CN110356550B - 旋翼倾转机构和飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了旋翼倾转机构和飞行器。该旋翼倾转机构的一具体实施方式包括：基座，被配置成与飞行器的机身固定连接；舵机，固定在基座上；传动齿轮组，包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与舵机的转轴连接，从动齿轮通过连接轴与电机安装座连接；电机安装座，与基座转动连接；限位部件，固定在基座上，被配置成限制电机安装座的转动位置。这种结构的旋翼倾转机构，在舵机和传动齿轮组的作用下，可以使电机安装座相对于基座转动。从而可以实现螺旋桨的作用方向的调整，以满足不同的动力需求。而且通过设置限位部件，有助于提高转动位置控制的准确度。

Description

旋翼倾转机构和飞行器

技术领域

本申请实施例涉及飞行器技术领域，具体涉及旋翼倾转机构和飞行器。

背景技术

无人驾驶飞机可以简称“无人机”，英文缩写为UAV。无人机通常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行器。也可以由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

无人机主要可以分为多旋翼无人机、固定翼无人机和倾转旋翼无人机。其中，倾转旋翼无人机一般兼具多旋翼无人机的垂直起降和固定翼无人机的长续航的特点。而其中的倾转机构往往是倾转旋翼无人机的核心机构。倾转机构在驱动力的作用下，可以实现电机和螺旋桨的转动。这样，当电机水平放置(即螺旋桨处于竖直状态)时，可以提供起飞的推力和平飞的推力。当电机竖直放置(即螺旋桨处于水平状态)时，可以提供升降时的拉力。

发明内容

本申请实施例提出了旋翼倾转机构和飞行器。

第一方面，本申请实施例提出了一种旋翼倾转机构，包括：基座，被配置成与飞行器的机身固定连接；舵机，固定在基座上；传动齿轮组，包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与舵机的转轴连接，从动齿轮通过连接轴与电机安装座连接；电机安装座，与基座转动连接；限位部件，固定在基座上，被配置成限制电机安装座的转动位置。

在一些实施例中，舵机的转轴通过联轴器与从动轴的一端连接，主动齿轮与从动轴的另一端连接。

在一些实施例中，从动轴上嵌套有滑块，滑块位于主动齿轮与联轴器之间；主动齿轮与滑块之间的接触面上分别形成有相互配合的凸起和凹槽，其中，当舵机的转轴转动时，滑块和主动齿轮随从动轴转动；从动轴上还套设有弹性部件，弹性部件位于滑块与联轴器之间，其中，随着主动齿轮与联轴器之间的距离变短，弹性部件被压缩。

在一些实施例中，主动齿轮通过调整部件与从动轴的另一端连接，其中，调整部件被配置成调整主动齿轮在从动轴上的轴向位置。

在一些实施例中，主动齿轮的尺寸小于从动齿轮的尺寸；或者主动齿轮的尺寸与从动齿轮的尺寸相同。

在一些实施例中，电机安装座通过连接轴与基座转动连接。

在一些实施例中，限位部件包括L型限位条，且限位条的两端在垂直于各自延伸方向的方向上均形成有弯折部分，其中，两端的弯折部分位于限位条的同一侧面。

在一些实施例中，限位部件包括均为L型的第一限位部件和第二限位部件，第一限位部件和第二限位部件固定在基座的同一侧面，且固定方向相互垂直。

第二方面，本申请实施例提出了一种飞行器，包括：机身和固定在机身上的如第一方面中任一实施例所描述的旋翼倾转机构。

在一些实施例中，飞行器还包括机翼、碳杆、电机和螺旋桨；机翼对称设置于机身的两侧，碳杆相对于机身对称设置于机翼上；旋翼倾转机构的基座与碳杆靠近机头的一端固定连接；电机安装在旋翼倾转机构的电机安装座上，且螺旋桨与电机的轴固定连接。

本申请实施例提出的旋翼倾转机构和飞行器，可以包括用于与飞行器机身固定连接的基座。基座上可以固定有舵机。舵机的转轴与传动齿轮组中的主动齿轮连接。且传动齿轮组中的从动齿轮通过连接轴，可以与电机安装座连接。而电机安装座与基座转动连接。这样，当舵机的转轴转动时，可以通过传动齿轮组带动连接轴转动。从而可以使电机安装座随着连接轴相对于基座转动。进而实现了螺旋桨的作用方向的调整，可以满足不同的动力需求。此外，基座上还固定有限位部件。该限位部件可以用于限制电机安装座的转动位置。这样有助于提高控制电机安装座的转动位置的准确度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请提供的旋翼倾转机构的一个实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的旋翼倾转机构中的电机安装座的一个实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的旋翼倾转机构中的主动齿轮与舵机的转轴的连接方式的一个实施例的结构示意图；

图4A是图3所示的旋翼倾转机构中的主动齿轮的一个实施例的结构示意图；

图4B是图3所示的旋翼倾转机构中的滑块的一个实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的旋翼倾转机构中的限位部件的一个实施例的结构示意图；

图6是本申请提供的飞行器的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的原理和特征作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参见图1所示，其示出了本申请提供的旋翼倾转机构的一个实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例中的旋翼倾转机构可以包括基座11、舵机12、传动齿轮组13、电机安装座14和限位部件15。

在本实施例中，基座11可以与飞行器的机身固定连接。也就是说，通过基座11可以将旋翼倾转机构整体固定在飞行器的机身上。在这里，基座11的结构形状以及与机身的固定连接方式在本申请中并不限制。例如，为了降低旋翼倾转机构的整体重量，基座11可以采用如图1所示的框架式结构。这样还有助于运动部件的散热。又例如，为了便于机构的拆装维修，基座11与机身之间可以采用可拆卸的连接方式，如螺钉螺母等。

在本实施例中，舵机12可以用于提供驱动动力。如图1所示，舵机12可以固定在基座11上。同时，舵机12的转轴可以与传动齿轮组13中的主动齿轮131连接。这样，当舵机12运行时，其转轴可以带动主动齿轮131转动。从而主动齿轮131可以将驱动动力传递给传动齿轮组13。

从图1中可以看出，传动齿轮组13中的从动齿轮132可以通过连接轴与电机安装座14连接。而电机安装座14同时又与基座11转动连接。这样，当主动齿轮131转动后，可以带动从动齿轮132转动。进而通过连接轴可以将驱动动力传递给电机安装座14。从而可以使电机安装座14相对于基座11发生转动。在这里，电机安装座14的结构形状以及与基座11的转动连接方式在本申请中同样不限制，可以根据实际需求采用常用的机械结构(如铰接)进行设置。

在本实施例中，基座11上还可以固定有限位部件15。限位部件15可以用于限制电机安装座14的转动位置。也就是说，可以根据电机安装座14相对于基座11的转动路径以及所需的转动角度，来确定限位部件15在基座11上的固定位置。这样，当电机安装座14转动至所需位置时，限位部件15可以起到限制作用，从而阻挡电机安装座14继续转动。这样有利于提高转动位置控制的准确度。这里的限位部件15的结构形状同样可以根据实际需求进行设置。如为了降低旋翼倾转机构的整体生产成本，可以采用限位螺钉。

本申请实施例提出的旋翼倾转机构，可以包括用于与飞行器机身固定连接的基座。基座上可以固定有舵机。舵机的转轴与传动齿轮组中的主动齿轮连接。且传动齿轮组中的从动齿轮通过连接轴，可以与电机安装座连接。而电机安装座与基座转动连接。这样，当舵机的转轴转动时，可以通过传动齿轮组带动连接轴转动。从而可以使电机安装座随着连接轴相对于基座转动。进而实现了螺旋桨的作用方向的调整，可以满足不同的动力需求。此外，通过在基座上固定限位部件，可以限制电机安装座的转动位置。这样有助于提高控制电机安装座的转动位置的准确度。

可以理解的是，上述舵机12的转轴与主动齿轮131的连接方式在本申请中并不限制。例如，在转轴的长度满足要求的情况下，可以直接将主动齿轮嵌套在转轴上。即主动齿轮的内表面与转轴的外表面相配合。

在一些实施例中，舵机的转轴也可以通过联轴器与主动齿轮连接。如图1所示，舵机12的转轴可以通过联轴器16与从动轴的一端连接。而主动齿轮131可以与从动轴的另一端连接。这样，当舵机12的转轴转动时，从动轴可以带动主动齿轮131随转轴一起转动。也就是说，通过联轴器可以实现驱动动力的传递。

可选地，为了避免电机安装座在外部扰动的影响下，发生不必要的转动而对飞行产生影响，本申请中的旋翼倾转机构还可以设置有限力部件。该限力部件可以实现机构的自锁功能。

作为示例，如图3所示，从动轴上可以嵌套有滑块17。滑块17位于主动齿轮131与联轴器16之间。这样，当舵机12的转轴转动时，滑块17和主动齿轮131可以随从动轴一起转动。并且主动齿轮131与滑块17之间的接触面上，可以分别形成有相互配合的凸起和凹槽。例如图4A和图4B所示，主动齿轮131在与滑块17相接触的端面上，可以形成有多个三角形的凸起。而滑块17在与主动齿轮131相接触的端面上，对应于凸起的位置处可以形成有多个三角形的凹槽。当然凸起也可以形成在滑块上，而凹槽也可以形成在主动齿轮上。

此外，从图3中可以看出，从动轴上还可以套设有弹性部件18。这里的弹性部件18可以包括(但不限于)以下至少一种：弹簧、压簧、碟簧或者塔簧等。弹性部件18位于滑块17与联轴器16之间。其中，随着主动齿轮131与联轴器16之间的距离变短，弹性部件18会被压缩。也就是说，在安装主动齿轮131时，可以使弹性部件18具有一定的预压力。从而可以在轴向对主动齿轮131产生一定的作用力。这样，只有当负载扰动大于预压力的作用时，电机安装座的位置才会发生变化。因此，图3中所示的结构具有锁紧功能。

需要说明的是，在限位部件15和上述限力部件的配合作用下，不仅可以实现电机安装座14的转动位置的准确控制。还可以对舵机12起到一定的防护作用，有助于延长舵机12的使用寿命。

例如，为了保证电机安装座能够转动至所需位置，一般会控制舵机的旋转角度大于电机安装座的旋转角度。而当电机安装座转动至所需位置时，该位置处的限位部件会阻止电机安装座继续转动。即主动齿轮(传动齿轮组)会停止转动。但由于舵机还未旋转至控制角度，所以其仍会带动从动轴继续转动。因此，在主动齿轮与滑块之间的接触面会产生轴向的作用力。此时，滑块在转动的同时，也会沿从动轴向靠近联轴器的方向移动。这样可以消除主动齿轮对从动轴(舵机的转轴)的部分作用力，从而避免或减少舵机出现抱死损坏等现象。

再例如，电机安装座上的电机的振动，往往会通过传动齿轮组传递至从动轴和滑块。此时的联轴器和弹性部件可以起到一定的减缓作用。从而有利于降低电机振动对舵机的影响。

在一些应用场景中，为了便于调节弹性部件18的预压力，主动齿轮131可以通过调整部件19与从动轴的另一端连接。其中，调整部件19可以用于调整主动齿轮在从动轴上的轴向位置。这里的调整部件19可以包括(但不限于)螺钉和/或弹性垫片等。例如图3所示，主动齿轮通过螺钉19与从动轴固定连接。此时，通过调整螺钉19的拧入长度，便可以调整主动齿轮的轴向位置。即可以实现弹性部件的预压力的调节。这样不仅可以提高调节的灵活性，而且操作方便，有利于扩大适用范围。

可以理解的是，上述调节过程一般是微调，如调节0.2毫米。这样不会影响主动齿轮与从动齿轮之间的啮合面。即不会影响传动齿轮组的正常运转。在一些实施例中，从动齿轮也可以通过调整部件与连接轴连接。这样在调节主动齿轮的轴向位置同时，也可以对从动齿轮的轴向位置进行调节。

需要说明的是，常规舵机的转角范围一般在90°至180°之间。而电机安装座的倾转角度通常为90°。因此，可以根据选用的舵机的型号规格以及所需的倾转角度，来调整上述传动齿轮组的传动比。

例如若舵机的转角范围为100°至180°。而需要的倾转角度为90°。此时，主动齿轮的尺寸可以小于从动齿轮的尺寸。作为示例，可以设置传动齿轮组的传动比为3:2。这样，在舵机(主动齿轮)转动135°时，可以实现电机安装座倾转90°。又例如，若舵机的转角范围包含90°，则此时主动齿轮的尺寸也可以与从动齿轮的尺寸相同。即传动齿轮组的传动比为1:1。也就是说，通过使用不同传动比的传动齿轮组来传递驱动动力，可以满足不同的使用需求，有助于进一步扩大旋翼倾转机构的适用范围。

可选地，为了简化旋翼倾转机构的结构，电机安装座14也可以通过连接轴与基座11转动连接。电机安装座14的结构可以如图2所示。结合图1和图2可知，电机安装座14的两个支脚可以分别位于基座11的两侧。且两个支脚在同一位置处开设有方形轴孔。这样，连接轴在穿过两个支脚上的轴孔的同时，也可以将电机安装座14与基座11转动连接。而且这种连接结构，可以使连接轴带动电机安装座14的两个支脚同时转动，有助于提高转动的稳定性。当然，也可以通过连接轴，将电机安装座的一侧支脚与基座转动连接。而另一侧支脚可以通过其它连接部件与基座转动连接。

在一些实施例中，限位部件15的结构可以如图5所示。从图5中可以看出，限位部件15可以为L型限位条。并且为了实现限位功能，限位条的两端在垂直于各自延伸方向的方向上均可以形成有弯折部分。其中，两端的弯折部分位于限位条的同一侧面。如图5所示，限位条的一端在垂直于其延伸方向的方向上形成有弯折部分A。而限位条的另一端在垂直于其延伸方向的方向上形成有弯折部分B。这样，当电机安装座14处于竖直状态时，如图1所示，弯折部分B可以起到限制作用。而当电机安装座14处于水平状态(与竖直状态相垂直)时，弯折部分A可以起到限制作用。限位条的具体尺寸可以根据实际需求进行设置。

进一步地，为了提高调整的灵活性，限位部件15也可以包括第一限位部件和第二限位部件。其中，第一限位部件和第二限位部件均为L型，且相互独立。此时，可以将第一限位部件和第二限位部件固定在基座的同一侧面。并且在电机安装座的倾转角度为90°时，两者的固定方向可以相互垂直。例如第一限位部件水平设置，而第二限位部件竖直设置。也就是说，可以根据实际使用需求，来调整两个限位部件的具体安装位置。这样有助于进一步提高适用范围。

本申请实施例还提供了一种飞行器。该飞行器可以包括机身和上述各实施例中所描述的旋翼倾转机构。其中，旋翼倾转机构可以固定在机身上。该飞行器可以包括(但不限于)无人机。作为示例，该飞行器的结构可以如图6所示，其示出了本申请提供的飞行器的一个实施例的结构示意图。

如图6所示，飞行器可以包括机身2、机翼3、碳杆4、电机(如图1和图2中所示的电机5)和螺旋桨6。其中，机翼3可以对称设置于机身2的两侧。同时，碳杆4可以相对于机身2对称设置于机翼3上。可以理解的是，采用碳杆材质既可以保证飞行器的强度，又有利于减轻飞行器的整体重量。

从图6中可以看出，为了实现飞行器的飞行功能，旋翼倾转机构1中的基座可以与碳杆4靠近机头的一端固定连接。并且电机可以安装在旋翼倾转机构1中的电机安装座上。此时，螺旋桨6可以与电机的轴固定连接。这样，在电机的驱动作用下，螺旋桨6可以旋转，从而提供飞行动力。此外，通过旋翼倾转机构可以调整电机相对于机身2的设置方向。从而实现螺旋桨6的作用方向(如水平或竖直方向)的调整，以满足不同的动力需求。这种结构的飞行器不仅可以减少螺旋桨的数量，降低整体重量，并且有助于增加飞行器的飞行速度。

作为示例，在飞行器升降的过程中，通过旋翼倾转机构1的作用，可以使螺旋桨6处于水平状态，从而向飞行器提供起落飞行所需的动力。而在飞行器前行的过程中，通过旋翼倾转机构1的作用，可以使螺旋桨6处于竖直状态，从而向飞行器提供前进飞行所需的动力。

本实施例提供的飞行器，通过安装旋翼倾转机构，可以有效地向飞行器提供不同的动力，从而保证飞行功能。而且能够有助于减少所需安装螺旋桨的数量，从而降低飞行器的整体重量，进而提升续航能力和飞行速度。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种旋翼倾转机构，包括：

基座(11)，被配置成与飞行器的机身固定连接；

舵机(12)，固定在所述基座(11)上；

传动齿轮组(13)，包括主动齿轮(131)和从动齿轮(132)，所述主动齿轮(131)与所述舵机(12)的转轴连接，所述从动齿轮(132)通过连接轴与电机安装座(14)连接；

电机安装座(14)，与所述基座(11)转动连接；

限位部件(15)，固定在所述基座(11)上，被配置成限制所述电机安装座(14)的转动位置；

所述舵机(12)的转轴通过联轴器(16)与从动轴的一端连接，所述主动齿轮(131)与所述从动轴的另一端连接；

所述从动轴上嵌套有滑块(17)，所述滑块(17)位于所述主动齿轮(131)与所述联轴器(16)之间；

所述主动齿轮(131)与所述滑块(17)之间的接触面上分别形成有相互配合的凸起和凹槽，其中，当所述舵机(12)的转轴转动时，所述滑块(17)和所述主动齿轮(131)随所述从动轴转动；

所述从动轴上还套设有弹性部件(18)，所述弹性部件(18)位于所述滑块(17)与所述联轴器(16)之间，其中，随着所述主动齿轮(131)与所述联轴器(16)之间的距离变短，所述弹性部件(18)被压缩。

2.根据权利要求1所述的旋翼倾转机构，其中，所述主动齿轮(131)通过调整部件(19)与所述从动轴的另一端连接，其中，所述调整部件(19)被配置成调整所述主动齿轮(131)在所述从动轴上的轴向位置。

3.根据权利要求1所述的旋翼倾转机构，其中，所述主动齿轮(131)的尺寸小于所述从动齿轮(132)的尺寸；或者所述主动齿轮(131)的尺寸与所述从动齿轮(132)的尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的旋翼倾转机构，其中，所述电机安装座(14)通过所述连接轴与所述基座(11)转动连接。

5.根据权利要求1-4之一所述的旋翼倾转机构，其中，所述限位部件(15)包括L型限位条，且所述限位条的两端在垂直于各自延伸方向的方向上均形成有弯折部分，其中，两端的弯折部分位于所述限位条的同一侧面。

6.根据权利要求1-4之一所述的旋翼倾转机构，其中，所述限位部件(15)包括均为L型的第一限位部件和第二限位部件，所述第一限位部件和所述第二限位部件固定在所述基座的同一侧面，且固定方向相互垂直。

7.一种飞行器，包括：机身(2)和固定在所述机身(2)上的如权利要求1-6之一所述的旋翼倾转机构(1)。

8.根据权利要求7所述的飞行器，其中，所述飞行器还包括机翼(3)、碳杆(4)、电机(5)和螺旋桨(6)；

所述机翼(3)对称设置于所述机身(2)的两侧，所述碳杆(4)相对于所述机身(2)对称设置于所述机翼(3)上；

所述旋翼倾转机构(1)的基座与所述碳杆(4)靠近机头的一端固定连接；

所述电机(5)安装在所述旋翼倾转机构(1)的电机安装座上，且所述螺旋桨(6)与所述电机(5)的轴固定连接。

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