CN109050884A - 一种自动变距的螺旋桨旋翼头以及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，公开了一种自动变距的螺旋桨旋翼头。本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头包括动力电机以及主轴，所述主轴上依次套设有桨横轴、弹簧、滑动臂，所述弹簧两端分别与所述桨横轴以及所述滑动臂抵持，所述滑动臂滑动设于所述主轴上，还包括一对螺旋桨、一对桨夹头，一对所述桨夹头分别套设于所述桨横轴两端，一对所述螺旋桨分别与所述桨夹头固定连接；一对离心臂，一个所述离心臂一端转动设置于所述滑动臂的一侧，另一端与所述桨夹头转动连接。本发明的无人机包括机体以及上述的自动变距的螺旋桨旋翼头。本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头以及无人机可自动、实时的实现螺旋桨螺距的调节，始终保持高效飞行状态。

Description

一种自动变距的螺旋桨旋翼头以及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种自动变距的螺旋桨旋翼头以及无人机。

背景技术

近年来，随着无人机应用的推广，应用领域不断拓展，不同行业不同领域对无人机的应用需求各不相同。市场上现有的无人机产品按结构形态和飞行原理可分为固定翼无人机、多轴无人机等，它们各有优点。

但是，现有的无人机产品，其螺旋桨均为固定螺距，只能在某个固定的速度下才能达到最高效率，然而飞行器在整个飞行周期中，飞行速度是由慢到快然后又由快到慢的动态变化过程，甚至根据需要还会时快时慢飞行，这样螺旋桨的效率自然不能始终保持最佳效率。

因此，设计一款可以根据无人机的飞行速度对螺旋桨的螺距进行实时调整的无人机具有十分重要的意义，可以在整个飞行的过程中保持最佳效率工作，还能提高无人机的负重能力，延长单次飞行时长，电机或发动机的使用寿命也会得到不同程度的提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种自动变距的螺旋桨旋翼头，可根据飞行速度实时、自动调节螺旋桨的螺距。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供一种可实时、自动调节螺旋桨螺距的无人机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自动变距的螺旋桨旋翼头，包括动力电机以及通过所述动力电机驱动的主轴，其特征在于，沿远离于所述动力电机的方向上，所述主轴上依次套设有桨横轴、弹簧、滑动臂，所述弹簧两端分别与所述桨横轴以及所述滑动臂抵持，所述滑动臂滑动设于所述主轴上，其可靠近或远离所述桨横轴移动，还包括一对螺旋桨以及一对桨夹头，一对所述桨夹头分别转动套设于所述桨横轴两端，一对所述螺旋桨分别与对应的所述桨夹头固定连接；一对以所述主轴的轴线对称设置的离心臂，一个所述离心臂一端转动设置于所述滑动臂的一侧，另一端与其中一个所述桨夹头转动连接，另一个所述离心臂一端转动设置于所述滑动臂的另一侧，另一端与其中另一个所述桨夹头转动连接。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括弹簧调节套，所述弹簧调节套设于所述弹簧与所述滑动臂之间，所述弹簧调节套一端与所述滑动臂固定连接，另一端与所述弹簧抵持。

作为上述技术方案的进一步改进，所述弹簧调节套与所述滑动臂通过螺纹固定连接，通过拧动所述弹簧调节套和/或所述滑动臂可以调节所述弹簧调节套与所述滑动臂之间的旋合长度，进而调整所述弹簧的弹力。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括定位环，所述定位环套设于所述主轴上，且所述定位环设于所述滑动臂的上端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述桨横轴包括桨套筒以及设于所述桨套筒两端的连接轴，所述桨横轴两端的两个所述桨夹头分别转动套设于两个所述连接轴上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述离心臂两端分别通过螺钉与所述滑动臂以及所述桨夹头连接，且所述离心臂两端均可绕螺钉转动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑动臂两端分别设有转动槽，所述离心臂的一端嵌入所述转动槽内，所述滑动臂上设有第一过孔，所述离心臂嵌入所述转动槽一端上设有第二过孔，所述第一过孔与所述第二过孔的轴线在同一直线上，所述螺钉穿过所述第一过孔以及所述第二过孔，以将所述滑动臂与所述离心臂连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述离心臂与所述桨夹头连接一端设有安装孔，所述安装孔内安装有转动轴承，所述桨夹头上设有第三过孔，所述第三过孔与所述转动轴承的轴线位于同一直线上，所述螺钉穿过所述转动轴承以及所述第三过孔，以将所述桨夹头与所述离心臂连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述离心臂与所述桨夹头之间还设有离心臂连接套，所述离心臂连接套上设有第四过孔，所述第四过孔的轴线与所述第三过孔的轴线位于同一直线上，所述螺钉穿过所述转动轴承、所述第四过孔以及所述第三过孔。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种无人机，包括机体，所述机体上固设有如上所述的自动变距的螺旋桨旋翼头。

本发明的有益效果是：

本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头，当马达转速升高时，离心臂在离心力的作用下，向外摆动，从而带动两端的两个螺旋桨以及两个桨夹头发生绕桨横轴转动，进而减小螺旋桨螺距，与此同时，螺旋桨反作用于离心臂，给离心臂一个向下的力，使滑动臂向下滑动，弹簧被压缩，马达速度持续增大，直至弹簧被压缩到极限位置；当马达转速减小时，在弹簧的回复力作用下，滑动臂又向上滑动，离心力减小，离心臂向内回摆，使得螺旋桨螺距增大。本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头可以自动、实时的对螺旋桨的螺距进行调节，使飞行效率始终保持在高效状态。

本发明的无人机采用上述的自动变距的螺旋桨旋翼头，可以始终保持的高效率状态下飞行，能够提高无人机的负重能力、飞行时长以及电机或发动机的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头的拆分结构示意图；

图2是图1的局部放大结构示意图；

图3(a)是本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头低速状态下的局部结构示意图；

图3(b)是本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头高速状态下的局部结构示意图；

图4(a)是本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头低速状态下正视图；

图4(b)是本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头中速状态下正视图；

图4(c)是本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头高速状态下正视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1与图2，本发明提供一种自动变距的螺旋桨旋翼头，包括驱动电机1、主轴10、桨横轴2、弹簧3、弹簧调节套4、滑动臂5、定位环6、桨夹头7、螺旋桨8以及离心臂9。

驱动电机1用于提供螺旋桨旋翼头转动的动力，主轴10固设于驱动电机1上，主轴10随着驱动电机1的工作而转动，沿远离于驱动电机1的方向上，主轴10上依次安装有桨横轴2、弹簧3滑动臂5，弹簧3的两端分别与桨横轴2以及滑动臂5抵持，滑动臂5可滑动的设置在主轴10上，桨横轴2的两端分别转动套设有桨夹头7，螺旋桨8固设于桨夹头7上，桨夹头7上还转动连接有离心臂9，且离心臂9的一端与桨夹头7转动连接，另一端与滑动臂5转动连接，如图1，定义主轴10的轴线以及桨横轴2的轴线所确定的平面为平面X，则本实施例中，与两个桨夹头7连接的两个离心臂9分别位于平面X的两侧，且两个离心臂9以主轴10的轴线对称设置，工作时，驱动电机1带动主轴10转动，桨横轴2、弹簧3、滑动臂5、桨夹头7、螺旋桨8以及离心臂9随之转动，而当速度逐渐增大时，离心臂9在离心力的作用下朝向外移动的方向转动，带动桨夹头7以及螺旋桨8绕桨横轴2偏转，同时，桨夹头7给离心臂9一个反作用力，离心臂9将该反作用力传递给滑动臂5，由于滑动臂5只在沿主轴10的轴线方向具有自由度，桨夹头7的反作用力表现为对滑动臂5向下方向上的拉力，使滑动臂5向下滑动，进而压缩弹簧3，当速度达到最大时，弹簧3被压缩到极限位置处，当速度逐渐减小时，在弹簧3的回复力的作用下，滑动臂5逐渐恢复初始位置，桨夹头7与螺旋桨8逐渐绕桨横轴2回转至初始位置，离心臂9也逐渐回位，这样，随着飞行速度的变化，两个螺旋桨螺距自动、实时调节，从而使始终保持高效率的飞行状态。

在主轴2上，弹簧调节套4设于弹簧3与滑动臂5之间，弹簧调节套4一端与滑动臂5固定连接，另一端与弹簧3抵持，从而弹簧调节套4与滑动臂5一同滑动设置在主轴2上，优选的，弹簧调节套4与滑动臂5通过螺纹连接，通过拧动弹簧调节套4和/或滑动臂5，可以调节弹簧调节套4与滑动臂5之间的旋合长度，从而调节弹簧3的弹力。

在主轴2上，定位环6设于滑动臂2的上端，定位环6用于为滑动臂2的上端方向提供极限位置定位，当然，在其他不同的实施例中，可以采取不同的方式对滑动臂2向上方的移动进行限定，如将弹簧3与弹簧调节套5固定连接在一起。优选的，定位环6上还设有第一紧固孔60，通过将紧固件伸入第一紧固孔60内可将定位环6紧固在主轴10上，而将紧固件松开时，定位环6可以在主轴10的轴线方向上进行位置的调节，紧固件可以为键、螺栓等。

桨横轴2包括桨套筒20以及设置在桨套筒20两端的连接轴21，桨横轴2两端的桨夹头7转动套设于连接轴21上，且连接轴21上套设有轴承22。优选的，桨套筒20上还设有第二紧固孔200，第二紧固孔200的作用与第一紧固孔60的作用相同，用于桨横轴2的紧固或沿主轴10的轴线方向上的位置的调节。

沿垂直于主轴10的轴线与桨横轴2的轴线所在平面的方向上，滑动臂5的两端均设有转动槽50，离心臂9的一端嵌入对应的转动槽50内，滑动臂5上设有第一过孔51，离心臂9嵌入转动槽50一端设有第二过孔90，第一过孔51与第二过孔90的轴线位于同一直线上，滑动臂5的第一过孔51、离心臂9的第二过孔90穿过有第一螺钉900，离心臂9嵌入转动槽50一端可绕第一螺钉900转动。

离心臂9的另一端通过第二螺钉901与桨夹头7转动连接，离心臂9的另一端设有安装孔91，安装孔91内安装有转动轴承92，桨夹头7上设有第三过孔70，第三过孔70的轴线与转动轴承92的轴线位于同一直线上，第二螺钉901穿过转动轴承92以及第三过孔70，进而将离心臂9与桨夹头7连接，离心臂9与桨夹头7连接一端可绕第二螺钉901转动。

优选的，离心臂9与桨夹头7之间还设有离心臂连接套93，离心臂连接套93上设有第四过孔930，第四过孔930的轴线与第三过孔70的轴线位于同一直线上，第二螺钉901依次穿过转动轴承92、第四过孔930、第三过孔70，将离心臂9、离心臂连接套93、桨夹头7连接在一起。

以下参照图3(a)与图3(b)，对本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头作进一步说明，当低速状态下时，滑动臂5、弹簧3、离心臂9、桨夹头7以及螺旋桨8接近初始位置处，此时，滑动臂5与定位环6接触，螺旋桨8的绕桨横轴2的轴线具有角度的初始安装角度，当高速状态下时，离心臂9向外转动，螺旋桨8以及桨夹头7绕桨横轴2的轴线偏转，使安装角度减小，滑动臂5向下滑动，其与定位环6之间形成一定的间距，弹簧3被压缩。

请继续参照图4(a)、图4(b)以及图4(c)，图中A表示螺旋桨8的安装角度，B表示滑动臂5与定位环6之间的间距，如图4(a)，低速状态下时，安装角度A最大，滑动臂5与定位环6之间的间距B为0，速度增加后，在中速状态下，安装角度A减小，滑动臂5与定位环6之间的间距B增加，在高速状态下时，安装角度A进一步减小，滑动臂5与定位环6之间的间距B进一步增加。

综上可知，本发明的自动变距的螺旋桨旋翼头螺距的自动、实时调节过程表现在螺旋桨7的安装角度A以及滑动臂5与定位环6之间的间距B的自动、实时调节上，低速时，滑动臂5与定位环6之间的间距B为0，螺旋桨7的安装角度A最大，此时，螺距最大，当速度增加时，离心臂9、螺旋桨7、滑动臂5、弹簧3相互作用，使得滑动臂5与定位环6之间的间距B增加，螺旋桨7的安装角度减小，螺距减小，弹簧3被压缩到极限位置处时，螺距达到最小值，此时滑动臂5与定位环6之间的间距B最大，螺旋桨7的安装角度最小，当速度逐渐减小时，则向着相反的方向变化。

本发明还提供一种无人机，包括机体以及上述的自动变距的螺旋桨旋翼头，可以实现自动、实时的螺距的调节。

以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种自动变距的螺旋桨旋翼头，包括动力电机以及通过所述动力电机驱动的主轴，其特征在于，沿远离于所述动力电机的方向上，所述主轴上依次套设有桨横轴、弹簧、滑动臂，所述弹簧两端分别与所述桨横轴以及所述滑动臂抵持，所述滑动臂滑动设于所述主轴上，其可靠近或远离所述桨横轴移动，还包括

一对螺旋桨以及一对桨夹头，一对所述桨夹头分别转动套设于所述桨横轴两端，一对所述螺旋桨分别与对应的所述桨夹头固定连接；

一对以所述主轴的轴线对称设置的离心臂，一个所述离心臂一端转动设置于所述滑动臂的一侧，另一端与其中一个所述桨夹头转动连接，另一个所述离心臂一端转动设置于所述滑动臂的另一侧，另一端与其中另一个所述桨夹头转动连接。

2.根据权利要求1所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，还包括弹簧调节套，所述弹簧调节套设于所述弹簧与所述滑动臂之间，所述弹簧调节套一端与所述滑动臂固定连接，另一端与所述弹簧抵持。

3.根据权利要求2所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，所述弹簧调节套与所述滑动臂通过螺纹固定连接，通过拧动所述弹簧调节套和/或所述滑动臂可以调节所述弹簧调节套与所述滑动臂之间的旋合长度，进而调整所述弹簧的弹力。

4.根据权利要求1所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，还包括定位环，所述定位环套设于所述主轴上，且所述定位环设于所述滑动臂的上端。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，所述桨横轴包括桨套筒以及设于所述桨套筒两端的连接轴，所述桨横轴两端的两个所述桨夹头分别转动套设于两个所述连接轴上。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，所述离心臂两端分别通过螺钉与所述滑动臂以及所述桨夹头连接，且所述离心臂两端均可绕螺钉转动。

7.根据权利要求6所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，所述滑动臂两端分别设有转动槽，所述离心臂的一端嵌入所述转动槽内，所述滑动臂上设有第一过孔，所述离心臂嵌入所述转动槽一端上设有第二过孔，所述第一过孔与所述第二过孔的轴线在同一直线上，所述螺钉穿过所述第一过孔以及所述第二过孔，以将所述滑动臂与所述离心臂连接。

8.根据权利要求6所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，所述离心臂与所述桨夹头连接一端设有安装孔，所述安装孔内安装有转动轴承，所述桨夹头上设有第三过孔，所述第三过孔与所述转动轴承的轴线位于同一直线上，所述螺钉穿过所述转动轴承以及所述第三过孔，以将所述桨夹头与所述离心臂连接。

9.根据权利要求8所述的自动变距的螺旋桨旋翼头，其特征在于，所述离心臂与所述桨夹头之间还设有离心臂连接套，所述离心臂连接套上设有第四过孔，所述第四过孔的轴线与所述第三过孔的轴线位于同一直线上，所述螺钉穿过所述转动轴承、所述第四过孔以及所述第三过孔。

10.一种无人机，包括机体，其特征在于，所述机体上固设有如权利要求1-9中任一项所述的自动变距的螺旋桨旋翼头。