CN110371287A - 倾转翼机构以及倾转旋翼无人机 - Google Patents

倾转翼机构以及倾转旋翼无人机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了倾转翼机构以及倾转旋翼无人机，其中，倾转翼机构包括用于与倾转旋翼无人机的主翼固定连接的倾转轴、可转动安装于倾转轴上的倾转翼、设置于倾转翼远离主翼的一侧的安装壳、安装于安装壳内以用于驱动倾转翼相对倾转轴转动的舵机以及安装于安装壳上的第一螺旋桨机构，舵机具有输出轴，倾转轴远离主翼的一端穿设过倾转翼并延伸连接输出轴。本发明公开的倾转翼机构通过将第一螺旋桨机构在倾转翼远离主翼的一侧，无人机在垂直起降模式时，可以有效较小第一螺旋桨机构产生的下洗气流打在主翼上，提升了第一螺旋桨机构的有效升力，且由于主翼受下洗气流的影响较小，无人机的飞行更为平稳，降低了无人机的控制难度。

Description

倾转翼机构以及倾转旋翼无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种倾转翼机构以及一种采用该倾转翼机构的倾转旋翼无人机。
背景技术
现有的倾转旋翼无人机的倾转翼机构多设置在主翼的末端，通过控制倾转翼机构绕主翼的延伸方向倾转一定的角度以实现无人机的悬停、侧飞、后飞、垂直起降及平飞滑行等多种飞行模式。但是，该设置方式，当在垂直起降模式下时，由于螺旋桨位于主翼末端的上方，螺旋桨旋转产生的下洗气流打在主翼上，不仅降低了旋翼的有效升力，而且也会影响无人机的稳定性，增加了控制难度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种倾转翼机构和使用该倾转翼机构的倾转旋翼无人机。
一方面，本发明提供了一种倾转翼机构，安装于倾转旋翼无人机的主翼末端，所述倾转翼机构包括：
倾转轴，用于与所述主翼固定连接；倾转翼，转动安装于所述倾转轴；
安装壳，设置于所述倾转翼远离所述主翼的一侧；
舵机，安装于所述安装壳内，所述舵机用于驱动所述倾转翼相对所述倾转轴转动，所述舵机包括输出轴；以及
第一螺旋桨机构，安装于所述安装壳；所述倾转轴远离所述主翼的一端穿设过倾转翼并连接所述输出轴，所述第一螺旋桨机构的旋转中心轴与所述倾转轴垂直。
作为一种改进方式，所述第一螺旋桨机构包括第一螺旋桨和用于驱动所述第一螺旋桨转动的电机，所述电机安装于所述安装壳上，所述倾转翼包括靠近所述主翼的侧面，所述第一螺旋桨的端部到所述旋转中心轴的距离小于所述侧面到所述旋转中心轴的距离。
作为一种改进方式，所述倾转翼机构还包括转接件，所述转接件安装于所述倾转轴远离所述主翼一端的转接件，所述转接件设有内花键，所述输出轴上设置有与所述内花键配合的外花键，所述输出轴通过所述内花键与所述外花键的配合与所述倾转轴连接。
作为一种改进方式，所述倾转轴为中空结构，所述转接件穿设于所述倾转轴中并通过螺栓与所述倾转轴紧固连接。
作为一种改进方式，所述安装壳具有容置腔，所述舵机安装于所述容置腔中，所述倾转轴的侧壁开设有连通所述倾转轴内部以用于供导线穿设的开口，所述倾转翼上开设有连通所述开口和所述容置腔的走线通道。
作为一种改进方式，所述倾转翼包括倾转翼本体和盖板，所述倾转翼本体具有凹槽，所述凹槽自所述倾转翼本体向靠近所述主翼的一侧延伸，所述盖板设于所述凹槽中，所述倾转翼本体和所述盖板相向的面上各开设有一个横截面呈半圆形的通槽，两个所述通槽围合形成用于供所述倾转轴穿过的穿孔。
作为一种改进方式，所述倾转翼机构还包括轴承，所述轴承设于所述穿孔中，所述倾转轴穿设于所述轴承。
作为一种改进方式，所述安装壳包括圆柱部和与所述圆柱部连接的圆锥部，所述电机安装于所述圆柱部远离所述圆锥部的一侧，所述圆柱部的轴向与所述电机的轴向一致。
作为一种改进方式，所述安装壳与所述倾转翼一体成型。
作为一种改进方式，所述倾转翼呈扁平状。
作为一种改进方式，所述倾转翼包括支撑端，所述支撑端远离所述第一螺旋桨机构设置，所述支撑端用于支撑所述倾转旋翼无人机。
另一方面，本发明提供了一种倾转旋翼无人机，包括机身、两个主翼以及两个上述的倾转翼机构，两个所述主翼分别设置于所述机身两侧，两个倾转翼机构分别设置于两个所述主翼的末端。
作为一种改进方式，所述倾转旋翼无人机还包括第二螺旋桨机构和第三螺旋桨机构，所述第二螺旋桨机构设置于所述机身前端的底部，所述第三螺旋桨机构设置于所述机身后端的底部。
作为一种改进方式，所述倾转旋翼无人机还包括两个辅翼，两个所述辅翼设置于所述机身尾部的两侧。
本发明公开的倾转旋翼无人机通过将第一螺旋桨机构在倾转翼远离主翼的一侧，这样，无人机在垂直起降模式时，可以有效较小第一螺旋桨机构产生的下洗气流打在主翼上，提升了第一螺旋桨机构的有效升力，同时，由于第一螺旋桨机构产生的气流较少地打在主翼上，使得主翼受气流的影响较小，无人机的飞行更为平稳，降低了无人机的控制难度。此外，通过设置倾转翼，使得无人机在平飞滑行时可以获得更多的升力，飞行更为平稳。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种倾转旋翼无人机第一视角的结构示意图；
图2为本发明图1所示倾转旋翼无人机第二视角的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种倾转翼机构的结构示意图；
图4为本发明图3所示倾转翼机构的爆炸示意图；
图5为本发明的倾转翼机构中转接件的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1-2，本发明的实施例公开一种倾转旋翼无人机100，包括机身10、两个主翼20以及两个倾转翼机构30，两个主翼20分别设置于机身10的两侧，两个倾转翼机构30分别设置于两个主翼20的末端。倾转翼机构30可绕主翼20的延伸方向倾转，通过控制倾转翼机构30绕主翼20的延伸方向倾转一定的角度，可以实现倾转旋翼无人机100的悬停、侧飞、后飞、垂直起降及平飞滑行等多种飞行模式。
请参阅图3-5，在本发明的一实施例中，每个倾转翼机构30包括倾转翼31、倾转轴32、安装壳33、第一螺旋桨机构34以及舵机35，安装壳33设置于倾转翼31远离主翼20的一侧，第一螺旋桨机构34与安装壳33连接，安装壳33具有容置腔331，舵机35固定安装于容置腔331中，舵机35具有输出轴，倾转轴32的一端与主翼20固定连接、另一端穿设过倾转翼31并延伸至容置腔331中与输出轴连接，倾转轴32与倾转翼31转动连接。
当需要控制倾转翼机构30倾转时，舵机35的输出轴转动，由于输出轴与倾转轴32的一端连接，倾转轴32的另一端与主翼20固定连接，倾转轴32和输出轴相对于主翼20静止，舵机35的机身绕倾转轴32旋转，由于舵机35与安装壳33固定连接，从而舵机35带动安装壳，进而带动倾转翼21和第一螺旋桨机构34相对于主翼20发生倾转。
该实施方式通过将第一螺旋桨机构34在倾转翼31远离主翼20的一侧，这样，倾转旋翼无人机100在垂直起降模式时，可以有效较小第一螺旋桨机构34产生的下洗气流打在主翼20上，提升了第一螺旋桨机构34的有效升力，同时，由于第一螺旋桨机构34产生的气流较少地打在主翼20上，使得主翼20受气流的影响较小，倾转旋翼无人机100的飞行更为平稳，降低了无人机的控制难度。此外，通过设置倾转翼31，使得倾转旋翼无人机100在平飞滑行时可以获得更多的升力，飞行更为平稳。
在本发明的一实施例中，倾转翼31呈扁平状。通过将倾转翼31设计成扁平状，当无人机处于垂直起降模式时，第一螺旋桨机构34产生的下洗气流经过倾转翼31时，垂直方向的阻力小，提升了第一螺旋桨机构34的有效升力；当倾转旋翼无人机100处于平飞滑行模式时，倾转翼31和主翼20可以保持水平共面，减小风阻，飞行更为平稳。
在本发明的一实施例中，第一螺旋桨机构34包括第一螺旋桨341和用于驱动第一螺旋桨341转动的电机342，电机342安装于安装壳33上，第一螺旋桨341具有旋转中心轴3411，倾转翼31包括靠近主翼20的侧面311，第一螺旋桨341的端部到旋转中心轴3411的距离L1小于侧面311到旋转中心轴3411的距离L2。以该实施方式，可以最大化减小第一螺旋桨341产生的下洗气流打在主翼20上，从而提高飞行效率，降低控制难度。第一螺旋桨机构34还包括螺旋桨防脱旋钮343，螺旋桨防脱旋钮343与电机342的输出轴连接以防止第一螺旋桨341脱落。
在本发明的一实施例中，倾转翼机构30还包括转接件36，转接件36安装于倾转轴32远离主翼20一端，转接件36设有内花键361，输出轴上设置有与内花键361配合的外花键，舵机35的输出轴通过内花键361与外花键的配合与倾转轴32连接。内花键361和外花键的配合有利于输出轴和转接件36的配合更为稳固。
在本发明的一实施例中，倾转轴32为中空结构，转接件36穿设于倾转轴32中并通过螺栓与倾转轴32紧固连接。通过将倾转轴32设置成中空结构，一方面可以降低倾转轴32的重量，另一方面从机身10到倾转翼机构30的供电导线和数据传输线可以在倾转轴32中穿设排布，提高了机构的利用率，使得整个倾转旋翼无人机100结构更为简洁，并有效降低成本。可以理解地，转接件36不局限于采用穿设在倾转轴32中方式，例如转接件36一端与倾转轴32的端部连接也是可以的。
在本发明的一实施例中，倾转轴32的侧壁开设有连通倾转轴32内部以用于供导线穿设的开口321，倾转翼31上开设有连通开口321和容置腔331的走线通道。
在本发明的一实施例中，倾转翼31包括倾转翼本体312和盖板313，倾转翼本体312具有凹槽3121，凹槽3121自倾转翼本体312靠近主翼20的一侧延伸，盖板313设于凹槽3121中，倾转翼本体312和盖板313相向的面上各开设有一个横截面呈半圆型的通槽3122，两个通槽3122围合形成用于供倾转轴32穿过的穿孔。该设计方式，便于穿孔的制造，也便于倾转轴32的组装。
在本发明的一实施例中，该倾转翼机构30还包括轴承37，轴承37设于穿孔中，倾转轴32穿设于轴承37。通过设置轴承37，使得倾转翼31相对于倾转轴32的旋转更为平滑，利于倾转旋翼无人机100的飞行控制。
在本发明的一实施例中，安装壳33包括圆柱部332和与圆柱部332连接的圆锥部333，电机342安装于圆柱部332远离圆锥部333的一侧，圆柱部332的轴向与电机342的轴向一致。通过将安装壳33设置成包括圆柱部332和与圆柱部332连接的圆锥部333，使得安装壳33更接近于流线型设计，降低风阻，提高倾转旋翼无人机100的飞行效率。通过将电机342安装于圆柱部332远离圆锥部333的一侧，也即将电机342和舵机35采用叠放的方式进行设置，可以较小倾转翼31由于表面不平滑带来的风阻问题，同时方便安装壳的流线型设计，达到降重，缩小产品尺寸和降低成本的问题。
在本发明的一实施例中，圆柱部332包括圆柱部本体3321和圆柱部盖板3322，圆柱部本体3321上开设有所述容置腔331。舵机35安装时，打开圆柱部盖板3322，将舵机35安装在容置腔331中，再盖上圆柱部盖板3322并螺栓紧固即可，安装极为方便。
在本发明的一实施例中，安装壳33与倾转翼31一体成型。
请再次参阅图1-2，在本发明的一实施例中，该倾转旋翼无人机100还包括第二螺旋桨机构40和第三螺旋桨机构50，第二螺旋桨机构40设置于机身10前端的底部，第三螺旋桨机构50设置于机身10后端的底部。
在本发明的一实施例中，该倾转旋翼无人机100还包括两个辅翼60，两个辅翼60设置与机身10尾部的两侧。通过设置两个辅翼60，提高倾转旋翼无人机100飞行100的稳定性。
在本发明的一实施例中，倾转翼31包括支撑端，支撑端远离第一螺旋桨机构34设置，支撑端用于支撑倾转旋翼无人机100。也即，倾转翼31的一端可以充当起落架使用，该设计方式，不用另外设置起落架，一方面有效降低了产品的重量，另一方面提高了机构的利用率，简化结构，降低成本。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (14)

1.一种倾转翼机构，安装于倾转旋翼无人机的主翼末端，其特征在于，所述倾转翼机构包括：
倾转轴，用于与所述主翼固定连接；
倾转翼，转动安装于所述倾转轴；
安装壳，设置于所述倾转翼远离所述主翼的一侧；
舵机，安装于所述安装壳内，所述舵机用于驱动所述倾转翼相对于所述倾转轴转动，所述舵机包括输出轴；以及
第一螺旋桨机构，安装于所述安装壳；
所述倾转轴远离所述主翼的一端穿设过所述倾转翼并连接所述输出轴，所述第一螺旋桨机构的旋转中心轴与所述倾转轴垂直。
2.根据权利要求1所述的倾转翼机构，其特征在于，所述第一螺旋桨机构包括第一螺旋桨和用于驱动所述第一螺旋桨转动的电机，所述电机安装于所述安装壳上，所述倾转翼包括靠近所述主翼的侧面，所述第一螺旋桨的端部到所述旋转中心轴的距离小于所述侧面到所述旋转中心轴的距离。
3.根据权利要求1或2所述的倾转翼机构，其特征在于，所述倾转翼机构还包括转接件，所述转接件安装于所述倾转轴远离所述主翼的一端，所述转接件设有内花键，所述输出轴上设置有与所述内花键配合的外花键，所述输出轴通过所述内花键与所述外花键的配合与所述倾转轴连接。
4.根据权利要求3所述的倾转翼机构，其特征在于，所述倾转轴为中空结构，所述转接件穿设于所述倾转轴中并通过螺栓与所述倾转轴紧固连接。
5.根据权利要求4所述的倾转翼机构，其特征在于，所述安装壳具有容置腔，所述舵机安装于所述容置腔中，所述倾转轴的侧壁开设有连通所述倾转轴内部以用于供导线穿设的开口，所述倾转翼上开设有连通所述开口和所述容置腔的走线通道。
6.根据权利要求1或2所述的倾转翼机构，其特征在于，所述倾转翼包括倾转翼本体和盖板，所述倾转翼本体具有凹槽，所述凹槽自所述倾转翼本体向靠近所述主翼的一侧延伸，所述盖板设于所述凹槽中，所述倾转翼本体和所述盖板相向的面上各开设有一个横截面呈半圆形的通槽，两个所述通槽围合形成用于供所述倾转轴穿过的穿孔。
7.根据权利要求6所述的倾转翼机构，其特征在于，所述倾转翼机构还包括轴承，所述轴承设于所述穿孔中，所述倾转轴穿设于所述轴承。
8.根据权利要求1或2所述的倾转翼机构，其特征在于，所述安装壳包括圆柱部和与所述圆柱部连接的圆锥部，所述电机安装于所述圆柱部远离所述圆锥部的一侧，所述圆柱部的轴向与所述电机的轴向一致。
9.根据权利要求1所述的倾转翼机构，其特征在于，所述安装壳与所述倾转翼一体成型。
10.根据权利要求1所述的倾转翼机构，其特征在于，所述倾转翼呈扁平状。
11.根据权利要求1所述的倾转翼机构，其特征在于，所述倾转翼包括支撑端，所述支撑端远离所述第一螺旋桨机构设置，所述支撑端用于支撑所述倾转旋翼无人机。
12.一种倾转旋翼无人机，其特征在于，包括机身、两个主翼以及两个如权利要求1-11中任一项所述的倾转翼机构，两个所述主翼分别设置于所述机身两侧，两个倾转翼机构分别设置于两个所述主翼的末端。
13.根据权利要求12所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述倾转旋翼无人机还包括第二螺旋桨机构和第三螺旋桨机构，所述第二螺旋桨机构设置于所述机身前端的底部，所述第三螺旋桨机构设置于所述机身后端的底部。
14.根据权利要求13所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述倾转旋翼无人机还包括两个辅翼，两个所述辅翼设置于所述机身尾部的两侧。
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