直升机传动装置及直升机

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直升机传动装置及直升机
申请号	CN202311585771.7	申请日	2023-11-24	公开(公告)号	CN117585174A	公开(公告)日	2024-02-23
申请人	绿传(北京)汽车科技股份有限公司;			发明人	洪亮; 孙冉; 蒋雨轩; 郭立姗; 朱恩强; 戴振坤; 鲁曦; 石刚;
摘要	本发明涉及一种直升机传动装置、控制装置及直升机，直升机传动装置设置于直升机的螺旋桨与动力源之间，所述直升机传动装置包括：壳体，所述壳体内形成容纳空间；第一子传动装置，设置于所述容纳空间中；离合器，设置于所述容纳空间中，且在传动路径上位于所述动力源与所述第一子传动装置之间，所述离合器为湿式离合器；离合器操作装置，用于向所述离合器提供操作力以实现所述离合器的操作。本发明提供了一种集成湿式多片离合器分离装置的减速器一体传动方案及其控制方案，可实现发动机动力传递的平稳可靠，减少传动系统振动。
权利要求	1.一种直升机传动装置，设置于直升机的螺旋桨(1)与动力源(8)之间，其特征在于，所述直升机传动装置包括：壳体(9)，所述壳体内形成容纳空间；第一子传动装置(2)，设置于所述容纳空间中；离合器(6)，设置于所述容纳空间中，且在传动路径上位于所述动力源与所述第一子传动装置之间，所述离合器为湿式离合器；离合器操作装置，用于向所述离合器提供操作力以实现所述离合器的操作。 2.根据权利要求1所述的直升机传动装置，其特征在于：所述直升机传动装置还包括第二子传动装置，所述第二子传动装置包括第一锥齿轮(4)和第二锥齿轮(5)，所述第一锥齿轮(4)和第二锥齿轮(5)常啮合。 3.根据权利要求2所述的直升机传动装置，其特征在于：所述第一锥齿轮(4)设置于子传动装置输入轴，且第一子传动装置输入轴由第一轴承(3)旋转支撑；所述第二锥齿轮(5)设置于离合器连接轴，且离合器连接轴由第二轴承旋转支撑。 4.根据权利要求1‑3中任一项所述的直升机传动装置，其特征在于：所述第一子传动装置(2)包括至少两根平行轴，在所述至少两根平行轴上设置有至少一对彼此常啮合的齿轮。 5.根据权利要求1‑3中任一项所述的直升机传动装置，其特征在于：所述第一子传动装置(2)包括齿圈(13)、行星架(15)以及太阳轮(16)，其中所述太阳轮作为输入元件，行星架作为输出元件。 6.根据权利要求1‑3中任一项所述的直升机传动装置，其特征在于：所述离合器(6)是常闭式湿式多片离合器或常开式湿式多片离合器。 7.根据权利要求1‑3中任一项所述的直升机传动装置，其特征在于：所述离合器操作装置包括电磁阀和油泵。 8.根据权利要求7所述的直升机传动装置，其特征在于：所述电磁阀的数量为1个或2个。 9.一种用于根据权利要求1‑8中任一项所述的直升机传动装置的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括控制单元、转速传感器以及压力传感器，所述转速传感器和压力传感器用于对离合器操作装置的运行参数进行监测，所述控制单元根据监测到的运行参数对所述离合器的开闭进行控制。 10.一种直升机，其特征在于，包括根据权利要求1‑8中任一项所述的直升机传动装置和/根据权利要求9所述的控制装置。
说明书全文	直升机传动装置及直升机技术领域 [0001] 本发明涉及直升机领域，具体涉及一种直升机传动装置及直升机。背景技术 [0002] 直升机设置有螺旋桨和动力源，动力源提供旋转动力以便使螺旋桨旋转。动力源一般选用发动机，由于发动机点火后至达到一定转速的一段时间内，发动机发出的功率较小，只能传递较小的扭转力矩，不能传递负载，否则会造成发动机突然熄火或者发动机闷缸，从而损坏发动机。另外，发动机失效后，离合器可将螺旋桨与发动机脱开，使直升机仍能靠惯性旋转，实现自由降落。因此，在发动机与螺旋桨之间，一般安装有离合器，以保证发动机转速低于一定值时不传递负载，只有超过一定值后才传递负载，避免启动时发动机所产生的强烈冲击使旋翼等运动部件受损，并保证发动机发生故障后的自由降落。 [0003] 中国专利申请CN2017203074472提出了一种无人直升机发动机和主减速器的连接结构，包括主减速器和发动机，主减速器包括两根输入轴和一根输出轴，两根输入轴平行设置且均与输出轴传动连接，两根输入轴能够同时转动带动输出轴转动；发动机为两台，两台发动机的动力输出轴平行设置且分别与两根输入轴连接，发动机与输入轴之间设置有超越离合器和柔性联轴器，超越离合器包括外圈和内圈，超越离合器的内圈与输入轴连接，超越离合器的外圈与柔性联轴器的一端连接，柔性联轴器的另一端与发动机的动力输出轴连接。然而，该方案中传动装置结构复杂，且使用超越离合器，使得结合扭矩冲击大，因而发动机易熄火。 [0004] 中国专利申请CN2017114062261公开了一种无人直升机离合器，包括：离合器压盖，其内圈为中空的圆形状；发动机转接盘，其内圈为中空且与离合器压盖内圈形状匹配的圆形状；弹簧，其夹持在离合器压盖和发动机转接盘之间；摩擦片组，其设置在离合器压盖和发动机转接盘之间，摩擦片组由交叉叠加的若干内摩擦片和若干外摩擦片组成，内摩擦片和外摩擦片内圈均为中空且与离合器压盖内圈形状匹配的圆形状；联轴器，其与内摩擦片联接；甩块摇臂，其一端与离合器压盖铰接，甩块摇臂另一端连接离合器甩块，离合器甩块扣压在发动机转接盘上。然而，该离合器为离心式离合器，虽然能实现在发动机启动怠速时不与负载结合，而在一定转速时与负载牢固结合不中断，但结合转速不能适时调节，不能主动适应发动机的功率需求，因此对发动机的性能有一定限制，且该离合器方案在结合传递负载的过程中，冲击振动依然较大，发动机容易熄火。此外，此类离合器结构较为复杂，弹簧、摩擦块或楔形块容易磨损，寿命较短，经过一段时间的使用后性能降低，甚至导致离合器无法正常工作。发明内容 [0005] 结合申请人在该领域的研究和实际经验，在此提出以下改进的技术方案。 [0006] 一种直升机传动装置，设置于直升机的螺旋桨与动力源之间，所述直升机传动装置包括： [0007] 壳体，所述壳体内形成容纳空间； [0008] 第一子传动装置，设置于所述容纳空间中； [0009] 离合器，设置于所述容纳空间中，且在传动路径上位于所述动力源与所述第一子传动装置之间，所述离合器为湿式离合器； [0010] 离合器操作装置，用于向所述离合器提供操作力以实现所述离合器的操作。 [0011] 作为本发明的一个可行的优选方案，所述直升机传动装置还包括第二子传动装置，所述第二子传动装置包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮常啮合。 [0012] 作为本发明的一个可行的优选方案，所述第一锥齿轮设置于子传动装置输入轴，且第一子传动装置输入轴由第一轴承旋转支撑； [0013] 所述第二锥齿轮设置于离合器连接轴，且离合器连接轴由第二轴承旋转支撑。 [0014] 作为本发明的一个可行的优选方案，所述第一子传动装置包括至少两根平行轴，在所述至少两根平行轴上设置有至少一对彼此常啮合的齿轮。 [0015] 作为本发明的一个可行的优选方案，所述第一子传动装置包括齿圈、行星架以及太阳轮，其中所述太阳轮作为输入元件，行星架作为输出元件。 [0016] 作为本发明的一个可行的优选方案，所述离合器是常闭式湿式多片离合器或常开式湿式多片离合器。 [0017] 作为本发明的一个可行的优选方案，所述离合器操作装置包括电磁阀和油泵。 [0018] 作为本发明的一个可行的优选方案，所述电磁阀的数量为1个或2个。 [0019] 本发明还提出一种用于上述的直升机传动装置的控制装置，所述控制装置包括控制单元、转速传感器以及压力传感器，所述转速传感器和压力传感器用于对离合器操作装置的运行参数进行监测，所述控制单元根据监测到的运行参数对所述离合器的开闭进行控制。 [0020] 本发明还提出一种直升机，包括上述的直升机传动装置和/或上述的控制装置。 [0021] 由上可知，本发明的优点包括： [0022] ①将湿式多片离合器与直升机减速器集成，提供一种集成湿式多片离合器分离装置的减速器一体传动方案及其控制方案。 [0023] ②可实现发动机怠速时离合器断开不传递动力，发动机稳定输出后离合器结合传递动力，有效地利用了湿式多片离合器传递扭矩大，结合和分离柔和可控，工作稳定，寿命长，减少传动系统振动等优点，解决了现有技术中的结合扭矩冲击大，发动机易熄火等问题。附图说明 [0024] 参考附图描述本发明的示例性实施例，其中： [0025] 图1示出了本发明的直升机传动装置的结构示意图。 [0026] 图2示出了本发明的直升机传动装置的子传动装置的一个实施例的结构示意图。 [0027] 图3示出了本发明的直升机传动装置的子传动装置的另一个实施例的结构示意图。 [0028] 图4示出了本发明的直升机传动装置的离合器的控制装置示意图。具体实施方式 [0029] 下面参照附图描述发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现发明。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，发明并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的特征或限定，除非在权利要求中明确提出。 [0030] 在以下描述中可能使用的关于方位的说明，比如“上”、“下”、“内”、“外”、“径向”、“轴向”等，除非具有明确说明，仅为了方便描述，而无欲对发明技术方案形成任何限定。此外，在下文中使用了例如“第一”、“第二”等术语来描述本申请的元件，这些术语仅用于区分各个元件，而无欲限制这些元件的本质、序列、顺序或数目。 [0031] 图1示出了本发明的直升机传动装置的结构示意图。参见图1，在发动机的螺旋桨1和动力源8之间，设置有本发明的直升机传动装置。具体地，本发明的直升机传动装置包括壳体9，在所述壳体的内部形成容纳空间，用于容纳传动装置的各个部件，例如第一子传动装置2和离合器6以及轴承等部件。为了保证发动机的启动以及紧急状况下与螺旋桨1之间的动力接通或者断开，离合器6在传动路径上位于所述动力源与所述第一子传动装置之间。动力源优选采用发动机。此外，离合器6优选采用湿式离合器，尤其是湿式多片式离合器。进一步地，离合器6可以采用常闭式湿式多片离合器或常开式湿式多片离合器。 [0032] 作为本发明的一个优选实施方式，本发明的直升机传动装置还包括第二子传动装置，第二子传动装置包括第一锥齿轮4和第二锥齿轮5，所述第一锥齿轮4和第二锥齿轮5常啮合。第一锥齿轮4所在的轴由第一轴承3支撑，由于第一锥齿轮4所在的轴又是作为第一子传动装置的输入轴，因此该轴也可以称为第一子传动装置输入轴。第二锥齿轮5所在的轴也可以由轴承旋转支撑。通过设置彼此啮合的锥齿轮，可以改变动力的传递方向，从而使得发动机的布置可以更加灵活，例如可以使得发动机的输出轴与螺旋桨的旋转轴彼此垂直。 [0033] 离合器6在动力传递路径上可以进一步地设置在第二锥齿轮5与动力源8之间，并可以控制第二锥齿轮5与动力源8的输出轴之间的连通与切断。 [0034] 优选地，在动力源8与离合器6之间，还设置有联轴器7。 [0035] 由图1可知，第一子传动装置2、第二子传动装置以及离合器6都容纳于壳体9内，从而形成一个集成式的传动装置。 [0036] 图2示出了本发明的直升机传动装置的子传动装置的一个实施例的结构示意图。由图2可知，第一子传动装置2包括两根平行轴，分别是位于左侧的左轴11和位于右侧的右轴10，在每一轴上都设置有一个能够与该轴固定连接从而同步旋转的齿轮，且这两个齿轮彼此常啮合。 [0037] 图3示出了本发明的直升机传动装置的子传动装置的另一个实施例的结构示意图。由图3可知，第一子传动装置2采用行星轮系结构，具体包括齿圈13、行星架15以及太阳轮16。进一步地，其中所述太阳轮作为输入元件，行星架作为输出元件。齿圈13可以与固定元件12连接。 [0038] 根据图2或图3所示的第一子传动装置，可以实现速比的变化，从而有利于动力源和螺旋桨之间的动力匹配。 [0039] 为了实现离合器6的断开与闭合，本发明还设置了对应的离合器操作装置，用于向所述离合器提供操作力以实现所述离合器的操作。由于离合器采用湿式多片式离合器，因此采用液压装置来为离合器提供动力。具体地，可以设置油泵来提供液压压力，而采用电磁阀来实现油路的通断。 [0040] 图4示出了本发明的直升机传动装置的离合器的控制装置示意图。从图4中可以看出，控制装置包括直升机的飞控系统、传动装置控制单元TCU以及多个传感器。传感器主要用于监测各部件的运行。例如，转速传感器可以测量轴系的转速，压力传感器可以测量管路的压力，温度传感器可以测量油液的温度。飞控系统与传动装置控制单元进行通讯，传动装置控制单元又与电磁阀、油泵等通讯并获取来自各传感器的信号，根据直升机的动力需求以及电磁阀和油泵、液压管路中液压油的状态等参数来实现对电磁阀和油泵的控制，从而实现离合器的开闭。 [0041] 两个电磁阀的设置，可以是作为冗余备份，也可以是一个控制油路的主油压，另一个控制离合器。 [0042] 此外，还可以将油泵设置成机械泵和电泵并联的方式。机械泵在提供润滑的同时，在一定转速下，接替电泵工作，同时提供润滑流量和离合器工作所需的压力流量，由此降低系统电耗损失。 [0043] 上文描述的仅仅是有关本发明的精神和原理的示例性实施方式。本领域技术人员可以明白，在不背离所述精神和原理的前提下，可以对所描述的示例做出各种变化，这些变化及其各种等同方式均被本发明人所预想到，并落入由本发明的权利要求所限定的范围内。