一种多旋翼油动无人机的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及无人机技术，具体涉及一种多旋翼油动无人机。

背景技术：

多旋翼无人机已经风靡全球，开启了新的飞行时代。从消费级无人机航拍市场的崛起，到无人机行业应用的不断涌现，无人机的应用潜力正在不断地被开发出来，社会对于无人机的接受程度也在不断增加。现有的多旋翼无人机多采用油动和电动两种方式,电动无人机的飞行姿态操控相对简单,而且响应速度快,但由于电池技术的限制,电动无人机的航程,使用寿命和滞空时间均较短;油动无人机虽然航程和滞空时间较长,但多旋翼无人机的转向及飞行姿态调整完全依赖于各个旋翼的速度差,油动发动机由于采用改变桨距调节转速响应时间慢,造成速度调节缓慢,飞行姿态难以迅速控制,转向笨重,在植保作业时,作业面积有限,变桨距油动无人机转向困难的缺陷也限制了其使用。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种多旋翼油动无人机。

本发明所述多旋翼油动无人机，包括油动发动机和由油动发动机驱动的分动器,及舵机和多个旋翼,所述每一旋翼配置有一个无级变速器并由其驱动,所述无级变速器均由所述分动器驱动,所述无级变速器的传动比由所述舵机控制。

优选的，所述分动器包括套设在主动力轴上的第一锥形齿轮,和套设在所述无级变速器动力输入轴上并与第一锥形齿轮配合的第二锥形齿轮。

优选的，所述油动发动机有2个,两个油动发动机通过合动器与主动力轴耦合。

进一步的，所述合动器包括套设在主动力轴上的第三锥形齿轮,和套设在所述油动发动机动力输出轴上并与第三锥形齿轮配合的第四锥形齿轮。

优选的，所述无级变速器包括分别套设在动力输入轴和动力输出轴上的变距齿轮对,所述变距齿轮对包括锥面相对的第一锥形皮带轮和第二锥形皮带轮,所述第一锥形皮带轮和第二锥形皮带轮中至少一个可在轴上沿轴向移动,所述无级变速器还包括套在两个变距齿轮对之间的皮带,所述皮带截面成梯形,所述梯形两腰的斜率与皮带所接触的锥形皮带轮锥面斜率配合。

进一步的，所述变距齿轮对包括可驱动第一锥形皮带轮或第二锥形皮带轮在轴上沿轴向移动的驱动机构,所述驱动机构包括套在轴上并具备外螺纹的螺纹套,锥形皮带轮中部具有内螺纹孔并通过所述内螺纹孔套在螺纹套上,所述锥形皮带轮底面具有可受无人机舵机驱动旋转的承力结构。

进一步的，套设在动力输入轴上变距齿轮对的第一锥形皮带轮背面还具备输入锥面,所述分动器上的动力输出轴上套设有与所述输入锥面配合的第五锥形齿轮。

进一步的，所述皮带为金属或橡胶皮带。

本发明通过采用油动发动机和无级变速器结合应用在无人机应用环境下,充分发挥无级变速器的长处,可以一定程度克服现有无人机航程短,电池使用寿命短,飞行姿态调节慢的缺陷,扩大无人机的应用范围。

附图说明

图1为本发明所述多旋翼油动无人机的一种具体实施架构示意图；

图2为本发明所述多旋翼油动无人机的一种具体传动方式示意图；

图3为本发明所述无级变速器的一种具体实施方式示意图;

图4为本发明所述无级变速器驱动机构的一种具体实施方式示意图;

图中附图标记名称为1-油动发动机，2-分动器，3-无级变速器，4-主动力轴，5-旋翼，21-第一锥形齿轮,22-第二锥形齿轮,23-第三锥形齿轮,24-第四锥形齿轮,25-第五锥形齿轮,26-分动输出轴,31-第一锥形皮带轮,32-第二锥形皮带轮,33-皮带,34-螺纹套,35-动力输入轴,36-转向孔,37-动力输出轴,38-输入锥面,。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述多旋翼油动无人机，包括油动发动机1和由油动发动机驱动的分动器2,及舵机和多个旋翼5,所述每一旋翼配置有一个无级变速器3并由其驱动,所述无级变速器均由所述分动器驱动,所述无级变速器的传动比由所述舵机控制。

分动器的作用是将发动机的输出动力转化到多个无级变速器,图2给出所述分动器的一个具体实施方式,发动机的动力输出到主动力轴4上,分动器包括套设在主动力轴上的第一锥形齿轮21,和套设在所述无级变速器动力输入轴上并与第一锥形齿轮配合的第二锥形齿轮22,第一锥形齿轮和第二锥形齿轮截面倾角通常均为45度,二者锥面上的齿轮相互啮合,第一锥形齿轮转动可带动多个第二锥形齿轮转动,实现动力分化。

第二锥形齿轮转动可带动无级变速器的动力输入轴转动,从而驱动旋翼旋转,对于多旋翼无人机,转向依靠各个旋翼之间的速度差实现,通过降低某些旋翼的转速,或提高某些旋翼的转速,可以实现无人机的飞行转向;对于传统的油动无人机,变速器响应慢,旋翼的速度调整时间长,采用响应速度快,速度调整连续无最小步长的无级变速器可以在毫秒范围内实现速度的调整,无极变速器的固有缺陷是可承载扭矩小，采用皮带变距传动,摩擦散热要求高，但在多旋翼无人机的应用场景下，单个旋翼的扭矩要求较低，且在空中飞行时，利用旋翼和飞行状态下的气流能够自动对无级变速器进行风冷,从而回避了无级变速器的缺陷。

油动发动机可以设置2个互为备份,也可以同时启动以增强输出扭矩,两个油动发动机通过合动器与主动力轴耦合,图2所示的具体实施方式中,所述合动器包括套设在主动力轴上的第三锥形齿轮23,和套设在所述油动发动机动力输出轴上并与第三锥形齿轮配合的第四锥形齿轮24,采用同一第三锥形齿轮同时与两个第四锥形齿轮啮合的好处在于,当两个发动机同时开机且初始转速不同时,通过第三锥形齿轮啮合,可以逐步强制使两个发动机的转速趋于一致。

如图3所示给出所述无级变速器的一种具体实施方式，所述无级变速器包括分别套设在动力输入轴35和动力输出轴37上的变距齿轮对,所述变距齿轮对包括锥面相对的第一锥形皮带轮31和第二锥形皮带轮32,所述第一锥形皮带轮和第二锥形皮带轮中至少一个可在轴上沿轴向移动,所述无级变速器还包括套在两个变距齿轮对之间的皮带33,所述皮带截面成梯形,所述梯形两腰的斜率与皮带所接触的锥形皮带轮锥面斜率配合。通过调整第一锥形皮带轮和第二锥形皮带轮的间距,可以调整皮带与第一锥形皮带轮和第二锥形皮带轮的摩擦位置,由于第一锥形皮带轮和第二锥形皮带轮的锥面设置,摩擦位置的变化直接影响皮带在传动端的实际旋转半径,无级变速器的传动比实际等于两个传动端的旋转半径比,从而通过调整第一锥形皮带轮31和第二锥形皮带轮32的间距对传动比进行调整,实现速度调节。皮带一般采用截面为梯形的金属或橡胶带,金属材料可以实现较大扭矩。

如图4所示给出所述无级变速器中变距齿轮对包括可驱动第一锥形皮带轮或第二锥形皮带轮在轴上沿轴向移动的驱动机构的一种具体实施方式,所述驱动机构包括套在轴上并具备外螺纹的螺纹套34,锥形皮带轮中部具有内螺纹孔并通过所述内螺纹孔套在螺纹套上,所述锥形皮带轮底面具有可受无人机舵机驱动旋转的承力结构,例如图4中采用一对位于同一直径上的转向孔36,在转向孔中插入连杆,两根连杆另一端与舵机的转向臂或转向盘固定连接,舵机收到转向信号时,转向臂或转向盘旋转带动锥形皮带轮在螺纹套上旋转,实现在轴上的轴向位移。在无人机功率较大时，舵机推动锥形皮带轮旋转还可以利用液压缸增大推力，克服更强的阻力。

对于多旋翼无人机而言,由于多个旋翼的水平分散分布,通常分动器驱动多个水平设置的分动输出轴26到达旋翼下方,旋翼动力需要竖直旋转的转轴输出,为实现水平转轴的动力转化,在图3所示的具体实施方式中，套设在动力输入轴上变距齿轮对的第一锥形皮带轮背面还具备输入锥面38,所述分动器上的分动输出轴上套设有与所述输入锥面配合的第五锥形齿轮。通过第五锥形齿轮与输入锥面上的齿轮啮合,带动第一锥形皮带轮转动。

本发明通过采用油动发动机和无级变速器结合应用在无人机应用环境下,充分发挥无级变速器的长处,可以一定程度克服现有无人机航程短,电池使用寿命短,飞行姿态调节慢的缺陷,扩大无人机的应用范围。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。