CN114961988B - 双缸水平对置水冷航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双缸水平对置水冷航空发动机，包括缸体，所述缸体内设置有曲柄连杆机构和活塞，所述缸体的底部设置有油底壳，所述油底壳的内部设置有机油泵，还包括：润滑组件、导向槽、驱动机构。本发明中，通过在活塞的内部设置工字轮，在工字轮的外周设置滚珠，并且在活塞的表面设置导向槽，发动机运行时，活塞做往复运动，工字轮在驱动机构的传动下旋转，进而带动滚珠沿着导向槽滚动，滚珠在滚动的同时将缸体内壁上的机油从底部往上带，相较于传统的润滑方式，本发动机的缸体内壁上下的润滑更均匀，可以使缸体与活塞之间充分润滑，不仅有助于发动机的稳定运行，还有利于延长发动机的使用寿命。

Description

双缸水平对置水冷航空发动机

技术领域

本发明涉及无人机发动机技术领域，尤其涉及双缸水平对置水冷航空发动机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机根据其驱动方式分为电动无人机和油动力无人机，其中多旋翼油动无人机具有机动灵活、反应快速、操作要求低等优点，被广泛应用于农植保护、森林火灾监测、空中摄影、土地测量、灾后损失评估等任务。

目前，无人机发动机包括单缸、双缸、直列、四缸、电启动、电喷、风冷和水冷系列发动机，大部分都是采用双缸发动机。其中双缸水平对置发动机的缸体为水平设置，机油受重力的作用而聚集在气缸底部，气缸顶部机油附着量少，使得活塞与气缸之间极有可能发生相互摩擦，严重时会对活塞和整个气缸造成伤害，摩擦产生的磨屑甚至会损坏整个发动机。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的双缸水平对置水冷航空发动机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

双缸水平对置水冷航空发动机，包括缸体，所述缸体内设置有曲柄连杆机构和活塞，所述缸体的底部设置有油底壳，所述油底壳的内部设置有机油泵，还包括：润滑组件，所述润滑组件设置在活塞的内部，其包括工字轮，所述工字轮的外周环形均匀分布多个隔离片，相邻两个所述隔离片之间设置有滚珠；导向槽，所述导向槽设置在活塞的内壁上，并且由第一槽体和第二槽体组成，所述第一槽体和第二槽体均为圆弧形，并且二者的两端相互连通，所述第一槽体贯通活塞的内壁；驱动机构，所述驱动机构由相互配合的旋转组件和齿轮组件构成，所述旋转组件与曲柄连杆机构配合通过齿轮组件带动工字轮绕活塞的中轴线旋转。

优选地，所述曲柄连杆机构包括曲轴，所述曲轴的中心处设置有连接板，所述连接板两端的相对侧均设置有固定轴，所述固定轴的端部固定连接有曲柄，并且固定在的外侧设置有连杆，所述连杆的一端套设在固定轴外侧，另一端转动连接有管体，所述管体的端部与活塞转动连接。

优选地，所述第一槽体和第二槽体的内壁均为圆弧形，所述滚珠与第一槽体和第二槽体的内壁均可贴合。

优选地，所述活塞的内部具有两个导向槽，所述两个导向槽的两个所述第一槽体对称分布在活塞的水平两侧。

优选地，所述旋转组件包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与连杆远离固定轴的一端固定连接，所述第二齿轮通过支架与管体转动连接，所述支架上固定连接有壳体，所述壳体的内部设置有与第二齿轮固定连接的连接轴和转轮，所述连接轴的端部固定连接有沿转轮的径向设置的摆杆，所述摆杆远离连接轴的一端通过扭簧转动连接有卡爪，所述转轮靠近摆杆的端面固定连接有多个环形均匀分布的卡块，所述卡块为楔形结构。

优选地，所述齿轮组件包括传动轴，所述传动轴沿活塞的轴向方向设置，并且传动轴靠近壳体的一端设置有第三齿轮和第四齿轮，另一端设置有两个相互啮合的第五齿轮，所述第三齿轮和第四齿轮均为螺旋伞齿轮，所述第三齿轮与转轮固定连接，所述第四齿轮与传动轴固定连接，一个所述第五齿轮与传动轴固定连接，另一个第五齿轮通过转动座与活塞转动连接。

优选地，所述润滑组件设置有两个，两个所述润滑组件的两个所述工字轮的内侧均设置有齿圈，两个所述齿圈分别与两个所述第五齿轮啮合连接。

优选地，所述管体的内部设置有滑块，并且管体的两端均具有多个环形均匀分布的通孔，所述通孔内设置有多个为扇形结构的弹性挡片，所述管体与机油泵之间设置有输油管。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本申请通过在活塞的内部设置工字轮，在工字轮的外周设置滚珠，并且在活塞的表面设置导向槽，发动机运行时，活塞做往复运动，工字轮在驱动机构的传动下旋转，进而带动滚珠沿着导向槽滚动，滚珠在滚动的同时将缸体内壁上的机油从底部往上带，相较于传统的润滑方式，本发动机的缸体内壁上下的润滑更均匀，可以使缸体与活塞之间充分润滑，不仅有助于发动机的稳定运行，还有利于延长发动机的使用寿命。

2、本申请通过在活塞内设置两个工字轮以及驱动机构，驱动机构在活塞往复运动时可以带动两个工字轮反向旋转，同时导向槽由第一槽体和第二槽体组成，第一槽体贯通活塞壁，第二槽体不贯通活塞臂，故两个工字轮可以带动滚珠将缸体底部堆积的机油从活塞的两侧往上带，有助于提高机油流动的效率，通过活塞少量的往复运动即可使缸体内壁完全附着机油，进而提高润滑的效率。

3、本申请的驱动机构设置了摆杆，摆杆的摆动端设置了扭簧和卡爪，转轮端面设置了一圈与卡爪配合的卡块，卡爪通过扭簧的扭转可以不断抵住卡块，随着摆杆的往复摆动，可以带动转轮往同一方向旋转，进而使工字轮可以不间断旋转。

4、本申请通过在连杆上设置管体，在管体内设置滑块，随着连杆的带动，管体沿着缸体做往复运动，管体在运动时，滑块具有静止的状态，其会挤压管体内的机油，使机油从通孔上的弹性挡片的间隙中喷洒出来，直至滑块贴合管体，随后管体带着滑块一起移动，当管体移动至极限位置后反向移动，而滑块此时的运动方向与管体的运动方向相反，故会继续挤压机油使机油从管体另一端的通孔喷出，基于上述本装置在运行时可以使机油不断喷洒在缸体内壁上，由于通孔绕管体环形设置，故可以进一步提高机油润滑的均匀性。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的缸体内部结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的曲柄连杆机构结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的活塞内侧第一视角结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的活塞内侧第二视角结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例提供的第一槽体和第二槽体结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例提供的工字轮和滚珠结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例提供的管体内部结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例提供的卡爪与卡块的配合结构示意图。

图例说明：

1、缸体；2、油底壳；3、连接板；4、连杆；5、曲柄；6、管体；7、活塞；8、机油泵；9、第一槽体；10、第二槽体；11、工字轮；12、隔离片；13、滚珠；14、齿圈；15、第一齿轮；16、第二齿轮；17、壳体；18、连接轴；19、摆杆；20、扭簧；21、卡爪；22、转轮；23、卡块；24、第三齿轮；25、第四齿轮；26、传动轴；27、第五齿轮；28、滑块；29、输油管；30、通孔；31、弹性挡片。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

双缸水平对置水冷航空发动机，包括缸体1，缸体1内设置有曲柄连杆机构和活塞7，缸体1的底部设置有油底壳2，油底壳2的内部设置有机油泵8，还包括：润滑组件，润滑组件设置在活塞7的内部，其包括工字轮11，工字轮11的外周环形均匀分布多个隔离片12，相邻两个隔离片12之间设置有滚珠13；通过滚珠13将机油均匀分布在缸体1内壁上。导向槽，导向槽设置在活塞7的内壁上，并且由第一槽体9和第二槽体10组成，第一槽体9和第二槽体10均为圆弧形，并且二者的两端相互连通，第一槽体9贯通活塞7的内壁；导向槽为滚珠13提供滚动路径，同时使滚珠13不会直接接触缸体1内壁，减少缸体1内壁的磨损。驱动机构，驱动机构由相互配合的旋转组件和齿轮组件构成，旋转组件与曲柄连杆机构配合通过齿轮组件带动工字轮11绕活塞7的中轴线旋转。通过驱动机构无需单独设置驱动，通过发动机本身的动力即可提高润滑的均匀性和润滑效果。

具体的，如图1和图2所示，曲柄连杆机构包括曲轴，曲轴的中心处设置有连接板3，连接板3两端的相对侧均设置有固定轴，固定轴的端部固定连接有曲柄5，并且固定在的外侧设置有连杆4，连杆4的一端套设在固定轴外侧，另一端转动连接有管体6，管体6的端部与活塞7转动连接。曲柄连杆机构结构紧凑，可以节省空间，并且装配简单，易于维护保养。

具体的，如图3、图4和图5所示，第一槽体9和第二槽体10的内壁均为圆弧形，滚珠13与第一槽体9和第二槽体10的内壁均可贴合。活塞7的内部具有两个导向槽，两个导向槽的两个第一槽体9对称分布在活塞7的水平两侧。润滑组件设置有两个，两个润滑组件的两个工字轮11的内侧均设置有齿圈14，两个齿圈14分别与两个第五齿轮27啮合连接。工字轮11旋转后，滚珠13受离心力会贴合第一槽体9和第二槽体10的内壁，并且在隔离片12的推动下沿着导向槽滚动，由于第一槽体9是贯通的，故滚珠13的部分从活塞7的表面伸出，将缸体1内壁底部积累的机油带到缸体1内壁的顶部，同时在滚珠13的滚动下，使机油均匀涂抹在缸体1内壁上。

具体的，如图2、图3和图8所示，旋转组件包括相互啮合的第一齿轮15和第二齿轮16，第一齿轮15与连杆4远离固定轴的一端固定连接，第二齿轮16通过支架与管体6转动连接，支架上固定连接有壳体17，壳体17的内部设置有与第二齿轮16固定连接的连接轴18和转轮22，连接轴18的端部固定连接有沿转轮22的径向设置的摆杆19，摆杆19远离连接轴18的一端通过扭簧20转动连接有卡爪21，转轮22靠近摆杆19的端面固定连接有多个环形均匀分布的卡块23，卡块23为楔形结构。齿轮组件包括传动轴26，传动轴26沿活塞7的轴向方向设置，并且传动轴26靠近壳体17的一端设置有第三齿轮24和第四齿轮25，另一端设置有两个相互啮合的第五齿轮27，第三齿轮24和第四齿轮25均为螺旋伞齿轮，第三齿轮24与转轮22固定连接，第四齿轮25与传动轴26固定连接，一个第五齿轮27与传动轴26固定连接，另一个第五齿轮27通过转动座与活塞7转动连接。活塞7往复运动，使连杆4与管体6的连接处往复转动，在第一齿轮15和第二齿轮16的带动下，使摆杆19往复转动，从而使卡爪21抵住卡块23使转轮22转动，再复位，再抵住转轮22转动，通过不断重复上述运动过程，使转轮22持续转动，进一步在第三齿轮24、第四齿轮25以及传动轴26的驱动下使第五齿轮27旋转。

具体的，如图1、图2、图3和图7所示，管体6的内部设置有滑块28，并且管体6的两端均具有多个环形均匀分布的通孔30，通孔30内设置有多个为扇形结构的弹性挡片31，管体6与机油泵8之间设置有输油管29。随着连杆4的带动，管体6沿着缸体1做往复运动，管体6在刚运动时，滑块28具有静止的状态，其会挤压管体6内的机油，使机油从通孔30上的弹性挡片31的间隙中喷洒出来，随着管体6移动距离的增加，滑块28会贴合管体6内部一端，随后跟着管体6一起移动，当管体6移动至极限位置后反向移动，而此时的滑块28在惯性作用下具有继续移动的趋势，并且移动趋势与管体6的运动方向相反，故滑块28继续移动挤压机油使机油从管体6另一端的弹性挡片31间隙喷出，基于上述可知，在发动机运行的过程中，通过管体6的往复运动可以使滑块28不断挤压机油，使机油喷洒在缸体1内壁上，同时由于通孔30绕管体6环形设置，故可以进一步提高机油喷洒的均匀性。弹性挡片31为金属或橡胶材质，其在机油的挤压下快速振动，有助于促进机油呈雾状喷洒，从而提高润滑的范围和效果。

综上所述，本实施例所提供的双缸水平对置水冷航空发动机，在发动机运行时，活塞7沿着缸体1往复运动，连杆4与固定轴连接的一端绕曲轴旋转，另一端带动第一齿轮15往复转动，进而带动第二齿轮16往复转动，在第二齿轮16往一个方向转动时带动摆杆19转动，此时卡爪21抵住卡块23，使转轮22同向转动，在第二齿轮16反转时，卡爪21沿着卡块23移动，卡爪21通过摆杆19往复的摆动，使转轮22往一个方向持续转动，进一步在第三齿轮24、第四齿轮25以及传动轴26的带动下，使两个第五齿轮27反向旋转，从而使两个工字轮11反向旋转，工字轮11旋转时，滚珠13受离心力贴合第一槽体9和第二槽体10的内壁滚动。活塞7往复运动的同时带动管体6同步移动，机油泵8通过输油管29将机油输送至管体6内部，管体6往复运动的同时通过滑块28的挤压，使机油挤压弹性挡片31，并且从相邻弹性挡片31的缝隙中喷洒出来落在缸体1的内壁上，配合不断往上滚动的滚珠13，将受重力作用积累在缸体1内底部的机油带至缸体1的顶部，从而使缸体1与活塞7充分润滑。

实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.双缸水平对置水冷航空发动机，包括缸体（1），所述缸体（1）内设置有曲柄连杆机构和活塞（7），所述缸体（1）的底部设置有油底壳（2），所述油底壳（2）的内部设置有机油泵（8），其特征在于，还包括：

润滑组件，所述润滑组件设置在活塞（7）的内部，其包括工字轮（11），所述工字轮（11）的外周环形均匀分布多个隔离片（12），相邻两个所述隔离片（12）之间设置有滚珠（13）；

导向槽，所述导向槽设置在活塞（7）的内壁上，并且由第一槽体（9）和第二槽体（10）组成，所述第一槽体（9）和第二槽体（10）均为圆弧形，并且二者的两端相互连通，所述第一槽体（9）贯通活塞（7）的内壁；

驱动机构，所述驱动机构由相互配合的旋转组件和齿轮组件构成，所述旋转组件与曲柄连杆机构配合通过齿轮组件带动工字轮（11）绕活塞（7）的中轴线旋转；

所述曲柄连杆机构包括曲轴，所述曲轴的中心处设置有连接板（3），所述连接板（3）两端的相对侧均设置有固定轴，所述固定轴的端部固定连接有曲柄（5），并且固定在的外侧设置有连杆（4），所述连杆（4）的一端套设在固定轴外侧，另一端转动连接有管体（6），所述管体（6）的端部与活塞（7）转动连接；

所述第一槽体（9）和第二槽体（10）的内壁均为圆弧形，所述滚珠（13）与第一槽体（9）和第二槽体（10）的内壁均可贴合；

所述活塞（7）的内部具有两个导向槽，所述两个导向槽的两个所述第一槽体（9）对称分布在活塞（7）的水平两侧；

所述旋转组件包括相互啮合的第一齿轮（15）和第二齿轮（16），所述第一齿轮（15）与连杆（4）远离固定轴的一端固定连接，所述第二齿轮（16）通过支架与管体（6）转动连接，所述支架上固定连接有壳体（17），所述壳体（17）的内部设置有与第二齿轮（16）固定连接的连接轴（18）和转轮（22），所述连接轴（18）的端部固定连接有沿转轮（22）的径向设置的摆杆（19），所述摆杆（19）远离连接轴（18）的一端通过扭簧（20）转动连接有卡爪（21），所述转轮（22）靠近摆杆（19）的端面固定连接有多个环形均匀分布的卡块（23），所述卡块（23）为楔形结构；

所述齿轮组件包括传动轴（26），所述传动轴（26）沿活塞（7）的轴向方向设置，并且传动轴（26）靠近壳体（17）的一端设置有第三齿轮（24）和第四齿轮（25），另一端设置有两个相互啮合的第五齿轮（27），所述第三齿轮（24）和第四齿轮（25）均为螺旋伞齿轮，所述第三齿轮（24）与转轮（22）固定连接，所述第四齿轮（25）与传动轴（26）固定连接，一个所述第五齿轮（27）与传动轴（26）固定连接，另一个第五齿轮（27）通过转动座与活塞（7）转动连接。

2.根据权利要求1所述的双缸水平对置水冷航空发动机，其特征在于，所述润滑组件设置有两个，两个所述润滑组件的两个所述工字轮（11）的内侧均设置有齿圈（14），两个所述齿圈（14）分别与两个所述第五齿轮（27）啮合连接。

3.根据权利要求2所述的双缸水平对置水冷航空发动机，其特征在于，所述管体（6）的内部设置有滑块（28），并且管体（6）的两端均具有多个环形均匀分布的通孔（30），所述通孔（30）内设置有多个为扇形结构的弹性挡片（31），所述管体（6）与机油泵（8）之间设置有输油管（29）。