JP6400040B2 - 可変動弁装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関におけるバルブの作動特性を切替える可変動弁装置に関する。
バルブ作動特性を決めるカムプロファイルが異なる複数のカムロブが外周面に形成されたカムキャリアが、カムシャフトに相対回転を禁止され軸方向に摺動可能に嵌合され、このカムキャリアを軸方向に移動することで、異なるカムロブをバルブに作動してバルブ作動特性を変える可変動弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３９８０６９９号公報
特許文献１に開示された可変動弁装置は、カムシャフトに摺動可能に嵌合するカムキャリア（カム５）には、螺旋状の溝であるリード溝（行程曲線９，10）が形成されており、同リード溝に切替ピン（操作ピン15，16，17，18）が係合することで、カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されて軸方向に移動（シフト）し、バルブ（ガス交換弁１）に作動するカムを切替えることができる。
特許文献１に開示されたカムキャリアの２本のリード溝は、一方がカムキャリアを左シフトするリード溝（行程曲線９）で、他方がカムキャリアを右シフトするリード溝（行程曲線10）である。
このカムキャリアを左右いずれかにシフトさせる一方のリード溝が、バルブリフト量の小さい低速側のカムロブ（カム軌道４）からバルブリフト量の大きい高速側のカムロブに切替える増速側リード溝であり、他方のリード溝が高速側のカムロブから低速側のカムロブに切替える減速側リード溝である。
通常、バルブリフト量の小さい低速側のカムロブからバルブリフト量の大きい高速側のカムロブに切替えるときは、機関回転数を上げて、カムシャフトとともにカムキャリアは増速回転されるが、逆に高速側のカムロブから低速側のカムロブに切替えるときは、カムキャリアは減速回転する。
したがって、通常、増速側リード溝に案内されてカムキャリアがシフトするときは、カムキャリアは増速回転しており、減速側リード溝に案内されてカムキャリアがシフトするときは、カムキャリアは減速回転している。
特許文献１において、増速側リード溝と減速側リード溝の形状の対比については言及していないが、特許文献１に開示されたカム周面とリード溝（行程曲線９，10）の展開図（同特許文献１の図面図３）において、増速側リード溝と減速側リード溝は、該展開図を見る限り、互いに左右対称の同じ溝形状を形成しており、同じ溝形状によりカムキャリアに同じように作用し、カムキャリアは同じようにシフトする。
しかし、カムキャリアが増速回転するときと減速回転するときとでは、リード溝によりシフトするカムキャリアに働く慣性力が異なるので、カムキャリアの変位し過ぎを回避してカムキャリアを円滑にかつ適正にシフトするためには、カムキャリアをシフトするリード溝も、この慣性力を考慮した最適な溝形状とする必要がある。
慣性力によりカムキャリアが変位し過ぎると、切替ピンがリード溝の必要のない余計な部位に摺接してリード溝の摩耗を助長して耐久性が劣ることになる。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、カムキャリアが増速回転するときと減速回転するときとで、カムキャリアをシフトさせるリード溝の溝形状を最適化して、カムキャリアを円滑にかつ適正にシフトさせることができ、リード溝の耐久性を向上させることができる可変動弁装置を供する点にある。
上記目的を達成するために、本発明に係る可変動弁装置は、
内燃機関(E)のシリンダヘッドに回転自在に軸支されたカムシャフトと、
前記カムシャフトの外周に相対回転を禁止され軸方向に摺動可能に嵌合する円筒状部材であって、外周面にカムプロファイルの異なる複数のカムロブが軸方向に隣接して形成されるとともに、切替ピンが係合するリード溝が形成されたカムキャリアと、
前記リード溝に前記切替ピンが係合・離脱可能に進退し、進行した前記切替ピンが係合した前記リード溝により、前記カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されてシフトし、バルブに作動するカムロブを切替えるカム切替機構と、
を備えた可変動弁装置において、
低速側のカムロブから高速側のカムロブに切替える増速側リード溝と、高速側のカムロブから低速側のカムロブに切替える減速側リード溝は、互いに溝形状が異なり、
前記カムロブ(43A,43B)を切替えるために前記リード溝(44)に案内されて前記カムキャリア(43)がシフトを開始して終了するまでに前記カムキャリア(43)が回動するシフト回動角(θａ,θｂ)は、前記増速側リード溝(44l)のシフト回動角(θａ)が前記減速側リード溝(44r)のシフト回動角(θｂ)より小さいことを特徴とする。
この構成によれば、低速側のカムロブから高速側のカムロブに切替える増速側リード溝と、高速側のカムロブから低速側のカムロブに切替える減速側リード溝は、互いに溝形状が異なるので、カムキャリアをシフトさせるリード溝の溝形状を最適化して、カムキャリアに働く慣性力を適度に抑制し、カムキャリアを円滑にかつ適正にシフトさせることができ、リード溝の摩耗を抑えて耐久性を向上させることができる。
前記構成において、
前記カムキャリアをシフトさせるシフト開始タイミングは、前記増速側リード溝のシフト開始タイミングが前記減速側リード溝のシフト開始タイミングより早いようにしてもよい。
この構成によれば、増速側リード溝のシフト開始タイミングが減速側リード溝のシフト開始タイミングより早いので、増速側リード溝によりカムキャリアがシフトされるとき、増速回転するカムキャリアの回転速度が低速である増速過程前期の早いタイミングでシフトを開始することで、カムキャリアに働く慣性力を可及的に抑制しやすく、カムキャリアをより円滑にかつ適正にシフトさせることができる。
前記構成において、
前記シフト回動角は、カムプロファイルの異なる複数の前記カムロブの共通の基礎円がバルブに作用する前記カムキャリアの回動角度内に設定されるようにしてもよい。
この構成によれば、シフト回動角は、カムプロファイルの異なる複数のカムロブの共通の基礎円がバルブに作用するカムキャリアの回動角内に設定されるので、複数のカムロブの共通の基礎円がバルブに作用しているときに、カムキャリアを支障なくシフトさせることができる。
本発明は、カムシャフトと、カムシャフトの外周に相対回転を禁止され軸方向に摺動可能に嵌合するカムキャリアと、カムキャリアのリード溝に切替ピンが係合・離脱可能に進退し、進行した切替ピンが係合したリード溝により、カムキャリアが回転しながら軸方向に案内されてシフトし、バルブに作動するカムロブを切替えるカム切替機構とを備えた可変動弁装置において、低速側のカムロブから高速側のカムロブに切替える増速側リード溝と、高速側のカムロブから低速側のカムロブに切替える減速側リード溝は、互いに溝形状が異なり、それぞれに適した溝形状とするので、カムキャリアをシフトさせるリード溝の溝形状を最適化して、カムキャリアを円滑にかつ適正にシフトさせることができ、リード溝の摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。
本発明の第１の実施の形態に係る可変動弁装置を備えた内燃機関の右側面図である。 同内燃機関の一部カバーを外した左側面図である。 同内燃機関の一部省略し一部バルブの処で断面とした左側面図である。 シリンダヘッドカバーを外しシリンダヘッドを上方から視た上面図である。 さらにカムシャフトホルダを外し同シリンダヘッドを上方から視た上面図である。 さらにカムキャリアとともにカムシャフトを外し同シリンダヘッドを上方から視た上面図である。 図４におけるVII-VII線矢視断面図である。 シリンダヘッドカバーを加えた図４におけるVIII-VIII線矢視断面図である。 シリンダヘッドカバーを加えた図４におけるIX-IX線矢視断面図である。 図２におけるX−X矢視断面図である。 吸気側カム切替機構と排気側カム切替機構の主要な要素のみを示す斜視図である。 切替ピンの斜視図である。 吸気側切替駆動シャフトと第１切替ピンの分解斜視図である。 吸気側切替駆動シャフトに第１切替ピンと第２切替ピンを組付けた斜視図である。 排気側切替駆動シャフトに第１切替ピンを組付けた斜視図である。 吸気側カム切替機構の主要部材の動作過程を経時的に順に示した説明図である。 排気側カム切替機構の主要部材の動作過程を経時的に順に示した説明図である。 吸気側カムキャリアおよび吸気側カムシャフトをリード溝円筒部で切断した断面図である。 リード溝円筒部のリード溝の展開図である。
以下、本発明に係る第１の実施の形態について図１ないし図１９に基づいて説明する。
本実施の形態に係る可変動弁装置40を備えた内燃機関Ｅは、水冷式の単気筒４ストローク内燃機関であり、４バルブ方式のDOHC構造の動弁機構を備えている図示しない自動二輪車に搭載される。
なお、本明細書の説明において、前後左右の向きは、自動二輪車の直進方向を前方とする通常の基準に従うものとし、図面において、ＦＲは前方を，ＲＲは後方を、ＬＨは左方を，ＲＨは右方を示すものとする。
内燃機関Ｅは、クランクシャフト10を車両の車幅方向（左右方向）に指向させて横置きに車両に搭載される。
この左右方向に指向したクランクシャフト10を軸支するクランクケース１は、図３を参照して、クランクシャフト10が配置されるクランク室１ｃを形成するとともに、クランク室１ｃの後方には変速機Ｍを収容するミッション室１ｍが形成され、クランク室１ｃの下方には略水平な仕切壁１ｈで仕切られてオイルを貯留するオイルパン室１ｏが一体に形成される構造をしている。
図１ないし図３を参照して、内燃機関Ｅは、上記クランクケース１のクランク室１ｃの上に、１本のシリンダ２ａを有するシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部にガスケットを介して結合されるシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上部に被せられるシリンダヘッドカバー４とから構成される機関本体を備える。
シリンダブロック２のシリンダ２ａの中心軸線であるシリンダ軸線Ｌｃは、若干後方に傾いており、クランクケース１の上に重ねられるシリンダブロック２，シリンダヘッド３，シリンダヘッドカバー４は、クランクケース１から若干後傾した姿勢で上方に延出している。
また、クランクケース１の下方には、前記オイルパン室１ｏを形成するオイルパン５が延出している。
クランクケース１のミッション室１ｍには、変速機Ｍのメインシャフト11とカウンタシャフト12とが、クランクシャフト10と平行に左右水平方向に指向して配設されており（図３参照）、カウンタシャフト12はクランクケース１を左方に貫通して外部に突出して出力シャフトとなっている。
クランク室１ｃの後方のミッション室１ｍに配設される変速機Ｍは、メインギヤ群11ｇおよびカウンタギヤ群12ｇがそれぞれ設けられた前記メインシャフト11およびカウンタシャフト12と、変速操作機構により操作されるシフトドラム16およびシフトフォーク17ａ，17ｂ，17ｃを有する変速切換え機構15とを備える（図３参照）。
図３を参照して、シリンダブロック２のシリンダ２ａ内を往復動するピストン20とクランクシャフト10は、各々のピストンピン20ｐとクランクピン10ｐとに両端を支承されたコネクティングロッド21により連結されてクランク機構を構成している。
本内燃機関Ｅは、４バルブ方式でDOHC構造の可変動弁装置40を備えている。
図３を参照して、シリンダヘッド３には、シリンダ２ａに対応して、シリンダ軸線方向でピストン20の頂面に対向して燃焼室30が構成され、燃焼室30からは、吸気ポート31ｉが２本前方に湾曲し斜め上方に延出するとともに、排気ポート31ｅが２本後方に湾曲して延出している。
２本の吸気ポート31ｉ，31ｉは、上流側で合流し、その延長である吸気通路にはスロットルボディ22が介装され、スロットルボディ22の吸気通路上流側は開放されている。
燃焼室30の天井壁中央には点火プラグ23が先端を燃焼室30に臨ませて取り付けられる。
シリンダヘッド３に一体に嵌着されたバルブガイド32ｉ，32ｅにそれぞれ摺動可能に支持される吸気バルブ41および排気バルブ51は、内燃機関Ｅに備えられる可変動弁装置40により駆動されて、吸気ポート31ｉの吸気開口および排気ポート31ｅの排気開口をクランクシャフト10の回転に同期して開閉する。
可変動弁装置40は、シリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー４により形成される動弁室３ｃ内に設けられる。
可変動弁装置40の一部を外しシリンダヘッド３を上方から視た上面図である図６を参照して、シリンダヘッド３は、前後の前側壁３Ｆｒ，後側壁３Ｒｒと左右の左側壁３Ｌ，右側壁３Ｒにより矩形状をなし、左側壁３Ｌに寄って平行に形成された軸受壁３Ｕにより動弁室３ｃを仕切って左側にギア室３ｇを形成している。
また、動弁室３ｃは燃焼室30の上方に位置し、軸受壁３Ｖにより左右の室に仕切られている。
ギア室３ｇを仕切る軸受壁３Ｕの上端面には、前後に半円弧面をなす軸受凹面３Ui，３Ueが形成され、動弁室３ｃ内を仕切る軸受壁３Ｖの上端面には、前後に半円弧面をなす軸受凹面３Vi，３Veが形成されるとともに、中央に点火プラグ23を嵌挿するプラグ嵌挿筒部３Vｐが形成されている。
左右１対の吸気バルブ41，41の上を左右方向に指向して配設された吸気側カムシャフト42と左右１対の排気バルブ51，51の上を左右方向に指向して配設された排気側カムシャフト52が、シリンダヘッド３の軸方向（左右方向）に垂直な軸受壁３Ｕ，３Ｖとカムシャフトホルダ33，34に挟まれるようにして回転自在に軸支される（図４，図１０参照）。
図５および図１０を参照して、吸気側カムシャフト42は、左端部が拡径した被軸受部42Ｂを有し、被軸受部42Ｂの左右にフランジ部42Ａ，42Ｃが形成されている。
右側フランジ部42Ｃの右側に外周面にスプライン外歯を形成したスプライン軸部42Ｄが延出している。
吸気側カムシャフト42には、右端面からスプライン軸部42Ｄの内部を経て被軸受部42Ｂの内部まで中心軸に沿って給油路42ｈが穿穴されており、給油路42ｈの左端部からは放射方向に被軸受部42Ｂの外周面まで給油連通孔42haが形成されるとともに、スプライン軸部42Ｄでは軸方向に３か所ほど給油路42ｈから放射方向にカム連通油孔42hb，軸受連通油孔42hc，カム連通油孔42hbが穿孔されている。
左側のカム連通油孔42hb，中央の軸受連通油孔42hc，右側のカム連通油孔42hbは、スプライン軸部42Ｄの外周面に周回するように形成された３条のカム外周溝42bv，軸受外周溝42cv，カム外周溝42bvにそれぞれ開口している（図１０参照）。
給油路42ｈの右端は栓部材45が圧入されて閉塞されている。
シリンダヘッド３の軸受部３UAにおける吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52を軸受する軸受凹面３Ui，３Ueには、図６および図７に示されるように、内周油溝３Uiv，３Uevが形成されている。
一方、カムシャフトホルダ33には、図７を参照して、ホルダ上面に沿って前後方向に穿孔して共通油路33ｓが形成されており、共通油路33ｓは吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52を軸受する各軸受凹面33ｉ，33ｅの上方を共通に通っている。
なお、共通油路33ｓは、後記する締結ボルト38ｄのボルト孔を途中経由している。
この共通油路33ｓから分岐した枝油路33it，33etが、シリンダヘッド３の軸受部３UAとの合せ面に向けて穿設されている（図７参照）。
図７に示されるように、枝油路33itは、シリンダヘッド３側の軸受凹面３Uiの後部側に開口した内周油溝３Uivに連通し、枝油路33etは、シリンダヘッド３側の軸受凹面３Ueの前部側に開口した内周油溝３Uevに連通する。
共通油路33ｓは、後端で垂直油路33ｒと連通し、垂直油路33ｒはシリンダヘッド３の軸受壁３Ｕ側の垂直油路３Urに連通する。
したがって、シリンダヘッド３の垂直油路３Urを通ったオイルは、カムシャフトホルダ33側の垂直油路33ｒを介して共通油路33ｓに流入し、共通油路33ｓから枝油路33it，33etに分配されて、前後の内周油溝３Uiv，３Uevに供給されて、吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52の軸受を潤滑する。
さらに、吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂの給油連通孔42haは内周油溝３Uivに開口しており（図７，図１０参照）、オイルは内周油溝３Uivから給油連通孔42haを通って吸気側カムシャフト42の給油路42ｈに供給される。
同様に、排気側カムシャフト52の被軸受部52Ｂの給油連通孔52haは内周油溝３Uevに開口しており（図７参照）、オイルは内周油溝３Uevから給油連通孔52haを通って排気側カムシャフト52の給油路52ｈに供給される。
そして、図１０を参照して、吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂの給油連通孔42haから給油路42ｈに供給されたオイルは、カム連通油孔42hb，軸受連通油孔42hc，カム連通油孔42hbからスプライン軸部42Ｄの外周面に排出される。
排気側カムシャフト52の被軸受部52Ｂの給油連通孔52haから給油路52ｈに供給されたオイルは、図示しない同様の連通油孔からスプライン軸部52Ｄの外周面に排出される。
吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Ｄには、円筒状部材である吸気側カムキャリア43がスプライン嵌合する。
したがって、吸気側カムキャリア43は、吸気側カムシャフト42に対して相対回転を禁止されて軸方向に摺動可能に嵌合する。
このスプライン嵌合部にカム連通油孔42hb，軸受連通油孔42hc，カム連通油孔42hbから排出されたオイルが供給される（図１０参照）。
図１０に示されるように、吸気側カムシャフト42の拡径部である被軸受部42Ｂの右側フランジ部42Ｃの吸気側カムキャリア43の左端部が当接する右側面に、吸気側カムキャリア43の左端部が挿入可能な凹部42Chが形成されている。
吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂの右側面に形成された凹部42Chにより吸気側カムキャリア43の必要な移動スペースを確保しながら、吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂを吸気側カムキャリア43側に寄せて吸気側カムシャフト42を短く設定できる。
吸気側カムキャリア43は、外周面にカム山が低くバルブリフト量の小さい低速側カムロブ43Ａとカム山が高くバルブリフト量の大きい高速側カムロブ43Ｂが軸方向左右に隣接したものが、軸方向で所定幅の被軸受円筒部43Ｃを間に挟んで左右に１組ずつそれぞれ形成されている。
隣接する低速側カムロブ43Ａと高速側カムロブ43Ｂは、カムプロファイルの基礎円の外径は互いに等しく同じ周方向位置にある（図８参照）。
図５および図１０を参照して、吸気側カムキャリア43は、左側の低速側カムロブ43Ａと高速側カムロブ43Ｂの組のうち左側の低速側カムロブ43Ａより左側に、リード溝44が周回するように形成されたリード溝円筒部43Ｄを有し、右側の低速側カムロブ43Ａと高速側カムロブ43Ｂの組のうち右側の高速側カムロブ43Ｂより右側に、右端円筒部43Ｅを有する。
リード溝円筒部43Ｄの外径は、低速側カムロブ43Ａと高速側カムロブ43Ｂの同径の基礎円の外径より小さい（図１０参照）。
リード溝円筒部43Ｄのリード溝44は、軸方向所定位置で円環状に周方向に一周する環状リード溝44ｃが形成されるとともに、環状リード溝44ｃから左右に枝分かれして軸方向左右に所定距離離れた位置まで螺旋状に左シフトリード溝44ｌと右シフトリード溝44ｒが形成されている（図４，図１０参照）。
左シフトリード溝44ｌは、吸気側カムキャリア43の左端面に近接して形成されている。
したがって、吸気側カムキャリア43の端部をできるだけ短くして吸気側カムキャリア43自体の軸方向幅を小さく抑えることができる。
図１０に示されるように、吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂの右側面に形成された凹部42Chに吸気側カムキャリア43の左端部が挿入されたとき、吸気側カムキャリア43の左端面に近接して形成された左シフトリード溝44ｌの一部も凹部42Chに挿入されるが、左シフトリード溝44ｌのその他の部分は凹部42Chに入らずに露出しているので、後記する第１切替ピン73の係合には支障はなく、カム切替えが可能である。
図１０を参照して、吸気側カムキャリア43の被軸受円筒部43Ｃには、軸方向２カ所に円筒の内外を連通する軸受給油孔43Ca，43Cbが形成されている。
また、低速側カムロブ43Ａおよび高速側カムロブ43Ｂにも内側から基礎円のカム面の外側に連通するカム給油孔43Ah，43Bhがそれぞれ形成されている（図９，図１０参照）。
吸気側カムキャリア43および排気側カムキャリア53は、図９に示す側面視で時計回りに回転し、回転する吸気側カムキャリア43の図９に示される高速側カムロブ43Ｂのカム面は、後記する吸気ロッカアーム72に摺接して吸気ロッカアーム72を揺動し吸気バルブ41を作動する。
高速側カムロブ43Ｂのカム山のカム面には、先に吸気ロッカアーム72に摺接してカム面圧が上昇する側とその後で吸気ロッカアーム72に摺接してカム面圧が下降する側とがあるが、高速側カムロブ43Ｂのカム給油孔43Bhは、高速側カムロブ43Ｂの基礎円のカム面のうちカム山のカム面圧が下降する側よりカム面圧が上昇する側に近い位置に開口するように穿設されている。
低速側カムロブ43Ａのカム給油孔43Ahも同様に、低速側カムロブ43Ａの基礎円のカム面のうちカム面圧が上昇する側に近い位置に開口するように穿設されている。
また排気側カムキャリア53の低速側カムロブ53Ａおよび高速側カムロブ53Ｂにおけるカム給油孔も同様である。
吸気側カムキャリア43の右端円筒部43Ｅには、有底円筒状をしたキャップ部材46が嵌合して被せられる。
また、吸気側カムシャフト42の左側フランジ部42Ａには、吸気側被動ギア47が同軸に左側から嵌合して２本のねじ48，48により一体に締結される（図１０参照）。
図１０を参照して、吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Ｄに吸気側カムキャリア43をスプライン嵌合し、吸気側カムキャリア43の右端円筒部43Ｅにキャップ部材46を被せた状態で、吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂがシリンダヘッド３の軸受壁３Ｕに形成された軸受凹面３Uiとカムシャフトホルダ33の半円弧面の軸受凹面33ｉに挟まれて回転自在に軸支されるとともに、吸気側カムキャリア43の被軸受円筒部43Ｃがシリンダヘッド３の軸受壁３Ｖに形成された軸受凹面３Viとカムシャフトホルダ34の半円弧面の軸受凹面34ｉに挟まれて回転自在に軸支される。
吸気側カムシャフト42は、被軸受部42Ｂの左右のフランジ部42Ａ，42Ｃがシリンダヘッド３の軸受壁３Ｕとカムシャフトホルダ33を挟むようにして軸方向の位置決めがなされており、左側フランジ部42Ａに取り付けられた吸気側被動ギア47はギア室３ｇ内に位置する。
このように軸方向の位置決めがなされて回転する吸気側カムシャフト42のスプライン軸部42Ｄにスプライン嵌合された吸気側カムキャリア43は、吸気側カムシャフト42とともに回転しながら軸方向に移動可能である。
吸気側カムキャリア43は、軸方向で所定幅の被軸受円筒部43Ｃがシリンダヘッド３の軸受壁３Ｖとカムシャフトホルダ34により軸受されるので、軸受壁３Ｖとカムシャフトホルダ34を挟んで左側に対向する高速側カムロブ43Ｂと右側に対向する低速側カムロブ43Ａが、軸受壁３Ｖとカムシャフトホルダ34に当接することにより吸気側カムキャリア43の軸方向の移動が規制される（図１０参照）。
図１０を参照して、吸気側カムシャフト42の給油路42ｈ内のオイルは、カム連通油孔42hb，軸受連通油孔42hc，カム連通油孔42hbから各カム外周溝42bv，軸受外周溝42cv，カム外周溝42bvにそれぞれ吐出されてスプライン軸部42Ｄの外周の吸気側カムキャリア43とのスプライン嵌合部を潤滑するとともに、吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂの軸受連通油孔42hcは、軸受壁３Ｖとカムシャフトホルダ34と同じ軸方向位置にあり、同軸受連通油孔42hcに対応して軸方向に移動する吸気側カムキャリア43の被軸受円筒部43Ｃには２つの軸受給油孔43Ca，43Cbがあり、吸気側カムキャリア43の左シフト時は図５に示すように一方の軸受給油孔43Cbが軸受連通油孔42hcに対向し、右シフト時は他方の軸受給油孔43Caが軸受連通油孔42hcに対向するので、いずれのシフト時も軸受給油孔43Caまたは軸受給油孔43Cbのいずれかを介して軸受凹面３Vi，34ｉにオイルが供給され潤滑することができる。
なお、吸気側カムキャリア43の軸方向移動を規制して位置決めするのに、吸気側カムキャリア43の内周面における軸受給油孔43Ca，43Cbの軸方向位置にそれぞれ球面状の係合凹部を形成し、吸気側カムシャフト42内の軸受連通油孔42hcの軸方向位置に内装されたコイルばねにより付勢された係合ボールが、吸気側カムシャフト42の外周面から出没自在に突出して２つの係合凹部のいずれかに係合して位置決めされるようにしてもよい。
２つの係合凹部と係合ボールは、上記位置関係を保てば、吸気側カムキャリア43と吸気側カムシャフト42の軸方向のどの位置にでも設けることができる。
また、吸気側カムシャフト42の軸受連通油孔42hcの両側のカム連通油孔42hb，42hbは、それぞれ吸気バルブ41，41（および後記する吸気ロッカアーム72，72）と同じ軸方向位置にあって、吸気側カムキャリア43の左シフト時には、高速側カムロブ43Ｂ，43Ｂが同じ軸方向位置となり（図５参照）、吸気側カムキャリア43の右シフト時には、低速側カムロブ43Ａ，43Ａが同じ軸方向位置となる。
したがって、吸気側カムキャリア43が左シフトしたときは、図１０に示されるように、高速側カムロブ43Ｂ，43Ｂのカム給油孔43Bh，43Bhが吸気側カムシャフト42のカム連通油孔42hb，42hbに対向して、高速側カムロブ43Ｂ，43Ｂのカム面にオイルが供給され吸気ロッカアーム72，72との摺接部を潤滑する。
吸気側カムキャリア43が右シフトしたときは、低速側カムロブ43Ａ，43Ａのカム給油孔43Ah，43Ahが吸気側カムシャフト42のカム連通油孔42hb，42hbに対向して低速側カムロブ43Ａ，43Ａのカム面にオイルが供給され吸気ロッカアーム72，72との摺接部を潤滑する。
このように、左右いずれのシフト時もカムロブ43Ａ，43Ｂと吸気ロッカアーム72との摺接部にオイルを供給して潤滑することができる。
一方で、排気側カムシャフト52は、吸気側カムシャフト42と同じ形状をしており、左側フランジ部52Ａ，被軸受部52Ｂ，右側フランジ部52Ｃ，スプライン軸部52Ｄが順に形成されている（図５参照）。
そして、排気側カムシャフト52のスプライン軸部52Ｄにスプライン嵌合される排気側カムキャリア53は、吸気側カムキャリア43と同じように、外周面にカム山が低くバルブリフト量の小さい低速側カムロブ53Ａとカム山が高くバルブリフト量の大きい高速側カムロブ53Ｂが軸方向左右に隣接したものが、軸方向で所定幅の被軸受円筒部53Ｃを間に挟んで左右に１組ずつそれぞれ形成されている。
隣接する低速側カムロブ53Ａと高速側カムロブ53Ｂは、カムプロファイルの基礎円の外径は互いに等しい。
しかし、図１１を参照して、排気側カムキャリア53は、吸気側カムキャリア43と異なり、リード溝が２カ所に分かれて形成されており、左側の組の低速側カムロブ53Ａの左側に、左側リード溝54が周回するように形成されたリード溝円筒部53Ｄを有し、右側の組の高速側カムロブ53Ｂの右側に右側リード溝55が周回するように形成されたリード溝円筒部53Ｅを有し、このリード溝円筒部53Ｅの右側に右端円筒部53Ｆを有する。
リード溝円筒部53Ｄ，53Ｅの外径は、低速側カムロブ53Ａと高速側カムロブ53Ｂの同径の基礎円の外径より小さい。
図４および図５を参照して、左側のリード溝円筒部53Ｄのリード溝54は、排気側カムキャリア53の左端面に近接する軸方向所定位置で周方向に一周する環状リード溝54ｃが形成され、環状リード溝54ｃから右に枝分かれして軸方向右に所定距離離れた位置まで螺旋状に右シフトリード溝54ｒが形成されている。
右側のリード溝円筒部53Ｅのリード溝55は、軸方向所定位置で周方向に一周する環状リード溝55ｃが形成され、環状リード溝55ｃから左に枝分かれして軸方向左に所定距離離れた位置まで螺旋状に左シフトリード溝55ｌが形成されている。
排気側カムキャリア53の右端円筒部53Ｆ（図１１参照）には、有底円筒状をしたキャップ部材56が嵌合して被せられる（図５参照）。
また、排気側カムシャフト52の左側フランジ部52Ａには、排気側被動ギア57が同軸に左側から嵌合して２本のねじ58，58により一体に締結される（図４，図５参照）。
図５を参照して、排気側カムシャフト52のスプライン軸部52Ｄに排気側カムキャリア53をスプライン嵌合し、排気側カムキャリア53の右端円筒部53Ｆにキャップ部材56を被せた状態で、図６に示される排気側カムシャフト52の被軸受部52Ｂをシリンダヘッド３の軸受壁３Ｕに形成された軸受凹面３Ｕｅとカムシャフトホルダ33の半円弧面の軸受凹面に挟まれて回転自在に軸支されるとともに、排気側カムキャリア53の被軸受円筒部53Ｃをシリンダヘッド３の軸受壁３Ｖに形成された軸受凹面３Veとカムシャフトホルダ34の半円弧面の軸受凹面に挟まれて回転自在に軸支される（図４参照）。
排気側カムシャフト52は、被軸受部52Ｂの左右のフランジ部52Ａ，52Ｃがシリンダヘッド３の軸受壁３Ｕとカムシャフトホルダ33を挟むようにして軸方向の位置決めがなされており、左側フランジ部52Ａに取り付けられた排気側被動ギア57はギア室３ｇ内に位置する。
このように軸方向の位置決めがなされて回転する排気側カムシャフト52のスプライン軸部52Ｄにスプライン嵌合された排気側カムキャリア53は、排気側カムシャフト52とともに回転しながら軸方向に移動可能である。
排気側カムキャリア53は、軸方向で所定幅の被軸受円筒部53Ｃがシリンダヘッド３の軸受壁３Ｖとカムシャフトホルダ34により軸受されるので、軸受壁３Ｖとカムシャフトホルダ34を挟んで左側に対向する高速側カムロブ53Ｂと右側に対向する低速側カムロブ53Ａが、軸受壁３Ｖとカムシャフトホルダ34に当接することにより排気側カムキャリア53の軸方向の移動が規制される。
なお、排気側カムシャフト52と排気側カムキャリア53のスプライン嵌合部やその他の軸受を潤滑するオイルの供給経路は、吸気側カムシャフト42と吸気側カムキャリア43の構造と略同じである。
吸気側カムシャフト42の左側フランジ部42Ａに取り付けられた吸気側被動ギア47と排気側カムシャフト52の左側フランジ部52Ａに取り付けられた排気側被動ギア57は、ギア室３ｇに前後に並んで配設されている。
図２に示されるように、この前後の同径の吸気側被動ギア47と排気側被動ギア57の双方に噛合するアイドルギア61が、両者の間の下方に設けられる。
アイドルギア61は、吸気側被動ギア47および排気側被動ギア57より大径のギアであり、図１０に示されるように、シリンダヘッド３の左側壁３Ｌと軸受壁３Ｕとの間にギア室３ｇを貫通して架設される円筒状支軸65にベアリング63を介して回転自在に軸支されている。
円筒状支軸65は左側壁３Ｌを貫通してボルト64により軸受壁３Ｕに固定される。
円筒状支軸65は、大径部端面がベアリング63のインナレースをカラー部材65ａを介して軸受壁３Ｕとの間に挟み、ボルト64により締付けて固定される。
図１０を参照して、アイドルギア61は、ベアリング63のアウタレースに嵌合する円筒ボス部61ｂが右側に突出して形成されており、この円筒ボス部61ｂの外周にアイドルチェーンスプロケット62が嵌着されている。
アイドルチェーンスプロケット62は、アイドルギア61と略同径の大きな外径を有する。
この大径のアイドルチェーンスプロケット62は、図７および図１０に示されるように、吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂおよび排気側カムシャフト52の被軸受部52Ｂを支持する軸受壁３Ｕの上端の軸受凹面３Ui，３Ueを形成する軸受部３UAと同じ軸方向（左右方向）位置にあって、軸受部３UAの下方に位置する。
図４を参照して、シリンダヘッド３の軸受部３UAの軸受凹面３Ui，３Ueに吸気側カムシャフト42の被軸受部42Ｂと排気側カムシャフト52の被軸受部52Ｂを、軸受凹面33ｉ，33ｅで挟んで軸支するカムシャフトホルダ33は、吸気側カムシャフト42を挟んで前後両側のボルト孔を有する締結部位33ａ，33ｂが締結ボルト38ａ，38ｂにより締結され、排気側カムシャフト52を挟んで前後両側のボルト孔を有する締結部位33ｃ，33ｄが締結ボルト38ｃ，38ｄにより締結される。
シリンダヘッド３の軸受部３UAの下方に大径のアイドルチェーンスプロケット62が配置されるので、４本の締結ボルト38ａ，38ｂ，38ｃ，38ｄのうち前後外側２本の締結ボルト38ａ，38ｄは、アイドルチェーンスプロケット62を間に挟んで両側の締結部位33ａ，33ｄを締結する（図４，図７参照）。
また、シリンダヘッド３の軸受壁３Ｕとカムシャフトホルダ33には、図４および図５に示されるように、吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52との間に軸方向内側（右側）に膨出した膨出部３UB,33Ｂが形成されている。
この膨出部３UB,33Ｂは、下方のアイドルチェーンスプロケット62を軸方向内側（右側）に避けた位置まで膨出しており、図４および図５に示されるように、吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Ｄと軸方向位置を同じくして互いに前後に近接して設けられている。
前記４本の締結ボルト38ａ，38ｂ，38ｃ，38ｄのうち内側２本の締結ボルト38ｂ，38ｃは、この膨出部33Ｂに設けられた締結部位33ｂ，33ｃを締結する（図４，図７参照）。
図４を参照して、吸気側カムキャリア43の被軸受円筒部43Ｃと排気側カムキャリア53の被軸受円筒部53Ｃを軸受壁３Ｖとの間に挟んで軸支するカムシャフトホルダ34は、被軸受円筒部43Ｃを挟んで前後両側を締結ボルト39ａ，39ｂにより締結され、被軸受円筒部53Ｃを挟んで前後両側を締結ボルト39ｃ，39ｄにより締結される。
カムシャフトホルダ34の中央には、軸受壁３Ｖのプラグ嵌挿筒部３Vｐに連結するプラグ嵌挿筒部34ｐが形成されている（図４参照）。
図２を参照して、大径のアイドルチェーンスプロケット62にはカムチェーン66が巻き掛けられ、同カムチェーン66は、一方で、下方のクランクシャフト10に嵌着された小径の駆動チェーンスプロケット67に巻き掛けられている。
アイドルチェーンスプロケット62と駆動チェーンスプロケット67に巻き掛けられたカムチェーン66は、カムチェーンテンショナガイド68により張力を与えられ、カムチェーンガイド69にガイドされて回動する（図２参照）。
したがって、クランクシャフト10の回転が、カムチェーン66を介してアイドルチェーンスプロケット62に伝達されて、アイドルチェーンスプロケット62をアイドルギア61とともに回転し、アイドルギア61の回転がアイドルギア61と噛合する吸気側被動ギア47と排気側被動ギア57を回転させるので、吸気側被動ギア47が吸気側カムシャフト42と一体に回転し、排気側被動ギア57が排気側カムシャフト52と一体に回転する。
図１１は、可変動弁装置40の吸気側カム切替機構70と排気側カム切替機構80の主要な要素のみを示す斜視図である。
クランクシャフト10に同期して回転する吸気側カムシャフト42と排気側カムシャフト52に、それぞれ吸気側カムキャリア43と排気側カムキャリア53がスプライン嵌合している。
吸気側カムシャフト42の後斜め下方に吸気側カム切替機構70の吸気側切替駆動シャフト71が吸気側カムシャフト42と平行に配設されるとともに、排気側カムシャフト52の後斜め下方に排気側カム切替機構80の排気側切替駆動シャフト81が排気側カムシャフト52と平行に配設される。
吸気側切替駆動シャフト71および排気側切替駆動シャフト81は、シリンダヘッド３に支持される。
図６を参照して、シリンダヘッド３の動弁室３ｃに左右方向に指向した筒状部３Ａが、中央より若干前寄り位置に軸受壁３Ｕから軸受壁３Ｖを貫いて右側壁３Ｒまで一直線に形成されている。
また、シリンダヘッド３の動弁室３ｃに左右方向に指向した筒状部３Ｂが、後側壁３Ｒｒの内面に軸受壁３Ｕから軸受壁３Ｖを貫いて右側壁３Ｒまで一直線に形成されている。
筒状部３Ａの軸孔に吸気側切替駆動シャフト71が軸方向に摺動自在に嵌挿され、筒状部３Ｂの軸孔に排気側切替駆動シャフト81が軸方向に摺動自在に嵌挿される。
筒状部３Ａにおける軸受壁３Ｖを挟んだ両側位置で、左右の吸気バルブ41，41にそれぞれ対応する２カ所が欠損して吸気側切替駆動シャフト71が露出しており、この吸気側切替駆動シャフト71の露出した部分に吸気ロッカアーム72，72が揺動自在に軸支される（図７，図８参照）。
すなわち、吸気側切替駆動シャフト71はロッカアームシャフトを兼ねる。
図１１を参照して、吸気ロッカアーム72の先端部は、吸気バルブ41の上端部に当接し、吸気ロッカアーム72の湾曲した上端面には吸気側カムキャリア43の移動により低速側カムロブ43Ａまたは高速側カムロブ43Ｂのいずれかが摺接する。
したがって、吸気側カムキャリア43が回転すると、低速側カムロブ43Ａまたは高速側カムロブ43Ｂのいずれかが、そのプロファイルに従って吸気ロッカアーム72を揺動し、吸気バルブ41を押圧して燃焼室30の吸気弁口を開く。
同様に、筒状部３Ｂにおける軸受壁３Ｖを挟んだ両側位置で、左右の排気バルブ51，51にそれぞれ対応する２カ所が欠損して排気側切替駆動シャフト81が露出しており、この排気側切替駆動シャフト81の露出した部分に，排気ロッカアーム82が揺動自在に軸支される（図６参照）。
すなわち、排気側切替駆動シャフト81はロッカアームシャフトを兼ねる。
図１１を参照して、排気ロッカアーム82の先端部は、排気バルブ51の上端部に当接し、排気ロッカアーム82の湾曲した上端面には排気側カムキャリア53の移動により低速側カムロブ53Ａまたは高速側カムロブ53Ｂのいずれかが摺接する。
したがって、排気側カムキャリア53が回転すると、低速側カムロブ53Ａまたは高速側カムロブ53Ｂのいずれかが、そのプロファイルに従って排気ロッカアーム82を揺動し、排気バルブ51を押圧して燃焼室30の排気弁口を開く。
図５および図６を参照して、筒状部３Ａの軸受壁３Ｕ寄りの位置で、吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Ｄに対応する箇所に、左右に隣接して２つの円筒ボス部３As，３Asがリード溝円筒部43Ｄに向けて突出して形成されている。
円筒ボス部３Asの内側の孔は、筒状部３Ａを貫通している。
この左右の円筒ボス部３As，３Asの各内側の孔には、それぞれ第１切替ピン73と第２切替ピン74が摺動自在に嵌挿される。
図８を参照して、円筒ボス部３Asの第１切替ピン73（および第２切替ピン74）が突出する先端開口部は、低速側カムロブ43Ａおよび高速側カムロブ43Ｂのカム山の最大径の円と軸方向視（図８）で重なる。
すなわち、カム山の小さい低速側カムロブ43Ａの最大径の円が円筒ボス部３Asの先端開口部と重なる。
よって、吸気側カムシャフト42に吸気側切替駆動シャフト71をできるだけ近づけて配設することができ、内燃機関Ｅの小型化を図ることができる。
図１２を参照して、第１切替ピン73は、先端円柱部73ａと基端円柱部73ｂとを中間連結棒部73ｃが一直線に連結している。
先端円柱部73ａより基端円柱部73ｂは外径が小さい。
また、先端円柱部73ａには縮径した係合端73aeがさらに突出している。
基端円柱部73ｂの中間連結棒部73ｃ側の端面は円錐状をした円錐端面73btを形成している。
なお、基端円柱部73ｂの中間連結棒部73ｃ側の端面は、球面状をしていてもよい。
第２切替ピン74も第１切替ピン73と同じ形状を有している。
一方で、吸気側切替駆動シャフト71は、図１３に示されるように、左側に軸中心を貫通する長孔71ａが形成され、同長孔71ａの左端に軸中心を貫通する円孔71ｂが形成されている。
長孔71ａの幅は、第１切替ピン73の中間連結棒部73ｃの径より若干大きく、円孔71ｂの内径は、基端円柱部73ｂの外径より若干大きいが、先端円柱部73ａの外径よりは小さい。
図１３を参照して、吸気側切替駆動シャフト71の長孔71ａの一方の開口端面は、縁取りされて傾斜して直線的に延びる平坦面71Cｐと、その途中所定位置に所定の形状に凹んで形成された凹曲面71Cｖとからなるカム面71Ｃを構成している。
第１切替ピン73は、吸気側切替駆動シャフト71の長孔71ａに中間連結棒部73ｃが貫通して摺動可能に係合する（図１４参照）。
吸気側切替駆動シャフト71に第１切替ピン73を組付けるには、次のようにする。
図１３に示されるように、第１切替ピン73にコイルばね75を周設するが、コイルばね75は、内径が基端円柱部73ｂの外径より大きく、外径が先端円柱部73ａの外径より小さいので、コイルばね75に第１切替ピン73を基端円柱部73ｂ側から挿入すると、先端円柱部73ａの中間連結棒部73ｃ側の端面がコイルばね75の端部に当接する。
そして、シリンダヘッド３の筒状部３Ａの軸孔に吸気側切替駆動シャフト71を挿入し、その円孔71ｂが筒状部３Ａに形成された円筒ボス部３Asの内側の孔と同軸になるようにしておき、コイルばね75が周設された第１切替ピン73を円筒ボス部３Asの内側の孔に基端円柱部73ｂ側から挿入すると、円筒ボス部３Asの内側の孔にコイルばね75ごと第１切替ピン73が摺動可能に嵌挿され（図８参照）、さらに筒状部３Ａの軸孔に挿入された吸気側切替駆動シャフト71の円孔71ｂを基端円柱部73ｂが貫通する（図１３参照）。
第１切替ピン73の基端円柱部73ｂが吸気側切替駆動シャフト71の円孔71ｂを貫通しても、コイルばね75は貫通できず、コイルばね75は端部が円孔71ｂの開口端面に当接して先端円柱部73ａの端面との間で圧縮される。
この基端円柱部73ｂが円孔71ｂを貫通した状態で、第１切替ピン73の中間連結棒部73ｃが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71ａに対応する位置にあるので、吸気側切替駆動シャフト71を左方に移動すると、コイルばね75が圧縮された状態で中間連結棒部73ｃが長孔71ａに入っていく。
すると、図１４に示されるように、第１切替ピン73はコイルばね75の付勢力により基端円柱部73ｂの円錐端面73btが、吸気側切替駆動シャフト71の長孔71ａの開口端面であるカム面71Ｃに押圧されて係合することで、第１切替ピン73が組付けられる。
このように、第１切替ピン73は、中間連結棒部73ｃが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71ａを貫通し、コイルばね75により付勢されて基端円柱部73ｂの円錐端面73btが吸気側切替駆動シャフト71の長孔71ａの開口端面であるカム面71Ｃに押圧され係合された状態に組付けられるので、吸気側切替駆動シャフト71が軸方向に移動すると、軸方向定位置にあって摺動する第１切替ピン73の基端円柱部73ｂの円錐端面73btが当接するカム面71Ｃが摺動し、カム面71Ｃの形状に案内されて第１切替ピン73が軸方向と直角方向に進退する直動カム機構Ｃａが構成されている。
直動カム機構Ｃａは、第１切替ピン73の円錐端面73btが、吸気側切替駆動シャフト71のカム面71Ｃのうち平坦面71Ｃｐに当接するときは、第１切替ピン73は後退位置にあり、吸気側切替駆動シャフト71が移動してカム面71Ｃのうち凹曲面71Ｃｖに円錐端面73btが当接するようになると、コイルばね75の付勢力により第１切替ピン73は進行するものである。
第２切替ピン74も第１切替ピン73と同じ形状を有して、同じように吸気側切替駆動シャフト71の同じ長孔71ａを貫通し、コイルばね75の付勢力により基端円柱部74ｂの円錐端面74btがカム面71Ｃに押圧されて係合し、直動カム機構Ｃａを構成して組付けられる（図１４参照）。
なお、第１切替ピン73と第２切替ピン74を吸気側切替駆動シャフト71に係合して組付けるときは、第２切替ピン74の方を先に組付ける。
なお、吸気側切替駆動シャフト71の右側の吸気ロッカアーム72が軸支される部位の右側に軸方向に所定長さの長孔である移動規制孔71ｚが形成されており（図１１参照）、シリンダヘッド３の筒状部３Ａに穿孔された小孔３Ahに嵌挿された移動規制ピン76が移動規制孔71ｚを貫通することで、吸気側切替駆動シャフト71の軸方向の移動が所定位置間の移動に規制される（図４参照）。
図１４に示されるように、第１切替ピン73と第２切替ピン74は、吸気側切替駆動シャフト71の共通の長孔71ａを貫通して互いに平行に並んで配設される。
図１４は、吸気側切替駆動シャフト71のカム面71Ｃのうち凹曲面71Ｃｖの中央が、第１切替ピン73の位置にある状態を示しており、第１切替ピン73が凹曲面71Ｃｖに円錐端面73btを当接して進行した位置にあり、第２切替ピン74はカム面71Ｃのうち平坦面71Ｃｐに当接して退行した位置にある。
この状態から吸気側切替駆動シャフト71が右方に移動すると、第１切替ピン73は円錐端面73btが凹曲面71Ｃｖの中央から凹曲面71Ｃｖの傾斜面を上り退行して平坦面71Ｃｐに当接し、第２切替ピン74は円錐端面74btが平坦面71Ｃｐから凹曲面71Ｃｖの傾斜面を下り進行して凹曲面71Ｃｖの中央に当接する。
このように、吸気側切替駆動シャフト71の軸方向の移動により第１切替ピン73と第２切替ピン74を交互に進退させることができる。
なお、第１，第２切替ピン73，74を進行方向に付勢するのに、先端円柱部73ａ，74ａと吸気側切替駆動シャフト71との間にコイルばね75が介装されたが、基端円柱部73ｂ，74ｂの端面（円錐端面73ｂ，74btと反対側の端面）と筒状部３Ａに形成された穴の底面との間にコイルばねを介装してもよい。
図４ないし図６を参照して、シリンダヘッド３における軸受壁３Ｖの左側の筒状部３Ｂの中央で排気ロッカアーム82の左側に、排気側カムキャリア53のリード溝円筒部53Ｄに対応する箇所に、円筒ボス部３Bsがリード溝円筒部53Ｄに向けて突出して形成されるとともに、軸受壁３Ｖの右側の筒状部３Ｂの中央で排気ロッカアーム82の右側に、排気側カムキャリア53のリード溝円筒部53Ｅに対応する箇所に、円筒ボス部３Bsがリード溝円筒部53Ｅに向けて突出して形成されている。
排気側切替駆動シャフト81は、図１１に示すように、左側端部と右側に離れた部位に、それぞれ軸中心を貫通する長孔81ａ１，81ａ２が形成され、同長孔81ａ１，81ａ２の左端に軸中心を貫通する円孔81ｂ１，81ｂ２が形成されている。
長孔81ａ１，81ａ２の幅および円孔81ｂ１，81ｂ２の内径は、前記吸気側切替駆動シャフト71の長孔71ａおよび円孔71ｂと同じである。
排気側切替駆動シャフト81の左側の長孔81ａ１の一方の開口端面は、縁取りされて傾斜して直線的に延びる平坦面81Cｐと、その左寄りに所定の形状に凹んで形成された凹曲面81Cｖとからなるカム面81Ｃ１を構成している。
また、排気側切替駆動シャフト81の右側の長孔81ａ２の一方の開口端面は、縁取りされて傾斜して直線的に延びる平坦面81Cｐと、その右寄りに所定の形状に凹んで形成された凹曲面81Cｖとからなるカム面81Ｃ２を構成している。
排気側切替駆動シャフト81の左右の長孔81ａ１，81ａ２および左右のカム面81Ｃ１，81Ｃ２は、左右対称に形成されている。
図１５を参照して、排気側切替駆動シャフト81の左側の長孔81ａ１には、第１切替ピン83が、中間連結棒部83ｃが貫通して摺動可能に係合し、カム面81Ｃ１により直動カム機構Ｃｂが構成される。
同様に、排気側切替駆動シャフト81の右側の長孔81ａ２には、第２切替ピン84が、摺動可能に係合し、カム面81Ｃ２により直動カム機構Ｃｃが構成される（図６，図１１参照）。
組付け手順は、円孔81ｂ１，81ｂ２を利用して、前記吸気側切替駆動シャフト71と第１切替ピン73の組付けときと同じように行われる。
第１切替ピン83と第２切替ピン84は同時に組付けられる。
なお、排気側切替駆動シャフト81の右側の長孔81ａ２の右隣りに軸方向に所定長さの長孔である移動規制孔81ｚが形成されており、シリンダヘッド３の筒状部３Ｂに穿孔された小孔３Bhに嵌挿された移動規制ピン86が移動規制孔81ｚを貫通することで、排気側切替駆動シャフト81の軸方向の移動が所定位置間の移動に規制される（図６参照）。
図１５は、排気側切替駆動シャフト81の左側のカム面81Ｃ１のうち右側の平坦面81Ｃｐが、第１切替ピン83の位置にある状態を示しており、第１切替ピン83が平坦面81Ｃｐに円錐端面83btを当接して退行した位置にあり、このとき第２切替ピン84は、右側のカム面81Ｃ２のうち凹曲面81Ｃｖに円錐端面83btを当接して進行した位置にある（図６参照）。
この状態から排気側切替駆動シャフト81が右方に移動すると、第１切替ピン83は円錐端面83btが平坦面81Ｃｐから凹曲面81Ｃｖの傾斜面を下り凹曲面81Ｃｖの中央に当接して進行し、第２切替ピン84は円錐端面84btが凹曲面81Ｃｖの中央から凹曲面81Ｃｖの傾斜面を上り平坦面81Ｃｐに当接して退行する。
このように、排気側切替駆動シャフト81の軸方向の移動により第１切替ピン83と第２切替ピン84を交互に進退させることができる。
以上の吸気側カム切替機構70と排気側カム切替機構80は、図８に示されるように、吸気側カムシャフト42の中心軸線Ｃｉおよび排気側カムシャフト52の中心軸線Ｃｅよりクランクシャフト10側に配設されるとともに、一方の吸気側カム切替機構70は、吸気側カムシャフト42の中心軸線Ｃｉを含みシリンダ軸線Ｌｃに平行な吸気側平面Ｓｉと排気側カムシャフト52の中心軸線Ｃｅを含みシリンダ軸線Ｌｃに平行な排気側平面Ｓｅとの間に配設されている。
シリンダヘッド３の右側壁３Ｒには、吸気側切替駆動シャフト71を軸方向に移動する吸気側油圧アクチュエータ77が突設されるとともに、排気側切替駆動シャフト81を軸方向に移動する排気側油圧アクチュエータ87が吸気側油圧アクチュエータ77の後方に並んで突設されている（図１，図４参照）。
吸気側カム切替機構70により吸気側カムキャリア43を移動して、低速側カムロブ43Ａと高速側カムロブ43Ｂを切替えて吸気ロッカアーム72に作用させるときの吸気側カム切替機構70の動きを、図１６の説明図に基づいて説明する。
図１６は、吸気側カム切替機構70の主要部材の動作過程を経時的に順に示している。
図１６の（１）に示す状態は、吸気側カムキャリア43が左側位置にあって、高速側カムロブ43Ｂが吸気ロッカアーム72に作用して、高速側カムロブ43Ｂのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作している。
このとき、吸気側切替駆動シャフト71も左側位置にあって、カム面71Ｃのうち凹曲面71Ｃｖが第１切替ピン73の位置にあって、第１切替ピン73が凹曲面71Ｃｖに当接して進行し吸気側カムキャリア43のリード溝円筒部43Ｄの環状リード溝44ｃに係合している。
第２切替ピン74は、カム面71Ｃの平坦面71Ｃｐに当接して退行しリード溝44から離れている。
したがって、吸気側カムシャフト42にスプライン嵌合して回転する吸気側カムキャリア43は、周方向に一周に亘って形成された環状リード溝44ｃに第１切替ピン73が係合しているので、軸方向に移動せず所定位置に維持されている。
この状態から吸気側油圧アクチュエータ77により吸気側切替駆動シャフト71が右方向に移動すると、第１切替ピン73は凹曲面71Ｃｖの傾斜面に案内されて退行し、第２切替ピン74は平坦面71Ｃｐから凹曲面71Ｃｖの傾斜面に案内されて進行し（図１６の（２）参照）、第１切替ピン73と第２切替ピン74がリード溝44から略同じ距離離れ（図１６の（３）参照）、次いで、第１切替ピン73が平坦面71Ｃｐに当接してさらに退行する代わりに、第２切替ピン74が凹曲面71Ｃｖに当接してさらに進行してリード溝円筒部53Ｄの右シフトリード溝44ｒに係合する（図１６の（４）参照）。
第２切替ピン74が右シフトリード溝44ｒに係合すると、吸気側カムキャリア43は、右シフトリード溝44ｒに案内されて回転しながら軸方向右側に移動する（図１６の（４），（５）参照）。
吸気側カムキャリア43が右方に移動すると、第２切替ピン74は環状リード溝44ｃに係合することになるので、吸気側カムキャリア43は右方に移動した所定位置で維持され（図１６の（５）参照）、このとき、高速側カムロブ43Ｂに代わって低速側カムロブ43Ａが吸気ロッカアーム72に作用して、低速側カムロブ43Ａのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作する。
このように、吸気側切替駆動シャフト71を右方に移動することで、吸気バルブ41に作用するカムロブを、高速側カムロブ43Ｂから低速側カムロブ43Ａに切り替えることができる。
また、この状態から、逆に吸気側切替駆動シャフト71を左方に移動することで、第２切替ピン74が退行して環状リード溝44ｃから離れ、第１切替ピン73が進行して左シフトリード溝44ｌに係合して、左シフトリード溝44ｌに案内されて吸気側カムキャリア43は左方に移動し、吸気バルブ41に作用するカムロブを、低速側カムロブ43Ａから高速側カムロブ43Ｂに切り替えることができる。
次に、排気側カム切替機構80の動きを、図１７の説明図に基づいて説明する。
図１７の（１）に示す状態は、排気側カムキャリア53が左側位置にあって、高速側カムロブ53Ｂが吸気ロッカアーム72に作用して、高速側カムロブ53Ｂのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って吸気バルブ41が動作している。
このとき、排気側切替駆動シャフト81も左側位置にあって、第１切替ピン83は左側のカム面81Ｃ１の平坦面81Ｃｐに当接して退行して左側リード溝54から離れており、右側のカム面81Ｃ２のうち凹曲面81Ｃｖが第２切替ピン84の位置にあって、第２切替ピン84が凹曲面81Ｃｖに当接して進行し排気側カムキャリア53の右側リード溝55の環状リード溝55ｃに係合して、排気側カムキャリア53は軸方向に移動せず所定位置に維持されている。
この状態から排気側油圧アクチュエータ87により排気側切替駆動シャフト81が右方向に移動すると、第２切替ピン84は凹曲面81Ｃｖの傾斜面に案内されて退行し、第１切替ピン83は平坦面81Ｃｐから凹曲面81Ｃｖの傾斜面に案内されて進行し（図１７の（２）参照）、第１切替ピン83と第２切替ピン84がリード溝54，55から略同じ距離離れ（図１７の（３）参照）、次いで、第２切替ピン84が平坦面81Ｃｐに当接してさらに退行する代わりに、第１切替ピン83が凹曲面81Ｃｖに当接してさらに進行して左側リード溝54の右シフトリード溝54ｒに係合する（図１７の（４）参照）。
第１切替ピン83が右シフトリード溝54ｒに係合すると、排気側カムキャリア53は、右シフトリード溝54ｒに案内されて回転しながら軸方向右側に移動する（図１７の（４），（５）参照）。
排気側カムキャリア53が右方に移動すると、第１切替ピン83は環状リード溝54ｃに係合することになるので、排気側カムキャリア53は右方に移動した所定位置で維持され（図１７の（５）参照）、このとき、高速側カムロブ53Ｂに代わって低速側カムロブ53Ａが排気ロッカアーム82に作用して、低速側カムロブ53Ａのカムプロファイルに設定されたバルブ作動特性に従って排気バルブ51が動作する。
このように、排気側切替駆動シャフト81を右方に移動することで、排気バルブ51に作用するカムロブを、高速側カムロブ53Ｂから低速側カムロブ53Ａに切り替えることができる。
また、この状態から、逆に排気側切替駆動シャフト81を左方に移動することで、第１切替ピン83第２切替ピン84が退行して環状リード溝54ｃから離れ、第２切替ピン84が進行して左シフトリード溝55ｌに係合して、左シフトリード溝55ｌに案内されて排気側カムキャリア53は左方に移動し、排気バルブ51に作用するカムロブを、低速側カムロブ43Ａから高速側カムロブ43Ｂに切り替えることができる。
通常、バルブリフト量の小さい低速側カムロブ43Ａ，53Ａからバルブリフト量の大きい高速側カムロブ43Ｂ，53Ｂに切替えるときは、機関回転数を上げて、カムシャフト42，52とともにカムキャリア43，53は増速回転されるが、逆に高速側カムロブ43Ｂ，53Ｂから低速側カムロブ43Ａ，53Ａに切替えるときは、カムキャリア43，53は減速回転する。
したがって、低速側カムロブ43Ａ，53Ａから高速側カムロブ43Ｂ，53Ｂに切替えるべくカムキャリア43，53を案内して左シフトさせる左シフトリード溝44ｌ，55ｌは、増速側リード溝と称することとし、逆に、高速側カムロブ43Ｂ，53Ｂから低速側カムロブ43Ａ，53Ａに切替えるべくカムキャリア43，53を案内して右シフトさせる右シフトリード溝44ｒ，54ｒは、減速側リード溝と称することとする。
図４および図１６に示されるように、吸気側カムキャリア43における増速側リード溝（左シフトリード溝）44ｌと減速側リード溝（右シフトリード溝）44ｒは、互いに左右対称の溝形状をしておらず、それぞれ吸気側カムキャリア43の増速回転と減速回転にそれぞれ適した溝形状を形成している。
図１８は、吸気側カムキャリア43（および吸気側カムシャフト42）をリード溝円筒部43Ｄで切断した断面図であり、図１９は、リード溝円筒部43Ｄのリード溝44（増速側リード溝44ｌ，環状リード溝44ｃ，減速側リード溝44ｒ）の展開図である。
図１８を参照して、低速側カムロブ43Ａと高速側カムロブ43Ｂのカム山のロッカアームを押圧してカム面圧が上昇する側と下降する側のうち下降する側と基礎円との境辺りを基準角度０°とする。
図１９にも示されるように、増速側リード溝44ｌと減速側リード溝44ｒは、左右に偏ることなく周回する環状リード溝44ｃに関して、互いに左右対称ではない。
図１９を参照して、増速側リード溝44ｌは、基準角度０°から回動した回動角度α１で右に曲がり始め、基礎円を徐々に右に変位していき、基礎円の終了するかなり前の回動角度α２（図１８参照）で環状リード溝44ｃに合流する。
したがって、回転する吸気側カムキャリア43のこの増速側リード溝44ｌに第１切替ピン73が係合すると、吸気側カムキャリア43の回動角度α１で吸気側カムキャリア43の左シフトを開始し、回動角度α２で左シフトを終了し、シフト開始回動角度α１からシフト終了回動角度α２までの間のシフト回動角θａで吸気側カムキャリア43を左方向所定位置にシフトして、吸気ロッカアーム72を介して吸気バルブ41を作動するカムロブを低速側カムロブ43Ａから高速側カムロブ43Ｂに切替える。
図１９を参照して、減速側リード溝44ｒは、基準角度０°から前記回動角度α１を僅かに超えた回動角度β１で左に曲がり始め、基礎円を徐々に左に変位していき、回動角度α２を大きく超えて基礎円の終了する僅か手前の回動角度β２（図１８参照）で環状リード溝44ｃに合流する。
したがって、回転する吸気側カムキャリア43のこの減速側リード溝44ｒに第２切替ピン74が係合すると、吸気側カムキャリア43の回動角度β１で右シフトを開始し、回動角度α２で右シフトを終了し、シフト開始回動角度β１からシフト終了回動角度β２までの間のシフト回動角θｂで吸気側カムキャリア43を右方向所定位置にシフトして、吸気ロッカアーム72を介して吸気バルブ41を作動するカムロブを高速側カムロブ43Ｂから低速側カムロブ43Ａに切替える。
増速側リード溝44ｌに案内されて吸気側カムキャリア43が左シフトを開始して終了するまでに吸気側カムキャリア43が回動するシフト回動角θａと、減速側リード溝44rに案内されて吸気側カムキャリア43がシフトを開始して終了するまでに吸気側カムキャリア43が回動するシフト回動角θｂとを比較すると、図１８および図１９に示されるように、減速側リード溝44rのシフト回動角θｂより増速側リード溝44ｌのシフト回動角θａの方が小さい（θａ＜θｂ）。
このように、慣性力を適度に抑制して吸気側カムキャリア43を円滑にかつ適正にシフトさせることで、第１，第２切替ピン73，74がリード溝44の必要もない余計な部分に摺接することを防止して、リード溝44の摩耗を抑えて耐久性を向上させることができる。
特に、減速側リード溝44rにより吸気側カムキャリア43がシフトされるときは、比較的大きく設定されたシフト回動角θｂで吸気側カムキャリア43がシフトされるので、第２切替ピン74が減速側リード溝44rに摺接するときの摩擦抵抗を小さくして、減速側リード溝44rの摩耗をさらに抑えて耐久性を一層向上させることができる。
図１８および図１９に示されるように、増速側リード溝44ｌが吸気側カムキャリア43を左シフトさせるシフト開始回動角度α１は、減速側リード溝44rが吸気側カムキャリア43を右シフトさせるシフト開始回動角度β１より早いタイミングの回動角度にある。
したがって、増速側リード溝44ｌのシフト回動角θａで吸気側カムキャリア43がシフトされるときは、吸気側カムキャリア43は通常増速回転しているので、回転速度が低速である早いタイミングのシフト開始回動角度α１でシフトを開始し、比較的小さいシフト回動角θａだけシフトされるため、シフト回動角θａが回転速度が低速である早い時間帯に偏り、よって、吸気側カムキャリア43に働く慣性力を可及的に抑制しやすく、吸気側カムキャリア43をより円滑にかつ適正にシフトさせることができる。
また、減速側リード溝44rのシフト回動角θｂで吸気側カムキャリア43がシフトされるときは、吸気側カムキャリア43は通常減速回転しているので、シフト開始回動角度β１が多少遅いタイミングでも、元々吸気側カムキャリア43に働く慣性力が小さく、慣性力を容易に抑制することができ、吸気側カムキャリア43をより円滑にかつ適正にシフトさせることができる。
図１８に示されるように、増速側リード溝44ｌのシフト回動角θａと減速側リード溝44rのシフト回動角θｂは、ともに高速側カムロブ43Ｂと低速側カムロブ43Ａの共通の基礎円が吸気ロッカアーム72を介して吸気バルブ41に作用する吸気側カムキャリア43の回動角内に設定されるので、高速側カムロブ43Ｂと低速側カムロブ43Ａの共通の基礎円が吸気ロッカアーム72に接しているときに、吸気側カムキャリア43を支障なくシフトさせることができる。
図４および図１７に示されるように、排気側カムキャリア53における左シフトリード溝（増速側リード溝）55ｌと右シフトリード溝（減速側リード溝）54ｒは、吸気側カムキャリア43のリード溝と同様に、互いに左右対称の溝形状をしておらず、それぞれ排気側カムキャリア53の増速回転と減速回転にそれぞれ適した溝形状を形成している。
したがって、吸気側カムキャリア43と同様に、排気側カムキャリア53を円滑にかつ適正にシフトさせることができ、リード溝54，55の摩耗を抑制して耐久性を向上させることができる。
以上、本発明に係る実施の形態に係る可変動弁装置について説明したが、本発明の態様は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲で、多様な態様で実施されるものを含むものである。
例えば、本実施の形態では、カム切替機構において、切替駆動シャフトを軸方向に移動することで、直動カム機構により切替ピンを進退させていたが、切替駆動シャフトを回動することで、カム面の回動により切替ピンを軸方向と直角な方向に進退させるようにしてもよい。
また、切替駆動シャフトを駆動するのに、油圧アクチュエータを用いたが、電磁ソレノイドや電動モータ等を使用してもよい。
Ｅ…内燃機関、Ｍ…変速機、
３…シリンダヘッド、３Ａ，３Ｂ…筒状部、３ｃ…動弁室、
40…可変動弁装置、
41…吸気バルブ、42…吸気側カムシャフト、42Ａ…左側フランジ部，42Ｂ…被軸受部、42Ｃ…右側フランジ部、42Ｄ…スプライン軸部、
43…吸気側カムキャリア、43Ａ…低速側カムロブ、43Ｂ…高速側カムロブ、43Ｃ…被軸受円筒部、43Ｄ…リード溝円筒部、43Ｅ…右端円筒部、44…リード溝、44ｃ…環状リード溝、44ｌ…増速側リード溝（左シフトリード溝）、44ｒ…減速側リード溝（右シフトリード溝）、
51…排気バルブ、52…排気側カムシャフト、52Ａ…左側フランジ部，52Ｂ…被軸受部、52Ｃ…右側フランジ部、52Ｄ…スプライン軸部、
53…排気側カムキャリア、53Ａ…低速側カムロブ、53Ｂ…高速側カムロブ、53Ｃ…被軸受円筒部、53Ｄ…リード溝円筒部、53Ｅ…リード溝円筒部、54…左側リード溝、54ｃ…環状リード溝、54ｒ…減速側リード溝（右シフトリード溝）、55…右側リード溝、55ｃ…環状リード溝、55ｌ…増速側リード溝（左シフトリード溝）、
70…吸気側カム切替機構、71…吸気側切替駆動シャフト、71Ｃ…カム面、72…吸気ロッカアーム、73…第１切替ピン、74…第２切替ピン、75…コイルばね、Ｃａ…直動カム機構、
80…排気側カム切替機構、81…排気側切替駆動シャフト、81Ｃ１，81Ｃ２…カム面、82…排気ロッカアーム、83…第１切替ピン、84…第２切替ピン、85…コイルばね、Ｃｂ，Ｃｃ…直動カム機構。

Claims (3)

  1. 内燃機関(E)のシリンダヘッド(3)に回転自在に軸支されたカムシャフト(42)と、
    前記カムシャフト(42)の外周に相対回転を禁止され軸方向に摺動可能に嵌合する円筒状部材であって、外周面にカムプロファイルの異なる複数のカムロブ(43A,43B)が軸方向に隣接して形成されるとともに、切替ピン(73,74)が係合するリード溝(44)が形成されたカムキャリア(43)と、
    前記リード溝(44)に前記切替ピン(73,74)が係合・離脱可能に進退し、進行した前記切替ピン(73,74)が係合した前記リード溝(44)により、前記カムキャリア(43)が回転しながら軸方向に案内されてシフトし、バルブ(41)に作動するカムロブ(43A,43B)を切替えるカム切替機構(70)と、
    を備えた可変動弁装置において、
    低速側のカムロブ(43A)から高速側のカムロブ(43B)に切替える増速側リード溝(44l)と、高速側のカムロブ(43B)から低速側のカムロブ(43A)に切替える減速側リード溝(44r)は、互いに溝形状が異なり、
    前記カムロブ(43A,43B)を切替えるために前記リード溝(44)に案内されて前記カムキャリア(43)がシフトを開始して終了するまでに前記カムキャリア(43)が回動するシフト回動角(θａ,θｂ)は、前記増速側リード溝(44l)のシフト回動角(θａ)が前記減速側リード溝(44r)のシフト回動角(θｂ)より小さいことを特徴とする可変動弁装置。
  2. 前記カムキャリア(43)をシフトさせるシフト開始タイミングは、前記増速側リード溝(44l)のシフト開始タイミング(α１)が前記減速側リード溝(44r)のシフト開始タイミング(β１)より早いことを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
  3. 前記シフト回動角(θａ,θｂ)は、カムプロファイルの異なる複数の前記カムロブ(43A,43B)の共通の基礎円がバルブ(41)に作用する前記カムキャリア(43)の回動角内に設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の可変動弁装置。
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