CN110388242B - 一种发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机，包括发动机本体、凸轮轴和曲轴；所述发动机本体设置有前活塞腔和后活塞腔；所述前活塞腔和后活塞腔均设置有进气口和出气口；所述曲轴与凸轮轴传动相连，所述凸轮轴包括前缸凸轮轴和后缸凸轮轴，所述前缸凸轮轴的其中一端与后缸凸轮轴的其中一端拼接并套设有第一轴承，所述前缸凸轮轴与后缸凸轮轴能通过拼接处传递扭。通过将具有四个凸轮的凸轮轴分解成前缸凸轮轴和后缸凸轮轴，前缸凸轮轴和后缸凸轮轴具有两个朝向错开的凸轮，两个凸轮对应一个活塞缸的进气和出气；这样前缸凸轮轴和后缸凸轮轴都只具有两个凸轮，可以从两端轴向进给加工两个凸轮，加工更加方便精确，降低加工难度。

Description

一种发动机
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种发动机。
背景技术
发动机(Engine,motor)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(燃油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。在小型飞行器领域，通常使用燃油发动机作为动力来源。凸轮轴是燃油发动机里的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作，目前小型飞行器上的发动机通常会采用多个活塞缸进行，而一个活塞缸至少需要对应两个凸轮来对应控制进气和出气，这样就使得一个凸轮轴上设置有4个及以上的凸轮，而凸轮的轮廓呈鸡蛋型，并非圆，这样就使得凸轮的径向进给加工变得麻烦，需要主轴转动和刀具的径向进给配合特别精密才能生产出圆滑精密的凸轮表面，加工难度大。但是如果是刀具通过轴向进给进行CNC加工的话，虽然加工难度降低很多，但是由于凸轮数量多于两个，导致只能加工到两端的凸轮，中间的凸轮由于干涉而加工不到。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种加工方便的发动机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发动机，包括发动机本体、凸轮轴和曲轴；所述发动机本体设置有前活塞腔和后活塞腔；所述前活塞腔和后活塞腔均设置有进气口和出气口；所述曲轴与凸轮轴传动相连，所述凸轮轴包括前缸凸轮轴和后缸凸轮轴，所述前缸凸轮轴上间隔设置有两个分别对应前活塞腔进气口和出气口的第一凸轮，两个第一凸轮朝向错开设置；所述后缸凸轮轴上间隔设置有两个分别对应后活塞腔进气口和出气口的第二凸轮，两个第二凸轮朝向错开设置，所述第一凸轮和第二凸轮均通过传动机构控制进气口和出气口的开闭；所述前缸凸轮轴的其中一端与后缸凸轮轴的其中一端拼接并套设有第一轴承，所述前缸凸轮轴与后缸凸轮轴能通过拼接处传递扭矩。
进一步，所述前活塞腔和后活塞腔分别活动安装有前活塞和后活塞，所述前活塞和后活塞分别通过第一连杆和第二连杆与曲轴传动相连。
进一步，所述第一凸轮和第二凸轮上方均传动连接有一能升降活动的传动杆，所述传动杆顶端抵在一杠杆件的一端，所述杠杆件的另一端与气门杆顶端相抵，所述气门杆穿过进气口或出气口进入腔内且底部设置有可堵住进气口或出气口的堵塞部，所述气门杆连接有将其往上顶的复位弹簧，所述杠杆件中部旋转安装在发动机本体内。
进一步，所述前缸凸轮轴的一端设置有第一轴颈，所述第一轴颈向外延伸设置有第一拼接部，所述后缸凸轮轴的一端设置与第二轴颈，所述第二轴颈向外延伸设置有第二拼接部，所述第一拼接部能与第二拼接部拼接并传递扭矩。
进一步，所述第一拼接部和第二拼接部均呈半圆柱状。
进一步，还包括第一轴承隔套；所述第一轴承设置有两个并分别套设在第一轴颈和第二轴颈上；所述第一轴承隔套套设在两第一轴承上并在其内壁中部设置有将两第一轴承隔开的第一隔断部。
进一步，所述第一拼接部和第二拼接部之间具有轴向间距。
进一步，所述曲轴包括沿同一轴线同轴依次连接设置的第一输出轴、前缸前曲柄、前缸后曲柄、后缸前曲柄和后缸后曲柄；所述前缸前曲柄和前缸后曲柄轴向间隔设置并通过偏离轴线的第一曲柄销连接；所述后缸前曲柄和后缸后曲柄轴向间隔设置并通过偏离轴线的第二曲柄销连接；所述前缸后曲柄和后缸前曲柄轴向间隔设置并通过同轴的中间轴连接；所述中间轴上套设有两个第二轴承，两个第二轴承外壁套设有第二轴承隔套，所述第二轴承隔套在其内壁中部设置有将两第二轴承隔开的第二隔断部。
进一步，所述第二隔断部内壁中间设置有一圈与中间轴匹配的凸缘，所述凸缘的中心孔与中间轴为间隙配合。
进一步，所述凸轮轴一端安装有第一齿轮，所述曲轴与其对应的一端安装有与第一齿轮啮合的第二齿轮。
本发明的有益效果是：通过将具有四个凸轮的凸轮轴分解成前缸凸轮轴和后缸凸轮轴，前缸凸轮轴和后缸凸轮轴具有两个朝向错开的凸轮，两个凸轮对应一个活塞缸的进气和出气；这样前缸凸轮轴和后缸凸轮轴都只具有两个凸轮，可以从两端轴向进给加工两个凸轮，加工更加方便精确，降低加工难度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明安装结构示意图；
图2是图1的A-A处剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是凸轮轴的工作原理结构示意图；
图5是曲轴的工作原理结构示意图；
图6是曲轴、第二轴承、第二轴承隔套的连接结构示意图；
图7是图6的C处放大视图；
图8是凸轮轴、第一轴承、第一轴承隔套的连接结构示意图；
图9是凸轮轴的分解状态示意图；
图10是中间轴区域的连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1至图10，本发明的一种发动机，包括发动机本体110、凸轮轴120和曲轴130。
所述发动机本体110设置有前活塞腔113和后活塞腔114；所述前活塞腔113和后活塞腔114均设置有进气口1132和出气口(出气口图中未示出，与进气口1132设置类似，只是进气口1132延伸出外部与化油器连接，出气口延伸出外部与出气管道1133连接)；
所述曲轴130与凸轮轴120传动相连，具体的，如图2所示，所述凸轮轴120一端安装有第一齿轮1201，所述曲轴130与其对应的一端安装有与第一齿轮1201啮合的第二齿轮1301，通过齿轮传动将曲轴130的转动带动凸轮轴120转动。
所述凸轮轴120包括前缸凸轮轴121和后缸凸轮轴122，所述前缸凸轮轴121上间隔设置有两个分别对应前活塞腔113进气口1132和出气口的第一凸轮1211，两个第一凸轮1211朝向错开设置，即两个第一凸轮1211分别在前缸凸轮轴121转动周期内不同的时间进行交替作用；所述后缸凸轮轴122上间隔设置有两个分别对应后活塞腔114进气口1132和出气口的第二凸轮1221，两个第二凸轮1221朝向错开设置，即两个第二凸轮1221分别在后缸凸轮轴122转动周期内不同的时间进行交替作用。
两个第一凸轮1211分别通过传动机构控制前活塞腔113进气口1132和出气口的开闭；两个第二凸轮1221分别通过传动机构控制后活塞腔114进气口1132和出气口。
具体的，第一凸轮1211和第二凸轮1221使用的传动机构结构相同，如图3所示，所述第一凸轮1211和第二凸轮1221上方均传动连接有一能升降活动的传动杆140。四个传动杆140均升降活动安装在发动机本体110内，第一凸轮1211和第二凸轮1221表面均与传动杆140底部相抵。传动杆140顶端抵在一杠杆件141的一端，所述杠杆件141的另一端与气门杆142顶端相抵，进气口1132和出气口上均设置有气门杆142。所述气门杆142穿过进气口1132或出气口进入腔内(前活塞腔113或后活塞腔114内)，气门杆142底部设置有可堵住进气口1132或出气口的堵塞部143，所述气门杆142连接有将其往上顶的复位弹簧144，所述杠杆件141中部旋转安装在发动机本体110内。这样运动时，第一凸轮1211或第二凸轮1221带动传动杆140升降活动，传动杆140向上运动时，将杠杆件141一端往上顶，杠杆件141另一端往下顶，带动气门杆142下降，使得堵塞部143脱离进气口1132或出气口，实现进气或出气，传动杆140下降时，气门杆142在复位弹簧144的作用下向上复位，堵住进气口1132或出气口。
所述前缸凸轮轴121的其中一端与后缸凸轮轴122的其中一端拼接并套设有第一轴承123，所述前缸凸轮轴121与后缸凸轮轴122能通过拼接处传递扭矩，即前缸凸轮轴121与后缸凸轮轴122能一起沿轴线转动。
具体的，所述前缸凸轮轴121的一端设置有第一轴颈1212，所述第一轴颈1212向外延伸设置有第一拼接部1213，所述后缸凸轮轴122的一端设置与第二轴颈1222，所述第二轴颈1222向外延伸设置有第二拼接部1223，所述第一拼接部1213能与第二拼接部1223拼接并传递扭矩。优选的，所述第一拼接部1213和第二拼接部1223均呈半圆柱状，可错开拼成一段完整的圆柱，且第一轴承123将其套合在一起，实现扭矩的传递。当然在其他实施例中，所述第一拼接部1213中心设置有正多边形孔，所述第二拼接部1223为与正多边形孔匹配的正多棱柱，通过非圆柱体实现扭矩的传递。
为了结构优化，本设计还包括第一轴承隔套124；所述第一轴承123设置有两个并分别套设在第一轴颈1212和第二轴颈1222上；所述第一轴承隔套124套设在两第一轴承123上并在其内壁中部设置有将两第一轴承123隔开的第一隔断部1241。这样两个轴的轴向力会传递至第一轴承隔套124，而不会直接接触传递轴向力，第一轴承隔套124安装在发动机本体110的相应的腔内，可将前缸凸轮轴121和后缸凸轮轴122的轴向力卸掉。为了提高第一轴承隔套124安装后的密封性，所述第一轴承隔套124外壁设置有一圈用于安装密封圈的第一凹槽1242。优选的，所述第一拼接部1213和第二拼接部1223之间具有轴向间距，即第一拼接部1213端面不与第二轴颈1222接触，第二拼接部1223端面不与第一轴颈1212接触，均存在间距，以免通过第一拼接部1213和第二拼接部1223实现轴向力传递。
为了便于接受扭矩动力，所述后缸凸轮轴122外端设置有第一第一键槽1224，以便安装齿轮以接收扭矩获得动力，后缸凸轮轴122在第一键槽1224外端设置有一圈环切槽1225以便安装卡环实现本设计安装在发动机时的轴向限位。在其他实施例中，第一键槽1224和环切槽1225也可以设置在前缸凸轮轴121上。第一键槽1224用于与上文提到的第一齿轮1201连接。
当然在其他实施例中，本设计还可以设置多根后缸凸轮轴122，采用同样的方式进行拼接，来对应更多的活塞缸。本设计将具有2个以上的凸轮轴分解开来，使得每根凸轮轴都只有最多两个凸轮，这样凸轮加工就可以采用CNC通过刀具进行加工，此时工件可以不动，只需要刀具轴向进给并根据凸轮轮廓加工即可，从两端进给分别对两个凸轮进行加工。而不需要工件旋转再加上刀具径向进给的复合运动来完成凸轮的加工，降低了加工难度，提高了加工精度。
优选的，曲轴130包括沿同一轴线依次连接设置的第一输出轴131、前缸前曲柄132、前缸后曲柄133、后缸前曲柄135和后缸后曲柄136；第一输出轴131、前缸前曲柄132、前缸后曲柄133、后缸前曲柄135和后缸后曲柄136同轴设置。第一输出轴131用于来将动力传递出去，优选的，所述第一输出轴131上设置有用于传递动力的第三键槽，通过连接键将扭矩传递出去。
第一输出轴131一端与前缸前曲柄132固定连接(一体成型)，所述前缸前曲柄132和前缸后曲柄133轴向间隔设置并通过偏离轴线的第一曲柄销1331连接；所述前缸后曲柄133和后缸前曲柄135轴向间隔设置并通过同轴的中间轴134连接；所述后缸前曲柄135和后缸后曲柄136轴向间隔设置并通过偏离轴线的第二曲柄销1351连接；上述连接可以是焊接或通过紧固件连接。第一曲柄销1331用于连接第一连杆160，第二曲柄销1351用于连接第二连杆170，具体的，所述前活塞腔113和后活塞腔114分别活动安装有前活塞1131和后活塞1141，所述前活塞1131和后活塞1141分别通过第一连杆160和第二连杆170与曲轴130传动相连；第一连杆160一端与前活塞1131铰接，另一端转动连接在第一曲柄销1331上，第二连杆170一端与后活塞1141铰接，另一端转动连接在第二曲柄销1351，转动位置均安装有轴承以减少摩擦。
所述中间轴134上套设有两个第二轴承138，所述第二轴承隔套139套设在两第二轴承138上并在其内壁中部设置有将两第二轴承138隔开的第二隔断部1391，两第二轴承138的相对端抵在第二隔断部1391两端，两第二轴承138分别可将两个方向的轴向力传递给第二轴承隔套139并最终传递给发动机外壳，如图5所示，第二轴承隔套139安装在发动机本体110的相应孔内。为了方便第二轴承隔套139对准安装，所述第二隔断部1391内壁中间设置有一圈与中间轴134匹配的凸缘1392。进一步，所述凸缘1392的中心孔与中间轴134为间隙配合以避免与中间轴134的摩擦，通过凸缘1392与中间轴134的配合实现安装的径向预定位，以方便安装第二轴承138。通常曲轴转动时会带动凸轮轴转动以实现缸体进气和出气的交替，故所述后缸后曲柄136向外同轴延伸设置有第二输出轴137，优选的，所述第二输出轴137设置有用于传递动力的第二键槽。第二键槽与上述第二齿轮1301连接以将动力传递给凸轮轴120。
由于中间轴134需要安装第二轴承138，且中间轴134直径小于前缸后曲柄133、后缸前曲柄135，故中间轴134必定是需要在装配的时候才连接起来的，不然第二轴承138无法绕过前缸后曲柄133、后缸前曲柄135进行安装，优选的，本实施例中，中间轴134采用分段式拼接结构，如图4所示，所述前缸后曲柄133朝向后缸前曲柄135同轴延伸设置有第一拼接轴1332，所述后缸前曲柄135朝向前缸后曲柄133同轴延伸设置有第二拼接轴1352，所述第一拼接轴1332和第二拼接轴1352轴径相同，所述中间轴134由第一拼接轴1332和第二拼接轴1352同轴拼接而成。当然在其他实施例中，中间轴134可以仅仅是由第一拼接轴1332或第二拼接轴1352组成。拼接结构优选的，所述第二拼接轴1352中心设置有拼接孔1353，所述第一拼接轴1332朝向第二拼接轴1352中心延伸设置有与拼接孔1353匹配的拼接柱1333，所述拼接孔1353与拼接柱1333通过盈配合实现连接固定，装配时，第二轴承138和第二轴承隔套139套在第一拼接轴1332和/或第二拼接轴1352，然后拼接柱1333对准拼接孔1353并通过液压强力压入，通过过盈配合的强大作用力实现连接固定。在传统设计中，是将中间轴134设定为较大直径(直径约为第二轴承138外径)，以此来提高其载荷承受能力，但是这样的设计使得零件质量重，中间轴134处磨损也较大，对于飞行器这种对质量敏感的设备来说，质量重会提高其能耗，而本设计可以将中间轴134轴径减少，通过第二轴承138来为其提供支撑，提高其载荷承受能力，也可以减少其转动的摩擦阻力，减少磨损，使得整体质量下降，减少设备能耗。
为了提高第二轴承隔套139安装在发动机内的密闭性，所述第二轴承隔套139外周壁设置有用于安装密封圈的第二凹槽1393。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种发动机，其特征在于：包括发动机本体(110)、凸轮轴(120)和曲轴(130)；
所述发动机本体(110)设置有前活塞腔(113)和后活塞腔(114)；所述前活塞腔(113)和后活塞腔(114)均设置有进气口(1132)和出气口；
所述曲轴(130)与凸轮轴(120)传动相连，所述凸轮轴(120)包括前缸凸轮轴(121)和后缸凸轮轴(122)，所述前缸凸轮轴(121)上间隔设置有两个分别对应前活塞腔(113)进气口(1132)和出气口的第一凸轮(1211)，两个第一凸轮(1211)朝向错开设置；
所述后缸凸轮轴(122)上间隔设置有两个分别对应后活塞腔(114)进气口(1132)和出气口的第二凸轮(1221)，两个第二凸轮(1221)朝向错开设置，所述第一凸轮(1211)和第二凸轮(1221)均通过传动机构控制进气口(1132)和出气口的开闭；
所述前缸凸轮轴(121)的其中一端与后缸凸轮轴(122)的其中一端拼接并套设有第一轴承(123)，所述前缸凸轮轴(121)与后缸凸轮轴(122)能通过拼接处传递扭矩；
所述前活塞腔(113)和后活塞腔(114)分别活动安装有前活塞(1131)和后活塞(1141)，所述前活塞(1131)和后活塞(1141)分别通过第一连杆(160)和第二连杆(170)与曲轴(130)传动相连；
所述前缸凸轮轴(121)的一端设置有第一轴颈(1212)，所述第一轴颈(1212)向外延伸设置有第一拼接部(1213)，所述后缸凸轮轴(122)的一端设置与第二轴颈(1222)，所述第二轴颈(1222)向外延伸设置有第二拼接部(1223)，所述第一拼接部(1213)能与第二拼接部(1223)拼接并传递扭矩；
还包括第一轴承隔套(124)；所述第一轴承(123)设置有两个并分别套设在第一轴颈(1212)和第二轴颈(1222)上；所述第一轴承隔套(124)套设在两第一轴承(123)上并在其内壁中部设置有将两第一轴承(123)隔开的第一隔断部(1241)。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述第一凸轮(1211)和第二凸轮(1221)上方均传动连接有一能升降活动的传动杆(140)，所述传动杆(140)顶端抵在一杠杆件(141)的一端，所述杠杆件(141)的另一端与气门杆(142)顶端相抵，所述气门杆(142)穿过进气口(1132)或出气口进入腔内且底部设置有可堵住进气口(1132)或出气口的堵塞部(143)，所述气门杆(142)连接有将其往上顶的复位弹簧(144)，所述杠杆件(141)中部旋转安装在发动机本体(110)内。
3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述第一拼接部(1213)和第二拼接部(1223)均呈半圆柱状。
4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述第一拼接部(1213)和第二拼接部(1223)之间具有轴向间距。
5.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述曲轴(130)包括沿同一轴线同轴依次连接设置的第一输出轴(131)、前缸前曲柄(132)、前缸后曲柄(133)、后缸前曲柄(135)和后缸后曲柄(136)；所述前缸前曲柄(132)和前缸后曲柄(133)轴向间隔设置并通过偏离轴线的第一曲柄销(1331)连接；
所述后缸前曲柄(135)和后缸后曲柄(136)轴向间隔设置并通过偏离轴线的第二曲柄销(1351)连接；
所述前缸后曲柄(133)和后缸前曲柄(135)轴向间隔设置并通过同轴的中间轴(134)连接；
所述中间轴(134)上套设有两个第二轴承(138)，两个第二轴承(138)外壁套设有第二轴承隔套(139)，
所述第二轴承隔套(139)在其内壁中部设置有将两第二轴承(138)隔开的第二隔断部(1391)。
6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于：所述第二隔断部(1391)内壁中间设置有一圈与中间轴(134)匹配的凸缘(1392)，所述凸缘(1392)的中心孔与中间轴(134)为间隙配合。
7.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述凸轮轴(120)一端安装有第一齿轮(1201)，所述曲轴(130)与其对应的一端安装有与第一齿轮(1201)啮合的第二齿轮(1301)。
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