CN104369635A - 一种陆空两栖交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陆空两栖交通工具，包括车身基体、动力机构、传动机构、驱动组件，所述动力机构的动力经传动机构传动带动驱动组件，所述驱动组件可变形的设置在所述车身基体上以克服空气阻力和自身重力借以在空中飞行或克服地面摩擦力借以在地面行驶。本发明的有益效果为：将飞行螺旋桨和行驶总成结合为可变形的轮翼总成，地面行驶时动力驱动行驶总成低速运动；空中飞行时，通过舵机使所述轮翼总成变形，使飞行螺旋桨的转动平面位于水平面内，此时动力经传动机构传递到飞行螺旋桨使飞行螺旋桨高速转动借以提供升力。

Description

一种陆空两栖交通工具

技术领域

本发明涉及一种交通工具，具体涉及一种陆空两栖交通工具。

背景技术

随着计算机技术、通信技术和电子技术的蓬勃发展，世界上对汽车飞行器的研究逐渐形成热潮，但仍处于设计概念阶段，许多技术问题仍很难解决。相对直升机而言，固定翼飞行器具有飞行效率高、飞行速度快、飞行距离远、系统结构简单、重量轻、成本与使用费低等优点，但固定翼飞行器也有自身不可避免的缺陷，那就是在起飞和降落时需要滑跑或者利用特殊的发射回收装置。

垂直起降技术使得飞行器具有集直升机与固定翼的性能、优点于一身的可能。目前应用较成功的垂直起降方案主要有：倾转旋翼式、倾转涵道式、倾转机身式和旋翼/机翼转换式。其中前两种方案中推力方向可绕机身横轴转动,而机身在飞行中基本保持水平，倾转机身式只能实现短距起降，旋翼/机翼转换式在水平飞行模式下旋翼停转，改为由螺旋桨或喷气等其它方式提供推力。这些方案均具有推力转换机构或动力装置复杂、附件质量大的缺点，不利于飞行器的轻小型化和飞行效率的提高。

尾坐式作为另一种垂直起降方案，应用较少。早期有波音公司的Heliwing，Heliwing需要达到一定高度具有速度才可以从垂直转为水平飞行，因而其飞行受到一些限制；而从垂直到水平的过渡飞行中还会伴有一个“失速翻滚”动作，这就给飞行带来了一定危险。最终首架Heliwing在飞行测试中的坠毁，使得该项目被取消。

现有的直升器只能在空中飞行，在地面上不能行驶，机动性能差，转向操作控制不灵敏，给用户带来许多不便，在途中特别是在路面上出现故障时难以应付，因此其使用范围仅限于军队、公安部门作战、运输及救援工作。美国专利申请US-9067622A公开了一种飞行车，是一种由自行车加上飞机制造技术，以达到既能在地面自跑又能在空中飞行的发明目的。但通过其专利申请说明书，我们找不到其具体的技术方案，由其说明书附图可以看出，该飞行车结构不合理，其主要重量集中自行车前轮，一旦发动机发生故障，又无防范措施，危险性很大。法国专利FR1265234公开了一种既可以在地面行驶又可以飞行的交通工具，但其结构形式较为单一，不能满足多用途的需要。中国专利CN103350624A公开了一种既可以在地面行驶又可以飞行的交通工具，但其地面行驶结构与飞行结构是比较简单粗糙的叠加形式，没有充分有效合理的融合一体，并且螺旋桨不受保护，当飞行过程中，螺旋桨高速转动，一旦碰到障碍物或人容易造成自身的损坏或危害人的生命安全等不足之处。

综合现有文献和现有相关技术的研究，本发明人发现目前国内外报道或实现的飞行汽车，基本都是固定翼，需要固定跑道，大大限制其应用场合。现有螺旋翼实现方法也基本处于理论阶段，且螺旋翼机翼巨大，不利于实际应用。没有一种可行的实现方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备在地面行驶和空中飞行的陆空两栖交通工具，以克服现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种陆空两栖交通工具，包括车身基体、动力机构、传动机构、驱动组件，所述动力机构的动力经传动机构传动带动驱动组件，所述驱动组件可变形地设置在所述车身基体上以克服空气阻力借以在空中飞行或克服地面摩擦力借以在地面行驶。

地面行驶时，所述驱动组件变形到地面行驶状态，此时动力机构的动力经动力机构传递到驱动组件，所述驱动组件与地面接触并且相对于地面运动，在驱动组件与地面之间形成一对摩擦副，来自动力机构的动力经传动系统驱动驱动组件，所述驱动组件克服上述摩擦副的摩擦力的过程中提供了地面行驶的驱动力；空中飞行时，所述驱动组件变形到空中飞行状态。

进一步的，所述陆空两栖交通工具还包括控制模块和通信模块，所述动力机构包括电池和电机，所述控制模块和所述电机均与所述电池电性连接，所述通信模块用于建立所述两栖交通工具与外界之间的通信连接。所述通信模块可包括信息采集设备、信息存储设备信息、信息发送装置和信息接收装置，实现所述陆空两栖交通工具与外界的通信连接，尤其可接收指令、远程遥控行驶状态或飞行状态。

进一步的，所述驱动组件包括克服空气阻力与自身重力的以提供升力的飞行螺旋桨和克服路面阻力借以提供路面行驶动力的行驶总成，所述行驶总成包括轮毂。

飞行螺旋桨和行驶总成已经为非常成熟的技术已经被批量生产，将其作为驱动组件，使得本发明采用现有成熟工艺，扩展性强、安全可靠、成本低廉。所述行驶总成包括车轮总成。

进一步的，所述飞行螺旋桨和所述行驶总成通过轮翼连接件连接在一起构成轮翼总成，所述轮翼总成的数量为四个，所述四个轮翼总成转动连接在所述车身基体上，并且所述轮翼总成通过舵机调整轮翼总成相对于车身基体的位置以克服空气阻力和自身重力或地面摩擦力，所述舵机与所述控制模块电性连接。

所述轮翼总成的数量为四个，部分汽车的行驶总成的数量和旋翼飞行器的螺旋桨的数量均为四个，通过将飞行螺旋桨和行驶总成结合在一起，通过控制模块可设定所述舵机旋转角度及锁定位置进而控制所述轮翼总成相对于车身基体的位置；地面行驶时，行驶总成变形为竖直状态或有一定内倾角的状态(同现有技术中的汽车轮胎内倾角的设置)；空中飞行时，将地面行驶状态的轮翼总成向上翻转使所述飞行螺旋桨位于水平面内，四个飞行螺旋桨转动，其动力学原理同四旋翼飞行器，可垂直起降，机动性强。

优选的，所述电机的数量为八个，其中四个电机为高速电机，另外四个电机为低速电机；所述高速电机和所述低速电机均安装在所述轮翼连接件上，所述高速电机的输出轴与所述飞行螺旋桨的转动轴固定连接以驱动飞行螺旋桨并且提供飞行状态的升力，所述飞行螺旋桨的转动轴的轴心与所述轮毂的轴心重合；所述低速电机的输出轴固定连接有小齿轮，所述高速电机的外部转动连接有与所述小齿轮啮合的大齿轮，所述小齿轮和所述大齿轮啮合传动构成所述的传动机构，所述大齿轮与轮毂固定连接并且所述大齿轮的轴心与所述轮毂的轴心重合。

优选的，每个所述轮翼总成上均安装有一个电机，所述电机为高低速电机，所述飞行螺旋桨和轮毂同轴固定连接，每个所述高低速电机驱动安装该高低速电机的轮翼总成上的飞行螺旋桨和轮毂同时转动。

优选的，每个所述轮翼总成上均安装有一个电机和一传动机构，所述传动机构包括变速箱和离合器，所述变速箱包括一根输入轴和两根输出轴，所述输入轴上安装有主动齿轮，所述两根输出轴上均安装有被动齿轮，所述被动齿轮分别为轮毂驱动齿轮和飞行螺旋桨驱动齿轮，所述轮毂同轴固定连接有与所述轮毂驱动齿轮相啮合的轮毂齿轮，所述飞行螺旋桨同轴固定连接有与所述飞行螺旋桨驱动齿轮相啮合的飞行螺旋桨齿轮，所述离合器用于切换输入轴上的主动齿轮与轮毂驱动齿轮或飞行螺旋桨驱动齿轮的啮合。

优选的，所述电机的数量为一个，所述电机安装在所述车身基体上，所述传动机构包括软轴离合器和软轴变速箱，所述软轴变速箱包括四个高速输出轴和四个低速输出轴，所述任一高速输出轴均通过一软轴驱动轮翼总成上的飞行螺旋桨高速转动，所述任一低速输出轴均通过一软轴驱动轮毂低速转动；所述软轴离合器用于切换软轴变速箱的输入轴同时与四个高速输出轴啮合或同时与四个低速输出轴啮合。

进一步的，所述车身基体的底部还安装有起落架，用以在飞行状态和路面行驶状态切换时支撑所述陆空两栖交通工具。

优选的，所述动力机构还包括太阳能发电装置，所述太阳能发电装置包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述电池电性连接，所述太阳能电池板为折叠式太阳能电池板或所述太阳能电池板包覆在所述车身基体的外表面。

设置太阳能发电装置，可为电机提供能源；太阳能电池板包覆在所述车身基体的外表面，防止车身基体内部的温度随光照的增强而升高，保证车身基体内的温度相对恒定，延长使用寿命。

本发明的有益效果为：

将飞行螺旋桨和行驶总成结合在一起并构成可变形的轮翼总成，地面行驶时动力驱动行驶总成低速转动，本发明相对地面低速行驶；空中飞行时，通过舵机使所述轮翼总成变形，使飞行螺旋桨的转动平面位于水平面内，此时动力经传动机构传递到飞行螺旋桨使飞行螺旋桨高速转动借以提供升力；

飞行螺旋桨和行驶总成已经为非常成熟的技术已经被批量生产，将其作为驱动组件，使得本发明采用现有成熟工艺，扩展性强、安全可靠、成本低廉；

安装起落架可以在地面从静止直接飞行，并且可在空中飞行状态和地面行驶状态之间进行切换，提高了机动时的安全性能；

提供了另外一套能源装置，防止车身基体内温度随光照增强而过度升高，车身基体内温度过高时势必影响车身基体内部件的使用寿命，在车身基体的外表面包覆太阳能电池板可以发电的同时还延长了本发明的使用寿命；

通过通信模块可实现本发明与外界的通信连接，实现数据采样、数据回传和遥控本发明的运动状态。

附图说明

图1是本发明地面行驶状态示意图；

图2是本发明地面行驶状态的舵机的状态示意图；

图3是本发明空中飞行状态示意图；

图4是本发明空中飞行状态的舵机的状态示意图；

图5是本发明所述的实施例一的轮翼总成的结构示意图；

图6是图5的爆炸视图；

图7是本发明的实施例二的轮翼总成的结构示意图；

图8是图7的爆炸视图；

图9是本发明实施例三的传动原理图。

图中，1、轮翼连接件；2、轴承；3、低速电机；4、小齿轮；5、大齿轮；6、高速电机；7、飞行螺旋桨；8、轮毂；9、变形连杆；10、舵机臂；11、舵机；12、车身基体；13、高低速电机；14、变速箱；15、主动齿轮；16、从动齿轮；17、轮毂驱动齿轮；18、飞行螺旋桨驱动齿轮。

具体实施方式

实施例一

如图1-6所示，一种陆空两栖交通工具，包括车身基体12、动力机构、传动机构、驱动组件，所述动力机构的动力经传动机构传动带动驱动组件，所述驱动组件可变形地设置在所述车身基体12上以克服空气阻力和自身重力借以在空中飞行或克服地面摩擦力借以在地面行驶。

所述陆空两栖交通工具还包括控制模块和通信模块，所述动力机构包括电池和电机，所述控制模块和所述电机均与所述电池电性连接，所述通信模块用于建立所述两栖交通工具与外界之间的通信连接。所述通信模块可包括信息采集设备、信息存储设备信息、信息发送装置和信息接收装置，实现所述陆空两栖交通工具与外界的通信连接，尤其可接收指令、远程遥控行驶状态、飞行状态或智能无人驾驶。

所述驱动组件包括克服空气阻力与自身重力的以提供升力的飞行螺旋桨7和克服路面阻力借以提供路面行驶动力的行驶总成，所述行驶总成包括轮毂8。

所述飞行螺旋桨7和所述行驶总成通过轮翼连接件1连接在一起构成轮翼总成，所述轮翼总成的数量为四个，所述四个轮翼总成转动连接在所述车身基体12上，并且所述轮翼总成通过舵机11调整轮翼总成相对于车身基体12的位置以克服空气阻力和自身重力或地面摩擦力，所述舵机11与所述控制模块电性连接。

所述舵机11包括变形连杆9和舵机臂10。所述变形连杆9与所述轮翼总成转动连接，所述舵机臂10将所述舵机11和变形连杆9连接。

所述车身基体12内设置有驾驶舱，所述驾驶舱内设有有舵机11变形开关，可通过人手动启动舵机11使舵机臂10相对舵机11发生转动，舵机臂10转动的同时拉动所述变形连杆9，变形连杆9拉动驱动组件，使驱动组件发生偏转，所述驱动组件变形到地面行驶状态或空中飞行状态，也可通过控制模块驱动所述舵机11以变形所述驱动组件的状态。

所述轮翼总成的数量为四个，部分汽车的行驶总成的数量和旋翼飞行器的螺旋桨的数量均为四个，通过将飞行螺旋桨7和行驶总成结合在一起，通过控制模块可设定所述舵机11旋转角度及锁定位置进而控制所述轮翼总成相对于车身基体12的位置；地面行驶时，行驶总成变形为竖直或由一定倾角的状态；空中飞行时，将地面行驶状态的轮翼总成向上翻转使所述飞行螺旋桨7位于水平面内，四个飞行螺旋桨7转动，其动力学原理同四旋翼飞行器，可垂直起降，机动性强。

所述电机的数量为八个，其中四个电机为高速电机6，另外四个电机为低速电机3；所述高速电机6和所述低速电机3均安装在所述轮翼连接件1上，所述高速电机6的输出轴与所述飞行螺旋桨7的转动轴固定连接以驱动飞行螺旋桨7并且提供飞行状态的升力，所述飞行螺旋桨7的转动轴的轴心与所述轮毂8的轴心重合；所述低速电机3的输出轴固定连接有小齿轮4，所述高速电机6的外部转动连接有与所述小齿轮4啮合的大齿轮5，所述小齿轮4和所述大齿轮5啮合传动构成所述的传动机构，所述大齿轮5与轮毂8固定连接并且所述大齿轮5的轴心与所述轮毂8的轴心重合。

所述轮翼连接件1的具有一容纳高速电机6的空腔，所述高速电机6位于该空腔内，所述高速电机6与所述大齿轮5之间套设有轴承2。

所述起落架为折叠式起落架，设置起落架可实现地面行驶状态与空中飞行状态之间进行切换，地面行驶状态只有低速电机3转动，空中飞行状态只有高速电机6转动，当地面行驶中需要飞行时，先放下起收拢在车身基体12底部的起落架，起落架上的轮胎与地面接触同时启动舵机11借以变形轮翼总成，使轮翼总成向外向上摆动直到所述轮翼总成位于水平面内，此时通过手动或自动控制高速电机6转动，所述飞行螺旋桨7转动提供飞行需要的升力，当所述起落架的轮胎完全脱离地面时，收起起落架，关闭低速电机3；从空中飞行状态变换到地面行驶状态的工作过程与从地面行驶状态到飞行状态的工作过程相反。

所述车身基体12的底部还安装有起落架，用以在飞行状态和路面行驶状态切换时支撑所述陆空两栖交通工具。所述动力机构还包括太阳能发电装置，所述太阳能发电装置包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述电池电性连接，所述太阳能电池板为折叠式太阳能电池板或所述太阳能电池板包覆在所述车身基体12的外表面。

本实施例中的每一个飞行螺旋桨7或轮毂8均由一个独立的电机驱动，地面行驶状态下，低速电机3转动高速电机6不转动，空中飞行状态下高速电机6转动而低速电机3不转动。

实施例二

如图7-8所示，相比实施例一本实施例的不同之处在于：每个所述轮翼总成上均安装有一个电机，所述电机为高低速电机13，所述飞行螺旋桨7和轮毂8同轴固定连接，每个所述高低速电机13驱动安装在该高低速电机13的轮翼总成上的飞行螺旋桨7和轮毂8同时转动。

本实施中的飞行螺旋桨7和轮毂8在空中飞行状态和地面行驶状态均同步转动，上述两种状态下所述高低速电机13的转速不同，通过手动或控制模块自动控制高低速电机13低速转动或高速转动，当在地面行驶状态选为低速转动，在空中飞行状态选为高速转动。

实施例三

如图9所示，相比实施例一本实施例的不同之处在于：每个所述轮翼总成上均安装有一个电机和一传动机构，所述传动机构包括变速箱14和离合器，所述变速箱14包括一根输入轴和两根输出轴，所述输入轴上安装有主动齿轮15，所述两根输出轴上均安装有从动齿轮16，所述从动齿轮16分别为轮毂驱动齿轮17和飞行螺旋桨驱动齿轮18，所述轮毂8同轴固定连接有与所述轮毂驱动齿轮17相啮合的轮毂齿轮，所述飞行螺旋桨7同轴固定连接有与所述飞行螺旋桨驱动齿轮18相啮合的飞行螺旋桨齿轮，所述离合器用于切换输入轴上的主动齿轮15与轮毂驱动齿轮17或飞行螺旋桨驱动齿轮18的啮合。

所述驾驶舱内设置有与离合器联动的离合器开关、与变速箱14内的主动轴联动的变速操作杆；地面行驶状态时，可手动将所述主动齿轮15拨向轮毂驱动齿轮17进而驱动轮毂8的低速转动；空中飞行状态时，手动将所述主动齿轮15拨向飞行螺旋桨驱动齿轮18进而驱动螺旋桨的高速转动。

实施例四

相比实施例一本实施例的不同之处在于：所述电机的数量为一个，所述电机安装在所述车身基体12上，所述传动机构包括软轴离合器和软轴变速箱，所述软轴变速箱包括四个高速输出轴和四个低速输出轴，所述任一高速输出轴均通过一软轴驱动轮翼总成上的飞行螺旋桨7高速转动，所述任一低速输出轴均通过一软轴驱动轮毂8低速转动；所述软轴离合器用于切换软轴变速箱的输入轴同时与四个高速输出轴啮合或同时与四个低速输出轴啮合。

实施例五

所述动力机构为还可选用轻体发动机。

本发明还可包括在水中行驶提供推进力的轮船驱动组件，所述轮船驱动组件包括轮船动力机构、轮船螺旋桨与方向舵机，所述轮船的动力机构驱动所述轮船螺旋桨为本发明在水中行驶提供推进力，方向舵机控制方向，包括本技术方案的陆空两栖交通工具便可在水、陆、空领域通行的为水陆空三栖交通工具。

本发明还可包括自动弹出式降落伞安全系统，所述自动弹出降落伞包括一感应器与弹射模块和降落伞，所述感应器和弹射模块独立供电独立运作，所述感应器可以为大气压力传感器，所述大气压力传感器用于实时监控运动状态和高度变化，可以通过设置所述大气压力传感器的数值，当所大气压力传感器数值急剧变化激活弹射模块工作，所述弹射模块自动弹出降落伞。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陆空两栖交通工具，其特征在于：包括车身基体、动力机构、传动机构、驱动组件，所述动力机构的动力经传动机构传动带动驱动组件，所述驱动组件可变形地设置在所述车身基体上以克服空气阻力和自身重力借以在空中飞行或克服地面摩擦力借以在地面行驶。

2.根据权利要求1所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：还包括控制模块和通信模块，所述动力机构包括电池和电机，所述控制模块和所述电机均与所述电池电性连接，所述通信模块用于建立所述两栖交通工具与外界之间的通信连接。

3.根据权利要求2所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：所述驱动组件包括克服空气阻力与自身重力以提供升力的飞行螺旋桨和克服路面阻力借以提供路面行驶动力的行驶总成，所述行驶总成包括轮毂。

4.根据权利要求3所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：所述飞行螺旋桨和所述行驶总成通过轮翼连接件连接在一起构成轮翼总成，所述轮翼总成的数量为四个，所述四个轮翼总成转动连接在所述车身基体上，并且所述轮翼总成通过舵机调整轮翼总成相对于车身基体的位置以克服空气阻力和自身重力或地面摩擦力，所述舵机与所述控制模块电性连接。

5.根据权利要求4所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：所述电机的数量为八个，其中四个电机为高速电机，另外四个电机为低速电机；所述高速电机和所述低速电机均安装在所述轮翼连接件上，所述高速电机的输出轴与所述飞行螺旋桨的转动轴固定连接以驱动飞行螺旋桨并且提供飞行状态的升力，所述飞行螺旋桨的转动轴的轴心与所述轮毂的轴心重合；所述低速电机的输出轴固定连接有小齿轮，所述高速电机的外部转动连接有大齿轮，所述大齿轮与所述小齿轮啮合传动构成所述的传动机构，所述大齿轮与轮毂固定连接并且所述大齿轮的轴心与所述轮毂的轴心重合。

6.根据权利要求4所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：每个所述轮翼总成上均安装有一个电机，所述电机为高低速电机，所述飞行螺旋桨和轮毂同轴固定连接，每个所述高低速电机驱动安装在该高低速电机的轮翼总成上的飞行螺旋桨和轮毂同时转动。

7.根据权利要求4所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：每个所述轮翼总成上均安装有一个电机和一传动机构，所述传动机构包括变速箱和离合器，所述变速箱包括一根输入轴和两根输出轴，所述输入轴上安装有主动齿轮，所述两根输出轴上均安装有被动齿轮，所述被动齿轮分别为轮毂驱动齿轮和飞行螺旋桨驱动齿轮，所述轮毂同轴固定连接有与所述轮毂驱动齿轮相啮合的轮毂齿轮，所述飞行螺旋桨同轴固定连接有与所述飞行螺旋桨驱动齿轮相啮合的飞行螺旋桨齿轮，所述离合器用于切换输入轴上的主动齿轮与轮毂驱动齿轮或飞行螺旋桨驱动齿轮的啮合。

8.根据权利要求4所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：所述电机的数量为一个，所述电机安装在所述车身基体上，所述传动机构包括软轴离合器和软轴变速箱，所述软轴变速箱包括四个高速输出轴和四个低速输出轴，所述任一高速输出轴均通过一软轴驱动轮翼总成上的飞行螺旋桨高速转动，所述任一低速输出轴均通过一软轴驱动轮毂低速转动；所述软轴离合器用于切换软轴变速箱的输入轴同时与四个高速输出轴啮合或同时与四个低速输出轴啮合。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：所述车身基体的底部还安装有起落架，用以在飞行状态和路面行驶状态切换时支撑所述陆空两栖交通工具。

10.根据权利要求2所述的陆空两栖交通工具，其特征在于：所述动力机构还包括太阳能发电装置，所述太阳能发电装置包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述电池电性连接，所述太阳能电池板为折叠式太阳能电池板或所述太阳能电池板包覆在所述车身基体的外表面。