可变压缩比驱动结构转让专利
申请号 : CN202010113479.5
文献号 : CN112502828B
文献日 : 2022-01-28
发明人 : 杨乐 , 刘涛 , 苏旭朝 , 张树旻 , 尹吉 , 渠娜 , 刘君宇 , 董高峰 , 钟德华 , 王文远 , 孟金
申请人 : 长城汽车股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种可变压缩比驱动结构,以驱使可变压缩比机构中的偏心轴(5)转动,其特征在于:
所述可变压缩比驱动结构包括固设于发动机缸体(7)上的谐波减速器单元,以及固设于所述谐波减速器单元中的刚轮(8)上的电机单元,所述谐波减速器单元中的柔轮(9)与所述偏心轴(5)的一端传动连接,所述电机单元的转轴(12)一端外伸并与所述谐波减速器中的波发生器(10)传动连接;
所述电机单元的转动轴线偏置于所述谐波减速器单元转动轴线的一侧,所述偏心轴(5)与所述柔轮(9)相连的一端具有向所述转轴(12)一侧延伸的延伸端(504),并于所述偏心轴(5)内构造有与所述发动机缸体(7)内的润滑油路连通的油道(502),所述油道(502)轴向贯穿至所述偏心轴(5)的延伸端(504)的端部;
所述发动机缸体(7)上固连有包罩于所述谐波减速器单元外的正时罩盖(18),所述电机单元横穿所述正时罩盖(18)而固连于所述刚轮(8)上。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:沿所述发动机缸体(7)的高度方向,所述电机单元的转动轴线偏置于所述谐波减速器单元转动轴线的下方。
3.根据权利要求2所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:所述电机单元的转动轴线位于所述谐波减速器单元转动轴线的正下方。
4.根据权利要求2所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:于所述波发生器(10)内构造有内齿圈(1001),所述转轴(12)的与所述波发生器(10)传动连接的一端连接有齿轮(13),所述齿轮(13)位于所述波发生器(10)内,且所述齿轮(13)与所述内齿圈(1001)的部分齿相咬合,而构成两者间的啮合相连。
5.根据权利要求4所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:所述油道(502)于所述延伸端(504)端部的开口与所述齿轮(13)相对布置,且所述开口于所述齿轮(13)上的投影位于所述齿轮(13)的齿根圆内部。
6.根据权利要求1所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:在位于所述延伸端(504)端部的所述油道(502)中设有润滑油过滤组件,并于所述延伸端(504)的端部构造有与所述油道(502)贯通的凹口,所述润滑油过滤组件包括设于所述凹口内的滤网(24),所述滤网(24)由固设于所述凹口内的油堵(25)压紧于所述凹口中,并于所述油堵(25)内设有贯穿自身且一端和所述油道(502)连通的油孔(k)。
7.根据权利要求6所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:所述波发生器(10)的一侧由第一轴承(14)转动安装于所述偏心轴(5)的延伸端(504)上,所述波发生器(10)的另一侧由第二轴承(26)转动安装于所述电机单元的壳体(11)中。
8.根据权利要求6所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:所述波发生器(10)的一侧由第一轴承(14)转动安装于所述偏心轴(5)的延伸端(504)上,所述波发生器(10)的另一侧滑动抵接于所述电机单元的壳体(11)上,且于所述壳体(11)的与所述波发生器(10)滑动抵接的部位设有耐磨层。
9.根据权利要求8所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:于所述壳体(11)的与所述波发生器(10)滑动抵接的部位设有止推垫片(15),所述止推垫片(15)相对于所述壳体(11)外凸而与所述波发生器(10)滑动抵接,且所述耐磨 层位于所述止推垫片(15)上。
10.根据权利要求1所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:相对于所述柔轮(9)的与所述偏心轴(5)相接的一侧,在所述柔轮(9)的另一侧设有置于所述柔轮(9)内的柔轮垫片(16),所述柔轮(9)经穿设所述柔轮垫片(16)及所述柔轮(9)的连接件和所述偏心轴(5)固连。
11.根据权利要求1所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:于所述电机单元和所述正时罩盖(18)之间夹置有密封圈(21)。
12.根据权利要求1所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:所述波发生器(10)的一侧由第一轴承(14)转动安装于所述偏心轴(5)的延伸端(504)上,所述第一轴承(14)的外圈过盈压装于所述波发生器中,并于所述延伸端的端部固连有以限位所述第一轴承(14)的内圈的限位件。
13.根据权利要求12所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:于所述延伸端(504)的端部构造有与所述油道(502)贯通的凹口,所述限位件为一端固连于所述凹口内的堵头(30),且所述堵头(30)的另一端因自身的径向外伸而挡置在所述第一轴承(14)的一侧,并于所述堵头(30)内设有贯穿自身并和所述油道(502)连通的油孔(k)。
14.根据权利要求13所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:在位于所述延伸端(504)端部的所述油道(502)中设有润滑油过滤组件,所述润滑油过滤组件包括设于所述凹口内的滤网(24),且所述滤网(24)由所述堵头(30)压紧在所述凹口内。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的可变压缩比驱动结构,其特征在于:于所述发动机缸体(7)上设有贯穿所述发动机缸体(7)的上油孔(19),且所述上油孔(19)贯穿至与所述发动机缸体(7)相连的所述刚轮(8)的内部,以向所述刚轮(8) 和所述柔轮(9)之间下淋润滑油。
说明书 :
可变压缩比驱动结构
技术领域
背景技术
连杆机构配合,以在驱使偏心轴转动时经由多连杆机构的传动,进而实现发动机活塞上止
点变化的多连杆式可变压缩比机构已成为众多车企研发的重点。
间的传动方式多为皮带传动,或是将电机布置在发动机缸体的侧面,并与谐波减速器传动
连接。现有的结构形式导致发动机整体宽度较大,不利于整车搭载,且在电机侧置结构中,
缸体加工时也需留出电机安装空间或加工出电机安装支架,也使得缸体结构较为复杂,加
工难度较高。
发明内容
元中的刚轮上的电机单元,所述谐波减速器单元中的柔轮与所述偏心轴的一端传动连接,
所述电机单元的转轴一端外伸并与所述谐波减速器中的波发生器传动连接,且所述电机单
元的转动轴线偏置于所述谐波减速器单元转动轴线的一侧,所述偏心轴与所述柔轮相连的
一端具有向所述转轴一侧延伸的延伸端,并于所述偏心轴内构造有与所述发动机缸体内的
润滑油路连通的油道,所述油道轴向贯穿至所述偏心轴的延伸端的端部。
相咬合,而构成两者间的啮合相连。
滤网,所述滤网由固设于所述凹口内的油堵压紧于所述凹口中,并于所述油堵内设有贯穿
自身且一端和所述油道连通的油孔。
器滑动抵接的部位设有耐磨层。
上。
偏心轴固连。
罩盖之间夹置有密封圈。
述第一轴承的内圈的限位件。
承的一侧,并于所述堵头内设有贯穿自身并和所述油道连通的油孔。
滑油。
电机单元的转动轴线相对于谐波减速器单元的转动轴线偏置,则能够利用电机的偏心布置
以避让减震皮带,从而能够避免与减震皮带轮发生干涉,而利于发动机的整体设计。
而油封的设置可进一步防止润滑油进入电机内,且上油孔的设置可更好的保证减速器的润
滑效果。
向窜动量。而通过使波发生器的一侧由第一轴承转动安装于偏心轴的延伸端上,且第一轴
承的外圈过盈压装于波发生器中,并设置限位件可将第一轴承的内圈限制在延伸端上,由
此也能够对波发生器进行轴向限位,以同样的可有效的对波发生器的进行支撑,限制其轴
向窜动。
穿设布置且设置密封圈,则能够有效保证驱动结构位置的密封效果。
附图说明
柔轮垫片,17‑第三轴承,18‑正时罩盖,19‑上油孔,20‑油封,21‑密封圈,22‑减震皮带轮,
23‑插接端子,24‑滤网,25‑油堵,26‑第二轴承,27‑减速器小盖,28‑定位销,29‑工装,30‑堵
头;
具体实施方式
活塞1,转动于发动机缸体7上的曲轴总成和偏心轴总成,以及转动套装于曲轴总成中的曲
轴2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4,和铰接于偏心轴总成
中的偏心轴5与调节连杆3的另一端之间的驱动连杆6,且一般的,驱动连杆6具体为与偏心
轴5上的偏心轮501铰接。
驱使旋转,进而可由偏心轴5上的偏心轮501带动驱动连杆6摆动,驱动连杆6摆动使得自身
的摆动支撑位置发生变化,并由此通过调节连杆3及执行连杆4的传导,也使得活塞1的上止
点位置变高或变低,如此便可实现对发动机压缩比的调节。
该可变压缩比机构可应用本实施例的驱动结构,并能够获得预期的效果即可。
8上的电机单元(D部分)。其中,谐波减速器单元如同现有的谐波减速器结构那样,其仍由刚
轮8、柔轮9以及波发生器10构成,且该谐波减速器单元的工作原理也与现有的谐波减速器
结构一致。而本实施例的电机单元一般可采用步进电机,以具有更好的转动量控制精度。同
时,本实施例使得电机单元直接固定于谐波减速器单元上,则可有效减小整体驱动结构的
尺寸,使其结构紧凑,以利于在发动机中的布置。
机单元的转动轴线也偏置于谐波减速器单元转动轴线的一侧,而使得电机单元为相对于谐
波减速器单元偏心布置。此外,本实施例中偏心轴5与柔轮9相连的一端也具有向转轴12一
侧延伸的延伸端504,该延伸端504具体可参见下文将述及的图10,在延伸端504上构造有轴
肩结构以进行下文中第一轴承14的装设,且所述轴肩即用于第一轴承14一侧的限位。而本
实施例于偏心轴5内亦构造有与发动机缸体7内的润滑油路连通的油道502,且所述油道502
轴向贯穿至偏心轴5的延伸端504的端部。
器单元转动轴线的下方,且特别的,优先可如图4所示的,使电机单元的转动轴线n位于谐波
减速器转动轴线m的正下方。此时,参考于图5所示的,电机转动轴线与其上方的谐波减速器
单元转动轴线间也即具有了距离差h。
动。因而通过将电机单元偏置于下方,其可为减震皮带轮22及其上的皮带运行时的跳动提
供避让空间,以此能够避免对发动机轮系的正常运行造成影响,且通过将电机单元的转动
轴线设置于谐波减速器单元转动轴线的正下方,此时避让效果最佳。
体11也便分别设置有用于螺栓穿设的安装孔,并且仍图5所示的,双点划线圆e即为壳体11
上各安装孔间的连线,而双点划线圆f也即刚轮8上各安装孔间的连线。由于电机单元的偏
心布置,双点划线圆e便与双点划线圆f发生交叉,而不是呈嵌套状,此外,壳体11的对应于
刚轮8上各安装孔的位置也分别形成有缺口,以避让刚轮8的安装孔,且这些缺口愈靠近两
个双点划线圆的交叉处尺寸愈大。
动连接的一端连接有齿轮13,齿轮13位于波发生器10内,并且该齿轮13也与内齿圈1001的
部分齿相咬合,而构成两者之间的啮合相连。此时,匹配于电机单元的偏心布置,内齿圈
1001中与齿轮13啮合的齿也即为其最底部的那部分。
对各部件的有效润滑。此时,由于偏心轴5的延伸端504正对于电机单元布置,而润滑油中难
免会细小金属杂质,因此为避免从油道502喷射出的润滑油进入电机单元内部,使得金属杂
质连接电机电路板上的焊点,造成电机短路,本实施例也特别使得油道502于延伸端504端
部的开口与齿轮13相对布置,并且所述开口于齿轮13上的投影也位于齿轮13的齿根圆内
部。
502开口喷射出的润滑油便会被齿轮13挡下,并沿齿轮13下流,进而能够起到保护电机的作
用,且此时由于齿轮13为与内齿圈1001内底部的齿啮合,两者间的啮合面也正好处于润滑
油的流动路径上,从而亦能够获得充分润滑,避免因润滑不足造成干磨或高温损坏等问题。
当然,为了进一步保障润滑油不会进入电机内部,本实施例还可如图2或图3中那样,在电机
单元的转轴12与壳体11之间设置油封20,该油封20直接采用市购部件便可。
速器单元内的其它部位,作为一种优选的实施方式,在位于延伸端504端部的油道502中也
设置有对润滑油进行过滤的润滑油过滤组件。
凹口内的滤网24,该滤网24由固设于凹口内的油堵25压紧在凹口中,而在油堵25内也设置
有贯穿自身且一端和油道502连通的油孔k。
孔k的直径可设计的较小,以此可对润滑油限流而保证偏心轴5内的油压。此外,针对于所述
油堵25,其可为过盈压装或螺接于偏心轴5端部的凹口内,并且该油堵25采用较为简单的柱
体钢块制成便可。而在本实施例中,油堵25即由内六角锥端螺钉改造而来,其削平了螺钉的
锥端,并在内部钻出油孔k。
使用中由油孔k喷出的润滑油也仅仅是流经内六角孔。
入柔轮9和刚轮8的啮合处,最后会通过后端的下文将提及的第三轴承17流入发动机的油底
壳。上述润滑路径可满足齿轮13、内齿圈1001,以及波发生器10、柔轮9和刚轮7、第三轴承17
的润滑需求。
就会造成润滑范围始终固定在柔轮9转动范围内,使得柔轮9和刚轮8的啮合齿中有部分易
出现润滑不良的情况。为避免这种润滑不良的情形发生,作为一种优选实施形式,本实施例
除了油道502的供油,在发动机缸体7上也设有贯穿发动机缸体7的上油孔19,该上油孔19贯
穿至与发动机缸体7相连的刚轮8的内部,以能够向刚轮和8柔轮9之间下淋正时罩盖18内部
的缸盖、张紧器或其它机构处的循环润滑油,而保证柔轮9和刚轮8之间的润滑效果。
可。此外,上油孔19在设置时,其轴向优先与发动机水平方向垂直,当然除了垂直,与发动机
水平面间成一定角度也是可以的。
柔轮9上的啮合齿在与刚轮8啮合过程中,柔轮9的外形直接由波发生器10决定。若波发生器
10轴向窜动量过大,便会影响柔轮9和刚轮8之间的啮合长度,直接影响齿的受力,严重时甚
至会造成崩齿现象,所以波发生器10的轴向窜动量需限制在允许的范围内。
一轴承14也为并排布置的两个,其与延伸端504之间采用间隙配合,与波发生器10间采用过
盈配合。与此同时,波发生器10的另一侧则滑动抵接于电机单元的壳体11上,并且为降低摩
擦损失,于壳体11的与波发生器10滑动抵接的部位也设置有耐磨层。
的滑动抵接,其可为使得波发生器10与壳体11直接抵接,并直接在壳体11上的相关部位设
置所述的耐磨层。不过由于电机单元的壳体11中,其端盖部分的材质多为铝质材料,耐高温
及耐磨性差,容易发生高温烧蚀等情况,同时其摩擦损失也较大。
相对于壳体11外凸,从而可与波发生器10滑动抵接,且前述的耐摩层也即位于止推垫片15
上。
配合而装置壳体11上,并且在嵌装槽1102和止推垫片15之间也设置有用于限制止推垫片15
转动的防转部。该防转部具体即包括设于嵌装槽1102内壁上的防转槽1103,以及设于止推
垫片15上的可卡置于防转槽1103内的防转块1501。
的止推垫片15采用钢质材料作为背材,或者,使止推垫片15采用其它基材,而耐磨层设置为
耐磨涂层也是可以的。
图8所示的,也可使得波发生器10的一侧仍通过第一轴承14转动安装于偏心轴5的延伸端
504上,而波发生器10的另一侧则通过第二轴承26转动安装于电机单元的壳体11中。
间则为间隙配合,与电机单元的壳体11之间则为过盈配合。本实施例通过上述两侧均经由
轴承转动安装的方式,当然也能够实现波发生器10的可靠布置,以限制波发生器10的轴向
窜动量。
于在偏心轴5上装配支撑结构,然后再进行波发生器10装配的间接支撑形式,能够减少一级
装配误差,且延伸端504与偏心轴5的主轴颈外圆同一工序加工,也可有效保证波发生器10
装配过程中的同轴度,进而提高其传动精度及可靠性。
轴5上的法兰盘那样,故而得名法兰部503,而延伸端504也便固连在所述法兰部503上而与
偏心轴5其它部分成一体结构。
因螺栓的旋紧而损坏柔轮9,本实施例作为优选的实施形式,相对于柔轮9的与偏心轴5相接
的一侧,在柔轮9的另一侧可设置位于柔轮9内的柔轮垫片16,柔轮9经穿设该柔轮垫片16及
柔轮9的连接件和偏心轴5固连,且此处的连接件一般也即上述的螺栓。
截面较小的端面与柔轮9贴合,以此可便于柔轮垫片16在柔轮9内的设置。需要注意的是,除
了采用螺栓,当然本实施例将螺栓替换为铆钉,或者直接将柔轮9焊接至法兰部503上也都
是可以的,并且在采用焊接方式时,可省去柔轮垫片16。
于刚轮8中。此时,经由第三轴承17对偏心轴5的径向支撑,便能够限制偏心轴5所承受的多
连杆机构传递的气缸爆发时产生的径向跳动,而避免柔轮9因偏心轴5带动而出现大的径向
跳动。
在电机单元的壳体11和正时罩盖18之间也夹置有密封圈21。而再参见图7所示的,在电机单
元的壳体11的外周壁上设置有凹槽1101,上述密封圈21即安装于所述凹槽1101内,且为提
高密封效果,密封圈21优选的可为并排布置的两个。
接合面密封在正时罩盖18内。由此,正时罩盖18、发动机缸体7及其内的油底壳能够形成密
闭空间,因与润滑油接触的接合面及螺栓孔均会有渗油风险,故通过将电机单元中壳体11
的端盖部分与整个谐波减速器单元布置在密闭空间内,便可使电机单元与谐波减速器单元
的接合面,以及谐波减速器单元的紧固螺栓密封在发动机缸体7内部,如此这些部分可降低
甚至无密封要求,而能够有效减少密封带数量,简化装配,以及降低成本。
环并无泄露。
台阶孔中,再将偏心轴5具有延伸端504的一端穿过第三轴承17内圈而转动安装于刚轮8中。
接着如图12所示的将柔轮9装入刚轮8中,使得柔轮9与刚轮8间传动配合,并使柔轮9套设于
延伸端504上而与偏心轴5上的法兰部503端面贴合,接着通过柔轮垫片16且利用螺栓与偏
心轴5上的法兰部503固连在一起。
机缸体7上。接着,在发动机缸体7上安装减速器小盖27,以将刚轮8夹置在减速器小盖27和
发动机缸体7之间,再紧固刚轮8及减速器小盖27与发动机缸体7之间的连接,使得刚轮8固
定在发动机缸体7中。
并使得波发生器10压入柔轮9中而与柔轮9传动配合。此时需要说明的是,在将波发生器10
压入柔轮9中时,可如图14中所示的,采用一端嵌装在波发生器10内的工装29以一定转动速
度使得波发生器10旋入柔轮9内,以便于波发生器10的压入。
轮8上,并再紧固壳体11和正时罩盖18即可,且此时密封圈21随壳体11的穿入而密封在壳体
11和正时罩盖18之间,电机单元中的接线端子23在正时罩盖18的外侧。
接,或者使波发生器10装入第二轴承26中便可,同时也应注意在选择采用止推垫片15时,另
一侧的第一轴承14则应如前所述的设置成并排布置的两个。
发动机缸体水平指向进气侧。由此以使电机单元上的齿轮13与波发生器10内的内齿圈1001
相啮合的部位位于竖直下方的最低位置,而处于润滑油的流动路径上,而插接端子23开口
朝向进气侧也能便于接口插拔。
部例如可为包括分别于发动机缸体7和减速器小盖27上设置的定位销孔701,以及两端分别
插设于两个定位销孔701中的定位销28,或者所述定位部亦可采用其它现有的常规预定位
结构。
器10的一侧由第一轴承14转动安装于偏心轴5的延伸端504上,并通过第一轴承14的外圈和
波发生器10之间的过盈装配,以及通过延伸端504端部的限位第一轴承14内圈的限位件的
设置,实现对波发生器10的可靠支撑,限制其轴向窜动。
的另一端因自身的径向外伸而挡置在第一轴承14内圈的一侧,且于堵头30内同样也设置有
贯穿其自身并和油道502连通的油孔k。
构,也便可实现对第一轴承14内圈的限位约束。
接于延伸端504端部的凹口内,当然亦可通过过盈压装的方式进行堵头30在凹口内的装配。
而且针对于堵头30的进行第一轴承14内圈挡置的那一端,其除了如图18中所示的因整个圆
周径向外伸而为圆盘状,当前使得堵头30的该端仅具有一个或周向间隔布置的几个径向外
伸的挡块结构,以通过所述挡块结构进行第一轴承14内圈的挡置也是可行的。
直径亦可设计的较小,以此可对润滑油限流而保证偏心轴5内的油压。此外,对于本实施例
所述堵头30,其采用较为简单的柱体钢块制成便可,且与实施例一中的油堵25类似的,在堵
头30一端的中部也设置有内六角孔以便于旋拧操作,同时与实施例一中相同的,该内六角
孔和堵头30内的油孔k贯通,而实质上构成油孔k的一部分,不过由于所述内六角孔的内径
大于油孔k,实际使用中由油孔k喷出的润滑油亦仅仅是流经内六角孔。
置的示例性结构,如图17所示的,以上润滑油过滤组件即具体包括设置于凹口内的滤网24,
且该滤网也由堵头30压紧在所述凹口内。
配合。与此同时,与第一轴承14的外圈和波发生器10过盈配合相匹配的,由延伸端504端部
设置的由油堵24构成的限位件,以此和延伸端504上的轴肩结构相呼应,而能够实现对第一
轴承14的内圈在延伸端504也即偏心轴5上的约束限位。此时,通过第一轴承14内外圈分别
和偏心轴5及波发生器10之间的稳固连接,即能够实现波发生器10的可靠布置,以可限制波
发生器10的轴向窜动量。
中除了使得堵头30一物两用,而同时实现第一轴承14内圈及滤网15的限位。作为可行的其
它实施形式,可在延伸端504端部的凹口中内嵌如实施例一中的油堵25那样的具有油孔k的
封堵结构,以用于滤网15的压紧。而用于第一轴承14内圈限位的限位件则可采用螺接或过
盈压装在延伸端504的外周上,并同样挡置在第一轴承14内圈一侧的挡环类结构。
与刚轮8间传动配合,并使柔轮9套设于延伸端504上而与偏心轴5上的法兰部503端面贴合,
接着通过柔轮垫片16且利用螺栓与偏心轴5上的法兰部503固连在一起。
端504上,并使得波发生器10与柔轮9传动配合。在将波发生器10压入柔轮9中时,同样可采
用工装29以一定转动速度使得波发生器10旋入柔轮9内,以便于波发生器10的压入。
油过滤组件,可省去滤网15的安装,而在前述限位件采用其它形式时,则同样在此时将限位
件安装于延伸端504的端部,以进行第一轴承14的内圈约束限位即可。
体7上。接着,在发动机缸体7上安装减速器小盖27,以将刚轮8夹置在减速器小盖27和发动
机缸体7之间,再紧固刚轮8及减速器小盖27与发动机缸体7之间的连接,使得刚轮8固定在
发动机缸体7中。
紧固壳体11和正时罩盖18即可。此时密封圈21随壳体11的穿入而密封在壳体11和正时罩盖
18之间,电机单元中的接线端子23则在正时罩盖18的外侧。