CN1934337A - 用于内燃机的可变气门执行机构 - Google Patents

Abstract

与滑动齿轮接合的接合部分132c由铁基材料制成，且配合轴132d由和气缸盖材料相同的铝合金材料制成。因此，与控制轴132完全由铁基材料制成的情况相比，该控制轴132的热膨胀系数更接近气缸盖的热膨胀系数。因此，即使环境温度变化，也可防止每个接合部分132c关于气缸盖的位置位移。而且，由于接合部分132c由铁基材料制成，该接合部分132c具有足够的强度，防止了控制轴132的变形。

Description

用于内燃机的可变气门执行机构

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的可变气门执行机构，该机构通过在发动机内用执行器沿轴向移动控制轴来调节气门的执行。

背景技术

例如，日本公开专利公布2001-263015号公开了这样一种可变气门执行机构。在该机构中，用执行器沿轴向移动控制轴，使得与控制轴相啮合的滑动齿轮轴向移动。因此，诸如气门持续角和气门升程的阀动可被调节。

发明内容

由于可变气门执行机构的控制轴沿轴向移动滑动齿轮，该控制轴与滑动齿轮接合的部分受到大的力。具体地，当滑动齿轮在用来增大气门升程的方向移动时，该接合部分很可能受到大的力。因此，如果控制轴的强度不足，则接合部分会变形。为防止这样的变形，控制轴由诸如铁基材料的高强度材料制成。

但是，在发动机的气缸盖由诸如铝合金的轻质合金材料制成来降低发动机重量的情况下，该气缸盖的热膨胀系数要远远大于铁基材料的热膨胀系数。具体地，气缸盖的热膨胀系数约为铁基材料的热膨胀系数的两倍。这样，如果铁基材料用于可变气门执行机构的控制轴，在发动机为冷和发动机变热的时候之间，控制轴的接合部分关于气缸盖的位置发生位移。因此，即使执行器检测到控制轴的移动量来控制该控制轴的移动量，由于温度变化的接合部分的轴向位移也会阻碍例如气门升程的阀动的精确控制。

如果控制轴由轻质合金材料制成，例如与气缸盖材料相同的铝合金材料，控制轴的热膨胀系数将和气缸盖的相同，且阀动控制将会精确。但是，由于诸如铝合金的轻质合金材料不像铁基材料一样强度大，因此接合部分有可能由于由滑动齿轮施加的作用力而产生变形。

因此，本发明的目的是提供一种用于内燃机的可变气门执行机构，该机构可进行高度精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

实现上述目的的装置及其优点将在下文中说明。

根据本发明的第一方面的用于内燃机的可变气门执行机构包括中间驱动机构、控制轴、以及执行器。中间驱动机构将驱动力从设置在发动机的气缸盖内的凸轮传递到气门。控制轴与设置在中间驱动机构内的气门执行控制器相接合并沿轴线方向移动该气门执行控制器来调节阀动。执行器沿轴线方向移动该控制轴来调节阀动。该机构的特征在于该控制轴具有与该气门执行控制器相接合的接合部分且该控制轴由高强度材料制成，其中该控制轴的除所述接合部分之外的其余部分由不同于该接合部分材料的材料制成，使得整个控制轴的热膨胀系数接近于所述气缸盖的热膨胀系数。

控制轴的接合部分由高强度材料制成，且除接合部分之外的其余部分由不同于接合部分的材料制成，使得整个控制轴的热膨胀系数接近于气缸盖的热膨胀系数。由于控制轴的接合部分具有高强度，可防止该接合部分变形。控制轴的除接合部分之外的其余部分不是由和接合部分相同的材料制成，而是由不同于接合部分的材料制成，使得整个控制轴的热膨胀系数接近于气缸盖的热膨胀系数。即，由于除接合部分之外的其余部分的强度不需要和接合部分一样高，因此选择用来调节整个控制轴的热膨胀系数的材料，而不是用来提高强度的材料，使得整个控制轴的热膨胀系数接近于气缸盖的热膨胀系数。因此，即使环境温度变化，接合部分的轴向位置也几乎不发生位移。

因此，本发明的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

优选的是气缸盖由轻质合金材料制成，其中控制轴的接合部分由铁基材料制成，以及该控制轴的其余部分由轻质合金材料制成。

具体地，如果气缸盖由轻质合金材料制成，则控制轴的接合部分由铁基材料制成，且控制轴的其余部分由轻质合金材料制成。在这种情况下，由于气缸盖和控制轴的除接合部分之外的其余部分均由轻质合金制成并具有相似或相同的热膨胀系数，即使控制轴的接合部分由铁基材料制成，也可使整个控制轴的热膨胀系数接近于气缸盖的热膨胀系数。

因此，该可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

优选的是该轻质合金材料为铝合金材料或镁合金材料。

该轻质合金材料可为铝合金材料或镁合金材料，且由于它们具有相似或相同的热膨胀系数，因此即使控制轴的接合部分由铁基材料制成，也能使整个控制轴的热膨胀系数接近于气缸盖的热膨胀系数。因此，该可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

优选的是控制轴的除接合部分之外的其余部分由与气缸盖材料相同的材料制成。

该控制轴的除接合部分之外的其余部分可由与气缸盖材料相同的材料制成。因此，即使该接合部分由诸如铁基材料的高强度材料制成，也能使整个控制轴的热膨胀系数接近于气缸盖的热膨胀系数。因此，该可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

优选的是控制轴的接合部分的材料和长度与除该接合部分之外的其余部分的材料和长度设置为使得该控制轴的热膨胀系数与所述气缸盖的热膨胀系数大致相同。

该控制轴的接合部分的材料和长度与除该接合部分之外的其余部分的材料和长度可设置为使得该控制轴的热膨胀系数与所述气缸盖的热膨胀系数大致相同。通过设计控制轴使其热膨胀系数与气缸盖的热膨胀系数相一致，从而使整个控制轴的热膨胀系数接近于并大致与气缸盖的热膨胀系数相同。因此，该可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

优选的是所述气缸盖的热膨胀系数大于接合部分的热膨胀系数，其中所述中间驱动机构为多个中间驱动机构之一，每个中间驱动机构设置用于多个气缸之一，所有的中间驱动机构共用所述的控制轴，其中控制轴的除接合部分之外的其余部分的热膨胀系数大于该接合部分的热膨胀系数，其中接合部分的长度和除该接合部分之外的其余部分的长度的关系设定为使得在每相邻的一对中间驱动机构之间，控制轴的热膨胀系数低于气缸盖的热膨胀系数，且其中在每相邻的一对中间驱动机构之间的除接合部分之外的其余部分的长度和接合部分的长度的比随着从执行器到该对中间驱动机构的距离的增加而逐渐增大。

用于除接合部分之外的其余部分的材料选择为具有大的热膨胀系数，因此在某些情况下，由于成本增加和强度降低而不能被伸长。因此，不通过设定热膨胀系数来大致或完全地消除接合部分的轴向位移，而是有利地通过设定轴向位移的允许范围和使除接合部分之外的其余部分的长度最小来增大强度和降低成本。

但是，在接近执行器的部分，缩短除接合部分之外的其余部分导致接合部分的轴向位移随着距执行器的距离的增加而累积。因此，如果即使距执行器的距离增加而除接合部分之外的其余部分和接合部分的长度比相同，该接合部分的轴向位移会超出允许的范围。

在本发明中，除接合部分之外的其余部分的长度和接合部分的长度的比随着距执行器的距离的增加而逐渐增大。这样防止了每个接合部分的位移超出允许的范围。而且，防止了控制轴的强度下降或是控制轴的成本增加。

优选的是中间驱动机构设置为大致具有恒定的间隔，且在每相邻的一对中间驱动机构之间的除接合部分之外的其余部分的长度随着执行器到一对中间驱动机构的距离的增大而增大。

如果中间驱动机构设置为具有恒定的间隔，则除接合部分之外的其余部分的长度设定为随着从执行器到一对中间驱动机构的距离的增加而增大。因此，防止了所有接合部分的轴向位移超出所允许的范围。而且，防止了控制轴强度的恶化以及控制轴成本的增加。

优选的是控制轴的接合部分与该控制轴的除接合部分之外的其余部分为独立地形成并沿着共同的轴线设置，同时该接合部分与其余部分互相接触来形成该控制轴，且所述执行器设置在该控制轴的一端以及促动装置位于该控制轴的另一端来朝该执行器方向促推该控制轴。

控制轴的接合部分和除接合部分之外的其余部分不需要整体地形成，而是可以单独地形成并位于执行器和促动装置之间。这样当执行器动作时可使控制轴沿轴向移动同时使接合部分和除接合部分之外的其余部分处于接触状态。由于由不同材料制成的接合部分和除接合部分之外的其余部分不需要连接，因此可简化控制轴的制造。

优选的是沿着控制轴的轴线方向保持除接合部分之外的其余部分的材料的连续性。

以这样的方式，除接合部分之外的其余部分的材料沿控制轴的轴向是连续布置的。即，除接合部分之外的其余部分的材料没有被由不同材料制成的接合部分沿轴向分开。因此，在轴向上，除接合部分之外的其余部分的热膨胀系数在控制轴中是主要的。因此，即使不考虑接合部分的热膨胀系数而只考虑接合部分的强度，控制轴沿轴向的热膨胀系数也几乎不受影响。

因此，选择高强度材料用于接合部分，选择具有与气缸盖大致相同的热膨胀系数的材料用于除接合部分之外的其余部分。因此，在保持控制轴的强度的同时，可非常容易地形成具有与气缸盖的热膨胀系数非常接近或相同的控制轴。

优选的是除接合部分之外的其余部分整体形成，且接合部分埋入该其余部分并由该其余部分支撑。

以这样的方式，除接合部分之外的其余部分整体形成，且接合部分埋入该其余部分并由该其余部分支撑。这样，除接合部分之外的其余部分的材料的热膨胀系数在控制轴的轴向上是主要的。

优选的是接合部分通过控制销与气门执行控制器相接合，该接合部分在控制轴中绕控制销设置从而支撑该控制销。

由于接合部分设置为仅绕着控制销来支撑该控制销，控制轴上由接合部分占用的区域被限定到某一程度。

因此，在控制轴的轴向上，能够容易地使除接合部分之外的其余部分的材料的热膨胀系数为主要的。

优选的是气门执行控制器与由接合部分支撑的控制销相接合并随着控制轴在轴向移动而移动，且中间驱动机构包括输入部分和输出部分，其中该输入部分通过第一花键机构与该气门执行控制器接合来接受来自凸轮的气门驱动力，并将该气门驱动力传递到该气门执行控制器，其中该输出部分通过第二花键机构与该气门执行控制器接合来接受来自该气门执行控制器的气门驱动力，并将该气门驱动力传递到气门，且其中该第一花键机构的螺旋角不同于第二花键机构的螺旋角，使得随着该控制轴轴向移动，该输入部分和输出部分的相对位置改变且该阀动被调节。

中间驱动机构可如上所述构造，且通过驱动控制轴能够调节阀动。在具有这样的中间驱动机构的可变气门执行机构中，具有上述结构的控制轴能够执行精确的阀动控制，同时保证该控制轴的强度。

根据本发明的另一方面的用于具有多个气缸的内燃机的可变气门执行机构，包括设置为每个与一个气缸相配的中间驱动机构、控制轴、以及执行器。每个中间驱动机构将驱动力从设置在发动机气缸盖中的凸轮之一传递到气门。该控制轴与设置在每个中间驱动机构中的气门执行控制器相接合并沿轴线方向移动该气门执行控制器来调节阀动。该执行器沿轴线方向移动该控制轴来调节阀动。该机构的特征在于每个气门的气门间隙由间隙调节器来调节，其中在各气缸中的间隙调节器的回漏特性被设置为不同，从而抑制由于相对于每个中间驱动机构的热膨胀系数的控制轴和气缸盖之间的热膨胀系数的不同而在气缸中的阀动的变化。

每个间隙调节器具有回漏特性，该回漏特性是指当间隙调节器受到某一载荷时，间隙调节器由于油泄漏而向下移动的特性。如果回漏量小，则与从中间驱动机构传递的阀动量相对应的气门持续角和升程大。随着回漏特性量增大，用于相同的阀动值的气门持续角和升程被减小。

由于回漏特性的对阀动变化的灵敏度与液压油的粘度有关。即，如果液压油的粘度高，则油的泄漏量减少，从而降低了由于回漏特性的阀动变化的灵敏度。即，即使回漏特性在间隙调节器中变化很大，液压油的高粘度防止了回漏特性的不同而使阀动变化。而且，液压油的低粘度允许回漏特性的不同而使阀动变化较大的程度。

在本实施例中，各气缸中的回漏特性变化从而抑制由于控制轴的热膨胀系数和为每个气缸设置的与中间驱动机构有关的气缸盖的热膨胀系数的不同导致的阀动的变化。因此，当发动机变热时热膨胀系数的不同不会引起任何问题。

而且，当发动机为冷时，即，当阀动没有因为热膨胀系数的不同而变化时，液压油由于低温而具有高粘度。因此，即使在各气缸中的回漏特性变化，阀动也几乎不会由于回漏特性的不同而变化。

因此，即使控制轴和气缸盖之间的热膨胀系数不同，也可防止阀动在发动机的整个温度范围内变化。

因此，本发明的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

优选的是，通过产生不同的热膨胀系数，为一气缸设置的间隙调节器的回漏特性值被设定为大于为另一气缸设置的间隙调节器的回漏特性值，其中在前一气缸中的阀动值由于高温而相对增大，在后一气缸中该阀动值由于高温而相对减小。

更具体地说，通过为每个气缸提供具有回漏特性的间隙调节器，防止了当发动机为冷时回漏特性的不同而影响阀动。而且，当发动机变热时，回漏特性的不同可使气缸具有相同的泄漏特性。

因此，本发明的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

根据本发明的另一方面的用于具有多个气缸的内燃机的可变气门执行机构，包括设置为每个与一个气缸相配的中间驱动机构、控制轴、以及执行器。每个中间驱动机构将驱动力从设置在发动机气缸盖中的凸轮之一传递到气门。该控制轴与设置在每个中间驱动机构中的气门执行控制器相接合并沿轴线方向移动该气门执行控制器来调节阀动。该执行器沿轴线方向移动该控制轴来调节阀动。该可变气门执行机构的特征在于，每个气门的气门间隙由间隙调节器来调节，其中供给到该间隙调节器上的机油的压力根据内燃机的温度来对每个气缸独立地调节，从而抑制由于相对于每个中间驱动机构的热膨胀系数的控制轴和气缸盖之间的热膨胀系数的不同而在气缸中的阀动的变化。

增大供给到间隙调节器的机油压力降低了回漏量。因此，阀动被增大。降低供给的机油压力增加了回漏量。因此，阀动被减小。这样，通过根据内燃机的温度来独立地调节供给到用于每个气缸的间隙调节器的机油的压力，可抑制由于相对于为每个气缸设置的中间驱动机构的热膨胀系数的控制轴和气缸盖之间的热膨胀系数的不同导致的阀动在发动机的整个温度范围内的变化。

因此，本发明的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

优选的是，根据内燃机的温度，为一气缸设置的供给到间隙调节器上的机油的压力被设定为小于供给到另一气缸的机油的压力，其中在前一气缸中的阀动值由于高温而相对增大，在后一气缸中该阀动值由于高温而相对减小。

更具体地说，通过调节供给到为每个气缸设置的间隙调节器的机油的压力，在各气缸中的阀动值的变化，即气门持续角和升程的变化，在低温状态和高温状态下均被抑制。

因此，本发明的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴的强度。

附图说明

图1为示出发动机和根据本发明的第一实施例的可变气门执行机构的截面图；

图2为图1所示的发动机的俯视图；

图3为用于图1所示的可变气门执行机构的中间驱动机构的透视图；

图4(A)和4(B)为图3所示的中间驱动机构切掉一部分后的透视图；

图5为图3所示的中间驱动机构的分解透视图；

图6(A)和6(B)为图3所示的中间驱动机构的外部切掉一部分后的透视图；

图7(A)、7(B)和7(C)为设置在图3所示的中间驱动机构中的滑动齿轮的示意图；

图8为图7(A)至7(C)中所示的滑动齿轮的透视图；

图9为图7(A)至7(C)中所示的滑动齿轮沿轴向剖开的透视截面图；

图10(A)、10(B)和10(C)为设置在图7(A)至7(C)中所示的滑动齿轮中的支撑管和控制轴的透视图；

图11为图10(A)至10(C)所示的整个控制轴的透视图；

图12为图3所示的中间驱动机构切掉一部分后的透视图；

图13(A)和13(B)为显示图3所示的中间驱动机构的运行的示意图；

图14(A)和14(B)为显示图3所示的中间驱动机构的运行的示意图；

图15为图3所示的中间驱动机构在运行过程中处于受压状态下的截面图；

图16为根据第二实施例的控制轴的示意图；

图17为显示图16所示的控制轴长度的设定的曲线图；

图18(A)和18(B)为根据第三实施例的控制轴示意图；

图19为根据第三实施例的控制轴的截面图；

图20为根据第四实施例的控制轴的示意图；

图21为根据第四实施例的可变气门执行机构的透视图；

图22为显示根据第四实施例的间隙调节器的回漏特性的曲线图；

图23(A)和23(B)为显示由于热膨胀系数的不同而气门持续角和气门升程的增加量的曲线图，和根据第四实施例的当发动机为冷时的由于回漏的气门持续角和气门升程的减少量的曲线图；

图24为显示根据第四实施例的当发动机为冷时的每个气缸中的通过滑动执行器的调节量和气门持续角和升程之间关系的曲线图；

图25(A)和25(B)为显示由于热膨胀系数的不同而气门持续角和气门升程的增加量的曲线图，和根据第四实施例的在发动机变热后的由于回漏的气门持续角和气门升程的减少量的曲线图；

图26为显示根据第四实施例的当发动机变热后的每个气缸中的通过滑动执行器的调节量和气门持续角和升程之间关系的曲线图；

图27为显示根据比较示例的当发动机变热后的每个气缸中的通过滑动执行器的调节量和气门持续角和升程之间关系的曲线图；

图28为根据第五实施例的可变气门执行机构的透视图；

图29为显示根据第五实施例的液压压力和由于间隙调节器中的回漏导致的气门持续角和气门升程的减少量之间关系的曲线图；

图30为根据第五实施例的用于控制液压压力的图；

图31为根据第六实施例的控制轴的透视图；

图32为显示根据第六实施例的配合轴与轴向位移的比例变化的曲线图；

图33为根据另一实施例的控制轴切掉一部分后的示意图。

具体实施方式

[第一实施例]

图1示出了内燃机的可变气门执行机构的构造，在本实施例中内燃机为汽油发动机2(以下简称为发动机)。图1为气缸处垂直剖视图。图2为主要显示发动机2上部的平面图。

发动机2安装在车辆上，用来驱动该车辆。该发动机2具有气缸体4、活塞6以及位于该气缸体4上的气缸盖8。该发动机2的气缸体4、活塞6和气缸盖8由如铝合金材料的轻质合金材料制成。

气缸体4具有气缸2a，在本实施例中气缸2a的数量为四。在每个气缸2a中，燃烧室10由气缸体4、相关联的气缸6和气缸盖8限定。在每个燃烧室10内设置有两个进气门12和两个排气门16。进气门12开启和关闭进气口14，排气门16开启和关闭排气口18。

每个气缸2a的进气口14通过形成于进气歧管内的进气通道与稳压箱相连。空气经过空气净化器和进气口14从稳压箱供给到气缸2a。在每个进气通道内设置有燃油喷射器来向每个气缸2a的进气口14喷射燃油。在本实施例中，本发明应用于燃油被喷入进气门12的上游部分的发动机。但是，本发明也可应用于缸内燃油直喷型汽油发动机，其中燃油直接喷入每个燃烧室10内。

在本实施例中，由于进气量是通过改变进气门12的气门升程量来调节，因此在稳压箱的进气通道上游部分不设置节气阀。但是，也可设置辅助节气阀。在设置这样的辅助阀的情况下，该辅助节气阀在发动机2起动时全开，在发动机2停止时全闭。例如，当中间(intervening)驱动机构120(下面将说明)出现故障时，可调节辅助节气阀的开度来控制进气量。

中间驱动机构120和摇臂52设置在气缸盖8内。进气凸轮轴45具有进气凸轮45a，每个均对应于气缸2a中的一个。每对进气门12通过从相应的进气凸轮45a经过中间驱动机构120和相应的摇臂52传递到进气门12的气门驱动力来提升。在气门驱动力的传递中，控制轴132由滑动执行器100和促动机构102作用的力之间的平衡来轴向移动。因此，调节中间驱动机构120的力传递状态来改变气门升程。利用设置在端部及正时链47的正时链轮(或者，正时齿轮及正时滑轮)，进气凸轮轴45与发动机2的凸轮轴49连接并通过该凸轮轴旋转。

排气凸轮轴46设置为通过发动机2的旋转来旋转。该排气凸轮轴46具有排气凸轮46a。每个气缸2a的排气门16通过摇臂54由相应的排气凸轮46a来开启和关闭一定的气门升程。每个气缸2a的排气口18与排气歧管相连，使得排出气体经过催化转化器排至外部。

电控单元(以下称为ECU)60设计为作为控制组件的数字计算机，且包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、各种驱动电路、输入口以及输出口，这些部件通过双向总线来互连。通过输入口，ECU60接收到代表加速踏板下压程度ACCP、发动机转数NE、进气量GA、发动机冷却剂温度THW、空燃比AF和基准曲轴转角G2的信号。

而且，在本实施例中，滑动执行器100包括滚珠丝杠轴(ball screwshaft)100e。该滚珠丝杠轴100e的轴向位置由轴位置传感器100d来检测。ECU60从该轴位置传感器100d接收到代表该滚珠丝杠轴100e的轴向位置的轴位置信号SL。

ECU60的输出口通过驱动电路与燃油喷射器相连。根据发动机2的运行状态，ECU60控制燃油喷射器打开，从而执行燃油喷射正时控制和燃油喷射量控制。ECU60还执行诸如点火正时控制的其它控制程序。

在本实施例中，ECU60将驱动信号Ds传给滑动执行器驱动电路62，从而通过滑动执行器100来调节控制轴132的轴向位置。以这种方式，ECU60将进气门12的气门升程控制到目标值。

滑动执行器100包括电机100a、齿轮部分100b和滚珠丝杠部分100c。电机100a的旋转方向和旋转量由来自执行器驱动电路62的电流来调节。该旋转由齿轮部分100b减速并传递到滚珠丝杠部分100c。因此，将轴向力传递给控制轴132的滚珠丝杠轴100e的移动在轴向上对应于电机100a的旋转方向且在旋转量上对应于电机100a的旋转量。

ECU60根据驱动信号Ds调节电机100a的旋转方向和旋转量，使得由轴位置传感器100d检测到的滚珠丝杠轴100e的轴向位置对应于根据发动机2的运行状态来设定的目标气门升程。因此，可调节进气量。

下面将参考图3至6来说明中间驱动机构120。

每个中间驱动机构120包括位于中心的输入部分122，设置在输入部分122一端的第一摇动凸轮124，设置在输入部分122另一端的第二摇动凸轮126，以及位于内部的滑动齿轮128。

该输入部分122包括外壳122a，在该外壳内限定了轴向延伸的空间。右旋螺线槽122b形成于该外壳122a的内圆周表面上。两个平行臂122c、122d从该外壳122a的外圆周表面上突出。轴122e在臂122c、122d的末端部分之间平行于外壳122a的轴线延伸。辊122f可旋转地连接于轴122e。如图1所示，弹簧122g的力施加到每个辊122f的臂122c、122d或外壳122a上。这样使辊122f恒定地接触相应的进气凸轮45a。每个弹簧122g位于输入部分122之一和气缸盖8之间或输入部分122之一和支撑管130之间。

每个第一摇动凸轮124包括外壳124a，在该外壳内限定了轴向延伸的空间。左旋螺线槽124b形成于该外壳124a的内圆周表面上。外壳124a的一端盖有环形支承部分124c。在该支承部分124c的中心形成一小孔。大致为三角形的突出部124d从外壳124a的外圆周表面上突出。该突出部124d形成具有凹入侧的凸轮表面124e。

第二摇动凸轮126包括外壳126a，在该外壳内限定了轴向延伸的空间。左旋螺线槽126b形成于该内部空间的内圆周表面上。外壳126a的一端盖有环形支承部分126c。在该支承部分126c的中心形成一小孔。大致为三角形的突出部126d从外壳126a的外圆周表面上突出。该突出部126d形成具有凹入侧的凸轮表面126e。

如图5所示，第一和第二摇动凸轮124、126同轴地设置在输入部分122的两侧来接触该输入部分122，支承部分124c、126c位于两外端部。因此，第一摇动凸轮124、第二摇动凸轮126和输入部分122形成了内空的圆柱体。

在由每个输入部分122和相应的两个摇动凸轮124、126限定的内部空间内定位了图7至9所示的滑动齿轮128。

每个滑动齿轮128大致为圆柱形，且具有形成于外圆周表面的中间部分上的右旋输入螺线齿128a。第一左旋输出螺线齿128c形成于滑动齿轮128的一端。第一输出螺线齿128c与输入螺线齿128a之间隔开一个小的直径部分128b。在第一输出螺线齿128c的相对侧形成有第二左旋输出螺线齿128e。该第二输出螺线齿128e与输入螺线齿128a之间隔开一个小的直径部分128d。该输出螺线齿128c、128e的外径小于输入螺线齿128a的外径。

一轴向通孔128f形成于滑动齿轮128内。圆周向凹槽128g在对应于输入螺线齿128a的位置形成于该通孔128f的内圆周表面上。销插孔128h形成于该圆周向凹槽128g上。该销插孔128h沿径向延伸并与外部连通。

在图10(A)中部分示出的支撑管130设置在每个滑动齿轮128的通孔128f中。该管130在圆周方向上可滑动。如图2所示，该支撑管130对所有中间驱动机构120是共用的。沿轴向伸长的椭圆形孔130a形成于支撑管130上。每个椭圆形孔130a对应于中间驱动机构120之一。

如图10(C)所示，图10(B)中示出的控制轴132设置在支撑管130内。该控制轴132沿轴向可滑动。如图11所示，控制轴132包括四个接合部分132c和四个配合轴132d。该接合部分132c和配合轴132d独立地形成并在支撑管130内交替地布置，其端部彼此接触从而形成控制轴132。

接合部分132c和配合轴132d具有相同直径，但接合部分132c比配合轴132d短。该接合部分132c由高强度材料制成。例如，该接合部分132c由诸如铸钢或铸铁的铁基材料制成。该配合轴132d由类似用于气缸盖8的铝合金材料制成。

每个配合轴132d形成类似于具有圆形截面的杆。每个接合部分132c具有沿径向延伸的支撑孔132b，如图10(B)所示。控制销132a的近端部插入每个支撑孔132b中，使得控制销132a沿径向突出。类似于接合部分132c，该控制销132a由高强度材料制成。例如，该控制销132a由诸如铸钢或铸铁的铁基材料制成。

当控制轴132设置在支撑管130中时，每个控制销132a的末端穿过形成于支撑管130上的椭圆形孔130a之一而延伸。如图12所示，控制销132a配合装入形成于相应滑动齿轮128内的圆周向凹槽128g。

如图11所示，在控制轴132右端的配合轴132d接纳来自滑动执行器100的滚珠丝杠轴100e的轴向力。在控制轴132左端的接合部分132c通过辅助轴133和设置在弹簧座102b上的挤压轴102c而被设置在促动机构102中(图2)的弹簧102a推向滑动执行器100。

当传递力来驱动进气凸轮45a时，四个中间驱动机构120利用内螺线槽机构通过控制销132a将轴向力朝着促动机构102施加到控制轴132上。弹簧102a的力略微大于由四个中间驱动机构120产生的轴向力。

因此，当朝着促动机构102(箭头L所示方向)移动整个控制轴132时，滑动执行器100逆着一个力来移动滚珠丝杠轴100e，该力等于弹簧102a的力与由中间驱动机构120产生的力之差。当沿相反方向(箭头H所示方向)移动控制轴132时，滑动执行器100减弱作为抵抗弹簧102a的力的滚珠丝杠轴100e的力，从而产生一个在反方向上的力。因此，利用弹簧102a的促动力，控制轴132被移动。

以这种方式，当滚珠丝杠轴100e朝着促动机构102(箭头L所示方向)被移动时，通过辅助轴133施加的促动机构102的力使四个接合部分132c和四个配合轴132d朝着促动机构102移动，同时保持处于接触状态。因此，在由输入部分122和摇动凸轮124、126限定的中间驱动机构120的内部空间中，所有与接合部分132c的控制销132a接合的滑动齿轮128在箭头L的方向上(图4)移动与滚珠丝杠轴100e的位移量相同的量。

当通过减弱抵抗弹簧102a的促动力的力或是通过产生相反方向上的力，滚珠丝杠轴100e在与弹簧102a的促动力相同的方向上移动时，滑动齿轮128移动与滚珠丝杠轴100e的位移量相同的量。即，四个接合部分132c和四个配合轴132d朝着滑动执行器100移动，同时保持接触状态。因此，在中间驱动机构120的内部空间中，所有与接合部分132c的控制销132a接合的滑动齿轮128在箭头H(图4)的方向上移动与滚珠丝杠轴100e的位移量相同的量。

因此，尽管控制轴132与四个接合部分132c和四个配合轴132d一起形成，所述四个接合部分和四个配合轴在支撑管130中单独地形成且各自的端部表面彼此相接触，但控制轴132能使滑动齿轮128移动相同的量。

以这样的方式，每个滑动齿轮128的轴向位置由控制轴132的位移量来决定。但是，由于每个滑动齿轮128在圆周槽128g处与相应的控制销132a接合，因此每个滑动齿轮128沿圆周方向移动而与相应的控制销132a的位置无关。

在每个滑动齿轮128中，输入螺线齿128a与螺线槽122b在输入部分122内啮合。第一输出螺线齿128c与在第一摇动凸轮124内的螺线槽124b啮合，第二输出螺线齿128e与在第二摇动凸轮126内的螺线槽126b啮合。

每个中间驱动机构120与设置在摇动凸轮124、126的支承部分124c、126c处的气缸盖8上的支承件136接触。每个中间驱动机构120可沿轴线移动但由相应的支承件136来限制其沿轴线的移动。因此，即使控制轴132沿轴向移动滑动齿轮128，输入部分122及摇动凸轮124、126也不沿轴向移动。

这样，通过在中间驱动机构120的内部空间中调节滑动齿轮128的轴向位移量，每个输入部分122和相应的摇动凸轮124、126之间的相位差能够通过螺线齿和槽128a、122b、128c、124b、128e、126b来改变。因此，每个辊122f相对于相应的突出部124d、126d的位置而改变。

可变气门执行机构通过以下方式来组装。配合轴132d与接合部分132c被插入到支撑管130内并如图11所示交替布置。然后，如图5所示，该支撑管130被插入到四个滑动齿轮128的通孔128f中，使得每个滑动齿轮128位于相应的椭圆形孔130a之一的位置。控制销132a的近端穿过相应的椭圆形孔130a插入到每个滑动齿轮128的销插孔128h中。随后，整体的支撑管130和控制轴132相对滑动齿轮128旋转，使得每个控制销132a与相应的销插孔128h有足够的间隔。这样防止了即使当滑动齿轮128相对整个支撑管130和控制轴132移动时，每个控制销132a脱离相应的支撑孔132b。而后，输入部分122和摇动凸轮124、126与滑动凸轮128组装在一起形成组件。

然后该组件被设置并固定到如图2所示的气缸盖8上。滑动执行器100连接在控制轴132的右端。图11中所示的辅助轴133设置在控制轴132的左端，且促动机构102连接于支承件136来利用挤压轴102c来压辅助轴133。这样的构造通过滑动执行器100可使每个辊122f相对相应的突出部124d、126d的位置而变化，从而调节进气门12的气门升程。

图13(A)和13(B)示出了中间驱动机构120之一的状态，其中调节滑动执行器100的力使得滚珠丝杠轴100e逆着促动机构102的力将控制轴132在箭头L(见图3和图4)的方向上移动最大量。图13(A)示出了气门闭合状态，图13(B)示出了气门开启状态。在这些状态中，输入部分122的辊122f和摇动凸轮124、126的突出部124d、126d彼此相距最近。因此，即使进气凸轮45a将输入部分122的辊122f压到如图13(B)所示的最低位置，突出部124d、126d的凸轮表面124e、126e将摇动辊52a压下最小的量，从而使进气门12的气门升程最小。因此，使从进气口14进入燃烧室10的进气量最小。

图14(A)和14(B)示出了中间驱动机构120之一的状态，其中调节滑动执行器100的力使得滚珠丝杠轴100e在与促动机构102的力相同的方向上移动，且促动机构102的力用来使控制轴132在箭头H(见图3和4)的方向上移动最大量。图14(A)示出了气门闭合状态，图14(B)示出了气门开启状态。在这些状态中，输入部分122的辊122f和摇动凸轮124、126的突出部124d、126d彼此相距最远。因此，即使进气凸轮45a将输入部分122的辊122f压到如图14(B)所示的最低位置，突出部124d、126d的凸轮表面124e、126e将摇动辊52a压下最大的量，从而使进气门12的气门升程最大。因此，使从进气口14进入燃烧室10的进气量最大。

以这样的方式，通过由滑动执行器100和促动机构102来调节控制轴132的轴向位置，进气门12的气门升程量可在图13(A)、13(B)的状态与图14(A)、14(B)的状态之间连续地变化。这样不使用节气门就可以调节进气量。

当调节控制轴132的轴向位置时，每个控制销132a交替地受到来自相应的滑动齿轮128的圆周槽128g的由图15的截面图中所示的箭头表示的作用力，或者是交替地受到强作用力和弱作用力。因此，控制销132a和支撑孔132b形成于其中的接合部分132c由铁基材料制成。不直接受到该作用力的配合轴132d由铝合金材料制成。在本实施例中，辅助轴133由类似配合轴132d的铝合金材料制成。然而，该辅助轴133可由铁基材料制成。

在本实施例中，当进气门12的气门升程为最小时，进气门12开启如图13(B)所示的较小量。但是，该气门升程可设定为零，即该进气门12可完全关闭。在这种情况下，进气量为零。

在上述构造中，滑动齿轮128对应于气门执行控制器，滑动执行器100对应于执行器，以及促动机构102对应于促动装置。摇动凸轮124、126对应于输出部分，以及每个输入部分122的螺线槽122b和相应的滑动齿轮128的输入螺线齿128a的结合对应于第一螺线机构。每组摇动凸轮124、126的螺线槽124b、126b与相应滑动齿轮128的螺线齿128c、128e的结合对应于第二螺线机构。第一螺线机构为右旋螺线型，第二螺线机构为左旋螺线型。因此第一和第二螺线机构的螺线角不同。

上述第一实施例具有以下优点。

(1)在控制轴132中，接合部分132c通过控制销132a与滑动齿轮128接合，且该接合部分由上述的高强度铁基材料制成。控制轴132的其余部分，即配合轴132d不需要具有和接合部分132c一样的强度。因此该配合轴132d由类似于气缸盖8的铝合金材料制成。因此，与控制轴132整个由铁基材料制成的情况相比，控制轴132的热膨胀系数更接近于气缸盖8的热膨胀系数。具体地，铁基材料的线性膨胀系数为约10×10^-6至12×10^-6(1/℃)，而铝合金材料的线性膨胀系数为24×10^-6至25×10^-6(1/℃)。因此，与控制轴132由仅为铁基材料制成的情况相比，控制轴132的热膨胀系数更接近于气缸盖8的热膨胀系数。

这样，即使周围环境温度变化，气缸盖8的组件间的距离(在本实施例中为支承件136和滑动执行器100之间的距离)与滑动执行器100和控制轴132的每个接合部分132c之间距离的关系也几乎不变。即防止了相关气缸盖8的每个接合部分132c的位置的变化。

在本实施例中，每个接合部分132c的轴向长度充分短于每个配合轴132d的轴向长度，且约为控制轴132的整个长度的10％至20％。因此，整个控制轴132的热膨胀系数没有显著地不同于整个控制轴132由铝合金材料制成的情况下的热膨胀系数。这样控制轴132受到由于环境温度变化的影响很小。

而且，由于控制轴132的接合部分132c由铁基材料制成，该接合部分132c具有足够的强度，可防止控制轴132在接合部分132c处的变形。

因此，本实施例的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴132的强度。

(2)在设置滑动执行器100的端部的相反端，促动机构102通过辅助轴133来朝滑动执行器100推动控制轴132。因此，控制轴132的接合部分132c和配合轴132d不需要成为一体。即尽管接合部分132c和配合轴132d独立地形成，两者在端部表面上彼此相接触。这样，滑动执行器100沿轴向移动控制轴132同时保持接合部分132c和配合轴132d的接触状态。由于由不同材料制成的接合部分132c和配合轴132d不需连接，该控制轴132的制造可简化。

接合部分132c和配合轴132d成形为具有圆形截面的杆并具有平的端面。而且，每个接合部分132c上只有圆形支撑孔132b，形状简单。通过将接合部分132c和配合轴132d精确地形成预定长度，可精确地确定每个控制销132a的位置。因此控制轴132的制造可简化。

而且，当根据发动机类型来调节控制轴132的长度或改变控制轴132的长度时，仅需将配合轴132d替换为新的具有不同长度的配合轴132d，且共用的接合部分132c还可使用。这样降低了控制轴132的成本。

(3)促动机构102的弹簧102a在控制轴132上施加逆着由四个中间驱动机构120产生的轴向力的力。施加在促动机构102上的该力略微大于由四个中间驱动机构120产生的轴向力。因此，尽管产生相对小的输出，滑动执行器100也能够调节控制轴132的轴向位置，同时保持接合部分132c和配合轴132d的接触状态。

因此，可减少可变气门执行机构在动作过程中的能量损失，并可使用紧凑的电机100a。这样减少了发动机2的尺寸和重量。

[第二实施例]

第二实施例的控制轴232具有四个接合部分232c-1至232c-4和四个配合轴232d-1至232d-4。配合轴232d-1至232d-4由热膨胀系数大于气缸盖8的热膨胀系数的材料制成。配合轴232d-1至232d-4与接合部分232c-1至232c-4一起使用，该接合部分232c-1至232c-4由铁基材料制成，使得整个控制轴232的热膨胀系数大致等于气缸盖8的热膨胀系数。控制销232a-1至232a-4由铁基材料制成。其它部件与第一实施例中相同，因此使用与第一实施例中相同的参考标记。

接合部分232c-1至232c-4由铁基材料制成，其线性膨胀系数由a(1/℃)表示。配合轴232d-1至232d-4由铝合金材料制成，其线性膨胀系数由b(1/℃)表示。气缸盖8由铝合金材料制成，其线性膨胀系数由c(1/℃)表示。选择配合轴232d-1至232d-4的材料使得满足不等式a＜c＜b。

在这种情况下，对应于控制销232a-1的位置处的最终线性膨胀系数d1如图17的曲线图中的实线所表示的来变化，其中该控制销232a-1最靠近具有轴位置传感器100d的滑动执行器100。

如图16所示，配合轴232d-1的长度由x1表示，接合部分232c-1的长度由y1表示。从接合部分232c-1接触配合轴232d-1的端部表面到控制销232a-1的长度由y1/2表示。在这种情况下，满足等式RX∶RY＝x1∶(y1/2)。

因此，通过调节x1∶(y1/2)的比值，可使线性膨胀系数d1与气缸盖8的线性膨胀系数c相配。

当用线性膨胀系数a、b和c来表达时，RX/RY的值为(c-a)/(b-c)。因此满足以下的等式(1)。

(c-a)/(b-c)＝x1∶(y1/2)                 (1)

根据等式(1)，x1由以下的等式(2)来表达。

x1＝y1×(c-a)/2×(b-c)                  (2)

(x1+y1/2)的值表示滑动执行器100和最靠近该滑动执行器100的中间驱动机构120之间的距离，该值由L表示，y1由以下的等式(3)来表达。

y1＝2(L-x1)                             (3)

将等式(3)右侧替换为以等式(2)中的y1来表示，生成由等式(4)来表达的x1的值。因此，y1由等式(5)表达的来确定。

x1＝L(c-a)/(b-a)                        (4)

y1＝2L(b-c)/(b-a)                       (5)

同样，在距滑动执行器100的对应于第二控制销232a-2的位置处的最终线性膨胀系数d2如图17所示变化。配合轴232d-2的长度由x2表示，以及接合部分232c-2的长度由y2表示。从接合部分232c-2接触配合轴232d-2的端部表面到控制销232a-2的长度由y2/2表示。在这种情况下，满足等式RX∶RY＝x1+x2∶(y1+y2/2)。

因此，满足以下的等式(6)。

(c-a)/(b-c)＝(x1+x2)/(y1+y2/2)          (6)

根据等式(6)，x2由以下的等式(7)来表达。

x2＝[(y1+y2/2)×(c-a)/(b-c)]-x1         (7)

x1和y1的值由等式(4)和(5)来决定。(y1/2+x2+y2/2)的值表示每相邻的一对中间驱动机构120之间的距离，该值由M表示，y2由以下的等式(8)表达。

y2＝2(M-y1/2-x2)                         (8)

将等式(8)右侧替换为以等式(7)中的y2来表示，得到由等式(9)来表达的x1的值。

x2＝[(y1/2+M)(c-a)-x1(b-c)]/(b-a)        (9)

由于x2被确定，使用等式(8)可确定y2。

同样，在距滑动执行器100的对应于第三控制销232a-3的位置处的最终线性膨胀系数d3如图17所示变化。配合轴232d-3的长度由x3表示，以及接合部分232c-3的长度由y3表示。从接合部分232c-3接触配合轴232d-3的端部表面到控制销232a-3的长度由y3/2表示。在这种情况下，满足等式RX∶RY＝x1+x2+x3∶(y1+y2+y3/2)。

因此，满足以下的等式(10)。

(c-a)/(b-c)＝(x1+x2+x3)/(y1+y2+y3/2)     (10)

根据等式(10)，x3由以下的等式(11)来表达。

x3＝[(y1+y2+y3/2)×(c-a)/(b-c)]-(x1+x2)  (11)

x1、x2、y1和y2的值由等式(4)、(5)、(8)和(9)来决定。(y2/2+x3+y3/2)的值表示每相邻的一对中间驱动机构120之间的距离，该值由M表示，y3由以下的等式(12)表达。

y3＝2(M-y2/2-x3)                         (12)

将等式(12)右侧替换为以等式(11)中的y3来表示，得到由等式(13)来表达的x3的值。

x3＝[(y1+y2/2+M)(c-a)-(x1+x2)(b-c)]/(b-a)         (13)

由于x3被确定，使用等式(12)可确定y3。

同样，在距滑动执行器100的对应于第四控制销232a-4的位置处的最终线性膨胀系数d4如图17所示变化。配合轴232d-4的长度由x4表示，以及接合部分232c-4的长度由y4表示。从接合部分232c-4接触配合轴232d-4的端部表面到控制销232a-4的长度由y4/2表示。在这种情况下，满足等式RX∶RY＝x1+x2+x3+x4∶(y1+y2+y3+y4/2)。

因此，满足以下的等式(14)。

(c-a)/(b-c)＝(x1+x2+x3+x4)/(y1+y2+y3+y4/2)        (14)

根据等式(14)，x4由以下的等式(15)来表达。

x4＝[(y1+y2+y3+y4/2)×(c-a)/(b-c)]-(x1+x2+x3)     (15)

x1、x2、x3、y1、y2和y3的值由等式(4)、(5)、(8)、(9)、(12)和(13)来决定。(y3/2+x4+y4/2)的值表示每相邻的一对中间驱动机构120之间的距离，该值由M表示，y4由以下的等式(16)表达。

y4＝2(M-y3/2-x4)                                  (16)

将等式(16)右侧替换为以等式(15)中的y4来表示，生成由等式(117)来表达的x4的值。

x4＝[(y1+y2+y3/2+M)(c-a)-(x1+x2+x3)(b-c)]/(b-a)   (17)

由于x4被确定，使用等式(16)可确定y4。

以这样的方式，配合轴232d-1至232d-4和接合部分232c-1至232c-4的所有长度x1至x4和y1至y4被确定。然后，具有长度x1至x4和y1至y4的配合轴232d-1至232d-4和接合部分232c-1至232c-4被形成并组装为如第一实施例中所述的可变气门执行机构的控制轴232。结果，气缸盖8的热膨胀系数大致与控制轴232的热膨胀系数相同。因此，即使环境温度变化，也不会影响中间驱动机构120的控制精确性。

上述的第二实施例具有以下优点。

(1)由于接合部分232c-1至232c-4的材料和长度，以及配合轴232d-1至232d-4的材料和长度通过上述的方式被确定，整个控制轴232的热膨胀系数大致与气缸盖8的热膨胀系数相同。因此，即使环境温度变化，接合部分232c-1至232c-4相对气缸盖8的位置不会变化。

而且，由于接合部分232c-1至232c-4由铁基材料制成，该接合部分232c-1至232c-4具有足够的强度，防止了控制轴232在接合部分232c-1至232c-4处产生变形。

因此，本实施例的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴232的强度。

(2)具有与第一实施例的第二条和第三条相同的优点。

[第三实施例]

在第三实施例中，控制轴282包括如图18(A)所示的单一轴主体282d。该轴主体282d由与气缸盖相同的材料或铝合金材料制成，其热膨胀系数大致与气缸盖材料的热膨胀系数相同。

如图18(B)所示，轴主体282d具有矩形孔282e，其数量与气缸数量相同。每个矩形孔282e沿轴线方向延伸。形状与矩形孔282e大致相同的接合部分282c装配在每个矩形孔282e中。

支撑孔282b形成于每个接合部分282c中。如图19所示，控制销282a的近端插入每个支撑孔282b中并由该孔支撑。接合部分282c和控制销282a均由高强度铁基材料制成。

控制轴282整个容纳在第一实施例中所述的支撑管内。每个接合部分282c通过控制销282a与第一实施例中所述的相应中间驱动机构的滑动齿轮相接合。如图11所示，滑动执行器和促动机构位于控制轴282的端部，使得进气门的阀动如第一实施例中所述来变化。其它的构造与第一实施例中相同。

上述第三实施例具有以下的优点。

(1)接合部分282c通过控制销282a与滑动齿轮接合。而且，每个接合部分282c至沿着相应的控制销282a来设置，从而支撑控制销282a。

因此，对应于控制轴282的其余部分的轴主体282d整体地形成，同时将接合部分282c整体地装配在矩形孔282e内。这样，控制轴282的轴主体282d由沿着整个轴向长度的连续的材料形成。

由于轴主体282d不需要具有如接合部分282c的高强度，该轴主体282d可由与气缸盖相同的材料或铝合金材料制成，其热膨胀系数大致与气缸盖材料的热膨胀系数相同。在整个控制轴282中以轴主体282d的热膨胀系数为主，使得控制轴282的热膨胀系数大致与气缸盖的热膨胀系数相同。

因此，即使环境温度变化，也可防止每个接合部分282c相对气缸盖的位置移动。而且，由于接合部分282c由铁基材料制成，该接合部分282c具有足够的强度，可防止控制轴282在接合部分282c处发生变形。

因此，本实施例的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴282的强度。

这样，进一步提高了第一实施例的优点中的第一条。

(2)具有与第一实施例中的第三条相同的优点。

[第四实施例]

在第四实施例中，控制轴302为如图20的透视图所示的由铁基材料制成的杆。滚珠丝杠轴302b与控制轴302整体地形成。因此，该控制轴302在强度方面没有问题。控制销302a也由铁基材料制成。发动机的气缸盖由铝合金制成。与其它实施例中一样，该气缸盖具有凸轮承载件。

图21的透视图示出了与可变气门执行机构组装的控制轴302。在图21的示例中，中间驱动机构320大致具有与第一实施例中相同的构造，但以相反的定向来布置。因此，中间驱动机构320通过进气凸轮345a在与第一实施例中的摇动方向相反的方向上摇动。但是，气门通过摇动以相同的方式执行。为说明进气门312的开启状态，气门座314示出为对应于进气门312的环形体。

在本构造中，当滚珠丝杠轴302b通过滑动执行器在箭头H的方向上移动时，每个突出部326d与相应的辊322f分开，使得进气门312的阀动值(气门持续角和气门升程)增加。当滚珠丝杠轴302b在箭头L的方向上移动时，每个突出部326d靠近相应的辊322f，减少进气门312的气门持续角和气门升程。

在本实施例中，每个气缸的调节进气门312的气门间隙的间隙调节器350a、350b、350c和350d的回漏特性均不相同。该回漏特性是指当间隙调节器受到某一载荷时，每个间隙调节器350a至350d的活塞由于该间隙调节器350a至350d内的液压油泄漏而移动到该调节器的主体内的特性。该回漏特性值越大，则间隙调节器350a至350d的活塞相对摇动臂352向下移动的量越大。以下该向下移动的量将被称为回漏量。因此，即使控制轴302不沿轴向移动，进气门312的气门持续角和气门升程随着回漏特性值的增加而减少。

间隙调节器350a至350d的回漏特性值设定为使得第一气缸(标记为#1)的间隙调节器350a的回漏特性值LD1最大。第二气缸#2、第三气缸#3、第四气缸#4的间隙调节器350b、350c、350d的回漏特性值LD2、LD3、LD4设定为以该所列的顺序依次减少。

即，在气缸#1，由于回漏的气门持续角和升程的减少量相对于控制轴302的调节量为最大。该减少量以气缸#2、#3、#4的顺序递减。

调节每个中间驱动机构320在更靠近滚珠丝杠轴302b一侧的端面321的轴向位置，例如在室温下(例如20℃)使用薄垫片，使得进气门312的气门持续角和升程恒定且在所有的气缸中不变化。

因此，当发动机为冷时，由于气缸盖和控制轴302之间的热膨胀系数的不同导致的气门持续角和升程的增加量为零且在所有的气缸中均相同。而且，当发动机为冷时，从液压泵供给到间隙调节器350a至350d的液压油由于低温而具有高粘度。因此，尽管回漏特性值如图22所示变化，由于实际回漏的气门持续角和升程的减少量在气缸#1至#4中没有显著的变化，如图23(B)所示。因此，如图24所示，滑动执行器的调节量与每个气缸的气门持续角及升程之间的关系没有显著变化。

因此，当发动机变热时，由于气缸盖和控制轴302之间的热膨胀系数的不同导致的气门持续角和升程的增加量以气缸#4、#3、#2和#1的顺序增加。即该增加量在气缸#1和气缸#4之间显著变化。而且，当发动机变热时，供给到间隙调节器350a至350d的液压油由于高温而具有低粘度。因此，如图22所示，回漏特性的灵敏度是明显的，且由于实际的回漏导致的气门持续角和升程的减少量按照气缸#4、#3、#2和#1的顺序增加，而且在气缸#1和气缸#4之间显著变化。在本实施例中，由于在发动机变热后产生的热膨胀系数的不同导致的气门持续角和升程的增加量，与由于回漏导致的气门持续角和升程的减少量彼此完全抵消。因此气门持续角和升程的增加或减少被设定为零。因此，如图26所示，滑动执行器的调节量和气缸的气门持续角及升程之间的关系完全一致且没有变化。

图27示出了一个对比示例，其中间隙调节器350a至350d具有相同的回漏特性。在这种情况下，在发动机变热后，滑动执行器的调节量和气缸的气门持续角及升程之间的关系如图27所示显著地变化。如果在对比示例的情况下想要在发动机变热后使该关系一致，且所有的间隙调节器具有相同的回漏特性，则该关系在发动机为冷的状态下将会变化很大。即无法使该关系在发动机为冷和发动机变热的两个时候都一致。

上述的第四实施例具有以下的优点。

(1)如果间隙调节器350a至350d的回漏特性值小，则与从中间驱动机构320传递的阀动量相对应的气门持续角和升程大。随着该回漏特性值增加，对于同一阀动量的气门持续角和升程降低。

由于回漏特性的阀动变化的灵敏度与液压油的粘度有关。即，如果液压油的粘度高，间隙调节器350a至350d中的油泄漏量减少，降低了由于回漏特性的阀动变化的灵敏度。即，即使在间隙调节器350a至350d中的回漏特性变化很大，液压油的高粘度防止了回漏特性的不同使气门持续角和升程的变化。而液压油的低粘度可使回漏特性的不同以更大的程度来改变气门持续角和升程。

在本实施例中，各气缸中的回漏特性通过变化来抑制由于与中间驱动机构320相关的控制轴302和气缸盖的热膨胀系数的不同而引起的气门持续角和升程的变化。因此，当发动机变热时热膨胀系数的不同不会导致任何问题。

而且，当发动机为冷时，即当气门持续角和升程没有由于热膨胀系数的不同而变化时，液压油由于低温而具有高粘度。因此，即使回漏特性变化，气门持续角和升程也不会由于回漏特性的不同而变化。

因此，即使控制轴302和气缸盖之间的热膨胀系数不同，也可防止气门持续角和升程在发动机的整个温度范围内变化。

因此，本实施例的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴302的强度。

[第五实施例]

第五实施例不同于第四实施例，其不同之处在于图28所示的间隙调节器450a、450b、450c、450d的回漏特性都相同。间隙调节器450a至450d中的每一个均对应于一个气缸，每个间隙调节器接收来自发动机驱动的液压泵464的并分别经过液压调节器机构448a、448b、448c和448d的液压油。其它构造大致与图20和21所示的第四实施例中的构造相同。

尽管所有的间隙调节器450a至450d具有相同的回漏特性，根据如图29所示的供给的液压油的压力，由于回漏的气门持续角和升程的减少量会变化。即，当供给油的压力低时，回漏量增加。因此，气门持续角和升程的减少量增加。当供给油的压力高时，回漏量减少。因此，该减少量减少。

ECU460利用图29中所示的特性并通过参考图30所示的油压控制图线来计算基于发动机温度(在本实施例中，是通过冷却温度传感器462检测到的发动机冷却温度THW)的供给到液压调节器450a至450d的液压油的压力。

例如，当发动机为冷时，所有的气缸#1至#4受到参照油压控制图线(图30)的用来供给液压油的共同压力值(P4)。因此，ECU460将控制信号输出到所有的液压调节器机构448a至448d，使得从液压泵464供给到间隙调节器450a至450d的压力趋向油压P4。

随着发动机冷却温度THW增加，从油压控制图线(图30)中得到的各气缸中供给油的压力值变化。供给到对应于最靠近滑动执行器(最靠近滚珠丝杠轴402b)的气缸#4的间隙调节器450d的油的压力值最高。供给油的压力值按照对应于气缸#3的间隙调节器450c，对应于气缸#2的间隙调节器450b，以及对应于气缸#1的间隙调节器450a的顺序依次降低。在发动机变热后，对应于气缸#1的供给油的压力值设定为值P1，对应于气缸#2的供给油的压力值设定为值P2，对应于气缸#3的供给油的压力值设定为值P3，以及对应于气缸#4的供给油的压力值设定为值P4，且满足不等式P1＜P2＜P3＜P4。

供给油的压力值P1至P4的关系被限定为使得由于气缸盖和控制轴402之间的热膨胀系数的不同而由中间驱动机构420导致的气门持续角和升程的增加量与由于回漏导致的气门持续角和升程的减少量相抵消。

上述第五实施例具有以下的优点。

(1)如图29所示，增加供给到间隙调节器450a至450d的油的压力从而减少了回漏量。因此，将保持大的气门持续角和升程。减少供给油的压力从而增加回漏量。因此，气门持续角和升程被减少。

利用这些事实，ECU460根据发动机温度(在本实施例中为发动机冷却温度THW)来调节供给到间隙调节器450a至450d的油压，从而防止由于气缸盖和控制轴402之间的热膨胀系数的不同而气门持续角和升程的改变。即，利用图30的油压控制图，ECU460按照气缸#4到气缸#1的顺序，根据发动机冷却温度THW来减少供给到间隙调节器450a至450d的油压。

以这种方式，通过调节供给油的压力，抑制了在发动机的整个温度范围内的由于热膨胀系数不同的气门持续角和升程的变化。

因此，本实施例的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴402的强度。

[第六实施例]

图31示出了控制轴532，其包括接合部分532c和配合轴532d。第六实施例与第一实施例的不同之处在于每个接合部分532c的长度与相应的配合轴532d的长度的关系在中间驱动机构之间变化，其中该中间驱动机构以相等的间隔来设置。

即，在第一实施例中，由诸如铸钢或铸铁的铁基材料制成的接合部分132c形成为具有最小长度。由类似于气缸盖材料的铝合金材料制成的配合轴132d形成为具有最大长度。因此，使控制轴和气缸盖之间的热膨胀系数的差异最小。特别地，中间驱动机构的配合轴132d具有相同的长度。

在第六实施例中，接合部分532c的长度和配合轴532d的长度被确定为使得由于热膨胀系数不同导致的控制销532a的位移在允许的范围内，并使得配合轴532d的长度最小。

第六实施例的滑动执行器沿轴向移动并检测具有近端500f的滚珠丝杠轴500e的轴向位置。滚珠丝杠轴500e的近端500f和对应于第四气缸#4的控制销532a(#4)之间的长度关系R4如图32(A)所示设定。即，对应于第四气缸#4的配合轴532d(#4)的长度a4与滚珠丝杠轴500e和对应于第四气缸#4的接合部分532c(#4)的其余部分的长度b4之间的关系被确定为使得与气缸盖相关的控制销532a(#4)的位移V4小于当发动机为冷和当发动机变热之间的允许的位移量(交替的长和短虚线)。在图32(A)至32(D)中，每条斜实线表示随着相应的配合轴532d的长度比减小而位移量增大的状态。在全部的图32(A)至32(D)中，水平轴线表示距滚珠丝杠轴500e的近端500f的距离。斜虚线表示在控制轴整个由诸如铸钢或铸铁的铁基材料制成的情况下的位移量。

在本实施例中，在滚珠丝杠轴近端500f和控制销532a(#4)之间可以不设置配合轴532d(#4)。即，在近端500f和控制销532a(#4)之间可以只设置滚珠丝杠轴500e和接合部分532c(#4)。换言之，配合轴532d(#4)的长度a4可为零(a4＝0(mm))。

控制销532a(#4)和对应于第三气缸#3的控制销532a(#3)之间的长度关系R3如图32(B)所示设定。即，对应于第三气缸#3的配合轴532d(#3)的长度a3与对应于第三和第四气缸#3和#4的接合部分532c(#3、#4)的其余部分的长度b3之间的关系被确定为使得与气缸盖相关的控制销532a(#3)的位移V3小于当发动机为冷和当发动机变热之间的允许的位移量。该位移量V3包含位移量V4。在本实施例中，配合轴532d(#3)的长度a3大于配合轴532d(#4)的长度a4。

此外，控制销532a(#3)和对应于第二气缸#2的控制销532a(#2)之间的长度关系R2如图32(C)所示设定。即，对应于第二气缸#2的配合轴532d(#2)的长度a2与对应于第二和第三气缸#2和#3的接合部分532c(#2、#3)的其余部分的长度b2之间的关系被确定为使得与气缸盖相关的控制销532a(#2)的位移V2小于当发动机为冷和当发动机变热之间的允许的位移量。该位移量V2包含位移量V3，且配合轴532d(#2)的长度a2大于配合轴532d(#3)的长度a3。

而且，控制销532a(#2)和对应于第一气缸#1的控制销532a(#1)之间的长度关系R1如图32(D)所示设定。即，对应于第一气缸#1的配合轴532d(#1)的长度a1与对应于第一和第二气缸#1和#2的接合部分532c(#1、#2)的其余部分的长度b1之间的关系被确定为使得与气缸盖相关的控制销532a(#1)的位移V1小于当发动机为冷和当发动机变热之间的允许的位移量。该位移量V1包含位移量V2，且配合轴532d(#1)的长度a1大于配合轴532d(#2)的长度a2。

由于该部分与位移量无关，因此在控制销532a(#1)和促动机构502之间没有设置由铝合金材料制成的配合轴。

上述第六实施例具有以下优点。

(A)配合轴532d(#1至#4)的材料与气缸盖的材料相同。接合部分532c(#1至#4)的材料为诸如铸钢或铸铁的铁基材料，比气缸盖的材料的热膨胀系数小而强度高。接合部分532c(#1至#4)和配合轴532d(#1至#4)之间的长度关系被确定为使得每个位置的位移(V1至V4)不超过允许的范围，且配合轴532d(#1至#4)的比随着距滑动执行器的距离的增加而增大。即，配合轴532d(#1至#4)与接合部分532c(#1至#4)的长度比随着距滑动执行器的距离的增加而逐渐增大。具体地，在中间驱动机构中，随着距滑动执行器的距离的增加(a3＜a2＜a1)，配合轴532d(#1至#3)被伸长。

与权利要求书中的其它部分相对应的用于配合轴532d(#1至#4)的材料选择具有大的热膨胀系数，因此在某些情况下，配合轴由于成本增加和强度降低而不能被伸长。在本实施例中，由于配合轴532d由和气缸盖材料相同的铝合金材料制成，不可避免的增加了成本。而且，由于限定了配合轴532d的直径，因此配合轴532d的强度不能显著地增大。

因此，不使控制轴532的热膨胀系数接近气缸盖的热膨胀系数，而是有利地设定每个控制销532a的轴向位移的允许范围并使配合轴532d的长度最大，从而降低成本并增加强度。

但是，在接近滑动执行器的部分，即，在配合轴532d(#4或#3)在靠近滚珠丝杠轴500e的部分被缩短的情况下，控制销532a处的接合部分532c的轴向位移随着距滑动执行器的距离的增大而累积。因此，如果配合轴532d的长度与接合部分532c的长度的比是恒定的而与距滑动执行器的距离无关，则接合部分532c的轴向位移可能超过允许的范围。

在本实施例中，如上所述，配合轴532d(#1至#3)的长度与接合部分532c(#1至#3)的长度比随着距滑动执行器的距离的增加而逐渐增大。配合轴532d(#4)与接合部分532c(#4)之间的长度关系也随着距滑动执行器的距离的增加而增大。

因此，在每个接合部分532c，防止了控制销532a的轴向位移超出允许的范围。而且，也防止了控制轴532的强度的恶化，以及控制轴532的成本的增加。

因此，本实施例的可变气门执行机构能够进行精确的阀动控制，同时保持控制轴532的强度。

(B)具有与第一实施例的第二条和第三条相同的优点。

[其它实施例]

(a)在第一和第二实施例中，控制轴构造为使得接合部分和配合轴独立地形成且彼此在端面处相接触。该构造可变为如图33所示的构造。即，阳型螺纹部分633a和阴型螺纹部分633b可分别形成在每个接合部分632c和每个配合轴632d中，且接合部分632c和配合轴632d可通过螺纹结合为一体。或者，该接合部分和配合轴可通过其它任何的方式结合为一体。

而且，如果控制轴与滑动执行器100的滚珠丝杠轴100e结合在一起，则控制轴的轴向位置仅由滑动执行器而不用促动机构102就能调节。即使接合部分、配合轴和滚珠丝杠轴结合为一体，可使用促动机构102来辅助控制轴的移动。

(b)在所述实施例中，使用铝合金材料作为轻质合金材料。但也可使用镁合金材料。

(c)滑动执行器100为电机和滚珠丝杠的组合。但是，也可使用具有液压驱动源的滑动执行器。

(d)在第三实施例中，轴主体282d为形成整个控制轴282的整体。但是，如图11所示，控制轴282可对应于每个气缸单独地形成。或者，控制轴282可单独地形成可通过螺纹来结合为一体的各部分。或者，接合部分和配合轴可通过任何其它的方式结合为一体。

而且，不像图18中所示的矩形孔，也可形成具有其它形状的孔来接纳接合部分。

(e)在第六实施例中，配合轴由和气缸盖材料相同的材料制成。但是，该配合轴可由不同于气缸盖材料且具有比接合部分的材料的热膨胀系数大的材料制成。

Claims (16)

1.一种用于内燃机的可变气门执行机构，该机构包括中间驱动机构、控制轴、以及执行器，其中该中间驱动机构将驱动力从设置在发动机的气缸盖内的凸轮传递到气门，该控制轴与设置在中间驱动机构内的气门执行控制器相接合并沿轴线方向移动该气门执行控制器来调节阀动，且该执行器沿轴线方向移动该控制轴来调节阀动，该机构的特征在于：

该控制轴具有与该气门执行控制器相接合的接合部分且该控制轴由高强度材料制成，其中该控制轴的除所述接合部分之外的其余部分由不同于该接合部分材料的材料制成，使得整个控制轴的热膨胀系数接近于所述气缸盖的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的可变气门执行机构，其特征在于所述气缸盖由轻质合金材料制成，其中所述控制轴的所述接合部分由铁基材料制成，以及该控制轴的所述其余部分由轻质合金材料制成。

3.根据权利要求2所述的可变气门执行机构，其特征在于所述轻质合金材料为铝合金材料或镁合金材料。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可变气门执行机构，其特征在于所述控制轴的除接合部分之外的其余部分由与所述气缸盖材料相同的材料制成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的可变气门执行机构，其特征在于所述接合部分的材料和长度与除该接合部分之外的该控制阀的所述其余部分的材料和长度设置为使得该控制轴的热膨胀系数与所述气缸盖的热膨胀系数大致相同。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的可变气门执行机构，其特征在于：

所述内燃机具有多个气缸，所述中间驱动机构为多个中间驱动机构之一，每个中间驱动机构设置用于多个气缸之一，所有的中间驱动机构共用所述的控制轴，所述接合部分为多个接合部分之一以及所述其余部分为多个其余部分之一；

其中所述气缸盖的热膨胀系数大于该控制轴的接合部分的热膨胀系数，以及该控制轴的除接合部分之外的其余部分的热膨胀系数大于该接合部分的热膨胀系数；

其中，在每相邻的一对中间驱动机构之间，该控制轴的热膨胀系数设置为低于该气缸盖的热膨胀系数，且其中在每相邻的一对中间驱动机构之间的除该接合部分之外的其余部分的长度与该接合部分的长度的比随着所述执行器到所述的一对中间驱动机构的距离的增大而逐渐增大。

7.根据权利要求6所述的可变气门执行机构，其特征在于所述中间驱动机构设置为大致具有恒定的间隔，且其中在每相邻的一对中间驱动机构之间的除所述接合部分之外的所述其余部分的长度随着所述执行器到所述的一对中间驱动机构的距离的增大而增大。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的可变气门执行机构，其特征在于所述控制轴的接合部分与该控制轴的除该接合部分之外的其余部分为独立地形成并沿着共同的轴线设置，同时该接合部分与其余部分互相接触来形成该控制轴，且其中所述执行器设置在该控制轴的一端以及促动装置位于该控制轴的另一端来朝该执行器方向促推该控制轴。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的可变气门执行机构，其特征在于沿着所述控制轴的轴线方向保持除所述接合部分之外的所述其余部分的材料的连续性。

10.根据权利要求9所述的可变气门执行机构，其特征在于所述的除接合部分之外的其余部分整体形成，其中所述接合部分埋入该其余部分并由该其余部分支撑。

11.根据权利要求9或10所述的可变气门执行机构，其特征在于所述接合部分通过控制销与所述气门执行控制器相接合，其中该接合部分在所述控制轴中绕该控制销设置从而支撑该控制销。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的可变气门执行机构，其特征在于：

所述气门执行控制器与由所述接合部分支撑的控制销相接合并随着所述控制轴沿轴向的移动而移动，且所述中间驱动机构包括：

输入部分，其中该输入部分通过第一花键机构与该气门执行控制器接合来接受来自凸轮的气门驱动力，并将该气门驱动力传递到该气门执行控制器；以及

输出部分，其中该输出部分通过第二花键机构与该气门执行控制器接合来接受来自该气门执行控制器的气门驱动力，并将该气门驱动力传递到气门，

其中该第一花键机构的螺旋角不同于第二花键机构的螺旋角，使得随着该控制轴轴向移动，该输入部分和输出部分的相对位置改变且该阀动被调节。

13.一种用于内燃机的可变气门执行机构，具有多个气缸，该机构包括设置为每个与一个气缸相配的中间驱动机构、控制轴、以及执行器，其中每个中间驱动机构将驱动力从设置在发动机气缸盖中的凸轮之一传递到气门，该控制轴与设置在每个中间驱动机构中的气门执行控制器相接合并沿轴线方向移动该气门执行控制器来调节阀动，且该执行器沿轴线方向移动该控制轴来调节阀动，该机构的特征在于：

每个气门的气门间隙由间隙调节器来调节，其中在各气缸中的间隙调节器的回漏特性被设置为不同，从而抑制由于与每个中间驱动机构的热膨胀系数相关的控制轴和气缸盖之间的热膨胀系数的不同而在气缸中的阀动的变化。

14.根据权利要求13所述的可变气门执行机构，其特征在于，通过产生不同的热膨胀系数，为一气缸设置的所述间隙调节器的回漏特性值被设定为大于为另一气缸设置的间隙调节器的回漏特性值，其中在前一气缸中的阀动值由于高温而相对增大，在后一气缸中该阀动值由于高温而相对减小。

15.一种用于内燃机的可变气门执行机构，具有多个气缸，该机构包括设置为每个与一个气缸相配的中间驱动机构、控制轴、以及执行器，其中每个中间驱动机构将驱动力从设置在发动机气缸盖中的凸轮之一传递到气门，该控制轴与设置在每个中间驱动机构中的气门执行控制器相接合并沿轴线方向移动该气门执行控制器来调节阀动，且该执行器沿轴线方向移动该控制轴来调节阀动，该机构的特征在于：

每个气门的气门间隙由间隙调节器来调节，其中供给到该间隙调节器上的机油的压力根据内燃机的温度来对每个气缸独立地调节，从而抑制由于与每个中间驱动机构的热膨胀系数相关的控制轴和气缸盖之间的热膨胀系数的不同而在气缸中的阀动的变化。

16.根据权利要求15所述的可变气门执行机构，其特征在于，通过产生不同的热膨胀系数，为一气缸设置的供给到所述间隙调节器上的机油的压力被设定为小于供给到另一气缸的机油的压力，其中在前一气缸中的阀动值由于高温而相对增大，在后一气缸中该阀动值由于高温而相对减小。

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