５を介してカム軸５１に連動連結されている。一方向クラッチ６５は円筒形状を呈し、カム軸５１と第２カム部材５３との間に装着されている。一方向クラッチ６５は、第２カム部材５３がカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆに相対回転することを阻止し、かつ、第２カム部材５３がカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転することを許容する。言い換えれば、一方向クラッチ６５は、カム軸５１のカム軸回転方向Ｆへの回転動力を第２カム部材５３に伝達しない。この一方向クラッチ６５によって、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能である。一方向クラッチ６５の内周面には、上述した貫通孔６３ａとオイル通路５１ａを通じて潤滑油が供給される。一方向クラッチ６５はこの発明における一方向クラッチ部材に相当する。

第２カム部材５３はカム軸５１の軸心ｘを中心とするベース円から突出したノーズ部５３ａを有する。第２カム部材５３のベース円の径は第１カム部材５２のベース円と同じである。第２カム部材５３のノーズ部５３ａは第１カム部材５２のノーズ部５２ａに比べて大きい。

３．４ 逆回転阻止機構５４
逆回転阻止機構５４は、カム軸５１の回転によって発生する遠心力の大きさに応じて、第２カム部材５３がカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転することを阻止する。より詳しくは、逆回転阻止機構５４は、比較的に大きい遠心力が発生したときは第２カム部材５３の相対回転を阻止し、比較的に小さい遠心力が発生したときは第２カム部材５３の相対回転を阻止しない（第２カム部材５３の相対回転を許容する）。逆回転阻止機構５４は可動部材７１と当接部材７３と駆動機構７５とを備えている。以下では、可動部材７１および当接部材７３と、駆動機構７５とに分けて説明する。

３．４．１ 逆回転阻止機構５４〜可動部材７１および当接部材７３
図７は、逆回転阻止機構５４の要部を示す分解斜視図であり、図８は可動部材と当接部材との位置関係を示す図であって、（ａ）は可動部材が許容位置に変位している状態を示し、（ｂ）は可動部材が阻止位置に変位している状態を示している。

可動部材７１は当接部材７３と当接することにより、第２カム部材５３の相対回転を直接的に阻止する。可動部材７１はカム軸５１の内部に収容されている。図６に示すように、可動部材７１の軸心ｘ方向に対する配置位置は、カム軸スプロケット６２と第２カム部材５３との間であることが好ましい。

図７、図８に示すように、可動部材７１はカム軸５１の外径より若干短い棒形状を呈する。可動部材７１は、可動部材７１の長手方向がカム軸５１の径方向に向いた姿勢で、カム軸５１と同期して回転するように設けられている。また、可動部材７１は、その長手方向（カム軸５１の径方向）にカム軸５１に対して進退移動可能に設けられている。以下では可動部材７１の長手方向を「進退方向」という。可動部材７１と対向するカム軸５１の外周面には貫通孔５１ｂが形成されている。貫通孔５１ｂは可動部材７１の外径より若干大きい径を有する。

可動部材７１は進退移動することによって阻止位置と許容位置との間を変位する。阻止位置は、可動部材７１が後述する当接部材７３と当接可能な位置である（図８（ｂ）参照）。可動部材７１が阻止位置にあるとき、可動部材７１の一部が貫通孔５１ｂを通じてカム軸５１の外周面から突出している。以下では、阻止位置においてカム軸５１の外周面から突出する一部を「前端部７１ａ」と呼ぶ。許容位置は、可動部材７１が当接部材７３と当接しない位置である（図８（ａ）参照）。可動部材７１が許容位置にあるとき、可動部材７１の全体がカム軸５１の内部に収まる。

前端部７１ａには平坦な接触面部７１ｂが形成されている。接触面部７１ｂは可動部材７１の回転方向（すなわちカム軸回転方向Ｆ）の前面側に形成されている。接触面部７１ｂの上縁は可動部材７１の前端にあたる。可動部材７１の回転方向後側には凸曲した湾曲面部７１ｃが形成されている。湾曲面部７１ｃは接触面部７１ｂの上縁に連続するように形成されている。

当接部材７３は第２カム部材５３に一体に連結されている。上述したように当接部材７３は可動部材７１と当接可能である。当接部材７３が可動部材７１と当接するときは第２カム部材５３のノーズ部５３ａの向きが第１カム部材５２のノーズ部５２ａの向きと略一致するように、当接部材７３が配置されている。

当接部材７３は、第２カム部材５３から貫通孔５１ｂを含む外周面に被るように張り出している突起部７３ａを有する。突起部７３ａは、カム軸５１に向かって突出している。突起部７３ａのカム軸回転方向Ｆ背面側には接触面部７３ｂが形成されている。接触面部７３ｂは平坦であり、可動部材７１の接触面部７１ｂと面接触可能である。

突起部７３ａのカム軸回転方向Ｆ前面側には傾斜面部７３ｃが形成されている。傾斜面部７３ｃは平滑であり、カム軸回転方向Ｆに向かってカム軸５１の外周面から離れるように傾斜している。接触面部７３ｂと傾斜面部７３ｃとは連続して形成されている。接触面部７３ｂと傾斜面部７３ｃの境界が、突起部７３ａの先端となる。突起部７３ａの先端はカム軸５１の外周面に近接している。

可動部材７１が阻止位置に変位しているときは、可動部材７１は当接部材７３と当接した状態でカム軸５１と同期して回転する。ここで、「当接した状態」とは、前端部７１ａのカム軸回転方向Ｆ前面側が、突起部７３ａのカム軸回転方向Ｆ背面側に接している状態である。このとき、可動部材７１の接触面部７１ｂと当接部材７３の接触面部７３ｂとが互いに面接触している。

可動部材７１はこのように当接した当接部材７３をカム軸回転方向Ｆに押し回す。当接部材７３は可動部材７１に対して逆方向Ｂに相対回転することが阻止される。すなわち、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転することが阻止されて、カム軸回転方向Ｆに押し回される。この際、第２カム部材５３のノーズ部５３ａは第１カム部材５２のノーズ部５２ａと略同じ向きを向いている。ここで、「略同じ向き」とは、ノーズ部５３ａがノーズ部５２ａの向きと一致している場合に限られない。軸心ｘ方向から第１カム部材５２および第２カム部材５３を重ねて見たときに、第２カム部材５３の外周内に第１カム部材５２の全体が収まっていれば、ノーズ部５３ａの向きとノーズ部５２ａの向きとがずれていても、両者は「略同じ向き」である。

他方、可動部材７１が許容位置に変位しているときは、可動部材７１は当接部材７３と当接しない。当接部材７３は可動部材７１に対して逆方向Ｂに相対回転することを許容されている。すなわち、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能であり、カム軸５１によって回転駆動されない。

また、前端部７１ａが突出する動作については、以下の通りである。可動部材７１はカム軸５１と同期して回転しつつ、任意のタイミングで阻止位置に変位する。このため、当接部材７３から見ると前端部７１ａが突出する可能性がある領域は、カム軸５１の外周面外側の環状の領域である。以下では、この領域を適宜に「進入領域Ａ」という（図６、図８参照）。進入領域Ａには、上述した当接部材７３（突起部７３ａ）のみが設けられており、それ以外は何も配備されていない。進入領域Ａにおける当接部材７３（突起部７３ａ）の大きさは、この進入領域Ａの一部分である。

本実施例では、図８に示されるように、軸心ｘ回りに３６０度にわたる進入領域Ａ全体のうち、当接部材７３は軸心ｘ回りに約６０度の範囲にすぎない。すなわち、可動部材７１が当接部材７３と干渉することなく阻止位置に変位可能な範囲が、進入領域Ａのうち軸心ｘ回りに約３００度の広範囲にわって形成されている。このため、可動部材７１が阻止位置に円滑に変位することができる。

また、仮に図９に示すように、当接部材７３の傾斜面部７３ｃに向かって前端部７１ａが突出する場合であっても、傾斜面部７３ｃに接触するのは前端部７１ａの湾曲面部７１ｃである。傾斜面部７３ｃと湾曲面部７１ｃとは比較的小さい接触面積で接触し、互いに円滑に摺動する。さらに、傾斜面部７３ｃはカム軸５１の外周面から離れるように傾斜しているので、可動部材７１は傾斜面部７３ｃから速やかに離れる。よって、可動部材７１は阻止位置に円滑に変位する。この結果、当接部材７３は、可動部材７１によって押し圧された状態でカム軸回転方向Ｆに回転駆動されるおそれがない。

３．４．２ 逆回転阻止機構５４〜駆動機構７５
次に、上述した可動部材７１を進退移動させる駆動機構７５の構成について説明する。図１０は、カム軸方向から見た可変動弁装置の平面図であり、（ａ）は逆回転阻止機構が許容状態であるときを示し、（ｂ）は逆回転阻止機構が阻止状態であるときを示している。

駆動機構７５は、カム軸５１の回転に応じた遠心力によって、阻止位置と許容位置とにわたって可動部材７１を移動させる。駆動機構７５はウエイト部材７６を備えている。ウエイト部材７６は支軸７７に支持されている。ウエイト部材７６はカム軸５１と平行な方向に扁平な形状を呈する（言い換えれば、ウエイト部材７６はカム軸５１の方向に対する長さが比較的短い板状物である）。支軸７７はカム軸スプロケット６２の一方面に固定的に設けられている。支軸７７はカム軸５１の軸心ｘから偏心した位置に配置されている。支軸７７は、軸心ｘと平行な軸心ｙ周りに回転可能にウエイト部材７６を支持している。ウエイト部材７６は、支軸７７を支点としてカム軸スプロケット６２の中央から周縁側にわたって回転可能である。

支軸７７にはねじりコイルバネ７８が取り付けられている。ねじりコイルバネ７８の一端はウエイト部材７６に係止されている。ねじりコイルバネ７８は、ウエイト部材７６を支軸７７回りにカム軸スプロケット６２の中央側に回転する方向に付勢している。

カム軸スプロケット６２の一方面には支軸７７より周縁側にリブ７９が突出して形成されている。図１０（ｂ）に示すように、リブ７９はその内壁面でウエイト部材７６と当接する。これにより、ウエイト部材７６が支軸７７回りにカム軸スプロケット６２の周縁側へ回転する範囲を制限する。

カム軸スプロケット６２の中央部には開口が形成されている。この開口からカム軸スプロケット６２の一方面側に操作軸８１が突出して設けられている。操作軸８１は略円柱形状を呈している。図１０（ａ）に示すように、操作軸８１はその外周面でウエイト部材７６と当接する。これにより、ウエイト部材７６が支軸７７回りにカム軸スプロケット６２の中央側へ回転する範囲を制限する。

図４、図５に示すように、操作軸８１はカム軸５１に対して相対回転可能に保持されている。操作軸８１の回転中心はカム軸５１の軸心ｘと略一致している。操作軸８１の一端側には切欠き部８１ａが形成されている。切欠き部８１ａの内奥には扇形状の端面が形成されている。この端面は、カム軸スプロケット６２の一方面と略同じ高さ位置に形成されている。端面には操作軸８１の半径方向に沿った溝部８１ｂが形成されている。

図１０に示すように、ウエイト部材７６は、操作軸８１の切欠き部８１ａに入り込むように延びているアーム部７６ａを有する。図４、図５に示すように、アーム部７６ａの先端には操作突起７６ｂが形成されている。操作突起７６ｂは操作軸８１の回転中心から偏心した位置に配置されている。操作突起７６ｂは溝部８１ｂに摺動可能に係合している。これにより、ウエイト部材７６は操作軸８１と連動連結している。

操作軸８１の他端側はカム軸５１の内部に挿入されている。図７に示すように、操作軸８１の他端には、操作軸８１の軸心から偏心した位置に操作ピン８１ｃが突出して形成されている。操作ピン８１ｃは略円柱形状を呈する。

上述した可動部材７１の外周面には、操作ピン８１ｃと係合する溝部７１ｄが形成されている。溝部７１ｄは操作ピン８１ｃの外径と略同じ幅を有し、可動部材７１の進退方向と略直交する方向に形成されている。操作ピン８１ｃの外周面は、この溝部７１ｄの両側面に沿って摺動可能である。

また、操作ピン８１ｃの先端と溝部７１ｄの底面との間に僅かな間隙が形成されている。このため、可動部材７１はその長手方向の軸心周りに若干自転可能である。

そして、カム軸スプロケット６２が軸心ｘ回りに回転するとき、支軸７７はカム軸スプロケット６２と一体に軸心ｘ回りに回転する。これにより、ウエイト部材７６は軸心ｘ回りに回転する。このとき、ウエイト部材７６にはカム軸スプロケット６２の半径方向外向きに遠心力が発生する。なお、カム軸スプロケット６２の回転により、さらにカム軸５１、第１カム部材５２が一体に回転する。また、可動部材７１はカム軸５１の径方向に進退移動可能な状態で、カム軸５１の回転と同期して軸心ｘ回りに回転する。

この遠心力はウエイト部材７６を支軸７７周りにカム軸スプロケット６２の周縁側に回転させるように働く。ウエイト部材７６の支軸７７回りの回転は、この遠心力と、ねじりコイルバネ７８の付勢力と、後述する状態保持機構５５による保持力を含めた三者の関係で決まる。

ウエイト部材７６が支軸７７回りに回転すると、ウエイト部材７６の操作突起７６ｂが操作軸８１の溝部８１ｂを摺動しつつ操作軸８１を軸心ｘ回りに回転させる。この操作軸８１の軸心ｘ回りの回転は、カム軸スプロケット６２等（カム軸５１および可動部材７１を含む）に対する相対回転である。これにより操作軸８１が回転すると、操作軸８１の操作ピン８１ｃが可動部材７１の溝部７１ｄを摺動しつつ、可動部材７１を進退方向に移動させる。これにより、可動部材７１は阻止位置と許容位置とにわたって変位する。

ここで、ウエイト部材７６が操作軸８１に当接する位置に変位すると可動部材７１は許容位置に変位し（図１０（ａ）、図８（ａ）参照）、ウエイト部材７６がリブ７９に当接する位置に変位すると可動部材７１は阻止位置に変位するように（図１０（ｂ）、図８（ｂ）参照）、ウエイト部材７６、操作軸８１および可動部材７１が連動連結されている。

このように、駆動機構７５はウエイト部材７６と支軸７７とねじりコイルバネ７８と操作軸８１とを備えて構成されている。また、ねじりコイルバネ７８は、この発明における付勢機構に相当する。

３．５ 状態保持機構５５
状態保持機構５５は逆回転阻止機構５４を所定の状態で保持する。所定の状態は、可動部材７１を阻止位置に変位させている阻止状態と、可動部材７１を許容位置に変位させている許容状態の二つである。実施例１の状態保持機構５５は、操作軸８１に直接的に保持力を与えるように構成されている。これにより、状態保持機構５５は、阻止状態および許容状態で切り換わる逆回転阻止機構５４の動作に対して抵抗する。以下に具体的な状態保持機構５５の構成を説明する。

図４、図５を参照する。状態保持機構５５はカム軸スプロケット６２の一方面に固定されている角ボス部８６を備えている。角ボス部８６の前端は操作軸８１の外周面に対向している。角ボス部８６の内部には前端と後端との間で貫通する貫通孔が形成されている。角ボス部８６の貫通孔には、係合ピン８７と圧縮コイルバネ８８と止めネジ８９とが前端側からこの順番で配置されている。止めネジ８９は角ボス部８６の後端部に固定されている。圧縮コイルバネ８８の一端は止めネジ８９に当接されている。係合ピン８７の後端は圧縮コイルバネ８８の他端に当接されている。係合ピン８７の前端は操作軸８１の外周面に当接して圧縮コイルバネ８８を圧縮変形させている。これにより、圧縮コイルバネ８８は係合ピン８７を操作軸８１の外周面に向かう方向に付勢している。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、操作軸８１の外周面の周方向２箇所には、第１凹部８１ｄと第２凹部８１ｅが形成されている。第１凹部８１ｄは、逆回転阻止機構５４が許容状態にあるときに係合ピン８７と対向するように配置されている。第２凹部８１ｅは、逆回転阻止機構５４が阻止状態にあるときに係合ピン８７と対向するように配置されている。

そして、逆回転阻止機構５４が許容状態にあるときは、係合ピン８７は第１凹部８１ｄと凹凸結合している。逆回転阻止機構５４が阻止状態にあるときは、係合ピン８７は第２凹部８１ｅに凹凸結合している。このように状態保持機構５５が逆回転阻止機構５４を許容状態または阻止状態で保持している場合、操作軸８１がカム軸スプロケット６２に対して回転する動作は、係合ピン８７を第１凹部８１ｄまたは第２凹部８１ｅから離脱させる力に応じた抵抗を受ける。なお、係合ピン８７が第１凹部８１ｄおよび第２凹部８１ｅから一旦離脱すると係合ピン８７は操作軸８１の外周面を摺動し、操作軸８１の回転に対する抵抗は比較的に小さくなる。

このように、状態保持機構５５は逆回転阻止機構５４を阻止状態および許容状態でそれぞれ弾性保持しており、逆回転阻止機構５４が阻止状態と許容状態との間で切り替わる動作に対して抵抗している。

本実施例では、第１凹部８１ｄは第２凹部８１ｅに比べて深く形成されている。よって、状態保持機構５５の保持力は、逆回転阻止機構５４を許容状態で保持するときの方が、阻止状態で保持するときに比べて大きい。このように第２凹部８１ｅに比べて第１凹部８１ｄの深さを深くした理由は、駆動機構７５（操作ピン８１ｃ）の動作、および、可動部材７１の阻止位置への移動が確実に、かつ、瞬時に行われるようにするためである。

上述したウエイト部材７６の形状、ねじりコイルバネ７８の付勢力および状態保持機構５５の保持力などは、逆回転阻止機構５４が許容状態と阻止状態との間で切り替わるときの遠心力の大きさ、すなわち、カム軸５１の回転数を規定する要素である。したがって、これらは、所定の回転数で第１カム部材５２と第２カム部材５３との間で切り替わるように、予め実験等によって設計、選択されている。本実施例では、逆回転阻止機構５４が許容状態から阻止状態に切り替わるときのカム軸５１の回転数に比べて、逆回転阻止機構５４が阻止状態から許容状態に切り替わるときのカム軸５１の回転数を低く設定している。

・ ロッカーアーム機構５６
図１１は、第２カム部材によってロッカーアーム機構を上下動させている状態を示す図である。ロッカーアーム機構５６は、ロッカーアーム９１とロッカーアームシャフト９２とローラ９３とを備えている。ロッカーアームシャフト９２は、シリンダヘッド３５にカム軸５１と平行に設けられている。ロッカーアーム９１はロッカーアームシャフト９２に揺動可能に支持されている。ロッカーアーム９１の一端側にはローラ９３が回転可能に設けられている。ローラ９３は、第１カム部材５２または第２カム部材５３の少なくとも一方と当接する。

具体的には、第２カム部材５３がカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能であるときは、ローラ９３は第１カム部材５２と当接して略上下方向に昇降する。また、第２カム部材５３がカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転不能であるときは、ローラ９３は第２カム部材５３と当接して略上下方向に昇降する。

図２に示すように、ロッカーアーム９１の他端は吸気バルブ４１のステムエンド４７に連動連結している。ローラ９３の昇降によりロッカーアーム９１はロッカーアームシャフト９２を支点として揺動し、吸気バルブ４１のステムエンド４７をバルブガイド４４ｉに沿って往復移動させる。これにより、吸気バルブ４１を押し下げて吸入口を開く。

４．動作
次に、実施例１の動作について可変動弁装置５０を中心に４つの動作状態に分けて説明する。なお、以下の説明において、「エンジン本体３０の回転数」および「クランク軸３７の回転数」を同義として適宜記載する。

４．１ エンジン本体３０が停止しているとき
エンジン本体３０が停止しているときは、クランク軸３７が回転していない。よって、カム軸スプロケット６２とカム軸５１は静止している。支軸７７も静止しており、ウエイト部材７６も軸心ｘ回りに回転していないので、ウエイト部材７６には遠心力が生じていない。

ウエイト部材７６は、ねじりコイルバネ７８による付勢力によって操作軸８１の外周面に当接している（図１０（ａ）参照）。可動部材７１は、許容位置に変位しており（図８（ａ）参照）、その全体がカム軸５１の内部に収まっている。すなわち、逆回転阻止機構５４は許容状態であり、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能である。状態保持機構５５は逆回転阻止機構５４を許容状態で弾性保持している（図１０（ａ）参照）。

４．２ 第１カム部材５２によって吸気バルブ４１を開閉しているとき
クランク軸３７の回転に連動して、カム軸スプロケット６２、支軸７７、カム軸５１および第１カム部材５２など（以下、適宜に「カム軸５１等」と略記する）が一体に回転する。支軸７７の回転により、ウエイト部材７６は軸心ｘ回りに回転する。ウエイト部材７６の軸心ｘ回りの回転に連動して、操作軸８１は軸心ｘ周りに回転する。この操作軸８１の回転はカム軸５１と同期している。また、可動部材７１はカム軸５１と同期して回転する。

クランク軸３７（エンジン本体３０）の回転数が比較的に低い低回転領域では、カム軸５１等の回転数も比較的に低い。ウエイト部材７６に発生する遠心力は、ねじりコイルバネ７８の付勢力と状態保持機構５５による抵抗力の和に比べて小さい。この結果、ウエイト部材７６は操作軸８１の外周に当接する位置に維持される（図１０（ａ）参照）。操作軸８１はカム軸５１に対して相対回転することなく、カム軸５１と同期して回転する。

よって、操作軸８１と可動部材７１は相対的な位置関係を変えることなく、カム軸５１等と同期して回転しており、可動部材７１は許容位置に変位したままである（図８（ａ）参照）。 すなわち、逆回転阻止機構５４は許容状態に保たれ、第２カム部材５３がカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転することを許容している。

この場合、第２カム部材５３はカム軸５１によってカム軸回転方向Ｆに回転駆動されず、ロッカーアーム９１を揺動駆動しない。仮に第２カム部材５３がローラ９３を押し上げようとしても、第２カム部材５３のノーズ部５２ａがローラ９３から逆方向Ｂへの回転力を受けて、第２カム部材５３がカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転してしまうからである。

この場合は、カム軸５１と一体に回転する第１カム部材５２がロッカーアーム９１を揺動駆動する。ロッカーアーム９１は吸気バルブ４１を開閉させる。吸気バルブ４１は、第１カム部材５２の横断面形状に基づく正規のバルブリフト量およびバルブタイミングで開閉する。以下では、「バルブリフト量およびバルブタイミング」を適宜「バルブリフト」と略記し、例えば「正規のバルブリフト」のように記載する。

４．３ 第１カム部材５２から第２カム部材５３に切り替わって吸気バルブ４１を開閉しているとき
クランク軸３７（エンジン本体３０）の回転数が高い高回転領域になると、カム軸５１等の回転数も比較的に高くなる。ねじりコイルバネ７８の付勢力と状態保持機構５５による保持力の合成に対して遠心力が上回ると、ウエイト部材７６が支軸７７回りにカム軸スプロケット６２の周縁側に回転し始める。ウエイト部材７６の支軸７７回りの回転に連動して、操作軸８１はカム軸５１に対して相対回転し始め、可動部材７１は阻止位置へ前進移動し始める。これら逆回転阻止機構５４の一連の動作に先立って係合ピン８７が第１凹部８１ｄから離脱し、状態保持機構５５の保持力は低下するので、その分、逆回転阻止機構５４の一連の動作速度は高められている。

ウエイト部材７６がリブ７９に当接するとウエイト部材７６の支軸７７回りの回転が停止する（図１０（ｂ）参照）。操作軸８１のカム軸５１に対する相対回転は、係合ピン８７が第２凹部８１ｅに係合する位置で停止する。可動部材７１のカム軸５１に対する前進移動は阻止位置で停止する（図８（ｂ）参照）。ウエイト部材７６、操作軸８１および可動部材７１はそれぞれ停止した位置で、カム軸５１と同期して回転する。

可動部材７１の阻止位置への変位に伴い、可動部材７１の前端部７１ａがカム軸５１の外周面の外側に突出する。この際、上述したように、可動部材７１が当接部材７３と干渉するおそれは極力抑制されている。また、仮に図９に示すように前端部７１ａが傾斜面部７３ｃに接触しても、前端部７１ａが傾斜面部７３ｃを押さえつけた状態でつれ回りすることなく、円滑に阻止位置に変位する。このため、第２カム部材５３が不十分な状態でカム軸回転方向Ｆに回転駆動されることがなく、正規のバルブリフトから外れた異常なバルブリフトで吸気バルブ４１を開閉させることがない。

可動部材７１が阻止位置に変位すると、可動部材７１の前端部７１ａは当接部材７３のカム軸回転方向Ｆ背面側に当接（衝突）する。このとき、可動部材７１はその長手方向の軸心周りに若干自転可能に操作軸８１と係合しているため、可動部材７１の接触面部７１ｂは当接部材７３の接触面部７３ｂに合わせて追従回転する。これにより、接触面部７１ｂと接触面部７３ｂとは確実に面接触する。

また、可動部材７１が当接部材７３と当接（衝突）するとき、当接部材７３はカム軸回転方向Ｆに大きな力を受ける。この力は、第２カム部材５３をカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆに先行回転させるように働く。しかし、第２カム部材５３がカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆに相対回転することは、一方向クラッチ６５によって阻止されている。したがって、当接（衝突）する際に当接部材７３が受ける衝撃によって、第２カム部材５３がカム軸５１に対して先行回転することはない。

このように可動部材７１が当接部材７３と当接するとその瞬間に、第２カム部材５３はカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆおよび逆方向Ｂのいずれにも相対回転不能となる。そして、当接した直後から、第２カム部材５３はカム軸５１によってカム軸回転方向Ｆに回転駆動される。そして、第１カム部材５２に替わって、第２カム部材５３がロッカーアーム９１を揺動駆動し始める。

ここで、ローラ９３を第２カム部材５３が押し上げる際には、第２カム部材５３は逆方向Ｂの回転力を受ける。しかし、可動部材７１が当接部材７３をカム軸回転方向Ｆに押し回しているため、逆方向Ｂの回転力を受けても、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転しない。また、押し上げたローラ９３が下降する際には、第２カム部材５３はカム軸回転方向Ｆの回転力を受ける（図１１参照）。しかし、第２カム部材５３がカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆに相対回転することは、一方向クラッチ６５によって阻止されている。このため、カム軸回転方向Ｆの回転力を受けても第２カム部材５３はカム軸５１に対して先行回転しない。

第２カム部材５３によって揺動駆動されたロッカーアーム９１は、吸気バルブ４１を開閉させる。吸気バルブ４１は、第２カム部材５３の横断面形状に基づく正規のバルブリフトで開閉する。

４．４ 第２カム部材５３から第１カム部材５２に切り替わって吸気バルブ４１を開閉しているとき
クランク軸３７（エンジン本体３０）の回転数が高回転領域から低回転領域になると、遠心力が小さくなり、遠心力と状態保持機構５５による抵抗力との合成を、ねじりコイルバネ７８の付勢力が上回る。この付勢力によってウエイト部材７６は支軸７７回りにカム軸スプロケット６２の中央に回転し始める。このウエイト部材７６の支軸７７回りの回転に連動して、操作軸８１は軸心ｘ回りにカム軸５１に対して相対回転し、可動部材７１は許容位置に後退移動する。これら一連の動作に先立って、係合ピン８７が第２凹部８１ｅから離脱し、その直後に状態保持機構５５の抵抗力は低下しているため、一連の動作速度がその分高められている。

ウエイト部材７６が操作軸８１に当接するとウエイト部材７６の支軸７７回りの回転が停止する（図１０（ａ）参照）。これに連動して、操作軸８１のカム軸５１に対する相対回転は、係合ピン８７が第１凹部８１ｄに係合する位置で停止する。また、可動部材７１の後退移動は許容位置で停止する（図８（ａ）参照）。ウエイト部材７６、操作軸８１および可動部材７１はそれぞれ停止した位置で、カム軸５１と同期して回転する。

これにより、逆回転阻止機構５４は阻止状態から許容状態に切り替わる。図１２に示すように、阻止状態から許容状態に切り替わるときのカム軸５１の回転数は、逆回転阻止機構５４が許容状態から阻止状態に切り替わるときのカム軸５１の回転数に比べて低い。

当接部材７３は可動部材７１に対して逆方向Ｂに相対回転可能になると同時に、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能になる。よって、第２カム部材５３に替わって第１カム部材５２がロッカーアーム９１を揺動駆動し始める。吸気バルブ４１は、第１カム部材５２の横断面形状に基づく正規のバルブリフトで開閉する。

このように、実施例１に係る可変動弁装置５０によれば、第２カム部材５３のカム軸５１に対する相対回転を阻止可能な逆回転阻止機構５４と、第２カム部材５３がカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆに相対回転することを阻止する一方向クラッチ６５とを備えているので、逆回転阻止機構５４が第２カム部材５３の相対回転を阻止する一動作で、第２カム部材５３はカム軸５１に対して相対回転不能になる。言い換えれば、第１カム部材５２から第２カム部材５３に切り替わる際に、第２カム部材５３がカム軸５１に対して相対回転可能となり得ない。したがって、第１カム部材５２から第２カム部材５３に切り替わる際、安定、確実に正規のバルブリフトで吸気バルブ４１を開閉させることができる。

これにより、実施例１に係るエンジン本体３０は低回転領域から高回転領域にかけて動力を効率よく発生させ続けることができる。また、実施例１に係る車両によれば、低回転領域から高回転領域にかけて効率よく走行することができる。

また、一方向クラッチ６５を備えていることで、逆回転阻止機構５４は第２カム部材５３をカム軸回転方向Ｆに押し回し可能な構成で足りる。言い換えれば、可動部材７１が当接部材７３と固定的に連結可能な構成（たとえば連結孔との係合）を採用せずとも、当接部材７３の一側面に片当たり状態で当接可能に、あるいは、当接部材７３を引っ掛けた状態で係止可能に可動部材７１を構成すれば足りる。また、可動部材７１は複数としてもよいが、単一でも足りる。これにより、逆回転阻止機構５４の構造を簡易にすることができる。

さらに、たとえば可動部材７１が連結孔と係合する場合に比べて、可動部材７１の阻止位置への変位は格段に自由度が増す。このため、可動部材７１は円滑に阻止位置に変位することができる。さらに、当接部材７３の突起部７３ａはカム軸５１に向かって先細りした形状を呈する。このため、可動部材７１が阻止位置へ変位する際に当接部材７３が干渉することを極力回避できる。

また、可動部材７１をカム軸５１の直径相当の長さを有する棒状物とし、カム軸５１の内部に径方向に進退移動可能に設けているので、逆回転阻止機構５４を効果的に小型化することができる。

また、当接部材７３は第２カム部材５３に一体に設けられているので、当接部材７３を堅牢に構成することができる。また、可動部材７１と当接部材７３とはそれぞれ互いに面接触する接触面部７１ｂ、接触面部７３ｂを有しているので、可動部材７１と当接部材７３が当接するときの衝撃を分散して受け止めることができる。これにより、可動部材７１および当接部材７３の耐久性を向上させることができる。

ウエイト部材７６を支軸７７回りに回転可能に設けることにより、ウエイト部材７６をカム軸５１と直交する一平面内で軸心ｘ周りおよび軸心ｙ回りにそれぞれ回転させることができる。さらに、リブ７９および操作軸８１によってウエイト部材７６の可動域をカム軸スプロケット６２の周縁より内側に制限している。これらにより、ウエイト部材７６の可動域をより小さい範囲に制限でき、駆動機構７５を小型化することができる。

また、状態保持機構５５を備えることにより、逆回転阻止機構５４は阻止状態と許容状態との間で迅速、かつ、一気に切り替わることができる。これにより、可動部材７１の進退移動の速度を高めることができ、より円滑に可動部材７１を阻止位置に変位させることができる。

また、逆回転阻止機構５４と状態保持機構５５とは、逆回転阻止機構５４が許容状態から阻止状態に切り替わるときのカム軸５１の回転数が、許容状態から阻止状態に切り替わるときのカム軸５１の回転数に比べて低くなるように設計選択されている。これにより、第１カム部材５２と第２カム部材５３との間で切り替えを必要以上に頻繁に繰り返すことを回避することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。なお、実施例２は自動二輪車両１およびエンジン本体３０の構成は実施例１と同様であるので説明を省略し、実施例２の可変動弁装置５０のみ説明する。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

図１３は実施例２における可変動弁装置の要部の斜視図であり、図１４は実施例２における可変動弁装置の要部の断面図であり、図１５は実施例２における可変動弁装置の要部の分解斜視図である。図１６はカム軸方向から見た可変動弁装置の一部断面を含む平面図であり、図１７は可動部材と当接部材との位置関係を示す図であり、図１８は可動部材と当接部材の分解斜視図である。以下では、説明の便宜上、可変動弁装置５０は、吸気バルブ４１のみを開閉するものとして説明する。

可変動弁装置５０は、カム軸５１と第１カム部材５２と第２カム部材５３と逆回転阻止機構５４と状態保持機構５５とロッカーアーム機構５６を備えている。このうち、カム軸５１、第１カム部材５２、第２カム部材５３およびロッカーアーム機構５６の構成は、実施例１と同じであるので省略し、逆回転阻止機構５４および状態保持機構５５の構成を説明する。

５．１ 逆回転阻止機構５４
実施例２における逆回転阻止機構５４は可動部材１０１と当接部材１０３と駆動機構１０５とを備えている。以下では逆回転阻止機構５４を、可動部材１０１および当接部材１０３と、駆動機構１０５とに分けて説明する。

５．１．１ 逆回転阻止機構５４〜可動部材１０１および当接部材１０３
図１４に示すように、可動部材１０１はカム軸５１の軸心ｘから偏心した位置に設けられている。可動部材１０１は比較的に長い棒状物である。可動部材１０１は軸心ｘと平行に設けられている。可動部材１０１はカム軸スプロケット６２、フランジ部６１、およびカム軸５１を貫通している。カム軸５１のカム軸スプロケット６２側の端部は外径が拡大した鍔部５１ｃが形成されており、可動部材１０１はこの鍔部５１ｃを貫通している。可動部材１０１はカム軸スプロケット６２、フランジ部６１およびカム軸５１と同期して回転するように設けられている。さらに、可動部材１０１はカム軸５１に対して、軸心ｘと平行な方向に進退移動可能に設けられている。

可動部材１０１は進退移動することによって、当接部材１０３と当接しない許容位置（図１４において実線で示す可動部材１０１の位置）と、当接部材１０３と当接可能な阻止位置（図１４において二点鎖線で示す可動部材１０１の位置）とにわたって変位する。

図１５に示すように、可動部材１０１の前端部は円柱形状を呈する。可動部材１０１の前端部の外周面は、当接部材１０３と当接するための接触面部として機能する。

図１４に示すように、当接部材１０３は、第２カム部材５３のカム軸スプロケット６２側に一体に連結されている。当接部材１０３は鍔部５１ｃと略同じ外径を有する大径部１０３ａを有する。大径部１０３ａにはカム軸５１が挿入される貫通孔が形成されている。さらに、大径部１０３ａのカム軸スプロケット６２側には凹部１０３ｂが形成されている。

図１７、図１８を参照する。凹部１０３ｂには、カム軸５１に向かって突出する突起部１０３ｃが隆起して形成されている。突起部１０３ｃのカム軸回転方向Ｆ背面側には接触面部１０３ｄが形成されている。接触面部１０３ｄは、可動部材１０１の接触面部と面接触可能に湾曲している。接触面部１０３ｄは、突起部１０３ｃの先端にかけて形成されている。突起部１０３ｃの先端はカム軸５１の外周面に近接している。

可動部材１０１が阻止位置に変位しているとき（図１４の二点鎖線）、可動部材１０１は当接部材１０３と当接した状態でカム軸５１と同期して回転する。ここで、「当接した状態」とは、可動部材１０１の前端部のカム軸回転方向Ｆ前面側が、突起部１０３ｃのカム軸回転方向Ｆ背面側に片当たりしている状態である。このとき、可動部材１０１の接触面部と当接部材１０３の接触面部１０３ｄとが互いに面接触している。

可動部材１０１は当接部材１０３をカム軸回転方向Ｆに押し回す。これにより、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転することが阻止されて、カム軸回転方向Ｆに押し回される。

他方、可動部材１０１が許容位置に変位しているときは（図１４の実線）、可動部材１０１は当接部材１０３と当接しない。このため、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能であり、カム軸５１によって回転駆動されない。

また、可動部材１０１が阻止位置に変位する際の動作については、以下の通りである。可動部材１０１はカム軸５１と同期して回転しつつ、任意のタイミングで阻止位置に変位する。このため、当接部材１０３から見ると可動部材１０１が突出する可能性がある凹部１０３ｂの領域は、軸心ｘ回りに３６０度にわたる環状の領域である。これに対して、図１７、図１８に示されるように、可動部材１０１が当接部材１０３と干渉することなく阻止位置に変位可能な範囲は軸心ｘ回りに約２７０度の広範囲にわって形成されている。このため、可動部材１０１が阻止位置に円滑に変位することができる。

５．１．２ 逆回転阻止機構５４〜駆動機構１０５
次に、上述した可動部材１０１を進退移動させる駆動機構１０５の構成について説明する。図１５を参照する。駆動機構１０５は、カム軸スプロケット６２の一方面に連結されたブラケット１１１を備えている。ブラケット１１１の両側には一対の支持アーム部１１１ａが突出して形成されている。一対の支持アーム部１１１ａの間には、支軸１１３が回転可能に保持されている。支軸１１３には、ウエイト部材１１５が回転可能に支持されている。ウエイト部材１１５のカム軸スプロケット６２側には、ブロック形状を呈するウエイト主部１１５ａを有する。

ブラケット１１１には、バネ受け突起１１１ｂが突出して形成されている。バネ受け突起１１１ｂには引張りバネ１１７の一端が係止されている。引張りバネ１１７の他端はウエイト部材１１５に係止されている。引張りバネ１１７はウエイト主部１１５ａが支軸１１３回りに軸心ｘに近づく方向にウエイト部材１１５を付勢している。ウエイト主部１１５ａの上端には両側方に延びる一対のストッパ片１１５ｂが形成されている。各ストッパ片１１５ｂがそれぞれ支持アーム部１１１ａに受け止められることで、ウエイト部材１１５が支軸１１３回りに正逆方向に回転することがそれぞれ制限される。

ウエイト主部１１５ａのカム軸スプロケット６２側とは反対側には２つのアーム部１１５ｃが連続して形成されている。各アーム部１１５ｃは、その間に可動部材１０１を挿入可能な間隔をあけて配置されている。各アーム部１１５ｃは軸心ｘに近づく方向に屈曲しており、その端部にはそれぞれ所定の深さを有するスリット溝１１５ｄが形成されている。各スリット１１５ｄには操作ピン１１９の両端が挿入されており、スリット１１５ｄの深さ方向に沿って操作ピン１１９が摺動可能に挿入されている。操作ピン１１９は可動部材１０１の外周面を貫通しており、可動部材１０１を回転可能に保持している。

そして、カム軸スプロケット６２が軸心ｘ回りに回転するとき、これと一体にブラケット１１１および支軸１１３が軸心ｘ回りに回転する。これにより、ウエイト部材１１５は軸心ｘ回りに回転する。このとき、ウエイト部材１１５にはカム軸スプロケット６２の半径方向外向きに遠心力が発生する。

この遠心力はウエイト部材１１５を支軸１１３回りにウエイト主部１１５ａが軸心ｘから遠ざかる方向に回転させるように働く。ウエイト部材１１５の支軸１１３回りの回転は、この遠心力と、引張りバネ１１７の付勢力と、後述する状態保持機構５５による保持力の含めた三者の関係で決まる。

ここで、図１４において二点鎖線で示されるウエイト部材１１５のように、ウエイト部材１１５が支軸１１３回りでウエイト主部１１５ａが軸心ｘから遠ざかる方向に回転すると、操作ピン１１９がスリット１１５ｄを摺動しつつ、カム軸スプロケット６２に近づく方向に前進移動する。操作ピン１１９の前進移動に連動して、可動部材１０１は当接部材１０３側へ前進し、阻止位置に変位する（図１４において二点鎖線で示される可動部材１０１）。

他方、図１４において実線で示されるウエイト部材１１５のように、ウエイト部材１１５が支軸１１３回りでウエイト主部１１５ａが軸心ｘに近づく方向に回転すると、操作ピン１１９がスリット１１５ｄを摺動しつつ、カム軸スプロケット６２側から離れる方向に後退移動する。操作ピン１１９の後退移動に連動して、可動部材１０１は当接部材１０３側から後退し、許容位置に変位する（図１４において実線で示される可動部材１０１）。このようにして、可動部材１０１は阻止位置と許容位置とにわたって変位する。

上述したように駆動機構１０５は、ブラケット１１１、支軸１１３、ウエイト部材１１５、引張りバネ１１７、操作ピン１１９とを備えて構成されている。また、引張りバネ１１７はこの発明における付勢機構に相当する。

５．２ 状態保持機構５５
実施例２における状態保持機構５５は、可動部材１０１に直接的に保持力を与えることで逆回転阻止機構５４の状態を保持する。以下に具体的な状態保持機構５５の構成を説明する。

状態保持機構５５は、角ボス部８６と、係合ピン８７と、圧縮コイルバネ８８と止めネジ８９とを備えて構成されている。角ボス部８６はその前端が可動部材１０１の外周面に近接して対向にするように配置されている。係合ピン８７は圧縮コイルバネ８８によって可動部材１０１の外周面に向かう方向に付勢されている。

可動部材１０１の外周面には、進退方向に並ぶ第１凹部１０１ａと第２凹部１０１ｂが形成されている。第１凹部１０１ａは、可動部材１０１が許容位置にあるときに係合ピン８７と対向するように配置されている。第２凹部１０１ｂは、可動部材１０１が阻止位置にあるときに係合ピン８７と対向するように配置されている。

そして、逆回転阻止機構５４が許容状態にあるとき、係合ピン８７は第１凹部１０１ａに係合している。そして、逆回転阻止機構５４が阻止状態にあるときは、係合ピン８７は第２凹部１０１ｂに係合している。このように、状態保持機構５５は逆回転阻止機構５４を阻止状態および許容状態でそれぞれ弾性保持しており、逆回転阻止機構５４が阻止状態と許容状態との間で切り替わる動作に対して抵抗している。逆回転阻止機構５４はこの発明における状態保持機構に相当する。

６．動作
次に、実施例２の動作について、主に逆回転阻止機構５４および状態保持機構５５の中心に、４つの動作状態に分けて説明する。

６．１ エンジン本体３０が停止しているとき
エンジン本体３０が停止しているときは、クランク軸３７が回転していない。よって、カム軸スプロケット６２とカム軸５１は静止している。ブラケット１１１および支軸１１３も静止しており、ウエイト部材１１５も軸心ｘ回りに回転していないので、ウエイト部材１１５には遠心力が生じていない。ウエイト部材１１５は、引張りバネ１１７による付勢力によってウエイト主部１１５ａが軸心ｘに近づく方向に支軸１１３回りに回転した位置にある（図１４において実線で示されるウエイト部材１１５）。

可動部材１０１は許容位置に変位している（図１４において実線で示される可動部材１０１）。すなわち、逆回転阻止機構５４は許容状態であり、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能である。状態保持機構５５は逆回転阻止機構５４を許容状態で弾性保持している。

６．２ 第１カム部材５２によって吸気バルブ４１を開閉しているとき
クランク軸３７の回転に連動して、カム軸スプロケット６２、ブラケット１１１、支軸１１３、カム軸５１および第１カム部材５２など（以下、適宜に「カム軸５１等」と略記する）が一体に回転する。これにより、ウエイト部材１１５、操作ピン１１９、可動部材１０１は、カム軸５１等と同期して軸心ｘ回りに回転する。

クランク軸３７（エンジン本体３０）の回転数が比較的に低い低回転領域では、ウエイト部材１１５に発生する遠心力による力は、引張りバネ１１７の付勢力と状態保持機構５５による抵抗力の和に比べて小さい。この結果、ウエイト部材１１５は支軸１１３回りにウエイト主部１１５ａが軸心ｘに近づく方向に回転した位置に維持される。この結果、可動部材１０１は許容位置に変位したままである。

すなわち、逆回転阻止機構５４は許容状態に保たれ、第２カム部材５３がカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転することを許容している。この場合は、第１カム部材５２がロッカーアーム９１を揺動駆動する。吸気バルブ４１は、第１カム部材５２の横断面形状に基づく正規のバルブリフトで開閉する。

６．３ 第１カム部材５２から第２カム部材５３に切り替わって吸気バルブ４１を開閉しているとき
クランク軸３７（エンジン本体３０）の回転数が高い高回転領域になると、引張りバネ１１７の付勢力と状態保持機構５５による抵抗力の合成に比べ、遠心力の方が大きくなる。この遠心力によってウエイト部材１１５は支軸１１３回りに回転し始める。ウエイト部材１１５の支軸１１３回りの回転に連動して、操作ピン１１９はカム軸スプロケット６２に近づく方向に前進移動し、この操作ピン１１９の前進移動に連動して可動部材１０１は阻止位置に前進移動する（図１４において二点鎖線で示されるウエイト部材１１５および可動部材１０１）。

可動部材１０１の阻止位置への変位に伴い、可動部材１０１の前端部が当接部材１０３の凹部１０３ｂに突出する。この際、上述したように、可動部材１０１が当接部材１０３と干渉するおそれは極力抑制されている。

可動部材１０１と接触面部１０３ｄとが当接するとその瞬間に、第２カム部材５３はカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆおよび逆方向Ｂのいずれにも相対回転不能となり、当接した直後から、第２カム部材５３はカム軸５１によってカム軸回転方向Ｆに回転駆動される。そして、第１カム部材５２に替わって、吸気バルブ４１を開閉させる。

６．４ 第２カム部材５３から第１カム部材５２に切り替わって吸気バルブ４１を開閉しているとき
クランク軸３７（エンジン本体３０）の回転数が高回転領域から低回転領域になると、遠心力が小さくなり、遠心力と状態保持機構５５による抵抗力との合成に比べ、引張りバネ１１７の付勢力の方が大きくなる。この付勢力によってウエイト部材１１５が支軸１１３回りに回転し始める。このウエイト部材１１５の支軸１１３回りの回転に連動して、可動部材１０１は許容位置に後退移動する（図１４において実線で示されるウエイト部材１１５および可動部材１０１）。

これにより、逆回転阻止機構５４は阻止状態から許容状態に切り替わる。当接部材１０３は可動部材１０１に対して逆方向Ｂに相対回転可能になると同時に、第２カム部材５３はカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転可能になる。これにより、第２カム部材５３に替わって第１カム部材５２によって吸気バルブ４１を開閉させる。

このように、実施例２に係る可変動弁装置５０によれば、第２カム部材５３のカム軸５１に対する相対回転を阻止可能な逆回転阻止機構５４と、第２カム部材５３がカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆに相対回転することを阻止する一方向クラッチ６５とを備えている。このため、実施例１と同様に、第１カム部材５２から第２カム部材５３に切り替わる際、安定、確実に正規のバルブリフトで吸気バルブ４１を開閉させることができる。

また、可動部材１０１はカム軸５１の軸心ｘから偏心して設けられ、阻止位置と許容位置との間をカム軸５１の軸心ｘと平行な方向に進退移動する。これにより、カム軸５１の回転によって可動部材１０１自体に発生する遠心力はカム軸５１の径方向であり、可動部材１０１が進退移動する方向（軸心ｘと平行な方向）の成分の成分を含まない。よって、カム軸５１の回転によらず、正確に可動部材１０１をカム軸５１に対して進退移動させることができる。

また、可動部材１０１の前端部を円柱形状とするとともに、当接部材１０３の接触面部１０３ｄを湾曲させているので、可動部材１０１と当接部材１０３とを好適に面接触により当接させることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例１、２では、説明の便宜上、可変動弁装置５０は吸気バルブ４１を開閉させる場合のみを説明したが、これに限られない。すなわち、可変動弁装置５０が排気バルブ４２を開閉させるように構成してもよい。この場合、単一のカム軸５１に吸気バルブ４１用のカム部材と排気バルブ４２用のカム部材とを設けるように構成してもよい。

（２）上述した各実施例１、２では、当接部材７３（１０３）は、ともに突起部７３ａ（１０３ｃ）を有していたが、これに限られない。

（２ａ）たとえば、当接部材を、軸心ｘの周方向に沿って長尺状に形成されている長孔を有するように変更してもよい。この場合、可動部材７１（１０１）を、当接部材に形成された長孔に係合する阻止位置に変位可能に構成することが好ましい。このような構成では、可動部材７１（１０１）は阻止位置に変位するとともに、長孔のカム軸回転方向Ｆ前面側の端縁で当接することで、第２カム部材５３をカム軸５１に対して逆方向Ｂに相対回転することを阻止することができる。したがって、上述した実施例１、２と同様の作用効果を奏する。また、当接部材に形成する長孔の周方向の長さを適宜に設計、選択することで、可動部材７１（１０１）は円滑に阻止位置に変位させるように構成することができる。

（２ｂ）あるいは、当接部材を、可動部材７１（１０１）の外径より若干大きい径で形成された連結孔を有するように変更してもよい。この場合、可動部材７１（１０１）は当接部材に形成された連結孔に係合する阻止位置に変位可能に構成される。このような構成では、可動部材７１（１０１）は阻止位置に変位することによって連結孔と係合し、第２カム部材５３をカム軸５１に対して逆方向Ｂおよびカム軸回転方向Ｆの双方に相対回転することを阻止することができる。したがって、上述した実施例１、２と同様の作用効果を奏する。さらに、可動部材７１（１０１）が連結孔に係合することで、第２カム部材５３がカム軸５１に対してカム軸回転方向Ｆに相対回転することも阻止するように働くので、一方向クラッチ６５にかかる負荷を軽減することができる。

（２ｃ）さらに、当接部材を、（２ａ）で説明した長孔と、（２ｂ）で説明した連結孔とを有するように変更してもよい。この場合には、可変動弁装置５０は、長孔に係合可能な可動部材７１（１０１）と、連結孔に係合可能な可動部材７１（１０１）とを別個に備えるように構成される。ここで、各可動部材７１（１０１）が長孔および連結孔に係合する際には、先に一の可動部材７１（１０１）を長孔に係合させ、その後に他の可動部材７１（１０１）を連結孔に係合させるように構成することが好ましい。各可動部材７１（１０１）をそれぞれ阻止位置に円滑に変位させることができるからである。

（３）上述した各実施例１、２では、状態保持機構５５は逆回転阻止機構５４を許容状態と阻止状態とで保持するように構成していたが、これに限られない。たとえば、逆回転阻止機構５４を許容状態でのみ保持するように状態保持機構５５を構成してもよい。この構成によれば、可動部材７１（１０１）を許容位置から阻止位置へ変位する速度が比較的に高められる。このため、可動部材７１（１０１）を円滑に許容位置から阻止位置に変位させることができる。また、逆に逆回転阻止機構５４を阻止状態でのみ保持するように状態保持機構５５を構成してもよい。なお、これらの変更は、実施例１で説明した第１凹部８１ｄ、第２凹部８１ｅのいずれかのみを操作軸８１に形成することで実現できる。あるいは、実施例２で説明した第１凹部１０１ａ、第２１０１ｂのいずれかのみを可動部材１０１に形成することで実現できる。

（４）上述した実施例１では、状態保持機構５５は直接的に操作軸８１に保持力を与える構成であり、上述した実施例２では、可動部材１０１に直接的に保持力を与える構成であったが、これに限られない。すなわち、実施例１では、ウエイト部材７６または可動部材７１に直接的に保持力を与えるように変更してもよい。また、実施例２では、ウエイト部材１１５または操作ピン１１９に直接的に保持力を与えるように変更してもよい。

（５）上述した各実施例１、２では、係合ピン８７が操作軸８１の第１凹部８１ｄ、第２凹部８１ｅ、または、可動部材１０１の第１凹部１０１ａ、第２凹部１０１ｂに係合するように説明したが、これら第１凹部８１ｄ、第２凹部８１ｅ、第１凹部１０１ａおよび第２凹部１０１ｂの各形状は適宜に設計、選択することができる。たとえば、第１凹部８１ｄ等、第１凹部１０１ａ等の形状を、「Ｖ」の字型、「Ｕ」の字型、あるいは、球状の形状を呈するように構成してもよい。

（６）上述した各実施例１、２では、第１カム部材５２および第２カム部材５３に対してロッカーアーム９１を共用するように構成したが、これに限られない。たとえば、第１カム部材５２と第２カム部材５３とに対してそれぞれ専用のロッカーアームを別個に備えるように変更してもよい。

（７）上述した各実施例１、２では、エンジン装置２０の構造は特に説明しなかったが、可変動弁装置５０を備えるエンジン装置２０であればよい。たとえば、ＳＯＨＣ（シングルオーバーヘッドカムシャフト）構造、ＳＶ（サイドバルブ）構造、ＯＨＶ（オーバーヘッドバルブ）構造、ＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）構造のエンジン装置であってもよい。

（８）上述した各実施例１、２では、ロッカーアーム機構５６を備える可変動弁装置５０を説明したが、これに限られない。ロッカーアーム機構５６を省略して、第１カム部材５２、第２カム部材５３が直接、吸気バルブ４１、排気バルブ４２のステムエンド４７、４８に当接する構造の可変動弁装置５０であってもよい。

（９）上述した各実施例１、２では、車両として自動二輪車について説明したが、これに限られない。たとえば、可変動弁装置５０は自動三輪車両、自動四輪車両あるいは小型船舶のエンジン装置に適用することができる。

（１０）上述した各実施例１、２および上記（１）から（１０）で説明した各変形実施例については、さらに各構成を他の変形実施例の構成に置換または組み合わせるなどして適宜に変更してもよい。

実施例１に係る車両の概略構成を示す模式図である。 エンジン装置の概略構成を示す模式図である。 可変動弁装置の要部の斜視図である。 可変動弁装置の要部の断面図である。 可変動弁装置の要部の分解斜視図である。 可変動弁装置の要部のカム軸に直交する方向から見た平面図である。 可変動弁装置の要部のカム軸に直交する方向から見た平面図である。 可動部材と当接部材との位置関係を示す図であって、（ａ）は可動部材が許容位置に変位している状態を示し、（ｂ）は可動部材が阻止位置に変位している状態を示している。 可動部材が阻止位置へ変位するときの一例を示す図である。 カム軸方向から見た可変動弁装置の平面図であり、（ａ）は逆回転阻止機構が許容状態であるときを示し、（ｂ）は逆回転阻止機構が阻止状態であるときを示している。 第２カム部材によってロッカーアーム機構を上下動させている状態を示す図である。 第１カム部材と第２カム部材との間で切り替わるときのエンジン回転数を模式的に示す図である。 実施例２における可変動弁装置の要部の斜視図である。 実施例２における可変動弁装置の要部の断面図である。 実施例２における可変動弁装置の要部の分解斜視図である。 カム軸方向から見た可変動弁装置の一部断面を含む平面図である。 可動部材と当接部材との位置関係を示す図である。 可動部材と当接部材の分解斜視図である。 先の出願において開示した第２カム部材とロッカーアームとの位置関係を模式的に示す図であり、（ａ）は第２カム部材によってロッカーアームが上昇するときであり、（ｂ）は第２カム部材によってロッカーアームが下降するときである。 第２カム部材のカム角度とリフト量との関係を示す模式図である。

符号の説明

１ … 自動二輪車両
２０ … エンジン装置
３０ … エンジン本体
４１ … 吸気バルブ
４２ … 排気バルブ
５０ … 可変動弁装置
５１ … カム軸
５２ … 第１カム部材
５３ … 第２カム部材
５４ … 逆回転阻止機構
５５ … 状態保持機構
５６ … ロッカーアーム機構
６２ … カム軸スプロケット
６５ … 一方向クラッチ
７１ … 可動部材
７１ａ … 前端部
７１ｂ … 接触面部
７１ｃ … 湾曲面部
７３ … 当接部材
７３ａ … 突起部
７３ｂ … 接触面部
７３ｃ … 傾斜面部
７３ｄ … 先端
７５ … 駆動機構
７６ … ウエイト部材
７７ … 支軸
７８ … ねじりコイルバネ
８１ … 操作軸
８１ｃ … 操作ピン
１０１ … 可動部材
１０３ … 当接部材
１０３ｃ … 突起部
１０３ｄ … 接触面部
１０５ … 駆動機構
１１１ … ブラケット
１１３ … 支軸
１１５ … ウエイト部材
１１７ … 引張りバネ
１１９ … 操作ピン
Ａ … 進入領域
Ｆ … カム軸回転方向
Ｂ … 逆方向

Claims (15)

1. バルブを開閉させるための可変動弁装置であって、
   カム軸回転方向に回転するカム軸と、
   カム軸と同期して回転する第１カム部材と、
   カム軸に対して相対回転可能な第２カム部材と、
   カム軸の回転数に応じた遠心力によって、カム軸回転方向とは反対の逆方向に前記第２カム部材がカム軸に対して相対回転することを阻止可能な逆回転阻止機構と、
   前記第２カム部材がカム軸に対してカム軸回転方向に相対回転することを阻止し、かつ、カム軸に対して逆方向に相対回転することを許容する一方向クラッチ部材と、
   を備えている可変動弁装置。
2. 請求項１に記載の可変動弁装置において、
   前記逆回転阻止機構は、
   前記第２カム部材と同期して回転する当接部材と、
   カム軸と同期して回転し、かつ、前記当接部材のカム軸回転方向背面側に当接可能な阻止位置と前記当接部材と当接しない許容位置とに変位可能な可動部材と、
   を備えている可変動弁装置。
3. 請求項２に記載の可変動弁装置において、
   前記可動部材が前記当接部材と干渉することなく阻止位置に変位可能な領域は、カム軸と同期して前記可動部材が回転する方向に広範囲にわたって形成されている可変動弁装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の可変動弁装置において、
   前記可動部材は、前記阻止位置と前記許容位置との間をカム軸の径方向に進退移動する可変動弁装置。
5. 請求項４に記載の可変動弁装置において、
   前記可動部材が前記許容位置にあるときは前記可動部材の全体がカム軸の内部に収容され、
   前記可動部材が前記阻止位置にあるときは前記可動部材の一部がカム軸の外周面から突出している可変動弁装置。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載の可変動弁装置において、
   前記可動部材と前記当接部材とが面接触によって当接可能な接触面部が、前記可動部材および前記当接部材にそれぞれ形成されている可変動弁装置。
7. 請求項２から請求項６のいずれかに記載の可変動弁装置において、
   前記可動部材の前端部の回転方向後側には凸曲した湾曲面部が形成されている可変動弁装置。
8. 請求項２から請求項７のいずれかに記載の可変動弁装置において、
   前記当接部材は、カム軸に向かって突出し、そのカム軸回転方向背面側で前記可動部材と当接する突起部を有する可変動弁装置。
9. 請求項８に記載の可変動弁装置において、
   前記突起部のカム軸回転方向前面側には、前記可動部材がカム軸回転方向に摺動可能な傾斜面部が形成されている可変動弁装置。
10. 請求項２から請求項９のいずれかに記載の可変動弁装置において、
    カム軸の回転に応じた遠心力によって、前記阻止位置と前記許容位置とにわたって前記可動部材を変位させる駆動機構と、
    を備えている可変動弁装置。
11. 請求項１０に記載の可変動弁装置において、
    前記駆動機構は、
    カム軸と平行に設けられ、カム軸と同期して回転する支軸と、
    前記支軸に回転可能に保持されているウエイト部材と、
    を備え、
    前記ウエイト部材の支軸回りの回転に連動して前記可動部材を変位させる可変動弁装置。
12. 請求項１１に記載の可変動弁装置において、
    カム軸と同期して回転するカム軸スプロケットを備え、
    前記支軸は前記カム軸スプロケットに設けられており、
    前記ウエイト部材は、カム軸の軸心方向から見て前記カム軸スプロケットの周縁より内側で回動する可変動弁装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の可変動弁装置において、
    前記第２カム部材の逆方向の相対回転を阻止しているときの前記逆回転阻止機構の状態を阻止状態とし、前記第２カム部材の逆方向の相対回転を許容しているときの前記逆回転阻止機構の状態を許容状態として、
    前記逆回転阻止機構を前記阻止状態と前記許容状態とでそれぞれ保持して、前記阻止状態と前記許容状態の間で切り換わる逆回転阻止機構の動作に対して抵抗する状態保持機構と、
    を備えている可変動弁装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれかに記載の可変動弁装置と、
    前記可変動弁装置によって開閉されるバルブを有するエンジン本体と、
    を備え、
    前記可変動弁装置が備えているカム軸は前記エンジン本体によって回転駆動されるエンジン装置。
15. 請求項１４に記載のエンジン装置を備えている車輌。
    

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