KR102597091B1 - 병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템 - Google Patents

병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템 Download PDF

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KR102597091B1
KR102597091B1 KR1020230050670A KR20230050670A KR102597091B1 KR 102597091 B1 KR102597091 B1 KR 102597091B1 KR 1020230050670 A KR1020230050670 A KR 1020230050670A KR 20230050670 A KR20230050670 A KR 20230050670A KR 102597091 B1 KR102597091 B1 KR 102597091B1
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    • F16H1/14—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising conical gears only

Abstract

본 발명은 엔진(10)이 장착되는 엔진 장착 프레임(70); 상기 엔진 장착 프레임(70)의 하부에서 좌우 방향으로 진행하는 제1 및 제2 메인 아암(21, 22); 상기 제1 메인 아암(21)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제1 및 제2 서브 아암(23, 24); 상기 제2 메인 아암(22)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제3 및 제4 서브 아암(25, 26); 상기 엔진(10)의 출력에 의하여 회전하는 평기어부(80); 상기 제1 및 제2 메인 아암(21, 22)의 사이에 위치하고 상기 평기어부(80)에의해 구동하는 제1 베벨 기어부(31); 상기 제1 및 제2 서브 아암(23, 24)을 각각 관통하고 상기 제1 베벨 기어부(31)에 의해 회전하는 제1 및 제2 샤프트; 상기 제1 베벨 기어부(31)의 구동에 의하여 작동하고 상기 제1 및 제2 서브 아암(23, 24) 사이에 위치하는 제2 베벨 기어부(32); 상기 제1 베벨 기어부(31)의 구동에 의하여 작동하고 상기 제3 및 제4 서브 아암(25, 26) 사이에 위치하는 제3 베벨 기어부(33); 및 상기 제1 내지 제4 서브 아암(23, 24, 25, 26)의 단부에 위치하고 제1 내지 제4 프로펠러가 장착되는 제1 내지 제4 프로펠러 장착부(51, 52,53, 54);를 포함하는 병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템에 관한 것이다.

Description

병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템 {Parallel Hybrid Multicopter Drive System}
본 발명은 병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 '드론'으로 알려진 멀티콥터는 사람이 탑승하지 않는 무인 항공기이다. 멀티 콥터는 사용자에 의한 리모트 컨트롤러나 멀티콥터에 장착된 제어 장치에 의하여 조정된다.
멀티콥터는 일반적으로 따분하고, 위험하고, 더러운 작업에서 사람을 대신하여 사용 되어 왔으며 특히 군사적인 목적에서 기원하고 있다. 그러나, 근래에는 상업적, 과학적, 엔터테인먼트용, 농업용, 경찰, 감시용, 제품 배달, 항공 사진, 드론 레이싱, 재난 등 다양한 분야에서 사용 되고 있으며, 군사용 목적보다는 다른 목적으로의 활용이 급속도로 증가하고 있다.
이러한, 멀티콥터는 동력원으로 전기 배터리를 일반적으로 사용하고 있으나, 최근까지 개발된 멀티콥터는 배터리의 소모량이 큰 단점이 있기 때문에, 사용중 배터리에 저장된 전력이 단시간에 방전되어 비행시간이 매우 짧은 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 공중 또는 지상에서 배터리를 충전하는 방법이 제안되어 왔으나, 이는 매우 번거로운 작업이고, 장시간 멀티콥터를 작동시키기 위하여 대용량의 배터리를 설치하게 되면 부피와 무게가 증가하게 되고 그 무게로 인해 비행시간이 용량과 비례하여 늘지 않는 문제점이 있어서 멀티콥터에 엔진을 설치하여 엔진 출력에 의하여 기체를 들어올리기 위한 주요 추력을 발생시키고, 엔진과 연결된 발전기에 의해 발생된 전력을 공급받는 모터를 활용하여 보조적 추력을 통해 제어될 수 있도록 하는 시스템들이 시도되고 있었다.
등록 특허 제10-2099201-00-00호 (2020.04.03) 등록 특허 제10-2266989-00-00호 (2021.06.14)
본 발명에서는 엔진에서 나오는 출력을 기어를 통해 멀티콥터 프로펠러에 전달할 수 있게 하고자 한다.
본 발명은 엔진(10)이 장착되는 엔진 장착 프레임(70); 상기 엔진 장착 프레임(70)의 하부에서 좌우 방향으로 진행하는 제1 및 제2 메인 아암(21, 22); 상기 제1 메인 아암(21)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제1 및 제2 서브 아암(23, 24); 상기 제2 메인 아암(22)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제3 및 제4 서브 아암(25, 26); 상기 엔진(10)의 출력에 의하여 회전하는 평기어부(80); 상기 제1 및 제2 메인 아암(21, 22)의 사이에 위치하고 상기 평기어부(80)에의해 구동하는 제1 베벨 기어부(31); 상기 제1 및 제2 서브 아암(23, 24)을 각각 관통하고 상기 제1 베벨 기어부(31)에 의해 회전하는 제1 및 제2 샤프트; 상기 제1 베벨 기어부(31)의 구동에 의하여 작동하고 상기 제1 및 제2 서브 아암(23, 24) 사이에 위치하는 제2 베벨 기어부(32); 상기 제1 베벨 기어부(31)의 구동에 의하여 작동하고 상기 제3 및 제4 서브 아암(25, 26) 사이에 위치하는 제3 베벨 기어부(33); 및 상기 제1 내지 제4 서브 아암(23, 24, 25, 26)의 단부에 위치하고 제1 내지 제4 프로펠러가 장착되는 제1 내지 제4 프로펠러 장착부(51, 52,53, 54);를 포함하는 병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 평기어부(80)는 엔진의 출력축과 연결된 제1 평기어(81)와 상기 제1 평기어(81)와 병렬로 연결된 제2 평기어(82)를 포함하고, 상기 제1 베벨 기어부(31)는 제2 평기어(82)에 의해 구동되는 제1 베벨 기어(31a) 및 상기 제1 베벨 기어(31a)의 좌우에서 제1 베벨 기어(31a)에 의해 작동되는 제2 베벨 기어(31b)와 제3 베벨 기어(31c)를 포함하고, 상기 제2 베벨 기어(31b)는 상기 제1 샤프트를 회전시키며 상기 제3 베벨 기어(31c)는 상기 제2 샤프트를 회전시키고, 상기 제2 베벨 기어부(32)는 상기 제1 샤프트와 연결되어 회전하는 제4 베벨 기어(32a), 상기 제4 베벨 기어(32a)에 연결되어 상기 제1 샤프트의 회전방향에 대하여 수직으로 회전하는 제5 베벨 기어(32b), 상기 제5 베벨 기어와 연결되어 같은 방향으로 회전하는 제3 샤프트(32c)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제3 베벨 기어부(33)는 상기 제2 샤프트와 연결되어 회전하는 상기 제6 베벨 기어(33a), 상기 제6 베벨 기어(33a)에 연결되어 상기 제2 샤프트의 회전방향에 대하여 수직으로 회전하는 제7 베벨 기어(33b), 상기 제7 베벨 기어(33b)와 연결되어 같은 방향으로 회전하는 제4 샤프트(33c)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 프로펠러 장착부(51)는 상기 제3 샤프트(32c)의 한쪽 단부에 연결되어 회전하는 제8 베벨 기어(51a), 상기 제8 베벨 기어(51a)에 수직으로 위치하는 제9 베벨 기어(51b), 제8 및 제9 베벨 기어(51a, 51b)가 장착되는 제1 프로펠러 프레임(51c) 및 상기 제9 베벨 기어(51b)에 연결되어 회전하는 제1 프로펠러를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2 프로펠러 장착부(52)는 상기 제3 샤프트(32c)의 나머지 단부에 연결되어 회전하는 제10 베벨 기어(52a), 상기 제10 베벨 기어(52a)에 수직으로 위치하는 제11 베벨 기어(52b),제10 및 제11 베벨 기어(52a, 52b)가 장착되는 제2 프로펠러 프레임(52c) 및 상기 제11 베벨 기어(52b)에 연결되어 회전하는 제2 프로펠러를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 엔진의 출력축에서 발생하는 회전력을 기어에 의한 직접 접촉 방식으로 프로펠러에 전달할 수 있게 하여 종래 벨트 방식에 의한 회전력의 전달에 비하여 강한 회전력이 전달될 수 있게 하였다.
본 발명에서는 멀티콥터를 구성하는 아암의 내부에 샤프트를 설치하고 엔진 전달이 베벨 기어를 통해 전달하여 힘전달력을 강화하였다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 다양한 각도에서의 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 제1 내지 제3 베벨 기어부(31, 32, 33)의 확대 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d는 제1 내지 제4 프로펠러 장착부(51, 52, 53,54)의 확대 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템은 엔진 장착 프레임(70)과 상기 엔진 장착 프레임(70)의 하부에서 좌우 방향으로 진행하는 제1 및 제2 메인 아암(21, 22), 상기 제1 메인 아암(21)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제1 및 제2 서브 아암(23, 24) 및 상기 제2 메인 아암(22)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제3 및 제4 서브 아암(25, 26)를 포함한다.
상기 제1 내지 제4 서브 아암(23, 24, 25, 26)의 단부에는 제1 내지 제4 프로펠러 장착부(51, 52,53, 54)가 설치되어 있고, 상기 제1 내지 제4 프로펠러 장착부(51, 52,53, 54)에 제1 내지 제4 프로펠러가 장착되고 엔진(10)에서 나오는 출력이 상기 제1 내지 제4 프로펠러를 회전시켜서 본 발명 멀티 곱터는 비행이 이루어진다.
엔진 장착 프레임은 평기어부(80)와 시동기(40)가 고정되는 제1 프레임(71)과 엔진이 장착되는 제2 프레임(72)을 포함한다.
시동기(40)가 엔진의 시동을 걸고, 엔진(10)의 출력축은 평기어부(80)를 구동시키고, 평기어부(80)는 제1 베벨 기어부(31)를 구동시킨다.
도 1c에 도시된 것과 같이, 평기어부(80)는 엔진의 출력축과 연결된 제1 평기어(81)와 상기 제1 평기어(81)와 병렬로 연결된 제2 평기어(82)를 포함하고, 상기 제2 평기어(82)는 제1 베벨 기어부(31)의 제1 베벨 기어(31a)와 동일 축으로 연결되어 제1 베벨 기어(31a)를 회전시킨다.
도 1d에 도시된 것과 같이, 제1 베벨 기어부(31)는 제1 메인 아암(21)과 제2 메인 아암(22)의 사이에 위치하고, 제2 평기어(82)에 의해 구동되는 제1 베벨 기어(31a) 및 상기 제1 베벨 기어(31a)의 좌우에서 제1 베벨 기어(31a)에 의해 작동되는 제2 베벨 기어(31b)와 제3 베벨 기어(31c)를 포함한다.
제2 베벨 기어(31b)는 제1 메인 아암(21)을 관통하여 설치된 제1 샤프트(도시되지 않음)를 구동시키고, 상기 제1 샤프트는 제2 베벨 기어부(32)를 구동시킨다.
제3 베벨 기어(31c)는 제2 메인 아암(22)을 관통하여 설치된 제2 샤프트(도시되지 않음)를 구동시키고, 상기 제2 샤프트는 제3 베벨 기어부(33)를 구동시킨다.
도 2a에 도시된 제2 베벨 기어부(32)는 제1 서브 아암(23)과 제2 서브 아암(24) 사이에 위치하고, 상기 제1 샤프트와 연결되어 회전하는 제4 베벨 기어(32a), 제4 베벨 기어(32a)에 연결되어 제1 샤프트의 회전방향에 대하여 수직으로 회전하는 제5 베벨 기어(32b), 상기 제5 베벨 기어와 연결되어 같은 방향으로 회전하는 제3 샤프트(32c)를 포함한다.
도 2b에 도시된 제3 베벨 기어부(33)는 제3 서브 아암(25)과 제4 서브 아암(26) 사이에 위치하고, 제2 샤프트와 연결되어 회전하는 제6 베벨 기어(33a), 제6 베벨 기어(33a)에 연결되어 제2 샤프트의 회전방향에 대하여 수직으로 회전하는 제7 베벨 기어(33b), 상기 제7 베벨 기어와 연결되어 같은 방향으로 회전하는 제4 샤프트(33c)를 포함한다.
상기 제3 샤프트(32c)는 제1 서브 아암(23)과 제2 서브 아암(24)을 관통하여 설치되고, 제1 및 제2 서브 아암(23, 24)의 단부에 위치하는 제1 및 제2 프로펠러 장착부(51, 52)를 작동시킨다.
제1 프로펠러 장착부(51)는 상기 제3 샤프트(32c)의 한쪽 단부에 연결되어 회전하는 제8 베벨 기어(51a), 상기 제8 베벨 기어(51a)에 수직으로 위치하는 제9 베벨 기어(51b) 및 제8 및 제9 베벨 기어(51a, 51b)가 장착되는 제1 프로펠러 프레임(51c)를 포함하고, 제1 프로펠러는 상기 제9 베벨 기어(51b)에 연결되어 회전한다.
제2 서브 아암(24)의 단부에는 제2 프로펠러 장착부(52)가 설치되고 상기 제3 샤프트(32c)의 회전은 제2 프로펠러 장착부(52)를 작동시킨다.
제2 프로펠러 장착부(52)는 상기 제3 샤프트(32c)의 나머지 단부에 연결되어 회전하는 제10 베벨 기어(52a), 상기 제10 베벨 기어(52a)에 수직으로 위치하는 제11 베벨 기어(52b) 및 제10 및 제11 베벨 기어(52a, 52b)가 장착되는 제2 프로펠러 프레임(52c)를 포함하고, 제2 프로펠러는 상기 제11 베벨 기어(52b)에 연결되어 회전한다.
상기 제4 샤프트(33c)는 제3 서브 아암(25)과 제4 서브 아암(26)을 관통하여 설치되고, 제3 및 제4 서브 아암(25, 26)의 단부에 위치하는 제3 및 제4 프로펠러 장착부(53, 54)를 작동시킨다.
제3 프로펠러 장착부(53)는 상기 제4 샤프트(33c)의 한쪽 단부에 연결되어 회전하는 제12 베벨 기어(53a), 상기 제12 베벨 기어(53a)에 수직으로 위치하는 제13 베벨 기어(53b) 및 제12 및 제13 베벨 기어(53a, 53b)가 장착되는 제3 프로펠러 프레임(53c)를 포함하고, 제3 프로펠러는 상기 제13 베벨 기어(53b)에 연결되어 회전한다.
상기 제4 프로펠러 장착부(54)는 상기 제4 샤프트(32c)의 나머지 단부에 연결되어 회전하는 제14 베벨 기어(54a), 상기 제14 베벨 기어(54a)에 수직으로 위치하는 제15 베벨 기어(54b) 및 제14 및 제15 베벨 기어(54a, 54b)가 장착되는 제4 프로펠러 프레임(54c)를 포함하고, 제4 프로펠러는 상기 제15 베벨 기어(54b)에 연결되어 회전한다.
따라서, 본 명세서에서 도시 및 설명한 바람직한 실시 형태는, 본 발명의 사상 및 범주, 특히 필수적인 특성들을 벗어남이 없이 다양하게 변경, 변형 및 수정 실시될 수 있다. 즉, 본 명세서에서 개시 및 설명한 사항들은 첨부된 청구범위의 예시적인 것이고, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니므로, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 그 범위를 특정할 수 있다.
10: 엔진21, 22: 제1 및 제2 메인 아암
23, 24, 25, 26: 제1 내지 제4 서브 아암
31: 제1 베벨 기어부32: 제2 베벨 기어부
33: 제3 베벨 기어부40: 시동기
51, 52, 53, 54: 제1 내지 제4 프로펠러 장착부
70: 엔진 장착 프레임80: 평기어부
31a, 31b, 31c: 제1 내지 제3 베벨 기어
32a, 332b: 제4 내지 제5 베벨 기어
33a, 33b: 제6 내지 제7 베벨 기어
51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b: 제8 내지 제15 베벨 기어

Claims (3)

  1. 엔진(10)이 장착되는 엔진 장착 프레임(70);
    상기 엔진 장착 프레임(70)의 하부에서 좌우 방향으로 진행하는 제1 및 제2 메인 아암(21, 22);
    상기 제1 메인 아암(21)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제1 및 제2 서브 아암(23, 24);
    상기 제2 메인 아암(22)의 단부에서 좌우 방향으로 연장하는 제3 및 제4 서브 아암(25, 26);
    상기 엔진(10)의 출력에 의하여 회전하는 평기어부(80);
    상기 제1 및 제2 메인 아암(21, 22)의 사이에 위치하고 상기 평기어부(80)에 의해 구동되는 제1 베벨 기어부(31);
    상기 제1 및 제2 메인 아암(21, 22)을 각각 관통하고 상기 제1 베벨 기어부(31)에 의해 회전하는 제1 및 제2 샤프트;
    상기 제1 베벨 기어부(31)의 구동에 의하여 작동하고 상기 제1 및 제2 서브 아암(23, 24) 사이에 위치하는 제2 베벨 기어부(32);
    상기 제1 베벨 기어부(31)의 구동에 의하여 작동하고 상기 제3 및 제4 서브 아암(25, 26) 사이에 위치하는 제3 베벨 기어부(33); 및
    상기 제1 내지 제4 서브 아암(23, 24, 25, 26)의 단부에 위치하고 제1 내지 제4 프로펠러가 장착되는 제1 내지 제4 프로펠러 장착부(51, 52,53, 54);를 포함하고,
    상기 평기어부(80)는 엔진의 출력축과 연결된 제1 평기어(81)와 상기 제1 평기어(81)와 병렬로 연결된 제2 평기어(82)를 포함하고,
    상기 제1 베벨 기어부(31)는 제2 평기어(82)에 의해 구동되는 제1 베벨 기어(31a) 및 상기 제1 베벨 기어(31a)의 좌우에서 제1 베벨 기어(31a)에 의해 작동되는 제2 베벨 기어(31b)와 제3 베벨 기어(31c)를 포함하고,
    상기 제2 베벨 기어(31b)는 상기 제1 샤프트를 회전시키며 상기 제3 베벨 기어(31c)는 상기 제2 샤프트를 회전시키고,
    상기 제2 베벨 기어부(32)는 상기 제1 샤프트와 연결되어 회전하는 제4 베벨 기어(32a), 상기 제4 베벨 기어(32a)에 연결되어 상기 제1 샤프트의 회전방향에 대하여 수직으로 회전하는 제5 베벨 기어(32b), 및 상기 제5 베벨 기어와 연결되어 같은 방향으로 회전하는 제3 샤프트(32c)를 포함하고,
    상기 제3 베벨 기어부(33)는 상기 제2 샤프트와 연결되어 회전하는 제6 베벨 기어(33a), 상기 제6 베벨 기어(33a)에 연결되어 상기 제2 샤프트의 회전방향에 대하여 수직으로 회전하는 제7 베벨 기어(33b), 및 상기 제7 베벨 기어(33b)와 연결되어 같은 방향으로 회전하는 제4 샤프트(33c)를 포함하고,
    상기 제1 프로펠러 장착부(51)는 상기 제3 샤프트(32c)의 한쪽 단부에 연결되어 회전하는 제8 베벨 기어(51a), 상기 제8 베벨 기어(51a)에 수직으로 위치하는 제9 베벨 기어(51b), 제8 및 제9 베벨 기어(51a, 51b)가 장착되는 제1 프로펠러 프레임(51c) 및 상기 제9 베벨 기어(51b)에 연결되어 회전하는 제1 프로펠러를 포함하고,
    상기 제2 프로펠러 장착부(52)는 상기 제3 샤프트(32c)의 나머지 단부에 연결되어 회전하는 제10 베벨 기어(52a), 상기 제10 베벨 기어(52a)에 수직으로 위치하는 제11 베벨 기어(52b),제10 및 제11 베벨 기어(52a, 52b)가 장착되는 제2 프로펠러 프레임(52c) 및 상기 제11 베벨 기어(52b)에 연결되어 회전하는 제2 프로펠러를 포함하는 것을 병렬 하이브리드 멀티콥터 구동 시스템.
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Citations (7)

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