CN108488266A - 一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，属于飞行器部件领域，所述碟片式刹车装置采用动刹车片与静刹车片交错放置的方式，静刹车片数量多于动刹车片数量，在保持刹车装置整体尺寸较小的基础上，保证了足够的摩擦面积与刹车力，整个装置刹车效率高，工作可靠；同时利用周向均布有三个以上小缸的刹车驱动缸，在刹车装置工作时，挤压静刹车片，静刹车片与动刹车片相互交错布置，互相挤压摩擦产生刹车效果；整个装置可维护性较好，当动、静刹车片磨损过大时，可以仅更换刹车片而无需更换其他零件，更换时可以将动刹车片与静刹车片一起取出，统一更换，操作简单，原料便宜，与微型飞行器的低成本和保障条件相适宜。

Description

一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置

技术领域

本发明属于微型无人飞行器结构设计技术领域，特别是涉及一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置。

背景技术

近年来，针对无人飞行器的研究越来越多，各种型号的无人飞行器层出不穷，用途也越发广泛，无人飞行器已经逐步深入到人们的日常生活中，并带给人们很多便利。因此，有关无人飞行器的安全性问题也得到了越来越多人的关注。

起飞降落作为飞行器飞行过程中必不可少的阶段，对飞行安全影响重大。在飞行器起降滑跑时，机轮刹车装置是最主要的减速装置之一。若飞行器的机轮刹车装置性能不佳，当跑道出现紧急情况时飞行器就会避让不及，造成人民群众生命财产的损失。

飞行器机轮刹车装置主要作用为缩短降落时的滑跑距离，并使飞行器在地面上具有良好的机动性。由此可见，一套运转可靠的机轮刹车装置对于保障飞行安全必不可少。现阶段的飞行器通常要求其机轮刹车装置能够产生足够的刹车力，同时摩擦系数保持稳定，冷却性好。

现阶段飞行器机轮刹车装置依据刹车原理可以分为毂刹式刹车装置和碟片式刹车装置。毂刹式刹车装置的原理为通过刹车片与机轮轮毂摩擦产生摩擦力，从而产生刹车效果。碟片式刹车装置的原理为通过刹车片之间的相互运动产生摩擦力，从而产生刹车效果。由于碟片式刹车装置摩擦面积大、容易散热、可维护性好，现阶段大型飞行器大都采用了较为成熟的碟片式刹车装置。

而对于微型无人飞行器，并没有一套较为成熟的机轮刹车装置，因此如何提供一套能够适配微型无人飞行器机轮尺寸的碟片式刹车装置，在产生足够的刹车力的同时，具有较好的可维护性与散热性，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对微型无人飞行器的安全起降与滑跑需求，提供一套具备良好制动效果、散热性较好以及较高可维护性的碟片式刹车装置。

本发明提供一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，所述碟片式刹车装置包括动刹车片、刹车驱动缸、静刹车片和扭力管，所述静刹车片和动刹车片依次交替布置套在所述扭力管上，所述静刹车片数量多于所述动刹车片数量；所述扭力管与所述刹车驱动缸固定连接并同时固定在轮轴上；所述的静刹车片与扭力管之间键连接实现周向定位，所述动刹车片与内轮毂之间键连接实现周向定位；所述刹车驱动缸与高压气体驱动装置连通，所述刹车驱动缸具有周向均匀分布并相互管道连通的三个以上小缸，每个所述小缸的端口通过端盖密封，所述端盖中间具有通孔，位于所述小缸内部的所述顶头在压缩弹簧作用下，通过所述端盖的通孔后顶住套在所述扭力管上的静刹车片，实现对静刹车片和动刹车片的轴向定位。当所述碟片式刹车装置工作时，所述顶头在所述高压气体驱动装置作用下挤压静刹车片，使交替套在扭力管上的动刹车片和静刹车片之间产生摩擦力，从而达到刹车效果。

本发明的优点在于：

1、本发明所提供的碟片式刹车装置使用动刹车片与静刹车片交错布置套在扭力管上的方式，在保持刹车装置整体尺寸较小的基础上，保证了足够的摩擦面积与刹车力；

2、本发明所提供的碟片式刹车装置使用刹车驱动缸对刹车片进行驱动作用，在刹车装置工作时，刹车驱动缸中的多个小缸同时作用，使刹车效果更好；

3、整个碟片式刹车装置可维护性较好，操作简单，适合微型无人飞行器的使用。

附图说明

图1为安装本发明刹车装置的机轮整体结构剖视图；

图2为本发明扭力管结构示意图；

图3为本发明静刹车片结构示意图；

图4为本发明动刹车片结构示意图；

图5为本发明刹车驱动缸结构示意图；

图6为内轮毂结构示意图；

图7为轮轴和轮轴螺母结构示意图；

图中：

1：外轮毂； 2、内轮毂； 3、轮胎； 4、动刹车片；

5、轴套； 6、轮轴； 7、刹车驱动缸； 8、顶头；

9、端盖； 10、静刹车片； 11、扭力管； 12、轮轴螺母；

13、内轮毂中央结构A； 14、压缩弹簧； 15、扭力管外端面； 16、扭力管柱管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置进行详细说明。

本发明提供一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，如图1所示为安装本发明碟片式刹车装置的机轮整体结构剖视图，本发明提供的所述碟片式刹车装置设置在内轮毂2内，内轮毂2与外轮毂1和轮胎3连接后，通过轴套5连接在轮轴6上，并通过轮轴螺母12固定。

所述碟片式刹车装置包括动刹车片4、刹车驱动缸7、静刹车片10和扭力管11，所述静刹车片10和动刹车片4依次交替套在所述扭力管11上，所述静刹车片数量多于所述动刹车片数量；所述扭力管11与所述刹车驱动缸7固定连接，并同时固定在轮轴6上；所述的静刹车片10与扭力管11之间键连接实现周向定位，所述动刹车片4与内轮毂2之间键连接实现周向定位；所述刹车驱动缸7与高压气体驱动装置连通，所述刹车驱动缸7具有周向均匀分布并相互管道连通的三个以上小缸，每个小缸的端口通过端盖9密封，所述端盖9中间具有通孔，小缸内部具有顶头8，所述顶头8的底部与端盖9之间设置压缩弹簧14，所述顶头8的底端通过压缩弹簧14位于小缸底部，所述顶头8的顶端伸出端盖9，的通孔后顶住套在所述扭力管11上的静刹车片，实现对静刹车片10和动刹车片4的轴向定位。当所述刹车装置工作时，所述顶头8在高压气体驱动装置作用下挤压最外侧的静刹车片10，使所述交替套在所述扭力管11上的动刹车片4和静刹车片10之间产生相对运动摩擦，从而达到刹车效果；当刹车装置不工作时，所述顶头8在压缩弹簧14作用下回到初始位置，不产生刹车效果。

如图2所示为本发明扭力管结构示意图，所述扭力管11由扭力管外端面15和扭力管柱管16两部分构成，所述扭力管11内部具有通孔用于与轮轴6配合连接，扭力管柱管16外壁面沿扭力管11轴向具有键，所述键一般为矩形键，所述矩形键为1个以上，均匀分布在扭力管柱管16的外壁面上。如图3所示为本发明静刹车片结构示意图，所述静刹车片10为扁平圆环状，内孔沿轴向开有键槽，所述键槽一般为矩形键槽，所述矩形键槽为1个以上，均匀分布，所述静刹车片10的内孔直径与所述扭力管柱管16的外壁面直径相同，静刹车片10套在所述扭力管柱管16上，通过静刹车片10内孔的矩形键槽与扭力管柱管16外壁面上的矩形键之间相互配合实现静刹车片10在所述扭力管柱管16上的周向定位。所述静刹车片10为2-4个，优选地为4个，每个静刹车片10的结构完全相同，分别与动刹车片4一起交替套在所述扭力管柱管16上，并通过键槽与键之间配合实现在扭力管柱管16上的周向定位。如图4所示为本发明动刹车片结构示意图，所述动刹车片4为扁平圆环状，外缘沿轴向开有键槽，所述键槽一般为矩形键槽，所述矩形键槽一般为1个以上，均匀分布在动刹车片4外缘，所述动刹车片4内孔直径大于所述扭力管柱管16的外壁面上矩形键的最大直径，使得动刹车片4套在扭力管柱管16上但是不受扭力管柱管16上矩形键的影响；所述动刹车片4为1-3个，优选地为3个，每个动刹车片4的结构完全相同，分别与静刹车片10交替套在所述扭力管柱管16上，所述动刹车片4外缘的矩形键槽与内轮毂2内壁的矩形键配合实现动刹车片4的周向定位，并随内轮毂2一起转动。如图5所示为本发明刹车驱动缸结构示意图，所述刹车驱动缸7包括三个以上小缸，相邻小缸之间通过管道连通和固定。所述的三以上小缸在刹车驱动缸7整体结构上呈现周向均匀分布，优选地为设置五个小缸，所述五个以上小缸在圆周平面内由刹车驱动缸7的支架固定或者由小缸之间的管道连通和固定。每个小缸分别配有一个顶头8与一个端盖9，所述小缸端口朝向静刹车片10，所述端盖9分别位于每个小缸的端口对相应的小缸进行密封，所述端盖9中间具有通孔，位于所述刹车驱动缸7每个小缸内部的所述顶头8可以在压缩弹簧14作用下，通过所述端盖9的通孔后顶住套在所述扭力管11上的静刹车片10。如图6所示为内轮毂结构示意图，所述内轮毂2为桶状结构，中间具有内轮毂中央结构A13，所述内轮毂中央结构A13中间具有通孔，所述内轮毂2的内壁沿轴向具有键，所述键一般为矩形键，所述矩形键一般为1个以上，均匀分布在所述内轮毂2内壁上，所述内轮毂2的内径与动刹车片4外径相同，动刹车片4套在所述扭力管柱管16上通过外缘上的键槽与内轮毂2内壁上的键相互配合，所述静刹车片10的外径小于所述内轮毂2的内径，所述扭力管柱管16的内径大于内轮毂中央结构A13的外径，所述内轮毂2通过轴套5与轮轴6连接，并通过轮轴螺母12将所述的内轮毂2轴向固定，所述轴套5位于内轮毂中央结构A13通孔内，轴套5外径与内轮毂中央结构A13的内径相同，内径与轮轴6的细端直径相同。如图7为轮轴和轮轴螺母结构示意图，所述轮轴6为阶梯轴，包括粗端和细端，所述粗端固定连接扭力管11和刹车驱动缸7，所述内轮毂中央结构A13通过两个轴套5套在细端，所述轮轴6与轮轴螺母12固定连接实现对内轮毂2和轴套5的轴向定位。

具体实施过程中，以机轮面向外侧的方向为机轮外方向，将4个所述静刹车片10和3个动刹车片4依次两两相互交替套在所述扭力管柱管16上，其中4个静刹车片10分别通过内缘的矩形键槽与扭力管柱管16外壁面的矩形键契合，4个静刹车片10与3个动刹车片4之间相互接触但不挤压，扭力管柱管16一端与扭力管外端面15固定连接，另一端与刹车驱动缸7固定连接，所述刹车驱动缸7由5个圆周均布的小缸组成，每个小缸间隔72度，相互之间用管道连通，每个小缸均内配置一个顶头8，每个顶头8内置压缩弹簧14，小缸分别由具有通孔的端盖9密封，每个所述顶头8从各自对应的端盖9的通孔中伸出，在对应的所述压缩弹簧14作用下，顶住套在所述扭力管柱管16上的刹车片，将固定连接后的扭力管11以及刹车驱动缸7通过各自内部的通孔套入轮轴6中，刹车驱动缸7与轮轴6粗端固定，刹车驱动缸7的小缸端口和扭力管外端面15面向机轮外方向，小缸端口朝向套在扭力管柱管16上的静刹车片10，将轴套5从机轮外端面套入轮轴6中并置于轮轴6细端，所述轴套5为2个，轴套5的内径与轮轴6细端的直径相同，先将其中一个轴套5套入轮轴6细端，再套入内轮毂2，最后套入另一个轴套5，两个轴套5之间通过内轮毂中央结构A13内部通孔上的凸起隔开，两个轴套由轮轴6的粗端与轮轴螺母12实现轴向固定，其中内轮毂2通过内轮毂中央结构A13内部的通孔套入轮轴6中并置于轴套5上，所述扭力管11与刹车驱动缸7置于所述内轮毂2内部，且套在所述扭力管柱管16上的3个动刹车片分别通过各自外缘的矩形键槽与内轮毂2内壁上的矩形键相互配合实现周向定位，所述轮轴螺母12安装在轮轴6细端的端口，轴向固定轴套5以及套在轴套5上的内轮毂2，在内轮毂2机轮外方向一端固定连接外轮毂1，将轮胎3套在内轮毂2外壁并进行固定连接。在机轮运转过程中，所述轮胎3随所述内轮毂2与外轮毂1一起同步进行转动，3个动刹车片4分别通过各自的矩形键槽和内轮毂2内壁的矩形键之间相互契合，实现随内轮毂2的同步转动。

所述内轮毂2的内壁开有减重孔，所述减重孔的轴向沿所述内轮毂2内壁的径向，以便碟片式刹车装置运动时，刹车过程产生的热量能更有效率地散开。每个动刹车片4分别在摩擦面沿径向开有1个以上细槽，1个以上细槽在动刹车片4摩擦面内均匀分布，所述1个以上细槽用于排出所述动刹车片4工作时产生的损耗残渣。所述的细槽也可以设置在静刹车片10的摩擦面上，或者静刹车片10和动刹车片4的摩擦面上同时设置细槽。

所述轴套5为石墨轴套，位于所述内轮毂中央结构A13通孔与所述轮轴6之间，与所述内轮毂2一起转动，起到润滑的作用。

所述刹车驱动缸7为高压气体驱动，其中一个小缸与高压气体驱动装置连接，高压气体通过所述小缸上的管道进入所述小缸，所有的端盖9与顶头8之间、所有的端盖9与小缸端口之间布置O型圈以实现密封，所有的所述顶头8底部为台阶面，每个所述压缩弹簧14分别位于每个所述顶头的台阶面和相应的端盖9之间，处于压缩状态；所述顶头底部端面具有十字形凹槽，高压气体进入第一个小缸后通过十字形凹槽到达顶头底部，并进一步压缩所述的压缩弹簧14，顶头8向外顶出并挤压与之接触的静刹车片10进一步挤压东刹车片4；同时，高压气体通过小缸之间相互连通的管道，到达所有的小缸；顶头8能够在高压气体作用下，顶出端盖9的通孔并挤压静刹车片10；在停止高压气体通入后，顶头8在压缩弹簧14作用下回到小缸底部。当机轮正常工作时，3个动刹车片4随内轮毂2转动，4个静刹车片10不随内轮毂2转动，二者交替放置，相互之间接触但没有挤压，当刹车装置工作时，高压气体驱动装置将高压气体充入到与其连通的小缸内，高压气体再通过管道进入到其余四个小缸内，在高压气体作用下，刹车驱动缸7的五个顶头8依次分别从端盖9的通孔中向外顶出，挤压最靠近小缸的静刹车片10，由于静刹车片10与动刹车片4为交错放置，每个动刹车片4分别位于两两静刹车片10之间，被五个顶头8挤压的静刹车片10沿扭力管11轴向挤压相邻的动刹车片4，3个动刹车片4与4个静刹车片10之间相对运动摩擦产生刹车效果，最远离小缸的静刹车片10在扭力管外端面15作用下被顶住而不产生轴向位移。当刹车装置停止工作时，解除高压气体的充入，每个顶头8分别在压缩弹簧14作用下收回至各自原始位置，每个静刹车片10依次恢复至原始位置，不再与动刹车片4之间发生挤压，从而解除因摩擦产生的刹车效果。

在轮轴螺母12沿径向具有一个螺纹通孔，轮轴6端部螺纹段沿径向每隔120度铣出一个小凹槽，所述轮轴螺母12与轮轴6端部螺纹段螺纹连接后，通过螺钉穿过螺纹通孔顶在所述小凹槽内，实现轮轴螺母12的周向和轴向定位。当需要调隙时，将轮轴螺母12拧120度，使螺纹孔与小凹槽再次对齐，此时轮轴螺母12沿轴前进或后退了其螺距的三分之一，即可实现调隙的功能。

通过本发明所提供的碟片式刹车装置使用三片动刹车片与四片静刹车片交错放置的方式，在保持刹车装置整体尺寸较小的基础上，保证了足够的摩擦面积与刹车力，整体结构保证了较好的散热性与刹车片损耗残渣的排出，整个装置刹车效率高，工作可靠；同时设计一款周向均布有五个小缸的刹车驱动缸，采用高压气体驱动，在刹车装置工作时，高压气体被高压气体驱动装置充入到其中一个小缸中，高压气体沿着小缸之间的管道流入到其余四个小缸中，将五个顶头依次向外顶出，挤压静刹车片10，静刹车片10与动刹车片4相互交错布置，互相挤压摩擦产生刹车效果。整个装置可维护性较好，当动、静刹车片10磨损过大时，可以仅更换动刹车4、静刹车片10而无需更换其他零件，更换时可以将动刹车片4与静刹车片10一起取出，统一更换，操作简单，原料便宜，与微型飞行器的低成本和保障条件相适宜。

Claims (5)

1.一种适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，其特征在于，所述碟片式刹车装置包括动刹车片、刹车驱动缸、静刹车片和扭力管，所述动刹车片和静刹车片交替布置套在所述扭力管上，所述扭力管与所述刹车驱动缸固定连接并同时固定在轮轴上，实现对静刹车片和动刹车片的轴向定位；所述的静刹车片与扭力管之间键连接实现周向定位，所述动刹车片与内轮毂之间键连接实现周向定位；所述刹车驱动缸与高压气体驱动装置连通；所述静刹车片数量多于所述动刹车片数量。

2.如权利要求1所述的适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，其特征在于，所述扭力管由扭力管外端面和扭力管柱管构成，所述扭力管内部具有通孔用于与轮轴配合连接，扭力管柱管外壁面沿扭力管轴向均匀分布有1个以上矩形键；

所述静刹车片为扁平圆环状，共有4个，每个静刹车片的结构完全相同，内孔沿轴向均匀分布有1个以上矩形键槽，所述静刹车片的内孔直径与所述扭力管柱管的外壁面直径相同，静刹车片套在所述扭力管柱管上，通过静刹车片内孔的矩形键槽与扭力管柱管外壁面上的矩形键之间相互配合实现在所述扭力管柱管上的周向定位；所述动刹车片为扁平圆环状，共有3个，每个动刹车片的结构完全相同，外缘沿均匀分布有1个以上矩形键槽，所述动刹车片内孔直径大于所述扭力管柱管的外壁面直径，所述动刹车片外缘的矩形键槽与内轮毂内壁的矩形键配合实现动刹车片的周向定位，并随内轮毂一起转动。

3.如权利要求1所述的适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，其特征在于，所述内轮毂为桶状结构，中间具有内轮毂中央结构A，所述内轮毂中央结构A中间具有通孔，所述内轮毂的内壁面沿轴向均匀分布有1个以上矩形键，所述内轮毂的内径与动刹车片外径相同，所述静刹车片的外径小于所述内轮毂的内径，所述扭力管柱管的内径大于内轮毂中央结构A的外径；所述内轮毂通过轴套与轮轴连接，并通过轮轴螺母将所述的内轮毂轴向固定。

4.如权利要求3所述的适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，其特征在于，所述轮轴螺母沿径向具有一个螺纹通孔，轮轴端部螺纹段沿径向每隔120度具有一个小凹槽，所述轮轴螺母与轮轴端部螺纹段螺纹连接后，通过螺钉穿过螺纹通孔顶在所述小凹槽内，实现轮轴螺母的周向和轴向定位。

5.如权利要求1所述的适用于微型无人飞行器机轮的碟片式刹车装置，其特征在于，所述刹车驱动缸具有周向均匀分布的三个以上小缸，每个小缸之间相互用管道连通，每个小缸分别配有一个顶头与一个端盖，所述小缸端口朝向静刹车片；所述每个小缸的端口通过端盖密封，所述端盖中间具有通孔，位于所述小缸内部的顶头在压缩弹簧作用下，通过所述端盖的通孔后顶住套在所述扭力管上的静刹车片；

当碟片式刹车装置工作时，高压气体驱动装置将高压气体充入到与其连通的小缸内，高压气体再通过管道进入到其余四个小缸内，在高压气体作用下，每个小缸的顶头分别从端盖的通孔中向外顶出，挤压最靠近小缸的一个静刹车片，被顶头挤压的静刹车片沿扭力管轴向产生位移，随即挤压相邻的动刹车片，被挤压的动刹车片随即挤压相邻的静刹车片，动刹车片与静刹车片之间相互运动摩擦产生刹车效果；当刹车装置停止工作时，解除高压气体的充入，顶头分别在压缩弹簧作用下收回至小缸内。