壓縮比可變型發動機的製作方法
2023-10-17 05:58:59
專利名稱：壓縮比可變型發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓縮比可變型發動機，其包括連接杆，其一端通過活塞銷與活塞連接；輔助杆，通過曲柄銷與曲軸連接並與所述連接杆的另一端連接；控制杆，一端在離開所述連接杆的連接位置的部位處與所述的輔助杆連接；支撐軸，可轉動地設置在發動機本體中；和偏心軸，安裝在所述支撐軸上的偏心位置處並與所述控制杆的另一端連接，改變所述支撐軸的轉動位置從而改變所述的壓縮比。
背景技術：
例如，日本專利申請特開平9-228858中公開了一種常規的壓縮比可變型發動機，其中與曲軸連接的輔助杆和活塞通過連接杆相互連接，和安裝在支撐軸上的偏心位置處的偏心軸和所述的輔助杆之間通過控制杆相連接，其中所述的支撐軸可轉動地設置在發動機本體中，通過改變所述支撐軸的轉動位置來改變所述發動機的壓縮比。
在所述常規的發動機中，通過由諸如電馬達和氣缸的致動器驅動所述的支撐軸轉動來改變所述支撐軸的轉動位置，從而改變所述的壓縮比。但是，膨脹載荷和壓縮載荷通過所述發動機中的燃燒和慣性被施加到所述的控制杆上。基於這個原因，衝擊載荷被施加到諸如電馬達和氣缸的致動器上，且因此在所述的致動器和支撐軸之間必須安裝用於緩和這樣的衝擊的裝置，從而使得結構複雜。
如果所述支撐軸的轉動方向被限制在一個方向中，則所述的支撐軸能利用通過發動機中的燃燒和慣性施加到所述控制杆上的膨脹載荷和壓縮載荷來轉動。利用這種結構，不需要用於驅動所述支撐軸轉動的致動器。但是，需要用於在多個點限制所述支撐軸的轉動位置的限制裝置，並且當所述支撐軸的轉動位置受限制時，對這樣的限制裝置與支撐軸的接觸部分會產生衝擊，因此需要緩和這種衝擊。
實用新型內容因此，本實用新型的目的是提供一種壓縮比可變型發動機，其中支撐軸利用所述發動機內的燃燒和慣性來轉動，而且，還能以簡單的結構來緩和因限制所述支撐軸的轉動位置而產生的衝擊。
為實現上述目的，根據本實用新型的第一特徵，提供一種壓縮比可變型發動機，其包括連接杆，其一端通過活塞銷與活塞連接；輔助杆，其通過曲柄銷與曲軸連接並與所述連接杆的另一端連接；控制杆，其一端在離開所述連接杆的連接位置的部位處與所述的輔助杆連接；支撐軸，轉動地設置在發動機本體中；和偏心軸，其安裝在所述支撐軸上的偏心位置處並與所述控制杆的另一端連接，通過改變所述支撐軸的轉動位置來改變所述的壓縮比，其中所述的發動機還包括單向離合器，其安裝在所述的支撐軸與所述的發動機本體之間以限制所述支撐軸的轉動方向；轉動位置限制裝置，用於在多個點選擇性地限制所述支撐軸的轉動位置；和緩衝裝置，用於在改變所述壓縮比時，緩和施加到所述支撐軸和轉動位置限制裝置的至少其中之一上的載荷。
利用所述第一特徵的這種結構，膨脹載荷和壓縮載荷通過所述發動機中的燃燒和慣性施加到所述的控制杆上，從而在所述的壓縮比改變時，所述的支撐軸和偏心軸在所述單向離合器限制的方向中轉動。因此，不需要直接轉動所述支撐軸的致動器。而且，當所述的壓縮比改變時，通過所述的緩衝裝置可以緩衝施加到所述支撐軸和轉動位置限制裝置的至少其中之一上的載荷。
根據本實用新型的第一特徵之外的第二特徵，在所述的曲軸上固定一飛輪，轉動力根據所述發動機的起動操作從反衝起動器傳送到所述的飛輪上；所述的緩衝裝置包括輸出部件，設置該輸出部件與所述的曲軸同軸，從而使方向與所述反衝起動器的相同的轉動力能被傳送到所述的飛輪上，且當所述的反衝起動器不工作時該飛輪的轉動受限制；與所述輸出部件同軸的輸入部件；和安裝在所述輸出部件與輸入部件之間的螺旋彈簧；和在所述的支撐軸與輸入部件之間安裝轉矩傳送裝置，從而該裝置在一方向中傳遞所述的轉動力以從所述的支撐軸到所述的輸入部件卷繞(wind up)所述的螺旋彈簧，直到完成所述螺旋彈簧的卷繞為止，但是其允許支撐軸在所述的螺旋彈簧的卷繞完成之後空轉(race)。
利用第二特徵的這種結構，當改變所述的壓縮比時，所述支撐軸的轉矩通過所述的轉矩傳送裝置傳送到所述緩衝裝置的輸入部件，從而力通過所述螺旋彈簧的卷繞累積在該螺旋彈簧中，從而通過所述的螺旋彈簧吸收施加到所述支撐軸的載荷來實現緩和衝擊。就是說，當所述的壓縮比變化時，所述的支撐軸通過所述的轉動位置限制裝置轉動到下一個轉動限制位置，通過所述緩衝裝置的螺旋彈簧能緩衝和累積施加到所述支撐軸上的轉矩。在力在所述螺旋彈簧中的累積的過程中，所述輸出部件的轉動受限制，並且當所述的反衝起動器在所述發動機的下一次的起動中起動時，積累在所述螺旋彈簧中的彈簧力從所述的輸出部件被傳送到所述的飛輪。因此，即使反衝起動器上的膨脹載荷被減輕，所述的發動機也能充分起動。
除所述第一特徵的結構之外，根據本實用新型的第三特徵，在所述支撐軸上的多個點的位置處設置限制支座(limiting abutment)，所述的多個點在軸向上相互間隔且其位置設置在所述支撐軸的圓周方向上；致動器與限制部件相連接，以驅動該限制部件轉動，所述的限制部件設置在所述的發動機本體中以構成所述轉動位置限制裝置的一部分，從而其能繞垂直於所述支撐軸的軸線轉動從而交替地與其中一個限制支座鄰接，以限制所述支撐軸的轉動位置；和在所述的限制部件和發動機本體之間插入所述的緩衝裝置，以緩和當輪替選擇的限制支座與所述的限制部件鄰接時產生的軸向衝擊。
利用所述第三特徵的這種結構，可以以這樣一種方式限制所述支撐軸的轉動位置，通過所述致動器轉動所述的限制部件，使得所述的限制部件與設置在所述支撐軸上的多個限制支座的其中之一相鄰接，從而改變所述的壓縮比。這樣，通過所述限制部件與其中一個限制支座之間的接觸，在垂直於所述支撐軸的方向中的衝擊施加到所述的限制部件，但是所述的衝擊能通過所述的緩衝裝置設置在所述的限制部件與發動機本體之間的簡單結構被緩和。因此，可以避免所述的衝擊施加到用於驅動所述限制部件的致動器上並提高耐用性和可靠性，同時避免由於諸如支撐軸和限制部件的不同部件的強度增大而造成的它們的尺寸增大。另外，還可以將在所述的限制部件與其中一個限制支座接觸時產生的聲音抑止到低水平。
除所述的第一特徵之外，根據本實用新型的第四特徵，所述的緩衝裝置安裝在所述的支撐軸與發動機本體之間，以緩衝從所述的控制杆施加到所述支撐軸上的徑向載荷。
利用第四特徵的這種結構，當所述的壓縮比變化時，所述的支撐軸和轉動位置限制裝置被施加有較大的載荷，而施加到所述支撐軸上的徑向載荷由所述的緩衝裝置緩和。因此，可以提高耐用性和可靠性，同時避免因諸如所述支撐軸和轉動位置限制裝置的各個部件的強度增加而造成的它們的尺寸增大。而且，也能將在所述的轉動位置受所述的轉動位置限制裝置的限制時產生的聲音抑止到較低水平。
本實用新型的上述和其他目的、特定和優點將通過下面接合附圖的優選實施例的說明而變得明白。
圖1是發動機的前視圖；圖2是沿圖1中的線2-2剖取的剖視圖；圖3是沿圖2中的線3-3剖取的剖視圖；圖4是沿圖2中的線4-4剖取的剖視圖；圖5是沿圖2中的線5-5剖取的放大剖視圖；圖6是沿圖1中的線6-6剖取的處於輕載狀態的部分去除的平面圖；圖7是與圖6類似的視圖，但是其表示重載狀態；圖8是表示圖2所示的支撐軸的一端附近的區域的放大剖視圖；圖9是沿圖8中的線9-9剖取的剖視圖；
圖10是表示圖2中所示的支撐軸的另一端的側邊上的區域和緩衝/累積裝置附近的區域的放大視圖；圖11是沿圖10中的線11-11剖取的剖視圖；圖12是表示圖10中所示的轉矩傳送裝置附近的區域的放大視圖；圖13是沿圖12中的線13-13剖取的剖視圖；圖14是沿圖2中的線14-14剖取的剖視圖。
具體實施方式
下面將參照附圖1-14通過優選實施例來描述本實用新型。
參照圖1至3，根據該實施例的發動機是氣冷單缸發動機，用於例如工作機等，且該發動機具有發動機本體21，所述的發動機本體包括曲軸箱22；汽缸體23，其稍微向上傾斜並從所述的曲軸箱22的一側突出；和連接到所述汽缸體23的頂部的汽缸蓋24。在所述汽缸體23和汽缸蓋24的外表面上設置有多個散熱鰭片23a和24a。所述的曲軸箱22通過其下表面的安裝表面22a安裝在任何工作機的汽缸蓋上。
所述的曲軸箱22包括通過鑄造與所述的汽缸體23一體成形的曲軸箱本體25，和連接到所述曲軸箱本體25的開口端上的側蓋26。曲軸27的一端27a從所述的側蓋26突出。在所述曲軸27的一端27a與所述的側蓋26之間設置球軸承28和油封30。所述曲軸27的另一端27b從所述的曲軸箱本體25突出。在所述的曲軸27的另一端27b與曲軸箱本體25之間設置球軸承29和油封31。
在所述曲軸箱本體25外側的曲軸27的另一端27b上安裝飛輪32。在所述的飛輪32上安裝用於向發動機本體21的不同部分提供冷卻空氣的冷卻風扇33。在所述冷卻風扇33的外側設置反衝起動器34。
在所述的汽缸體23中形成汽缸孔39，和該汽缸孔中可滑動地容納一活塞238。在所述的汽缸體23和汽缸蓋24之間形成燃燒室40，以使所述活塞38的頂部面對該燃燒室40。
在所述的汽缸蓋24中形成通向燃燒室40的進氣口41和排氣口42。在所述的汽缸蓋24中設置進氣門43，其可打開和關閉以提供所述進氣口41與燃燒室40之間的連通或斷開；和排氣門44，其可打開和關閉以提供所述排氣口42與燃燒室40之間的連通和斷開。所述的汽缸蓋24上螺紋安裝一火花塞45，且該火花塞的電極面對所述的燃燒室40。
在汽缸蓋24的上部連接化油器35。該化油器35的進氣通道46的下遊端與進氣口41連通。通向進氣通道46的上遊端的進氣管47與化油器35連接，且也與空氣慮清器(未示出)連接。通向排氣口42的排氣管48與汽缸蓋24的上部連接，並也與排氣消音器49連接。另外，油箱51設置在曲軸箱22上，從而使其支撐在所述的曲軸箱22上。
在曲軸箱22接近側蓋26的部分處在曲軸27上整體地形成驅動齒輪52。將與該驅動齒輪52嚙合的從動齒輪53安裝在凸輪軸54上，該凸輪軸可轉動地設置在所述的曲軸箱22中且其具有與該曲軸27平行的軸線。轉動力從曲軸27以縮小的比例1/2通過相互嚙合的驅動齒輪52與從動齒輪53傳送給所述的凸輪軸54。
在凸輪軸54上設置分別與所述的進氣門43和排氣門44相對應的進氣凸輪55和排氣凸輪56。設置在汽缸體23中可操作的隨動件57與進氣凸輪55滑動接觸。另一方面，在汽缸體23和汽缸蓋24中形成操作室58，從而所述隨動件57的上部伸入操作室58的下部中。設置在操作室58中的推桿59的下端鄰接抵靠在隨動件57上。另一方面，搖臂60可擺動地設置在汽缸蓋24中，且該搖臂的一端鄰接抵靠在通過一彈簧在閉合方向中偏置的進氣門43的上端。推桿59的上端鄰接抵靠在所述搖臂60的另一端。因此，所述的推桿59根據進氣凸輪55的轉動來軸向操作，且通過推桿59的操作引起的搖臂60的擺動運動來打開和閉合所述的進氣門43。
在排氣凸輪56和排氣門44之間也設置與進氣凸輪55和進氣門43之間的相類似的機構，從而所述的排氣門44根據排氣凸輪56的轉動被打開和閉合。
參照圖4，設置在發動機本體21的曲軸箱22中用於在經過汽缸軸線C並垂直於曲軸27的軸線的平面中移動的活塞38、曲軸27和偏心軸61相互之間通過連接機構62連接。
該連接機構62包括一端通過活塞銷63與活塞38連接的連接杆64；通過曲柄銷65與曲軸27連接並與所述連接杆64的另一端可轉動地連接的輔助杆68；和控制杆69，其一端在離開連接杆64的連接位置的位置處與輔助杆68可轉動地連接，且另一端與偏心軸61連接。
輔助杆68具有位於其中間部分的第一半圓支承部分(bearingportion)70，其與曲柄銷65的一半圓周滑動接觸；和一體設置在輔助杆68的相對兩端的一對分支(bifurcation)71和72，從而使連接杆64的另一端和控制杆69的一端夾在該分支71與72之間。曲柄蓋73的第二半圓支承部分74與曲柄銷65的另一半圓周滑動接觸，且所述的曲柄蓋73固定在所述的輔助杆68上。
連接杆64的另一端通過圓柱形連接杆銷75與輔助杆68的一端連接。擠壓配合在連接杆64的另一端內的連接杆銷75的相對端可轉動地裝配在位於輔助杆68的一端的分支71中。
控制杆69的一端通過輔助杆銷76可轉動地與輔助杆68的另一端連接。輔助杆銷76的相對端與位於另一端的分支72間隙配合，其中所述的輔助杆銷76相對可轉動地經過插入到位於輔助杆68的另一端的分支72中的控制杆69的一端。而且，在位於所述的另一端的分支72上安裝一對夾片(clip)77，77，以與輔助杆銷76的相對端鄰接並防止所述的輔助杆銷76與分支72分離。
另外，所述的曲柄蓋73通過一對設置在曲軸27的相對兩側上的螺栓78固定在分支71和72上。所述的連接杆銷75和輔助杆銷76設置在螺栓78的軸線延長線上。
圓柱形偏心軸61一體設置在支撐軸81上的偏心位置處，該支撐軸可轉動地設置在發動機本體21的曲軸箱22中並具有與曲軸27平行的軸線。支撐軸81的一端可轉動地支撐在底部圓柱形軸承座82上，該軸承座設置在曲軸箱22的側蓋26上且在所述的支撐軸81與軸承座82之間插入有球軸承83。支撐軸81的另一端可轉動地通過曲軸箱22的曲軸箱本體25，且在所述的曲軸箱本體25與支撐軸81之間插入有球軸承84。
在軸承座82與支撐軸81之間在球軸承83的外側安裝單向離合器85。在所述的曲軸箱本體25與支撐軸81之間在球軸承84的外側插入環形密封件86。
根據發動機的工作循環，在壓縮控制杆69的方向中的載荷和拉伸控制杆69的方向中的載荷輪替地施加到其另一端與偏心軸61連接的控制杆69上。由於所述的偏心軸61設置在支撐軸81上的偏心位置處，因此控制杆69也對支撐軸81施加朝向一側的轉動力和朝向另一側的轉動力。就是說，由於所述的支撐軸81與位於曲軸箱22的側蓋26上的軸承座82之間設置有單向離合器85，因此所述的支撐軸81能只在圖4中箭頭80所示的一個方向中轉動。
參照圖5，以這樣一種方式在支撐軸81上位於軸向離開偏心軸61的位置處同軸設置小直徑的軸部81a，以在該小直徑軸部81a的外圓周周圍形成環形槽81b。在小直徑軸部81a上的多個點，例如軸向相互間隔開的兩個點處一體設置限制支座87和88，且這些點的位置在支撐軸81的圓周方向上相互替換(displace)。
然後支撐軸81的轉動位置被轉動位置限制裝置89限制在多個點，例如兩個點。轉動位置限制裝置89包括可轉動地設置在曲軸箱22中的轉軸90，該轉軸具有垂直於支撐軸81的軸線的軸線；和固定在轉軸90上的限制部件91，因此所述的限制部件91通過轉軸90的轉動能輪替地與限制支座87，88鄰接。
在曲軸箱22的曲軸箱本體25上一體設置有底部圓柱形軸支撐部分92和環形軸支撐部分93，以使它們在垂直於支撐軸81的軸線的同一軸線上相隔一段距離來相對設置。一端位於軸支撐部分92附近的轉軸90可轉動地支撐在軸支撐部分92和93上，且其另一端從軸支撐部分93向外伸出。
限制部件91通過銷94固定轉軸90上位於軸支撐部分92和93之間，且其一體設置有突起91a，該突起能伸入環形槽81b中以輪替地與限制支座87和88鄰接。
當在限制部件91的突起91a與限制支座87和88的其中之一相鄰接的狀態和在突起91a與限制支座87和88的其中另一個相鄰接的狀態這兩個狀態相互之間轉換時，支撐軸81通過施加在與安裝在支撐軸81上的偏心位置處的偏心軸61連接的控制杆69上的載荷而轉動。但是，必須避免所述的限制支座87和88的其中之一在鄰接時因支撐軸81的轉動而對限制支座91的突起91a造成的衝擊。因此，在曲軸箱22的軸支撐部分93與限制部件91之間設置衝力緩和裝置97，用於緩和限制支座87和88與輪替選擇的限制部件91發生鄰接時在軸向方向產生的衝擊。
衝力緩和裝置97包括夾在一對墊圈98、98之間的環形橡膠件99，所述的轉軸90穿過所述的墊圈。橡膠件99具有較高的硬度、耐油性和耐熱性，且另外使該橡膠件烤熔而凝結在墊圈98、98上。
參照圖6，隔膜式致動器101與轉動位置限制裝置89的轉軸90連接。所述的致動器101包括箱體103，安裝在固定到曲軸箱22的曲軸箱本體25的上部的支撐板102上；膜片106，支撐在箱體103中從而將箱體103的內部分為負壓室104和常壓室(atmospheric pressure chamber)105；彈簧107，以壓縮狀態安裝在箱體103與膜片106之間，從而在增大負壓室104體積的方向上作用彈簧力；和操縱杆108，與膜片106的中間部分連接。
箱體103包括安裝在支撐板102上的第一碗狀半箱體109，和通過對所述的半箱體109進行卷邊加工而連接的第二碗狀半箱體110。膜片106的圍緣夾在半箱體109和110的開口邊緣之間。負壓室104限定在膜片106與第二半箱體110之間且其中容納一彈簧107。
所述的常壓室105限定在膜片106與第一半箱體109之間。經過通孔111伸入常壓室105中的操縱杆108的一端與膜片106的中間部分連接，其中所述的通孔設置在第一半箱體109的中間部分。所述的常壓室105通過通孔111的內緣與操縱杆108的外周緣之間的間隙與外部連通。
通向負壓室104的管道112與箱體103的第二半箱體110連接，並也與化油器35的進氣通道46的下遊端連接。就是說，進氣通道46中的進氣負壓被引入致動器101中的負壓室104。
致動器101的操縱杆108的另一端與設置在支撐板102上用於繞平行於轉軸90的軸線轉動的驅動臂113連接。從動臂114固定在從曲軸箱22伸出的轉軸90的另一端上。所述的驅動臂113與從動臂114通過連接杆115相互連接。在從動臂114與支撐板102之間安裝彈簧116以推動所述的從動臂114使其在圖6所示的順時針方向中轉動。
當發動機處於輕載工作狀態時，其中負壓室104中的負壓很高，膜片106相對回復彈簧107和彈簧116的彈性力發生彎曲以減小負壓室104的體積，且操縱杆108收縮，如圖6所示。在該狀態下，轉軸90和轉動位置限制裝置89的限制部件91的轉動位置為限制部件91的突起91a與支撐軸81的限制支座87和88的其中之一87鄰接接合的位置。
另一方面，當發動機處於高負載工作狀態時，其中負壓室104中的負壓較低，膜片106利用回復彈簧107和彈簧117的彈簧力彎曲以增大負壓室104的體積，且操縱杆108伸長，如圖7所示。因此轉軸90和轉動位置限制裝置89的限制部件91轉動到限制部件91的突起91a與支撐軸81的限制支座87和88的其中之一88鄰接接合的位置處。
如上所述，在發動機工作時在一個方向中被施加有轉動力的支撐軸81的轉動被限制在這樣一個位置處，在該位置限制支座87、88中的任何一個通過轉動限制部件91與限制部分91的突起91a接合。通過停止支撐軸81在相位相互不同的，例如相隔167度的兩個位置中的每一個位置處的轉動，使處於偏離支撐軸81的軸線的位置處的，即控制杆69的另一端的偏心軸61在垂直於曲軸27的軸線的平面中的這兩個位置之間移動，從而改變發動機的壓縮比。
參照圖8和9，當壓縮比改變時，為了避免限制支座87和88通過支撐軸81的轉動輪替地與限制部件91的突起91a鄰接而產生衝擊，在支撐軸81的一端與發動機本體21上曲軸箱22的軸承座82之間安裝徑向緩衝裝置120，用於緩和從控制杆69在徑向方向施加到支撐軸81上的載荷。
所述的徑向緩衝裝置120包括一體設置在支撐軸81上的偏心凸輪121，使其位於球軸承83的一側上的小直徑軸部81a附近；彈簧座122，與球軸承82接合以包圍偏心凸輪121，從而防止所述的彈簧座122繞支撐軸81的軸線轉動；和壓縮彈簧123，保持在彈簧座122上與偏心凸輪121摩擦接觸。
在支撐軸81上同軸設置圓柱形部分124以環繞偏心凸輪121。彈簧座122可滑動地裝配在圓柱形部分124中。與球軸承83和軸承座82相對的環狀支撐板125與彈簧座122一體連接。在支撐板125靠近軸承座82的一端上一體形成有突出的環形突起126，從而在突起126與彈簧座122之間形成圓柱形部分124的端部插入在其中的環形槽，並且在軸承座82上在圓周上的一點處一體形成有接合板部分127，以徑向向外伸出。
所述的接合板部分127夾在一對突出地設置在軸承座82的頂端面上的止動片部分128，128之間，從而禁止彈簧座122繞支撐軸81的軸線的轉動。而且，在支撐板125上一體設置有突出的環形支座129，且該支座以鄰接的方式支撐在球軸承83的外圈(outer race)83a上。
所述的壓縮彈簧123大致形成為環形，且在圓周上的一點處具有開口槽130，並且其具有接合部分123a和123b，所述的這些接合部分徑向向外鼓起為梯形，以與設置在彈簧座122中位於支撐軸81的一條直徑線上的一對接合孔131，131接合，並還具有一對徑向可彎曲的柔性支座123c和123d，該對支座能與偏心凸輪121彈性地滑動接觸。柔性支座123c和123d設置在垂直於將接合部分123a和123b連接在一起的線的直線上的兩個點處。
利用徑向緩衝裝置120，在支撐軸81的轉動過程中，偏心凸輪121轉動柔性支座123c和123d的其中之一併使其發生彎曲，從而能緩和在壓縮比發生變化時從控制杆69施加到支撐軸81上的徑向載荷。而且，當壓縮比從低壓縮比變為高壓縮比時，利用發動機中的燃燒可能會導致對支撐軸81的更大的衝擊。因此，在壓縮比從低壓縮比變為高壓縮比的過程中，與偏心軸121接觸的柔性支座123c和123d的其中之一123c的初始變形量被設置成大於柔性支座123d的初始變形量。因此，能有效緩和當壓縮比從低壓縮比變為高壓縮比的過程中施加到支撐軸81上的衝擊，從而可以避免在壓縮比從高壓縮比到低壓縮比的變化過程中不必要的抗轉動轉矩施加到支撐軸81上。
再參照圖2，反衝起動器34的箱體134包括環繞飛輪32並固定在曲軸箱22的曲軸箱本體25上的圓柱形的箱體部件135，和固定到箱體部件135上以閉合箱體部件135的開口的蓋狀(cap-shaped)箱體部件136。捲軸138轉動支撐在軸137上，軸137安裝在箱體部件136中與曲軸27同軸，且螺旋彈簧139安裝在軸137與帶輪138之間。
纏繞在捲軸138上的繩子140的一端綁在捲軸138上，且繩子140的另一端從箱體部件136中設置的開口141伸出到外側。
捲軸138的一部分被固定到曲軸27的一端上的蓋狀起動滑輪124覆蓋，且棘爪144支撐在捲軸138上並能與設置在起動滑輪124的內圓周中的鎖槽143接合。
因此，當相對螺旋彈簧139的彈性力拉動繩子140且然後釋放拉力時，捲軸138在螺旋彈簧139的彈性力的作用下轉動，且棘爪144與起動滑輪142中的鎖槽143接合，從而將起動轉動力從捲軸138傳送到曲軸27上。
參照圖10和11，在曲軸箱22的曲軸箱本體25與飛輪32之間設置緩衝/累積裝置145，從而可以將方向與反衝起動器34相同的轉動力傳送到飛輪32。
緩衝/累積裝置145包括安裝在與曲軸27同軸設置的輸出部件146與輸入部件147之間的螺旋彈簧148。輸出部件146和輸入部件147都成形為板狀環，圍繞曲軸27並與曲軸同軸，所述的輸出部件和輸入部件設置成使它們在曲軸箱27的軸向方向上相隔一定距離，且輸出部件146設置在靠近曲軸箱22的位置處。
處於與輸入部件147的外圓周相對應的位置處的與曲軸27同軸延伸的大致為圓柱形的外管149的一端固定在輸出部件146上。該進氣部件147一體形成有內管150，該內管與曲軸27同軸設置並位於外管149的內側。螺旋彈簧148容納在由輸出部件136、外管149、輸入部件147和內管150限定的空間中，並且其相對兩端以接合的方式與外管149和內管150連接。
在這種緩衝/累積裝置145中，在輸出部件146被限制其轉動的情況下，螺旋彈簧148可以通過轉動輸入部件147而卷攏以累積力。如果解除對輸出部件146的限制，而限制輸入部件147的轉動，則輸出部件146通過螺旋彈簧148累積的彈簧力而轉動。
為了將輸出部件146的這種轉動力傳送給飛輪32，在飛輪32的內圓周上的在圓周方向上以相等距離相互間隔開的多個點處，例如兩個點處，一體設置徑向向內突出的梯形的鎖定突起151，151。另一方面，在固定到輸出部件146上的外管149上的在圓周方向上以相等距離分開的多個點，例如兩個點處，設置徑向向內凹的凹槽152，152。棘爪153，153支撐在輸出部件146上與鎖定突起151，151接合，以使棘爪在其伸出凹槽152，152的位置和容納在凹槽152，152中的位置之間轉動。即，棘爪153，153一體設置有軸154，154，該軸與曲軸27平行並可轉動地支撐在輸出部件146上。
而且，將滾柱155，155中的每一個同軸地固定在軸154，154中每一個的一端上位於所述的滾柱在該點從輸出部件146朝向曲軸箱22的曲軸箱本體25伸出的一點處。在曲軸箱本體25上一體地並突出地設有圓柱形導管156，以使滾柱155，155在圓柱形導管156上滾動。
因此，當輸出部件146在圖11中的箭頭157所示的方向中轉動時，滾柱155，155沿導管156的內表面滾動，從而所述的軸154，154在一個方向中轉動以使棘爪153，153從凹槽152，152中伸出。從凹槽152，152中伸出的棘爪153，153分別與鎖定突起151，151接合，從而允許輸出部件146的轉動力傳送給飛輪32。
與曲軸27同軸的設置在內管150內側的傳送管158通過多個鉚釘159固定到輸入部件147的內圓周部分上，且該傳送管可轉動地支撐在曲軸箱22的曲軸箱本體25上，且在該傳送管與本體25之間設置有球軸承160。在輸出部件146的內圓周上一體形成有圓柱形支撐管161，其與傳送管158的外圓周滑動接觸。
在卷繞螺旋彈簧148的方向上的轉動轉矩從支撐軸81通過轉矩傳送裝置162和傳送管158被傳送到緩衝/累積裝置145的輸入部件147。
參照圖12和13，所述的轉矩傳送裝置162被構造成使其在卷繞所述螺旋彈簧148的方向中傳送轉動轉矩直到螺旋彈簧148的卷繞完成為止，但是在螺旋彈簧148的卷繞完成之後，所述的轉矩傳送裝置能夠使支撐軸81空轉。轉矩傳送裝置162包括在從曲軸箱22的曲軸箱本體25突出的部分上圍繞所述支撐軸81的環形部件163；能在兩個狀態之間轉換的一對滾珠164，164，所述的滾珠在其中一個狀態與支撐軸81和環形部件163連接且在另一個狀態下與環形部件163脫離並保持在支撐軸81上；彈簧165，安裝在滾珠164，164之間以作用使滾珠164，164在使它們與支撐軸81和環形部件163連接的方向上偏移的彈性力；驅動齒輪166，一體設置在所述環形部件163的外圓周上；和從動齒輪167，一體設置在傳送管158上與所述的驅動齒輪166嚙合。
所述的環形部件163環繞所述的支撐軸81，且其軸向位置確定不變。支撐軸81在其與環形部件163相對應的位置處設有通孔158，該通孔沿一條直徑線延伸。另一方面，在環形部件163的內圓周中設置環形槽169和一對鎖槽170，170。所述的鎖槽170，170形成為使它們在環形部件163的一條直徑線上從環形槽169向外凹陷。
每個滾珠164，164的一部分插入通孔169的每個相對端中。彈簧165容納在通孔169中，從而使其插設在滾珠164，164之間。所述的環形槽169形成為使其具有足夠的深度來滾動一半容納在通孔169的兩相對端中的滾珠164，164。鎖槽170，170形成為半圓形，以將幾乎一半容納在所述通孔169的兩相對端中的滾珠164，164接合在其中。
在這種轉矩傳送裝置162中，在滾珠164，164接合在鎖槽170，170中的狀態下，即滾珠與支撐軸81和環形部件163接合的狀態下，通過支撐軸81的轉動，將支撐軸81的轉動轉矩通過環形部件163，驅動齒輪166，從動齒輪167和傳送管158傳送給輸入部件147。因此，在緩衝/累積裝置145處於所述輸出部件146的轉動被限制的狀態下，所述的螺旋彈簧148被捲起。
另外，螺旋彈簧148的彈性力作為阻力，並能緩和當壓縮比變化時從控制杆69施加到支撐軸81的徑向載荷，從而轉矩傳送裝置162也可以作為徑向緩衝裝置。
在螺旋彈簧148的卷繞完成之後，當支撐軸81根據壓縮比的變化而轉動時，所述的支撐軸81空轉以重複這兩個狀態，即滾珠164，164接合在鎖槽170，170中的狀態和滾珠164，164在環形槽169中滾動的狀態。通過在滾珠164，164相對彈簧165的彈性力從鎖槽170，170爬行進入環形槽169時所產生的阻力可以緩和由於壓縮比變化而從控制杆69施加到支撐軸81上的徑向負載。因此，即使在這種情況下，所述的轉矩傳送裝置162也起到徑向緩衝裝置的作用。
在當前的實施例中，在導管156的在與轉矩傳送裝置162相對應的位置處設有凹口156a以避免導管156與轉矩傳送裝置162發生幹涉。
緩衝/累積裝置145的輸出軸146的轉動由累積釋放/限制裝置171限制。累積釋放/限制裝置171限制輸出部件146在反衝起動器34的不工作期間的轉動，但是一旦起動反衝起動器34操作其就允許所述的輸出部件146轉動。
參照圖14，所述的累積釋放/限制裝置171包括限制臺階172，其圍繞著輸出部件146的外圓周設置以面對圖11中的箭頭157所示的轉動方向中的下遊；限制杆173，其平行於曲軸27延伸以通過其與限制臺階172的接合來限制輸出部件146的轉動，且該限制杆的一端與設置在曲軸箱22的曲軸箱本體25中的接合孔174接合；搖臂175，其可搖擺地支撐在支撐部件176上，該支撐部件固定在反衝起動器34的箱體134的箱體部件135上，且該搖臂的一端與限制杆173的另一端接合；和回復彈簧177，其安裝在箱體本體135和搖臂175之間用於在使限制杆173的一端接合在接合孔174中的方向中施加使限制杆173偏移的彈簧力。
支撐部件176固定在開口141附近的箱體本體135的內表面上，並具有插入孔，反衝起動器32的繩子140通過該插入孔。所述的搖臂175形成為從相對兩側將所述的支撐部件176夾在中間，該搖臂的中間部分通過垂直於限制杆173的軸179可搖擺地支撐在支撐部件176上。所述的回覆彈簧177是扭轉彈簧，且安裝在所述的箱體部件135與搖臂175之間以環繞軸179。
當反衝起動器34處於不工作的狀態時，搖臂175通過回復彈簧177的彈簧力作用轉動到一個位置，在該位置處所述的繩子140夾在搖擺175的另一端與支撐部件176之間，在該狀態下，處於其一端接合在接合孔174中的位置處的限制杆173與限制臺階172接合以限制輸出部件176的轉動。
當拉動反衝起動器34的繩子140來起動所述的發動機並使其處於這種狀態時，通過張緊繩子140，使推力從繩子140施加到搖臂175的另一端，從而所述的搖臂175相對回復彈簧177的彈力而轉動，使得限制杆173脫離所述的接合孔174。因此，限制杆173的一端處於自由狀態，且限制杆173處於其另一端可搖擺地支撐在搖臂175上的狀態。因此，輸出部件146處於允許其轉動的狀態，這樣當螺旋彈簧148保持累積的力時，所述的輸出部件146轉動。
下面將詳細描述當前實施例的操作。通過安裝在發動機21的曲軸箱22的側蓋26與支撐軸81之間的單向離合器82來限制具有處於偏心位置並與控制杆69連接的偏心軸61的支撐軸81的轉動方向，且膨脹載荷和壓縮載荷通過發動機中的燃燒和慣性被施加到控制杆69上。因此，當壓縮比變化時，支撐軸81和偏心軸61在由單向離合器85所限制的方向中轉動。
通過轉動位置限制裝置89選擇性地將支撐軸81的轉動位置限制在多個，例如兩個位置處，和通過改變支撐軸81的轉動位置來改變發動機的壓縮比。
另外，根據發動機的起動操作，轉動力從反衝起動器34被傳送到固定在曲軸27上的飛輪32上。與反衝起動器34相同方向的轉動轉矩可以從包括有螺旋彈簧148的緩衝/累積裝置145傳送到飛輪32上，其中所述的螺旋彈簧148安裝在與曲軸27同軸設置的輸出部件146和輸入部件147之間。所述的轉矩傳送裝置162安裝在支撐軸81與輸入部件146之間，其中該轉矩傳送裝置能將在卷繞螺旋彈簧148的方向中的轉動轉矩從支撐軸81傳送到輸入部件146直到螺旋彈簧148的卷繞完成為止，並允許支撐軸81在螺旋彈簧148的卷繞完成之後空轉。當反衝起動器不工作時，通過累積釋放/限制裝置171限制緩衝/累積裝置145的輸出部件146的轉動，且該累積釋放/限制裝置171允許輸出部件146根據反衝起動器34的起動操作而轉動。
因此，當壓縮比變化時，支撐軸81的轉動轉矩通過轉矩傳送裝置162被傳送到緩衝/累積裝置145的輸入部件147。因此，通過螺旋彈簧148的卷繞可以將力累積在螺旋彈簧148中，且施加到支撐軸81上的載荷可以被螺旋彈簧148吸收，從而有助於緩和衝擊。就是說，當支撐軸81在壓縮比改變時通過轉動位置限制裝置89轉動到下一個轉動限制位置時，施加到支撐軸81上的轉動轉矩可以被緩衝/累積裝置145的螺旋彈簧148積累。在力在螺旋彈簧148中累積的過程中，輸出部件146的轉動被累積釋放/限制裝置171限制，但是當所述的反衝起動器34在發動機的下一次起動而起動時，累積釋放/限制裝置171允許輸出部件146的轉動。因此累積在螺旋彈簧148中的彈簧力從輸出部件146被傳送到飛輪32，因此即使減小反衝起動器34上的牽引載荷，所述的發動機也能充分起動。
轉動限制裝置89用於輪替地與這些限制支座87，88相鄰接從而限制支撐軸81的轉動位置，其中所述的限制支座87，88設置在支撐軸81上且他們的位置在圓周上相隔一定距離。轉動限制裝置89具有限制部件91，該限制部件支撐在發動機21的曲軸箱22的曲軸箱本體25上且其能繞垂直於支撐軸81的軸線轉動。用於驅動限制部件91轉動的致動器101與限制部件91連接。在限制部件91與曲軸箱本體25的軸支撐部分93之間插入推力緩衝阻止97，其中該推力緩衝阻止97用於在限制支座87或88鄰接抵靠在任一選擇的限制部件91時緩和軸向方向中的衝擊。
當限制支座87和88的其中之一和限制部件91相互接觸時，所述的限制部件91受到垂直於支撐軸81的軸線的方向中的衝擊，但是可以利用一種簡單的結構來緩和這種衝擊，在該結構中，在限制部件91與曲軸箱本體25的軸支撐部分93之間設置推力緩衝裝置97。因此，可以避免衝擊力作用到用於驅動限制部件91的致動器101上並提高耐用性和可靠性，同時避免諸如支撐軸81和限制部件91的各種部件的尺寸因它們的強度增大而增大。另外，也能將在限制支座87和88的其中之一和限制部件91相互接觸時產生的聲音抑止到一個低水平。
在支撐軸81和發動機21上曲軸箱22的側蓋26之間安裝徑向緩衝裝置120，用於緩和從控制杆69作用到支撐軸81上的徑向載荷。也作為徑向緩衝裝置的轉矩傳送裝置162安裝在緩衝/累積裝置145與支撐軸81之間。
因此，當壓縮比變化時，即使支撐軸81和轉動位置限制裝置89承受較大的載荷，利用徑向載荷緩衝裝置120和轉矩傳送裝置162可緩和作用在支撐軸81上的徑向載荷。因此，能提高耐用性和可靠性，同時避免諸如支撐軸81和轉動位置限制裝置89的各種部件的尺寸因它們的強大增大而增大。而且，也能將在轉動位置限制裝置89限制轉動位置時產生的聲音抑止在一個較低水平。
雖然上文已對本實用新型的實施例進行了詳細的描述，應明白本實用新型並不限於上述的具體實施例，且在不背離權利要求書中定義的本實用新型的精神和範圍的情況下可以對本實用新型進行不同的修改。
權利要求1.一種壓縮比可變型發動機，其包括；一端通過活塞銷與活塞連接的連接杆；通過曲柄銷與曲軸連接並與所述連接杆的另一端連接的輔助杆；一端在離開所述連接杆的連接位置的部位處與所述的輔助杆連接的控制杆；可轉動地設置在發動機本體中的支撐軸；和安裝在所述支撐軸上的偏心位置處並與所述控制杆的另一端連接的偏心軸，通過改變所述支撐軸的轉動位置以使偏心軸的位置移動來改變所述的壓縮比，其特徵在於，所述的發動機還包括單向離合器，其安裝在所述支撐軸和所述發動機本體之間，從而通過單向離合器所述支撐軸可只沿一個方向轉動；轉動位置限制裝置，其與所述支撐軸相連用於將所述支撐軸的轉動位置限制在多個點處，從而通過由轉動位置限制裝置改變所述支撐軸的轉動位置，來改變發動的壓縮比；和緩衝裝置(97，120)，其安裝在所述發動機本體與所述支撐軸和所述的轉動位置限制裝置的至少其中之一之間，以緩和通過所述轉動位置限制裝置的操作改變所述壓縮比而產生的載荷。
2.如權利要求1所述的壓縮比可變型發動機，其特徵在於，所述的緩衝裝置為徑向緩衝裝置(120)，其安裝在所述的支撐軸與發動機本體之間以緩和從所述的控制杆施加到所述支撐軸上的徑向載荷。
3.如權利要求2所述的壓縮比可變型發動機，其特徵在於，所述徑向緩衝裝置包括一體設置在支撐軸上的偏心凸輪，該偏心凸輪位於球軸承的一側上，該球軸承插入在所述支撐軸與可轉動地支撐所述支撐軸一端的底部圓柱形軸承座之間；彈簧座，其與所述球軸承接合以包圍所述偏心凸輪；和壓縮彈簧，其保持在所述彈簧座上與所述偏心凸輪摩擦接觸。
4.如權利要求1所述的壓縮比可變型發動機，其特徵在於，所述緩衝裝置為衝力緩和裝置(97)，其安裝在所述發動機本體與所述轉動位置限制裝置之間。
5.如權利要求4所述的壓縮比可變型發動機，其特徵在於，所述衝力緩和裝置包括夾在一對墊圈之間的環形橡膠件，可轉動地設置在曲軸箱中且其軸線垂直於所述支撐軸的軸線的轉軸穿過所述墊圈。
6.如權利要求1、4或5所述的壓縮比可變型發動機，其特徵在於，在所述的支撐軸上的多個軸向相互間隔的點上設置限制支座，這些點的位置在所述支撐軸的圓周方向中替換；一致動器與一限制部件連接，所述的限制部件設置在所述的發動機本體中，構成轉動位置限制裝置的一部分，並被驅動以輪替地鄰接所述限制支座；所述的緩衝裝置設置在所述的限制部件和發動機本體之間以緩和當輪替選擇的限制支座與所述的限制部件鄰接時產生的軸向衝擊。
7.一種壓縮比可變型發動機，其包括一端通過活塞銷與活塞連接的連接杆；通過曲柄銷與曲軸連接並與所述連接杆的另一端連接的輔助杆；一端在離開所述連接杆的連接位置的部位處與所述的輔助杆連接的控制杆；可轉動地設置在發動機本體中的支撐軸；和安裝在所述支撐軸上的偏心位置處並與所述控制杆的另一端連接的偏心軸，通過改變所述支撐軸的轉動位置以使偏心軸的位置移動來改變所述的壓縮比，其特徵在於，所述的發動機還包括單向離合器，其安裝在所述支撐軸和所述發動機本體之間，從而通過單向離合器所述支撐軸可只沿一個方向轉動；轉動位置限制裝置，其與所述支撐軸相連用於將所述支撐軸的轉動位置限制在多個點處，從而通過由轉動位置限制裝置改變所述支撐軸的轉動位置，來改變發動的壓縮比；和緩衝/累積裝置(145)，其安裝在所述曲軸箱的曲軸箱本體與所述飛輪之間。
8.如權利要求7所述的壓縮比可變型發動機，其特徵在於，還包括一反衝起動器，其中所述的緩衝/累積裝置包括輸出部件，其與所述的曲軸同軸設置，輸入部件，其與所述的輸出部件同軸，和螺旋彈簧，其安裝在所述輸出部件與輸入部件之間；轉矩傳送裝置，其安裝在所述的支撐軸和所述的輸入部件之間以沿卷繞所述螺旋彈簧的方向將轉動力從所述的支撐軸傳送到所述的輸入部件，直到所述螺旋彈簧的卷繞完成為止，並且允許所述的支撐軸在所述螺旋彈簧的卷繞完成之後空轉。
9.一種壓縮比可變型發動機，其包括一端通過活塞銷與活塞連接的連接杆；通過曲柄銷與曲軸連接並與所述連接杆的另一端連接的輔助杆；一端在離開所述連接杆的連接位置的部位處與所述的輔助杆連接的控制杆；可轉動地設置在發動機本體中的支撐軸；和安裝在所述支撐軸上的偏心位置處並與所述控制杆的另一端連接的偏心軸，通過改變所述支撐軸的轉動位置以使偏心軸的位置移動來改變所述的壓縮比，其特徵在於，所述的發動機還包括單向離合器，其安裝在所述支撐軸和所述發動機本體之間，從而通過單向離合器所述支撐軸可只沿一個方向轉動；轉動位置限制裝置，其與所述支撐軸相連用於將所述支撐軸的轉動位置限制在多個點處，從而通過由轉動位置限制裝置改變所述支撐軸的轉動位置，來改變發動的壓縮比；和轉矩傳送裝置(162)，其安裝在一傳送管與所述支撐軸之間，以緩和在改變壓縮比時徑向作用在所述支撐軸上的載荷，其中所述傳送管與曲軸同軸設置並可轉動地支撐在曲軸箱的曲軸箱本體上。
10.如權利要求9所述的壓縮比可變型發動機，其特徵在於，所述轉矩傳送裝置包括在從所述曲軸箱的曲軸箱本體突出的部分上圍繞所述支撐軸的環形部件；能在兩個狀態之間轉換的一對滾珠，所述滾珠在其中一個狀態與所述支撐軸和環形部件連接且在另一個狀態下與所述環形部件脫離並保持在所述支撐軸上；彈簧，其安裝在所述滾珠之間以作用使滾珠在使它們與支撐軸和環形部件連接的方向上偏移的彈性力；驅動齒輪，一體地設置在所述環形部件(163)的外圓周上；和從動齒輪，一體地設置在所述傳送管上與所述驅動齒輪嚙合。
專利摘要在壓縮比可變型發動機中，與曲軸連接的輔助杆和活塞通過連接杆相互連接，且安裝在可轉動地設置在發動機本體中的支撐軸上的偏心位置處的偏心軸與輔助杆通過控制杆相互連接，因此通過改變支撐軸的轉動位置可以改變所述發動機的壓縮比。所述發動機還包括單向離合器，其安裝在支撐軸和發動機本體之間用於限制支撐軸的轉動方向。通過轉動位置限制裝置將支撐軸的轉動位置選擇地限制在多個點處，且通過緩衝裝置緩和作用在所述支撐軸和轉動位置限制裝置的至少其中之一上的載荷。
文檔編號F02B75/32GK2791283SQ20032010248
公開日2006年6月28日 申請日期2003年10月29日 優先權日2002年10月29日
發明者山田義和 申請人:本田技研工業株式會社