一种液压马达驱动式可变压缩比活塞的制作方法

本发明涉及一种车用发动机活塞，更具体地说，本发明涉及一种液压马达驱动式可变压缩比活塞。

背景技术：

压缩比是气缸总容积与燃烧室容积的比值，其表示活塞由下止点运动到上止点时气缸内气体被压缩的程度，是衡量发动机性能的重要参数，是影响发动机效率最重要的因素之一。一般来说，压缩比越高，发动机的性能就越好。对于传统的发动机，一经设计好其压缩比是固定不变的，因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数。现代汽车发动机的压缩比汽油机一般为8～12，柴油机一般为12-22。

可变压缩比技术主要是针对增压发动机的一种技术。固定的压缩比不能充分发挥发动机的性能，事实上在小负荷、低速运转时，发动机的热效率低，相应地综合性能比较差，这时可以用较大的压缩比，而在大负荷、高转速运转时，若压缩比过高，则很容易发生爆震并产生很大的热负荷和机械负荷，这时可以用较小的压缩比。随着负荷的变化连续调节压缩比，可以最大限度地挖掘发动机的潜力，使其在整个工况区域内有效提高热效率，进而提高发动机的综合性能。

采用可变压缩比技术能够：

1.提高了发动机的热效率，很大程度上改善了发动机的燃油经济性。

2.有利于降低排放。

3.具有良好的燃料适应性。

4.相同输出功率的情况下结构可以更紧凑，达到小排量大功率、大扭矩。

5.兼顾部分负荷时的燃油经济性和大负荷时的动力性，改善发动机低速动力性能的同时还避免了燃烧过程中的爆震风险。

6.一定程度上能提高运行稳定性，降低噪声。

目前国内外发动机可变压缩比一般都结构复杂，通常需要对发动机结构进行大幅改变，有时加工困难，如何简化机构以在有限的空间里实现理想的效果是需解决的一个问题；那些新增的控制及辅助机构等可活动零部件导致了振动、摩擦损失和磨损的增加，也使发动机质量增加，这些大质量体的移动需要耗费很大一部分能量；适时准确地改变发动机的压缩比，需要相应的高精度控制设备，匹配难度大；当压缩比过高时，漏气会耗损发动机的动力，并导致发动机机体等零部件的故障。若过多的混合气漏入曲轴箱内，会引起润滑油的变质；研发及制造成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术所存在的机构结构复杂、零件多、工艺性性差、研发成本高等问题，提出了一种液压马达驱动式可变压缩比活塞。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种可变升程压缩比活塞，其特征在于，所述的活塞被分断成活塞顶部与活塞裙部两个部分；八个紧固弹簧插入液压底座的圆孔中，然后将八个液压叶片也插入液压底座的矩形孔，上述的装置为液压马达转动机构，将液压马达转动机构安装在活塞裙部的圆孔中，并在转动机构上面盖上液压档板，将花键插入液压底座的花键孔中；通过减速机构使得转轮减速、增扭，在转轮的凸台侧面安装滚珠轴承，并用两片端盖将转轮固定在绕轴线运动的自由度内，端盖上的拱形孔被液压挡板的圆形孔固定座穿透，然后将卡环放置在活塞裙部的卡环槽内，用来固定端盖；将活塞顶部放置在活塞裙部上，活塞顶部的柱状棒插入液压挡板的圆形孔固定座内，起活塞顶部的导向作用，活塞顶部的半圆形凸起与转轮上的螺旋板线接触。

所述的活塞顶部分断面中心是一个大的空腔，空腔的底面周围均匀分布四个柱状棒，在柱状棒上各有一个半圆形凸起。

所述的活塞裙部的分断面中心钻有一个圆孔，圆孔的侧面有一圈卡环槽，圆孔下方钻有一个大的椭圆空腔，空腔底面钻有一个圆孔，用于安放液压底座，活塞裙部处的销孔左、右侧各向上钻有一条油道，左、右油道长度不同，两段油道的终端都以30度和150度的圆弧向外延伸，然后进入椭圆形空腔内。

所述的转轮是一个圆轮结构，在圆轮的外侧均匀的分布四条螺旋板，在圆轮的底座是一个柱状体，柱状体的底部是圆形凸台，用于圆轮的固定，在凸台端面钻有内螺纹。

所述的减速机构是三个行星齿轮分别同时主动齿轮内啮合，与转轮凸台内的内齿轮内啮合来构成减速机构。

所述的液压叶片的主体是一个矩形体，并倒有圆角，在矩形体的端面是一个圆柱支撑棒。

所述的液压底座是一个圆柱形结构，圆柱端面的中间钻有花键孔，圆柱的侧面均匀分布着八个矩形孔，矩形孔的表面与圆柱端面平行，矩形孔的底面的中心向内钻有圆孔。

所述的液压挡板是一个圆板形结构，圆板的中间是一个圆孔与花键的凸台间隙配合，圆板的周围分布四个圆孔形固定座。

所述的液压叶片的侧面与活塞裙部的椭圆形空腔侧面紧密接触，并由于紧固弹簧的预紧力使得接触面间存在一定压力。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明仅对活塞内部进行加工并增加相应的零件以及一套液压控制系统，而未改变气缸的整体结构，使得机构结构简单。

2.本发明通过液压马达的转动作为驱动力，结构紧凑、轮廓尺寸较小、噪声低、寿命长。

3.本发明在液压马达提供的转矩后，经过转轮与活塞顶部间的螺旋配合来实现压缩比的改变，工作可靠。

4.本发明因加工零件少，并是对活塞进行的再加工，所以制造成本低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的液压马达驱动式可变压缩比活塞的主剖视图。

图2是图1所示的C-C投影视图。

图3是图1所示的D-D投影视图。

图4是图1所示的E-E投影视图。

图5是本发明组件的去掉活塞顶部后的斜视图。

图6是本发明转轮零件的主视图。

图7是本发明转轮零件的俯视图。

图8是本发明活塞顶部零件的主视图。

图9是图8中主视图的B-B投影视图。

图10是液压叶片的主视图。

图11是液压叶片的左视图。

图12是液压底座的主视图。

图13是图12中主视图的A-A投影视图。

图14是活塞裙部的主剖视图。

图15是图14主剖视的B-B投影视图。

图16是图14主剖视的C-C投影视图。

图中：1-活塞顶部，2-紧固弹簧，3-转轮，4-卡环，5-端盖，6-滚珠轴承，7-液压挡板，8-液压叶片，9-密封弹簧，10-活塞裙部，11-花键，12-液压底座，13-行星齿轮，14-主动齿轮。

具体实施方案

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1与图2，活塞沿分断面被分成活塞顶部1与活塞裙部10两大部分，在两部分构成的空腔内装配有液压马达和转轮3，在活塞裙部10内钻有两条油道，为液压马达提供进出口油路，在活塞顶部1的外壁的四个圆孔内有连接棒用于紧固弹簧2的连接。

参阅图8与图9，活塞顶部1分断面的中心是一个大的空腔，在空腔的底部周围均匀分布四个柱状棒，柱状棒上各有一个半圆结构的凸起，方向向内，通过半圆弧与转轮的螺旋板线接触，使得活塞顶部1相对活塞裙部10运动。

参阅图14、图15与图16，活塞裙部10分断面中心是一个大的空腔，空腔的上端钻有一圈卡环槽，空腔的形状为圆形腔，圆形腔的下部分为椭圆形孔，椭圆形的长轴与活塞顶部1的空腔半径相等，活塞裙部10的椭圆孔底面钻有一个圆孔，圆孔用于液压底座12的固定，活塞裙部10分断面的边缘周围均匀分布四个与活塞顶部1对应的紧固弹簧2连接装置；在活塞裙部10销孔左右两侧沿活塞轴线方向钻有进、出油道，两油道长度不同，进油道的终端分别以水平方向30度、150度的沿椭圆孔边缘延伸，然后进入椭圆孔内，同样的，出油道的终端以水平方向30度、150度相反方向沿椭圆孔边缘延伸，然后进入椭圆孔内。

参阅图1与图2，液压挡板7是一个圆板形结构，圆板的中间是一个圆孔与花键的凸台间隙配合，圆板的周围分布四个圆孔形固定座。

参阅图6和图7，转轮3是一个圆柱形结构，在圆柱的外侧分布着四条螺旋板状结构，在圆轮的底部是一个柱状体，柱状体的底部是圆形凸台，用于圆轮的固定，凸台内侧为内螺纹结构。

参阅图10与图11，液压叶片8的主体是一个矩形体，并倒有圆角，在矩形体的端面是一个圆柱体支撑棒。

参阅图12与图13，液压底座12是一个圆柱体结构，在圆柱的中心钻有花键孔，圆柱的侧面向圆柱的轴线处均匀分布有八个长方体开口，长方体开口的开口面与圆柱体的端面平齐，在长方体内的一面钻有圆孔用于密封弹簧的安装。

参阅图1、图2与图5，将密封弹簧9放置在液压底座12的圆孔内，再将八个液压叶片8的圆柱体部分插入液压底座12的圆孔中，上面所述的机构为液压转动机构，将上面的液压转动机构通过液压底座12安放活塞裙部10椭圆形孔底面的圆孔上，花键孔朝上，八个液压叶片8的侧面与活塞裙部10椭圆形孔侧面相接触，并通过密封弹簧9使得两接触面之间有一定的压力。将液压挡板7放置在液压转动机构的上面，液压挡板7的侧面与活塞裙部10是过盈配合；将花键11插入液压底座12的花键孔中，花键11上端为主动齿轮14，三个行星齿轮13均匀的分布在主动齿轮14与转轮3上的内螺纹之间，行星齿轮13与主动齿轮14外啮合，三个行星齿轮13与转轮3上的内螺纹内啮合，滚珠轴承6的内圆面与转轮3凸台的侧面接触，两片端盖5放置在液压挡板7上并用端盖5的端面将转轮3约束在绕活塞轴线转动的方向上，端盖5的拱形孔穿透液压挡板7的圆孔固定座，并用卡环4将端盖5固定；将活塞顶部1的四个柱状棒放置在液压挡板7的圆孔固定座内，可上下移动，配合为间隙配合，而柱状棒上的半圆凸起结构与转轮3上的螺旋板线接触，活塞顶部1的分断面与活塞裙部10的分断面重合并压紧，然后用四个紧固弹簧2将活塞顶部1与活塞裙部10连接起来，防止活塞在剧烈运动过程中因惯性力与冲击力而使活塞产生不受人为控制的窜动。

参阅图1、图3、图4、图14,当发动机需要高压缩比时，液压油通过活塞裙部10的销孔处的进油道向上流入并水平沿30度与150度流进椭圆形空腔，进油腔内的油腔面积大于出油腔面积，进油腔压力大于出油腔压力，所以液压叶片8正转，通过花键11带动主动齿轮14正转，此时主动齿轮14的转速高、转矩小，经过行星齿轮13的减速增扭作用，转轮3的转速变小，转矩增大，转轮3通过螺旋板与活塞顶部1半圆凸起的接触，经液压挡板7上的圆孔固定座的导向作用，使得活塞顶部1克服紧固弹簧2预紧力作用相对于活塞裙部10距离上升，此时压缩比增大。

参阅图1、图3、图4与图14，同理，当发动机需要低压缩比时，液压油从活塞裙部10销孔的出油孔向上流入并水平沿30度与150度流入椭圆形空腔，此时，出油腔的压力大于进油腔内的压力，所以液压叶片8反转，液压叶片8经主动齿轮14的传动，行星齿轮13的减速、增扭，将转速传递给转轮3，转轮3反转，活塞顶部1在紧固弹簧的预紧力作用下相对于活塞裙部10距离减小，此时发动机有低压缩比。