具有無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)的且快速安裝的螺旋槳的旋翼無(wú)人飛機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋翼無(wú)人飛機(jī)，例如，四螺旋槳直升機(jī)。這樣的無(wú)人飛機(jī)具有幾個(gè)推進(jìn)單元，每一推進(jìn)單元具有由各自的電機(jī)(即，馬達(dá))驅(qū)動(dòng)的螺旋槳。不同的電機(jī)能夠按照不同的方式控制，從而操縱無(wú)人飛機(jī)的方位和速度。這種無(wú)人飛機(jī)典型的例子是巴黎的Parrot 公司的四軸飛行器(the AR.Drone of Parrot SA，Paris)。
【背景技術(shù)】
[0002]W02011/058257A1中更精確的描述了這種無(wú)人飛機(jī)的推進(jìn)單元的結(jié)構(gòu)，其每個(gè)推進(jìn)單元包括由電動(dòng)機(jī)通過(guò)用于降低電機(jī)的常規(guī)的非常高的旋轉(zhuǎn)速度的系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳。此外，無(wú)人飛機(jī)推進(jìn)單元通過(guò)形成襯墊的凸起部分而在其下部延伸，當(dāng)無(wú)人飛機(jī)在地面上時(shí)，該無(wú)人飛機(jī)可被支撐在該襯墊上，這樣，避免必須在無(wú)人飛機(jī)機(jī)身上提供額外的支座。
[0003]該推進(jìn)單元必須是容易拆卸的，從而允許更換電機(jī)以及螺旋槳，例如，在撞擊障礙物之后電機(jī)以及螺旋槳出現(xiàn)損害的情況下。
[0004]如果需要減小無(wú)人飛機(jī)的尺寸的話，這種減小同樣也會(huì)應(yīng)用到螺旋槳的尺寸。因此，為了使較小的螺旋槳具有同樣的升力，可取的是有效地增加它們的旋轉(zhuǎn)速度，這樣導(dǎo)致使用沒(méi)有減速器的無(wú)齒輪傳動(dòng)的電機(jī)。具體的有旋轉(zhuǎn)箱體無(wú)刷同步類型的電機(jī)，包括連接到無(wú)人飛機(jī)機(jī)身上并攜帶線圈的定子，與由具有磁性元件的旋轉(zhuǎn)箱體組成的轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)。
[0005]在這種情況下，螺旋槳被直接安裝在旋轉(zhuǎn)箱體上，并以與后者相同的速度旋轉(zhuǎn)。具體地，螺旋槳由螺釘固定在旋轉(zhuǎn)箱上，或者依靠將其按壓在箱體頂部的中心螺母安裝在后者上。
[0006]DE 10 2005 010 336 Al描述了用于在無(wú)人飛機(jī)上安裝螺旋槳的這樣的系統(tǒng)。
[0007]這樣的構(gòu)造具有兩個(gè)缺點(diǎn)。
[0008]第一，推進(jìn)器單元的的垂直體積包括電機(jī)的高度，螺旋槳的厚度附加到電機(jī)的高度，螺旋槳的厚度基本上與葉片高度相應(yīng)，同時(shí)，由于無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)，螺旋槳必須位于電機(jī)的上面，延續(xù)了旋轉(zhuǎn)箱。這個(gè)體積不利于上面提及的無(wú)人飛機(jī)尺寸的減小。
[0009]第二，安裝和拆卸每一個(gè)螺旋槳，需要用到例如螺絲刀或者扳手這樣的工具，或者提供額外的鎖緊部件，但隨著時(shí)間的推移這些鎖緊部件容易丟失。假如聯(lián)鎖固定系統(tǒng)是被需要的，由于螺旋槳和旋轉(zhuǎn)箱體是一體的，以及當(dāng)電機(jī)沒(méi)有動(dòng)力時(shí)，后者是完全自由旋轉(zhuǎn)的，這種情況會(huì)出現(xiàn)困難。在拆卸的時(shí)候，分離已被聯(lián)鎖到從來(lái)不制動(dòng)的箱體上的螺旋槳是很困難的，不像傳統(tǒng)的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當(dāng)其設(shè)法手控地旋轉(zhuǎn)螺旋槳時(shí)，插入在電機(jī)與螺旋槳之間的減速齒輪系克服阻力來(lái)旋轉(zhuǎn)螺旋槳。
[0010]CH 333 967A和FR 2 117 376 A5還描述了其他的用于安裝飛行玩具螺旋槳的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是通過(guò)提供用于聯(lián)接螺旋槳和同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)箱體的新系統(tǒng)來(lái)解決這兩個(gè)難點(diǎn)，其中，
[0012]-最小化電機(jī)_螺旋獎(jiǎng)單兀的垂直體積；
[0013]-在沒(méi)有工具的情況下，允許將螺旋槳快速的緊固和拆卸到/離開(kāi)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)箱體；以及
[0014]-在螺旋槳安裝在旋轉(zhuǎn)箱體上時(shí)，允許僅僅使用一只手，容易地保持和固定旋轉(zhuǎn)箱體，從而使使用者能夠使用另一只手拿著螺旋槳而將其從電機(jī)上拆卸。
[0015]同樣可以看出，本發(fā)明允許具有用于分辨視覺(jué)上相似但是設(shè)計(jì)為以相反方向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳的十分簡(jiǎn)單的防錯(cuò)裝置。確實(shí)，在四螺旋槳直升機(jī)上，兩個(gè)完全相對(duì)的螺旋槳在同一方向旋轉(zhuǎn)，它們與另外兩個(gè)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反。旋轉(zhuǎn)螺旋槳和對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳不是一樣的，并且在視覺(jué)上很難區(qū)分它們，從而，具有防錯(cuò)系統(tǒng)是有用的，例如，禁止將給定類型的螺旋槳安裝到這樣的電機(jī)上，即這些電機(jī)以相對(duì)于這些螺旋槳的設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)方向反向的方向旋轉(zhuǎn)。為取得上述目標(biāo)，本發(fā)明推薦已知類型的旋翼無(wú)人機(jī)，例如，來(lái)自于上述的DElO 2005010 336A1，S卩，包括無(wú)人飛機(jī)機(jī)身，及多個(gè)推進(jìn)器單元，每一個(gè)推進(jìn)器單元包括:包括槳轂和多個(gè)葉片的螺旋槳；以及旋轉(zhuǎn)箱體無(wú)刷同步類型的電動(dòng)機(jī)，其中具有連接到無(wú)人飛機(jī)機(jī)身的定子，以及為了驅(qū)動(dòng)螺旋槳而繞電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸可動(dòng)的轉(zhuǎn)子。推進(jìn)器單元是無(wú)齒輪傳動(dòng)類型的，轉(zhuǎn)子與螺旋槳槳轂整體轉(zhuǎn)動(dòng)，并與上法蘭成為整體，所述上法蘭在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的徑向平面中延伸，并且提供用于夾持所述法蘭的裝置。
[0016]本發(fā)明的特征在于，設(shè)置可逆裝置，用于在分離(即，拆開(kāi))位置與鎖定位置之間快速聯(lián)接螺旋槳到轉(zhuǎn)子上，在分離位置，允許槳轂聯(lián)鎖到法蘭上，在鎖定位置，槳轂機(jī)械構(gòu)造成與法蘭整體轉(zhuǎn)動(dòng)。從分離位置轉(zhuǎn)換到鎖定位置是通過(guò)螺旋槳槳轂相對(duì)于法蘭以相對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)一圈的一小部分來(lái)操作的，以及，用于夾持法蘭的裝置是在所述鎖定位置夾持法蘭的裝置。
[0017]在具體實(shí)施例中，可逆的快速連接裝置優(yōu)選地包括:在法蘭上，遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸徑向布置的多個(gè)柱頭螺栓，每個(gè)柱頭螺栓包括頂部具有適用于確保槳轂保持緊靠著法蘭的擴(kuò)大頭部的桿體部分；以及，在槳轂上多個(gè)扣眼，其數(shù)量和布置都與法蘭上的柱頭螺栓的數(shù)量和布置相一致，每個(gè)扣眼包括沿著圓周延伸的曲線槽，槽的寬度與相應(yīng)的柱頭螺栓桿部相一致，以及，槽包括在第一端部的擴(kuò)大部分，其尺寸允許柱頭螺栓的頭部插入。
[0018]根據(jù)附加的多個(gè)有利的特征:
[0019]-在鎖定位置，柱頭螺栓頭部凸出到槳轂的上表面之上；
[0020]-該法蘭夾持裝置包括具有形成在柱頭螺栓頭部的突脊的凸出部分；
[0021]-在接近與第一端部相對(duì)的第二端部的附近，槽的邊緣具有增加的厚度，這個(gè)厚度相對(duì)于法蘭上表面和柱頭螺栓頭部的下表面之間的間距而被限定，從而與柱頭螺栓頭部在分離位置形成松配合，并在鎖定位置形成壓配合；
[0022]-轉(zhuǎn)子包括從上法蘭延伸的圓柱橫向套筒，所述橫向套筒攜帶旋轉(zhuǎn)箱體的磁性元件，以及，與法蘭限定容納電機(jī)定子的線圈的內(nèi)部空間；
[0023]-進(jìn)一步地，提供防錯(cuò)裝置，其包括在法蘭的上面突出或者不突出的轉(zhuǎn)子軸，以及在槳轂上形成或不形成中心孔，以便于防止缺乏中心孔的槳轂聯(lián)鎖到具有突出軸的法蘭上。
【附圖說(shuō)明】
[0024]本發(fā)明的具體實(shí)施例將會(huì)參照附圖進(jìn)行描述，其中，在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0025]圖1是根據(jù)本法明的具有四個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的無(wú)人飛機(jī)的透視圖。
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人飛機(jī)的螺旋槳中心部分的細(xì)節(jié)透視圖，所述螺旋槳被單獨(dú)示出，示出了槳轂和葉片根部。
[0027]圖3是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)箱體的透視圖，所示電機(jī)在安裝螺旋槳之前，被單獨(dú)示出。
[0028]圖4是螺旋槳固定在電機(jī)上的推進(jìn)系統(tǒng)的根據(jù)軸面的剖面視圖，此圖中特別示出了旋轉(zhuǎn)箱體電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及螺旋槳槳轂被固定到所述旋轉(zhuǎn)箱體上的方法。
[0029]圖5a和5b是電機(jī)和螺旋槳透視圖，意在分別闡明當(dāng)螺旋槳被放置在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)箱體之上的時(shí)候，以及這兩個(gè)元件被總裝之后，如何將螺旋槳安裝到電機(jī)上。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明的具體實(shí)施例將會(huì)被描述，其僅僅是作為非限制性的舉例給出，在沒(méi)有背離本發(fā)明的框架的情況下，被描述的不同元件的多種變化是可以預(yù)期的。
[0031]在圖1中，附圖標(biāo)記10通常表示具有四個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)12的四螺旋槳直升機(jī)類型的無(wú)人飛機(jī)。每個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)12包括容納驅(qū)動(dòng)電機(jī)并通過(guò)支架18連接到無(wú)人飛機(jī)的機(jī)身16上的固定部分14。每個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)在固定部分14和支架18之上的近似水平面中延伸的各自的螺旋槳20旋轉(zhuǎn)。在底部位置，推進(jìn)單元通過(guò)鐙形具22延伸形成底座，無(wú)人飛機(jī)能夠通過(guò)其支撐在地面上。
[0032]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)人飛機(jī)的螺旋槳的中心部件的透視圖，以獨(dú)立形式示出。螺旋槳主要包括槳轂24，從槳轂徑向延伸的葉片26，例如，在實(shí)施例示出的其數(shù)量為三個(gè)。有利地，槳轂24和葉片26被作為單獨(dú)的部件制造，例如，用塑料材料作為單獨(dú)的部件模制而成。
[0033]特別地，槳轂24包括呈平面圓盤形式的頂壁28，在它的外周通過(guò)攜帶葉片26的外圓柱壁30延伸。頂壁28設(shè)置有多個(gè)扣眼，優(yōu)選地，數(shù)量與葉片的相同，每一個(gè)由大體上相同寬度的槽34組成，所述槽是曲線的