CN106184734B - 一种旋翼飞行器倾转机构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种旋翼飞行器倾转机构，所述倾转机构包括机身、第一电机以及旋翼；其中：所述旋翼与第一电机相连，所述第一电机设置在机身上；所述机身包括上底板、下底板、支撑杆、以及伸缩部件，其中：所述支撑杆设置在上底板和下底板之间，用于支撑连接上底板和下底板；所述伸缩部件能够改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变，使得本公开的倾转机构能够用较小的倾转力来控制飞行器的升力方向。

Description

一种旋翼飞行器倾转机构

技术领域

本公开涉及飞行器领域，具体涉及共轴双桨和可倾转飞行器。

背景技术

传统的单桨飞行器利用旋翼的旋转来产生向上的升力，它的最大特征就是有一个旋翼和用来平衡扭矩的尾桨，摆阵环境十分复杂。并且现有的普通的单桨飞行器起飞重量有限，如果要增加起飞重量，就要增加旋翼长度、增加发动机转速，这些都增加了旋翼系统的机械复杂性和重量。

现有的可倾转飞行器大都采用倾转旋翼结构，这种结构需要较大的倾转力才能实现倾转。

发明内容

针对上述问题，本公开提供一种结构简单、轻便的飞行器倾转机构，该倾转机构可以通过较小的力即可实现倾转。

一种旋翼飞行器倾转机构，其中：倾转机构包括机身、第一电机以及旋翼，其中：所述旋翼与第一电机相连，所述第一电机设置在机身上；所述机身包括上底板、下底板、支撑杆、以及伸缩部件，其中：所述支撑杆设置在上底板和下底板之间，用于支撑连接上底板和下底板；所述伸缩部件能够改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变。

其有益技术效果是：通过伸缩部件使用较小的力，即可改变上底板与下底板的距离，便能改变飞行器的姿态，实现飞行器向各个方向的倾转，实现了用较小的倾转力来控制飞行器的升力方向。

附图说明

图1、一种旋翼飞行器倾转机构整体结构示意图；

图中：1为上旋翼，2为下旋翼，3为第一电机，4为上底板，5为下底板，6为支撑杆，7为伸缩杆；

图2、一个实施例中的连接臂与伸缩杆连接结构示意图；

图中：8为一组连接臂中的上连接臂，9为一组连接臂中的下连接臂，10为连接两组连接臂的伸缩杆上的第二电机；

图3、上下连接臂与伸缩杆连接示意图。

具体实施方式

在一个基础实施例中，本公开提供了一种旋翼飞行器倾转机构，其中：倾转机构包括机身、第一电机以及旋翼，其中：所述旋翼与第一电机相连，所述第一电机设置在机身上；所述机身包括上底板、下底板、支撑杆、以及伸缩部件，其中：所述支撑杆设置在上底板和下底板之间，用于支撑连接上底板和下底板；所述伸缩部件能够改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变。

在这个实施例中，通过伸缩部件使用较小的力，即可改变上底板与下底板的距离，便能改变飞行器的姿态，实现飞行器向各个方向的倾转，实现了用较小的倾转力来控制飞行器的升力方向。

在一个实施例中，公开了一种伸缩部件，其中伸缩部件具体包括连接臂、伸缩杆；所述连接臂自身能够形成夹角，所述连接臂的两端分别连接上底板与下底板；每两组连接臂之间使用伸缩杆连接；所述伸缩杆通过伸缩运动改变自身长度，进而改变与其相连的两组连接臂各自的夹角，并以此改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变。

在这个实施例中，通过伸缩杆的伸缩，实现与此伸缩杆相连的两对上下连接臂夹角的变化，从而可以在一侧拉近或拉远上下底板的距离。通过对伸缩杆进行精确的联合控制，便能改变飞行器的姿态，实现飞行器向各个方向的倾转，实现了用较小的倾转力来控制飞行器的升力方向。优选地，连接臂均匀分布在上底板和下底板之间。

在一个实施例中，每组连接臂包括上连接臂、下连接臂，且上连接臂与下连接臂呈镜面对称；每组上连接臂一端、下连接臂的一端与伸缩杆的一端三端复合耦合，所述上连接臂另一端与上底板耦合，所述下连接臂的另一端与下底板耦合；伸缩杆的另一端与另一组连接臂中的上连接臂一端、以及下连接臂一端耦合。

由于每组连接臂进一步分成上连接臂和下连接臂，其活动更加灵活，而上连接臂与上底板、下连接臂与下底板、以及上连接臂与下连接臂之间均采用耦合结构，使得连接臂的角度可以精确控制，从而上底板和下底板之间的距离也就可以精确控制，进而飞行器的倾转方向可以精确控制。

在一个实施例中，上连接臂、下连接臂与伸缩杆三者之间的耦合采用复合铰链连接。采用复合铰链连接可以简化耦合点的结构的同时，可以方便伸缩杆通过伸缩运动即可实现对上连接臂、下连接臂之间夹角的控制。

在一个实施例中，上连接臂与上底板、下连接臂与下底板之间的耦合采用球铰链连接。通过该连接方式可以灵活、准确、大角度的控制上底板和下底板的倾斜，进而方便控制飞行器任意方向的倾转。

在一个实施例中，所述上连接臂与下连接臂均由一组包括三根长度相等的连接杆构成，每组连接杆之间相互平行，且每组连接杆两端端点的连线呈等腰三角形；并且，在上连接臂与下连接臂耦合的一端，有两根长度相等的公共连接杆，所述公共连接杆构成等腰三角形的两个等边。这样构成的上连接臂或下连接臂，均包括两组平行四边形结构，该结构具有增力作用，使得与该组连接臂相邻的伸缩杆在协力改变该组连接臂的夹角时，两个伸缩杆的伸缩力以及位移沿等腰三角形的两个等边方向发生变化。优选地，为使结构简单，所述等腰三角形为等腰直角三角形。

在这个实施例中，两个公共连接杆可以是单独的连接杆，也可以是伸缩杆的一部分。当为单独的公共连接杆时，公共连接杆中作为等腰三角形底边的两个端点分别与相邻的两个伸缩杆耦合。上连接臂与下连接臂呈镜像对称，可以方便上连接臂与下连接臂的角度控制，并且容易获得上连接臂与下连接臂所呈角度与飞行器倾转方向的关系。由于构成上连接臂或下连接臂的连接杆相当于斜三棱柱的侧棱，且该斜三棱柱的底面为等腰三角形。在这样的结构中，构成上连接臂的三个连接杆，以及两根公共连接杆，形成了两组增力结构，每组增力结构是包括组成上连接臂的两个连接杆以及一个公共连接杆，它们形成了平行四边形的三条边。同样，下连接臂也包括这样的两组增力结构。这样的结构由于具有增力作用，使得伸缩杆用很小的力就可以控制伸缩，从而控制飞行器的倾转。在伸缩杆采用电机控制伸缩长度的情况下，可以实现用小电机对大的旋翼升力的方向的控制。

在一个实施例中，公开了另一种伸缩部件，该伸缩部件包括伸缩杆；所述伸缩杆的两端分别与上底板、下底板采用球铰链连接，通过伸缩运动改变自身的高度，以此改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变。

在这个实施例中，这种结构通过控制伸缩杆的长度变化直接控制上底板与下底板的距离的改变，进而实现飞行器倾转方向的改变，结构更为简单，飞行器的重量更轻。优选地，伸缩杆均匀分布，可以保持飞行器的稳定性。

在一个实施例中，不论旋翼飞行器的倾转机构的伸缩部件如何，其旋翼均包括上旋翼和下旋翼，所述第一电机为转子共轴的双电机；其中：所述上旋翼与第一电机的转子固定，所述下旋翼与第一电机的外壳固定，以使上旋翼和下旋翼共轴、转速相等且转向相反。

通过采用共轴反转的两个旋翼，使得两个旋翼在转动后，可以互相平衡其反扭矩，不用再增加反扭矩平衡结构，简化飞行器结构，而且能减小飞行器本身的重量。

在一个实施例中，进一步公开了伸缩杆的结构，其中，每个伸缩杆包括一个第二电机；所述第二电机的转子及轴，通过螺纹固连，通过轴的螺纹将电机的正反转运动变为伸缩杆的伸缩运动。

进一步地，将不同所述伸缩杆在下底板上沿顺时针或逆时针旋转到相同位置，第二电机朝向不变。若伸缩部件包括伸缩杆和连接臂组成，则第二电机的朝向在下底板所在的平面上呈顺时针或逆时针方向；若伸缩部件只需要伸缩杆，则第二电机的朝向均朝上或均朝下。

下面结合附图1-3，对本公开的一种旋翼飞行器倾转机构做进一步的说明。

在一个实施例中，如图1所示，该倾转机构包括机身、第一电机(3)以及上旋翼(1)和下旋翼(2)。其中，第一电机为转子共轴的双电机，转子共轴，其下电机外壳与上底板(4)固定。位于上方的上旋翼(1)和位于下方的下旋翼(2)，结构完全一样。上旋翼(1)与第一电机(3)的转子固定，下旋翼(2)与第一电机(3)的外壳固定。通电后，第一电机(3)上面电机的转子与第一电机(3)外壳有转速相等的且方向相反的转动，用转子轴驱动上旋翼(1)的转动，外壳驱动下旋翼(2)的转动，这样使得上旋翼(1)和下旋翼(2)共轴、转速相等且转向相反，飞行过程中可以互相抵消产生的扭矩。

机身包括上底板(4)，下底板(5)、支撑杆(6)、若干组连接臂、以及连接两组连接臂的伸缩杆(7)。其中，支撑杆(6)用于支撑和连接飞行器整体，是飞行器的主承力机构。为使飞行器保持平稳，连接臂均匀分布。为灵活控制，连接臂分为上连接臂和下连接臂，上下连接臂之间的角度可以通过伸缩杆(7)改变自身长度来改变，进而改变上下底板之间的距离，从而调节飞行器的倾转角度。

图2示意了四组连接臂与伸缩杆连接结构，本公开中单独提连接臂时是指将上连接臂和下连接臂耦合在一起的一组连接臂。从图中可以看出，四组连接臂均匀分布，每组连接臂包括上连接臂(8)和下连接臂(9)，上连接臂(8)和下连接臂(9)呈一定角度弯曲，连接两组连接臂的伸缩杆包括第二电机(10)包括转子及轴，它们通过螺纹固连，通过轴的螺纹将电机的正反转运动变为伸缩杆的伸缩运动。第二电机安装的方向可以任意，作为优选的，第二电机朝向组成顺时针或逆时针，可使控制更简单。图2示意了一种逆时针排列方式。

连接臂的组数不限于四组，三组以上即可。因而连接臂的组数可以是三组、五组、六组、七组、八组、十二组等等，但随着组数增加，结构将变得更加复杂，而组数少时，会降低飞行器的稳定性。

图3中，示意了一组连接臂的结构，该连接臂包括上连接臂和下连接臂。其中，上连接臂和下连接臂等长对称，均由3根连接杆构成，分别是A₁A₂，B₁B₂，C₁C₂，A₂A₃，B₂B₃，C₂C₃，它们在安装后，相互平行，并且构成上连接臂或下连接臂的3个连接杆两端的端点连线呈等腰直角三角形，即A₁B₁＝B₁C₁，A₂B₂＝B₂C₂，A₃B₃＝B₃C₃。上连接臂和下连接臂之间有两条独立的公共连接杆A₂B₂、B₂C₂，它们构成等腰直角三角形的腰。公共连接杆上作为等腰直角三角形斜边的两个端点A₂、C₂，分别与相邻的两个伸缩杆连接。这样上连接臂包括两组平行四边形，分别是A₁A₂B₂B₁、B₁B₂C₂C₁；同样，下连接臂也包括两组平行四边形，而平行四边形具有增力结构，即：这样的结构可以用很小的力便可改变连接臂的夹角，故伸缩杆可以使用很小的拉力或推力实现对很大的旋翼升力的方向的控制。因此，第二电机可以选用小电机，这样同时可以减轻整个飞行器的重量。

另外，从图1可以看出下底板(4)中间有网格空隙，在一种应用方式中，载重和电池等放置或者悬挂在下底板(4)上。

本公开还提供了另一种旋翼飞行器倾转机构，该倾转机构包括机身、第一电机以及旋翼；其中：所述旋翼与第一电机相连，所述第一电机设置在机身上；所述机身包括上底板，下底板以及伸缩杆。为保持飞行器的稳定性，伸缩杆均匀分布在上下底板之间，通过伸缩运动改变伸缩杆的长度，直接改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变，结构更为简单，飞行器的重量更轻。

进一步地，伸缩杆具有第三电机，其转子及轴，通过螺纹固连，通过轴的螺纹将电机的正反转运动变为伸缩杆的伸缩运动。而为了便于精准、灵活、大角度的控制上下底板的移动，伸缩杆的两端分别与上底板、下底板采用球铰链连接。为方便获得伸缩杆距离变化与飞行器倾转角度之间的关系，可以使得控制简单，所述第三电机的朝向相同。

以上对本公开进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。

Claims (9)

1.一种旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：

所述倾转机构包括机身、第一电机以及旋翼；其中：

所述旋翼与第一电机相连，所述第一电机设置在机身上；

所述机身包括上底板、下底板、支撑杆、伸缩部件，其中：

所述支撑杆设置在上底板和下底板之间，用于支撑连接上底板和下底板；

所述伸缩部件能够改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变；

所述伸缩部件包括连接臂、伸缩杆；

所述连接臂自身能够形成夹角，所述连接臂的两端分别连接上底板与下底板；

每两组连接臂之间使用伸缩杆连接；

所述伸缩杆通过伸缩运动改变自身长度，进而改变与其相连的两组连接臂各自的夹角，并以此改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变。

2.根据权利要求1所述的倾转机构，其特征在于：

每组连接臂包括上连接臂、下连接臂，且上连接臂与下连接臂呈镜面对称；

每组上连接臂一端、下连接臂的一端与伸缩杆的一端三端复合耦合，所述上连接臂另一端与上底板耦合，所述下连接臂的另一端与下底板耦合；

伸缩杆的另一端与另一组连接臂中的上连接臂一端、下连接臂一端耦合。

3.根据权利要求2所述的倾转机构，其特征在于：

所述上连接臂、下连接臂与伸缩杆三者之间的耦合采用复合铰链连接。

4.根据权利要求2所述的倾转机构，其特征在于：

所述上连接臂与上底板、下连接臂与下底板之间的耦合采用球铰链连接。

5.根据权利要求3所述的倾转机构，其特征在于：

所述上连接臂与下连接臂均由一组包括三根长度相等的连接杆构成，每组连接杆之间相互平行，且每组连接杆两端端点的连线呈等腰三角形；

并且，在上连接臂与下连接臂耦合的一端，有两根长度相等的公共连接杆，所述公共连接杆构成等腰三角形的两个等边。

6.根据权利要求1所述的倾转机构，其特征在于：

所述伸缩部件包括伸缩杆；

所述伸缩杆的两端分别与上底板、下底板采用球铰链连接，通过伸缩运动改变自身的高度，以此改变上底板与下底板的距离，进而实现飞行器倾转方向的改变。

7.根据权利要求1-6任一所述的倾转机构，其特征在于：

所述旋翼包括上旋翼和下旋翼，所述第一电机为转子共轴的双电机；其中：

所述上旋翼与第一电机的转子固定，所述下旋翼与第一电机的外壳固定，以使上旋翼和下旋翼共轴、转速相等且转向相反。

8.根据权利要求1或6所述的倾转机构，其特征在于：

所述伸缩杆包括第二电机；

所述第二电机的转子及轴，通过螺纹固连，通过轴的螺纹将电机的正反转运动变为伸缩杆的伸缩运动。

9.根据权利要求8所述的倾转机构，其特征在于：

将不同所述伸缩杆在下底板上沿顺时针或逆时针旋转到相同位置，第二电机朝向不变。