離心分開離合器的製造方法
2023-05-11 10:53:41 1
離心分開離合器的製造方法
【專利摘要】一種機械機構用於當飛行器的轉子未被使用時防止該轉子旋轉。當轉子的速度超過速度閾值時該機械機構脫離，並且當轉子的速度低於該速度閾值時該機械機構重新接合。
【專利說明】離心分開離合器【技術領域】
[0001]本文的公開描述了機械地防止轉子在低於閾值速度以下轉動但是允許轉子在閾值速度以上自由地轉動的機械機構。
【背景技術】
[0002]旋翼飛行器或直升機是一種常見的垂直起降(VTOL)飛行器。VTOL飛行器具有提供垂直和水平推進中的任一或二者的大轉子。通常，當轉子未被使用時，轉子保持靜止。
[0003]常規的系統通常使用耦接到轉子並且被適配為當轉子未被使用時防止轉子旋轉的電動機。電動機施加扭矩以保持轉子靜止。因此，常規的系統需要對電動機的能量供應以排斥將導致轉子旋轉的幹擾扭矩。為了保持轉子靜止所需要的能量供應從用於向電動機提供能量的電池汲取能量並且還導致電動機生成不需要的熱量。
【發明內容】
[0004]本文描述的實施方式提供一種離心分開離合器。該離心分開離合器是用於機械地防止飛行器的轉子旋轉的機械機構。根據一個實施方式，該離心分開離合器包括多個高摩擦墊片、多個彎曲部以及多個止動擋塊。
[0005]在一個實施方式中，飛行器的轉子組件包括:轉子；包括靜止部分和旋轉部分的電動機；以及離心分開離合器。具體而言，該離心分開離合器耦接到電動機的旋轉部分，因而離心分開離合器的彎曲部對著電動機的靜止部分預加載該高摩擦墊片。該高摩擦墊片防止轉子旋轉直到電動機生成足夠的扭矩以克服由摩擦墊片生成的摩擦力為止。隨著轉子的旋轉速度增加，安裝到每個彎曲部上或者作為每個彎曲部的一部分的慣性質量塊在該摩擦墊片上施加用於抵消彎曲部預加載的離心力。在特定速度閾值以上，摩擦墊片從電動機的靜止部分完全脫離，因而允許轉子自由地轉動。
`[0006]
【發明內容】
以及下文的詳細描述中所述的特徵和優點不用於限制。基於附圖、說明書和權利要求，許多附加特徵和優點將對於本領域熟練技術人員顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1示出了根據一個實施方式的離心分開離合器。
[0008]圖2示出了根據一個實施方式的包括離心分開離合器的旋轉組件。
[0009]圖3A和3B分別示出了根據一個實施方式的當接合和脫離時的離心分開離合器。
[0010]圖4示出了根據一個實施方式的包括離心分開離合器的個人飛行器的圖。
[0011]附圖和詳細說明描述了各種僅用於說明目的的非限制性實施方式。本領域的熟練技術人員將容易從下文的討論認識到在不脫離本文所述的原理的前提下可以應用本文所示的結構和方法的可替換的實施方式。
【具體實施方式】[0012]圖1示出了根據一個實施方式的離心分開離合器100。離心分開離合器100是用於機械地防止飛行器的轉子旋轉的機械機構。在一個實施方式中，離心分開離合器由金屬(例如鋼、鈦或鋁)或複合材料(例如碳纖維或凱夫拉爾(Kevlar))構造。注意到在其他實施方式中其他材料可用於構造離心分開離合器。
[0013]在一個實施方式中，離心分開離合器是包括多個摩擦墊片101、多個彎曲部103和多個止動擋塊105的圓環。摩擦墊片101包括用於提供高摩擦係數如I到5的制動墊片材料(石棉、有機物或半金屬配方)。注意到可以使用其他摩擦係數。根據一個實施方式，彎曲部103是曲臂，每個曲臂包括第一末端107和第二末端109。在一個實施方式中，彎曲部103是L型的。彎曲部103的第一末端107連接到離心分開離合器100。每個彎曲部103的第二末端109未連接到離心分開離合器並且耦接到摩擦墊片101。摩擦墊片101可以使用粘合劑或者其他機構如緊固件(例如螺母或鉚釘)耦接到彎曲部103的第二末端。
[0014]止動擋塊105防止彎曲部103移動到預先限定的移動範圍之外。止動擋塊105因此防止彎曲部103被損壞(即破裂)。如圖1中所示的，止動擋塊105朝向離心分開離合器100的中心突出。在一個實施方式中，止動擋塊105位於離心分開離合器100上靠近彎曲部103的第二末端109的位置處。
[0015]現在參考圖2，示出了根據一個實施方式的轉子組件200。轉子組件200包括轉子201，在一個實施方式中轉子201具有16英寸的半徑並且由碳纖維複合材料製造並且在可替換的實施方式中由附接到鋁製葉轂的碳纖維複合葉片製造。在其他實施方式中，轉子201由附接到鋁製葉轂的木製葉片或者附接到碳纖維複合葉轂的木製葉片製造。轉子可以是栓鎖在電動機組件上的單件。轉子201可以包括附接到葉轂的葉片或者可以被製造為具有一體的葉轂的單件。葉轂提供中心結構，其中，轉子201的葉片連接到該中心結構，並且在一些實施方式中葉轂的形狀被製造為包裹電動機。
[0016]在一個實施方式中，轉子組件200還包括電動機。電動機包括旋轉部分203(部)和靜止部分205。在一個實施方式中，旋轉部分203與靜止部分205是同心的，被稱為徑向磁通電動機。在該實施方式中，靜止部分205可以形成電動機的內環，被稱為外轉式電動機。在一些實例中，電動機零件是低姿態的，因而整個電動機適配在轉子的葉轂中，當向前飛行時對於氣流表現較低的阻力。轉子201附接到電動機的旋轉部分203。因此，當電動機的旋轉部分203旋轉時，轉子201也旋轉。電動機的靜止部分205附接到飛行器的推進尾祐在一些實施方式中，電動機是永磁體電動機並且由電子電動機控制器控制。電子電動機控制器按照精確的順序向電動機發送電流，以允許轉子201以希望的速度或者以希望的扭矩轉動。
[0017]如圖2中所示的，離心分開離合器100被包括在轉子組件200中。在一個實施方式中，離心分開離合器100經由緊固件例如螺釘或鉚釘耦接到電動機的旋轉部分203。離心分開離合器安裝到電動機的旋轉部分203上，因而彎曲部103對著轉子組件200中包括的電動機的靜止部分205預加載高摩擦墊片101。當電動機的旋轉部分203靜止時，高摩擦墊片101壓著電動機的旋轉部分203，以防止旋轉部分203旋轉。即由摩擦墊片101提供的摩擦抵抗運動。圖3A示出了當接合時的離心分開離合器。具體而言，圖3A顯示了當電動機的旋轉部分203不旋轉或者在速度閾值以下旋轉時彎曲部103對著電動機的靜止部分205預加載摩擦墊片101。[0018]如果電動機提供克服由彎曲部103通過在電動機的靜止部分205預加載摩擦墊片101所提供的摩擦扭矩的扭矩，則電動機的旋轉部分203旋轉從而導致轉子201也旋轉。當旋轉部分203旋轉時，安裝到每個彎曲部103上或者作為每個彎曲部103的一部分的慣性質量塊在安裝到每個彎曲部103上的高摩擦墊片101上施加離心力。該離心力抵消由彎曲部103在靜止部分205上提供的預加載荷。
[0019]隨著電動機的旋轉部分203的速度增加，離心力增加，導致摩擦扭矩降低，因為彎曲部103開始遠離電動機的靜止部分205彎曲從而脫離摩擦墊片101。在閾值速度上，摩擦墊片101完全與電動機的靜止部分205脫離，允許旋轉部分203和轉子201自由地旋轉而沒有來自摩擦墊片101的任何摩擦扭矩。具體而言,在閾值旋轉速度上的離心力導致彎曲部103向外彎曲，因而導致摩擦墊片101不再接觸電動機的靜止部分205。止動擋塊105防止彎曲部103向外彎曲太遠並且導致對彎曲部103的損壞。圖3B示出了完全從電動機的靜止部分205脫離的摩擦墊片101。如圖3B中所示的，摩擦墊片101不再與電動機的靜止部分205接觸並且彎曲部103的第二末端109與止動擋塊105接觸。隨著電動機的旋轉部分203的速度降低到閾值速度以下，彎曲部103開始如圖3A中所示對著電動機的靜止部分205預加載摩擦墊片101。
[0020]慣性質暈塊計算
[0021]如前所述，安 裝到每個彎曲部103上或者作為每個彎曲部103的一部分的慣性質量塊在安裝到每個彎曲部103上的高摩擦墊片101上施加離心力。在一個實施方式中，根據以下變量計算慣性質量塊:
[0022]a) τ =由離心分開離合器施加的扭矩；
[0023]b) ω=在沒有 由離心分開離合器施加的扭矩的情況下的速度；
[0024]c)Fn=在電動機的靜止部分205上的摩擦墊片101的力；
[0025]d) Fr = μ Fn=摩擦力；
[0026]e) R=電動機的靜止部分205的半徑；
[0027]f) mp=慣性質量塊的質量；
[0028]g) μ =摩擦墊片101的摩擦係數。
[0029]假設彎曲部103提供預加載扭矩，因而τ (Orpm) =τ0 = μ F0Ro在Orpm上的預加載荷表示由分開離合器100提供的希望的制動扭矩。在一個實施方式中，將離心力表示為如下所示的以上變量的函數:
【權利要求】
1.一種轉子組件，包括: 轉子； 包括靜止部分和旋轉部分的電動機，所述旋轉部分耦接到所述轉子；以及 耦接到所述電動機的所述旋轉部分的離心分開離合器，所述離心分開離合器包括多個摩擦墊片和多個彎曲部； 其中所述多個彎曲部被配置為抵靠所述電動機的所述靜止部分預加載所述多個摩擦墊片，以抵抗所述轉子在所述轉子的速度閾值以下的旋轉；並且 其中所述多個彎曲部被配置為將所述多個摩擦墊片從所述電動機的所述靜止部分脫離，以允許所述轉子在所述速度閾值以上自由地旋轉。
2.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述轉子包括多個葉片和葉轂，所述多個葉片耦接到所述葉轂。
3.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述轉子由碳纖維複合材料製造。
4.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述轉子由凱夫拉爾製造。
5.根據權利要求2所述的轉子組件，其中所述葉轂由鋁製造。
6.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述離心分開離合器進一步包括朝向所述離心分開離合器的中心突出的多個止動擋塊，每個止動擋塊被配置為防止所述多個彎曲部中的一個彎曲部彎曲超過所述止動擋塊的位置。
7.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述離心分開離合器由從包括鋁、鋼和鈦的金屬組中選擇的金屬製造。
8.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述離心分開離合器由複合材料製造。
9.根據權利要求8所述的轉子組件，其中所述複合材料包括碳纖維或凱夫拉爾。
10.根據權利要求1所述的轉子組件，其中每個彎曲部包括第一末端和第二末端，所述第一末端耦接到所述離心分開離合器並且所述第二末端未耦接到所述離心分開離合器。
11.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述多個摩擦墊片中的每個摩擦墊片附接到所述多個彎曲部中的一個彎曲部的第二末端。
12.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述多個摩擦墊片由制動墊片材料製造。
13.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述轉子組件耦接到飛行器。
14.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述多個彎曲部被配置為當所述轉子的速度減小到低於所述速度閾值時將所述多個摩擦墊片重新接合到所述電動機的所述靜止部分。
15.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述多個彎曲部被配置為由於由所述多個彎曲部中的每個彎曲部的質量所施加的離心力而將所述多個摩擦墊片從所述電動機的所述靜止部分脫離。
16.根據權利要求1所述的轉子組件，其中所述離心分開離合器進一步包括多個慣性質量塊，每個慣性質量塊耦接到彎曲部。
17.根據權利要求16所述的轉子組件，其中所述多個彎曲部被配置為由於由所述多個慣性質量塊所施加的離心力而將所述多個摩擦墊片從所述電動機的所述靜止部分脫離。
【文檔編號】F16D43/04GK103717493SQ201280036467
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年11月14日 優先權日:2011年11月16日
【發明者】G·A·朗 申請人:吉.埃羅公司