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，本发明涉及一种可变压缩比的装置，其根据发动机的操作条件而改变燃烧腔室中的气体混合物的压缩比。
背景技术：
一般而言，在火花点燃式发动机中，当压缩比较高时且当点火正时提高到预定水平时，热力发动机的热效率提高。然而，火花点燃式发动机在提高点火正时时存在限制，这是因为当在高压缩比下提高点火正时的时候，发动机会受到异常燃烧的损坏，这必然降低输出功率。可变压缩比(VCR)的装置是根据发动机的操作条件而改变气体混合物的压缩比的装置。根据该压缩比的装置，通过在发动机的较低负荷条件下增大气体混合物的压缩比， 从而提高燃料效率，并且防止爆震，且通过在发动机的较高负荷条件下减小气体混合物的压缩比，从而提高发动机输出。为了实现可变压缩比，已经提出了在偏压环内部形成油腔，偏压环设置在连杆的较小部分中，并且通过将油供应到油腔而产生的液压压力使偏压环偏心旋转；然而，根据相关技术中的可变压缩比的装置的问题是，从偏压环到油腔的中心的距离较小，从而当施加爆发压力时，在油腔中用于保持偏压环的位置的压力极大地增加，并且难以保持压缩比。另外，还存在需要过大的油压力的问题，这需要改变压缩比。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的装置，其优点是具有改进的结构，以便高效地改变汽缸中的压缩比。在本发明的一个方面，所述可变压缩比的装置包括外部活塞、安装在所述外部活塞中的活塞销、曲轴和连杆，所述连杆利用所述曲轴枢转地连接到所述外部活塞，所述可变压缩比的装置可以包括内部活塞，所述内部活塞包括槽并且与所述外部活塞的内圆周紧密接触地上下滑动，其中所述活塞销穿过所述内部活塞的所述槽以及所述外部活塞；锁销， 所述锁销穿过所述活塞销并且选择性地在所述活塞销中滑动；可变滑块，所述可变滑块设置为在其两侧处选择性地接触所述锁销的两端中的一端，以便将两端中的所述一端推动到相对侧；以及支撑板，所述支撑板能够滑动地支撑所述可变滑块，从而使所述可变滑块在与所述锁销的长度方向垂直的方向上往复滑动，其中选择性地旋转的连接臂的一端可以连接到所述可变滑块，并且所述可变滑块的滑动方向可以受到所述连接臂的旋转的控制。在所述外部活塞的内部和所述内部活塞的顶部之间可以形成油腔，以便选择性地在所述油腔中存储油以产生液压压力，其中可以在所述连杆中形成油供应通道，以便将油供应到所述油腔。可以在所述锁销中形成控制通道，以便从在所述连杆中形成的所述油供应通道接收油，并且所述控制通道中的油可以通过所述锁销的往复运动而选择性地供应到所述油腔。在所述可变滑块的内侧上可以形成突出部，以对应于所述锁销的两端，并且所述突出部在它们之间的运动方向上并不彼此面对。旋转轴和可变滑块可以通过所述连接臂而连接，其中与所述旋转轴整体旋转的连接器可以安装在所述旋转轴的外圆周表面上，所述旋转轴和所述连接臂可以通过所述连接器的第一铰接部而连接，并且所述连接臂可以通过第二铰接部而与所述可变滑块连接，从而随着所述旋转轴选择性地在一个方向上旋转，所述连接臂借助于所述第一铰接部和所述第二铰接部而直线往复运动。可以在固定块的一侧上形成引导前/后往复运动的所述可变滑块的导轨，其中所述固定块固定所述支撑板，并且能够滑动地支撑所述可变滑块。所述旋转轴可以通过独立真空致动器进行操作。可以在所述内部活塞中的一侧上形成油供应管线，并且可以在所述内部活塞中的另一侧上形成油排放管线，其中可以穿过所述内部活塞的所述另一侧形成油排放孔，以便经过所述油排放管线而与油腔连通。可以穿过所述内部活塞的所述一侧形成油供应孔，以便选择性地与所述锁销的控制通道连通，其中可以在所述油供应管线中设置第一止回阀，以便选择性地将所述锁销的控制通道连接到所述油腔，并且可以在所述油排放管线中设置第二止回阀，以便选择性地将油从所述油腔排放到外部，其中可以在所述油供应管线中设置滑动销，以便在所述油供应管线中滑动以打开所述油供应管线，从而当油可以供应到所述滑动销的一侧时，所述控制通道与所述油腔流体连通。可以在所述滑动销的一端处设置弹性构件，以便弹性地支撑所述端，从而当油未供应到所述滑动销的一侧时，所述油供应管线可以通过所述弹性构件而闭合。形成于所述滑动销的锁定突出部在与所述滑动销的运动方向垂直的方向上从所述滑动销的外圆周表面突出，并且通过所述滑动销的运动而整体运动，其中可以在所述内部活塞的外圆周表面上形成操作凹槽，并且所述锁定突出部穿过操作孔而突出，所述操作孔穿过所述操作凹槽而形成。可以在所述内部活塞中的所述操作凹槽上向下形成多个支撑突出部，并且可以在所述操作凹槽中插入操作环，所述操作环在其内圆周上具有与所述支撑突出部对应的突出部，其中所述滑动销的锁定突出部和所述操作环的突出部可以接合，从而随着所述滑动销往复运动，所述操作环通过所述滑动销的突出部而选择性地在两个方向上旋转，并且所述操作环的突出部可以根据所述操作环的往复运动方向而选择性地与所述支撑突出部接合。根据本发明的示例性实施方案，由于可以经过在所述外部活塞和所述内部活塞之间形成的所述油腔选择性地释放或者供应液压压力，从而可以实现稳定且高效的可变压缩比。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是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置的立体图。图2是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置的驱动部分的立体图。图3是图2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的装置的操作单元的分解立体图。图5是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的连杆的横截面图。图6是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞销的立体图。图7是显示当锁销已经从图6中所示的结合位置运动到一侧时的横截面图。图8是当锁销已经从图6中所示的结合位置运动到另一侧时的横截面图。图9是当根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置的操作单元以高压缩比和低压缩比操作时的视图。图10是当图9中的操作单元处于高压缩比和低压缩比时的横截面图。图11是显示在高压缩比和低压缩比下的滑动销的横截面图。图12是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞的立体图。图13是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞的前侧和后侧的横截面图。图14是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞的水平的横截面图。图15为图14的主视图。图16是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的可变滑块的立体图。应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
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。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，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。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是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置的立体图。图2是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置的驱动部分的立体图。图3是图2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的装置的操作单元的分解立体图。图5是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的连杆的横截面图。图6是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞销的立体图。图7是显示当锁销已经从图6中所示的结合位置运动到一侧时的横截面图。图8是当锁销已经从图6中所示的结合位置运动到另一侧时的横截面图。图9是当根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置的操作单元以高压缩比和低压缩比操作时的视图。图10是当图9中的操作单元处于高压缩比和低压缩比时的横截面图。图11是在高压缩比和低压缩比下的滑动销。图12是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞的立体图。图13是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞的前侧和后侧的横截面图。图14是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的活塞的水平的横截面图。图15为图14的主视图。图16是显示根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中所用的可变滑块的立体图。参考图1至图4，根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置包括驱动部分P和操作单元F，驱动部分由旋转轴100、连接臂110和可变滑块120构成，操作单元F由外部活塞200和内部活塞210构成，外部活塞200借助于发动机汽缸中的燃料的爆发而往复运动，内部活塞210在外部活塞200中滑动，其中内部活塞210包括槽150，并且活塞销 230穿过槽150。槽150大于活塞销230的直径，以便允许内部活塞210在外部活塞200中滑动运动。旋转轴100通过致动器300选择性地在两个方向上旋转，致动器300独立设置在气缸体(未提供附图标记)外部。
致动器300可以是能够操作旋转轴100的任何设备，例如为真空致动器。在此配置中，安装于气缸体中的外部活塞200设置为沿着气缸的内壁往复运动， 并且通过利用外部活塞200而操作的曲轴400进行操作，并且外部活塞200和连杆220在连杆220的上端处通过活塞销230而连接。另外，设置有在活塞销230中垂直地往复运动的锁销M0。另外，在外部活塞200和内部活塞210之间限定空间。也即，内部活塞210设置为与外部活塞200的内圆周紧密接触地垂直往复运动，并且在内部活塞210向下运动时所限定的空间中形成临时存储油并产生压力的油腔212。参考图5，在连杆220中可以形成独立油供应通道221，以便经过锁销MO的控制通道242将油供应到油腔212内。也即，根据锁销240的往复运动，通过选择性地打开锁销240的控制通道M1，从而使经过油供应通道221所供应的油选择性地与油腔212连通，如下文所述。也即，如图7和图8所示，在锁销240中形成控制通道Ml，控制通道241与油供应通道221连通，并且根据锁销240的左右往复运动而选择性地与油腔212连通，从而使油流动到油腔212内。锁销240包括止回阀215和315，并且活塞销230的内表面包括锁定凹槽255，从而根据锁销MO的左右往复运动，止回阀215和315通过交替地接合到锁定凹槽255内而选择性地打开。在图7中，止回阀215配置为控制油供应管线213的油流动，从而当锁销240在向左方向上运动时，止回阀215的阀球锁定到锁定凹槽255，并由此使油供应管线213打开，以便经过在内部活塞210中形成的油供应孔2 将油供应到油腔212。相比而言，在图8中，止回阀315配置为控制油排放管线214的油流动，从而当锁销240在向右方向上运动时，止回阀315的阀球锁定到锁定凹槽255，并由此使油排放管线 214打开，以便经过在内部活塞210中形成的油排放孔227将油从油腔212排放。在该操作中，旋转轴100通过独立致动器300而围绕轴线旋转。致动器300可以为真空致动器，如上所述。参考图2和图3，两个连接器101可以附着到旋转轴100的外圆周表面。该对连接器101将一对连接臂110与一对可变滑块120连接，以便根据旋转轴100 的旋转而整体进行操作。在每一个连接器101的一端处形成第一铰接部102。连接器101和旋转轴100通过第一铰接部102而连接，并且连接臂110和可变滑块120通过第二铰接部103而连接，第二铰接部103在连接臂110的另一端处形成。也即，随着旋转轴100通过致动器300而旋转，通过连接器101的第一铰接部102 而旋转的连接臂110直线往复运动。因此，铰链到连接臂110的第二铰链部103的可变滑块120也进行直线往复运动。在该结构中，可变滑块120具有支撑板122，支撑板122带有导轨，该导轨在外侧协助进行直线运动。另外，如图16所示，在可变滑块120的相对的内侧上形成突出部123。突出部123设置为与锁销MO的两端对应。
另外，两个突出部123定位为在前后方向上彼此不重叠。也即，当两个可变滑块120彼此相对地位于同一垂直线上时，突出部123并不位于同一垂直线上，从而随着可变滑块120选择性地前后运动，可变滑块120中的任意一个的突出部123挤压锁销MO的任意一端M2。支撑板122可以为较宽的板状，从而在引导沿着导轨直线运动的可变滑块120的同时使运动距离得到保证。另外，在支撑板122的下部处形成固定块124，以便可滑动地支撑可变滑块120，并且对支撑板122进行固定。固定块IM设置为利用连接构件将可变滑块120和支撑板122牢固地固定在气缸体中。固定块IM包括导轨144，从而使可变滑块120在导轨144上滑动。参考图9至图12，可以看到油在根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置中以高压缩比和低压缩比流动。图IOA和图IlA显示了低压缩比，其中通过锁销MO的向右运动，在内部活塞210 中形成的油排放管线214通过止回阀315而打开，并且油供应管线213通过止回阀215而闭合。也即，由于在内部活塞210的油排放管线214中的止回阀315打开，并且在油供应管线213中的止回阀215闭合，所以油腔212中的油经过排放孔232而排放，排放孔232经过内部活塞210的一侧而形成。在本发明的一个示例性实施方案中，滑动销216可滑动地设置在油供应管线213 中，并且受到弹性构件225的弹性偏压。相应地，在低压缩比时，由于在油供应管线213中未供应液压压力，所以油供应管线213中的滑动销216通过弹性构件225而在向左方向上运动。同时，在油腔212中产生的液压压力被除去，从而使外部活塞200向下运动。图IOB和图IlB显示了高压缩比，其中在内部活塞210中形成的油供应管线213 通过锁销240而打开。也即，在从内部活塞210的油供应管线213供应油的同时，在另一侧处的油排放管线214通过止回阀315而闭合，从而在油腔212中产生液压压力。在本发明的一个示例性实施方案中，滑动销216可滑动地设置在油供应管线213 中，并且受到弹性构件225的弹性偏压。相应地，在高压缩比时，油供应管线213中的滑动销216在向右方向上运动，同时在油供应管线213中供应液压压力，如图IlB所示。另外，如图14和图15所示，形成至滑动销216的操作突出部217从外圆周表面相对于所述滑动销的运动方向垂直地向外突出，并且环绕滑动销216的外圆周表面。另外，在内部活塞210的外圆周表面上形成操作凹槽218。操作凹槽218具有操作孔219，操作孔219穿过所述凹槽而径向向外形成。在该结构中，操作突出部217穿过操作孔219而突出到内部活塞210之外，并且利用多个锁定突出部223而操作，锁定突出部223在下述的操作环222的内圆周上形成。操作环222装配在内部活塞210的外圆周表面上。操作环222为环状并且在内圆周上于两侧处具有基本对称的锁定突出部223，如上所述。根据滑动销216的操作突出部217的往复运动，锁定突出部223通过彼此接合而选择性地在两个方向上旋转。在该结构中，在操作凹槽218的上方形成向下突出的支撑突出部224。也即，如图16所示，随着操作环222通过滑动销216的操作突出部217而旋转，操作环222的锁定突出部223选择性地由操作凹槽218的支撑突出部2M所支撑，或者在上下方向上彼此接合。因此，高度改变了距离“d”，从而压缩比改变。与相关技术中的结构相比，按照根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置，可以在高压缩比下稳定地承受燃烧负荷，从而可以稳定地实现压缩比。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内，，和“外，，被用于参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方式的这些特征。前述对本发明的具体示例性实施方案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方案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，包括外部活塞、安装在所述外部活塞中的活塞销、曲轴和连杆，所述连杆利用所述曲轴枢转地连接到所述外部活塞，所述可变压缩比的装置包括内部活塞，所述内部活塞包括槽并且与所述外部活塞的内圆周紧密接触地上下滑动， 其中所述活塞销穿过所述内部活塞的所述槽以及所述外部活塞；锁销，所述锁销穿过所述活塞销并且选择性地在所述活塞销中滑动；可变滑块，所述可变滑块设置为在锁销两侧处选择性地接触所述锁销的两端中的一端，以便将两端中的所述一端推动到相对侧；以及支撑板，所述支撑板能够滑动地支撑所述可变滑块，从而使所述可变滑块在与所述锁销的长度方向垂直的方向上往复滑动，其中选择性地旋转的连接臂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连接臂的旋转的控制。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中在所述外部活塞的内部和所述内部活塞的顶部之间形成油腔，以便选择性地在所述油腔中存储油以产生液压压力。
3.根据权利要求2所述的可变压缩比的装置，其中在所述连杆中形成油供应通道，以便将油供应到所述油腔。
4.根据权利要求2所述的可变压缩比的装置，其中在所述锁销中形成控制通道，以便从在所述连杆中形成的所述油供应通道接收油，并且所述控制通道中的油通过所述锁销的往复运动而选择性地供应到所述油腔。
5.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中在所述可变滑块的内侧上形成突出部，以对应于所述锁销的两端，并且所述突出部在它们之间的运动方向上并不彼此面对。
6.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中旋转轴和可变滑块通过所述连接臂而连接。
7.根据权利要求6所述的可变压缩比的装置，其中与所述旋转轴整体旋转的连接器安装在所述旋转轴的外圆周表面上，所述旋转轴和所述连接臂通过所述连接器的第一铰接部而连接，并且所述连接臂通过第二铰接部而与所述可变滑块连接，从而随着所述旋转轴选择性地在一个方向上旋转，所述连接臂借助于所述第一铰接部和所述第二铰接部而直线往复运动。
8.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中在固定块的一侧上形成引导前/后往复运动的所述可变滑块的导轨，其中所述固定块固定所述支撑板，并且能够滑动地支撑所述可变滑块。
9.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述旋转轴通过独立真空致动器进行操作。
10.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中在所述内部活塞中的一侧上形成油供应管线，并且在所述内部活塞中的另一侧上形成油排放管线。
11.根据权利要求10所述的可变压缩比的装置，其中经过所述内部活塞的所述另一侧形成油排放孔，以便经过所述油排放管线而与油腔连通。
12.根据权利要求11所述的可变压缩比的装置，其中经过所述内部活塞的所述一侧形成油供应孔，以便选择性地与所述锁销的控制通道连通。
13.根据权利要求12所述的可变压缩比的装置，其中在所述油供应管线中设置第一止回阀，以便选择性地将所述锁销的控制通道连接到所述油腔，并且在所述油排放管线中设置第二止回阀，以便选择性地将油从所述油腔排放到外部。
14.根据权利要求13所述的可变压缩比的装置，其中在所述油供应管线中设置滑动销，以便在所述油供应管线中滑动以打开所述油供应管线，从而当油供应到所述滑动销的一侧时，所述控制通道与所述油腔流体连通。
15.根据权利要求14所述的可变压缩比的装置，其中在所述滑动销的一端处设置弹性构件，以便弹性地支撑所述端，从而当油未供应到所述滑动销的一侧时，所述油供应管线通过所述弹性构件而闭合。
16.根据权利要求14所述的可变压缩比的装置，其中形成于所述滑动销的锁定突出部在与所述滑动销的运动方向垂直的方向上从所述滑动销的外圆周表面突出，并且通过所述滑动销的运动而整体运动。
17.根据权利要求16所述的可变压缩比的装置，其中在所述内部活塞的外圆周表面上形成操作凹槽，并且所述锁定突出部穿过操作孔而突出，所述操作孔穿过所述操作凹槽而形成。
18.根据权利要求17所述的可变压缩比的装置，其中在所述内部活塞中的所述操作凹槽上向下形成多个支撑突出部，并且在所述操作凹槽中插入操作环，所述操作环在其内圆周上具有与所述支撑突出部对应的突出部。
19.根据权利要求18所述的可变压缩比的装置，其中所述滑动销的锁定突出部和所述操作环的突出部接合，从而随着所述滑动销往复运动，所述操作环通过所述滑动销的突出部而选择性地在两个方向上旋转，并且所述操作环的突出部根据所述操作环的往复运动方向而选择性地与所述支撑突出部接合。
全文摘要
本发明涉及一种可变压缩比的装置，其可以包括外部活塞、安装在所述外部活塞中的活塞销以及连杆，所述可变压缩比的装置包括内部活塞，其包括槽并且在所述外部活塞的内圆周中滑动，其中所述活塞销穿过所述内部活塞和所述外部活塞；锁销，其穿过所述活塞销并且选择性地在所述活塞销中滑动；可变滑块，其设置为在其两侧处选择性地接触所述锁销的两端中的一端，以便将两端中的所述一端推动到相对侧；以及支撑板，其能够滑动地支撑所述可变滑块，从而使所述可变滑块与所述锁销的长度方向垂直地往复滑动，其中选择性地旋转的连接臂的一端可以连接到所述可变滑块，并且所述可变滑块的滑动方向可以受到所述连接臂的旋转的控制。
文档编号F02D15/04GK102330609SQ20101057727
公开日2012年1月25日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年7月13日
发明者催炳永, 孔镇国, 李东锡, 李柱宪, 李银浩, 梁在椿, 禹秀亨 申请人:现代自动车株式会社