离合器及油动多旋翼无人机

文档序号:778083 发布日期:2021-04-09 浏览:24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,该离合器包括轴承件、第一传动件、第二传动件和棘轮单向机构,第一传动件与轴承件的外圈配合,第一传动件用于与油动多旋翼无人机的驱动器传动连接,第二传动件与轴承件的内圈配合,第二传动件用于与油动多旋翼无人机的发动机的尾轴传动连接,棘轮单向机构,棘轮单向机构分别与第一传动件和第二传动件配合,棘轮单向机构在第一方向上锁止第一传动件和第二传动件,棘轮单向机构在第二方向上解除对第一传动件和第二传动件的锁止。利用棘轮单向机构的特点来实现单向传动,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 bearing piece, a first transmission piece, a second transmission piece and a ratchet one-way mechanism, wherein the first transmission piece is matched with the outer ring of the bearing piece, the first transmission piece is used for being in transmission connection with a driver of the oil-driven multi-rotor unmanned aerial vehicle, the second transmission piece is matched with the inner ring of the bearing piece, the second transmission piece is used for being in transmission connection with a tail shaft of an engine of the oil-driven multi-rotor unmanned aerial vehicle, the ratchet one-way mechanism is respectively matched with the first transmission piece and the second transmission piece, the ratchet one-way mechanism locks the first transmission piece and the second transmission piece in a first direction, and the ratchet one-way mechanism unlocks the first transmission piece and the second transmission piece in a second direction. The characteristic that utilizes ratchet one-way mechanism realizes one-way transmission, has guaranteed the stability that the clutch used, has prolonged the life of clutch for the clutch can be better satisfy the start-up demand when many rotor unmanned aerial vehicle of oil-drive is in multiple operating mode.)

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

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:

轴承件;

第一传动件,所述第一传动件与所述轴承件的外圈配合,所述第一传动件用于与所述油动多旋翼无人机的驱动器传动连接;

第二传动件,所述第二传动件与所述轴承件的内圈配合,所述第二传动件用于与所述油动多旋翼无人机的发动机的尾轴传动连接;

棘轮单向机构,所述棘轮单向机构分别与所述第一传动件和所述第二传动件配合,所述棘轮单向机构在第一方向上锁止第一传动件和所述第二传动件,所述棘轮单向机构在第二方向上解除对所述第一传动件和所述第二传动件的锁止。

根据本发明的离合器,轴承件具有内圈、外圈以及滚动体,外圈套装在内圈的外侧,并且滚动体夹设在外圈和内圈之间,外圈能够相对内圈转动,其中,第一传动件与外圈配合固定,第二传动件与内圈配合固定,棘轮单向机构分别与第一传动件和第二传动件配合。当离合器用于油动多旋翼无人机时,多旋翼无人机的发动机的尾轴(加长结构)与第二传动件配合固定,第一传动件与驱动器传动连接,当需要启动发动机时,启动驱动器,驱动器带动第一传动件在第一方向上转动,第一传动件在转动过程中,棘轮单向机构将第一传动件与第二传动件锁止,使得第二传动件随第一传动件同步转动且带动发动机的尾轴同步转动,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,此时第一传动件的速度逐渐降低,第一传动件与尾轴产生速度差(第一传动件相对第二传动件向第二方向转动),棘轮单向机构解除第一传动件与第二传动件之间的配合,在发动机的驱动下尾轴及第二传动件能够相对第一传动件继续转动。

利用棘轮单向机构的特点来实现单向传动,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,所述棘轮单向机构包括:

棘轮件,所述棘轮件套装在所述第二传动件上;

限位组件,所述限位组件包括甩块和连接件,所述甩块通过所述连接件以可活动的方式设置在所述第二传动件上,所述甩块上设有棘齿,所述棘齿在所述第一方向上与所述棘轮件啮合,所述棘齿在所述第二方向上与所述棘轮件解除啮合。

在发明的一些实施例中,所述限位组件还包括:

轴套件,所述轴套件套装在所述连接件上且能够相对所述连接件转动,所述甩块套装在所述连接件上;

弹性件,所述弹性件的一端与所述甩块配合,所述弹性件的另一端与所述轴套件、所述连接件或所述第二传动件的任一配合。

在发明的一些实施例中,所述连接件为圆柱销;

并且/或者所述弹性件为扭簧。

在发明的一些实施例中,所述第二传动件包括:

筒状部,所述筒状部插设于所述轴承件的内圈中,所述筒状部的外壁与所述轴承件的所述内圈固接,所述筒状部的内壁用于与尾轴固定;

凸缘部,所述凸缘部沿所述筒状部的周向设置,所述限位组件设置在所述凸缘部上。

在发明的一些实施例中,所述凸缘部上设有环形槽,所述环形槽环所述筒状部的周向设置,所述限位组件设置所述环形槽内。

在发明的一些实施例中,所述第二传动件还包括:

连接部;

盖板部,所述盖板部通过连接部与所述凸缘部配合,用于将所述环形槽封闭。

在发明的一些实施例中,所述限位组件的数量为多个,多个所述限位组件沿所述棘轮件的周向间隔设置。

在发明的一些实施例中,所述离合器还包括齿轮盘,所述齿轮盘套装在所述第一传动件上,所述第一传动件通过所述齿轮盘与所述驱动器传动连接。

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第一传动件传动连接;

发动机,所述发动机的尾轴与所述离合器的第二传动件传动连接。

根据本发明的油动多旋翼无人机,多旋翼无人机的发动机的尾轴(加长结构)与第二传动件配合固定,第一传动件与驱动器传动连接,当需要启动发动机时,启动驱动器,驱动器带动第一传动件在第一方向上转动,第一传动件在转动过程中,棘轮单向机构将第一传动件与第二传动件锁止,使得第二传动件随第一传动件同步转动且带动发动机的尾轴同步转动,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,此时第一传动件的速度逐渐降低,第一传动件与尾轴产生速度差(第一传动件相对第二传动件向第二方向转动),棘轮单向机构解除第一传动件与第二传动件之间的配合,在发动机的驱动下尾轴及第二传动件能够相对第一传动件继续转动。

利用棘轮单向机构的特点来实现单向传动,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剖视图;

图3为图2中所示的离合器处于另一姿态时的结构示意图。

附图标记如下:

100为油动多旋翼无人机;

10为发动机;

20为电源控制系统;

30为飞行控制系统;

40为远程控制系统;

50为驱动器;

60为离合器;

61为第一传动件;

62为第二传动件;

621为筒状部,622为凸缘部,6221为环形槽,623为连接部,624为盖板部;

63为轴承件;

64为棘轮单向机构;

641为棘轮件,642为限位组件,6421为甩块,6422为弹性件,6423为连接件,6424为轴套件;

65为齿轮盘;

66为连接螺栓。

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60,用于油动多旋翼无人机100,离合器60包括轴承件63、第一传动件61、第二传动件62和棘轮单向机构64,第一传动件61与轴承件63的外圈配合,第一传动件61用于与油动多旋翼无人机100的驱动器50传动连接,第二传动件62与轴承件63的内圈配合,第二传动件62用于与油动多旋翼无人机100的发动机10的尾轴传动连接,棘轮单向机构64分别与第一传动件61和第二传动件62配合,棘轮单向机构64在第一方向上锁止第一传动件61和第二传动件62,棘轮单向机构64在第二方向上解除对第一传动件61和第二传动件62的锁止。

具体地,轴承件63具有内圈、外圈以及滚动体,外圈套装在内圈的外侧,并且滚动体夹设在外圈和内圈之间,外圈能够相对内圈转动,其中,第一传动件61与外圈配合固定,第二传动件62与内圈配合固定,棘轮单向机构64分别与第一传动件61和第二传动件62配合。当离合器60用于油动多旋翼无人机100时,多旋翼无人机的发动机10的尾轴(加长结构)与第二传动件62配合固定,第一传动件61与驱动器50传动连接,当需要启动发动机10时,启动驱动器50,驱动器50带动第一传动件61在第一方向上转动,第一传动件61在转动过程中,棘轮单向机构64将第一传动件61与第二传动件62锁止,使得第二传动件62随第一传动件61同步转动且带动发动机10的尾轴同步转动,当尾轴达到发动机10点火的转速后,发动机10点火,待发动机10运行稳定后,驱动器50停止工作,此时第一传动件61的速度逐渐降低,第一传动件61与尾轴产生速度差(第一传动件61相对第二传动件62向第二方向转动),棘轮单向机构64解除第一传动件61与第二传动件62之间的配合,在发动机10的驱动下尾轴及第二传动件62能够相对第一传动件61继续转动。

利用棘轮单向机构64的特点来实现单向传动,保证了离合器60使用的稳定性,延长了离合器60的使用寿命,使得离合器60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,在本发明中,第一方向与第二方向相反设置,当第一方向为顺时针方向时,第二方向为逆时针方向,当第一方向为逆时针方向时,第二方向为顺时针方向,当驱动器50带动第一传动件61在第一方向上转动时,棘轮单向机构64将第一传动件61和第二传动件62锁死,使得第一传动件61相对第二传动件62固定,从而实现驱动器50对第二传动件62的驱动,从而实现对发动机10尾轴的驱动,当在第一方向上第一传动件61的速度小于第二传动件62的速度时,此时第一传动件61相对第二传动件62向第二方向转动,棘轮单向机构64解除第一传动件61与第二传动件62的锁止,使得第一传动件61能够相对第二传动件62在第二方向上转动,从而实现了发动机10着车后单独驱动尾轴及第二传动件62转动。

进一步理解的是,如图2和图3所示,棘轮单向机构64包括棘轮件641和限位组件642,棘轮件641套装在第二传动件62上,限位组件642包括甩块6421和连接件6423,甩块6421通过连接件6423以可活动的方式设置在第二传动件62上,甩块6421上设有棘齿,棘齿在第一方向上与棘轮件641啮合,棘齿在第二方向上与棘轮件641解除啮合。具体地,棘轮件641套装在第一传动件61上,限位组件642设置在第二传动件62,其中,限位组件642中的甩块6421通过连接件6423与第二连接件6423配合,并且能够相对第二连接件6423转动,当驱动器50驱动第一传动件61在第一方向上转动时,棘轮件641随第一传动件61转动,甩块6421上的棘齿与棘轮件641相啮合,此时棘轮件641与甩块6421锁死,使得第一传动件61与第二传动件62锁止,实现离合器60的锁止动作,驱动器50的动力能够传递至发动机10的尾轴上,从而带动发动机10的尾轴转动;当发动机10的尾轴的转速达到启动速度时,发动机10点火启动,发动机10继续驱动尾轴在第一方向上转动,驱动器50停止工作,甩块6421在第二传动件62的带动下受到离心力的作用,甩块6421逐渐向远离棘齿的方向运动,棘轮件641与甩块6421的棘齿分离,从而是实现第一传动件61和第二传动件62解除锁止,进而实现了离合器60的分离动作。

需要理解的是,当棘轮单向机构64解除第一传动件61和第二传动件62的锁止关系后,由于第一传动件61与轴承件63的外圈配合,第二传动件62与轴承件的内圈配合,第一传动件61能够相对第二传动件62转动,从而保证了发动机10的正常启动。

需要指出的是,第一传动件61为筒状件,棘轮件641套装固定在轴承件63的外圈上,筒状件也套装固定在轴承件63的外圈上,同时,棘轮件有部分本体插接固定在筒状件的内部,从而实现了棘轮件641与为筒状件的第一传动件61的配合,使得棘轮件641的固定强度增大,保证了棘轮件641稳定高效地运行,降低了离合器60的故障率。

另外,轴承件63为滚针轴承,滚针轴承的支撑强度大,并且抗冲击性能强,从而进一步提高了离合器60的使用寿命,降低了离合器60的故障率及维修成本。

进一步地,如图2和图3所示,限位组件642还包括轴套件6424和弹性件6422,轴套件6424套装在连接件6423上且能够相对连接件6423转动,甩块6421套装在连接件6423上,弹性件6422的一端与甩块6421配合,弹性件6422的另一端与轴套件6424、连接件6423或第二传动件62的任一配合。具体地,连接件6423穿过轴套件6424后与第二传动件62配合,轴套件6424能够相对连接件6423转动,甩块6421套装在轴套件6424上,弹性件6422的一端与甩块6421配合,弹性件6422的另一端与连接件6423、轴套件6424或第二传动件62之一配合,弹性件6422的弹力用于将甩块6421保持在靠近棘轮的状态,当驱动器50驱动第一传动件61在第一方向上运动时,甩块6421的棘齿卡入棘轮件641中,两者啮合实现第一传动件61与第二传动件62的锁止,当第一传动件61相对第二传动件62在第二方向运动时,第二传动件62的速度大于第一传动件61,甩块6421在离心力的作用下克服弹簧的弹力而向远离棘轮件641的方向运动,使得棘齿与棘轮件641分离,实现第一传动件61与第二传动件62的解除锁止。当发动机10停止后,弹性件6422的弹力使得甩块6421重新靠近棘轮件641设置。

通过设置弹性件6422及轴套件6424,能够有效实现甩块6421的转动及复位,从而保证了棘轮单向机构64有效实现对第一传动件61和第二传动件62的锁止及解锁。

进一步地,连接件6423为圆柱销。具体地,圆柱销与第二连接件6423配合,两者之间的配合方式便于装配且连接稳定性高,进一步保证了甩块6421动作的有效实现,使得棘轮单向机构64能够有效发挥作用。

具体地,弹性件6422为扭簧。扭簧的成本低且体积小,能够节省安装空间,同时,扭簧的复位效果佳,能够有效实现对甩块6421位置的保持。

进一步地,如图2和图3所示,第二传动件62包括筒状部621和凸缘部622,筒状部621插设于轴承件63的内圈中,筒状部621的外壁与轴承件63的内圈固接,筒状部621的内壁用于与尾轴固定,凸缘部622沿筒状部621的周向设置,限位组件642设置在凸缘部622上。具体地,凸缘部622形成在筒状部621的径向外侧且向筒状部621的径向外侧延伸,筒状部621的内部供发动机10的尾轴插设,筒状部621插接固定在轴承件63的内圈中,限位组件642安装在凸缘部622上,棘轮件641和第二传动件62均套装在筒状部621的外侧,限位组件642的甩块6421通过连接件6423与凸缘部622配合,甩块6421上的棘齿能够与棘轮件641配合,上述整体结构紧凑,并且连接强度及稳定性高,能够有效降低离合器60的故障率,使得离合器60的使用寿命得到了延长,从而有效满足了发动机10的多工况启动需求。

需要理解的是,凸缘部622和筒状部621两者为一体式结构,通过铸造等方式一体成型,进一步保证了第二连接件6423的整体强度,使得传动过程中的稳定性得到了有效地提升。

需要指出的是,限位组件642位于棘轮件641的径向外侧,其中,甩块6421与棘轮件641对应设置,从而保证了甩块6421通过靠近或者远离棘轮来实现离合器60的锁止及解锁动作。

进一步地,如图2和图3所示,凸缘部622上设有环形槽6221,环形槽6221环筒状部621的周向设置,限位组件642设置环形槽6221内。具体地,棘轮件与轴承件63的外圈及第一传动件61配合,第二传动件62的筒状部621插接在轴承件63的内圈,棘轮件641位于环形槽6221内,通过将限位组件642设置在环形槽6221内,从而有效实现限位组件与棘轮件641的锁止及解锁动作,保证了离合器60的有效动作,另外,将棘轮件641及限位组件642均设置在环形槽6221内,从而避免了外部环境与棘轮单向机构64的影响,使得离合器60的故障率得到了有效地降低,从而有效满足了发动机10的多工况启动需求。

进一步地,如图2和图3所示,第二传动件62还包括连接部623和盖板部624,盖板部624通过连接部623与凸缘部622配合,用于将环形槽6221封闭。具体地,盖板部624用于封闭凸缘部622的环形槽6221,并且通过连接部623进行固定,从而使得棘轮单向机构64被封闭在环形槽6221内,进一步避免了外部环境对棘轮单向机构64的影响,使得离合器60的使用寿命得到了进一步地延长。

需要指出的是,连接部623为螺钉、铆钉等部件,通过将连接部623设置为螺钉或铆钉等部件,从而实现了盖板部624与凸缘部622的可拆卸连接,进而提高了对棘轮单向机构64维护的便捷性。

进一步地,如图3所示,限位组件642的数量为多个,多个限位组件642沿棘轮件641的周向间隔设置。具体地,多个限位组件642沿棘轮件641的周向间隔设置,当第一传动件61与第二传动件62在棘轮单向机构64的作用下处于锁止状态时,能够有效提高锁止的强度,保证了动力传输的稳定性。

需要指出的是,本发明中,限位组件642的数量为两个,两个限位组件642沿棘轮件641的周向间隔180°,从而保证了对第一传动件61与第二传动件62的锁止强度。

进一步地,如图2和图3所示,离合器60还包括齿轮盘65,齿轮盘65套装在第一传动件61上,第一传动件61通过齿轮盘65与驱动器50传动连接。具体地,离合器60还包括齿轮盘65和连接螺栓66,连接螺栓66的数量为多个,齿轮盘65通过多个连接螺栓66与第一传动件61法兰连接,齿轮盘65与驱动器50通过啮合的方式进行传动,从而保证了传动的稳定性,利用连接螺栓66将齿轮盘65与壳体第一传动件61法兰连接的方式的强度高,有效保证了离合器60动力传输的稳定性。

本发明还提出了一种油动多旋翼无人机100,如图1至图3所示,油动多旋翼无人机100包括离合器60、驱动器50和发动机10,离合器60为根据如上所述的离合器60,驱动器50与离合器60的第一传动件61传动连接,发动机10的尾轴与离合器60的第二传动件62传动连接。

具体地,多旋翼无人机的发动机10的尾轴(加长结构)与第二传动件62配合固定,第一传动件61与驱动器50传动连接,当需要启动发动机10时,启动驱动器50,驱动器50带动第一传动件61在第一方向上转动,第一传动件61在转动过程中,棘轮单向机构64将第一传动件61与第二传动件62锁止,使得第二传动件62随第一传动件61同步转动且带动发动机10的尾轴同步转动,当尾轴达到发动机10点火的转速后,发动机10点火,待发动机10运行稳定后,驱动器50停止工作,此时第一传动件61的速度逐渐降低,第一传动件61与尾轴产生速度差(第一传动件61相对第二传动件62向第二方向转动),棘轮单向机构64解除第一传动件61与第二传动件62之间的配合,在发动机10的驱动下尾轴及第二传动件62能够相对第一传动件61继续转动。

利用棘轮单向机构64的特点来实现单向传动,保证了离合器60使用的稳定性,延长了离合器60的使用寿命,使得离合器60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50为伺服电机,伺服电机便于控制,有效提高了控制的精准性。

另外,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50供电,驱动器50工作带动离合器60转动,离合器60内楔形块就会抱死发动机10的尾轴以带动其转动,发动机10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10点火系统点火,这样发动机10就会工作起来,发动机10稳定着车后飞行控制系统30切断电机电源,驱动器50和离合器60停止工作,离合器60释放发动机10尾轴,发动机10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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