CN103541820B - 可变压缩比装置 - Google Patents

Abstract

一种可变压缩比装置，安装在发动机上构造成接收活塞的混合物燃烧力以转动曲轴，并构造成改变混合物的压缩比，可变压缩比装置包括：偏心轴承组件、连杆，及控制轴。偏心轴承组件通过活塞销与活塞连接，并包括偏心环和偏心连接杆，偏心环包括活塞销在其中穿过的偏心孔，活塞销能够在偏心于偏心环同时可转动地安装，偏心连接杆连接至偏心环,将该偏心连接杆的旋转力传递至偏心环；连杆包括：一端、中心部，以及另一端。其中一端设有偏心环能够可转动地插入的安装孔；中心部设有操作孔，偏心连接杆能够可移动的穿过操作孔；另一端可转动地连接至曲轴同时与曲轴偏心；控制轴连接至偏心连接杆并构造成用于转动偏心轴承组件。

Description

可变压缩比装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年7月12日提交的韩国专利申请第10-2012-0076231号的优先权，该申请的全部内容合并于此通过引用而用作所有目的。

技术领域

本发明涉及一种可变压缩比装置。更具体而言，本申请涉及一种可变压缩比装置，其用于根据发动机的运行状况来改变燃烧室内的混合物的压缩比。

背景技术

通常，当压缩比高时，热力发动机的热效率增加，并且当点火正时提前至预设的水平时，火花点火发动机的热效率增加。然而，当点火正时在高压缩比中提前时，在火花点火发动机中会产生不正常燃烧，其会造成发动机的损坏，因而要限制点火正时的提前，因此需要承受输出功率的下降。

可变压缩比(VCR)装置是用于根据发动机的运行状况来改变混合物压缩的装置。根据所述可变压缩比装置，通过在发动机为低负载状况时提高混合物的压缩比来增加燃料效率；通过在发动机为高负载状况时降低混合物的压缩比来防止爆震的产生，并提升发动机的输出功率。

在相关技术的可变压缩比装置中，通过改变用于连接活塞和曲轴的连杆的长度来实现压缩比的变化。作为一种可变压缩比装置，用于连接活塞和曲轴的部分包括多个连接杆，从而燃烧压力直接传递至连接杆。相应地，连接杆的耐用度下降。

因此，已经找到将曲轴单独连接至活塞，而不用将可变压缩比装置直接安装在曲轴上的方法。用于可变压缩比装置的不同实验的结果是，通过使用偏心轴承改变压缩比的装置由于其高运行稳定性而获得关注。然而，其存在的问题是：当考虑到曲轴的位置和运行状况时，难于对用于转动偏心轴承的连接杆进行结合而不干扰转动。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，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用于有效改变压缩比的可变压缩比装置，提供一种具有简单结构和简单装配工艺的可变压缩比装置，以及提供一种有效运行而不影响曲轴转动的可变压缩比装置。

在本发明的一个方面中，安装在发动机上的可变压缩比装置构造成接收来自活塞的混合物的燃烧力用于转动曲轴，并构造成用于改变混合物的压缩比，该可变压缩比装置可包括：偏心轴承组件、连杆，以及控制轴。其中所述偏心轴承组件通过活塞销与活塞连接，并包括有偏心环和偏心连接杆，其中所述偏心环包括活塞销在其中穿过的偏心孔，从而活塞销在偏心于偏心环同时可转动地安装，所述偏心连接杆连接至偏心环用于将该偏心连接杆的旋转力传递至偏心环；所述连杆包括：一端、中心部，以及另一端。其中所述一端设有所述偏心环可转动地插入的安装孔；所述中心部设有所述偏心连接杆可移动的穿过的操作孔；所述另一端可转动地连接至曲轴同时与曲轴偏心；所述控制轴连接至偏心连接杆并构造成用于转动偏心轴承组件。

所述操作孔与所述安装孔连通。

所述操作孔在垂直曲轴的方向上形成用于与外部连通。

所述偏心环和偏心连接杆单独设置和联接。

偏心连接杆的与偏心环连接的一端插入其中的插孔形成在偏心环的一个表面上，从而偏心环与偏心连接杆联接。

球弹簧联结至所述偏心环的内周表面，所述偏心环的插孔在其中形成，对应于所述球弹簧的联接凹槽在偏心连接杆的一端形成，从而偏心环与偏心连接杆联接。

所述偏心连接杆可包括：连接至偏心环的第一偏心连接杆；连接至控制轴的第二偏心连接杆；以及将第一偏心连接杆连接至第二偏心连接杆的第三偏心连接杆。

第一连接孔在第一偏心连接杆的一端形成，第二连接孔在第三偏心连接杆的一端形成，第一偏心连接杆通过插入到第一连接孔和第二连接孔中的第一轴部件与第三偏心连接杆联接。

在第一连接孔侧表面穿过第一连接孔的第三连接孔在第一偏心连接杆的一端形成，第三偏心连接杆的所述端插入到第三连接孔，并通过第一轴部件与第三连接孔联接。

第四连接孔在第二偏心连接杆的一端形成，第五连接孔在第三偏心连接杆的另一端形成，并且第二偏心连接杆通过插入第四连接孔和第五连接孔中的第二轴部件而与第三偏心连接杆联接。

在第五连接孔侧表面穿过第五连接孔的第六连接孔在第三偏心连接杆的所述另一端形成，第二偏心连接杆的所述端插入到第六连接孔中。

在本发明的另一个方面中，可变压缩比装置构造成根据发动机的运行状况改变流入发动机气缸的混合物的压缩比，该可变压缩比装置可包括：活塞、曲轴、平衡配重、偏心环、偏心连接杆、连杆，以及控制轴。其中所述活塞在气缸内竖直移动；所述曲轴设置在所述气缸下端并通过所述活塞的竖直运动被转动；所述平衡配重连接至所述曲轴，减少在曲轴转动过程中产生的振动；所述偏心环通过所述活塞销与所述活塞连接，并包括被所述活塞销在其中穿过的偏心孔，从而活塞销在与所述偏心环偏心的同时可转动地安装；所述偏心连接杆与所述偏心环联接用于将旋转力传递至偏心环；所述连杆包括：一端、中心部、以及另一端，所述一端设有所述偏心环可转动地插入的安装孔；所述中心部设有与所述安装孔联接的操作孔，从而所述偏心连接杆在所述操作孔内可移动；所述另一端可转动地连接至所述曲轴同时与曲轴偏心；所述控制轴连接至所述偏心连接杆并构成用于转动所述偏心轴承组件。

所述操作孔与所述安装孔连通。

所述偏心连接杆可包括：连接至偏心环的第一偏心连接杆；连接至控制轴的第二偏心连接杆；以及将第一偏心连接杆连接至第二偏心连接杆的第三偏心连接杆。

被所述第一偏心连接杆的一端插入其中的插孔在所述偏心环的一个表面形成。

球弹簧安装在形成偏心环所述插孔的内周表面中，对应于所述球弹簧的联接凹槽在第一偏心连接杆的所述端形成。

根据本发明示例性的实施例，能够有效地改变压缩比。

进一步地，本发明具有简单结构和简单的装配工艺，因此降低了制造成本。

此外，根据本发明示例性的实施例，能够有效运行而不干扰曲轴的转动。

在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

附图说明

图1是示意性示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置的立体图。

图2是示意性示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置的分解图。

图3是示出了根据本发明示例性实施例的偏心环的剖面图。

图4是示出了根据本发明示例性实施例的第一偏心连接杆的立体图。

图5是示出了根据本发明示例性实施例的第三偏心连接杆的立体图。

图6是示出了根据本发明示例性实施例的连杆的主视图。

图7是示出了根据本发明示例性实施例的连杆的侧视图。

图8是示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置在低压缩比运行状况与高压缩比运行状况之间的比较示意图。其中图8(A)示出了可变压缩比装置在低压缩比时的运行状况，其中图8(B)示出了可变压缩比装置在高压缩比时的运行状况。

图9是示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置的运行状态的示意图。

应理解的是，附图呈现了描述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。

图中，附图标记在附图的几幅图片中指代本发明的相同或等效的部件。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。而是相反，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精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方案中。

下面将结合示出了本发明示例性实施例的附图，更充分地对本发明进行描述。

本领域技术人员应该了解，所描述的实施例可以以各种不同形式进行修改，而所有这些修改都不背离本发明精神和范围。

图1是示意性示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置的立体图，图2是示意性示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置的分解图，图3是示出了根据本发明示例性实施例偏心环的剖面图，图4是示出了根据本发明示例性实施例的第一偏心连接杆的立体图，图5是示出了根据本发明示例性实施例的第三偏心连接杆的立体图，图6是示出了根据本发明示例性实施例的连杆的主视图，图7是示出了根据本发明示例性实施例的连杆的侧视图。

根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置1安装在发动机上以用于通过接收来自活塞10的混合物的燃烧力而转动曲轴20，并且改变压缩比。所述可变压缩比装置1包括：活塞10、曲轴20、偏心轴承组件30、连杆40，以及控制轴50。

所述活塞10在气缸内竖直移动，并且燃烧室在活塞10和气缸之间形成。

所述曲轴20从活塞10接收燃烧力，将接收的燃烧力转换为旋转力，并将旋转力传递到变速箱。曲轴20安装在形成在气缸下端的曲轴箱内。进一步地，多个平衡配重22安装在曲轴20上。所述平衡配重22减少在曲轴20转动过程中产生的转动振动。

所述偏心轴承组件30通过活塞销12连接至活塞10，并且通过接收控制轴50的旋转力和调节气缸内活塞10的高度来改变压缩比。

参考图2至图4，偏心轴承组件30包括偏心环100和偏心连接杆200。

偏心环100设为环形形状，包括偏心孔120，在偏心孔120中所述活塞销12偏心插入在环体110内。活塞销12在所述偏心孔120内可转动。然而，活塞销12并不限于此，其可与所述偏心环100固定联接。

偏心连接杆200与偏心环100连接，以将旋转力传递至偏心环100。偏心连接杆200包括第一偏心连接杆210、第二偏心连接杆220、以及第三偏心连接杆230。

第一偏心连接杆210连接至偏心环100。第一偏心连接杆210可与偏心环100独立设置，以与偏心环100凹凸联接。根据一个实例，插孔130在偏心环100中形成，从而第一偏心连接杆210的一端可以插入插孔130中。进一步地，球弹簧140设置在所述插孔130形成在其中的偏心环100的内周表面上，从而球弹簧140可以固定至形成在第一偏心连接杆210的一端的联接凹槽213。然而，第一偏心连接杆210并不限于此，其可以被螺纹拧到偏心环100上，因此第一偏心连接杆210和偏心环100可以通过凹凸联接固定。

第二偏心连接杆220联接至控制轴50。该第二偏心连接杆220通过控制轴50的旋转力转动。第二偏心连接杆220可以固定联接至控制轴50，但并不限于此。

第三偏心连接杆230与第一偏心连接杆210和第二偏心连接杆220连接。控制轴50产生的旋转力通过第二偏心连接杆220和第三偏心连接杆230传递至第一偏心连接杆210，并且偏心环100通过传递至第一偏心连接杆210的旋转力而转动。

第一连接孔215在第一偏心连接杆210的一端形成，第二连接孔231在第三偏心连接杆230的一端形成。第一偏心连接杆210通过插入第一连接孔215和第二连接孔231的第一轴部件240与第三偏心连接杆230联接。

进一步地，在形成第一连接孔215的侧面穿过第一连接孔215的第三连接孔217在第一偏心连接杆210形成。也就是说，第一偏心连接杆210的一端基于第三连接孔217而被分为两个端部。相应地，第三偏心连接杆230插入第三连接孔217，以通过插入第一连接孔215和第二连接孔231的第一轴部件240而联接至第一偏心连接杆210。

第四连接孔221在第二偏心连接杆220的一端形成，第五连接孔233在第三偏心连接杆230的另一端形成。第二偏心连接杆220通过插入第四连接孔221和第五连接孔233的第二轴部件250而与第三偏心连接杆230联接。

进一步地，在形成第五连接孔233的侧面穿过第五连接孔223的第六连接孔235在第三偏心连接杆230形成。也就是说，第三偏心连接杆230的一端基于第五连接孔233而被分为两个端部。相应地，第二偏心连接杆220插入第六连接孔235，以通过插入第四连接孔221和第五连接孔233的第二轴部件250而与第三偏心连接杆230联接。

所述连杆40接收来自活塞10的燃烧力，并且将燃烧力传递到曲轴20。

参考附图2、图6和图7，连杆40包括杆体300，杆体300包括一端310、中心部320，以及另一端330。

偏心环100可转动地插入其中的安装孔312在连杆40的一端310形成，相应地，连杆40通过插入安装孔312的偏心环100而连接至活塞10。

进一步地，曲轴20插入其中的安装孔322在连杆40的另一端330形成。相应地，连杆40通过安装孔322连接至曲轴20同时与曲轴20偏心。

进一步地，与形成在一端310的安装孔312和另一端320的安装孔322连通的操作孔332在连杆40的中心部330形成。操作孔332设置有偏心轴承组件30可以在其中运行的空间。特别地，当第一偏心连接杆210相对偏心环100的旋转轴转动时，第一偏心连接杆210移动同时穿过操作孔332。操作孔332可以在与曲轴20垂直的方向上形成，以与外部连通。然而，操作孔332并不限于此，形成在连杆30的杆体300中的操作孔332的位置可以根据用于转动偏心轴承组件30的控制轴50的位置而变化。

如上所述，控制轴50与第二偏心连接杆210联接，以转动偏心轴承组件30。控制轴50的转动角根据压缩比变化。相应地，偏心轴承组件30根据控制轴50的转动角的变化来调整活塞10的高度。控制轴50可以设置为与曲轴20平行。然而，控制轴50并不限于此，其可以根据设计设置在不同位置。

根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置1可进一步包括控制器。所述控制器根据发动机的运行状况来改变混合物的压缩比。为此，控制器通过驱动装置，例如电动机来转动控制轴50。

进一步地，前述可变压缩比装置1通过从第一到第三偏心连接杆的连接而转动所述偏心环，但并不限于此，并且所述偏心连接杆可以进行不同的结合。

此外，建议的形式为：前述可变压缩比装置1的各个偏心连接杆通过轴部件联接，并且所述轴部件插入偏心连接杆中以联接偏心连接杆。然而，各个偏心连接杆并不限于此，可以以不同形式结合。

此外，在前述可变压缩比装置1中，偏心环和第一偏心联接杆单独设置以分别插入到安装孔和操作孔中，然而并不限于此，偏心环和第一偏心连接杆可一体形成，从而偏心环可以穿过操作孔而插入到安装孔中。

图8是示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置在低压缩比运行状况与高压缩比运行状况之间的比较示意图，而图9是示出了根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置的运行状态的示意图。

下面，将参考图8和图9对根据本发明示例性实施例的可变压缩比装置的运行进行描述。

参考图8，当所述控制器根据发动机的运行状况确定混合物的压缩比的时候，确定是否转动控制轴50和控制轴50的旋转角。相应地，根据是否转动控制轴50和控制轴50的旋转角，确定是否转动第二偏心连接杆220和第二偏心连接杆220的旋转角。当第二偏心连接杆转动时，第三偏心连接杆230和第一偏心连接杆210转动，因此，偏心环100转动，并且活塞10的高度改变。也就是说，当曲轴位于相同位置时，活塞10的高度根据压缩比而变化。

具体地，在可变压缩比装置1中，当控制轴50在低压缩比运行状况A下沿顺时针方向转动时，第二偏心连接杆220沿顺时针方向转向，以拉动第三偏心连接杆230。相应地，第一偏心连接杆210沿顺时针方向转动，并且活塞销12的位置上升。相应地，活塞销12与曲轴销之间的距离变长，从而实现高压缩比运行状况B。

进一步地，与此相反，在可变压缩比装置1中，当控制轴50在高压缩比运行状况B下逆时针方向转动时，第二偏心连接杆220沿逆时针方向转向，以推动第三偏心连接杆230。相应地，第一偏心连接杆210沿逆时针方向转动，并且活塞销12的位置下降。相应地，活塞销12与曲轴销之间的距离减少，从而实现低压缩比运行状况A。

根据前述过程，所述偏心轴承组件30根据确定的压缩比定位。根据本发明示例性实施例的偏心轴承组件30的运行独立于曲轴20的转动，从而如图9所示，尽管活塞10的高度根据曲轴20的转动而变化，但是偏心环100、第一偏心连接杆210、和第二偏心连接杆220的角度不变。

为了解释的方便和所附权利要求书中的精确限定，术语“上”、“下”、“内”、“外”等等被用于结合示出在附图中的部件位置而描述具体实施例中的这些部件。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了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示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (16)

1.一种可变压缩比装置，其安装在发动机上构造成接收来自活塞的混合物燃烧力以动曲轴，并构造成改变所述混合物的压缩比，所述可变压缩比装置包括：

偏心轴承组件，所述偏心轴承组件通过活塞销与所述活塞连接，并且包括：

偏心环，所述偏心环包括所述活塞销在其中穿过的偏心孔，从而所述活塞销在偏心于偏心环同时能够转动地安装；以及

偏心连接杆，所述偏心连接杆连接至所述偏心环以将该偏心连接杆的旋转力传递至偏心环；

连杆，所述连杆包括：

一端，所述一端设有所述偏心环能够转动地插入的安装孔；

中心部，所述中心部设有操作孔，其中所述偏心连接杆能够移动的通过所述操作孔；以及

另一端，所述另一端能够转动地连接至曲轴同时与曲轴偏心；以及

控制轴，所述控制轴连接至偏心连接杆并构造成用于转动偏心轴承组件。

2.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述操作孔与所述安装孔连通。

3.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述操作孔在垂直于曲轴的方向上形成以与外部连通。

4.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述偏心环和所述偏心连接杆单独设置和联接。

5.根据权利要求4所述的可变压缩比装置，其中所述偏心连接杆的与所述偏心环连接的一端插入其中的插孔形成在偏心环的一个表面上，从而所述偏心环与偏心连接杆联接。

6.根据权利要求5所述的可变压缩比装置，

其中球弹簧联结至所述偏心环的内周表面，所述偏心环的插孔在所述内周表面中形成，并且

对应于所述球弹簧的联接凹槽在所述偏心连接杆的所述一端形成，从而所述偏心环与偏心连接杆联接。

7.根据权利要求1所述的可变压缩比装置，其中所述偏心连接杆包括：

连接至所述偏心环的第一偏心连接杆；

连接至所述控制轴的第二偏心连接杆；以及

将所述第一偏心连接杆连接至所述第二偏心连接杆的第三偏心连接杆。

8.根据权利要求7所述的可变压缩比装置，

其中第一连接孔在所述第一偏心连接杆的一端形成，第二连接孔在所述第三偏心连接杆的一端形成，并且

所述第一偏心连接杆通过插入到所述第一连接孔和所述第二连接孔中的第一轴部件与所述第三偏心连接杆联接。

9.根据权利要求8所述的可变压缩比装置，

其中在所述第一连接孔侧表面穿过第一连接孔的第三连接孔在所述第一偏心连接杆的所述一端形成，并且

所述第三偏心连接杆的所述一端插入到所述第三连接孔中，并通过所述第一轴部件与第三连接孔联接。

10.根据权利要求8所述的可变压缩比装置，

其中第四连接孔在所述第二偏心连接杆的一端形成，第五连接孔在所述第三偏心连接杆的另一端形成，并且

第二偏心连接杆通过插入所述第四连接孔和所述第五连接孔中的第二轴部件而与第三偏心连接杆联接。

11.根据权利要求10所述的可变压缩比装置，

其中在所述第五连接孔侧表面穿过第五连接孔的第六连接孔在所述第三偏心连接杆的所述另一端形成，并且

所述第二偏心连接杆的所述一端插入到所述第六连接孔中。

12.一种可变压缩比装置，其构造成根据发动机的运行状况改变流入发动机气缸的混合物的压缩比，该可变压缩比装置包括：

活塞，所述活塞在气缸内竖直移动；

曲轴，所述曲轴设置在所述气缸下端以通过所述活塞的竖直运动而转动；

平衡配重，所述平衡配重连接至所述曲轴，并且用于减少在曲轴转动过程中产生的振动；

偏心环，所述偏心环通过所述活塞销与所述活塞连接，并包括所述活塞销在其中穿过的偏心孔，从而所述活塞销在与所述偏心环偏心的同时能够转动地安装；

偏心连接杆，所述偏心连接杆与所述偏心环联接以将旋转力传递至偏心环；

连杆，所述连杆包括：

一端，所述一端设有所述偏心环能够转动地插入的安装孔；

中心部，所述中心部设有与所述安装孔联接的操作孔，从而所述偏心连接杆在所述操作孔内能够移动；以及

另一端，所述另一端能够转动地连接至所述曲轴同时与曲轴偏心；以及

控制轴，所述控制轴连接至所述偏心连接杆并构成用于转动所述偏心轴承组件。

13.根据权利要求12所述的可变压缩比装置，其中所述操作孔与所述安装孔连通。

14.根据权利要求12所述的可变压缩比装置，其中所述偏心连接杆包括：

第一偏心连接杆，所述第一偏心连接杆连接至所述偏心环；

第二偏心连接杆，所述第二偏心连接杆连接至所述控制轴；以及

第三偏心连接杆，所述第三偏心连接杆将第一偏心连接杆连接至第二偏心连接杆。

15.根据权利要求14所述的可变压缩比装置，其中所述第一偏心连接杆的一端插入其中的插孔在所述偏心环的一个表面上形成。

16.根据权利要求15所述的可变压缩比装置，

其中球弹簧安装在形成所述偏心环的所述插孔的内周表面上，并且

对应于所述球弹簧的联接凹槽在所述第一偏心连接杆的所述一端形成。