一种无人机起落架的电液刹车阀的制动方法与流程

本发明涉及飞行器设计、流体传动技术领域，具体涉及一种无人机起落架的电液刹车阀的制动方法。

背景技术

无人机起落架在无人机起飞降落、着落滑跑和地面滑行时扮演着重要角色。一般来说，无人机起落架主要包含机轮、减震器、收放系统、转弯减摆系统和刹车系统等。其中，刹车系统是无人机重要的制动装置，在无人机着陆、滑行阶段吸收无人机滑跑的动能，使无人机快速降低速度，达到缩短滑跑距离的目的。由于无人机着陆刹车持续时间短、工作环境复杂，同时受外部和内部各种不确定因素的影响，所以要求其刹车系统必须能够安全、可靠的工作。刹车阀作为无人机起落架刹车系统的核心部件，其性能好坏直接影响起落架刹车制动的可靠性和成功率。因此，如何提高刹车阀的可靠性和使用寿命，对于提高无人机的飞行安全具有重要意义。

现有无人机起落架刹车阀的简化结构如图1所示，其主要结构特点是：活塞筒101沿径向开有通孔，以实现阀的充油功能，活塞与活塞筒101之间安装有y型橡胶皮碗102，以实现动密封和控制充油的通断；另外，活塞杆103的直线往复运动是由滚珠丝杠104将旋转电机105的回转运动转化为直线运动来实现。在旋转电机105通过滚柱丝杠104推动活塞杆103前伸过程中，橡胶皮碗102首先将工作容腔与进油孔隔开(控制充油的通断)，使工作容腔呈密闭状态，当活塞杆103继续前伸时，密闭工作容腔的体积减小，油液被压缩油压增大。该阀具有一定的自密封功能，随着工作容腔压力增高，橡胶皮碗102密封性越好。然而，橡胶皮碗102为了控制充油的通断，在轴向运动时其内缘或外缘就必须经过进油孔，刹车阀的频繁工作导致橡胶皮碗102频繁的过孔，频繁的过孔极易导致橡胶皮碗102的摩擦磨损，严重影响刹车阀的密封可靠性和使用寿命。

此外，活塞杆103与旋转电机105之间需要增加中间机械传动环节即滚珠丝杠104，才能将旋转运动转化为直线运动，中间传动环节的增加会对刹车阀的响应速度、控制精度和能量损耗产生影响。因此，必须开发一种新型的电液刹车阀结构，一方面避免现有刹车阀频繁工作导致的密封件磨损，提高刹车阀的密封性、使用寿命和无人机飞行安全；另一方面，克服现有刹车阀因中间机械传动环节对刹车阀响应速度、控制精度和能量损耗等带来的影响，使阀的结构更加简单，传动的速度、精度和效率都显著提高。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种无人机起落架的新型电液刹车阀的制动方法，以避免现有刹车阀因密封件频繁过孔易造成摩擦损伤，影响刹车阀的密封性和使用寿命的问题，并且克服现有刹车阀因中间机械传动环节对其响应速度、精度和能量损耗等影响。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无人机起落架的电液刹车阀的制动方法，包括储油杯1、壳体3、衬套5、压盖6、端盖8、活塞杆9、音圈电机10、螺钉11、限位支座13、限位杆14、套筒15、限位弹簧16、锥阀组件19、接管咀21、压力传感器22、挡环24；

其中，储油杯1通过螺纹连接安装在壳体3上，并由一密封件轴向密封；圆筒形的衬套5顶端伸入壳体3内部，并与壳体3的内壁通过第一密封圈密封，衬套5尾端沿径向均匀开有数个沟通储油杯1与壳体3内部的小孔；活塞杆9头部较粗，颈部和尾部较细，头部沿中心线开有外大内小的阶梯孔，颈部沿径向分别开有与头部阶梯孔相通的通油孔和矩形槽，尾部沿中心线开有螺纹孔，活塞杆9头部伸入衬套5内，并与衬套5通过一第四密封圈密封，活塞杆9头部的阶梯孔的大孔内安装锥阀组件19；限位支座13呈圆法兰盘状，其顶部的外圆较小，底部的外圆较大，限位支座13顶部沿径向开有与活塞杆9颈部矩形槽相对应的矩形槽；限位弹簧16、限位支座13、压盖6、端盖8依次由活塞杆9尾部套入活塞杆9颈部，限位弹簧16的一端压在活塞杆9头部的杆肩上，另一端压在限位支座13顶部的端面上；圆筒状的压盖6的一端压在衬套5尾端端面上，压盖6的内孔与活塞杆9通过一第三密封圈密封，压盖6的外圆与壳体3通过螺纹连接，并通过一第二密封圈密封；端盖8固定在壳体3上；限位杆14穿入限位支座13和活塞杆9所对应的矩形槽内，套筒15的内壁与限位支座13顶部的外围通过螺纹连接；中空状的音圈电机10套在活塞杆9尾部，音圈电机10的衔铁安装在活塞杆9尾部的螺纹孔内，音圈电机10的外壳与壳体3通过螺钉11连接紧固；

所述锥阀组件19由阀套19.1、阀芯19.2、压缩弹簧19.3、底座19.4组成，阀套19.1与活塞杆9头部阶梯孔的大孔之间通过一第五密封圈密封，阀芯19.2的底部为圆台结构，圆台的底面设有导向限位杆，导向限位杆伸入活塞杆9头部阶梯孔的小孔内，阀芯19.2的内部安装压缩弹簧19.3，压缩弹簧19.3的一端由阀芯19.2限位，另一端由与阀套19.1螺纹连接的底座19.4限位，底座19.4沿中心线开有通孔；

所述的无人机起落架的新型电液刹车阀中，接管咀21通过螺纹连接安装在壳体3上，并通过第二密封垫20密封；

所述的无人机起落架的新型电液刹车阀中，压力传感器22安装在壳体3上，两者之间通过一第六密封圈23密封，并通过挡环24压紧，挡环24与壳体3通过螺纹连接紧固；

所述制动方法包括以下步骤：

当无人机起落架需要工作时，使音圈电机10驱动活塞杆9向前伸出，并带动活塞杆9阶梯孔的大孔中的锥阀组件19一同向前运动，限位杆14连同限位支座13也一起向前运动，当活塞杆9向前运动一定行程时，限位支座13与压盖6脱开，在限位弹簧16的作用下限位支座13和限位杆14相对于活塞杆9向相反方向向后运动，锥阀组件19中的阀套19.1与阀芯19.2开始接触，并在压缩弹簧19.3的作用下形成线密封，随着活塞杆9和锥阀组件19继续向前运动，与刹车阀工作腔沟通的阀芯19.2内部的压力增大，阀芯19.2与阀套19.1之间的压紧力越大，密封越可靠，刹车阀工作腔通过接管咀21输出较高的油液压力用于刹车制动；

当无人机起落架需要停止工作时，使音圈电机10带动活塞杆9、锥阀组件19向后缩回，刹车阀工作腔压力逐渐减小，在初始阶段因压缩弹簧19.3的作用阀芯19.2仍然会压在阀套19.1上起密封作用，活塞杆9继续向后运动，限位支座13与压盖6接触，限位支座13带动限位杆14克服限位弹簧16作用力相对于活塞杆9和锥阀组件19向相反方向运动，限位杆14与阀芯19.2底面的导向限位杆接触并带动阀芯19.2相对于阀套19.1向前运动，促使阀芯19.2与阀套19.1克服压缩弹簧19.3的作用力而脱开，储油杯1中的油液先后流经衬套5尾端的小孔、活塞杆9颈部径向的通油孔、阀芯19.2与阀套19.1间的缝隙、底座19.4中心线的通孔而进入刹车阀的工作腔，实现油液的补充，从而为下一次工作做好准备。

优选地，所述第一密封件为密封垫。

优选地，所述第一密封件为o型密封圈。

优选地，所述第一密封圈为o型密封圈。

优选地，所述第二密封圈为o型密封圈。

优选地，所述第三密封圈为o型密封圈。

优选地，所述第四密封圈为o型密封圈。

优选地，所述第五密封圈为o型密封圈。

优选地，所述第六密封圈为o型密封圈。

(三)有益效果

本发明通过全新的原理设计避免了现有刹车阀工作时因密封件频繁过孔，容易造成摩擦损伤，显著提高了刹车阀的密封性、使用寿命和无人机飞行安全；克服了现有刹车阀因中间机械传动环节对刹车阀响应速度、控制精度和能量损耗等带来的影响，其结构更加简单、容易安装维护，传动的速度、精度和效率都得到了显著提高。

附图说明

图1是传统刹车阀的结构简图；

图2是为实现本发明的制动方法所设计的电液刹车阀的剖视图；

图3是图2中a部放大图。

其中，1-储油杯，2-第一密封垫，3-壳体，4-第一o形圈，5-衬套，6-压盖，7-第二o形圈，8-端盖，9-活塞杆，10-音圈电机，11-螺钉，12-第三o形圈，13-限位支座，14-限位杆，15-套筒，16-限位弹簧，17-第四o形圈，18-第五o形圈，19-锥阀组件，19.1-阀套，19.2-阀芯，19.3-压缩弹簧，19.4-底座，20-第二密封垫，21-接管咀，22-压力传感器，23-第六o形圈，24-挡环。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供一种无人机起落架的电液刹车阀的制动方法，该方法基于一种电液刹车阀实现，如图2所示，该电液刹车阀包括储油杯1、壳体3、衬套5、压盖6、端盖8、活塞杆9、音圈电机10、螺钉11、限位支座13、限位杆14、套筒15、限位弹簧16、锥阀组件19、接管咀21、压力传感器22、挡环24和不同规格的o形圈、密封垫等。

其中，储油杯1通过螺纹连接安装在壳体3上，并由密封垫2密封；圆筒形的衬套5顶端伸入壳体3内部，并与壳体3的内壁通过第一o形圈4密封，衬套5尾端沿径向均匀开有数个沟通储油杯1与壳体3内部的小孔；活塞杆9头部较粗，颈部和尾部较细，头部沿中心线开有外大内小的阶梯孔，颈部沿径向分别开有与头部阶梯孔相通的通油孔和矩形槽，尾部沿中心线开有螺纹孔，活塞杆9头部伸入衬套5内，并与衬套5通过第四o形圈17密封，活塞杆9头部的阶梯孔的大孔内安装锥阀组件19；限位支座13呈圆法兰盘状，其顶部的外圆较小，底部的外圆较大，限位支座13顶部沿径向开有与活塞杆9颈部矩形槽相对应径向位置对应的矩形槽；限位弹簧16、限位支座13、压盖6、端盖8依次由活塞杆9尾部套入活塞杆9颈部，限位弹簧16的一端压在活塞杆9头部的杆肩上，另一端压在限位支座13顶部的端面上；圆筒状的压盖6的一端压在衬套5尾端端面上，压盖6的内孔与活塞杆9通过第三o形圈12密封，压盖6的外圆与壳体3通过螺纹连接，并通过第二o形圈7密封；端盖8固定在壳体3上；限位杆14穿入限位支座13和活塞杆9所对应的矩形槽内，套筒15的内壁与限位支座13顶部的外围通过螺纹连接；中空状的音圈电机10套在活塞杆9尾部，音圈电机10的衔铁安装在活塞杆9尾部的螺纹孔内，音圈电机10的外壳与壳体3通过螺钉11连接紧固；

如图3所示，所述的无人机起落架的新型电液刹车阀中，锥阀组件19由阀套19.1、阀芯19.2、压缩弹簧19.3、底座19.4组成，阀套19.1与活塞杆9头部阶梯孔的大孔之间通过第五o形圈18密封，阀芯19.2的底部为圆台结构，圆台的底面设有导向限位杆，导向限位杆伸入活塞杆9头部阶梯孔的小孔内，阀芯19.2的内部安装压缩弹簧19.3，压缩弹簧19.3的一端由阀芯19.2限位，另一端由与阀套19.1螺纹连接的底座19.4限位，底座19.4沿中心线开有通孔；

所述的无人机起落架的新型电液刹车阀中，接管咀21通过螺纹连接安装在壳体3上，并通过第二密封垫20密封；

所述的无人机起落架的新型电液刹车阀中，压力传感器22安装在壳体3上，两者之间通过第六o形圈23密封，并通过挡环24压紧，挡环24与壳体3通过螺纹连接紧固；

所述的无人机起落架的新型电液刹车阀中，储油杯1与壳体3之间不局限于通过第一密封垫2密封，也可采取o型圈轴向密封或其它密封方式。

基于该无人机起落架的电液刹车阀实现的制动方法，包括以下步骤：

当无人机起落架需要工作时，音圈电机10驱动活塞杆9向前伸出，并带动活塞杆9阶梯孔的大孔中的锥阀组件19一同向前运动，限位杆14连同限位支座13也一起向前运动，当活塞杆9向前运动一定行程时，限位支座13与压盖6脱开，在限位弹簧16的作用下限位支座13和限位杆14相对于活塞杆9向相反方向向后运动，锥阀组件19中的阀套19.1与阀芯19.2开始接触，并在压缩弹簧19.3的作用下形成线密封，随着活塞杆9和锥阀组件19继续向前运动，与刹车阀工作腔沟通的阀芯19.2内部的压力增大，阀芯19.2与阀套19.1之间的压紧力越大，密封越可靠，刹车阀工作腔通过接管咀21输出较高的油液压力用于刹车制动。

当无人机起落架需要停止工作时，音圈电机10带动活塞杆9、锥阀组件19向后缩回，刹车阀工作腔压力逐渐减小，在初始阶段因压缩弹簧19.3的作用阀芯19.2仍然会压在阀套19.1上起密封作用，活塞杆9继续向后运动，限位支座13与压盖6接触，限位支座13带动限位杆14克服限位弹簧16作用力相对于活塞杆9和锥阀组件19向相反方向运动，限位杆14与阀芯19.2底面的导向限位杆接触并带动阀芯19.2相对于阀套19.1向前运动，促使阀芯19.2与阀套19.1克服压缩弹簧19.3的作用力而脱开，储油杯1中的油液先后流经衬套5尾端的小孔、活塞杆9颈部径向的通油孔、阀芯19.2与阀套19.1间的缝隙、底座19.4中心线的通孔而进入刹车阀的工作腔，实现油液的补充，从而为下一次工作做好准备。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。