JPWO2015141721A1 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

カムシャフト本体と、第１のカムと、第２のカムと、ロッカーアーム（５）とを備える。第１のカムと第２のカムのバルブリフト量が共に０であるときにカムシャフト本体の回転を軸線方向の往復運動に変換してロッカアーム（５）に伝達し、ロッカーアーム（５）を軸線方向に駆動する駆動装置（６）を備える。駆動装置（６）は、カムシャフト本体の外周部に設けられた前進用カムおよび後退用カムと、前進用カムおよび後退用カムをカムシャフト本体の径方向の一方と他方とから挟む一対のアーム（４５，４６）を有するスライダ(４２)を備える。一方のアームに保持され、前進用カムに選択的に接触する前進用カムフォロアと、他方のアームに保持され、後退用カムに選択的に接触する後退用カムフォロア（４８）とを備える。前進用カムと後退用カムとを動力源として運転形態を切替える駆動装置を備えるエンジンの動弁装置をカムシャフトの軸線方向にコンパクトに形成する。

Description

本発明は、バルブリフト特性が異なる複数のカムを切替える機能を有する多気筒エンジンの動弁装置に関する。

車両に搭載される近年のエンジンとしては、運転中に運転形態を切替えることが可能なものがある。切替えられる運転形態は、燃料消費量や出力特性などが異なる二つの運転形態である。運転形態の切替えは、吸気弁や排気弁を駆動する動弁装置を使用して行われることが多い。

運転形態を切替えることが可能な従来の動弁装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に開示された動弁装置は、カムシャフトと、このカムシャフトと吸気弁または排気弁との間で駆動力を伝達するロッカーアームと、運転形態を切替えるための駆動装置とを備えている。カムシャフトには、吸気弁または排気弁を駆動するための第１のカムおよび第２のカムと、運転形態を切替えるための前進用カムおよび後退用カムとが設けられている。第１のカムと第２のカムは、バルブリフト量が異なる形状に形成されている。これらの第１のカムおよび第２のカムと、ロッカーアームとのうちいずれか一方は、カムシャフトの軸線方向に移動自在に構成されている。

前進用カムと後退用カムは、それぞれ螺旋状に形成されたカム溝によって構成されており、カムシャフトの軸線方向に並べて配設されている。前進用カムの螺旋は、カムシャフトの外周面に沿って軸線方向の一方と回転方向とに延びている。後退用カムの螺旋は、カムシャフトの外周面に沿って軸線方向の他方と回転方向とに延びている。すなわち、前進用カムと後退用カムとは、螺旋の延びる方向が逆方向となる形状に形成されている。

駆動装置は、前進用カムに選択的に接触する前進用カムフォロアと、後退用カムに選択的に接触する後退用カムフォロアとを備えている。前進用カムフォロアと後退用カムフォロアは、第１のカムおよび第２のカムと、ロッカーアームとのうちいずれか一方に連結されている。

この駆動装置の前進用カムフォロアが前進用カムに接触する状態においては、第１のカムおよび第２のカムと、ロッカーアームとのうちいずれか一方がカムシャフトの軸線方向の一方に移動する。後退用カムフォロアが後退用カムに接触することによって、第１のカムおよび第２のカムと、ロッカーアームとのうちいずれか一方がカムシャフトの軸線方向の他方に移動する。このため、第１のカムがロッカーアームに接触する第１の運転形態と、第２のカムがロッカーアームに接触する第２の運転形態とが切り替えられる。このように運転形態が切り替えられる時期は、吸気弁または排気弁が閉じている時期である。

特開２０１０−２４９１２３号公報

特許文献１に記載されている従来のエンジンの動弁装置では、カムシャフトの軸線方向に大型化するという問題があった。この理由は、前進用カムと後退用カムとがカムシャフトの軸線方向に並べて設けられており、カムシャフトが軸線方向に長く形成されるからである。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、前進用カムと後退用カムとを動力源として運転形態を切替える駆動装置を備えているにもかかわらず、カムシャフトの軸線方向にコンパクトに形成されたエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係るエンジンの動弁装置は、シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト本体と、前記カムシャフト本体の吸気弁または排気弁と対応する位置に設けられた第１のカムと、前記第１のカムとはバルブリフト特性が異なる形状に形成され、前記第１のカムと前記カムシャフト本体の軸線方向に隣り合う位置に設けられた第２のカムと、前記カムシャフト本体と平行なロッカーシャフトを中心として揺動自在に支持されるとともに前記軸線方向に移動自在に支持され、前記第１のカムまたは第２のカムと吸気弁または排気弁との間に介在するロッカーアームと、前記カムシャフト本体の回転を前記軸線方向の往復運動に変換して前記ロッカアームに伝達し、前記第１のカムと前記第２のカムのバルブリフト量が共に０であるときに前記ロッカーアームに前記軸線方向へ推力を加え、このロッカーアームを前記第１のカムと接触する第１の位置と前記第２のカムに接触する第２の位置とのいずれか一方の位置に位置付ける駆動装置とを備え、前記駆動装置は、前記カムシャフト本体の外周部に設けられ、前記軸線方向の一方と前記カムシャフト本体の回転方向とに延びる傾斜部を有する前進用カムと、前記カムシャフト本体の外周部における前記前進用カムと前記カムシャフト本体の周方向に並ぶ位置に設けられ、前記軸線方向の他方と前記回転方向とに延びる傾斜部を有する後退用カムと、前記前進用カムおよび後退用カムを前記カムシャフト本体の径方向の一方と他方とからそれぞれ挟む一対のアームを有しかつ前記ロッカーアームに連結されたスライダと、前記スライダの前記一対のアームのうちの一方のアームに保持され、前記前進用カムに選択的に接触する前進用カムフォロアと、前記スライダの前記一対のアームのうちの他方のアームに保持され、前記後退用カムに選択的に接触する後退用カムフォロアとを備えるものである。

本発明に係る動弁装置において、エンジンの運転形態を切替えるためには、前進用カムフォロアを前進用カムに接触させるか、後退用カムフォロアを後退用カムに接触させる。前進用カムまたは後退用カムは、カムシャフト本体と一体に回転することにより、所定の切替時期に前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアをカムシャフト本体の軸線方向の一方または他方に押す。この押圧動作は、第１のカムと第２のカムのバルブリフト量が共に０になる期間内（吸気弁または排気弁が閉じている期間内）に行われる。

前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアがカムシャフト本体の軸線方向に押されることにより、スライダと、このスライダに連結されたロッカーアームとが一体となってカムシャフト本体の軸線方向の一方または他方に移動する。
ロッカーアームは、このようにスライダと一体に移動することによって、第１の位置または第２の位置に位置付けられる。ロッカーアームが第１の位置に位置付けられると、第１のカムがロッカーアームに接触し、第１のカムによって規定されるバルブリフト特性に基づいて吸気弁または排気弁が動作する。

一方、ロッカーアームが第２の位置に位置付けられると、第２のカムがロッカーアームに接触し、第２のカムによって規定されるバルブリフト特性に基づいて吸気弁または排気弁が動作する。すなわち、ロッカーアームが第１の位置から第２の位置へ移動したり、あるいは第２の位置から第１の位置に移動することにより、運転形態が切替えられる。切替えられる運転形態としては、出力特性や燃料消費量などが異なる２つの運転形態である。

本発明に係るエンジンの動弁装置においては、前進用カムと後退用カムとがカムシャフト本体の周方向に並ぶ位置に設けられている。このため、この動弁装置におけるカムシャフト本体の軸線方向に推力を発生させる駆動装置は、前進用カムと後退用カムとがカムシャフト本体の軸線方向に並べて配置されている動弁装置と較べると、カムシャフト本体の軸線方向の長さを短く形成することができる。
したがって、本発明によれば、前進用カムと後退用カムとを動力源として運転形態を切替える駆動装置を備えているにもかかわらず、カムシャフトの軸線方向にコンパクトに形成されたエンジンの動弁装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるエンジンの動弁装置の正面図である。同図においては、この動弁装置が装備されるシリンダヘッドの一部を破断した状態で描いてある。 図２は、第１の実施の形態による動弁装置の側面図である。 図３は、第１の実施の形態によるカムシャフトの側面図である。 図４は、第１の実施の形態によるカムシャフトの断面図である。図４は、図３におけるIV−IV線断面図である。 図５は、第１の実施の形態によるカムシャフトの回転角とバルブリフト量の関係を示すグラフである。 図６Ａは、第１の実施の形態による前進用カムと後退用カムの構成を示す左側面図である。 図６Ｂは、第１の実施の形態による前進用カムと後退用カムの構成を示す断面図である。 図６Ｃは、第１の実施の形態による前進用カムと後退用カムの構成を示す右側面図である。 図６Ｄは、前進用カムと後退用カムとを仮に同一平面上に展開させて示す展開図である。 図７は、第１の実施の形態によるスライダと連結部材の斜視図である。 図８は、第１の実施の形態によるスライダの正面図で、同図は後退用アームの先端部を破断した状態で描いてある。 図９Ａは、第１の実施の形態によるスライダにおける前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアを支持する部分の断面図で、前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアが使用位置に位置している状態を示す。 図９Ｂは、第１の実施の形態によるスライダにおける前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアを支持する部分の断面図で、前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアが中間位置に位置している状態を示す。 図９Ｃは、第１の実施の形態によるスライダにおける前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアを支持する部分の断面図で、前進用カムフォロアまたは後退用カムフォロアが退避位置に位置している状態を示す。 図１０Ａは、第１の実施の形態による押圧機構の右側面図である。 図１０Ｂは、第１の実施の形態による押圧機構の正面図である。 図１０Ｃは、第１の実施の形態による押圧機構の左側面図である。 図１０Ｄは、第１の実施の形態による押圧機構の底面図である。 図１１は、図１０ＡにおけるXI−XI線断面図である。 図１２は、図１０ＡにおけるXII−XII線断面図である。 図１３は、図１０ＢにおけるXIII−XIII線断面図である。 図１４は、図１０ＢにおけるXIV−XIV線断面図である。 図１５Ａは、第１の実施の形態によるストッパと移動部材の一部を拡大して示す断面図で、移動部材が移動する以前の状態を示す。 図１５Ｂは、第１の実施の形態によるストッパと移動部材の一部を拡大して示す断面図で、移動部材が第１のストッパ本体に当接した状態を示す。 図１６は、第１の実施の形態による動弁装置と駆動装置の斜視図である。 図１７は、第１の実施の形態による制御装置の構成を示すブロック図である。 図１８Ａは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、アクチュエータ部分の断面図である。図１８Ａの破断位置は、図１３と同一である。 図１８Ｂは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図１８Ｂの破断位置は、図１４と同一である。 図１９Ａは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するためのアクチュエータ部分の断面図である。図１９Ａの破断位置は、図１３と同一である。 図１９Ｂは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するためのストッパーの支軸部分の断面図である。図１９Ｂの破断位置は、図１４と同一である。 図２０は、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２０の破断位置は、図１４と同一である。 図２１は、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２１の破断位置は、図１４と同一である。 図２２は、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２２の破断位置は、図１４と同一である。 図２３Ａは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、アクチュエータ部分の断面図である。図２３Ａの破断位置は、図１３と同一である。 図２３Ｂは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２３Ｂの破断位置は、図１４と同一である。 図２４Ａは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、アクチュエータ部分の断面図である。図２４Ａの破断位置は、図１３と同一である。 図２４Ｂは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２４Ｂの破断位置は、図１４と同一である。 図２５Ａは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、アクチュエータ部分の断面図である。図２５Ａの破断位置は、図１３と同一である。 図２５Ｂは、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２５Ｂ）の破断位置は、図１４と同一である。 図２６は、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２６の破断位置は、図１４と同一である。 図２７は、第１の実施の形態による押圧機構の動作を説明するための、ストッパーの支軸部分の断面図である。図２７の破断位置は、図１４と同一である。 図２８Ａは、第２の実施の形態による係合部材を説明するための、スライダの正面図である。 図２８Ｂは、第２の実施の形態による係合部材を説明するための、後退用アームの先端部を示す側面図である。 図２８Ｃは、図２８ＡにおけるＣ−Ｃ線断面図である。 図２８Ｄは、図２８ＢにおけるＤ−Ｄ線断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係るエンジンの動弁装置の一実施の形態を図１〜図２７によって詳細に説明する。
図１に示すエンジンの動弁装置１は、単気筒あるいは多気筒エンジン用シリンダヘッド２に設けられたカムシャフト３と、このカムシャフト３と吸気弁４との間に介在するロッカーアーム５とを備えている。この実施の形態においては、単気筒エンジンの動弁装置あるいは多気筒エンジンの１つの気筒に用いられる動弁装置について説明する。

カムシャフト３とロッカーアーム５とには、後述する駆動装置６が連結されている。この駆動装置６は、エンジンの出力が相対的に大きくなる第１の運転形態と、出力が相対的に小さくなる第２の運転形態とを切替えるためのものである。これらの運転形態の切替えは、ロッカーアーム５が駆動装置６により駆動されてカムシャフト３の軸線方向に移動することにより行われる。

本発明は、図１に示す吸気弁用動弁装置１と、排気弁７を駆動するための排気弁用動弁装置（図示せず）の両方に適用される。本発明が適用された排気弁用動弁装置は、本発明が適用された吸気弁用動弁装置１と同一構造のものである。このため、この実施形態においては、吸気弁用動弁装置１のみについて図示および説明を行い、排気弁用動弁装置の図示および説明を省略した。

吸気弁４は、図２に示すように、１気筒当たり２本設けられている。これらの吸気弁４は、シリンダヘッド２（図１参照）の吸気ポート１１を開閉する弁体４ａと、この弁体４ａからシリンダヘッド２の動弁室１２内に延びるバルブステム４ｂとによって構成されている。バルブステム４ｂは、シリンダヘッド２にバルブステムガイド１３によって移動自在に支持されている。バルブステム４ｂの先端部とシリンダヘッド２との間には、吸気弁４を閉じる方向に付勢するバルブスプリング１４が設けられている。バルブステム４ｂの先端部には、キャップ状のシム４ｃが設けられている。

吸気ポート１１は、シリンダヘッド２の内部で二又状に分岐する形状に形成されている。この吸気ポート１１の上流端は、シリンダヘッド２の側部に開口している。吸気ポート１１の２つの下流端は、それぞれ燃焼室１５に開口している。燃焼室１５の中央部には点火プラグ１６が設けられている。

カムシャフト３は、図示していないクランクシャフトの回転が伝動装置（図示せず）を介して伝達されることにより回転する。この実施の形態によるカムシャフト３は、図３に示すように、棒状に形成されたカムシャフト本体２１と、吸気弁４毎の動弁用カム２２と切替用カム２３とを備えている。動弁用カム２２と切替用カム２３は、カムシャフト本体２１における各吸気弁４と対応する位置にそれぞれ設けられている。１気筒あたり２つある動弁用カム２２，２２は、互いに隣り合う状態で並べられている。１気筒あたり２つある切替用カム２３，２３は、２つの動弁用カム２２を両側から挟む位置に設けられている。

カムシャフト本体２１は、シリンダヘッド２の軸受部２４に回転自在に支持されている。このカムシャフト本体２１にクランク軸の回転を伝達する伝動装置は、カムシャフト本体２１の軸線方向の一端部に接続されている。以下においては、カムシャフト本体２１における伝動装置が接続される一端部を便宜上、前端部２１ａとし、他端部を便宜上、後端部２１ｂとして説明する。また、以下においては、カムシャフト本体２１の前端部２１ａ側を単に前側と呼称し、後端部２１ｂ側を単に後側と呼称する。前側は、図２においては右側で、図２中に符号Ｆを付して示す。後側は、図２においては左側で、図２中に符号Ｂを付して示す。

動弁用カム２２，２２は、後述するロッカーアーム５と接触するものである。これらの動弁用カム２２は、それぞれカムシャフト本体２１の軸線方向に隣り合う第１のカム２５と第２のカム２６とによって構成されている。これらの第１のカム２５と第２のカム２６とのうち、いずれか一方のカムと吸気弁４との間に後述するロッカーアーム５が介在される。第１のカム２５は、第１の運転形態が採られるときにロッカーアーム５と接触する。第２のカム２６は、第２の運転形態が採られるときにロッカーアーム５と接触する。

２つの動弁用カム２２の各々の第１のカム２５は、同一の形状に形成されている。第１のカム２５は、図４に示すように、ベース円部２５ａと頂部２５ｂとを有している。ベース円部２５ａは、吸気弁４が閉じているときに使用され、頂部２５ｂは、吸気弁４を開閉するときに使用される。ベース円部２５ａは、カムシャフト本体２１と同一軸線上に位置する円柱の一部となる形状に形成されている。頂部２５ｂは、ベース円部２５ａから径方向の外側へ断面山形状に突出する形状に形成されている。

第１のカム２５のカムプロフィールは、図５中に実線で示すように形成されている。図５においては、第１のカム２５の頂部２５ｂが後述するロッカーアーム５に接触して吸気弁４が開く期間を「吸気弁開」として示す。また、図５において、第１のカム２５のベース円部２５ａがロッカーアーム５に接触して吸気弁４が閉じる期間を「吸気弁閉」として示す。

２つの動弁用カム２２の各々の第２のカム２６は、第１のカム２５とはバルブリフト特性が異なる形状に形成されている。また、２つの第２のカム２６のうち、カムシャフト本体２１の前側Ｆに位置する一方の第２のカム２６Ａは、第１のカム２５と同様にベース円部２６Ａａと頂部２６Ａｂとを有している。ベース円部２６Ａａの曲率半径は、第１のカム２５のベース円部２５ａの曲率半径と同一である。頂部２６Ａｂは、図５中に破線で示すように、第１のカム２５の頂部２５ｂよりバルブリフト量が少なくなる形状に形成されている。

２つの第２のカム２６のうち、カムシャフト本体２１の後側Ｂに位置する他方の第２のカム２６Ｂは、カムシャフト本体２１と同一軸線上に位置する円柱状に形成されている。この第２のカム２６Ｂの曲率半径は、第１のカム２５のベース円部２５ａの曲率半径と同一である。すなわち、この第２のカム２６Ｂは、バルブリフト量が０になる形状に形成されている。このため、第２の運転形態が採られるときは、一方の吸気弁４のバルブリフト量が第１の運転形態の場合と較べて少なくなり、他方の吸気弁４のバルブリフト量が０になる。ここでいう一方の吸気弁４とは、第２のカム２６Ａにロッカーアーム５を介して接続される吸気弁４である。他方の吸気弁４のバルブリフト量が０になることは、この吸気弁４が全閉状態に保たれ、いわゆる休止状態になることを意味する。

切替用カム２３は、駆動装置６の動力源となるものである。この切替用カム２３は、図３および図６Ａ〜図６Ｄに示すように、カムシャフト本体２１の大径部２７に形成されている。この大径部２７は、カムシャフト本体２１の他の部位より外径が大きくなる円柱状に形成されている。また、大径部２７は、カムシャフト本体２１における各動弁用カム２２の近傍であって、この動弁用カム２２よりカムシャフト本体２１の軸端側に配設されている。

切替用カム２３は、この大径部２７の外周面に開口するカム溝２７ａ（図３参照）からなる前進用カム３１と後退用カム３２とによって構成されている。前進用カム３１と後退用カム３２は、一つの大径部２７の外周部分に設けられている。後退用カム３２は、前進用カム３１に対して、大径部２７の周方向に並ぶ位置に設けられている。この実施の形態による前進用カム３１と後退用カム３２とにおけるカムシャフト本体２１の回転方向の長さは、図６Ｂに示すように、大径部２７を周方向に２分する長さに形成されている。なお、図６Ｂは、カムシャフト本体２１を前進用カム３１と後退用カム３２に沿う位置で破断した状態で描いてある。カムシャフト本体２１の回転方向は、図６Ｂにおいては矢印Ｒで示すように時計方向である。

前進用カム３１と後退用カム３２は、同一平面上に展開すると図６Ｄに示す形状になる。図６Ｄは、図６Ｂ中の始点（１）を最上部に位置付けて前進用カム３１と後退用カム３２とを図６Ｂにおいて反時計方向に展開したものである。図６Ｂ中の点（１）〜（６）と図６Ｄ中の点（１）〜（６）は同一地点を示している。

前進用カム３１と後退用カム３２は、それぞれ後述する３つの機能部によって構成されている。前進用カム３１の３つの機能部とは、図６Ｄの下半部で傾斜する傾斜部３３Ｆと、この傾斜部３３Ｆより回転方向の上流側（図６Ｄにおいては下側）に形成された直線部３４Ｆと、傾斜部３３Ｆより回転方向の下流側（図６Ｄにおいては上側）に形成された開始端部３５Ｆである。
後退用カム３２の３つの機能部とは、図６Ｄの上半部で傾斜する傾斜部３３Ｂと、この傾斜部３３Ｂより回転方向の上流側（図６Ｄにおいては下側）に形成された直線部３４Ｂと、傾斜部３３Ｂより回転方向の下流側（図６Ｄにおいては上側）に形成された開始端部３５Ｂである。前進用カム３１の傾斜部３３Ｆと、後退用カム３２の傾斜部３３Ｂは、カムシャフト本体２１の軸線方向に推力を発生させるためのものである。

前進用カム３１は、図６Ｄに示すように、同図中に点（４）として示す開始端３１ａから傾斜開始点３１ｂと傾斜終了点３１ｃとを経て終端３１ｄに至る形状に形成されている。前進用カム３１の傾斜部３３Ｆは、回転方向の上流側（図６Ｄにおいては下側）に向かうにしたがって次第にカムシャフト３の前側（図６Ｄにおいては右側）に傾斜している。傾斜部３３Ｆの深さは一定である。このため、カムシャフト本体２１が回転することにより、前進用カム３１の位置は図６Ｄにおいて大径部２７の左側（カムシャフト本体２１の後側）から右側（カムシャフト本体２１の前側）へ移行する。

前進用カム３１の直線部３４Ｆは、傾斜部３３Ｆにおける回転方向の上流端に接続されており、回転方向に直線状に延びている。また、この直線部３４Ｆの深さは、図６Ｂに示すように、傾斜部３３Ｆから回転方向の上流側に離れるにしたがって次第に浅くなっている。この直線部３４Ｆの上流端（終端３１ｄ）は、大径部２７の外周面と同一周面上に位置し、後退用カム３２の開始端３２ａを構成している。すなわち、前進用カム３１の直線部３４Ｆは、前進用カム３１の傾斜部３３Ｆの回転方向における上流端と、後退用カム３２の傾斜部３３Ｂの下流端とを接続し、前進用カム３１の傾斜部３３Ｆから回転方向の上流側に離れるにしたがって深さが次第に浅くなる。

前進用カム３１の開始端部３５Ｆは、図６Ｂに示すように、回転方向の下流側に向かうにしたがって深さが次第に浅くなる形状に形成されている。開始端部３５Ｆの底の傾斜角は、直線部３４Ｆの底の傾斜角と較べて急峻である。
前進用カム３１の開始端３１ａは、大径部２７の外周面と同一周面上に位置し、後退用カム３２の終端３２ｄを構成している。

後退用カム３２は、図６Ｄに示すように、開始端３２ａから傾斜開始点３２ｂと傾斜終了点３２ｃとを経て終端３２ｄに至る形状に形成されている。後退用カム３２の傾斜部３３Ｂは、回転方向の上流側に向かうにしたがって次第にカムシャフト３の後側に傾斜している。傾斜部３３Ｂの深さは一定である。このため、カムシャフト本体２１が回転することにより、後退用カム３２の位置は図６Ｄにおいて大径部２７の右側（カムシャフト本体２１の前側）から左側（カムシャフト本体２１の後側）へ移行する。

後退用カム３２の直線部３４Ｂは、傾斜部３３Ｂにおける回転方向の上流端に接続されており、回転方向に直線状に延びている。また、この直線部３４Ｂの深さは、図６Ｂに示すように、傾斜部３３Ｂから回転方向の上流側に離れるにしたがって次第に浅くなっている。この直線部３４Ｂの上流端（終端３２ｄ）は、大径部２７の外周面と同一周面上に位置し、前進用カム３１の開始端３１ａを構成している。後退用カム３２の直線部３４Ｂは、後退用カム３２の傾斜部３３Ｂの回転方向における上流端と、前進用カム３１の傾斜部３３Ｆの下流端とを接続し、後退用カム３２の傾斜部３３Ｂから回転方向の上流側に離れるにしたがって深さが次第に浅くなる。
後退用カム３２の開始端部３５Ｂは、図６Ｂに示すように、回転方向の下流側に向かうにしたがって深さが次第に浅くなる形状に形成されている。開始端部３５Ｂの底の傾斜角は、直線部３４Ｂの底の傾斜角と較べて急峻である。後退用カム３２の開始端３２ａは、大径部２７の外周面と同一周面上に位置し、前進用カム３１の終端３１ｄを構成している。

前進用カム３１と後退用カム３２とにおいて、傾斜開始点３１ｂ，３２ｂから傾斜終了点３１ｃ，３２ｃに達するために必要なカムシャフト３の回転角である切替動作角ｄ（図５参照）は、一つの気筒において吸気弁４が閉じている期間に相当するカムシャフト３の回転角を最大として可及的大きく設定することが望ましい。ここでいう吸気弁４が閉じている期間とは、図５中に「吸気弁閉」として示す期間である。

ロッカーアーム５は、図２に示すように、カムシャフト３の動弁用カム２２毎（吸気弁４毎）に設けられており、カムシャフト３の近傍に位置するロッカーシャフト３６を介してシリンダヘッド２に支持されている。ロッカーシャフト３６は、カムシャフト３と平行に延びる状態でシリンダヘッド２に支持されている。

ロッカーアーム５は、図１に示すように、ロッカーシャフト３６が一端部を貫通するロッカーアーム本体３７と、このロッカーアーム本体３７に設けられた押圧子３８およびローラ３９とによって構成されている。ロッカーアーム本体３７は、ロッカーシャフト３６にこのロッカーシャフト３６を中心として揺動自在かつ軸線方向へ移動自在に支持されている。この実施の形態によるロッカーアーム本体３７は、図２に示すように、後述する連結部材４１とともにロッカーシャフト３６に組み付けられている。

ロッカーアーム５の押圧子３８は、吸気弁４の先端部を押圧するためのもので、ロッカーアーム本体３７の揺動端部に一体に形成されている。この押圧子３８は、図２に示すように、ロッカーシャフト３６の軸線方向に所定の長さを有する形状に形成されている。押圧子３８の長さは、第１のカム２５と第２のカム２６の形成間隔以上の長さに形成されている。この形成間隔とは、第１のカム２５のカム幅方向（軸線方向）の中心と、第２のカム２６のカム幅方向の中心との距離、すなわち両カム２５，２６の形成ピッチである。

ロッカーアーム５のローラ３９は、ロッカーアーム５の中間部分に回転自在に支持されている。ローラ３９の軸線は、ロッカーシャフト３６の軸線と平行である。このローラ３９は、第１のカム２５または第２のカム２６に接触して回転する位置に設けられている。ローラ３９は、ロッカーアーム５が軸線方向の一方に移動することにより、第１のカム２５と第２のカム２６とのうちいずれか一方のカムに接触する。また、ローラ３９は、ロッカーアーム５が軸線方向の他方に移動することにより、他方のカムに接触する。

連結部材４１は、ロッカーアーム５と駆動装置６の後述するスライダ４２とを連結するためのものである。この連結部材４１は、図７に示すように、ロッカーアーム連結部４３とスライダ連結部４４とによって構成されている。ロッカーアーム連結部４３は、ロッカーアーム本体３７を挟む一対の板状片４３ａ，４３ａと、これらの板状片４３ａどうしを連結する半円筒状の連結板４３ｂとによって構成されている。ロッカーアーム本体３７は、一対の板状片４３ａ，４３ａの間に回動自在に挿入され、連結部材４１と一体に軸線方向へ移動する。

スライダ連結部４４は、ロッカーシャフト３６が回動自在に嵌合する筒体４４ａと、この筒体４４ａに形成された切り欠き４４ｂとによって構成されている。筒体４４ａは、上述した一対の板状片４３ａおよび連結板４３ｂと一体成型により一体に形成されている。
切り欠き４４ｂは、筒体４４ａの外周部を周方向の約半分だけ部分的に取り除いた形状に形成されている。なお、連結部材４１は、ロッカーアーム５に一体に形成したり、後述するスライダ４２に設けることができる。

スライダ４２は、カムシャフト３およびロッカーシャフト３６に対して軸線方向に移動するもので、図７に示すように、連結部材４１の切り欠き４４ｂに嵌る半円状に形成された係合部４２ａと、この係合部４２ａに一体に形成されたアーム部４２ｂとによって構成されている。
アーム部４２ｂには、図８に示すように、前進用アーム４５と後退用アーム４６とが設けられている。この実施の形態においては、これらの前進用アーム４５と後退用アーム４６とによって、本発明でいう「一対のアーム」が構成されている。

前進用アーム４５と後退用アーム４６は、図１に示すように、カムシャフト３の軸線方向から見て、カムシャフト本体２１の大径部２７が回転自在に嵌合する半円状に形成されている。すなわち、これらのアーム４５，４６は、前進用カム３１および後退用カム３２をカムシャフト本体２１の径方向の一方と他方とから挟む形状に形成されている。
前進用アーム４５の先端部には、前進用カム３１に選択的に接触する前進用カムフォロア４７が保持されている。後退用アーム４６の先端部には、後退用カム３２に選択的に接触する後退用カムフォロア４８が保持されている。

前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、前進用カム３１および後退用カム３２の中に挿入可能な円柱状のピン４９，５０（図７参照）によって形成されている。このカムフォロア４７，４８は、アーム４５，４６をカムシャフト本体２１の径方向に貫通する長さに形成されている。また、これらのカムフォロア４７，４８は、後述する係合部材５１が係合することによって、所定の位置に保持されている。この所定の位置とは、カムフォロア４７，４８が前進用カム３１または後退用カム３２に挿入される使用位置と、カムフォロア４７，４８が前進用カム３１または後退用カム３２から出る退避位置とのいずれか一方の位置である。図８は、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８が退避位置に位置している状態を示す。すなわち、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８をそれぞれ形成するピン４９，５０は、スライダ４２の前進用アーム４５と後退用アーム４６とともにピン４９，５０をカム溝２７ａに挿入される使用位置と、カム溝２７ａから出る退避位置とのいずれか一方の位置に保持する係合部材５１と係合している。前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８の長さは、退避位置に位置している状態において、前進用アーム４５および後退用アーム４６からカムシャフト本体２１とは反対側に突出部分４７ａ，４８ａが突出する長さに形成されている。

前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８の保持は、図９Ａ〜図９Ｃに示すように、前進用アーム４５と後退用アーム４６の先端部に形成されたピン孔５２と、このピン孔５２の孔壁面に保持された二つの係合部材５１とを用いて行われている。ピン孔５２は、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８が長手方向（カムシャフト本体２１の径方向）に移動自在に嵌合する形状に形成されている。
この実施の形態による係合部材５１は、Ｃ字状に形成されたスナップリングによって構成されており、ピン孔５２の孔壁面に形成された第１の環状溝５２ａと第２の環状溝５２ｂの中にそれぞれ収容されて支持されている。

この係合部材５１の自然状態における内径は、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８の外径より小さく形成されている。また、この係合部材５１は、その内部を前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８が通ることが可能な大きさに弾性変形可能なものである。第１の環状溝５２ａと第２の環状溝５２ｂは、図９Ｂに示すように、係合部材５１が弾性変形してその外径が大きくなることを許容する大きさに形成されている。この第１の環状溝５２ａと第２の環状溝５２ｂの溝深さは、係合部材５１の線径以上の深さに形成されている。

前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８の外周部分には、それぞれ第３の環状溝５３が形成されている。この第３の環状溝５３は、係合部材５１の内周部が係合可能な形状に形成されている。この第３の環状溝５３の溝深さは、係合部材５１の線径の１／２以下とすることが望ましい。すなわち、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８がアーム４５，４６に対して長手方向に移動することにより、第３の環状溝５３に第１の環状溝５２ａ内の係合部材５１または第２の環状溝５２ｂ内の係合部材５１が係合する。

この実施の形態による前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、図９Ａに示すように、第１の環状溝５２ａ内の係合部材５１が第３の環状溝５３に係合することにより、使用位置に保持される。また、これらのカムフォロア４７，４８は、図９Ｃに示すように、第２の環状溝５２ｂ内の係合部材５１が第３の環状溝５３に係合することにより、退避位置に保持される。

前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８とにおける使用位置から退避位置へ向かう方向の端部（カムシャフト本体２１から離れる方向の端部）には、図１および図１０Ａ〜図１４に示すように、押圧機構５４が接続されている。この押圧機構５４は、前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８のうち一方のカムフォロアを押圧して使用位置に位置付けるためのものである。この実施の形態による押圧機構５４は、シリンダヘッド２に固定されたストッパー５５と、このストッパー５５に対して移動する移動部材５６とを備えている。

ストッパー５５と移動部材５６は、図１に示すように、カムシャフト３の軸線方向から見て門形状を呈する形状に形成されている。移動部材５６は、ストッパー５５の内部に移動自在に収容されており、カムシャフト３の軸線方向から見て、スライダ４２と協働してカムシャフト３を囲む位置に配置されている。
ストッパー５５は、カムシャフト本体２１の両側方に位置する第１のストッパー本体５７と第２のストッパー本体５８とを備えている。第１のストッパー本体５７と第２のストッパー本体５８とは、カムシャフト３の軸線およびシリンダ軸線Ｃと直交する方向に並んでいる。この実施の形態によるストッパー５５は、このように両ストッパー本体５７，５８が並ぶ状態で図示していないブラケットによってシリンダヘッド２に固定されている。

カムシャフト３の軸線方向におけるストッパー５５の位置は、図２に示すように、カムシャフト本体２１の大径部２７と同じ位置である。移動部材５６の移動する方向は、第１のストッパー本体５７と第２のストッパー本体５８とが並ぶ方向（前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８を形成するピン４９，５０がスライダ４２の一対のアーム（前進用アーム４５と後退用アーム４６）をそれぞれ貫通する方向）である。移動部材５６は、詳しくは後述するが、この移動方向に平行移動する。

第１のストッパー本体５７と第２のストッパー本体５８は、移動部材５６の移動方向の一方側と他方側とから移動部材５６に予め定めた間隔をおいて対向している。これらの第１のストッパー本体５７と第２のストッパー本体５８の基端部（図１０Ｂにおいては上端部）には、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、前進用アクチュエータ６１と後退用アクチュエータ６２とが設けられている。これらのアクチュエータ６１，６２は、詳細には図示してはいないが、油圧または電力によって第１および第２のストッパー本体５７，５８に対して出没する押圧子６３（図１３参照）を備えている。この実施の形態においては、これらの前進用アクチュエータ６１と後退用アクチュエータ６２とによって、請求項３記載の発明でいう「アクチュエータ」が構成されている。

第１のストッパー本体５７に設けられている前進用アクチュエータ６１は、移動部材５６を押圧子６３によって移動方向の一方へ押し、第２のストッパー本体５８に当接させる。第２のストッパー本体５８に設けられている後退用アクチュエータ６２は、移動部材５６を押圧子６３によって移動方向の他方に押し、第１のストッパー本体５７に当接させる。これらの前進用アクチュエータ６１と後退用アクチュエータ６２の動作は、後述する制御装置６４（図１７参照）によって制御される。

第１のストッパー本体５７と第２のストッパー本体５８の先端部には、図１４に示すように、支軸６５がそれぞれ設けられている。これらの支軸６５は、移動部５６の移動を許容しながら、移動部材５６をカムシャフト３の軸線方向（図１４においては上下方向）においてストッパー５５と同一位置に保持するためのものである。この支軸６５は、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、第１のストッパー本体５７または第２のストッパー本体５８に移動自在に嵌合する有底円筒状の筒状部６６と、移動部材５６の貫通孔６７に移動自在に嵌合する軸部６８とによって構成されている。

筒状部６６は、軸部６８とは反対側に位置する大径部６６ａと、この大径部６６ａと軸部６８との間に位置する小径部６６ｂとによって構成されており、ストッパー本体５７，５８の貫通穴６９に移動自在に嵌合している。小径部６６ｂと軸部６８との間には段部７０が形成されている。
貫通穴６９は、大径部６６ａが嵌合する大径穴６９ａと、小径部６６ｂが嵌合する小径穴６９ｂとから構成されている。大径穴６９ａと小径穴６９ｂとの境界部分には段部７１が形成されている。

大径穴６９ａの開口部分は蓋体７２によって閉塞されている。この蓋体７２と支軸６５との間には、圧縮コイルばね７３が圧縮した状態で挿入されている。この圧縮コイルばね７３の一端部は、支軸６５の筒状部６６内に収容されている。すなわち、支軸６５は、この圧縮コイルばね７３のばね力によって移動部材５６に向けて付勢されている。支軸６５は、図１５Ａに示すように、移動部材５６によって押されていない状態においては、貫通穴６９の穴壁面に形成された段部７１に大径部６６ａが当接することによって、ストッパー本体５７，５８から突出した状態に保持される。

一方、支軸６５は、図１５Ｂに示すように、移動部材５６がアクチュエータ６１，６２によって押されて第１のストッパー本体５７または第２のストッパー本体５８に当接する行程において、段部７０が移動部材５６によって押され、圧縮コイルばね７３のばね力に抗して移動部材５６と共に移動する。
第１のストッパー本体５７の支軸６５は、図１４に示すように、第１のストッパー本体５７の前側（カムシャフト本体２１の前端部２１ａ側であって、図１４においては上側）に偏る位置に設けられている。第２のストッパー本体５８の支軸６５は、第２のストッパー本体５８の後側に偏る位置に設けられている。

移動部材５６は、図１０Ｂに示すように、上述した第１および第２のストッパー本体５７，５８と対向する第１および第２の側部７４，７５と、これらの第１および第２の側部７４，７５の一端部どうしを連結する連結部７６とによってカムシャフト３の軸線方向から見て門形状に形成されている。第１の側部７４と第２の側部７５の間隔は、スライダ４２の前進用アーム４５と後退用アーム４６との間隔より広く形成されている。
第１の側部７４の他端部には、スライダ４２の前進用アーム４５の先端部が収容される第１の凹部７７が形成されている。前進用アーム４５の先端部は、図１１および図１２に示すように、移動部材５６の第２の側部７５が第２のストッパー本体５８に当接した状態において、第１の凹部７７内に収容される。

第２の側部７５の他端部には、スライダ４２の後退用アーム４６の先端部が収容される第２の凹部７８が形成されている。後退用アーム４６の先端部は、移動部材５６の第１の側部７４が第１のストッパー５５に当接した状態において、第２の凹部７８内に収容される。
第１の凹部７７と第２の凹部７８とには、図１４、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、上述した貫通孔６７と、この貫通孔６７とは前後方向（図において上下方向）において反対側に位置する押圧部材８１と、カムシャフト３の前後方向に延びる第１および第２のガイド溝８２，８３とが設けられている。第１のガイド溝８２は、第１の凹部７７に形成されている。第２のガイド溝８３は、第２の凹部７８に形成されている。貫通孔６７は、第１および第２のガイド溝８２，８３の一端部の底に開口している。この実施の形態においては、移動部材５６の貫通孔６７が本願発明でいう「カムフォロアの先端部が挿入される穴」に相当する。

押圧部材８１は、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８を押圧して使用位置に移動させるもので、移動部材５６を貫通する貫通穴８４の中に移動自在に収容されている。貫通穴８４は、穴径が相対的に大きい大径穴８４ａと、穴径が相対的に小さい小径穴８４ｂとから構成されている。小径穴８４ｂは、第１および第２のガイド溝８２，８３の他端部の底に開口している。小径穴８４ｂの穴経は、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８が移動自在に嵌合する穴経に形成されている。大径穴８４ａの開口部分は蓋体８５によって閉塞されている。この蓋体８５と押圧部材８１との間には、圧縮コイルばね８６が圧縮された状態で挿入されている。

押圧部材８１は、大径穴８４ａに移動自在に嵌合した筒状部８１ａと、小径穴８４ｂに嵌合可能な突子８１ｂとから構成されている。圧縮コイルばね８６の一端部は、筒状部８１ａの中に収容されている。すなわち、押圧部材８１は、突子８１ｂが小径穴８４ｂに嵌合する方向に圧縮コイルばね８６のばね力によって付勢されている。この押圧部材８１が嵌合する貫通穴８４と貫通孔６７との間隔は、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８が前進用カム３１または後退用カム３２に沿ってカムシャフト３の軸線方向に移動するときの移動距離と一致している。

第１および第２のガイド溝８２，８３は、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８がスライダ４２とともにカムシャフト３の軸線方向に移動するときにカムフォロア４７，４８の移動方向を規制するためのものである。この第１および第２のガイド溝８２，８３は、カムシャフト本体２１側に向けて開口している。これらの第１および第２のガイド溝８２，８３の溝幅は、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８が摺動可能な溝幅に形成されている。

制御装置６４は、図１７に示すように、運転形態判別部９１とアクチュエータ駆動部９２とを有している。運転形態判別部９１は、目標とする運転形態を判別する機能を有している。この判別は、人為的に操作される運転形態選択スイッチ９３の動作に基づいて行ったり、エンジンの現在の運転状態を予め定めた判別用運転パターンと比較して行うことができる。この運転形態判別部９１によって判別される運転形態は、後述する第１の運転形態と第２の運転形態とのうちいずれか一方の運転形態である。第１の運転形態は、通常の運転形態である。第２の運転形態は、通常の運転形態より出力が小さくなるとともに燃料消費量が少なくなる運転形態である。

アクチュエータ駆動部９２は、運転形態判別部９１によって判別された第１の運転形態または第２の運転形態が実現される状態を目標として前進用アクチュエータ６１または後退用アクチュエータ６２を動作させる。アクチュエータ駆動部９２は、第２の運転形態から第１の運転形態に切替える場合、前進用アクチュエータ６１を押圧子６３が移動部材５６を押す方向に所定の時間だけ動作させる。また、アクチュエータ駆動部９２は、第１の運転形態から第２の運転形態に切替える場合、後退用アクチュエータ６２を押圧子６３が移動部材５６を押す方向に所定の時間だけ動作させる。

次に、上述したように構成された駆動装置６の動作を説明する。
駆動装置６は、前進用カム３１と、後退用カム３２と、スライダ４２と、前進用カムフォロア４７と、後退用カムフォロア４８とを用いてカムシャフト本体２１の回転を軸線方向の往復運動に変換し、ロッカーアーム５に伝達する。ここでは先ず、通常時の運転形態である第１の運転形態から第２の運転形態に切替わるときの動作を説明する。

この実施の形態による動弁装置１１において、運転形態の切替えは、目標とする運転形態が現在の運転形態と異なる場合に制御装置６４が駆動装置６の前進用アクチュエータ６１または後退用アクチュエータ６２を動作させることにより実施される。
この動弁装置１１において、第１の運転形態が採られているときは、図２に示すように、第１のカム２５にロッカーアーム５のローラ３９が接触している。また、第１の運転形態において、スライダ４２は、図１４に示すように、ストッパー５５および移動部材５６に対してカムシャフト本体２１の前側（図１４において上側）に位置している。移動部材５６は、図１１および図１２に示すように、ストッパー５５の第２のストッパー本体５８に当接している。

スライダ４２に設けられている前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、第１の運転形態や第２の運転形態が採られている状態においては、図１４に示すように、退避位置に保持されている。前進用カムフォロア４７の突出部分４７ａは、移動部材５６の第１のガイド溝８２から貫通孔６７に挿入され、第１のストッパー本体５７の支軸６５に当接している。後退用カムフォロア４８の突出部分４８ａは、移動部材５６の第２のガイド溝８３に挿入されている。
また、第１の実施の形態が採られているときの前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、カムシャフト本体２１の軸線方向において、前進用カム３１の終端３１ｄ（図６Ａ〜図６Ｄ参照）および後退用カム３２の開始端３２ａと同一位置に位置している。

第１の運転形態から第２の運転形態に切替えられる場合は、後退用アクチュエータ６２が制御装置６４による制御によって動作する。すなわち、後退用アクチュエータ６２の押圧子６３が移動部材５６を第１のストッパー本体５７に向けて押す。このように移動部材５６が押圧子６３によって押されると、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、移動部材５６がストッパー５５の第２のストッパー本体５８から離れて第１のストッパー本体５７に向けて移動する。なお、後述する図１９Ａ、図１９Ｂおよび図２３Ａ〜図２５Ｂにおいて図１９Ａ、図２３Ａ、図２４Ａおよび図２５Ａの破断位置は、図１８Ａの破断位置と同一である。また、後述する図２０〜図２２、図２６および図２７の破断位置と、図１９Ｂ、図２３Ｂ、図２４Ｂおよび図２５Ｂの破断位置は、図１８Ｂの破断位置と同一である。

移動部材５６の第１の側部７４は、移動部材５６が移動する途中で第１のストッパー本体５７の支軸６５（段部７０）に当たり、この支軸６５を圧縮コイルばね７３のばね力に抗して押す。また、移動部材５６の移動に伴って後退用カムフォロア４８が第２の側部７５の押圧部材８１に当接する。後退用カムフォロア４８は、係合部材５１のばね力や摩擦抵抗などからなる力（以下この力を便宜上、保持力という）によって後退用アーム４６に保持されている。一方、押圧部材８１は、圧縮コイルばね８６のばね力によって後退用カムフォロア４８に向けて付勢されている。この押圧部材８１が後退用カムフォロア４８に当接した状態で移動部材５６が移動すると、移動初期においては圧縮コイルばね８６のばね力の方が保持力より小さいために、圧縮コイルばね８６が圧縮される。

移動部材５６は、図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、第１の側部７４が第１のストッパー本体５７に当接し、それ以上の移動が規制されることにより停止する。このときの前進用カムフォロア４７の突出部分４７ａは、貫通孔６７から出て第１のガイド溝８２の中に位置付けられる。
移動部材５６が第１のストッパー本体５７に当接した状態においては、第２の側部７５に設けられている押圧部材８１を付勢する圧縮コイルばね８６の圧縮量が増大し、この圧縮コイルばね８６のばね力が保持力より大きくなる。しかし、このとき、後退用カムフォロア４８がカムシャフト本体２１の外周面と対向している場合は、後退用カムフォロア４８がばね力で押されて外周面に押し付けられる。すなわち、図１９Ｂに示すように、後退用カムフォロア４８の移動が規制され、後退用カムフォロア４８が退避位置で待機する。

このときの後退用カムフォロア４８は、図６Ｄにおいて符号Ｃで示すように、カムシャフト本体２１の外周面に接触する位置にある。この後退用カムフォロア４８よりカムシャフト３の回転方向の上流側（図６Ｄにおいては下側）には、前進用カム３１の直線部３４Ｆが位置している。すなわち、後退用カムフォロア４８は、カムシャフト３が回転することにより、ばね力によって係合部材５１との係合状態が解除されて後退用スライダ４２に対してカムシャフト本体２１側に移動し、前進用カム３１の直線部３４Ｆを経て後退用カム３２の開始端３２ａに入る。

後退用カムフォロア４８は、このように後退用カム３２に入ることによって、後退用アーム４６に対してカムシャフト本体２１側に移動し、使用位置に位置付けられる（図２０参照）。そして、後退用カムフォロア４８は、後退用カム３２の傾斜部３３Ｂを通ることによって、スライダ４２とともにカムシャフト３の後側に向けて移動する（図２１参照）。このとき、後退用カムフォロア４８は、移動部材５６の第２のガイド溝８３内を移動し、前進用カムフォロア４７は、第１のガイド溝８２内を移動する。このスライダ４２の後側への移動は、第１のカム２５と第２のカム２６のバルブリフト量が共に０になる期間内（吸気弁４が閉じている期間内）に行われる。

前進用カムフォロア４７がスライダ４２と一体に後側へ移動することにより、スライダ４２に連結部材４１を介して連結されたロッカーアーム５が一体に後側に向けて移動する。このようにロッカーアーム５が後側に移動することにより、ロッカーアーム５のローラ３９が第２のカム２６に接触し、このエンジンの運転形態が第１の運転形態から第２の運転形態に切り替えられる。

後側へ移動した後退用カムフォロア４８は、後退用カム３２の傾斜部３３Ｂから直線部３４Ｂに入る。直線部３４Ｂの深さは、カムシャフト３の回転方向の上流側に向かうにしたがって次第に浅くなる。このため、後退用カムフォロア４８は、カムシャフト３の回転に伴って後退用カム３２によって強制的に長手方向（カムシャフト本体２１の径方向の外側）に押され、後退用カム３２から出る（図２２参照）。そして、後退用カムフォロア４８は退避位置に位置付けられる。この後退用カムフォロア４８の突出部分４８ａは、図２２に示すように、第２のガイド溝８３を通して第２の側部７５の貫通孔６７に挿入される。このように後退用カムフォロア４８が貫通孔６７に挿入されることにより、スライダ４２の前後方向への移動が規制される。

その後、図２３Ａに示すように、制御装置６４による制御によって後退用アクチュエータ６２が動作し、後退用アクチュエータ６２の押圧子６３が初期の位置に戻される。退避位置に位置している後退用カムフォロア４８は、係合部材５１と係合した状態に保持されるから、不必要に前進用カム３１や後退用カム３２に接触することがない。

第２の運転形態から第１の運転形態に移行する場合は、先ず、図２４Ａに示すように、前進用アクチュエータ６１の押圧子６３が移動部材５６を第２のストッパー本体５８に向けて押す。そして、図２５Ａおよび図２５Ｂに示すように、移動部材５６がストッパー５５の第２のストッパー本体５８に当接し、前進用カムフォロア４７が第１の側部７４の押圧部材８１によって押された状態になる。そして、カムシャフト３が回ることによって前進用カムフォロア４７が前進用カム３１に入り、図２６に示すように、前進用カムフォロア４７が使用位置に移動する。その後、前進用カムフォロア４７は、前進用カム３１の傾斜部３３Ｆを通過することによって、スライダ４２とともにカムシャフト本体２１の前側に向けて移動する（図２７参照）。このスライダ４２の前側への移動は、第１のカム２５と第２のカム２６のバルブリフト量が共に０になる期間内（吸気弁４が閉じている期間内）に行われる。

前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、この移動時にも第１および第２のガイド溝８２，８３内を通る。スライダ４２は、連結部材４１およびロッカーアーム５と一体に前側に移動する。ロッカーアーム５が前側に移動することにより、ロッカーアーム５のローラ３９が第１のカム２５に接触し、このエンジンの運転形態が第２の運転形態から第１の運転形態に移行する。

その後、前進用カムフォロア４７は、前進用カム３１の直線部３４Ｆを通ることによりこの直線部３４Ｆによって強制的に長手方向（カムシャフト本体２１の径方向の外側）に押され、前進用カム３１から出る（図１４参照）。そして、前進用カムフォロア４７は退避位置に位置付けられる。このとき、前進用カムフォロア４７の突出部分４７ａは、図１４に示すように、第２のガイド溝８３を通して第１の側部７４の貫通孔６７に挿入される。その後、図１３に示すように、制御装置６４による制御によって前進用アクチュエータ６１が動作し、前進用アクチュエータ６１の押圧子６３が初期の位置に戻される。退避位置に位置している前進用カムフォロア４７は、係合部材５１と係合した状態に保持されるから、不必要に前進用カム３１や後退用カム３２に接触することがない。

この実施の形態によるエンジンの動弁装置１においては、前進用カム３１と後退用カム３２とがカムシャフト本体２１の周方向に並ぶ位置に設けられている。このため、この動弁装置１の駆動装置６は、前進用カム３１と後退用カム３２とがカムシャフト本体２１の軸線方向に並べて配置されている動弁装置と較べると、カムシャフト本体２１の軸線方向の長さが短く形成される。
したがって、この実施の形態によれば、前進用カム３１と後退用カム３２とを動力源として運転形態を切替える駆動装置６を備えているにもかかわらず、カムシャフト３の軸線方向にコンパクトに形成されたエンジンの動弁装置を提供することができる。

この実施の形態による前進用カム３１および後退用カム３２は、カムシャフト本体２１の外周面に開口するカム溝２７ａによって形成されている。カム溝２７ａは、回転方向に延びるとともに、前進用カム３１および後退用カム３２の一方の前記傾斜部３３Ｆ（３３Ｂ）の回転方向における上流端と他方の傾斜部３３Ｂ（３３Ｆ）の下流端とを接続している。また、カム溝２７ａは、傾斜部３３Ｆ，３３Ｂから回転方向の上流側に離れるにしたがって深さが次第に浅くなる直線部３４Ｆ，３４Ｂを有している。
前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、スライダ４２の前進用アーム４５または後退用アーム４６をカムシャフト本体２１の径方向に貫通するピン４９，５０によって形成されている。これらの前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８をそれぞれ形成するピン４９，５０は、スライダ４２の前進用アーム３１および後退用アーム３２とともにピン４９，５０をカム溝２７ａに挿入される使用位置と、カム溝２７ａから出る退避位置とのいずれか一方の位置に保持する係合部材５１と係合している。また、ピン４９，５０は、ピン４９，５０の使用位置から後退位置へ向かう方向の端部を押圧して、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８のうち一方を選択的に使用位置に位置付ける押圧機構５４と接続されている。

この実施の形態において、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８は、押圧機構５４により押されてカム溝２７ａ（前進用カム３１または後退用カム３２）に入ることにより退避位置から使用位置に移動する。使用位置に移動した前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８は、係合部材５１によって使用位置に保持される。
この前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８は、係合部材５１によって使用位置に保持された状態で前進用カム３１または後退用カム３２の傾斜部３３Ｆ，３３Ｂを進み、スライダ４２をカムシャフト本体２１の軸線方向に押す。その後、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８は、傾斜部３３Ｆ，３３Ｂから直線部３４Ｆ，３４Ｂに進み、この直線部３４Ｆ，３４Ｂを通過したときに、カム溝２７ａの底によってカムシャフト本体２１の径方向の外側に押される。このように前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８が押されることにより、係合部材５１の係合状態が解除される。前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８は、直線部３４Ｆ，３４Ｂを通過して前進用カム３１または後退用カム３２から出てカムシャフト本体２１の外周面に接触することにより、係合部材５１によって退避位置に保持される。

この実施の形態によれば、前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８が係合部材５１によって使用位置または退避位置に保持される。このため、これらのカムフォロア４７，４８の位置を定めるためにカムフォロア４７，４８を押圧機構５４側に付勢する機構をスライダ４２に設ける場合と較べると、スライダ４２が軽量かつコンパクトに形成される。

スライダ４２の軽量化と小型化とが図られると、本発明の動弁装置１を小型エンジンに搭載することが可能になる。また、スライダ移動時の慣性力が小さくなるから、運転形態を切替えることが可能なエンジン回転数をより一層高くすることができる。すなわち、運転形態を切替える制御を行うにあたって、自由度が高くなる。
前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、係合部材５１によって使用位置に保持された状態で前進用カム３１または後退用カム３２の中を進む。このため、切替動作中に押圧機構５４による押圧力が消失したとしても切替動作が中断することなく終了するから、切替動作の信頼性が高い動弁装置を提供することができる。

前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、前進用カム３１または後退用カム３２の直線部３４Ｆ，３４Ｂによってカムシャフト本体２１の径方向の外側に向けて押され、これらのカム３１，３２の外に出る。すなわち、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８は、スライダ４２がカムシャフト本体２１の軸線方向に移動した後、前進用カム３１または後退用カム３２によって使用位置から退避位置に強制的に移動させられる。このため、低温時などの潤滑油の粘度が低く摩擦抵抗が大きくなる場合であっても、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８が正しい時期に退避位置に戻される。本発明に係る動弁装置１においては、これらのカムフォロア４７，４８が速やかに退避位置に戻ることができるために、次の切替え動作を迅速に行うことが可能になり、運転形態を切替える制御の自由度が高くなる。

この実施の形態による押圧機構５４は、ピン４９，５０がスライダ４２の一対のアーム４５，４６それぞれ貫通する方向を移動方向としてスライダ４２に対して平行移動可能な移動部材５６と、この移動部材５６に予め定めた間隔をおいて移動方向の一方側と他方側とから対向するストッパー５５（第１のストッパー本体５７、第２のストッパー本体５８）とを備えている。また、押圧機構５４は、移動部材５６を移動方向の一方または他方に押圧してストッパー５５に当接させる前進用アクチュエータ６１と後退用アクチュエータ６２とを備えている。移動部材５６における移動方向の両端部には、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８のうち一方のカムフォロアを押圧して使用位置に移動させる押圧部材８１と、スライダ４２がカムシャフト本体２１の軸線方向に移動した後に一方のカムフォロアが退避位置に移動することによりこのカムフォロアの突出部分（先端部）が挿入される貫通孔６７とが設けられている。

この実施の形態によれば、移動部材５６が前進用アクチュエータ６１または後退用アクチュエータ６２による駆動によってスライダ４２に対して一方または他方に移動することにより、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８が退避位置から使用位置に移動する。
この実施の形態において、スライダ４２と、移動部材５６と、ストッパー５５と、前進用アクチュエータ６１および後退用アクチュエータ６２とは、カムシャフト本体２１の軸線方向において、前進用カム３１および後退用カム３２と同一位置に配置することができる。
したがって、この実施の形態によれば、スライダ４２と、移動部材５６と、ストッパー５５と、前進用アクチュエータ６１および後退用アクチュエータ６２などを有する駆動装置６がカムシャフト本体２１の軸線方向において小型に形成されるから、より一層コンパクトなエンジンの動弁装置を提供することができる。

さらに、この実施の形態による押圧機構５４は、前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８とのいずれか一方のカムフォロアを押すときは他方のカムフォロアを押すことができない状態になる。このため、２つのカムフォロアが同時に押されることがないから、動作の信頼性が高いエンジンの動弁装置を提供することができる。

この実施の形態による係合部材５１は、スライダ４２に支持されたスナップリングによって構成されている。スナップリングは、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８に形成された第３の環状溝５３に係合可能な形状に形成されている。
この実施の形態によれば、前進用カムフォロア４７および後退用カムフォロア４８を構成するピン４９，５０が使用位置と退避位置との間で移動するときにスナップリングが弾性変形し、係合状態が解除される。この係合状態を解除する動作は、自動で行われる。

このため、前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８の係合状態を解除するための機構は不要であるから、これらのカムフォロアを使用位置と退避位置とに保持する機構の簡素化を図ることができる。したがって、スライダ４２のより一層の小型化を図ることができ、更に小型化されたエンジンの動弁装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
カムフォアを退避位置または使用位置に保持するための係合部材は、図２８Ａ〜図２８Ｄに示すように構成することができる。図２８Ａ〜図２８Ｄにおいて、図１〜図２７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
この実施の形態による前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８の外周部には、図２８Ｄに示すように、使用位置側環状溝１０１と退避位置側環状溝１０２とが所定の間隔をおいて形成されている。これらの使用位置側環状溝１０１と退避位置側環状溝１０２の溝幅は、第１の実施の形態で示す第３の環状溝５３の溝幅より広く形成されている。これらのカムフォロア４７，４８が移動自在に嵌合されたスライダ４２のピン孔５２は、カムシャフト本体２１の軸線方向およびシリンダ軸線とは直交する方向に延びて前進用アーム４５および後退用アーム４６の先端部を貫通している。

前進用アーム４５と後退用アーム４６には、図２８Ｃに示すように、このピン孔５２の一部と交差する貫通孔１０３が形成されている。この貫通孔１０３の一端の開口部には、ボール１０４が挿入されている。このボール１０４は、前進用アーム４５および後退用アーム４６に設けられた板ばね１０５によって押され、貫通孔１０３の他端に向けて（前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８に向けて）付勢されている。このため、ボール１０４は、板ばね１０５と前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８とに挟まれている。板ばね１０５は、図２８Ｂおよび図２８Ｃに示すように、前進用アーム４５および後退用アーム４６にストッパープレート１０６とともに固定用ボルト１０７によって固定されている。

この実施の形態によるボール１０４は、前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８が前進用アーム４５または後退用アーム４６に対して移動することにより、使用位置側環状溝１０１または退避位置側環状溝１０２に係入する。ボール１０４が使用位置側環状溝１０１に係合することにより、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８が使用位置に保持される。また、ボール１０４が退避位置側環状溝１０２に係合することによって、前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８が退避位置に保持される。この実施の形態においては、このボール１０４が請求項５記載の発明でいう「係合部材」に相当する。また、この実施の形態においては、板ばね１０５が請求項５記載の発明でいう「ばね部材」に相当する。

この実施の形態によれば、前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８とが使用位置と退避位置との間で移動するときに板ばね１０５が弾性変形し、ボール１０４と使用位置側環状溝１０１または退避位置側環状溝１０２との係合状態が解除される。この係合状態を解除する動作は、自動で行われる。このため、前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８の係合状態を解除するための専用の機構は不要であるから、これらのカムフォロア４７，４８を使用位置と退避位置とに保持する機構の簡素化を図ることができる。したがって、この実施の形態においても、スライダ４２のより一層の小型化を図ることができ、更に小型化されたエンジンの動弁装置を提供することができる。

上述した第１および第２の実施の形態を採る場合の前進用カムフォロア４７と後退用カムフォロア４８は、それぞれ第３の環状溝５３や使用位置側環状溝１０１、退避位置側環状溝１０２などが形成されている。また、第１の実施の形態による係合部材５１（スナップリング）は、１本の前進用カムフォロア４７や後退用カムフォロア４８に対して２個ずつ設けられている。第２の実施の形態による係合部材（ボール１０４）は、１本の前進用カムフォロア４７や後退用カムフォロア４８に対して１個ずつ設けられている。

しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはない。すなわち、係合部材と、この係合部材が係合する環状溝の数や、係合部材が設けられる部材は、適宜変更することができる。例えば、係合部材を前進用カムフォロア４７または後退用カムフォロア４８に１つあるいは２つ設け、この係合部材と係合する環状溝を前進用アーム４５および後退用アーム４６に２つあるいは１つ設けることがもできる。

１…動弁装置、２…シリンダヘッド、３…カムシャフト、４…吸気弁、５…ロッカーアーム、６…駆動装置、７…排気弁、２１…カムシャフト本体、２５…第１のカム、２６…第２のカム、３１…前進用カム、３２…後退用カム、３３Ｆ，３３Ｂ…傾斜部、３４Ｆ，３４Ｂ…直線部、４２…スライダ、４５…前進用アーム、４６…後退用アーム、４７…前進用カムフォロア、４８…後退用カムフォロア、５１…係合部材、５３…第３の環状溝、５４…押圧機構、５５…ストッパー、５６…移動部材、６１…前進用アクチュエータ、６２…後退用アクチュエータ、６７…貫通孔（穴）、８１…押圧部材、１０１…使用位置側環状溝、１０２…退避位置側環状溝、１０４…ボール、１０５…板ばね（ばね部材）。

Claims (5)

1. シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト本体と、
   前記カムシャフト本体の吸気弁または排気弁と対応する位置に設けられた第１のカムと、
   前記第１のカムとはバルブリフト特性が異なる形状に形成され、前記第１のカムと前記カムシャフト本体の軸線方向に隣り合う位置に設けられた第２のカムと、
   前記カムシャフト本体と平行なロッカーシャフトを中心として揺動自在に支持されるとともに前記軸線方向に移動自在に支持され、前記第１のカムまたは第２のカムと吸気弁または排気弁との間に介在するロッカーアームと、
   前記カムシャフト本体の回転を前記軸線方向の往復運動に変換して前記ロッカアームに伝達し、前記第１のカムと前記第２のカムのバルブリフト量が共に０であるときに前記ロッカーアームに前記軸線方向へ推力を加え、このロッカーアームを前記第１のカムと接触する第１の位置と前記第２のカムに接触する第２の位置とのいずれか一方の位置に位置付ける駆動装置とを備え、
   前記駆動装置は、
   前記カムシャフト本体の外周部に設けられ、前記軸線方向の一方と前記カムシャフト本体の回転方向とに延びる傾斜部を有する前進用カムと、
   前記カムシャフト本体の外周部における前記前進用カムと前記カムシャフト本体の周方向に並ぶ位置に設けられ、前記軸線方向の他方と前記回転方向とに延びる傾斜部を有する後退用カムと、
   前記前進用カムおよび後退用カムを前記カムシャフト本体の径方向の一方と他方とからそれぞれ挟む一対のアームを有しかつ前記ロッカーアームに連結されたスライダと、
   前記スライダの前記一対のアームのうちの一方のアームに保持され、前記前進用カムに選択的に接触する前進用カムフォロアと、
   前記スライダの前記一対のアームのうちの他方のアームに保持され、前記後退用カムに選択的に接触する後退用カムフォロアとを備えることを特徴とするエンジンの動弁装置。
2. 請求項１記載のエンジンの動弁装置において、
   前記前進用カムおよび前記後退用カムは、前記カムシャフト本体の外周面に開口するカム溝によって形成されており、
   前記カム溝は、前記回転方向に延びるとともに、前記前進用カムおよび前記後退用カムの一方の前記傾斜部の前記回転方向における上流端と他方の前記傾斜部の下流端とを接続し、前記各傾斜部から前記回転方向の上流側に離れるにしたがって深さが次第に浅くなる直線部を有し、
   前記前進用カムフォロアと前記後退用カムフォロアは、前記スライダのアームを前記カムシャフト本体の径方向に貫通するピンによって形成され、
   前記前進用カムフォロアおよび前記後退用カムフォロアをそれぞれ形成する前記ピンは、
   前記スライダのアームとともに前記ピンを前記カム溝に挿入される使用位置と、前記カム溝から出る退避位置とのいずれか一方の位置に保持する係合部材と係合し、かつ、前記ピンの前記使用位置から前記後退位置へ向かう方向の端部を押圧して、前記前進用カムフォロアおよび前記後退用カムフォロアのうち一方を選択的に前記使用位置に位置付ける押圧機構と接続されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
3. 請求項２記載のエンジンの動弁装置において、
   前記押圧機構は、
   前記ピンが前記スライダの前記一対のアームをそれぞれ貫通する方向を移動方向として前記スライダに対して平行移動可能な移動部材と、
   この移動部材に予め定めた間隔をおいて前記移動方向の一方側と他方側とから対向するストッパーと、
   前記移動部材を前記移動方向の一方または他方に押圧して前記ストッパーに当接させるアクチュエータとを備え、
   前記移動部材における前記移動方向の両端部には、前記前進用カムフォロアおよび前記後退用カムフォロアのうち一方のカムフォロアを押圧して使用位置に移動させる押圧部材と、前記スライダが前記軸線方向に移動した後に前記一方のカムフォロアが前記退避位置に移動することによりこのカムフォロアの先端部が挿入される穴とが設けられていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
4. 請求項２または請求項３記載のエンジンの動弁装置において、
   前記係合部材は、前記スライダと前記ピンとのうちいずれか一方の部材に支持されたスナップリングによって構成され、
   前記スナップリングは、前記スライダと前記ピンとのうち他方の部材に形成された環状溝に係合可能な形状に形成されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
5. 請求項２または請求項３記載のエンジンの動弁装置において、
   前記係合部材は、前記スライダに保持されるとともにばね部材によって前記ピンに向けて付勢されたボールによって構成され、
   前記ピンには、前記ボールが係合する環状溝が形成されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。

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