(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムプロフィールが相違する３つのカムの何れか１つをバルブ駆動用カムとして選択可能な内燃機関の可変動弁装置において、
３つのカムの作動力がそれぞれ伝達されて、それぞれのカムプロフィールに応じた揺動動作をする３つのロッカーアームと、
前記３つのロッカーアームに複数のピンを直列に並べたピン列を挿通して、前記ピン列の挿通位置により、隣り合う前記ロッカーアームを相互に切り離した状態と連結した状態とを切り替えて、前記３つのカムの何れか１つの作動力を選択的にバルブに伝達する連結状態切替機構と、
カムシャフトと一体的に回転する回転体に螺旋状に形成された第１螺旋溝と、
カムシャフトと一体的に回転する回転体に螺旋状に形成され、前記第１螺旋溝よりも前記カムシャフトの軸方向距離が長い第２螺旋溝と、
前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝とに選択的に挿脱ピンを挿入して、前記カムシャフトの回転により前記挿脱ピンが螺旋溝に押される力を前記連結状態切替機構のピン列に伝達することにより、前記ピン列の挿通位置を基準位置に対して２通りに変化させるピン駆動機構と
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝は、
前記カムシャフトと一体的に回転する回転体に互いに深さが異なる２つの螺旋溝を始端部を共通にして並べた螺旋二段溝を形成し、浅い方の螺旋溝を前記第１螺旋溝とし、深い方の螺旋溝を前記第２螺旋溝としたものであり、
前記ピン駆動機構は、
前記挿脱ピンを前記螺旋二段溝に挿入させるとともに、その挿入量を２段に切り替え可能なアクチュエータを備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記ピン駆動機構は、
前記ロッカーアームを揺動可能に支持するロッカーシャフトに揺動可能かつ軸方向移動可能に支持され、先端側に前記挿脱ピンを備えたスライド揺動アームと、
前記スライド揺動アームを揺動させるとともに、その揺動角度を２通りに切り替え可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動制御して、前記スライド揺動アームを第１揺動角度だけ揺動させて前記挿脱ピンを前記第１螺旋溝に挿入させ、前記スライド揺動アームを前記第１揺動角度よりも大きな第２揺動角度だけ揺動させて前記挿脱ピンを前記第２螺旋溝に挿入させるアクチュエータ駆動手段と
を備え、
前記挿脱ピンが前記螺旋二段溝における一方の螺旋溝に押されて前記スライド揺動アームが前記ロッカーシャフトを軸方向に移動する力で前記ピン列を付勢して、前記ピン列の挿通位置を前記スライド揺動アームの移動距離だけ変化させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブリフト特性を３段階に切り替える内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の運転状態に応じてバルブリフト量を３段階に切り替える可変動弁装置が知られている。こうした可変動弁装置は、例えば、特許文献１にて提案されている。この特許文献１に提案された可変動弁装置は、ロッカーシャフトに支持した３本のロッカーアームを相互に切り離し、又は、連結してバルブのリフト量を３段階に切り替える切替装置を備えている。この切替装置は、第１ロッカーアームと第２ロッカーアームとを切り離し可能に連結する円筒状の第１切替ピンと、第１切替ピンの貫通孔に収納されたピストンにより駆動され第２ロッカーアームと第３ロッカーアームとを切り離し可能に連結する第２切替ピンと、第１切替ピンを切り離し位置に付勢する第１スプリングと、第２切替ピンを切り離し位置に付勢する第１スプリングよりも付勢力の大きな第２スプリングと、第１切替ピンとピストンに油圧を付与する油室とを備えている。この可変動弁装置では、ロッカーシャフト内に油路を形成し、この油路を介して油室に供給する油圧の大きさを制御することにより２つの切替ピンを選択的に駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９９９１６号
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、油圧により切替ピンを駆動するものであるため、油圧回路が必要となり大がかりなシステム構成となってしまう。また、油圧により切替ピンを駆動する場合には、応答性が悪いため、切替タイミングが遅れてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、簡易な構成で応答性よくバルブリフト特性を３段階に切り替えることを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、カムプロフィールが相違する３つのカムの何れか１つをバルブ駆動用カムとして選択可能な内燃機関の可変動弁装置において、３つのカム（３１，３２，３３）の作動力がそれぞれ伝達されて、それぞれのカムプロフィールに応じた揺動動作をする３つのロッカーアーム（６１，６２，６３）と、前記３つのロッカーアームに複数のピン（７１，７２，７３，７４，７５，７６）を直列に並べたピン列（７００）を挿通して、前記ピン列の挿通位置により、隣り合う前記ロッカーアームを相互に切り離した状態と連結した状態とを切り替えて、前記３つのカムの何れか１つの作動力を選択的にバルブに伝達する連結状態切替機構（６５０）と、カムシャフト（３０）と一体的に回転する回転体に螺旋状に形成された第１螺旋溝（１１２，１７１）と、カムシャフトと一体的に回転する回転体に螺旋状に形成され、前記第１螺旋溝よりも前記カムシャフトの軸方向距離が長い第２螺旋溝（１２２，１７２）と、前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝とに選択的に挿脱ピン（９ａ）を挿入して、前記カムシャフトの回転により前記挿脱ピンが螺旋溝に押される力を前記連結状態切替機構のピン列に伝達することにより、前記ピン列の挿通位置を基準位置に対して２通りに変化させるピン駆動機構（２００，２１０）とを備えたことにある。
【０００７】
本発明においては、３つのロッカーアームと、連結状態切替機構とを備えている。連結状態切替機構は、隣り合うロッカーアームを相互に切り離した状態と連結した状態とを切り替えるものである。従って、３つのロッカーアームが相互に切り離されているときには、各カムの作動力がロッカーアームに伝達されて、３つのロッカーアームがそれぞれのカムのカムプロフィールに応じた揺動動作をする。
【０００８】
連結状態切替機構は、３つのロッカーアームに複数のピンを直列に並べたピン列を挿通して、ピン列の挿通位置により、隣り合うロッカーアームを相互に切り離した状態と連結した状態とを切り替える。つまり、ピン列を構成するピンが２つのロッカーアームに跨いで挿通されているときには隣り合うロッカーアームが連結され、逆に、ピンが２つのロッカーアームに跨いで挿通されていないときには、隣り合うロッカーアームが相互に切り離される。従って、特定のロッカーアームに接続されるバルブのリフト特性（リフト量および作用角）は、ロッカーアームの連結状態に応じて可変される。
【０００９】
本発明においては、ピン列の挿通位置を変化させるために、第１螺旋溝、第２螺旋溝、ピン駆動機構が設けられている。第１螺旋溝と第２螺旋溝は、カムシャフトと一体的に回転する回転体に形成される。回転体としては、例えば、円筒体を使用するとよい。また、第１螺旋溝、第２螺旋溝は、別々の回転体に形成されるものであっても良いし、１つの回転体に形成されるものであっても良い。２つの螺旋溝は、カムシャフトの中心軸回りに螺旋状に形成され、第２螺旋溝の方が第１螺旋溝よりもカムシャフトの軸方向距離が長くなっている。
【００１０】
ピン駆動機構は、第１螺旋溝と第２螺旋溝とに対して挿脱可能な挿脱ピンを備えており、この挿脱ピンを第１螺旋溝と第２螺旋溝とに選択的に挿入する。挿脱ピンは、カムシャフトの周方向には移動不能で軸方向には移動可能に設けられものである。従って、挿脱ピンは、カムシャフトの回転により螺旋溝（第１螺旋溝あるいは第２螺旋溝）の壁面に押されてカムシャフトの軸方向に移動する。挿脱ピンの押される力は、連結状態切替機構のピン列に伝達される。従って、挿脱ピンがカムシャフトの軸方向に移動した距離だけピン列が移動する。これにより、３つのロッカーアームにおけるピン列の挿通位置が基準位置に対して変化する。この基準位置とは、ピン列が押されていない位置である。
【００１１】
第１螺旋溝と第２螺旋溝は、カムシャフトの軸方向距離が相違する。従って、挿脱ピンを挿入する螺旋溝を選択することで、３つのロッカーアームにおけるピン列の挿通位置を基準位置に対して２通りに変化させることができる。このため、ピン列の挿通位置を基準位置と合わせて合計３通りの位置に設定することができる。
【００１２】
これにより、連結状態切替機構における連結状態を３通りに切り替えることができ、３つのカムの何れか１つの作動力を選択的にバルブに伝達することが可能となる。例えば、基準位置においては、バルブに接続される特定ロッカーアームが第１カムのカムプロフィールにしたがって揺動する。また、挿脱ピンが第１螺旋溝により押されてピン列の挿通位置が移動した第２位置においては、特定ロッカーアームが第２カムのカムプロフィールにしたがって揺動する。また、挿脱ピンが第２螺旋溝により押されてピン列の挿通位置が移動した第３位置においては、特定ロッカーアームが第３カムのカムプロフィールにしたがって揺動するようにすることができる。従って、バルブリフト特性を３段階に切り替えることができる。
【００１３】
このように本発明によれば、挿脱ピンを２つの螺旋溝に選択的に挿入することによりバルブリフト特性を３段階に切り替えるため、油圧回路のような大がかりな構成を必要としなく簡易な構成にて実施することができ、しかも、良好な応答性が得られる。
【００１４】
尚、連結状態切替機構に、ピン列がピン駆動機構により押される方向とは反対方向にピン列を付勢するリターンバネを設けることが好ましい。この場合には、ピン列の挿通位置を適正に維持できるとともにピン列を自動的に基準位置に戻すことができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝は、前記カムシャフトと一体的に回転する回転体（１６０）に互いに深さが異なる２つの螺旋溝を始端部（１７０ａ）を共通にして並べた螺旋二段溝（１７０）を形成し、浅い方の螺旋溝を前記第１螺旋溝（１７１）とし、深い方の螺旋溝を前記第２螺旋溝（１７２）としたものであり、前記ピン駆動機構（２１０）は、前記挿脱ピンを前記螺旋二段溝に挿入させるとともに、その挿入量を２段に切り替え可能なアクチュエータ（１０３）を備えたことにある。
【００１６】
本発明においては、カムシャフトと一体的に回転する１つの回転体に螺旋二段溝が形成されており、アクチュエータにより、この螺旋二段溝に挿脱ピンが挿入量を選択して挿入される。螺旋二段溝は、螺旋溝底面を段状に形成することで互いに深さが異なる２つの螺旋溝を、その始端部（溝の開始部分）を共通にして並べたものである。螺旋溝は、機能的には、挿脱ピンを押すために螺旋状に延びた縦壁面が存在すれば良い。従って、螺旋溝底面を段状に形成することで螺旋状に延びた縦壁面を上下２段に形成することができる。深い方の溝は、浅い方の溝に比べてカムシャフトの軸方向距離を長く設定することができる。そこで、浅い方の螺旋溝を第１螺旋溝とし、深い方の螺旋溝を第２螺旋溝としている。
【００１７】
アクチュエータは、挿脱ピンの挿入量を２段に切り替え可能に構成されている。従って、２つの螺旋溝の深さに応じた挿入量を設定しておくことで、挿入量を切り替えることにより挿脱ピンが挿入される螺旋溝（挿脱ピンが押される螺旋溝）を選択することができる。この場合、挿脱ピンは、螺旋二段溝の始端部あるいはそれよりも手前に落とされることで、挿入量に応じた螺旋溝に沿って案内される。
【００１８】
このように、本発明によれば、螺旋二段溝を形成した回転体、アクチュエータ、挿脱ピンをそれぞれ１つ設けるだけで連結状態切替機構における連結状態を３通りに設定することができ、部品点数を削減することができる。
【００１９】
本発明の他の特徴は、前記ピン駆動機構（２１０）は、前記ロッカーアームを揺動可能に支持するロッカーシャフトに揺動可能かつ軸方向移動可能に支持され、先端側に前記挿脱ピンを備えたスライド揺動アーム（９３）と、前記スライド揺動アームを揺動させるとともに、その揺動角度を２通りに切り替え可能なアクチュエータ（１０３）と、前記アクチュエータを駆動制御して、前記スライド揺動アームを第１揺動角度だけ揺動させて前記挿脱ピンを前記第１螺旋溝（１７１）に挿入させ、前記スライド揺動アームを前記第１揺動角度よりも大きな第２揺動角度だけ揺動させて前記挿脱ピンを前記第２螺旋溝（１７２）に挿入させるアクチュエータ駆動手段（１５０）とを備え、前記挿脱ピンが前記螺旋二段溝における一方の螺旋溝に押されて前記スライド揺動アームが前記ロッカーシャフトを軸方向に移動する力で前記ピン列を付勢して、前記ピン列の挿通位置を前記スライド揺動アームの移動距離だけ変化させることにある。
【００２０】
本発明においては、スライド揺動アームをアクチュエータの駆動により揺動させて、スライド揺動アームの先端側に設けた挿脱ピンを螺旋二段溝に挿入させる。スライド揺動アームは、ロッカーシャフトに揺動可能かつ軸方向移動可能に支持されている。このロッカーシャフトは、ロッカーアームを揺動可能に支持するものである。アクチュエータは、スライド揺動アームを揺動させるにあたり、その揺動角度を２通りに切り替え可能となっている。例えば、スライド揺動アームの後端部を押してスライド揺動アームを揺動させるアクチュエータを採用した場合、スライド揺動アームの後端部を押す可動軸のストローク（突き出し量）を２通りに切り替えることで、揺動角度を２通りに切り替えることができる。
【００２１】
この揺動角度の大小は、スライド揺動アームの先端側に設けた挿脱ピンの螺旋二段溝への挿入量の大小に対応する。この場合、スライド揺動アームが第１揺動角度だけ揺動すると挿脱ピンが第１螺旋溝に挿入され、スライド揺動アームが第２揺動角度（＞第１揺動角度）だけ揺動すると挿脱ピンが第２螺旋溝に挿入されるように設定されている。
【００２２】
アクチュエータは、アクチュエータ駆動手段により駆動制御される。アクチュエータ駆動手段は、スライド揺動アームを第１揺動角度だけ揺動させて挿脱ピンを第１螺旋溝に挿入させる。また、スライド揺動アームを第２揺動角度だけ揺動させて挿脱ピンを第２螺旋溝に挿入させる。従って、スライド揺動アームの揺動角度の切替により、挿脱ピンが挿入される螺旋溝（第１螺旋溝あるいは第２螺旋溝）を選択することができる。
【００２３】
挿脱ピンが螺旋溝に挿入されて螺旋溝に押されると、スライド揺動アームも挿脱ピンと一体となってロッカーシャフトに支持されつつその軸方向に移動する。ピン列は、このスライド揺動アームの移動する力により付勢される。この場合、例えば、スライド揺動アームの側面でピン列の端を押すようにすればよい。これにより、３つのロッカーアームにおけるピン列の挿通位置がスライド揺動アームの移動距離だけ変化する。
【００２４】
従って、本発明によれば、アクチュエータによりスライド揺動アームを揺動させる揺動角度を切り替えることにより、連結状態切替機構における連結状態を３通りに設定することができる。しかも、挿脱ピンを螺旋溝に挿入するためのスライド揺動アームの動作（ロッカーシャフトに沿った移動）を利用してピン列を移動させるため、非常に簡単な構成にて実施することができる。
【００２５】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施形態における内燃機関の概略構成図である。
【図２】図２は、可変機構とカムと吸気バルブとの関係を表す概略構成図である。
【図３】図３は、連結状態切替機構とピン駆動機構との関係を表す概略構成図である。
【図４】図４は、第１位置における連結状態切替機構の状態を表す断面図である。
【図５】図５は、第２位置における連結状態切替機構の状態を表す断面図である。
【図６】図６は、第３位置における連結状態切替機構の状態を表す断面図である。
【図７】図７は、第１ローラロッカーアームと第１カムの側面図である。
【図８】図８は、第２ローラロッカーアームと第２カムの側面図である。
【図９】図９は、第３ローラロッカーアームと第３カムの側面図である。
【図１０】図１０は、スライド揺動アームの動作説明図である。
【図１１】図１１は、スライド揺動アームの動作説明図である。
【図１２】図１２は、スライドアーム、スライド揺動アームのロッカーシャフトへの連結構造を表す断面図である。
【図１３】図１３は、スライド揺動アームの連結構造における固定ピンと開口との関係を表す説明図である。
【図１４】図１４は、スライドアームの連結構造における固定ピンと開口との関係を表す説明図である。
【図１５】図１５は、シャフトリターン機構を表す断面図である。
【図１６】図１６は、バルブリフトタイミングを表すグラフである。
【図１７】図１７は、アクチュエータの可動軸と押圧片の凹部との位置関係を説明するための押圧片の正面図である。
【図１８】図１８は、アクチュエータの可動軸と押圧片の凹部との位置関係を説明するための押圧片の断面図（図１７のＸ−Ｘ断面図）である。
【図１９】図１９は、結合式ディレイ機構を表す平面図である。
【図２０】図２０は、結合式ディレイ機構を表す断面図（図１９のＸ−Ｘ断面図）である。
【図２１】図２１は、第２実施形態における連結状態切替機構とピン駆動機構との関係を表す概略構成図である。
【図２２】図２２は、第２実施形態におけるスライド揺動アームの動作説明図である。
【図２３】図２３は、第２実施形態におけるスライド揺動アームの動作説明図である。
【図２４】図２４は、第２実施形態におけるスライド揺動アームの動作説明図である。
【図２５】図２５は、第２実施形態における突き出し量を２段階にするアクチュエータの説明図である。
【図２６】図２６は、第２実施形態における突き出し量を２段階にする他のアクチュエータの説明図である。
【図２７】図２７は、第２実施形態における螺旋溝形成体の正面図である。
【図２８】図２８は、第２実施形態における螺旋溝形成体の展開図である。
【図２９】図２９は、第２実施形態におけるアクチュエータの可動軸と押圧片の二段凹部との位置関係を説明するための押圧片の正面図である。
【図３０】図３０は、第２実施形態におけるアクチュエータの可動軸と押圧片の二段凹部との位置関係を説明するための押圧片の断面図（図２９のＸ−Ｘ断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置について図面を用いて説明する。図１は、実施形態としての可変動弁装置が適用される内燃機関の概略構成を表している。
【００２８】
内燃機関１０は、４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関である。内燃機関１０は、４つの気筒１１，１２，１３，１４を備えている。各気筒１１，１２，１３，１４には、それぞれ２本の吸気バルブ２０、２本の排気バルブ２１、火花を発生する点火プラグ２２が配置されている。
【００２９】
吸気バルブ２０は、図２に示すように、吸気カムシャフト３０に取り付けられた３つのカム３１，３２，３３の何れか１つの作動力と、バルブスプリング２５の付勢力とを利用して開閉される。吸気カムシャフト３０は、図示しないクランクシャフトとタイミングチェーンあるいはタイミングベルトによって連結され、クランクシャフトの１／２の速度で回転される。以下、吸気カムシャフト３０を単にカムシャフト３０と呼ぶ。
【００３０】
カムシャフト３０には、１気筒当たりに第１カム３１と第２カム３２と第３カム３３とが形成されている。第１カム３１は、高負荷運転に適したカムプロフィールを有する形状となっている。第２カム３２は、第１カム３１と第３カム３３との間に設けられ、吸気バルブ２０のリフト量が実質的にゼロとなるカムプロフィール、つまり、ベース円部のみを有する形状（カムノーズの高さがゼロ）となっている。第３カム３３は、低・中負荷運転に適したアトキンソンサイクル用のカムプロフィールを有する形状となっている。
【００３１】
各気筒１１，１２，１３，１４には、それぞれ、第１〜第３カム３１，３２，３３と吸気バルブ２０との間で、第１〜第３カム３１，３２，３３の作動力の１つを選択的に吸気バルブ２０に伝達する可変機構４１，４２，４３，４４が介装されている。以下、第１気筒１１に設けられる可変機構４１を第１可変機構４１と呼び、第２気筒１２に設けられる可変機構４２を第２可変機構４２と呼び、第３気筒１３に設けられる可変機構４３を第３可変機構４３と呼び、第４気筒１４に設けられる可変機構４４を第４可変機構４４と呼び、それらを区別せずに総称する場合には、単に、可変機構４０と呼ぶ。尚、図２は、可変機構４０とカム３１，３２，３３と吸気バルブ２０との関係を表すもので、可変機構４０を駆動する駆動部など後述する構成については、その記載を省略している。
【００３２】
可変機構４０は、第１カム３１の作動力を吸気バルブ２０に伝達する状態と、第２カム３２の作動力を吸気バルブ２０に伝達する状態と、第３カム３３の作動力を吸気バルブ２０に伝達する３つの状態とを切り替えることにより、吸気バルブ２０のリフト特性（開弁特性）を３段階に変更する。本実施形態においては、第２カム３２がゼロリフトカムである。このため、第２カム３２の作動力が吸気バルブ２０に伝達される状態とは、吸気バルブ２０が開閉しない状態（バルブ休止状態）を意味する。
【００３３】
各可変機構４０は、図３に示すように、共通のロッカーシャフト５０を備えている。ロッカーシャフト５０は、カムシャフト３０と平行に設けられる中空円筒管であって、両端および４つの可変機構４０のそれぞれの間において内燃機関１０のシリンダヘッドに支持されている。また、ロッカーシャフト５０の中空円筒内には、第１リンクシャフト５１と第２リンクシャフト５２が軸方向に摺動可能に挿入されている。
【００３４】
各可変機構４０は、図３，図４に示すように、ロッカーシャフト５０にそれぞれ揺動可能に支持される第１ローラロッカーアーム６１、第２ローラロッカーアーム６２、第３ローラロッカーアーム６３を備えている。各ローラロッカーアーム６１，６２，６３は、ロッカーシャフト５０から径方向に延びて設けられている。以下、３つのローラロッカーアーム６１，６２，６３を区別する必要が無い場合には、それらを単にローラロッカーアーム６と呼ぶ。
【００３５】
第１ローラロッカーアーム６１には、第１ローラ６１１が軸支されている。第１ローラロッカーアーム６１は、ロッカーシャフト５０の軸方向において、第１ローラ６１１が第１カム３１と向かい合う位置に設けられる。また、第１ローラロッカーアーム６１は、図示しないバネにより、第１ローラ６１１が第１カム３１に当接するように付勢されている。従って、第１ローラロッカーアーム６１は、図７に示すように、ロッカーシャフト５０を回転中心にして第１カム３１のカムプロフィールに応じた揺動動作をする。
【００３６】
第２ローラロッカーアーム６２は、第１ローラロッカーアーム６１を三方で囲むようにコの字状に形成されており、第１ローラロッカーアーム６１の両側でロッカーシャフト５０に揺動可能に支持される。第１ローラロッカーアーム６１の両側で互いに平行に設けられるアームの一方を主アーム６２ａと呼び、他方を副アーム６２ｂと呼ぶ。また、主アーム６２ａの先端と副アーム６２ｂの先端とを連結する部分を連結部６２ｃと呼ぶ。第２ローラロッカーアーム６２の先端部には、２つの吸気バルブ２０の基端部が接続されている。
【００３７】
主アーム６２ａには、第２ローラ６２１が軸支されている。第２ローラロッカーアーム６２は、ロッカーシャフト５０の軸方向において、第２ローラ６２１が第２カム３２と向かい合う位置に設けられる。第２ローラ６２１の外径は、第１ローラ６１１の外径と同じである。従って、第２ローラロッカーアーム６２は、図８に示すように、第１ローラロッカーアーム６１あるいは第３ローラロッカーアーム６３と連結されない状態において、第２カム３２の作動力とバルブスプリング２５の付勢力との協働により、ロッカーシャフト５０を回転中心にして第２カム３２のカムプロフィールに応じた揺動動作をする。この場合、第２カム３２がゼロリフトカムであるため、揺動角度はゼロとなる。２つの吸気バルブ２０は、第２ローラロッカーアーム６２の先端に接続されていることから、バルブ休止状態に維持される。
【００３８】
第３ローラロッカーアーム６３は、第２ローラロッカーアーム６２の主アーム６２ａの隣に配置される。第３ローラロッカーアーム６３には、第３ローラ６３１が軸支されている。第３ローラロッカーアーム６３は、ロッカーシャフト５０の軸方向において、第３ローラ６３１が第３カム３２と向かい合う位置に設けられる。第３ローラ６３１の外径は、第１ローラ６１１，第２ローラ６２１の外径と同じである。また、第３ローラロッカーアーム６３は、図示しないバネにより、第３ローラ６３１が第３カム３３に当接するように付勢されている。従って、第３ローラロッカーアーム６３は、図９に示すように、ロッカーシャフト５０を回転中心にして第３カム３３のカムプロフィールに応じた揺動動作をする。
【００３９】
吸気バルブ２０のリフトは、後述するように、第２ローラロッカーアーム６２に、第１ローラロッカーアーム６１あるいは第３ローラロッカーアーム６３が連結された状態において行われる。従って、第２ローラロッカーアーム６２は、第１ローラロッカーアーム６１あるいは第３ローラロッカーアーム６３の作動力（揺動力）とバルブスプリング２５の付勢力との協働により、ロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。
【００４０】
尚、第１ローラ６１１、第２ローラ６２１、第３ローラ６３１の位置は、第１ローラ６１１が第１カム３１のベース円部と当接し、且つ、第２ローラ６２１が第２カム３２のベース円部と当接し、且つ、第３ローラ６３１が第３カム３３のベース円部と当接している時に、第１ローラ６１１の軸心と第２ローラ６２１の軸心と第３ローラ６３１の軸心とが同一直線上に位置するように定められている。
【００４１】
次に、可変機構４０において、吸気バルブ２０をリフトさせる第２ローラロッカーアーム６２と、第１ローラロッカーアーム６１および第３ローラロッカーアーム６３との連結状態／切り離し状態を切り替える連結状態切替機構６５０について図４〜図６を用いて説明する。
【００４２】
第１ローラ６１１の支軸６１２には、軸方向に沿って第１ピン孔６１３が形成されている。第１ピン孔６１３の一方端は、第２ローラロッカーアーム６２の主アーム６２ａ側面に向けて開口している。また、第１ピン孔６１３の他方端は、第２ローラロッカーアーム６２の副アーム６２ｂの側面に向けて開口している。
【００４３】
第２ローラ６２１の支軸６２２には、軸方向に沿って第２主ピン孔６２３が形成されている。第２主ピン孔６２３の一方端は、第３ローラロッカーアーム６３の側面に向けて開口している。また、第２主ピン孔６２３の他方端は、第１ローラロッカーアーム６１の側面に向けて開口している。また、第２ローラロッカーアーム６２の副アーム６２ｂには、第２主ピン孔６２３の延長線上となる位置に第２副ピン孔６２４が形成されている。第２副ピン孔６２４の一方端は、第１ローラロッカーアーム６１の側面に向けて開口している。また、第２副ピン孔６２４の他方端は、後述するスライドアーム８１，８２あるいはスライド揺動アーム９１，９２側に向けて開口している。
【００４４】
第３ローラ６３１の支軸６３２には、第３ピン孔６３３が形成されている。第３ピン孔６３３の一方端は、第２ローラロッカーアーム６２の側面に向けて開口している。第３ピン孔６３３の他方端は、閉塞されている。この閉塞された部分を閉塞円筒端６３４と呼ぶ。
【００４５】
各ピン孔６１３，６２３，６２４，６３３は、全て同じ内径にて形成されている。また、各ピン孔６１３，６２３，６２４，６３３の相対位置は、第１ローラ６１１が第１カム３１のベース円部と当接し、且つ、第２ローラ６２１が第２カム３２のベース円部と当接し、且つ、第３ローラ６３１が第３カム３３のベース円部と当接している時に、４つのピン孔６１３，６２３，６２４，６３３の軸心が同一直線上に位置するように設定されている。以下、この４つのピン孔６１３，６２３，６２４，６３３の列をピン孔列６００と呼ぶ。
【００４６】
ピン孔列６００には、第３ピン孔６３３側から第２副ピン孔６２４に向かう順に、ピンリターン用スプリング７７、バネ力伝達部材７８、第１ピン７１、第２ピン７２、第３ピン７３、第４ピン７４、第５ピン７５、第６ピン７６が直列に挿入される。ピンリターン用スプリング７７は、その一端が第３ピン孔６３３の閉塞円筒端６３４に当接し、他端がバネ力伝達部材７８に当接する。バネ力伝達部材７８は、片側が閉塞された円筒体であり、閉塞部にてピンリターン用スプリング７７の押圧力を受け、その押圧力を第１ピン７１に伝達するようになっている。バネ力伝達部材７８は、外径が第３ピン孔６３３の内径と同等となるように形成され、第３ピン孔６３３内に軸方向に摺動可能に挿入される。
【００４７】
第１ピン７１、第２ピン７２、第３ピン７３、第４ピン７４、第５ピン７５、第６ピン７６は、外径がピン孔列６００の内径と同等となるように円柱状に形成され、いずれのピン孔６１３，６２３，６２４，６３３に対しても軸方向に摺動可能になっている。各ピン７１〜７６は、隣接するピンと互いに端面を当接して列状となる。以下、６本のピン７１〜７６の列をピン列７００と呼ぶ。ピン列７００は、４つのピン孔６１３，６２３，６２４，６３３の軸心が同一直線上に位置するときに同一直線上に配置される。
【００４８】
ピン列７００は、ピンリターン用スプリング７７の押し圧力により、後述するスライドアーム８１，８２側あるいはスライド揺動アーム９１，９２側に付勢された状態で、バネ力伝達部材７８とスライドアーム８１，８２あるいはスライド揺動アーム９１，９２との間に挟まれた位置に配置される。従って、スライドアーム８１，８２あるいはスライド揺動アーム９１，９２の軸方向の位置に応じて、ピン列７００の軸方向位置（各ローラロッカーアーム６１〜６３に対する軸方向の相対位置）が変化するように構成されている。これにより、３つのローラロッカーアーム６１，６２，６３は、ピン列７００の軸方向位置に応じて、隣り合うローラロッカーアーム６１〜６３が連結された状態と切り離された状態とに切り替わる。尚、各ピン７１〜７６は、各ローラロッカーアーム６１〜６３の揺動により、各ピン孔６１３，６２３，６２４，６３３が同一直線上にならないときであっても、隣接するピンと端面どうしで常に当接できるような外径（＝ピン孔の内径）に設定されている。
【００４９】
第１ピン７１の位置は、後述するピン駆動機構２００により、第２主ピン孔６２３に挿入される位置と、第３ピン孔６３３に挿入される位置とに切り替えられる。第１ピン７１の軸方向寸法は、第２ローラロッカーアーム６２の主アーム６２ａの幅（第２主ピン孔６２３の軸方向の長さ）よりも短く設定されている。尚、ここでは、主アーム６２ａの幅とは、主アーム６２ａの幅に、隣接する第３ローラロッカーアーム６３との隙間寸法の１／２と、隣接する第１ローラロッカーアーム６１との隙間寸法の１／２を加えた値を意味している。
【００５０】
第２ピン７２の位置は、後述するピン駆動機構２００により、第２主ピン孔６２３と第１ピン孔６１３とにまたがって挿入される位置と、第２主ピン孔６２３に挿入される位置と、第３ピン孔６３３と第２主ピン孔６２３とにまたがって挿入される位置とに切り替えられる。第２ピン７２の軸方向寸法は、第２ローラロッカーアーム６２の主アーム６２ａ幅と同等に設定されている。
【００５１】
第３ピン７３の位置は、後述するピン駆動機構２００により、第１ピン孔６１３に挿入される位置と、第２主ピン孔６２３に挿入される位置とに切り替えられる。第３ピン７３の軸方向寸法は、第１ローラロッカーアーム６１の幅（第１ピン孔６１３の軸方向の長さ）よりも短く設定されている。尚、ここでは、第１ローラロッカーアーム６１の幅とは、第１ローラロッカーアーム６１の幅に、隣接する主アーム６２ａとの隙間寸法の１／２と、隣接する副アーム６２ｂとの隙間寸法の１／２を加えた値を意味している。
【００５２】
第４ピン７４の位置は、後述するピン駆動機構２００により、第２副ピン孔６２４に挿入される位置と、第１ピン孔６１３に挿入される位置とに切り替えられる。第４ピン７４の軸方向寸法は、第１ローラロッカーアーム６１の幅よりも短く設定されている。また、第４ピン７４と第３ピン７３とを連結した軸方向寸法は、第１ローラロッカーアーム６１の幅と同等に設定されている。
【００５３】
第５ピン７５の位置は、後述するピン駆動機構２００により、第２副ピン孔６２４に挿入される位置と、第１ピン孔６１３に挿入される位置とに切り替えられる。第５ピン７５の軸方向寸法は、第１ローラロッカーアーム６１の幅よりも短く設定されている。また、第５ピン７５と第４ピン７４とを連結した軸方向寸法は、前記第１ローラロッカーアーム６１の幅と同等に設定されている。
【００５４】
第６ピン７６の位置は、後述するピン駆動機構２００により、第２副ピン孔６２４内のみにおいて切り替わり、隣のピン孔６１３にまたがっては移動しない。第６ピン７６の軸方向寸法は、副アーム６２ｂの幅（第２副ピン孔６２４の軸方向の長さ）と同等か、それより長く設定されている。
【００５５】
このように、可変機構４０においては、３つのローラロッカーアーム６１，６２，６３に対するピン列７００の相対位置を変化させることにより、ローラロッカーアーム６１，６２，６３を相互に切り離した状態と連結した状態とを切り替えることができる。従って、連結状態切替機構６５０は、ピン列７００を構成するピン７１〜７６と、ピンリターン用スプリング７７と、バネ力伝達部材７８と、ピン孔列６００を構成するピン孔６１３，６２３，６２４，６３３とから構成される。尚、図４〜図６は、第１可変機構４１における連結状態切替機構６５０を表しているが、他の可変機構４２，４３，４４における連結状態切替機構６５０についても、第１可変機構４１における連結状態切替機構６５０と同様である。
【００５６】
次に、ピン列７００の軸方向位置を切り替えるピン駆動機構２００について説明する。第１可変機構４１、第２可変機構４２には、図３に示すように、それぞれ第６ピン７６の端部に当接してピン列７００を軸方向にスライドさせる第１スライドアーム８１、第２スライドアーム８２が設けられている。第１スライドアーム８１、第２スライドアーム８２は、ロッカーシャフト５０の外周面を軸方向に沿って摺動可能で、且つ、ロッカーシャフト５０内に挿入された第１リンクシャフト５１に対して軸方向に相対移動不能に取り付けられる。従って、第１スライドアーム８１、第２スライドアーム８２は、第１リンクシャフト５１と一体的に軸方向に移動するように構成されている。第１スライドアーム８１と第２スライドアーム８２との間隔は、第１可変機構４１のローラロッカーアーム６と第２可変機構のローラロッカーアーム６との配設間隔と同一である。また、第１スライドアーム８１と第２スライドアーム８２とは、同一の形状に形成されている。以下、第１スライドアーム８１と第２スライドアーム８２とを区別する必要がない場合には、それらを単にスライドアーム８と総称する。
【００５７】
スライドアーム８は、板状に形成され、常に片側の板面が第６ピン７６の端部と垂直に当接して、ピンリターン用スプリング７７により付勢されるピン列７００の移動を規制するとともに、ピンリターン用スプリング７７を圧縮する方向に押圧する押圧面になっている。第６ピン７６は、第２ローラロッカーアーム６２の揺動とともに揺動する。従って、スライドアーム８の押圧面は、第６ピン７６の端部が摺動する面となるため平坦に形成され、かつ、第６ピン７６の揺動軌跡の全域において第６ピン７６の端部を押圧できるように押圧面積が確保されている。
【００５８】
第４可変機構４４には、第４可変機構４４の第６ピン７６の端部に当接してピン列７００を軸方向にスライドさせる第１スライド揺動アーム９１が設けられている。第３可変機構４３には、第３可変機構４３の第６ピン７６の端部に当接してピン列７００を軸方向にスライドさせる第２スライド揺動アーム９２が設けられている。第１スライド揺動アーム９１、第２スライド揺動アーム９２は、ロッカーシャフト５０の外周面に対して軸方向に沿った摺動移動と周方向に沿った摺動回転が可能で、且つ、ロッカーシャフト５０内に挿入された第２リンクシャフト５２に対して軸方向に相対移動不能に取り付けられる。第１スライド揺動アーム９１と第２スライド揺動アーム９２との間隔は、第３可変機構４３のローラロッカーアーム６と第４可変機構４４のローラロッカーアーム６との配設間隔と同一である。また、第１スライド揺動アーム９１と第２スライド揺動アーム９２とは、同一の形状に形成されている。以下、第１スライド揺動アーム９１と第２スライド揺動アーム９２とを区別する必要がない場合には、それらをスライド揺動アーム９と総称する。
【００５９】
スライド揺動アーム９は、板状に形成され、常に片側の板面が第６ピン７６の端部と当接して、ピンリターン用スプリング７７により付勢されるピン列７００の移動を規制するとともに、ピンリターン用スプリング７７を圧縮する方向に押圧する押圧面になっている。従って、スライド揺動アーム９の押圧面は、第６ピン７６の端部が摺動する面となるため平坦に形成され、かつ、スライド揺動アーム９の揺動角度に関わらず第６ピン７６の揺動軌跡の全域において第６ピン７６の端部を押圧できるように押圧面積が確保されている。
【００６０】
スライド揺動アーム９の片側には、図１０，図１１に示すように、後述する螺旋溝１１２，１２２に挿入／脱出可能な円柱状の挿脱ピン９ａが立設されている。また、スライド揺動アーム９のロッカーシャフト５０を挟んで挿脱ピン９ａと反対側には、押圧片９ｂが一体的に形成されている。
【００６１】
図１２は、スライド揺動アーム９をロッカーシャフト５０に軸支する構造を表している。スライド揺動アーム９には、ロッカーシャフト５０を挿通するための挿通孔９５が板面に対して垂直方向に形成されている。また、スライド揺動アーム９の端面には、挿通孔９５に対して垂直方向にピン圧入用孔９６が形成されている。一方、ロッカーシャフト５０の外周面には、図１３に示すように、スライド揺動アーム９を軸支すべき軸方向位置に所定の大きさの開口５０ａが形成されている。また、ロッカーシャフト５０に挿入される第２リンクシャフト５２には、小径部５２ａが形成されている。
【００６２】
スライド揺動アーム９は、挿通孔９５にロッカーシャフト５０を挿通することで、ロッカーシャフト５０に対して回転可能、かつ、軸方向に移動可能に軸支される。そして、ロッカーシャフト５０の開口５０ａと、第２リンクシャフト５２に形成された小径部５２ａと、スライド揺動アーム９のピン圧入用孔９６とを向かい合わせた状態で、ピン圧入用孔９６に固定ピン９７を圧入することで、固定ピン９７がピン圧入用孔９６に固着される。この状態において、固定ピン９７の先端は、第２リンクシャフト５２に形成された小径部５２ａに臨むが、小径部５２ａに嵌め込まれずに、小径部５２ａの周囲を周方向に移動可能となっている。従って、スライド揺動アーム９は、固定ピン９７がロッカーシャフト５０の開口５０ａ内を移動できる範囲において、ロッカーシャフト５０に対して軸方向への相対移動と軸回りの揺動が可能となっている。
【００６３】
また、スライドアーム８をロッカーシャフト５０に軸支する構造に関しては、上述したスライド揺動アーム９をロッカーシャフト５０に軸支する構造において、ロッカーシャフト５０に形成した開口５０ｂ（図１４参照）の形状が相違するのみである。つまり、スライドアーム８は、ロッカーシャフト５０の表面を軸方向に摺動するのみで、周方向に揺動する必要がないため、開口５０ｂの周方向寸法が固定ピン９７の直径とほぼ同程度となっている。また、スライド揺動アーム９における構造と同様に、固定ピン９７の圧入により、スライドアーム８を第１リンクシャフト５１に対して軸方向に相対移動不能にすることで、スライドアーム８を第１リンクシャフト５１と一体的にロッカーシャフト５０の表面を摺動できるようになっている。尚、図１２中において、括弧内に付した符号は、スライドアーム８をロッカーシャフト５０に軸支する構造に対応するものである。符号５１ａは、第１リンクシャフト５１に形成された小径部５１ａを表す。
【００６４】
第１スライド揺動アーム９１は、第１アクチュエータ１０１の動作によりロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。また、第２スライド揺動アーム９２は、第２アクチュエータ１０２の動作によりロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。図１０は、第１スライド揺動アーム９１あるいは第２スライド揺動アーム９２が揺動していない状態を表し、図１１は、第１スライド揺動アーム９１あるいは第２スライド揺動アーム９２が第１アクチュエータ１０１あるいは第２アクチュエータ１０２の動作により所定角度だけ揺動している状態を表す。
【００６５】
第１アクチュエータ１０１、第２アクチュエータ１０２は、例えば、電磁ソレノイドで構成される。第１アクチュエータ１０１は、通電により可動軸１０１ａ（プランジャ）が前進して第１スライド揺動アーム９１の押圧片９ｂを押す。これにより第１スライド揺動アーム９１がロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。同様に、第２アクチュエータ１０２は、通電により可動軸１０２ａが前進して第２スライド揺動アーム９２の押圧片９ｂを押す。これにより第２スライド揺動アーム９２がロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。
【００６６】
第２リンクシャフト５２には、図１５に示すように、その軸方向の中間位置において、小径部５２ｂが形成されている。また、ロッカーシャフト５０には、この小径部５２ｂと向かい合う位置において、Ｕ字板状のバネ受リング１３１が、その内周部分を第２リンクシャフト５２の小径部５２ｂに臨ませて嵌め込まれている。そして、小径部５２ｂの両側に形成される段部（リング状の壁面）の一方と、バネ受リング１３１との間に圧縮コイルバネであるシャフトリターン用スプリング１３２が介装されている。
【００６７】
従って、第２リンクシャフト５２は、シャフトリターン用スプリング１３２により、常に、スライド揺動アーム９が当該気筒のローラロッカーアーム６から離れる方向（図３の矢印ｂ方向）に付勢された状態で軸方向に移動可能に設けられる。以下、第２リンクシャフト５２を常に上記軸方向に付勢する機構をシャフトリターン機構１３０と呼ぶ。
【００６８】
第２リンクシャフト５２は、シャフトリターン用スプリング１３２により軸方向に付勢されるが、図示しないストッパにより、軸方向移動が規制されている。スライド揺動アーム９が当該気筒のローラロッカーアーム６から最大限離れた位置を第１位置（本発明における基準位置）と呼ぶ。尚、ストッパとしては、例えば、第１位置においてスライド揺動アーム９の板面と当接する部材を設けて移動規制する構成が好ましいが、小径部５２ｂの段部の片側（シャフトリターン用スプリング１３２が当接していない側）とバネ受リング１３１との当接により移動規制する構成でも良いし、スライド揺動アーム９に圧入した固定ピン９７とロッカーシャフト５０に形成された開口５０ａ（または開口５０ｂ）の縁部との当接により移動規制する構成でもよい。
【００６９】
カムシャフト３０には、図３に示すように、第４気筒１４の第１カム３１の外側に、カムシャフト３０より大きな外径を有する円柱状の第１螺旋溝形成体１１１が形成されている。この第１螺旋溝形成体１１１は、第１スライド揺動アーム９１の揺動による挿脱ピン９ａの移動軌跡上に設けられる。第１螺旋溝形成体１１１の外周面には螺旋状に延びた第１螺旋溝１１２が形成されている。第１螺旋溝１１２の幅は、挿脱ピン９ａの外径よりやや大きく形成されている。第１螺旋溝１１２の始端部１１２ａと終端部１１２ｂとは、カムシャフト３０の軸方向においてＡミリメートル（距離Ａと呼ぶ）だけ離れている。また、第１螺旋溝１１２の終端部１１２ｂは、その終端にいくほど溝の深さが浅くなるように形成されている。尚、第１螺旋溝１１２は、全体にわたって螺旋状に形成する必要はなく、例えば、その一部において、軸方向に対して直交する周方向に延びた円弧溝部分を含んでいても良い。本実施形態における第１螺旋溝１１２は、始端部１１２ａと終端部１１２ｂとにおいて、周方向に延びた円弧溝部分が形成されている。以下、第１螺旋溝１１２において、両端（始端部１１２ａと終端部１１２ｂ）の円弧溝部分を除いた実質的に螺旋溝となる部分を螺旋溝部分と呼ぶ。
【００７０】
第１螺旋溝１１２は、第１スライド揺動アーム９１が第１位置に位置するとき、第１スライド揺動アーム９１に形成された挿脱ピン９ａと、第１螺旋溝１１２の始端部１１２ａとが軸方向において同じ位置となるように形成されている。また、第１螺旋溝１１２の終端部１１２ｂは、始端部１１２ａよりも、軸方向において第４気筒１４の第１カム３１に近い側となっている。また、第１螺旋溝１１２における螺旋溝部分の開始点から終了点までの周方向位置は、第３可変機構４３と第４可変機構４４とにおいて第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接している期間内、つまり、図１６に示すベース円期間Ｔ１に含まれる周方向位置に設定されている。尚、図１６は、各気筒１１，１２，１３，１４における、バルブリフトタイミングを表すグラフで、縦軸はバルブリフト量、横軸はカムシャフト回転角度を表す。
【００７１】
第１スライド揺動アーム９１は、第１位置に位置する状態で第１アクチュエータ１０１により押圧片９ｂが所定ストロークだけ押されてロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。これにより、第１スライド揺動アーム９１に形成された挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２内に挿入される（図１１参照）。
【００７２】
また、第１スライド揺動アーム９１は、第１アクチュエータ１０１により押圧片９ｂが押されていない状態においては、その自重により、第１アクチュエータ１０１により押される方向とは反対方向に揺動するため、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２から抜け出るようになっている（図１０参照）。尚、第１スライド揺動アーム９１が第１アクチュエータ１０１により押されていないときの位置は、例えば、固定ピン９７を開口５０ａの縁に当接させることで一定に保つように構成してもよいし、図示しないストッパを設けて第１スライド揺動アーム９１を保持するようにしてもよい。
【００７３】
第１スライド揺動アーム９１が第１位置で第１アクチュエータ１０１に押されて揺動すると、第１螺旋溝形成体１１１の第１螺旋溝１１２内に挿脱ピン９ａが進入する。このとき、第１螺旋溝形成体１１１はカムシャフト３０と一体的に回転しているため、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２の片側の縦壁面１１２ｃに押される。これにより、第１スライド揺動アーム９１は、ロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動する。第１スライド揺動アーム９１が軸方向に移動する力は、第２リンクシャフト５２を介して第２スライド揺動アーム９２に伝達される。従って、第２スライド揺動アーム９２も第１スライド揺動アーム９１と一体となって軸方向にスライド移動する。このとき、シャフトリターン機構１３０においては、シャフトリターン用スプリング１３２が第２リンクシャフト５２の移動に伴ってさらに圧縮されていく。
【００７４】
こうして、第３可変機構４３および第４可変機構４４の第６ピン７６は、それぞれ第１スライド揺動アーム９１および第２スライド揺動アーム９２により軸方向に押される。挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２の螺旋溝部分を移動する期間は、第３可変機構４３および第４可変機構４４における第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接している期間内に設定されている。従って、第１スライド揺動アーム９１および第２スライド揺動アーム９２が軸方向に移動する期間においては、第３可変機構４３のピン孔列６００および第４可変機構４４のピン孔列６００は、一直線状に配置されている。このため、第３可変機構４３および第４可変機構４４のピン列７００は、一体となってピンリターン用スプリング７７の付勢に抗して図３の矢印ａ方向に移動する。
【００７５】
２つのスライド揺動アーム９１，９２は、第１スライド揺動アーム９１の挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２の螺旋溝部の開始点から終了点に達すると軸方向移動を停止する。このとき、スライド揺動アーム９１，９２は、第１位置から距離Ａだけ軸方向移動したことになる。以下、この位置を第２位置と呼ぶ。
【００７６】
挿脱ピン９ａは、第１螺旋溝１１２の終端部１１２ｂを通過すると溝から抜け出る。そのため、スライド揺動アーム９１，９２がシャフトリターン用スプリング１３２とピンリターン用スプリング７７との付勢力により軸方向（図３の矢印ｂ方向）に戻る可能性がある。そこで、第１スライド揺動アーム９１には、第２位置に保持するための機構が設けられている。
【００７７】
第１スライド揺動アーム９１の押圧片９ｂには、図１７，図１８に示すように、凹部９ｃが形成されている。第１スライド揺動アーム９１が第１位置に位置するときに第１アクチュエータ１０１が通電されると、押圧片９ｂは、第１アクチュエータの可動軸１０１ａにより押される。上述したように、第１スライド揺動アーム９１は、第１アクチュエータ１０１の作動によりロッカーシャフト５０の軸方向に沿って移動する。このため、押圧片９ｂが第１アクチュエータ１０１の可動軸１０１ａにより押される位置（図１７においてハッチングで示した位置）も変化していく。
【００７８】
凹部９ｃは、可動軸１０１ａの直径よりやや大きな幅の溝であって、可動軸１０１ａにより押される位置が変化していく方向に形成されている。また、凹部９ｃの始端部は、半円筒状の内壁面で囲まれるように形成されている。
【００７９】
第１スライド揺動アーム９１がロッカーシャフト５０の軸方向に移動すると、図１７，図１８に示すように、可動軸１０１ａが押圧片９ｂを押す位置も変化していく。そして、第１スライド揺動アーム９１が第２位置に到達すると、可動軸１０１ａが凹部９ｃに到達して凹部９ｃに落ち込む。これにより、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２から抜け出ても、可動軸１０１ａの側面が凹部９ｃの内壁面に係止されるため、第１スライド揺動アーム９１は、第２位置に保持される。従って、第２リンクシャフト５２および第２スライド揺動アーム９２も第２位置に保持されることになる。この場合、シャフトリターン用スプリング１３２とピンリターン用スプリング７７とによる付勢により、可動軸１０１ａの側面と凹部９ｃの内壁面とが互いに圧接されるため、第２位置の保持が確実なものとなる。
【００８０】
次に、第２アクチュエータ１０２の作動により第２リンクシャフト５２を軸方向にスライド移動させる構成について説明する。
【００８１】
カムシャフト３０には、図３に示すように、第３気筒１３の第１カム３１と第４気筒１４の第３カム３１との間に、カムシャフト３０より大きな外径を有する円柱状の第２螺旋溝形成体１２１が形成されている。この第２螺旋溝形成体１２１は、第２スライド揺動アーム９２の揺動による挿脱ピン９ａの移動軌跡上に設けられる。第２螺旋溝形成体１２１の外周面には螺旋状に延びた第２螺旋溝１２２が形成されている。第２螺旋溝１２２の幅は、挿脱ピン９ａの外径よりやや大きく形成されている。第２螺旋溝１２２の始端部１２２ａと終端部１２２ｂとは、カムシャフト３０の軸方向においてＢミリメートル（距離Ｂと呼ぶ）だけ離れている。距離Ｂは、距離Ａよりも長く、距離Ａの２倍に設定されている。また、第２螺旋溝１２２の終端部１２２ｂは、その終端にいくほど溝の深さが浅くなるように形成されている。尚、第２螺旋溝１２２は、全体にわたって螺旋状に形成する必要はなく、例えば、その一部において、軸方向に対して直交する周方向に延びた円弧溝部分を含んでいても良い。本実施形態における第２螺旋溝１２２は、始端部１２２ａと終端部１２２ｂとにおいて、周方向に延びた円弧溝部分が形成されている。以下、第２螺旋溝１２２において、両端（始端部１２２ａと終端部１２２ｂ）の円弧溝部分を除いた実質的に螺旋溝となる部分を螺旋溝部分と呼ぶ。
【００８２】
第２螺旋溝１２２は、第２スライド揺動アーム９２が第１位置に位置するとき、第２スライド揺動アーム９２に形成された挿脱ピン９ａと、第２螺旋溝１２２の始端部１２２ａとが軸方向において同じ位置となるように形成されている。また、第２螺旋溝１２２の終端部１２２ｂは、始端部１２２ａよりも、軸方向において第３気筒１３の第１カム３１に近い側となっている。また、第２螺旋溝１２２における螺旋溝部分の開始点から終了点までの周方向位置は、第１螺旋溝１１２と同様に、第３可変機構４３と第４可変機構４４とにおいて第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接している期間内、つまり、図１６に示すベース円期間Ｔ１に含まれる周方向位置に設定されている。
【００８３】
第２スライド揺動アーム９２は、第１位置に位置する状態で第２アクチュエータ１０２により押圧片９ｂが所定ストロークだけ押されてロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。これにより、第２スライド揺動アーム９２に形成された挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１２２内に挿入される。
【００８４】
また、第２スライド揺動アーム９２は、第２アクチュエータ１０２により押圧片９ｂが押されていない状態においては、その自重により、第２アクチュエータ１０２により押される方向とは反対方向に揺動するため、挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１２２から抜け出るようになっている。尚、第２スライド揺動アーム９２が第２アクチュエータ１０２により押されていないときの位置は、例えば、固定ピン９７を開口５０ａの縁に当接させることで一定に保つように構成してもよいし、図示しないストッパを設けて第２スライド揺動アーム９２を保持するようにしてもよい。
【００８５】
第２スライド揺動アーム９２が第１位置で第２アクチュエータ１０２に押されて揺動すると、第２螺旋溝形成体１２１の第２螺旋溝１２２内に挿脱ピン９ａが進入する。従って、第２スライド揺動アーム９２は、挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１２２の片側の縦壁面１２２ｃに押されることにより、ロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動する。第２スライド揺動アーム９２が軸方向に移動する力は、第２リンクシャフト５２を介して第１スライド揺動アーム９１に伝達される。従って、第１スライド揺動アーム９１も第２スライド揺動アーム９２と一体となって軸方向にスライド移動する。このとき、シャフトリターン機構１３０においては、シャフトリターン用スプリング１３２が第２リンクシャフト５２の移動に伴ってさらに圧縮されていく。
【００８６】
こうして、第３可変機構４３および第４可変機構４４のピン列７００は、第１スライド揺動アーム９１の揺動時と同様に、一体となってピンリターン用スプリング７７の付勢に抗して図３の矢印ａ方向に移動する。
【００８７】
２つのスライド揺動アーム９１，９２は、第２スライド揺動アーム９２の挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１２２の螺旋溝部の開始点から終了点に達すると軸方向移動を停止する。このとき、２つのスライド揺動アーム９１，９２は、それぞれ第１位置から距離Ｂだけ軸方向移動したことになる。以下、この位置を第３位置と呼ぶ。
【００８８】
挿脱ピン９ａは、第２螺旋溝１２２の終端部１２２ｂを通過すると溝から抜け出る。そのため、スライド揺動アーム９１，９２がシャフトリターン用スプリング１３２とピンリターン用スプリング７７との付勢力により軸方向（図３の矢印ｂ方向）に戻る可能性がある。そこで、第２スライド揺動アーム９２には、第３位置に保持するために、第１スライド揺動アーム９１と同様な保持機構が設けられている。つまり、第２スライド揺動アーム９２の押圧片９ｂに、第２スライド揺動アーム９２が第２アクチュエータ１０２の可動軸１０２ａに対して軸方向に距離Ｂだけ相対移動したときに、第２アクチュエータ１０２の可動軸１０２ａが落ち込む凹部９ｃが形成されている。従って、第２スライド揺動アーム９２における保持機構は、第１スライド揺動アーム９１における保持機構に比べて、凹部９ｃの形成位置が相違するだけであって、そのメカニズムは同一である。
【００８９】
ロッカーシャフト５０内には、図１９，図２０に示すように、第１リンクシャフト５１と第２リンクシャフト５２との間に結合式ディレイ機構１４０が設けられている。この結合式ディレイ機構１４０は、第２リンクシャフト５２が軸方向移動する力でコイルスプリング１４１を圧縮し、第１リンクシャフト５１が軸方向に移動可能状態となったとき、つまり、第１可変機構４１と第２可変機構４２のピン孔列６００が同一直線上に並んだときに、コイルスプリング１４１の付勢力で、第１リンクシャフト５２を第２リンクシャフト５２が移動した距離だけ同じ方向に移動させるものである。
【００９０】
第１リンクシャフト５１には、第２リンクシャフト５２側となる先端において小径に加工された小径円柱部５１ｃが形成されている。小径円柱部５１ｃには、その中間位置にピン圧入孔５１ｄが穿設されている。一方、第２リンクシャフト５２には、この小径円柱部５１ｃが遊びをもって挿入される円孔５２ｃが軸方向に沿って形成されている。また、第２リンクシャフト５２には、円孔５２ｃを垂直に貫通する開口５２ｄが小径円柱部５１ｃを挟んで両側に形成されている。この開口５２ｄは、軸方向に長く延びた長孔であり、その長手方向の両端が半円状に形成されている。
【００９１】
第１リンクシャフト５１と第２リンクシャフト５２は、コイルスプリング１４１を小径円柱部５１ｃに挿通した状態で小径円柱部５１ｃを第２リンクシャフト５２の円孔５２ｃに挿入し、第２リンクシャフト５２に形成した一方の開口５２ｄから移動規制用ピン１４２を挿入して、移動規制用ピン１４２を小径円柱部５１ｃのピン圧入孔５１ｄに圧入することで連結される。この連結状態において、コイルスプリング１４１は、第１リンクシャフト５１の段部（小径円柱部５１ｃの基部まわりのリング状平面）と第２リンクシャフト５２のリング状端部との間に介装されることになる。また、移動規制用ピン１４２は、その中央位置においてピン圧入孔５１ｄに圧入固定され、両端の側面が開口５２ｄの縁部に向かい合う。また、移動規制用ピン１４２の長さは、両端が開口５２ｄから径方向外側に突出しない寸法に設定されている。
【００９２】
この結合式ディレイ機構１４０においては、コイルスプリング１４１より、第１リンクシャフト５１と第２リンクシャフト５２とが互いに離れる方向に付勢される。このため、第１リンクシャフト５１の小径円柱部５１ｃに圧入された移動規制用ピン１４２が、第２リンクシャフト５２に形成された開口５２ｄの端部（第１リンクシャフト５１に近い側の端部）に当接した状態に保たれ、両リンクシャフト５１，５２間の軸方向相対位置が一定に維持される。
【００９３】
第１アクチュエータ１０１あるいは第２アクチュエータ１０２が作動して、第１スライド揺動アーム９１あるいは第２スライド揺動アーム９２がロッカーシャフト５０の表面を軸方向に移動すると、これに伴って第２リンクシャフト５２も軸方向に移動する。スライド揺動アーム９１，９２が軸方向に移動できる期間は、上述したように、第３可変機構４３と第４可変機構４４とにおいて第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接している期間である。このとき、第１可変機構４１と第２可変機構４２においては、何れかのローラロッカーアーム６１，６２，６３が揺動している期間となり、ピン孔列６００が一直線状に配置されていない。
【００９４】
従って、第１リンクシャフト５１に連結した２つのスライドアーム８１，８２でピン列７００を軸方向に移動させることができないため、第１リンクシャフト５１は、停止した状態に維持される。この状態においては、移動規制用ピン１４２が開口５２ｄ内を図１９の矢印方向に移動している。この開口５２ｄに対する移動規制用ピン１４２の相対移動距離は、第２リンクシャフト５２の移動距離と同じであり、第１アクチュエータ１０１の作動時においては距離Ａとなり、第２アクチュエータ１０２の作動時においては距離Ｂとなる。また、第２リンクシャフト５２のみが移動しているときには、コイルスプリング１４１が圧縮されているため、２つのスライドアーム８１，８２は、可変機構４１，４２の第６ピン７６を軸方向（図３の矢印ａ方向）に押しつけている状態となる。
【００９５】
尚、第２リンクシャフト５２に形成される開口５２ｄは、移動規制用ピン１４２が移動した場合でも、その移動方向の縁に移動規制用ピン１４２が当たらないような寸法に設定されている。また、第２リンクシャフト５２に形成される円孔５２ｃは、第２リンクシャフト５２が移動しても、第１リンクシャフト５１の小径円柱部５１ｃの先端が、円孔５２ｃの底部に当たらないような深さに設定されている。
【００９６】
カムシャフト３０が回転して、第１可変機構４１と第２可変機構４２における第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接する状態になると、第１可変機構４１と第２可変機構４２におけるピン孔列６００が一直線状に配置されることになる。従って、ピン列７００の軸方向移動が可能となり、圧縮されたコイルスプリング１４１の付勢力で第１リンクシャフト５１がスライドアーム８１，８２とともに軸方向に移動しピン列７００を移動させる。尚、コイルスプリング１４１のバネ力は、可変機構４１，４２のピンリターン用スプリング７７のバネ力よりも大きく設定されている。
【００９７】
このとき、移動規制用ピン１４２が第２リンクシャフト５２に形成した開口５２ｄ内を軸方向に戻り、初期の位置（図１９，図２０の状態）である開口５２ｄの縁に当接して停止する。従って、第１リンクシャフト５１は、第２リンクシャフト５２が先に移動した距離だけ移動し、それ以上の移動が規制されている。このように結合式ディレイ機構１４０においては、第２リンクシャフト５２の軸方向移動に対して第１リンクシャフト５１の軸方向移動を遅らせるとともに、第１リンクシャフト５１の移動距離を第２リンクシャフト５２の移動距離と同一にすることができる。
【００９８】
次に、上述した第１位置、第２位置、第３位置における可変機構４の連結状態について説明する。まず、第１位置における可変機構４の連結状態について説明する。第１位置は、第１アクチュエータ１０１および第２アクチュエータ１０２が作動していないときに、シャフトリターン用スプリング１３２の付勢により、リンクシャフト５１，５２が最も第４気筒１４側（図３の矢印ｂ方向）に移動している位置である。この第１位置においては、スライドアーム８１，８２およびスライド揺動アーム９１，９２が、第２ローラロッカーアーム６２から最も離れた位置となる。
【００９９】
第１位置においては、図４に示すように、ピン孔６１３，６２３，６２４，６３３に対して、ピン７１〜７６が次のような位置関係にセットされる。第１ピン７１とバネ力伝達部材７８とが当接する当接面の軸方向位置は、第３ローラロッカーアーム６３と第２ローラロッカーアーム６２との境界位置となる。また、第１ピン７１と第２ピン７２とが当接する当接面の軸方向位置は、第２主ピン孔６２３の中間位置となる。また、第２ピン７２と第３ピン７３とが当接する当接面の軸方向位置は、第１ピン孔６１３の中間位置となる。また、第３ピン７３と第４ピン７４とが当接する当接面の軸方向位置は、第１ローラロッカーアーム６１と第２ローラロッカーアーム６２の副アーム６２ｂとの境界位置となる。また、第４ピン７４と第５ピン７５とが当接する当接面の軸方向位置は、第２副ピン孔６２４の中間位置となる。また、第５ピンと第６ピンとが当接する当接面の軸方向位置は、第２副ピン孔６２４の中間位置となる。
【０１００】
従って、第１位置においては、第２ピン７２が第１ローラロッカーアーム６１と第２ローラロッカーアーム６２とを跨いで挿入されることになる。このため、第１ローラロッカーアーム６１と第２ローラロッカーアーム６２とは、互いに連結されるため一体となってロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動可能な状態となる。また、第３ローラロッカーアーム６３は、第２ローラロッカーアーム６２とから切り離された状態でロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動可能な状態となる。
【０１０１】
この状態では、第２カム３２のリフト量が実質的にゼロであることから、吸気バルブ２０が第１カム３１のカムプロフィールにしたがって開閉動作することになる。
【０１０２】
次に、第２位置における可変機構４の連結状態について説明する。この第２位置は、第１アクチュエータ１０１が作動して、リンクシャフト５１，５２が第１位置よりも距離Ａだけ第１気筒１１側（図３の矢印ａ方向）に移動している状態である。この第２位置においては、図５に示すように、ピン孔６１３，６２３，６２４，６３３に対して、ピン７１〜７６が次のような位置関係にセットされる。第１ピン７１とバネ力伝達部材７８とが当接する当接面の軸方向位置は、第３ピン孔６３３の中間位置となる。また、第１ピン７１と第２ピン７２とが当接する当接面の軸方向位置は、第３ローラロッカーアーム６３と第２ローラロッカーアーム６２との境界位置となる。また、第２ピン７２と第３ピン７３とが当接する当接面の軸方向位置は、第２ローラロッカーアーム６２の主アーム６２ａと第１ローラロッカーアーム６３との境界位置となる。また、第３ピン７３と第４ピン７４とが当接する当接面の軸方向位置は、第１ピン孔６１３の中間位置となる。また、第４ピン７４と第５ピン７５とが当接する当接面の軸方向位置は、第１ローラロッカーアーム６１と第２ローラロッカーアーム６２の副アーム６２ｂとの境界位置となる。また、第５ピン７５と第６ピン７６とが当接する当接面の軸方向位置は、第２副ピン孔６２４の中間位置となる。
【０１０３】
従って、第２位置においては、第１ローラロッカーアーム６１と第２ローラロッカーアーム６２と第３ローラロッカーアーム６３とが全て切り離された状態となる。このため、第１ローラロッカーアーム６１は第１カム３１の回転により揺動し、第３ローラロッカーアーム６３は第３カム３３の回転により揺動するものの、その揺動する力は、吸気バルブ２０に伝達されない。
【０１０４】
従って、この状態では、吸気バルブ２０は、第２カム３２のカムプロフィールにしたがって開閉動作することになる。このため、第２位置では、バルブ休止状態となる。
【０１０５】
次に、第３位置における可変機構４の連結状態について説明する。この第３位置は、第２アクチュエータ１０２が作動して、リンクシャフト５１，５２が第１位置よりも距離Ｂだけ第１気筒１１側（図３の矢印ａ方向）に移動している状態である。この第３位置においては、図６に示すように、ピン孔６１３，６２３，６２４，６３３に対して、ピン７１〜７６が次のような位置関係にセットされる。第１ピン７１とバネ力伝達部材７８とが当接する当接面の軸方向位置は、第３ピン孔６３３の中間位置となる。また、第１ピン７１と第２ピン７２とが当接する当接面の軸方向位置も、第３ピン孔６３３の中間位置となる。また、第２ピン７２と第３ピン７３とが当接する当接面の軸方向位置は、第２主ピン孔６２３の中間位置となる。また、第３ピン７３と第４ピン７４とが当接する当接面の軸方向位置は、第２ローラロッカーアーム６２の主アーム６２ａと第１ローラロッカーアーム６１との境界位置となる。また、第４ピン７４と第５ピン７５とが当接する当接面の軸方向位置は、第１ピン孔６１３の中間位置となる。また、第５ピン７５と第６ピン７６とが当接する当接面の軸方向位置は、第１ローラロッカーアーム６１と第２ローラロッカーアーム６２の副アーム６２ｂとの境界位置となる。
【０１０６】
従って、第３位置においては、第２ピン７２が第２ローラロッカーアーム６２と第３ローラロッカーアーム６３とを跨いで挿入されることになる。このため、第２ローラロッカーアーム６２と第３ローラロッカーアーム６３とは、互いに連結されるため一体となってロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動可能な状態となる。また、第１ローラロッカーアーム６１は、第２ローラロッカーアーム６２から切り離された状態でロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動可能な状態となる。
【０１０７】
この状態では、第２カム３２のリフト量が実質的にゼロであることから、吸気バルブ２０が第３カム３２のカムプロフィールにしたがって開閉動作することになる。
【０１０８】
このように、可変機構４においては、バルブリフト量の最も小さい第２カム３２のカムプロフィールにしたがって揺動する第２ローラロッカーアーム６２に吸気バルブ２０を接続し、この第２ローラロッカーアームの両側に設けたローラロッカーアーム６１，６３の連結状態を切り替えることにより、他の２つのカム３１，３３のカムプロフィールに応じたバルブ特性が選択的に得られるように構成されている。
【０１０９】
次に、ピン駆動機構２００における駆動制御について説明する。第１アクチュエータ１０１および第２アクチュエータ１０２は、ＥＣＵ１５０により電気的に駆動制御される。ＥＣＵ１５０は、内燃機関１０の運転状態を制御するための電子制御ユニットである。ＥＣＵ１５０は、カムシャフト３０の回転角度を検出するカムポジションセンサ２０１の出力信号に基づいて、第１アクチュエータ１０１および第２アクチュエータ１０２を駆動制御する。
【０１１０】
可変機構４の連結状態の切り替えは、第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接しているベース円期間Ｔ１（図１６参照）内に行う必要があるが、全ての気筒１１，１２，１３，１４において、同時にそのような状態になることはない。そこで、まず第３気筒１３と第４気筒１４とがベース円期間Ｔ１内に入っているときに第３可変機構と第４可変機構のピン列７００の移動を行い、その後、第１気筒１１と第２気筒１２とにおける第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接するベース円期間Ｔ２（図１６参照）に入ったときに、第１可変機構４１と第２可変機構４２のピン列７００の移動を行う。
【０１１１】
第１螺旋溝１１２および第２螺旋溝１２２における螺旋溝部分の開始点は、ベース円期間Ｔ１の開始点あるいはその直後の点に設定されている。また、第１螺旋溝１１２および第２螺旋溝１２２における螺旋溝部分の終了点は、ベース円期間Ｔ１の終了点あるいはその手前の点に設定されている。従って、ＥＣＵ１５０は、第２リンクシャフト５２を第１位置から第２位置あるいは第３位置に切り替えるときに、カムポジションセンサ２０１の出力信号を読み込み、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２あるいは第２螺旋溝１２２の螺旋溝部分の開始点よりやや手前の位置（溝の始端部あるいはその手前位置）に落ちるようなカムシャフト３０の回転角度を検出したときに、第１アクチュエータ１０１あるいは第２アクチュエータ１０２を作動させる。
【０１１２】
ＥＣＵ１５０は、内燃機関１０を高負荷で運転するときには、第１位置を選択する。この場合、ＥＣＵ１５０は、第１アクチュエータ１０１および第２アクチュエータ１０２を作動させない。従って、吸気バルブ２０は、第１カム３１のカムプロフィールにしたがって開閉動作するため、高負荷運転に適したトルクを発生する。
【０１１３】
ＥＣＵ１５０は、内燃機関１０を低・中負荷で運転するときには、第３位置を選択する。例えば、第１位置から第３位置に切り替える場合、ＥＣＵ１５０は、第２アクチュエータ１０２を作動させる（第１アクチュエータ１０１は作動させない）。これにより、第２アクチュエータ１０２が第２スライド揺動アーム９２の押圧片９ｂを押して、第２スライド揺動アーム９２が揺動し、挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１２２の始端部１２２ａに進入する。挿脱ピン９ａは、第２螺旋溝形成体１２１の回転により第２螺旋溝１２２の片側の縦壁面１２２ｃに押されながら、第２螺旋溝１２２内を終端部１２２ｂに向かって移動する。こうして第２スライド揺動アーム９２がロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動し、これに伴って、第２リンクシャフト５２および第１スライド揺動アーム９１も第２スライド揺動アーム９２と一体的に軸方向に移動する。
【０１１４】
この移動中においては、第２リンクシャフト５２の移動分だけ結合式ディレイ機構１４０のコイルスプリング１４１が圧縮されていく。挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１２２の終端部１２２ｂに到達すると、第２アクチュエータ１０２の可動軸１０２ａが第２スライド揺動アーム９２の押圧片９ｂに形成された凹部９ｃに落ち込む。従って、挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１２２から抜け出ても、可動軸１０２ａの側面が凹部９ｃの内壁面に係止されるため、第２スライド揺動アーム９２は、第１位置から軸方向に距離Ｂだけ移動した第３位置に保持される。この時点では、第３可変機構４３と第４可変機構４４のみが第３位置に切り替えられた状態となる。
【０１１５】
この状態においては、第１リンクシャフト５１が結合式ディレイ機構１４０のコイルスプリング１４１により第１気筒１１方向（図３の矢印ａ方向）に付勢されている。このため、第１スライドアーム８１と第２スライドアーム８２とは、それぞれ第６ピン７６を軸方向に押し続ける。そして、カムシャフト３０の回転により、第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接する状態になると、第１可変機構４１と第２可変機構４２におけるピン孔列６００が一直線状に配置され、ピン列７００がピン孔列６００内を軸方向にスライド移動する。この移動距離は、第２リンクシャフト５２の移動距離と同じ距離Ｂとなる。こうして、全ての可変機構４１，４２，４３，４４が第３位置に切り替えられた状態となる。
【０１１６】
従って、吸気バルブ２０は、第３カム３３のカムプロフィールにしたがって開閉動作するため、アトキンソンサイクルが実施されることになり、熱効率が高くなり、低燃費を図ることができる。このため、低・中負荷運転に適したものとなる。
【０１１７】
ＥＣＵ１５０は、フューエルカット運転を行うときには、第２位置を選択する。例えば、第１位置から第２位置に切り替える場合、ＥＣＵ１５０は、第１アクチュエータ１０１を作動させる（第２アクチュエータ１０２は作動させない）。これにより、第１アクチュエータ１０１が第１スライド揺動アーム９１の押圧片９ｂを押して、第１スライド揺動アーム９１が揺動し、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２の始端部１１２ａに進入する。挿脱ピン９ａは、第１螺旋溝形成体１１１の回転により第１螺旋溝１１２の片側の縦壁面１１２ｃに押されながら、第１螺旋溝１１２内を終端部１１２ｂに向かって移動する。こうして第１スライド揺動アーム９１がロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動し、これに伴って、第２リンクシャフト５２および第２スライド揺動アーム９２も第１スライド揺動アーム９１と一体的に軸方向に移動する。
【０１１８】
この移動中においては、第２リンクシャフト５２の移動分だけ結合式ディレイ機構１４０のコイルスプリング１４１が圧縮されていく。挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２の終端部１１２ｂに到達すると、第１アクチュエータ１０１の可動軸１０１ａが第１スライド揺動アーム９１の押圧片９ｂに形成された凹部９ｃに落ち込む。従って、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１１２から抜け出ても、可動軸１０１ａの側面が凹部９ｃの内壁面に係止されるため、第１スライド揺動アーム９１は、第１位置から軸方向に距離Ａだけ移動した第２位置に保持される。この時点では、第３可変機構４３と第４可変機構４４のみが第２位置に切り替えられた状態となる。
【０１１９】
そして、カムシャフト３０の回転により、第１可変機構４１と第２可変機構４２における第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接する状態になると、第１可変機構４１と第２可変機構４２におけるピン孔列６００が一直線状に配置され、結合式ディレイ機構１４０のコイルスプリング１４１の付勢によりピン列７００がピン孔列６００内を軸方向にスライド移動する。この移動距離は、第２リンクシャフト５２の移動距離と同じ距離Ａとなる。こうして、全ての可変機構４１，４２，４３，４４が第２位置に切り替えられた状態となる。
【０１２０】
従って、吸気バルブ２０は、第２カム３２のカムプロフィールにしたがって開閉動作する。これにより、フューエルカット運転時においては、バルブ休止状態となる。フューエルカット運転中に吸気バルブ２０が開閉動作すると、新気が気筒１１，１２，１３，１４内や内燃機関１０の排気系に設けられた排気浄化装置を通過することになり、排気浄化装置に担持された貴金属触媒が酸化し、排気浄化装置の浄化性能が劣化あるいは低下する可能性がある。そこで、本実施形態においては、フューエルカット運転時においては、吸気バルブ２０を休止状態にすることで、上記の不具合を回避することができる。
【０１２１】
また、ＥＣＵ１５０は、低・中負荷運転から高負荷運転に切り換える場合には、第３位置から第１位置に切り替える。この場合、ＥＣＵ１５０は、第２アクチュエータ１０２の通電を停止する。この通電停止タイミングは、カムシャフト３０の回転角度に関わらず任意でよい。これにより、第２アクチュエータ１０２の可動軸１０２ａが第２スライド揺動アーム９２の凹部９ｃから抜け出て、第２スライド揺動アーム９２が自重により初期位置に戻る。これにより、第２リンクシャフト５２，第１スライド揺動アーム９１，第２スライド揺動アーム９２が一体となって、シャフトリターン用スプリング１３２の付勢により第４気筒１４方向（図３の矢印ｂ方向）に移動して第１位置に戻る。そして、第３可変機構４３と第４可変機構４４においては、カムシャフト３０の回転により、ピン列７００とピン孔列６００とが一直線状となったときに、ピンリターン用スプリング７７の付勢によりピン列７００がスライド揺動アーム９１，９２に規制される位置にまで戻る。また、第１変機構４１と第２可変機構４２においては、ピン列７００とピン孔列６００とが一直線状となったときに、ピンリターン用スプリング７７の付勢によりピン列７００とスライドアーム８１，８２と第１リンクシャフト５１が同方向に戻る。こうして全ての可変機構４１，４２，４３，４４が第３位置から第１位置に切り替わる。
【０１２２】
また、ＥＣＵ１５０は、フューエルカット運転から高負荷運転に切り換える場合には、第２位置から第１位置に切り替える。この場合、ＥＣＵ１５０は、第１アクチュエータ１０１の通電を停止する。この通電停止タイミングも、カムシャフト３０の回転角度に関わらず任意でよい。これにより、第１アクチュエータ１０１の可動軸１０１ａが第１スライド揺動アーム９１の凹部９ｃから抜け出て、第１スライド揺動アーム９１が自重により初期位置に戻る。従って、第３位置から第１位置に切り替える場合と同様に、可変機構４１，４２，４３，４４が第２位置から第１位置に切り替わる。
【０１２３】
また、ＥＣＵ１５０は、フューエルカット運転から低・中負荷運転に切り換える場合、あるいは、低・中負荷運転からフューエルカット運転に切り替える場合には、いったん第１位置に戻してから、第３位置あるいは第２位置に切り替える。
【０１２４】
このように、本実施形態のピン駆動機構２００は、リンクシャフト５１，５２と、スライドアーム８１，８２と、スライド揺動アーム９１，９２と、アクチュエータ１０１，１０２と、螺旋溝形成体１１１，１１２と、シャフトリターン機構１３０と、連結式ディレイ機構１４０と、ＥＣＵ１５０と、カムポジションセンサ２０１とから構成されている。
【０１２５】
次に、第２実施形態の可変動弁装置について説明する。第１実施形態の可変動弁装置では、第２位置に切り替えるための第１アクチュエータ１０１，第１螺旋溝形成体１１１と、第３位置に切り替えるための第２アクチュエータ１０２，第２螺旋溝形成体１２１とを別々に備える構成であったが、第２実施形態の可変動弁装置では、それらの機能を１つのアクチュエータと螺旋溝形成体とで実現するように構成している。以下、第１実施形態の可変動弁装置と相違する構成について説明する。
【０１２６】
図２１は、第２実施形態における連結状態切替機構６５０とピン駆動機構２１０との関係を表す概略構成図である。第２実施形態と第１実施形態とは、各気筒１１，１２，１３，１４のカム３１，３２，３３、ローラロッカーアーム６１，６２，６３、ロッカーシャフト５０、リンクシャフト５１，５２、スライドアーム８１，８２、シャフトリターン機構１３０、結合式ディレイ機構１４０、連結状態切替機構６５０に関して同一であり、ピン駆動機構が相違する。
【０１２７】
第２実施形態においては、第３可変機構４３のピン列７００を軸方向にスライドさせる部材として、第１実施形態の第２スライド揺動アーム９２に代えて第３スライドアーム８３を備えている。この第３スライドアーム８３は、第１実施形態のスライドアーム８１，８２と同様な構成で固定ピン９７により第２リンクシャフト９２に連結される。第３スライドアーム８３は、ロッカーシャフト５０の表面を軸方向に摺動するのみで、周方向に揺動する必要がないため、この第３スライドアーム８３の連結部においては、図１４に示すように、ロッカーシャフト５０に形成した開口５０ｂの周方向寸法が固定ピン９７の直径とほぼ同程度となっている。第３スライドアーム８３は、第１，第２スライドアーム８１，８２と同じ形状であり同じ機能を有する。
【０１２８】
第４可変機構４４には、第６ピン７６の端部に当接してピン列７００を軸方向にスライドさせるスライド揺動アーム９３が設けられている。このスライド揺動アーム９３は、第１実施形態の第１スライド揺動アーム９１と同様に、固定ピン９７により第２リンクシャフト５２に連結される。従って、スライド揺動アーム９３は、ロッカーシャフト５０の外周面に対して軸方向に沿った摺動移動と周方向に沿った摺動回転が可能で、且つ、第２リンクシャフト５２に対して軸方向に相対移動不能に取り付けられる。
【０１２９】
スライド揺動アーム９３は、板状に形成され、常に片側の板面が第６ピン７６の端部と当接して、ピンリターン用スプリング７７により付勢されるピン列７００の移動を規制するとともに、ピンリターン用スプリング７７を圧縮する方向に押圧する押圧面になっている。従って、スライド揺動アーム９３の押圧面は、第６ピン７６の端部が摺動する面となるため平坦に形成され、かつ、スライド揺動アーム９３の揺動角度に関わらず第６ピン７６の揺動軌跡の全域において第６ピン７６の端部を押圧できるように押圧面積が確保されている。スライド揺動アーム９３は、図２２〜図２４に示すように、その片側に円柱状の挿脱ピン９ａが立設され、ロッカーシャフト５０を挟んで挿脱ピン９ａと反対側に押圧片９ｂが一体的に形成されている。
【０１３０】
スライド揺動アーム９３は、アクチュエータ１０３の動作により押圧片９ｂが押されてロッカーシャフト５０を回転中心にして揺動する。このアクチュエータ１０３は、スライド揺動アーム９３の押圧片９ｂを押し出すストローク（突き出し量と呼ぶ）を２段階に切り替え可能に構成されている。従って、スライド揺動アーム９３の初期位置からの揺動角度を２段階に切り替えることができる。
【０１３１】
例えば、アクチュエータ１０３として電磁ソレノイドを用いた場合には、図２５に示すように、リターンスプリング１０４とコイル１０３Ｌに発生する電磁力とのバランスで可動軸１０３ａの進退位置が決まる。従って、コイル１０３Ｌへの通電回路にスイッチング素子１０５を設け、スイッチング素子１０５のデューティ比制御により通電量を２通りに切り替えることで、突き出し量を２段階に切り替えることができる。
【０１３２】
また、例えば、図２６に示すように、２つのアクチュエータ１０３１，１０３２を直列に配置する構成も採用することができる。例えば、大きな突き出し量が必要なときには、２つのアクチュエータ１０３１，１０３２を同時に作動させる。この場合には、後方に位置するアクチュエータ１０３１が前方のアクチュエータ１０３２を押すため、全体として、１つのアクチュエータの突き出し量の２倍の突き出し量が得られる。また、小さな突き出し量が必要な時には、一方のアクチュエータのみを作動させればよい。アクチュエータ１０３１，１０３２としては、電磁ソレノイドの他に油圧アクチュエータを採用することができる。
【０１３３】
以下、２段階に切り替えられる突き出し量のうち、小さい方を第１突き出し量と呼び、大きい方を第２突き出し量と呼ぶ。
【０１３４】
カムシャフト３０には、第４気筒１４の第１カム３１の外側に、カムシャフト３０より大きな外径を有する円柱状の螺旋溝形成体１６０が形成されている。この螺旋溝形成体１６０は、スライド揺動アーム９３の揺動による挿脱ピン９ａの移動軌跡上に設けられる。螺旋溝形成体１６０の外周面には螺旋状に延びた螺旋二段溝１７０が形成されている。この螺旋二段溝１７０は、互いに深さの異なる第１螺旋溝１７１と第２螺旋溝１７２とを並設したものである。
【０１３５】
第１実施形態における螺旋溝１１２，１２２は、向かい合う縦壁面と底面とで囲まれるように構成したが、この螺旋二段溝１７０は、片側の縦壁面と底面のみを形成し、その縦壁面の向かい合う側が開放されている。螺旋二段溝１７０は、第１実施形態と同様に、カムシャフト３０の回転により挿脱ピン９ａを軸方向に押してスライド移動させるものである。従って、挿脱ピン９ａを押す側の縦壁面を螺旋状に形成して備えていれば、その機能を果たす。そこで、第２実施形態においては、螺旋二段溝１７０の底面を段状に形成することで、挿脱ピン９ａを押すための縦壁面を上下に独立して備える。これにより、螺旋二段溝１７０は、上段側（浅い側）の縦壁面を有する第１螺旋溝１７１と、下段側（深い側）の縦壁面を有する第２螺旋溝１７２とを並設したものとなっている。尚、本発明における螺旋溝とは、向かい合う縦壁面を必ずしも備えている必要はなく、挿脱ピン９ａの側面を押す側の縦壁面を備えていれば良い。
【０１３６】
図２７は、螺旋溝形成体１６０の正面図、図２８は、螺旋溝形成体１６０の外周面を展開した図である。図示するように、第１螺旋溝１７１と第２螺旋溝１７２は、それぞれ共通の始端部１７０ａを備えている。始端部１７０ａは、周方向に直線状に延びて形成される。この始端部１７０ａの途中から、その底面を段状にすることで、２つの螺旋状に延びた第１縦壁面１７１ｃ，第２縦壁面１７２ｃが形成される。第１縦壁面１７１ｃは、周方向位置の変化に対して軸方向位置の変化する度合が小さい螺旋状に形成されて上段側に設けられ、第２縦壁面１７２ｃは、周方向位置の変化に対して軸方向位置の変化する度合が大きい螺旋状に形成されて下段側に設けられる。
【０１３７】
段状に形成された底面のうち浅い方の底面（つまり、第１縦壁面１７１ｃの立設する底面）を第１底面１７１ｄと呼び、深い方の底面（つまり、第２縦壁面１７２ｃの立設する底面）を第２底面１７２ｄと呼ぶ。第１螺旋溝１７１は、第１縦壁面１７１ｃと第１底面１７１ｄとで２方が囲まれる部分となり、第２螺旋溝１７２は、第２縦壁面１７２ｃと第２底面１７２ｄとで２方が囲まれる部分となる。第１螺旋溝１７１の深さ（外周面に対する第１底面１７１ｄの深さ）をＤ１とする。第２螺旋溝１７２の深さ（外周面に対する第２底面１７２ｄの深さ）をＤ２（＞Ｄ１）とする。螺旋二段溝１７０の始端部１７ａは、第２底面１７２ｄと連続する底面となる。
【０１３８】
第１螺旋溝１７１の終端部１７１ｂと第２螺旋溝１７２の終端部１７２ｂは、第１螺旋溝１７１と第２螺旋溝１７２の開始点から周方向に所定距離進んだ位置（カムシャフトが所定角度回転した位置）に形成され、第１縦壁面１７１ｃと第２縦壁面１７２ｃとが周方向に直線状に延びた溝となる。終端部１７１ｂ，１７２ｂは、周方向に進むほど浅くなり、所定距離進んだ位置で終了する。
【０１３９】
第１螺旋溝１７１における始端部１７０ａと終端部１７１ｂとは、カムシャフト３０の軸方向において距離Ａだけ離れている。また、第２螺旋溝１７２における始端部１７０ａと終端部１７２ｂとは、カムシャフト３０の軸方向において距離Ｂだけ離れている。
【０１４０】
第２実施形態では、アクチュエータ１０３の突き出し量を選択的に制御することにより、スライド揺動アーム９３に形成された挿脱ピン９ａが挿入される螺旋溝（第１螺旋溝１７１あるいは第２螺旋溝１７２）が選択される。アクチュエータ１０３によりスライド揺動アーム９３の押圧片９ｂが第１突き出し量だけ押されたときには、スライド揺動アーム９３の揺動により、挿脱ピン９ａが深さＤ１よりもやや浅い所定距離だけ螺旋二段溝１７０に挿入される。この場合、挿脱ピン９ａは、最初に、螺旋二段溝１７０始端部１７０ａに挿入される。そして、螺旋溝形成体１６０の回転により、挿脱ピン９ａは、第１螺旋溝１７１に挿入された状態で第１縦壁面１７１ｃに押されながら第１縦壁面１７１ｃを摺動する。こうして、スライド揺動アーム９３が、ロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動する。そして、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１７１の終端部１７１ｂに到達すると、スライド揺動アーム９３は、第１位置から距離Ａだけ移動した第２位置に到達する。
【０１４１】
また、アクチュエータ１０３によりスライド揺動アーム９３の押圧片９ｂが第２突き出し量だけ押されたときには、スライド揺動アーム９３の揺動により、挿脱ピン９ａが深さＤ１よりも深く、かつ、深さＤ２よりもやや浅い所定距離だけ螺旋二段溝１７０に挿入される。この場合、挿脱ピン９ａは、最初に、螺旋二段溝１７０始端部１７０ａに挿入される。そして、螺旋溝形成体１６０の回転により、挿脱ピン９ａは、第２螺旋溝１７２に挿入された状態で第２縦壁面１７２ｃに押されながら第２縦壁面１７２ｃを摺動する。こうして、スライド揺動アーム９３が、ロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動する。そして、挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１７２の終端部１７２ｂに到達すると、スライド揺動アーム９３は、第１位置から距離Ｂだけ移動した第３位置に到達する。
【０１４２】
こうしたスライド揺動アーム９３が軸方向に移動する力は、第２リンクシャフト５２を介して第３スライドアーム８３に伝達される。従って、第３スライドアーム８３もスライド揺動アーム９３と一体となって軸方向にスライド移動する。このとき、シャフトリターン用スプリング１３２は、第２リンクシャフト５２の移動に伴ってさらに圧縮されていく。
【０１４３】
挿脱ピン９ａは、終端部１７１ｂあるいは終端部１７２ｂを通過すると、第１螺旋溝１７１あるいは第２螺旋溝１７２から抜け出る。そのため、スライド揺動アーム９３がシャフトリターン用スプリング１３２とピンリターン用スプリング７７との付勢力により軸方向に戻る可能性がある。そこで、スライド揺動アーム９３には、第２位置あるいは第３位置に保持するための機構が設けられている。
【０１４４】
スライド揺動アーム９３の押圧片９ｂには、図２９，図３０に示すように、二段凹部９ｄが形成されている。スライド揺動アーム９３が第１位置に位置するときにアクチュエータ１０３が通電されると、押圧片９ｂは、アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａにより押されるとともに、スライド揺動アーム９３の軸方向移動により、アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａにより押される位置（図２９においてハッチングで示した位置）も変化していく。
【０１４５】
上述したように、スライド揺動アーム９３は、アクチュエータ１０３が第１突き出し量で駆動されたときには、第１位置から距離Ａだけロッカーシャフト５０の軸方向に沿って移動した位置で保持される必要がある。また、アクチュエータ１０３が第２突き出し量で駆動されたときには、第１位置から距離Ｂだけロッカーシャフト５０の軸方向に沿って移動した位置で保持される必要がある。
【０１４６】
そこで、二段凹部９ｄは、アクチュエータ１０３が第１突き出し量で駆動されたときに、スライド揺動アーム９３が第１位置から距離Ａだけ軸方向に移動した時点でアクチュエータ１０３の可動軸１０３ａが落ち込む第１溝９ｄ１と、アクチュエータ１０３が第２突き出し量で駆動されたときに、スライド揺動アーム９３が第１位置から距離Ｂだけ軸方向に移動した時点でアクチュエータ１０３の可動軸１０３ａが落ち込む第２溝９ｄ２とを備えている。
【０１４７】
アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａは、先端側が小径に形成され、基端側が大径に形成されている。先端側を小径部１０３ａ１と呼び、基端側を大径部１０３ａ２と呼ぶ。
【０１４８】
二段凹部９ｄにおける第１溝９ｄ１は、小径部１０３ａ１の直径より大きく大径部１０３ａ２の直径より小さい幅の溝であって可動軸１０３ａにより押される位置が変化していく方向に形成されている。第１溝９ｄ１の始端部は、半円筒状の内壁面で囲まれるように形成されている。また、第１溝９ｄ１の深さは、可動軸１０３ａの小径部１０３ａ１の軸方向の長さよりもやや長く設定されている。
【０１４９】
二段凹部９ｄにおける第２溝９ｄ２は、可動軸１０３ａの大径部１０３ａ２の直径よりやや大きい幅の溝であって、可動軸１０３ａにより押される位置が変化していく方向に第１溝９ｄ１からさらに延長して形成されている。第２溝９ｄ２の始端部は、半円筒状の内壁面で囲まれるように形成されている。また、第２溝９ｄ２の深さは、第１溝９ｄ１よりも深く、アクチュエータ１０３が第２突き出し量で駆動されたときに、可動軸１０３ａの先端が第２溝９ｄ２の底面と当接しない深さに設定されている。
【０１５０】
アクチュエータ１０３が第１突き出し量で駆動された場合には、スライド揺動アーム９３が揺動するとともに軸方向に移動する。この移動に合わせて、アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａが押圧片９ｂを押す位置も変化していく。スライド揺動アーム９３は、第２位置に到達すると、その軸方向移動を停止するとともに、アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａの小径部１０３ａ１が二段凹部９ｄの第１溝９ｄ１に到達する。このため、小径部１０３ａ１が第１溝９ｄ１に落ち込む。これにより、挿脱ピン９ａが第１螺旋溝１７１から抜け出ても、小径部１０３ａ１の側面が第１溝９ｄ１の内壁面に係止されるため、スライド揺動アーム９３は、第２位置に保持される。従って、第２リンクシャフト５２、および、第３スライドアーム８３も第２位置に保持されることになる。この場合、シャフトリターン用スプリング１３２とピンリターン用スプリング７７とによる付勢により、小径部１０３ａ１の側面と第１溝９ｄ１の内壁面とが互いに圧接されるため、第２位置の保持が確実なものとなる。
【０１５１】
また、アクチュエータ１０３が第２突き出し量で駆動された場合には、スライド揺動アーム９３は、第２位置に到達した時点でアクチュエータ１０３の可動軸１０３ａの小径部１０３ａ１が二段凹部９ｄの第１溝９ｄ１に落ち込むものの、大径部１０３ａ２が押圧片９ｂの表面（第１溝９ｄ１の周囲の平面）に当接してスライド揺動アーム９３の押圧を継続する。これにより、引き続き、スライド揺動アーム９３の挿脱ピン９ａが螺旋二段溝１７０の第２螺旋溝１７２により押されて摺動し、スライド揺動アーム９３が軸方向に移動していく。そして、スライド揺動アーム９３は、第３位置に到達すると、その軸方向移動を停止するとともに、アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａの大径部１０３ａ２が二段凹部９ｄの第２溝９ｄ２に到達する。このため、大径部１０３ａ２が第２溝９ｄ２に落ち込む。これにより、挿脱ピン９ａが第２螺旋溝１７２から抜け出ても、大径部１０３ａ２の側面が第２溝９ｄ２の内壁面に係止されるため、スライド揺動アーム９２は、第３位置に保持される。従って、第２リンクシャフト５２および、第３スライドアーム８３も第３位置に保持されることになる。この場合、シャフトリターン用スプリング１３２とピンリターン用スプリング７７とによる付勢により、大径部１０３ａ２の側面と第２溝９ｄ２の内壁面とが互いに圧接されるため、第３位置の保持が確実なものとなる。
【０１５２】
第２実施形態での第１位置、第２位置、第３位置における可変機構４０の連結状態については、第１実施形態と同じである。従って、スライド揺動アーム９３が第１位置に位置するときには、吸気バルブ２０が第１カム３１のカムプロフィールにしたがって開閉動作することになる。また、スライド揺動アーム９３が第２位置に位置するときには、吸気バルブ２０は第２カム３２のカムプロフィールにしたがって開閉動作することになり、バルブ休止状態となる。また、スライド揺動アーム９３が第３位置に位置するときには、吸気バルブ２０は第３カム３３のカムプロフィールにしたがって開閉動作することになる。
【０１５３】
また、第２実施形態での第１位置、第２位置、第３位置の切り替えタイミングについても、第１実施形態と同様に行う。つまり、第３可変機構４３と第４可変機構４４とにおいて第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接しているベース円期間Ｔ１内に第３可変機構４３と第４可変機構４４のピン列７００の移動を行い、その後、第１気筒と第２気筒とにおいて第１カム３１，第２カム３２，第３カム３３のベース円部が、それぞれ第１ローラ６１１，第２ローラ６２１，第３ローラ６３１と当接するベース円期間Ｔ２に入ったときに、結合式ディレイ機構１４０の作用により、第１可変機構４１と第２可変機構４２のピン列７００の移動を行う。尚、螺旋溝状二段１７０における螺旋溝部分の開始点は、ベース円期間Ｔ１の開始点あるいはその直後の点に設定されており、螺旋溝部分の終了点は、ベース円期間Ｔ１の終了点あるいはその手前の点に設定されている。
【０１５４】
ＥＣＵ１５０は、内燃機関１０を高負荷で運転するときには、第１位置を選択する。この場合、ＥＣＵ１５０は、アクチュエータ１０３を作動させない。従って、吸気バルブ２０は、第１カム３１のカムプロフィールにしたがって開閉動作するため、高負荷運転に適したトルクを発生する。
【０１５５】
ＥＣＵ１５０は、内燃機関１０を低・中負荷で運転するときには、第３位置を選択する。例えば、第１位置から第３位置に切り替える場合、ＥＣＵ１５０は、アクチュエータ１０３を、突き出し量が第２突き出し量となるように駆動制御する。この場合、ＥＣＵ１５０は、カムポジションセンサ２０１の出力信号を読み込み、スライド揺動アーム９３の挿脱ピン９ａが螺旋二段溝１７０始端部１７０ａあるいはそのやや手前に落ちるようなカムシャフト３０の回転角度を検出したときに、アクチュエータ１０３を作動させる。
【０１５６】
スライド揺動アーム９３は、第２突き出し量に応じた角度（第２揺動角度）だけ揺動する。こうして、挿脱ピン９ａは、螺旋二段溝１７０の始端部１７０ａに挿入された後、螺旋溝形成体１６０の回転により第２螺旋溝１７２に導かれる。これにより、スライド揺動アーム９３が、第１位置から距離Ｂだけロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動する。従って、第３可変機構４３と第４可変機構４４が第３位置に切り替えられ、その後、結合式ディレイ機構１４０の作用により、第１可変機構４１と第２可変機構４２が第３位置に切り替えられる。これにより、吸気バルブ２０は、第３カム３３のカムプロフィールにしたがって開閉動作するため、アトキンソンサイクルが実施されることになり、熱効率が高くなり、低燃費を図ることができる。このため、低・中負荷運転に適したものとなる。
【０１５７】
ＥＣＵ１５０は、フューエルカット運転を行うときには、第２位置を選択する。例えば、第１位置から第２位置に切り替える場合、ＥＣＵ１５０は、アクチュエータ１０３を、突き出し量が第１突き出し量となるように駆動制御する。この場合も、ＥＣＵ１５０は、カムポジションセンサ２０１の出力信号を読み込み、スライド揺動アーム９３の挿脱ピン９ａが螺旋二段溝１７０始端部１７０ａあるいはそのやや手前に落ちるようなカムシャフト３０の回転角度を検出したときに、アクチュエータ１０３を作動させる。
【０１５８】
スライド揺動アーム９３は、第１突き出し量に応じた角度（第１揺動角度）だけ揺動する。こうして、挿脱ピン９ａは、螺旋二段溝１７０の始端部１７０ａに挿入された後、螺旋溝形成体１６０の回転により第１螺旋溝１７１に導かれる。これにより、スライド揺動アーム９３が、第１位置から距離Ａだけロッカーシャフト５０の外周面を軸方向にスライド移動する。従って、第３可変機構４３と第４可変機構４４が第２位置に切り替えられ、その後、結合式ディレイ機構１４０の作用により、第１可変機構４１と第２可変機構４２が第２位置に切り替えられる。これにより、吸気バルブ２０は、第２カム３２のカムプロフィールにしたがって開閉動作するため休止状態となる。
【０１５９】
また、ＥＣＵ１５０は、低・中負荷運転から高負荷運転に切り換える場合には、第３位置から第１位置に切り替える。この場合、ＥＣＵ１５０は、アクチュエータ１０３の通電を停止する。この通電停止タイミングは、カムシャフト３０の回転角度に関わらず任意でよい。これにより、アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａがスライド揺動アーム９３の二段凹部９ｄから抜け出て、スライド揺動アーム９３が自重により初期位置に戻る。この結果、第１実施形態と同様な原理で、可変機構４１，４２，４３，４４が第３位置から第１位置に切り替わる。
【０１６０】
また、ＥＣＵ１５０は、フューエルカット運転から高負荷運転に切り換える場合には、第２位置から第１位置に切り替える。この場合、ＥＣＵ１５０は、アクチュエータ１０３の通電を停止する。この通電停止タイミングも、カムシャフト３０の回転角度に関わらず任意でよい。これにより、アクチュエータ１０３の可動軸１０３ａがスライド揺動アーム９３の二段凹部９ｄから抜け出て、スライド揺動アーム９３が自重により初期位置に戻る。この結果、第１実施形態と同様な原理で、可変機構４１，４２，４３，４４が第２位置から第１位置に切り替わる。
【０１６１】
また、ＥＣＵ１５０は、フューエルカット運転から低・中負荷運転に切り換える場合、あるいは、低・中負荷運転からフューエルカット運転に切り替える場合には、いったんアクチュエータ１０３の通電を停止して第１位置に戻してから、再度、アクチュエータ１０３を駆動して第３位置あるいは第２位置に切り替える。
【０１６２】
このように、第２実施形態のピン駆動機構２１０は、リンクシャフト５１，５２と、スライドアーム８１，８２，８３と、スライド揺動アーム９３と、アクチュエータ１０３と、螺旋溝形成体１６０と、シャフトリターン機構１３０と、連結式ディレイ機構１４０と、ＥＣＵ１５０と、カムポジションセンサ２０１とから構成されている。
【０１６３】
以上説明した本実施形態の可変動弁装置によれば、アクチュエータ１０１，１０２（１０３）の駆動制御により可変機構４０の連結状態を切り替えることで、３種類のカム３１，３２，３３の作動を選択的に吸気バルブ２０に伝達するため、バルブリフト特性を３段階に切り替えることができる。従って、内燃機関１０の運転状態に応じた適切な吸気量に制御することができる。特に、低・中負荷運転時にはアトキンソンサイクルを実行することができるため、燃費効果が得られる。また、フューエルカット運転時においては、バルブ休止状態にするため、排気浄化装置の浄化性能の劣化あるいは低下を抑制することができる。
【０１６４】
また、可変機構４０の連結状態の切替は、各ローラロッカーアーム６１〜６３に形成したピン孔列６００に対するピン列７００の位置を変化させて、隣り合うローラロッカーアームの連結／切り離しを行うものであり、しかも、ピン孔列６００とピン列７００とを１列にて構成しているため、少ない部品点数で、かつ、省スペースにて実施することができる。
【０１６５】
また、可変機構４０の連結状態を切り替えるピン駆動機構２００として、アクチュエータ１０１，１０２（１０３）によりスライド揺動アーム９１，９２（９３）を揺動させて挿脱ピン９ａを螺旋溝１１２，１２２（１７０）に挿入する構成を採用しているため、従来装置のように油圧でピン列の移動を行うものに比べてピン列の作動応答性が良く、可変機構４０の連結状態を良好に切り替えることができる。また、油圧回路を必要としないため省スペース化を図ることができる。
【０１６６】
また、軸方向長の異なる２つの螺旋溝１１２，１２２（１７１，１７２）を使ってスライド揺動アーム９１，９２（９３）を移動させるため、可変機構４０の連結状態を簡単に３通りに切り替えることができる。また、４つの可変機構４０のピン列７００を押圧するスライドアーム８１，８２（８３）、スライド揺動アーム９１，９２（９３）をリンクシャフト５１，５２に連結し、しかも、リンクシャフトを第１リンクシャフト５１と第２リンクシャフト５２とに分割して両者を結合式ディレイ機構１４０で連結しているため、一部の気筒の可変機構４０の連結状態を切り替えた後に、残りの気筒の可変機構４０の連結状態を自動的に切り替えることができる。従って、ＥＣＵ１５０による連結切替制御が簡単となる。つまり、複数の気筒に対応して切替制御を別々に行う必要がない。
【０１６７】
また、第２実施形態においては、１つの螺旋溝形成体１６０に深さの異なる２つの螺旋溝１７１，１７２を並設し、アクチュエータ１０３の突き出し量の制御（スライド揺動アーム９３の揺動角の制御）により、挿脱ピン９ａが挿入される螺旋溝１７１，１７２を選択するようにしため、選択された螺旋溝１７１，１７２に応じたスライド移動量を得ることができる。従って、それぞれ１つの螺旋溝形成体１６０、アクチュエータ１０３、スライド揺動アーム９３を用いて３通りのスライド位置（第１位置、第２位置、第３位置）に切り替えることができ、部品点数を更に削減することができる。
【０１６８】
また、スライド揺動アーム９１，９２の押圧片９ｂにアクチュエータ１０１，１０２の可動軸１０１ａ，１０２ａが落ち込む凹部９ｃを所定位置に形成したため、挿脱ピン９ａか螺旋溝１１２，１２２から抜け出てもスライド揺動アーム９１，９２を第２位置または第３位置に確実に保持することができる。特に、第２実施形態においては、深さの異なる二段凹部９ｄを形成して、アクチュエータ１０３の突き出し量に応じた位置（選択した螺旋溝に応じた位置）にてスライド揺動アーム９３を保持するため、少ない部品点数、少ないスペースにて実施することができる。
【０１６９】
以上、本実施形態の内燃機関の可変動弁装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１７０】
例えば、本実施形態では、吸気バルブ２０のリフト量を３段階に切り替えるようにしているが、排気バルブ２１にも本発明を適用してバルブリフト特性を３段階に切り替えるようにしてもよい。また、排気バルブ２１に関しては、吸気バルブ２０の休止状態にあわせて排気バルブ２１も休止状態となるように２段階に切り替えるようにしてもよい。
【０１７１】
また、本実施形態においては、３つのカム３１，３２，３３の１つをゼロリフト用（バルブ休止用）としているが、必ずしもゼロリフト用カムを設ける必要はなく、ノーズ部分を有する３つのカムを用いた構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１７２】
１０…内燃機関、２０…吸気バルブ、２１…排気バルブ、２５…バルブスプリング、３０…吸気カムシャフト、３１，３２，３３…カム、４１，４２，４３，４４…可変機構、６１，６２，６３…ローラロッカーアーム、６２ａ…主アーム、６２ｂ…副アーム、６２ｃ…連結部、８１，８２，８３…スライドアーム、９１，９２，９３…スライド揺動アーム、９ａ…挿脱ピン、９ｂ…押圧片、９ｃ…凹部、９ｄ…二段凹部、５０…ロッカーシャフト、５１，５２…リンクシャフト、７１，７２，７３，７４，７５，７６…ピン、７７…ピンリターン用スプリング、７８…バネ力伝達部材、１０１，１０２，１０３…アクチュエータ、１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ…可動軸、１１１、１２１，１６０…螺旋溝形成体、１１２，１２２…螺旋溝、１１２ａ，１２２ａ…始端部、１１２ｂ，１２２ｂ…終端部、１１２ｃ，１２２ｃ…縦壁面、１３０…シャフトリターン機構、１４０…結合式ディレイ機構、１５０…ＥＣＵ、１７０…螺旋二段溝、１７１…第１螺旋溝、１７２…第２螺旋溝、１７０ａ…始端部、１７１ｂ，１７２ｂ…終端部、１７１ｃ，１７２ｃ…縦壁面、１７１ｄ，１７２ｄ…底面、２００，２１０…ピン駆動機構、６００…ピン孔列、６１１，６２１，６３１…ローラ、６１３，６２３，６２４，６３３…ピン孔、６５０…連結状態切替機構、７００…ピン列。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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