可變氣門升程驅動裝置、發動機和車輛的製作方法

2023-10-28 07:47:47

專利名稱：可變氣門升程驅動裝置、發動機和車輛的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車構造領域，尤其是涉及一種用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，以及包括其的發動機和包括該發動機的車輛。
背景技術：
隨著環境問題和能源問題越來越嚴峻，內燃機作為世界石油能源的主要「消費者」首當其衝受到特別的關注，內燃機是目前全世界應用最為廣泛的動力機械，短時間內是不可替代的，所以如何使內燃機越來越清潔，並且經濟性越來越好，是近些年全球各大汽車廠商努力追求的目標。傳統汽油發動機通過改變節氣門調節進氣量的大小來使發動機輸出不同的功率和扭矩，在小負荷工況下，節氣門開度很小，發動機進氣量比較小，節氣門後會產生很大的真空，這就是所說的泵氣損失，泵氣損失對發動機低速的影響非常大。而且，傳統發動機的配氣相位一般基於某一固定工況範圍，由發動機性能的局部優化而確定，在工作過程中固定不變，只是一開一關循環往復，氣門運動規律完全由凸輪型線決定。雖然，現有技術中也出現了一些採用可變氣門升程技術的發動機，但是這些可變氣門升程結構複雜，控制繁瑣，且大多數為兩段式，不能實現氣門升程的連續可變，實用性較差。

發明內容
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，該可變氣門升程驅動裝置結構簡單，穩定可靠，可實現連續可變地調節氣門機構的升程。根據本發明的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，包括:氣門機構；挺柱機構，所述挺柱機構設在所述氣門機構的頂部；凸輪軸機構，所述凸輪軸機構設在所述氣門機構的上方，所述凸輪軸機構具有凸輪；搖臂機構，所述搖臂機構設在所述挺柱機構和所述凸輪軸機構之間且由所述凸輪驅動所述搖臂機構繞所述搖臂機構的搖臂旋轉軸線擺動；以及致動機構，所述致動機構用於驅動所述搖臂機構繞著所述致動機構的調整旋轉軸線轉動，以連續可變地調節所述氣門機構的升程。根據本發明的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，很好地解決了發動機在高速大負荷工況和低速小負荷工況對配氣的要求，減小泵氣損失，同時還實現了氣門升程的連續可變，大大提高了發動機的動力性和燃油經濟性，降低了 HC、C0、C02、N0x等有害氣體的排放。另外，根據本發明的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，還可以具有如下附加技術特徵:根據本發明的一個實施例，所述搖臂機構形成這樣的型面，所述型面與所述挺柱機構配合且所述型面構造成適於獲得所需的氣門升程，所述用於驅動所述挺柱機構作直線
往復運動。根據本發明的一個實施例，所述搖臂機構包括:框架，其中所述型面形成在所述框架上；以及搖臂滾子，所述搖臂滾子可旋轉地設在所述框架的與所述凸輪軸機構相對應的部分上。根據本發明的一個實施例，所述型面包括第一段曲面、第二段曲面和第三段曲面，其中所述第二段曲面連接在所述第一段曲面和所述第三段曲面之間，且所述第一段曲面相比所述第三段曲面更靠近所述凸輪軸機構，所述第一段曲面為圓弧形面，且所述搖臂旋轉軸線與所述第一段曲面所對應的中心軸線重合，所述第二段曲面和第三段曲面與所述搖臂旋轉軸線的距離、沿著從所述第一段曲面朝向所述第三段曲面的方向逐漸增加。根據本發明的一個實施例，所述第二段曲面分別與所述第一段曲面和第三段曲面圓滑過渡。根據本發明的一個實施例，所述框架在相對的兩個橫向側表面上分別設置有加強結構。根據本發明的一個實施例，所述挺柱機構的頂部構造有可樞轉的挺柱滾子，以與所述搖臂機構滾動接觸，且在所述氣門機構升程為零的情況下，所述挺柱滾子的中心軸線與所述調整旋轉軸線重合。根據本發明的一個實施例，所述挺柱機構包括:安裝部，所述安裝部內限定出安裝空間，所述安裝空間的頂部和底部均敞開，所述安裝部內形成有安裝部進油道和安裝部出油道；柱塞，所述柱塞沿著所述氣門機構的直線往復運動方向可移動地設在所述安裝空間內且所述柱塞的底部從所述安裝空間的底部伸出以適於止抵在所述氣門機構的頂部，所述柱塞內具有頂部敞開的柱塞腔，且所述柱塞內形成有柱塞進油道和柱塞出油道，所述柱塞進油道分別與所述柱塞腔和所述安裝部進油道連通，且所述柱塞出油道分別與所述柱塞腔和所述安裝部出油道連通；密封件，所述密封件安裝在所述安裝部上且封閉所述安裝空間的頂部，所述密封件的底面與所述柱塞的頂面間隔第一預定距離；彈性件，所述彈性件設在所述柱塞腔內，所述彈性件的兩端分別彈性地止抵在所述柱塞腔的底面與所述密封件的底面之間；以及挺柱滾子，所述挺柱滾子可樞轉地設在所述安裝部的頂部。根據本發明的一個實施例，還包括兩個固定板部，所述兩個固定板部平行且相對地設置在所述安裝部的頂部，所述挺柱滾子可樞轉地夾設在所述兩個固定板部之間。根據本發明的一個實施例，進一步包括兩個限位片，所述兩個限位片分別設在所述挺柱滾子的兩個橫向側面與所述兩個固定板部之間。根據本發明的一個實施例，所述限位片構造成大體環形，且所述限位片的徑向尺寸大於所述挺柱滾子的徑向尺寸。
根據本發明的一個實施例，還包括限位凸臺，所述限位凸臺設在所述安裝空間內且鄰近所述柱塞的外周面，所述柱塞的外周面上設有凸緣且當所述柱塞在所述安裝空間內向下移動第二預定距離時所述凸緣的底面止抵在所述限位凸臺的頂面上。根據本發明的一個實施例，所述致動裝置包括:主動部分，所述主動部分包括主動軸和套設在所述主動軸上的主動齒輪；以及從動部分，所述從動部分包括從動軸和樞轉軸,所述從動軸與所述樞轉軸相連且所述主動軸、所述從動軸與所述樞轉軸中的任意兩個彼此平行,所述從動軸可轉動地固定在發動機的缸蓋上，且所述從動軸上設有與所述主動齒輪嚙合的從動齒輪，其中所述從動軸的中心軸線與所述調整旋轉軸線重合，所述樞轉軸適於與所述搖臂機構相連且所述樞轉軸的中心軸線與所述搖臂旋轉軸線重合。根據本發明的一個實施例，所述從動軸的兩端分別套設有從動軸軸承，所述從動軸軸承適於固定在所述缸蓋上。根據本發明的一個實施例，所述從動軸軸承內形成有儲油孔，所述從動軸上設置有從動軸油道，所述從動軸油道與所述儲油孔在所述從動軸旋轉時可分離地連通。根據本發明的一個實施例，所述從動齒輪為大體扇形齒輪。根據本發明的一個實施例，所述樞轉軸包括彼此間隔且分別與所述從動軸相連的兩段。根據本發明的一個實施例，還包括回位彈簧，所述回位彈簧套設在所述樞轉軸上，且所述回位彈簧的一端卡扣在所述搖臂機構上，以彈性地將所述搖臂機構止抵在所述凸輪軸機構上。根據本發明的一個實施例，所述致動裝置包括:殼體，所述殼體的內周面上設有多個彼此隔開的殼體凸臺，所述殼體凸臺徑向朝向所述殼體的中心延伸；以及轉子，所述轉子可轉動地設在所述殼體內且所述轉子的中心軸線與所述調整旋轉軸線重合，所述轉子的外周面上設置有多個轉子凸臺，其中任意相鄰的兩個所述殼體凸臺之間的空間通過設置在其間的所述轉子凸臺而限定成彼此隔離且密閉的第一油腔和第二油腔，其中第一油腔在順時針方向上位於第二油腔的下遊側，所述轉子限定有第一油道和第二油道，所述第一油道的一端與所述第一油腔相連通且所述第二油道的一端與所述第二油腔相連通；偏心軸，所述偏心軸的一端固定在所述轉子上且另一端從所述殼體內向外延伸出，所述偏心軸的中心軸線與所述搖臂旋轉軸線重合且平行於所述調整旋轉軸線。根據本發明的一個實施例，每個所述轉子凸臺的距離所述調整旋轉軸線較遠的一側表面上均設置有彈片結構，所述彈片結構與所述殼體的內周面緊密配合。根據本發明的一個實施例，所述偏心軸在預定的角度範圍內轉動。根據本發明的一個實施例，所述殼體包括外殼和端蓋，所述外殼的一側敞開以形成外殼開口，所述端蓋安裝在所述外殼上且封閉所述外殼開口，所述外殼上形成有一段繞著所述調整旋轉軸線的圓弧形限位槽，其中所述偏心軸的所述另一端穿過所述圓弧形限位槽向外延伸出。根據本發明的一個實施例，還包括:定位組件，所述定位組件設在其中一個所述轉子凸臺上，用於在裝配時對所述端蓋和所述轉子進行定位。根據本發明的一個實施例，所述定位組件包括:限位套，所述限位套嵌入在形成於所述轉子凸臺上的容納孔內；限位螺釘，所述限位螺釘穿設通過所述限位套且一端止抵在所述端蓋內表面上的限位孔內，其中所述端蓋的所述內表面上形成有液壓油引導槽，所述液壓油引導槽分別與所述第一和第二油腔中的一個以及所述限位孔相連通；以及限位彈性件，所述限位彈性件設在所述限位套內，所述限位彈性件被彈性設置在所述限位螺釘的另一端和所述容納孔的底面之間。根據本發明的一個實施例，還包括:連通閥，所述第一和第二油道均通過所述連通閥與發動機的機油泵相連。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據本發明一個實施例的可變氣門升程驅動裝置的立體圖；圖2是根據本發明一個實施例的可變氣門升程驅動裝置的主視圖；圖3是根據本發明一個實施例的可變氣門升程驅動裝置的側視圖；圖4是根據本發明一個實施例的搖臂機構的示意圖；圖5是根據本發明一個實施例的搖臂機構與挺柱機構裝配後的示意圖；圖6是根據本發明一個實施例的挺柱機構的爆炸圖；圖7是根據本發明一個實施例的挺柱機構與氣門機構裝配後的剖視圖；圖8是圖7中圈示A部的放大圖；圖9是根據本發明一個實施例的挺柱結構的立體圖；圖10是根據本發明一個實施例的挺柱滾子的示意圖；圖11是根據本發明一個實施例的致動機構的立體圖；圖12是具有圖11中所示的致動機構的可變氣門升程驅動裝置的立體圖；圖13是根據本發明一個實施例的致動機構的從動部分的立體圖；圖14是圖13中所示的從動部分與搖臂機構、挺柱機構、氣門機構和凸輪軸機構裝配後的示意圖；圖15是根據本發明另一個實施例的致動機構的爆炸圖；圖16是圖15中所示的致動機構的立體圖；圖17是圖15中所示的致動機構裝配後的示意圖；圖18是圖15中所示的致動機構的主視圖；圖19是圖15中所示的致動機構的外殼的示意圖20是圖19中所示的外殼的側視圖；圖21是圖19中所示的外殼的後視圖；圖22-圖23是挺柱機構與搖臂機構的零升程型面配合的示意圖；圖24-圖25是挺柱機構與搖臂機構的小升程型面配合的示意圖；圖26-圖27是挺柱機構與搖臂機構的大升程型面配合的示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正下方和斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。發動機機體組是發動機的支架，是曲柄連杆機構、配氣機構以及各系統裝配的基體。機體組主要由氣缸體、缸蓋、氣缸蓋襯墊以及油底殼等組成，油底殼一般設在氣缸體的底部，缸蓋設在氣缸體的頂部，氣缸蓋襯墊設在氣缸體的頂面與缸蓋的底面之間，用於密封二者之間的間隙。缸蓋與活塞頂部和氣缸一起形成燃燒室，燃燒室的頂部具有進氣口和排氣口，氣門機構穿設在缸蓋內且封閉進氣口和排氣口。對於現有的一般發動機而言，多採用兩進兩出的氣門機構，少數也有採用一進一出或三進兩出的氣門機構。對同一發動機而言，一般都具有多種不同的工況，例如低速小負荷工況、高速大負荷工況等，當發動機處於低速小負荷工況下，發動機的動力和扭矩的輸出相對較低，因此進入燃燒室內的空氣可相對較少，而在發動機處於高速大負荷工況下，發動機的動力和扭矩的輸出相對偏高，因此需要更多的空氣進入燃燒室內與更多的燃油燃燒。本發明的可變氣門升程驅動裝置1000能夠實現氣門升程特別是進氣門升程的連續可變，從而可根據發動機所處的不同工況來智能調節氣門升程，保證燃燒室內的空氣與燃油充分燃燒，提高發動機的動力性能和燃油經濟性。下面將參考圖1-圖27詳細描述根據本發明實施例的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置1000。根據本發明一個實施例的可變氣門升程驅動裝置，包括氣門機構600、挺柱機構200、凸輪軸機構500、搖臂機構100和致動機構300、400。其中，氣門機構600已為現有技術，且為本領域的技術人員所熟知，例如氣門機構600可以包括氣門頭部和氣門杆部，氣門機構600可沿著氣門機構600的中心線在氣門導管中上下移動以打開或關閉燃燒室的進氣口或排氣口，對於這些可與現有技術採用相同設置的部分，這裡不再詳細描述。參照圖6-圖10，挺柱機構200設在氣門機構600的頂部，以驅動氣門機構600沿
著氣門機構600的中心線作上下往復直線運動。參照圖1-圖3所示，凸輪軸機構500設在氣門機構600的上方，凸輪軸機構500包括凸輪軸503和套設在凸輪軸503外面的凸輪505。凸輪軸機構500可由發動機的曲軸驅動，凸輪軸機構500與曲軸可米用齒輪傳動、鏈傳動或帶傳動。如圖4和圖5所示，搖臂機構100設在挺柱機構200和凸輪軸機構500之間且由凸輪505驅動搖臂機構100繞著搖臂機構100的搖臂旋轉軸線擺動(即偏心軸451和樞轉軸357的中心軸線)。如圖11-圖21所示，致動機構300、400用於驅動搖臂機構100繞著致動機構300、400的調整旋轉軸線(即轉子421和從動軸353的中心軸線)轉動，以連續可變地調節氣門機構600的升程。需要說明的是，在本發明的描述中，如沒有特殊說明，以氣門機構600為進氣門為例。當然，可以理解的是，該氣門機構600也可為排氣門，即該可變氣門升程驅動裝置1000也可用於調節排氣門的升程。根據本發明實施例的可變氣門升程驅動裝置1000，很好地解決了發動機在高速大負荷工況和低速小負荷工況對配氣的要求，減小泵氣損失，同時還實現了氣門升程的連續可變，大大提高了發動機的動力性和燃油經濟性，降低了 He、CO、CO2, NOx等有害氣體的排放。下面將參照圖1-圖21詳細描述根據本發明實施例的搖臂機構100。如圖4所示，根據本發明一個實施例的搖臂機構100包括框架101和搖臂滾子111。其中，參照圖4，框架101構造有這樣的型面103，型面103適於與挺柱機構200配合，例如型面103與挺柱機構200頂部的挺柱滾子209接觸配合(如圖9所示)。型面103構造成適於獲得所需的氣門升程，例如，型面103可以根據發動機的不同工況預先計算出型面103的線性，這樣當該發動機以某一工況運轉時，型面103上具有適於與該工況下最適於驅動挺柱機構200的線型部分，從而使得氣門機構600的升程量適宜，保證燃燒室內進入充足且適宜的空氣量，以便與燃油充分燃燒，提高發動機的動力輸出和燃油經濟性。下面會對型面103的具體構造詳細描述，這裡不再詳細說明。如圖4所示，搖臂滾子111可旋轉地設在框架101的與凸輪軸機構500相對應的部分上。例如在圖4的示例中，搖臂滾子111可旋轉地設在框架101的頂部部分上，搖臂滾子111可通過貫穿框架101的銷釘112可轉動地設在框架101上，銷釘112與框架101上的銷釘孔可採用過盈的配合方式，銷釘112與搖臂滾子111之間可設置有軸承，用於減少二者在相對轉動過程中的摩擦。本發明的搖臂機構100，可以根據設計要求將搖臂的型面103構造成適於獲得所需的氣門升程，例如將型面103構造成具有零升程型面、小升程型面和大升程型面，這樣可以根據發動機不同工況來調節型面103與挺柱機構200配合的部分，從而改變氣門升程，獲得理想的升程量，進而提高發動機的動力性能和燃油經濟性。而且，搖臂機構100具有與凸輪軸機構500配合的搖臂滾子111，可以大大減小二者運動時的摩擦，提高使用壽命，降低使用成本和工作噪音。根據本發明的一個實施例，參照圖4所示，型面103包括第一段曲面105、第二段曲面107和第三段曲面109，其中第二段曲面107連接在第一段曲面105和第三段曲面109之間，且第一段曲面105相比第三段曲面109更靠近凸輪軸機構500。例如，如圖4所示，第一段曲面105可形成在框架101底部的後側，第三段曲面109可形成在框架101底部的前側，第二段曲面107連接在第一段曲面105和第三段曲面109之間。根據本發明的一個實施例，第一段曲面105為圓弧形面，且搖臂旋轉軸線與第一段曲面105所對應的中心軸線重合。換言之，在第一段曲面105與挺柱機構200配合時氣門機構600的升程為零，即氣門機構600封閉燃燒室的進氣口。可以理解的是，該第一段曲面105可理解為零升程型面。由此，實現了發動機的智能停缸目的。根據本發明的一個實施例，第二段曲面107和第三段曲面109與搖臂旋轉軸線的距離、沿著從第一段曲面105朝向第三段曲面109的方向逐漸增加。換言之，在第二段曲面107與挺柱機構200配合時氣門機構600的升程小於、第三段曲面109與挺柱機構200配合時氣門機構600的升程。即，該第二段曲面107可理解為小升程曲面，該第三段曲面109可理解為大升程曲面。由此，在第二段曲面107驅動挺柱機構200時，氣門機構600的升程量較小，可適於發動機低速小負荷工況，而當發動機處於高速大負荷工況下，可由第三段曲面109驅動挺柱機構200。例如，可由ECU根據發動機的不同工況，來控制搖臂機構100與挺柱機構200配合的型面部分，從而使氣門升程處於最佳的範圍內，保證發動機能夠獲得足夠且適宜的進氣量，並與燃油充分燃燒，提高發動機的動力和燃油經濟性。在本發明的一個實施例中，第二段曲面107分別與第一段曲面105和第三段曲面109圓滑過渡。例如，第二段曲面107與第一段曲面105之間可通過一段圓弧形面過渡，該圓弧形面的中心軸線可與搖臂機構100的搖臂旋轉軸線重合。同樣地，第二段曲面107與第三段曲面109之間也可通過圓弧形面過度，當然也可通過其它曲面過度。如圖4所示，框架101在相對的兩個橫向側表面上分別設置有加強結構113，換言之，在框架101厚度方向的兩個表面上均設置有加強結構113。
例如，加強結構113可構造成內凹的加強筋。通過設置加強結構113如內凹式的加強筋，可以大大提高框架101的剛度與強度，特別是對框架101邊緣部分剛度和強度的提升尤為顯著，這樣可以防止搖臂機構100工作時框架101邊緣處折斷，提高了搖臂機構100的整體壽命，降低使用成本。進一步地，該內凹式的加強筋可鄰近框架101的邊緣設置，以便更好地提高框架101邊緣處的剛度與強度。該內凹式的加強筋可分別一體地形成在相應的橫向側表面上,且相對的橫向側表面上的加強筋彼此相對應。換言之，加強筋可與相應的表面整體加工製造，且在框架101厚度方向上該兩個加強筋彼此對應。這樣可以進一步提高框架101的剛度與強度，從而使搖臂機構100整體的剛度與強度更好。當然，可以理解的是，本發明的加強結構113不限於此，本領域的技術人員在閱讀了說明書此處公開內容的基礎之上，可以將根據本發明一個實施例的加強結構113構造成所需形狀，只要加強結構113能夠起到提高框架101特別是框架101邊緣部分的剛度和強
度即可。根據本發明的一個實施例，框架101可由粉末冶金製成，這樣可以保證框架101具有耐高溫、抗磨損、剛度高等優點，從而大大提高搖臂機構100的整體壽命，保證搖臂機構100運轉可靠。如圖1和圖4所示，框架101上設有限位凹槽115，限位凹槽115構造成適於對彈性限位件的一端進行定位。具體來講，該彈性限位件可以是回位彈簧363，該回位彈簧363可套設在搖臂機構100的擺動軸(即偏心軸451和樞轉軸357)上，回位彈簧363的自由端可卡設在該限位凹槽115內，以彈性地將搖臂機構100止抵在凸輪軸機構500上，保證搖臂機構100頂部的搖臂滾子111與凸輪軸機構500的凸輪505零間隙配合。其中，如圖4所示，該限位凹槽115的一端可與內凹式的加強筋連通。參照圖4和圖5所示，框架101的鄰近凸輪軸機構500的部分構造成包括兩塊平行且相對設置的定位板117，且搖臂滾子111可轉動地夾設在該兩個定位板117之間，從而在平行於搖臂旋轉軸線的方向上限制搖臂機構100相對凸輪軸機構500移動。總體而言，根據本發明一個優選實施例的搖臂機構100，可具有如下優點:I)凹陷型加強筋增加了搖臂機構100強度，提高了系統工作的可靠性；2)搖臂滾子111可以減小搖臂機構100與凸輪軸機構500相對運動時的摩擦；3 )具有零升程型面、小升程型面和大升程型面，可以增加氣門型線的豐滿度，使發動機在不同的工況下均可獲得最佳的進氣匹配。下面參考圖1-圖21詳細描述根據本發明實施例的挺柱機構200。根據本發明一個實施例的挺柱機構200包括安裝部201、柱塞203、密封件205、彈性件207和挺柱滾子209。其中，安裝部201內限定出安裝空間，安裝空間的頂部敞開以形成頂部開口，安裝部201的底部也敞開以形成底部開口。安裝部201內形成有安裝部進油道211和安裝部出油道213。安裝部進油道211可與發動機缸蓋內的與該安裝部進油道211相對應的油路連通。同樣地，安裝部出油道213也可與氣缸蓋內與該安裝部出油道213相對應的油路連通。安裝部進油道211可沿著徑向設置，其一端可貫穿安裝部201的外周面，另一端可貫穿安裝部201的位於頂部開口部分的內周面。同樣，安裝部出油道213也可沿著徑向設置，其一端可貫穿安裝部201的外周面，另一端可貫穿安裝部201的位於頂部開口部分的內周面，安裝部進油道211與安裝部出油道213的夾角可大約為90°。參照圖6-圖8所示，柱塞203沿著氣門機構600的直線往復運動方向可移動地設在安裝空間內，具體地，柱塞203可在一定範圍內沿著氣門機構600的中心線的方向在安裝空間內上下移動。柱塞203的底部從安裝空間的底部伸出以適於止抵在氣門機構600的頂部，柱塞203的底部可為平面，氣門機構600的頂部也可對應形成平面，這樣柱塞203與氣門機構600面面接觸以便柱塞203更好地驅動氣門機構600運動。當然，可以理解的是，柱塞203的底面與氣門機構600的頂面也可為其它相適配的形狀，例如柱塞203的底面可為下凸的弧形面，則氣門機構600的頂面可對應形成為內凹的弧形面。參照圖6-圖8所示，柱塞203內具有頂部敞開的柱塞腔215，該柱塞腔215可為大體圓柱形腔。並且，柱塞203內形成有柱塞進油道217和柱塞出油道219，柱塞進油道217與柱塞出油道219均可沿著徑向設置且二者可大致成90°夾角。柱塞進油道217分別與柱塞腔215和安裝部進油道211連通，柱塞出油道219分別與柱塞腔215和安裝部出油道213連通。這樣，缸蓋內相應油路通道中的液壓油就可以依次通過安裝部進油道211和柱塞進油道217注入到柱塞腔215內，保持對柱塞203施加一定的油壓力。在柱塞腔215內的液壓油充滿後液壓油可依次從柱塞出油道219和安裝部出油道213流出。參照圖6和圖8所示，密封件205安裝在安裝部201上且封閉安裝空間的頂部，例如密封件205可設在安裝空間的頂部開口處且密封該頂部開口，防止液壓油從密封件205與安裝部201之間的縫隙流出。密封件205的底面與柱塞203的頂面間隔第一預定距離，以為柱塞203相對安裝空間(沿著氣門機構600中心線的方向)上下運動時留有一定的運動餘量。如圖7和圖8所示，彈性件207設在柱塞腔215內，彈性件207的兩端分別彈性地止抵在柱塞腔215的底面與密封件205的底面之間。換言之，彈性件207設在柱塞腔215與密封件205之間，且處於常壓縮狀態。根據本發明的一個實施例，彈性件207可為彈簧。由此，彈性件207可施加給柱塞203 —個沿著氣門機構600中心線向下的彈力，同時由於柱塞腔215內充滿液壓油，該部分液壓油也會施加給柱塞203 —個沿著氣門機構600中心線向下的壓力，該壓力與彈性件207的彈力共同作用在柱塞203上，使得柱塞203的底面與氣門機構600的頂部常接觸。並且，該接觸方式為彈性方式，即可以根據氣門機構600相對初始位置的變化進行自動不給，彌補發動機長時間使用後由於氣門機構600磨損造成氣門機構600不能很好密閉燃燒室進氣口的問題，從而可以提高進氣效率，保證氣門機構600在零升程時能夠更好地密閉燃燒室的進氣口。如圖9所示，挺柱滾子209可樞轉地設在安裝部201的頂部，該挺柱滾子209適於與搖臂機構100的型面103適配。
根據本發明實施例的挺柱機構200，具有適於與搖臂機構100配合的挺柱滾子209，從而可以更好地與搖臂機構100底部的型面103配合，降低搖臂機構100與挺柱滾子209的磨損，提高使用壽命。同時，通過液壓油的油壓力與彈性件207的彈力共同作用在柱塞203上，使得柱塞203與氣門機構600的配合方式變成可回彈式，進而可根據氣門機構600初始位置的變化進行補給，保證氣門機構600與柱塞203常接觸。根據本發明的一個實施例，如圖6所示，挺柱機構200還包括兩個固定板部221，該兩個固定板部221平行且相對地設置在安裝部201的頂部，挺柱滾子209可樞轉地夾設在該兩個固定板部221之間。固定板部221與安裝部201可一體形成，且每個固定板部221的底部部分的厚度可大於固定板部221的頂部部分的厚度，這樣可以保證固定板部221與安裝部201之間具有足夠的固定強度，避免在發動機長時間運行後固定板部221折斷。參照圖6、圖9和圖10所示，挺柱滾子209通過穿過兩個固定板部221的銷軸223而可樞轉地夾設在兩個固定板部221之間，且挺柱滾子209與銷軸223之間設置有傳動軸承210。具體地，銷軸223可與兩個固定板部221上的銷軸孔過盈配合，傳動軸承210套設在銷軸223的外面且位於銷軸223的外周面與挺柱滾子209的內周面之間，用於減小挺柱滾子209滾動時的摩擦。當然，本發明不限於此，在本發明的另一個實施例中，挺柱滾子209通過穿過兩個固定板部221的銷軸223而可樞轉地夾設在兩個固定板部221之間且挺柱滾子209與銷軸223 —體形成。也就是說，在該實施例中，銷軸223與挺柱滾子209 —體形成，此時銷軸223與固定板部221之間可設置有軸承，用於減小挺柱滾子209滾動時的摩擦。如圖6、圖9和圖10所示，挺柱機構200包括兩個限位片225，該兩個限位片225分別設在挺柱滾子209的兩個橫向側面與兩個固定板部221之間，可以理解的是，該橫向即為挺柱滾子209的厚度方向。其中，兩個限位片225的其中一個設在挺柱滾子209厚度方向上的一個側面與該側的固定板部221之間，剩餘的一個限位片225則對應設在挺柱滾子209厚度方向上的另一個側面與該側的固定板部221之間。通過設置限位片225，可以更好地在挺柱滾子209的軸向上(即調整旋轉軸線的方向)限制挺柱滾子209的自由度，防止挺柱滾子209軸向移動。進一步地，限位片225構造成大體環形，例如在圖6的示例中，限位片225均形成為圓環形。並且，該大體環形的限位片225的徑向尺寸大於挺柱滾子209的徑向尺寸，也就是說，在圖5和圖6的示例中，圓環形限位片225的外徑大於挺柱滾子209的外徑。採用這種設計方式，可以更好地與搖臂機構100的底部配合以在平行於調整旋轉軸線的方向上限制搖臂機構100移動，例如搖臂機構100的底部可形成有凸起102，搖臂機構100的型面103形成在該凸起102的底面上，該兩個限位片225之間的距離可與凸起102的寬度可大致相等，從而限制凸起102以及搖臂機構100整體軸向移動，保證搖臂機構100的型面103時刻與挺柱滾子209緊密配合，避免型面103與挺柱滾子209錯位。當然，本發明不限於此，在本發明的其它實施例中，限位片225的形狀也不限於大體環形，例如也可形成為矩形或其它形狀，只需該限位片225具有向上突出挺柱滾子209的部分以便搖臂機構100的底部例如凸起102可被限制在該兩個限位片225的突出部分之間即可。根據本發明的一個實施例，如圖7和圖8所示，挺柱機構200還包括限位凸臺227，該限位凸臺227設在安裝空間內且鄰近柱塞203的外周面。柱塞203的外周面上設有凸緣229且當柱塞203在安裝空間內向下移動第二預定距離時，也就是說，柱塞203相對安裝空間沿著氣門機構600中心線向下移動第二預定距離時，凸緣229的底面止抵在限位凸臺227的頂面上，也就是說此時凸緣229支撐在限位凸臺227的上面，從而避免由於氣門機構600運動過於激烈或者氣門機構600運動失效導致柱塞203整體從安裝空間的底部掉出。簡言之，在氣門機構處於初始位置時，柱塞203的頂面與密封件205的底面間隔第一預定距離，凸緣229的底面與限位凸臺227的頂面間隔第二預定距離，該兩個距離即為柱塞203在氣門機構600中心線方向上相對安裝空間的運動餘量。由此，在彈性件207和液壓油的油壓力作用下，可以根據氣門機構600相對初始位置的變化進行不給，彌補發動機長時間使用後由於氣門機構600磨損或者氣門機構600工作時由於膨脹所引起的氣門機構600不能很好密閉燃燒室進氣口的問題，並且限位凸臺227的設置還能避免由於氣門機構600運動失效導致柱塞203整體從安裝空間的底部掉出。如圖8所示，凸緣229的頂面優選與柱塞203的頂面平齊，限位凸臺227優選形成為圓環形。在本發明的一些實施例中，第一預定距離為l_2mm，換言之，氣門機構600位於初始位置時，柱塞203的頂面與密封件205的底面間隔l_2mm，由於柱塞203頂面與密封件205的底面之間間隔距離很小，同時由於液壓油的物理特性，從而使得液壓油充滿柱塞腔215並對柱塞203施加一個向下的壓力後，基本不會從該間隙流入到柱塞203的外面。在本發明的一些實施例中，第二預定距離為l_2mm。換言之，氣門機構600位於初始位置時，凸緣229的底面與限位凸臺227的頂面間隔l_2mm。如圖6所示，根據本發明的一個實施例，密封件205構造成適於與安裝部201螺紋相連的螺堵。該螺堵的外周面上可形成有外螺紋，安裝空間的頂部開口處可對應形成有內螺紋，這樣通過螺紋配合從而可使螺堵牢固地固定在安裝部201上，以更好地密封安裝空間的頂部，同時還可作為柱塞203和彈性件207例如彈簧的支撐座。總體而言，根據本發明一個優選實施例的挺柱結構200，可具有如下優點:I)結構簡單，可減少機械摩擦，進而減少了油耗，易於實施，實施成本低；2)保證氣門機構600頂部與柱塞203的外底面總是接觸的，增加系統工作的穩定性；3)有效降低發動機燃油消耗同時改善發動機的NVH特性；4)有利於增加缸內紊流，提高燃燒速度，增加發動機的低速扭矩，而高轉速時使用較大的氣門升程則可以顯著提高進氣量，進而提升高轉速時的輸出功率。下面參考圖1-圖21描述根據本發明一個實施例的致動機構300。如圖11-圖14所示，根據本發明一個實施例的致動機構300包括主動部分301和從動部分351。主動部分301包括主動軸303和套設在主動軸303上的主動齒輪305，主動齒輪305與主動軸303可分別單獨加工，然後該主動齒輪305可通過鍵槽結構與主動軸303固定。當然，主動齒輪305與主動軸303也可一體形成。如圖11和圖13所示，從動部分351包括從動軸353和樞轉軸357，從動軸353與樞轉軸357相連且主動軸303、從動軸353與樞轉軸357中的任意兩個彼此平行。換言之，主動軸303、從動軸353與樞轉軸357兩兩平行，並且樞轉軸357與從動軸353相連。從動軸353可轉動地固定在發動機的缸蓋上，例如在本發明的一個實施例中，如圖11和圖13所示，從動軸353的兩端分別套設有從動軸軸承359，從動軸軸承359適於固定在缸蓋上，也就是說，從動軸軸承359可直接固定在缸蓋上，從動軸353可轉動地設在位於其兩端的從動軸軸承359內。如圖11所示，從動軸353上設有從動齒輪355，該從動齒輪355與主動齒輪305嚙合，這樣主動軸303帶動主動齒輪305旋轉，主動齒輪305帶動與其嚙合的從動齒輪355、從動齒輪355進一步帶動從動軸353繞著調整旋轉軸線轉動。其中從動軸353的中心軸線與調整旋轉軸線重合，換言之，該致動機構300的調整旋轉軸線即為從動軸353的中心軸線，該調整旋轉軸線與氣門機構600升程量為零時挺柱滾子209的旋轉軸線重合。如圖12-圖14所示，樞轉軸357適於與搖臂機構100相連且樞轉軸357的中心軸線與搖臂旋轉軸線重合。例如，搖臂機構100可擺動地套設在該樞轉軸357的外面，搖臂機構100在凸輪軸機構500的驅動下可繞著該樞轉軸357的中心軸線擺動。這樣，在通過改變搖臂機構100的型面103與挺柱滾子209配合位置從而實現氣門機構600升程量的調節時，可由主動齒輪305驅動從動齒輪355和從動軸353繞著調整旋轉軸線轉動，由於從動軸353相對缸蓋是不可移動而只可轉動的，因此與從動軸353相連的樞轉軸357會繞著調整旋轉軸線轉動，從而使樞轉軸357上固定套設的搖臂機構100也繞著調整旋轉軸線轉動，進而改變搖臂機構100底部的型面103與挺柱滾子209配合的位置，實現氣門機構600升程的調節。並且，從動軸353轉過的角度不同，搖臂機構100底部的型面103與挺柱滾子209配合的位置也不同，通過嚙合的主動齒輪305與從動齒輪355可以實現從動軸353的不同轉動角度，進而可以實現氣門機構600升程的連續可變。根據本發明實施例的致動機構300，結構緊湊，方便缸蓋的布置，同時該致動機構300整體質量較輕，有效減少了發動機的整機重量，可在一定程度上降低車輛的燃油消耗，且採用齒輪傳動簡單可靠，穩定性和耐久性較好，降低了致動機構300的故障率，可提高致動機構300的整體壽命，降低使用成本。根據本發明的一個實施例，從動軸軸承359內可形成有儲油孔，從動軸353上設置有從動軸油道，該從動軸油道與儲油孔在從動軸353旋轉時可分離地連通。具體地說,從動軸軸承359內形成有儲油孔，該儲油孔內可用於儲備潤滑油，從動軸353上設有從動軸油道，該從動軸油道的一端在從動軸353位於初始位置時與儲油孔連通，另一端可與缸蓋內的相應油路連通。這樣，在從動軸353位於初始位置時，缸蓋內相應油路的潤滑油可通過從動軸油道流入儲油孔內，而在從動軸353轉動後，該儲油孔與從動軸油道的所述一端分離，此時儲油孔內的潤滑油即可用於潤滑從動軸353，減小從動軸353轉動時相對於從動軸軸承359的摩擦，提高傳動效率。需要說明的是，上述從動軸353的初始位置可以是氣門機構600升程量為零時該從動軸353所處的位置，而在需要調節氣門機構600的升程量時，從動軸353即旋轉離開該初始位置。在本發明的一個實施例中，如圖11所示，樞轉軸357上設有樞轉軸限位結構361，該樞轉軸限位結構361構造成適於在平行於搖臂旋轉軸線的方向上限制搖臂機構100相對於樞轉軸357移動，也就是說，該樞轉軸限位結構361用於在軸向上限制搖臂機構100相對樞轉軸357移動，從而保證搖臂機構100能夠更好地與凸輪軸機構500和挺柱機構200配
八
口 ο在本發明的一些實施例中，主動齒輪305和從動齒輪355均為多個且分別彼此對應。例如在圖11-圖14的示例中，該主動齒輪305和從動齒輪355均為兩個。可以理解的是，該示例中的致動機構300適用於具有雙氣門機構例如雙進氣門的氣缸上。當然，對於每個氣缸具有一個或三個進氣門的發動機，該主動齒輪305和從動齒輪355可對應為一對或三對。根據本發明的一個實施例，如圖11所示，樞轉軸357包括彼此間隔且分別與從動軸353相連的兩段(即圖11中的357a、357b)，換言之，在該實施例中，樞轉軸357是斷開成兩段的，每一段分別與從動軸353相連，這樣配合兩對嚙合的主動齒輪305和從動齒輪355，可以使得從動部分353受力更加均勻，大大提高了致動機構300的穩定性和耐久性。而且，採用這種斷開式的樞轉軸357還能有效減少致動機構300的整體質量，進而保證致動機構300更加輕便、靈活，改善磨損情況，同時方便缸蓋的布置。可以理解的是，該實施例中的具有斷開式樞轉軸357的致動機構300適用於每氣缸具有兩個氣門機構例如兩個進氣門的發動機。當然，本發明不限於此，在本發明的另一個實施例中，樞轉軸357也可整體製造成一根，即中間是連續而非上述實施例中斷開的形式。為了提高從動部分351的整體強度，簡化製造工藝，從動軸353、樞轉軸357與從動齒輪355可一體形成。當然，本發明不限於此，從動軸353、樞轉軸357與從動齒輪355也可分別單獨加工製造，然後再將樞轉軸357和從動齒輪355分別裝配在從動軸353上。如圖11、圖12和圖14所示，致動機構300還包括回位彈簧363，回位彈簧363可套設在樞轉軸357上，且回位彈簧363的一端卡扣在搖臂機構100上，以彈性地將搖臂機構止抵在凸輪軸機構500上。通過設置回位彈簧363，從而可以保證搖臂機構100與凸輪軸機構500零間隙配合，更具地說，通過回位彈簧363的彈力，可使得搖臂機構100頂部的搖臂滾子111與凸輪軸機構500的凸輪505零間隙配合，從而提高了整體的穩定性，避免搖臂機構100與凸輪軸機構500在相對運動的過程中出現間隙，影響發動機正常運轉。在本發明的一個優選實施例中，從動齒輪355為大體扇形齒輪，如圖13所示。由此，採用大體扇形齒輪，一方面可以實現對搖臂機構100繞著調整旋轉軸線轉動時進行有效限位，另一方面也減輕了致動機構300的整體質量。針對第一方面，具體來講，從動軸353在一定角度範圍內轉動即可實現搖臂機構100底部的型面103與挺柱滾子209不同的接觸配合位置，而假設從動軸353轉過該角度範圍外，則可能發生搖臂機構100的型面103與挺柱滾子209脫離配合，造成搖臂機構100整體旋轉過度.
因此，採用大體扇形齒輪後可以避免該情況的發生，即當主動齒輪305與該大體扇形齒輪兩末端的齒脫離後，主動齒輪305與該大體扇形齒輪即脫離嚙合，此時主動齒輪305若仍按照之前的旋轉方向旋轉，該大體扇形齒輪將不再轉動。針對第二方面，具體來講，由於採用這種大體扇形齒輪，從而在一定程度上減輕了致動機構300的質量，這樣可使得致動機構300更加輕便、靈活，大大改善致動機構300的磨損情況，同時更加方便缸蓋的布置。根據本發明一個優選實施例的致動機構300，可具有如下優點:I)結構簡單，易於缸蓋的布置，成本低；2)傳動結構整體質量較輕，有效減少致動機構300的整機質量，減少燃油消耗；3)從動軸軸承359與從動軸353之間具有良好的潤滑效果，有效地減少機械摩擦及噪聲；4)整體驅動方式簡單牢靠，穩定性和耐久性良好。下面參考圖1-圖21描述根據本發明另一個實施例的致動機構400。根據本發明另一個實施例的致動機構400包括殼體401、轉子421和偏心軸451。殼體401可形成為大體圓柱形殼體401,殼體401可固定在缸蓋的一側。如圖15和圖16所示，殼體401的內周面上設有多個彼此隔開的殼體凸臺403，殼體凸臺403徑向朝向殼體401的中心延伸，換言之，每個殼體凸臺403均沿著殼體401的徑向朝向調整旋轉軸線延伸，多個殼體凸臺403在周向上間隔分布。如圖15和圖16所示，轉子421可轉動地設在殼體401內且轉子421的中心軸線與調整旋轉軸線重合，轉子421的外周面上設置有多個轉子凸臺423。換言之，轉子421繞著轉子421的中心軸線可轉動地設在殼體401內，轉子421的中心軸線即為致動機構400的調整旋轉軸線，該調整旋轉軸線在氣門機構600升程量為零時與挺柱滾子209的旋轉軸
線重合。其中任意相鄰的兩個殼體凸臺403之間的空間通過設置在其間的一個轉子凸臺423而限定成彼此隔離且密閉的第一油腔405和第二油腔407，其中第一油腔405在順時針方向(圖16中的方向B)上位於第二油腔407的下遊側。例如，如圖16所示，每個殼體凸臺403的距離調整旋轉軸線較近的一側表面與轉子421的外周面緊密配合，從而在相鄰兩個殼體凸臺403、殼體401與轉子421的外周面之間限定出上述的空間.
任意相鄰的兩個殼體凸臺403之間均設置有一個轉子凸臺423，該轉子凸臺423的距離調整旋轉軸線較遠的一面可與殼體401的內周面緊密配合，從而將相應兩殼體凸臺403間的空間隔離成兩個獨立且密閉的第一油腔405和第二油腔407， 該第一油腔405在順時針方向位於該第二油腔407的下遊側(同一個空間內的第一油腔405和第二油腔407)，這樣多個殼體凸臺403和多個轉子凸臺423就可以共同限定出在周向上交錯分布的多個第一油腔405和多個第二油腔407。例如，以四個殼體凸臺403和四個轉子凸臺423為例，該四個殼體凸臺403和四個轉子凸臺423之間一共可以限定出四個第一油腔405和四個第二油腔407，該四個第一油腔405和該四個第二油腔407在周向上是交錯設置的。轉子421內限定有第一油道和第二油道，第一油道的一端與第一油腔405相連通，第一油道的另一端適於與發動機的機油泵相連。同樣地，第二油道的一端與第二油腔407相連通，第二油道的另一端也適於連接在發動機的機油泵。需要說明的是，這裡的「連接」應作廣義理解，即第一油道和第二油道的第二端可以是通過中間媒介間接地連接在機油泵上的。第一油道可以包括多個子油道，該第一油道的多個子油道與第一油腔405的數量相同且每個子油道的一端均與第一油腔405連通。同樣地，第二油道也可包括多個子油道，該第二油道的多個子油道與第二油腔407的數量相同且每個子油道的一端均與第二油腔407連通。參照圖15-圖17,偏心軸451的一端固定在轉子421上且另一端從殼體401內向外延伸出，偏心軸451的中心軸線與搖臂旋轉軸線重合且平行於調整旋轉軸線。其中，搖臂機構100可擺動地套設在偏心軸451的外面，這樣搖臂機構100在凸輪軸機構500的驅動下就可以繞著偏心軸451的中心軸線即搖臂旋轉軸線擺動。該致動機構400的工作原理為:液壓油可從第一油道向多個第一油腔405內供油，而多個第二油腔407內的液壓油可從第二油道內流出，這樣相當於每個第一油腔405的油壓均高於與其對應的第二油腔407的油壓，在該壓力差的作用下，轉子421會相對殼體401轉動，由於殼體401是固定不動的，因此轉子421會在殼體401內繞著調整旋轉軸線旋轉，在轉子421轉動的過程中,第一油腔405的體積變大而第二油腔407的體積變小,最終在第一油腔405與第二油腔407內的油壓力平衡後轉子421相對殼體401不再轉動。當然，液壓油也可從第二油道流向多個第二油腔407，而多個第一油腔405內的液壓油則從第一油道流出，此情況下，轉子421的轉動方向與上述相反。例如在圖1的示例中，當第一油腔405內進油、第二油腔407出油時，轉子421會順時針轉動。同樣，當第一油腔405出油而第二油腔407進油時，轉子421則逆時針轉動。簡言之，該致動機構400就是通過第一油腔405和第二油腔407的油壓力差推動轉子421轉動，從而實現氣門升程量的調節。另外，需要說明的是，以轉子421順時針轉動為例，多個第一油腔405的進油量和多個第二油腔407的出油量可由ECU控制，例如ECU可根據發動機運行時的轉速、功率、負荷等參數來判斷發動機的運行工況，然後根據得出的發動機運行工況來適應性地控制供入多個第一油腔405的液壓油的總量，同時還控制從多個第二油腔407洩出的液壓油的總量，這樣在壓差的作用下轉子421順時針轉動一定角度後，由於第一油腔405和第二油腔407的體積變化使得兩油腔內的油壓力相等，轉子421不再轉動，完成調節。可以理解的是轉子421轉過一定角度後處於的平衡位置就是所需的調節位置。另外，還需要說明的是，液壓油進入每個第一油腔405的量優選是相同的，同樣每個第二油腔407洩出的液壓油的量優選也是相同的。對於轉子421逆時針轉動的工作過程與上述順時針轉動剛好相反，即此時第一油腔405出油、第二油腔407進油，其具體過程和原理與上述轉子421順時針轉動相似，請參照上面的描述，這裡不再詳細說明。根據本發明實施例的致動機構400，採用液壓控制調節搖臂機構100，從而實現對氣門機構600升程量的連續可調，且調節準確，精度高，可靠性好，成本低且易於實現，同時還可以大大減少低速的延程損失，從而提高發動機的低速扭矩。在本發明的一個實施例中，每個轉子凸臺423的距離調整旋轉軸線較遠的一側表面上均設置有彈片結構427，該彈片結構427與殼體401的內周面緊密配合，也就是說，在該實施例中，轉子凸臺423的端面並非與殼體401的內周面直接接觸，而是通過彈片結構427與殼體401的內周面緊密配合的。具體地，每個轉子凸臺423的所述一側表面上均設置有凹槽，該凹槽可形成為大致直線形凹槽。彈片結構427包括彈片和凸塊，彈片的一端固定在凸塊的一側且另一端適於彈性地抵壓在凹槽內，例如抵壓在凹槽的底面上，以使凸塊的另一側止抵在殼體401的內表面上。這樣可以保證凸塊的另一側表面與殼體401的內周面緊密貼合，從而更好地將第一油腔405和第二油腔407隔離開，而且採用這樣彈片結構427，還能有效減少轉子凸臺423與殼體401內周面的摩擦。為了避免搖臂機構100整體旋轉過度，導致搖臂機構100的型面103與挺柱滾子209脫離配合，優選地，偏心軸451在預定的角度範圍內轉動。例如在本發明的一個實施例中，如圖15-圖21所示，殼體401包括外殼409和端蓋411,外殼409的一側敞開以形成外殼開口，端蓋411安裝在外殼409上且封閉該外殼開口，外殼409上形成有一段繞著調整旋轉軸線的圓弧形限位槽413，其中偏心軸451的所述另一端穿過圓弧形限位槽413向外延伸出。這樣，通過圓弧形限位槽413的限位作用，可以避免偏心軸451在繞著調整旋轉軸線驅動搖臂機構100時，搖臂機構100與挺柱滾子209脫離配合，從而大大提高系統工作的
穩定性。端蓋411與外殼409可通過卡扣結構扣合，然後再通過多個螺栓緊固，例如螺栓可從殼體401的底面貫穿殼體401以及殼體凸臺403後與端蓋411緊固。根據本發明的一個實施例，如圖15和圖21所示，致動機構400還包括定位組件461，該定位組件461設在其中一個轉子凸臺423上，用於在裝配時對端蓋411與轉子421進行定位，避免轉子421相對殼體401自由轉動，影響初始安裝位置，導致該致動機構400不能正確驅動搖臂結構100。如圖1所示，該定位組件461可包括限位套463、限位螺釘465和限位彈性件467。其中限位套463可嵌入在形成於轉子凸臺423上的容納孔424內，也就是說，轉子凸臺423上可形成有容納孔424，該容納孔424朝向端蓋411的一側敞開，限位套463可設在該容納孔424並整體隱藏在孔內。如圖16、圖17和圖21所示，限位螺釘465穿設通過限位套463且一端例如尾端止抵在端蓋411內表面上的限位孔412內，其中端蓋411的內表面上形成有液壓油引導槽414，該液壓油引導槽414的一端與第一油腔405和第二油腔407中的一個連通，且另一端與限位孔412連通。液壓油引導槽414可為形成在端蓋411內表面上的凹槽形引導槽。限位彈性件467設在限位套463內，限位彈性件467被彈性設置在限位螺釘465的另一端例如頭端和容納孔424的底面之間。限位螺釘465的頭端的徑向尺寸大於限位螺釘465的尾端的徑向尺寸，這樣可防止限位螺釘465整體從限位套463穿出。由此，在將端蓋411安裝在外殼409上時，由於限位彈性件467處於壓縮狀態，其會施加給限位螺釘465的另一端例如頭端一個彈力，在該彈力的作用下限位螺釘465的一端例如尾端可位於限位孔412內，從而實現端蓋411對轉子421的定位作用，防止轉子421相對殼體401自由轉動，影響裝配。而當致動機構400工作時，第一油腔405和第二油腔407內充滿了液壓油，液壓油會通過液壓油引導槽414流入限位孔412內，隨著液壓油不斷進入，限位孔412內油壓不斷增加，當油壓增加到一定程度後，會推抵限位螺釘465的尾端從限位孔412中退出，從而解除了端蓋411對轉子421的定位作用，此時轉子421可在殼體401內轉動。可選地，在圖15的示例中，限位彈性件467為彈簧。在本發明的一個實施例中，如圖15-圖17所示,致動機構400還包括連通閥471,第一油道和第二油道均通過該連通閥471與發動機的機油泵相連，這樣第一油腔405、第二油腔407就可以接受從機油泵打入的液壓油，或者第一油腔405、第二油腔407內的液壓油可回流至機油泵。如圖15-圖17所示，連通閥471的一端穿過端蓋411且固定在轉子421內，連通閥471與端蓋411之間設置有密封圈，從而避免液壓油從連通閥471與端蓋411的縫隙流出，影響致動機構400驅動搖臂機構100調節氣門機構600升程時的精度。需要說明的是，這裡連通閥471與發動機的機油泵相連可作廣義理解，例如連通閥471可以是與缸蓋內相應的液壓油迴路連通的，而缸蓋內的液壓油迴路可直接與機油泵相連。可以理解的是，連通閥471具有分別與第一油道連通的第一油路以及分別與第二油道連通的第二油路。在本發明的一個優選實施例中，殼體凸臺403和轉子凸臺423的個數相同，例如殼體凸臺403和轉子凸臺423均為四個，且均在周向上均勻分布，也就是說，任意相鄰的兩個殼體凸臺403或轉子凸臺423間隔大約90°。下面以四個轉子凸臺423和四個殼體凸臺403為例，簡要說明根據本發明一個實施例的致動機構400的工作原理和過程。首先描述轉子421順時針轉動。機油泵可通過缸蓋內的相應液壓油迴路將液壓油供給連通閥471，液壓油通過連通閥471內的第一油路將這部分液壓油通過四個第一油道平均分配給四個第一油腔405。同時，四個第二油腔407內的部分液壓油通過四條相對應的第二油道以及連通閥471洩出，該部分洩出的液壓油可從缸蓋內相應液壓油迴路回流至機油泵。這樣，每個第一油腔405內的液壓油增多，且每個第二油腔407內的液壓油減少，從而形成壓力差，由於殼體401是固定不動的，因此在液壓油壓力差的作用下，液壓油會推動轉子421順時針轉動。在轉子421順時針轉動的過程中，第一油腔405的體積變大，油壓力逐漸減小，第二油腔407的體積變小，油壓力逐漸增大，當第一油腔405和第二油腔407內的油壓再次達到平衡後轉子421停止轉動，該位置即為調節後的位置。在此期間，偏心軸451在轉子421的帶動下繞著調整旋轉軸線帶動搖臂機構100運動，從而改變搖臂機構100底部的型面103與挺柱滾子209的配合位置，從而實現氣門機構600升程量的改變。其次，轉子421逆時針轉動時，四個第一油腔405內的液壓油洩出，而四個第二油腔407內進油，從而在液壓油的推動下使轉子421逆時針轉動，其原理與上述順時針轉動時一致，這裡不再詳細描述動作過程。可以理解，當發動機從低速小負荷變為高速大負荷工況時，燃燒室需要進入更多的空氣，以便與更多的燃油充分燃燒提聞發動機的動力輸出，此時氣門機構600的升程量需相應的調高，也就是說需要通過改變搖臂機構100底部的型面103與挺柱滾子209的配
合位置。該配合位置的改變需要搖臂機構100繞著調整旋轉軸線轉過相應角度來實現，以便搖臂機構100的大升程曲面即第三段曲面109與挺柱滾子209配合。而搖臂機構100可由致動機構400驅動其轉過所需的調節角度，也就是說可通過向多個第一油腔405內供入一定量的液壓油同時將多個第二油腔407內的一定量液壓油洩出(當然也可是多個第一油腔405洩油而多個第二油腔407進油),從而使轉子421帶動偏心軸451進而帶動搖臂機構100轉過其所需的調整角度，最終獲得所需的氣門機構600的升程量。總體而言，根據本發明一個實施例的致動機構400，可具有如下優點:I)可以有效減少氣門的氣流損失；2)可以有效減少低速的延程損失，從而提高發動機低速扭矩；3)該致動機構400控制簡單、準確，可靠性高，且成本低，易於實現。下面參照圖22-圖27簡單描述根據本發明一個實施例的可變氣門升程驅動裝置1000的工作過程。首先參照圖22-圖23，該兩個圖中搖臂機構100底部的型面103的第一段曲面105與挺柱滾子209配合，此時凸輪軸機構500驅動搖臂機構100繞著搖臂旋轉軸線擺動時，氣門機構600的升程為零，即氣門機構密閉燃燒室的進氣口，實現智能停缸。其次，參照圖24-圖25，該兩個圖中搖臂機構100底部的型面103的第二段曲面107與挺柱滾子209配合，此時凸輪軸機構500驅動搖臂機構100繞著搖臂旋轉軸線擺動時，氣門機構600的升程較小,適於發動機低速小負荷工況。最後，參照圖26-圖27，該兩個圖中搖臂機構100底部的型面103的第三段曲面109與挺柱滾子209配合，此時凸輪軸機構500驅動搖臂機構100繞著搖臂旋轉軸線擺動時，氣門機構600的升程較大，適於發動機高速大負荷工況。可以理解的是，在致動機構300、400驅動搖臂機構100繞著搖臂旋轉軸線擺動時，可以實現搖臂機構100底部的第二段曲面107和第三段曲面109上任意位置與挺柱滾子209接觸配合，當配合位置改變後，氣門升程也相應改變，從而實現了氣門升程的連續可調。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，包括: 氣門機構； 挺柱機構，所述挺柱機構設在所述氣門機構的頂部； 凸輪軸機構，所述凸輪軸機構設在所述氣門機構的上方，所述凸輪軸機構具有凸輪； 搖臂機構，所述搖臂機構設在所述挺柱機構和所述凸輪軸機構之間且由所述凸輪驅動所述搖臂機構繞所述搖臂機構的搖臂旋轉軸線擺動；以及 致動機構，所述致動機構用於驅動所述搖臂機構繞著所述致動機構的調整旋轉軸線轉動，以連續可變地調節所述氣門機構的升程。
2.根據權利要求1所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述搖臂機構形成這樣的型面，所述型面與所述挺柱機構配合且所述型面構造成適於獲得所需的氣門升程，所述搖臂機構用於驅動所述挺柱機構作直線往復運動。
3.根據權利要求2所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述搖臂機構包括: 框架，其中所述型面形成在所述框架上；以及 搖臂滾子，所述搖臂滾子可旋轉地設在所述框架的與所述凸輪軸機構相對應的部分上。
4.根據權利要求3所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述型面包括第一段曲面、第二段曲面和第三段曲面，` 其中所述第二段曲面連接在所述第一段曲面和所述第三段曲面之間，且所述第一段曲面相比所述第三段曲面更靠近所述凸輪軸機構， 所述第一段曲面為圓弧形面，且所述搖臂旋轉軸線與所述第一段曲面所對應的中心軸線重合， 所述第二段曲面和第三段曲面與所述搖臂旋轉軸線的距離、沿著從所述第一段曲面朝向所述第三段曲面的方向逐漸增加。
5.根據權利要求4所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述第二段曲面分別與所述第一段曲面和第三段曲面圓滑過渡。
6.根據權利要求3所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述框架在相對的兩個橫向側表面上分別設置有加強結構。
7.根據權利要求1所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述挺柱機構的頂部構造有可樞轉的挺柱滾子，以與所述搖臂機構滾動接觸，且在所述氣門機構升程為零的情況下，所述挺柱滾子的中心軸線與所述調整旋轉軸線重合。
8.根據權利要求7所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述挺柱機構包括: 安裝部，所述安裝部內限定出安裝空間，所述安裝空間的頂部和底部均敞開，所述安裝部內形成有安裝部進油道和安裝部出油道； 柱塞，所述柱塞沿著所述氣門機構的直線往復運動方向可移動地設在所述安裝空間內且所述柱塞的底部從所述安裝空間的底部伸出以適於止抵在所述氣門機構的頂部，所述柱塞內具有頂部敞開的柱塞腔，且所述柱塞內形成有柱塞進油道和柱塞出油道，所述柱塞進油道分別與所述柱塞腔和所述安裝部進油道連通，且所述柱塞出油道分別與所述柱塞腔和所述安裝部出油道連通； 密封件，所述密封件安裝在所述安裝部上且封閉所述安裝空間的頂部，所述密封件的底面與所述柱塞的頂面間隔第一預定距離； 彈性件，所述彈性件設在所述柱塞腔內，所述彈性件的兩端分別彈性地止抵在所述柱塞腔的底面與所述密封件的底面之間；以及 挺柱滾子，所述挺柱滾子可樞轉地設在所述安裝部的頂部。
9.根據權利要求8所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述挺柱機構還包括兩個固定板部，所述兩個固定板部平行且相對地設置在所述安裝部的頂部，所述挺柱滾子可樞轉地夾設在所述兩個固定板部之間。
10.根據權利要求9所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述挺柱機構進一步包括兩個限位片，所述兩個限位片分別設在所述挺柱滾子的兩個橫向側面與所述兩個固定板部之間。
11.根據權利要求10所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述限位片構造成大體環形，且所述限位片的徑向尺寸大於所述挺柱滾子的徑向尺寸。
12.根據權利要求8所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述挺柱機構還包括限位凸臺，所述限位凸臺設在所述安裝空間內且鄰近所述柱塞的外周面， 所述柱塞的外周面上設有凸緣且當所述柱塞在所述安裝空間內向下移動第二預定距離時所述凸緣的底面止抵在所述限位凸臺的頂面上。
13.根據權利要求1所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述致動機構包括: 主動部分,所述主動部分包括主動軸和套設在所述主動軸上的主動齒輪；以及 從動部分，所述從動部分包括從動軸和樞轉軸，所述從動軸與所述樞轉軸相連且所述主動軸、所述從動軸與所述樞轉軸中的任意兩個彼此平行，所述從動軸可轉動地固定在發動機的缸蓋上，且所述從動軸上設有與所述主動齒輪嚙合的從動齒輪，其中 所述從動軸的中心軸線與所述調整旋轉軸線重合，所述樞轉軸適於與所述搖臂機構相連且所述樞轉軸的中心軸線與所述搖臂旋轉軸線重合。
14.根據權利要求13所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述從動軸的兩端分別套設有從動軸軸承，所述從動軸軸承適於固定在所述缸蓋上。
15.根據權利要求14所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述從動軸軸承內形成有儲油孔， 所述從動軸上設置有從動軸油道，所述從動軸油道與所述儲油孔在所述從動軸旋轉時可分離地連通。
16.根據權利要求13所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述從動齒輪為大體扇形齒輪。
17.根據權利要求13所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述樞轉軸包括彼此間隔且分別與所述從動軸相連的兩段。
18.根據權利要求13所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述致動機構還包括回位彈簧，所述回位彈簧套設在所述樞轉軸上，且所述回位彈簧的一端卡扣在所述搖臂機構上，以彈性地將所述搖臂機構止抵在所述凸輪軸機構上。
19.根據權利要求1所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述致動機構包括: 殼體，所述殼體的內周面上設有多個彼此隔開的殼體凸臺，所述殼體凸臺徑向朝向所述殼體的中心延伸；以及 轉子，所述轉子可轉動地設在所述殼體內且所述轉子的中心軸線與所述調整旋轉軸線重合，所述轉子的外周面上設置有多個轉子凸臺，其中 任意相鄰的兩個所述殼體凸臺之間的空間通過設置在其間的所述轉子凸臺而限定成彼此隔離且密閉的第一油腔和第二油腔，其中第一油腔在順時針方向上位於第二油腔的下遊側， 所述轉子限定有第一油道和第二油道，所述第一油道的一端與所述第一油腔相連通且所述第二油道的一端與所述第二油腔相連通； 偏心軸，所述偏心軸的一端固定在所述轉子上且另一端從所述殼體內向外延伸出，所述偏心軸的中心軸線與所述搖臂旋轉軸線重合且平行於所述調整旋轉軸線。
20.根據權利要求19所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，每個所述轉子凸臺的距離所述 調整旋轉軸線較遠的一側表面上均設置有彈片結構，所述彈片結構與所述殼體的內周面緊密配合。
21.根據權利要求19所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述偏心軸在預定的角度範圍內轉動。
22.根據權利要求21所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述殼體包括外殼和端蓋，所述外殼的一側敞開以形成外殼開口，所述端蓋安裝在所述外殼上且封閉所述外殼開口，所述外殼上形成有一段繞著所述調整旋轉軸線的圓弧形限位槽，其中所述偏心軸的所述另一端穿過所述圓弧形限位槽向外延伸出。
23.根據權利要求22所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述致動機構還包括:定位組件，所述定位組件設在其中一個所述轉子凸臺上，用於在裝配時對所述端蓋和所述轉子進行定位。
24.根據權利要求23所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述定位組件包括: 限位套，所述限位套嵌入在形成於所述轉子凸臺上的容納孔內； 限位螺釘，所述限位螺釘穿設通過所述限位套且一端止抵在所述端蓋內表面上的限位孔內，其中所述端蓋的所述內表面上形成有液壓油引導槽，所述液壓油引導槽分別與所述第一和第二油腔中的一個以及所述限位孔相連通；以及 限位彈性件，所述限位彈性件設在所述限位套內，所述限位彈性件被彈性設置在所述限位螺釘的另一端和所述容納孔的底面之間。
25.根據權利要求22所述的用於發動機的可變氣門升程驅動裝置，其特徵在於，所述致動機構還包括:連通閥，所述第一和第二油道均通過所述連通閥與發動機的機油泵相連。
26.一種發動機，包括如權利要求1-25任一所述的可變氣門升程驅動裝置。
27.一種車輛，其特徵在於，包括如權利要求26所述的發動機。
全文摘要
本發明公開了一種可變氣門升程驅動裝置，包括氣門機構；挺柱機構，挺柱機構設在氣門機構的頂部；凸輪軸機構，凸輪軸機構設在氣門機構的上方，凸輪軸機構具有凸輪；搖臂機構，搖臂機構設在挺柱機構和凸輪軸機構之間且由凸輪驅動搖臂機構繞搖臂機構的搖臂旋轉軸線擺動；以及致動機構，致動機構用於驅動搖臂機構繞著致動機構的調整旋轉軸線轉動，以連續可變地調節氣門機構的升程。根據本發明的可變氣門升程的驅動裝置，很好地解決了發動機從高速大負荷工況到低速小負荷工況等各工況下配氣的要求，減小泵氣損失，同時還實現了氣門升程的連續可變，大大提高了發動機的動力性和燃油經濟性，降低了例如HC、CO、CO2、NOx等有害氣體的排放。
文檔編號F01L13/00GK103147818SQ20131006523
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月28日 優先權日2013年2月28日
發明者劉勝強, 林文, 張春輝, 劉濤, 趙國東, 辛宇 申請人:長城汽車股份有限公司