本發(fā)明涉及凸輪和控制軸套嵌共軸的全可變氣門正時和升程裝置，是往復活塞式內(nèi)燃機領域中驅動氣門的機構之一，能夠使氣門的正時和升程各自獨立連續(xù)調節(jié)。

背景技術：

內(nèi)燃機的氣門驅動采用連續(xù)可變氣門正時可以提高內(nèi)燃機氣缸的充氣率，提高功率和效率，降低氣缸工作溫度，降低內(nèi)燃機的污染排放。內(nèi)燃機的進氣門驅動采用連續(xù)可變氣門升程技術可以提高內(nèi)燃機的進氣效率，降低油耗，提高內(nèi)燃機對油門的響應速度。

公開號CN102678220B名為軸向驅動單軸雙控圓弧滑槽式全可變氣門正時和升程機構的專利中，雖然可以做到連續(xù)可調氣門持續(xù)開啟時間，而且結構極致的簡單，但是所示的機構中的滾珠的所受到的局部應力過大，當整個機構使用在柴油機等氣門開啟的力量很高時會導致壽命不足，需要對機構進行升級的設計來完善壽命方面的性能。

針對類似技術的不足，需要一種體積緊湊、能夠將所有氣門連續(xù)可調正時和升程的部件集中于一根類似帶液壓調相器的凸輪軸的體積和形狀之中，如此利于直接替換凸輪軸應用于現(xiàn)有內(nèi)燃機，并提高氣門控制的準確性和效率。

技術實現(xiàn)要素：

本專利為改進上述不足作出新的解決方案，提供凸輪和控制軸套嵌共軸的全可變氣門正時和升程裝置，凸輪軸與控制氣門升程和正時的控制軸具有相同的軸線，相互套嵌在一起；當凸輪軸在控制軸內(nèi)部時，采用內(nèi)凹型凸輪，當在外部時，采用普通凸輪，二根控制軸在軸向獨立運動，而在角向的運動推動外部的凸輪轉動，即凸輪的軸與控制軸合并；當凸輪軸在控制軸內(nèi)部時，外部控制軸具有二種形式，單軸形式中控制軸角向轉動調節(jié)和軸向運動調節(jié)相互配合調節(jié)正時和升程，雙控制軸形式中二根控制軸的獨立轉動相互配合調節(jié)氣門的正時和升程，控制軸的控制作用運動是軸截面的角向方向，且二個控制軸相互套嵌共軸。凸輪軸通過一個變速機構驅動擺動凸輪控制氣門的開閉時機和升程大小，變速機構可連續(xù)改變擺動凸輪擺動的角速度和初始位置，變速機構的運動平面是凸輪軸線的橫截面；所述控制軸控制變速機構的輸入輸出的沖程比例，并在凸輪軸線的橫截面的角向控制擺動凸輪的初始角度。擺動凸輪與所述控制軸同軸。凸輪軸的液壓調相器和控制軸的液壓線性控制器合并為一個具有三參數(shù)控制結構的復雜液壓驅動器。

附圖說明

圖1是層疊雙搖臂變速機構原理示意圖，示出了層疊雙搖臂變速機構通過角向移動改變沖程大小，可用于氣門正時連續(xù)可調。

圖2是可變斜面變速機構原理示意圖，示出了可變斜面變速機構用斜面的斜率連續(xù)可調實現(xiàn)沖程連續(xù)可調，可用于氣門正時連續(xù)可調。

圖3是內(nèi)凹式凸輪示意圖，示出了內(nèi)凹凸輪的軸的直徑比凸輪旋轉直徑更大。

圖4是凸輪和控制軸套嵌共軸的全可變氣門正時和升程裝置第1實施例的總體示意圖，示出了機構中各個部分的相互關系。

圖5是第1實施例的軸截面示意圖，示出了內(nèi)凹凸輪驅動滾輪搖臂在可變斜面上滑動構成的核心機構。

圖6是第1實施例的縱向截面示意圖，示出了控制軸與可控斜板的連接方法。

圖7是第1實施例的三參數(shù)液壓控制器的剖視圖，示出了液壓調相器和二個控制軸的角向控制器合并為一個整體的控制器。

圖8是第2實施例的總體示意圖，示出了機構中各個部分的相互關系。

圖9是第2實施例的縱截面示意圖，示出了核心機構的部件相互關系。

圖10是第2實施例的三參數(shù)液壓控制器的示意圖，示出了液壓調相器和二個控制軸的軸向控制器合并為一個整體的控制器。

圖11是第2實施例的核心機構外部視圖，示出了彈簧的安裝方法和各部分之間的關系。

圖12是第2實施例的部分部件的示意圖，示出了這些部件與控制軸連接的凸起的形狀和部件組合方式。

圖13是第2實施例的部分部件的示意圖，示出了固定器上的花鍵齒與大搖臂控制套管上的花鍵齒的嚙合方式。

圖14是第2實施例的核心部分在擺動凸輪處的橫截面的示意圖，示出了滾珠和軌道、搖臂驅動套管和搖臂作動套管之間的連接關系。

圖15是第2實施例的核心部分在凸輪處的橫截面的示意圖，示出了大小搖臂與擺動凸輪之間的連接關系。

圖16是第2實施例的控制軸上開孔的示意圖，示出了控制軸上開孔的位置和大小、深度。

圖17是第3實施例的總體示意圖，示出了機構中各個部分的相互關系。

圖18是第3實施例的核心部分在小搖臂處的橫截面的示意圖，示出了由大小二個搖臂和控制軸組成的機構運作的基本原理。

圖19是第3實施例的縱截面的示意圖，示出了內(nèi)層搖臂在外層搖臂中沿軸向移動的運作方式。

圖20是第3實施例的三參數(shù)液壓控制器的示意圖，示出了液壓調相器和單個控制軸的軸向與角向控制器合并為一個整體的控制器。

圖21是第3實施例的小搖臂結構圖，小搖臂的組裝需要借助彈簧的轉動樞軸。

圖22是全部3個實施例的氣門控制效果圖，示出了可實現(xiàn)可變氣門正時和升程獨立調節(jié)的控制效果。

具體實施方式

下面將參考附圖來敘述3個示例性實施例。在這個實施例中省略了部分外圍部件例如鏈條和液壓管路，這些是公知的技術和部件，省略其具體的設計和作用的敘述。

參考附圖1，層疊雙搖臂變速機構原理示意圖，大搖臂1一端固定在軸7上，另一端有弧面3，弧面3緊密接觸滾輪4，滾輪4固定在類似擺動凸輪部件側面的轉動樞軸上。大搖臂1內(nèi)部是小搖臂2，小搖臂2一端固定于軸6，另一端是滾輪8，滾輪8外側接觸大搖臂1的內(nèi)側弧面，內(nèi)側接觸凸輪5。圖1A和圖1B的中小搖臂2的實現(xiàn)與虛線之間的區(qū)別在于大搖臂1與滾輪4的位置、小搖臂2與大搖臂1的角向位置的差別，小搖臂2相對于與大搖臂1的移動導致滾輪8作為大搖臂1的動力點和動力臂的長度發(fā)生變化，從而改變了大搖臂1的杠桿比例，改變了大搖臂1推動滾輪4運動的沖程距離，這是改變杠桿比例的變速驅動的結果，改變比例的杠桿系統(tǒng)就是變速系統(tǒng)。因此，層疊雙搖臂變速機構通過角向移動改變沖程大小，可用于氣門正時連續(xù)可調。視大搖臂1內(nèi)側弧線的弧心處于凸輪5軸線上的二種情況具有二種不同的作用。圖1A顯示當凸輪5的桃尖接觸滾輪8時是氣門升程最高點，此時調節(jié)小搖臂2的角向位置而氣門升程不變，當大小搖臂恢復到氣門關閉時，大搖臂1內(nèi)側弧線的弧心偏離凸輪5軸線，此時調節(jié)小搖臂2的角向位置而氣門打開和關閉的曲軸角度改變，從而導致氣門正時改變，這種調節(jié)作用的結果就是氣門正時改變而升程不變，是典型的全可變氣門正時。而調節(jié)氣門升程就直接改變大搖臂1的角向位置就可以了。如此形成了氣門正時和升程的獨立、連續(xù)的調節(jié)作用。圖1B顯示當凸輪5未推動滾輪8時大搖臂1的內(nèi)側弧線的弧心恰好在凸輪5軸線上時調節(jié)小搖臂2的角向位置而連續(xù)改變了對大搖臂1的支點位置從而改變了大搖臂1的擺動角度，而連續(xù)調節(jié)大搖臂1的角向位置就改變了大搖臂1的初始位置，擺動角度和初始位置的連續(xù)調節(jié)配合起來可以決定擺動凸輪的擺動終點位置和擺動范圍，擺動終點就是氣門升程，擺動范圍決定論氣門持續(xù)打開的曲軸角度，就形成了氣門正時和升程的獨立、連續(xù)的調節(jié)作用。因此圖1A和圖1B二種層疊雙搖臂變速機構都可以實現(xiàn)氣門正時和升程的獨立、連續(xù)的調節(jié)作用，控制律略有不同，但非常相似。

參考附圖2，可變斜面變速機構原理示意圖中，滾輪搖臂9一端固定于軸12，另一端具有滾輪10，滾輪10一側與凸輪5接觸，另一側與可變斜面板11接觸，可變斜面板11靠近凸輪5的一端固定于軸13。圖2A中當凸輪5未推動滾輪10時，可變斜面板11從實線變?yōu)樘摼€時，滾輪10和滾了搖臂9被推動向順時針的角向移動一個距離，而軸12是固定于類似擺動凸輪的側面，這樣擺動凸輪的初始位置就改變了；圖2A中當凸輪5未推動滾輪10時，可變斜面板11從實線變?yōu)樘摼€時，滾輪10和滾了搖臂9被推動向順時針的角向移動一個距離，而軸12是固定于類似擺動凸輪的側面，這樣擺動凸輪的初始位置就改變了；圖2B中當凸輪5推動滾輪10時，實線與虛線之間的距離明顯比圖2A中要大一些，說明滾輪搖臂9或者擺動凸輪的擺動角度范圍變大了，這就是變速作用。類似的，擺動角度和初始位置的連續(xù)調節(jié)配合起來可以決定擺動凸輪的擺動終點位置和擺動范圍，擺動終點就是氣門升程，擺動范圍決定論氣門持續(xù)打開的曲軸角度，就形成了氣門正時和升程的獨立、連續(xù)的調節(jié)作用。因而可變斜面變速機構用斜面的斜率連續(xù)可調實現(xiàn)氣門正時和升程的連續(xù)可調。

參考附圖3，本發(fā)明因為要將凸輪軸與控制軸合并且同軸，所以為了降低整體的直徑，使用內(nèi)凹式凸輪是更好的選擇。內(nèi)凹凸輪的軸的直徑比凸輪旋轉直徑更大，也就是以旋轉軸為基準，凸輪軸上具有凸輪14、凸輪15、凸輪16和凸輪17四個凸輪，從A-A剖面的放大圖中可見，凸輪軸的直徑19比凸輪14的桃尖18相對于凸輪內(nèi)部的軸孔20的尺寸還要大，因而從側面看上去，凸輪14-17是向軸內(nèi)部凹進去的，傳統(tǒng)凸輪的桃尖只是向內(nèi)凹陷最少的部分，而其他部分凹陷的數(shù)值更大。在凸輪軸受力方面，圖14-17的桃尖部分和靠近軸孔20的部分是傳力杠桿的二個支點，凸輪14-17的寬度比凸輪軸的直徑19小很多，這二個特征保證了凸輪軸具有足夠的強度來傳遞扭力，又能夠保證凸輪14-17能夠提供足夠大的沖程來驅動氣門，且凸輪軸的旋轉直徑最小，因而可用于一些想要盡量降低部件尺寸的場合。

以下來具體說明第1個示例性實施例的應用方法。

參考附圖4，第1實施例的總體外觀圖。第1實施例采用附圖2的可變斜面變速機構，液壓調相器21內(nèi)部是可控制二個套嵌同軸的控制軸的2參數(shù)液壓控制器22，螺栓23用固定器24將液壓控制22的套管26固定于氣缸蓋上。套管26上有孔，與固定器24上的孔對應，使用固定栓25將套管26和液壓控制器22固定于固定器24上。這里的液壓控制器22是其外殼，外殼是固定的，里面的部件可以轉動來控制控制軸B27的角向線性轉動?？刂戚SB27上對應每一組2個氣門的位置上具有一個角向槽口28，槽口28對應內(nèi)部的另一個控制軸的固定孔，槽口28為固定栓的角向移動而開。固定孔29是另一組氣門對應的相應的控制機構的固定孔，這里隱去二組氣門的驅動裝置以便看清內(nèi)部控制軸的開孔情況。除了類似槽口28的開口，控制軸B27上還有角向的槽口33，對應內(nèi)部控制軸的槽口31，這二個槽口都是為了給內(nèi)部的內(nèi)凹凸輪軸32上的凸輪開口，以便讓滾輪搖臂能夠接觸到相應的凸輪并形成驅動作用。螺栓34將固定器35和擺動凸輪36固定于氣缸蓋上，受驅動機構限制，擺動凸輪36可以在一個角度范圍內(nèi)擺動。擺動凸輪36上有二個凸輪，分別驅動氣門45、氣門46。驅動氣門42和氣門43的擺動凸輪44的中間部分的套管44，與固定器35覆蓋的擺動凸輪36的部分是相同的。滾輪搖臂39的樞軸是固定在套管44上的，滾輪搖臂39的一端的滾輪與可變斜板38緊密接觸，可變斜板38上面是控制斜板37，用來控制可變斜板38的傾斜角度。一個螺旋扭力彈簧41的與控制軸B27同軸，彈簧41的一端固定在擺動凸輪44上，另一端固定在控制軸B27上?？刂戚SB27上的固定孔30是用來固定一個套管，套管上固定了可變斜板38。固定孔30是每組氣門一個，就如槽口31和槽口33一樣。

參考附圖5，用橫截面示意圖說明氣門驅動機構的原理?？勺冃卑?8上面是控制斜板37，滾輪搖臂39一端連接樞軸49且樞軸49與擺動凸輪44是一個部件的不同部分，另一端具有滾輪47，中間有滾輪48，滾輪47從內(nèi)向外頂住可變斜板38，控制斜板37從外向內(nèi)頂住可變斜板38，且可變斜板38的一端是凸出的半球形，插入斜板控制套管50的突起部分的凹陷的半球形，這樣可變斜板38得到了完全了約束，且受到控制斜板37和斜板控制套管50的雙重約束，當二者朝向不同方向運動的結果就是可變斜板38的傾斜角度發(fā)生變化。扇形擋板55是為了在軸向一邊約束可變斜板38，另一邊有另一個約束部件，使得可變斜板38不會滑出凹陷半球。滾輪48與凸輪32緊密接觸，為了給滾輪48和滾了搖臂39讓開運動空間，于是必需在控制軸B27上開槽口53、在控制軸A56上開槽口54，槽口53對應槽口33，二者同等作用，僅僅是不同的氣門組和不同的驅動機構。同樣槽口54對應槽口31。固定栓51將斜板控制套管50與控制軸B27固定，這樣控制軸B27就可以控制可變斜板38的角度。螺旋扭力彈簧41與控制軸B27、控制軸A56、凸輪32、擺動凸輪44都是同軸的。擺動凸輪44在這樣一個驅動機構的二參數(shù)可變驅動下可以驅動氣門滾輪搖臂上的滾輪52從而完成氣門驅動的工作。

參考附圖6，縱向截面示意圖中，控制軸B27內(nèi)部是控制軸A56，控制軸A56通過固定栓58連接斜板控制套管57，且控制斜板37與斜板控制套管57是一個部件，相互位置固定。固定栓58在控制軸B27的槽口中可自由轉動。因此綜合附圖5和附圖6，可明了使用可變斜面原理的氣門驅動機構的基本結構。

參考附圖7，三參數(shù)液壓控制器的剖視圖，圖7A是橫截面剖視圖，圖7B是軸截面。圖7A中，液壓調相器21和二個控制軸的角向控制器22合并為一個整體的控制器，因為液壓調相器21上有鏈輪，因而是輸入端，輸出端的從動部分59將連凸輪軸32。在圖7B中可以見到從動部分59與凸輪軸32是一體的，或者利用一些固定部件固定在一起?？刂破?2的動葉61是空心的，動葉61內(nèi)部是動葉60，動葉61驅動的是控制軸A56，動葉60驅動的是控制軸B27。固定器24將角向控制器22壓在氣缸蓋上，同時固定栓25將套管26固定在固定器24上，這樣角向控制器22也不可轉動而被完全固定。這里缺乏凸輪軸32的軸向固定，還有液壓調相器和控制器的組裝技術，以及動葉61與控制軸A56、動葉60與控制軸B27，皆可以采用通用技術，這里略述。

參考附圖4到附圖7，總體上來說，為了盡可能做到體積最小，控制軸B27、控制軸A56和凸輪軸32采用同軸、分層、套嵌的布置方法，控制斜板37和可變斜板38也盡量以環(huán)繞控制軸的方式布置，使得總體來看與普通的液壓調相器配合簡單凸輪的氣門驅動系統(tǒng)在尺寸和形狀上非常相近，應用本發(fā)明的時候，只需對現(xiàn)有內(nèi)燃機的氣缸蓋做微調即可，不必做根本的改變，有利于降低成本。

以下來具體說明第2個示例性實施例的應用方法。

參考附圖8，第2實施例的總體示意圖中，只顯示了驅動氣門42和43的驅動裝置，螺栓73將固定器74和液壓調相器62延伸的套管72一同固定在氣缸蓋上，套管72可以轉動?？刂戚S63上的槽口64用來安裝驅動裝置的部件。固定器65用來約束擺動凸輪68，固定器66用來約束擺動凸輪69，大搖臂67同時驅動擺動凸輪68和69，擺動凸輪68驅動氣門42，擺動凸輪69驅動氣門43。而軸承外環(huán)76的內(nèi)軸固定在控制軸63，而控制軸70在控制軸63的內(nèi)部。氣門45和46以及其他氣門皆以相同裝置驅動。

參考附圖9，第2實施例的氣門驅動機構的軸截面剖視圖，固定器65約束擺動凸輪68，二者中間有滾珠81，使得擺動凸輪68在軸向也被完全約束；固定器66約束擺動凸輪69，二者中間有滾珠82，使得擺動凸輪69在軸向也被完全約束。軸承外環(huán)76套軸承內(nèi)環(huán)77，其間有滾珠91，軸承內(nèi)環(huán)77也是大搖臂控制套管77的一部分，大搖臂控制套管77上的滑槽與大搖臂作動套管80上的突起90形成滑動配合，大搖臂控制套管77的軸向運動轉變成大搖臂作動套管80的角向轉動。大搖臂作動套管80也是直接接觸擺動凸輪68的具有樞軸作用的部件，因而擺動凸輪68可以繞大搖臂作動套管80做擺動動作。同理，軸承外環(huán)71套軸承內(nèi)環(huán)78，其間有滾珠92，軸承內(nèi)環(huán)78也是小搖臂控制套管78的一部分，小搖臂控制套管78上的滑槽與小搖臂作動套管79上的凸起89形成滑動配合，小搖臂作動套管78的軸向運動轉變成小搖臂作動套管79的角向轉動。小搖臂作動套管79也是直接接觸擺動凸輪69的具有樞軸作用的部件，因而擺動凸輪69可以繞小搖臂作動套管79做擺動動作。軸承外環(huán)76是固定在控制軸63上，軸承外環(huán)71是固定在控制軸70上的。因而對于軸承外環(huán)76和71而言是隨著控制軸63和70一同旋轉的，這里沒有凸輪軸，因為控制軸63和70一同旋轉帶動了凸輪87，因而凸輪軸被二根控制軸替代了，這種替代的好處是結構更加簡單，而且角向剛性更好。凸輪87推動了滾輪86，滾輪86的軸83也是滾輪84和85的軸，因此凸輪87也推動了滾輪84和85。大搖臂67的內(nèi)壁對應滾輪84和85的部分是凸出來的，而對應滾輪86的部分是凹進去的，使得滾輪84和85只與大搖臂67的內(nèi)壁接觸，而滾輪86只與凸輪87接觸，這樣設計的好處是無論大搖臂67和滾輪87都是處于滾動摩擦的狀態(tài)，摩擦損耗較小，而且通過軸83傳動強度高、結構簡單。滾輪84和85與滾輪86之間具有一個間隔環(huán)，使得相鄰二個滾輪內(nèi)部的滾針不會相互干擾而發(fā)生故障。凸輪87的傳動是依靠控制軸63上的組裝上去的套管88，凸輪87和套管88上皆有花鍵齒，使得控制軸63在軸向的運動不影響凸輪87的轉動。軸83同時也將滾輪84、85、86固定在小搖臂上，這樣就可以控制其角向位置。滾輪93和94分別是擺動凸輪68和69推動的氣門滾輪搖臂上的滾輪。

參考附圖10，第2實施例的三參數(shù)液壓控制器的軸向剖視圖可以看到，為了保證控制軸63和70在軸向受控線性移動而在角向同步轉動，二者的液壓控制器內(nèi)部的液缸75內(nèi)壁具有較寬的花鍵齒98，同時與控制軸63連接的液壓活塞96、與控制軸70連接的液壓活塞97上也有相應的寬花鍵齒，這些花鍵齒可以保證液壓控制器帶動二個控制軸同步轉動。液缸75同時具有分割板以便分開液壓活塞96和97所屬的二個液缸，令二者分別獨立受動運動。液缸75同時與液壓調相器62的從動部分是一體的，如此液壓調相器62可以調節(jié)鏈輪95與控制軸63和70之間的轉動相位關系，即曲軸與凸輪之間的轉動相位關系，因而控制軸63和70也就是等同于凸輪軸。液缸75延伸出來的套管72由固定器74和螺栓73固定在氣缸蓋上，只可以轉動。

參考附圖11，第2實施例彈簧的安裝方法在于擺動凸輪68的彈簧97一端固定在大搖臂作動套管80的凸出部分上，另一端抵觸在擺動凸輪68的延伸段的側面，而擺動凸輪69的彈簧98則是安裝在大搖臂作動套管80的延伸出來的彈簧架163上，另一端抵觸在擺動凸輪69的延伸段的側面，所提供的彈力，使得擺動凸輪68和69向關閉氣門的方向轉動。大搖臂67的形狀是特殊的，擺動的一端很寬，因為要同時驅動二個擺動凸輪，而中間連桿100部分則是偏向大搖臂作動套管80這一側，且就在緊貼大搖臂作動套管80的上方，而后在接近轉動樞軸時再轉回到中間位置，這樣做是為了避開中間的凸輪87的回旋范圍，且要讓開小搖臂作動套管79及小搖臂轉動樞軸。固定器65和螺栓96向下壓住擺動凸輪68，以便使之在擺動時能夠推動氣門滾輪搖臂上的滾輪93，固定器66和螺栓99向下壓住擺動凸輪69，以便使之在擺動時能夠推動氣門滾輪搖臂上的滾輪94。軸承外環(huán)76和大搖臂控制套管77構成一個完整的滾珠軸承，軸承外環(huán)71和小搖臂控制套管78構成一個完整的滾珠軸承，二個軸承在軸向具有雙向承力能力，以便實現(xiàn)完整的軸向控制和約束能力。小搖臂作動套管79在擺動凸輪69和小搖臂控制套管78之間。軸承外環(huán)71是由二部分組成的，用一個橢圓固定器95將二個部分的突起緊固在一起，這樣設計是為了使得軸承外環(huán)71的凸出部分可以插入控制軸中的槽口，使得軸承外環(huán)71與控制軸完全固定不能移動。軸承外環(huán)71到擺動凸輪69、軸承外環(huán)76到擺動凸輪68的距離要保證控制軸在軸向移動的距離內(nèi)不能與擺動凸輪68、69碰撞。

參考圖12，第2實施例的部分部件與控制軸連接的凸起形狀和部件組合方式，軸承外環(huán)71和102上各有二個突起，突起103和突起104用一個橢圓固定器95固定在一起，將軸承外環(huán)71和102緊緊拉緊固定在一起。軸承外環(huán)71上具有一個較長的突起105，軸承外環(huán)102上具有一個較長的突起106且突起105、106在軸向是有一個拉長的形狀，這樣便于承受更大的力量。用來驅動凸輪87的套管88也是分二部分的，一個是套管88，對側是套管101，套管101上具有一個突起88，深度比較淺，在套管88上也有一個，這樣二部分拼接之后突起88就嵌入控制軸中的槽口，再裝入凸輪87就將二部分固定在控制軸上。軸承外環(huán)109上具有一個較淺的突起107，也是用來將軸承外環(huán)固定在外面的控制軸上的，突起105、106固定于較深的控制軸。軸承外環(huán)76和大搖臂控制套管77以及滾珠81構成控制大搖臂的軸承，軸承外環(huán)71、102和小搖臂控制套管78以及滾珠構成控制小搖臂的軸承。

參考圖13，第2實施例的固定器66上的花鍵齒112與小搖臂控制套管78上的花鍵齒111嚙合以后將固定小搖臂控制套管78的角向方向，使其只能受到由軸承外環(huán)71和102組成的軸承的驅動而做軸向運動。固定器66上的花鍵齒112要穿過小搖臂作動套管就必須在套管上開槽口，以對側的大搖臂作動套管80為例，其上對應固定器上凸出的花鍵齒部分有個長槽口110，開口方向是角向且朝向固定器的花鍵齒，而且固定器66也可同時依據(jù)這樣的槽口在軸向固定大小搖臂的作動套管。從這個角度看，軸承外環(huán)76和109也是用橢圓固定器固定在一起的。且可見大搖臂作動套管80上的延伸部分有大搖臂的旋轉樞軸142。

參考圖14，第2實施例的核心部分在擺動凸輪69處的橫截面，滾珠82在固定器66中的軌道114之中，也在擺動凸輪69上部的軌道113之中，將固定器66和擺動凸輪69在軸向固定。小搖臂驅動套管78在小搖臂作動套管79內(nèi)部，小搖臂控制套管78上的滑槽與小搖臂作動套管79上的凸起89形成滑動配合。控制軸63在控制軸70外部，二者是套嵌且同軸的關系。固定器66將擺動凸輪69壓向氣門的滾輪94的方向，確保氣門可以被打開?；ㄦI齒111所占據(jù)的方向角只是圓周的一小部分，具體數(shù)值根據(jù)花鍵齒的形式和角度來確定，條件是保證固定器66能夠從上而下完成安裝，而且花鍵齒111與凸起89對應的滑槽同屬于小搖臂控制套管78上的加工特征，只是分屬于不同的角向方向區(qū)域，這樣的設計有利于將二種不同的功能集中在一個部件上，使得結構更加簡單、緊湊，組裝容易，成本低。

參考附圖15，第2實施例的核心部分在凸輪87處的橫截面。凸輪87內(nèi)部有花鍵齒140和141，花鍵齒是凸型的，而固定凸輪87的套管88也是分二部分的，分別是是套管88和101，這樣做的目的是便于組裝到控制軸63上，套管88上的突起139嵌入控制軸63的槽口139，套管101上的突起108嵌入控制軸63的槽口108，這樣就可借助凸輪87固定二個套管，且對凸輪87形成有效驅動，凸輪87隨著控制軸63和控制軸70同步旋轉。擺動凸輪68具有一個凸出部分，凸出部分的尖端是滾輪，滾輪與大搖臂67擺動端的弧面緊密接觸，弧面是傾斜的，當大搖臂67擺動時將推動滾輪和擺動凸輪68朝氣門開啟的方向轉動。大搖臂67的中間部分是中間連桿100，中間連桿100固定在大搖臂作動套管80上的轉動樞軸142上。小搖臂169一端固定在轉動樞軸168上，另一端連接滾輪86的軸83，這樣就形成了大小搖臂的變速驅動機構。

參考附圖16，第2實施例的控制軸上的開槽口的位置和大小、深度依據(jù)其所配合的部件而定。槽口164及其相同角向位置的槽口是為配合軸承外環(huán)76、軸承外環(huán)109及其他氣門的相同部件的突起而定，深度僅僅穿透控制軸63，目的是固定用來控制大搖臂的軸承外環(huán)于控制軸63上，使得控制軸63可以帶動大搖臂的軸承外環(huán)同步旋轉。槽口165的深度也只是穿透控制軸63，因此可以從槽口中看到控制軸70，槽口165是用來配合凸輪的套管內(nèi)部的突起，以便驅動凸輪與控制軸63和70同步旋轉。槽口166是槽口167在控制軸63上的掃描圖形，槽口167是為配合軸承外環(huán)71上的突起105而定的，同理軸承外環(huán)102上也有突起和與之配合的槽口，因而槽口166穿透控制軸63，槽口167采用與突起105同樣的深度。所有控制軸63和70上的槽口都是成對布置，在控制軸63軸截面的角向方向是完全相對的。軸承外環(huán)71、76、102、109是氣門42和43的驅動裝置的部件，而槽口164、165、166、167是為控制氣門45、46的驅動裝置而設定的。

因而綜合附圖8到附圖16可見，第2實施例能夠做到所采用的部件采用面接觸，很少的線接觸，沒有點接觸，因而部件的表面應力比較低，能夠利于延長部件壽命，同時又能夠實現(xiàn)對氣門的升程和正時的獨立、連續(xù)的調節(jié)作用。

參考附圖17，第3實施例的總體示意圖中，液壓調相器116上有鏈輪，用鏈條與內(nèi)燃機曲軸相連。液壓調相器116一端有套管119，套管119被固定器118固定于氣缸蓋。液壓控制器外殼117一端有套管121，套管121被固定器120固定于氣缸蓋，固定栓122將套管121固定于固定器120上，這樣液壓控制器117被完全固定于氣缸蓋。驅動氣門的擺動凸輪123、171、126、172都在控制軸130上，分別驅動氣門132、131、134、133。控制軸130上對應每一組氣門的位置具有一個凹槽135，凹槽135對應凸輪軸138上的每個凸輪的位置有槽口136，同時凹槽135內(nèi)有斜槽137。擺動凸輪123、171是一體的，其上有滾輪127；擺動凸輪126、172也是一體的，并具有一個延長的套管124，擺動凸輪123、171的延長出來的類似套管124的部分被固定器125固定于氣缸蓋，且軸向不可移動，只能轉動。從外部只能看到超寬的大搖臂128，小搖臂在其內(nèi)部。扭力彈簧170和129是一體的二個螺旋部分，扭力彈簧170和129的彈力使得擺動凸輪126和172朝向將滾輪127推向大搖臂128的方向。大搖臂128的與滾輪127接觸的地方是弧線型，弧線型的作用是滾輪127推動大搖臂128時大搖臂128有朝向控制軸130軸線方向擺動的趨勢。

參考附圖18，第3實施例的核心部分在小搖臂處的橫截面中，小搖臂143在大搖臂128的內(nèi)部，大搖臂128內(nèi)部是空腔以容納小搖臂143。小搖臂143通過轉動樞軸146固定在控制軸130的管壁上，小搖臂143中間位置是滾輪144且與凸輪軸138緊密接觸，小搖臂143與大搖臂128接觸的地方是滾針145。大搖臂128一端由轉動樞軸147固定在弧板148上，而擺動端是弧面153，弧面153的形狀保證推動滾輪127和擺動凸輪123擺動。滾輪127的支架152與擺動凸輪123是一體的，擺動凸輪123還與套管154是一體的。套管154上需要開槽口以容納大搖臂128、小搖臂143和弧板148的一部分，而且槽口的尺寸一定需要滿足弧板148按照圖示方向放入的需求。控制軸130也要開槽口容納小搖臂143。彈簧129一端固定在擺動凸輪123的凸起151上，中間部分頂住弧板148的凸起150，彈簧129的彈力使得擺動凸輪123順時針轉動?；“?48上有突起149且與控制軸130上的斜槽配合，這樣當控制軸130軸向運動時，就可以帶動弧板148產(chǎn)生一個角向移動，從而改變了大搖臂128的角向位置卻不改變小搖臂123的位置?；“?48夾在套管154和控制軸130之間，又有斜槽固定，所以等效完全固定。

參考附圖19，第3實施例的縱截面的示意圖中，大搖臂128內(nèi)的空腔寬度比小搖臂143寬很多，空腔寬度等于小搖臂143的寬度加控制軸130的軸向移動距離。凸輪軸138靠近液壓調相器的一端內(nèi)部有空腔和花鍵齒155，花鍵齒155保證凸輪軸138跟隨控制軸130做軸向移動時保持能夠驅動凸輪軸138正常轉動。擺動凸輪123有個延伸的套管124，固定器125將套管124固定在氣缸蓋上，只允許套管124轉動。

參考附圖20，第3實施例的三參數(shù)液壓控制器的示意圖中，液壓調相器116是輸入曲軸動力的部分，液壓調相器156是曲軸動力輸出部分，動力直接驅動軸157，軸157末端具有與凸輪軸138的花鍵齒155配合的花鍵齒，從而可以在控制軸130軸向移動時保持驅動凸輪軸138。液壓調相器116鏈輪這端具有延伸的套管119，固定器118將套管119固定在氣缸蓋上。液壓調相器156內(nèi)部是軸向液壓控制器158，軸向液壓控制器158內(nèi)部是油缸，油缸內(nèi)壁上有寬花鍵齒161，油缸中的活塞是角向液壓控制器159，角向液壓控制器159內(nèi)部是動葉160，液壓動力可以讓動葉160在角向液壓控制器159內(nèi)部轉動，從而帶動控制軸130，而角向液壓控制器159在軸向液壓控制器158內(nèi)部的軸向運動可以帶動控制軸130在軸向運動。和單個控制軸的軸向與角向控制器合并為一個整體的控制器。液壓控制器外殼117將軸向液壓控制器158的開口封閉，并且與之用固定栓固定成為一體。固定器120將套管121固定在氣缸蓋上。控制軸130和凸輪軸138之間有軸承162，保證控制軸130靜止時凸輪軸138正常轉動。

參考附圖21，小搖臂143的組裝需要借助彈簧的轉動樞軸，小搖臂143具有一個槽口173，槽口的尺度需要能夠放入轉動樞軸146和175，放入之后向二邊插入到小搖臂143和控制軸130的孔中，而后放入彈簧174，將二個轉動樞軸頂向二邊，保證將小搖臂143固定在控制軸130上。滾針145的長度與大搖臂內(nèi)部的空腔一樣寬，當小搖臂143移動時也保證能不脫離滾針145。轉動樞軸147是弧板148上的用來連接大搖臂的，將大搖臂與弧板148用轉動樞軸147組裝好后在放入槽口與控制軸130組裝在一起。突起150卡住扭力彈簧，保證動力通過弧板148傳給大搖臂。

參考附圖22，利用從附圖1到附圖21的全部3個示例性實施例機構和相應的控制律，可以實現(xiàn)氣門控制效果圖中，曲線C1、C2、C3、C4是可變氣門升程的曲線，曲線C5、C6、C7是可變氣門正時的曲線，因而本發(fā)明可實現(xiàn)可變氣門正時和升程獨立調節(jié)的控制效果。

總體而言，本發(fā)明采用將內(nèi)凹式凸輪軸與一或二根控制軸合并、套嵌、同軸的方法減小了系統(tǒng)的體積，實施例中使用2種變速原理和不同的實際機械設計來完成氣門的升程和正時獨立、連續(xù)的可調，實現(xiàn)對內(nèi)燃機氣門的最佳控制。同時，本發(fā)明將所有三個不同參數(shù)控制的液壓控制器在外型上合并為一個整體的控制器，這使得本發(fā)明所實現(xiàn)的機械裝置在外型上極為類似普通的帶有液壓調相器的單一凸輪軸，便于直接替代簡單凸輪軸而作為內(nèi)燃機氣門的控制裝置。

且，更具一般性的應用方法是，當具有一種變速機構原理時，可以仿照3個實施例的方法，構成相應的全可變氣門正時和升程裝置并用于氣門驅動。

上述敘述僅僅是用于解釋本發(fā)明的例示性實施例，它不是排他的或將本發(fā)明限制與其公開的具體形式。本領域技術人員可以理解，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范圍。因此，本發(fā)明不限于作為構思實現(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。