CN110920876A - 一种可折叠的无人机传动*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可折叠的无人机传动***，包括：发动机、离合器、传动机构、主传动轴、万向联轴器、从动轴和直角换向齿轮箱；发动机的输出轴与离合器相连接，当离合器接通时将动力通过传动机构传递给主传动轴；主传动轴两端装有万向联轴器，万向联轴器再与从动轴连接，将动力传递给直角换向齿轮箱，直角换向齿轮箱的输出轴即为旋翼轴。

Description

一种可折叠的无人机传动***

技术领域

本发明涉及一种旋翼无人机传动***，属于航空飞行器设计领域，特别是油动多旋翼无人机、纵列式双旋翼无人直升机及倾转旋翼无人机的传动***设计。

背景技术

旋翼类无人机没有起飞场地及跑道要求，能够垂直起降，特别是能自由悬停，机动灵活性好，利于完成各种任务。目前，旋翼类无人机主要有单旋翼带尾桨布局，共轴双旋翼布局，这两类无人直升机技术成熟，市场占有量很高。近年来，随着电池技术和控制技术的发展，电动多旋翼无人机得到迅速发展，电动无人机由电池集中供电，不需要传动***，但受限于电池容量，电动多旋翼无人机的载重、飞行时间和航程都很短，航时一般不超过30min，航程也不过几十公里。为了提高飞行时间和航程，陆续出现了油电混合多旋翼无人机和氢燃料多旋翼无人机，这两类动力***的升级使其航时、航程都有显著增加，但其载重量还是很小。

随着诸如农业植保、航空物探及军用等领域对多旋翼无人机大载重量、长航时的需求。为了拓展多旋翼无人飞行器的应用领域，油动多旋翼无人机成为研发的热点。当前的油动多旋翼无人机有单发-皮带传动，多发直驱等类型，前者传动***太复杂，后者不需要传动***，但需要至少四台发动机。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可折叠的旋翼无人机的传动***。

本发明解决技术的方案是：一种可折叠的无人机传动***，其特征在于包括：发动机、离合器、传动机构、主传动轴、万向联轴器、从动轴和直角换向齿轮箱；发动机的输出轴与离合器相连接，当离合器接通时将动力通过传动机构传递给主传动轴；主传动轴两端装有万向联轴器，万向联轴器再与从动轴连接，将动力传递给直角换向齿轮箱，直角换向齿轮箱的输出轴即为旋翼轴。

优选的，所述的离合器安装在离合器轴上并通过两端安装的挡圈进行限位，所述挡圈的外侧安装轴承，一侧轴承通过离合器轴上设置的阶梯进行轴向限位，另一侧轴承通过安装在离合器轴上的弹性挡圈限位，所述轴承均通过轴承盖密封，所述离合器轴通过弹性联轴器与发动机的输出轴连接。

优选的，所述的离合器轴安装轴承的部位公差为k6，安装离合器的部位公差为j6。

优选的，离合器轴端部与轴承盖内侧的间隙2mm～5mm。

优选的，所述的离合器附带有小皮带轮，所述的传动机构为皮带轮，该皮带轮连接离合器的输出轴与主传动轴。

优选的，主传动轴与万向联轴器之间具体通过下述方式实现连接：主传动轴一端设置内花键，万向联轴器的输入端设置为外花键，住传动轴上安装轴承，轴承与万向联轴器之间通过挡圈限位，轴承安装在主轴承座一端，主轴承座固定在机体上，主轴承座的另一端作为折叠端，万向联轴器的输出端设置为内花键用于与从动轴连接。

优选的，所述折叠端的转动轴线与万向联轴器的折叠中心线重合。

优选的，从动轴的一端设置为外花键用于与万向联轴器的输出端连接，从动轴的两端均安装轴承，外花键一端的轴承安装在从动轴承座一端，所述的从动轴承座与主轴承座的折叠端连接，从动轴承座另一端与套装在从动轴外的连接管件固定，从动轴另一端轴承安装在直角换向齿轮箱连接座上，所述的从动轴承座与直角换向齿轮箱连接座用连接管件连接，从动轴与直角换向齿轮箱的输入轴之间通过刚性联轴器连接。

优选的，所述的从动轴与刚性联轴器之间通过花键连接，刚性联轴器与直角换向齿轮箱的输入轴之间平键连接。

优选的，在无人机机体的前后两端均安装所述的无人机传动***，构成一种双发油动四旋翼无人机***。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明采用主、从传动***组成，中间用万向联轴器连接，便于折叠。采用传动机构、直角换向齿轮箱传输功率，效率较高，并实现两级减速。本发明的传动机构带有离合器，可以在规定的转速范围内接通旋翼，有益于保护发动机和旋翼***。

本发明的传动***中的从动轴只传输发动机一半的功率，因而重量轻。传动***结构简单，可靠性高,为一种轻质、高强度、高效率、高可靠性的旋翼类飞行器的传动***。

基于上述分析，本发明的传动***还具有传递路线直接、功率损耗小、效率高的特点，且能降低空机重量，提高传动效率。

综合上述特点，该传动***适合用于纵列式无人直升机，特别适合于双发油动四旋翼无人机的功率传输。

附图说明

图1给出根据本发明的一个实施例的传动***整体外形图；

图2给出根据本发明的一个包括离合器的动力输出外形图；

图3给出根据本发明的一个主传动***外形图；

图4给出根据本发明的一个从动轴传动***外形图；

图5给出根据本发明应用的一个实例，一种油动四旋翼无人机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

为了解决现有多旋翼无人机传动***复杂，传动效率低下、尺寸大运输困难等问题，本发明的一个基本方面就是提供了一种可折叠、结构简单、传动效率高的旋翼无人机传动***。

根据本发明进一步地主要是用于纵列式无人直升机，特别适合于双发油动四旋翼无人机的传动***，用于发动机的功率传输。

根据本发明的一个实施例主要是通过对发动机1、离合器2、传动机构3、主传动轴4、万向联轴器5、从动轴6和直角换向齿轮箱7等合理组合，构成了一套可折叠的旋翼无人机功率传输传递***(图1)。该传动***主要由三个子***组成，分别是传动机构组件，主传动***和从动轴传动***，三者通过合理连接而成。

传动机构组件包括离合器(带小皮带轮)、同步齿形带、大皮带轮。离合器安装与发动机上，离合器附带小皮带轮，当发动机转动达到额定转速时，离合器接通；大带轮安装于主传动轴上，大带轮和小带轮用同步齿形带连接。主传动***包括主传动轴、轴承、主轴承座。主传动轴靠大带轮传递功率，主传动轴两端布置轴承，轴承安装于主轴承座上，主轴承座安装于机架上。从动轴传动***为左右两套，包括从动轴、轴承、从动轴承座、连接管件，直角换向齿轮箱连接座。从动轴两侧都安装滚动轴承，轴承一端安装于从动轴承座，一端安装于直角齿轮箱连接座，两者用连接管件连接。主动轴传动***和从动轴传动***用万向联轴器连接，在运输时可以折叠成90°，减小运输空间。直角齿轮箱连接座与直角齿轮箱用螺栓连接，完成功率由发动机向旋翼传递的最后过程。

图2中，小皮带轮1a与离合器2连接在一起，离合器2安装在传动机构的离合器轴1a6上，并通过安装在两端的挡圈1a9进行限位，挡圈1a9外侧安装轴承1a8，轴承1a8在离合器轴1a6的两端配对安装，一侧轴承1a8通过离合器轴上设置的阶梯进行轴向限位，另一侧轴承1a8通过安装在离合器轴上的弹性挡圈1a4限位，轴承1a8均通过轴承盖1a10密封，轴承盖1a10通过螺栓1a2固定在轴承座1a7上，离合器2轴通过弹性联轴器1a5与发动机1的输出轴连接。轴承1a8安装在轴承座1a7上，轴承座1a7用轴承座固定螺栓 1a3安装在机架上。通过上述过程，构成了完整的发动机-离合器-传动机构的功率输出***。

本发明中的传动机构用皮带来传递功率，离合器为离心式离合器，实际应用中可以用传动轴、齿轮箱来代替皮带来传递功率，离合器也可选用电磁离合器、鼓式离合器等其他离合器来代替。

图3中，万向联轴器5输入端的外花键与主动轴4的内花键连接、主传动轴4的两端安装轴承1b5，轴承1b5与联轴器之间通过挡圈1b4限位，轴承 1b4安装在主轴承座1b3上，大皮带轮1b7安装在主传动轴4上，通过挡圈 1b6进行轴向限位，主轴承座1b3的两端用轴承盖1b8进行密封，轴承盖1b8 与主轴承座1b3用螺栓1b1固定，主轴承座1b3的另一端作为折叠端，万向联轴器5的输出端设置为内花键用于与从动轴6连接，主轴承座1b3的上下装有旋转螺栓1b2，与从动轴座1c5连接成为一整体，上下旋转螺栓1b2的中心线重合，在地面状态时使得从动***绕旋转螺栓1b2折叠成90°，方便运输、存储。主轴承座1b3安装在无人机机架上，构成的无人机的主传动***。

图4中，万向联轴器5输出端的内花键与从动轴6的外花键连接、定位旋转螺栓1b2用于将主轴承座1b3和从动轴承座1c5连接在一起，并且在地面停放状态下，可以绕定位旋转螺栓1b2的轴线旋转90°，从动轴6的两端均安装轴承1c4，两端的轴承1c4用挡圈1c2和挡圈1c10进行轴向限位，一端的轴承1c4安装在从动轴承座1c5上，在轴承座1c5的端面装有轴承盖1c3进行密封，并用螺钉1c1固定在从动轴承座1c5上，另一端的轴承1c4安装在直角换向齿轮箱连接座1c8上，从动轴承座1c5与直角换向齿轮箱连接座1c8用连接管件1c7相连接，用螺钉1c6固定成一整体，从动轴输6出端与直角换向齿轮箱7的输入轴用刚性联轴器1c11连接，直角换向齿轮箱连接座1c8与直角换向齿轮箱7用螺栓1c12连接成为一整体，直角换向齿轮箱7的输出轴1c13即为旋翼轴，从而构成了从动轴传动***，左右两套分布安装在主传动***的两端，完成发动机功率向左右两副旋翼的功率传输。

实施例

下面通过一个实例对本发明的实施方式进行更具体的说明：

实例，双发油动四旋翼无人机

如图5所示，一种新型油动四旋翼无人飞行器，主要包括旋翼***f1、传动***f2、动力***f3、无人机机架f4、控制***f5。所述的动力***f3通过皮带与传动***f2连接，用于提供飞行动力；所述的传动***f2与左右两幅旋翼***f1连接，用于传递发动机功率；所述的旋翼***f1作为飞行器的升力面、操纵面和拉力面，用于提供飞行器飞行和操纵需的力和力矩；所述的控制***f5为可编程控制器、航姿传感器和控制信号接受装置的集成。上述旋翼***f1、传动***f2、动力***f3和控制***f5均合理置于无人机机架f4 之上，构成了如图5所示的一种新型油动四旋翼无人飞行器。

应当理解的是，在以上叙述和对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、和/或修正。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，不应看成是对其他类似实施例的排除。本发明的技术方案及其构思等同改变或替换，都涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可折叠的无人机传动***，其特征在于包括：发动机、离合器、传动机构、主传动轴、万向联轴器、从动轴和直角换向齿轮箱；发动机的输出轴与离合器相连接，当离合器接通时将动力通过传动机构传递给主传动轴；主传动轴两端装有万向联轴器，万向联轴器再与从动轴连接，将动力传递给直角换向齿轮箱，直角换向齿轮箱的输出轴即为旋翼轴。

2.根据权利要求1所述的无人机传动***，其特征在于：所述的离合器安装在离合器轴上并通过两端安装的挡圈进行限位，所述挡圈的外侧安装轴承，一侧轴承通过离合器轴上设置的阶梯进行轴向限位，另一侧轴承通过安装在离合器轴上的弹性挡圈限位，所述轴承均通过轴承盖密封，所述离合器轴通过弹性联轴器与发动机的输出轴连接。

3.根据权利要求2所述的无人机传动***，其特征在于：所述的离合器轴安装轴承的部位公差为k6，安装离合器的部位公差为j6。

4.根据权利要求2所述的无人机传动***，其特征在于：离合器轴端部与轴承盖内侧的间隙2mm～5mm。

5.根据权利要求1所述的无人机传动***，其特征在于：所述的离合器附带有小皮带轮，所述的传动机构为皮带轮，该皮带轮连接离合器的输出轴与主传动轴。

6.根据权利要求1所述的无人机传动***，其特征在于：主传动轴与万向联轴器之间具体通过下述方式实现连接：主传动轴一端设置内花键，万向联轴器的输入端设置为外花键，住传动轴上安装轴承，轴承与万向联轴器之间通过挡圈限位，轴承安装在主轴承座一端，主轴承座固定在机体上，主轴承座的另一端作为折叠端，万向联轴器的输出端设置为内花键用于与从动轴连接。

7.根据权利要求6所述的无人机传动***，其特征在于：所述折叠端的转动轴线与万向联轴器的折叠中心线重合。

8.根据权利要求6或7所述的无人机传动***，其特征在于：从动轴的一端设置为外花键用于与万向联轴器的输出端连接，从动轴的两端均安装轴承，外花键一端的轴承安装在从动轴承座一端，所述的从动轴承座与主轴承座的折叠端连接，从动轴承座另一端与套装在从动轴外的连接管件固定，从动轴另一端轴承安装在所述连接管件上，从动轴与直角换向齿轮箱的输入轴之间通过刚性联轴器连接。

9.根据权利要求8所述的无人机传动***，其特征在于：所述的从动轴与刚性联轴器之间通过花键连接，刚性联轴器与直角换向齿轮箱的输入轴之间平键连接。

10.根据权利要求1所述的无人机传动***，其特征在于：在无人机机体的前后两端均安装所述的无人机传动***，构成一种双发油动四旋翼无人机***。

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