專(zhuān)利名稱(chēng)：可變氣門(mén)致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及致動(dòng)器以及用于控制該致動(dòng)器的相關(guān)方法與系統(tǒng)，且 特別是，涉及能以最小能量消耗提供獨(dú)立升程(或行程)和正時(shí)控制的致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
可以采用各種系統(tǒng)來(lái)有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的升程(或行程)和正時(shí)，來(lái) 改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、噴射和其他特性。根據(jù)控制的裝置或致動(dòng) 器，這些系統(tǒng)可以分成機(jī)械的、電液的(electrohydraulic)和機(jī)電的(有時(shí) 稱(chēng)為電磁)形式。根據(jù)控制的范圍，可以分成可變氣門(mén)升程和正時(shí)、可變氣 門(mén)正時(shí)和可變氣門(mén)升程的形式。它們也可以分成有凸輪(cam-based)或者間 接作用以及無(wú)凸輪或者直接作用的形式。在有凸輪的系統(tǒng)的情況下，保持傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪系統(tǒng)并且稍微修改， 以間接地控制氣門(mén)正時(shí)和/或氣門(mén)升程。在無(wú)凸輪系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪 系統(tǒng)用直接驅(qū)動(dòng)各發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的電液或者機(jī)電致動(dòng)器完全替換。盡管無(wú)凸輪 系統(tǒng)提供更寬的可控性，例如氣缸和氣門(mén)的停用(deactivation),并且由此 具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，但是所有現(xiàn)有生產(chǎn)的可變氣門(mén)系統(tǒng)都是有凸輪的。機(jī)電無(wú)凸輪系統(tǒng)的問(wèn)題包括與軟著落(soft-landing )、高電功率要求、 能力不足相關(guān)的困難，或者難于控制升程(或沖程)以及處理高的和/或變化 的氣缸空氣壓力的能力有限。電液無(wú)凸輪系統(tǒng)通?？梢钥朔@樣的問(wèn)題，但 是它確實(shí)存在自身的問(wèn)題，例如在高發(fā)動(dòng)機(jī)速度下的性能以及設(shè)計(jì)或者控制 復(fù)雜，導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間和流量之間的沖突。為了在6,000至7,000rpm下運(yùn)行，致動(dòng)器必須在2.5至3毫秒的時(shí)間內(nèi)在8mm的范圍上首先加速然后減速發(fā) 動(dòng)機(jī)氣門(mén)。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)必須行進(jìn)在約5米/秒的峰值速度。這些要求已經(jīng)超過(guò) 了傳統(tǒng)電液技術(shù)的極限。克服這種性能限制的一個(gè)途徑是，類(lèi)似于機(jī)電系統(tǒng)一樣，在電液系統(tǒng)中 加入一對(duì)相對(duì)的彈簧(opposing springs),其與系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量一起來(lái)產(chǎn)生 彈簧質(zhì)量諧振或擺動(dòng)系統(tǒng)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，該相對(duì)彈簧將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)居中設(shè) 置在該氣門(mén)的端點(diǎn)位置之間，即開(kāi)啟與關(guān)閉位置之間。為了保持發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén) 在一個(gè)端點(diǎn)位置上，系統(tǒng)必須具有一定的鎖定機(jī)構(gòu)，來(lái)抵抗來(lái)自該對(duì)彈簧的 凈返回力，其在兩個(gè)端點(diǎn)的任何一個(gè)上積累了勢(shì)能。當(dāng)從一端點(diǎn)位置向另一 端點(diǎn)位置行進(jìn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)首先由彈簧返回力驅(qū)動(dòng)并且加速，由彈簧存儲(chǔ) 的勢(shì)能提供動(dòng)力，直到在行程的中點(diǎn)，在此處其達(dá)到最大速度并且具有相應(yīng) 的動(dòng)能；然后其抵抗彈簧的返回力保持向前運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能提供動(dòng)力，直到另 一端，在此處其速度下降為零，相應(yīng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閺椈纱鎯?chǔ)的勢(shì)能。就其熟知的工作原理而言，彈簧質(zhì)量系統(tǒng)本身在能量轉(zhuǎn)換方面非常有效 且很可靠。很多技術(shù)開(kāi)發(fā)已經(jīng)是去設(shè)計(jì)出有效的和可靠的鎖定-釋放機(jī)構(gòu)， 其可以將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)保持在其開(kāi)啟和關(guān)閉位置，根據(jù)要求釋放，增加附加能 量來(lái)補(bǔ)償摩擦和高度可變的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸空氣壓力，并且在其著落在另一端上 之前阻息多余的能量。如上所討論，存在著與機(jī)電或者電磁鎖定-釋放裝置 相關(guān)的困難。也已經(jīng)有人在電液鎖定-釋放裝置的開(kāi)發(fā)方面進(jìn)行了努力。歸于戴姆勒克萊斯勒(DaimlerChrysler )的美國(guó)專(zhuān)利No. 4,930,464所揭示 的是一種電液致動(dòng)器，其包括雙桿油缸(double-ended rod cylinder )、 一對(duì)相對(duì) 的彈簧和旁路，所述相對(duì)的彈簧趨于將活塞設(shè)置于油缸的中間，所述旁路在 大部分沖程上短接兩個(gè)油缸室，這樣，液壓油缸不浪費(fèi)能量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén) 在關(guān)閉位置時(shí)，旁路不起作用，活塞將油缸分成較大的開(kāi)啟側(cè)室和較小的關(guān) 閉側(cè)室，并且當(dāng)開(kāi)啟側(cè)室和關(guān)閉側(cè)室分別經(jīng)受高壓源和低壓源時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門(mén)能夠鎖定，這是由于在活塞上產(chǎn)生與返回彈簧力相反的差壓。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門(mén)處于開(kāi)啟位置時(shí)，活塞將油缸分成較大的關(guān)閉側(cè)室和較小的開(kāi)啟側(cè)室，并 且通過(guò)較大的關(guān)閉側(cè)室和較小的開(kāi)啟側(cè)室分別經(jīng)受高壓源和低壓源可以鎖 定發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)。無(wú)論在開(kāi)啟位置還是在關(guān)閉位置，通過(guò)簡(jiǎn)單地開(kāi)啟二通觸發(fā)閥(2-way trigger valve )來(lái)釋放大室中的壓力，由此消除活塞上的差壓，觸發(fā)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的擺動(dòng)動(dòng)力，來(lái)解鎖發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)。該二通閥必須在沖程結(jié)束前再次非常 快速地關(guān)閉，從而大室壓力可以快速升高到足夠大以鎖定活塞，并且因此發(fā) 動(dòng)機(jī)氣門(mén)處于其新的端點(diǎn)位置。該構(gòu)造也具有二通助力閥，以在開(kāi)啟沖程期 間在閥桿的頂端面上引入額外的驅(qū)動(dòng)力。前述系統(tǒng)具有幾個(gè)潛在的問(wèn)題。該二通觸發(fā)閥必須在不超過(guò)3毫秒的非 常短的周期內(nèi)適時(shí)地開(kāi)啟和關(guān)閉。該二通助力閥由兩個(gè)油缸室或者發(fā)明人所 稱(chēng)的沖程空間內(nèi)的差壓驅(qū)動(dòng)，并且潛在地在助力閥與油缸室之間存在太多的 時(shí)間延遲和液壓瞬態(tài)波。在每個(gè)沖程結(jié)束附近，較大的氣缸室必須通過(guò)由一 限流器供給的流體來(lái)回填，這要求限流器部件有相當(dāng)大的開(kāi)口尺寸。另一方 面，在每個(gè)沖程的開(kāi)始，該二通觸發(fā)閥必須釋放較大室的壓力，該大室通過(guò) 同一限流器與高壓流體源連通。在關(guān)閉沖程期間，直到非常接近沖程的結(jié)束 沒(méi)有有效的方法來(lái)增加另外的液壓能，如果存在太大的摩擦損耗，這就會(huì)是 一個(gè)問(wèn)題。同樣，該發(fā)明沒(méi)有辦法來(lái)控制其升程。美國(guó)專(zhuān)利5,595,148、 5,765,515、 5,809,950、 6,167,853、 6,491,007和 6,601,552號(hào)也已經(jīng)歸于戴姆勒克萊斯勒，這些專(zhuān)利揭示了對(duì)美國(guó)專(zhuān)利 4,930,464號(hào)教導(dǎo)的改進(jìn)。披露了各種液壓彈簧裝置的美國(guó)專(zhuān)利6,167,853的 主旨是在開(kāi)啟沖程的開(kāi)始增加另外的液壓能，來(lái)克服發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣壓 力。液壓彈簧的一個(gè)缺點(diǎn)是， 一旦發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始則其壓力迅速下降。在美國(guó)專(zhuān)利6,601,552號(hào)中，提供一種壓力控制方法，以在氣門(mén)升程的 可變部分上在液壓彈簧裝置中保持恒定壓力，然而，這要求換向閥在l毫秒 的非常短的周期內(nèi)在兩個(gè)位置之間切換。此外，該系統(tǒng)包含兩個(gè)壓縮彈簧 第一彈簧和第二彈簧，分別趨于將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)組件驅(qū)動(dòng)到關(guān)閉和開(kāi)啟位置。液壓彈簧裝置與第二壓縮彈簧實(shí)體地串聯(lián)。在開(kāi)啟沖程很大部分期間，盡管 存在氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)，其設(shè)計(jì)成試圖保持液壓彈簧中壓力，并且因此提供另外的 驅(qū)動(dòng)力來(lái)克服發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣壓力和其它摩擦力，導(dǎo)致液壓彈簧裝置中的 凈流體體積的增加以及在第二壓縮彈簧中的有效預(yù)負(fù)荷的增加，這是因?yàn)橐?壓彈簧和壓縮彈簧之間的力平衡所致。在隨后的氣門(mén)關(guān)閉沖程中，發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門(mén)可能不能被一 直推動(dòng)到完全關(guān)閉，這是由于來(lái)自第二壓縮彈簧的更高的阻 力所致。發(fā)明的所有同族專(zhuān)利申請(qǐng)共有的問(wèn)題是對(duì)于每個(gè)開(kāi)啟或者關(guān)閉沖程必 須有控制閥的兩個(gè)切換動(dòng)作。另 一個(gè)共同的問(wèn)題是帶有兩個(gè)由液壓彈簧分開(kāi)的壓縮彈簧的致動(dòng)器的長(zhǎng)度。當(dāng)彈簧排列在同一軸線(xiàn)上時(shí)，如美國(guó)專(zhuān)利5,809,950號(hào)所揭示的，總高度會(huì)超常。在該同族專(zhuān)利申請(qǐng)的其它專(zhuān)利中，彈 簧不排列在直線(xiàn)軸上，而代替的是在液壓彈簧處彎曲，但流體慣性、摩擦損 耗以及瞬態(tài)液壓波與延遲會(huì)變成嚴(yán)重問(wèn)題。另一個(gè)共同的問(wèn)題是，只通過(guò)擺 動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)關(guān)閉沖程，但實(shí)際摩擦損耗的存在對(duì)于正常運(yùn)行會(huì)引起嚴(yán)重威 脅。對(duì)于解鎖或者釋放機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)， 一些實(shí)施例采用三通觸發(fā)閥短暫地使油缸 的小室增壓，以平衡活塞兩個(gè)表面上的壓力，并且將活塞上的差壓力從適合 于鎖定的壓力減小到零。觸發(fā)閥還必須在非常短的時(shí)間周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng) 作。美國(guó)專(zhuān)利5，248，123號(hào)揭示了另一種電液致動(dòng)器，其包括雙桿油缸、趨 于將活塞居中設(shè)置在油缸中間的一對(duì)相對(duì)彈簧，以及在大部分沖程上短接兩 個(gè)油缸室的旁路，這樣，液壓油缸不浪費(fèi)能量。與所引用的戴姆勒克萊斯勒 的專(zhuān)利非常類(lèi)似，其具有一直連接到高壓供給的較大的液壓油缸室。然而，與戴姆勒克萊斯勒不同的是，其釆用五通二位閥來(lái)啟動(dòng)氣門(mén)切換，并且每個(gè) 沖程只要求一個(gè)閥動(dòng)作。該閥具有五個(gè)外部液壓管線(xiàn)低壓源管線(xiàn)、高壓源 管線(xiàn)、恒定高壓輸出管線(xiàn)和兩個(gè)具有相反的且可切換的壓力值的輸出管線(xiàn)。 恒定高壓輸出管線(xiàn)與油缸的較大的室連接。兩個(gè)其它輸出管線(xiàn)連接到油缸的 兩個(gè)端部，并且選擇性地與油缸的較小的室連通。與戴姆勒克萊斯勒所揭示 的非常類(lèi)似的是，其在沖程的開(kāi)始沒(méi)有有效方法來(lái)增加液壓能，以補(bǔ)償發(fā)動(dòng) 機(jī)氣缸空氣壓力和摩擦損耗。其也不能控制氣門(mén)的升程。整個(gè)內(nèi)容合并于此以作參考的美國(guó)共同在審專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/194,243描 述的致動(dòng)器、用于控制這種致動(dòng)器的相應(yīng)方法和系統(tǒng)提供了使用最小能量消 耗的獨(dú)立升程和正時(shí)控制。在示例性實(shí)施例中，殼體中的致動(dòng)油缸限定了縱 向軸線(xiàn)且沿第一方向和第二方向具有第一端和第二端。在該油缸中的具有第 一表面和第二表面的致動(dòng)活塞可沿縱向軸線(xiàn)移動(dòng)。第一致動(dòng)彈簧和第二致動(dòng) 彈簧分別沿第一方向和第二方向偏壓致動(dòng)活塞。第一流體空間由致動(dòng)油缸的第一端和致動(dòng)活塞的第一表面限定，且第二流體空間由致動(dòng)油缸的第二端和 致動(dòng)活塞的第二表面限定。當(dāng)致動(dòng)活塞沒(méi)有充分接近致動(dòng)油缸的第一端或第 二端中的任何一者時(shí)，流體旁路短接第一流體空間和第二流體空間。第一流 動(dòng)機(jī)構(gòu)提供第 一流體空間和第 一端口之間的流體連通，且第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)提供 第二流體空間和第二端口之間的流體連通。例如，致動(dòng)器可被連結(jié)到一桿子，以形成內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的可變氣門(mén)致動(dòng)器。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了超過(guò)其它致動(dòng)器和氣門(mén)控制系統(tǒng)、以及控制致動(dòng)器和/或發(fā) 動(dòng)機(jī)氣門(mén)的方法的顯著優(yōu)點(diǎn)。除了固有的正時(shí)控制性能外，各種實(shí)施例可提 供連續(xù)的氣門(mén)升程或行程控制，增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、排放和整體功能 性。根據(jù)本發(fā)明，致動(dòng)器的動(dòng)力關(guān)閉狀態(tài)是在最小行程處的，從該處可直接 執(zhí)行容易的啟動(dòng)。最小行程還非常有利于實(shí)現(xiàn)有效的低載荷運(yùn)行。最小行程 可以低到零，因此發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)可在動(dòng)力關(guān)閉時(shí)關(guān)閉。即使具有連續(xù)的升程變 化，本發(fā)明可以保持彈簧力力中性點(diǎn)或零點(diǎn)在行程中心，由此通過(guò)擺動(dòng)作用 保持能量轉(zhuǎn)換和恢復(fù)的有效配置。通過(guò)增加相當(dāng)?shù)囊簤毫σ栽诿總€(gè)行程的開(kāi)始時(shí)與彈簧的返回力一致，該 系統(tǒng)可有助于克服發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸氣壓和補(bǔ)償摩擦損耗。本發(fā)明能把氣門(mén)間隙控 制合并到所有的備選優(yōu)選實(shí)施例中。其還能通過(guò)一次而非兩次致動(dòng)換向閥的 切換動(dòng)作來(lái)觸發(fā)和完成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)行程。根據(jù)本發(fā)明的電液致動(dòng)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括殼體，其具有第一端 口和第二端口；行程控制器，其可滑動(dòng)地設(shè)置在殼體內(nèi)；分別在殼體和行程 控制器內(nèi)的第一部分油缸和第二部分油缸，限定了縱向軸線(xiàn)且分別具有沿第 一方向的油釭第 一 端部和沿第二方向的油缸第二端；在第 一 部分油缸和第二 部分油缸之間的、具有第一表面和第二表面的致動(dòng)活塞，其可沿縱向軸線(xiàn)移 動(dòng)；第一致動(dòng)彈簧和第二致動(dòng)彈簧，分別沿第一方向和第二方向偏壓致動(dòng)活 塞。致動(dòng)器還包括由油缸第一端部和活塞第一表面限定的第一流體空間； 由油缸第二端部和活塞第二表面限定的第二流體空間；流體旁路，其在致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊第 一 部分油缸和第二部分油缸中的任何 一 個(gè)時(shí)短接第 一 流體 空間和第二流體空間。連接到活塞第一表面的是第一頸和第一活塞桿，且連 接到活塞第二表面的是第二頸和第二活塞桿。殼體包括第一孔，該第一孔沿 第一方向靠近且與第一流體空間流體連通，而行程控制器包括第二孔，該第 二孔沿第二方向靠近且與第二流體空間流體連通。殼體內(nèi)的第 一油腔與第一 端口和第一孔流體連通，且行程控制器內(nèi)的第二油腔與第二孔流體連通。第一溝槽是位于第二油腔和第二端口之間并與二者流體連通的一個(gè)或多個(gè)沉 割槽，獨(dú)立于行程控制器的縱向位置。分別橫穿第一活塞桿和第二活塞桿的是第一桿通道和第二桿通道，所述 兩通道經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)縱向穿過(guò)第一和第二活塞桿、第一和第二頸以及致動(dòng) 活塞的中心通道、再經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)橫穿致動(dòng)活塞的活塞通道與流體旁路流 體連通。第二輔助油腔是繞第一孔的、沿第一方向在第一油腔外側(cè)的且與第 二端口流體連通的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，且第一輔助油腔是繞第二孔的、沿第 二方向在第二油腔外側(cè)的一個(gè)或多個(gè)沉割槽。第二溝槽是位于第一輔助油腔 和第 一端口之間且與二者流體連通的 一個(gè)或多個(gè)沉割槽，此流體連通獨(dú)立于 行程控制器的縱向位置。第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一頸、第一活塞桿、第一孔和第一油腔，由此控制 第 一流體空間和第 一端口之間的流體連通。第二流動(dòng)控制機(jī)構(gòu)包括第二頸、 第二活塞桿、第二孔和第二油腔，由此控制第二流體空間和第二端口之間的 流體連通。第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二溝槽、第一輔助油腔、第二桿通道、 中心通道、活塞通道和流體旁路，由此控制第一流體空間和第一端口之間的 流體連通。第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二輔助油腔、第一桿通道、中心通道、 活塞通道和流體旁路，由此控制第二流體空間和第二端口之間的流體連通。致動(dòng)器還包括一個(gè)或多個(gè)緩沖器，由此當(dāng)活塞行進(jìn)靠近油缸第一端部或 第二端部時(shí)，致動(dòng)活塞的速度被充分地衰減。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)可操作地連接到第 二活塞桿。第一孔的內(nèi)部尺寸稍微比第一活塞桿的外部尺寸大，且充分大于第一頸 的外部尺寸，且第一活塞桿阻塞第一孔和第一油腔之間的流體連通，且因此 當(dāng)致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊第 一部分油缸時(shí)關(guān)閉第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)。第二控制孔的內(nèi)部 尺寸稍微比第二桿的外部尺寸大，且充分大于第二頸的外部尺寸，第二活塞 桿阻塞第二孔和第二油腔之間的流體連通，且因此當(dāng)致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊第二 部分油缸時(shí)關(guān)閉第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)?shù)诙U通道至少部分地交疊第 一輔助油腔時(shí)，第 一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi) 啟，這是在致動(dòng)活塞交疊第二部分油缸時(shí)發(fā)生的；且當(dāng)?shù)谝粭U通道至少部分 地交疊第二輔助油腔時(shí)，第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，這是在致動(dòng)活塞交疊第一 部分油缸時(shí)發(fā)生的。當(dāng)?shù)诙黧w空間和第 一 流體空間分別處于高壓流體和低壓流體下且沒(méi)有被流體旁路短接時(shí)，由于活塞上所造成的差壓力相反于且大于來(lái)自第一致 動(dòng)彈簧和第二致動(dòng)彈簧的返回力，致動(dòng)活塞可被鎖定在油缸第一端部，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)處于關(guān)閉位置。同樣，當(dāng)?shù)谝涣黧w空間和第二流體空間分別處于 高壓流體和低壓流體下且沒(méi)有被旁路裝置短接時(shí)，致動(dòng)活塞可被鎖定到油缸 第二端部，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)處于開(kāi)啟位置。使得第 一流體空間和第二流體空間內(nèi)的壓力值相互顛倒，而不是如同在現(xiàn)有 技術(shù)中那樣讓它們等同化，且因此在活塞上的差壓力也顛倒，而不是如同現(xiàn) 有技術(shù)那樣僅減小到幾乎為零。在切換前，致動(dòng)活塞上的差壓力是相反于且 大于彈簧的回復(fù)力，以鎖定發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)。在切換后，差壓力基本上保持相同 的水平且顛倒其方向，以有助于彈簧回復(fù)力驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)到其它位置，將 額外的液壓能量供應(yīng)到系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，除了來(lái)自致動(dòng)彈簧的力和流體旁路和第二流體空間內(nèi)的流 體壓力之外，行程控制器的位置和行程被行程彈簧和行程控制室內(nèi)的壓力控 制。在備選實(shí)施例中，它們被例如一組齒輪齒條或一組機(jī)械驅(qū)動(dòng)銷(xiāo)這樣的機(jī) 械裝置直接控制。在上述的實(shí)施例中，第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括沿第一 活塞桿和第二活塞桿的軸線(xiàn)且穿過(guò)致動(dòng)活塞的通道。在備選實(shí)施例中，它們 僅包括穿過(guò)行程控制器和殼體的通道。在另外的備選實(shí)施例中，僅有一個(gè)輔 助流動(dòng)機(jī)構(gòu)。位于頸和活塞端部表面之間的第一軸肩和第二軸肩可被用于穿過(guò)第一 孔和第二孔，以限制流體連通且由此建立緩沖效果。備選地，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén) 著落在氣門(mén)座上以前，在被蓋住的第 一孔的第 一方向端部處的流體收集設(shè)計(jì) 被用于在第一活塞桿第一端部上提供相當(dāng)?shù)囊簤毫?。該附加的緩沖作用還可 被切換成啟用和不啟用，或者被可取舍的端部流動(dòng)控制機(jī)構(gòu)連續(xù)地控制，導(dǎo) 致在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下所需的不同程度的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)軟著落。在另一 優(yōu)選實(shí)施例中，可以選#^生地將高壓供應(yīng)到連接至活塞第一桿第一端部的第 四端口，以提供沿第一方向的額外的驅(qū)動(dòng)力。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，可以設(shè) 計(jì)具有不同預(yù)載荷和/或彈簧系數(shù)的兩個(gè)致動(dòng)彈簧，以滿(mǎn)足各種功能需要，例 如在動(dòng)力關(guān)閉狀態(tài)下關(guān)閉的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)或沿第二方向的偏壓更多以抵抗發(fā) 動(dòng)機(jī)氣缸氣壓力的凈彈簧力。在又一備選優(yōu)選實(shí)施例中，第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)用三通往復(fù)閥來(lái)實(shí)施，導(dǎo)致更緊湊的設(shè)計(jì)。在另 一備選實(shí)施例中，通過(guò)分別延伸第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的任一個(gè)的開(kāi)啟范圍，可以去掉第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)或第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致更簡(jiǎn)單和更緊湊的設(shè)計(jì)。通過(guò)參考下面詳細(xì)的說(shuō)明和相關(guān)的附圖，本發(fā)明與其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)一起可被更好地理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)液壓致動(dòng)器和液壓供給系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖2a是液壓致動(dòng)器的示意圖，其中當(dāng)致動(dòng)活塞與第一部分油缸交疊時(shí)，第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)被開(kāi)啟；圖2b是液壓致動(dòng)器的示意圖，其中當(dāng)致動(dòng)活塞與第二部分油缸交疊時(shí)，第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第 一 輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)被開(kāi)啟；圖3是液壓致動(dòng)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其完成了初始化。該發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)處于關(guān)閉位置；圖4是液壓致動(dòng)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其具有最大行程且處于沿第二方向開(kāi)啟行程或行進(jìn)的開(kāi)始；圖5是用于解釋液壓致動(dòng)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的運(yùn)行的表；圖6是另一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其使用輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一種設(shè)計(jì)；圖7是另一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其使用輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)的又一種設(shè)計(jì)；圖8詳細(xì)描述了圖7所示的優(yōu)選實(shí)施例的行程控制器；圖9是再一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其使用輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)的再一種設(shè)計(jì)；圖10是再一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其使用一套齒輪齒條驅(qū)動(dòng)行程控制器；圖11是再一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其使用兩個(gè)銷(xiāo)來(lái)驅(qū)動(dòng)行程控制器； 圖12是再一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其具有另一緩沖機(jī)構(gòu)且使用兩個(gè)三 通4奐向閥，代/,一個(gè)四通開(kāi)關(guān)閥；圖13a是本發(fā)明的不同備選實(shí)施例的圖，包括端部換向閥；圖13b是本發(fā)明的又一其他備選實(shí)施例的圖，包括不同構(gòu)造的端部換向閥；圖14是本發(fā)明的又一其他備選實(shí)施例的圖，包括端部緩沖閥、額外行程控制室、更緊湊的空間布置的第一溝槽和第二溝槽、和兩個(gè)分離的彈簧座；圖15是本發(fā)明的又一其他備選實(shí)施例的圖，包括不同構(gòu)造的額外行程 控制室和第 一 活塞桿延長(zhǎng)部；圖16是本發(fā)明的又一其他備選實(shí)施例的圖，包括在第一致動(dòng)彈簧和 第二致動(dòng)彈簧的空間布置上的變化，兩彈簧基本上沿縱向軸線(xiàn)交疊，以減少 致動(dòng)器的長(zhǎng)度；和在第 一 溝槽和第二溝槽的空間配置上的變化；圖17a是本發(fā)明的又一其他備選實(shí)施例的圖，包括在使用三通往復(fù)閥的 輔助流動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中的另一變化，當(dāng)致動(dòng)活塞與第一部分油缸交疊時(shí)，第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)處于開(kāi)啟狀態(tài)；圖17b是圖17a所示的同一備選實(shí)施例的圖，當(dāng)致動(dòng)活塞與第二部分油 缸交疊時(shí)，第二流動(dòng)片幾構(gòu)和第 一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)處于開(kāi)啟狀態(tài)；圖18是本發(fā)明的又一其他備選實(shí)施例的圖，包括僅一個(gè)輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu) 作為第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)；圖19是本發(fā)明的不同備選實(shí)施例的圖，包括僅一個(gè)輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)作為 第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)；和圖20是本發(fā)明的又一其它不同備選實(shí)施例的圖，包括作用在第一活塞 桿第一端的額外的壓力和第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)和活塞通道的設(shè)計(jì)上的變化。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考圖1,本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)控制系統(tǒng)， 其使用活塞、旁路通道和一對(duì)致動(dòng)彈簧裝置。該系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20、液 壓致動(dòng)器30、高壓液壓源70、 ^f氐壓液壓組件76和致動(dòng)換向閥80。高壓液壓源70包括液壓泵71、高壓控制閥73、高壓蓄能器74、高壓供 給管線(xiàn)75和油箱72。高壓液壓源70提供在高壓P—H下的必要的液壓流動(dòng)。 液壓泵71通過(guò)高壓供給管線(xiàn)75使液壓流體從油箱72流通到該系統(tǒng)的其余 地方。高壓P—H通過(guò)高壓控制閥73進(jìn)行控制。高壓蓄能器74有助于使壓力 和流動(dòng)的波動(dòng)減少，并且根據(jù)總的系統(tǒng)容量或彈性、流動(dòng)平衡和/或功能需要 該高壓蓄能器是可取舍的。液壓泵71可以是變排量的或者固定排量的，前 者提供更好的能量有效性。高壓控制閥73能根據(jù)功能需要和/或能量有效性 來(lái)變化高壓值。低壓液壓組件76包括低壓蓄能器77、油箱72、低壓控制閥78和低壓 管線(xiàn)79。低壓液壓組件76在背壓或者低壓P一L下容納系統(tǒng)的回流。低壓管 線(xiàn)79使得所有回流通過(guò)低壓控制閥78返回到油箱72。低壓控制閥78是為 了保證低壓P一L的設(shè)計(jì)值或者最小值。低壓P—L被提升到大氣壓之上，以 利于在沒(méi)有氣蝕現(xiàn)象和/或過(guò)于延遲的情況下回填。低壓控制閥78可以?xún)H為 圖1所示的彈簧加載的單向閥，或者如果需要更多控制可以為電液閥。低壓 蓄能器77有助于使壓力和流動(dòng)的波動(dòng)減少，并且根據(jù)總的系統(tǒng)容量或彈性、 流動(dòng)平衡和/或功能需要該低壓蓄能器是可取舍的。致動(dòng)換向閥80為二位四通閥，其通過(guò)第一端口流體管線(xiàn)192和第二端 口流體管線(xiàn)194供給液壓致動(dòng)器30。其為四通是因?yàn)槠渚哂兴膫€(gè)外部液壓管 線(xiàn)低壓P_L管線(xiàn)、高壓P—H管線(xiàn)、第一端口流體管線(xiàn)192和第二端口流 體管線(xiàn)194。其為二位是因?yàn)槠渚哂袃蓚€(gè)穩(wěn)定的控制位置，在圖1中用左和 右方塊或位置表示。其默認(rèn)位置是由返回彈簧確保的右位置，且另一位置是 被電磁鐵作用的左位置。在其默認(rèn)或右位置，閥80把第二端口流體管線(xiàn)194 和第一端口流體管線(xiàn)192分別與高壓P—H與低壓P一L管線(xiàn)連接。當(dāng)閥80處 于其左位置時(shí)，連接順序被切換。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20包括發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)頭22和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)桿24。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén) 20與液壓致動(dòng)器30機(jī)械連接并且作為負(fù)載由該液壓致動(dòng)器30通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門(mén)桿24沿著縱向軸線(xiàn)116驅(qū)動(dòng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)桿被可滑動(dòng)地設(shè)置在發(fā)動(dòng) 機(jī)氣門(mén)導(dǎo)管120中。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20完全關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)頭22與發(fā)動(dòng) 機(jī)氣門(mén)座26接觸，不讓空氣進(jìn)/出相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。液壓致動(dòng)器30包括致動(dòng)器殼體64，在該殼體中沿著縱軸線(xiàn)116并且從 第一方向至第二方向(在附圖中從頂部至底部)有第一孔68和第一部分油 缸114、第一腔體142、第二腔體144、第三腔體146和第四腔體148,所述 第一孔68被第二輔助油腔41和第一油腔40間斷。行程控制器123可滑動(dòng) 地位于第一腔體142和第二腔體144內(nèi)。在行程控制器123內(nèi)，從第一方向 到第二方向，有第二部分油缸115和第二孔106，所述第二孔106被第二油 腔104和第一輔助油腔105間斷。在殼體64和行程控制器123這些中空元件中可滑動(dòng)地存在軸組件31, 該軸組件31從第一方向到第二方向包括第一活塞桿34、第一頸39、第一 軸肩44、致動(dòng)活60。軸組件31還包括第一桿通道150,其在第一活塞桿34內(nèi)且穿過(guò)該活 塞桿34;第二桿通道152，其在第二活塞桿66內(nèi)且穿過(guò)該活塞桿66; —個(gè) 或多個(gè)活塞通道154，其在致動(dòng)活塞46內(nèi)且穿過(guò)該致動(dòng)活塞46;和一個(gè)或 多個(gè)中心通道156，其在軸組件內(nèi)且沿著該軸組件，該中心通道156與第一 通道150和第二桿通道152以及活塞通道154相互連接。第一流體空間84由油缸第一端部132和致動(dòng)活塞第一表面92限定，而 第二流體空間86由油缸第二端部134和致動(dòng)活塞第二表面98限定。致動(dòng)換向閥80通過(guò)第一端口 56和第一流體管線(xiàn)192與第一油腔40相 通，且通過(guò)為一個(gè)或多個(gè)沉割槽的第一溝槽、第二端口 42和第二端口流體 管線(xiàn)194與第二油腔104相通。為了簡(jiǎn)單圖示的目的，第一端口56和第二 端口 42以及它們相關(guān)的流動(dòng)通道在同一平面內(nèi)被分開(kāi)180度，但在其實(shí)物 再現(xiàn)性上這不是必要的。例如，把它們基本上設(shè)置在殼體64的同一側(cè)，以 容易地與致動(dòng)換向閥80相連，這在實(shí)物上更吸引人。第一溝槽108和第二 溝槽109分別被用于保持第二油腔104和第二端口 42之間及第一輔助油腔 105和第一端口 56之間的不中斷的流體連通，而不管行程控制器123相對(duì)于 致動(dòng)器殼體64的縱向位置。溝槽108和109也有助于保持行程控制器123 上的流體靜力平衡。第一腔體142具有基本上比致動(dòng)活塞46大的橫截面，從而形成旁路48， 該旁路48在致動(dòng)活塞46沒(méi)有縱向地交疊兩個(gè)部分油缸114和115中的一個(gè) 時(shí)提供第 一流體空間84和第二流體空間86之間的液壓短接。由于液壓短接， 流體可以以充分低的阻力在第 一流體空間84和第二流體空間86之間流動(dòng)， 所述兩空間因此處于基本上相同的壓力。第一活塞桿34和第一孔68之間的 徑向間隙以及第二活塞桿66和第二孔106之間的徑向間隙充分小且限制流 體流動(dòng)。多數(shù)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)被用于通過(guò)圖2中詳細(xì)描述的四個(gè)流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1、FM1S、 FM2和FM2S來(lái)控制第 一流體空間84和第 一端口 56之間的流體連通以及控 制第二流體空間86和第二端口 42之間的流體連通，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單和清楚 可見(jiàn)，圖2類(lèi)似于后面的幾個(gè)附圖不包括致動(dòng)器30的所有部分。第一流動(dòng) 機(jī)構(gòu)FM1和第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S —起作為第一流動(dòng)控制子系統(tǒng)，控制 第一流體空間84和第一端口 56之間的流體連通。第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1穿過(guò) 第一油腔40和第一孔68與第一頸39之間的環(huán)狀空間，而第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S穿過(guò)第二溝槽109、第一輔助油腔105、第二桿通道152、中心通道 156、活塞通道154和旁路通道48。由于設(shè)計(jì)，僅當(dāng)致動(dòng)活塞46縱向地交疊 或穿入第一部分油缸114時(shí)，第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1被開(kāi)啟，第一活塞桿34至 少部分地伸出第一油腔40,因此允許流動(dòng)。由于設(shè)計(jì)，第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu) FM1S僅在致動(dòng)活塞46縱向地交疊或穿入第二部分油缸115時(shí)開(kāi)啟，第一輔 助油腔105和第二桿通道152彼此交疊，且致動(dòng)活塞46不阻塞第一部分油 缸114。第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S —起作為第二流動(dòng)控制 子系統(tǒng)，控制第二流體空間86和第二端口 42之間的流體連通。第二流動(dòng)機(jī) 構(gòu)FM2穿過(guò)第一溝槽108、第二油腔104、第二孔106和第二頸53之間的 環(huán)狀空間，而第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S穿過(guò)第二輔助油腔41 、第 一桿通道 150、中心通道156、活塞通道154和旁路通道48。由于設(shè)計(jì)，第二流動(dòng)機(jī) 構(gòu)FM2〗義在致動(dòng)活塞46縱向地交疊或穿入第二部分油缸115時(shí)開(kāi)啟，第二 活塞桿66至少部分地伸出第二油腔104，因此允許流動(dòng)。由于設(shè)計(jì)，第二輔 助流動(dòng)^L構(gòu)FM2S僅在致動(dòng)活塞46縱向地交疊或穿入第 一部分油缸時(shí)開(kāi)啟， 第二輔助油腔41和第一桿通道150彼此交疊，且致動(dòng)活塞46不阻塞第二部 分油缸115。通過(guò)四個(gè)流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1 、 FM1S、 FM2和FM2S，當(dāng)沒(méi)有通過(guò)旁路48的 短接時(shí)，第一流體空間84和第二流體空間86保證分別與第一端口 56和第 二端口42流體連通。當(dāng)旁路有效時(shí)，四個(gè)流動(dòng)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)都被阻塞或關(guān) 閉，且由此兩個(gè)流體空間的每一個(gè)與其各自的端口斷開(kāi)，防止兩個(gè)端口 56 和42之間的開(kāi)放的流動(dòng)和能量損失。這些控制在致動(dòng)器30的整個(gè)設(shè)計(jì)行程 范圍內(nèi)是有效的，即獨(dú)立于行程控制器的位置。還可通過(guò)只是把兩個(gè)流體空 間中的 一 個(gè)從其對(duì)應(yīng)的開(kāi)口上阻塞而防止開(kāi)放的流動(dòng)，其示例為后面的圖 18、 19和20中所示的一些優(yōu)選實(shí)施例。第一頸39和第二頸53通常優(yōu)選地具有圓形或圓柱形的形狀。但當(dāng)需要 時(shí)，還可行的是，僅在部分周緣上其外部尺寸基本上小于對(duì)應(yīng)的孔的內(nèi)部尺 寸(在圖中未示出)。行程控制器123還包括在第二方向端的法蘭及相關(guān)的行程控制器第 一表 面121和第二表面122。在第二腔體144的內(nèi)部且沿第一方向離開(kāi)行程控制 器第一表面121的是行程控制室125。行程控制室125內(nèi)外的流體交換主要被穿過(guò)第三端口 43的行程控制壓力P—ST控制。行程控制室125和第二溝槽 109之間還有一些內(nèi)部流體泄漏或交換。行程控制室125要有助于控制行程 控制器123的位置，且由此控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)行程。行程控制器123相對(duì)于殼體64的縱向位置來(lái)自于以下的主要作用力之 間的平衡致動(dòng)活塞46對(duì)油缸第二端部134在它們處于接觸時(shí)的接觸力、 來(lái)自第二流體空間86的壓力的在油缸第二端部134上的液壓靜壓力、旁路 第二邊緣IOO上的液壓靜壓力、來(lái)自行程控制室125內(nèi)的壓力的行程控制器 第一表面121上的液壓靜壓力、和來(lái)自行程彈簧63和第二致動(dòng)彈簧58的在 行程控制器第二表面122上的力。行程彈簧63的采用是可取舍的，取決于 其余力的平衡和行程控制的要求，且如果致動(dòng)彈簧58的預(yù)載荷足夠則該行 程彈簧可去掉。實(shí)際上，上述力中很多是動(dòng)態(tài)的。致動(dòng)活塞46對(duì)油缸第二端部134的 接觸力僅當(dāng)它們接觸時(shí)存在。油缸第二端部134上的液壓靜壓力隨第二流體 空間86內(nèi)的壓力而變化，第二流體空間86內(nèi)的所述壓力主要在系統(tǒng)高壓 P一H和低壓P一L之間交替，且還受瞬態(tài)緩沖壓力的影響。旁路第二邊緣IOO 上的液壓靜壓力隨旁路通道48內(nèi)的壓力變化，旁路通道48內(nèi)的所述壓力主 要處于系統(tǒng)高壓P_H和在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉位置之間切換時(shí)經(jīng)歷瞬 態(tài)低壓脈沖。來(lái)自第二致動(dòng)彈簧58的在行程控制器第二表面122上的彈簧 力隨第二致動(dòng)彈簧58的壓縮程度變化，所述壓縮程度又取決于行程控制器 123和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20的相對(duì)位置。來(lái)自行程控制室125內(nèi)的壓力的液壓靜壓 力和來(lái)自行程彈簧63的在行程控制器第二表面122上的彈簧力獨(dú)立于發(fā)動(dòng) 機(jī)氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)，且由此為行程控制器123的位置提供了的穩(wěn)定性。來(lái)自第二 致動(dòng)彈簧58的彈簧力也具有穩(wěn)定的分量，即其預(yù)載荷。穩(wěn)定性還可通過(guò)使 第三端口 43適當(dāng)?shù)叵拗屏黧w流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)，因此緩沖由發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)關(guān)導(dǎo)致 的高頻振動(dòng)。第三端口 43也被適當(dāng)打開(kāi)至足以適應(yīng)行程控制的最小時(shí)間響 應(yīng)要求。端口 43的限制性可被位于端口 43和其流體供給源之間的另一限制 裝置替換，在此未示出，同時(shí)保持端口 43自身適當(dāng)?shù)卮蜷_(kāi)。當(dāng)系統(tǒng)動(dòng)力被關(guān)閉，如圖l所示，液壓靜壓力都為零，且因此當(dāng)行程控 制器位移Xst = 0,且發(fā)動(dòng)#幾氣門(mén)行程ST = STmin + Xst = STmin時(shí)行程控制 器123被彈簧63和58推動(dòng)一直到靠在第二腔體第一端部158上，其中STmin 是最小行程且大約等于L2+L3,其中L2是圖1所示的第二部分油缸115的深度或長(zhǎng)度，且L3是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)被如圖3所示完全關(guān)閉時(shí)致動(dòng)活塞46和 第一部分油缸114之間的交疊的長(zhǎng)度。L3的值隨發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)間隙的狀態(tài)而 變化，所述間隙被調(diào)節(jié)為在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)有用壽命內(nèi)使得L1〉L3。如果行程 控制器123被推回一直到靠在第二腔體的第二端160上，則行程控制器的位 移Xst = STmax-STmin,如圖4所示，在圖1中沒(méi)有示出，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)具 有最大行程ST—max，即發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)行程ST = STmin + Xst = STmin + (STmax -Stmin) = STmax。當(dāng)動(dòng)力被如圖1所示關(guān)閉時(shí)，行程控制器第二表面122 和第二腔體第二端部160之間的縱向距離等于最大行程和最小行程之間的 差，即ST—max — ST—min。在該具體實(shí)施例中，最小行程STmin基本上不低于L2+L3，因?yàn)榉駝t的 話(huà)兩個(gè)輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)都在最小行程下被開(kāi)啟，導(dǎo)致第 一端口和第二端口之間 通過(guò)輔助流動(dòng)才幾構(gòu)和旁^各通道的直^妻開(kāi)》文流動(dòng)。該狀況在圖17所示的實(shí)施 例中不會(huì)出現(xiàn)，其中兩個(gè)輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)開(kāi)啟在機(jī)械上是不可能的，在圖 18-20所示的實(shí)施例中，其每一個(gè)都僅包括一個(gè)輔助機(jī)構(gòu)。因此，當(dāng)需要時(shí)， 最小行程可被設(shè)計(jì)為零，使得發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)在動(dòng)力關(guān)閉時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。在幾何上， 行程控制器123被允許在彈簧力的作用下沿第一方向行進(jìn)，直至發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén) 20關(guān)閉。對(duì)圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例的行程的連續(xù)控制可通過(guò)比例壓力控制子系統(tǒng) 或閥(此處未示出)來(lái)改變行程控制壓力P_ST而實(shí)現(xiàn)。 一個(gè)比例壓力控制 閥可控制幾個(gè)液壓致動(dòng)器，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的所有進(jìn)氣致動(dòng)器。還可通過(guò)主動(dòng) 改變高壓P_H而同時(shí)使行程控制壓力P—ST相對(duì)固定來(lái)改變行程，這是切實(shí) 可行的，因?yàn)樗桄i定壓力隨行程以及彈簧的預(yù)載荷而減小。如果需要，可 控制P一ST和P—H兩者，特別是在如果P—H由于其它原因不得不改變的情況 下，例如為了節(jié)能而采用低行程的情況下。如果不需要行程的連續(xù)或比例控制功能，則圖l所示的實(shí)施例仍然可以 通過(guò)在兩個(gè)值下設(shè)置P—ST而被有效地使用，所述兩個(gè)值為獲得最小行程 的低值和用于最大行程或正常完全開(kāi)啟行程的高值。如后面解釋的，如果致 動(dòng)彈簧62和58是機(jī)械壓縮彈簧，則最小行程位置對(duì)于致動(dòng)器30的啟動(dòng)來(lái) 說(shuō)是必要的。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這兩個(gè)值可簡(jiǎn)化為PJi和PJL，可使用三通閥 來(lái)選擇，此處未示出。第一部分油缸114和第二部分油缸115分別具有長(zhǎng)度LJ和L一2。所需的是，致動(dòng)活塞46不會(huì)撞擊到油缸第一端部132，且在致動(dòng)活塞第一表面92和油缸第一端132之間仍存在距離時(shí)，致動(dòng)活塞46沿第一方向或發(fā)動(dòng)機(jī) 氣門(mén)關(guān)閉方向的行進(jìn)總是通過(guò)發(fā)動(dòng)才幾氣門(mén)頭22和發(fā)動(dòng)才幾氣門(mén)座26的接觸而 停止，以適應(yīng)由于機(jī)械精度、磨損和熱膨脹導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)間隙調(diào)節(jié)。當(dāng) 沿第二方向移動(dòng)和開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)時(shí)，致動(dòng)活塞46在其第二表面98撞擊油 缸第二端134時(shí)停止，如果設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)木彌_機(jī)構(gòu)或擠壓油膜機(jī)構(gòu)，這種撞擊 可以不必是金屬對(duì)金屬的接觸。優(yōu)選地，長(zhǎng)度L—I和L—2的總和基本上小于 氣門(mén)行程ST或最大氣門(mén)行程ST_max,以使液壓能量損失最小化。第一軸肩44和第二軸肩50用于與第一孔68和第二孔106 —起工作來(lái) 作為緩沖器，以在軸組件31沿第一方向和第二方向的行進(jìn)終點(diǎn)附近分別提 供緩沖。當(dāng)沿第一方向行進(jìn)時(shí)， 一旦致動(dòng)活塞第一表面92超出旁路第一邊 緣94,則致動(dòng)活塞46 4巴液壓流體從第一流體空間84推到第一油腔40。在 行程結(jié)束前，第一軸肩44被推進(jìn)第一孔68,因?yàn)榈谝惠S肩44和第一孔68 之間的窄徑向間隙而導(dǎo)致流動(dòng)限制，以及導(dǎo)致第一流體空間84內(nèi)的和在致 動(dòng)活塞第一表面92上的升高的壓力，這使得軸組件31減速。通過(guò)第二軸肩 50和第二孔106之間的徑向間隙導(dǎo)致的類(lèi)似流動(dòng)限制有助于緩沖軸組件31 和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20沿第二方向的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)物上，流動(dòng)限制可被以不同于徑 向間隙的其它形式實(shí)現(xiàn)。例如，槽口或槽(未示出)可被切進(jìn)軸肩44和50 中或切進(jìn)第一孔68和第二孔106的壁中，以建立所需的限制流動(dòng)開(kāi)口 ，而 軸肩和孔之間的間隙保持緊密。為防止流體不足或氣蝕現(xiàn)象——即分別在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉運(yùn) 動(dòng)的起始時(shí)在第一流體空間84和第二流體空間86內(nèi)的、上述限制或緩沖機(jī) 構(gòu)的潛在的負(fù)面效應(yīng)——可以在第 一流體空間84和第二流體空間86中增加 額外的空間或流體體積，這些空間或流體體積即使當(dāng)致動(dòng)活塞46分別處于 沿第一方向和第二方向的最遠(yuǎn)位置時(shí)也仍然存在的、即沒(méi)有被排掉的。例如， 在第一孔68至第一流體空間84的開(kāi)口處和第二孔106至第二流體空間86 的開(kāi)口處，這些額外的體積可以是較大的倒角。它們還可以——但不限 于——是油缸第一端部132和第二端部134以及致動(dòng)活塞第一表面92和第 二表面98上的較大的溝槽或沉割槽。這些額外的體積通常對(duì)于第二流體空 間86來(lái)說(shuō)更重要，因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)處于開(kāi)啟位置、致動(dòng)活塞第二表面98 與油缸第二端部134接觸時(shí)，其體積可接近于零。所增加的體積還可以有助于平衡兩個(gè)流體空間84和86的每一個(gè)之中的——而非二者之間的——壓 力，這對(duì)于第二流體空間86來(lái)說(shuō)又是更加需要的。如果需要，軸肩44和50 的長(zhǎng)度可被延伸，以在加入倒角時(shí)保持其有效緩沖功能。同心纏繞在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)桿24和第二活塞桿66上的分別是第一致動(dòng)彈簧 62和第二致動(dòng)彈簧58。第二致動(dòng)彈簧58被行程控制器第二表面122和彈簧 座60支承，而第一致動(dòng)彈簧62被氣缸頭表面124和彈簧座60支承。彈簧 座60還可被制造用于作為軸組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20之間的、或更具體地 或局部地作為第二活塞桿66和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)桿24之間的機(jī)械連接。致動(dòng)彈簧 62和58總是處于壓縮狀態(tài)。優(yōu)選地它們?cè)谥饕獛缀巍⑽锢砗筒牧蠀?shù)方面 相同，例如硬度、節(jié)距和鋼絲直徑、以及自由長(zhǎng)度，因此它們的長(zhǎng)度基本上 相等，且當(dāng)由兩個(gè)相對(duì)彈簧的力導(dǎo)致的凈彈簧力為零時(shí)彈簧62和58處于中 性狀態(tài)或位置時(shí)，彈簧座60位于行程控制器第二表面122和氣缸頭表面124 之中間。軸組件31主要處于兩個(gè)靜態(tài)液壓力和兩個(gè)彈簧力之下。兩個(gè)靜態(tài)液壓 力是致動(dòng)活塞第一表面92和第二表面98處的壓力。兩個(gè)彈簧力是兩個(gè)致動(dòng) 彈簧62和58對(duì)彈簧座60的力。數(shù)學(xué)上，兩個(gè)彈簧力可被結(jié)合為凈彈簧力。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20通常處于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)頭22的第一表面128和第二表面 130上的兩個(gè)空氣壓力下。液壓致動(dòng)器30和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20也經(jīng)受各種摩擦 力、穩(wěn)態(tài)流動(dòng)力、瞬態(tài)流動(dòng)力、接觸力和慣性力。通過(guò)由于流體流動(dòng)或柏努 利(Bernoulli)效應(yīng)造成的靜壓力再分配而產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)流動(dòng)力。通過(guò)流體質(zhì)量 加速導(dǎo)致瞬態(tài)流動(dòng)力。當(dāng)這些部件處于實(shí)物接觸時(shí)，接觸力位于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén) 頭22和氣門(mén)座26之間以及致動(dòng)活塞46和行程控制器123之間。由于較大量值的加速或因?yàn)榭焖僬龝r(shí)，由于具有慣性的物體(這里不包 括流體)加速導(dǎo)致慣性力，它們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)組件中非常重要。在圖l中，存在3個(gè)密封件87、 88和89用于防止外部流體泄漏。如果 需要，可增加密封件，以防止各端口、腔室、通道等之間的內(nèi)部泄漏。如果 需要，還可去掉密封件87、 88和89,以減少相關(guān)摩擦力，可以利用公差控 制來(lái)最小化外部泄漏，以及設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流裝置以使不能防止的泄露返回到 流體箱內(nèi)。啟動(dòng)當(dāng)動(dòng)力關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)基本上處于圖1所示的狀態(tài)。致動(dòng)換向閥80在其默認(rèn)或右位置。第二端口 42和第一端口 56分別連接到P_H和P—L管 線(xiàn)。P—ST、 P一H和P—L管線(xiàn)都處于零基準(zhǔn)壓力，因?yàn)楸?1被關(guān)閉。在液壓 致動(dòng)器30上沒(méi)有凈液壓力，且在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20上沒(méi)有空氣力，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī) 沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)。忽略摩擦力和重力，行程控制器123被第二致動(dòng)彈簧58和行程彈簧63 沿第一方向一直推到靠在第二腔體第一端部158上。兩個(gè)致動(dòng)彈簧62和58 被同等壓縮，以保持力的平衡或處于中性位置。通過(guò)適當(dāng)?shù)目v向尺寸控制和 設(shè)計(jì)，致動(dòng)活塞46和旁路通道48的長(zhǎng)度優(yōu)選地基本上相等，且致動(dòng)活塞46 被沿第一方向稍微偏離地定位。結(jié)果，致動(dòng)活塞46稍微交疊第一部分油缸 114且稍微錯(cuò)開(kāi)第二部分油缸115，第一桿通道150稍微交疊第一輔助油腔 41,第二桿通道152稍微錯(cuò)開(kāi)第一輔助油腔105,第一活塞桿34稍微錯(cuò)開(kāi)第 一油腔40,且第二活塞桿66完全交疊第二油腔104。作為進(jìn)一步的結(jié)果， 第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S被稍微打開(kāi)，同時(shí)第 一輔助 流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S和第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2更加受限制。上述的錯(cuò)開(kāi)、交疊、打 開(kāi)和限制的程度隨氣門(mén)間隙的增加而增力口。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20具有小于Ll的開(kāi) 口 。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，液壓泵71首先被打開(kāi)以增壓液壓線(xiàn)路。在車(chē)輛運(yùn)轉(zhuǎn)期 間，液壓泵71優(yōu)選地被發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。還可使用輔助電動(dòng)裝置(未示出) 來(lái)啟動(dòng)液壓泵71,或可以增加電驅(qū)動(dòng)輔助泵(也未示出)。在此時(shí)，行程控制壓力P—ST被控制在其最小值，使得行程控制器123 保持靜止且與第二腔體第一端部158接觸。致動(dòng)換向閥80仍處于圖1所示 的默認(rèn)或右位置，第 一端口 56和第二端口 42被分別連接到低系統(tǒng)壓力P_L 和高系統(tǒng)壓力P—H。第 一流體空間84和第二流體空間86因此分別通過(guò)第一 流體機(jī)構(gòu)FM1和第二輔助流體機(jī)構(gòu)FM2S而處于低系統(tǒng)壓力P—L和高系統(tǒng) 壓力P一H,盡管它們的開(kāi)啟程度受到限制。兩個(gè)流體空間84和86之間的壓差足以沿第一方向驅(qū)動(dòng)致動(dòng)活塞46且 增強(qiáng)第一流體機(jī)構(gòu)FM1和第二輔助流體機(jī)構(gòu)FM2S中的開(kāi)啟，這導(dǎo)致軸運(yùn) 動(dòng)和壓差之間的正反饋，直至啟動(dòng)完成，而同時(shí)該運(yùn)動(dòng)被發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)頭22 和座26之間的機(jī)械接觸所停止，如圖3所示。軸組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20 將處于該位置，因?yàn)榛钊?6上的差壓力被設(shè)計(jì)為超過(guò)凈彈簧返回力且把它們鎖定于其位。圖3所示的狀態(tài)是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20的持續(xù)最長(zhǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)于典型的 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)其約占熱力學(xué)循環(huán)的3/4。對(duì)于循環(huán)的其余部分的大部分來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20行進(jìn)到另一穩(wěn)定狀態(tài)(全開(kāi)啟狀態(tài))，保持在那里，且從 該處返回。在上述沿第一方向的啟動(dòng)中，致動(dòng)活塞46和旁路通道48長(zhǎng)度基本相等， 且致動(dòng)活塞46縱向地定位在開(kāi)始時(shí)沿第一方向稍微偏位。這是較好的啟動(dòng) 條件。如果致動(dòng)活塞46的縱向定位沒(méi)有在開(kāi)始時(shí)偏位，則初始?jí)毫蛣?dòng)能 的建立可能不是那樣快，但其仍能進(jìn)行。如果致動(dòng)活塞46的縱向定位在開(kāi) 始時(shí)沿第二方向稍微偏位，則在啟動(dòng)期間將有流動(dòng)機(jī)構(gòu)的切換，對(duì)于第一流 體空間84來(lái)i兌是從第一輔助流動(dòng)4幾構(gòu)FM1S切換到第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1,對(duì) 于第二流體空間86來(lái)說(shuō)是從第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2切換到第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu) FM2S。如果旁路通道48實(shí)質(zhì)上比致動(dòng)活塞46短，則在兩個(gè)端口 42和56之間 將存在流體短接，因此將有大量的能量損失，這是由于致動(dòng)活塞46同時(shí)交疊 第一部分油缸114和第二部分油缸115時(shí)，因此兩個(gè)桿通道150和152分別 被同時(shí)連接到第二端口 42和第一端口 56。啟動(dòng)過(guò)程仍可進(jìn)行，盡管不是有 效地，只要所導(dǎo)致的壓力損失不是太顯著即可。這啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的短接現(xiàn) 象也可發(fā)生在短行程運(yùn)轉(zhuǎn)中。如果旁路通道48實(shí)質(zhì)上比致動(dòng)活塞46長(zhǎng)，則若在開(kāi)始或中性位置處啟 動(dòng)會(huì)遇到問(wèn)題，致動(dòng)活塞46不與兩個(gè)部分油缸114和115的任一個(gè)交疊， 且第一流體空間84和第二流體空間86被旁路通道48短接，且處于基本上 相同的壓力下，結(jié)果沒(méi)有用于啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。如果在沿第一方向的啟動(dòng)的開(kāi) 始時(shí)致動(dòng)活塞46交疊第二部分油缸115,然后與第二部分油缸115的交疊脫 離，但還沒(méi)有擁有足夠的動(dòng)能來(lái)跳越下一短接距離，則啟動(dòng)也可能遇到問(wèn)題。 同樣，如果在沿第二方向的啟動(dòng)的開(kāi)始時(shí)致動(dòng)活塞46交疊第一部分油缸 114,則啟動(dòng)會(huì)失敗。如果需要，也可沿第二方向完成啟動(dòng)，或者如果致動(dòng)換向閥80被轉(zhuǎn)到 左位置以分別將第一端口 56和第二端口 42連接到P—H和P—L管線(xiàn)，則發(fā) 動(dòng)機(jī)氣門(mén)20在結(jié)束時(shí)開(kāi)啟。氣門(mén)以最大行程開(kāi)啟和關(guān)閉 圖5是有助于解釋液壓致動(dòng)器30的一般運(yùn)作的表格。其用最大行程的 例子進(jìn)行說(shuō)明。利用最大行程控制壓力，行程控制器沿第二方向被一直推動(dòng)，且允許圖4所示的最大行程。從完全關(guān)閉位置啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)啟Xev=0， 通過(guò)將致動(dòng)換向80切換到右位置，分別將第一端口 56和第二端口 42連接 到高壓P—H和低壓P一L，可開(kāi)始開(kāi)啟行程或沿第二方向的行進(jìn)。第一流體空 間84和第二流體空間86分別通過(guò)第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1 (如圖2中限定)和第 二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S (如圖2中限定)連接到第一端口 56和第二端口 42， 且它們各自的壓力置換極性連接到高壓P—H和低壓P—L,導(dǎo)致沿第二方向的 液壓力，其與凈彈簧力一致沿第二方向釋放且加速軸組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén) 20,開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20。軸組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20快速地達(dá)到一定的速度。 本發(fā)明的非常重要的特征是克服了摩擦損耗和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力，凈液壓力是 沿第二方向的且有助于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)打開(kāi)，這是由來(lái)自液壓設(shè)計(jì)的額外能量貢 獻(xiàn)所產(chǎn)生的，其附加于鎖定釋放功能。當(dāng)速度達(dá)到一定水平時(shí)，因?yàn)榈谝惠S 肩44和其它約束的緩沖，在第一流體空間84內(nèi)可存在從P一H值的顯著壓力 下降。因?yàn)橛懈鞣N流動(dòng)阻力，第二流體空間86還可處于比P—L高的壓力。一旦致動(dòng)活塞46脫離或錯(cuò)開(kāi)第 一部分油缸114,如圖2所限定的所有流 動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1、 FM2、 FM1S和FM2S被阻塞，且流體穿過(guò)旁路通道48從第 二流體空間86轉(zhuǎn)移到第一流體空間84,以適應(yīng)活塞運(yùn)動(dòng)。由于較低的阻力， 在兩個(gè)流體空間84和86之間沒(méi)有顯著的壓力差，而它們的絕對(duì)壓力值可降 低到P_H至P—L之間，這取決于總體泄漏狀況。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)啟Xev位 于大約L3和(ST-L2)之間時(shí)，旁路是有效的，在這期間基本上沒(méi)有消耗 顯著的液壓動(dòng)力，且液壓致動(dòng)器30首先主要被致動(dòng)彈簧62和58驅(qū)動(dòng)且接 著主要被它們減速。儲(chǔ)存在作為一個(gè)整體的彈簧62和58內(nèi)的勢(shì)能首先被釋 放且連續(xù)加速液壓致動(dòng)器30和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20,直至穿過(guò)行程的半程點(diǎn)；之 后，致動(dòng)彈簧62和58作為整體開(kāi)始抵抗沿第二方向的運(yùn)動(dòng)且把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為 勢(shì)能，。在行程的半程點(diǎn)處，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)達(dá)到其最大速度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)啟Xev位于(ST-L2)和ST之間時(shí)， 一旦致動(dòng)活塞 46交疊或結(jié)合第二部分油缸115，則第一流體空間84和第二流體空間86分 別通過(guò)第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S和第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2,重新建立它們與處于 其各自壓力值P—H和P—L下的第 一端口 56和第二端口 42的流體連通，導(dǎo)致沿第二方向的凈靜態(tài)液壓力。旁路通道48不再有效。凈彈簧力仍然處于第一方向，隨著行程而增加，且減慢軸組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20。由于第二軸肩50穿入第二孔106更深，所導(dǎo)致的流動(dòng)限制產(chǎn)生在第二 流體空間86內(nèi)的動(dòng)態(tài)壓力升高，導(dǎo)致沿第一方向的動(dòng)態(tài)緩沖力，以減慢軸 組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20。緩沖力隨著行程和行進(jìn)速度而增加，且當(dāng)行進(jìn)停 止時(shí)降到零。因此存在三個(gè)主要的力沿第一方向的彈簧力、沿第二方向的靜態(tài)液壓 力、和沿第一方向的動(dòng)態(tài)緩沖力。彈簧力抵抗和減慢發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的開(kāi)啟。特 別是如果沿途存在過(guò)度的能量損失且在軸組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20內(nèi)沒(méi)有足 夠的動(dòng)能使它們一直行進(jìn)至完全開(kāi)啟，靜態(tài)液壓力有助于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的開(kāi) 啟。如果在致動(dòng)活塞46撞擊第二部分油缸115的油缸第二端部134之前它 們行進(jìn)的太快的話(huà)，緩沖力傾向于減慢軸組件31和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20。在全開(kāi) 啟時(shí)，即發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)啟Xev等于行程ST，速度為零，緩沖力消失，且靜 態(tài)液壓力被設(shè)計(jì)的足夠大，以抵抗凈彈簧力和其它較小的力來(lái)保持發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門(mén)20就位。油缸第一端部132和第二端部134的表面和致動(dòng)活塞第一表面92和第 二表面98不必是如圖1所示的平面，且它們可具有一些錐度以改善應(yīng)力分 布，以及可具有某種形狀以有助于用于減少?zèng)_擊的擠壓油膜作用，和具有防 止靜摩擦力(stiction)的其它形狀。還可在油缸第二端部134設(shè)計(jì)緩沖器， 其方式是在開(kāi)啟行程結(jié)束時(shí)，至少在動(dòng)態(tài)運(yùn)行期間，致動(dòng)活塞46不會(huì)金屬 對(duì)金屬地撞擊油缸第二端部134,因?yàn)闆](méi)有足夠的時(shí)間擠壓出局部的聚集流 體。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)實(shí)際上是上述開(kāi)啟過(guò)程的反過(guò)程。其在圖5中的表的下 半部中被描述。其通過(guò)將致動(dòng)換向閥80轉(zhuǎn)到其默認(rèn)或右位置而被觸發(fā)。在其它行程值下的氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉 在其它行程值下的開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程通常與最大行程的過(guò)程相同。在較短 的行程中，行進(jìn)的較短部分被旁路覆蓋，且如果系統(tǒng)壓力不改變的話(huà)，整個(gè) 彈簧力水平和峰值行進(jìn)速度降低。當(dāng)行程被減少到最小行程STmin時(shí)，旁路 階段完全消失。備選結(jié)構(gòu)圖6描述了本發(fā)明的備選實(shí)施例。致動(dòng)器30e不同于圖l-4所示的致動(dòng) 器，主要在于輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S和FM2S的設(shè)計(jì)，二者不再構(gòu)造在軸組件 31e內(nèi)部的深處。第一桿通道150e和第二桿通道152e變成兩個(gè)環(huán)形沉割槽。 行程控制器123e還包括第一輔助油腔延伸部110，其可以是第二孔106內(nèi) 的環(huán)形沉割槽且沿第二方向外側(cè)的第一輔助油腔105;第三溝槽111,其為 沿第二方向在第二溝槽109外側(cè)的的一個(gè)或多個(gè)沉割槽。第一輔助油腔延伸 部110和第三溝槽111通過(guò)一個(gè)或多個(gè)沿徑向方向的孔而流體連通。殼體64e 還包括第二輔助油腔延伸部112，其沿第二方向離開(kāi)第二輔助油腔41有較 短的距離；和流體連通通道E-E-E,其與第二輔助油腔延伸部112和旁路通 道48流體直接相通，且通過(guò)第三溝槽111與第一輔助油腔延伸部110流體 連通。獨(dú)立于行程控制器123e的軸向位置，第三溝槽111具有縱向擴(kuò)張部， 足以保持E-E-E通道和第一輔助油腔延伸部110之間無(wú)中斷的流體連通。由于上面的變化，圖6所示的第一輔助流動(dòng)^^構(gòu)FM1S和第二輔助流動(dòng) 機(jī)構(gòu)FM2S不同于圖2中所示的，而第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1和第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2 保持基本相同的設(shè)計(jì)。如圖6所示，第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S連通第一端口 56和第一流體空間84,其穿過(guò)第二溝槽109、第一輔助油腔105、第二桿通 道152e、第一輔助油腔延伸部110、 E-E-E通道和旁路通道48。第一輔助流 動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S僅在致動(dòng)活塞46縱向交疊或穿入第二部分油缸115時(shí)開(kāi)啟。第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S連通第二端口 42和第二流體空間86，其穿過(guò) 第二輔助油腔41、第一桿通道150e、第二輔助油腔延伸部112、 E-E-E通道 和旁路通道48。第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S僅在致動(dòng)活塞46縱向地交疊或穿 入第一部分油缸114時(shí)開(kāi)啟。第一輔助油腔延伸部110、第二輔助油腔延伸部112和第三溝槽111的 增加是為了保持軸組件31e上徑向方向的流體靜力平衡，其還可使得行程控 制器123e和殼體64e變長(zhǎng)成為必要。圖7描述了本發(fā)明的備選實(shí)施例，其中第三溝槽111和其相關(guān)的特征被 設(shè)置成平行于第一溝槽108f和第二溝槽109f或設(shè)置在第一溝槽108f和第二 溝槽109f之間，以節(jié)省縱向空間。其行程控制器123f在圖8中被詳細(xì)示出。 第一、第二和第三溝槽108f、 109f和lllf與前面的形式類(lèi)似的是其為用于 平衡側(cè)向力的軸對(duì)稱(chēng)形式，而不同于前面的形式的是沒(méi)有足夠的空間來(lái)完全覆蓋整個(gè)周邊。除了第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S的空間布置形式以外，其流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1 、 FM2、 FM1S和FM2S大致與圖6所示的實(shí)施例中的相同。圖7 和8所使用的方案是繞周邊平行地設(shè)置溝槽，如果必要，該方案還可用于圖 1中的實(shí)施例中的溝槽108和109,以節(jié)約徑向空間，如圖14所示。現(xiàn)在參考圖9，其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。該備選實(shí)施例利用 第一和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S和FM2S的另 一種設(shè)計(jì)，二者通過(guò)第一輔助 通道136和第二輔助通道138分別被連接到旁路通道48。與圖7和8中的設(shè) 計(jì)相比較，其大大筒化了設(shè)計(jì)，特別是對(duì)于第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S來(lái)說(shuō)更 是如此，且減少了內(nèi)部泄漏。然而，其要求在行程控制器123h和旁路通道 48內(nèi)有一定的最小量的空間，以使第一輔助通道136具有足夠的截面尺寸。 為了給第一輔助通道136提供空間，獨(dú)立于行程控制器123h的縱向位置， 從行程控制器123h到殼體64h使第一溝槽108h和第二溝槽109h重新定位， 基本上在相同的縱向位置，但是在那里它們?nèi)钥梢员３值诙颓?04h和第 二端口 42之間的流體連通以及第 一輔助油腔105h和第 一端口 56之間的流 體連通。溝槽的可取舍的重新定位可用于其他實(shí)施例，且還可用于第三溝槽 111。現(xiàn)在參考圖10,其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。致動(dòng)器30u不同于 圖l-4中的，主要在于行程控制器的縱向位置的控制，該形成控制器現(xiàn)在與 縱向位置控制機(jī)構(gòu)機(jī)械地結(jié)合，所述縱向位置控制機(jī)構(gòu)例如為一組齒條126 和齒輪127。齒條126被實(shí)體地連接到行程控制器123u，不再需要用殼體64u 形成行程控制室。為了更好的力的平衡，可選擇增加另一組齒條126和齒輪 127,與圖IO所示的齒輪齒條相對(duì)或成180度。齒條126基本上平行于行程 控制器123u或致動(dòng)器30u的軸線(xiàn)，且其線(xiàn)性位移變成行程控制器123u沿第 一或第二方向的線(xiàn)性位移。在發(fā)動(dòng)機(jī)上， 一個(gè)齒輪127或裝有多個(gè)齒輪的一 個(gè)軸——此處未示出——可一皮設(shè)計(jì)用來(lái)控制多個(gè)致動(dòng)器齒條126,例如在氣 缸組上的所有進(jìn)氣氣門(mén)致動(dòng)器或排氣氣門(mén)致動(dòng)器。齒輪127可被任何旋轉(zhuǎn)致 動(dòng)器致動(dòng)，例如電液式馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)。還可以使用其它機(jī)械裝置從致動(dòng)器 30u的第一方向端部或第二方向端部來(lái)控制行程控制器123u的位置，所述其 他機(jī)械裝置例如是滑楔(sliding wedge)或凸輪?？v向位置控制機(jī)構(gòu)可控制 氣缸組(cylinder bank)或氣缸上的所有進(jìn)氣氣門(mén)或排氣氣門(mén)的每個(gè)行程控 制器123u。參考圖11，其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。在該實(shí)施例中，行程控 制器123V經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)140控制，其被縱向位置控制機(jī)構(gòu)(圖11中未 示出)進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)，所述縱向位置控制機(jī)構(gòu)例如是凸輪或滑楔或電液控制的位置伺服系統(tǒng)。銷(xiāo)140可被剛性地連接到或簡(jiǎn)單地機(jī)械接觸行程控制器 123v。如果是簡(jiǎn)單的機(jī)械接觸，則行程控制器123v上的剩余軸向力的總和 須沿第一方向，如果沒(méi)有來(lái)自致動(dòng)彈簧58的足夠的預(yù)載荷，則可由可取舍 的行程彈簧63來(lái)輔助。如果例如由于來(lái)自致動(dòng)彈簧58的預(yù)加載太多而需要 沿第二方向的額外的力，則室125v可被加壓，類(lèi)似于圖1中的行程控制室 125，且應(yīng)考慮銷(xiāo)140和孔141之間的額外的密封。否則，因?yàn)槊芊饧?9v 的巧妙位置、或行程控制器123v和第二腔體144之間以及銷(xiāo)140和孔141 之間大的徑向間隙、或這兩種情況同存，室125v不會(huì)被加壓。銷(xiāo)140可滑動(dòng)地穿過(guò)制造在殼體64v中的銷(xiāo)孔141。銷(xiāo)孔141不與第一 端口 56和第二端口 42以及如圖1所示的相關(guān)的流動(dòng)通道干涉，且不是必須 設(shè)置在與這些端口 56和42以及通道相同的平面內(nèi)。這就是為什么第二端口 56和42和相關(guān)的通道沒(méi)有在圖11中示出，這并不排除它們因致動(dòng)器30v 的合適的功能而存在。如果空間允許且作為另一種選擇，則銷(xiāo)140可被設(shè)置一一在圖中未示 出一一以推動(dòng)或機(jī)械地連接到旁路第二邊緣100，而不是行程控制器第一表 面121v,導(dǎo)致使用較短的銷(xiāo)140和銷(xiāo)孔141。對(duì)于上述公開(kāi)的和暗示的所有行程控制機(jī)構(gòu)，控制的速度應(yīng)被適當(dāng)?shù)卣{(diào) 節(jié)，使得在單一氣門(mén)切換操作中的行程變化沒(méi)有大到足夠中斷致動(dòng)器的擺動(dòng) 運(yùn)行。結(jié)合摩擦損失和克服發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸氣壓的要求，例如，如果行程增加等 于或超過(guò)距離L2,有可能會(huì)防止致動(dòng)活塞46到達(dá)如圖1所示的第二部分油 缸115,導(dǎo)致鎖定失效，因?yàn)樵谳^短的行程的開(kāi)始時(shí)儲(chǔ)存在彈簧中的勢(shì)能不 足以經(jīng)過(guò)中間轉(zhuǎn)化為動(dòng)能后再在后來(lái)將彈簧壓縮到更長(zhǎng)的距離，這甚至在第 一部分油缸114內(nèi)加入液壓能量的情況下也是可能的。另一方面，在行程中 大的行程減少會(huì)使緩沖機(jī)構(gòu)在行程結(jié)束時(shí)的操作出現(xiàn)額外的能量，導(dǎo)致不必 要的大的金屬撞擊、額外的應(yīng)力和不尋常的噪音。參考圖12,其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。該實(shí)施例不同于圖1, 主要在于其沿第一方向的端部的結(jié)構(gòu)。代替暴露于空氣中，第一活塞桿第一端部35浸在封閉的第 一孔68w內(nèi)的流體中，該流體由壓力為P END的流體供應(yīng)源通過(guò)第四端口 45和第 一端部溝槽67供應(yīng)。第 一端部溝槽被縱向定位，使得當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20接近其關(guān)閉行程的終點(diǎn)時(shí)， 一些流體被收集在第 一孔68w的端部且可以^又通過(guò)在第一孔68w的側(cè)壁上的一個(gè)或多個(gè)槽口 69 脫出，導(dǎo)致緩沖作用，以幫助發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20實(shí)現(xiàn)其在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)座26上的 軟著落或沖擊。該緩沖機(jī)構(gòu)可補(bǔ)充或代替在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中由第一軸 肩44實(shí)現(xiàn)的緩沖功能，通常降速要求在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)關(guān)閉運(yùn)動(dòng)時(shí)比氣門(mén)開(kāi)啟 運(yùn)動(dòng)時(shí)更重要。所述緩沖機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)——既槽口 69和第一端部溝槽67—— 僅是出于說(shuō)明的目的。緩沖功能還可以通過(guò)其它已知的方式實(shí)現(xiàn)，.如用第一 活塞桿34和靠近第一方向端部的第一孔68w之間的特定徑向間隙設(shè)計(jì)代替 槽口 69。利用蓋住的第一孔68w,第一活塞桿第一端部35還在開(kāi)啟和關(guān)閉行程 的其余期間泵送流體，且經(jīng)受沿第二方向的液壓壓力，其量值取決于P—END 值。該液壓壓力有助于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20在開(kāi)啟行程中克服氣缸氣壓；其在氣 門(mén)關(guān)閉期間阻止發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20,而考慮到在關(guān)閉期間作用在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20 上的更有利的氣壓，這阻力也就并不是太糟糕。適當(dāng)?shù)剡x擇P一END值，流 體的這種泵送作用在開(kāi)啟和關(guān)閉行程中對(duì)于平衡總體的力和能量的需求方 面有額外的好處。理想地，P一END值應(yīng)等于P—L值，以節(jié)省壓力控制裝置。 還有，利用蓋住的第一孔68w，可消除潛在的外部泄漏點(diǎn)。參考圖13，其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。該實(shí)施例包括端部換向 閥82a或82b, 二者可分別以圖13a和13b中所示的兩個(gè)不同方式設(shè)置。致 動(dòng)器的其余部分與圖12中的相同，且因此省略其說(shuō)明。在圖13a中，當(dāng)閥 82a處于其左位置時(shí)端部換向閥82a用于將第四端口 45連接到流體供應(yīng)源 P—END,或者當(dāng)閥82a處于其右位置時(shí)將第四端口 45連接到流體管線(xiàn)192。 流體供應(yīng)源P_END非常類(lèi)似于圖12中描述的且用于正常的氣門(mén)動(dòng)作，如在 正常的燃燒循環(huán)中的開(kāi)啟和關(guān)閉。當(dāng)?shù)谒亩丝?45被連接到通常攜帶有壓力 值在P—H和P_L之間改變的流體的流體管線(xiàn)192時(shí)，第一活塞桿第一端部 在氣門(mén)開(kāi)啟行程的整個(gè)過(guò)程中經(jīng)受高的液壓力，且在關(guān)閉期間經(jīng)受非常小的 液壓力。這增加了對(duì)氣門(mén)開(kāi)啟的大的助力作用，這可被有效地用于使用在大 卡車(chē)中的壓縮制動(dòng)和在空氣混合動(dòng)力(airhybrid)車(chē)輛中的高氣缸氣壓氣門(mén) 的運(yùn)行。在圖13a中，端部換向閥82a僅用于從正常操作到所謂壓縮制動(dòng)操 作以及相反過(guò)程的模式改變的切換。而每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)行程的快速切換則由圖13a中未示出、供應(yīng)流體管線(xiàn)192的致動(dòng)換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖13b中，端部換向閥82b被用于將第四端口 45連接到壓力P_E1下 的流體或者連接到壓力P_E2下的流體。壓力P—El和P_E2分別是較低和較 高的壓力。理想地，P—El和P一E2分別等于P—L和PJi。在正常的氣門(mén)開(kāi)啟 和關(guān)閉操作過(guò)程中，端部換向閥82b處于其左位置，且致動(dòng)器30w的運(yùn)轉(zhuǎn)類(lèi) 似于圖12中的。在壓縮制動(dòng)或其它高氣缸壓力操作中，端部換向閥82b以 與致動(dòng)換向閥(此處未示出)相同的頻率切換，以保持在第一活塞桿上的助 力作用力與致動(dòng)活塞(此處未示出)上的推進(jìn)作用力同步。在這種情況下， 助力的程度可通過(guò)改變當(dāng)端部換向閥82b處在其右位置的時(shí)間周期來(lái)調(diào)節(jié)。參考圖14,其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。該實(shí)施例包括端部流動(dòng) 控制才幾構(gòu)，例如端部緩沖閥208或端部流動(dòng)控制器212,以控制第一孔68w 的端部和第四端口 45之間的流體連通。端部緩沖閥208應(yīng)分別通過(guò)處于其 右或左位置而打開(kāi)或關(guān)閉槽口 69的緩沖作用。當(dāng)端部緩沖閥208處于其右 位置時(shí)，第一孔68w的端部和第四端口 45之間的流體連通被關(guān)閉，且槽口 69起到有效的緩沖器的作用。當(dāng)端部緩沖閥208處于其左位置時(shí)，第一孔 68w的端部和第四端口 45之間的流體連通被打開(kāi)，在第一孔68w的端部將 沒(méi)有充分的壓力上升來(lái)提供緩沖功能。如果除了通過(guò)第 一軸肩進(jìn)行的緩沖以 外，僅把槽口 69用于提供額外緩沖，以在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速或其它工況時(shí)實(shí)現(xiàn)超 低著落速度，則這種槽口 69緩沖功能的打開(kāi)和關(guān)閉的選擇是很有用的。另 外，通過(guò)端部緩沖閥208的左位置的充分開(kāi)放流動(dòng)會(huì)解除這種額外的緩沖。端部流動(dòng)控制器212具有比端部緩沖閥208更連續(xù)可變的特性。利用端 部流動(dòng)控制器212,可在第一孔68w的端部和第四端口 45之間引入各種程 度的旁路流動(dòng)。端部流動(dòng)控制器212可與槽口 69—起工作或完全替代槽口 69,實(shí)現(xiàn)各種程度的緩沖。其甚至可代替第一軸肩44的緩沖功能。槽口 69僅是緩沖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)例子。相同的緩沖功能可通過(guò)各種已 知的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。例如，可去掉在第一孔68w的側(cè)壁上的槽口 69而在第一活 塞桿34的端部增加錐度或槽口 。端部緩沖閥208和端部流動(dòng)控制器212可被電動(dòng)或液壓裝置驅(qū)動(dòng)，在圖 14中未示出。例如，流動(dòng)控制裝置可通過(guò)壓縮彈簧和處在流體控制壓力下的 表面之間的力的平衡而被簡(jiǎn)單地驅(qū)動(dòng)，在圖14中未示出。這種控制壓力可 以簡(jiǎn)單地是行程控制壓力P ST或系統(tǒng)高壓P—H，其每一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行期間處于較低的值。作為設(shè)計(jì)的選擇，還可行的是端部緩沖閥208或端部流動(dòng)控制器212控 制第 一孔68w與第 一端部溝槽67而非第四端口 45之間的流體連通。圖14中的實(shí)施例還包括額外的行程控制室222和相關(guān)的第五端口 220。 該額外行程控制室222提供更多的方式以控制行程控制器123x的位置。理 想地，額外行程控制室222和其壓力為P一ST2的流體源之間的流體連通應(yīng)被 限制為如同行程控制室125和其壓力為P—ST的流體源之間的那樣，以有助 于緩沖在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作期間行程控制器123x的過(guò)度的動(dòng)態(tài)運(yùn) 動(dòng)。這種限制可通過(guò)在第五端口 220和壓力為P_ST2的流體源之間設(shè)置限制 性的第五端口 220或某些其它孔口或限制裝置而實(shí)現(xiàn)。額外行程控制室222和行程控制室125分別在沿第二方向和第一方向上 更有效地限制行程控制器123x的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗鼈兏髯缘膶?duì)于由流體壓 縮導(dǎo)致的壓力增加的能力。另一方面，針對(duì)由于氣蝕現(xiàn)象造成的體積膨脹導(dǎo) 致的壓力下降，存在相對(duì)較小的回旋余地，這種壓力下降通常是應(yīng)避免的。 如同P—ST流體源，P—ST2流體源不必是獨(dú)立控制的流體源，而其可以是簡(jiǎn) 單的已有的流體源，例如低壓P_L供應(yīng)源。圖14中的實(shí)施例還包括第一彈簧座236和第二彈簧座234,和相關(guān)的第 一鎖部240和第二鎖部238, 二者為前面的實(shí)施例所示的彈簧座60的一種可 能的變換。第二彈簧座234和第二鎖部238被裝配到活塞第二桿端部242， 以有助于保持第二致動(dòng)彈簧58，且第一彈簧座236和第一鎖部240被裝配到 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)桿端部244,以有助于保持第一致動(dòng)彈簧62。在最終裝配后，活 塞第二桿端部242和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)桿端部244被直接地或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)墊片 246保持實(shí)物接觸，所述墊片用于補(bǔ)償制造誤差，其還可通過(guò)把墊片246設(shè) 置在致動(dòng)器殼體64x和氣缸頭248之間的接觸面232處來(lái)補(bǔ)償。圖14所示的實(shí)施例還包括在第一腔體142的第一方向端部處的旁路沉 割槽210。該旁路沉割槽210使得可以減少行程控制器123x的直徑，且因此 減少旁路第二邊緣100的橫截面面積和沿第二方向作用在行程控制器123x 上的液壓力，同時(shí)仍保持或?qū)崿F(xiàn)旁路通道48x的合理大小的流動(dòng)面積。該設(shè) 計(jì)備選地提供了另一途徑，以有助于實(shí)現(xiàn)行程控制器123x上適當(dāng)?shù)牧Φ钠?衡。行程控制器123x還包括針對(duì)用于第二油腔104x、第一溝槽108x、第一 輔助油腔105x和第二溝槽109x的設(shè)計(jì)變化。第一溝槽108x和第二溝槽109x基本上沿縱向軸線(xiàn)116互相交疊以減少致動(dòng)器的長(zhǎng)度，且所述兩溝槽繞周緣方向交錯(cuò)以避免彼此干涉。優(yōu)選地，第 一溝槽108x和第二溝槽109x的每一 個(gè)都具有兩個(gè)或多個(gè)子溝槽，其中的一個(gè)在圖14中示出，所述子溝槽軸對(duì) 稱(chēng)地繞周緣方向分布，用于流體力的平衡。第一溝槽108x的子溝槽是互相 連接的，用于通過(guò)第二油腔104x流體連通，且第二溝槽109x的子溝槽是互 相連接的，用于通過(guò)第一輔助油腔105x流體連通。第二油腔104x和第一輔 助油腔105x優(yōu)選地是繞第二孔106的整個(gè)周緣的沉割槽。由于繞周緣的溝槽108x和109x的不連續(xù)特性，如管狀鍵250這樣的某 種機(jī)構(gòu)被用于防止行程控制器123x繞周緣隨意移動(dòng)，和用于保持第一溝槽 108x和第二端口 42之間以及第二溝槽109x和第一端口 56之間的正確對(duì)準(zhǔn) 和流體連通。在裝配期間，管狀鍵250可被推動(dòng)穿過(guò)第二端口 42并與殼體 64x壓配合，處在圖14所示的位置，其一部分徑向延伸進(jìn)入第一溝槽08x 的一個(gè)子溝槽中。該徑向延伸有助于限制行程控制器123x的旋轉(zhuǎn)。參考圖15,其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖，該實(shí)施例還包括第一活 塞桿延伸部214和一個(gè)或多個(gè)連接阻尼孔252。第一活塞桿延伸部214是可 取舍的，且在必要或需要時(shí)用于減少第一活塞桿第一端部35x的表面積，且 因此在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)切換動(dòng)作期間排移的流體體積。連接阻尼孔252用于提供到額外行程控制室222的流體連通，代替第五 端口 220，因此當(dāng)兩個(gè)獨(dú)立行程控制流體源不是必要時(shí)，去掉P—ST2流體源。 連接阻尼孔252足夠小，與額外行程控制室222 —起工作，以給行程控制器 123x提供阻尼。同時(shí)，對(duì)于行程控制功能，還有來(lái)自?xún)蓚€(gè)控制室125和222 的流體力，因?yàn)楸M管它們處于相同的靜壓力P—ST下，但它們的橫截面面積 不同。參考圖16,其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。該實(shí)施例包括在第一致 動(dòng)彈簧62y和第二致動(dòng)彈簧58y的空間配置上的變化，所述兩彈簧基本上沿 縱向軸線(xiàn)116彼此交疊，以減少致動(dòng)器30y的長(zhǎng)度。這種配置通過(guò)在較小的 第一彈簧座236y上適當(dāng)?shù)匮由斓溺娦蔚诙椈勺?34y提供。兩個(gè)致動(dòng)彈簧 62y和58y在其實(shí)物形狀上如圖16所示不再相同，第二致動(dòng)彈簧58y具有比 第一致動(dòng)彈簧62y大的尺寸。彈簧和彈簧座之間的實(shí)物差別可被容易地置換， 如果愿意，使第二致動(dòng)彈簧58y套在第一致動(dòng)彈簧62y的內(nèi)部，在圖16中 未示出。該實(shí)施例還包括在第一溝槽108y和第二溝槽109y的空間配置上的變 化，所述兩溝槽從行程控制器123y到殼體64y重新定位，同時(shí)不管行程控 制器123y相對(duì)于致動(dòng)器殼體64y的縱向位置，仍然保持它們的功能以分別 保持第二油腔104y和第二端口 42之間以及第一輔助油腔105y與第一端口 56之間的流體連通。溝槽108y和109y還有助于保持行程控制器123y上的 流體靜力平衡。這種變化還可用于其它實(shí)施例。雖然通常優(yōu)選的是使用相同的致動(dòng)彈簧以具有對(duì)稱(chēng)擺動(dòng)，還可能有其它 要求和/或狀況，更希望具有不對(duì)稱(chēng)擺動(dòng)。例如，圖16所示的實(shí)施例還示出使致動(dòng)彈簧62y和58y的力偏壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20到第二方向，以抵抗更偏向 于第一方向的氣缸的空氣壓力。這種偏壓還可有助于降低發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)著落速 度。數(shù)學(xué)上，來(lái)自第一致動(dòng)彈簧62y和第二致動(dòng)彈簧58y的各彈簧力Fl和 F2為F2=[F2o + K2 x (STmax - ST)/2] - K2 x (Xev - ST/2)和 Fl= - [Flo + Kl x (STmax - ST)/2] - Kl x (Xev - ST/2), 其中，力在沿開(kāi)啟方向或第二方向驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20時(shí)是正的。當(dāng)行程ST 等于最大行程STmax時(shí)和當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)位移Xev等于一半的行程ST/2時(shí)， 力Flo和F2o分別是第一致動(dòng)彈簧62y和第二致動(dòng)彈簧58y的彈簧預(yù)載荷。 Kl和K2是各個(gè)彈簧系數(shù)。此處，彈簧62y和58y被認(rèn)為是基本上線(xiàn)性的且 因此具有恒定的彈簧系數(shù)。當(dāng)更需要非線(xiàn)性彈簧時(shí)，類(lèi)似的方法可被用于這 種應(yīng)用。還有，它們可被用于圖16未示出的其它實(shí)施例?？偟闹聞?dòng)彈簧力F 等于F1與F2的和，且因此F=[(F2o - Flo) + (K2 - Kl) x (ST隨-ST)/2] - (K2 + Kl) x (Xev - ST/2)或F=Fo-Kx (Xev - ST/2)， Fo和K為總預(yù)載荷和彈簧系數(shù)，且 Fo=(F2o - Flo) + (K2 - Kl) x (STmax - ST)/2和 K=K2 + Kl總彈簧系數(shù)K的值主要根據(jù)所需的擺動(dòng)系統(tǒng)的自然頻率決定，這又是基 于所需的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)切換時(shí)間。例如，如果當(dāng)動(dòng)力關(guān)閉且當(dāng)行程ST處于其最小行程STmin時(shí)，需要利 用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)座26的接觸力Fmino完全關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20,同時(shí)在最 大行程STmax下不對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20增加偏壓，則可得到F2o=Flo，K1=(K + 2 x Fmino/STmax)/[2 x (1 - STmin/STmax)],和 K2=K-Kl，其中，如果K^100000N/m， STmin=0.002m, STmax=0.008m,且Fmino=20N, 則Kl=70000N/m且K2=30000N/m，即，第 一致動(dòng)彈簧系數(shù)Kl基本上高于 第二致動(dòng)彈簧系數(shù)K2。僅彈簧預(yù)載荷Flo和F2o的相對(duì)值被給出，且它們 的絕對(duì)值考慮其它因素來(lái)決定，所述其他因素包括彈簧強(qiáng)度和長(zhǎng)度、彈簧動(dòng) 態(tài)性能、以及保持活塞第二桿端部242和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)桿端部244之間的連續(xù) 接觸的要求，這些對(duì)于下面的例子來(lái)說(shuō)也是適用的。在另 一例子中，如果分別在最小行程STmin和最大行程STmax需要將 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20偏壓到位置Xe—mino和Xe—maxo,則有 (F2o - Flo ) =K x (Xev—maxo - STmax/2)，K1=K x (Xev一maxo - Xev_mino)/(STmax - STmin)),和K2=K-K1。如果發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)20在最小行程STmin下即將關(guān)閉，則使Xe—mino=0。 如果偏壓要抵抗氣缸的空氣壓力，可使Xe—mino > STmin/2和Xe—maxo > STmax/2。例如，在STmin = 0.002m, STmax = 0.008m, K= 100000N/m, STmin/2二0.001m,且STmax/2二0.004m的情況下，使Xe—mino = 0.0015m和 Xe一maxo = 0.0045,則Kl = K2 = 50000N/m且(F2o - Flo ) =50N，即第二 致動(dòng)彈簧預(yù)載荷F2o基本上高于第一致動(dòng)彈簧預(yù)載荷Flo。類(lèi)似地，可導(dǎo)出如果STmin-0.002m, STmax=0.008m, K=100000N/m， STmin/2=0.001m,且STmax/2=0.004m,則致動(dòng)彈簧須具有Kl=80000N/m, K2=20000N/m和(F2o-Flo)二50N,以在動(dòng)力關(guān)閉時(shí)獲得在最大行程下沿第二 方向的50N的偏壓力，且在最小行程下以30N的接觸力關(guān)閉的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)。在所有上面的討論中，為了方便，第一致動(dòng)彈簧62 (或62y)和第二致 動(dòng)彈簧58 (或58y )每個(gè)被認(rèn)定或者圖示為單個(gè)機(jī)械壓縮彈簧。當(dāng)為了強(qiáng)度、 耐久性或裝配需要時(shí)，第一致動(dòng)彈簧62或62y和第二致動(dòng)彈簧58或58y的 任意一個(gè)或每一個(gè)都可包括兩個(gè)或多個(gè)機(jī)械壓縮彈簧的組合，例如同心嵌套的。彈簧子系統(tǒng)還可包括同時(shí)可受壓和受拉的單個(gè)機(jī)械彈簧(未示出)。彈簧子系統(tǒng)可包括氣動(dòng)彈簧(未示出)來(lái)代替機(jī)械彈簧，只要其能沿兩 個(gè)方向作用于致動(dòng)活塞和趨于將致動(dòng)活塞帶到中性位置。利用氣動(dòng)彈簧，例 如，通過(guò)在第一 (氣動(dòng))致動(dòng)彈簧內(nèi)保持低壓和在第二 (氣動(dòng))致動(dòng)彈簧內(nèi) 泵入高壓力來(lái)將致動(dòng)活塞偏壓到第 一部分油缸內(nèi)和讓發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)處于關(guān)閉 位置，以初始化致動(dòng)器。作為備選，通過(guò)泵入高壓于第一(氣動(dòng))致動(dòng)彈簧， 可將致動(dòng)活塞偏壓到第二部分油缸內(nèi)和讓發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)處于完全開(kāi)啟位置。參考圖17a和17b,其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。這些圖，如同 圖2a和2b,為了便于圖示和觀看，并不包括致動(dòng)器的所有零件。該實(shí)施例 包括在輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上的另一種變化，使用三通往復(fù)閥260,其控制 從第一端口 56和第二端口 42穿過(guò)旁路通道48x到第一流體空間84和第二 流體空間86的流體連通。往復(fù)閥260包括往復(fù)閥閥芯261和往復(fù)閥第一孔 274和第二孔276。往復(fù)闊閥芯261包括三個(gè)凸肩，三個(gè)凸肩中中間的一個(gè) 262能沿其軸線(xiàn)接合或交疊往復(fù)閥第一孔274和第二孔276,以分別阻塞從 第一端口 56和第二端口 42到旁路通道48x的流體連通，如圖17a和17b中 所示。當(dāng)致動(dòng)活塞46沒(méi)有接合在第一部分油缸114和第二部分油缸115內(nèi) 時(shí)，旁路通道48x進(jìn)一步分別與第一流體空間84和第二流體空間86流體連 通，如圖17b和17a所示。往復(fù)閥閥芯261的縱向位置被來(lái)自位于往復(fù)閥閥芯261的縱向端部處的 往復(fù)間第一油腔264和第二油腔266的壓力所控制。往復(fù)閥第一油腔264通 過(guò)往復(fù)閥第一阻尼孔268與第一端口 56流體連通，且其穩(wěn)定狀態(tài)的壓力由 此基本上等于第一端口 56內(nèi)的壓力。在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變期間，由于在往復(fù)閥第一 阻尼孔268的限制特性，兩個(gè)壓力值之間有延遲。在往復(fù)閥第二油腔266、 第二端口 42、和往復(fù)閥第二阻尼孔270之中存在類(lèi)似的幾何和物理關(guān)系。圖17a和17b分別示出了兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)條件，其中第一端口 56處于低 壓P一L和高壓P—H，第二端口 42處于高壓P—H和低壓P—L，致動(dòng)活塞46 完全接合在第一部分油缸114和第二部分油缸115內(nèi)，往復(fù)閥閥芯261被沿 第一方向和第二方向完全偏壓，且往復(fù)閥中間凸肩262完全阻塞往復(fù)閥第一 孔274和第二孔276,導(dǎo)致第一端口 56和第一流體空間84之間通過(guò)第一流 動(dòng)才幾構(gòu)FM1和第一輔助流動(dòng)^幾構(gòu)FM1S流體連通，以及第二端口 42和第二 流體空間86之間通過(guò)第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S和第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2流體連通。第 一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S經(jīng)由非阻塞的往復(fù)閥第 一孔274和旁路通道48x 而被開(kāi)啟，如圖17b所示；而第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S經(jīng)由非阻塞的往復(fù)閥 第二孔276和旁路通道48x而被開(kāi)啟，如圖17a所示。在從圖17a的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到圖17b的狀態(tài)的過(guò)程中，軸組件31沿第二方 向以與前面的解釋相同或類(lèi)似的方式行進(jìn)，只要當(dāng)致動(dòng)活塞46被結(jié)合在第 一部分油缸114和第二部分油缸115內(nèi)時(shí)，第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S能分別 被關(guān)閉和開(kāi)啟，且第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S能分別被開(kāi)啟和關(guān)閉。 一旦致動(dòng) 換向閥80從右位置切換到左位置，至少起初時(shí)，第一端口56和往復(fù)閥第一 油腔264經(jīng)受其壓力從低壓P—L到高壓P—H的快速上升，而至少起初時(shí)第 二端口 42和往復(fù)閥第二油腔266經(jīng)受其壓力從高壓P一H到低壓P一L的快速 下降，導(dǎo)致作用在往復(fù)閥閥芯261上的凈壓力從第一方向到第二方向方向顛 倒，且因此導(dǎo)致閥芯沿第二方向的運(yùn)動(dòng)。由于往復(fù)閥孔口 268和270的限制 特性，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致使往復(fù)閥第一油腔264和第二油腔266內(nèi)的壓力值分別上 升和下降的速度造成延遲，這可被用于實(shí)現(xiàn)所需的時(shí)序或閥芯位移隨時(shí)間的 變化，因此在致動(dòng)活塞46脫離第一部分油缸114前，閥芯中間凸肩262基 本上保持錯(cuò)開(kāi)往復(fù)閥第二孔276，并在致動(dòng)活塞46接合第二部分油缸115 前，閥芯中間凸肩262基本上開(kāi)始錯(cuò)開(kāi)往復(fù)閥第一孔274。當(dāng)致動(dòng)活塞46 沒(méi)有接合在部分油缸114和115的任何一個(gè)中或處于旁路模式下時(shí)，往復(fù)閥 閥芯261的位置不重要，加上致動(dòng)器行進(jìn)的大部分處于旁路模式，這為往復(fù) 閥260的正時(shí)提供一些設(shè)計(jì)靈活性。為了減少能量損失，優(yōu)選的是中間凸肩 262不同時(shí)錯(cuò)開(kāi)往復(fù)閥孔274和276。在最小發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)行程時(shí)，因?yàn)榕月?時(shí)間期間較短或不存在，所以往復(fù)閥閥芯261和軸組件31的運(yùn)動(dòng)應(yīng)大致同 步化，由此往復(fù)閥260的正時(shí)設(shè)計(jì)較多地取決于在最小發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)行程下的 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變。對(duì)于從圖17b所示狀態(tài)到圖17a所示狀態(tài)的轉(zhuǎn)變來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)特性是逆序 的。圖17a和17b中的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)僅作為示例。它們不排除其它變化。例如， 往復(fù)閥260可不平4亍于軸組件31，且其運(yùn)動(dòng)部分可簡(jiǎn)單地為一球，而不是閥 芯。當(dāng)需要時(shí)，該運(yùn)動(dòng)部分可被至少一個(gè)彈簧偏壓到默認(rèn)或動(dòng)力關(guān)閉位置。 往復(fù)閥的切換可被一個(gè)或多個(gè)電磁鐵控制，而不是流體力，以實(shí)現(xiàn)更好的控 制或更多的功能。相對(duì)于圖12和13中的實(shí)施例，圖17a和17b中的實(shí)施例不再需要第一輔助油腔105和第二輔助油腔41 (見(jiàn)圖12),第一端部溝槽67 (見(jiàn)圖12) 的功能被合并到加長(zhǎng)的第一油腔40z中，且第四端口 45 (見(jiàn)圖]2、 13a和 13b)的功能通過(guò)第一端口 56執(zhí)行。由于去掉了第一輔助油腔105和第二輔 助油腔41和第四端口45 (見(jiàn)圖12),該實(shí)施例(圖17)縱向上更緊湊。第一活塞桿第一端部35x處于第一端口 56處的壓力，其在開(kāi)啟行程期 間處于高壓P—H之下，圖17中的這種配置——如同閥82a處于右位置的圖 13a中那樣一一特別適用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣氣門(mén)的致動(dòng)，以克服較高的發(fā)動(dòng)機(jī)氣 釭壓。參考圖18,其為本發(fā)明的另一備選實(shí)施例的圖。該實(shí)施例不包括第一輔 助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S。其第 一流動(dòng)控制子系統(tǒng)4又包括第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1,由于 縱向延伸的第一頸39使得所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1保持第一端口 56和第一 流體空間84之間充分開(kāi)放的流體連通；此流體連通除了當(dāng)?shù)?一軸肩44處于 有效緩沖位置時(shí)的緩沖限制外，幾乎獨(dú)立于致動(dòng)活塞46縱向位置。作為設(shè) 計(jì)的備選例，第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1可包括一個(gè)或多個(gè)流體通道(在圖18中未 示出)，切割穿過(guò)殼體64且在第一流體空間84和第一端口 56或第一油腔40 之間，以代替第一孔68和第一頸39之間的環(huán)狀空間。繼續(xù)參考圖18,第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)還包括第二流體機(jī)構(gòu)FM2和第二 輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S 二者，當(dāng)致動(dòng)活塞46沒(méi)有交疊第一部分油缸114和第 二部分油缸115之一或致動(dòng)器處于旁路模式時(shí)，所述兩機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)都被 中斷流體連通。這防止第一端口 56和第二端口 42之間開(kāi)放的流動(dòng)，盡管第 一流體空間84——由此加上旁路通道48以及第二流體空間86——與第一端 口 56處于流體連通狀態(tài)。該實(shí)施例——其具有縱向延伸的第一流動(dòng)機(jī)構(gòu) FM1而沒(méi)有第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S——筒化和縮短了致動(dòng)器30j的機(jī)械結(jié) 構(gòu)。就像一些前面的實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝换钊麠U34沿第一方向越過(guò)第一端部溝 槽67縱向交疊部分的第一孔68時(shí)，可利用第一孔68的封閉端、第一端部 溝槽67和第一活塞桿34來(lái)提供附加的緩沖作用。桿34上的緩沖錐形部280 提供不同程度的流動(dòng)限制。在非怠速的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，例如通過(guò)將端部緩沖 閥切換到其左位置或開(kāi)啟位置且短接第一端部溝槽67和第一孔68的封閉端 部，可以使用端部緩沖岡208來(lái)停止緩沖功能。圖18所示的端部緩沖閥208 是開(kāi)關(guān)閥，且其可用圖14所示的端部流動(dòng)控制器212替換，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變的控制。第一孔68的封閉端和第一端部溝槽67被壓力為P—END的流體源通過(guò) 第四端口 45供應(yīng)，其值或水平可根據(jù)某種功能需要來(lái)選擇。例如，該供應(yīng) 源可被固定在低系統(tǒng)壓力P—L,用于簡(jiǎn)單的緩沖功能。備選地，其可等于第 一端口 56處的壓力，該壓力在高系統(tǒng)壓力P—H和低系統(tǒng)壓力P一L之間交替。 這建立了第一端口 56和第四端口 45之間的流動(dòng)通道，在圖18中未示出， 或通過(guò)去掉外部第四端口 45,直接建立第一端口 56和第一端部溝槽67之間 的流體通道。對(duì)于需要較大的開(kāi)啟力一_例如用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣氣門(mén)的情況來(lái) 說(shuō)是很需要的，其中在沿第二方向行進(jìn)期間附加的致動(dòng)力來(lái)自處于高系統(tǒng)壓 力下的第一活塞桿第一端35。為了簡(jiǎn)單，圖18沒(méi)有示出致動(dòng)器30j的所有 元件，例如致動(dòng)彈簧，其為致動(dòng)器的整體部件。圖19描述了本發(fā)明的另一備選實(shí)施例。該實(shí)施例不包括第二輔助流動(dòng) 機(jī)構(gòu)FM2S,且其第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)僅包括第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2，除了當(dāng)?shù)?二軸肩50處于其有效緩沖位置時(shí)的緩沖限制外，幾乎獨(dú)立于致動(dòng)活塞46的 位置，所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2由于縱向延伸的第二頸53而保持第二端口 42 和第二流體空間86之間的流體連通充分打開(kāi)。作為設(shè)計(jì)的備選，第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2可包括一個(gè)或多個(gè)流體通道(圖 19未示出)切割穿過(guò)行程控制器123且在第二流體空間86和第一溝槽108 或第二油腔104之間，代替第二孔106和第二頸53之間的環(huán)狀空間。第一 流動(dòng)控制子系統(tǒng)還包括第 一流體機(jī)構(gòu)FM1和第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S 二者， 當(dāng)致動(dòng)活塞46沒(méi)有交疊第一部分油缸114和第二部分油缸115中的任何一 個(gè)或者致動(dòng)器處于旁路模式時(shí)，所述兩機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)都被中斷流體連通， 如圖19所示。這防止第一端口 56和第二端口 42之間開(kāi)》文的流動(dòng)，盡管第 二流體空間86——由此加上旁路通道48以及第一流體空間84——是與第二 端口 42流體連通的。該設(shè)計(jì)變化——其具有縱向延伸的第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2 而沒(méi)有第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2S—一簡(jiǎn)化和縮短了致動(dòng)器30k的機(jī)械結(jié)構(gòu)，特別是在致動(dòng)器的第一方向端部。由于圖18和19所示的實(shí)施例，如果需要，在第一活塞桿34和第二活 塞桿66之間可存在相當(dāng)?shù)闹睆讲?，而不?huì)在旁路模式中引起相當(dāng)?shù)囊簤烘i 定。這是由于分別通過(guò)在圖18和19中的第一流體機(jī)構(gòu)FM1和第二流體機(jī) 構(gòu)FM2的開(kāi)放的流體連通而造成的。在圖18中的實(shí)施例的情況中，如果第一活塞桿34基本上比第二活塞桿66小，則在致動(dòng)活塞第一表面92上存在 比致動(dòng)活塞第二表面98上更大的有效受壓面積，且因此即使在旁路模式中 也存在沿第二方向或開(kāi)啟方向的凈液壓力。致動(dòng)力中的縱向不對(duì)稱(chēng)在發(fā)動(dòng)機(jī) 排氣氣門(mén)中特別需要。幾何不對(duì)稱(chēng)的程度和由此帶來(lái)的功能的不對(duì)稱(chēng)的程度 基于在氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)的氣缸氣壓的值來(lái)預(yù)測(cè)，且如果需要和可行的話(huà)，這種不 對(duì)稱(chēng)還可用在其它優(yōu)選實(shí)施例。為了根據(jù)圖20所示的實(shí)施例獲得最大的開(kāi)啟力，第一油腔40m縱向延 伸，同時(shí)第一活塞桿34m相對(duì)較短，因此第一活塞桿第一端部35m總是處 于第一端口 56中的壓力，該壓力在開(kāi)啟行程中或沿第二方向行進(jìn)中為高系 統(tǒng)壓力P—H。利用這種不對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)和來(lái)自流體或液壓力的較大的影響，致動(dòng) 器損失一些其由完整的兩彈簧一一個(gè)質(zhì)量系統(tǒng)所表現(xiàn)出的擺動(dòng)特性。然而， 第一致動(dòng)彈簧和第二致動(dòng)彈簧還有助于能量轉(zhuǎn)換和守恒，以及有助于減少在 沿第二方向行進(jìn)的開(kāi)始時(shí)所需的峰值液壓力，對(duì)于海運(yùn)船舶的二沖程柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)中的排氣氣門(mén)來(lái)說(shuō)，所述峰值液壓力會(huì)非常大。圖20圖示了另 一設(shè)計(jì)變化，其沒(méi)有使用用于第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM2的第二 頸。代替地，第二活塞桿66m的直徑是連續(xù)的直到其與第二軸肩50或致動(dòng) 活塞第二表面98的連接部，繞第二孔106有增加的沉割槽282來(lái)提供無(wú)中 斷的流體連通。若沒(méi)有頸，用于第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S的中心通道156可 采用更大的直徑且因此提供減小的流動(dòng)阻力。這種變化對(duì)于致動(dòng)活塞和活塞 桿之間具有較大直徑差的致動(dòng)器來(lái)說(shuō)更實(shí)用。類(lèi)似的方案可用在圖]8中，以消除對(duì)于第一頸39的需要。圖20的實(shí)施例還包括一個(gè)或多個(gè)活塞通道 154m,帶有用于第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)FM1S的、各自直接進(jìn)入第一流體空間 84的開(kāi)口，而不是穿過(guò)旁路通道48。還是為了簡(jiǎn)單和強(qiáng)調(diào)變化，圖19和20——如同圖18那樣一一沒(méi)有示出 致動(dòng)器30k和30m的所有元件。還有，第一致動(dòng)彈簧和第二致動(dòng)彈簧不必都 在外殼的第二方向側(cè)。例如， 一個(gè)或多個(gè)第二致動(dòng)彈簧可連接到(在圖19 中未示出)第一活塞桿34，以沿第二方向推動(dòng)所述桿和軸組件31k的其余部 分。在需要和可行的話(huà)，這種彈簧配置可被用于其它優(yōu)選實(shí)施例。圖1、 3、 4、 14和15中的致動(dòng)換向閥80僅用于圖示的目的，且不應(yīng)被 認(rèn)為是唯一可用的閥的類(lèi)型。例如，可被用二位三通閥80a和80b替換，其 每一個(gè)可控制兩個(gè)流體管線(xiàn)192和194中的一個(gè)，其與高壓P一H管線(xiàn)和低壓P一L管線(xiàn)的連接如圖12和16所示。通常，三通閥比四通閥更容易制造?？梢蕴匾庠趦蓚€(gè)致動(dòng)換向閥80a和80b的動(dòng)作之間引入時(shí)間延遲，用于 特定功能。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)啟操作期間，可通過(guò)延遲閥80a的切換來(lái) 減少在行程開(kāi)始時(shí)的液壓能量輸入，且因此保持第一流體空間84處于低壓 P一L稍長(zhǎng)的時(shí)間，如果發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力期望較低時(shí)會(huì)希望這樣。還有，換向 閥80可被兩個(gè)而非一個(gè)電磁鐵控制，有或沒(méi)有返回彈簧。盡管在許多圖示中，每個(gè)液壓致動(dòng)器或發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)有一個(gè)致動(dòng)換向閥， 這不是絕對(duì)的。由于許多現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)中每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸具有兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)和 /或兩個(gè)排氣門(mén)，所以如果控制策略沒(méi)有要求不對(duì)稱(chēng)開(kāi)啟， 一個(gè)致動(dòng)換向閥可 同時(shí)控制在同一發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸上的兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)或排氣門(mén)。還有在許多圖示和說(shuō)明中，流體介質(zhì)默認(rèn)是液壓或液體形式。在大多數(shù) 情況中，在適當(dāng)?shù)匕幢壤O(shè)計(jì)后相同的概念可用于氣動(dòng)致動(dòng)器和系統(tǒng)。如此， 本文使用的術(shù)語(yǔ)"流體"應(yīng)該包括液體和也包括氣體。還有在許多圖示和說(shuō) 明中，液壓致動(dòng)器30的應(yīng)用默認(rèn)地用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)控制中，且其不限制于 此。液壓致動(dòng)器30可被用于其它情況，如需要運(yùn)動(dòng)的快速和/或高效能的控 制。盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的變化而不脫離本發(fā)明的精神和范 圍。同樣，前面的詳細(xì)描述應(yīng)當(dāng)看作是說(shuō)明性的而不是限制性的，旨在由所 附權(quán)利要求限定本發(fā)明的范圍，包括其所有的等同物。
權(quán)利要求
1.一種致動(dòng)器，包括殼體，具有第一流體端口和第二流體端口；行程控制器，可滑動(dòng)地設(shè)置在所述殼體內(nèi)；分別在所述殼體和所述行程控制器內(nèi)的第一部分油缸和第二部分油缸，限定了縱向軸線(xiàn)且分別具有沿第一方向和第二方向的油缸第一端部和第二端部；致動(dòng)活塞，設(shè)置在所述第一部分油缸和所述第二部分油缸之間，具有第一表面和第二表面，可沿所述縱向軸線(xiàn)滑動(dòng)；至少一個(gè)活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面和第二表面中的一個(gè)；彈簧子系統(tǒng)，沿所述第一方向和所述第二方向施加力且把所述致動(dòng)活塞推向中性位置，該中性位置被限定為凈彈簧力為零的位置；第一流體空間，由所述油缸第一端部和所述致動(dòng)活塞的第一表面限定；第二流體空間，由所述油缸第二端部和所述致動(dòng)活塞的第二表面限定；流體旁路，其在所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第一部分油缸和所述第二部分油缸中的任一個(gè)時(shí)短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；第一流動(dòng)控制子系統(tǒng)，包括在所述第一流體空間和所述第一端口之間流體連通的一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)機(jī)構(gòu)；第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)，包括在所述第二流體空間和所述第二端口之間流體連通的一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)機(jī)構(gòu)；當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第一部分油缸和所述第二部分油缸中的任一個(gè)，使得所述流體旁路基本上開(kāi)啟時(shí)，所述第一流動(dòng)控制子系統(tǒng)和所述第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)中的至少一個(gè)至少部分地關(guān)閉；和其中，當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊所述第一部分油缸和所述第二部分油缸中的至少一個(gè)、由此導(dǎo)致流體旁路變?yōu)榛旧详P(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)子系統(tǒng)和所述第二流動(dòng)子系統(tǒng)的每一個(gè)至少部分地開(kāi)啟。
2. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述彈簧子系統(tǒng)包括沿所述第 一方向偏壓所述致動(dòng)活塞的至少一個(gè)第 一致動(dòng)彈簧，和沿所述第二方向偏壓所述致動(dòng)活塞的至少一個(gè)第二彈簧。
3. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述彈簧子系統(tǒng)至少部分地由行程控制器第二表面支承，由此所述中性 位置在與所述行程控制器沿著所述縱向軸線(xiàn)在相同的方向上移動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求2所述的致動(dòng)器，還包括至少一個(gè)彈簧座，且其中 所述至少一個(gè)活塞桿包括第二活塞桿；沿所述第二方向上、在所述行程控制器第二表面的外側(cè)的一位置處，所 述至少一個(gè)彈簧座、所述第二活塞桿和所述致動(dòng)器的載荷可操作地彼此互連；所述至少一個(gè)第二致動(dòng)彈簧在其兩端處由所述行程控制器第二表面和 所述至少一個(gè)彈簧座支承；所述至少一個(gè)第一致動(dòng)彈簧在其兩端處由所述至少一個(gè)彈簧座和沿所 述第二方向上更加外側(cè)于所述至少一個(gè)彈簧座的、空間上固定的表面支承；和所述中性位置與所述行程控制器沿所述縱向軸線(xiàn)在相同的方向上移動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述彈簧子系統(tǒng)包括至少一個(gè)氣動(dòng) 彈簧。
6. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述彈簧子系統(tǒng)被構(gòu)造為提供沿所 述第一方向和所述第二方向的基本上不對(duì)稱(chēng)的力-位移特性。
7. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述第一流動(dòng)控制子系統(tǒng)包括第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述 致動(dòng)活塞的大部分行進(jìn)范圍內(nèi)保持至少部分地開(kāi)啟，有助于所述第一流體空 間和所述第 一端口之間的流體連通；所述第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)包括第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制 所述第二流體空間和所述第二端口之間的流體連通；當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊和錯(cuò)開(kāi)所述第二部分油缸時(shí)，所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)分 別凈皮至少部分地開(kāi)啟和基本上關(guān)閉；和當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊和錯(cuò)開(kāi)所述第一部分油缸時(shí)，所述第二輔助流動(dòng)機(jī) 構(gòu)分別 一皮至少部分地開(kāi)啟和基本上關(guān)閉。
8. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述第一流動(dòng)控制子系統(tǒng)包括第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第 一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制 所述第 一流體空間和所述第 一端口之間的流體連通；所述第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)包括第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述 致動(dòng)活塞的大部分行進(jìn)范圍內(nèi)保持至少部分地開(kāi)啟，有助于所述第二流體空間和所述第二端口之間的流體連通；當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊和錯(cuò)開(kāi)所述第一部分油缸時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)分別被至少部分地開(kāi)啟和基本上關(guān)閉；和當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊和錯(cuò)開(kāi)所述第二部分油缸時(shí)，所述第一輔助流動(dòng)機(jī) 構(gòu)分別被至少部分地開(kāi)啟和基本上關(guān)閉。
9. 如權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其中 所述至少一個(gè)活塞桿包括第一活塞桿和第二活塞桿； 所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過(guò)所述殼體且在所述第一端口和所述第一流體空間之間的至少一個(gè)流體通道；所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過(guò)所述行程控制器且在所述第二流體空間和 第一溝槽之間的至少一個(gè)流體通道，所述第一溝槽與所述第二端口流體連通而不管所述行程控制器的縱向位置，且當(dāng)所述致動(dòng)活塞錯(cuò)開(kāi)所述第二部分油 缸時(shí)所述通道至少基本上被所述第二活塞桿的一部分所阻塞；所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過(guò)所述殼體、與所述第二端口流體連通的 至少一個(gè)流體通道和至少穿過(guò)所述第一活塞桿和所述致動(dòng)活塞、與所述第二 流體空間流體連通的至少 一 個(gè)流體通道，當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊所述第 一 部分 油缸時(shí)，兩個(gè)所述至少一個(gè)流體通道的每一個(gè)的開(kāi)啟基本上交疊，且允許所 述第二端口和所述第二流體空間之間充分的流體連通。
10. 如權(quán)利要求8所述的致動(dòng)器，其中所述至少 一個(gè)活塞桿包括第 一活塞桿和第二活塞桿；所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過(guò)所述行程控制器且在所述第二流體空間和 第一溝槽之間的至少一個(gè)流體通道，所述第一溝槽與所述第二端口流體連通 而不管所述行程控制器的縱向位置；所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過(guò)所述殼體且在所述第一流體空間和所述第 一端口之間的至少一個(gè)流體通道，當(dāng)所述致動(dòng)活塞錯(cuò)開(kāi)所述第一部分油缸時(shí)，所述流體通道至少基本上被所述第一活塞桿的一部分所阻塞；所述第 一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過(guò)所述殼體和所述行程控制器、與所述第 一端口流體連通的至少一個(gè)流體通道和至少穿過(guò)所述第二活塞桿和所述致動(dòng)活塞、與所述第一流體空間流體連通的至少一個(gè)流體通道，當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊所述第二部分油缸時(shí)，兩個(gè)所述至少一個(gè)流體通道的每一個(gè)的開(kāi)啟基 本上交疊，且允許所述第 一端口和所述第 一流體空間之間充分的流體連通。
11. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述第一流動(dòng)控制子系統(tǒng)包括第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第 一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制所述第一流體空間和所述第一端口之間的流體連通；所述第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)包括第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制 所述第二流體空間和所述第二端口之間的流體連通；當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第一部分油缸和第二部分油缸中的任一 個(gè)且因此使得所述流體旁路基本上開(kāi)啟時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述第二流 動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)至少部 分地關(guān)閉；當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊所述第一部分油缸且因此使得所述流體旁路被基 本上關(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)至少部分 i也開(kāi)啟；和當(dāng)所述致動(dòng)活塞交疊所述第二部分油缸且因此使得所述流體旁路被基 本上關(guān)閉時(shí)，所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)至少部分 地開(kāi)啟。
12. 如權(quán)利要求11所述的致動(dòng)器，其中 所述至少一個(gè)活塞桿包括第一活塞桿和第二活塞桿； 具有一外部尺寸的所述第一活塞桿經(jīng)由具有一外部尺寸的第一頸連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；具有一外部尺寸的所述第二活塞桿經(jīng)由具有一外部尺寸的第二頸連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面； 還包括第一孔，具有一內(nèi)部尺寸、并從所述第一方向的外側(cè)靠近且連通所述第 一流體空間流體；第 一油腔，其包括與所述第一端口和所述第 一孔流體連通的一個(gè)或多個(gè) 沉割槽；第二孔，具有一內(nèi)部尺寸、并從沿所述第二方向的外側(cè)靠近且連通所述 第二流體空間流體；第二油腔，其與所述第二孔流體連通，所述第二油腔包括在所述行程控制器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第 一溝槽，位于所述第二油腔和所述第二端口之間且與二者流體連通，獨(dú)立于所述行程控制器的縱向位置；第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括所述第一頸、所述第一活塞桿、所述第一孔和所述 第一油腔；第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括所述第二頸、所述第二活塞桿、所述第二孔和所述 第二油腔；所述第一孔的內(nèi)部尺寸稍微大于所述第一活塞桿的外部尺寸且充分地 大于所述第一頸的外部尺寸，因此當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第一部分油 缸時(shí)，所述第一活塞桿阻塞所述第一孔和所述第一油腔之間的流體連通且關(guān) 閉所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述第二控制孔的內(nèi)部尺寸稍微大于所述第二活塞桿的外部尺寸且充分地大于所述第二頸的外部尺寸，因此當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第二部 分油缸時(shí)，所述第二活塞桿阻塞所述第二孔和所述第二油腔之間的流體連通 且關(guān)閉所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)；第一桿通道和第二桿通道分別橫穿過(guò)所述第一活塞桿和所述第二活塞 桿，經(jīng)由縱向地位于所述第一活塞桿和所述第二活塞桿、所述第一頸和所述 第二頸和所述致動(dòng)活塞內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)中心通道和穿過(guò)所述致動(dòng)活塞的一個(gè)或多個(gè)活塞通道與所述流體旁路流體連通；與第二端口流體連通的第二輔助油腔，包括繞所述第一孔的、沿所述第一方向離所述第一油腔更遠(yuǎn)的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第一輔助油腔，其是繞所述第二孔的、沿所述第二方向離所述第二油腔 更遠(yuǎn)的 一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第二溝槽，其是位于所述第一端口和所述第一輔助油腔之間且與二者流 體連通的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，此流體連通獨(dú)立于所述行程控制器的縱向位 置；所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二溝槽、所述第一輔助油腔、所述第 二桿通道、所述中心通道、所述活塞通道和所述流體旁路；所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二輔助油腔、所述第一桿通道、所述 中心通道、所述活塞通道和所述流體旁路；其中，當(dāng)所述第二桿通道至少部分地交疊所述第一輔助油腔時(shí)所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，這在所述致動(dòng)活塞交疊所迷第二部分油缸時(shí)發(fā)生；和其中，當(dāng)所述第一桿通道至少部分地交疊所述第二輔助油腔時(shí)所述第二 輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，這在所述致動(dòng)活塞交疊所迷第一部分油缸時(shí)發(fā)生。
13.如權(quán)利要求11所述的致動(dòng)器，其中所述至少一個(gè)活塞桿包括第一活塞桿和第二活塞桿；具有一外部尺寸的所述第二活塞桿經(jīng)由具有一外部尺寸的第二頸連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；具有一外部尺寸的所述第一活塞桿經(jīng)由具有一外部尺寸的第一頸連接到所述致動(dòng)活塞的第 一表面； 還包括具有一內(nèi)部尺寸的第 一孔，其在所述第一流體空間的沿所述第 一方向的 外側(cè)且與所述第 一流體空間流體連通；第一油腔，其具有一個(gè)或多個(gè)沉割槽與所述第一端口和第一孔流體連通；在所述行程控制器內(nèi)、具有一內(nèi)部尺寸的第二孔，其在沿所述第二方向 上在所述第二流體空間的外側(cè)且與所述第二流體空間流體連通；第二油腔，其具有在所述行程控制器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，所述第二 油腔與所述第二孔流體連通；第 一溝槽，包括位于所述第二端口和所述第二油腔之間且與二者流體連 通的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，此流體連通獨(dú)立于所述行程控制器的縱向位置；所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第一頸、所述第一活塞桿、所述第一孔和所 述第一油腔；所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二頸、所述第二活塞桿、所述第二孔和所 述第二油腔；所述第一孔的內(nèi)部尺寸稍微大于所述第一活塞桿的外部尺寸且充分地 大于所述第 一頸的外部尺寸，所述第一活塞桿能阻塞所述第一孔和所述第一油腔之間的流體連通，因 此當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第一部分油缸時(shí)，關(guān)閉所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述第二控制孔的內(nèi)部尺寸稍微大于所述第二桿的外部尺寸且充分地 大于所述第二頸的外部尺寸，所述第二活塞桿能阻塞所述第二孔和所述第二油腔之間的流體連通，因此當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第二部分油缸時(shí)，關(guān)閉所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)；第一桿通道和第二桿通道分別包括沿所述第一活塞桿和所述第二活塞 桿的至少一部分長(zhǎng)度的沉割槽，使得在所述沉割槽的長(zhǎng)度上通過(guò)所述第 一孔 和所述第一桿之間的開(kāi)放空間以及通過(guò)所述第二孔和所述第二桿之間的開(kāi)放空間而實(shí)現(xiàn)縱向流動(dòng)連通；與所述第二端口流體連通的第二輔助油腔，其包括繞所述第一孔的、在 沿所述第 一方向上在所述第 一油腔外側(cè)的 一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第一輔助油腔，其包括繞所述第二孔的、在沿所述第二方向上在所述第 二油腔外側(cè)的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第二溝槽，其包括位于所述第一端口和所述第一輔助油腔之間并與二者 流體連通的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，此流體連通獨(dú)立于所述行程控制器的縱向位 置；第一輔助油腔延伸部，其是繞所述第二孔且在其內(nèi)的、靠近所述第一輔 助油腔的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第二輔助油腔延伸部，其是繞所述第一孔且在其內(nèi)的、靠近所述第二輔 助油腔的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第三溝槽，其包括連接到所述第 一輔助油腔延伸部且與其流體連通的一 個(gè)或多個(gè)沉割槽；流體連通通道或網(wǎng)路，其延伸穿過(guò)所述殼體，直接與所述第二輔助油腔 延伸部和所述流體旁路流體連通，且通過(guò)所述第三溝槽與所述第一輔助油腔 延伸部流體連通；所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二溝槽、所述第一輔助油腔、所述第 二桿通道、所述第一輔助油腔延伸部、所述流體連通通道和所述流體旁路；所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二輔助油腔、所述第一桿通道、所述 第二輔助油腔延伸部、所述流體連通通道和所述流體旁路；當(dāng)所述第二桿通道至少部分地交疊所述第一輔助油腔和所述第一輔助 油腔延伸部?jī)烧邥r(shí)所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，這是在所述致動(dòng)活塞交疊所 述第二部分油缸時(shí)發(fā)生的；和當(dāng)所述第一桿通道至少部分地交疊所述第二輔助油腔和所述第二輔助 油腔延伸部?jī)烧邥r(shí)所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，這是在所述致動(dòng)活塞交疊所 述第一部分油缸時(shí)發(fā)生的。
14.如權(quán)利要求11所述的致動(dòng)器，其中所述至少一個(gè)活塞桿包括第一活塞桿和第二活塞桿； 具有一外部尺寸的所述第一活塞桿經(jīng)由具有一外部尺寸的第一頸連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；具有一外部尺寸的所述第二活塞桿經(jīng)由具有一外部尺寸的第二頸連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面； 還包括具有一 內(nèi)部尺寸的第 一孔，其在所述第 一流體空間的沿所述第 一方向的 外側(cè)且與所述第 一流體空間流體連通；第一油腔，其包括與所述第一端口和所述第一孔流體連通的一個(gè)或多個(gè) 沉割槽；在所述行程控制器內(nèi)、具有一內(nèi)部尺寸的第二孔，其在沿所述第二方向 上在所述第二流體空間的外側(cè)且與所述第二流體空間流體連通；第二油腔，其包括在所述行程控制器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，與所述第 二孔流體連通；第一溝槽，包括位于所述第二端口和所述第二油腔之間且與二者流體連 通的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，此流體連通獨(dú)立于所述行程控制器的縱向位置；第一桿通道和第二桿通道，分別包括沿所述第一活塞桿和所述第二活塞 桿的至少 一部分長(zhǎng)度的沉割槽，允許在所述沉割槽的長(zhǎng)度上通過(guò)所述第 一孔 和所述第 一桿之間的開(kāi)放空間以及通過(guò)所述第二孔和所述第二桿之間的開(kāi) 放空間的縱向流動(dòng)連通；與所述第二端口流體連通的第二輔助油腔，包括繞 所述第一孔的、在沿所述第一方向上在所述第一油腔外側(cè)的一個(gè)或多個(gè)沉割 槽；第一輔助油腔，其包括繞所述第二孔的、在沿所述第二方向上在所述第 二油腔外側(cè)的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第二溝槽，其包括位于所述第 一端口和所述第 一輔助油腔之間且與二者 流體連通的一個(gè)或多個(gè)沉割槽，此流體連通獨(dú)立于所述行程控制器的縱向位 置；第一輔助油腔延伸部，其包括繞所述第二孔且在其內(nèi)的、靠近所述第一 輔助油腔的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第二輔助油腔延伸部，其包括繞所述第一孔且在其內(nèi)的、靠近所述第二輔助油腔的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第三溝槽，包括連接到所述第一輔助油腔延伸部且與其流體連通的一個(gè)或多個(gè)沉割槽；第 一輔助通道，其在所述行程控制器內(nèi)且與所述流體旁路和所述第 一輔 助油腔延伸部流體連通；第二輔助通道，其在所述殼體內(nèi)且與所述流體旁路和所述第二輔助油腔 延伸部流體連通；其中所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第一頸、所述第一活塞桿、所述第一孔和所 述第一油腔；所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二頸、所述第二活塞桿、所述第二孔和所 述第二油腔；所述第一孔的內(nèi)部尺寸稍微大于所述第一活塞桿的外部尺寸，且充分大 于所述第一頸的外部尺寸；所述第一活塞桿用于阻塞所述第一孔和第一油腔之間的流體連通，由此 當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第 一部分油缸時(shí)關(guān)閉所述第 一流動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述第二控制孔的內(nèi)部尺寸稍微大于所述第二桿的外部尺寸，且充分大 于所述第二頸的外部尺寸；第二活塞桿用于阻塞所述第二孔和所述第二油腔之間的流體連通，由此 當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒(méi)有交疊所述第二部分油缸時(shí)關(guān)閉所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二溝槽、所述第一輔助油腔、第二桿 通道、第一輔助油腔延伸部、第一輔助通道和所述流體旁路；所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括所述第二輔助油腔、第一桿通道、第二輔助 油腔延伸部、第二輔助通道和所述流體旁路；當(dāng)所述第二桿通道至少部分地交疊所述第一輔助油腔和所述第一輔助 油腔延伸部?jī)烧邥r(shí)，所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，這是在所述致動(dòng)活塞交疊 所述第二部分油缸時(shí)發(fā)生的；和當(dāng)所述第一桿通道至少部分地交疊所述第二輔助油腔和所述第二輔助 油腔延伸部?jī)烧邥r(shí)，所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，這是在所迷致動(dòng)活塞交疊 所述第 一部分油缸時(shí)發(fā)生的。
15.如權(quán)利要求11所迷的致動(dòng)器，還包括三通往復(fù)閥，其控制所述流體旁路和所述第一端口之間的流體連通，由 此用作所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)，和所述三通往復(fù)閥調(diào)節(jié)所述流體旁路和所述第二端口之間流體連通，由此用作所述第二輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)；和其中，當(dāng)所述致動(dòng)活塞分別與所述第二部分油缸和所述第一部分油缸交 疊時(shí)，所述三通往復(fù)閥被構(gòu)造為用來(lái)開(kāi)啟所述第一輔助流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二 輔助流動(dòng)纟幾構(gòu)。
16. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中 所述至少一個(gè)活塞桿包括第一活塞桿和第二活塞桿； 所述第 一活塞桿可操作地連接到所述致動(dòng)活塞的第 一表面； 所述第 一活塞桿具有沿第 一方向的第 一活塞桿第 一端部；和 所述第一活塞桿第一端部被處于所需壓力下的工作流體，由此提供沿第二方向的附加的驅(qū)動(dòng)力。
17. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，還包括第一孔，且其中 所述至少一個(gè)活塞桿包括第一活塞桿和第二活塞桿；和 所述第一孔的第一方向端部被關(guān)閉且與所述第一桿的第一方向端部相結(jié)合地操作，以在行進(jìn)靠近所述油缸第一部端時(shí)基本上收集流體，由此對(duì)所 述第一桿施加緩沖力。
18. 如權(quán)利要求17所述的致動(dòng)器，還包括至少一個(gè)緩沖器流動(dòng)控制閥， 用于控制來(lái)自和去到所述第一孔的第一方向端部的流體連通，由此對(duì)所述第 一桿施加可控制的緩沖力。
19. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述行程控制器可滑動(dòng)地設(shè)置在 所述殼體內(nèi)的第一腔體內(nèi)，所述第一腔體具有比所述致動(dòng)活塞的外部尺寸大 的內(nèi)部尺寸，且所述流體旁路是所述第一腔體和所述致動(dòng)活塞之間沿徑向方 向的通道和所述第 一部分油釭和第二部分油缸之間縱向的通道。
20. 如權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，還包括第 一活塞桿延伸部，其從所述第 一活塞桿第 一端起沿所述第 一方向延伸 出去，由此減小所述第 一活塞桿第一端部的表面面積且有助于調(diào)節(jié)沿所述第 二方向的附加驅(qū)動(dòng)力。
21. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中 所述至少一個(gè)活塞桿包括第一活塞桿和第二活塞桿；所述第 一流動(dòng)控制子系統(tǒng)和所述第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)中的至少 一個(gè)在所述致動(dòng)活塞的大部分行進(jìn)范圍內(nèi)保持至少部分地開(kāi)啟；和所述第一活塞桿和所述第二活塞桿的直徑明顯不同，由此導(dǎo)致所述致動(dòng) 活塞上的凈流體力沿所述第一方向和所述第二方向不對(duì)稱(chēng)。
22. 如權(quán)力要求1所述的致動(dòng)器，還包括一個(gè)或多個(gè)緩沖器，以在行進(jìn)接近所述油缸第一端部或第二端部時(shí)衰減所述致動(dòng)器的速度。
23. 如權(quán)力要求1上述的致動(dòng)器，還包括具有一內(nèi)部尺寸的第一孔，其在所述殼體內(nèi)、沿所述第一方向在所述第一流體空間的外側(cè)并且與所述第 一流體空間流體連通；具有一內(nèi)部尺寸的第二孔，其在所述行程控制器內(nèi)、沿所述第二方向在所述第二流體空間的外側(cè)并且與所述第二流體空間流體連通； 第一軸肩，其相對(duì)于所述致動(dòng)活塞的第一表面縱向地定位； 第二軸肩，其相對(duì)于所述致動(dòng)活塞的第二表面縱向地定位；和 所述第一軸肩具有一外部尺寸，其小于所述第一孔的內(nèi)部尺寸，然而仍然足夠的大，以在所述第一軸肩縱向地交疊所述第一孔時(shí)產(chǎn)生充分的流動(dòng)限制或緩沖作用；和所述第二軸肩具有一外部尺寸，其小于所述第二孔的內(nèi)部尺寸，然而仍然足夠的大，以在所述第二軸肩縱向地交疊所述第二孔時(shí)產(chǎn)生充分的流動(dòng)限制或緩沖作用。
24. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述第一流動(dòng)控制子系統(tǒng)和所述 第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)中的至少 一個(gè)被構(gòu)造為施加緩沖力；所述第 一流動(dòng)控制子系統(tǒng)被構(gòu)造為基本上限制所述第 一端口和所述第 一流體空間之間的流體連通，由此當(dāng)行進(jìn)接近所述油缸第一端部時(shí)，沿所述 第二方向施加緩沖力；和所述第二流動(dòng)控制子系統(tǒng)被構(gòu)造為基本上限制所述第二端口和所述第 二流體空間之間的流體連通，由此當(dāng)行進(jìn)接近所述油缸第二端部時(shí)，沿所述 第二方向施加緩沖力。
25. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，還包括行程彈簧，且其中 所述行程控制器具有第二行程控制器表面，所述行程彈簧沿第一方向推靠該表面。
26. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述行程控制器與所述殼體相結(jié) 合形成至少一個(gè)行程控制室，該至少一個(gè)行程控制室被供給控制流體，由此有助于沿縱向軸線(xiàn)控制所述行程控制器。
27. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述行程控制器的縱向位置被至 少一個(gè)加壓流體室和至少一個(gè)彈簧控制。
28. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述行程控制器被機(jī)械地連結(jié)到 縱向位置控制機(jī)構(gòu)。
29. 如權(quán)利要求28所述的致動(dòng)器，其中所述縱向位置控制機(jī)構(gòu)包括一組 或多組齒輪齒條。
30. 如權(quán)利要求28所述的致動(dòng)器，其中所述縱向位置控制機(jī)構(gòu)包括一個(gè) 或多個(gè)銷(xiāo)，所述銷(xiāo)與所述行程控制器直接接觸。
31. 如權(quán)利要求26所述的致動(dòng)器，其中所述至少一個(gè)行程控制室通過(guò)至少一個(gè)基本上限制性的流體通道而流 體連通，由此所述行程控制器的動(dòng)態(tài)的、縱向的運(yùn)動(dòng)被緩沖。
32. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，還包括四通致動(dòng)換向閥，以對(duì)所述第 一端口和所述第二端口供應(yīng)高壓和低壓，以沿所述第一方向和所述第二方向驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)活塞。
33. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，還包括兩個(gè)三通致動(dòng)換向閥，其每個(gè) 閥對(duì)所述第 一端口和所述第二端口中的一個(gè)交替地供應(yīng)高壓和低壓流體。
34. 如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，還包括可操作地連結(jié)到至少一個(gè)活塞 桿的至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)。
35. 如權(quán)利要求16所述的致動(dòng)器，其中所述的所需壓力通過(guò)一個(gè)或多個(gè) 換向閥控制，由此在運(yùn)行的一個(gè)模式中壓力值低，而在運(yùn)行的另一模式中壓 力值交替地低和高。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)的致動(dòng)器和氣門(mén)控制系統(tǒng)、和控制該致動(dòng)器和/或發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的方法。除了固有的正時(shí)控制能力外，連續(xù)的氣門(mén)升程或行程控制的能力大大改善了發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、排放和性能。致動(dòng)器的動(dòng)力關(guān)閉狀態(tài)是在最小行程處，從該處可直接執(zhí)行容易的啟動(dòng)。最小行程還有益于實(shí)現(xiàn)有效的低載荷運(yùn)行。在有些實(shí)施例中，該最小行程低到零。即使具有連續(xù)變化的升程，本發(fā)明也能保持在行程中間的彈簧力中性點(diǎn)或零點(diǎn)位置，因此通過(guò)擺動(dòng)動(dòng)作保持能量轉(zhuǎn)換和恢復(fù)的有效配置。當(dāng)在壓縮制動(dòng)或其它高發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸氣壓工作模式中，本發(fā)明能提供必要的力來(lái)打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)。通過(guò)在每個(gè)行程的開(kāi)始時(shí)增加與彈簧返回力一致的相當(dāng)?shù)囊簤毫?，該系統(tǒng)可有助于克服發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸氣壓和補(bǔ)償摩擦損失。本發(fā)明把氣門(mén)間隙控制合并到所有的備選實(shí)施例中，且可以通過(guò)致動(dòng)換向閥的一次而非兩次切換動(dòng)作觸發(fā)和完成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)行程。
文檔編號(hào)F01L9/02GK101233300SQ200680028252
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月1日
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