专利名称：可变压缩比装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变压缩比装置。更加特别而言，本发明涉及这样一种可变压缩 比装置，其根据驱动状况而改变燃烧腔室中的气体混合物的压缩比。
背景技术：
总体而言，热能发动机的热效率随着其压缩比增大而增大，同时，在将点火正时 (ignition timing)提前到预定水平的时候，火花点火发动机的热效率也会增大。然而，当 点火正时在高压缩比下提前时，火花点火发动机会发生异常燃烧，并可能会损坏发动机，从 而使点火正时的提前角受到限制，并且会降低输出。可变压缩比装置是一种根据操作状况来改变气体混合物的压缩比的装置。利用可 变压缩比装置，可以通过在发动机的低负载状况下增大气体混合物的压缩比，从而提高燃 料效率，并且可以通过在发动机的高负载状况下减小气体混合物的压缩比，从而防止爆震 的发生并改进发动机输出。为了实现可变压缩比，众所周知的方法是在偏心环内部形成燃油腔室，并且利用 液压使所述偏心环偏心地旋转，所述偏心环设置在连杆的较小端，所述液压通过将燃油供 应到燃油腔室内而产生；然而，在根据相关技术的可变压缩比装置中，当受到爆发压力时， 就需要增大压力，以便维持所述偏心环在燃油腔室中的位置，这是由从所述偏心环到燃油 腔室的中心之间的距离造成的，从而使得压缩比没有得到维持。另外，为了改变压缩比，会要求显著地增大燃油压力。公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理 解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有 技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种可变压缩比装置，它的优点是具有改进的结 构，以便改变气缸内部的压缩比。在本发明的一个方面，所述可变压缩比装置包括活塞、安装到所述活塞的活塞销、 曲柄轴和连杆，所述连杆的一端通过所述活塞销连接到所述活塞，所述连杆的另一端能够 旋转地接合到所述曲柄轴，所述可变压缩比装置可以包括偏心环，所述偏心环能够旋转地 接合于位于所述连杆的所述一端处的圈环中，其中所述偏心环的内圆周能够旋转地与所述 活塞销的外圆周接触，并且所述偏心环的内圆周的中心偏离所述偏心环的外圆周的中心； 操作销，所述操作销在所述活塞销中沿纵向往复运动；可变滑块，所述可变滑块选择性地接触气缸之下的所述操作销的两端中的一个，以便将两端中的一个推动到相对侧；以及导向 板，所述导向板能够滑动地支撑所述可变滑块，使得所述可变滑块相对于所述操作销的运 动方向竖直地往复运动，其中，选择性地旋转的可变轴的一端连接到所述可变滑块，并且所 述可变滑块的滑动方向受到所述可变轴的旋转的控制。在所述偏心环的外圆周上可以形成安装凹槽，并且沿圆周方向在所述安装凹槽的 两个横向端处形成燃油孔。安装突出部可以接合到所述安装凹槽，并且沿所述安装突出部的向前和向后方向 在所述连杆的所述一端中形成燃油腔室，其中所述燃油腔室由安装盖覆盖，以便对所述安 装突出部进行密封。在所述连杆中可以形成燃油供应沟槽，以便将燃油供应到所述燃油孔，其中在所 述偏心环中形成燃油进入孔，以便从所述燃油连杆的燃油供应沟槽接收燃油。所述活塞销可以包括燃油输入孔，以与所述偏心环的燃油进入孔流体连通，以便 从所述连杆的燃油供应沟槽接收燃油，并且包括燃油供应孔，其中在所述操作销中形成控 制沟槽，所述控制沟槽与所述活塞销的燃油进入孔流体连通，并且所述控制沟槽选择性地 与所述活塞销的燃油供应孔中的一个流体连通，以便根据所述操作销的纵向运动而将燃油 供应到所述燃油腔室中的一个中，并且其中所述操作销在其两个端部处进一步包括沿纵向 方向形成的燃油排出沟槽，并且其中通过与所述操作销中的所述燃油排出沟槽中的一个流 体连接，而将位于所述腔室中的另一个中的燃油经过不与所述控制沟槽连接的所述燃油供 应孔排出。所述连杆的圈环可以包括沿着所述圈环的内圆周形成的循环凹槽，并且其中所述 循环凹槽连接到所述偏心环的燃油孔。在所述可变滑块的内表面上可以形成突出部，以对应于所述操作销的两端，并且 可以将所述突出部设置为彼此并不沿同样的运动方向对应。所述可变轴和所述可变滑块可以由操作臂连接，其中在所述可变轴的外圆周上形 成轴环以整体地旋转，所述可变轴和所述操作臂由所述轴环处形成的第一铰链部连接，所 述操作臂通过第二铰链部与所述可变滑块连接，并且随着所述可变轴沿一个方向选择性地 旋转，通过所述第一铰链部和所述第二铰链部所述操作臂使所述可变滑块能够作直线往复 运动。在所述导向板的一侧上可以形成导轨，以便引导所述可变滑块向前和向后作往复 运动，并且在所述导轨之下形成固定块，以便固定所述导向板。可变轴可以由单独地设置的真空致动器所驱动。根据具有本发明的上述配置的可变压缩比装置，可以减少部件数量并简化该配 置，这是因为其并未利用燃油压力或者电动机使偏心环旋转。另外，由于从所述偏心环的中心到所述燃油腔室的距离较大，所以即使由较小的 力也可以实现较大的转矩。通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实 施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐 明。
图1是根据本发明的示例性可变压缩比装置的立体图。图2是根据本发明的示例性可变压缩比装置的分解立体图。图3是显示根据本发明的示例性可变压缩比装置的驱动部分的分解立体图。图4是显示根据本发明的示例性可变压缩比装置的滑块的立体图。图5是显示根据本发明的示例性可变压缩比装置的活塞销的立体图。图6为图5的分解立体图。图7是显示根据本发明的示例性可变压缩比装置的活塞销的操作的视图。图8是显示当根据本发明的示例性可变压缩比装置应用到连杆的较小端时的横 截面图。图9是显示图8中的结构的立体图。图10为图9的分解立体图。图11是示意性地显示偏心环内部的立体图，所述偏心环应用到根据本发明的示 例性可变压缩比装置。图12是显示根据本发明的示例性可变压缩比装置的压缩比的可变轴的操作的视 图。图13是显示根据本发明的示例性可变压缩比装置的压缩比的可变滑块的操作的 视图。图14是显示连杆内部的视图，所述连杆按照根据本发明的示例性可变压缩比装 置的压缩比而操作。图15是显示根据活塞的压缩比而改变高度的视图，所述活塞应用到根据本发明 的示例性可变压缩比装置。应理解的是，附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表 示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺 寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施例方式现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中 并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书 并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实 施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种 选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。图1是根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的立体图。图2是根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的分解立体图。图3是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的驱动部分的分解 立体图。图4是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的滑块的立体图。
图5是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的活塞销的立体图。图6为图5的分解立体图。图7是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的活塞销的操作的 视图。图8是显示当根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置应用到连杆的较 小端时的横截面图。图9是显示图8中的结构的立体图。图10为图9的分解立体图。图11是示意性地显示偏心环内部的立体图，所述偏心环应用到根据本发明的示 例性实施方案的可变压缩比装置。图12是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的压缩比的可变轴 的操作的视图。图13是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置的压缩比的可变滑 块的操作的视图。图14是显示连杆内部的视图，所述连杆按照根据本发明的示例性实施方案的可 变压缩比装置的压缩比而操作。图15是显示根据活塞的压缩比而改变高度的视图，所述活塞应用到根据本发明 的示例性实施方案的可变压缩比装置。参考图1和图2，根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比装置包括可变轴 100、活塞200、连杆300、偏心环400、活塞销410、操作销420、操作臂500以及可变滑块510， 连杆300在其中具有控制沟槽425。可变轴100通过致动器600选择性地沿一个方向旋转，致动器600单独设置在气 缸体外部。致动器600可以是任意一种，只要其能够驱动可变轴100，例如为真空致动器。在该配置中，安装在气缸体中的活塞200沿着气缸150的内壁往复运动，使得设 置在其下的曲柄轴10旋转，并且活塞200连接到连杆300的上端(在下文中，称其为较小 端)。另外，偏心环400设置为与较小端310中的圈环320的内圆周接触地旋转。另外，活塞销410插入偏心环400中。也即，偏心环400的内圆周与活塞销410的外圆周接触，并且偏心环400的外圆周 与较小端310的内圆周接触。用于改变发动机的压缩比的偏心环400与活塞销410共轴设置，并且偏心环400 的外圆周偏离较小端310的中心。另外，如图11所示，在偏心环400的外圆周上形成安装凹槽401。虽然在本发明的示例性实施方案中，安装凹槽401的形状为具有倒圆边缘的四边 形，但是任何形状都是可以的，只要其能够稳固地保持安装突出部406，这将在下文中进行 描述。安装突出部406在配合到安装凹槽401中时，以预定高度从安装凹槽401向外突
出ο
另外，在安装凹槽401的两个横向侧面处沿着其圆周方向在安装凹槽401的底部 上形成燃油孔450。在偏心环400的内圆周中形成燃油循环凹槽404和405，并且燃油孔450分别流体 连接到燃油循环凹槽404和405，以便选择性地与连杆300的燃油供应沟槽301连通，这将 在下文中进行描述。在燃油循环凹槽404和405中，燃油经过燃油循环凹槽404而被供应，并且经过另 一个燃油循环凹槽405而被排出，反之亦然。另外，如图9和10所示，设置盖407，以便对安装突出部406的外侧进行密封。也即，当安装突出部406配合到安装凹槽401中且安装突出部406稳固地覆盖有 安装盖407时，在偏心环400的外圆周和安装盖407之间限定了空间，并且通过安装突出部 406将该空间分割为两侧，以便充当燃油腔室408和409。对于该配置，由于经过燃油孔450选择性地供应燃油，所以液压选择性地施加于 燃油腔室408和409中。也即，燃油腔室408和409由安装突出部406分隔为两侧，使得液压选择性地施加 到燃油腔室408和409，安装突出部406位于两者之间，安装突出部406和偏心环400作相 对运动。另外，如图5至7所示，在连杆300中形成燃油供应沟槽301，以便将燃油供应到燃 油腔室408和409。为此目的，偏心环400包括在燃油循环凹槽404和405之间形成达到其外圆周的 燃油进入孔455，以便从燃油供应沟槽301接收燃油。活塞销410包括燃油输入孔470和两个燃油供应孔480，其中燃油输入孔470与 偏心环400的燃油进入孔455流体连接，并且两个燃油供应孔480分别流体连接到偏心环 400的燃油循环凹槽404和405。操作销420安装为沿着活塞销410内部的壁往复运动。对于该结构，可以通过将操作销420插入到活塞销410内，然后利用配合到活塞销 410两端的卡环412和挡块411，从而更稳固地结合所述销。另外，弹性构件423和球4 可以设置在操作销420的外表面中，以便提高操作销 420的操作性。球424由弹性构件423弹性地支撑，并且锁定于凹槽中，所述凹槽在活塞销 410的外圆周中形成以对应于球424，从而在操作销420滑动时可以稳定地保持低压缩比或 高压缩比。在该配置中，在操作销420中形成控制沟槽425。另外，操作销420包括两个燃油 排出沟槽490，并且在两个燃油排出沟槽490之间形成控制沟槽425。在该配置中，由于操作销420左右往复运动，从燃油沟槽301供应到活塞销41的 燃油输入孔470的燃油选择性地经过燃油供应孔480中的一个而供应到燃油腔室408和 409中的一个中，燃油腔室408和409由安装突出部406而隔开。操作销420的两个燃油排出沟槽490中的一个选择性地连接到操作销420的燃油 供应孔480中的一个，使得由安装突出部406隔开的燃油腔室408和409中的另一个经过 燃油供应孔480的另一个而排出，燃油供应孔480根据操作销420的运动方向而连接到两 个燃油排出沟槽490中的一个。
同时，如图3所示，可变轴100通过单独设置的致动器600而围绕轴线旋转。致动 器600可以为真空致动器，如上文所述。在该配置中，至少两个轴环110可以连接到可变轴100的外圆周，以便固定到气缸 体。轴环110可以通过诸如螺栓的具体紧固件而固定到气缸体。另外，两个操作臂500连接到可变轴100的外圆周。在操作臂500的端部处形成第一铰链部501，以便与在可变轴100的外圆周处形成 的第一铰链部501结合，同时第二铰链部502在其它端部处形成，并且铰接到可变滑块510， 这将在下文中进行描述。第一和第二铰链部501和502使一对操作臂500与一对可变滑块510连接，从而 当可变轴100沿一个方向旋转时，它们整体地旋转。也即，可变轴100和操作臂500通过第一铰链部501而以铰链连接，并且操作臂 500和可变滑块510通过第二铰链部502而以铰链连接，第二铰链部502在操作臂500的其 它端部处形成。也即，由于可变轴100通过致动器600沿着一个方向旋转，通过第一铰链部501而 旋转的操作臂500作直线往复运动。因此，以铰链连接到操作臂500的第二铰链部502的可变滑块510也作往复运动。在该配置中，设置有具有导轨525的导向板520，用于在可变滑块510的外表面上 作直线运动。也即，导轨525为直线凹槽，并且在可变滑块510的一侧上形成配合于导轨525中 的突出部512。另外，在可变滑块510的相对侧上形成突出部511。突出部511设置为对应于操作销420的两端421和422。另外，突出部511设置为彼此并不沿前后方向对应。也即，如图4所示，当可变滑块510沿一条竖直线定位为彼此面对时，突出部511 并不沿该竖直线定位，从而随着可变滑块510选择性地向前和向后运动，可变滑块510中的 任意一个的突出部511选择性地挤压操作销420的端部421和422。导向板520可以是能够通过导轨525引导可变滑块510作直线运动并且具有能够 确保运动距离的区域的板。另外，固定可变滑块510和导向板520的固定块530设置于导向板520之下。固定块530设置为利用连接构件将导向板520稳固地固定于气缸体中。下面将描述具有根据本发明的示例性实施方案的上述配置的可变压缩比装置的 操作。首先，如图12A所示，随着可变轴100在切换到低压缩比时通过致动器600而例如 沿一个方向(在本实施方案中的顺时针方向)旋转，操作臂500和可变滑块510移动到可 变轴100。之后，如图13A所示，可变滑块510中的任意一个的突出部511挤压操作销420的 一端 421。在该操作中，操作销420滑动到一侧，并且其中的控制沟槽425打开，从而控制该 沟槽的路径。
也即，如图14A所示，经过连杆300的燃油供应沟槽301供应的燃油选择性地经过 控制沟槽425而被供应到偏心环400，控制沟槽425在操作销420中的一侧处形成。因此，如图15A所示，固定到偏心环400的安装突出部406通过一侧处的燃油腔室 408中产生的液压而旋转，并且偏心环400通过上述旋转而沿一个方向旋转。同时，如图12B所示，与切换到低压缩比相反，在切换到高压缩比时，随着可变轴 100通过致动器600而沿相反方向旋转，操作臂500和可变滑块510远离可变轴100而移 动。之后，如图1 所示，另一可变滑块510的突出部511挤压操作销420的一端422。在该操作中，操作销420移动到另一侧，并且其中的另一控制沟槽423打开，从而 控制该沟槽的路径。也即，如图14B所示，经过连杆300的燃油供应沟槽301供应的燃油选择性地经过 另一控制沟槽425而被供应到偏心环400，另一控制沟槽425在操作销420中形成。因此，如图15B所示，固定到偏心环400的安装突出部406通过燃油腔室409中产 生的液压而旋转，并且偏心环400通过上述操作而沿相反方向旋转。如上文所述，由于偏心环400的旋转方向通过活塞销420的滑动方向而选择性地 改变，所以产生了图15中所示的高度差“d”，从而改变了活塞200的高度。相应地，可以调节气缸内部的压缩比。为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于
参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面 的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根 据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发 明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各 种示例性实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及 其等效形式所限定。
权利要求
1.一种可变压缩比装置，包括活塞、安装到所述活塞的活塞销、曲柄轴和连杆，所述连 杆的一端通过所述活塞销连接到所述活塞，所述连杆的另一端能够旋转地接合到所述曲柄 轴，所述可变压缩比装置包括偏心环，所述偏心环能够旋转地接合于位于所述连杆的所述一端处的圈环中，其中所 述偏心环的内圆周能够旋转地与所述活塞销的外圆周接触，并且所述偏心环的内圆周的中 心偏离所述偏心环的外圆周的中心；操作销，所述操作销在所述活塞销中沿纵向往复运动；可变滑块，所述可变滑块选择性地接触气缸之下的所述操作销的两端中的一个，以便 将所述两端中的一个推动到相对侧；以及导向板，所述导向板能够滑动地支撑所述可变滑块，使得所述可变滑块相对于所述操 作销的运动方向竖直地往复运动，其中，选择性地旋转的可变轴的一端连接到所述可变滑块，并且所述可变滑块的滑动 方向受到所述可变轴的旋转的控制。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中在所述偏心环的外圆周上形成安装凹槽，并且沿圆周方向在所述安装凹槽的两个横向 端处形成燃油孔。
3.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中安装突出部接合到所述安装凹槽，并且沿所述安装突出部的向前和向后方向在所 述连杆的所述一端中形成燃油腔室，其中所述燃油腔室由安装盖覆盖，以便对所述安装突出部进行密封。
4.根据权利要求2所述的可变压缩比装置，其中在所述连杆中形成燃油供应沟槽，以便将燃油供应到所述燃油孔。
5.根据权利要求4所述的可变压缩比装置，其中在所述偏心环中形成燃油进入孔，以 便从所述燃油连杆的燃油供应沟槽接收燃油。
6.根据权利要求5所述的可变压缩比装置，其中所述活塞销包括燃油输入孔，以与所 述偏心环的燃油进入孔流体连通，以便从所述连杆的燃油供应沟槽接收燃油，并且包括燃 油供应孔。
7.根据权利要求6所述的可变压缩比装置，其中在所述操作销中形成控制沟槽，所述控制沟槽与所述活塞销的燃油进入孔流体连 通，并且所述控制沟槽选择性地与所述活塞销的燃油供应孔中的一个流体连通，以便根据 所述操作销的纵向运动而将燃油供应到所述燃油腔室中的一个中，并且其中所述操作销在其两个端部处进一步包括沿纵向方向形成的燃油排出沟槽，并且其中通过与所述操作销中的所述燃油排出沟槽中的一个流体连接，而将位于所述腔室 中的另一个中的燃油经过不与所述控制沟槽连接的所述燃油供应孔排出。
8.根据权利要求7所述的可变压缩比装置，其中所述连杆的圈环包括沿着所述圈环的 内圆周形成的循环凹槽，并且其中所述循环凹槽连接到所述偏心环的燃油孔。
9.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中在所述可变滑块的内表面上形成突出部，以对应于所述操作销的两端，并且将所述突 出部设置为彼此并不沿同样的运动方向对应。
10.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中 所述可变轴和所述可变滑块由操作臂连接。
11.根据权利要求10所述的可变压缩比装置，其中在所述可变轴的外圆周上形成轴环以整体地旋转，所述可变轴和所述操作臂由所述轴 环处形成的第一铰链部连接，所述操作臂通过第二铰链部与所述可变滑块连接，并且随着 所述可变轴沿一个方向选择性地旋转，通过所述第一铰链部和所述第二铰链部所述操作臂 使所述可变滑块能够作直线往复运动。
12.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中在所述导向板的一侧上形成导轨，以便引导所述可变滑块向前和向后作往复运动，并 且在所述导轨之下形成固定块，以便固定所述导向板。
13.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中 可变轴由单独设置的真空致动器所驱动。
全文摘要
本发明涉及一种可变压缩比装置，所述可变压缩比装置包括活塞、活塞销和连杆，所述连杆的一端通过所述活塞销连接到所述活塞，所述可变压缩比装置可以包括偏心环，所述偏心环能够旋转地接合于位于所述连杆的所述一端处的圈环中，其中所述偏心环的内圆周能够旋转地与所述活塞销的外圆周接触；操作销，所述操作销在所述活塞销中沿纵向往复运动；可变滑块，所述可变滑块选择性地接触气缸之下的所述操作销的两端中的一个，以便将两端中的一个推动到相对侧；以及导向板，所述导向板能够滑动地支撑所述可变滑块，其中，选择性地旋转的可变轴的一端连接到所述可变滑块，并且所述可变滑块的滑动方向受到所述可变轴的旋转的控制。
文档编号F02D15/02GK102086811SQ201010262358
公开日2011年6月8日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年12月2日
发明者孔镇国, 李银浩, 禹秀亨 申请人:现代自动车株式会社