CN108001678B - 一种用于无人机的可变旋翼连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无人机的可变旋翼连接装置，包括用于连接旋翼马达驱动轴的驱动轴套，与驱动轴套一体连接的圆盘形底座以及与底座可拆卸压合连接的压紧端盖，所述底座与压紧端盖之间安装有至少两支旋翼，所述旋翼由桨叶和桨座组成，所述桨座上设置有两个安装孔和避让孔；所述安装孔与固定连接在所述底座上的固定杆插接固定；本发明通过设置多种旋翼组合安装的位置能够根据需要通过改变旋翼的数量来实现无人机的升力配置，以使得无人机能够适应更多的需求和环境。

Description

一种用于无人机的可变旋翼连接装置

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及多旋翼无人机，具体的说，是一种用于无人机的可变旋翼连接装置。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反复使用多次。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。

现有的无人机根据升力产生方式不同可以分为固定翼无人机和旋翼无人机，根据旋翼的多少可以分为单旋翼无人机和多旋翼无人机。无人机旋翼的大小和数量直接影响着无人机的升力大小和稳定性。单旋翼无人机通常具有较大的桨叶，能够产生较大的气动升力，比较容易控制，但是单旋翼的桨叶较长在飞行过程中需要较大力矩的马达驱动，因此，配合使用的马达质量和电池容量都相对较大，否则不能达到旋翼的驱动需求。进一步地，单旋翼虽然升力大，但阻力也大，在大机动和高速飞行时会有明显的局限性。多旋翼无人机通过多个较小的旋翼，根据无人机的重心分配升力比能够相对于单旋翼无人机更加稳定，具有更好的水平高速平飞和机动特性。综上所知，无人机的旋翼多少和旋翼大小都影响着无人机的飞行性能需要匹配不同扭矩和转速的马达。通常情况下无人机旋翼和马达都是一一对应的，否则会因转速和扭矩不兼容导致无人机性能差异大，稳定性差等问题，一般的无人机旋翼和马达一旦确定就不能更换，在不同环境下飞行只能选择对应的无人机进行，而不能在同一无人机上进行更换旋翼或者马达。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无人机的可变旋翼连接装置，用于解决现有技术中无人机的旋翼和马达都是一一对应，不能根据实际的飞行需要而进行更改无人机的升阻比的问题，从而使无人机具有多种动力匹配，适应不同的飞行任务。譬如，当无人机通常是执行空中照相任务时，其负载相对较轻，起飞重量小；但如果需要在夜晚执行照相或者摄像时，需要额外的进行空中照明或者摄像设备重量较大时就需要提供较大的升力才能完成，现有的无人机马达具有定制马达和通用马达两种，在相同的电压供应条件下有不同的最高转速和扭矩，采用本发明所述方案能够在不更换电池和无人机其他装置或者结构的情况下，通过简单更换无人机的旋翼即可实现无人机的升阻比变化，适应性的应用于不同的环境需要。

为了解决上述技术问题，实现上述技术效果，本发明通过下述技术方案实现：

一种用于无人机的可变旋翼连接装置，包括用于连接旋翼马达驱动轴的驱动轴套，与驱动轴套一体连接的圆盘形底座以及与底座可拆卸压合连接的压紧端盖，所述底座与压紧端盖之间安装有至少两支旋翼，所述旋翼由桨叶和桨座组成，所述桨座上设置有两个安装孔和避让孔；所述安装孔与固定连接在所述底座上的固定杆插接固定；所述固定杆由设置在底座上表面以圆心和上极点的连线作为0°刻度线，以顺时针方向在0°、90°、120°、180°、240°和270°靠近底座边缘位置分别设置有与桨座上设置的安装孔配合安装的第一固定杆组、第二固定杆组、第六固定杆组、第三固定杆组、第五固定杆组和第四固定杆组。

工作原理：

当需要对无人机的旋翼进行更换时，有三种安装方式，即：相对安装的两支旋翼，夹角呈180°；相邻两支旋翼夹角呈120°的三支旋翼的安装方式；以及相邻两支旋翼夹角呈90°的四支旋翼的安装方式。由于采用相同的马达驱动，在采用不同旋翼的数量和安装角度时能够改变旋翼的单位升力，具体如下：

第一种双旋翼：拆开压紧端盖和底座，将两支旋翼安装在第一固定杆组和第三固定杆组或者安装在第二固定杆组和第四固定杆组上。然后在将压紧端盖和底座安装紧固，其中紧固的方式可采用现有的法兰固定方式、扣条紧固方式等可拆卸紧固方式。

第二种三旋翼：第二种旋翼安装方式为三支旋翼分别安装在所述第一固定杆组、第六固定杆组和第五固定杆组上，安装和拆卸的方式与第一种双旋翼安装和拆卸方式相同。

第三种四旋翼：四旋翼的安装方式为相邻两支旋翼之间相互呈垂直状态，即将四支旋翼分别安装在第一固定杆组、第二固定杆组、第三固定杆组和第四固定杆组上。安装和拆卸方式与前述两种相同，由于旋翼的桨座的宽度大于第二固定杆组与第六固定杆组之间的距离，因此在安装四旋翼时，桨座会造成第六固定杆组与桨座发生干涉碰撞，因此，在桨座上设置有对应容纳相邻第六固定杆组的第一避让孔。同理，在安装在第四固定杆组上的桨座时，桨座上也设置有用于容纳相邻第五杆件的第二避让孔。

为了更好的实现本发明，进一步的固定桨座与底座，提高旋翼的稳定性，优选地，所述底座上表面一体连接有稳定盘，所述稳定盘上表面一体连接有锁紧器，所述稳定盘与底座为同心圆设置，锁紧器与稳定盘为同心圆设置且锁紧器圆周上设置有六个与桨座端口卡接的卡口。

工作原理：

根据两点确定一条直线，当桨座固定安装在任何一个固定杆组上均能够将旋翼固定，但根据三角形最具有稳定性的几何原理，在桨座的端头设置有用于卡接固定桨座端头的对应卡口，能够在桨座处形成三角形的受力支撑点，使桨叶固定效果更加好。

为了更好的提高锁紧器对桨座的紧固效果，再进一步优选地，所述桨座远离桨叶的一端呈锐角的V型尖角，所述卡口由第一卡口、第二卡口、第六卡口、第三卡口、第五卡口和第四卡口组成；所述第一卡口、第二卡口、第六卡口、第三卡口、第五卡口和第四卡口顶角的顶点与锁紧器圆心连线所在直线分别与所述0°刻度线、以顺时针方向旋转的90°、120°、180°、240°和270°所在直线重合且与对应桨座紧密卡接。

为了提高压紧端盖与底座对旋翼的固定作用，进一步优选，所述压紧端盖靠近底座的一面上设置有与所述固定杆位置相对应的半球形凸点，所述凸点的最大高度与固定杆的高度之和小于所述桨座的厚度。

由于凸点为半球状，因此凸点能够嵌入在桨座的安装孔内，其一能够实现定位校准，其二能够进一步的对桨座实现固定。

为了方便旋翼的更换，本发明优选采用下述方案进行：所述压紧端盖圆心处设置有通孔，所述锁紧器圆心处设置有锁紧螺孔，所述锁紧螺孔内安装有贯穿所述通孔将压紧端盖、桨座和底座固定连接的锁紧螺杆。

更进一步优选，所述锁紧螺杆的螺杆头呈等边三角形。

再进一步优选，所述驱动轴套上还设置有锁紧螺钉。

更进一步优选地，所述避让孔由设置在所述安装孔两侧的第一避让空和第二避让孔组成；所述第一避让孔与安装孔的距离与第六固定杆组和第二固定杆组之间的相邻固定杆距离相适应；所述第二避让孔与安装孔的距离与第五固定杆组和第四固定杆组之间的相邻固定杆距离相适应。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过设置多种旋翼组合安装的位置能够根据需要通过改变旋翼的数量来实现无人机的升力配置，以使得无人机能够适应更多的需求和环境。

（2）由于在压紧端盖上设置有半球状的与固定杆组的凸点，因此凸点能够嵌入在桨座的安装孔内，其一能够实现定位校准，其二能够进一步的对桨座实现固定。

附图说明

图1为底座的俯视结构示意图；

图2为旋翼的结果示意图；

图3为本发明的装配结构示意图；

图4为锁紧器的结构示意图；

图5为不带压紧端盖的双旋翼安装结构示意图；

图6为不带压紧端盖的三旋翼安装结构示意图；

图7为带压紧端盖的三旋翼结构示意图；

图8为不带压紧端盖的四旋翼结构示意图；

其中1-锁紧螺杆；2-压紧端盖；21-凸点；3-底座；301-第一固定杆组；302-第二固定杆组；303-第三固定杆组；304-第四固定杆组；305-第五固定杆组；306-第六固定杆组；31-稳定盘；32-锁紧器；321-第一卡口；322-第二卡口；323-第三卡口；324-第四卡口；325-第五卡口；326-第六卡口；33-锁紧螺孔；4-驱动轴套；41-锁紧螺钉；5-旋翼；51-桨叶；52-桨座；521-第一避让孔；522-安装孔；523-第二避让孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1-3、6-8所示，一种用于无人机的可变旋翼连接装置，包括用于连接旋翼马达驱动轴的驱动轴套4，与驱动轴套4一体连接的圆盘形底座3以及与底座3可拆卸压合连接的压紧端盖2，所述底座3与压紧端盖2之间安装有至少两支旋翼5，所述旋翼5由桨叶51和桨座52组成，所述桨座52上设置有两个安装孔522和避让孔；所述安装孔522与固定连接在所述底座3上的固定杆插接固定；所述固定杆由设置在底座3上表面以圆心和上极点的连线作为0°刻度线，以顺时针方向在0°、90°、120°、180°、240°和270°靠近底座3边缘位置分别设置有与桨座52上设置的安装孔522配合安装的第一固定杆组301、第二固定杆组302、第六固定杆组306、第三固定杆组303、第五固定杆组305和第四固定杆组304。

工作原理：

当需要对无人机的旋翼5进行更换时，有三种安装方式，即：相对安装的两支旋翼5，夹角呈180°；相邻两支旋翼5夹角呈120°的三支旋翼5的安装方式；以及相邻两支旋翼5夹角呈90°的四支旋翼5的安装方式。由于采用相同的马达驱动，在采用不同旋翼的数量和安装角度时能够改变旋翼的单位升力，具体如下：

第一种双旋翼：拆开压紧端盖2和底座3，将两支旋翼5安装在第一固定杆组301和第三固定杆组303或者安装在第二固定杆组302和第四固定杆组304上。然后在将压紧端盖2和底座3安装紧固，其中紧固的方式可采用现有的法兰固定方式、扣条紧固方式等可拆卸紧固方式。

第二种三旋翼：第二种旋翼5安装方式为三支旋翼5分别安装在所述第一固定杆组301、第六固定杆组306和第五固定杆组305上，安装和拆卸的方式与第一种双旋翼安装和拆卸方式相同。

第三种四旋翼：四旋翼的安装方式为相邻两支旋翼5之间相互呈垂直状态，即将四支旋翼5分别安装在第一固定杆组301、第二固定杆组302、第三固定杆组303和第四固定杆组304上。安装和拆卸方式与前述两种相同，由于旋翼5的桨座52的宽度大于第二固定杆组302与第六固定杆组306之间的距离，因此在安装四旋翼时，桨座52会造成第六固定杆组306与桨座52发生干涉碰撞，因此，在桨座52上设置有对应容纳相邻第六固定杆组306的第一避让孔521。同理，在安装在第四固定杆组304上的桨座52时，桨座52上也设置有用于容纳相邻第五杆件305的第二避让孔523。

实施例2：

为了更好的实现本发明，进一步的固定桨座52与底座3，提高旋翼5的稳定性，在实施例1的结构和原理基础上，进一步结合附图4-8所示，本实施例中，所述底座3上表面一体连接有稳定盘31，所述稳定盘31上表面一体连接有锁紧器32，所述稳定盘31与底座3为同心圆设置，锁紧器32与稳定盘31为同心圆设置且锁紧器31圆周上设置有六个与桨座52端口卡接的卡口。

工作原理：

根据两点确定一条直线，当桨座52固定安装在任何一个固定杆组上均能够将旋翼5固定，但根据三角形最具有稳定性的几何原理，在桨座52的端头设置有用于卡接固定桨座52端头的对应卡口，能够在桨座52处形成三角形的受力支撑点，使桨叶51固定效果更加好。

为了更好的提高锁紧器31对桨座52的紧固效果，再进一步优选地，所述桨座52远离桨叶51的一端呈锐角的V型尖角，所述卡口由第一卡口321、第二卡口322、第六卡口326、第三卡口323、第五卡口325和第四卡口324组成；所述第一卡口321、第二卡口322、第六卡口326、第三卡口323、第五卡口325和第四卡口324顶角的顶点与锁紧器32圆心连线所在直线分别与所述0°刻度线、以顺时针方向旋转的90°、120°、180°、240°和270°所在直线重合且与对应桨座52紧密卡接。

为了提高压紧端盖2与底座3对旋翼5的固定作用，进一步优选，所述压紧端盖2靠近底座3的一面上设置有与所述固定杆位置相对应的半球形凸点，所述凸点的最大高度与固定杆的高度之和小于所述桨座52的厚度。

由于凸点为半球状，因此凸点能够嵌入在桨座52的安装孔522内，其一能够实现定位校准，其二能够进一步的对桨座52实现固定，

为了方便旋翼5的更换，本发明优选采用下述方案进行：所述压紧端盖2圆心处设置有通孔，所述锁紧器32圆心处设置有锁紧螺孔33，所述锁紧螺孔33内安装有贯穿所述通孔将压紧端盖2、桨座52和底座3固定连接的锁紧螺杆1。

本实施例中，所述锁紧螺杆1的螺杆头呈等边三角形。

本实施例中，所述驱动轴套4上还设置有锁紧螺钉41。

本实施例中，所述避让孔由设置在所述安装孔522两侧的第一避让空521和第二避让孔523组成；所述第一避让孔521与安装孔522的距离与第六固定杆组306和第二固定杆组302之间的相邻固定杆距离相适应；所述第二避让孔523与安装孔522的距离与第五固定杆组305和第四固定杆组304之间的相邻固定杆距离相适应。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于无人机的可变旋翼连接装置，包括用于连接旋翼马达驱动轴的驱动轴套（4），与驱动轴套（4）一体连接的圆盘形底座（3）以及与底座（3）可拆卸压合连接的压紧端盖（2），所述底座（3）与压紧端盖（2）之间安装有至少两支旋翼（5），其特征在于：所述旋翼（5）由桨叶（51）和桨座（52）组成，所述桨座（52）上设置有两个安装孔（522）和避让孔；所述安装孔（522）与固定连接在所述底座（3）上的固定杆插接固定；所述固定杆由设置在底座（3）上表面以圆心和上极点的连线作为0°刻度线，以顺时针方向在0°、90°、120°、180°、240°和270°靠近底座（3）边缘位置分别设置有与桨座（52）上设置的安装孔（522）配合安装的第一固定杆组（301）、第二固定杆组（302）、第六固定杆组（306）、第三固定杆组（303）、第五固定杆组（305）和第四固定杆组（304）；

所述底座（3）上表面一体连接有稳定盘（31），所述稳定盘（31）上表面一体连接有锁紧器（32），所述稳定盘（31）与底座（3）为同心圆设置，锁紧器（32）与稳定盘（31）为同心圆设置且锁紧器（32）圆周上设置有六个与桨座（52）端口卡接的卡口；

所述桨座（52）远离桨叶（51）的一端呈锐角的V型尖角，所述卡口由第一卡口（321）、第二卡口（322）、第六卡口（326）、第三卡口（323）、第五卡口（325）和第四卡口（324）组成；所述第一卡口（321）、第二卡口（322）、第六卡口（326）、第三卡口（323）、第五卡口（325）和第四卡口（324）顶角的顶点与锁紧器（32）圆心连线所在直线分别与所述0°刻度线、以顺时针方向旋转的90°、120°、180°、240°和270°所在直线重合且与对应桨座（52）紧密卡接。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的可变旋翼连接装置，其特征在于：所述压紧端盖（2）靠近底座（3）的一面上设置有与所述固定杆的位置相对应的半球形凸点，所述凸点的最大高度与固定杆的高度之和小于所述桨座（52）的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人机的可变旋翼连接装置，其特征在于：所述压紧端盖（2）圆心处设置有通孔，所述锁紧器（32）圆心处设置有锁紧螺孔（33），所述锁紧螺孔（33）内安装有贯穿所述通孔将压紧端盖（2）、桨座（52）和底座（3）固定连接的锁紧螺杆（1）。

4.根据权利要求3所述的一种用于无人机的可变旋翼连接装置，其特征在于：所述锁紧螺杆（1）的螺杆头呈等边三角形。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人机的可变旋翼连接装置，其特征在于：所述驱动轴套（4）上还设置有锁紧螺钉（41）。

6.根据权利要求1所述的一种用于无人机的可变旋翼连接装置，其特征在于：所述避让孔由分别设置在所述安装孔（522）两侧的第一避让孔（521）和第二避让孔（523）组成；所述第一避让孔（521）与安装孔（522）的距离与第六固定杆组（306）和第二固定杆组（302）之间的相邻固定杆距离相适应；所述第二避让孔（523）与安装孔（522）的距离与第五固定杆组（305）和第四固定杆组（304）之间的相邻固定杆距离相适应。

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