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，其根据发动机的驱动状况而改变燃烧腔室中的空气燃料混合物的压缩比。
背景技术：
总体而言，随着内燃机的压缩比增大，内燃机的热效率也会增大，并且如果在一定程度上将点火时机(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时机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，点火时机不能够提前太多，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，以提高燃油里程。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(knocking)的发生，并提高发动机输出。根据传统的可变压缩比的装置，通过改变连接杆的长度来获得可变的压缩比，该连接杆将活塞连接至曲轴。这种类型的可变压缩比的装置包括多个连杆，所述连杆将活塞与曲轴相连接，并且燃烧力直接传递至多个连杆。因此，连杆的耐久度降低。本领域技术人员通过对传统的可变压缩比的装置进行的各种试验结果得知在曲柄销和活塞之间的距离通过使用偏心轴承而改变的情况下，操作可靠度很高。然而，如果使用液压来转动偏心轴承，则偏心轴承在每个汽缸内的转动角或者施加到每个汽缸的液压不相同。因此，在一个汽缸内的压缩比与在另一个汽缸内的压缩比不相同，并且根据发动机的驱动状况而改变压缩比所需的时间在每个汽缸内变化。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，其优点是将偏心轴承安装到连接杆的小端部来改变空气燃料混合物的压缩比，并通过使用连杆构件来转动偏心轴承。此外，本发明的另一个目的是通过动态地将连接杆与连杆构件分离，而使传递至连杆构件的空气燃料混合物的燃烧力最小化。在本发明的一个方面当中，一种可变压缩比的装置可以安装在发动机上，该发动
4机接收来自活塞的空气燃料混合物的燃烧力并转动曲轴，所述可变压缩比的装置改变所述空气燃料混合物的压缩比。该可变压缩比的装置可以包括连接杆，所述连接杆具有一端和另一端，所述一端由安装孔形成，所述另一端偏心地且可转动地连接至所述曲轴，其中活塞销可以插入到所述安装孔，并目.该连接杆的所沭一端可以通过所沭活塞销而可转动地连接至所沭活塞；偏心连杆，所述偏心连杆具有一端和另一端，同心地且可转动地安装在所述安装孔内的偏心轴承可以连接至该偏心连杆的所述一端，所述活塞销偏心地且可转动地安装在所述偏心轴承当中；可变连杆，所述可变连杆具有一端和另一端，该可变连杆的所述一端可转动地连接至所述偏心连杆的所述另一端；可变齿轮连杆，所述可变齿轮连杆配置成相对于固定轴枢转，并且该可变齿轮连杆由在其外圆周的第一齿轮齿形成，该可变齿轮连杆的外圆周部分可转动地连接至所述可变连杆的所述另一端；以及控制轴，所述控制轴由在其外圆周啮合至所述第一齿轮齿的第二齿轮齿形成，且该控制轴转动，从而枢转所述可变齿轮连杆。所述可变齿轮连杆根据所述控制轴的转动而进行的枢转运动可以通过所述可变连杆而使所述偏心连杆转动。所述可变齿轮连杆可以为扇形，并且所述固定轴可以靠近所述扇形的顶点布置。所述可变连杆可以进一步包括第一和第二可变连杆，其中所述第一可变连杆将所述偏心连杆的一个侧表面与所述可变齿轮连杆的一个侧表面相连接，所述第二可变连杆将所述偏心连杆的另一侧表面与所述可变齿轮连杆的另一侧表面相连接。用来减少转动振动的多个平衡重可以安装在所述曲轴上，并且所述连接杆、所述偏心连杆、所述可变连杆和所述可变齿轮连杆可以布置在一对平衡重之间。考虑到所述偏心连杆和可变连杆的运动轨迹以及相对应的曲柄销和平衡重的运动轨迹，而可以对所述平衡重的一部分进行配平。在本发明的另一个方面当中，一种可变压缩比的装置可以包括连接杆，所述连接杆具有一端和另一端，所述一端由安装孔形成，所述另一端可转动地连接至曲轴，以将从所述活塞接收的空气燃料混合物的燃烧力传递至所述曲轴；控制轴，所述控制轴根据发动机的驱动状况而转动；可变齿轮连杆，所述可变齿轮连杆通过所述控制轴的转动而相对于固定轴进行枢转；偏心连杆，所述偏心连杆具有一端，该偏心连杆的所述一端连接至偏心轴承，该偏心轴承可以同心地且可转动地安装在所述安装孔内；可变连杆，所述可变连杆将所述偏心连杆的另一端连接至所述可变齿轮连杆，并且通过所述可变齿轮连杆的枢转运动而使得所述偏心连杆相对于所述偏心轴承转动；以及活塞销，所述活塞销偏心地插入到所述偏心轴承当中并安装在所述活塞当中，从而可转动地将所述偏心连杆和所述连接杆连接至所述活塞。所述可变齿轮连杆可为扇形，并且固定轴可以靠近所述扇形的顶点布置。第一齿轮齿可以形成在所述可变齿轮连杆的外圆周，与所述第一齿轮齿啮合的第二齿轮齿可以形成在所述控制轴的外圆周。所述可变连杆可以包括第一和第二可变连杆，其中所述第一可变连杆将所述偏心连杆的一个侧表面与所述可变齿轮连杆的一个侧表面相连接，所述第二可变连杆将所述偏心连杆的另一侧表面与所述可变齿轮连杆的另一侧表面相连接。用来减少转动振动的多个平衡重可以安装在所述曲轴上，并且所述连接杆、所述偏心连杆、所述可变连杆和所述可变齿轮连杆可以布置在一对平衡重之间。考虑到所述偏心连杆和所述可变连杆的运动轨迹以及相对应的曲柄销和平衡重的运动轨迹，而可以对所述平衡重的一部分进行配平。所述偏心连杆和所述可变连杆的运动可以受到所述连接杆、曲柄销和所述平衡重的配平部分的限制，从而防止在所述偏心连杆和所述可变连杆之间发生碰撞。所述偏心轴承可以与所述偏心连杆一体形成。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是根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置的立体图。图2是根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置的横截面图。图3是显示根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置在低压缩比和高压缩比下工作的示意图。图4是显示根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置在低压缩比状态和高压缩比状态之间进行比较的示意图。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本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、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，附图标记引用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方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，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方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，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方案。以下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是根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置的立体图，图2是根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置的横截面图。如图1和图2所示，根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置安装在发动机上，该发动机接收来自活塞10的空气燃料混合物的燃烧力并使曲轴30转动。该可变压缩比的装置根据发动机的驱动状况而改变空气燃料混合物的压缩比。活塞10在汽缸内向上或向下运动，且燃烧腔室形成在活塞10和汽缸之间。曲轴30接收来自活塞10的燃烧力，并在将燃烧力转换成扭矩之后，将所述扭矩传递至变速器。曲轴30安装在曲轴箱内，该曲轴箱形成在所述汽缸的下部。此外，多个平衡重32安装在曲轴30上。这种平衡重32减少了当曲轴30转动的时候所产生的转动振动。
可变压缩比的装置1包括连接杆20、偏心连杆40、第一和第二可变连杆50a和 50b、可变齿轮连杆60和控制轴80。连接杆20接收来自活塞10的燃烧力并将该燃烧力传递至曲轴30。连接杆20类似于传统的连接杆。为此，连接杆20的一端通过活塞销12而可转动地连接至活塞10，并且连接杆20的另一端偏心地且可转动地连接至曲轴30。大体而言，连接至活塞10的连接杆 20的一端称为小端，而连接至曲轴30的连接杆20的另一端称为大端。此外，安装孔22形成在连接杆20的所述一端(亦即，小端)。由于所使用的连接杆20类似于传统连接杆，因此可以不改变传统发动机的结构来安装可变压缩比的装置。此外，由于将空气燃料混合物的燃烧力大部分都传递到连接杆20，从而形成可变压缩比的装置的连杆构件的耐久度可以得到提高。偏心连杆40具有两端，偏心轴承连杆40的一端可转动地连接至连接杆20的一端。为此，偏心轴承42连接至偏心连杆40的一端或者与偏心连杆40的一端一体形成，并且偏心轴承42同心地安装在安装孔22当中。销安装孔44形成在偏心轴承42上。该销安装孔44偏心于偏心轴承42。活塞销12插入到销安装孔44当中，从而将连接杆20和偏心连杆40可转动地连接至活塞10。亦即，偏心轴承42的中心轴线(其与安装孔22的中心轴线相同)平行于活塞销12并且布置成与活塞销12相隔预定距离。因此，如果偏心轴承42 转动的话，活塞销12的中心相对于安装孔22的中心的相对位置改变，从而活塞销12相对于曲柄销30的相对位置改变。因此，空气燃料混合物的压缩比改变。在本说明书中示例性地显示了偏心轴承42与偏心连杆40 —体形成，但本发明的范围并不限定于此。亦即，偏心轴承42和偏心连杆40可以分开制造并接着组装在一起。此外，本说明书中示例性地显示了设有一对偏心连杆40，并且连接杆20设在该一对偏心连杆40之间，但是本发明的范围并不限定于此。亦即，可以使用一个或多个偏心连杆40。可变连杆50a和50b使得偏心连杆40相对于偏心轴承42转动。为此，可变连杆 50a和50b分别设有两端，并且可变连杆50a和50b的一端可转动地连接至偏心连杆40的另一端。在本说明书中示例性地显示了使用了一对可变连杆50a和50b，但是本发明的范围并不限定于此。亦即，可以使用一个或多个可变连杆50a和50b。此外，可变连杆50a和 50b的数量可以与偏心连杆40的数量相同或者不同。可变齿轮连杆60为扇形，固定轴70靠近该扇形的顶点而安装。因此，可变齿轮连杆60能够相对于固定轴70枢转。可变齿轮连杆60的枢转运动通过可变连杆50a和50b 而使得偏心连杆40相对于偏心轴承42转动。为此，可变连杆50a和50b的另一端可转动地连接至可变齿轮连杆60的外圆周部分。此外，第一齿轮齿62形成在可变齿轮连杆60的外圆周。控制轴80根据发动机的驱动状况而转动并使可变齿轮连杆60枢转。为此，与可变齿轮连杆60的第一齿轮齿62相啮合的第二齿轮齿82形成在控制轴80的外圆周。此外， 控制轴80连接至诸如电动机的致动器，并且该致动器的操作受到控制部分的控制。因此， 如果控制部分根据发动机的驱动状况而确定了空气燃料混合物的压缩比的话，则该控制部分操作所述致动器。控制轴80通过该致动器的操作而转动并改变空气燃料混合物的压缩比。根据本发明的示例性实施方案的可变压缩比的装置独立于曲轴30的转动而进行
7工作。因此，在可变压缩比的装置中所使用的连杆构件会与曲轴30碰撞。特别而言，考虑到其运动轨迹，偏心连杆40与可变连杆50a和50b的连接部分非常有可能与曲轴30的平衡重32碰撞。此外，当发动机工作的时候，偏心连杆40和可变连杆50a和50b从一侧移动至另一侧，并可能被拆开。为了解决这个问题，连接杆20、偏心连杆40、可变连杆50a和50b 和可变齿轮连杆60布置在一对平衡重32之间。此外，诸如平衡重32的曲轴30的特定部分被配平，从而固定了可变压缩比的装置的操作区域，并对偏心连杆40和可变连杆50a和 50b的连接部分进行导向。考虑到偏心连杆40和可变连杆50a和50b的运动轨迹以及相对应的平衡重32的运动轨迹，本领域技术人员可以很容易地对特定部分进行设定。此外，偏心连杆40和可变连杆50a和50b的某些部分可以一直布置在多个连接杆20和多个平衡重 32之间，从而在可变压缩比的装置工作期间不被拆开。同时，连杆的可转动连接在本说明书中表示连杆通过诸如销的连接装置而互相连接，并能够进行相对转动。以下，将参考图3对根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置的操作进行详细描述。如图3(a)所示，如果可变压缩比的装置在低压缩比下工作的状态下控制轴80顺时针转动的话，可变齿轮连杆60逆时针枢转并且拉动可变连杆50a和50b。因此，偏心连杆 40顺时针转动，并且活塞销12的位置升高。因此，如图3(b)所示，活塞销12和曲柄销30 之间的距离变长，并且实现了高压缩比。如图3(b)所示，如果可变压缩比的装置在高压缩比下工作的状态下控制轴80逆时针转动的话，可变齿轮连杆60逆时针枢转并且推动可变连杆50a和50b。因此，偏心连杆40逆时针转动，并且活塞销12的位置下降。因此，如图3(a)所示，活塞销12和曲柄销之间的距离变短，并且实现了低压缩比。图4是显示根据本发明示例性实施方案的可变压缩比的装置在低压缩比状态和高压缩比状态之间进行比较的示意图。如果可变压缩比的装置在高压缩比下工作的状态下控制轴80逆时针转动的话， 活塞销12被可变齿轮连杆60、可变连杆50a和50b以及偏心连杆40降低预定高度L。因此，实现了低压缩比。相反，如果可变压缩比的装置在低压缩比下工作的状态下控制轴80顺时针转动的话，活塞销12被可变齿轮连杆60、可变连杆50a和50b以及偏心连杆40升高预定高度 L。因此，实现了高压缩比。如上所述，由于根据本发明示例性实施方案使用了类似于传统连接杆的连接杆， 因此可以安装可变压缩比的装置，而不必改变传统发动机的结构。此外，由于将空气燃料混合物的燃烧力直接传递至连接杆，因此可以提高连杆构件的耐久度。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“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方式的特征。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。对示例性实施方案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，其安装在发动机上，该发动机接收来自活塞的空气燃料混合物的燃烧力并转动曲轴，所述可变压缩比的装置改变所述空气燃料混合物的压缩比，该可变压缩比的装置包括连接杆，所述连接杆具有一端和另一端，所述一端由安装孔形成，所述另一端偏心地且能够转动地连接至所述曲轴，其中活塞销插入到所述安装孔，并且该连接杆的所述一端通过所述活塞销而能够转动地连接至所述活塞；偏心连杆，所述偏心连杆具有一端和另一端，同心地且能够转动地安装在所述安装孔内的偏心轴承连接至该偏心连杆的所述一端，所述活塞销偏心地且能够转动地安装在所述偏心轴承当中；可变连杆，所述可变连杆具有一端和另一端，该可变连杆的所述一端能够转动地连接至所述偏心连杆的所述另一端；可变齿轮连杆，所述可变齿轮连杆配置成相对于固定轴枢转，并且该可变齿轮连杆由在其外圆周的第一齿轮齿形成，该可变齿轮连杆的外圆周部分能够转动地连接至所述可变连杆的所述另一端；以及控制轴，所述控制轴由在其外圆周啮合至所述第一齿轮齿的第二齿轮齿形成，且该控制轴转动，从而选择性地枢转所述可变齿轮连杆。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变齿轮连杆根据所述控制轴的转动而进行的枢转运动通过所述可变连杆而使所述偏心连杆转动。
3.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变齿轮连杆为扇形，并且所述固定轴靠近所述扇形的顶点布置。
4.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中所述可变连杆包括第一和第二可变连杆，并且其中所述第一可变连杆将所述偏心连杆的一个侧表面与所述可变齿轮连杆的一个侧表面相连接，所述第二可变连杆将所述偏心连杆的另一侧表面与所述可变齿轮连杆的另一侧表面相连接。
5.根据权利要求1所述的可变压缩比的装置，其中用来减少转动振动的多个平衡重安装在所述曲轴上，所述连接杆、所述偏心连杆、所述可变连杆和所述可变齿轮连杆布置在一对平衡重之间。
6.根据权利要求5所述的可变压缩比的装置，其中考虑到所述偏心连杆和可变连杆的运动轨迹以及相对应的曲柄销和平衡重的运动轨迹，而对所述平衡重的一部分进行配平。
7.—种可变压缩比的装置，其安装在发动机上，该发动机接收来自活塞的空气燃料混合物的燃烧力并转动曲轴，所述可变压缩比的装置改变所述空气燃料混合物的压缩比，该可变压缩比的装置包括连接杆，所述连接杆具有一端和另一端，所述一端由安装孔形成，所述另一端能够转动地连接至所述曲轴，以将从所述活塞接收的空气燃料混合物的燃烧力传递至所述曲轴；控制轴，所述控制轴根据所述发动机的驱动状况而选择性地转动；可变齿轮连杆，所述可变齿轮连杆与所述控制轴啮合，并通过所述控制轴的转动而相对于固定轴进行枢转；偏心连杆，所述偏心连杆具有一端，该偏心连杆的所述一端连接至偏心轴承，该偏心轴承同心地且能够转动地安装在所述安装孔内；可变连杆，所述可变连杆将所述偏心连杆的另一端连接至所述可变齿轮连杆，并且通过所述可变齿轮连杆的枢转运动而使得所述偏心连杆相对于所述偏心轴承转动；以及活塞销，所述活塞销偏心地插入到所述偏心轴承当中并安装在所述活塞当中，从而能够转动地将所述偏心连杆和所述连接杆连接至所述活塞。
8.根据权利要求7所述的可变压缩比的装置，其中所述可变齿轮连杆为扇形，并且所述固定轴靠近所述扇形的顶点布置。
9.根据权利要求8所述的可变压缩比的装置，其中第一齿轮齿形成在所述可变齿轮连杆的外圆周，与所述第一齿轮齿啮合的第二齿轮齿形成在所述控制轴的外圆周。
10.根据权利要求7所述的可变压缩比的装置，其中所述可变连杆包括第一和第二可变连杆，并且其中所述第一可变连杆将所述偏心连杆的一个侧表面与所述可变齿轮连杆的一个侧表面相连接，所述第二可变连杆将所述偏心连杆的另一侧表面与所述可变齿轮连杆的另一侧表面相连接。
11.根据权利要求7所述的可变压缩比的装置，其中用来减少转动振动的多个平衡重安装在所述曲轴上，所述连接杆、所述偏心连杆、所述可变连杆和所述可变齿轮连杆布置在一对平衡重之间。
12.根据权利要求7所述的可变压缩比的装置，其中所述偏心轴承与所述偏心连杆一体形成。
13.根据权利要求11所述的可变压缩比的装置，其中考虑到所述偏心连杆和所述可变连杆的运动轨迹以及相对应的曲柄销和平衡重的运动轨迹，而对所述平衡重的一部分进行配平。
14.根据权利要求11所述的可变压缩比的装置，其中所述偏心连杆和所述可变连杆的运动受到所述连接杆、曲柄销和所述平衡重的配平部分的限制，从而防止在所述偏心连杆和所述可变连杆之间发生碰撞。
全文摘要
本发明涉及一种可变压缩比的装置，其可以包括连接杆，其具有一端和另一端，所述一端由安装孔形成，所述另一端偏心地且可转动地连接至曲轴，其中活塞销可以插入到所述安装孔，并且该连接杆可以通过所述活塞销而可转动地连接至所述活塞；偏心连杆，其具有同心地且可转动地安装在所述安装孔内的偏心轴承，该偏心轴承可以连接至该偏心连杆，所述活塞销偏心地且可转动地安装在所述偏心轴承当中；可变连杆，其枢转地连接至所述偏心连杆；可变齿轮连杆，其相对于固定轴枢转，并且该可变齿轮连杆在其外圆周具有第一齿轮齿，该可变齿轮连杆的外圆周部分可转动地连接至所述可变连杆；以及控制轴，其由啮合至所述第一齿轮齿的第二齿轮齿形成。
文档编号F02D15/00GK102374042SQ20101055629
公开日2012年3月14日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年8月23日
发明者孔镇国, 李东锡, 李银浩, 柳然化, 梁在椿, 禹秀亨, 郭永弘 申请人:现代自动车株式会社