CN109057958A - 一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞，克服了现有技术存在的紧凑性差、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、平键、直齿锥齿轮、电机轴、角接触球轴承、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，销套尺寸呈阶梯状增加，传动轴通过直齿锥齿轮与电机轴连接且同步转动，电机内置于活塞销中，由角接触球轴承支撑。
Description
技术领域
本发明关于一种内燃机可变压缩比活塞，更确切的说，是一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞。
背景技术
现阶段传统发动机的发展越来越希望达到诸多可变的程度，可变的程度越大，性能的适应性更好，扭矩和功率也可以达到最大程度的展现。压缩比可变技术正是诸多可变技术中一个很重要的研究内容，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，紧凑性差，适应性低且造价高的技术问题，提供了一种活塞销内置电机加锥齿轮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：
一种活塞销内置电机加锥齿轮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；活塞销上壁面有一个孔，销套在通过上壁面孔时尺寸呈阶梯状递增，在活塞销上壁处尺寸增加，销套下端顶于直齿锥齿轮上端，限制直齿锥齿轮轴向窜动，销套内部与传动轴紧密贴合；传动轴下部依靠平键与一对直齿锥齿轮中的一个连接，直齿锥齿轮下端与传动轴之间依靠卡环限位，另一个锥齿轮与电机轴连接，定位方式相同，通过一对锥齿轮连接传动轴与电机轴，由电机轴带动传动轴同步转动；定制电机内置于活塞销中，于定位孔处用螺钉固定在定位凸台上，定制电机与电机轴一体化，由角接触球轴承固定，角接触球轴承左侧由活塞销定位，右侧通过轴肩定位；活塞销左侧上臂开孔与销套配合且连接紧密，活塞销中间部分上下对称设置定位凸台，用以支撑和定位角接触球轴承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与传动轴上方传动齿轮有一套相啮合的内齿，传动齿轮、传动轴、活塞销孔、销套、直齿锥齿轮轴心一致。
所述的销套尺寸呈阶梯式，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直齿锥齿轮上端面结束，尺寸略大于第一段直径。
所述的传动轴与电机轴之间通过一对直齿锥齿轮连接且同步传动，传动轴与直齿锥齿轮之间通过平键连接，直齿锥齿轮上端面与销套接触，并且由卡环限制轴向窜动，电机轴与直齿锥齿轮之间也通过平键连接，左端通过卡环限位，右端通过电机轴轴肩定位。
所述的活塞销左侧上臂开孔与销套配合且连接紧密，活塞销中间部分上下对称设置定位凸台，用以支撑和定位角接触球轴承。
所述的电机内置于活塞销中，于定位孔处用定位螺钉固定在定位凸台上，电机与电机轴一体化，电机轴由角接触球轴承支撑固定，角接触球轴承左侧由活塞销定位，右侧通过电机轴轴肩定位。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞利用螺纹加直齿锥齿轮传动，将电机内置于活塞销中，结构紧凑，节省空间。
2.本发明所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞传动轴只穿过活塞销上孔，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。
3.本发明所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮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。
4.本发明所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞是通过电机带动传动轴同步转动，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活塞销内置电机加锥齿轮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活塞销内置电机加锥齿轮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活塞销内置电机加锥齿轮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活塞销内置电机加锥齿轮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活塞销内置电机加锥齿轮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活塞销内置电机加锥齿轮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活塞销内置电机加锥齿轮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活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞的销套剖视图。
图9是本发明所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞的直齿锥齿轮视图。
图10是本发明所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮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.直齿锥齿轮，11.平键，12.卡环，13.电机轴，14.角接触球轴承，15.活塞销孔，16.定位螺钉，17.电机，18.活塞销卡环，19.下油道，20.上油道，21.油环，22.梯形螺纹，23.第二道气环，24.第一道气环，25.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22处有一套与传动齿轮4相啮合的内齿7存在，梯形螺纹22存在于活塞头上体1内侧和活塞头下体25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22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道气环24、第二道气环23和油环21，且存在活塞头上体1内的上油道20和活塞头下体25内的下油道19与油环21相通于缸体内；活塞头下体25与活塞销9、活塞销孔15是从上至下的一体件，在活塞头下体25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上壁面有一个孔，销套8通过孔时尺寸呈阶梯状递增，在活塞销9与上方缸体接触处尺寸增加，销套8下端顶于直齿锥齿轮10上端面上，销套8内部与传动轴2紧密贴合；传动轴2下部与直齿锥齿轮10之间通过平键11连接，并且由卡环12限制轴向窜动，电机轴13与传动轴2通过直齿锥齿轮10连接且同步转动；电机17内置于活塞销18中，于定位孔处用定位螺钉16固定在定位凸台上，电机轴13由角接触球轴承14支撑固定，角接触球轴承14左侧由活塞销9定位，右侧通过轴肩定位；活塞销9左侧上臂开孔与销套8配合且连接紧密，活塞销9中间部分上下对称设置定位凸台，用以支撑和定位角接触球轴承14；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22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道气环24、第二气环23和油环21，在缸体上有一上油道20与油环21连通，该油道连接至活塞头上体1的梯形螺纹22上；而内侧则是一套梯形螺纹22加内齿7机构，梯形螺纹22辅助活塞头上体与下体产生相对位移，活塞头下体25不动，活塞头上体1在梯形螺纹22的支持下可以在转动后产生竖直的位移，而在梯形螺纹22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22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25有一组与活塞头上体1相啮合的梯形螺纹22，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22靠下位置有一下油道19与活塞头上体1上油道20相连通，保证润滑油可以从油环21经上下油道19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15，在活塞销9上壁面上有同轴心的孔，且刚好与销套8相对应尺寸一致，传动齿轮4、传动轴2、同心轴孔、销套8轴心一致，定位凸台上有两水平定位螺钉16，用以定位电机17，同时电机轴电机轴13由角接触球轴承14支撑固定，角接触球轴承14左侧由活塞销9定位，右侧通过轴肩定位。
如图1、图6、图7与图8所示，销套8为一管状结构，其内表面直径不变且刚好可以放入传动轴2，其外表面从上至下尺寸呈阶梯状增加，尺寸扩大时刚好限位于活塞销与上壁面接触处，而销套8下端面顶于直齿锥齿轮10上端面，使得销套8可以稳定存在于缸体内。
如图1、图2、图3、图6、图9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，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，电机与传动轴2通过直齿锥齿轮10连接同步传动，电机17工作时将扭矩通过电机轴13传递给直齿锥齿轮10，通过直齿锥齿轮10改变方向带动传动轴2转动，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22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 (5)
1.一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮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)、直齿锥齿轮(10)，平键(11)，卡环(12)，电机轴(13)，角接触球轴承(14)，活塞销孔(15)，定位螺钉(16)，电机(17)，活塞销卡环(18)，下油道(19)，上油道(20)，油环(21)，梯形螺纹(22)，第二道气环(23)，第一道气环(24)，活塞头下体(25)；
活塞头上体(1)内侧与活塞头下体(25)外侧都有一套相同的梯形螺纹(22)，两体靠梯形螺纹(22)连接，工作时活塞头下体(25)不动，活塞头上体(1)可沿梯形螺纹(22)旋转；在活塞头上体(1)外侧从上至下依次安装有第一道气环(24)、第二道气环(23)和油环(21)，且存在活塞头上体(1)内的上油道(20)和活塞头下体(25)内的下油道(19)与油环(21)相通于缸体内；活塞头下体(25)与活塞销(9)、活塞销孔(15)是从上至下的一体件，在活塞头下体(25)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(22)的螺纹顶处；活塞销(9)上壁面有一个孔，销套(8)从孔中通过，销套(8)从上至下在活塞销(9)上方缸体处尺寸增加，下端顶于直齿锥齿轮(10)上端面上，销套(8)内部与传动轴(2)紧密贴合；传动轴(2)下部依靠与直齿锥齿轮(10)之间通过平键(11)连接，并且由卡环(12)限制轴向窜动，电机轴(13)与传动轴(2)通过直齿锥齿轮(10)连接且同步转动；电机(17)内置于活塞销(18)中，于定位孔处用定位螺钉(16)固定在定位凸台上，电机轴(13)由角接触球轴承(14)支撑固定，角接触球轴承(14)左侧由活塞销(9)定位，右侧通过轴肩定位；活塞销(9)左侧上臂开孔与销套(8)配合且连接紧密，活塞销(9)中间部分上下对称设置定位凸台，用以支撑和定位角接触球轴承(14)；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(22)处齿顶有相同可啮合传动的内齿(7)。
2.按照权利要求1所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮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)内侧与传动轴(2)上方传动齿轮(4)有一套相啮合的内齿(7)，传动齿轮(4)、传动轴(2)、活塞销(9)孔、销套(8)、直齿锥齿轮(10)轴心一致。
3.按照权利要求1所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的传动轴(2)与电机轴(13)之间通过一对直齿锥齿轮(10)连接且同步传动，传动轴(2)与直齿锥齿轮(10)之间通过平键(11)连接，直齿锥齿轮(10)上端面与销套(8)接触，并且由卡环(12)限制轴向窜动，电机轴(13)与直齿锥齿轮(10)之间也通过平键(11)连接，左端通过卡环(12)限位，右端通过电机轴(13)轴肩定位。
4.按照权利要求1所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的活塞销(9)左侧上臂开孔与销套(8)配合且连接紧密，活塞销(9)中间部分上下对称设置定位凸台，用以支撑和定位角接触球轴承(14)。
5.按照权利要求1所述的一种活塞销内置电机加锥齿轮传动结构的可变压缩比活塞，其特征在于，所述的电机(17)内置于活塞销(18)中，于定位孔处用定位螺钉(16)固定在定位凸台上，电机(17)与电机轴(13)一体化，电机轴(13)由角接触球轴承(14)支撑固定，角接触球轴承(14)左侧由活塞销(9)定位，右侧通过电机轴(13)轴肩定位。
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