专利名称：可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件的制作方法
技术领域：
本发明的主题是用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，所述弹性固接件使保持所述活塞的紧密性和/或其相对于传动部件的旋转分度成为可能。
背景技术：
由本申请人所拥有的国际专利WO 98/51911、TO 00/31377、TO 03/008783可知多种用于具有可变立方英寸排量的发动机的机械设备。可注意到的是，本申请人的国际专利WO 98/51911描述了一种设备，该设备用于在具有在可变载荷和速度下使用的活塞的内燃机运转时通过调适其有效立方英寸排量和/或其压缩比来提高其整体效率。这种类型的发动机也被本领域的技术人员称为“可变压缩 比发动机”，该名称将在下文中保留。可观察到的是，根据本申请人名下的国际专利WO 00/31377，可变压缩比发动机的机械传动装置包括底部牢固连接在传动部件上的活塞，该传动部件一方面与带有滚动轴承的导向装置配合，另一方面与牢固连接在连杆上的齿轮配合，以使运动可在所述活塞与所述连杆之间传递。可注意到的是，根据本申请人名下的国际专利WO 03/008783，可变压缩比发动机的机械传动装置包括至少一个气缸，底部牢固连接在传动部件上的活塞在该气缸中移动，该传动部件一方面通过小尺寸齿条与带有滚动轴承的导向装置配合，另一方面通过另一大尺寸齿条与牢固连接在连杆上的齿轮配合。所述可变压缩比发动机的机械传动装置还包括与齿轮配合的至少一个控制齿条、将活塞固定到传动部件上以提供拉紧预应力的装置、实现使导轨的锯齿增强的连接装置以及加固并减轻齿轮结构的装置。可看到的是，根据国际专利WO 03/008783，底部牢固连接在传动部件上的所述活塞带有用于确保所述活塞在所述可变压缩比发动机的气缸中居中的引导边缘，而带有滚动轴承的导向装置确保所述活塞在所述气缸中的定向。可注意到的是，根据本申请人名下的国际专利WO 00/31377，所述活塞带有底座，该底座通过T截面连杆与由两个半齿条通过夹紧螺钉组成的齿条连接。可注意到的是，根据本申请人名下的国际专利WO 03/008783，原先由两个半齿条组成的齿条现由单一部件构成并被重新命名为“传动部件”。此外，同一专利描述了另一将所述活塞固定到它的传动部件上的方法，所述传动部件包括可提供拉紧预应力并确保活塞在所述传动部件上居中的固定装置。这些拉紧装置由加工在所述活塞支脚中的螺纹孔组成，该螺纹孔与牢固连接在传动部件上的螺纹轴配合。此外，根据该专利，所述活塞和所述传动部件之间的居中由加工在所述活塞支脚中的与所述螺纹孔同轴的平滑孔确保，该平滑孔与设置在所述传动部件立轴上的平滑部分配合。虽然本申请人名下的国际专利WO 03/008783描述的固定方法相对于国际专利WO00/31377有明显的进步，但其中没有解决方案可以保证所述活塞不从它的传动部件松脱。此外，也没有提出解决方案来同时确保所述活塞与所述传动部件之间必要的拉紧预应力以及所述活塞的旋转分度。事实上，所述分度对于应付在所述活塞冠部和阀门上造成的阀门的凹陷，或者将所述活塞冠部上形成的任何凹槽相对于位于气缸头部的注射器定向，都是必需的。事实上，为了检查拉紧力的值和旋转分度，有必要对加工在所述活塞支脚中和所述传动部件上的螺纹作旋转分度，同时控制它们的位置。这种对螺纹的分度在大规模生产中是难以想象的。同时确保拉紧和所述活塞相对于所述传动部件的旋转分度的另一解决方案是在所述活塞和所述传动部件之间插入厚度垫圈。在这种情况下，所述活塞/传动部件组合体的整体高度成为可变的，有必要在所 述可变压缩比发动机的压缩比的初始设定中考虑这种可变性。此外，也有必要用不同厚度的垫圈或者按单元来制作所述垫圈。这种限制在大规模生产中也是难以想象的。正如国际专利WO 03/008783中所提出的，所述活塞在其传动部件上的固定还造成了其他问题。其中，可注意到的是，在大多数情况下，所述活塞必须由铝基轻合金制造。这对于减轻所述活塞的重量同时保证足够的热导性以保持足够的低温是必需的。铝的问题一方面在于它的初始机械强度低且在高温下还会急速减弱，另一方面在于它的膨胀系数高于钢。这两点的结果是，通过蠕变和加工在所述活塞支脚中的螺纹的塑性变形，所述活塞会从它所固定的传动部件上逐渐松脱。一旦所述组合体变得松散，就不再能确保所述活塞和它的传动部件之间所需的拉紧力，而在所述活塞支脚和所述传动部件顶面之间的接触点的水平面上可能出现不利的分离。这种分离的结果是所述活塞支承面的破坏并带来所述活塞旋转的风险。如果所述活塞旋转，所述旋转可能伴随着所述活塞与所述可变压缩比发动机阀门之间的碰撞，导致后者的部分损坏。
发明内容
为了解决上述各种问题，根据本发明的可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件提供-在所述传动部件与所述活塞之间提供足够的弹性储备，又可将所述活塞的固定区域设置在所述活塞上最冷的可能位置上；-提供足够的塑性储备以便在将所述活塞拧入其传动部件上时可对所述活塞作旋转分度，即使已经达到拉紧预应力。因此，根据特定的实施例，根据本发明的可变压缩比发动机活塞的弹性固接件与现有技术的区别在于-消除了所述活塞松脱的风险、所述活塞与阀门之间发生碰撞的风险以及所述发动机过早损坏的风险；-免除了所述活塞和所述传动部件的螺纹分度的需要；
-免除了在所述活塞与所述传动部件之间插入垫片或厚度垫圈的需要；-简化了所述活塞的制造，使其可在装配前被整体造并只有一个高度尺寸；-简化了所述活塞的装配，便利了所述活塞相对于所述传动部件的分度；-减少了同一发动机中的两个气缸之间的压缩比的差异，因为所述活塞/传动部件组合体的高度几乎是固定的。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括至少一个在所述活塞和所述传动部件之间的拉紧金属杆，该金属杆在所述活塞的底部和所述传动部件的顶面之间施加强大的接触压力，一方面按照预先计算的角度拉紧所述活塞以使由销子组成的金属杆受到所需的张力并在所述活塞和所述传动部件之间达到拉紧预应力，另一方面通过额外的不显著增加拉紧预应力的拉紧相对于所述传动部件对所述活塞作旋转分度，而所述销子在同样的张力下通过塑性变形继续伸长。
根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括金属杆，所述金属杆由销子组成，所述销子一端直接或间接地拧入所述活塞中，另一端拧入所述传动部件的顶部。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括销子，所述销子带有肩部，所述肩部支承在加工在所述传动部件顶面的表面上，所述肩部限制所述销子拧入所述传动部件中的长度。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括销子，所述销子带有肩部，所述肩部支承在加工在活塞内的表面上，所述肩部限制所述销子拧入所述活塞中的长度。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括销子，所述销子在其中部具有缩窄部分。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括销子，所述销子通过套筒被拧入所述活塞中，所述套筒的顶部有内螺纹，所述销子被拧入所述内螺纹中，所述套筒通过其底部外表面上形成的螺纹被拧入所述活塞支脚的底部，所述螺纹与所述支脚底部形成的内螺纹配合，所述套筒不与所述传动部件接触，以在所述套筒和所述部件之间相隔一距离(d)。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括销子，所述销子带有肩部，所述肩部支承在加工在套筒内的表面上，所述肩部限制所述销子拧入所述套筒的长度。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括套筒，所述套筒带有肩部，所述肩部支承在加工在活塞内的表面上，所述肩部限制所述套筒拧入所述活塞中的长度。根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括构成单一部件的销子和套筒。根据本发明的可变压缩比发动机活塞的弹性固接件包括内螺纹，该内螺纹的拉紧方向与所述外螺纹的拉紧方向相反。
以下根据提供作为非限制性实施例的附图的说明，将使人可更好地理解本发明、其提供的特征以及其可能带来的益处。图I是可变压缩比发动机主要部件的透视图，其中每个活塞都通过本发明所述的活塞弹性固接件牢固连接在传动部件上。图2是通过根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件牢固连接在传动部件上的活塞的透视图。图3是根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件的一个实施例的横断面图。图4至7是根据本发明的用于可变压缩比发动机活塞的弹性固接件的不同变型实施例的横断面图。
具体实施方式
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图I示出了发动机体或气缸体100，其包括至少一个气缸110，燃烧活塞2通过传动装置I和压力装置170在该气缸中移动，所述装置使得可变压缩比发动机10的主要运动部件可以保持到位。机械传动装置I包括牢固连接在燃烧活塞2底部的传动部件3，该传动部件一方面与带有滚动轴承的导向装置配合，另一方面与齿轮5配合。所述齿轮5与连杆6配合，该连杆与曲柄轴9连接以减少运动活塞2和所述连杆6的传动。与所述传动部件或活塞齿条3不同，所述齿轮5与另一称为控制齿条7的齿条配合，该控制齿条相对于所述气缸体100的竖直位置由控制设备12控制，该控制设备包括控制起重器8，其起重器活塞13在气缸体100中形成的起重器气缸112中被引导且其顶部被共气缸头300密封。图2至7示出了根据本发明的用于可变压缩比发动机10的活塞2的弹性固接件的不同变型实施例。可变压缩比发动机10的活塞2的弹性固接件包括至少一个在所述活塞2和所述传动部件3之间的拉紧金属杆15。在所述活塞2和所述传动部件3之间的拉紧金属杆15使得在所述活塞2的底部和所述传动部件3的顶面之间施加强大的接触压力成为可能。所述金属杆15包括一端直接或间接地拧入所述活塞2中、另一端拧入所述传动部件3顶部的销子16。所述销子16的长度提供了必要的弹性储备以避免由所述活塞2和所述传动部件3组成的组合体的任何松动。图3和图6示出了根据本发明的弹性固接件的实施例，在该实施例中，所述销子16通过套筒22被拧入所述活塞2中，所述套筒22的顶部有内螺纹23，所述销子16被拧入该内螺纹中，所述套筒22通过其底部外表面上形成的外螺纹24被拧入所述活塞2的支脚25的底部，所述外螺纹24与所述支脚25底部形成的内螺纹26配合。应注意的是，所述套筒22不与所述传动部件3接触，以在所述套筒22和所述部件3之间相隔一距离d。根据一实施例，所述内螺纹23的拉紧方向与所述外螺纹24的拉紧方向相反。例如，若所述内螺纹23是向右旋的，则所述外螺纹24是向左旋的，反之亦然。根据该实施例，所述套筒22的长度与所述销子16的长度相加，以提供必要的弹性储备以避免由所述活塞2和所述传动部件3组成的与所述套筒22配合的组合体的任何松动。应注意的是，所述活塞2的支脚25的所述底部中形成的内螺纹26可以通过模锻、碾压或机械硬化而产生。此外，根据特定实施例，所述套筒22可提供任意形状的工具柄以有助于所述套筒在所述活塞2中的装配。所述销子16带有图中未显示的肩部，该肩部支承在加工在所述套筒22内的表面上，所述肩部限制了所述销子16拧入所述套筒22的长度。所述肩部可提供任意形状的工具柄，以实现首先将所述销子16拧入套筒22中，然后将所述销子16拧入传动部件3中，而不会有将所述销子16继续拧入套筒22中而不是传 动部件3中的风险。所述套筒22带有肩部27，该肩部支承在加工在所述活塞2内的表面28上，所述肩部27限制了所述套筒22拧入所述活塞2中的深度。应注意的是，在本发明所述的弹性固接件的每一包括套筒22的实施例中，所述套筒22都可带有肩部27，该肩部支承在加工在所述活塞2内的表面28上。图4示出了本发明所述的弹性固接件的第一变型实施例，在该实施例中，构成所述金属杆15的所述销子16的底部带有肩部17，该肩部支承在加工在所述传动部件3顶面的表面18上，所述肩部17限制了所述销子16拧入所述传动部件3中的长度。所述肩部17可提供任意形状的工具柄，以实现首先将所述销子16拧入所述传动部件3中，然后将所述销子16拧入所述活塞2中，而不会有将所述销子16继续拧入所述传动部件3中而不是所述活塞2中的风险。应注意的是，所述传动部件3的顶部可包括平滑部分以确保所述活塞2的居中，类似于本申请人拥有的多个专利中所描述的那样。图5示出了根据本发明的弹性固接件的第二变型实施例，在该实施例中，构成所述金属杆15的销子16的顶部带有肩部19，该肩部支承在加工在所述活塞2内的表面20上，所述肩部19限制了所述销子16拧入所述活塞2中的长度(图5)。所述肩部19可提供任意形状的工具柄，以实现首先将所述销子16拧入所述活塞2中，然后将所述销子16拧入所述传动部件3中，而不会有将所述销子16继续拧入所述活塞2中而不是所述传动部件3中的风险。所述销子16可在其中部包括缩窄部分21，以通过计算其截面积来实现控制所述销子的弹性。图7示出了根据本发明的弹性固接件的第三变型实施例，在该实施例中，所述销子16不再被拧入套筒22中，而是用同一块金属制造，其结果是免除了加工在所述销子16上和所述套筒22中的装配这两个部件所必需的螺纹。这样一来，所述销子16和所述套筒22就可作为单一部件制造。 在另一实施例中，所述套筒22和所述销子16被分别制造，但在组合它们时不再通过螺纹连接，而是采用诸如捆扎、扣夹或者任何其他本领域技术人员公知的组合方法。本发明的工序
根据本发明以及图3和图6所示的特定实施例，用于可变压缩比发动机10的活塞2的弹性固接件按照以下方法安装所述套筒22被拧入所述活塞2的支脚25中，所述销子16被拧入所述传动部件3的顶部，然后牢固连接在所述传动部件3上的所述销子16被通过它的另一端拧入所述套筒22的顶部，直到所述活塞2与所述传动部件3接触。适当地拉紧的销子16、活塞2和传动部件3就被装配起来了。然后，所述活塞2被按照预先计算的角度拉紧。所述角度使得所述销子16受到所需的张力并在所述活塞2和所述传动部件3之间达到拉紧预应力。然后，所述活塞2被通过额外的拉紧相对于所述传动部件3作旋转分度。该额外拉紧不会显著增加拉紧预应力，所述销子16在同样的张力下通过塑性变形继续伸长。应该理解，上述说明只提供作为例子给出而决不能用作限制本发明的范围，即使
所描述的实施细节被任何其他等同物取代，也不会背离本发明的范围。
权利要求
1.一种用于可变压缩比发动机(10)的活塞(2)的弹性固接件，所述活塞(2)在其底部与传动部件(3)牢固连接，所述传动部件一方面与带有滚动轴承(4)的导向装置配合，另一方面与牢固连接在连杆(6)上以确保所述活塞(2)和所述连杆(6)之间的运动的传递的齿轮(5 )配合，其特征在于，所述弹性固接件包括至少一个在所述活塞(2 )和所述传动部件(3)之间的拉紧金属杆(15)，所述金属杆(15)在所述活塞(2)的底部和所述传动部件(3)的顶面之间施加强大的接触压力，一方面按照预先计算的角度拉紧所述活塞(2)以使由销子(16)组成的金属杆(15)受到所需的张力并在所述活塞(2)和传动部件(3)之间达到拉紧预应力，另一方面通过额外的不显著增加拉紧预应力的拉紧相对于传动部件(3)对所述活塞(2)作旋转分度，而所述销子(16)在同样的张力下通过塑性变形继续伸长。
2.根据权利要求I所述的可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述金属杆(15)由销子(16)组成，所述销子一端直接或间接地拧入所述活塞(2)，另一端拧入所述传动部件(3)的顶部。
3.根据权利要求2所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述销子(16)带有肩部(17)，所述肩部(17)支承在加工在所述传动部件(3)的顶面的表面(18)上，所述肩部(17)限制所述销子(16)拧入所述传动部件(3)中的长度。
4.根据权利要求2所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述销子(16)带有肩部(19)，所述肩部(19)支承在加工在所述活塞(2)内的表面(20)上，所述肩部(19)限制所述销子(16)拧入所述活塞(2)中的长度。
5.根据权利要求2所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述销子(16)在其中部具有缩窄部分(21)。
6.根据权利要求2所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述销子(16)通过套筒(22)被拧入所述活塞(2)中，所述套筒(22)的顶部有内螺纹(23)，所述销子(16)被拧入该内螺纹(23)中，所述套筒(22)通过其底部外表面上形成的外螺纹(24)被拧入所述活塞(2)的支脚(25)的底部，所述外螺纹(24)与所述支脚(25)的底部内形成的内螺纹(26)配合，所述套筒(22)不与所述传动部件(3)接触，以在所述套筒(22)和所述部件(3)之间相隔一距离(d)。
7.根据权利要求6所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述销子(16 )带有肩部，所述肩部支承在加工在所述套筒(22 )内的表面上，所述肩部限制所述销子(16)拧入所述套筒(22)中的长度。
8.根据权利要求6所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述套筒(22 )带有肩部(27 )，所述肩部(27 )支承在加工在所述活塞(2 )内的表面(28 )上，所述肩部(27)限制所述套筒(22)拧入所述活塞(2)中的深度。
9.根据权利要求6所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述销子(16)和所述套筒(22)制造成为单一部件。
10.根据权利要求6所述的用于可变压缩比发动机的活塞的弹性固接件，其特征在于，所述内螺纹(23)的拉紧方向与所述外螺纹(24)的拉紧方向相反。
全文摘要
本发明涉及用于可变压缩比发动机(10)的活塞(2)的弹性固接件，所述弹性固接件包括至少一个在所述活塞(2)和所述传动部件(3)之间的拉紧金属杆(15)，所述金属杆(15)在所述活塞(2)的底部和所述传动部件(3)的顶面之间施加强大的接触压力，所述活塞(2)一方面被按照预先计算的角度拉紧以使由销子(16)组成的金属杆(15)受到所需的张力并在所述活塞(2)和传动部件(3)之间达到拉紧预应力，另一方面被额外的不显著增加拉紧预应力的拉紧相对于传动部件(3)作旋转分度，而所述销子(16)在同样的张力下通过塑性变形继续伸长。
文档编号F16J1/12GK102947628SQ201180024708
公开日2013年2月27日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年5月19日
发明者维亚内·拉比, S·比戈 申请人:维亚内·拉比, Mce-5发展公司