活塞防撞击结构及可变压缩比发动机

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，特别涉及一种活塞防撞击结构及可变压缩比发动机。

背景技术

发动机的有效压缩比，是借助于燃烧齿板、传动齿轮和控制齿板活塞总成通过改变燃烧活塞的上止点位置来实现可变的。其中，传动齿轮由传动齿轮销与连杆小头孔连接在一起，燃烧齿板与燃烧活塞固定在一起，而控制齿板活塞总成的位置由控制缸总成及相关执行器来确定。齿轮齿板式可变压缩比机构中，控制活塞在控制缸内进行上下移动，由于运动件存在惯性力，控制活塞会不可避免地与上挡盖或下挡盘产生撞击，仅靠软件控制无法完全避免直接接触撞击。

发明内容

本发明提供一种活塞防撞击结构及可变压缩比发动机，以解决相关技术中控制活塞在控制缸内进行上下移动时，由于惯性力作用与上挡盖或下挡盘产生撞击的问题。

第一方面，本发明提供了一种活塞防撞击结构，包括：

控制缸缸套；

上挡盖，盖设于所述控制缸缸套的顶部；所述上挡盖包括盖设于所述控制缸缸套的顶部的上盖主体，以及突出设于所述上盖主体的底面上的环形上盖凸起；

下挡盘，盖设于所述控制缸缸套的底部；所述下挡盘包括盖设于所述控制缸缸套的底部的环状下盘主体，以及突出设于所述下盘主体的顶面上的环形下盘凸起；

控制活塞，设于所述控制缸缸套中；所述控制活塞包括穿设于所述控制缸缸套的内腔中的活塞体，以及穿设于所述活塞体上的活塞杆；以及，

控制齿板，与所述活塞杆连接、并突出于所述下挡盘外；

其中，所述活塞体的顶面突出设有环形活塞顶部凸起，所述活塞体的底面突出设有环形活塞底部凸起；当所述活塞体运动到上止位点时，所述活塞顶部凸起与所述上盖凸起之间形成有第一限位油腔；当所述活塞体运动到下止位点时，所述活塞底部凸起与所述下盘凸起之间形成有第二限位油腔。

在一些实施例中，所述上盖凸起上对应开设有环形上盖油槽，所述活塞顶部凸起与所述上盖油槽对应；

当所述活塞体运动到接近上止位点位置时，所述活塞顶部凸起的顶面封闭所述上盖油槽形成所述第一限位油腔。

在一些实施例中，当所述活塞体运动到上止位点时，所述活塞顶部凸起的顶面与所述上盖油槽的底壁面之间具有第一安全间隙。

在一些实施例中，所述上盖凸起的顶部开设有与所述上盖油槽连通的第一泄油槽。

在一些实施例中，所述下盘凸起上对应开设有环形下盘油槽，所述活塞底部凸起与所述下盘油槽对应；

当所述活塞体运动到接近下止位点位置时，所述活塞底部凸起的底面封闭所述下盘油槽形成所述第二限位油腔。

在一些实施例中，所述下盘主体的中间设有下盘通孔，所述控制齿板穿设于所述下盘通孔处；

所述下盘凸起的顶面开设有位于所述下盘通孔的周围的下盘沉槽，所述下盘沉槽形成所述下盘油槽。

在一些实施例中，当所述活塞体运动到下止位点时，所述活塞底部凸起的底面与所述下盘油槽的底壁面之间具有第二安全间隙。

在一些实施例中，所述下盘凸起的顶面开设有与所述下盘油槽连通的第二泄油槽。

在一些实施例中，所述控制齿板包括齿板主体，以及设于所述齿板主体的顶部的齿板柱，所述齿板柱穿设于所述下盘通孔处，所述活塞杆一端与所述活塞体连接、另一端与所述齿板柱连接。

第二方面，本发明提供一种可变压缩比发动机，包括如上所述的活塞防撞击结构。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：在保证可变压缩比机构正常运行的同时，避免控制活塞与上挡盖以及下挡盘的撞击，有利于对零件的保护及噪声的控制。

本发明实施例提供了一种活塞防撞击结构，控制活塞在控制缸缸套内上下移动，与上挡盖/控制缸缸套形成上油腔、与下挡盘/控制缸缸套/控制齿板上端形成下油腔。当控制活塞在控制缸缸套内上行时，活塞体的顶面上的活塞顶部凸起会逐渐靠近上挡盖的底部的上盖凸起，二者之间形成的第一限位油腔中的液压油由于其不可压缩性，会对活塞体产生阻力，阻止活塞体继续上行而与上挡盖接触，即可阻止二者之间产生撞击；同理，当控制活塞在控制缸缸套内下行时，活塞体的底面上的活塞底部凸起会逐渐靠近下挡盘的顶部的下盘凸起，二者之间形成的第二限位油腔中的液压油由于其不可压缩性，同样会对活塞体产生阻力，阻止活塞体继续下行而与下挡盘接触，即可阻止二者之间产生撞击。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述活塞防撞击结构(控制活塞处于上止位点时)的剖视结构示意图；

图2为图1的控制活塞与上挡盖结合处的局部放大结构示意图；

图3为本发明实施例所述活塞防撞击结构(控制活塞处于下止位点时)的剖视结构示意图；

图4为图3的控制活塞与下挡盘结合处的局部放大结构示意图；

图5为本发明实施例所述活塞防撞击结构的上挡盖的立体结构示意图；

图6为图5的局部A的局部放大结构示意图；

图7为本发明实施例所述活塞防撞击结构的下挡盘的立体结构示意图；

图8为图7的局部B的局部放大结构示意图。

图中：100、控制缸缸套；200、上挡盖；210、上盖主体；220、上盖凸起；222、上盖油槽；224、第一泄油槽；230、连接凸起；300、下挡盘；310、下盘主体；312、下盘通孔；320、下盘凸起；322、下盘油槽；324、第二泄油槽；400、控制活塞；410、活塞体；412、活塞顶部凸起；414、活塞底部凸起；500、控制齿板；510、齿板柱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发动机的有效压缩比，是借助于燃烧齿板、传动齿轮和控制齿板活塞总成通过改变燃烧活塞的上止点位置来实现可变的。其中，传动齿轮由传动齿轮销与连杆小头孔连接在一起，燃烧齿板与燃烧活塞固定在一起，而控制齿板活塞总成的位置由控制缸总成及相关执行器来确定。齿轮齿板式可变压缩比机构中，控制活塞在控制缸内进行上下移动，由于运动件存在惯性力，控制活塞会不可避免地与上挡盖或下挡盘产生撞击，仅靠软件控制无法完全避免直接接触撞击。为解决上述技术问题，本发明提出了一种活塞防撞击结构及可变压缩比发动机。

如图1至图4所示，本发明提出的活塞防撞击结构，包括控制缸缸套100，盖设于控制缸缸套100的顶部的上挡盖200，盖设于控制缸缸套100的底部的下挡盘300，设于控制缸缸套100中的控制活塞400，以及与控制活塞400连接、并突出于下挡盘300外的控制齿板500。上挡盖200和下挡盘300分别盖设于控制缸缸套100的上下两侧，可在控制缸缸套100中形成有供控制活塞400上下活动的缸套腔，而控制齿板500可带动控制活塞400上下移动。而且，控制活塞400在控制缸缸套100内上下移动时，控制活塞400的顶部与上挡盖200及控制缸缸套100形成上油腔，控制活塞400的底部与下挡盘300、控制缸缸套100及控制齿板500上端形成下油腔。

具体地，如图5至图6所示，上述上挡盖200可包括盖设于控制缸缸套100的顶部的上盖主体210，以及突出设于上盖主体210的底面上的环形上盖凸起220。此外，上述上挡盖200的底面还突出设有环形的连接凸起230，该连接凸起230位于上盖凸起220的外侧，并卡设于控制缸缸套100的内腔中。而如图7至图8所示，上述下挡盘300可包括盖设于控制缸缸套100的底部的环状下盘主体310，以及突出设于下盘主体310的顶面上的环形下盘凸起320。而且，如图1至图4所示，上述控制活塞400可包括穿设于控制缸缸套100的内腔中的活塞体410，以及穿设于活塞体410上的活塞杆420，上述控制齿板500与活塞杆420连接、并突出于下挡盘300外。而且，上述活塞体410的顶面突出设有环形活塞顶部凸起412，活塞体410的底面突出设有环形活塞底部凸起414；当活塞体420运动到上止位点(即控制活塞400向上移动的极限位置)时，活塞顶部凸起412与上盖凸起220之间形成有第一限位油腔；当活塞体410运动到下止位点(即控制活塞向下移动的极限位置)时，活塞底部凸起414与下盘凸起320之间形成有第二限位油腔。

这样，当控制活塞400在控制缸缸套100内上行直至上止位点时，活塞体410的顶面上的活塞顶部凸起412会逐渐靠近上挡盖200的底部的上盖凸起220，二者之间形成的第一限位油腔中的液压油由于其不可压缩性，会对活塞体410产生阻力，阻止活塞体410继续上行而与上挡盖200接触，即可阻止二者之间产生撞击；同理，当控制活塞400在控制缸缸套100内下行时，活塞体410的底面上的活塞底部凸起414会逐渐靠近下挡盘300的顶部的下盘凸起320，二者之间形成的第二限位油腔中的液压油由于其不可压缩性，同样会对活塞体410产生阻力，阻止活塞体410继续下行而与下挡盘300接触，即可阻止二者之间产生撞击。

进一步地，如图1至图2所示，以及如图5至图6所示，在一些实施例中，上述上盖凸起220上对应开设有环形上盖油槽222，而上述活塞顶部凸起412与上盖油槽222对应。当活塞体410运动到接近上止位点位置时，活塞顶部凸起412的顶面封闭上盖油槽222形成第一限位油腔。即活塞体410在控制缸缸套100内上行时，活塞体410的顶部设置的活塞顶部凸起412会逐渐从上盖凸起220的上盖油槽222外移动到上盖油槽222中，从而对上盖油槽222形成密封以形成上述的第一限位油腔，而第一限位油腔中的液压油不仅可以对活塞体410的上行产生缓冲，还可阻止活塞体410过渡上行，即可避免活塞体410与上盖主体210发生撞击。此外，上述的上盖凸起220上可设置多个环形的上盖油槽222，活塞体410的顶部也可一一对应设置多个环形的活塞顶部凸起412。

而且，当上述活塞体410运动到上止位点时，上述活塞顶部凸起412的顶面与上盖油槽222的底壁面之间具有第一安全间隙。通过在活塞顶部凸起412和上盖油槽222之间设置第一安全间隙，可以进一步地避免活塞体410将上盖油槽222中的液压油完全挤出，而使得活塞体410与上挡盖200发生接触或撞击。

此外，上述上盖凸起220的顶部开设有与上盖油槽222连通的第一泄油槽224。通过在上盖凸起220的顶部开设与上盖油槽222连通的第一泄油槽224，可使得活塞体410在上移过程中，活塞顶部凸起412初始进入上盖油槽222中时，可将上盖油槽222中的液压油通过第一泄油槽224挤压到上盖油槽222外，避免活塞顶部凸起412在接近并进入上盖油槽222时阻力过大，而突然停止上行而对整个结构产生损坏。即可以通过设置第一泄油槽224，使得活塞体410的活塞顶部凸起412在进入上盖油槽222的过程中，液压油会从上盖油槽222中泄出一部分，以使得活塞体410可逐渐停止上行。当活塞顶部凸起412进入到上盖油槽222一定深度，直至完全隔离上盖油槽222和第一泄油槽224时，活塞体才停止上行。

而且，在一些实施例中，上述的第一泄油槽224可设置在上盖油槽222的外侧壁的顶部，也可设置在上盖油槽222的内侧壁的顶部，使得第一泄油槽224的一侧直接与上盖油槽222连通。此外，上述的第一泄油槽224也可为设置在上盖油槽222的外侧或内侧的部分上盖凸起220的顶部的泄油孔，该泄油孔一端与上盖油槽222连通、另一端与上油腔连通。而且，上述第一泄油槽224可设置为多个。

此外，在另一些实施例中，上述活塞顶部凸起412上对应开设有环形上盖油槽，而上述上盖凸起220与上盖油槽对应。当活塞体运动到接近上止位点位置时，上盖凸起的顶面封闭上盖油槽形成第一限位油腔。此时，活塞防撞击结构的具体结构与上述实施例中活塞防撞击结构的具体结构类似，在此不再赘述。

此外，如图3至图4所示，以及如图7至图8所示，在一些实施例中，上述下盘凸起320上对应开设有环形下盘油槽322，上述活塞底部凸起414与下盘油槽322对应。而且，当活塞体410运动到接近下止位点位置时，活塞底部凸起414的底面封闭下盘油槽322形成第二限位油腔。同理，活塞体410在控制缸缸套100内下行时，活塞体410的底部设置的活塞底部凸起414会逐渐从下盘凸起320的下盘油槽322外移动到下盘油槽322中，从而对下盘油槽322形成密封以形成上述的第二限位油腔，而第二限位油腔中的液压油不仅可以对活塞体410的下行产生缓冲，还可阻止活塞体410过渡下行，即可避免活塞体410与下盘主体310发生撞击。此外，上述的下盘凸起320上可设置多个环形的下盘油槽322，活塞体410的顶部也可一一对应设置多个环形的活塞底部凸起414。

而且，上述下盘主体310的中间设有下盘通孔312，上述控制齿板500穿设于下盘通孔312处、并与控制缸缸套100中的活塞杆420连接。而且，在一些实施例中，上述下盘凸起320的顶面开设有位于下盘通孔312的周围的下盘沉槽，下盘沉槽形成上述下盘油槽322，这样便于下盘油槽322的加工制造。此外，也可将上述的下盘油槽322完全开设于上述的下盘凸起320上。

而且，在一些实施例中，当活塞体410运动到下止位点时，活塞底部凸起414的底面与下盘油槽322的底壁面之间具有第二安全间隙。同理，通过在活塞底部凸起414和下盘油槽322之间设置第二安全间隙，可以进一步地避免活塞体410将下盘油槽322中的液压油完全挤出，而使得活塞体410与下挡盘300发生接触或撞击。

而且，上述下盘凸起320的顶面开设有与下盘油槽322连通的第二泄油槽324。同理，通过在下盘凸起320的顶部开设与下盘油槽322连通的第二泄油槽324，可使得活塞体410在下移过程中，活塞底部凸起414初始进入下盘油槽322中时，可将下盘油槽322中的液压油通过第二泄油槽324挤压到下盘油槽322外，避免活塞底部凸起414在接近并进入下盘油槽322时阻力过大，而突然停止下行而对整个结构产生损坏。即可以通过设置第二泄油槽324，使得活塞体410的活塞底部凸起414在进入下盘油槽322的过程中，液压油会从下盘油槽322中泄出一部分，以使得活塞体410可逐渐停止下行。当活塞底部凸起414进入到下盘油槽322一定深度，直至完全隔离下盘油槽322和第二泄油槽324时，活塞体410才停止下行。

同理，在一些实施例中，上述的第二泄油槽324可设置在下盘油槽322的外侧壁的顶部，使得第二泄油槽324的一侧直接与下盘油槽322连通。此外，上述的第二泄油槽324也可为设置在下盘油槽322的外侧的部分下盘凸起320的顶部的泄油孔，该泄油孔一端与下盘油槽322连通、另一端与下油腔连通。而且，上述第二泄油槽324可设置为多个。

此外，上述控制齿板500可包括齿板主体，以及设于齿板主体的顶部的齿板柱510，齿板柱510穿设于下盘通孔312处，上述活塞杆420一端与活塞体410连接、另一端与齿板柱510连接。

第二方面，本发明提供一种可变压缩比发动机，包括如上所述的活塞防撞击结构。该活塞防撞击结构的运动件(控制活塞)在运动过程中，与固定件(上挡盖或下挡盘)之间逐步形成近似密闭的油腔(仅有泄油槽作为出口)，当运动件运行至将泄油槽完全遮挡住时，油腔完全密闭，由于液体的不可压缩性会对运动件产生阻力，运动件便会停止运动、避免与固定件产生直接接触、撞击。

上述活塞防撞击结构的工作原理如下：在下挡盘300的上表面(顶面)设计一个环形的下盘凸起420，下盘凸起420与控制齿板500上端的齿板柱510形成一个环形的下盘油槽322，在第二安全间隙对应高度处作为第二泄油槽324的底端限值；控制活塞400下行时，活塞底部凸起414与下盘油槽322形成近似密闭的第二限位油腔，随着控制活塞400下行，第二限位油腔内液压油从第二泄油槽324处流出、直至第二泄油槽324被活塞底部凸起414挡住，此时第二限位油腔密闭，由于液体的不可压缩性，会对控制活塞400产生阻力，控制活塞400停止下行，从而达到控制活塞400与下挡盘300不会产生撞击的效果。

而且，在上挡盖200的底部设置环形的上盖凸起220，并在上盖凸起220上设置环形的上盖油槽222及周向布置的第一泄油槽224，在第一安全间隙对应高度处作为第一泄油槽224的顶端限值；控制活塞400上行时，活塞顶部凸起412与上盖油槽222形成近似密闭的第一限位油腔，随着控制活塞400上行，第一限位油腔内液压油从第一泄油槽224处流出、直至第一泄油槽224被活塞顶部凸起412挡住，此时第一限位油腔密闭，由于液体的不可压缩性，会对控制活塞400产生阻力，控制活塞400停止上行，从而达到控制活塞400与上挡盖200不会产生撞击的效果。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：在保证可变压缩比机构正常运行的同时，避免控制活塞与上挡盖以及下挡盘的撞击，有利于对零件的保护及噪声的控制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。