专利名称：可变压缩比的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变压缩比的装置，更加特别而言，本发明涉及这样一种可变压 缩比的装置，其能够对应于发动机的驱动状况而改变燃烧腔室中的混合物的压缩比。
背景技术：
总体而言，内燃机的热效率随着其压缩比增大而增大，并且如果在一定程度上将 点火正时(ignition timing)提前的话，火花点火发动机的热效率也会增大。然而，如果火花点火发动机的点火正时在高压缩比下提前的话，则可能会发生异 常燃烧，并可能会损坏发动机。因此，点火正时不能够提前太多，从而发动机输出可能会恶 化。可变压缩比(VCR)的装置根据发动机的驱动状况来改变空气燃料混合物的压缩 比。所述可变压缩比的装置在发动机的低载状况下提高空气燃料混合物的压缩比，以 改进燃油里程。相反，可变压缩比的装置在发动机的高载状况下降低空气燃料混合物的压缩比， 以防止爆震的发生，并改进发动机输出。传统的可变压缩比的装置能够根据发动机的驱动状况来获得预定的空气燃料混 合物的压缩比，但是无法获得分别对应于进气/压缩/膨胀/排气冲程的不同冲程。特别而言，如果膨胀冲程比压缩冲程长的话，可以进一步的提高热效率。然而，根 据传统的可变压缩比的装置，很难使得膨胀冲程比压缩冲程长。此外，优选地，可以是在低载条件下的高压缩比/低排放量以及在高载条件下的 低压缩比/高排放量，以获得低燃料消耗和高功率输出。在此处，因为油压或者电动机等必须作为致动器来进行设置以改变汽缸容量的压 缩比，因此由于大容量的电动机而增大了泵的尺寸，并增大了电负载。公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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一般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的装置，它的优点是在汽缸内部控 制压缩比，并增强燃油里程。在本发明的一个方面当中，一种可变压缩比的装置，包括活塞、曲柄轴和连杆，所 述连杆包括小端部和大端部，该小端部通过活塞销而可转动地连接至所述活塞，该大端部可转动地连接至所述曲柄轴，所述可变压缩比的装置可以包括偏心轴承，该偏心轴承与所 述活塞销的外圆周相接触，其中所述偏心轴承的外圆周与形成在所述连杆的小端部上的环 的内圆周相接触，所述偏心轴承的外圆周的中心部分与该偏心轴承的内圆周的中心部分偏 心；棘齿杆，该棘齿杆可滑动地联接在所述活塞销内部，并可沿着活塞销内部的纵向方向进 行移动，从而根据所述棘齿杆的纵向运动而在所述偏心轴承和所述连杆的小端部之间进行 选择性地相对转动；可变滑块，该可变滑块选择性地接触所述棘齿杆的两个端部的其中一 个，并置于汽缸的两侧，以用来在相反的方向上推动所述棘齿杆的两个端部的其中一个；以 及导向板，该导向板用来沿着所述棘齿杆的竖直方向而往复移动两个可变滑块，其中可变 轴的一端连接至所述可变滑块，所述可变滑块的滑动方向被该可变轴的转动所控制。所述装置还可以包括形成在所述偏心轴承的外圆周的油槽，其中，将所述油槽分 隔的分隔部一体形成在所述小端部当中的所述环的内圆周上，且该分隔部接合在所述油槽 内，并且其中多个油孔沿着所述油槽的圆周方向形成在该油槽的横向侧面上。所述装置还可以包括形成在所述连杆内部的供油通道，以用来将油通过所述油孔 而供应至所述油槽，其中所述偏心轴承包括油输入通道，该油输入通道与所述连杆的供油 通道流体连接。所述活塞销可以包括进油通道，该进油通道与所述偏心轴承的油输入通道流体连 接，且该活塞销包括多个油输出通道。可以沿着所述棘齿杆的外圆周形成控制油道，通过所述偏心轴承的油输入通道和 所述活塞销的进油通道而从所述供油通道供应的油，根据所述棘齿杆的往复运动来选择性 地供应至所述多个油输出通道的其中一个，该选择性地供应至所述多个油输出通道的其中 一个是通过所述活塞销的控制油道来进行的，该控制油道选择性地连接至所述活塞销的多 个油输出通道的其中一个，所述油输出通道与被所述分隔部隔离的所述油槽的一侧进行流 体连接。所述偏心轴承可以包括沿着该偏心轴承的内圆周形成的多个内槽，所述多个内槽 与所述活塞销的各自的油输出通道流体连通，并分别与形成在所述油槽的一侧和另一侧当 中的油孔流体连接。所述可变滑块的内圆周上可以形成有突出部，从而分别对应所述棘齿杆的两个端 部，且布置两个突出部，从而分别在每个移动方向上来回重新定位(be relocated back and forth)ο所述可变轴和可变滑块可以通过连接轴进行连接。转接件可以安装在所述可变轴的外圆周上从而进行一同转动，所述可变轴和所述 连接轴通过布置在所述转接件上的第一铰链而互相连接，所述连接轴通过第二铰链而连接 至所述可变滑块，并且所述连接轴的转动运动通过所述第一铰链和所述第二铰链而转变成往复运动。可以沿着所述导向板的一侧形成导轨，以用来导向所述可变滑块往复地来回移 动，并且固定块形成在所述导轨的下侧，以用来固定地连接该导向板。所述可变轴可以被独立的真空型致动器操作。本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的本 发明的附图和随后的具体实施方式
中将是显而易见的，或者将在并入本文中的本发明的附图和随后的具体实施方式
中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式
共同用于解释本发明 的特定原理。
图1是根据本发明的应用至汽缸体的示例性的可变压缩比的装置的立体图。图2显示了根据本发明的示例性实施例，在从低压缩比转变至高压缩比或别的方 式的情况下，可变压缩比的装置的工作状态。图3显示了图2的主要部分。图4显示了根据本发明的示例性实施例，在从高压缩比转变至示例性的低压缩比 情况下，油在活塞内部流动的工作状态。图5是围绕图4的轴线旋转90度方向而观察到的横截面图。图6是根据本发明的应用至示例性的可变压缩比的装置的偏心轴承的立体图。应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的图 解本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的具体设计特征，包括例如具体的 尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。在这些图形中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记是指本发明的相同或等效的 部分。
具体实施例方式接下来将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实 施例的实例。虽然本发明将结合示例性实施例得到进行描述，但是应当了解，本说明书并非 旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例， 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替换、修 改、等效形式以及其它实施例。以下将参考附图来对本发明的示例性实施例进行详细描述。图1是根据本发明示例性实施例的应用至汽缸体的可变压缩比的装置的立体图。图2显示了根据本发明的示例性实施例，在从低压缩比转变至高压缩比或别的方 式的情况下，可变压缩比的装置的工作状态。图3显示了图2的主要部分。图4显示了根据本发明示例性实施例，在从高压缩比转变至低压缩比的情况下， 油在活塞内部流动的工作状态。图5是围绕图4的轴线旋转90度而观察到的横截面图。图6是根据本发明示例性实施例的应用至可变压缩比的装置的偏心轴承的立体 图。如图1至图6所示，根据本发明示例性实施例的可变压缩比的装置包括可变轴 100、活塞200、连接轴120和可变滑块130。可变轴100可转动地安装在汽缸体的外部，从而被致动器500选择性地转动。致动器500可以是任何能够操作可变轴100的任何装置，例如真空致动器等等。此处，布置在汽缸体内部的活塞200沿着汽缸体的内壁往复移动，接着，安装在活塞200下侧的曲柄轴400转动。活塞200和连杆300通过环210而互相连接，该环210形 成在连杆300的小端部。此外，偏心轴承230安装在210和活塞销220之间。换言之，偏心轴承230的内表面接触活塞销220的外圆周，该偏心轴承230的外圆 周接触形成在连杆300的端部的环210的内圆周，并且偏心轴承230的外圆周与该偏心轴 承230的内圆周偏心。此时，用来改变压缩比的偏心轴承230与活塞销220同轴，偏心轴承230的外圆周 与活塞销220的中心部分偏心。此外，油槽240形成在偏心轴承230的外圆周上。此处，用来分隔油槽MO的分隔部241形成在连杆300的小端部的内圆周上。因此，油槽240被分隔部Ml隔开。当液压施加至油槽MO的时候，偏心轴承230 绕活塞销220转动。此外，如图6所示，两个油孔242在偏心轴承230内设于油槽MO的远端部分。当一个油孔242可以是将油供应至内部的孔的时候，另一个油孔242可以是将油 排出油槽240的孔，反之亦然。偏心轴承230还可以包括多个内槽M5，该内槽245沿着偏心轴承230的内表面形 成，并分别流体连接至油孔对2。此外，单独的供油通道250可以设于连杆300内部，从而将油供应至油槽M0。安装有棘齿杆沈0，使之沿着形成在活塞销220内部的中空壁移动。偏心轴承230包括油输入通道对9，以与连杆300的供油通道250流体连通，且活 塞销220包括进油通道251，从而流体连接至偏心轴承230的油输入通道M9。从而，在棘齿杆沈0的往复运动期间，活塞销220的进油通道251通过油输入通道 249和进油通道251而接收来自连杆300的供油通道250的油。活塞销220包括两个出油通道255，并且在棘齿杆沈0的往复运动期间，控制油道 270选择性地连接至两个出油通道255的其中一个。活塞销220的两个出油通道255与偏心轴承230的各自的内槽245流体连通，其 中各自的内槽245与油孔242互相流体连接。此处，如图4所示，油排放通道253形成在棘齿杆沈0的两个端部的内部，并且控 制油道270围绕棘齿杆沈0的外圆周而形成在中部。从而，根据棘齿杆沈0的往复运动，油通过供油通道250而进行供应，接着所述油 通过油孔242而被控制油道270选择性地供应至油槽MO的一侧，其中所述控制油道270 连接至出油通道255之一，所述油槽240被分隔部241所分隔。相对照而言，当控制油道270连接至出油通道255之一的时候，另一个出油通道 255连接至排放通道253之一，从而油槽240的另一侧当中的油通过所述排放通道253之一 而被排放，其中所述油槽240被分隔部241所分隔。此时，可变轴100被单独的致动器500沿着轴向方向转动。致动器500可以是如上所述的真空型的致动器。两个转接件Il0安装在可变轴100的各自的外圆周上。所述一对转接件110根据可变轴100的转动来执行一对连接轴120和一对可变滑块130的整体操作。如图2所示，第一铰链111形成在转接件110的一端。转接件110通过第一铰链111连接至连接轴120，连接轴120通过第二铰链121连 接至可变滑块130，该第二铰链121形成在连接轴120的另一端上。换言之，当可变轴100被制动器500在一个方向上转动的时候，连接轴120的转动 运动凭借转接件110，通过第一铰链111而将可变轴100的运动转变成直线运动。利用这种方式，连接至第二铰链121的可变滑块130通过连接轴120而直线移动。此处，导向板140设在可变滑块130上，以用来对其直线运动进行导向，并且导轨 132设置在其中。此外，多个突出部131中的每一个都形成在每个可变滑块130的外观表面上。突出部131设置成对应于棘齿杆沈0的两个端部沈1。此外，突出部131的两侧来回重新定位。当两个可变滑块130沿互相直线面对的虚拟线定位的时候，突出部131在该虚拟 线上重新定位。此时，当可变滑块130选择性地来回移动的时候，多个可变滑块130中一个 在棘齿杆沈0的一端261上施加力。提供导向板140以用来对可变滑块130穿过导轨132的直线运动进行导向，且该 导向板形成为大板的形状，以用来确保移动距离。此外，固定块150形成在导向板140的下侧，以支撑可变滑块130和导向板140。固定块150通过固定构件而将可变滑块130和导向板140支撑到汽缸体的内部。以下将详细描述根据本发明示例性实施例的可变压缩比的装置的操作。首先，可变轴100的转动方向被致动器500选择性地控制。如图2的㈧部分和图3的㈧部分所示，当在从低压缩比转变至高压缩比的情 形下可变轴100沿着顺时针方向转动的时候，连接轴120和可变滑块130朝着可变轴100 移动。接着，形成在一个可变滑块130上的突出部131在棘齿杆沈0的一个端部261上 施加力。此时，如图4左侧所示，棘齿杆260可滑动地移动，从而控制油道270将油供应至 图4当中的左侧的出油通道255，如图5左侧所示，根据本发明示例性实施例的装置实现了 高压缩比。如图2的B部分和图3的B部分所示，在转变至低压缩比的情形下，所述装置以相 反的方式进行操作。此时，如图4右侧所示，棘齿杆260可滑动地移动，从而控制油道270将油供应至 图4当中的右侧的出油通道255，如图5右侧所示，根据本发明示例性实施例的装置实现了 低压缩比。从而，如图4和图5所示，控制油道270选择性地与出油通道255中的一个连通， 从而所述油供应至偏心轴承230的目标油孔242。通过这种方式，由于通过棘齿杆沈0的滑动运动油被选择性地供应至由分隔部 241隔开的一个油槽M0，因此偏心轴承230沿着一个方向转动。因此，如图4和图5所示，活塞200的高度通过偏心轴承230而可变达高度d，从而控制汽缸内部的压缩比。从之前的描述中可以看出，由于省去了用来转动偏心轴承的液压或者电动马达， 可变压缩比的装置的优点是减少了部件数量，并简化了结构。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“内部”、“内”、和“外”是用于参考图 中显示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。前述对本发明的具体示例性实施例的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并 非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可 以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于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不同的示 例性实施例以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同 形式所限定。
权利要求
1.一种可变压缩比的装置，包括活塞、曲柄轴和连杆，所述连杆包括小端部和大端部， 该小端部通过活塞销而可转动地连接至所述活塞，该大端部可转动地连接至所述曲柄轴， 所述装置包括偏心轴承，该偏心轴承与所述活塞销的外圆周相接触，其中所述偏心轴承的外圆周与 形成在所述连杆的小端部上的环的内圆周相接触，所述偏心轴承的外圆周的中心部分与该 偏心轴承的内圆周的中心部分偏心；棘齿杆，该棘齿杆可滑动地联接在所述活塞销内部，并可沿着活塞销内部的纵向方向 进行移动，从而根据所述棘齿杆的纵向运动而在所述偏心轴承和所述连杆的小端部之间进 行选择性地相对转动；可变滑块，该可变滑块选择性地接触所述棘齿杆的两个端部中的一个，并设置于汽缸 的两侧，以用来在相反的方向上推动所述棘齿杆的两个端部中的一个；以及导向板，该导向板用来沿着所述棘齿杆的竖直方向而往复移动两个可变滑块，其中可变轴的一端连接至所述可变滑块，所述可变滑块的滑动方向被该可变轴的转动 所控制。
2.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，还包括形成在所述偏心轴承的外圆周的油 槽，其中将所述油槽分隔的分隔部一体形成在所述小端部当中的所述环的内圆周上并接合 在所述油槽内，并且其中多个油孔沿着所述油槽的圆周方向形成在该油槽的横向侧面上。
3.如权利要求2所述的可变压缩比的装置，还包括形成在所述连杆内部的供油通道， 以用来将油通过所述油孔而供应至所述油槽。
4.如权利要求3所述的可变压缩比的装置，其中所述偏心轴承包括油输入通道，该油 输入通道与所述连杆的供油通道流体连接。
5.如权利要求4所述的可变压缩比的装置，其中所述活塞销包括进油通道，该进油通 道与所述偏心轴承的油输入通道流体连接，且该活塞销包括多个油输出通道。
6.如权利要求5所述的可变压缩比的装置，其中沿着所述棘齿杆的外圆周形成有控制 油道，通过所述偏心轴承的油输入通道和所述活塞销的进油通道而从所述供油通道供应的 油根据所述棘齿杆的往复运动来选择性地供应至所述多个油输出通道中的一个，该选择性 地供应至所述多个油输出通道的其中一个是通过所述活塞销的控制油道来进行的，该控制 油道选择性地连接至所述活塞销的多个油输出通道中的一个，所述油输出通道与被所述分 隔部隔离的所述油槽的一侧进行流体连接。
7.如权利要求6所述的可变压缩比的装置，其中所述偏心轴承包括沿着该偏心轴承的 内圆周形成的多个内槽，所述多个内槽与所述活塞销的各自的油输出通道流体连通，并分 别与形成在所述油槽的一侧与另一侧当中的油孔流体连接。
8.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变滑块的内圆周上形成有突出 部，从而分别对应所述棘齿杆的两个端部，且布置两个突出部，从而分别在每个移动方向上 来回重新定位。
9.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变轴和可变滑块通过连接轴进 行连接。
10.如权利要求6所述的可变压缩比的装置，其中转接件安装在所述可变轴的外圆周 上从而进行一同转动，所述可变轴和所述连接轴通过布置在所述转接件上的第一铰链而互相连接，所述连接轴通过第二铰链而连接至所述可变滑块，并且所述连接轴的转动运动通 过所述第一铰链和所述第二铰链而转变成往复运动。
11.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中导轨沿着所述导向板的一侧形成，以 用来导向所述可变滑块往复地来回移动，并且固定块形成在所述导向板的下侧，以用来固 定地连接该导向板。
12.如权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变轴被单独的真空型致动器 操作。
13.一种可变压缩比的装置，包括活塞、曲柄轴和连杆，所述连杆包括小端部和大端 部，该小端部可转动地连接至所述活塞，该大端部可转动地连接至所述曲柄轴，所述装置包 括偏心轴承，该偏心轴承与活塞销的外圆周相接触，其中所述偏心轴承的外圆周与形成 在所述连杆的小端部上的环的内圆周相接触，所述偏心轴承的外圆周的中心部分与该偏心 轴承的内圆周的中心部分偏心；棘齿杆，该棘齿杆设置在形成于所述活塞销内部的中空部分上，并沿着该活塞销内部 的纵向方向而可滑动地安装；可变滑块，该可变滑块布置成选择性地接触所述棘齿杆的两个端部中的一个，并置于 汽缸的两侧，以用来在相反的方向上推动所述棘齿杆的两个端部中的一个；导向板，该导向板用来沿着所述棘齿杆的竖直方向而往复移动两个可变滑块；以及 连接轴，该连接轴用来连接可变轴和所述可变滑块，其中转接件安装在所述可变轴的外圆周上从而进行一同转动，所述可变轴和所述连接 轴通过布置在所述转接件上的第一铰链而互相连接，所述连接轴通过第二铰链而连接至所 述可变滑块，并且所述连接轴的转动运动通过所述第一铰链和所述第二铰链而转变成往复 运动。
14.一种可变压缩比的装置，包括活塞、曲柄轴和连杆，所述连杆包括小端部和大端 部，该小端部可转动地连接至所述活塞，该大端部可转动地连接至所述曲柄轴，所述装置包 括偏心轴承，该偏心轴承与活塞销的外圆周相接触，其中所述偏心轴承的外圆周与形成 在所述连杆的一端上的环的内圆周相接触，所述偏心轴承的外圆周的中心部分与该偏心轴 承的内圆周的中心部分偏心；棘齿杆，该棘齿杆设置于形成在所述活塞销内部的中空部分上，并沿着该活塞销内部 的纵向方向而可滑动地安装；可变滑块，该可变滑块布置成选择性地接触所述棘齿杆的两个端部中的一个，并置于 汽缸的两侧，以用来在相反的方向上推动所述棘齿杆的两个端部中的一个；导向板，该导向板用来沿着所述棘齿杆的竖直方向而往复移动两个可变滑块； 连接轴，该连接轴用来连接可变轴和可变滑块；导轨，该导轨形成在所述导向板的一侧，以用来导向所述可变滑块往复地来回移动；以及固定块，该固定块形成在所述导轨的下侧，以用来固定地连接所述导向板， 其中转接件安装在所述可变轴的外圆周上从而进行一同转动，所述可变轴和所述连接轴通过布置在所述转接件上的第一铰链而互相连接，所述连接轴通过第二铰链而连接至所 述可变滑块，并且所述连接轴的转动运动通过所述第一铰链和所述第二铰链而转变成往复 运动。
全文摘要
一种可变压缩比的装置，包括活塞、曲柄轴和连杆，所述可变压缩比的装置可以包括偏心轴承，该偏心轴承与活塞销的外圆周相接触，其中所述偏心轴承的外圆周与形成在所述连杆的小端部上的环的内圆周相接触；棘齿杆，该棘齿杆可滑动地联接在所述活塞销内部，并可沿着纵向方向进行移动；可变滑块，该可变滑块选择性地接触所述棘齿杆的两个端部中的一个，并置于汽缸的两侧，以用来在相反的方向上推动所述棘齿杆的两个端部中的一个；以及导向板，该导向板用来沿着所述棘齿杆的竖直方向而往复移动两个可变滑块。
文档编号F02D15/02GK102052165SQ20101026237
公开日2011年5月11日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年11月10日
发明者孔镇国, 李柱宪, 李银浩, 禹秀亨 申请人:现代自动车株式会社