CN107891978B - 传动机构与倾转旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动机构，涉及无人机技术领域，包括垂直间隔设置的第一轴与第二轴，所述第一轴上同轴固接有主动齿轮，所述第二轴上同轴安装有与所述主动齿轮相啮合的传动齿轮，所述传动机构还包括沿着所述第二轴的径向设置的第三轴，所述第三轴由控制组件控制而围绕所述第二轴转动，所述第三轴上同轴安装有与所述传动齿轮相啮合的从动齿轮。本发明解决了现有技术中传动机构不能局部倾转的技术问题，本发明传动机构能够在保持正常传动的情况下快速的实现机构的倾转，本发明传动机构结构简单，结构紧凑，受到的陀螺效应较小，安全性强，应用领域广泛。

Description

传动机构与倾转旋翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种可倾转的传动机构以及设有该传动机构的倾转旋翼无人机。

背景技术

无人机中，旋翼无人机可以垂直起飞与降落，但是飞行速度不如固定翼飞机，远航能力差，固定翼无人机虽然远航能力强，飞行速度快，但是起飞与降落都需要很长的跑道来实现，结合两者的优缺点，人们制造出倾转旋翼无人机，倾转旋翼无人机的旋翼方位可以倾转，从而实现在旋翼无人机与固定翼无人机之间的转换。

现有的倾转旋翼无人机的倾转部分为驱动电机、传动机构和旋翼，旋翼的倾转通过转动整个倾转部分来实现，这样倾转部分与倾转旋翼无人机的主体连接的部分容易造成磨损，尤其是连接驱动电机的线路很容易弯折损坏。此外，由于倾转部分质量较大，因此，在旋翼转动时倾转部分受到的陀螺效应较大，容易出现安全事故。陀螺效应为重力对高速旋转中的物体产生的对支撑点的力矩不会使其发生倾倒，而发生小角度的进动。

发明内容

针对以上缺陷，本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种传动机构，此传动机构能够在保持正常传动的情况下快速的实现机构的倾转，此传动机构结构简单，结构紧凑，受到的陀螺效应较小，安全性强，应用领域广泛；本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种倾转旋翼无人机，此倾转旋翼无人机可以减少陀螺效应所带来的安全事故同时还减少了内部线路的磨损，提高了安全性能以及使用寿命。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种传动机构，包括垂直间隔设置的第一轴与第二轴，所述第一轴上同轴固接有主动齿轮，所述第二轴上同轴安装有与所述主动齿轮相啮合的传动齿轮，所述传动机构还包括沿着所述第二轴的径向设置的第三轴，所述第三轴由控制组件控制而围绕所述第二轴转动，所述第三轴上同轴安装有与所述传动齿轮相啮合的从动齿轮。

其中，所述第一轴与所述第二轴位于同一平面内。

其中，所述第一轴与所述第三轴位于同一平面内。

其中，所述第三轴包括连接套与从动轴，所述从动轴转动安装在所述连接套内。

其中，所述第二轴上套接有转套，所述连接套安装在所述转套上。

其中，所述主动齿轮、所述传动齿轮、所述从动齿轮均为锥形齿轮。

其中，所述控制组件包括与所述第二轴同轴间隔设置的旋转轴，所述旋转轴径向固接有摇臂，所述摇臂与所述连接套通过连接件固定连接。

其中，控制组件还包括控制所述旋转轴转动的驱动组件以及锁紧旋转轴的锁紧组件。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：

一种倾转旋翼无人机，包括通过传动机构连接的电机与旋翼，该传动机构为上述技术方案一种倾转旋翼无人机，包括通过传动机构连接的电机与旋翼，该传动机构为技术方案一中所述的传动机构。

其中，所述电机与所述第二轴通过固定板连接。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明一种传动机构包括垂直间隔设置的第一轴与第二轴，第一轴上同轴安装有主动齿轮，第二轴上同轴安装有与主动齿轮相啮合的传动齿轮，第二轴上径向安装有围绕第二轴转动的第三轴，第三轴上同轴安装有与传动齿轮相啮合的从动齿轮，从而实现了传动机构在传递动力的同时还具备倾转功能，扩展了传动机构的应用领域，倾转的部分只有第三轴以及从动齿轮部分，使得机构整体所受的陀螺效应小。

由于第一轴与第二轴位于同一平面内，使得传动结构更加紧凑，方便传动部件的选用，保证了传动的稳定性，方便传动数据的计算。

由于第一轴与第三轴位于同一平面内，这样第一轴与第三轴均与第二轴垂直，从而进一步提高了传动机构结构的紧凑性，传动的效率以及稳定性得以提高，并且使得传动机构整体更加标准化，便于后续的数据计算以及后续部件的选用。

由于一种倾转旋翼无人机，包括通过传动机构连接的电机与旋翼，该传动机构为技术方案一中所述的传动机构，从而避免了电机与倾转旋翼无人机的连接部分在倾转时所造成的线路故障等问题，增强了倾转旋翼无人机的使用寿命，减少了陀螺效应带来的影响，提升了整体的安全性。

综上所述，本发明传动机构与倾转旋翼无人机所要解决的一个问题是传动机构不能局部倾转的技术问题，传动机构能够在保持正常传动的情况下快速的实现机构的倾转，此传动机构受到的陀螺效应较小，安全性强，应用领域广泛；本发明传动机构与倾转旋翼无人机所要解决的另一个问题是提供一种安装有上述传动机构的倾转旋翼无人机，避免了电机与倾转旋翼无人机的连接部分在倾转时所造成的线路故障等问题，该倾转旋翼无人机增强了倾转旋翼无人机的使用寿命，减少了陀螺效应带来的影响，提升了整体的安全性。

附图说明

图1是本发明传动机构结构示意图；

图2是本发明传动机构的第一轴与第三轴同轴时的结构示意图；

图3是本发明传动机构的第一轴与第三轴垂直时的结构示意图；

图4是图2已连接电机与旋翼的结构示意图；

图中：10-第一轴，11-主动齿轮，20-第二轴，21-传动齿轮，30-第三轴，31-从动齿轮，32-转套，301-连接套，302-从动轴，4-控制组件，41-旋转轴，42-摇臂，43-连接件，5-电机，6-旋翼，7-固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

实施例一：

如图1、图2以及图3共同所示，一种传动机构，包括垂直间隔设置的第一轴10与第二轴20，第一轴10与第二轴20可以在同一平面内的垂直关系，但不会相接触，也可以是不同平面的空间垂直关系，第一轴10上同轴安装有主动齿轮11，第二轴20上同轴安装有与主动齿轮11相啮合的传动齿轮21，传动机构还包括沿着第二轴20的径向设置的第三轴30，即第三轴与第二轴位于同一平面内且相互垂直，第三轴30由控制组件4控制而围绕第二轴20转动，第三轴30上同轴安装有与传动齿轮21相啮合的从动齿轮31，第一轴10通过主动齿轮11与传动齿轮21的啮合实现与第二轴20的传动连接，第二轴20通过传动齿轮21与从动齿轮31的啮合实现与第三轴30的传动连接，即主动齿轮11、从动齿轮31同时与传动齿轮21相啮合，动力源通过驱动第一轴10转动来实现动力输入，并通过从动齿轮31和/或第三轴30来实现动力输出以达到动力传递的目的，此刻的从动齿轮31和/或第三轴30围绕自身轴向自转，从而实现该传动机构的传动功能。从动齿轮31和/或第三轴30围绕第二轴20转动来实现从动齿轮31和/或第三轴30的公转，从动齿轮31和/或第三轴30的自转与公转可以同时进行并且不会产生相互限制的干涉，从动齿轮31和/或第三轴为动力输出端，从动齿轮31和/或第三轴30围绕第二轴20公转以此来实现对传动机构的动力输出方向的调整，从动齿轮31和/或第三轴30的公转由控制组件4来控制实现，从动齿轮31和/或第三轴30在自转的同时可以依靠控制组件4驱动第三轴30转动而实现从动齿轮31和/或第三轴30的公转，从而实现该传动机构的局部可倾转功能。第二轴20与第一轴10的相对位置是固定的，传动机构的倾转角度由控制组件4控制并且受到主动齿轮11、传动齿轮21、从动齿轮31三者的规格影响，即在主动齿轮11与从动齿轮31不会发生干涉的前提下，传动机构倾转的角度在可实现范围内完全受到控制组件4的控制，只要可以给第三轴30提供足够的转动力以及可以在第三轴30停止转动时对其进行锁止的机构均可以作为控制组件4使用。本实施方式优选锥形齿轮作为主动齿轮11、传动齿轮21、从动齿轮31,锥形齿轮标准化高，方便部件选用以及传动数据的计算，其他可以达到此类效果的齿轮均在本发明的保护范围内。

如图1所示，本实施方式中第二轴20上套接有转套32，转套32转动连接于第二轴20并且固定连接于第三轴30的一端，第三轴30的另一端固定连接从动齿轮31以使从动齿轮31可围绕第二轴20转动的同时远离主动齿轮21。本实施方式中第三轴30包括固定连接转套32的连接套301和固定连接从动齿轮31的从动轴302。本实施方式中连接套301系具有内孔的管状，从动轴302借助轴承转动安装在连接套301内。如此设置，保证了第三轴30自转的同时还具备围绕第二轴20公转的能力，连接套301依靠转套32在第二轴20上的转动连接保证了机构整体的稳定性以及牢固性。

如图1和图2共同所示传动机构的第一轴10与第三轴30同轴时的结构示意图，第一轴10与第三轴30分别与第二轴20在同一平面内垂直，第一轴10沿第三轴30的径向方向设置，从而使得传动结构更加紧凑，方便传动零部件的选用，保证了传动的稳定性，方便传动效率等问题的计算。

如图3所示传动机构的第一轴10与第三轴30垂直时的结构示意图，第一轴10与第三轴30位于同一平面内，且第一轴10与第三轴30分别与第二轴20在同一平面内垂直，从而进一步提高了传动机构结构的紧凑性，传动的效率以及稳定性得以提高，并且使得传动机构整体更加标准化，便于后续的数据计算以及后续零部件的选用。

图1、图2以及图3共同所示，控制组件4包括与第二轴20同轴间隔设置的旋转轴41，旋转轴41径向固接有摇臂42，摇臂42与连接套301通过连接件43固定连接，通过控制旋转轴41转动可以带动摇臂42转动，来实现连接套301围绕第二轴20同步转动，即通过控制旋转轴41的转动与停止即可实现传动机构的倾转。本实施方式中的旋转轴41与第二轴20的相对位置是固定的，即旋转轴41只能自转而不能公转。本实施方式中第二轴20、转套32、连接套301、连接件43、摇臂42、以及旋转轴41位于同一平面内，且，摇臂42与连接套301平行设置，第二轴20和连接件43和旋转轴41均垂直摇臂42和/或连接套301设置。摇臂42上与连接件43连接的位置远离旋转轴41，以此来保证摇臂42在控制组件4控制第三轴30转动的过程中可以提供足够的力臂，本实施方式中所用到的连接件43为螺钉，螺钉插装在摇臂42上且螺纹连接在连接套301上，控制组件4还包括控制旋转轴41转动的驱动组件以及锁紧旋转轴41的锁紧组件，驱动组件与锁紧组件共同作用在旋转轴41上，二者既可以组合使用也可以单独控制，在驱动组件驱动旋转轴41转动结束后，锁紧组件锁紧旋转轴41，在需要驱动旋转轴41转动时，锁紧组件提前释放旋转轴41，驱动组件与锁紧组件可以通过待驱动器的步进电机来实现，其他的常规实现方式也在本发明的保护范围内。

实施例二：

一种倾转旋翼无人机，包括通过上述传动机构连接的电机5与旋翼6，传动机构的第一轴10与电机5同轴连接，传动机构的第三轴30与旋翼6的桨毂同轴连接，倾转旋翼无人机的旋翼6水平转动时，可以实现倾转旋翼无人机的垂直起飞降落，旋翼6竖直转动时，可以实现倾转旋翼无人机的高速高效巡航，旋翼6与电机5通过可倾转的传动机构实现传动连接，通过可倾转传动机构的第三轴30围绕第二轴20转动来实现旋翼6在水平面旋转与在竖直面旋转间来回调整，并且在旋翼6倾转的过程中自身始终是转动的，实现了在动力不间断的情况下可以实现旋翼6倾转而电机5本身不倾转，避免了电机5与倾转旋翼无人机的连接部分在倾转时所造成的线路故障等问题，增强了倾转旋翼无人机的使用寿命，减少了陀螺效应的影响，提升了整体的安全性，本实施方式中，电机5与第二轴20均固定在固定板7上，即实现第一轴10与第二轴20的相对位置的固定，以此来保证装置整体的稳定性。

需要注意的是，在上述第一、二实施方式中，从动轴302借助轴承转动安装在连接套301内用以实现从动齿轮31与连接套301的连接，在其他实施方式中，从动齿轮31可直接借助轴承转动安装在连接套301的外表面，此时连接套301可设置成杆状。在上述第一、二实施方式中，从动齿轮31与从动轴302一体成型，第三轴30包括从动轴302与连接套301而呈两件式设置，在其他实施方式中，第三轴30系一体成型，且与从动齿轮31分体设置，此时，第三轴30的相对两端分别固定连接转套32和转动连接从动齿轮31，即，第三轴30不随从动齿轮31自转。在上述第一、二实施方式中，第三轴30的从动轴302凸伸出从动齿轮31的外表面(参图4所示)用以固定安装旋翼6，在其他实施方式中，旋翼6可借助螺钉直接固定连接从动齿轮31。在上述第一、二实施方式中，第二轴20上转动安装传动齿轮21，在其他实施方式中，第二轴20上亦可固定安装传动齿轮21。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种传动机构，其特征为：包括垂直间隔设置的第一轴与第二轴，所述第一轴上同轴固接有主动齿轮，所述第二轴上同轴安装有与所述主动齿轮相啮合的传动齿轮，所述传动机构还包括沿着所述第二轴的径向设置的第三轴，所述第三轴由控制组件控制而围绕所述第二轴转动，所述第三轴上同轴安装有与所述传动齿轮相啮合的从动齿轮；所述第三轴包括连接套与从动轴，所述从动轴转动安装在所述连接套内；所述第二轴上套接有转套，所述连接套固接在所述转套上。

2.如权利要求1所述的一种传动机构，其特征为：所述第一轴与所述第二轴位于同一平面内。

3.如权利要求1所述的一种传动机构，其特征为：所述第一轴与所述第三轴位于同一平面内。

4.如权利要求1至3任一权利要求所述的一种传动机构，其特征为：所述主动齿轮、所述传动齿轮、所述从动齿轮均为锥形齿轮。

5.如权利要求1所述的一种传动机构，其特征为：所述控制组件包括与所述第二轴同轴间隔设置的旋转轴，所述旋转轴径向固接有摇臂，所述摇臂与所述连接套通过连接件固定连接。

6.如权利要求5所述的一种传动机构，其特征为：控制组件还包括控制所述旋转轴转动的驱动组件以及锁紧所述旋转轴的锁紧组件。

7.一种倾转旋翼无人机，包括通过传动机构连接的电机与旋翼，其特征为：该传动机构为权利要求1至6任一权利要求所述的传动机构。

8.如权利要求7所述的一种倾转旋翼无人机，其特征为：所述电机与所述第二轴通过固定板连接。