具有可变压缩比的内燃机的制作方法

本发明涉及一种具有可变压缩比的内燃机。

背景技术：

具有可变压缩比的内燃机在火花点火式发动机领域是公知的。其提供了使发动机尤其在部分负荷条件下高效率运行的机会。提高压缩比导致油耗降低。在高负荷或全负荷下，必须降低压缩比以避免爆震。本申请人更早申请的几个申请公开了具有可变压缩比的内燃机，如WO2013/110700。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种改进的内燃机。

根据权利要求1的内燃机可实现此目的。

根据本发明的内燃机在曲轴辐板的一侧(曲轴销位于所述侧)具有相对简单的机构，原因在于，曲轴构件齿轮直接啮合驱动轴齿轮，而在曲轴构件齿轮和驱动轴齿轮之间没有中间齿轮。这简化了曲轴的制造和组装过程。根据本发明的内燃机包括中间构件，但是其位于曲轴辐板的一侧，而曲轴销位于曲轴辐板的与该侧相对的一侧。中间构件可驱动地联接到驱动轴的从动部分和控制轴的控制轴部分上。由于从动部分和控制轴部分之间的轴向距离，因此，第一和第二传动机构可以紧凑的方式被配置在曲轴辐板的一侧，而曲轴销位于曲轴辐板的与该侧相对的另一侧。

驱动轴可延伸穿过曲轴的中央主部分，使得其延伸穿过曲轴辐板和中央主部分。

驱动轴可同心地延伸穿过曲轴的中央主部分。这种情况下，驱动轴的中心与曲轴轴线重合。

在实际的实施例中，第一传动机构由传动外齿轮、后部中间外齿轮和反向外齿轮构成，传动外齿轮在驱动轴的从动部分处固定到驱动轴上，后部中间外齿轮固定到中间构件上，反向外齿轮与传动齿轮和后部中间齿轮啮合，其中，反向齿轮可旋转地安装到曲轴上，并可相对于曲轴绕平行于曲轴轴线和中间构件轴线延伸的反向齿轮轴线旋转。

此外，第二传动机构可由控制构件外齿轮和前部中间外齿轮构成。控制构件外齿轮在控制轴的控制轴部分处固定到控制轴上，前部中间外齿轮固定到中间构件上，与控制构件齿轮啮合。

第一传动机构可在第一平面中延伸，第二传动机构在平行于第一平面延伸的第二平面中延伸。

当驱动轴齿轮和曲轴构件齿轮之间的齿数比乘以后部中间齿轮和传动齿轮之间的齿数比乘以控制构架齿轮和前部中间齿轮之间的齿数比为0.5时，在控制轴相对于曲轴箱的旋转位置固定的运行条件下(即，在内燃机以固定压缩比运行的情况下)，曲轴构件相对于曲轴箱以一定旋转频率旋转，其旋转频率为曲轴旋转频率的一半，从曲轴箱观察，其旋转方向与曲轴的旋转方向相同。

后部中间齿轮和前部中间齿轮的齿数可相等。此外，后部中间齿轮和前部中间齿轮可构成共同的中间齿轮，使得可将包括前部和后部中间齿轮的中间构件制成单一构件。

在有益的实施例中，传动齿轮和驱动轴齿轮的齿数相等。这种情况下，控制构件齿轮和曲轴构件齿轮之间的齿数比为0.5，而其他齿轮的齿数可自由选择。

例如，可选择尺寸，使得控制构件齿轮至少局部叠盖住反向齿轮。因此，朝内燃机前侧观察，反向齿轮可局部隐藏在控制构件齿轮后部。这提供了在曲轴轴线的径向方向观察，以紧凑的方式构造第一和第二传动机构的机会。

从曲轴辐板观察，第一传动机构和第二传动机构定位超过中央主部分，其中，中间构件可旋转地安装到轮上，所述轮固定到曲轴的中央主部分上。这种情况下，具有中间构件的轮可被准备以高效组装曲轴。

优选地，该轮包括用于驱动内燃机的辅助装置的带轮，而第一传动机构和第二传动机构至少局部容纳在带轮内，原因在于这种组合结构进一步提高了内燃机的结构紧凑性。

轮或带轮可设置有中间齿轮轴和反向齿轮轴，它们平行于曲轴轴线延伸，中间齿轮和反向齿轮分别可旋转地安装到所述中间齿轮轴和反向齿轮轴上。

在替换的实施例中，第一传动机构包括环形带，如齿形带或链，中间构件和从动部分通过所述环形带联接，而第二传动机构由控制构件外齿轮和前部中间外齿轮构成，该控制构件外齿轮在控制轴的控制轴部分处固定到控制轴上，前部中间外齿轮固定到中间构件上，与控制构件齿轮啮合。在另一替换实施例中，第一传动机构由传动外齿轮和后部中间外齿轮构成，传动外齿轮在驱动轴的从动部分处固定到驱动轴上；后部中间外齿轮固定到中间构件上，与传动齿轮啮合，而第二传动机构包括环形带，如齿形带或链，中间构件和控制轴部分通过所述环形带联接。

附图说明

下面将参照示出本发明的实施例的示意图，通过实例阐明本发明。

图1是根据本发明的内燃机的实施例的一部分的剖开透视图。

图2是类似于图1的视图，但从不同侧以更大的比例尺示出了内燃机的一部分。

图3是类似于图2的视图，但以更大的比例尺示出了内燃机的一部分。

图4和5是图2中所示的实施例的侧视图，其中在图4中省去了控制构件齿轮。

图6和7是类似于图2的视图，示出了替换实施例。

图8是类似于图3的视图，示出了图6和7中所示的替换实施例。

图9-13是类似于图6和7的视图，示出了另一替换实施例。

图14是图13中所示的实施例的截面图。

图15-17是类似于图6和7的视图，示出了又一替换实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的内燃机1的实施例的一部分。图2-5示出了内燃机1的前部分的细节。内燃机1是四冲程发动机，具有可变压缩比，这样提供了在部分负荷条件下让内燃机1以高压缩比运行的机会，从而提高了效率。在高负荷条件下可降低压缩比以避免爆震。内燃机1包括曲轴箱2，曲轴箱2通过曲轴轴承支撑曲轴3。曲轴3具有曲轴轴线4，并可相对于曲轴箱2绕曲轴轴线4旋转。

曲轴3包括中央主部分5、曲轴销6和曲轴辐板7。沿曲轴轴线4观察，曲轴辐板7位于中央主部分5和曲轴销6之间。请注意，在图1中，左侧是内燃机1的前侧。因此中央主部分5在内燃机1的前侧从曲轴箱2伸出。在内燃机1的相对的后侧，飞轮(未示出)固定到曲轴3上。尽管图1示出的是单缸，但是内燃机1可以是多缸发动机。

内燃机1包括可旋转地安装在曲轴销6上的曲轴构件8。曲轴构件8设置有相对于曲轴销6偏心布置的轴承部分9，参见图3。轴承部分9具有支撑连接杆11的大端10的外周壁。因此连接杆11通过其大端10可旋转地安装在曲轴构件8上。连接杆11还包括小端12，活塞13可旋转地连接到小端12上。

曲轴构件8在轴承部分9的两侧处设置有两个曲轴构件外齿轮14。最靠近内燃机1前侧的曲轴构件齿轮14可驱动地联接到控制轴15上，用于在运行条件下，在曲轴3实际停止时改变曲轴构件8的旋转位置。控制轴15可相对于曲轴箱2绕曲轴轴线4旋转。控制轴15在操作条件下在固定的压缩比下相对于曲轴箱2的旋转位置固定。控制轴15例如可通过涡轮传动而转动，但是许多替代的驱动方式是可想到的。曲轴构件8的另一曲轴构件齿轮14可在下一曲轴销处可驱动地联接到下一曲轴构件上(所述下一曲轴销和所述下一曲轴构件在附图中未示出)，以使得内燃机1的所有曲轴构件以类似方式运行。

控制轴15在其控制轴部分16处设置有控制构件齿轮18。控制构件齿轮18与前部中间齿轮17啮合。前部中间齿轮17是中间构件20的可绕中间构件轴线21旋转的部分。中间构件20可旋转地安装到中间构件轴22上。中间构件20还设置有后部中间齿轮19，其位于与前部中间齿轮17相隔一定轴向距离的位置处，这种情况下，从内燃机1的前侧观察，后部中间齿轮19位于前部中间齿轮17后部。

后部中间齿轮19与反向齿轮23啮合。反向齿轮23可旋转地安装到反向齿轮轴24上，可绕反向齿轮轴线25旋转。

反向齿轮23与传动齿轮26啮合，传动齿轮26固定到驱动轴27的从动部分28上。驱动轴27同心延伸穿过中央主部分5和曲轴辐板7。曲柄销6位于曲轴辐板7的一侧，在曲轴辐板7的与所述侧相对的一侧处，从动部分28从曲轴3的中央主部分5伸出。曲柄销6位于曲轴辐板7的一侧，在该侧，驱动轴外齿轮29固定到驱动轴27上，参见图3。驱动轴齿轮29与最靠近内燃机1的前侧的曲轴构件齿轮14啮合。

这种情况下，驱动轴27可相对于曲轴3绕曲轴轴线4旋转。在替换实施例中，驱动轴可绕平行于曲轴轴线4延伸(即，偏心延伸)的驱动轴轴线旋转。控制轴15必须绕曲轴轴线4旋转。

传动齿轮26、反向齿轮23和后部中间齿轮19构成第一传动机构，通过所述第一传动机构，驱动轴27的从动部分28可驱动地联接到中间构件20上。第一传动机构的相互啮合的齿轮26,23,19位于垂直于曲轴轴线4的第一平面上。

中间构件20的前部中间齿轮17与控制构件齿轮18啮合，所述两齿轮构成第二传动机构，通过第二传动机构，控制轴部分16可驱动地联接到中间构件20上。第二传动机构的相互啮合的齿轮17和18位于平行于第一平面延伸的第二平面上。位于控制构件齿轮18处的控制轴部分16与位于传动齿轮26处的从动部分28间隔一定的轴向距离。控制构件齿轮18和传动齿轮26之间的间隙可以非常小，以使内燃机1在其纵向方向上结构紧凑。

图2示出中间构件轴22和反向齿轮轴24是带轮30的一部分。中间构件轴22和第三齿轮轴24相互平行且平行于曲轴轴线4延伸。带轮30的外周用于驱动皮带，以驱动内燃机1的辅助装置。带轮30固定到曲轴3的中央主部分5上。图2示出控制构件齿轮18、传动齿轮26、中间构件20和反向齿轮23基本上容纳在带轮30的中央凹槽内。

在图1-5所示的实施例中，曲轴构件齿轮14的齿数为42，驱动轴齿轮29的齿数为16，传动齿轮26的齿数为15，反向齿轮23的齿数为15，后部中间齿轮19的齿数为15，前部中间齿轮17的齿数为16，控制构件齿轮18的齿数为21。这意为，驱动轴齿轮29和曲轴构件齿轮14之间的齿数比为16/42，后部中间齿轮19和传动齿轮26之间的齿数比为1，控制构件齿轮18和前部中间齿轮17之间的齿数比为21/16。这些齿数比的乘积为0.5。因此，在运行条件下，如果控制构件齿轮18的位置固定，那么，曲轴构件8相对于曲轴箱2以一定的旋转频率旋转，该旋转频率为曲轴3的旋转频率一半，从曲轴箱2的方向观察，其旋转方向与曲轴3的旋转方向相同。

图5示出控制构件齿轮18叠盖住传动齿轮26、以及反向齿轮23的一部分。这在图4中示出，其中，图4中省去了控制构件齿轮18。

图6-8示出了内燃机1的替换实施例。其部件与图1-7中的类似部件采用相同的参考标记。图6-8的实施例还设置有可旋转地安装到中间构件轴22上的中间构件20，前部中间齿轮17与控制构件齿轮18啮合。因此，控制轴部分16借以可驱动地联接到中间构件20上的第二传动机构与图1-5所示的实施例类似。但是第一传动机构不同。这种情况下，第一传动机构由传动齿轮26、后部中间齿轮19和齿形带31形成，齿形带31啮合传动齿轮26和后部中间齿轮19。由于这种配置，传动齿轮26和后部中间齿轮19之间的反向齿轮被省掉。

传动齿轮26和后部中间齿轮19可以是齿形轮(toothed wheel)。可选地，传动齿轮26和后部中间齿轮19可由链轮取代，齿形带31可由链条取代。也能改变第一和第二传动机构的位置，使得从内燃机1的前侧观察，第二传动机构位于第一传动机构后部。

图9-14示出了又一替换实施例。该实施例基本上类似于图1-5所示的实施例，但包括三个中间构件20，这三个中间构件20包括三个前部中间齿轮17和三个后部中间齿轮19。中间构件20可旋转地安装到相应的中间构件轴22上，中间构件轴22是带轮30的一部分，并绕曲轴轴线4以等角距布置。每个中间构件20的前部中间齿轮17和后部中间齿轮19分别是共同的整体式中间齿轮。这意为，它们的齿数自然而然相同。这些共同的中间齿轮的前部分与控制构件齿轮18啮合，而它们的后部分与相应的反向齿轮23啮合。这三个反向齿轮23与传动齿轮26啮合。很显然，内燃机1可具有三个以上或三个以下的中间构件20。

在图9-14所示的实施例中，驱动轴齿轮29和传动齿轮26的齿数相等，控制构件齿轮18和曲轴构件齿轮14之间的齿数比为0.5。因此，在运行条件下，如果控制构件齿轮18的旋转位置固定，那么，曲轴构件8相对于曲轴箱2以一定的旋转频率旋转，其旋转频率为曲轴3的旋转频率的一半，从曲轴箱2观察，其旋转方向与曲轴3的旋转方向相同。请注意，针对曲轴构件8的这种旋转性能，反向齿轮23、驱动轴齿轮29、传动齿轮26、共同的中间齿轮17,19的齿数可自由选择，只要驱动轴齿轮29和传动齿轮26的齿数相等即可。这给设计提供了很大的自由。

参照图9，选择齿轮尺寸，使控制构件齿轮18完全叠盖住传动齿轮19，局部叠盖住反向齿轮23。因此，第一传动机构和第二传动机构在两个平行的平面中延伸这一特性，提供了在曲轴轴线的径向方向上以紧凑方式构造这两个传动机构的机会，这种情况下，甚至可将这两个传动机构容纳在带轮30的中央凹槽内。

图10-14示出了内燃机1的其他细节，这些细节用于封住第一和第二传动机构，使内燃机1内部的润滑剂能流入这两个传动机构中。图10示出轴承支撑件32通过螺栓33固定到带轮30上。滚柱轴承34安装到轴承支撑件32上，如图11所示。最后，包括油密封环35的盖36安装到曲轴箱2上，参见图12和13。图14示出油密封环35包围滚柱轴承34的外周壁。盖36通过滚柱轴承34支撑带轮30。

图14示出控制轴15通过滚针轴承37被盖36支撑，而驱动轴27也通过滚针轴承38被支撑在曲轴3的中央主部分5中。为了在运行条件下保持控制轴与曲轴轴线4对准，盖36通过弹性元件安装到曲轴箱2上；因此，包括控制轴15的盖36可遵循曲轴3的任何振动。此外，图14示出带轮30通过螺栓39固定到曲轴3上。

图15-17示出又一替换实施例。该实施例包括两个中间构件20。中间构件20可旋转地安装到相应的中间构件轴22上，中间构件轴22是带轮30的一部分，位于曲轴轴线4的相对两侧。每个中间构件20的前部中间齿轮17和后部中间齿轮19构成共同的一体式中间齿轮17,19。这意为，它们的齿数自然而然就相等。这些共同的中间齿轮的前部部分与控制构件齿轮18啮合，而它们的后部部分与相应的反向齿轮23啮合。这两个反向齿轮23与传动齿轮26啮合。这在图16中示出，其中，图16中省去了控制构件齿轮18。图17示出了带轮30具有两个中间构件轴22和两个反向齿轮轴24的实施例。

从前述内容可明显看出，本发明提供了用于使曲轴构件旋转的结构紧凑的驱动机构。

本发明不局限于附图所示和前面所述的实施例，在权利要求书的范围及其技术等同范围内，这些实施例可以不同方式变化。