CN108425763B - 一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞，为克服现有技术存在的紧凑型差、可靠性差等问题。本发明由活塞头上体、传动轴、卡环、传动齿轮、齿轮槽孔、齿轮键、齿顶螺纹、销套、活塞销、电机键、电机、定位螺钉孔、定位凸台、活塞销孔、下油道、上油道、油环、升降螺纹、第二气环、第一气环、活塞头下体组成，活塞头上体内侧与活塞头下体外侧由升降螺纹旋紧连接，活塞头下体与活塞销、活塞销孔、定位凸台是从上至下的一体件，活塞头下体齿轮槽孔与传动齿轮有一定空隙，传动齿轮齿顶、活塞头上体升降螺纹螺纹顶处有相同可啮合传动的齿顶螺纹，销套从上至下尺寸呈阶梯状递增，传动轴上体依靠齿轮键与传动齿轮连接且同步转动。

Description

一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞

技术领域

本发明关于一种内燃机活塞，更准确的说，是一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞。

背景技术

我们通常用功率和扭矩表示发动机技术参数，然而压缩比也就成了影响功率扭矩的重要因素之一。压缩比是表示进入气缸的混合燃烧气体可以被压缩的程度，理论上来讲，如果进入的可燃气压缩的体积越小，相对应产生的气缸压力也就会越大，可以提供的动力输出也就随之升高。但同样，不同的工况、温度、燃烧时间、发动机本身材料等条件都影响着发动机理想的压缩比值的大小。压缩比不合适，就会使发动机产生爆燃爆震等现象，影响发动机稳定运转，影响润滑，甚至损伤机械元件、浪费燃料、污染环境等，因此，从总的角度来看，适应不同工况的不同压缩比的存在显得尤为重要，这也是此次设计的重要原因。

此外，不同的压缩比对发动机本身性能、燃油质量都有很大关系，如果每台发动机只有一种压缩比，虽能满足一定程度上的正常工作，却无法适应更多环境的合理运转，影响了发动机便捷应用，也不利于发动机产业更好的发展。

采用可变压缩比技术能够：

1.降低爆燃爆震等现象的产生。

2.提高发动机的动力性。

3.提高紧凑型，降低发动机自身重量。

4.使燃料更充分燃烧，较少尾气污染。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的结构复杂，机凑性差，适应性低且造价高的技术问题，提供了一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于：

活塞头上体内侧与活塞头下体外侧都有一套相同的梯形螺纹，两体靠梯形螺纹连接，工作时活塞头下体不动，活塞头上体可沿梯形螺纹旋转；在活塞头上体外侧从上至下依次安装有第一气环、第二气环和油环，且存在活塞头上体内的上油道和活塞头下体内的下油道与油环相通于缸体内；活塞头下体与活塞销、活塞销孔、定位凸台是从上至下的一体件，在活塞头下体第一层螺纹处有一可允许传动齿轮放置的齿轮槽孔，传动齿轮通过齿轮槽孔与内齿啮合，内齿位于传动齿轮齿顶、活塞头上体梯形螺纹处；活塞销上下壁面各有一个孔，销套在通过两孔时尺寸从上至下呈阶梯状递增，在活塞销上壁处尺寸第一次增加，在活塞销孔下壁面尺寸二次增大，销套下端顶于电机端面上，销套内部与传动轴紧密贴合；传动轴下部依靠电机键与电机连接，且同步转动，电机侧面于定位孔处用螺钉固定在定位凸台上，传动轴上部依靠齿轮键与传动齿轮连接且同步转动；传动齿轮上下面用卡环限位于传动轴上。

所述的活塞头上体内侧梯形螺纹处有一套与传动齿轮相啮合的内齿存在，梯形螺纹存在于活塞头上体内侧和活塞头下体外侧，用以连接两体，而内齿是一组存在于传动活塞头上体梯形螺纹螺纹顶处的齿形结构，它与传动齿轮齿形一致且啮合传动，齿形连续且走向垂直，用以将传动齿轮转矩传递给活塞头上体。

所述的活塞头下体有一套与上体相配合使用的外螺纹，且在梯形螺纹上三分之一处存在齿轮槽孔，以方便传动齿轮既可以正好放置其中又具有不影响齿轮转动的间隙，而齿轮槽孔最深处直通内齿齿根处。

所述的销套尺寸呈三段式，第一段位于下油道与活塞销之间缸体内，尺寸略大于传动轴，第二段从活塞销与上方缸体接触处开始到活塞销孔下壁结束，尺寸略大于第一段直径，第三段从活塞销孔下壁开始直到电机端面上，尺寸略大于第二段直径，三段一体，且与缸体和传动轴紧密连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞利用螺纹加内齿传动，结构紧凑，降低自重。

2.本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞利用齿轮啮合传动，精确度高，转矩大，工作过程稳定。

3.本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞传动轴只穿过活塞销孔以及活塞销，且有销套隔离，既避免了对其他地方的改动又可以减少磨损。

4.本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞因保留原有的活塞与燃烧室、仅对活塞内部进行改动，操作简单，经济性好。

5.本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞是通过沿梯形螺纹旋转使得活塞上下部相对运动，其转动过程严格由电机控制升降，工作可靠准确。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的主剖视图。

图2是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞传动齿轮处的局部放大图。

图3是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的活塞头上体视图。

图4是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的活塞头上体的剖视图。

图5是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的活塞头下体视图。

图6是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的活塞头下体的剖视图。

图7是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的活塞销剖视图。

图8是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的销套视图。

图9是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的销套的剖视图。

图10是本发明所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞的传动齿轮视图。

图中：1.活塞头上体，2.传动轴，3.卡环，4.传动齿轮，5.齿轮槽孔，6.齿轮键，7.内齿，8.销套，9.活塞销，10.电机键，11.电机，12.定位螺钉孔，13.定位凸台，14.活塞销孔，15.下油道，16.上油道，17.油环，18.梯形螺纹，19.第二气环，20.第一气环，21活塞头下体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

如图1所示，所述的活塞头上体1内侧梯形螺纹18处有一套与传动齿轮4相啮合的内齿7存在，梯形螺纹18存在于活塞头上体1内侧和活塞头下体21外侧，用以连接两体，而内齿7是一组存在于传动活塞头上体1梯形螺纹18螺纹顶处的齿形结构，它与传动齿轮4啮合传动，齿形连续且走向垂直，用以将传动齿轮4转矩传递给活塞头上体1；在活塞头上体1外侧从上至下依次安装有第一气环20、第二气环19和油环17，且存在活塞头上体1内的上油道16和活塞头下体21内的下油道15与油环17相通于缸体内；活塞头下体21与活塞销9、活塞销孔14、定位凸台13是从上至下的一体件，在活塞头下体21第一层螺纹处有一可允许传动齿轮4放置的齿轮槽孔5，其齿轮槽孔5与传动齿轮4有一定空隙；活塞销9上下壁面各有一个孔，销套8通过两孔时尺寸从上至下尺寸呈阶梯状递增，在活塞销9与上方缸体接触处尺寸第一次增加，在活塞销孔14下壁面尺寸二次增大，销套8下端顶于电机11端面上，销套8内部与传动轴2紧密贴合；传动轴2下部依靠电机键10与电机11连接，且同步转动，电机11侧面于定位孔12处用螺钉固定在定位凸台13上，传动轴2上部依靠齿轮键6与传动齿轮4连接且同步转动；传动齿轮4上下面用卡环3限位于传动轴2上，传动齿轮4齿顶、活塞头上体1梯形螺纹18处齿顶有相同可啮合传动的内齿7。

如图1、图3与图4所示，活塞头上体1有内外两部分形状特征：外部从上至下依次为第一气环20、第二气环19和油环17，在缸体上有一上油道16与油环17连通，该油道连接至活塞头上体1的梯形螺纹18上；而内侧则是一套梯形螺纹18加内齿7机构，梯形螺纹18辅助活塞头上体与下体产生相对位移，活塞头下体21不动，活塞头上体1在梯形螺纹18的支持下可以在转动后产生竖直的位移，而在梯形螺纹18的齿顶处有明显的竖直走向的齿形结构，即为内齿7，该齿形结构与传动齿轮相啮合，用以接受传动齿轮扭矩，进而将扭矩传递给活塞头上体1，活塞头上体1又在扭矩的作用下沿着梯形螺纹18产生竖直位移。

如图1、图2、图5、图6与图7所示，活塞头下体21有一组与活塞头上体1相啮合的梯形螺纹18，在侧壁靠上位置有一齿轮槽孔5，其尺寸大小刚好可以使传动齿轮4放置且具有一定间隙，并保证活塞头上体1内齿7与传动齿轮4可以良好啮合，在梯形螺纹18靠下位置有一下油道15与活塞头上体1上油道16相连通，保证润滑油可以从油环17经上下油道15流回气缸内部，在活塞头裙部位置从上至下依次为活塞销9、活塞销孔14、和定位凸台13，在活塞销9上下缸体壁面上有同轴心的孔，下壁面孔大于上壁面，且刚好与销套8相对应尺寸一致，定位凸台13上有两水平定位螺钉孔12，用以定位电机11，传动齿轮4、传动轴2、两同心轴孔、销套8以及电机11轴心一致。

如图1、图6、图7、图8与图9所示，销套8为一管状结构，其内表面直径不便且刚好可以放入传动轴2，其外表面从上至下尺寸呈三段依次递增，第一次尺寸扩大时刚好限位于活塞销与上壁面接触处，第二次尺寸扩大时刚好限位于活塞销孔14下壁面，该结构约束销套8的向上移动，而销套8下端面顶于电机11表面，使得销套8可以稳定存在于缸体内。

如图1、图2、图3、图6与图10所示，传动齿轮4刚好放于齿轮槽孔5中，且通过齿轮槽孔5与活塞头上体1内齿7相啮合，电机11与传动轴2通过电机11键10连接，传动轴2与传动齿轮4通过齿轮键6连接，齿轮上下壁面有两卡环3将其限位于传动轴2上，电机11工作时将扭矩通过传动轴2传递给传动齿轮4，传动齿轮4又通过内齿7将扭矩传递给活塞头上体1，活塞头上体1在接受该扭矩后产生旋转，在梯形螺纹18的约束下产生竖直位移，即达到了改变活塞头高度的目的，进而改变压缩比。

Claims (4)

1.一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞包括活塞头上体(1)、传动轴(2)、卡环(3)、传动齿轮(4)、齿轮槽孔(5)、齿轮键(6)、内齿(7)、销套(8)、活塞销(9)、电机键(10)、电机(11)、定位螺钉孔(12)、定位凸台(13)、活塞销孔(14)、下油道(15)、上油道(16)、油环(17)、梯形螺纹(18)、第二气环(19)、第一气环(20)、活塞头下体(21)；

活塞头上体(1)内侧与活塞头下体(21)外侧都有一套相同的梯形螺纹(18)，两体靠梯形螺纹(18)连接，工作时活塞头下体(21)不动，活塞头上体(1)可沿梯形螺纹(18)旋转；在活塞头上体(1)外侧从上至下依次安装有第一气环(20)、第二气环(19)和油环(17)，且存在活塞头上体(1)内的上油道(16)和活塞头下体(21)内的下油道(15)与油环(17)相通于缸体内；活塞头下体(21)与活塞销(9)、活塞销孔(14)、定位凸台(13)是从上至下的一体件，在活塞头下体(21)靠上壁面处有齿轮槽孔(5)，传动齿轮(4)通过齿轮槽孔(5)与内齿(7)啮合，该内齿(7)位于活塞头上体(1)梯形螺纹(18)的螺纹顶处；活塞销(9)上下壁面各有一个孔，销套(8)从两孔中通过，销套(8)从上至下尺寸呈阶梯状递增，在活塞销(9)上方缸体处尺寸第一次增加，在活塞销孔(14)下壁面尺寸二次增大，销套(8)下端顶于电机(11)端面上，销套(8)内部与传动轴(2)紧密贴合；传动轴(2)下部依靠电机键(10)与电机(11)连接，且同步转动，电机(11)侧面于定位螺钉孔(12)处用螺钉固定在定位凸台(13)上，传动轴(2)上部依靠齿轮键(6)与传动齿轮(4)连接且同步转动；传动齿轮(4)上下面用卡环(3)限位于传动轴(2)上。

2.按照权利要求1所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的活塞头上体(1)内侧梯形螺纹(18)处有一套与传动齿轮(4)相啮合的内齿(7)存在，梯形螺纹(18)存在于活塞头上体(1)内侧和活塞头下体(21)外侧，用以连接两体，而内齿(7)是一组存在于传动活塞头上体(1)梯形螺纹(18)螺纹顶处的齿形结构，它与传动齿轮(4)齿形一致且啮合传动，齿形连续且走向垂直，用以将传动齿轮(4)转矩传递给活塞头上体(1)。

3.按照权利要求1所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的活塞头下体(21)有一套与上体相配合使用的外螺纹，且在梯形螺纹(18)上三分之一处存在齿轮槽孔(5)。

4.按照权利要求1所述的一种带有梯形螺纹加内齿传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的销套(8)尺寸呈三段式，第一段位于下油道(15)与活塞销(9)之间缸体内，尺寸大于传动轴(2)，第二段从活塞销(9)上壁开始到活塞销孔(14)下壁结束，尺寸大于第一段直径，第三段从活塞销孔(14)下壁开始直到电机(11)端面上，尺寸大于第二段直径，三段一体，且与缸体和传动轴(2)紧密连接。