本發(fā)明涉及一種含連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器的全可變氣門驅(qū)動裝置，是內(nèi)燃機(jī)的氣門正時和升程可以獨立連續(xù)調(diào)節(jié)的裝置，可以替代電磁氣門驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的可變氣門正時機(jī)構(gòu)意義在于改變進(jìn)氣門與排氣門的交疊角度，而氣門開啟的持續(xù)時間是固定的。但是，此種氣門正時機(jī)構(gòu)在提高交疊角的同時，排氣門延遲打開，進(jìn)氣門過早關(guān)閉，都造成了發(fā)動機(jī)額外的排氣損耗，并造成進(jìn)氣量減少，這些都使內(nèi)燃機(jī)理論上最佳的輸出功率與扭矩受到損失。能夠?qū)忾T的正時調(diào)整到理論最佳值的方法稱為全可變氣門正時，包含單個氣門的正時和進(jìn)排氣門交疊角。

可變氣門升程的作用是可以替代部分節(jié)氣門的作用，使得發(fā)動機(jī)泵氣損耗降低，油門反應(yīng)速度提高，在汽油機(jī)上作用明顯。

公開號CN102242650名為可用于全可變氣門正時的連續(xù)可變幾何凸輪軸的專利技術(shù)中，子凸輪之間的相位可以連續(xù)改變，但是所形成的連續(xù)可變凸輪的CA角度有缺陷，頂部的平臺導(dǎo)致氣門開啟和關(guān)閉過快，所需的氣門彈簧力較大，因而對于內(nèi)燃機(jī)而言損耗偏大。尤其是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速越來越高的時代背景下，這種情況尤為嚴(yán)重，甚至在超過6000轉(zhuǎn)/分鐘的極高轉(zhuǎn)速時金屬彈簧就已經(jīng)不能滿足氣門正確運動的需要，因此需要更好的氣門驅(qū)動技術(shù)來支持內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。

希望能夠利用連續(xù)可變幾何凸輪軸的專利技術(shù)加上一些創(chuàng)新設(shè)計來制造一種新穎的連續(xù)獨立可變氣門正時和升程機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本專利針對上述缺陷作出新的解決方案，需要一種新的機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)對氣門完全的控制，即氣門的升程和正時可以獨立和連續(xù)的調(diào)節(jié)。

發(fā)明所提供的含連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器的全可變氣門驅(qū)動裝置，包含：連續(xù)可變幾何凸輪軸機(jī)構(gòu)在同一根軸上具有至少2個不同的子凸輪且可以受控相互轉(zhuǎn)動，合成的凸輪角度連續(xù)可調(diào)；加法器機(jī)構(gòu)，液壓或齒輪組構(gòu)成，使連續(xù)可變幾何凸輪軸機(jī)構(gòu)的子凸輪的運動實現(xiàn)數(shù)學(xué)上線性相加；可變沖程機(jī)構(gòu)，可改變沖程的長度或角度范圍和位置或初始角度，作用在氣門上等效于氣門升程連續(xù)可調(diào)節(jié)。

連續(xù)可變幾何凸輪軸機(jī)構(gòu)，中心軸和套管固定在一起，當(dāng)中心軸沿軸向線性運動時，帶動含有不同方向滑槽的套管一起運動，使得其上的子凸輪或子齒輪在軸截面的角向方向上產(chǎn)生角向位移，具體角向位移的角度由滑槽的角度設(shè)定；且可實現(xiàn)凸輪型線的非對稱變化，并等效于凸輪軸與曲軸的相位改變。

加法器機(jī)構(gòu)是多輸入-單輸出的結(jié)構(gòu)，包括具有液壓、四齒輪系、串聯(lián)雙連桿、串聯(lián)圓弧搖臂、正交驅(qū)動圓弧搖臂、單杠桿等不同形式；液壓加法機(jī)構(gòu)包含至少2個輸入活塞和1個輸出活塞，輸入活塞相互之間的位置關(guān)系是平行的、并列的關(guān)系，不同輸入活塞的面積比根據(jù)其執(zhí)行的算數(shù)平均值計算功能中的權(quán)重分配而定，輸出活塞的行程是輸入活塞行程的算數(shù)平均值，此時液壓機(jī)構(gòu)稱為液壓加法器；輸入活塞與輸出活塞的方向、位置依照其所傳動的動作的最佳位置而設(shè)定，輸入輸出活塞的形狀以與其他部分最佳配合的要求而設(shè)定；四齒輪系加法器機(jī)構(gòu)是四個齒輪先后嚙合，首尾二個齒輪固定且同軸，與中間的二個齒輪的角向位置可以改變，首端的齒輪的旋轉(zhuǎn)和中間二個齒輪繞首尾齒輪共同的軸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)成了二個輸入的旋轉(zhuǎn)量，而尾端的齒輪就是輸出部分；當(dāng)四齒輪系加法器具有三個以上的輸入的旋轉(zhuǎn)量時，增加同軸的齒輪數(shù)量使之等于輸入旋轉(zhuǎn)量的數(shù)量，同時增加繞軸公轉(zhuǎn)的齒輪的成對的數(shù)量使得公轉(zhuǎn)齒輪對的數(shù)量等于輸入旋轉(zhuǎn)量的數(shù)量減一；串聯(lián)雙連桿機(jī)構(gòu)是二個雙連桿前后相接，每個雙連桿由一個偏心輪驅(qū)動，前面的雙連桿一端固定在控制軸上，后面的雙連桿連接輸出端；將圓弧搖臂替代雙連桿，形成同樣作用的串聯(lián)圓弧搖臂；正交驅(qū)動圓弧搖臂是一個圓弧搖臂同時具有角向和徑向運動，二個方向的運動分別由二個同軸的偏心了和凸輪驅(qū)動；單杠桿是一個齒輪中相對的二個齒且不包含其他的齒，齒的長度比例決定杠桿的固定比例，單杠桿繞齒輪的軸心轉(zhuǎn)動，即雙齒齒輪形式的固定比例杠桿。

可變沖程機(jī)構(gòu)具有二種形式：轉(zhuǎn)動搖臂機(jī)構(gòu)，凸輪未推動搖臂時，圓圓弧搖臂與所驅(qū)動的部件接觸的面是沿著連續(xù)可變幾何凸輪軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)軸心為弧心的圓??；可調(diào)節(jié)擺動凸輪機(jī)構(gòu)，擺動凸輪的初始角度可以連續(xù)改變而不影響運動的輸入端。

所述液壓加法器的液壓腔內(nèi)有容積調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，一個彈簧將一個鋼球頂在一個連通內(nèi)燃機(jī)的液壓系統(tǒng)管道的開口，當(dāng)液壓腔容積不足時，內(nèi)燃機(jī)液壓系統(tǒng)的壓力使得鋼球離開開口，液壓系統(tǒng)向液壓腔充油，使得輸出活塞與輸出活塞彈簧緊密接觸卻不壓縮輸出活塞彈簧，而輸出活塞彈簧在裝入所述液壓合成驅(qū)動系統(tǒng)的液壓腔時是處于略微被預(yù)壓縮的狀態(tài)；不同氣缸氣門的液壓加法器的液壓腔通過液壓挺柱式的相互連通。

含連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器的全可變氣門驅(qū)動裝置的控制律為：連續(xù)可變幾何凸輪軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)中心軸的線性運動生子凸輪的相位角度差，作為輸入作用驅(qū)動液壓加法器機(jī)構(gòu)的輸入活塞，所得到的輸出活塞的沖程是輸入活塞的相加值，當(dāng)凸輪等效CA角變大時升程的減少部分由可變沖程機(jī)構(gòu)來補償，并且氣門升程的改變也由可變沖程機(jī)構(gòu)來執(zhí)行，因而氣門的升程和正時二個參數(shù)可以相互獨立且連續(xù)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)全可變氣門驅(qū)動的功能。

附圖說明

圖1是加法器機(jī)構(gòu)的基本原理的示意圖，示出了二個輸入活塞和一個輸出活塞的液壓系統(tǒng)及其應(yīng)用于凸輪驅(qū)動系統(tǒng)的效果圖。

圖2是采用三輸入活塞的加法器機(jī)構(gòu)的基本原理的示意圖，示出了三個輸入活塞的系統(tǒng)的變化更多更平滑。

圖3是含連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器機(jī)構(gòu)的全可變氣門驅(qū)動裝置的第1實施例的系統(tǒng)總圖，示出各個功能性部分的相互關(guān)系。

圖4是含連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器機(jī)構(gòu)的全可變氣門驅(qū)動裝置的第1實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖，示出了子凸輪和連續(xù)可變幾何凸輪軸裝置及其軸向活塞液壓控制器、液壓調(diào)相器對于連續(xù)可變幾何凸輪軸裝置的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。

圖5是含連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器機(jī)構(gòu)的全可變氣門驅(qū)動裝置的第2實施例的系統(tǒng)總圖，示出了外部可見的各個部分的相對位置關(guān)系。

圖6是第2實施例的單凸輪驅(qū)動四個氣門的液壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)，示出了一個凸輪分時驅(qū)動四個滾輪搖臂從而分時推動四個不同氣缸的氣門，實現(xiàn)了極大的集成度。

圖7是第2實施例的單凸輪驅(qū)動四個氣門的液壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)及其液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，示出了其將二個液壓控制系統(tǒng)高度集成，同時控制軸內(nèi)具有四個液壓管路來驅(qū)動氣門。

圖8是第2實施例的單凸輪驅(qū)動四個氣門的液壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)及其液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，示出了正交的角度的剖視圖，同時可見控制軸左端具有液壓容積調(diào)節(jié)器35。

圖9是第2實施例的三個獨立液壓控制系統(tǒng)的外部接口，示出了三個獨立液壓控制系統(tǒng)的3組各2個液壓控制系統(tǒng)接口的示意圖。

圖10是第3實施例的線圖，示出了其為每個氣缸分別配備一組子凸輪，并且加法器機(jī)構(gòu)與弧面活塞非常近，這樣利于高速驅(qū)動動作。

圖11是第3實施例的弧板活塞說明，示出了弧板活塞的四個角的圓形突起。

圖12是第3實施例的裝配說明，示出了凸輪套管是由二部分組成，用固定栓固定。

圖13是第4實施例的線圖，示出了連續(xù)可變幾何凸輪軸的子凸輪組在控制軸內(nèi)部，這樣可以盡量減小整個裝置的體積。

圖14是第4實施例的凸輪套管裝配說明，凸輪部分與弧線活塞所屬的部分是組裝而成的一個整體。

圖15是第4實施例第二種方案的線圖，示出了使用雙連桿替代單桿滾輪搖臂，可以讓加法器機(jī)構(gòu)的液壓腔更小巧。

圖16是第5實施例的線圖，示出了使用四齒輪加法器實現(xiàn)可調(diào)升程和正時的機(jī)構(gòu)的分解圖，四齒輪加法器等效于液壓加法器。

圖17是第5實施例第二種方案的線圖，示出了四齒輪加法器在凸輪之外，凸輪直接驅(qū)動四齒輪中的齒輪和齒輪架。

圖18是第6實施例的線圖，示出了使用串聯(lián)雙連桿加法器的機(jī)構(gòu)的示意圖，具有偏心輪連桿的方案省去了同軸螺旋彈簧。

圖19是第7實施例的線圖，示出了使用串聯(lián)圓弧搖臂和可調(diào)節(jié)凸輪套管機(jī)構(gòu)的方案。

圖20是第8實施例的線圖，示出了使用正交驅(qū)動圓弧搖臂和可調(diào)節(jié)凸輪套管機(jī)構(gòu)的方案。

圖21是第9實施例的線圖，示出了使用單杠桿實現(xiàn)加法器功能的方案示意圖，單個杠桿是齒輪中相對的一對齒。

圖22是第9實施例的原理圖，示出了從二項相加擴(kuò)展到三項相加的方法，也可以由此方法擴(kuò)展到更多項的加法器。

圖23是第10實施例的原理圖

圖24是本發(fā)明所實現(xiàn)的的氣門升程圖，示出了可獨立實現(xiàn)氣門升程和正時的連續(xù)調(diào)節(jié)作用。

圖25是本發(fā)明需要使用的遠(yuǎn)程傳動方案一，使用拉力桿傳動。

圖26是本發(fā)明需要使用的遠(yuǎn)程傳動方案二，使用拉力索傳動。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對含連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器機(jī)構(gòu)的全可變氣門驅(qū)動裝置做具體說明。

本質(zhì)上說，連續(xù)可變幾何凸輪軸中的連續(xù)可變幾何凸輪軸是可以實現(xiàn)氣門正式的整體偏移的，就是替代曲軸和凸輪軸之間的液壓調(diào)相器作用，但是作為更加一般性的技術(shù)構(gòu)成，還是保留液壓調(diào)相器。而且主要原因還是因為使用連續(xù)可變幾何凸輪軸上的滑槽的方向設(shè)定來改變氣門正時的整體位置，會導(dǎo)致整體位置參數(shù)與凸輪等效CA角之間被固定了相互關(guān)系，這樣在某些需求下是對提高內(nèi)燃機(jī)性能是不利的，因此還是保留單獨的液壓調(diào)相器更好。具體應(yīng)用之中，可以由工程師決定如何在技術(shù)上做取舍。

參考圖1，加法器機(jī)構(gòu)的基本原理是圖1A，在一個液壓缸Y2中充滿液壓油Y1，二個輸入活塞H1和H2，輸出活塞H3，設(shè)定H1和H2的寬度一樣，于是當(dāng)H1或H2產(chǎn)生一個位移S的時候，輸出活塞H3產(chǎn)生大小為S/2位移，輸出活塞H3就是輸入活塞H1和H2位移之代數(shù)和。當(dāng)輸入活塞H1和H2具有不同的相位的時候，輸出活塞H3的代數(shù)和也會展寬。當(dāng)這個加法系統(tǒng)用于2個具有某種相位關(guān)系的子凸輪的時候，就會將二個子凸輪的運動合成為一個等效凸輪運動的效果。在氣門升程圖圖1B上看，輸入活塞H1和H2的在曲軸相位角數(shù)軸上的相位差導(dǎo)致的并不是分離的二個氣門升程的峰值，而是一個展寬的單個峰值的氣門升程曲線，這就是凸輪A和凸輪B合成凸輪A+B的效果。凸輪A和凸輪B相等時，展寬后的等效凸輪的角度CA在數(shù)值上等于凸輪A的角度加上相位差；凸輪A和凸輪B不相等時，需要看相位差是超前和是滯后，但原理相同；凸輪A和凸輪B不相等時，可以讓氣門升程產(chǎn)生一個不對稱的效果，有些時候具有使用價值，但通常還是使用凸輪A和凸輪B角度相同的設(shè)定。

參考附圖1，將氣門的升程擴(kuò)展到廣義的定義，即機(jī)械運動中的往復(fù)行程，圖1B顯示當(dāng)凸輪A和凸輪B合成凸輪A+B之后，相位差大于零的情況會造成凸輪A+B的往復(fù)行程相比較相位差為零的時候降低了一個行程差，這使得驅(qū)動氣門時氣門的升程降低了，這不是主動控制所希望的結(jié)果，是加法器機(jī)構(gòu)應(yīng)用于凸輪機(jī)構(gòu)后的必然的缺陷，所以必須加以克服和糾正。此時需要一個可變沖程機(jī)構(gòu)來補償氣門升程的損失。先將可變沖程機(jī)構(gòu)調(diào)整到一個沖程較低的狀態(tài)，經(jīng)過總體設(shè)計保證氣門的升程達(dá)到規(guī)定值，然后當(dāng)相位差大于零，產(chǎn)生一個行程差之后，調(diào)整可變沖程機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的行程，這樣就補償了行程差導(dǎo)致的損失。

參考附圖2，與附圖1類似的，附圖2A中液壓缸Y2一端是輸入活塞H1、H2和H3，另一端是輸出活塞H4，液壓油Y1具有體積不變性，因此就具有代數(shù)上的加法特性，因而液壓加法器具有的重要特性的就是擁有更大的擴(kuò)展能力，從2項加法擴(kuò)展到3項加法的方法就是簡單增加輸入活塞的數(shù)量，并且輸入活塞的寬度也可以不一樣，這樣相當(dāng)于每個輸入量或加法項目的權(quán)重都是不一樣的，就可以實現(xiàn)任意多項和任意權(quán)重組合的加法器設(shè)計。當(dāng)然考慮到工程上的需要，三個子凸輪就已經(jīng)能夠滿足需要，三個以上并不常用，因此三個子凸輪合成一個等效凸輪的設(shè)計已經(jīng)是最復(fù)雜的設(shè)計了。附圖2B中，在曲軸相位角-往復(fù)形成行程中，子凸輪A、B、C的往復(fù)行程合成為一個等效凸輪A+B+C的曲線，虛線的曲線是二個具有相位差12和相位差23的子凸輪合成一個等效凸輪的結(jié)果，而后二個具有相位差23的等效凸輪再合成一個最終的等效凸輪。同樣相比于相位差為零的情況，具有了一個行程差，需要可變沖程機(jī)構(gòu)來補償。

以上說明顯示了加法器在本發(fā)明中的關(guān)鍵作用，就是合成一個光滑平順的單個等效凸輪的行程曲線，這樣的曲線形式最接近理想的氣門升程曲線，不會出現(xiàn)劇烈的脈沖運動，使得工程上更易于實現(xiàn)實用化。

以上說明中出現(xiàn)的可變沖程機(jī)構(gòu)本身是可以實現(xiàn)氣門連續(xù)可調(diào)升程的作用，因此可調(diào)升程和可調(diào)正時就做到了完全獨立，正時調(diào)整可以做到不影響升程，做到了二個參數(shù)的完全獨立的連續(xù)調(diào)節(jié)控制作用。

因而，二個參數(shù)獨立可調(diào)的全可變氣門驅(qū)動裝置的基本原理就完整了，將以上原理變?yōu)閷嶋H可行的機(jī)械裝置，需要以下技術(shù)：

連續(xù)可變幾何凸輪軸機(jī)構(gòu)，可以采用CN102242650可用于全可變氣門正時的連續(xù)可變幾何凸輪軸的專利技術(shù)，下文若無另外說明就是使用此技術(shù)實現(xiàn)子凸輪之間的相位差連續(xù)調(diào)節(jié)，或者此技術(shù)的變形，比如以偏心輪替代子凸輪。

加法器機(jī)構(gòu)，加法器機(jī)構(gòu)是多輸入-單輸出的結(jié)構(gòu)，包括具有液壓、四齒輪系、串聯(lián)雙連桿、串聯(lián)圓弧搖臂、正交驅(qū)動圓弧搖臂、單杠桿等不同形式，具體應(yīng)用時又有很多變化，各有不同，可酌情選用。

可變沖程機(jī)構(gòu)，具有二種形式：轉(zhuǎn)動搖臂機(jī)構(gòu)，凸輪未推動搖臂時，圓圓弧搖臂與所驅(qū)動的部件接觸的面是沿著連續(xù)可變幾何凸輪軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)軸心為弧心的圓?。豢烧{(diào)節(jié)擺動凸輪機(jī)構(gòu)，擺動凸輪的初始角度可以連續(xù)改變而不影響運動的輸入端。

以下，以9個示例性實施例來說明具體的實施方式。

參考附圖3，液壓缸1中充滿液壓油，具有輸入活塞2、3、4和輸出活塞8，輸出活塞8驅(qū)動氣門9，輸入活塞2由滾輪搖臂5驅(qū)動，輸入活塞3由圓弧搖臂6驅(qū)動，輸入活塞4由圓弧搖臂7驅(qū)動，圓弧搖臂5由子凸輪14驅(qū)動，圓弧搖臂6由子凸輪15驅(qū)動，圓弧搖臂7由子凸輪16驅(qū)動，而子凸輪14、15、16在軸11上，軸11的內(nèi)部有花鍵齒，花鍵齒與軸12上的花鍵齒配合。軸12連接液壓調(diào)相器13，液壓調(diào)相器13上具有鏈輪，通過鏈條與內(nèi)燃機(jī)曲軸相連。

子凸輪14、15、16與軸11構(gòu)成了凸輪軸，凸輪軸外面是同軸的搖臂套管10，搖臂套管10具有弧形開口，內(nèi)容納三個圓弧搖臂5、6、7，圓弧搖臂5、6、7一端固定在搖臂套管10上，另一端的滾輪與凸輪軸上的子凸輪14、15、16接觸，在子凸輪未推動圓弧搖臂5、6、7時，圓弧搖臂5、6、7外側(cè)的弧線的弧心在以凸輪軸軸心為圓心的圓周線上，且圓弧搖臂5、6、7的擺動是在凸輪軸的某一個軸截面。液壓缸1同時具有液壓挺柱的機(jī)構(gòu)和作用，從原理上說液壓挺柱就是一個液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)氣門間隙，因此當(dāng)液壓缸1存在的時候，就可以利用其作為液壓挺柱來用，一個存在于液壓缸1內(nèi)的附屬的液壓挺柱同原理的含有鋼珠和彈簧的閥門結(jié)構(gòu)也可以同時調(diào)節(jié)氣門間隙，即液壓缸1同時具有加法器和調(diào)節(jié)氣門間隙的作用。搖臂套管10也可稱為控制軸10，控制軸10上有蝸桿傳動齒輪20，電機(jī)18控制的蝸桿17推動蝸桿傳動齒輪20，電機(jī)18可以控制搖臂套管10的線性轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)往復(fù)行程的大小。這里液壓作動器19是凸輪軸的控制裝置，使得軸11可以在軸向上做受控線性移動，利用軸11上的三條不同方向的滑槽使得子凸輪14、15、16產(chǎn)生設(shè)定的相位差，從而改變等效凸輪的CA角。同理，本發(fā)明的所有示例性實施例也都是應(yīng)用此項控制原理，以下個實施例就不一一說明。

參考附圖4，可見第1實施例的內(nèi)部剖視圖，主要是搖臂套管10的內(nèi)部，圖的右部是第1實施例的上視圖，其A-A剖視圖在左邊，中間偏下是圖4A液壓作動器的放大圖，右部上視圖顯示電機(jī)18控制搖臂套管10的轉(zhuǎn)動，液壓作動器19控制軸11的軸向位置，而液壓調(diào)相器13驅(qū)動的軸12在軸向位置是不變的且與曲軸的相位可以連續(xù)調(diào)節(jié)。左邊的A-A剖視圖中可見子凸輪14、15、16是在軸11上的，而軸11依靠上下二端的錐形支撐體24、25與搖臂套管10固定，這樣當(dāng)搖臂套管10約束在氣缸蓋上時，軸11也被可靠約束。而且錐形支撐體24、25也在軸11的軸向約束了子凸輪14、15、16，這樣就有了完整的約束系統(tǒng)。在搖臂套管10內(nèi)部子凸輪14、15、16分別驅(qū)動圓弧搖臂5、6、7，而軸12的花鍵齒部分有一部分在軸11內(nèi)部。圖4A放大圖可見液壓作動器19內(nèi)部有花鍵齒23，作動器活塞22上也有相應(yīng)的花鍵齒，二者配合，使得作動器活塞22不會隨著軸11轉(zhuǎn)動。作動器活塞22伸出液壓作動器19的部分的內(nèi)部有軸承21，軸承21選擇雙列圓錐滾子軸承，或者角接觸球軸承，因為軸承21需承受軸11的軸向的雙向力量。因此，液壓作動器19可以滿足控制軸11軸向位置而又不會跟隨其旋轉(zhuǎn)的要求，而子凸輪14、15、16可以由軸11上不同方向滑槽來控制相互之間相位差，從而改變等效凸輪的CA角。

根據(jù)本發(fā)明前面所闡述的基本原理，這個實施例的控制律為：當(dāng)凸輪軸上的子凸輪14、15、16的相位角度差增加、等效凸輪的CA角增加時，等效凸輪的升程降低，搖臂套管10帶動圓弧搖臂5、6、7同以凸輪軸的軸旋轉(zhuǎn)，使得圓弧搖臂5、6、7與液壓缸1輸入活塞2、3、4的接觸點更加接近圓弧搖臂5、6、7的滾輪的位置，增加圓弧搖臂5、6、7輸出的沖程長度，補償子凸輪的等效凸輪升程降低以保持氣門升程；反之子凸輪的等效凸輪升程增加，搖臂套管10帶動圓弧搖臂5、6、7一同以凸輪軸的軸向相反方向旋轉(zhuǎn)，圓弧搖臂5、6、7與液壓缸1的輸入活塞2、3、4的接觸點更加接近圓弧搖臂5、6、7的固定軸的位置，降低圓弧搖臂5、6、7輸出的沖程長度，補償子凸輪的等效凸輪升程增加以保持氣門升程；當(dāng)需要改變氣門升程時，單獨操作搖臂套管10的旋轉(zhuǎn)以改變氣門升程。

因為氣門彈簧的存在和液壓油的不可壓縮性，氣門彈簧的作用也可以使得圓弧搖臂5、6、7回復(fù)到初始位置，但是如果又與搖臂套管10的位置處于往復(fù)行程較短的狀態(tài)時，可能氣門彈簧的作用太弱，此時可以采用給每個圓弧搖臂單獨配置一個彈簧以加快圓弧搖臂的回復(fù)速度，使得整個裝置的運轉(zhuǎn)速度更快。

第1實施例可以這樣來總結(jié)：連續(xù)可變幾何凸輪軸的可變CA角凸輪的連續(xù)可變正時作用加上加法器機(jī)構(gòu)與可變沖程機(jī)構(gòu)就實現(xiàn)了全可變氣門驅(qū)動裝置的原理，在此裝置的驅(qū)動下，氣門的升程和正時可以單獨連續(xù)改變，因而需要二個獨立的控制作用，一個是連續(xù)可變幾何凸輪軸的液壓作動器，另一個是可變沖程機(jī)構(gòu)的線性轉(zhuǎn)動控制器，加上曲軸與凸輪軸之間的液壓調(diào)相器，共需有三個獨立的控制器。

液壓加法器的優(yōu)點是線性度好，但是因為使用液壓油，因此選用何種液壓油決定其工作溫度范圍。

第1實施例中的可變沖程機(jī)構(gòu)也可以這樣來變換一下，對于終端的氣門而言，可變沖程就是可變升程，因此也可以借用現(xiàn)有技術(shù)中的連續(xù)可變氣門升程技術(shù)，比如CN 100404803C所采用的擺動可角向平移的擺動凸輪套管技術(shù)，凸輪套管擺動角度范圍的平移使得氣門升程改變，氣門升程更高正時也大，氣門升程低但氣門正時也低，但是因為可變幾何凸輪軸是升程高正時低，正好相反，所以可以與之配合，當(dāng)可變幾何凸輪軸調(diào)節(jié)增大等效凸輪的CA角時，凸輪套管擺動向氣門升程增大方向移動一個事先計算好的角度，正好補償?shù)刃馆喌纳探档?，因而從原理上說是可行的。擺動凸輪套管技術(shù)需要按照本發(fā)明的加法器機(jī)構(gòu)的原理進(jìn)行改進(jìn)，并做一些簡化，使得與通常的帶有液壓調(diào)相器的凸輪軸結(jié)構(gòu)非常近似，這就是第2實施例的主旨思想的來源，便于理解第2實施例的技術(shù)構(gòu)成原理。下面講述第2實施例的具體結(jié)構(gòu)和實施方式。

參考附圖5，氣門901到908由控制軸10上的四個凸輪套管26、27、28、29驅(qū)動，每個凸輪套管驅(qū)動二個氣門，每個氣缸二個氣門，每個凸輪套管對應(yīng)一個氣缸，因此這個實施例是針對直列四氣缸內(nèi)燃機(jī)的單獨進(jìn)氣門或排氣門的設(shè)計。凸輪套管26到29分別配置一個與控制軸10同軸的扭力彈簧30到33，以使得凸輪套管26到29能夠回彈到其初始位置。凸輪套管26上有固定栓34，這個固定栓是為了固定凸輪套管26內(nèi)部的一個部件而設(shè)置的?？刂戚S10的一端有角向液壓控制器18，作用相當(dāng)于第1實施例中的電機(jī)18，控制軸10的角向位置由它控制。液壓調(diào)相器13控制了其內(nèi)部的可變幾何凸輪軸與與內(nèi)燃機(jī)曲軸之間的相位，并且還具有鏈輪?？刂戚S10另一端具有一個液壓容積調(diào)節(jié)器35，后面會說明其用途。

參考附圖6，液壓加法器外殼126之中容納了四個氣缸全部氣門的輸入活塞，子凸輪14、15、16裝在軸11上，軸11內(nèi)部有提供驅(qū)動作用的軸12，軸11控制三個子凸輪的相位差的大小。四個氣缸分別對應(yīng)四組輸入活塞且均勻分布在液壓加法器外殼126的角向，每組三個，輸入活塞組7使用液壓腔36，輸入活塞組73使用液壓腔37，輸入活塞組72使用液壓腔38，輸入活塞組71使用液壓腔39。這樣設(shè)計的好處是只需要三個子凸輪就可以驅(qū)動四個氣缸的8個氣門，非常節(jié)約，重量輕體積小。當(dāng)汽缸數(shù)少于四個時，也是在角向均勻分布，當(dāng)多于四個時，就需要增加子凸輪的數(shù)量，再增加一組三個子凸輪來單獨驅(qū)動超過四個的另外的氣缸，因為例如五氣缸時會有二個氣缸的驅(qū)動無法合并在一個圓周之中。此外如果氣門是驅(qū)動二沖程內(nèi)燃機(jī)，氣缸數(shù)可以倍增，四組輸入活塞和液壓強可以驅(qū)動8個氣缸，因為總有二個氣缸的氣門控制相同。

參考附圖7，對控制軸10及液壓調(diào)相器13、角向液壓控制器18進(jìn)行A、B、C、D等4個軸截面的剖視，以看清內(nèi)部中結(jié)構(gòu)。角向液壓控制器18進(jìn)用來控制控制軸10的角向角度，液壓調(diào)相器13用來控制圖7C之中的軸12，而軸12驅(qū)動軸11，從而驅(qū)動子凸輪16等。圖7A是A-A剖視圖的放大圖，是關(guān)于凸輪套管26和控制軸11的結(jié)構(gòu)，可見凸輪套管26上的固定栓34在凸輪套管內(nèi)部固定了一個弧形活塞48，而弧形活塞48在控制軸10的一個弧形油缸64之中，弧形活塞48在工作過程中不會與弧形油缸64的端面接觸，只會與側(cè)面接觸，這樣可做到對液壓油良好的密封作用。弧形活塞48的一面是空氣，因為是全封閉的空間，可以當(dāng)作空氣彈簧使用，這樣可以減小同軸圓周扭力彈簧的彈力和重量。因而，設(shè)計弧形活塞48和活塞工作腔時，避免封閉有空氣一側(cè)的壓縮比過大，防止壓力和溫度過高，一般空氣的壓縮比應(yīng)當(dāng)在10以下。

參考附圖7的圖7D，是凸輪套管28的D-D剖視圖的放大圖?？刂戚S10內(nèi)的液壓微管49、50、51、52連接凸輪套管26、27、28、29的順序是按照直列4缸內(nèi)燃機(jī)的氣門正時或者氣缸點火順序，凸輪套管上的固定栓開口的位置每個都不同，以凸輪套管對應(yīng)的液壓微管的開口方向為準(zhǔn)，開口方向就是液壓微管到弧形油缸64最近的距離，例如固定栓34開口的位置在所接液壓微管50之附近，固定栓54開口的位置在所接液壓微管52之附近，并以開口53連通液壓微管52與弧形油缸64，使得液壓微管52出來的高壓的液壓油可以驅(qū)動弧形活塞48并推動凸輪套管28擺動。本實施例中內(nèi)燃機(jī)點火順序是1-2-4-3，所以液壓微管49、50、51、52就如圖中所示的順序，按照凸輪依次驅(qū)動滾輪搖臂和液壓腔的順序應(yīng)當(dāng)是按照圓周方向，因為點火順序不是1-2-3-4，而是1-2-4-3，所以液壓微管51、52要調(diào)換順序。

參考附圖7的圖7B和圖7C，其中圖7B是角向液壓控制器18的B-B剖視圖的放大圖，其中圖7C是液壓調(diào)相器13的C-C剖視圖的放大圖。正如第1實施例的三個獨立控制器一樣，第2實施例也有三個獨立控制器，且將其大致合為一體，從正視圖上看，控制軸10右端的控制器集群中，左側(cè)是控制軸10的角向液壓控制器18，作用就是氣門的升程控制器內(nèi)部有葉輪47與控制軸10是固定在一起的，在角向液壓控制器18的外殼固定在內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋上時，葉輪47在液壓力推動下轉(zhuǎn)動就帶動控制軸10一同旋轉(zhuǎn)，可改變氣門升程。圖7C是控制軸10右側(cè)的外部是液壓調(diào)相器13，液壓調(diào)相器13外殼與內(nèi)部的葉輪46之間是間隔的液壓腔體，可以以液壓控制二個部分的相對角度位置，從而連續(xù)改變曲軸與軸12之間的相位關(guān)系。液壓調(diào)相器13內(nèi)部是可變幾何凸輪軸11、子凸輪16等和其控制器，還有液壓加法器外殼126，加法器內(nèi)部有輸入活塞組7和液壓腔36、輸入活塞組71使用液壓腔39、輸入活塞組72使用液壓腔38、輸入活塞組73使用液壓腔37。第2實施例中的角向液壓控制器18所受力矩是比普通凸輪軸更大，因此需要更大的液壓受力面積。

參考附圖8，對控制軸10及液壓調(diào)相器13、角向液壓控制器18進(jìn)行過軸平面的剖視圖，以看清內(nèi)部中結(jié)構(gòu)。圖8A是A-A剖視圖左端放大圖，控制軸10左端具有液壓容積調(diào)節(jié)器35，每個加法器機(jī)構(gòu)的液壓管路在液壓容積調(diào)節(jié)器35內(nèi)皆有一個單獨的裝置，是一個彈簧55或56將一個鋼球57或58頂在一個連通內(nèi)燃機(jī)的液壓系統(tǒng)管道59的開口，分別用來調(diào)節(jié)控制軸之中的液壓微管49和52內(nèi)的液壓油的容積，當(dāng)液壓油容積不足時，內(nèi)燃機(jī)液壓系統(tǒng)的壓力使得鋼球57或58離開液壓系統(tǒng)管道59的開口，液壓系統(tǒng)向液壓微管49和52內(nèi)充油，使得輸出活塞與輸出活塞彈簧緊密接觸卻不壓縮輸出活塞彈簧，而輸出活塞彈簧在裝入加法器機(jī)構(gòu)的液壓腔時是處于略微被預(yù)壓縮的狀態(tài)。液壓容積調(diào)節(jié)器35可以補償由于各種泄漏導(dǎo)致的液壓油容積不足，保持正確的相關(guān)部件的位置，尤其是子凸輪與各自對應(yīng)的輸入活塞組的滾輪子保持正確接觸，不會懸空導(dǎo)致沖擊損害。本發(fā)明的所有實施例皆由此裝置，第1實施例中未詳細(xì)說明，在此、以及以下所有實施例皆含有此裝置，而且所有單獨的液壓腔都應(yīng)通過此裝置連通。

圖8B是A-A剖視圖右端的放大圖，角向液壓控制器18內(nèi)部的葉輪47與內(nèi)有液壓微管49等的控制軸10是固定成一體的。液壓調(diào)相器13的外殼內(nèi)有葉輪46，葉輪46直接連接軸12，軸12通過花鍵齒63驅(qū)動軸11，軸11上有軸承60，軸承60使得軸11在軸向上受到活塞61的控制，軸11在軸向上的位置決定了子凸輪之間的相位差，因而也決定了等效凸輪的CA角。根據(jù)前述本發(fā)明的基本原理和第1實施例，角向液壓控制器18、液壓調(diào)相器13和活塞61構(gòu)成了三個獨立控制器，可以對氣門正時和升程做獨立且連續(xù)的控制。

參考附圖9，控制軸10上的角向液壓控制器18是固定在內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋蓋上的，因此可以用于固定輸入的液壓管路的接口，液壓管路接口40和41、42和43、44和45是成對出現(xiàn)，每一對都是控制一個液壓驅(qū)動器的液壓管路進(jìn)出控制器集成的位置，按照內(nèi)部布線的要求而定，內(nèi)部布線可以從各種控制器的外殼中行進(jìn)，管路數(shù)量并不多，因此不會產(chǎn)生沖突；三個控制器的液壓管路也可參照以上圖7、圖8所顯示控制軸10內(nèi)的液壓微管49、50、51、52的方式在加法器機(jī)構(gòu)和液壓調(diào)相器的外殼中開槽連通相應(yīng)的液壓油腔，并且在外部連接相應(yīng)的液壓控制裝置和控制電路，這是成熟技術(shù)，這里在圖上省略這些技術(shù)內(nèi)容。

第2實施例的附圖是原理性解釋，并非實際應(yīng)用的工程圖紙，在實際應(yīng)用中，請參考成熟技術(shù)對一些封閉部件進(jìn)行拆分的設(shè)計，使其便于組裝，具體拆分方法這里省略，請參照工程技術(shù)當(dāng)中的成熟設(shè)計。

參考附圖10，液壓加法器應(yīng)用于全可變氣門驅(qū)動裝置的方法不止以上，第3實施例的概略的線圖中，子凸輪14、15、16共軸，圖中已顯示具有不為零的相位差以提升等效凸輪的CA角。液壓缸一側(cè)開至少2個圓形開口，圓管開口內(nèi)有圓形活塞，凸輪軸上的子凸輪14、15、16分別對應(yīng)一個圓管開口，各自推動一個圓形活塞，但在線圖上以活塞234替代，但實際是三個活塞不是一個?；钊?34插入液壓缸1之中，活塞之間分開，分別密封，可以自由獨立的運動，液壓缸1中充滿液壓油，形成一個液壓加法器機(jī)構(gòu)。液壓缸1有一對圓形開孔，是除了三個活塞孔之外的第4、5孔，這二個孔相對，中間穿過了凸輪套管26，凸輪套管26內(nèi)部是控制軸10，控制軸10上用固定栓34固定了一個弧形活塞48，凸輪套管26上與弧形活塞48對應(yīng)的部分具有弧形油缸64。液壓缸1伸出一個弧形的部分用來給弧形油缸做密封，為了防止液壓油泄漏，因而限制了控制軸10的轉(zhuǎn)動范圍。控制軸10上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在控制軸10或液壓缸1上的固定端67上，一端固定在凸輪套管26上的固定端66上。凸輪套管26上的凸輪65用來驅(qū)動氣門。

參考附圖11，第3實施例中的弧形活塞48的四個角上各有一個圓形突起，以確保弧形活塞48與凸輪套管26之間在限位突起89這一側(cè)不會產(chǎn)生零空隙、在限位突起90這一側(cè)不會產(chǎn)生過度壓縮空氣的情況。固定栓34一般都是二個或以上，以便對弧形活塞48提供轉(zhuǎn)動方向的足夠穩(wěn)定的約束。

參考附圖12，第3實施例中的凸輪套管26是組合形式的，這是為了保證液壓缸1的完整性，便于組裝。凸輪套管26分為二部分，一個含有較長軸的部分，長軸上含有弧形油缸64和一個凸輪，另一個凸輪套管70的軸比較短，二部部分以一個固定栓74固定在一起，且凸輪65和凸輪651的方向一致，凸輪套管70的軸比較粗方可容納凸輪套管26的軸。

參考附圖10到12，在組裝之前，先將弧形活塞48與控制軸10、凸輪套管26固定在相應(yīng)的位置上，而后再先后套上液壓缸1、凸輪套管70并緊固。液壓缸1固定在內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋上。相比第2實施例，這樣的技術(shù)形式中，液壓管路短，能夠適應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)最高轉(zhuǎn)速更高。

參考附圖13是第4實施例，連續(xù)可變幾何凸輪軸的子凸輪14、15、16從內(nèi)向外驅(qū)動圓弧搖臂式液壓活塞234且作為液壓加法器的液壓缸1的輸入活塞，液壓活塞234一端都有滾輪68并分別與子凸輪14、15、16緊密接觸，液壓活塞234另一端固定在液壓缸1上的軸69，每個液壓活塞234四周都要嚴(yán)格密封以防液壓油泄漏。液壓缸的輸出活塞是圓截面弧線型活塞48，圓截面弧線型活塞與凸輪套管26是通過組裝固定在一起的部件，可以繞連續(xù)可變幾何凸輪軸的軸線朝向氣門開啟的方向來回轉(zhuǎn)動，凸輪套管26上有凸輪65。液壓缸1是與控制軸10融合為一個整體，因此控制軸10轉(zhuǎn)動液壓缸1頁跟著轉(zhuǎn)動，可在液壓機(jī)構(gòu)控制下線性轉(zhuǎn)動，同時保證圓截面弧線型活塞48總是回到固定的初始位置?？刂戚S10上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在凸輪套管26上的固定端66上，另一端固定在控制軸10或液壓缸1上的固定端67上。

參考附圖14是第4實施例的凸輪套管裝配說明，圓截面弧線型活塞48和78在凸輪套管26上，凸輪套管26二端有固定軸75和76，固定軸75用來固定凸輪65，固定軸76用來固定凸輪77。固定好之后就是一個整體，具有第2和第3實施例中凸輪套管26同等的作用。

參考附圖15是第4實施例第二種方案的線圖，圓弧搖臂式液壓活塞234用等效的的雙連桿替代，子凸輪14、15、16驅(qū)動一個雙連桿234，二個連桿的連接處有滾輪68并與子凸輪14、15、16緊密接觸，雙連桿234一端固定在液壓缸1上，另一端連接一個輸入活塞79，輸入活塞79通過液壓缸1驅(qū)動圓截面弧線型活塞48和凸輪套管26和凸輪65，從而驅(qū)動氣門開閉。同理，液壓缸1上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在凸輪套管26上的固定端66上，另一端固定在液壓缸1上的固定端67上。雙連桿234每個都具有一個扭力彈簧233以便讓滾輪68時刻緊貼子凸輪14、15、16。

參考附圖16，是第5實施例的線圖，應(yīng)用四齒輪加法器。圖16A中子凸輪14在控制軸10內(nèi)部，二者同軸，圓弧搖臂2一端固定在控制軸10的樞軸69上，另一端的滾輪68緊密接觸子凸輪14。同時，圓弧搖臂2的滾輪與弧形齒輪88一端的斜面緊密接觸，這個斜面是外側(cè)大內(nèi)測小，使得圓弧搖臂2有向內(nèi)運動的趨勢?；⌒锡X輪88與中間齒輪80嚙合，這里中間齒輪81是虛線，表示雖然中間齒輪81與中間齒輪80嚙合，但是不與弧形齒輪88嚙合，原因在于中間齒輪81與中間齒輪80位置不同，中間齒輪80比弧形齒輪88更厚，中間齒輪81與中間齒輪80交疊的部分不在弧形齒輪88的位置?；⌒锡X輪88這里是開環(huán)的，開環(huán)的位置正好讓開圓弧搖臂2運動的空間，但是從軸向空間來說，弧形齒輪88也可以是閉環(huán)的，只要相應(yīng)的部分避開圓弧搖臂2運動的空間即可，即環(huán)上僅僅在側(cè)面開一個口而已。

圖16B中，子凸輪15在控制軸10內(nèi)部，二者同軸，圓弧搖臂3一端固定在控制軸10的樞軸128上，另一端的滾輪127緊密接觸子凸輪15。同時，圓弧搖臂3的滾輪與齒輪架82一端的斜面緊密接觸，這個斜面是外側(cè)大內(nèi)測小，使得圓弧搖臂3有向內(nèi)運動的趨勢。齒輪架82固定了中間齒輪80和中間齒輪81，且中間齒輪80和中間齒輪81相嚙合，這里中間齒輪81是實線，表示中間齒輪81與中間齒輪80同時出現(xiàn)在這個層次。齒輪架82這里是開環(huán)的，開環(huán)的位置正好讓開圓弧搖臂3運動的空間，但是從軸向空間來說，齒輪架82也可以是閉環(huán)的，只要相應(yīng)的部分避開圓弧搖臂3運動的空間即可，即環(huán)上僅僅在側(cè)面開一個口而已。

圖16C中，控制軸10在齒輪83內(nèi)部，二者同軸，齒輪83與中間齒輪80、81和中間齒輪84、85嚙合，其中中間齒輪80和85是虛線，表明在這個層次二者不存在，但與中間齒輪81和中間齒輪84嚙合。

圖16D中，子凸輪16在控制軸10內(nèi)部，二者同軸，圓弧搖臂4一端固定在控制軸10的樞軸130上，另一端的滾輪129緊密接觸子凸輪16。同時，圓弧搖臂4的滾輪與齒輪架86一端的斜面緊密接觸，這個斜面是外側(cè)大內(nèi)測小，使得圓弧搖臂4有向內(nèi)運動的趨勢。齒輪架86固定了中間齒輪84和中間齒輪85，且中間齒輪84和中間齒輪85相嚙合。這里中間齒輪85是實線，表示中間齒輪85與中間齒輪84同時出現(xiàn)在這個層次。齒輪架86這里是開環(huán)的，開環(huán)的位置正好讓開圓弧搖臂4運動的空間，但是從軸向空間來說，齒輪架86也可以是閉環(huán)的，只要相應(yīng)的部分避開圓弧搖臂4運動的空間即可，即環(huán)上僅僅在側(cè)面開一個口而已。

圖16E中，控制軸10在齒輪87內(nèi)部，二者同軸，齒輪87與中間齒輪85嚙合，中間齒輪84是虛線，表明在這個層次它不存在，但與中間齒輪85嚙合。齒輪87與凸輪套管是一體的，或者說連接凸輪套管。同理，控制軸10上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在齒輪87上的固定端66上，另一端固定在控制軸10上的固定端67上。

圖16A、16B、16D中，控制軸10需要在圓弧搖臂3、4、5相應(yīng)的地方開孔以適應(yīng)其固定和運動的需求。且所有中間齒輪都不會相碰。

同時參考附圖16的圖16A、16B、16C、16D，工作的原理是：子凸輪14推動弧形齒輪88、子凸輪15推動齒輪架82、子凸輪16推動齒輪架86的角向擺動是通過中間齒輪80、81、84、85合成到一起的，而弧形齒輪88的轉(zhuǎn)動不會導(dǎo)致齒輪架82、86轉(zhuǎn)動，因此不會破壞子凸輪15、16的效果，所以三個子凸輪的效果是線性相加，形成了由二個四齒輪系組成的加法器，每個四齒輪系組成的加法器只能提供二個項目的相加，因此需要二個四齒輪系組成的加法器串聯(lián)方可實現(xiàn)三個子凸輪的三個項目相加，相加的規(guī)則是第一項或第一個子凸輪驅(qū)動弧形齒輪，而隨后的任何數(shù)量的項目或子凸輪都是驅(qū)動齒輪架的角向擺動。

參考附圖17，是第5實施例第二種方案的線圖，四齒輪加法器在控制軸10之外，凸輪軸直接驅(qū)動四齒輪系中的齒輪和齒輪架。子凸輪14通過滾輪112驅(qū)動齒輪88的延長部分從而驅(qū)動齒輪88做擺動運動，子凸輪15通過滾輪113驅(qū)動齒輪架82從而使得中間齒輪80、81的軸心做擺動運動，子凸輪16通過滾輪114驅(qū)動齒輪架86從而使得中間齒輪84、85的軸心做擺動運動，這里中間齒輪80、81、84、85都是實心的并不是他們會沖突，而是因為合成在一起的視覺結(jié)果，同理齒輪83、88、87只是視覺重合而已，它們都是獨立的但同軸的，而且與齒輪架82、82也同軸，它們的軸固定在控制軸10的延伸部分上，因此控制軸10的轉(zhuǎn)動也將帶動它們的軸旋轉(zhuǎn)。這個方案的運行原理與第一種方案完全相同?？刂戚S10上需要為齒輪架86開一個口，從邊界94到邊界95，同時也要為齒輪架82和齒輪88的延伸部分開口，從邊界115到邊界116?？刂戚S10上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在齒輪87或凸輪套管26上的固定端66上，另一端固定在控制軸10上的固定端67上。這里的子凸輪14、15、16的零相位差狀態(tài)是他們相互之間的夾角按照同時驅(qū)動其所要驅(qū)動的滾輪為準(zhǔn)。凸輪套管26上具有凸輪65。

參考附圖18是，第6實施例的線圖，使用串聯(lián)雙連桿加法器的機(jī)構(gòu)的好處是具有偏心輪連桿的方案省去了同軸螺旋彈簧。凸輪套管26上具有凸輪65，控制軸10為串聯(lián)的雙連桿89、90、91、92的開口從邊界94到邊界95。凸輪套管26上對應(yīng)連桿90和91相連的軸的附近有一個圓弧槽93，可以約束連桿90和91相連的軸的運動軌跡。子凸輪換成偏心輪，且因只有二套雙連桿，因此不需要第三個子偏心輪，只需要子偏心輪14、15即可。軸11上的子偏心輪14的連桿連接連桿89、90相接之處，軸11上的子偏心輪15的連桿連接連桿91、92相接之處，連桿89的另一端固定在控制軸10上的樞軸上，連桿92的另一端固定在凸輪套管26上的樞軸上。工作原理近似于以上各個實施例，只是本實施例中使用二個串聯(lián)的雙連桿，因此子偏心輪14的作用會對子偏心輪15的作用產(chǎn)生一些干擾，傳動的線性度不如前5個實施例。但使用純機(jī)械方法，省卻了對于液壓系統(tǒng)的密封和其他輔助結(jié)構(gòu)，因此總的結(jié)構(gòu)比較簡單，對于工作溫度的適應(yīng)性更好。

參考附圖19，是第7實施例的線圖，使用串聯(lián)圓弧搖臂和可調(diào)節(jié)凸輪套管機(jī)構(gòu)的方案。軸11上的二個子凸輪14、15驅(qū)動一個氣缸的氣門，二個子凸輪14、15分別通過滾輪102、103驅(qū)動二個在凸輪套管外部側(cè)面的圓弧搖臂96、97，圓弧搖臂96、97同時也在控制軸10的外部。圓弧搖臂96一端固定在控制軸10上的樞軸104上，另一端具有光滑斜面98，光滑斜面98與滾輪99緊密接觸，滾輪99固定在中間套管105上，滾輪99的樞軸同時也是圓弧搖臂97的固定軸，圓弧搖臂97一端的光滑斜面100與滾輪101緊密接觸，滾輪101固定在凸輪套管26上。二個子凸輪14、15之間的零夾角時為二個子凸輪同時驅(qū)動各自的圓弧搖臂A、B產(chǎn)生令氣門開啟的運動?？刂戚S10具有適當(dāng)?shù)拈_口，以容納圓弧搖臂96、97的運動，位置在邊界94到邊界95?？刂戚S10上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在齒輪87或凸輪套管26上的固定端66上，另一端固定在控制軸10上的固定端67上。凸輪套管26上具有凸輪65。

參考附圖20，是第8實施例的線圖，使用正交驅(qū)動圓弧搖臂和可調(diào)節(jié)凸輪套管機(jī)構(gòu)的方案。圓弧搖臂106的一端連接偏心輪14的連桿且連接軸110安置于控制軸10上的一個同時具有徑向和角向延伸滑槽111中恰好受其約束，圓弧搖臂106另一端具有滾輪109且受到與偏心輪同在軸11上的凸輪15的推動，圓弧搖臂106有滾輪109的一端頂部是光滑斜面108，與凸輪套管26上的滾輪107緊密接觸。偏心輪14和凸輪15之間的相位角度連續(xù)可調(diào)，控制軸10與凸輪15、偏心輪14具有相同的旋轉(zhuǎn)軸，且偏心輪14和凸輪15在控制軸10內(nèi)部?？刂戚S具有適當(dāng)?shù)拈_口，以容納偏心輪連桿和圓弧搖臂的運動，范圍從邊界94到邊界95。圓弧搖臂106在控制軸10的外部，在凸輪套管26的二側(cè)任何一個地方，只要與偏心輪14、凸輪15在同一側(cè)即可。偏心輪14和凸輪15之間的零夾角時為二者同時驅(qū)動圓弧搖臂產(chǎn)生令氣門開啟的運動?？刂戚S10上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在齒輪87或凸輪套管26上的固定端66上，另一端固定在控制軸10上的固定端67上。凸輪套管26上具有凸輪65。

參考附圖21，是第9實施例的線圖，使用單杠桿實現(xiàn)加法器功能的方案，單個杠桿是齒輪中相對的一對齒。軸11上的子凸輪14通過滾輪103推動滾輪搖臂97驅(qū)動外部的動力套管117轉(zhuǎn)動，軸11上的子凸輪15通過滾輪102推動滾輪搖臂96驅(qū)動外部的動力套管118轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向都是朝向?qū)е峦馆喬坠?6開啟氣門的方向，而凸輪套管26在動力套管117和動力套管118之間，控制軸10上對應(yīng)滾輪搖臂107和108的地方有適應(yīng)的開口，范圍從邊界94到邊界95。滾輪搖臂107和108一端固定在控制軸10上；雙齒齒輪形式的固定比例杠桿的軸119在凸輪套管26上的孔121種，而二個齒分別于動力套管117的槽120和動力套管118中的槽122嚙合。控制軸10上有同軸扭力彈簧30，扭力彈簧30一端固定在齒輪87或凸輪套管26上的固定端66上，另一端固定在控制軸10上的固定端67上。凸輪套管26上具有凸輪65。滾輪搖臂96一端的光滑面98與動力套管118上的滾輪123緊密接觸，滾輪搖臂97一端的光滑面100與動力套管117上的滾輪101緊密接觸。使用單個杠桿的好處就是簡單，即便相比第7實施例增加一個動力套管也還是很簡單使用雙齒齒輪形式的固定比例杠桿119是為了讓傳動更加穩(wěn)定，避免普通杠桿的傳動比變化或非線性的不利因素。滾輪搖臂96、97也可以在凸輪套管26的二側(cè)，這樣就可以使用相同搖臂。

參考附圖22，是第9實施例從二項相加擴(kuò)展到三項相加的方法的原理圖，也可以由此方法擴(kuò)展到更多項的加法器。圖22A中，當(dāng)需要將三個輸入沖程相加成為一個輸入沖程時，輸入沖程1和2分別從杠桿的二端輸入，A1∶A2＝1∶1的地方作為輸出，輸出到第二根杠桿的一端，第二杠桿另一端是輸入沖程3，A3∶A4＝1∶2的地方作為輸出，當(dāng)輸入沖程數(shù)量從4到無窮多的時候以此方法類推。將基本的杠桿的方法推廣到具體的機(jī)械，就是第9實施例的擴(kuò)展。圖22B中，當(dāng)使用三個輸入沖程推動一個凸輪套管26時，輸入沖程1、2在凸輪套管26的一側(cè)并分別驅(qū)動動力套管117和動力套管118的運動，并通過一個杠桿比例為A1∶A2＝1∶1的雙齒齒輪形式的固定比例杠桿合成到一個中間動力套管124，輸入沖程3在凸輪套管26另一側(cè)并驅(qū)動一個動力套管125，中間動力套管124與動力套管125之間通過一個杠桿比例為A3∶A4＝1∶2雙齒齒輪形式的固定比例杠桿合成凸輪套管26的擺動運動。所以從理論和機(jī)械實物上來說，可以完成更復(fù)雜的擴(kuò)展，對更多的輸入沖程進(jìn)行相加。

雙齒齒輪形式的固定比例杠桿可以采用斜齒形式，使得傳動更加穩(wěn)定，沒有傳動震動。

參考附圖23，第10實施例的原理圖，使用加法器和可變沖程機(jī)構(gòu)的全可變氣門驅(qū)動裝置的原理是進(jìn)氣門的凸輪131和排氣門的凸輪132使用固定角度的小CA角凸輪，凸輪131的凸輪軸和凸輪132的凸輪軸各具有一個液壓調(diào)相器且皆只能夠調(diào)節(jié)其與曲軸的相位差。凸輪131與液壓挺柱133和液壓挺柱134緊密接觸，液壓挺柱133和液壓挺柱134的方向是垂直的，凸輪131順時針轉(zhuǎn)動。凸輪132與液壓挺柱135和液壓挺柱136緊密接觸，液壓挺柱135和液壓挺柱136的方向是垂直的，凸輪132順時針轉(zhuǎn)動。液壓挺柱133和液壓挺柱136的輸出沖程成為進(jìn)氣門加法器137的二個輸入沖程，液壓挺柱134和液壓挺柱135的輸出沖程成為排氣門加法器138的二個輸入沖程。加法器137的輸出沖程直接驅(qū)動可變沖程機(jī)構(gòu)139，而后驅(qū)動進(jìn)氣門；加法器138的輸出沖程直接驅(qū)動可變沖程機(jī)構(gòu)140，而后驅(qū)動排氣門。液壓挺柱134和液壓挺柱136的長距離穿動可以使用傳動桿、液壓系統(tǒng)等不同形式。加法器137和138可以使用任意的加法器結(jié)構(gòu)。根據(jù)前面所述的基本原理和9個實施例，第10實施例的控制律是：調(diào)節(jié)二個液壓調(diào)相器，使其相互之間產(chǎn)生不為零的相位差，加法器將這二個相位差的效果相加，使得等效凸輪的CA角等于液壓調(diào)相器或凸輪131與凸輪132之間的相位差加上固定角度凸輪的角度；單獨調(diào)節(jié)可變沖程機(jī)構(gòu)139和140，使氣門達(dá)到需要的升程。凸輪131和132之間的零相位差的設(shè)定是同時推動液壓挺柱134、135或液壓挺柱133、136。

參考附圖24，是本發(fā)明所實現(xiàn)的的氣門升程圖，可獨立實現(xiàn)氣門升程和正時的連續(xù)調(diào)節(jié)作用。在曲軸角度-氣門升程圖上，左邊是曲軸角度的提前方向，右邊是延遲方向。左邊的C1、C2、C3、C4是控制軸10單獨轉(zhuǎn)動造成的可調(diào)氣門升程的結(jié)果，雖然氣門正時也變了，但是對于效果是沒有影響的。右邊的C5、C6、C7是單獨調(diào)節(jié)氣門的正時，此時升程不變。在可預(yù)見的情況下，這樣的控制效果已經(jīng)能夠滿足內(nèi)燃機(jī)氣門對于驅(qū)動的要求。這里省略了液壓調(diào)相器的氣門升程曲線在曲軸角度軸上的平移作用，這個是成熟的現(xiàn)有技術(shù)的作用。

參考附圖25，是本發(fā)明需要使用的遠(yuǎn)程傳動方案一，使用拉力桿傳動。本發(fā)明的實施例中，第2和第10實施例中需要使用遠(yuǎn)程傳動，第2實施例最大傳動距離約為500毫米到800毫米，而第10實施例的傳動距離也要超過100毫米。現(xiàn)有技術(shù)的推力桿要求桿部的橫向剛度較高，否則會產(chǎn)生彎曲甚至損壞，而且傳動精度也會有損失。而采用拉力方式傳動，就不需要橫向剛度高，只需要拉伸強度高和彈性模量大就可以了，這個更容易做到滿足要求，而且材料拉伸強度高還可以降低重量。圖25中，輸入活塞7、701、702對液壓加法器126內(nèi)部的液壓油施加壓力和容積變化，推動輸出活塞141移動，輸出活塞141拉動拉力桿142，在拉力桿142通過液壓加法器126外殼上的孔144到另一端的受動活塞143壓縮液壓缸145內(nèi)的活塞146，壓縮氣門彈簧147，使得氣門148開啟。這個方案中，在液壓加法器126與液壓缸145之間的省略部分149也可以使用拉力索來替代，效果是一樣的，因為由于氣門彈簧147的作用，使得拉力桿142總是處于拉力而不會是推力的狀態(tài)。輸出活塞141受到液壓加法器126上的一個突起159的限制作用，使之保持正確的初始位置。

參考附圖26，是本發(fā)明需要使用的遠(yuǎn)程傳動方案二，使用拉力索傳動。凸輪156驅(qū)動滾輪搖臂155一端的滾輪157，滾輪搖臂155中間是液壓挺柱154，用來調(diào)節(jié)氣門間隙。滾輪搖臂155的另一端的固定點153連接一根拉力索158，拉力索158與搖臂150在152連接，拉力索158可拉動搖臂150繞樞軸151產(chǎn)生擺動動作，推動氣門148打開，并在氣門彈簧147的作用下回彈到原始位置，樞軸151固定在氣缸蓋上。與圖25的方案一相比，本方案二的拉力索158也可替代為拉力桿，作用一樣，效果一致。

所有實施例需要在實施過程中進(jìn)行減阻設(shè)計，因為例如凸輪套管26與其他機(jī)件的摩擦是大面積的，因而僅僅是潤滑還不足夠，還需要極大減小接觸面積。

連續(xù)可變幾何凸輪軸機(jī)構(gòu)存在等效機(jī)構(gòu)：保持子凸輪之間的相位差不變，子凸輪各自所推動液壓加法器的輸入活塞、滾輪搖臂等機(jī)構(gòu)繞凸輪軸的軸線轉(zhuǎn)動一個角度并形成方向角度差，等效于子凸輪之間改變相位所造成的相位差，此時，相應(yīng)部件需要依照子凸輪數(shù)量分割成相同數(shù)量的部分以適應(yīng)相互之間角度關(guān)系的變化。不過通常并不使用這樣的方式，因為分割子凸輪比分割其他部件容易的多，更容易做的輕小，因而是較為次等的應(yīng)用方式。

本發(fā)明的附圖中的線圖，是較為省略的原理性解釋，因此在實際使用過程中需要進(jìn)行一些再設(shè)計，比如設(shè)計分割和組裝部件的具體設(shè)計。

本發(fā)明的說明，省略了本發(fā)明相關(guān)的一些成熟技術(shù)部分的說明，比如液壓控制的電子系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)，省略了加法器機(jī)構(gòu)及其相關(guān)液壓管路部分的密封設(shè)計，這些設(shè)計并不在本發(fā)明所屬的專業(yè)細(xì)分領(lǐng)域之內(nèi)，省略的部分請參照相關(guān)專業(yè)的成熟技術(shù)。

總而言之，本發(fā)明利用加法器機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了多個具有相位差的子凸輪的驅(qū)動作用的合并，并利用可變沖程機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對連續(xù)可變凸輪系統(tǒng)的沖程進(jìn)行調(diào)節(jié)的作用實現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)氣門的全可變驅(qū)動控制，盡管具體的實施例的形式多種多樣，不同形式略有差別，但是其核心思想是相同的，皆含有連續(xù)可變幾何凸輪軸和加法器機(jī)構(gòu)。

上述敘述僅僅是用于解釋本發(fā)明的例示性實施例，它不是排他的或?qū)⒈景l(fā)明限制與其公開的具體形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以做出各種改變以及其中的元素可用等同元素來替換。此外，可以做出很多修改以使特定情形或材料適用于本發(fā)明的主旨而不偏離實質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明不限于作為構(gòu)思實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所公開的特定實施例，而是本發(fā)明包括屬于本發(fā)明范圍的所有實施方式。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明能夠以具體解釋和闡明的方式以外的其他方式實施。