(57)【要約】【課題】弁を開閉させるカムの切り換えが可能とされたエンジンの動弁装置において、エンジンへの搭載性を確保しながらカムの切り換えを瞬時に連続して行い、かつ作動不良などにより操作部材がカム要素部の端面カムと干渉するのを防止する。【解決手段】カム要素部は、操作部材が作動位置にある状態で操作部材に設けた当接部に摺接することにより、端面カムによる移動が終了したのちに操作部材を不作動位置に強制移動させるスロープ部と、該スロープ部と連続して形成された操作部材の突入を規制する規制部とを備え、スロープ部と規制部は、端面カムの少なくとも非作動範囲に対応して設けられている。【選択図】図１０
2014227863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトが、軸部と、該軸部に該軸部と一体回転し且つ軸方向に移動可能に嵌合されたカム要素部とでなり、該カム要素部に、１つの弁について共通のベースサークルを有し且つノーズ部の形状が異なる２つのカム部が隣接して設けられ、該カム要素部を前記軸部上で軸方向に移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
前記カム要素部は、その軸方向の両端部に所定の作動範囲を備えた端面カムをそれぞれ備え、
前記カム要素部の一端側に配置され、アクチュエータによって駆動されて前記一端側の端面カムの対面位置に突入して該端面カムの作動範囲に係合することにより、該カム要素部を他端側に移動させる作動位置と、該端面カムの対面位置から退避した不作動位置とに移動する第１の操作部材と、
前記カム要素部の他端側に配置され、アクチュエータによって駆動されて前記他端側の端面カムの対面位置に突入して該端面カムの作動範囲に係合することにより、該カム要素部を一端側に移動させる作動位置と、該端面カムの対面位置から退避した不作動位置とに移動する第２の操作部材とを備え、
さらに前記カム要素部は、前記第１の操作部材または前記第２の操作部材が作動位置にある状態で前記操作部材に設けた当接部に摺接することにより、前記端面カムによる移動が終了したのちに前記操作部材を不作動位置に退避させるスロープ部と、
該スロープ部と連続して形成され、その操作部材の前記端面カムの対面位置への突入を規制する規制部とを備え、
前記スロープ部と前記規制部とは、その端面カムの少なくとも非作動範囲に対応して設けられた
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
前記操作部材は、先端小径部と後方大径部とを有する段付きピンを備え、
作動位置において、前記後方大径部の周面が前記端面カムの作動範囲に係合し、前記先端小径部の端面が前記スロープ部に当接する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項３】
前記カム要素部は前記軸部に少なくとも２つ設けられ、
各カム要素部は、その軸方向の両端部に端面カムを備え、
隣接する２つの前記カム要素部の近接時に、アクチュエータによって駆動されて両カム要素部の前記端面カムの対向面間に突入してこれらの端面カムの作動範囲に係合することにより、前記両カム要素部を互いに離間させる作動位置と、前記端面カムの対向面間から退避した不作動位置とに移動する前記両カム要素部に共通の操作部材を有し、
前記スロープ部および前記規制部は、突入した前記共通の操作部材により遅れて離間される前記カム要素部に設けられた
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用等のエンジンの動弁装置、特に弁を開閉させるカムの切り換えが可能な動弁装置に関し、エンジンの動弁装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの動弁装置として、１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを備え、これらのカムのうちから弁を開閉させるカムを選択することにより、吸排気弁の開弁量や開閉弁時期等をエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、カムシャフトを、軸部と、該軸部上に軸方向に移動可能にスプライン嵌合された筒状のカム要素部とで構成し、このカム要素部の外周に１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカムを隣接させて設けると共に、このカム要素部を軸方向に移動させることにより、弁を開閉させるカムを切り換えるようにしたものが開示されている。
【０００４】
その場合に、この特許文献１の動弁装置においては、前記カム要素部の両端面に端面カムを設けると共に、これらの端面カムの対面位置に対して突入退避可能に設けられて、突入時に端面カムに係合することによりカム要素部を軸方向両側にそれぞれ押動させる一対の操作部材を備え、これらをアクチュエータで作動させることにより、カムの切り換え動作を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開公報２０１１／０２２６２０５Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、上記のような動弁装置を備えたエンジンにおいては、運転状態に応じて、燃焼サイクル単位で最適なカムへの切り換えを行いたいという要望、つまり、カムの切り換えを瞬時に連続して行いたいという要望がある。その場合、特許文献１に開示された動弁装置では、カム要素部の両側の操作部材とアクチュエータとでなる操作装置を応答良く作動させる必要がある。つまり、一方側の操作装置によりカム要素部を他方側に移動させた直後に、該カム要素部を他方側の操作装置により一方側へ移動させるときに、先に移動させた操作装置の操作部材とカム要素部との干渉を避けるためには、その操作部材を速やかに退避させる必要がある。
【０００７】
しかし、ソレノイド等を用いたアクチュエータでは、退避信号の出力後、操作部材が退避するまでの応答遅れがあり、このため、引用文献１の動弁装置では、操作部材の退避を速やかに完了させることができないので、特に、サイクル時間の短いエンジン高回転時においては上記要望に応えることが困難であった。また、操作装置の退避速度を高速化させるために、アクチュエータを大型化すると、コストが嵩むと共にエンジンへの搭載性が悪化するという問題が生じる。
【０００８】
また、高速化時の問題とは別に、一方側の操作装置によりカム要素部を他方側に移動させてカム部を切り換えるときに、他方側の操作装置が作動不良などにより、その操作部材を誤って突出した際は、この操作部材が端面カムと干渉してしまうおそれがある。
【０００９】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、エンジンへの搭載性を確保しながら、操作部材とカム要素部との干渉を確実に防止してカムの切り換えを瞬時に連続して行い、かつ作動不良などにより操作部材がカム要素部の端面カムと干渉することを防止できるエンジンの動弁装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１１】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、
カムシャフトが、軸部と、該軸部に該軸部と一体回転し且つ軸方向に移動可能に嵌合されたカム要素部とでなり、該カム要素部に、１つの弁について共通のベースサークルを有し且つノーズ部の形状が異なる２つのカム部が隣接して設けられ、該カム要素部を前記軸部上で軸方向に移動させることにより弁を開閉させるカム部を切り換え可能としたエンジンの動弁装置であって、
前記カム要素部は、その軸方向の両端部に所定の作動範囲を備えた端面カムをそれぞれ備え、
前記カム要素部の一端側に配置され、アクチュエータによって駆動されて前記一端側の端面カムの対面位置に突入して該端面カムの作動範囲に係合することにより、該カム要素部を他端側に移動させる作動位置と、該端面カムの対面位置から退避した不作動位置とに移動する第１の操作部材と、
前記カム要素部の他端側に配置され、アクチュエータによって駆動されて前記他端側の端面カムの対面位置に突入して該端面カムの作動範囲に係合することにより、該カム要素部を一端側に移動させる作動位置と、該端面カムの対面位置から退避した不作動位置とに移動する第２の操作部材とを備え、
さらに前記カム要素部は、前記第１の操作部材または前記第２の操作部材が作動位置にある状態で前記操作部材に設けた当接部に摺接することにより、前記端面カムによる移動が終了したのちに前記操作部材を不作動位置に退避させるスロープ部と、
該スロープ部と連続して形成され、その操作部材の前記端面カムの対面位置への突入を規制する規制部とを備え、
前記スロープ部と前記規制部とは、その端面カムの少なくとも非作動範囲に対応して設けられた
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【００１２】
ここで、請求項１における「カム部」には、ノーズ部の形状がベースサークルと一致するもの（リフト量がゼロのもの）を含む。
【００１３】
さらに、請求項１における「端面カムの作動範囲」とは、作動位置にある操作部材と係合し得る端面カムの部分、すなわち、端面カムの軸方向に突出するリフト部のカム面を意味し、「端面カムの非作動範囲」とは、その作動範囲以外の残りの範囲、すなわち、端面カムの軸方向に対して垂直な底部のカム面を意味する。また、請求項１における「端面カムの少なくとも非作動範囲に対応して設けられた」とは、「端面カムの非作動範囲に対応して設けられた」または「端面カムの非作動範囲と作動範囲の一部とに対応して設けられた」を意味する。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記操作部材は、先端小径部と後方大径部とを有する段付きピンを備え、
作動位置において、前記後方大径部の周面が前記端面カムの作動範囲に係合し、前記先端小径部の端面が前記スロープ部に当接する
ことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発明において、
前記カム要素部は前記軸部に少なくとも２つ設けられ、
各カム要素部は、その軸方向の両端部に端面カムを備え、
隣接する２つの前記カム要素部の近接時に、アクチュエータによって駆動されて両カム要素部の前記端面カムの対向面間に突入してこれらの端面カムの作動範囲に係合することにより、前記両カム要素部を互いに離間させる作動位置と、前記端面カムの対向面間から退避した不作動位置とに移動する前記両カム要素部に共通の操作部材を有し、
前記スロープ部および前記規制部は、突入した前記共通の操作部材により遅れて離間される前記カム要素部に設けられた
ことを特徴とする。
【００１６】
ここで、請求項３における「隣接する２つのカム要素部」には、多気筒エンジンの各気筒ごとに１つずつ設けられて隣接する２つのカム要素部と、単気筒エンジンまたは多気筒エンジンにおける１つの気筒の２つの弁にそれぞれ設けられた２つのカム要素部とを含む。
【００１７】
さらに、１つのカムシャフトに３つ以上のカム要素部が備えられる場合、「隣接する２つのカム要素部」は複数組存在し、それぞれの組について請求項３の構成が適用されることがある。その場合、１つの組における第２の端面カム及び第２の操作部材が、他の組における隣接する２つのカム要素部の互いに対向する端面の端面カム及びこれらの端面カムに係合する操作部材となる。
【発明の効果】
【００１８】
前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
【００１９】
まず、請求項１に記載の発明によれば、操作部材に設けた当接部にカム要素部に設けたスロープ部が摺接することによって、作動位置にある操作部材をスロープ部により不作動位置へ向けて確実に強制移動できる。しかも、操作部材によるカム要素部の移動が終了したのちにスロープ部が作用するようになっているので、カム要素部の移動を確実に行いながら、速やかに操作部材を不作動位置へ退避できる。これにより、連続してカムを切り換える場合であっても、カム部の切り換え動作を瞬時に連続して行うことができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、スロープ部と連続して形成された規制部によって操作部材の突入を規制できるため、スロープ部によって不作動位置へ強制移動された操作部材は、規制部が設けられている範囲では作動位置へ移動することはない。しかも、カム要素部が一端側に位置する状態で、第１の操作部材を作動位置に突入させて端面カムの作動範囲に係合させたとき、スロープ部と規制部はカム要素部と共に他端側へ移動するが、これらのスロープ部と規制部は、端面カムの少なくとも非作動範囲に対応して設けられている、すなわち、端面カムの作動範囲に対応して設けられていないため、第１の操作部材がこれらスロープ部または規制部と干渉してカム要素部の他端側への移動を妨げることはない。
【００２１】
また、例えば、カム要素部が一端側に位置する状態で、作動不良などにより他端側にある第２の操作部材が作動位置へ突出すると、一端側にある第１の操作部材が一端側の端面カムの対面位置に突入してカム要素部が他端側に移動した際、既に突出している第２の操作部材に他端側の端面カムが衝突するおそれがある。しかし、本発明によれば、上記状態では、規制部により他端側にある第２の操作部材は作動位置へ突出しないため、作動不良などにより操作部材と端面カムが干渉するのを防止することができる。なお、カム要素部が他端側に位置する場合も同様である。
【００２２】
また、操作部材に当接部を設け、カム要素部にスロープ部と規制部を設けた簡単な構成により、他の動力を必要とすることなく、操作部材とカム要素部との干渉を容易に防止できる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明によれば、先端小径部の端面がスロープ部に当接することによってカム要素部を移動させ、後方大径部の周面が端面カムの作動範囲に係合することによって操作部材を不作動位置に強制移動させるため、この場合、スロープ部と規制部を端面カムの内側に設けることができる。これに対して、操作部材が平行ピンである場合、スロープ部の一部と規制部を端面カムの外側に突出するように設ける必要がある。この場合、当然に端面カムが設けられていない範囲にしかスロープ部と規制部を設けることができない。したがって、段付きピンの場合は平行ピンの場合と比べて規制部の範囲をより広く設けることができ、操作部材と端面カムとの干渉をより確実に防ぐことができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、隣接するカム要素部の近接時に端面カムの対向面間に操作部材を突入させて両カム要素部を離間させる場合において、遅れて離間するカム要素部にのみスロープ部と規制部が設けられているので、両カム要素部を確実に離間できると共に、操作部材によるカム要素部の移動が終了したのちに、スロープ部により速やかに操作部材を不作動位置に退避できる。
【００２５】
また、遅れて離間するカム要素部にスロープ部と共に規制部が設けられているので、
規制部が設けられていない一方のカム要素部が移動してから規制部が設けられている他方のカム要素部が移動するまでの間も、この規制部によって操作部材の突出を規制できる。反対に、先に離間するカム要素部に規制部が設けられていると、規制部が設けられている一方のカム要素部が移動してから規制部が設けられていない他方のカム要素部が移動するまでの間は、この規制部によって操作部材の突出を規制できない。したがって、遅れて離間するカム要素部に規制部が設けられている場合は、先に離間するカム要素部に規制部が設けられている場合に比べて、操作部材と端面カムとの干渉をより確実に防ぐことができる。
【００２６】
さらに、スロープ部と規制部は遅れて離間するカム要素部にのみ設けられているので、各カム要素部にこれらスロープ部と規制部を設ける必要がなく、動弁装置を容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気側動弁装置の概略の構成を示す側面図である。
【図２】図１のｘ方向矢視による同動弁装置の正面図である。
【図３】図１のｙ−ｙ線による拡大断面図である。
【図４】図１の状態から弁を開閉させるカム部を切り換えた状態を示す側面図である。
【図５】カム要素部の単体斜視図である。
【図６】同、カム要素部の側面図である。
【図７】同、カム要素部の正面図である。
【図８】戻しカムの単体斜視図である。
【図９】カム要素部と戻しカムとの組立体の側面図である。
【図１０】同、組立体の正面図である。
【図１１】操作装置の一部断面側面図である。
【図１２】第３、第４気筒のカム要素部間にある操作装置の操作部材を作動位置へ突出させ、両カム要素部を互いに離間させるときの各端面カムと操作部材との位置関係を示す、端面カムの円周に沿って展開した要部拡大展開図と正面図である。
【図１３】図１２の両カム要素部を互いに接近させるときの各端面カムと操作部材との位置関係を示す、図１２と同様の要部拡大展開図と正面図である。
【図１４】第１実施形態の変形例を示すカム要素部の単体斜視図である。
【図１５】第２実施形態の図１と同様の側面図である。
【図１６】第２実施形態の図９と同様の側面図である。
【図１７】第２実施形態の図１０と同様の正面図である。
【図１８】第２実施形態の図１１と同様の一部断面側面図である。
【図１９】第２実施形態の図１２と同様の説明図である。
【図２０】第２実施形態の図１３と同様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンの動弁装置を例にとって、まず本発明の第１実施形態を説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る動弁装置の排気側の構成を示すもので、図示しないシリンダヘッドに、第１〜第４気筒１１〜１４のそれぞれについて２つずつ、合計８つの排気弁Ａ…Ａと、これらの排気弁Ａ…Ａを閉方向に付勢するリターンスプリングＢ…Ｂとが備えられていると共に、シリンダヘッドの上部には、ロッカアームＣ…Ｃを介して前記リターンスプリングＢ…Ｂの付勢力に抗して各排気弁Ａ…Ａを開動させるカムシャフト２が備えられている。
【００３０】
このカムシャフト２は、シリンダヘッドにおける各気筒１１〜１４の中心位置に設けられた縦壁部Ｄ…Ｄと各縦壁部Ｄ…Ｄの上部に取り付けられたキャップ部材Ｅ…Ｅとで構成される軸受部Ｆ…Ｆに回転自在に支持されており、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。
【００３１】
また、カムシャフト２は、軸部１０と、該軸部１０にスプライン嵌合され、該軸部１０と一体回転しかつ軸方向に移動可能とされた第１〜第４カム要素部２０１〜２０４と、前記軸部１０に挿通され、カム要素部２０１〜２０４と一体的に回転しかつ軸方向に一体的に移動可能にカム要素部２０１〜２０４の軸方向端部に取り付けられた戻しカム５０とで構成されており、これらのカム要素部２０１〜２０４は、各気筒１１〜１４に対応させて、前記軸部１０上で列状に配置されている。また、本実施形態の場合、戻しカム５０は、第１、第４カム要素部２０１、２０４の前後両端部と、第２カム要素部２０２の後端部に設けられている。
【００３２】
そして、各カム要素部２０１〜２０４を前記軸部１０上でそれぞれ所定ストローク移動させる電磁式の５つの操作装置３０１〜３０５が備えられており、気筒列の第１気筒１１側を前方として、該気筒列の前端位置に第１操作装置３０１が、第１、第２気筒間位置に第２操作装置３０２が、第２、第３気筒間位置に第３操作装置３０３が、第３、第４気筒間位置に第４操作装置３０４が、気筒列の後端位置に第５操作装置３０５がそれぞれ配置されている。
【００３３】
これらの操作装置３０１〜３０５は、本体３１と、通電時に該本体３１内に後退した不作動位置から該本体３１から突出した作動位置へ移動する操作部材としてのピン部３２とを有し、図２に示すように、カムシャフト２を挟んで前記ロッカアームＣにおけるカムフォロアＣ’の反対側において、前記ピン部３２がカムシャフト２の軸心を指向するように配置されており、この実施形態の場合、前記軸受部Ｆ…Ｆを構成するキャップ部材Ｅ…Ｅに一体的に形成された台座部Ｇ…Ｇにそれぞれ取り付けられている。
【００３４】
また、前記操作装置３０１〜３０５による各カム要素部２０１〜２０４の軸方向の移動を所定の２か所で位置決めするため、図３に第１、第２カム要素部２０１、２０２を例として示すように、軸部１０と各カム要素部２０１〜２０４との嵌合部にディテント機構４０がそれぞれ設けられている。
【００３５】
このディテント機構４０は、軸部１０の外周面から径方向に穿設された孔４１と、該孔４１内に収納されたスプリング４２と、孔４１の開口部に配置され、前記スプリング４２により軸部１０の外周面から径方向の外側へ飛び出すように付勢されたディテントボール４３と、カム要素部２０１〜２０４の内周面に軸方向に隣接させて設けられた２か所の周溝４４１、４４２とで構成され、前記ディテントボール４３が一方の周溝４４１に係合したときに、カム要素部２０１〜２０４が図１に示す第１位置に、前記ディテントボール４３が他方の周溝４４２に係合したときに、カム要素部２０１〜２０４が図４に示す第２位置に、それぞれ位置決めされるようになっている。
【００３６】
ここで、図１に示すように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が全て第１位置に位置するとき、第１カム要素部２０１は後方に、第２カム要素部２０２は前方に、第３カム要素部２０３は後方に、第４カム要素部２０４は前方に位置し、したがって、第１、第２カム要素部２０１、２０２の対向端面は互いに近接し、第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向端面は互いに離間し、第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向端面は互いに近接した状態となる。
【００３７】
また、図４に示すように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が全て第２位置に位置したときは、第１カム要素部２０１は前方に、第２カム要素部２０２は後方に、第３カム要素部２０３は前方に、第４カム要素部２０４は後方に位置し、したがって、第１、第２カム要素部２０１、２０２の対向端面は互いに離間し、第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向端面は互いに近接し、第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向端面は互いに離間した状態となる。
【００３８】
次に、図５〜図７により、カム要素部２０１〜２０４の構成について第１カム要素部２０１を例としてさらに詳しく説明し、図８〜図１０により、戻しカム５０の構成とカム要素部２０１〜２０４との組立についてさらに詳しく説明する。
【００３９】
このカム要素部２０１（２０２〜２０４）は筒状とされ、その中間部の外周面は前記軸受部Ｆに支持されるジャーナル部２１とされていると共に、その前後両側に当該気筒の２つの排気弁Ａ、Ａ用の作動部２２、２２が設けられており、各作動部２２、２２には、例えば低エンジン回転時用のリフト量が小さな第１カム部２２１と、例えば高エンジン回転時用のリフト量が大きな第２カム部２２２とが隣接させて設けられている。
【００４０】
前記第１カム部２２１と第２カム部２２２とは、図７に示すように、ベースサークルａが共通で、リフト量が異なるノーズ部ｂ１、ｂ２が該ベースサークルａ上に位相を揃えて設けられている。そして、この第１カム部２２１と第２カム部２２２とが、２か所の作動部２２、２２において、前後方向に並ぶ順序およびノーズ部ｂ１、ｂ２の位相を一致させてそれぞれ設けられている。なお、ベースサークルａが共通とは、第１カム部２２１と第２カム部２２２とのベースサークルａのベース円径が同じであることを意味する。
【００４１】
その場合に、図１、図４に示すように、第１カム要素部２０１および第３カム要素部２０３においては、第１カム部２２１が前方、第２カム部２２２が後方に配置され、第２カム要素部２０２および第４カム要素部２０４においては、第２カム部２２２が前方、第１カム部２２１が後方に配置されている。
【００４２】
そして、カム要素部２０１〜２０４が前記ディテント機構４０により軸部１０上の第１位置に位置決めされたときは、いずれのカム要素部２０１〜２０４においても、２つの第１カム部２２１、２２１が対応する気筒の２つのロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し（図１参照）、軸部１０上の第２位置に位置決めされたときは、第２カム部２２２、２２２が前記カムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置する（図４参照）ように設定されている。
【００４３】
ここで、この実施形態に係るエンジンは、各気筒の爆発順序が、第３気筒１３→第４気筒１４→第２気筒１２→第１気筒１１とされており、各カム要素部２０１〜２０４の第１カム部２２１または第２カム部２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２が、カムシャフト２の９０°回転ごとに、この順序でカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置するように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が位相差を設けて前記軸部１０にスプライン嵌合されている。
【００４４】
さらに、前記各カム要素部２０１〜２０４には、前後両端に端面カム２３、２３がそれぞれ設けられている。
【００４５】
この前後両端の端面カム２３、２３は、図５〜図７に示すように、カム要素部２０１（２０２〜２０４）の軸方向の中心を通る断面に関して基準面２３ｃから軸方向の前方または後方に対称的に突出するリフト部２３ｄを有し、図７に示すように、リフト開始位置ｅからリフト終了位置ｆに至る所定角度範囲α（例えば約９０°。本願請求項１の記載の「作動範囲」に相当。）の間で、回転方向Ｘに対して前記基準面２３ｃ（リフト量ゼロ）から軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置ｆで基準面２３ｃに戻るようになっている。
【００４６】
また、前記のように、各カム要素部２０１〜２０４が各気筒１１〜１４の爆発順序に応じてそれぞれ所定の位相差を設けて軸部１０にスプライン嵌合されていることに伴い、各カム要素部２０１〜２０４の互いに対向する端面カム２３、２３もそれぞれ位相差をもって対向する。なお、操作装置３０１〜３０５のピン部３２の不作動位置などを適宜設定することで、隣接するカム要素部２０１〜２０４が近接したとき（必要なら図１の符号ア、イ、図４の符号ウを参照）に、対向する端面カム２３、２３のリフト部２３ｄ、ｄが軸方向にオーバラップするように構成することも可能である。
【００４７】
そして、前記第２〜第４操作装置３０２〜３０４のピン部３２…３２は、対応する２つのカム要素部２０１〜２０４の近接時に互いに対向する端面カム２３、２３の対向面間に突出して作動位置に移動し、これらの端面カム２３、２３に係合することにより、カム軸２の回転に従って、近接していた２つのカム要素部２０１〜２０４を互いに離間させる方向にスライドさせるようになっている。
【００４８】
さらに、隣接する一方のカム要素部２０１〜２０４は、両カム要素部２０１〜２０４の近接時に、その一方のカム要素部２０１〜２０４の端面カム２３と、他方のカム要素部２０１〜２０４に設けられた戻しカム５０が軸方向に少なくとも一部重複するように、本実施形態の場合、端面カム２３のリフト部２３ｄの径方向で内側に、戻しカム５０の先端部５１（後述するスロープ部５１ａと規制部５１ｂ）を収納する凹部２４が設けられており、この凹部２４の底面２４ａは基準面２３ｃと平行で、該基準面２３ｃに対して当該カム要素部２０１〜２０４の中央側にある。
【００４９】
このとき、図１に示す状態では、近接していた第１、第２カム要素部２０１、２０２、および、第３、第４カム要素部２０３、２０４は、互いに離間することによりいずれも第１位置から図４に示す第２位置へ移動し、また、図４に示す状態では、近接していた第２、第３カム要素部２０２、２０３は、互いに離間することにより第２位置から図１に示す第１位置へ移動する。
【００５０】
一方、第１操作装置３０１のピン部３２は、図４に示すように、第１カム要素部２０１が前方の第２位置にある状態で、該第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、カム軸２の回転に従って、第１カム要素部２０１を後方の第１位置へ移動させる。同様に、第５操作装置３０５のピン部３２は、第４カム要素部２０４が後方の第２位置にある状態で、該第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム２３に係合し、これを前方の第１位置へ移動させる。
【００５１】
ここで、各操作装置３０１〜３０５のピン部３２の作動位置への突出は、第１、第５操作装置３０１、３０５にあっては、ピン部３２、３２の指向位置に、第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３または第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３の基準面２３ｃが位置するタイミングで行われ、第２〜第４操作装置３０２〜３０４にあっては、ピン部３２…３２の指向位置に、互いに対向する２つの端面カム２３、２３の両方の基準面２３ｃ、２３ｃが位置するタイミングで行われなければならない。
【００５２】
また、このピン部３２の作動位置への突出による各カム要素部２０１〜２０４の移動は、ロッカアームＣのカムフォロアＣ’が第１カム部２２１または第２カム部２２２のベースサークルａに対応位置しているタイミング、即ち、当該気筒が排気行程以外の行程にあるときに行われなければならない。
【００５３】
そこで、これらの作動タイミングの条件を満足するために、この実施形態では、図７に示すように、第１、第２カム部２２１、２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２の頂部に対し、回転方向Ｘの前方側の所定角度の位置に端面カム２３のリフト開始位置ｅを、該リフト開始位置ｅから回転方向Ｘの後方側の所定角度αの位置に端面カム２３のリフト終了位置ｆを設定し、端面カム２３のリフト開始位置ｅから回転方向Ｘの後方側に向かう第１、第２カム部２２１、２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２のリフト終了位置ｇまでの角度が１８０度よりも小さくなるような位置関係で設けられている。この場合、図２に示すロッカアームＣのカムフォロアＣ’と操作装置３０１〜３０５のピン部３２の位置関係において、各カム要素部２０１〜２０４は、排気行程の終了後間もなく移動することになる。
【００５４】
しかし、上述のような位置関係で第１、第２カム部２２１、２２２のノーズ部ｂ１、ｂ２と端面カム２３のリフト部２３ｄが設けられていても、作動不良等により操作装置３０１〜３０５のピン部３２が意図していないタイミングで突出してしまった場合、このピン部３２と端面カム２３とが干渉してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、カム要素部２０１〜２０４の前後方向端部に、カム要素部２０１〜２０４の端面カム２３と操作装置３０のピン部３２が干渉するのを防止する戻しカム５０が一体的に設けられている。
【００５５】
この戻しカム５０は、各カム要素部２０１〜２０４のカム部２２を切り換える順序によって設けるべき場所が変わるが、この作動順序によらず、互いに隣接するカム要素部２０１〜２０４の対向する端部のいずれか一方に設ける必要がある。本実施形態の場合、燃焼順序と同じ第３気筒１３→第４気筒１４→第２気筒１２→第１気筒１１の順に各気筒１１〜１４のカム要素部２０１、２０４のカム部２２を切り換えるため、第１、第４カム要素部２０１、２０４の前後両端と、第２カム要素部２０２の後端にそれぞれ戻しカム５０が設けられ、第３カム要素部２０３には戻しカム５０は設けられていない。
【００５６】
図８、図９に示すように、カムシャフト２の軸部１０が挿通される略円筒状の戻しカム５０は、その外周に一定の径の外周面５０ａを備え、その軸方向の一端にはカム形状の先端部５１が設けられ、また、その軸方向の他端にはフランジ状の取付部５２が設けられている。図１０に示すように、この先端部５１はその所定角度範囲に、回転方向Ｘの後方に向かって外周面５０ａからリフト量（半径方向の高さ）がゼロから次第に高くなるカム面を備えたスロープ部５１ａと、このスロープ部５１ａのカム面と連続するリフト量（半径方向の高さ）が一定のカム面を備えた規制部５１ｂとを備えている。このスロープ部５１ａと規制部５１ｂの設けられている角度範囲（図１０でｑからＸ方向の後方に向かうｐまでの範囲）は、端面カム２３の前述の作動範囲を除いた残りの非作動範囲（図１０でｅからＸ方向の後方に向かうｆまでの範囲）に基づいて設けられている。本実施形態では、端面カムの非作動範囲と作動範囲の一部とに対応して設けられており、すなわち、規制部およびスロープ部が、端面カムの軸方向から見て、端面カムの非作動範囲と重複すると共に、作動範囲と一部重複して設けられている。
【００５７】
本実施形態の場合、戻しカム５０は、カム要素部２０１〜２０４とは別体の部品として形成され、カム要素部２０１〜２０４と一体化されている。この一体化する具体的な方法として、例えば、治具等を用いて互いに位相を合わせて、カム要素部２０１〜２０４の前後端の凹部２４に戻しカム５０の取付部５２を圧入して固定する方法や、溶接により固定する方法がある。このように戻しカム５０を別体で形成することで、切削加工等によりカム要素部２０１〜２０４と一体の部品として製造するよりも生産性を向上できる。
【００５８】
端面カム２３と操作装置３０１〜３０５のピン部３２が干渉するのを防止するため、図１０に示すように、戻しカム５０のスロープ部５１ａのスロープ開始位置ｑを、端面カム２３のリフト終了位置ｆに対して回転方向Ｘの後方側の所定角度の位置に設定し、回転方向Ｘの後方側に向かってスロープ部５１ａのリフト量が次第に高くなり、スロープ部５１ａのスロープ終了位置ｒで規制部５１ｂと連続し、規制部５１ｂの終了位置ｐを、端面カム２３のリフト開始位置ｅに対して回転方向Ｘの後方側の所定角度の位置に設定し、端面カム２３のリフト部２３ｄに規制部５１ｂの一部が重なるような位置関係に設定している。
【００５９】
また、戻しカム５０は、隣接するカム要素部２０１〜２０４の離間時に、その先端部５１（スロープ部５１ａ、規制部５１ｂ）が操作装置３０１〜３０５のピン部３２の指向方向に位置するように設けられている。したがって、このときピン部３２は、戻しカム５０の先端部５１によりその突出量が規制されることとなる。さらに、戻しカム５０は、隣接するカム要素部２０１〜２０４の近接時に、戻しカム５０の先端面５０ｂと、その先端部５１の一部が収容される、もう一方のカム要素部２０１〜２０４に設けられた凹部２４の底面２４ａとの間に隙間ができるように設けられている。
【００６０】
次に、図１１を参照して各操作装置３０１〜３０５の構成を、第１操作装置３０１を例として詳しく説明する。図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、第１操作装置３０１のピン部３２が不作動位置、作動位置に保持された状態をそれぞれ示す一部断面側面図である。
【００６１】
第１操作装置３０１は、図示しない電磁式アクチュエータを内部に備えた本体３１と、該本体３１から突出可能なピン部３２と、該ピン部３２を本体３１側に押圧付勢するリターンスプリング３３とを備えている。電磁式アクチュエータに通電しない状態では、図１１（ａ）に示すように、ピン部３２はリターンスプリング３３の付勢力によって上方の不作動位置に保持され、電磁式アクチュエータに通電されると、図１１（ｂ）に示すように、ピン部３２はリターンスプリング３３に抗して下方へ突出して作動位置に移動する。
【００６２】
また、ピン部３２は、その先端に小径部３４と、該小径部３４の後方に小径部３４よりも直径が大きい大径部３５とを備える段付きピンである。このピン部３２の外形寸法（直径、軸長）と突出量（作動位置から不作動位置までの移動距離）は、ピン部３２が作動位置または不作動位置にあるときに所定の条件を満たすように構成されている。すなわち、ピン部３２が不作動位置において、小径部３４は、その先端面が戻しカム５０の規制部５１ｂの外周面と隙間を確保すると共に、その周面がカム要素部２０１の端面カム２３のカム面と隙間を確保するように構成され、大径部３５は、その先端面が端面カム２３の外周面と隙間を確保するように構成されている。一方、ピン部３２が作動位置において、小径部３４は、その先端面が戻しカム５０の外周面５０ａと隙間を確保すると共に、スロープ部５１ａに摺接するように構成され、大径部３５は、その先端面が、戻しカム５０の規制部５１ｂと隙間を確保すると共に、その周面がカム要素部２０１の端面カム２３の作動範囲に係合するように構成されている。
【００６３】
各操作装置３０１〜３０５への通電は、図示しないエンジン回転角度センサからの検出信号に基づいて、所定のエンジン回転角度時期に、図示しないコンピュータによる各操作装置３０１〜３０５への通電指示によって行われる。
【００６４】
次に、この実施形態の動作について、図１２、図１３を参照しながらカム要素部２０３、２０４間を例にとって説明する。なお、図１２（ａ）、図１３（ａ）は、実際の操作装置３０４のピン部３２に対するカム要素部２０３、２０４の回転を、カム要素部２０３、２０４に対する端面カム２３の円周方向へのピン部３２の相対移動（図の左から右へ）として示した図である。そして、近接時（第１位置にあるとき）の両カム要素部２０３、２０４（端面カム２３および戻しカム５０）を実線、離間時（第２位置にあるとき）の両カム要素部２０３、２０４を一点鎖線で示している。また、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）は、これら図１２（ａ）、図１３（ａ）においてピン部３２が（ア）〜（ク）の相対的な位置にあるときの当該動弁装置を、下方の対応する正面図で示している。
【００６５】
まず、図１に示すように、例えばエンジンの低回転時であって、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が第１位置に位置するとき、これらのカム要素部２０１〜２０４においては、いずれも、両端の作動部２２、２２におけるリフト量の小さな第１カム部２２１、２２１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、カムシャフト２の回転により、前述の順序で、排気行程時に各気筒１１〜１４の排気弁Ａ…Ａが相対的に小さな開弁量で開弁する。
【００６６】
この状態から、エンジン回転数の上昇等に伴い、排気弁Ａ…Ａの開弁量を多くするように切り換える場合、この動作は、第２、第４操作装置３０２、３０４を通電してピン部３２、３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。
【００６７】
即ち、まず、第４操作装置３０４のピン部３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、図１２（ａ）で符号（ア）で示すように、前記ピン部３２は、第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向する端面カム２３、２３（実線で図示）のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。
【００６８】
そして、まず、第３気筒１３の排気行程が終了した後、第３操作装置３０３のピン部３２の位置に第３カム要素部２０３の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０３を前方へ押し（下向き白抜き矢印で図示）、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。
【００６９】
また、ピン部３２の位置に前記第３カム要素部２０３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第４気筒１４の排気行程が終了すると、次に、図１２（ａ）で符号（イ）で示すように、第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第４カム要素部２０４を前方へ押し（上向き白抜き矢印で図示）、図１２（ａ）で符号（ウ）で示すように、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。
【００７０】
さらに、第４操作装置３０４の電磁式アクチュエータへの通電を止め、図１２（ａ）で符号（エ）で示すように、ピン部３２が戻しカム５０のスロープ部５１ａを指向すると、ピン部３２の小径部３４の先端面が戻しカム５０のスロープ部５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部３２は強制的に不作動位置へ戻される。
【００７１】
その後、ピン部３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、動作不良等により第４操作装置３０４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２は突出が規制されて作動位置まで移動することはない。
【００７２】
次に、第２操作装置３０２のピン部３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第１、第２カム要素部２０１、２０１の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、第２操作装置３０２のピン部３２は、第１、第２カム要素部２０１、２０２の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれも０の基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。
【００７３】
そして、第２気筒１２の排気行程が終了した後、第２操作装置３０２のピン部３２の位置に第２カム要素部２０２の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第２カム要素部２０２を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。
【００７４】
また、ピン部３２の位置に前記第２カム要素部２０２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１１の排気行程が終了すると、ピン部３２の位置に実線で示す第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第１カム要素部２０１を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。
【００７５】
さらに、第２操作装置３０２の電磁式アクチュエータへの通電を止め、ピン部３２が戻しカム５０のスロープ部５１ａを指向すると、前述の第４操作装置３０４と同様に、ピン部３２の小径部３４の先端面が戻しカム５０のスロープ部５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部３２は強制的に不作動位置へ戻される。
【００７６】
その後、ピン部３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、前述の第４操作装置３０４と同様に、動作不良等により第２操作装置３０２の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。
【００７７】
以上により、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４は全て第１位置から第２位置へ移動し、図４に示すように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４のいずれにおいても、両端の作動部２２、２２における第２カム部２２２、２２２がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、排気行程時に各気筒１１〜１４の排気弁Ａ…Ａが相対的に大きな開弁量で開弁することになる。
【００７８】
一方、図４に示す各カム要素部２０１〜２０４のリフト量が大きな第２カム部２２２…２２２がロッカアームＣ…ＣのカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態から、例えばエンジン回転数の低下に伴い、図１に示すリフト量が小さな第１カム部２２１…２２１がカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態に切り換える動作は、第１、第３、第５操作装置３０１、３０３、３０５を通電し、これらの操作装置３０１、３０３、３０５のピン部３２…３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。
【００７９】
即ち、まず、第３操作装置３０３のピン部３２は、第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれも０の基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に入るとすぐに該端面カム２３、２３の対面位置に突出する。
【００８０】
このとき、第３、第４カム要素部２０３、２０４間では、図１３（ａ）で符号（オ）で示すように、第４操作装置３０４のピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、この第４操作装置３０４の電磁式アクチュエータへ動作不良等により誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。
【００８１】
そして、第３気筒１３の排気行程が終了した後、両端面カム２３、２３の間に突入された第３操作装置３０３のピン部３２の位置に、まず第３カム要素部２０３の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０３を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【００８２】
また、前記第３操作装置３０３のピン部３２の位置に第３カム要素部２０３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第３気筒１３の排気行程が終了すると、第５操作装置３０５のピン部３２が第２位置にある第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３のリフト量がゼロの基準面２３ｃを指向する期間に突出し、この端面カム２３に係合する。
【００８３】
そして、第４気筒１４の排気行程が終了した後、前記第５操作装置３０５のピン部３２の位置に第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第４カム要素部２０４を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【００８４】
このとき、第３、第４カム要素部２０３、２０４間では、図１３（ａ）で符号（カ）で示すように、ピン部３２は規制部５１ｂを指向しているため、第４操作装置３０４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部５１ｂによってピン部３２の突出が規制される。そのため、このピン部３２がスライドしてきた第４カム要素部２０４の端面カム２３と干渉することはない。その後、図１３（ａ）で符号（キ）で示すように、ピン部３２の小径部３４は規制部５１ｂの終了位置ｐを過ぎて、もはや規制部５１ｂを指向しなくなるが、スライドしてきた第４カム要素部２０４の端面カム２３のリフト部２３ｄの一部がピン部３２の大径部３５の下方に入ってくるため、第４操作装置３０４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この端面カム２３のリフト部２３ｄの外周面によってピン部３２の突出が規制される。さらにその後、図１３（ａ）で符号（ク）で示すように、ピン部３２の大径部３５の下方に第４カム要素部２０４の端面カム２３のリフト部２３ｄがなくなると、第４操作装置３０４は作動位置への移動が可能となる。
【００８５】
また、このとき、第３操作装置３０３のピン部３２は既に第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向する端面カム２３、２３の間に突入されているから、カムシャフト２の回転に従い、該ピン部３２は第２カム要素部２０２の後方の端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第２カム要素部２０２を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【００８６】
また、この第２カム要素部２０２のスライドとほぼ並行して、第１操作装置３０１のピン部３２が、第２位置にある第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３の基準面２３ｃを指向する期間に、該端面カム２３の対面位置に突出する。
【００８７】
さらに、前記第３操作装置３０３のピン部３２の位置に前記第２カム要素部２０２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１１の排気行程が終了すると、該第１操作装置３０１のピン部３２の位置に第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第１カム要素部２０１を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【００８８】
これにより、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４は全て第２位置から第１位置へ移動し、図１に示すように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４の両端の作動部２２、２２における第１カム部２２１、２２１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置する状態に戻ることになる。
【００８９】
以上のように、この実施形態によれば、４つの気筒１１〜１４にそれぞれ備えられた４つのカム要素部２０１〜２０４が５つの操作装置３０１〜３０５により操作され、排気弁Ａ…Ａを開閉させるカム部が、リフト量の小さな第１カム部２２１…２２１とリフト量の大きな第２カム部２２２…２２２との間で切り換えられる。
【００９０】
また、この第１実施形態の場合、ピン部３２を強制移動させ、その突出を規制する戻しカム５０のスロープ部５１ａと規制部５１ｂは、隣接するカム要素部２０１〜２０４の近接時に対向する端面カム２３の径方向で内側に収納されるから、規制部５１ｂが設けられている範囲を広くすることができ、ピン部３２と端面カム２３との干渉を確実に防止することができる。
【００９１】
なお、この実施形態では、カム要素部２０１〜２０４において、第１カム部２２１のリフト量を小さく、第２カム部２２２のリフト量を大きくしたが、これを逆にしてもよく、さらに、図１４に示すカム要素部２０’のように、一方のカム部２２１’には通常のノーズ部を設けると共に、他方のカム部２２２’はノーズ部をなくして全体をベースサークルのみで形成し（ノーズ部のリフト量を０とし）、このカム部２２２’を用いた場合に弁が開閉しないようにしてもよい。これによれば、エンジンの低負荷運転時等における減筒運転が可能となる。
【００９２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１５は、第２実施形態に係る動弁装置の排気側の構成を示すもので、前述の第１実施形態とは、特に操作装置１３０１〜１３０５と戻しカム１５０の形状が異なる。なお、以下の説明では、第１実施形態の構成と対応する構成については同一の符号を用いる。
【００９３】
第２実施形態の場合も、各カム要素部２０１〜２０４は、互いに対向する端面カム２３、２３がそれぞれ位相差をもって対向するようにカムシャフト２が挿通されているが、前述の第１実施形態と異なり、隣接するカム要素部２０１〜２０４が近接したとき（例えば図１５の符号ア、イを参照）に、対向する端面カム２３、２３のリフト部２３ｄ、２３ｄが軸方向にオーバラップするように構成されている。
【００９４】
図１５に示すように、本実施形態の場合も、戻しカム１５０は、第１、第４カム要素部２０１、２０４の前後両端部と、第２カム要素部２０２の後端部に一体的に取り付けられている。また、図１６に示すように、戻しカム１５１は、第１実施形態と同様に、カムシャフト２の軸部１０が挿通される略円筒状であり、その外周に一定の径の外周面５０ａを備え、その軸方向の一端にはカム形状の先端部１５１が設けられ、また、その軸方向の他端にはフランジ状の取付部５２が設けられている。
【００９５】
図１７に示すように、この先端部１５１はその所定角度範囲に、回転方向Ｘの後方に向かって外周面５０ａからリフト量がゼロから次第に高くなるカム面を備えたスロープ部１５１ａと、このスロープ部１５１ａのカム面と連続するリフト量が一定のカム面を備えた規制部１５１ｂとを備えている。しかし、このスロープ部１５１ａと規制部１５１ｂは、規制部１５１ｂのカム面が端面カム２３の外周面よりも径方向の外側に位置するように、そのリフト量が第１実施形態よりも大きく設定されている。また、このスロープ部１５１ａと規制部１５１ｂの設けられている角度範囲（図１７のｑからＸ方向の後方に向かうｐまでの範囲）は、端面カム２３の前述の作動範囲を除いた残りの非作動範囲（図１７のｅからＸ方向の前方に向かうｆまでの範囲）に基づいて設けられている。本実施形態では、端面カムの非作動範囲に対応して設けられており、すなわち、規制部およびスロープ部が、端面カムの軸方向から見て、端面カムの非作動範囲内に設けられている。さらに、本実施形態の場合、隣接するカム要素部２０１〜２０４と近接時に、戻しカム１５０が対抗する端面カム２３と軸方向に少なくとも一部重複するように、位相が異なるこの対向する端面カム２３の作動範囲も考慮して設けられているため、結果として第１実施形態よりも狭い範囲に設定されている。
【００９６】
次に、図１８を参照して各操作装置１３０１〜１３０５の構成を、第１操作装置１３０１を例として説明する。第１操作装置１３０１は、前述の第１実施形態の第１操作装置３０１とピン部１３２の形状のみが異なり、他の構成は同様である。このピン部１３２は、その突出される部分の径が一定の平行ピンであり、不作動位置において、その先端面が戻しカム１５０の規制部１５１ｂの外周面と隙間を確保するように構成され、作動位置において、その先端面が戻しカム５０の外周面５０ａと隙間を確保すると共に、スロープ部５１ａに摺接するように構成され、その周面が戻しカム５０の規制部５１ｂの側面と隙間を確保すると共に、カム要素部２０１の端面カム２３の作動範囲に係合するように構成されている。
【００９７】
次に、第２実施形態の動作について、図１９、図２０を参照しながらカム要素部２０３、２０４間を例にとって説明する。
【００９８】
まず、図１５に示すように、例えばエンジンの低回転時であって、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４が第１位置に位置するとき、これらのカム要素部２０１〜２０４においては、いずれも、両端の作動部２２、２２におけるリフト量の小さな第１カム部２２１、２２１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、カムシャフト２の回転により、前述の順序で、排気行程時に各気筒１１〜１４の排気弁Ａ…Ａが相対的に小さな開弁量で開弁する。
【００９９】
この状態から、エンジン回転数の上昇等に伴い、排気弁Ａ…Ａの開弁量を多くするように切り換える場合、この動作は、第２、第４操作装置１３０２、１３０４を通電してピン部１３２、１３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。
【０１００】
即ち、まず、第４操作装置１３０４のピン部１３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、図１９（ａ）で符号（ア）で示すように、前記ピン部１３２は、第３、第４カム要素部２０３、２０４の対向する端面カム２３、２３（実線で図示）のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。
【０１０１】
そして、まず、第３気筒１３の排気行程が終了した後、第４操作装置１３０４のピン部１３２の位置に第３カム要素部２０３の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０３を前方へ押し（下向き白抜き矢印で図示）、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。
【０１０２】
また、ピン部１３２の位置に前記第３カム要素部２０３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第４気筒１４の排気行程が終了すると、次に、第４カム要素部２０４の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第４カム要素部２０４を後方へ押し（上向き白抜き矢印で図示）、図１９（ａ）で符号（イ）で示すように、これを第２位置へスライドさせる（一点鎖線で図示）。
【０１０３】
さらに、第４操作装置１３０４の電磁式アクチュエータへの通電を止め、図１９（ａ）で符号（ウ）で示すように、ピン部１３２が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａを指向すると、ピン部３２の小径部３４の先端面が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部３２は強制的に不作動位置へ戻される。
【０１０４】
その後、ピン部１３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部１５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部１３２は規制部１５１ｂを指向しているため、第４操作装置１３０４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部１５１ｂによってピン部１３２の突出が規制され、該ピン部１３２は作動位置まで移動することはない。
【０１０５】
次に、第２操作装置１３０２のピン部１３２が、第１位置にあって互いに近接した状態にある第１、第２カム要素部２０１、２０１の対向する端面カム２３、２３の間に突入し、これらの端面カム２３、２３に係合する。その場合、第２操作装置１３０２のピン部１３２は、第１、第２カム要素部２０１、２０２の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に突入される。
【０１０６】
そして、第２気筒１２の排気行程が終了した後、第２操作装置１３０２のピン部１３２の位置に第２カム要素部２０２の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第２カム要素部２０２を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。
【０１０７】
また、ピン部１３２の位置に前記第２カム要素部２０２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１１の排気行程が終了すると、ピン部１３２の位置に実線で示す第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第１カム要素部２０１を後方へ押し、これを第２位置へスライドさせる。
【０１０８】
さらに、第２操作装置１３０２の電磁式アクチュエータへの通電を止め、ピン部１３２が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａを指向すると、前述の第４操作装置１３０４と同様に、ピン部１３２の先端面が戻しカム１５０のスロープ部１５１ａのカム面に摺接しながら押し上げられ、ピン部１３２は強制的に不作動位置へ戻される。
【０１０９】
その後、ピン部１３２はリターンスプリング３３の付勢力によって、規制部１５１ｂのカム面（頂面）と隙間を確保した状態で不作動位置に保持される。この間、ピン部１３２は規制部１５１ｂを指向しているため、前述の第４操作装置１３０４と同様に、動作不良等により第２操作装置１３０２の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この規制部１５１ｂによってピン部１３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。
【０１１０】
以上により、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４は全て第１位置から第２位置へ移動し、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４のいずれにおいても、両端の作動部２２、２２における第２カム部２２２、２２２がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置し、排気行程時に各気筒１１〜１４の排気弁Ａ…Ａが相対的に大きな開弁量で開弁することになる。
【０１１１】
一方、各カム要素部２０１〜２０４のリフト量が大きな第２カム部２２２…２２２がロッカアームＣ…ＣのカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態（図示しない）から、例えばエンジン回転数の低下に伴い、図１５に示すリフト量が小さな第１カム部２２１…２２１がカムフォロワＣ’…Ｃ’に対応位置する状態に切り換える動作は、第１、第３、第５操作装置１３０１、１３０３、１３０５を通電し、これらの操作装置１３０１、１３０３、１３０５のピン部１３２…１３２を不作動位置から作動位置へ突出させることにより行われる。
【０１１２】
即ち、まず、第３操作装置１３０３のピン部１３２は、第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向する端面カム２３、２３のリフト量がいずれもゼロの基準面２３ｃ、２３ｃを指向する期間に入るとすぐに該端面カム２３、２３の対面位置に突出する。
【０１１３】
このとき、第３、第４カム要素部２０３、２０４間は、図２０（ａ）で符号（エ）で示すように、ピン部１３２は規制部１５１ｂを指向しているため、第４操作装置１３０４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、ピン部１３２はこの規制部１５１ｂによって突出が規制され、作動位置まで移動することはない。
【０１１４】
そして、第３気筒１３の排気行程が終了した後、両端面カム２３、２３の間に突入された第３操作装置１３０３のピン部１３２の位置に、まず第３カム要素部２０３の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら第３カム要素部２０３を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【０１１５】
このとき、第４操作装置１３０４のピン部１３２は規制部１５１ｂの終了位置ｐを過ぎて、もはや規制部１５１ｂを指向しなくなるが、スライドしてきた第３カム要素部２０３の端面カム２３のリフト部２３ｄの一部がピン部１３２の指向方向に入ってくるため、第４操作装置１３０４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この端面カム２３のリフト部２３ｄの外周面によってピン部１３２の突出が規制されて作動位置まで移動することはない。
【０１１６】
また、前記第３操作装置１３０３のピン部１３２の位置に第３カム要素部２０３の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第３気筒１３の排気行程が終了すると、第５操作装置１３０５のピン部１３２が第２位置にある第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３のリフト量がゼロの基準面２３ｃを指向する期間に突出し、この端面カム２３に係合する。
【０１１７】
そして、第４気筒１４の排気行程が終了した後、前記第５操作装置１３０５のピン部１３２の位置に第４カム要素部２０４の後方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、その後、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第４カム要素部２０４を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【０１１８】
このとき、第３、第４カム要素部２０３、２０４間では、図２０（ａ）で符号（オ）で示すように、第４操作装置１３０４のピン部１３２は、第３カム要素部２０３の後方の端面カム２３のリフト終了位置ｆを過ぎて、もはやこの端面カム２３のリフト部２３ｄを指向しなくなるが、次にスライドしてきた第４カム要素部２０４の端面カム２３のリフト部２３ｄの一部がピン部１３２の指向方向に入ってくるため、第４操作装置１３０４の電磁式アクチュエータへ誤って通電されたとしても、この端面カム２３のリフト部２３ｄの外周面によって、ピン部１３２は突出が規制され、作動位置まで移動することはない。さらにその後、ピン部１３２が第４カム要素部２０４の端面カム２３のリフト部２３ｄを指向しなくなると、第４操作装置１３０４は作動位置への移動が可能となる。
【０１１９】
また、このとき、第３操作装置１３０３のピン部１３２は既に第２、第３カム要素部２０２、２０３の対向する端面カム２３、２３の間に突入されているから、カムシャフト２の回転に従い、該ピン部１３２は第２カム要素部２０２の後方の端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第２カム要素部２０２を前方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【０１２０】
また、この第２カム要素部２０２のスライドとほぼ並行して、第１操作装置１３０１のピン部１３２が、第２位置にある第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３の基準面２３ｃを指向する期間に、該端面カム２３の対面位置に突出する。
【０１２１】
さらに、前記第３操作装置１３０３のピン部１３２の位置に前記第２カム要素部２０２の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達した後、カムシャフト２が９０°回転し、第１気筒１１の排気行程が終了すると、該第１操作装置１３０１のピン部１３２の位置に第１カム要素部２０１の前方の端面カム２３のリフト開始位置ｅが到達し、カムシャフト２の回転に従い、前記ピン部１３２が該端面カム２３のリフト部２３ｄに摺接しながら該第１カム要素部２０１を後方へ押し、これを第１位置へスライドさせる。
【０１２２】
これにより、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４は全て第２位置から第１位置へ移動し、図１５に示すように、第１〜第４カム要素部２０１〜２０４の両端の作動部２２、２２における第１カム部２２１、２２１がロッカアームＣ、ＣのカムフォロワＣ’、Ｃ’に対応位置する状態に戻ることになる。
【０１２３】
以上のように、この第２実施形態によれば、４つの気筒１１〜１４にそれぞれ備えられた４つのカム要素部２０１〜２０４が５つの操作装置１３０１〜３０５により操作され、排気弁Ａ…Ａを開閉させるカム部が、リフト量の小さな第１カム部２２１…２２１とリフト量の大きな第２カム部２２２…２２２との間で切り換えられる。
【０１２４】
また、第２実施形態の場合、図１５の符号ア、イで示すように、隣接するカム要素部２０１〜２０４が近接したときに、対向する端面カム２３、２３のリフト部２３ｄ、２３ｄが軸方向にオーバラップするようになっているから、これらの端面カム２３、２３に係合する第２〜第４操作装置１３０２〜１３０４のピン部１３２…１３２は、その径を大きくすることなく、近接していた２つのカム要素部２０１〜２０４を互いに離間させる方向にスライドさせることができ、該ピン部１３２…１３２の小型化が図れると共に、動作の応答性が向上することになる。さらに、隣接するカム要素部２０１〜２０４は、近接したときにより近づくようにレイアウトされることになり、カムシャフト２の軸方向のコンパクト化が一層促進されることになる。
【０１２５】
以上の第１実施形態および第２実施形態によれば、カムのリフト量を切り換えるために、従来の各カム要素部ごとに２つずつ操作装置を備える場合に比べて、操作装置の個数が削減されると共に、気筒間寸法の増大ひいてはエンジンの大型化が抑制され、また、各気筒における２個の排気弁の弁間寸法に余裕が生じ、排気ポートの燃焼室への開口面積を大きくすることが可能となる。
【０１２６】
また、以上の説明は、排気側のカムシャフト２についてのものであるが、吸気側のカムシャフトについても全く同様に構成することができ、前記の作用効果が吸気側についても得られる。
【０１２７】
なお、これら実施形態の規制部５１ｂ、１５１ｂは、戻しカム５０、１５０の先端部５１に設ける範囲をさらに短くしてもよい。この場合も少なくとも、ピン部３２、１３２がスロープ部５１ａ、１５１ａによって押し戻された直後に跳ね返って作動位置に突出するのを防止できる。他の方法で操作装置３０１〜３０５、１３０１〜１３０５の誤作動を防止する場合には、この規制部５１ｂ、１５１ｂは設けなくてもよい。
【０１２８】
また、これら実施形態は、全カム要素部２０１〜２０４の両端面に同様の構成が設けられているが、各カム要素部２０１〜２０４の端面ごとに第１実施形態と第２実施形態の構成を適宜組み合わせて設けてもよい。例えば、第１実施形態に係る動弁装置において、第１および第５操作装置３０１、３０５を第２実施形態の第１および第５操作装置１３０１、１３０５に変更すると共に、これら操作装置３０１、３０５に対応する第１および第４カム要素部２０１、２０４の戻しカム５０を第２実施形態の戻しカム１５０に変更した構成としてもよい。
【０１２９】
さらに、本発明は、上述の実施形態に示す４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンに限らず、直列６気筒エンジン、Ｖ型多気筒エンジン、４気筒２弁式ＤＯＨＣエンジン、単気筒ＳＯＨＣエンジン、多気筒ＳＯＨＣエンジンなどを含め、気筒数および動弁形式が異なる各種のエンジンに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のように、本発明によれば、車両用等のエンジンの動弁装置において、エンジンへの搭載性を確保しながらカムの切り換えを瞬時に連続して行い、かつ作動不良などにより操作部材がカム要素部の端面カムと干渉するのを防止できるので、この種のエンジンの製造技術分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【０１３１】
２              カムシャフト
１０            軸部
２０１〜２０４  カム要素部
２２１、２２２  第１、第２カム部
２３            端面カム
３２、１３２    操作部材（ピン部）
５１ａ、１５１ａ  スロープ部
５１ｂ、１５１ｂ  規制部
２３ｃ          非作動範囲（基準面）
２３ｄ          作動範囲（リフト部）
３４            先端小径部（小径部）
３５            後方大径部（大径部）
【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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