以下、本発明の一実施の形態に係る可変� ��弁装置、それを備えるエンジン装置および� ��両について説明する。なお、本実施の形態� ��おいては、車両としては小型の自動二輪車� ��ついて説明する。

 (1)車両の構成
 図1は、本発明の一実施の形態に係る自動二 輪車の模式図である。この自動二輪車100にお いては、本体フレーム6の前端にヘッドパイ� �3が設けられている。ヘッドパイプ3にフロン トフォーク2が左右方向に揺動可能に設けら� �ている。フロントフォーク2の下端に前輪1が 回転可能に支持されている。ヘッドパイプ3� �上端にはハンドル4が取り付けられている。

 本体フレーム6の中央部にはエンジン7が� �持されている。エンジン7内には、後述の可� ��動弁装置が設けられている。エンジン7の上 部には燃料タンク8が設けられ、燃料タンク8� ��後方にはシート9が設けられている。エンジ ン7の後方に延びるように、本体フレーム6に� ��アアーム10が接続されている。リアアーム10 は、後輪11および後輪ドリブンスプロケット1 2を回転可能に保持する。エンジン7には排気� ��13が接続されている。排気管13の後端にマフ ラー14が取り付けられている。

 エンジン7のドライブシャフト26に後輪ド� ��イブスプロケット15が取り付けられている� �後輪ドライブスプロケット15は、チェーン16� ��介して後輪11の後輪ドリブンスプロケット12 に連結されている。

 (2)可変動弁装置の概要
 図2は、図1のエンジン7内に設けられる可変� ��弁装置の概要を説明するための図である。� ��2(a)は可変動弁装置の模式的上面図を示し、 図2(b)は可変動弁装置の模式的側面図を示す� �

 図2(a)および(b)に示すように、エンジン7� �シリンダヘッド7Sに可変動弁装置200が設けら れる。可変動弁装置200は、カム用ドリブンス プロケット250、吸気ハイカム320、排気カム360 および吸気ローカム370を備える。

 ピストン21がシリンダ20内で往復動作する ことによりクランクシャフト23が回転し、ク� ��ンクシャフト23に設けられたカム用ドライ� �スプロケット24が回転する。カム用ドライブ スプロケット24の回転力は、チェーン25を介� �て可変動弁装置200のカム用ドリブンスプロ� �ット250に伝達される。これにより、可変動� �装置200が回転する。可変動弁装置200の回転� �度は、エンジン7の回転速度(クランクシャフ ト23の回転速度)の2分の1である。

 可変動弁装置200においては、エンジン7の 回転速度に応じて吸気ハイカム320と吸気ロー カム370との切替が行われる。それにより、後 述する吸気バルブのリフト量が変化し、シリ ンダ20への吸気量が変化する。

 (3)可変動弁装置の構成
 可変動弁装置200の構成の詳細について説明� ��る。図3および図4は、可変動弁装置200の構� �を説明するための組立て斜視図である。図3� ��よび図4においては、矢印X,Y,Zで示すように� ��互いに直交する3方向をX方向、Y方向およびZ 方向と定義する。

 可変動弁装置200は、大きく分けてロック� ��ン保持機構210(図3参照)、カム用ドリブンス� ��ロケット250(図4参照)、連結部材260(図4参照)� ��遊動カム部300(図4参照)およびカムシャフト3 50(図4参照)から構成されている。

 図3は、ロックピン保持機構210の組立て斜 視図である。図3に示すように、ロックピン� �持機構210は、XZ平面に平行な支持部材211を有 する。支持部材211の一面の上端部には、Y方� �に延びるウエイト保持片211a,211bが形成され� �いる。支持部材211の一面の下端部には、Y方� ��に延びるウエイト保持片211c,211dが形成され� ��いる。ウエイト保持片211a~211dの先端部には� ��軸保持孔212a~212dが形成されている。

 支持部材211の一面の略中央部には、板状� ��ばね保持部材213が取り付けられている。ば� ��保持部材213のZ方向に沿う一辺の上端部から Y方向に延びるようにばね保持片213aが形成さ� ��ている。また、ばね保持部材213のZ方向に沿 う他辺の下端部からY方向に延びるようにば� �保持片213bが形成されている。

 支持部材211の他面には、略円板状のばね� ��容部215が設けられている。ばね収容部215の� ��周面には、後述のロックピン挿入孔211Aに連 通するばね挿入孔215a、および後述のロック� �ン挿入孔211Bに連通するばね挿入孔215b(後述� �図9参照)が形成されている。ばね挿入孔215a� �は係止部材216aおよび係止ばね217aが挿入され るとともに、その開口部が嵌合部材218aによ� �閉塞される。ばね挿入孔215bには係止部材216b および係止ばね217bが挿入されるとともに、� �の開口部が嵌合部材218bにより閉塞される。� ��ね収容部215の詳細については後述する。

 支持部材211、ばね保持部材213およびばね� ��容部215の中央部をY方向に貫通するように貫 通孔210Gが形成されている。また、貫通孔210G� ��上下において支持部材211およびばね収容部2 15をY方向に貫通するようにロックピン挿入孔 211A,211Bが形成されている。貫通孔210Gの中心� �ロックピン挿入孔211Aの中心との間の距離は� ��貫通孔210Gの中心とロックピン挿入孔211Bの� �心との間の距離よりも大きく設定される。

 支持部材211の一面には、ウエイト221,226お よびばねS1,S2が取り付けられる。ウエイト221� ��略直方体状の本体部222を有し、XZ平面に平� �な本体部222の一面から斜め下方に湾曲して� �びるように2つのピン保持部223が設けられて� ��る。各ピン保持部223には、X方向に貫通する 軸挿入孔223aが形成されている。各ピン保持� �223の下端部にはX方向に延びるピン保持溝223b が形成されている。

 本体部222の上部には、X方向に突出する2� �の突出部222aが形成されている。また、YZ平� �に平行な本体部221の一面および他面の下端� �には、ばね係止孔224が形成されている。な� �、図3においては示されないが、XY平面に平� �な本体部221の一面(下面)には、Y方向に延び� �ピン当接溝が形成されている(後述のウエイ� ��226のピン当接溝249参照)。

 ウエイト221は支持部材211のウエイト保持� ��211a,211bの間に配置される。その状態で、ウ� ��イト保持片211a,211bの軸保持孔212a,212bおよび� ��エイト221の軸挿入孔223aを通して回動軸225が 挿入される。それにより、ウエイト221が支持 部材211上で回動可能に保持される。また、ウ エイト221のばね係止孔224の一方にはばねS1の� ��端が係止され、ばね保持部材213のばね保持� ��213bにはばねS1の他端が係止される。

 ウエイト226はウエイト221と同様の形状を� ��し、ウエイト221の本体部222、ピン保持部223� ��軸挿入孔223a、ピン保持溝223b、突出部222a、� ��ね係止孔224およびピン当接溝に相当する本� ��部227、ピン保持部228、軸挿入孔228a、ピン保 持溝228b、突出部227a、ばね係止孔229およびピ� ��当接溝249を有する。

 ウエイト226は支持部材211のウエイト保持� ��211c,211dの間でウエイト221に対向するように� ��置される。その状態で、ウエイト保持片211c ,211dの軸保持孔212c,212dおよびウエイト226の軸� ��入孔228aを通して回動軸230が挿入される。そ れにより、ウエイト226が支持部材211上で回動 可能に保持される。また、ウエイト226のばね 係止孔229の一方にはばねS2の一端が係止され� ��ばね保持部材213のばね保持片213aにはばねS2� ��他端が係止される。

 ロックピン挿入孔211Aには、Y方向に延び� �ロックピン240が挿入される。ロックピン240� �一端部にはX方向に延びる1対の支持ピン241が 形成されている。この支持ピン241はウエイト 221のピン保持溝223bに嵌合される。また、ロ� �クピン240には、X方向に延びる一対の係止ピ� ��242が支持ピン241から所定の距離をおいて形� ��されている。ロックピン240の中央部の外周� ��には、凹部243,244がY方向に沿って所定の間� �で形成されている。

 ロックピン挿入孔211Bには、Y方向に延び� �ロックピン245が挿入される。ロックピン245� �ロックピン240と同様の形状を有し、ロック� �ン240の1対の支持ピン241、1対の係止ピン242、 および凹部243,244に相当する1対の支持ピン246� ��1対の係止ピン247および凹部248,249を有する� �ロックピン245の支持ピン246はウエイト226の� �ン保持溝228bに嵌合される。

 図4は、ロックピン保持機構210、カム用ド リブンスプロケット250、連結部材260、遊動カ ム部300およびカムシャフト350の組立て斜視図 である。なお、カム用ドリブンスプロケット 250はXZ平面と平行となるように配置され、連� ��部材260、遊動カム部300およびカムシャフト3 50は、その軸心JがY方向と平行になるように� �置されている。

 図4に示すように、カム用ドリブンスプロ ケット250の中心部には貫通孔250Gが形成され� �貫通孔250Gの上下にはロックピン挿入孔251A,25 1Bが形成されている。貫通孔250Gの中心とロッ クピン挿入孔251Aの中心との間の距離は、図3� ��示した貫通孔210Gの中心とロックピン挿入孔 211Aの中心との間の距離に等しく設定される� �また、貫通孔250Gの中心とロックピン挿入孔2 51Bの中心との間の距離は、図3に示した貫通� �210Gの中心とロックピン挿入孔211Bの中心との 間の距離に等しく設定される。

 連結部材260は円筒形状を有し、その軸心J に沿うように貫通孔260Gが形成されている。� �た、貫通孔260Gの上下において連結部材260をY 方向に貫通するようにロックピン挿入孔261A,2 61Bが形成されている。貫通孔260Gの中心とロ� �クピン挿入孔261Aの中心との間の距離は、図3 に示した貫通孔210Gの中心とロックピン挿入� �211Aの中心との間の距離に等しく設定される� ��また、貫通孔260Gの中心とロックピン挿入孔 261Bの中心との間の距離は、図3に示した貫通� ��210Gの中心とロックピン挿入孔211Bの中心と� �間の距離に等しく設定される。

 ロックピン保持機構210に保持されたロッ� ��ピン240は、カム用ドリブンスプロケット250� ��ロックピン挿入孔251Aおよび連結部材260のロ ックピン挿入孔261Aに挿入される。また、ロ� �クピン保持機構210に保持されたロックピン24 5は、カム用ドリブンスプロケット250のロッ� �ピン挿入孔251Bおよび連結部材260のロックピ� ��挿入孔261Bに挿入される。本実施の形態では 、エンジン7の回転速度に応じて、ロックピ� �240,245が連結部材260の端面から突出した状態� ��、ロックピン240,245が連結部材260内に収納さ れた状態とが切り替わる。詳細は後述する。

 遊動カム部300は、ロックピン嵌合部310、� ��よび吸気ハイカム320から形成されている。� ��気ハイカム320はカムノーズ320Aを含む。なお 、本明細書において、カムノーズ320Aとは、� �心Jからの半径が真円状のベース円の半径よ� ��も増加された部分全体をいう。後述の排気� ��ム360のカムノーズ360Aおよび吸気ローカム370 のカムノーズ370Aに関しても同様とする。

 遊動カム部300には、軸心Jに沿うように貫 通孔300Gが形成されている。遊動カム部300の� �ックピン嵌合部310には、ピン嵌合孔311およ� �ピン摺動孔312が形成されている。ピン摺動� �312は、ほぼ一定の幅を維持しつつ軸心Jを中� ��とする円周方向に延びるように形成されて� ��る。なお、軸心Jからピン摺動孔312の中央部 に向かう方向は、軸心Jから吸気ハイカム320� �カムノーズ320Aの先端に向かう方向に一致す� ��。

 軸心Jを中心とするピン摺動孔312の一端部 P1から他端部P2までの角度θ1は、40°~60°の範� �であることが好ましい。角度θ1の設定につ� �ては後述する。

 ピン嵌合孔311の内径は、ロックピン240,245 の外径とほぼ等しい。また、ピン摺動孔312の 幅はロックピン240,245の外径とほぼ等しい。� �ン嵌合孔311の中心と軸心Jとの間の距離は、� ��3に示した貫通孔210Gの中心とロックピン挿� �孔211Aの中心との間の距離に等しく設定され� ��。軸心Jからピン摺動孔312の中心までの半径 方向の距離は、図3に示した貫通孔210Gの中心� ��ロックピン挿入孔211Bの中心との間の距離と 等しく設定される。

 カムシャフト350は、一端側にY方向に延び るカム固定軸352を有し、中央部に段差部351、 排気カム360および吸気ローカム370を有し、他 端側にY方向に延びる突出軸353を有する。排� �カム360はカムノーズ360Aを含み、吸気ローカ� ��370はカムノーズ370Aを含む。カム固定軸352の 端部にはねじ孔350Hが形成されている。なお� �本実施の形態では、遊動カム部300の吸気ハ� �カム320のカムノーズ320Aの長さは、吸気ロー� ��ム370のカムノーズ370Aの長さよりも大きい。 また、吸気ハイカム320のベース円と、吸気ロ ーカム370のベース円とは互いに等しい形状で ある。なお、カムノーズ320A,370Aの長さとは、 軸心Jからカムノーズ320A,370Aの先端までの長� �をいう。

 可変動弁装置200の組立て時には、カムシ� ��フト350のカム固定軸352が、遊動カム部300の� ��通孔300G、連結部材260の貫通孔260Gに挿入さ� �る。そして、ロックピン保持機構210の貫通� �210G(図3)およびカム用ドリブンスプロケット2 50の貫通孔250Gを通してカム固定軸352のねじ孔 350Hにねじ380がねじ込まれる。

 それにより、ロックピン保持機構210、カ� ��用ドリブンスプロケット250、連結部材260お� ��びカムシャフト350が互いに固定される。一� ��、遊動カム部300は、カムシャフト350のカム� ��定軸352周りで回転可能に保持される。後述� ��ように、ロックピン240,245が遊動カム部300の ピン嵌合孔311およびピン摺動孔312に挿入され ると、カムシャフト350に対する遊動カム部300 の回転が阻止される。

 なお、ロックピン保持機構210、カム用ド� ��ブンスプロケット250および連結部材260を一� ��的に形成してもよい。また、カムシャフト3 50の排気カム360、吸気ローカム370、段差部351� ��カム固定軸352および突出軸353は一体的に形� ��されてもよく、あるいはそれぞれ個別に形� ��されていてもよい。

 さらに、図4では図示しないが、カムシャ フト350のカム固定軸352とカム用ドリブンスプ ロケット250の貫通孔250Gとの接続部には、カ� �用ドリブンスプロケット250に対するカムシ� �フト350の回転を制限する固定機構が設けら� �てもよい。

 この固定機構は、例えばカムシャフト350� ��カム固定軸352の先端部に突起部を設け、カ� ��用ドリブンスプロケット250の貫通孔250Gにカ ム固定軸352の突起部と嵌合可能な溝部を設け ることにより実現される。

 (4)可変動弁装置の状態の切り替わり
 上記図3および図4の構成を有する可変動弁� �置200は、エンジンの回転速度に応じて状態� �切り替わる。次に、可変動弁装置200の状態� �切り替わりについて説明する。図5および図6 は、可変動弁装置200の状態の切り替わりにつ いて説明するための図である。図5および図6� ��おいては、説明を明確にするために支持部� ��211、ばね収容部215、カム用ドリブンスプロ� ��ット250および連結部材260を除いた状態で可� ��動弁装置200を示している。

 エンジン7(図2)が作動することにより、図 5(a)に示すように、可変動弁装置200が軸心Jを� ��心として矢印M5の方向に回転する。それに� �り、ウエイト221に矢印M1の方向の遠心力が加 わるとともに、ウエイト226に矢印M2の方向の� ��心力が加わる。一方、ウエイト221はばねS1� �より矢印M1の逆方向に付勢されている。また 、ウエイト226はばねS2により矢印M2の逆方向� �付勢されている。

 エンジン7の回転速度が低い場合には、ウ エイト221,226に加わる遠心力がばねS1,S2による 付勢力よりも小さい。そのため、回動軸225周 りのウエイト221の回転動作および回動軸230周 りのウエイト226の回転動作が制限される。こ の場合、ウエイト221のピン当接溝(図示せず)� ��ロックピン240に当接するとともに突出部222a (図3)が支持部材211のウエイト保持片211a,211b(� �3)に当接する状態で維持される。同様に、ウ エイト226のピン当接溝249(図3)がロックピン245 に当接するとともに突出部227a(図3)がウエイ� �保持片211c,211d(図3)に当接する状態で維持さ� �る。

 また、この場合には、ロックピン240,245の 先端部は連結部材260(図4)内に収納された状態 であり、遊動カム部300のピン嵌合孔311および ピン摺動孔312に挿入されない。したがって、 遊動カム部300はカムシャフト350のカム固定軸 352周りで回転可能である。以下、図5(a)に示� �たようにロックピン240,245がロックピン嵌合� ��310のピン嵌合孔311およびピン摺動孔312に挿� ��されていない状態を低回転状態と呼ぶ。

 エンジン7の回転速度が高くなると、ウエ イト221,226に加わる遠心力がばねS1,S2による付 勢力よりも大きくなり、ウエイト221,226が回� �軸225,230周りで回転しようとする。それによ� ��、ロックピン240,245が遊動カム部300に向かっ て移動しようとする。

 この場合、ロックピン240の先端の位置が� ��動カム部300のピン嵌合孔311の位置に一致す� ��ば、ロックピン240はピン嵌合孔311に挿入さ� ��る。また、ロックピン245の先端の位置が遊� ��カム部300のピン摺動孔312の位置に一致すれ� ��、ロックピン245はピン摺動孔312に挿入され� ��。

 本実施の形態では、ピン摺動孔312を長尺� ��に形成していることにより、ロックピン240, 245を迅速かつ確実にピン嵌合孔311およびピン 摺動孔312に挿入させることができる。以下、 具体的に説明する。

 図5(a)に示した状態では、ロックピン240,24 5がエンジン7の回転の伴い矢印M5の方向に回� �している。それに対して、遊動カム部300は� �カム固定軸352周りで回転可能であるため、� �ムシャフト350の回転に同期しない。この場� �、遊動カム部300に対するロックピン240,245の� ��対的な回転速度は、実際には数千rpmに及ぶ� ��

 ピン嵌合孔311の内径はロックピン240の外� ��にほぼ等しいため、このような状況でロッ� ��ピン240をピン嵌合孔311に挿入させることは� ��難である。それに対して、ピン摺動孔312は� ��尺状に形成されているので、図5(b)に示すよ うに、ロックピン245をピン嵌合孔312に挿入さ せることは比較的容易である。

 ロックピン245がピン嵌合孔312に挿入され� ��と、ロックピン245がピン摺動孔312の一端部P 1に当接しつつ遊動カム部300を矢印M5の方向に 回転させる。それにより、遊動カム部300とロ ックピン240,245との間の相対的な回転速度が� �ぼ0となる。また、ロックピン245がピン摺動� ��312の一端部P1に当接する状態では、ロック� �ン240の先端部の位置とピン嵌合孔311の位置� �が一致する。

 それにより、図6(c)に示すように、ロック ピン240を容易にピン嵌合孔311に挿入させるこ とができる。ロックピン240がピン嵌合孔311に 挿入されると、遊動カム部300がカムシャフト 350に対して固定され、カムシャフト350に対す る遊動カム部300の回転が阻止される。この場 合、軸心Jから吸気ハイカム320のカムノーズ32 0Aの先端に向かう方向は、軸心Jから吸気ロー カム370のカムノーズ370Aの先端に向かう方向� �一致する。以下、図6(c)に示したようにロッ� ��ピン240,245により遊動カム部300が固定された 状態を高回転状態と呼ぶ。

 エンジン7の回転速度が再び低くなると、 ウエイト221,226に加わる遠心力がばねS1,S2によ る付勢力よりも小さくなりウエイト221,226が� �5(a)に示した状態に戻る。それにより、ロッ� ��ピン240,245がピン嵌合孔311およびピン摺動孔 312から引き抜かれ、可変動弁装置200が低回転 状態に戻る。

 本実施の形態では、軸心Jからロックピン 240までの距離と軸心Jからロックピン245まで� �距離とは互いに異なるように設定され、そ� �ぞれの距離に対応するように軸心Jからピン� ��合孔311までの距離および軸心Jからピン摺動 孔312までの距離が設定されている。そのため 、ロックピン240がピン摺動孔312に挿入される こと、またはロックピン245がピン嵌合孔311に 挿入されることが防止され、遊動カム部300は カムシャフト350に対して常に一定の姿勢で固 定される。

 また、ウエイト221,226の重量、ばねS1,S2の� ��勢力、カム嵌合孔311の大きさまたは形状、� ��ム摺動孔312の大きさ、および軸心Jとウエイ ト221,226との間の距離等を調整することによ� �、可変動弁装置200が低回転状態から高回転� �態に切り替わる際のエンジン7の回転速度(以 下、切り替わり回転速度と呼ぶ)を任意に設� �することができる。また、後述する係止ば� �217a,217bの付勢力等によっても切り替わり回� �速度が変化する。

 なお、ウエイト221に加わる遠心力がばねS 1の付勢力よりも大きくなる際のエンジン7の� ��転速度は、ウエイト226に加わる遠心力がば� ��S2の付勢力よりも大きくなる際のエンジン7� ��回転速度よりも低くなるように設定するこ� ��が好ましい。この場合、エンジン7の回転速 度の上昇時において、ロックピン245が遊動カ ム部300に向かって移動しようとする前にロッ クピン240が遊動カム部300に向かって移動しよ うとする。そのため、より迅速にロックピン 240をピン嵌合孔311に挿入させることができる 。

 なお、ウエイト221の重量、ばねS1の付勢� �、または軸心Jとウエイト221との間の距離等� ��調整することにより、ウエイト221に加わる� ��心力がばねS1の付勢力よりも大きくなる際� �エンジン7の回転速度を任意に設定すること� ��できる。また、ウエイト226の重量、ばねS2� �付勢力、または軸心Jとウエイト226との間の� ��離等を調整することにより、ウエイト226に� ��わる遠心力がばねS2の付勢力よりも大きく� �る際のエンジン7の回転速度を任意に設定す� ��ことができる。

 以下の説明において、可変動弁装置200が� ��回転状態で維持されるエンジン7の回転速度 の領域を低回転領域と呼び、可変動弁装置200 が高回転状態で維持されるエンジン7の回転� �度の領域を高回転領域と呼ぶ。

 (5)可変動弁装置のエンジンへの取り付け
 図7および図8は、エンジン7内に取り付けた� ��変動弁装置200の状態を示す図である。図7は 、エンジン7内の可変動弁装置200を上方から� �た図であり、図8は、エンジン7内の可変動弁 装置200をカムシャフト350の突出軸353の側から 見た図である。図7および図8においては、矢� ��X,Y,Zで示すように、互いに直交する3方向をX 方向、Y方向およびZ方向と定義する。

 図7に示すように、シリンダヘッド7S内に� ��いて、可変動弁装置200がベアリングB1,B2に� �り回転可能に保持されている。可変動弁装� �200の上方には、吸気ハイカムロッカーアー� �400、排気カムロッカーアーム420および吸気� �ーカムロッカーアーム440が設けられている� �吸気ハイカムロッカーアーム400および吸気� �ーカムロッカーアーム440は可変動弁装置200� �一方側に並列に配置され、それぞれの中央� �でシャフト410により回転可能に保持されて� �る。

 吸気ハイカムロッカーアーム400の一端は� ��気ハイカム320の上方に延び、吸気ローカム� ��ッカーアーム440の一端は吸気ローカム370の� ��方に延びている。なお、吸気ハイカムロッ� ��ーアーム400と吸気ローカムロッカーアーム4 40との間のシャフト410の部分には、ねじりコ� ��ルばね455が取り付けられている。ねじりコ� ��ルばね455の一端は吸気ハイカムロッカーア� ��ム400に接続され、他端は吸気ローカムロッ� ��ーアーム440に接続されている。これにより� ��吸気ハイカムロッカーアーム400と吸気ロー� ��ムロッカーアーム440とが、シャフト410を軸� ��して互いに逆の回転方向に付勢される。詳� ��は後述する。

 排気カムロッカーアーム420は、可変動弁� ��置200の他方側に配置され、その中央部でシ� ��フト411により回転可能に保持されている。� ��気カムロッカーアーム420の一端は、排気カ� ��360の上方、すなわち吸気ハイカムロッカー� ��ーム400の一端と吸気ローカムロッカーアー� ��440の一端との間に延びている。

 図8に示すように、吸気ローカムロッカー アーム440はローラ441、アーム442、アジャスタ 443およびナット444から構成されている。X方� �におけるアーム442の一端にローラ441が取り� �けられ、他端にアジャスタ443がナット444に� �り取り付けられている。アジャスタ443近傍� �アーム442の部分には、Y方向に延びるピン445� ��吸気ハイカムロッカーアーム400の下方に突� ��するように取り付けられている(図7参照)。� ��気ローカムロッカーアーム440のローラ441は� ��変動弁装置200の吸気ローカム370に当接して� ��る。

 吸気ローカムロッカーアーム440のアジャ� ��タ443の下方には吸気バルブ450の上端部のス� ��ムエンドが位置している。吸気バルブ450に� ��バルブスプリング451が設けられており、バ� ��ブスプリング451は吸気バルブ450を上方向に� ��勢している。

 吸気ハイカムロッカーアーム400はローラ4 01(図7参照)、アーム402、アジャスタ403および� ��ット404から構成されている。X方向における アーム402の一端にローラ401が取り付けられ、 他端にアジャスタ403がナット404により取り付 けられている。吸気ハイカムロッカーアーム 400のローラ401は可変動弁装置200の吸気ハイカ ム320に当接している。吸気ハイカムロッカー アーム400のアジャスタ403は、吸気ローカムロ ッカーアーム440のピン445の上部に当接する。

 吸気ハイカムロッカーアーム400は、図7に 示したねじりコイルばね455によりローラ401が 吸気ハイカム320に押し当てられる方向に付勢 される(図8における矢印R1参照)。一方、吸気� ��ーカムロッカーアーム440は、ねじりコイル� ��ね455によりアジャスタ443が吸気バルブ450に� ��し当てられるように付勢される(図8におけ� �矢印R2参照)。

 排気カムロッカーアーム420は、ローラ421� ��アーム422、アジャスタ423およびナット424か� ��構成されている。X方向におけるアーム422の 一端にローラ421が取り付けられ、他端にアジ ャスタ423がナット424により取り付けられてい る。排気カムロッカーアーム420のローラ421は 可変動弁装置200の排気カム360に当接している 。

 排気カムロッカーアーム420のアジャスタ4 23の下方には排気バルブ460の上端部のステム� ��ンドが位置している。排気バルブ460にはバ� ��ブスプリング461が設けられており、バルブ� ��プリング461は排気バルブ460を上方向に付勢� ��ている。

 (6)可変動弁装置によるバルブの駆動
 可変動弁装置200が矢印M5(図8)の方向に回転� �ることにより、吸気ハイカムロッカーアー� �400、排気カムロッカーアーム420および吸気� �ーカムロッカーアーム440が駆動される。そ� �により、吸気バルブ450および排気バルブ460� �リフト動作を行う。以下、その詳細を説明� �る。

 可変動弁装置200が低回転状態である場合� ��吸気ローカム370の回転により吸気ローカム� ��ッカーアーム440のローラ441が上下動する。� ��れにより、アーム442がシャフト410を中心と� ��て回動し、アジャスタ443に当接する吸気バ� ��ブ450がリフト動作を行う。また、排気カム3 60の回転により排気カムロッカーアーム420の� ��ーラ421が上下動する。それにより、アーム4 22がシャフト411を中心として回動し、アジャ� ��タ423に当接する排気バルブ460がリフト動作� ��行う。一方、吸気ハイカム320はほとんど回� ��していない状態であり、吸気ハイカムロッ� ��ーアーム400を駆動しない。

 可変動弁装置200が高回転状態である場合� ��ロックピン240,245により吸気ハイカム320がそ の回転方向に固定される(図6(c)参照)。この場 合、吸気ローカム370および排気カム360が上記 同様に吸気ローカムロッカーアーム440および 排気カムロッカーアーム420を駆動するのに加 えて、吸気ハイカム320が吸気ハイカムロッカ ーアーム400を駆動する。

 吸気ハイカム320の回転により吸気ハイカ� ��ロッカーアーム400のローラ401が上下動し、� ��ーム402がシャフト410を中心として回動する� ��この場合、吸気ハイカム320のカムノーズ320A の長さが吸気ローカム370のカムノーズ370Aの� �さよりも大きいことにより、吸気ハイカム� �ッカーアーム400のアジャスタ403が吸気ロー� �ムロッカーアーム440に取り付けられたピン44 5を押し下げる。それにより、可変動弁装置20 0が低回転状態である場合と比べて、吸気ロ� �カムロッカーアーム440のアジャスタ443が下� �に向かってより大きく移動する。したがっ� �、吸気バルブ450のリフト量が大きくなる。

 このように、可変動弁装置200が低回転状� ��である場合には、吸気ハイカム320が吸気バ� ��ブ450に対して作用しないため、吸気バルブ4 50のリフト量は吸気ローカム370のカムノーズ3 70Aの長さに依存する。可変動弁装置200が高回 転状態である場合には、吸気ハイカム320が吸 気バルブ450に対して作用するため、吸気バル ブ450のリフト量は吸気ハイカム320のカムノー ズ320Aの長さに依存する。

 なお、吸気ハイカムロッカーアーム400の� ��ジャスタ403および吸気ローカムロッカーア� ��ム440のアジャスタ443の両方を吸気バルブ450� ��ステムエンドに当接させるためには、ステ� ��エンドの上面の面積を大きくする必要があ� ��。これに対して、本実施の形態では、吸気� ��イカムロッカーアーム400の上下動作が吸気� ��ーカムロッカーアーム440を介して吸気バル� ��450に伝達されるため、吸気バルブ450のステ� ��エンドの上面の面積を小さくすることがで� ��るとともに、吸気バルブ450に偏荷重が加わ� ��ことを防止することができる。

 (7)ばね収容部の詳細
 次に、図3に示したばね収容部215の詳細につ いて説明する。図9は、ばね収容部215の内部� �構成を示す断面図であり、図10は、ばね収容 部215に収容された係止部材216a,216bおよび係止 ばね217a,217bによる作用を説明するための図で ある。なお、図9に示す断面は、図3のXZ平面� �相当する。

 図9に示すように、ばね収容部215には、そ の外周面からロックピン挿入孔211Aに連通す� �ようにばね挿入孔215aが形成され、その外周� ��からロックピン挿入孔211Bに連通するように ばね挿入孔215bが形成されている。ばね挿入� �215aは嵌合部材218aにより閉塞されており、そ の内部には係止部材216aおよび係止ばね217aが� ��容されている。係止ばね217aの一端は嵌合部 材218aに当接し、他端は係止部材216aに当接し� ��いる。それにより、係止部材216aは、ロック ピン挿入孔211Aに挿入されたロックピン240に� �し当てられるように付勢される。なお、係� �部材216aの先端は半球状に形成されている。

 ばね挿入孔215bは嵌合部材218bにより閉塞� �れており、その内部には係止部材216bおよび� ��止ばね217bが収容されている。係止ばね217b� �一端は嵌合部材218bに当接し、他端は係止部� ��216bに当接している。それにより、係止部材 216bは、ロックピン挿入孔211Bに挿入されたロ� ��クピン245に押し当てられるように付勢され� ��。なお、係止部材216bの先端は半球状に形成 されている。

 係止部材216aはロックピン240の移動を制限 する。係止部材216bはロックピン245の移動を� �限する。以下、図10を参照しながら係止部材 216a,216bおよび係止ばね217a,217bによる作用につ いて説明する。なお、図10においては、係止� ��材216a、係止ばね217aおよびロックピン240の� �係について示すが、係止部材216b、係止ばね2 17bおよびロックピン245の関係も同様である。

 図10(a)に示すように、ロックピン240が遊� �カム部300のピン嵌合孔311に挿入されていな� �状態では、係止部材216aの半球状の先端がロ� ��クピン240の凹部244に嵌合される。図5に示し たように、ウエイト221に加わる遠心力がばね S1の付勢力よりも大きくなるとロックピン240� ��ピン嵌合孔311に向かって移動しようとする� ��しかしながら、ロックピン240は係止部材216a により係止されているので、ロックピン240が 実際に移動するためには係止ばね217aの付勢� �に抗するための力が必要となる。

 また、図10(b)に示すように、ロックピン24 0が遊動カム部300のピン嵌合孔311に挿入され� �状態では、係止部材216aの半球状の先端がロ� ��クピン240の凹部243に嵌合される。図5に示し たように、ウエイト221に加わる遠心力がばね S1の付勢力よりも小さくなると、ロックピン2 40がピン嵌合孔311から抜けるように移動しよ� ��とする。しかしながら、ロックピン240は係� ��部材216aにより係止されているので、ロック ピン240が実際に移動するためには係止ばね217 aの付勢力に抗する力が必要となる。

 このように、本実施の形態では、ウエイ� ��221に加わる遠心力とばねS1の付勢力とが釣� �合う状態ではロックピン240が移動しない。� �エイト221に加わる遠心力がばねS1の付勢力よ りも一定値以上大きくまたは一定値以上小さ くなればロックピン240が移動可能となる。こ の場合、ウエイト221,226に加わる遠心力とば� �S1,S2の付勢力とが釣り合う状態で、ロックピ ン240,245の移動が不安定となることを防止す� �ことができる。それにより、可変動弁装置20 0を低回転状態と高回転状態との間で安定に� �り替えることができる。

 (8)ねじりコイルばね
 本実施の形態では、ねじりコイルばね455に� ��り吸気ハイカムロッカーアーム400のローラ4 01が吸気ハイカム320に押し当てられるように� ��勢される。この場合、低回転領域において� ��吸気バルブ450のリフト動作を正常に維持す� ��ことができる。以下、上記図8を参照しなが らその詳細を説明する。

 低回転領域においては、吸気ハイカム320� ��カム固定軸352に対して回転可能とすること� ��より、吸気ハイカム320が吸気ハイカムロッ� ��ーアーム400を駆動しないようにしている。� ��かしながら、吸気ハイカム320とカム固定軸3 52との間には摩擦およびオイルの粘性による� ��が生じるため、カム固定軸352の回転に引っ� ��られるように吸気ハイカム320も回転しよう� ��する。以下、このような吸気ハイカム320と� ��ム固定軸352との間の摩擦等による吸気ハイ� ��ム320の回転をつれ回りと呼ぶ。

 吸気ハイカムロッカーアーム400が付勢さ� ��ていない場合、吸気ハイカム320のつれ回り� ��より吸気ハイカムロッカーアーム400が駆動� ��れることがある。その場合、吸気バルブ450� ��リフト動作が不安定になる。

 具体的には、吸気ハイカム320のつれ回り� ��より、吸気ハイカム320のカムノーズ320Aが吸 気ハイカムロッカーアーム400のローラ401に衝 突することがある。この場合、その衝突の力 によってローラ401が上方に移動し、吸気ハイ カムロッカーアーム400が回動する。そして、 吸気ハイカムロッカーアーム400のアジャスタ 403がピン445を介して吸気ローカムロッカーア ーム440のアジャスタ443を押し下げる。それに より、不適正なタイミングで吸気バルブ450が リフトする。

 また、吸気バルブ450がリフトしている際� ��、吸気ハイカム320のカムノーズ320Aが吸気ハ イカムロッカーアーム400のローラ401の下方位 置に回り込むことがある。この場合、ローラ 401の下方への移動が吸気ハイカム320のカムノ ーズ320Aによって制止されるため、吸気ハイ� �ムロッカーアーム400の回動が妨げられ、吸� �バルブ450の上方への移動が妨げられる。そ� �により、吸気バルブ450のリフト動作が不安� �となる。

 図11は、吸気ハイカムロッカーアーム400� �付勢されていない場合の吸気バルブ450のリ� �ト動作を示す図である。ここでは、ギャッ� �センサにより所定のカムアングルの範囲に� �いて吸気バルブ450のリフト量を検出した。� �11には、ギャップセンサの電圧の変化が示さ れる。縦軸は電圧を示し、横軸はカムアング ルを示す。ギャップセンサの電圧は吸気バル ブ450の位置を示し、吸気バルブ450がリフトす ると、電圧が降下する。吸気バルブ450のリフ ト量が0である場合には、電圧は1.2V付近であ� ��。なお、エンジン7の回転速度は低回転領域 であるとする。

 図11に示すように、カムアングルが360°進 角するごとに吸気バルブ450がリフト動作を行 い、電圧が降下する。吸気バルブ450のリフト 動作が正常であれば、吸気バルブ450が下方へ 移動する際に電圧が連続的に降下し、吸気バ ルブ450が上方へ移動する際に電圧が連続的に 上昇する。しかしながら、カムアングルT1お� ��びカムアングルT2において、電圧が上昇す� �過程でその連続性が失われている。これは� �吸気バルブ450の上方への移動が円滑に行わ� �なかったことを示す。原因としては、吸気� �イカム320のカムノーズ320Aが吸気ハイカムロ� ��カーアーム400のローラ401の下方位置に回り� ��み、吸気バルブ450の上方への移動が妨げら� ��たことが考えられる。

 また、カムアングルT3において、電圧が� �下する過程でその連続性が失われている。� �れは、吸気バルブ450の下方への移動が円滑� �行われなかったことを示す。原因としては� �吸気ハイカム320のカムノーズ320Aが吸気ハイ� ��ムロッカーアーム400のローラ401に衝突した� ��とが考えられる。

 さらに、エンジン7の回転速度が低回転領 域で維持されているにもかかわらず、カムア ングルT4およびカムアングルT5において、吸� �バルブ450のリフト量が大幅に増加している� �このリフト量は、可変動弁装置200が高回転� �態である場合の吸気バルブ450のリフト量に� �当する。すなわち、吸気ハイカム320がロッ� �ピン240,245により固定されていないにもかか� ��らず、可変動弁装置200が高回転状態である� ��合と同様に吸気ハイカムロッカーアーム400� ��駆動したと考えられる。

 このように、吸気ハイカム320がつれ回り� ��ることにより、吸気バルブ450のリフト動作� ��不安定になる。そこで、ねじりコイルばね4 55により吸気ハイカムロッカーアーム400を付� ��すると、吸気ハイカム320のつれ回りによる� ��気バルブ450の不安定な動作を阻止すること� ��できる。

 ねじりコイルばね455は、吸気ハイカム320� ��つれ回りによって回転しようとする力より� ��大きい力で吸気ハイカムロッカーアーム400� ��付勢する。それにより、吸気ハイカム320の� ��ムノーズ320Aが吸気ハイカムロッカーアーム 400のローラ401に衝突しても、吸気ハイカムロ ッカーアーム400が吸気バルブ450に作用しない 状態で維持することができる。

 また、吸気ハイカム320のカムノーズ320Aが 吸気ハイカムロッカーアーム400のローラ401の 下方位置に回り込むことが防止されるので、 吸気バルブ450の上方への移動が妨げられるこ とがない。したがって、吸気ハイカム320のつ れ回りによる吸気バルブ450の不安定な動作を 確実に阻止することができる。可変動弁装置 200が高回転状態である場合には、吸気ハイカ ム320がねじりコイルばね455による付勢力に抗 して吸気ハイカムロッカーアーム400を駆動す る。

 なお、図4に示したように、本実施の形態 では、軸心Jからピン摺動孔312の中央部に向� �う方向と軸心Jから吸気ハイカム320のカムノ� ��ズ320Aの先端に向かう方向とが互いに一致す るように設定されている。この場合、軸心J� �りにおける遊動カム部300の重量の偏りが低� �されるので、回転方向における吸気ハイカ� �320の慣性力が低減される。そのため、吸気� �イカム320がつれ回りによって吸気ハイカム� �ッカーアーム400のローラ401に衝突しても、� �ーラ401に加わる力は小さい。それにより、� �気バルブ450が不安定に動作することが抑制� �れる。

 (8a)ねじりコイルばねの代替
 ねじりコイルばね455の代わりに、図12に示� �ようなストッパ456を設けてもよい。ストッ� �456は略V字形状を有し、その下端部がエンジ� ��7のシリンダヘッド7S(図8参照)に固定されて� ��る。ストッパ456は2本の狭持片456aを有し、� �の2本の狭持片456aによって吸気ハイカム320を 挟みこむように付勢する。この場合、可変動 弁装置200が低回転状態である場合には、吸気 ハイカム320が一定の姿勢で維持される。それ により、吸気ハイカム320のつれ回りが防止さ れ、吸気バルブ450が安定に動作する。可変動 弁装置200が高回転状態である場合には、吸気 ハイカム320がストッパ456の付勢力に抗して回 転し、吸気ハイカムロッカーアーム400を駆動 する。

 また、遊動カム部300の貫通孔300G(図3)の内 径とカム固定軸352の外径との差を大きくして もよい。あるいは、遊動カム部300の貫通孔300 Gに溝等を設けることにより遊動カム部300と� �ム固定軸352との間の接触面積を小さくして� �よい。この場合、吸気ハイカム320とカム固� �軸352との間の摩擦およびオイルの粘性によ� �力が低減されるので、吸気ハイカム320のつ� �回りを抑制することができる。

 また、エンジン7の回転速度が低ければ、 吸気ハイカム320がつれ回りによって回転しよ うとする力が小さい。そのため、切り替わり 回転速度を低く設定することにより、吸気ハ イカム320のつれ回りによる吸気バルブ450の不 安定な動作を抑制することができる。

 また、吸気ハイカム320のカムノーズ320Aの 長さと吸気ローカム370のカムノーズ370Aの長� �との差を大きくすることにより、低回転状� �において吸気ハイカム320のカムノーズ320Aが� ��ーラ401の下方位置に回り込むことを抑制す� ��ことができる。

 (9)ピン摺動孔312
 次に、遊動カム部300のピン摺動孔312につい� ��詳細に説明する。可変動弁装置200において� ��、ピン摺動孔312の長さ(図4の角度θ1)を適正� ��設定することにより、吸気バルブ450のリフ� ��動作を正常に維持しつつ可変動弁装置200を� ��回転状態から高回転状態に切り替えること� ��できる。以下、その詳細を説明する。

 (9-1)異常バルブリフト
 可変動弁装置200が低回転状態から高回転状� ��に切り替わる際に、ロックピン245のみが遊� ��カム部300に挿入された状態(図5(b)参照)で吸� ��ハイカムロッカーアーム400が駆動されると� ��以下に示す異常バルブリフトが発生するこ� ��がある。

 図13および図14は、異常バルブリフトにつ いて説明するための図である。図13(a)に示す� ��うに、ロックピン245が遊動カム部300のピン� ��動孔312に挿入されると、ロックピン245はピ� ��摺動孔312の一端部P1に当接しつつ遊動カム� �300を矢印M5の方向に回転させる。それにより 、図13(b)に示すように、吸気ハイカム320のカ� ��ノーズ320Aが吸気ハイカムロッカーアーム400 のローラ401を押し上げる。

 吸気ハイカムロッカーアーム400には、バ� ��ブスプリング451(図8)による付勢力およびね� ��りコイルばね455による付勢力が働く。その� ��め、カムノーズ320Aが吸気ハイカムロッカー アーム400のローラ401を押し上げる際には、ロ ーラ401からカムノーズ320Aに力が加わる。

 カムノーズ320Aがローラ401を押し上げつつ カムノーズ320Aの先端部がローラ401に近づく� �きには、矢印M5の逆方向に吸気ハイカム320を 回転させようとする力が、ローラ401から吸気 ハイカム320に加わる。この場合、ロックピン 245がピン摺動孔312の一端部P1に当接している� ��とにより、矢印M5の逆方向への吸気ハイカ� �320の回転は阻止される。

 一方、カムノーズ320Aの先端部がローラ401 に到達すると、矢印M5の方向に吸気ハイカム3 20を回転させようとする力が、ローラ401から� ��気ハイカム320に加わる。この場合、図14(c)� �示すように、吸気ハイカム320がローラ401に� �って押され、ロックピン245に先行して吸気� �イカム320が矢印M5の方向に回転する。さらに 、図14(d)に示すように、ローラ401によって押� ��れた勢いを維持しつつ吸気ハイカム320が1回 転し、カムノーズ320Aがローラ401に衝突する� �

 ロックピン245がピン摺動孔312の一端部P1� �当接する状態で、吸気ハイカム320が吸気ハ� �カムロッカーアーム400を駆動する場合には� �吸気バルブ450(図8)が高回転領域における正� �なリフト動作を行う。一方、ロックピン245� �ピン摺動孔312の一端部P1から離れた状態で吸 気ハイカム320が吸気ハイカムロッカーアーム 400を駆動すると、吸気バルブ450のリフト動作 が不安定となる。本明細書において、ロック ピン245のみが遊動カム部300に挿入された状態 において発生するこのような吸気バルブ450の 不安定な動作を異常バルブリフトと呼ぶ。

 図15は、異常バルブリフトが発生した場� �の吸気バルブ450のリフト動作を模式的に示� �図である。図15において、横軸はカムアング ルを示し、縦軸は吸気バルブ450のリフト量を 示す。また、一点鎖線U1は正常に駆動された� ��気バルブ450のバルブリフト曲線であり、太� ��線U2は異常バルブリフトが発生した場合の� �気バルブ450のバルブリフト曲線である。

 図15に示すように、吸気バルブ450が正常� �駆動された場合には、バルブリフト曲線が� �時連続的に推移するとともに、リフト量の� �大値MA1を基準として、リフト量の増加時と� �少時とでバルブリフト曲線がほぼ対称とな� �。これに対して、異常バルブリフトが発生� �た場合には、吸気ハイカム320がローラ401に� �って押されることにより(図14(c)参照)、最大� ��MA1からのリフト量の減少速度が速くなる(図 15の点線領域E1参照)。逆に、吸気バルブ450が� ��常に駆動された場合より最大値MA1からのリ� ��ト量の減少速度が遅くなることもある(図示 せず)。

 また、吸気ハイカム320がローラ401に衝突� ��ることにより(図14(d)参照)、不適正なタイミ ングで吸気バルブ450がリフトする(図15の点線 領域E2参照)。さらに、吸気ハイカム320の衝突 の衝撃により、リフト量の最大値が最大値MA� ��り大きくなることもある(図示せず)。

 (9-2)異常バルブリフトの抑制方法
 これに対して、遊動カム部300のピン摺動孔3 12の長さ(角度θ1)を最適に設定することによ� �、以下のようにして異常バルブリフトを抑� �する。図16は、異常バルブリフトの抑制方法 の概要について説明するための図である。

 図13および図14に示したように、ローラ401 によって押された吸気ハイカム320がそのまま 1回転すると、吸気ハイカム320のカムノーズ32 0Aがローラ401に衝突し、異常バルブリフトが� ��生する。そこで、図16に示すように、吸気� �イカム320がローラ401に衝突する前に、ピン� �動孔312の他端部P2にロックピン245を衝突させ ることにより、異常バルブリフトを抑制する ことができる。そこで、次の条件を満たすよ うにピン摺動孔312の長さ(角度θ1)を設定する� ��

 以下の説明において、カムノーズ320Aの先 端部がローラ401に到達してから吸気ハイカム 320が1回転してカムノーズ320Aがローラ401に衝� ��するまでの期間を、ハイカム回転期間と呼� ��。このハイカム回転期間に、吸気ハイカム3 20が回転する角度をθ2とする。カムノーズ320A がその先端部に関して対称である場合には次 式(1)が成立し、カムノーズ320Aがその先端部� �関して非対称である場合には次式(1A)が成立� ��る。

 θ2=360°-(カムノーズ320Aの作用角)×1/2 ・・� �(1)
 θ2=360°-(カムノーズ320Aの開始点から先端ま� ��の角度)・・・(1A)
 ロックピン245が矢印M5の方向に回転しない� �合を考える。その場合、次式(2)が成立すれ� �、ハイカム回転期間にロックピン245をピン� �動孔312の他端部P2に衝突させることができる 。

 θ1<θ2 ・・・(2)
 実際には、ロックピン245は矢印M5の方向に� �転している。ハイカム回転期間にロックピ� �245が矢印M5の方向に回転する角度をθ3とする と、次式(3)が成立すれば、ハイカム回転期間 にロックピン245をピン摺動孔312の他端部P2に� ��突させることができる。

 θ1<θ2-θ3 ・・・(3)
 ここで、ローラ401によって押された吸気ハ� ��カム320の勢いを十分に消滅させるためには� ��ロックピン245がピン摺動孔312の他端部P2に� �突した後に所定の時間が必要となる。その� �間内に吸気ハイカム320が回転する角度をθ4� �する。この場合、次式(4)が成立すれば、ハ� �カム回転期間にロックピン245をピン摺動孔31 2の他端部P2に衝突させることができるととも に、ローラ401によって押された吸気ハイカム 320の勢いを十分に消滅させることができる。 それにより、異常バルブリフトを十分に抑制 することができる。

 θ1<θ2-θ3-θ4 ・・・(4)
 一方、角度θ1が小さすぎると、エンジン7の 回転速度が低回転領域から高回転領域に移行 した際に、ロックピン245をピン摺動孔312に迅 速に挿入させることができない。したがって 、次式(5)に示すように、下限値の角度θ5を設 定する必要がある。

 θ5<θ1 ・・・(5)
 図17は、上式(4)および上式(5)を満たす角度θ 1の範囲を簡易的に説明するための指標図で� �る。図17(a)はエンジン7の回転速度と角度θ1� �の関係を示し、図17(b)は吸気ハイカムロッカ ーアーム400から吸気ハイカム320に加わる力と 角度θ1との関係を示す。

 図17(a)において、縦軸は角度θ1を示し、� �軸は低回転領域から高回転領域に切り替わ� �際のエンジン7の回転速度(切り替わり回転速 度)を示す。また、境界線L1は上式(4)を満たす 角度θ1の上限値(θ2-θ3-θ4)を示し、境界線L2は 上式(5)を満たす角度θ1の下限値(θ5)を示す。

 エンジン7の回転速度が高くなると、ロッ クピン245の回転速度が高くなり、上式(4)の角 度θ3が大きくなる。そのため、切り替わり回 転速度が高くなるにつれて、角度θ1の上限値 が小さくなる。また、エンジン7の回転速度� �高くなると、ロックピン245がピン摺動孔312� �挿入しにくくなる。そのため、切り替わり� �転速度が高くなるにつれて、角度θ1の下限� �が大きくなる。

 図17(b)において、縦軸は角度θ1を示し、� �軸は吸気ハイカムロッカーアーム400から吸� �ハイカム320に加わる力を示す。吸気ハイカ� �ロッカーアーム400から吸気ハイカム320に加� �る力は、バルブスプリング451の付勢力、ね� �りコイルばね455の付勢力、ならびに吸気ハ� �カムロッカーアーム400および吸気ローカム� �ッカーアーム440のレバー比(シャフト410とロ� ��ラ401,441との間の距離と、シャフト410とアジ ャスタ403,443との間の距離との比)によって決� ��される。境界線L3は、上式(4)を満たす角度θ 1の上限値(θ2-θ3-θ4)を示す。

 吸気ハイカムロッカーアーム400から吸気� ��イカム320に加わる力が大きくなると、ロー� ��401によって押された吸気ハイカム320の勢い� ��十分に消滅させるために必要な時間が長く� ��る。それにより、上式(4)の角度θ4が大きく� ��る。したがって、吸気ハイカムロッカーア� ��ム400から吸気ハイカム320に加わる力が大き� ��なるにつれて、角度θ1の上限値が小さくな� ��。

 このように、遊動カム部300のピン摺動孔3 12の長さ(角度θ1)は、種々の条件に応じて適� �に設定される。

 (9-3)実施例および比較例
 (9-3-1)実施例
 ピン摺動孔312の長さ(角度θ1)を50°に設定し� ��異常バルブリフトの発生状況を調べた。図1 8には、所定のカムアングルの範囲において� �ャップセンサにより吸気バルブ450のリフト� �を検出した結果が示される。図18において、 縦軸は電圧を示し、横軸はカムアングルを示 す。なお、エンジン7の切り替わり回転速度� �5500rpmに設定した。また、ロックピン240を使� ��せず、ロックピン245のみがピン摺動孔312に� ��入されるようにして吸気バルブ450を駆動し� ��。

 図18に示すように、ピン摺動孔312の長さ(� ��度θ1)を50°に設定した場合には、吸気バル� �450のリフト量が切り替わった際に異常バル� �リフトがほとんど発生しなかった。

 また、種々の条件で実験および検討を行� ��た結果、角度θ1は40°~60°の範囲であること� ��好ましいと推定される。

 (9-3-2)比較例
 ピン摺動孔312の長さ(角度θ1)を100°に設定し 、異常バルブリフトの発生状況を調べた。図 19には、所定のカムアングルの範囲において� ��ャップセンサにより吸気バルブ450のリフト� ��を検出した結果が示される。なお、実施例� ��同様に、エンジン7の切り替わり回転速度を 5500rpmに設定した。また、ロックピン240を使� �せず、ロックピン245のみがピン摺動孔312に� �入されるようにして吸気バルブ450を駆動し� �。

 図19に示すように、ピン摺動孔312の長さ(� ��度θ1)を100°に設定した場合には、吸気バル� ��450のリフト量が切り替わった際に、吸気ハ� ��カム320がローラ401に衝突したことによるも� ��と思われる異常バルブリフトが頻繁に発生� ��た。さらに、リフト量が最大値となるとき� ��、吸気バルブ450の挙動が不安定となること� ��わかった。

 (9-4)異常バルブリフトの他の抑制方法
 (9-4-1)
 以下に示すような固定プレートを用いて、� ��常バルブリフトの発生を抑制してもよい。� ��20(a)は遊動カム部300の側面図であり、図20(b) は図20(a)のA-A線断面図である。図20(a)および� �20(b)に示すように、吸気ハイカム320に対向す るロックピン嵌合部310の面に、固定プレート 600が取り付けられている。固定プレート600は 軸心Jの周方向に屈曲して延び、略中央部に� �いて軸ピン601により回動可能に保持されて� �る。

 固定プレート600の一端には鉤状部610が形� ��されている。鉤状部610はピン摺動孔312上に� ��置する。固定プレート600の他端には、ばね6 02の一端が係止されている。ばね602の他端は� ��ロックピン嵌合部310に固定されたばね係止� ��603に係止されている。ばね602は、固定プレ� ��ト600の鉤状部610が軸心Jに向かう方向に固定 プレート600を付勢する。

 固定プレート600は、ピン摺動孔312の一端� ��P1に向かうロックピン245の移動を可能とし� �ピン摺動孔312の一端部P1から離れる方向への ロックピン245の移動を阻止する。それにより 、ロックピン245がピン摺動孔312の一端部P1に� ��接した状態で固定される。この場合、吸気� ��イカム320がロックピン245に先行して回転す� ��こと(図14(c)および図14(d)参照)が防止される� ��それにより、吸気ハイカム320が吸気ハイカ� ��ロッカーアーム400のローラ401によって押さ� ��ることが防止されるとともに、吸気ハイカ� ��320がローラ401に衝突することが防止される� ��したがって、異常バルブリフトの発生を抑� ��することができる。

 なお、固定プレート600を用いた場合には� ��ロックピン240により遊動カム部300を固定し� ��くても、カムシャフト350に対して遊動カム� ��300を一定姿勢で維持することができる。た� ��し、その場合には固定プレート600に大きな� ��荷が加わり、固定プレート600の破損が懸念� ��れる。そのため、固定プレート600を用いた� ��合にも、ロックピン240により遊動カム部300� ��固定することが好ましい。また、図20にお� �ては固定プレート600がロックピン嵌合部310� �外部に取り付けられるが、ロックピン嵌合� �310内に固定プレート600を収容する空間を設� �てもいい。

 (9-4-2)
 ウエイト221に加わる遠心力がばねS1の付勢� �よりも大きくなる際のエンジン7の回転速度� ��、ウエイト226に加わる遠心力がばねS2の付� �力よりも大きくなる際のエンジン7の回転速� ��よりも低くなるように設定することにより� ��異常バルブリフトの発生を抑制することが� ��きる。

 この場合、上記のように、可変動弁装置2 00が低回転状態から高回転状態に切り替わる� ��に、より迅速にロックピン240をピン嵌合孔3 11に挿入させることができる。そのため、た� ��えロックピン240がピン嵌合孔311に挿入され� ��よりも前にロックピン245がピン摺動孔312に� ��入されたとしても、単ロック期間(ロックピ ン245のみがロックピン嵌合部310に挿入されて いる期間)を短縮することができる。したが� �て、異常バルブリフトの発生を抑制するこ� �ができる。

 また、可変動弁装置200が高回転状態から� ��回転状態に切り替わる際には、ピン摺動孔3 12からロックピン245が抜き出された後に、ピ� ��嵌合孔311からロックピン240が抜き出される� ��すなわち、単ロック期間が発生しない。し� ��がって、減速時における異常バルブリフト� ��発生を確実に防止することができる。

 (10)本実施の形態の効果
 本実施の形態においては、遠心力を利用し� ��吸気ハイカム320および吸気ローカム370の切� ��を行う可変動弁装置200を用いる。この場合� ��油圧により2つの吸気カムの切替を行う場合 と比べて、油圧アクチュエータおよび油圧ポ ンプを必要としないため、より小型かつ低コ ストで吸気ハイカム320および吸気ローカム370 の切替を行うことができる。それにより、低 回転領域において、通常走行時の燃費を向上 させ、排気ガス中の有害物質を低減すること ができるとともに、高回転領域において、高 出力化を実現することができる。

 また、本実施の形態では、ロックピン245� ��挿入されるピン摺動孔312を長尺状に設けて� ��る。この場合、低回転領域から高回転領域� ��移行する際に、ロックピン245をピン摺動孔3 12に容易に挿入させることができる。それに� ��り、カムシャフト350に対する遊動カム部300� ��回転を一定の角度範囲に制限することがで� ��る。したがって、ロックピン240を迅速かつ� ��実にピン嵌合孔311に挿入させることができ� ��。

 また、本実施の形態では、吸気ハイカム3 20および吸気ローカム370の切替が、構成部材� ��の摩擦力を用いることなく、ピン嵌合孔311� ��よびピン摺動孔312へのロックピン240,245の挿 入および引き抜きにより行われる。それによ り、構成部品の磨耗による劣化がほとんど生 じない。その結果、耐磨耗性の構成部材を使 用することなく可変動弁装置200の長寿命化が 実現されるとともに、低コスト化が実現され る。

 (11)他の実施の形態
 上記実施の形態では、可変動弁装置200を低� ��転状態と高回転状態との間で切り替えるこ� ��により吸気バルブ450のリフト量を切り替え� ��が、可変動弁装置200により排気バルブ460の� ��フト量を調整してもよい。

 また、上記実施の形態では、可変動弁装� ��200を低回転状態と高回転状態との間で切り� ��えることにより、吸気バルブ450のリフト量� ��みを変化させるが、リフト量に加えて吸気� ��ルブ450のリフト期間を変化させてもよい。� ��た、吸気バルブ450のリフト量を変化させず� ��、吸気バルブ450のリフト期間のみを変化さ� ��てもよい。これらの場合、吸気ハイカム320� ��カムノーズ320Aの作用角を吸気ローカム370の カムノーズ370Aの作用角よりも大きく設定す� �。

 また、上記実施の形態では、可変動弁装� ��200が高回転状態になると、軸心Jから吸気ハ イカム320のカムノーズ320Aの先端に向かう方� �が軸心Jから吸気ローカム370のカムノーズ370A の先端に向かう方向と一致するが、所望のバ ルブ動作を実現できるのであれば、軸心Jか� �吸気ハイカム320のカムノーズ320Aの先端に向� ��う方向が軸心Jから吸気ローカム370のカムノ ーズ370Aの先端に向かう方向と一致していな� �てもよい。

 また、上記実施の形態では、可変動弁装� ��200はSOHC(シングルオーバーヘッドカムシャ� �ト)構造のエンジン7に設けられているが、可 変動弁装置200が設けられるエンジン7はカム� �ャフトが設けられる構成であれば限定され� �い。例えば、エンジン7はSV(サイドバルブ)構 造のエンジン、OHV(オーバーヘッドバルブ)構� ��のエンジンまたはDOHC(ダブルオーバーヘッ� �カムシャフト)構造のエンジンであってもよ� ��。

 また、上記実施の形態では、可変動弁装� ��200は吸気ハイカムロッカーアーム400、吸気� ��ーカムロッカーアーム440および排気カムロ� ��カーアーム420を備えるエンジン7に設けられ ているが、直打式のエンジンに設けられても よい。

 また、上記実施の形態では、ウエイト221, 226を付勢するために、ばねS1,S2が用いられて� ��る。しかしながら、ウエイト221,226を所定の 方向に付勢する弾性体であれば、ばねS1,S2に� ��えてゴム等が用いられてもよい。

 また、上記実施の形態では、車両として� ��動二輪車について説明したが、これに限ら� ��、可変動弁装置200はトラクターおよびカー� ��等の低排気量の小型車両ならびに小型船舶� ��エンジンにも設けることができる。

 (12)請求項の各構成要素と実施の形態の各要 素との対応
 以下、請求項の各構成要素と実施の形態の� ��要素との対応の例について説明するが、本� ��明は下記の例に限定されない。

 上記実施の形態においては、吸気バルブ4 50または排気バルブ460がバルブの例であり、� ��ムシャフト350が回転軸の例であり、吸気ロ� ��カム370が第1のカム部材の例であり、遊動カ ム部300が第2のカム部材の例であり、ウエイ� �226、ばねS2およびロックピン245が回転制限機 構の例であり、ウエイト221、ばねS1およびロ� ��クピン240が回転阻止機構の一例であり、固� ��プレート600が回転阻止機構の他の例であり� ��ピン摺動孔312が第1の孔部の例であり、ロッ クピン245が制限部材の例であり、ばねS2が第1 の付勢部材の例であり、ウエイト226が第1の� �動部材の例である。

 また、係止部材216bが係止部材の例であり 、凹部248が第1の凹部の例であり、凹部249が� �2の凹部の例であり、ピン嵌合孔311が第2の孔 部の例であり、ロックピン240がロック部材の 例であり、ばねS1が第2の付勢部材の例であり 、ウエイト221が第2の駆動部材の例であり、� �定プレート600が掛止部材の例であり、吸気� �ーカムロッカーアーム440が第1の伝達部材の� ��であり、吸気ハイカムロッカーアーム400が� ��2の伝達部材の例であり、ねじりコイルばね 455が第3の付勢部材の例である。

 また、エンジン7および可変動弁装置200が エンジン装置の例であり、自動二輪車100が車 両の例であり、後輪11が駆動輪の例であり、� ��輪ドリブンスプロケット12、ドライブシャ� �ト26、後輪ドライブスプロケット15およびチ� ��ーン16が伝達機構の例である。

 請求項の各構成要素として、請求項に記� ��されている構成または機能を有する他の種� ��の要素を用いることもできる。