CN209483480U - 组合式偏心轴及可变压缩比发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种组合式偏心轴及可变压缩比发动机，本实用新型的组合式偏心轴包括芯轴，套装固定于所述芯轴上的若干与所述芯轴不同心设置的偏心轮，以及设于所述芯轴一端的、以构成所述芯轴与外部的谐波减速器传动连接的传动机构；还包括于具有所述传动机构的一端设置的转动支撑件，所述转动支撑件可构成该组合式偏心轴于外部载体上的转动设置，且所述转动支撑件套装于所述传动机构或所述芯轴或靠近于所述传动机构布置的所述偏心轮上。本实用新型的组合式偏心轴可对偏心轴的跳动进行限制，能够使偏心轴与谐波减速器连接的一端不发生偏斜并正常稳定旋转，由此可使谐波减速器中柔轮的变形得到抑制，而提升柔轮运动的稳定性，提高柔轮的寿命。

Description

组合式偏心轴及可变压缩比发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种组合式偏心轴。本实用新型还涉及一种设置有该组合式偏心轴的可变压缩比发动机。

背景技术

传统发动机由于曲柄连杆机构的不可调整性，活塞行程和活塞上止点位置是不变的，也就是发动机的余隙容积Vc、扫气容积Vs都是不变的，根据压缩比计算公式，压缩比ε＝(Vc+Vs)/Vc，因而发动机的压缩比也是不变的，也即发动机的压缩比不会随负荷大小变化。但是，压缩比的确定应是兼顾动力性、经济性和燃烧后的折中结果，其既不能太大也不能太小，在低速小负荷或部分负荷时，若压缩比偏小，可燃混合气不能充分混合，会造成燃烧效率低油耗高，以及燃烧不充分排放高，而在高速大负荷时，如果发动机压缩比偏大，则很容易产生爆震，轻则影响动力输出，重则对发动机零部件造成损坏。

多连杆式可变压缩比是唯一达到量产条件的发动机技术，其是通过连续改变发动机活塞上止点位置，进而改变发动机压缩比，以满足不同发动机负荷需求，使发动机始终工作在最佳工作区，进而既可提高发动机动力性降低油耗，又能够减少排放，能够很好的解决动力性与经济性、排放性之间的矛盾。

目前，多连杆式可变压缩比调节机构中，为了承载较大的负荷，以在有限的空间内获得较大传动比并提升NVH特性，用于压缩比调控的驱动结构中多采用谐波减速器，且调控压缩比的控制轴、也即偏心轴与谐波减速器中的柔轮连接。由于柔轮与偏心轴的同轴精度不易保证，在装配工况下可能引起柔轮的变形，并在运行过程中进而造成偏磨现象的发生。

此外，谐波减速器可承载较大的扭矩，但其却不可直接承受弯矩，否则谐波减速器柔轮将会产生变形，影响其与刚轮的正常啮合，并对柔轮寿命造成较大影响。但是现有的偏心轴在工作中，当其受到连杆载荷时，会产生弯曲变形，此时由于偏心轴与承装其的轴承座之间为间隙配合，偏心轴跳动会增大，并导致柔轮变形。其不仅将影响压缩比的调节精度，也会影响柔轮寿命，且可能引起NVH问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种组合式偏心轴，以可在偏心轴承受载荷时，使谐波减速器中柔轮的变形得到抑制，而能够提升柔轮运动的稳定性，提高柔轮的寿命。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种组合式偏心轴，包括芯轴，套装固定于所述芯轴上的若干与所述芯轴不同心设置的偏心轮，以及设于所述芯轴一端的、以构成所述芯轴与外部的谐波减速器传动连接的传动机构；还包括于具有所述传动机构的一端设置的转动支撑件，所述转动支撑件可构成该组合式偏心轴于外部载体上的转动设置，且所述转动支撑件套装于所述传动机构或所述芯轴或靠近于所述传动机构布置的所述偏心轮上。

进一步的，相对于设有所述传动机构的一端，于所述芯轴的另一端设有构成所述芯轴与外部传感器的检测端连接的连接机构。

进一步的，所述连接机构为固连于芯轴端部的传感器连接销。

进一步的，所述转动支撑件为套装于所述传动机构上的滚动轴承。

进一步的，所述滚动轴承为深沟球轴承。

进一步的，于所述偏心轮及所述芯轴上设有对应布置的销孔，所述偏心轮由嵌装固定于所述销孔中的传动销与所述芯轴固定于一起。

进一步的，所述传动机构包括具有套装孔的法兰，所述法兰由构造于所述套装孔内壁与所述芯轴外壁上的花键结构套装连接于所述芯轴上，并于所述法兰上设有与所述谐波减速器连接的连接部。

进一步的，构成所述法兰与所述芯轴间连接的所述花键结构中，由所述花键结构中的内外花键的大径定心，且所述花键结构中的内外花键的大径为间隙配合。

进一步的，所述连接部为贯穿设置于所述法兰上的连接孔，且所述法兰由穿设于所述连接孔中的连接螺栓与所述谐波减速器连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

(1)本实用新型所述的组合式偏心轴通过在与谐波减速器连接的一端设置滚动支撑件，在偏心轴受到载荷产生弯矩而发生变形时，通过滚动支撑件可承受此弯矩产生的径向力，以对偏心轴的端跳动进行限制，进而能够使偏心轴与谐波减速器连接的一端不发生偏斜并正常稳定旋转，由此可使谐波减速器中柔轮的变形得到抑制，而提升柔轮运动的稳定性，提高柔轮的寿命。

(2)芯轴端部设置与传感器连接的连接机构，可用于对偏心轴转动相位的实时检测，以保证压缩比调控的精确性。

(3)转动支撑件采用滚动轴承，其结构简单，易于装配，且运行可靠。

(4)传动机构采用法兰结构，结构简单，且利于滚动轴承的设置，并便于和谐波减速器柔轮的连接。

(5)花键结构中内外花键由大径定心，可保证芯轴和谐波减速器柔轮同轴度，以利于降低柔轮的磨损。

(6)法兰通过连接螺栓和谐波减速器连接，其结构简单，连接可靠。

本实用新型的另一目的在于提出一种可变压缩比发动机，包括具有缸筒、并固连有并排布置的若干轴承座的缸体，滑动设于所述缸筒中的活塞，以及转动设于所述轴承座上的曲轴总成与偏心轴总成；所述偏心轴总成中具有如上所述的组合式偏心轴，所述转动支撑件装设于所述缸体或所述轴承座中，且所述可变压缩比发动机还包括转动套装于所述曲轴总成中的曲轴上的调节连杆，铰接于所述活塞与所述调节连杆的一端间的执行连杆，和铰接于所述组合式偏心轴中的芯轴或偏心轮与所述调节连杆的另一端之间的驱动连杆。

本实用新型的可变压缩比发动机通过采用上述的组合式偏心轴，可对偏心轴的端跳动进行限制，能够使偏心轴与谐波减速器连接的一端不发生偏斜并正常稳定旋转，从而可使谐波减速器中柔轮的变形得到抑制，并提升柔轮运动的稳定性，提高柔轮的寿命。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的组合式偏心轴的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一所述的法兰与谐波减速器连接示意图；

图3为本实用新型实施例一所述的组合式偏心轴使用状态图；

图4为本实用新型实施例二所述的可变压缩比发动机的结构示意图；

图5为本实用新型实施例二所述的滚动轴承的另一种设置方式示意图；

附图标记说明：

1-活塞，2-执行连杆，3-调节连杆，4-曲轴，5-驱动连杆，6-谐波减速器，7-偏心轴，8-缸体，9-轴承座；

701-滚动轴承，702-法兰，703-芯轴，704-偏心轮，705-传感器连接销，706-传动销，707-油槽，708-连接螺栓；

801-轴承安装孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种组合式偏心轴，其应用于多连杆式可变压缩比发动机中，以作为压缩比调整中的控制轴，从而可在诸如电机等驱动部件的驱动下，经由该偏心轴的转动，且通过多连杆结构的传动，进而改变发动机活塞的上止点，以由此实现对发动机压缩比的调节。

本实施例中，上述多连杆式可变压缩比发动机的一种示例性结构将在下文实施例二中进行描述。而本实施例中的组合式偏心轴，需要说明的是，其一般通过谐波减速器和驱动部件连接，以能够承载较大载荷及获得较好NVH特性。而本实施例的组合式偏心轴的主要发明点即在于通过在偏心轴的与谐波减速器相连的一端设置转动支撑件，由此可在偏心轴因承受弯矩载荷而发生跳动时，避免其对谐波减速器内的和偏心轴传动连接的柔轮造成影响，进而提升柔轮运行稳定性，提高其工作寿命。

具体而言，本实施例的组合式偏心轴的一种示例性结构如图1中所示，其包括芯轴703，以及套装固定在芯轴703上的若干偏心轮704，各偏心轮704沿芯轴703的轴向间隔布置，且各偏心轮704与芯轴703之间不同心设置。而在偏心轮704和芯轴703之间的固定方式上，本实施例中作为一种较优的实施形式，其在偏心轮704和芯轴703上设置有对应布置的销孔，并于该销孔内嵌装固定传动销706，且偏心轮704与芯轴703上的销孔可采用合件加工的方式获得。从而经由传动销706分别与偏心轮704及芯轴703之间的过盈装配，以此实现芯轴703、偏心轮704和传动销706三者的固连，也即实现偏心轮704在芯轴703上的固定。

本实施例应该注意的是，当该偏心轴装设于发动机中时，可通过芯轴703使偏心轴整体转动承载在发动机中，且此时芯轴703承装在下述的固定于发动机缸体内的轴承座中，多连杆结构中的驱动连杆与偏心轴中的偏心轮704铰接相连。或者，也可以是通过偏心轮704将偏心轴整体转动设置在发动机中，而此时则使得驱动连杆与芯轴703间铰接相连。上述两种在发动机中的布置方式，均能够通过对偏心轴转动的控制，进而实现对发动机压缩比的调节，且上述两种布置方式对偏心轴中其它结构的设置并无实质性影响，其仅进行相关的位置调整便可。而本实施例将以偏心轴通过芯轴703转动装设于发动机中，偏心轮704与驱动连杆连接来进行说明。

此外，出于对转动的芯轴703及偏心轮704进行润滑的考虑，本实施例中还可在芯轴703内设置沿其长度方向布置的主油道，并于芯轴703和偏心轮704上设置对正布置且可贯通至该主油道的油孔，以此可通过使主油道与发动机润滑油路的连接，进而实现对芯轴703和偏心轮704转动表面的润滑。

需要指出的是，上述的主油道在设置时，其可通过在芯轴703上直接钻孔得到，嵌入芯轴703中的传动销706则可通过使该传动销706的位于主油道中的部分外径小于主油道的内径，以避免传动销706堵塞主油道。此外，主油道靠近于谐波减速器6的一端可与谐波减速器6内连通，以向减速器内供油，主油道的另一端则可由后续将描述的传感器连接销705进行封堵，以避免润滑油泄露。进入谐波减速器6中的润滑油可通过开设于发动机缸体8上的回油孔返回曲轴箱中，并且在谐波减速器6和曲轴箱之间还设置有开设于发动机缸体8上的通气孔，以保证谐波减速器6内的顺利回油。

而对于和发动机润滑油路之间的连接，则例如可在芯轴703上的与轴承座相接的部位设置油孔，并对应于该油孔设置沿芯轴703周向布置的油槽707。由此，发动机缸体中的润滑油路经由上述油槽707和相应位置的油孔便可与主油道连通，而油槽707的设计则能够在偏心轴转动时，保证主油道始终与发动机润滑油路连通。

本实施例中，除了芯轴703与偏心轮704，所述的组合式偏心轴还包括设置于芯轴703一端的以构成芯轴703与外部谐波减速器传动连接的传动机构，以及于该传动机构一端设置的转动支撑件。其中，该转动支撑件用于偏心轴于外部载体、也即发动机缸体中的转动设置，且该转动支撑件套装设置在传动机构上。而相对于具有传动机构的一端，本实施例在芯轴703的另一端则还设置有构成芯轴703和外部传感器的检测端进行连接的连接机构。

详细来说，外部谐波减速器即为前述的谐波减速器，上述传动机构则可为具有套装孔、并由该套装孔套装在芯轴703上的法兰702，而转动支撑件则优选的可为套装在法兰702上的滚动轴承701，且该滚动轴承701具体可选用深沟球轴承。此外，法兰702与芯轴703之间优选的可设置为通过构造于套装孔内壁和芯轴703外壁上的匹配设计的花键结构进行连接，而于法兰702上则还设置与谐波减速器进行连接的连接部。

本实施例在法兰702的套装孔及芯轴703的具有上述花键结构的内壁及外壁上也可设置对应布置的限位槽，并于内外臂上的限位槽所拼合成的整体限位槽内设置有弹性挡圈，且弹性挡圈沿芯轴703轴向的厚度小于限位槽的宽度，以此通过该弹性挡圈可对法兰702相对于芯轴703的轴向移动进行约束，而弹性挡圈的厚度小于限位槽的宽度，则也能够使芯轴703相对于法兰702具有一定的轴向活动余量，以在芯轴703发生轴向位移时并不会导致法兰702发生相应的位置变动，进而避免芯轴703的轴向移动对法兰702连接的谐波减速器6的柔轮造成影响。

本实施例上述连接部例如可为设置在法兰702上的连接孔，且此时作为一种较优方式，如图2中示出的，可通过穿设在该连接孔中的连接螺栓708实现法兰与谐波减速器6中的柔轮之间的连接，以由此实现谐波减速器和偏心轴的刚性相连。而对于经由花键结构连接的芯轴703和法兰702，本实施例中为保证连接后的芯轴703与谐波减速器6中柔轮的同轴度，可设置使得所述花键结构中的内外花键通过大径定心，且此时内外花键的大径之间也为间隙配合。

本实施例中，前述的用于和传感器检测端连接的连接机构例如可为固连在芯轴703端部的传感器连接销705，该传感器连接销705为柱状结构，且可于其一端开始槽口，进而通过该槽口和传感器检测端的卡接，便可实现芯轴703和传感器之间的连接，以由传感器实现对偏心轴转动相位的检测。

本实施例的组合式偏心轴于发动机中设置时，如图3中所示的，可将滚动轴承701安装于形成在缸体8中的轴承安装孔801中，芯轴703为转动装设在固定于缸体8内的轴承座9上，芯轴703的一端通过法兰702则和图中未示出的谐波减速器6相连，芯轴703的另一端则可通过传感器连接销705和安装在发动机缸体上的传感器连接。其中，为便于滚动轴承701的装配，滚动轴承701的内圈与法兰702之间为过盈配合，而滚动轴承702的外圈和轴承安装孔801之间采用过渡配合。此外，芯轴703与轴承座9之间则为间隙配合。

当发动机运行中，因多连杆机构的力传递作用，偏心轴整体会受到如图3中的作用力F，在该作用力载荷下会产生弯矩，使得偏心轴发生变形而产生从Q1线向Q2线变形的趋势，此时若无滚动轴承701的存在，芯轴703的端部跳动会增大，从而对相连的谐波减速器6的柔轮造成影响。但由于滚动轴承701的设置，可承受上述弯矩产生的径向力，以限制芯轴703的端跳动，进而可保证法兰702不发生偏斜并正常转动，以此实现了对谐波减速器6中柔轮变形的抑制，达到提升柔轮运行稳定性及提高其寿命的目的。

实施例二

本实施例涉及一种可变压缩比发动机，如图4所示的，其包括图中未示出的具有缸筒、并固连有并排布置的若干轴承座的缸体，滑动设于缸筒中的活塞1，以及转动设于轴承座上的曲轴总成与偏心轴总成。其中，偏心轴总成中的偏心轴7即采用实施例一中的组合式偏心轴，其内的由滚动轴承701构成的转动支撑件即装设于缸体中，且偏心轴7的一端连接有用于与驱动部件传动连接的谐波减速器6。

此外，本实施例的可变压缩比发动机进一步还包括转动套装于曲轴总成中的曲轴4上的调节连杆3，铰接于活塞1与调节连杆3的一端间的执行连杆2，以及铰接于组合式偏心轴中的偏心轮704与调节连杆3的另一端之间的驱动连杆5。

本实施例需要注意的是，除了如实施例一中的将滚动轴承701安装于法兰702构成的传动机构上，并使滚动轴承701如图4中示出的设置在缸体8中。当然，作为另一种可行的实施方式，还可如图5中所示的，将滚动轴承701靠近于法兰702而套装在芯轴703上，且相应的也使滚动轴承701安装于靠近于法兰702一侧的轴承座9中。在该布置方式下，若偏心轴7为通过偏心轮704装设于轴承座9上，则使滚动轴承701安装于靠近于法兰702的偏心轮704上即可。而当芯轴703因承受载荷而有变形趋势时，滚动轴承701的设计仍能够起到对芯轴703端部跳动进行限制的作用，从而亦可避免与偏心轴连接的谐波减速器6中的柔轮受到损害。

本实施例中，该可变压缩比发动机在工作时，偏心轴7由驱动部件驱动控制其旋转，因偏心轴7的旋转，驱动连杆5的摆动支撑位置发生变化，并通过调节连杆3和执行连杆2的联动，由此使得活塞1的上止点位置变高或变低，以此即可实现发动机压缩比的调节。

本实施例的可变压缩比发动机通过采用实施例一的组合式偏心轴结构，可对偏心轴7的端跳动进行限制，能够使偏心轴7与谐波减速器6连接的一端不发生偏斜并正常稳定旋转，从而可使谐波减速器6中柔轮的变形得到抑制，并提升柔轮运动的稳定性，提高柔轮的寿命，而有着很好的实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合式偏心轴，其特征在于：包括芯轴(703)，套装固定于所述芯轴(703)上的若干与所述芯轴(703)不同心设置的偏心轮(704)，以及设于所述芯轴(703)一端的、以构成所述芯轴(703)与外部的谐波减速器(6)传动连接的传动机构；还包括于具有所述传动机构的一端设置的转动支撑件，所述转动支撑件可构成该组合式偏心轴于外部载体上的转动设置，且所述转动支撑件套装于所述传动机构或所述芯轴(703)或靠近于所述传动机构布置的所述偏心轮(704)上。

2.根据权利要求1所述的组合式偏心轴，其特征在于：相对于设有所述传动机构的一端，于所述芯轴(703)的另一端设有构成所述芯轴(703)与外部传感器的检测端连接的连接机构。

3.根据权利要求2所述的组合式偏心轴，其特征在于：所述连接机构为固连于芯轴(703)端部的传感器连接销(705)。

4.根据权利要求1所述的组合式偏心轴，其特征在于：所述转动支撑件为套装于所述传动机构上的滚动轴承(701)。

5.根据权利要求4所述的组合式偏心轴，其特征在于：所述滚动轴承(701)为深沟球轴承。

6.根据权利要求1所述的组合式偏心轴，其特征在于：于所述偏心轮(704)及所述芯轴(703)上设有对应布置的销孔，所述偏心轮(704)由嵌装固定于所述销孔中的传动销(706)与所述芯轴(703)固定于一起。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合式偏心轴，其特征在于：所述传动机构包括具有套装孔的法兰(702)，所述法兰(702)由构造于所述套装孔内壁与所述芯轴(703)外壁上的花键结构套装连接于所述芯轴(703)上，并于所述法兰(702)上设有与所述谐波减速器(6)连接的连接部。

8.根据权利要求7所述的组合式偏心轴，其特征在于：构成所述法兰(702)与所述芯轴(703)间连接的所述花键结构中，由所述花键结构中的内外花键的大径定心，且所述花键结构中的内外花键的大径为间隙配合。

9.根据权利要求7所述的组合式偏心轴，其特征在于：所述连接部为贯穿设置于所述法兰(702)上的连接孔，且所述法兰(702)由穿设于所述连接孔中的连接螺栓(708)与所述谐波减速器(6)连接。

10.一种可变压缩比发动机，包括具有缸筒、并固连有并排布置的若干轴承座(9)的缸体(8)，滑动设于所述缸筒中的活塞(1)，以及转动设于所述轴承座(9)上的曲轴总成与偏心轴总成，其特征在于：所述偏心轴总成中具有如权利要求1至9中任一项所述的组合式偏心轴，所述转动支撑件装设于所述缸体(8)或所述轴承座(9)中，且所述可变压缩比发动机还包括转动套装于所述曲轴总成中的曲轴(4)上的调节连杆(3)，铰接于所述活塞(1)与所述调节连杆(3)的一端间的执行连杆(2)，和铰接于所述组合式偏心轴中的芯轴(703)或偏心轮(704)与所述调节连杆(3)的另一端之间的驱动连杆(5)。