CN106005447B - 倾转装置及飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种倾转装置及应用该倾转装置的飞行器，其中，该倾转装置包括驱动件、齿轮组件、螺旋组件、倾转件、及支撑板，所述齿轮组件设于两相对设置的所述支撑板之间，所述倾转件一端连接所述螺旋组件，另一端连接所述齿轮组件，所述驱动件通过所述齿轮组件带动所述倾转件绕所述齿轮组件的转轴摆动，所述螺旋组件与所述倾转件进行联动。本发明的倾转装置及应用该倾转装置的飞行器的操纵精度高和稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，特别涉及一种倾转装置及应用该倾转装置的飞行器。
背景技术
固定翼飞行器的起飞与降落需要固定的跑道，不能在飞行中进行空中悬停，难以实现定点拍摄或精准投递货物等；传统的四旋翼飞行器通过前端的旋翼转速减小，后端的旋翼转速增加使其向前飞行，但会使飞行器的水平与升降飞行造成相互影响，飞行中的稳定性差；现有的旋翼机通过倾转机构进行螺旋桨方向的变换，但倾转机构操纵精度不高和稳定性差。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种倾转装置及应用该倾转装置的飞行器，旨在提高飞行器的操纵精度和稳定性。
为实现上述目的，本发明提出的一种倾转装置，其中，该倾转装置包括驱动件、齿轮组件、螺旋组件、倾转件、及支撑板，所述齿轮组件设于两相对设置的所述支撑板之间，所述倾转件一端连接所述螺旋组件，另一端连接所述齿轮组件，所述驱动件通过所述齿轮组件带动所述倾转件绕所述齿轮组件的转轴摆动，所述螺旋组件与所述倾转件进行联动。
优选地，所述齿轮组件包括依次啮合连接的一级齿轮、二级齿轮、以及三级齿轮，所述驱动件固定连接于所述支撑板并驱动所述一级齿轮旋转，所述倾转件连接所述三级齿轮，该倾转装置还包括固定于所述支撑板并与所述二级齿轮连接的角度传感器。
优选地，所述倾转件包括摆杆、连接板及安装板，所述安装板用于安装所述螺旋组件，所述安装板固定连接于所述连接板，所述连接板背离所述安装板的一端与所述摆杆固定连接。
优选地，所述安装板与所述连接板可拆卸连接。
优选地，两所述支撑板靠近所述螺旋组件的一端开设有滑道，所述倾转件包括凸块，所述凸块滑动插设于所述滑道内。
优选地，所述连接板的两端向背离所述螺旋组件的方向延伸形成有凸缘，所述凸块连接所述凸缘。
优选地，该倾转装置还包括第一挡杆和第二挡杆，所述第一挡杆和所述第二挡杆两端分别固定连接于两所述支撑板。
优选地，所述倾转件带动所述螺旋组件于第一位置和第二位置之间摆动，当所述倾转件摆动至所述第一位置时，所述摆杆抵接所述第一挡杆，当所述倾转件摆动至所述第二位置时，所述摆杆抵接所述第二挡杆。
优选地，所述驱动件为舵机。
本发明提出的一种飞行器，该飞行器包括机翼以及固定于所述机翼上的至少两组倾转装置，所述倾转装置为上述任一所述的倾转装置。
本发明技术方案的倾转装置中的驱动件通过齿轮组件带动倾转件呈圆弧旋转，使螺旋组件实现任一角度倾转后并固定，提高飞行器的操纵精度和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明倾转装置的一实施例俯视结构示意图；
图2为本发明倾转装置的倾转结构示意图；
图3为图1中倾转装置的部分结构立体示意图；
图4为图1中倾转装置的部分结构左视示意图；
图5为本发明倾转装置的主视结构示意图；
图6为本发明飞行器一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 倾转装置 | 142 | 连接板 |
| 11 | 驱动件 | 143 | 摆杆 |
| 12 | 齿轮组件 | 144 | 安装板 |
| 121 | 一级齿轮 | 1441 | 凸部 |
| 122 | 二级齿轮 | 15 | 角度传感器 |
| 123 | 三级齿轮 | 16 | 支撑板 |
| 124 | 转轴 | 161 | 滑道 |
| 13 | 螺旋组件 | 17 | 第一挡杆 |
| 131 | 电机 | 18 | 第二挡杆 |
| 132 | 螺旋桨 | 20 | 机翼 |
| 14 | 倾转件 | 30 | 连接装置 |
| 141 | 凸缘 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种倾转装置及应用该倾转装置的飞行器。
参照图1至图6，图1为本发明倾转装置的一实施例俯视结构示意图；图2为本发明倾转装置的倾转结构示意图；图3为图1中倾转装置的部分结构立体示意图；图4为图1中倾转装置的部分结构左视示意图；图5为本发明倾转装置的主视结构示意图；图6为本发明飞行器一实施例的结构示意图。
请结合参照图1和图2，在本发明实施例中，该倾转装置10包括驱动件11、齿轮组件12、螺旋组件13、倾转件14、及支撑板16，齿轮组件12设于两相对设置的支撑板16之间，倾转件14一端连接螺旋组件13，另一端连接齿轮组件12，驱动件11通过齿轮组件12带动倾转件14绕齿轮组件12的转轴124摆动，螺旋组件13与倾转件14进行联动。
上述的驱动件11优选为舵机，舵机可包括有电路板、马达、减速齿轮等，舵机111通过接收到遥控装置的脉冲信号对马达进行精准控制，包括控制马达的正反转及停止。具体的，舵机111常用的控制信号可选为一个周期20毫秒左右，宽度为1毫秒到2毫秒的脉冲信号，当舵机收到该信号后，会马上激发出一个与之相同的宽度为1.5毫秒的负向标准的中位脉冲，以上二个脉冲在一个加法器中进行相加得到差值脉冲。输入的信号脉冲如果宽于负向标准的中位脉冲，得到的就是正的差值脉冲；如果输入脉冲比标准的中位脉冲窄，相加后得到为负的脉冲，此差值脉冲放大后就是驱动舵机上的马达正反转动的动力信号；马达转动后，通过减速齿轮及脉冲宽度进行调节，直到标准脉冲与输入脉冲宽度完全相同时，差值脉冲消失，马达则立即停止转动。
安装有本发明倾转装置的飞行器，可通过飞行器的主控器预设的程序或者通过遥控器发出的控制信号对舵机进行控制，驱动件11通过齿轮组件12带动倾转件14进行一定空间范围内倾转，齿轮组件12可为多个直齿轮或斜齿轮相互啮合结构，螺旋组件13固定连接倾转件14并与倾转件14联动，具体而言，螺旋组件13包括电机131及与电机131转动连接的螺旋桨132，当倾转件14处于竖直位置时，螺旋组件13的螺旋桨132在水平面内旋转而提供向上的升力，使得飞行器能进行向上起飞，此时倾转装置10处于起飞状态，当倾转件14处于水平位置时，螺旋桨132在竖直面内旋转而提供水平推力，使得飞行器能在空中飞行，此时倾转装置10处于飞行状态。
本发明技术方案倾转装置中的驱动件11通过齿轮组件12驱动倾转件14进行摆动，螺旋组件13连接于倾转件14而与倾转件14进行联动，通过驱动件11与齿轮组件12的配合，实现螺旋组件13在一定空间范围内的精确倾转，使得具有本发明倾转装置的飞行器飞行过程中的的操纵精度和稳定性较高。
请再次参照图1及图2，齿轮组件12包括依次啮合连接的一级齿轮121、二级齿轮122、以及三级齿轮123，驱动件11所采用的舵机固定连接于支撑板16并驱动一级齿轮121旋转，倾转件14连接三级齿轮123，该倾转装置10还包括固定于支撑板16并与二级齿轮122连接的角度传感器15。
本实施例齿轮组件12中的传动齿轮为直齿轮，可以理解的是，传动齿轮也可以是其它种类的齿轮，如锥齿轮、或者是多种齿轮的结合，并且齿轮组件12中传动齿轮的数量也不局限于上述方案中的三个，其也可以是三个以上。本实施例优选三个直齿轮传动的方案，使得齿轮组件12传动过程中各个传动齿轮的方向能保持一致，并且结构简单，传动稳定性较高。两相对设置的支撑板16上开设有孔(未标示)，每一传动齿轮通过转轴的两端分别插入孔内而固设在两支撑板16间，齿轮的转轴转轴与孔可通过间隙、轴套、轴承等方式连接。舵机111连接一级齿轮121并驱动其转动，由于舵机111通过脉冲信号控制，可实现无线远距离遥控，驱动齿轮组件12正反转并停止，从而带动螺旋组件13摆动而倾转飞行过程中所需的角度。本实施例角度传感器15连接中间的二级齿轮122，不影响驱动件11及倾转件14的运转，避免造成运动过程中的干涉，使倾转装置10的整体布局更加合理。通过角度传感器15精准检测二级齿轮122的旋转角度，再通过齿轮组件12间的传动比等进行程序计算可得出相应螺旋组件13的实时倾转角度，并进一步控制舵机的运行和停止，使螺旋组件13能够摆动出飞行器飞行过程中所需的精确角度，并当螺旋组件13旋转到相应位置后，并通过舵机111及齿轮组件12的结构进行自锁固定，螺旋组件13在相应角度位置的结构较稳固。
可选地，两支撑板16靠近倾转件14的一端可相对设置有电线圈，两电线圈之间产生电磁场，当倾转件14摆动时，对电磁场进行切割产生电磁场变化信号来控制舵机的运转，从而进一步提高倾转件14倾转的精准及稳定性。
优选地，本实施例两支撑板16靠近螺旋组件13的一端开设有滑道161，倾转件14包括凸块(未图示)，凸块(未图示)滑动插设于滑道161内。当倾转装置10从起飞状态向飞行状态转换，或从飞行状态向起飞状态转换时，凸块(未图示)在滑道161内滑动，对于螺旋桨132的倾转具有引导的作用。
上述的滑道161可进一步减小及微调整齿轮组件12的传动误差，滑道161可为弧形槽状结构或导轨状结构等，使倾转件14上固设的凸块(未图示)可插接滑道161内，滑道161与倾转件14的倾转弧线可呈比例设计，在不影响倾转件14的摆动运动下，保证倾转件14摆动倾转角度的稳定性，使螺旋组件13倾转时为一平滑的弧线，保证倾转装置10运转过程的稳定。
请一并结合参照图3和图4，优选地，倾转件14包括摆杆143、连接板142及安装板144，安装板144用于安装螺旋组件13，安装板144固定连接于连接板142，连接板142背离安装板144的一端与摆杆143固定连接。螺旋桨132和电机131通过倾转件14连接，并通过倾转件14实现电机131和螺旋桨132的倾转。安装板144与连接板142为可拆卸连接，从而可以安装不同规格的电机131和螺旋桨132。
连接板142包括相对的中间(未标示)和两端(未标示)，摆杆143连接于中间，连接板142的两端向背离螺旋组件13的方向延伸形成有凸缘141，凸块(未图示)由凸缘141向支撑板16的方向延伸，并伸入滑道161内。通过凸块(未图示)与滑道161的滑动配合，使得摆杆143摆动过程中更平稳，齿轮组件12的传动精度更高。
优选地，连接板142的两端向背离螺旋组件13的方向延伸形成有凸缘141，凸块(未图示)连接凸缘141。凸块(未图示)通过凸缘141由倾转装置10的外侧向内侧插设于滑道161内，通过凸块(未标示)与滑道161的滑动配合提高摆杆143摆动过程的稳定性，以及齿轮组件12的传动精度。两所述支撑板16靠近所述螺旋组件13的一端均设有圆弧。
上述的连接板142与摆杆143可为一体结构，摆杆143垂直连接于连接板142的一表面，并且摆杆143可为多个，本实施例优选为两个，两个摆杆143的一端分别连接连接板142同一表面的两侧，两个摆杆143的另一端连接三级齿轮123的转轴和/或三级齿轮123的齿轮主体上，从而三级齿轮123的转轴和/或三级齿轮123的齿轮主体带动摆杆143进行摆动。本实施例两摆杆143的对称设置三级齿轮123的两侧，可保证传动过程中摆杆143与三级齿轮123之间受力均匀，提高螺旋组件13传动的精度。其中两个摆杆143转轴124还可以是一个摆杆143设置在三级齿轮123的齿轮主体上，另一个摆杆143设置在转轴124上，使倾转装置10的整体结构更紧凑，空间利用更合理。支撑板16与安装板142抵接处设的圆弧的结构可与安装板142运动轨迹呈比例设置，可缩短转轴124上摆杆143的长度，并消除安装板142与支撑板16间的干涉，进一步使倾转装置10整体结构更紧凑。在另外一个实施例中，所述凸块设置于摆杆上，所述凸块从摆杆相应位置延伸凸出，并伸入到滑道内，凸块(未图示)可设有一个，凸块(未图示)分布在一个摆杆143面向支撑板16的侧壁上，或者凸块(未图示)设有两个，两个凸块(未图示)对称分布，凸块(未图示)设置在两个摆杆143面向支撑板16的侧壁上。凸块(未图示)由倾转装置10内侧向外侧插设于滑道161内。
优选地，螺旋组件13的电机131可拆卸连接于安装板144。
上述的安装板144可采用塑料材质，该塑料可为PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PS(聚苯乙烯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。还可采用钢材等，安装板144上下可延伸出连接板142的凸部1441。通过上下延伸的凸部1441，使得安装板144与螺旋组件13的连接结构更牢固，由于连接板142的另一面设有摆杆143，通过凸部1441还可方便螺旋组件13安装。螺旋组件13可通过卡扣或螺钉等方式固接安装板144。通过安装板144的设置可方便于螺旋组件13于倾转件12上的更换。
请结合参照图1至图3，优选地，该倾转装置10还包括第一挡杆17和第二挡杆18，第一挡杆17和第二挡杆18两端分别固定连接于两支撑板16。本实施例倾转件14带动螺旋组件13于第一位置和第二位置之间摆动，该倾转装置10于支撑板16之间架设有对应第一位置的第一挡杆17，以及对应第二位置的第二挡杆18，当倾转件14摆动至第一位置时，摆杆143抵接第一挡杆17，当倾转件14摆动至第二位置时，摆杆143抵接第二挡杆18。
本实施例中的第一位置可对应倾转件12向上倾转状态，此时摆杆143抵接第一挡杆17，螺旋桨131在上平面内旋转而提供升力。本实施例实施例中的第二位置可对应倾转件12为水平或向下旋转状态，此时摆杆143抵接第二挡杆18，螺旋桨131在竖直面内或下平面内旋转而提供推力。第一挡杆17和第二挡杆18架设于两支撑板16之间，一方面对上述倾转装置10的两种状态进行限位，当倾转装置10处于起飞状态时，所述摆杆143与所述第一挡杆17抵靠，处于飞行状态时，所述摆杆143与所述第二挡杆18抵靠，防止摆杆143过转。另一方面两挡杆还可加固两支撑板16的连接，同时还可起到用于辅助定位的作用。
参照图6，本发明还提出的一种飞行器，该飞行器包括机翼20以及固定于机翼20上的至少两组倾转装置10。
在本发明实施例中，应用该倾转装置的飞行器的倾转装置10均匀或对称分布在连接装置30上，其中的连接装置30可类似为连接杆等结构，倾转装置10为飞行器提供升起与前进飞行的力。当整个螺旋组件13的方向垂直向上，即螺旋桨131水平向上时，飞行器可为升起，螺旋组件13一部分呈水平状态，及螺旋桨131竖直时，一部分呈垂直向上，多个螺旋组件13相互配合，使飞行器前进飞行，通过调整各倾转装置10中舵机的旋转即可，螺旋组件13中的螺旋桨132速度不变，可保证飞行器整体受到的牵引力不会突变，使飞行中调整方向时更稳定。
优选地，连接装置30可为两个，与飞行器的机身平行设置，每一连接装置30的前端部及后端部各设一个倾转装置10，连接装置30的前端部的螺旋组件13旋转为垂直向上至水平的区域，连接装置30的后端部的螺旋组件13旋转为垂直向上至垂直向下的区域。
上述的倾转装置10可优选为四个，均匀及对称设置在倾转装置10上，由于滑道161的引导作用还可减小螺旋组件13由于不同舵机控制导致的控制误差，飞行器的前端部连接的倾转装置10的螺旋组件13旋转为垂直向上至水平的区域，飞行器的后端部连接的倾转装置10的螺旋组件13旋转为垂直向上至垂直向下的区域，其中支撑板16间的支撑杆17相应设置，防止螺旋组件13过转，使螺旋组件13在正常范围内倾转，飞行器起飞时，螺旋组件13可实现垂直向上，使该飞行器类似于四旋翼飞行器进行起飞，飞行时，本装置前端的螺旋组件13调节到水平状态，后端的螺旋组件13调节为垂直向下，使其保持稳定飞行。
本发明的倾转装置10采用独立的电机控制，可使得飞行器飞行具有更多灵活性，同时通过第一挡杆17、第二挡杆18的设置，配合滑道161和凸块(未图示)，尽量避免了独立电机控制带来的电机控制可能导致的不同步的问题，兼顾了飞行器灵活飞行和精确控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种倾转装置，其特征在于，该倾转装置包括驱动件、齿轮组件、螺旋组件、倾转件及支撑板；
所述齿轮组件设于两相对设置的所述支撑板之间，所述倾转件一端连接所述螺旋组件，另一端连接所述齿轮组件，所述驱动件通过所述齿轮组件带动所述倾转件绕所述齿轮组件的转轴摆动，所述螺旋组件与所述倾转件进行联动；
其中，所述倾转件包括与所述齿轮组件连接的摆杆、连接板、安装板及凸块，所述连接板一端与所述摆杆连接，另一端与所述安装板连接，两所述支撑板靠近所述螺旋组件的一端开设有滑道，所述凸块与所述连接板连接，并滑动插设于所述滑道内。
2.如权利要求1所述的倾转装置，其特征在于，所述齿轮组件包括依次啮合连接的一级齿轮、二级齿轮以及三级齿轮，所述驱动件固定连接于所述支撑板并驱动所述一级齿轮旋转，所述倾转件连接所述三级齿轮，该倾转装置还包括固定于所述支撑板并与所述二级齿轮连接的角度传感器。
3.如权利要求1所述的倾转装置，其特征在于，所述安装板与所述连接板可拆卸连接。
4.如权利要求1所述的倾转装置，其特征在于，所述连接板的两端向背离所述螺旋组件的方向延伸形成有凸缘，所述凸块连接所述凸缘。
5.如权利要求1所述的倾转装置，其特征在于，该倾转装置还包括第一挡杆和第二挡杆，所述第一挡杆和所述第二挡杆两端分别固定连接于两所述支撑板。
6.如权利要求5所述的倾转装置，其特征在于，所述倾转件带动所述螺旋组件于第一位置和第二位置之间摆动，当所述倾转件摆动至所述第一位置时，所述摆杆抵接所述第一挡杆，当所述倾转件摆动至所述第二位置时，所述摆杆抵接所述第二挡杆。
7.如权利要求1所述的倾转装置，其特征在于，所述驱动件为舵机。
8.一种飞行器，包括机翼以及固定于所述机翼上的至少两组倾转装置，其特征在于，所述倾转装置为权利要求1至7任一所述的倾转装置。
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