离合器及油动多旋翼无人机

文档序号:778082 发布日期:2021-04-09 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 离合器及油动多旋翼无人机 (Clutch and oil-driven multi-rotor unmanned aerial vehicle ) 是由 蔡茂林 郭向群 余猛 李群 常建 杨承章 刘凡宾 辛浩达 马国鹏 舒伟略 于 2021-01-07 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种离合器及油动多旋翼无人机,该离合器包括壳体和传动组件,壳体设有收容腔,壳体用于与油动多旋翼无人机的驱动器传动连接,传动组件设置在收容腔内,传动组件包括本体和单向机构,本体上设有穿设孔以及与穿设孔贯通的容置槽,穿设孔用于尾轴的穿设,容置槽的延伸方向与穿设孔的径向呈预设锐角设置,单向机构设置在容置槽内,单向机构用于在壳体的第一转动方向上对尾轴锁止且在壳体的第二转动方向上对尾轴解除锁止。传动组件在本体的容置槽内发生运动,从而实现了对尾轴的单向传动,保证了离合器使用的稳定性,延长了离合器的使用寿命,使得离合器能够更好的满足油动多旋翼无人机处于多种工况时的启动需求。(The invention discloses a clutch and an oil-driven multi-rotor unmanned aerial vehicle, the clutch comprises a shell and a transmission assembly, the shell is provided with an accommodating cavity, the shell is used for being in transmission connection with a driver of the oil-driven multi-rotor unmanned aerial vehicle, the transmission assembly is arranged in the accommodating cavity, the transmission assembly comprises a body and a one-way mechanism, the body is provided with a through hole and an accommodating groove communicated with the through hole, the through hole is used for the penetration of a tail shaft, the extending direction of the accommodating groove and the radial direction of the through hole form a preset acute angle, the one-way mechanism is arranged in the accommodating groove, and the one-way mechanism is used for locking the tail shaft in the first rotating direction of the shell and unlocking the tail shaft in the second rotating direction of the shell. The transmission assembly moves in the accommodating groove of the body, so that one-way transmission of the tail shaft is realized, the use stability of the clutch is guaranteed, the service life of the clutch is prolonged, and the starting requirement of the clutch when the oil-driven multi-rotor unmanned aerial vehicle is in various working conditions can be better met.)

离合器及油动多旋翼无人机

技术领域

本发明涉及传动设备领域,尤其涉及一种离合器。本发明还涉及一种油动多旋翼无人机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。

随着无人机技术的不断发展,对无人机零部件也提出了更高的要求。目前在无人机可靠性和使用寿命方面有了新的要求,如无人机发动机电启动就是其中之一,无人机作业需要频繁装载载荷和加入燃料,发动机就会频繁的启停,所以对启动装置的寿命提出更高的要求,而作为启动装置上的主要部件单向离合器的寿命直接影响到启动装置的使用寿命。

现有技术中,单向离合器通常为滚针式单向离合器,滚针式单向离合器的保持架及啮合弹簧易于失效,其使用工况和寿命很难满足无人机发动机启动的使用要求。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的是至少解决现有技术中存在的问题。该目的是通过以下技术方案实现的:

本发明的第一方面提出了一种离合器,用于油动多旋翼无人机,所述离合器包括:

壳体,所述壳体设有收容腔和第一开口,所述壳体用于与所述油动多旋翼无人机的驱动器传动连接,所述第一开口与所述收容腔连通,所述收容腔用于所述油动多旋翼无人机的发动机的尾轴经所述第一开口的插接;

传动组件,所述传动组件设置在所述收容腔内,所述传动组件包括本体和单向机构,所述本体与所述收容腔的侧壁固接,所述本体上设有穿设孔以及与所述穿设孔贯通的容置槽,所述穿设孔用于所述尾轴的穿设,所述容置槽的延伸方向与所述穿设孔的径向呈预设锐角设置,所述单向机构设置在所述容置槽内,所述单向机构用于在所述壳体的第一转动方向上对所述尾轴锁止且在所述壳体的第二转动方向上对所述尾轴解除锁止。

根据本发明的离合器,发动机的尾轴(加长结构)经第一开口插接到本体的穿设孔内,外壳与驱动器传动连接,当需要启动发动机时,启动驱动器,驱动器带动壳体转动,壳体沿第一方向转动,转动过程中,容置槽内的单向机构向靠近容置槽与穿设孔连通的位置的方向运动且将尾轴抱死,从而使得尾轴随壳体同步转动,当尾轴达到发动机点火的转速后,发动机点火,待发动机运行稳定后,驱动器停止工作,此时壳体的速度逐渐降低,壳体与尾轴产生速度差,即壳体相对尾轴向第二方向(与第一方向相反)运动,单向机构向远离容置槽与穿设孔连通的位置的方向运动且解除对尾轴的抱死,此时尾轴与壳体断开传动连接,尾轴在发动机的驱动下继续转动。

传动组件在本体的容置槽内发生运动,从而实现了对尾轴的单向传动,保证了离合器使用的稳定性,延长了离合器的使用寿命,使得离合器能够更好的满足油动多旋翼无人机处于多种工况时的启动需求。

另外,根据本发明的离合器,还可具有如下附加的技术特征:

在发明的一些实施例中,所述容置槽为滚柱槽,所述滚柱槽为螺旋线的一段结构,所述滚柱槽的一端与所述穿设孔贯通,所述滚柱槽的另一端靠近所述本体的边缘设置。

在发明的一些实施例中,所述单向机构包括滚柱,所述滚柱以可移动的方式设置在所述滚柱槽内,在所述第一转动方向上,所述滚柱靠近所述滚柱槽的所述一端,在所述第二转动方向上,所述滚柱靠近所述滚柱槽的所述另一端。

在发明的一些实施例中,所述单向机构还包括弹性件,所述弹性件设置在所述滚柱槽内且靠近所述滚柱槽的所述另一端设置,所述弹性件用于与所述滚柱配合。

在发明的一些实施例中,所述单向机构的数量为多个,多个所述单向机构环所述穿设孔的周向间隔设置。

在发明的一些实施例中,所述离合器还包括:

第一端盖,所述第一端盖上设有过孔,所述第一端盖以可拆卸的方式与所述壳体配合且用于遮挡部分所述第一开口,所述过孔与所述穿设孔同轴设置;

密封件,所述密封件夹设于所述壳体与所述第一端盖之间且用于密封所述壳体与所述第一端盖的结合位置。

在发明的一些实施例中,所述离合器还包括第一轴承,所述第一轴承设置在所述过孔内,所述第一轴承的第一外圈与所述过孔的内壁固接,所述第一轴承的第一内圈与所述穿设孔同轴设置且用于所述尾轴的穿设。

在发明的一些实施例中,所述壳体上还设有与所述收容腔连通的第二开口,所述第二开口与所述第一开口位于所述收容腔的相对两侧,所述离合器还包括第二端盖和第二轴承,所述第二轴承设置在所述收容腔内且与所述第一轴承位于所述传动组件的相对两侧,所述第二轴承的第二外圈与所述收容腔的内壁固接,所述第二轴承的第二内圈与所述穿设孔同轴设置且用于所述尾轴的穿设,所述第二端盖与所述壳体以可拆卸的方式配合且用于封闭所述第二开口。

本发明的第二方面提出了一种油动多旋翼无人机,所述油动多旋翼无人机包括:

离合器,所述离合器为根据如上所述的离合器;

驱动器,所述驱动器与所述离合器的壳体传动连接;

发动机,所述发动机的尾轴与所述离合器传动连接。

根据本发明的油动多旋翼无人机,发动机的尾轴(加长结构)经第一开口插接到本体的穿设孔内,外壳与驱动器传动连接,当需要启动发动机时,启动驱动器,驱动器带动壳体转动,壳体沿第一方向转动,转动过程中,容置槽内的单向机构向靠近容置槽与穿设孔连通的位置的方向运动且将尾轴抱死,从而使得尾轴随壳体同步转动,当尾轴达到发动机点火的转速后,发动机点火,待发动机运行稳定后,驱动器停止工作,此时壳体的速度逐渐降低,壳体与尾轴产生速度差,即壳体相对尾轴向第二方向(与第一方向相反)运动,单向机构向远离容置槽与穿设孔连通的位置的方向运动且解除对尾轴的抱死,此时尾轴与壳体断开传动连接,尾轴在发动机的驱动下继续转动。

传动组件在本体的容置槽内发生运动,从而实现了对尾轴的单向传动,保证了离合器使用的稳定性,延长了离合器的使用寿命,使得离合器能够更好的满足油动多旋翼无人机处于多种工况时的启动需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例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它的附图。

图1为根据本发明

具体实施方式

的油动多旋翼无人机的结构简图;

图2为图1中所示的油动多旋翼无人机的离合器的结构示意图;

图3为图2中所示的离合器的剖视图。

附图标记如下:

100为油动多旋翼无人机;

10为动力系统;

11为发动机;

12为驱动器;

13为离合器;

131为壳体,1311为齿轮盘结构;

132为传动组件;

1321为本体,13211为容置槽;

1322为传动组件,13221为滚柱,13222为弹性件;

133为第一端盖;

134为密封件;

135为第一轴承;

136为第二端盖;

137为第二轴承;

20为电源控制系统;

30为飞行控制系统;

40为远程控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合;并且,基于本公开中的实施例,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他实施例,都属于本公开保护的范围。

需要说明的是,下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见,本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中,且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开,所属领域的技术人员应了解,本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施,且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说,可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外,可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

如图1至图3所示,根据发明的实施方式,提出了一种离合器13,用于油动多旋翼无人机100,离合器13包括壳体131和传动组件1322,壳体131设有收容腔和第一开口,壳体131用于与油动多旋翼无人机100的驱动器12传动连接,第一开口与收容腔连通,收容腔用于油动多旋翼无人机100的发动机11的尾轴经第一开口的插接,传动组件1322设置在收容腔内,传动组件1322包括本体1321和单向机构,本体1321与收容腔的侧壁固接,本体1321上设有穿设孔以及与穿设孔贯通的容置槽13211,穿设孔用于尾轴的穿设,容置槽13211的延伸方向与穿设孔的径向呈预设锐角设置,单向机构设置在容置槽13211内,单向机构用于在壳体131的第一转动方向上对尾轴锁止且在壳体131的第二转动方向上对尾轴解除锁止。

具体地,发动机11的尾轴(加长结构)经第一开口插接到本体1321的穿设孔内,外壳与驱动器12传动连接,当需要启动发动机11时,启动驱动器12,驱动器12带动壳体131转动,壳体131沿第一方向转动,转动过程中,容置槽13211内的单向机构向靠近容置槽13211与穿设孔连通的位置的方向运动且将尾轴抱死,从而使得尾轴随壳体131同步转动,当尾轴达到发动机11点火的转速后,发动机11点火,待发动机11运行稳定后,驱动器12停止工作,此时壳体131的速度逐渐降低,壳体131与尾轴产生速度差,即壳体131相对尾轴向第二方向(与第一方向相反)运动,单向机构向远离容置槽13211与穿设孔连通的位置的方向运动且解除对尾轴的抱死,此时尾轴与壳体131断开传动连接,尾轴在发动机11的驱动下继续转动。

传动组件1322在本体1321的容置槽13211内发生运动,从而实现了对尾轴的单向传动,保证了离合器13使用的稳定性,延长了离合器13的使用寿命,使得离合器13能够更好的满足油动多旋翼无人机100处于多种工况时的启动需求。

需要理解的是,第一方向与第二方向为相反的两个方向,当第一方向为顺时针时,第二方向为逆时针,反之当第一方向为逆时针时,第二方向为顺时针。

需要指出的是,容置槽13211与穿设孔的连通位置与穿设孔的孔心之间形成的半径和容置槽13211的延伸方向之间呈预设锐角设置(两者在远离穿设孔的孔心一侧形成的角度),该预设锐角大于零度且小于90度,单向机构设置在容置槽13211内,当壳体131在第一方向上转动时,在惯性的作用下,单向机构向靠近容置槽13211与穿设孔的连通位置的方向移动且最终抵靠在尾轴的表面上,使得尾轴通过传动组件1322与壳体131锁死,以实现传动连接,当壳体131在第二方向上转动时,在惯性的作用下,单向机构向远离容置槽13211与穿设孔的连通位置的方向移动且与尾轴的表面分离,使得尾轴与壳体131解除锁止,以实现尾轴的正常启动。

另外,收容腔为圆柱结构,第一开口位于收容腔的顶部,传动组件1322经第一开口设置在收容腔内,本体1321的形状与收容腔的内部形状相适配,并且本体1321与收容腔的内壁通过过盈的方式进行固定,从而保证了传动组件1322在壳体131内的安装强度,以提高传动组件1322对尾轴的锁止效果。

此外,壳体131的外表面形成有齿轮盘结构1311,壳体131通过齿轮盘结构1311与驱动器12进行啮合传动,从而保证了传动的稳定性,有效保证了离合器13动力传输的稳定性。

进一步理解的是,如图2所示,容置槽13211为滚柱槽,所述滚柱槽为螺旋线的一段结构,滚柱槽的一端与穿设孔贯通,滚柱槽的另一端靠近本体1321的边缘设置。具体地,为滚柱槽的容置槽13211开设在本体1321上,并且滚柱槽的一端与穿设孔贯通,另一端向本体1321的边缘延伸,单向机构设置在滚柱槽内,壳体131驱动本体1321同步转动,在惯性的作用下,单向机构在滚柱槽发生移动,以实现对穿设于穿设孔内的尾轴进行锁止或解除锁止,通过将容置槽13211设置为滚柱槽,当单向机构对尾轴锁止时,利用滚柱槽相对设置的两个侧壁对单向机构进行限位,从而提高了对单向机构的限位强度,使得离合器13的使用寿命得到了延长,降低了离合器13维修更换的成本。

进一步地,如图2所示,单向机构包括滚柱13221,滚柱13221以可移动的方式设置在滚柱槽内,在第一转动方向上,滚柱13221靠近滚柱槽的一端,在第二转动方向上,滚柱13221靠近滚柱槽的另一端。具体地,滚柱13221设置在滚柱槽内,本体1321随壳体131同步转动时,滚柱13221能够在滚柱槽的延伸方向上移动,并且滚柱13221在移动过程中滚柱13221绕自身的轴线转动,当壳体131在第一方向上转动时,滚柱13221在滚柱槽内移动至滚柱槽与穿设孔贯通的位置且与穿设于穿设孔内的尾轴相抵靠(此时滚柱槽的两个侧壁对滚柱13221进行限位),利用滚柱13221与尾轴的抵压,从而使得尾轴相对本体1321锁止,即实现壳体131与尾轴的传动连接。利用滚柱13221与滚柱槽的配合实现对尾轴的锁止的方式,整体强度高,稳定性佳,进一步延长了离合器13的使用寿命。

需要指出的是,滚柱13221的轴线与穿设孔的轴线相平行,从而保证了滚柱13221对尾轴的锁止效果,另外,滚柱槽的宽度略大于滚柱13221的直径,从而保证滚柱13221在滚柱槽内移动的顺畅性。

进一步地,如图2所示,单向机构还包括弹性件13222,弹性件13222设置在滚柱槽内且靠近滚柱槽的另一端设置,弹性件13222用于与滚柱13221配合。具体地,弹性件13222设置在滚柱槽内且与滚柱13221相接触,在自然状态下(壳体131未带动本体1321转动),弹性件13222将滚柱13221保持在预设状态,当壳体131驱动本体1321同步转动时,滚柱13221在惯性的作用下相对滚柱槽移动,此时弹性件13222发生弹性形变,当转动停止后,弹性件13222的弹性形变复位,驱动滚柱13221复位。通过设置弹性件13222,能够有效保持滚柱13221的位置,从而避免出现滚柱13221相对滚柱槽卡滞的情况,进而保证离合器13对尾轴的锁止或解除锁止。

需要指出的是,弹性件13222为弹簧柱,弹簧柱的强度高,稳定性佳,进一步延长了离合器13的使用寿命,降低了离合器13维修或更换的成本。

进一步地,单向机构的数量为多个,多个单向机构环穿设孔的周向间隔设置。具体地,本体1321上设有多个容置槽13211,多个容置槽13211环穿设孔的周向间隔设置,每一个容置槽13211内对应设置一个单向机构,当壳体131驱动本体1321同步在第一方向上转动时,各单向机构同时向靠近穿设孔的方向运动且分别抵靠在尾轴上,即实现对尾轴的锁止,当壳体131驱动本体1321同步在第二方向上转动时,各单向机构同时向远离穿设孔的方向运动,即实现对尾轴解除锁止。通过设置多个单向机构,从而进一步提高了对尾轴的锁止强度,使得传动的稳定性得到了增强,进而延长了离合器13的使用寿命。

需要指出的是,多个单行机构环穿设孔的周向等间隔设置,进一步保证了对尾轴锁止的稳定性,使得动力传输的稳定性得到了提高。

进一步地,如图3所示,离合器13还包括第一端盖133和密封件134,第一端盖133上设有过孔,第一端盖133以可拆卸的方式与壳体131配合且用于遮挡部分第一开口,过孔与穿设孔同轴设置,密封件134夹设于壳体131与第一端盖133之间且用于密封壳体131与第一端盖133的结合位置。具体地,单向机构设置在本体1321的收容腔内,并且单向机构的本体1321与收容腔的内壁连接固定,第一端盖133与壳体131配合,且对第一开口的边缘进行了遮挡,从而将单向机构封装在收容腔内,尾轴经过孔插入且穿设在本体1321的穿设孔内。通过设置第一端盖133,从而避免了单向机构外露的情况发生,降低了离合器13的故障率,使得离合器13的使用寿命得到了进一步地延长。另外,通过在第一端盖133和本体1321之间设置密封件134,提高了连接位置的密封性,从而避免了内外连通对离合器13产生不良的影响。

需要指出的是,在收容腔内注有润滑油,单向机构在收容腔内采取油浴式循环润滑,在保证润滑效果的同时无需润滑油的更换,降低了离合器13的维护成本。

另外,过孔的开口与发动机11的尾轴的结合位置使用耐油密封材料进行密封,防止出现润滑油泄露的情况,以避免出现环境污染。

此外,第一端盖133与壳体131之间通过多个固定螺栓进行法兰连接,法兰连接的强度高且稳定佳,进一步保证了第一端盖133与壳体131的连接强度及稳定性。

进一步地,如图3所示,离合器13还包括第一轴承135,第一轴承135设置在过孔内,第一轴承135的第一外圈与过孔的内壁固接,第一轴承135的第一内圈与穿设孔同轴设置且用于尾轴的穿设。具体地,第一轴承135安装在过孔内且第一轴承135的第一内圈与穿设孔同轴设置,当离合器13用于油动多旋翼无人机100的动力系统10时,发动机11的尾轴穿过第一内圈且穿设于穿设孔内,并且尾轴与第一内圈固定连接,通过设置第一轴承135,从而保证了尾轴与穿设孔的同轴度,并且为尾轴提供了足够的径向力,使得离合器13的使用寿命得到了进一步的延长。

需要指出的是,第一轴承135为第一滚针轴承,第一滚针轴承的强度高,稳定性佳,能够有效保证对尾轴的支撑,使得动力传动的稳定性得到了进一步地保证。另外,第一内圈与尾轴之间为过盈配合,从而保证了两者之间的固定强度。

进一步地,如图3所示,壳体131上还设有与收容腔连通的第二开口,第二开口与第一开口位于收容腔的相对两侧,离合器13还包括第二端盖136和第二轴承137,第二轴承137设置在收容腔内且与第一轴承135位于传动组件1322的相对两侧,第二轴承137的第二外圈与收容腔的内壁固接,第二轴承137的第二内圈与穿设孔同轴设置且用于尾轴的穿设,第二端盖136与壳体131以可拆卸的方式配合且用于封闭第二开口。具体地,第一开口和第二开口分别位于收容腔的相对两端,第一轴承135和第二轴承137分别位于单向机构的相对两侧,当离合器13用于油动多旋翼无人机100的动力系统10时,发动机11的尾轴穿过第一内圈且穿过穿设孔,穿过穿设孔的尾轴插设于第二轴承137的第二内圈中且与第二内圈固定连接,通过设置第二轴承137,进一步保证了尾轴与穿设孔的同轴度,并且进一步增大了对尾轴的径向力,使得离合器13的使用寿命得到了进一步的延长。

需要理解的是,设置第一轴承135和第二轴承137,能够较小摩擦负载,使得离合器13的磨损得到降低,进一步提高了离合器13的使用寿命。

需要指出的是,第二轴承137为第二滚针轴承,第二滚针轴承的强度高,稳定性佳,能够有效保证对尾轴的支撑,使得动力传动的稳定性得到了进一步地保证。另外,第二内圈与尾轴之间为过盈配合,从而保证了两者之间的固定强度。

另外,上述离合器13的各个部件均采用耐腐蚀的金属材质,从而进一步提高了离合器13的使用寿命。

本发明的第二方面提出了一种油动多旋翼无人机100,如图1至图3所示,该油动多旋翼无人机100包括离合器13、驱动器12和发动机11,离合器13为根据如上所述的离合器13,驱动器12与离合器13的壳体131传动连接,发动机11的尾轴与离合器13传动连接。

根据本发明的油动多旋翼无人机100,发动机11的尾轴(加长结构)经第一开口插接到本体1321的穿设孔内,外壳与驱动器12传动连接,当需要启动发动机11时,启动驱动器12,驱动器12带动壳体131转动,壳体131沿第一方向转动,转动过程中,容置槽13211内的单向机构向靠近容置槽13211与穿设孔连通的位置的方向运动且将尾轴抱死,从而使得尾轴随壳体131同步转动,当尾轴达到发动机11点火的转速后,发动机11点火,待发动机11运行稳定后,驱动器12停止工作,此时壳体131的速度逐渐降低,壳体131与尾轴产生速度差,即壳体131相对尾轴向第二方向(与第一方向相反)运动,单向机构向远离容置槽13211与穿设孔连通的位置的方向运动且解除对尾轴的抱死,此时尾轴与壳体131断开传动连接,尾轴在发动机11的驱动下继续转动。

传动组件1322在本体1321的容置槽13211内发生运动,从而实现了对尾轴的单向传动,保证了离合器13使用的稳定性,延长了离合器13的使用寿命,使得离合器13能够更好的满足油动多旋翼无人机100处于多种工况时的启动需求。

需要指出的是,驱动器12为伺服电机,伺服电机便于控制,有效提高了控制的精准性。

需要指出的是,该油动多旋翼无人机100还包括电源控制系统20、飞行控制系统30和远程控制系统40,通过远程控制系统40给飞行控制系统30一个启动信号,飞行控制系统30控制电源模块给驱动器12供电,驱动器12工作带动离合器13转动,离合器13内楔形块就会抱死发动机11的尾轴以带动其转动,发动机11转速信号会传递到飞行控制系统30,飞行控制系统30控制发动机11点火系统点火,这样发动机11就会工作起来,发动机11稳定着车后飞行控制系统30切断电机电源,驱动器12和离合器13停止工作,离合器13释放发动机11尾轴,发动机11的尾轴继续朝这个方向单独旋转。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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