本發明涉及一種車用發動機活塞，更具體地說，本發明涉及一種液壓馬達驅動式可變壓縮比活塞。

背景技術：

壓縮比是氣缸總容積與燃燒室容積的比值，其表示活塞由下止點運動到上止點時氣缸內氣體被壓縮的程度，是衡量發動機性能的重要參數，是影響發動機效率最重要的因素之一。一般來說，壓縮比越高，發動機的性能就越好。對于傳統的發動機，一經設計好其壓縮比是固定不變的，因為燃燒室容積及氣缸工作容積都是固定的參數。現代汽車發動機的壓縮比汽油機一般為8～12，柴油機一般為12-22。

可變壓縮比技術主要是針對增壓發動機的一種技術。固定的壓縮比不能充分發揮發動機的性能，事實上在小負荷、低速運轉時，發動機的熱效率低，相應地綜合性能比較差，這時可以用較大的壓縮比，而在大負荷、高轉速運轉時，若壓縮比過高，則很容易發生爆震并產生很大的熱負荷和機械負荷，這時可以用較小的壓縮比。隨著負荷的變化連續調節壓縮比，可以最大限度地挖掘發動機的潛力，使其在整個工況區域內有效提高熱效率，進而提高發動機的綜合性能。

采用可變壓縮比技術能夠：

1.提高了發動機的熱效率，很大程度上改善了發動機的燃油經濟性。

2.有利于降低排放。

3.具有良好的燃料適應性。

4.相同輸出功率的情況下結構可以更緊湊，達到小排量大功率、大扭矩。

5.兼顧部分負荷時的燃油經濟性和大負荷時的動力性，改善發動機低速動力性能的同時還避免了燃燒過程中的爆震風險。

6.一定程度上能提高運行穩定性，降低噪聲。

目前國內外發動機可變壓縮比一般都結構復雜，通常需要對發動機結構進行大幅改變，有時加工困難，如何簡化機構以在有限的空間里實現理想的效果是需解決的一個問題；那些新增的控制及輔助機構等可活動零部件導致了振動、摩擦損失和磨損的增加，也使發動機質量增加，這些大質量體的移動需要耗費很大一部分能量；適時準確地改變發動機的壓縮比，需要相應的高精度控制設備，匹配難度大；當壓縮比過高時，漏氣會耗損發動機的動力，并導致發動機機體等零部件的故障。若過多的混合氣漏入曲軸箱內，會引起潤滑油的變質；研發及制造成本高。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術所存在的機構結構復雜、零件多、工藝性性差、研發成本高等問題，提出了一種液壓馬達驅動式可變壓縮比活塞。

為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的：

一種液壓馬達驅動式可變壓縮比活塞，其特征在于，所述的液壓馬達驅動式可變壓縮比活塞將傳統內燃機活塞分成活塞頂部與活塞裙部兩個部分；八個密封彈簧放置在液壓底座的圓孔中，并把八個液壓葉片放置在液壓底座的矩形孔，液壓葉片與密封彈簧相接觸，零件緊固彈簧、密封彈簧、液壓底座裝配成液壓轉動機構并安裝在活塞裙部的圓形凹槽中，在液壓轉動機構上面蓋上液壓檔板，零件液壓底座、液壓葉片、液壓擋板、密封彈簧和活塞裙部的橢圓形空腔裝配構成液壓馬達；將花鍵插入液壓底座的花鍵孔中；通過齒輪減速機構使得轉輪減速、增扭，在轉輪的凸臺側面放置滾珠軸承，并用兩片端蓋將轉輪固定在繞軸線運動的自由度上，端蓋上的拱形孔被液壓擋板的圓形孔固定座穿透，然后將卡環放置在活塞裙部的卡環槽內，用來固定端蓋；將活塞頂部放置在活塞裙部上，活塞頂部的柱狀棒插入液壓擋板的圓形孔固定座內，對活塞頂部起導向作用，活塞頂部的半圓形凸起與轉輪上的螺旋板線接觸。

所述的活塞頂部分斷面中心是一個大的空腔，空腔的底面周圍均勻伸出四個柱狀棒，在柱狀棒的中間位置向內各有一個半圓形凸起。

所述的活塞裙部的分斷面中心鉆有一個圓形空腔，空腔側面有一圈卡環槽，空腔的底面鉆有一個大的橢圓形孔，橢圓孔底面也鉆有一個圓形凹槽，用于安放液壓底座，活塞裙部處的銷孔左、右側各向上鉆有一條油道，左、右油道長度不同，兩段油道的終端都在水平方向以30度和150度的圓弧沿橢圓孔邊緣延伸，然后進入橢圓形孔內。

所述的轉輪是一個圓柱體結構，在圓柱體的外側均勻的分布四條螺旋板，在圓柱體的底座是一個柱狀體，柱狀體的底部是圓形凸臺，用于圓輪的固定，在凸臺內面鉆有內齒輪。

所述的減速機構是三個行星齒輪分別同時與主動齒輪外嚙合，與轉輪凸臺內的內齒輪內嚙合來構成減速機構。

所述的液壓葉片的主體是一個矩形體，并倒有圓角，在矩形體的端面是一個圓柱支撐棒。

所述的液壓底座是一個圓柱體結構，圓柱上端面的中間鉆有花鍵孔，圓柱的側面均勻分布著八個矩形開口，矩形孔的內側面水平向內鉆有圓孔。

所述的液壓擋板是一個圓板形結構，圓板的中間是一個圓孔，圓板的周圍分布四個圓孔形固定座。

所述的液壓葉片的側面與活塞裙部的橢圓孔側面緊密接觸，并由于密封彈簧施加在液壓葉片的預緊力使得液壓葉片與活塞裙部的橢圓孔接觸面間存在一定預壓力。

與現有技術相比本發明的有益效果是：

1.本發明僅對活塞內部進行加工并增加相應的零件以及一套液壓控制系統，而未改變氣缸的整體結構，使得機構結構簡單。

2.本發明通過液壓馬達的轉動作為驅動力，結構緊湊、輪廓尺寸較小、噪聲低、壽命長。

3.本發明在液壓馬達提供的轉矩后，經過轉輪與活塞頂部間的螺旋配合來實現壓縮比的改變，工作可靠。

4.本發明因加工零件少，并是對活塞進行的再加工，所以制造成本低。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明：

圖1是本發明所述的液壓馬達驅動式可變壓縮比活塞的主剖視圖。

圖2是圖1所示的C-C投影視圖。

圖3是圖1所示的D-D投影視圖。

圖4是圖1所示的E-E投影視圖。

圖5是本發明組件的去掉活塞頂部后的斜視圖。

圖6是本發明轉輪零件的主視圖。

圖7是本發明轉輪零件的俯視圖。

圖8是本發明活塞頂部零件的主視圖。

圖9是圖8中主視圖的B-B投影視圖。

圖10是液壓葉片的主視圖。

圖11是液壓葉片的左視圖。

圖12是液壓底座的主視圖。

圖13是圖12中主視圖的A-A投影視圖。

圖14是活塞裙部的主剖視圖。

圖15是圖14主剖視的B-B投影視圖。

圖16是圖14主剖視的C-C投影視圖。

圖中：1-活塞頂部，2-緊固彈簧，3-轉輪，4-卡環，5-端蓋，6-滾珠軸承，7-液壓擋板，8-液壓葉片，9-密封彈簧，10-活塞裙部，11-花鍵，12-液壓底座，13-行星齒輪，14-主動齒輪。

具體實施方案

下面結合附圖對本發明作詳細的描述：

參閱圖1與圖2，活塞沿分斷面分成活塞頂部1與活塞裙部10兩大部分，在兩部分構成的空腔內裝配液壓馬達、減速機構和轉輪3，在活塞裙部10內鉆有兩條油道，為液壓馬達提供進出口油路，活塞頂部1的分斷面邊緣的四個圓孔內有連接棒用于緊固彈簧2的連接。

參閱圖8與圖9，活塞頂部1分斷面的中心是一個大的空腔，在空腔的底部周圍均勻分布四個柱狀棒，柱狀棒上各有一個半圓結構的凸起，方向向內，通過半圓凸起與轉輪的螺旋板線接觸，使得活塞頂部1能夠相對活塞裙部10運動。

參閱圖14、圖15與圖16，活塞裙部10分斷面中心是一個大的空腔，空腔的側面上部鉆有一圈卡環槽，空腔的形狀為圓形腔，圓形腔的下部面為橢圓形孔，橢圓形的長軸與活塞頂部1的空腔半徑相等，活塞裙部10的橢圓孔底面鉆有一個圓形凹槽，圓形凹槽用于液壓底座12的固定，活塞裙部10分斷面的邊緣均勻分布四個與活塞頂部1對應拱形孔，拱形孔內同樣有連接棒；在活塞裙部10銷孔左右兩側沿活塞軸線方向鉆有左、右油道，兩油道長度不同，左油道的終端分別以水平方向30度、150度沿橢圓孔邊緣延伸，然后進入橢圓孔內，同樣的，右油道的終端以水平方向30度、150度反向沿橢圓孔邊緣延伸，然后進入橢圓孔內。

參閱圖1與圖2，液壓擋板7是一個圓板形結構，圓板的中間是一個圓孔，圓板的周圍分布四個圓孔形固定座。

參閱圖6和圖7，轉輪3是一個圓柱形結構，在圓柱的外側分布著四條螺旋板狀結構，在圓柱的底部是一個柱狀體，柱狀體的底部是圓形凸臺，用于轉輪3的固定，凸臺內側是內齒輪的結構。

參閱圖10與圖11，液壓葉片8的主體是一個矩形體，并倒有圓角，在矩形體的端面是一個圓柱體支撐棒。

參閱圖12與圖13，液壓底座12是一個圓柱體結構，在圓柱的中心鉆有花鍵孔，圓柱的側面向圓柱的軸線處均勻分布有八個長方體開口，長方體開口的開口面與圓柱體的端面平齊，在長方體內的一面鉆有圓孔用于密封彈簧的安裝。

參閱圖1、圖2與圖5，將密封彈簧9放置在液壓底座12的圓孔內，再將八個液壓葉片8的圓柱體部分插入液壓底座12的圓孔中，零件8、9、12構成液壓轉動機構，將上面的液壓轉動機構通過液壓底座12安放活塞裙部10橢圓形孔底面的圓孔上，零件液壓底座12、液壓葉片8、液壓擋板7、密封彈簧9和活塞裙部10的橢圓形空腔裝配構成液壓馬達，八個液壓葉片8的側面與活塞裙部10橢圓形孔側面相接觸，并通過密封彈簧9使得接觸面之間有一定的預緊力。將液壓擋板7放置在液壓轉動機構的上部，液壓擋板7的側面與活塞裙部10是過盈配合；將花鍵11插入液壓底座12的花鍵孔中，花鍵11上端為主動齒輪14，三個行星齒輪13均勻的分布在主動齒輪14與轉輪3上的內齒輪之間，行星齒輪13與主動齒輪14外嚙合，三個行星齒輪13與轉輪3上的內齒輪內嚙合，滾珠軸承6的內圓面與轉輪3凸臺的側面接觸，兩片端蓋5放置在液壓擋板7上并用端蓋5的下端面將轉輪3壓緊，端蓋5的拱形孔穿透液壓擋板7的圓孔固定座，并用卡環4將端蓋5固定；將活塞頂部1的四個柱狀棒放置在液壓擋板7的圓孔固定座內，配合為間隙配合，而柱狀棒上的半圓凸起結構與轉輪3上的螺旋板線接觸，活塞頂部1的分斷面與活塞裙部10的分斷面重合，然后用四個緊固彈簧2通過連接棒將活塞頂部1與活塞裙部10連接起來，防止活塞在劇烈運動過程中因慣性力與氣壓力而使活塞頂部1與活塞裙部10產生不受控制的相對運動。

參閱圖1、圖3、圖4、圖14,當發動機需要高壓縮比時，液壓泵將液壓油經曲軸、連桿油路導入到活塞裙部10的銷孔處的左油道，然后液壓油沿活塞軸線方向向上流入并水平沿30度與150度流進橢圓形空腔，進油腔內的油腔面積大于出油腔面積，進油腔壓力大于出油腔壓力，所以液壓葉片8正轉，通過花鍵11帶動主動齒輪14正轉，此時主動齒輪14的轉速高、轉矩小，經過行星齒輪13的減速增扭作用，轉輪3的轉速變小，轉矩增大，轉輪3通過螺旋板與活塞頂部1半圓凸起的接觸，經液壓擋板7上的圓孔固定座的導向作用，使得活塞頂部1克服緊固彈簧2預緊力作用相對于活塞裙部10距離上升，此時壓縮比增大。

參閱圖1、圖3、圖4與圖14，同理，當發動機需要低壓縮比時，液壓泵將液壓油經曲軸、連桿油路導入到活塞裙部10的銷孔處的右油道，然后液壓油從活塞裙部10銷孔的右油孔向上流入并水平沿30度與150度流入橢圓形空腔，此時，出油腔的壓力大于進油腔內的壓力，所以液壓葉片8反轉，液壓葉片8經主動齒輪14的傳動，行星齒輪13的減速、增扭，將轉矩傳遞給轉輪3，轉輪3反轉，活塞頂部1在緊固彈簧的預緊力作用下相對于活塞裙部10距離減小，此時發動機有低壓縮比。