可变压缩比装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月16日提交的申请号为10-2018-0123321的韩国专利申请的优先权及权益，该韩国专利申请通过引用整体并入本文。

本公开涉及一种具有将连杆和活塞连接的活塞销的车辆用可变压缩比装置。

背景技术：

该部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并不能构成现有技术。

安装在发动机的每个缸体中的活塞在预定上止点和下止点之间往复运动以压缩引入到缸体内部的空气或混合气。

通常，发动机中的曲轴、连杆和活塞均形成为预定形状并且在固定位置处彼此连接，从而具有固定的压缩比。由于压缩比固定，因此发动机的输出只能由空气和燃料控制。

提供一种用于通过改变每个缸体内活塞的上限位置和下限位置来改变压缩比的可变压缩装置。

作为可变压缩装置的示例，通过使用液压改变安装在连接连杆和活塞的部分处的偏心凸轮的角度，来改变活塞的位置，由此改变压缩比。

然而，已经发现，在根据相关技术的可变压缩装置中，当油被施加到活塞的力压缩时，用于储存油的油室的容积改变，由此改变活塞的位置，从而不能保持预定压缩比。

该背景技术部分公开的上述信息仅用于强化理解本公开的背景，因此可能包含不构成本领域技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开涉及一种能够防止油被施加到活塞的力压缩并且通过液压容易地改变压缩比的可变压缩比装置。

根据本公开的一种形式，一种可变压缩比装置包括：连杆，具有连杆连接(link-connect)到曲轴的大端部和通过活塞销连杆连接到活塞的小端部；偏心凸轮，可旋转地安装在连杆的小端部并且活塞销从旋转中心偏心地穿过偏心凸轮；以及低压外板和高压外板，分别紧固到偏心凸轮的两个侧表面并一部分向外突出，并且根据压缩比选择性地紧固到连杆。另外，控制器根据液压的供应方向使低压外板和高压外板选择性地紧固到连杆。

低压外板和高压外板可以形成为一部分以相同的相位向外突出。当压缩比是低压缩比时，低压外板可以紧固到连杆以使突出部分向下，当压缩比是高压缩比时，高压外板可以紧固到连杆以使突出部分向上。

第一油管路和第二油管路可以形成在连杆中，当低压外板紧固到连杆时向第一油管路供应油，当高压外板紧固到连杆时向第二油管路供应油。

锁闩销可以安装在连杆上，以在垂直于连杆的方向上可滑动，当油被供应到第一油管路以将缸体从低压缩比转换至高压缩比时，偏心凸轮可以通过锁闩销紧固到高压外板，并且当油被供应到第二油管路以将缸体从高压缩比转换至低压缩比时，偏心凸轮可以通过锁闩销紧固到低压外板。

第一锁闩槽可以形成在低压外板上以容纳锁闩销，当从第一油管路供应的油填充第一锁闩槽时，锁闩销可以从第一锁闩槽移动到连杆使得低压缩比状态被释放。流入孔和排放孔可以形成在第一锁闩槽中，从第一油管路供应的油通过流入孔流入第一锁闩槽，油通过排放孔从第一锁闩槽排放。

第二锁闩槽可以形成在高压外板上以容纳锁闩销，当从第二油管路供应的油填充第二锁闩槽时，锁闩销可以从第二锁闩槽移动到连杆使得高压缩比状态被释放。流入孔和排放孔可以形成在第二锁闩槽中，从第二油管路供应的油通过流入孔流入第二锁闩槽，油通过排放孔从第二锁闩槽排放。

油室可以形成在偏心凸轮的外周以容纳从第一油管路供应的油，当油从第一油管路被供应到油室时，偏心凸轮可以旋转以从低压缩比状态转换至高压缩比状态。分隔壁可以形成在连杆上以将油室分隔成两个空间。

与油室连通的辅助室可以形成在油室的前端以在从第一油管路供应油时偏心凸轮开始旋转。排出管路可以形成在连杆中以使在油室中以分隔壁为基准未形成辅助室的一侧与油室的外部连通。

可变压缩比装置可以进一步包括：油控制阀，由控制器控制并且将增压油供应到第一油管路或第二油管路。

根据本公开的另外方面，连杆可以包括滑阀，当从高压缩比状态转换至低压缩比状态时，该滑阀将填充在油室中的油排放到外部。滑阀可以包括：阀主体，形成为一端封闭的筒形，并且固定到连杆；以及柱塞，可滑动地安装在阀主体内部，并且当从高压缩比状态转换至低压缩比状态时滑动并将第一油管路与外部连通。

第一油管路和第二油管路可以形成为穿过滑阀的外周，在第一油管路和第二油管路穿过阀主体的外周的位置处形成有预定深度的第一凹槽和第二凹槽。

压力释放孔可以形成在第二凹槽处，被供应到第二油管路的油通过压力释放孔流入阀主体内部，与压力释放孔连通并且朝阀主体的封闭端具有预定深度的压力释放槽可以形成在柱塞的外侧，以通过将油供应到阀主体的封闭端而使柱塞滑动。

排油孔可以形成在第一凹槽处以使填充在第一油管路中的油流入阀主体内部，排油通道可以沿柱塞的长度方向形成在柱塞中，并且可以具有当柱塞滑动时与排油孔连通的一端以及排放流入排油孔中的油的另一端，阀排放孔可以形成在邻近阀主体的另一端的位置并且可以将流入排油孔中的油排放到滑阀的外部。

封闭阀主体的端部的盖可以紧固到阀主体的敞开端，向阀主体的内侧弹性地支撑柱塞的弹性构件可以安装在盖和柱塞之间。通孔可以形成在盖中以将柱塞内部的油排放到外部。

旋转防止销可以插入在阀主体的内表面和柱塞的外表面之间以防止柱塞旋转。

另外的适用领域将从本文提供的描述变得显而易见。应理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了便于理解本公开，现在将参照附图描述通过示例的方式给出的本公开的各种形式，其中：

图1是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置的立体图；

图2是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的连杆的小端部的立体图；

图3是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的连杆的小端部的正视图；

图4是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的高压缩比状态和低压缩比状态之间的比较的正视图；

图5是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的偏心凸轮的油室的立体图；

图6是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的偏心凸轮的正视图；

图7是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的高压外板的立体图；

图8是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的高压外板的正视图；

图9是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的低压外板的立体图；

图10是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置中的滑阀的分解立体图；

图11至图17是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置在从低压缩比转换至高压缩比的情况下运转的状态的示图；以及

图18至图22是示出根据本公开的示例性形式的可变压缩比装置在从高压缩比转换至低压缩比的情况下运转的状态的示图。

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应理解的是，在整个附图中，相应附图标记表示相同或相应部件和特征。

参照图1和图2，根据本发明的一种形式的可变压缩比装置包括：连杆12，具有连杆连接到曲轴11的大端部和通过活塞销14连杆连接到活塞13的小端部；偏心凸轮21，可旋转地安装在连杆12的小端部并且活塞销14从旋转中心偏心地穿过该偏心凸轮21；以及低压外板23和高压外板24，分别紧固到偏心凸轮21的两个侧表面并一部分向外突出，并且根据压缩比选择性地紧固到连杆12。控制器根据液压的供应方向使低压外板23和高压外板24选择性地紧固到连杆12。

如图1所示，连杆12的大端部连接到曲轴11，并且连杆12的小端部连接到活塞13。第一油管路12a和第二油管路12b沿连杆12的长度方向形成在连杆12中。第一油管路12a和第二油管路12b中的每一个的下端连接到油控制阀(ocv)31，并且第一油管路12a和第二油管路12b中的每一个的上端连接到连杆12的小端部。第一油管路12a和第二油管路12b接收从油控制阀31供应的增压油。当改变增压油的压缩比时，油控制阀31将增压油供应到第一油管路12a或第二油管路12b。例如，当压缩比增加(从低压缩比转换至高压缩比)时，油控制阀31将油供应到第一油管路12a，并且当压缩比减小(从高压缩比转换至低压缩比)时，油控制阀31将油供应到第二油管路12b。用于从小端部排出油的排出管路12c形成在连杆12的小端部的一侧(参见图3)。

活塞13通过活塞销14连接到连杆12的小端部。

在图1至图3中，活塞13通过偏心凸轮21连接到连杆12的小端部，而不是直接连接到连杆12的小端部。也就是说，活塞销14穿过活塞13和连杆12的小端部，并且在偏心凸轮21插入到连杆12的小端部的状态下，活塞销14穿过偏心凸轮21。因此，连杆12的小端部的中心c1和活塞销14的中心c2偏心，从而可以改变压缩比。

偏心凸轮21形成为具有圆形的外周以可旋转地安装在连杆12的小端部。在偏心凸轮21的内部形成有通孔以使活塞销14穿过偏心凸轮21。通孔的中心与偏心凸轮21的中心偏心，从而压缩比可以根据偏心凸轮21的位置而变化。容纳油的油室21a形成在偏心凸轮21的外周。

如图5和图6所示，油室21a在偏心凸轮21的外周形成有预定深度。此外，油室21a沿偏心凸轮21的周向形成有预定长度。当偏心凸轮21在增加压缩比的方向上旋转时用于使偏心凸轮21在初始阶段旋转的辅助室21b形成在油室21a的一侧，即在偏心凸轮21的前端。辅助室21b和油室21a彼此连通。当从低压缩比转换至高压缩比时，辅助室21b用作供应初始增压油的空间。

如图3所示，用于将油室21a分隔成两个空间的分隔壁22设置在油室21a内部。分隔壁22固定地安装在连杆12的小端部以将油室21a分隔成两个空间，将增压油供应到一个空间(与辅助室21b连通的空间)，并且使得供应的油通过另一空间排放，从而使偏心凸轮21旋转。

返回参照图2，外板23和24分别紧固到偏心凸轮21的两侧。外板23和24中的每一个与偏心凸轮21一起旋转，并选择性地固定到连杆12，从而改变压缩比。

低压外板23在低压缩比状态下固定到连杆12，并且高压外板24在高压缩比状态下固定到连杆12。

如图2所示，低压外板23和高压外板24形成为整体形状对称。低压外板23和高压外板24通过诸如紧固螺栓、紧固螺母等的紧固装置紧固到偏心凸轮21。偏心凸轮21的通孔与低压外板23和高压外板24的通孔形成在相同的位置，使得偏心凸轮21、低压外板23以及高压外板24使用紧固螺栓和紧固螺母一体地紧固。

低压外板23和高压外板24形成为一侧的半径比另一侧的半径大，以在高压缩比状态下增加活塞13的高度。也就是说，如图9中所示，低压外板23的右下部分具有较大的半径，而如图7和图8中所示，高压外板24的右下部分具有较大的半径。当低压外板23和高压外板24的一部分向外突出而半径较大的部分通过偏心凸轮21的旋转而朝向上方时，活塞13的高度相对于连杆12的高度增加，从而在压缩时压缩比增加。

参照图7至图9，在低压外板23和高压外板24中分别形成用于固定低压外板23和高压外板24与连杆12的相对位置的锁闩槽23a和24a。然而，锁闩槽23a和24a形成在低压外板23和高压外板24的不同位置。也就是说，在高压外板24中形成的锁闩槽24a形成在低压外板23和高压外板24固定到连杆12的位置处，在该位置处低压外板23和高压外板24的半径较大的部分高于偏心凸轮21，并且在低压外板23中形成的锁闩槽23a形成在低压外板23和高压外板24固定到连杆12的位置处，在该位置处低压外板23和高压外板24的半径较大的部分不高于偏心凸轮21。

返回参照图2，锁闩销25在曲轴11的轴向方向上可滑动地安装在连杆12上。锁闩销25形成为具有与连杆12的厚度对应的长度。在锁闩销25插入到连杆12中的状态下，锁闩销25根据油的流入量而移动到低压外板23或高压外板24侧，并且低压外板23或高压外板24与连杆12的相对位置固定，从而保持改变的压缩比。也就是说，当锁闩销25穿过低压外板23和连杆12而锁住时，低压外板23相对于连杆12不能旋转从而保持低压缩比状态，并且当锁闩销25穿过高压外板24和连杆12而锁住时，保持高压缩比状态。

为了使锁闩销25定位在连杆12内部，用于使锁闩销25从低压外板23和高压外板24移动到连杆12侧的流入孔24aa和用于排放填充在锁闩槽23a和24a内部的油的排放孔24ab形成在锁闩槽23a和24a中。流入孔24aa和排放孔24ab连接到锁闩槽23a和24a以将增压油供应到锁闩槽23a和24a或者将油从锁闩槽23a和24a排放。

参照图4和图10，当从高压缩比转换至低压缩比时，滑阀26用于排放填充在偏心凸轮21内部的油。滑阀26包括：阀主体26a，紧固到连杆12；柱塞26b，可滑动地安装在阀主体26a内部并构造成将油排放到外部；旋转防止销26c，用于抑制或防止阀主体26a与柱塞26b的相对旋转；弹簧26d，用于向阀主体26a内部弹性地支撑柱塞26b；以及盖26e，紧固到阀主体26a的端部。

在图10中，阀主体26a形成为一端封闭的筒形。阀主体26a的另一端形成为敞开以用于紧固柱塞26b。阀主体26a紧固到连杆12以定位在连杆12的第一油管路12a和第二油管路12b上。第一油管路12a和第二油管路12b形成为穿过滑阀26的外周，并且在阀主体26a的外侧，在第一油管路12a和第二油管路12b穿过的位置，沿阀主体26a的周向形成有具有预定深度的第一凹槽26aa和第二凹槽26ab。第一凹槽26aa和第二凹槽26ab分别连接到第一油管路12a和第二油管路12b。因此，向第一油管路12a供应的油通过阀主体26a的第一凹槽26aa供应到第一油管路12a。这也类似地适用于第二凹槽26ab。

排油孔26ac和压力释放孔26ad(参见图14)分别形成在第一凹槽26aa和第二凹槽26ab处以穿过阀主体26a。排油孔26ac用于将油从偏心凸轮21排放到柱塞26b，压力释放孔26ad用于通过第二油管路12b的油使柱塞26b移动。

阀排放孔26ae形成在邻近阀主体26a的另一端的位置以排放阀主体26a内部的油。

如图10所示，柱塞26b可滑动地插入到阀主体26a内部。使油从油室21a排放到外部的排油通道26ba形成在柱塞26b中。排油通道26ba穿过柱塞26b的侧表面并且沿柱塞26b的长度方向形成。排油通道26ba的入口形成在柱塞26b的侧表面上，并且当柱塞26b滑动时，入口与排油孔26ac连通。排油通道26ba的出口形成在柱塞26b的另一端。

旋转防止销26c插入在阀主体26a的内表面和柱塞26b的外表面之间以防止阀主体26a与柱塞26b的相对旋转。在柱塞26b插入到阀主体26a中的状态下，旋转防止销26c插入到形成在阀主体26a的内表面的旋转防止槽26af和形成在柱塞26b上的旋转防止槽26bc中，从而防止阀主体26a与柱塞26b的相对旋转。

盖26e插入到阀主体26a的敞开端，以抑制或防止阀主体26a分离。在盖26e中形成通孔以将柱塞26b内部的油排放到外部。

弹簧26d在阀主体26a内部设置在柱塞26b和盖26e之间，以向阀主体26a的内侧弹性地支撑柱塞26b。

油控制阀31通过电子控制单元(ecu)运转以在改变压缩比时，将油供应到第一油管路12a或第二油管路12b。当从低压缩比转换至高压缩比时，油控制阀31将增压油供应到第一油管路12a，否则，油控制阀31将增压油供应到第二油管路12b。

下面将描述根据本公开的形式的具有上述构造的可变压缩比装置。

图11至图17是示出可变压缩比装置在从低压缩比转换至高压缩比的情况下运转的状态的示图。

在发动机以低压缩比运转时，锁闩销25插入到低压外板23的锁闩槽23a中，使得低压外板23和高压外板24的突出部分处于向下状态。活塞销14的中心c2位于连杆12的小端部的中心c1的下方(参见图4的右侧和图11)，活塞13位于较低位置，从而每个缸体的压缩比降低，由此发动机以低压缩比运转。

当控制器，例如车辆的ecu想要增加发动机的压缩比时，ecu操作油控制阀31以将增压油供应到第一油管路12a。当增压油被供应到第一油管路12a时，增压油通过滑阀26的第一凹槽26aa经过滑阀26。

经过滑阀26的增压油被供应到低压外板23的锁闩槽23a和油室21a。即使在初始阶段增压油被供应到油室21a，由于锁闩销25插入到低压外板23的锁闩槽23a中，从而偏心凸轮21不旋转。当增压油被供应到低压外板23的锁闩槽23a时，增压油填充锁闩槽23a并且锁闩销25开始分离(参见图12)。当增压油完全填满锁闩槽23a时，锁闩销25从低压外板23的锁闩槽23a分离。

此后，当锁闩销25完全地从低压外板23的锁闩槽23a分离时，低压外板23被锁闩销25释放，使得低压外板23、偏心凸轮21和高压外板24的组件可旋转。当通过第一油管路12a供应增压油时，增压油开始流入辅助室21b中(参见图13)。当增压油开始流入辅助室21b时，偏心凸轮21由于辅助室21b的液压而开始旋转。然后，增压油也填充与辅助室21b连通的油室21a，由此偏心凸轮21旋转(参见图14和图15)。在偏心凸轮21旋转期间，油室21a被分隔壁22分隔，填充分隔壁22后方(图15中的右侧)的油室21a的增压油和空气等通过排出管路12c排出，从而偏心凸轮21可以顺利地旋转。

当偏心凸轮21变为完全旋转的状态(参见图16)并且增压油连续地被供应到低压外板23的锁闩槽23a时，锁闩销25插入到高压外板24的锁闩槽24a。

当锁闩销25完全插入到高压外板24的锁闩槽24a内部(参见图17)时，低压外板23、偏心凸轮21和高压外板24的组件变成无法旋转的状态，并且低压外板23和高压外板24的突出部分变成向上状态。

如上所述，当低压外板23和高压外板24的突出部分变成向上状态时，活塞销14的中心c2位于连杆12的小端部的中心c1上方的位置(参见图4的左侧)，从而发动机可以以高压缩比运转。

图18至图22是示出可变压缩比装置在从高压缩比转换至低压缩比的情况下运转的状态的示图。

为了使发动机的状态从高压缩比转换至低压缩比，ecu通过油控制阀31将增压油供应到第二油管路12b。

当增压油被供应到第二油管路12b时，增压油使锁闩销25从高压外板24分离，使得低压外板23、偏心凸轮21和高压外板24变为可旋转状态。被供应到第二油管路12b的增压油中的一部分增压油经过滑阀26流入高压外板24的锁闩槽24a，使得锁闩销25从高压外板24移动到偏心凸轮21的内部。被供应到第二油管路12b的增压油经由流入孔24aa流入高压外板24的锁闩槽24a，使得锁闩销25从锁闩槽24a分离并移动到偏心凸轮21的内部。锁闩销25从高压外板24分离，锁闩销25不连接到低压外板23或高压外板24，因此偏心凸轮21变为自由可旋转状态。

同时，流入到第二油管路12b的增压油中的其余一部分增压油使柱塞26b自滑阀26移动。被供应到第二油管路12b的增压油经由压力释放孔26ad被供应到阀主体26a的内表面和柱塞26b的外表面之间，然后经由压力释放槽26bb(参见图19)流入阀主体26a和柱塞26b之间的空间。换言之，被供应到第二油管路12b的增压油沿着压力释放槽26bb移动，并且当增压油填充阀主体26a和柱塞26b之间的空间时，柱塞26b由于增压油的压力而在阀主体26a内部移动。如图18和图19所示，当柱塞26b移动并且由此排油通道26ba的入口与阀主体26a的排油孔26ac连通时，填充偏心凸轮21的油室21a的增压油通过滑阀26排放。当排油孔26ac与排油通道26ba连通时，增压油通过第一油管路12a从油室21a移动到滑阀26。由于排油孔26ac与排油通道26ba彼此连通，在滑阀26中，增压油经由排油孔26ac穿过阀主体26a，然后通过排油通道26ba流入柱塞26b内部。流入柱塞26b内部的增压油通过阀排放孔26ae或盖26e排放到外部。

同时，被供应到第二油管路12b的增压油通过高压外板24的流入孔24aa流入锁闩槽24a。增压油被供应到锁闩槽24a。当增压油填充锁闩槽24a时，锁闩销25从锁闩槽24a分离并移动到连杆12，使得偏心凸轮21变为可旋转状态。

在可旋转状态下，空气通过排出管路12c被引入到油室21a，并且偏心凸轮21沿与当从低压缩比转换至高压缩比时的方向相反的方向(在图22中为逆时针方向)旋转。也就是说，外部空气被引入到设置在油室21a中的分隔壁22右侧的空间中，从而偏心凸轮21旋转至低压外板23和高压外板24的半径较大的部分向下的一侧。当对活塞13施加压力时，偏心凸轮21沿逆时针方向(基于图22)旋转，从而不需要将对偏心凸轮21增压的油供应到油室21a。当从高压缩比状态转换至低压缩比状态时，低压外板23和高压外板24的半径较大的部分通过施加到活塞13的压力沿向下方向旋转而无需供应增压油，使得偏心凸轮21沿逆时针方向旋转。如上所述，偏心凸轮21旋转，使得连杆12的小端部的中心c1位于活塞销14的中心c2上方的位置。

此时，如上所述，油室21a的左侧空间中的油通过第一油管路12a和滑阀26排出。

当偏心凸轮21旋转预定角度时，锁闩销25再次插入到低压外板23中。当增压油连续地被供应到高压外板24的锁闩槽24a时，锁闩销25倾向于从高压外板24移动到低压外板23。在锁闩销25与低压外板23的锁闩槽23a重合之前，锁闩销25不与低压外板23接合，使得偏心凸轮21、低压外板23和高压外板24沿逆时针方向(基于图22)旋转。当偏心凸轮21、低压外板23和高压外板24连续地旋转并且由此锁闩销25与低压外板23的锁闩槽23a重合时，锁闩销25部分地插入到低压外板23的锁闩槽23a中，使得偏心凸轮21、低压外板23和高压外板24停止旋转。

此时，低压外板23和高压外板24的半径较大的部分完全下降，从而变为低压缩比状态。也就是说，连杆12的小端部的中心c1定位成处于活塞销14的中心c2的上方(参见图4的右侧)，使得发动机可以以低压缩比运转。

ecu根据发动机的负载状态通过油控制阀31将油供应到第一油管路12a或第二油管路12b，使得可以通过将每个缸体的压缩比设置成低压缩比或高压缩比来控制发动机的运转。

根据具有上述结构的本公开的可变压缩比装置，通过使用液压改变连杆的小端部处的活塞的位置，可以容易地改变压缩比。

此外，在改变压缩比的状态下，外板的旋转受锁闩销的限制。因此，可以解决油可被压缩而改变压缩比的问题。

虽然已经结合目前被认为是实用的示例性形式描述了本公开，但是将理解的是，本公开不限于所公开的形式，而是相反地，本公开旨在涵盖包括在本公开的思想和范围内的各种修改和等同配置。