CN110650890B - 可在道路行车状态与飞行状态之间转换的飞行/驾驶运载工具 - Google Patents

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Abstract

一种飞行/驾驶运载工具(1)具有道路行车状态和飞行状态且可易于在所述道路行车状态与所述飞行状态之间转换。所述运载工具包括主体(10)，其具有客舱(11)和驾驶舱(12)、至少一个转向轮(13)和至少一个从动轮(14)、以及推进螺旋桨(20)。所述推进螺旋桨具有突出于所述运载工具的纵向端外的中心螺旋桨基底(21)，和铰接到所述中心基底(21)的两个螺旋桨叶片(22)。在所述飞行状态中，所述螺旋桨叶片(22)处于操作性伸开位置中，在所述操作性伸开位置中，所述螺旋桨叶片(22)实质上垂直于所述螺旋桨的旋转轴实质上相互成一条直线地延伸。在所述道路行车状态中，所述螺旋桨叶片(22)以更平行于纵向方向的取向而被围绕实质上竖直铰链轴线铰接。

Description

可在道路行车状态与飞行状态之间转换的飞行/驾驶运载 工具
技术领域
本发明大体涉及一种能够在空中飞行且在道路上行车的运载工具。典型地，飞机和直升机通常要么在飞行，要么在停车状态下停在地面上。然而，飞机和一些直升机具有轮子并非罕见，使得它们可以在地面上移位，例如，朝向和从停机位置。飞机和直升机可甚至在地上行车，例如，在起飞或着陆期间或在滑行其间：除了在当它们已具有空速时的着陆期间，它们使用它们的空气推进用于创造向前的地速。然而，这种地面行进典型地是在相对短的距离上，以相对低的速度(除了起飞和着陆)，并且此类运载工具不适合于参与道路交通。
另一方面，对于道路交通，汽车已得到发展，并且它们必须符合关于大小、操纵性、安全等的要求。飞行运载工具是不符合这些要求的，并且飞机和直升机未被认证用于在公共道路交通中使用。
背景技术
飞行机器未被针对道路交通来装备，而汽车未针对飞行来装备。然而，需要具有可从飞行状态转换至汽车行车状态且反之亦然地运载工具。具体地说，本发明大体涉及一种混合飞行/驾驶运载工具，即，具有其能够在空中飞行的飞行状态且具有其可在道路上驾驶的道路行车状态的运载工具。在道路行车状态中，其应操纵并表现得更像一辆正常客车。另外，为了被认证为飞行器，它应符合在其飞行状态中的所有空中安全要求，且为了被认证为汽车，它应符合在其道路行车状态中的所有道路安全要求。对在两个操作模式中的配置的要求很不同，并且以所有要求将都符合并且可以容易、安全且可靠方式进行将配置从一个模式改变到另一模式或反之亦然的此方式制造运载工具是一个难题。
更明确地说，本发明涉及推进。所述运载工具将具有轮子。在道路行车状态中，如在正常的汽车中一样，轮子的至少部分将接收来自发动机的推进动力以用于在道路上行车。另外，运载工具具有飞行推进构件，用于提供在飞行状态中的推进。飞行推进构件包括发动机驱动式螺旋桨，其可位于运载工具的前部或后部。在飞行状态中，螺旋桨将接收来自发动机的推进动力。
发明内容
本发明特别与螺旋桨和轮驱动构件的设计有关，以使这些组件以安全、高效且经济的方式适合于在飞行状态中以及在道路行车状态中。
附图说明
本发明的这些和其它方面、特征和优势将通过参考图式的一个或多个优选实施例的以下描述来进一步解释，其中相同参考数字指示相同或类似部分，且其中：
图1A和1B示意性地展示分别在道路行车状态中和在飞行状态中的根据本发明的飞行/驾驶运载工具的俯视图；
图2A至2D是说明螺旋桨叶片的折叠和存储的透视图；
图3是与图1A相当的视图，以较大比例来说明在驾驶舱中的驾驶构件的组件的布局。
具体实施方式
图1A示意性地展示根据本发明的飞行/驾驶运载工具1的俯视图。运载工具1具有主体10，其具有大体空气动力水滴形状。运载工具10的前部指向图的右边。纵向方向将被定义为前/后方向，其在图中是左/右方向。沿着这条线的相对位置将被指示为前/后，或在……前/在……后。
主体10中的客舱大体由虚线和参考数字11来指示。在客舱11后，主体10中的驾驶舱大体由虚线和参考数字12来指示。运载工具具有至少一个前轮13和两个后轮14。在客舱11的位置处，主体10相对宽以容纳相互紧靠地坐的两个人。来到后部，着眼于空气动力性质，主体10变窄。在最后部位置，推进螺旋桨20旋转安装到车辆1的框架，为了简单起见，所述框架未展示。螺旋桨20具有其实质上在纵向方向上指向的纵向轴线。螺旋桨20的中心基底21突出于主体10外。
为了针对飞行目的提供提升，运载工具可实施为旋翼机且包括水平旋翼。由于水平旋翼并非本发明的主题，因此其不作论述和展示。为了方便起见，推进螺旋桨将在下文简单地指示为螺旋桨。
图1A展示在道路行车状态中的运载工具。图1B为与图1A相当的视图，展示在飞行状态中的运载工具。在展示的实施例中，螺旋桨20具有铰接到中心基底21的两个螺旋桨叶片22。在飞行状态中，螺旋桨叶片22处于操作性伸开位置中，在所述操作性伸开位置中，其实质上垂直于螺旋桨的旋转轴相互成一条直线地延伸。具有三个或更多个螺旋桨叶片的实施例也是可能的。
当停在地面上时，在中心基底21的地平面上的高度可指示为螺旋桨高度Hp。由于运载工具10应能够表现为正常的汽车，因此主体10具有与正常汽车的高度。进一步需要具有相对低的重心。考虑所有这些考虑因素，螺旋桨高度Hp不能被选择为任意高。应显然地是，螺旋桨半径Lb不能大于Hp，且事实上应更小，具有安全限度。在飞行状态中，Lb的实际值为约95cm。着眼于允许螺旋桨尽可能地高效和因此“抓住”尽可能多的空气，应显然地是，汽车主体10应在其后端确实窄，仅比中心螺旋桨基底21稍大。
为了空气动力学和效率的原因，进一步需要使主体10尽可能地紧凑。应显然地是，所有这些考虑因素导致在驾驶舱12中可用的空间量有限的设计形状，并且找到驾驶组件与用于将其安装在那个空间中的拓扑解决方案的组合是一个难题。
当在道路上行车时，在正常交通中，螺旋桨叶片22在其操作性伸开位置中可被视为安全威胁，且在许多国家，道路安全法规将甚至禁止此类尖锐的部分突出于汽车主体。正因为这个原因，螺旋桨叶片22可折叠，即，它们关于中心螺旋桨基底21围绕具有切向的铰链轴线的铰链24铰接，使得在道路行车状态中，更平行于纵向方向来指引螺旋桨叶片22，即，螺旋桨叶片与螺旋桨轴线之间的角度实质上小于在飞行状态中。在可能的实施例中，在道路行车状态中的螺旋桨叶片22位置抵靠汽车主体10。在另一可能实施例中，汽车主体10被提供有细长叶片容纳凹口，用于接纳和容纳相应螺旋桨叶片22，使得它们不突出于汽车主体10之外。
在更优选实施例中，当在道路行车状态中时，螺旋桨叶片22存储于汽车主体10内。这特征说明于图2A至2D中。
图2A是在飞行状态中的车辆1的后部分的透视图。汽车主体10包括两个叶片罩盖30，其分别布置于安装在螺旋桨高度Hp处的主体的右侧和左侧的后端处。在每一盖30后，即，在汽车主体10内，车辆1具有叶片容纳空间31用于容纳各别螺旋桨叶片22。这些叶片罩盖30可如所展示具有细长形状，其中高度小于宽度，宽度是在运载工具的纵向方向上。注意，所述图展示从右面看的视图，且因此，仅展示右边盖，而在主体的相对侧处的左边盖不可见。左边盖30可与右边盖30镜面对称。
每一盖30具有闭合状态，如在图2A中展示，其中盖位置与周围主体形状齐平。每一盖30进一步具有打开状态。在方便的实施例中，盖30在其上部侧处铰接。图2B为与图2A相当的透视图，其中盖30在其打开状态中。
图2A展示在飞行状态中的螺旋桨叶片22，其中它们可具有任意旋转位置(在这个图中为竖直)。作为在将运载工具1从其飞行状态转换到其道路行车状态中的步骤，用户手动旋转螺旋桨20，使得螺旋桨叶片22水平指向，且他打开盖30(图2B的情形)。现在暴露叶片容纳空间31。注意，在这情形中，叶片铰链24是实质上竖直指向，螺旋桨叶片22通过叶片铰链24铰接到螺旋桨基底21。
作为下一步骤，用户折叠每一螺旋桨叶片22(即，关于中心基底21铰接每一螺旋桨叶片22)以使螺旋桨叶片22进入对应的叶片容纳空间31；图2C是与图2B相当的透视图，其中螺旋桨叶片22定位于对应的叶片容纳空间31内。用户然后关上盖30，盖30现在处于螺旋桨叶片22之上(图2D的情形)。
为了将螺旋桨叶片22保持于相应的容纳空间31内，可给运载工具1提供保持构件。在方便简单的实施例中，此类保持构件可实施为安装于容纳空间31中和盖30的内侧处的泡沫夹块，当将对应的盖30闭合时，此类夹块与螺旋桨叶片22相接合且将所述螺旋桨叶片22夹在其间。
注意，螺旋桨可具有三个(或更多个)叶片。在此情况下，叶片容纳空间的数目将作更改，且叶片可具有不同于水平的“停放位置”。在折叠后，铰链24将然后不必为竖直的，而在任何情况下，为切向的。
图3是与图1A相当的视图，呈较大的比较，特别展示驾驶舱12，以说明根据本发明的驱动组件的发明性布局。
如较早先提到，运载工具1具有驱动构件200，用于驱动在飞行状态中的运载工具1的螺旋桨20及用于驱动在道路行车状态中的运载工具1的从动轮14。这此驱动构件200布置于汽车主体10的驾驶舱12内。理论上将可能具有用于螺旋桨的单独的驱动构件，和用于轮子的单独的驱动构件，但这有缺点。根据本发明的方面，驱动构件至少部分对于螺旋桨20和对于从动轮是常见的，在图1A的例示性实施例中，从动轮是后轮14。在这方面，注意，螺旋桨安装于运载工具的前端的替代性实施例是可能的，在所述情况下，运载工具将具有两个从动前轮。
另一问题是，在飞行状态中的所需的驱动功率相对高。能够提供那个需要的驱动功率的单个发动机对于道路模式将未必是有力的，使轮驱动系统相对重且造成增加的废气排放。
另一问题是，螺旋桨被安装到位置靠近在运载工具的端部处的螺旋桨的螺旋桨齿轮。驱动功率应被通过邻近螺旋桨齿轮布置的驱动齿轮转移到那个螺旋桨齿轮。为了使这些齿轮配合于有限量的可用空间中，且为了减小重量，这些齿轮应该小。
以上和其它设计问题由根据本发明的驱动设计来解决。
根据本发明的方面，驱动构件200包括在驾驶舱12的前向端(即，驾驶舱12的距螺旋桨20远且驾驶舱12最宽的那部分)处相互紧靠地布置的两个单独的发动机211、212。螺旋桨基底21附接到布置于距螺旋桨基底21相对小的轴向距离处、靠近螺旋桨20且驾驶舱12不太宽的螺旋桨齿轮23。
螺旋桨齿轮23与由所述发动机中的第一个211驱动的第一驱动输出齿轮221咬合。这第一发动机211的输出轮轴由参考数字213指示。第一万向轮轴215通过第一万向接头(universal joint或cardan joint)231耦合到第一输出轮轴213。第一驱动轮轴217通过第二万向接头(universal joint或cardan joint)232耦合到第一万向轮轴215。第一驱动输出齿轮221被安装为相对于第一驱动轮轴217自由旋转。被安装为与第一驱动轮轴217一起旋转的是第一单向离合器或第一单向耦合件233的输入端。第一驱动轮轴217可通过单向耦合件233驱动第一驱动输出齿轮221，但第一驱动输出齿轮221不通过单向耦合件233驱动第一驱动轮轴217。
螺旋桨齿轮23进一步与由所述发动机中的第二个212驱动的第二驱动输出齿轮222咬合。这第二发动机212的输出轮轴由参考数字214指示。第二万向轮轴216通过第三万向接头(universal joint或cardan joint)234耦合到第二输出轮轴214。第二驱动轮轴218通过第四万向接头(universal joint或cardan joint)235耦合到第二万向轮轴216。第二驱动输出齿轮222被安装为相对于第二驱动轮轴218自由旋转。第二单向离合器或第二单向耦合件236被安装为相对于第二驱动轮轴218自由旋转。被安装为与第二驱动轮轴218一起旋转的是选择耦合部件240。选择耦合部件240可相对于第二驱动轮轴218轴向移位，但相对于第二驱动轮轴218旋转固定，例如，通过花键凹槽，如本身已知。选择耦合部件240可朝向第二单向离合器或第二单向耦合件236选择性地移置，以咬合这第二单向离合器或第二单向耦合件236的输入端。在选择耦合部件240的这个位置(其将被指示为螺旋桨驱动位置)中，第二驱动轮轴218可通过选择耦合部件240和第二单向耦合件236驱动第二驱动输出齿轮222，但第二驱动输出齿轮222可不通过第二单向耦合件236驱动第二驱动轮轴218。
注意，典型地，螺旋桨齿轮23的直径大于第一驱动输出齿轮221和第二驱动输出齿轮222的直径。
为了在道路行车状态中驱动运载工具1的从动轮14，驱动构件200包括耦合到差动总成260的驱动齿轮箱250，差动总成260具有耦合到各别从动轮(为了简单起见，图3中未展示)的两个输出轮轴261、262。在纵向方向上，驱动齿轮箱250和差动总成260位于发动机211、212和螺旋桨齿轮23之间。在横向方向上，驱动齿轮箱250和差动总成260位于万向轮轴215、216之间。在指向螺旋桨200的侧，驱动齿轮箱250具有输入轮轴251，输入齿轮252安装于所述输入轮轴251上。第三驱动输出齿轮253被安装为相对于第二驱动轮轴218自由旋转。第三驱动输出齿轮253邻近选择耦合部件240与第二单向离合器或第二单向耦合件236相对地安装。换句话说，从第二发动机212朝向螺旋桨齿轮23延行，第二驱动轮轴218按顺序载有第三驱动输出齿轮253、选择耦合部件240、第二单向离合器或第二单向耦合件236和第二驱动输出齿轮222。选择耦合部件240可选择性地朝向第三驱动输出齿轮253移置以咬合第三驱动输出齿轮253。在选择耦合部件240的这个位置(其将被指示为轮驱动位置)中，第二驱动轮轴218可通过选择耦合部件240驱动第三驱动输出齿轮253，且因此驱动轮子14。
在飞行状态中，选择耦合部件240处于其螺旋桨驱动位置中，轮子14未被驱动且齿轮箱250处于中间。第三驱动输出齿轮253未耦合到第二驱动轮轴218，因此第三驱动输出齿轮253和第二驱动轮轴218可相对于彼此自由地旋转。注意，螺旋桨20由两个发动机211、212驱动。在道路行车状态中，选择耦合部件240处于其轮驱动位置中，仅第二发动机212在作用中；第一发动机211被切断。螺旋桨20保持固定。第二驱动输出齿轮222同样地保持固定，其中第二驱动轮轴218在驱动输出齿轮222中旋转。
注意，替代用于将功率传送到齿轮箱250的输入轮轴251的有齿齿轮253、252，可使用链条或有齿皮带，其中轮253、252被合适地更改。
注意，发动机可具有任何形状，例如，内燃机和/或电发动机。
注意，齿轮箱可具有任何形状。
注意，具有在飞行状态中同时操作的两个发动机的事实对安全有贡献：如果一个发动机有故障，那么螺旋桨20可仍然由另一发动机驱动，而单向耦合件防止有故障的发动机阻挡螺旋桨。
如在图3的示意图中展示，万向轮轴215和216关于纵向方向倾斜地定位，即，万向轮轴215和216在发动机一侧处的相互距离大于在螺旋桨一侧处。着眼于实现低重心，将发动机211、212放置得尽可能低，而将螺旋桨20放置得高。因此，自发动机延行到螺旋桨，万向轮轴215和216也向上倾斜。万向接头具有针对其可容纳的角度的最大额定值。为了减轻对发动机侧万向接头231、234的要求，发动机211、212优选地以倾斜方式布置，使得其输出轮轴213、214产生与纵向方向成大于零的小角度，如所图示。
在可能的实施例中，第一驱动轮轴217和第二驱动轮轴218将平行于纵向方向取向。在那个情况下，螺旋桨驱动齿轮221、222可为直齿齿轮。然而，为了减轻对螺旋桨侧万向接头232、235的要求，第一驱动轮轴217和第二驱动轮轴218可布置得低于螺旋桨齿轮23，且可被布置以在水平方向上和在竖直方向上与纵向方向成小角度，同时螺旋桨齿轮23和螺旋桨驱动齿轮221、222为锥面轮，如所图示。同理适用于驱动齿轮箱250的第三驱动输出齿轮253和输入齿轮252。
注意，驱动系组件的位置布局，特别是从发动机到螺旋桨变窄的倾斜万向轮轴，有助于螺旋桨叶片折叠到在汽车主体内的位置。
对所属领域的技术人员应显然的是，本发明不限于以上论述的例示性实施例，而是若干变化和修改在如在所附权利要求书中定义的本发明的保护性范围内。即使某些特征在不同附属权利要求中叙述，本发明仍然也涉及共同包括这些特征的实施例。即使某些特征已相互结合地描述，本发明仍然也涉及省略这些特征中的一个或多个的实施例。还可省略尚未明确地描述为必不可少的特征。权利要求的任何参考符合不应被解释为限制那条权利要求的范围。

Claims (11)

1.一种飞行/驾驶运载工具(1)，其具有道路行车状态和飞行状态且可易于在所述道路行车状态与所述飞行状态之间转换，所述运载工具包括：
主体(10)，其具有客舱(11)和驾驶舱(12)、至少一个转向轮(13)和至少一个从动轮(14)、以及推进螺旋桨(20)；
驱动构件(200)，其布置于所述主体(10)的所述驾驶舱(12)内，用于在飞行状态中驱动所述推进螺旋桨(20)和用于在道路行车状态中驱动所述从动轮(14)；
其中所述驾驶舱(12)的远离所述推进螺旋桨的部分比所述驾驶舱(12)的靠近所述推进螺旋桨的部分宽；
其中所述驱动构件(200)包括在所述驾驶舱(12)的远端部分中相互紧靠地布置的两个单独的发动机(211、212)；
其中所述推进螺旋桨(20)包括附接到螺旋桨齿轮(23)的螺旋桨基底(21)；
其中所述螺旋桨齿轮(23)与通过第一万向轮轴(215)耦接到所述发动机中的第一个发动机(211)的第一驱动输出齿轮(221)咬合，且与通过第二万向轮轴(216)耦接到所述发动机中的第二个发动机(212)的第二驱动输出齿轮(222)咬合；
其中，所述第一万向轮轴(215)和所述第二万向轮轴(216)在水平方向上倾斜，使得在从所述发动机到所述推进螺旋桨的方向上，所述第一万向轮轴(215)和所述第二万向轮轴(216)的相互距离减小。
2.根据权利要求1所述的运载工具(1)，
其中所述螺旋桨齿轮(23)、所述第一驱动输出齿轮(221)和所述第二驱动输出齿轮(222)是斜齿轮。
3.根据权利要求1所述的运载工具(1)，
其中所述驱动构件(200)包括耦接到所述发动机中的所述第一个发动机(211)的第一驱动轮轴(217)，和耦接到所述发动机中的所述第二个发动机(212)的第二驱动轮轴(218)；
其中所述螺旋桨齿轮(23)与被安装为相对于所述第一驱动轮轴(217)自由旋转的第一驱动输出齿轮(221)咬合；
其中所述驱动构件(200)包括第一单向离合器或第一单向耦合件(233)，其具有被安装为与所述第一驱动轮轴(217)一起旋转的输入端且具有耦合到所述第一驱动输出齿轮(221)的输出端，使得所述第一驱动轮轴(217)能够驱动所述第一驱动输出齿轮(221)但所述第一驱动输出齿轮(221)不能驱动所述第一驱动轮轴(217)。
4.根据权利要求3所述的运载工具，其中所述螺旋桨齿轮(23)与被安装为相对于所述第二驱动轮轴(218)自由旋转的第二驱动输出齿轮(222)咬合；
其中所述驱动构件(200)包括第二单向离合器或第二单向耦合件(236)，其具有被安装为相对于所述第二驱动轮轴(218)自由旋转的输入端且具有耦合到所述第二驱动输出齿轮(222)的输出端；
其中所述驱动构件(200)包括驱动齿轮箱(250)，其具有耦合到所述从动轮的输出或耦合到具有耦合到所述从动轮的输出轮轴(261、262)的差动总成(260)的输出；
其中所述驱动齿轮箱(250)具有输入轮轴(251)，所述输入轮轴(251)具有安装于其上的输入轮(252)；
其中所述驱动构件(200)包括被安装为相对于所述第二驱动轮轴(218)自由旋转且耦合到所述驱动齿轮箱(250)的所述输入轮(252)的第三驱动输出轮(253)；
其中所述驱动构件(200)包括被安装为与所述第二驱动轮轴(218)一起旋转的选择耦合部件(240)；
其中所述选择耦合部件(240)布置于所述第二单向离合器或第二单向耦合件(236)与所述第三驱动输出轮(253)之间，且能够相对于所述第二驱动轮轴(218)选择性地轴向移位，以选择性地在推进螺旋桨驱动位置中咬合所述第二单向离合器或第二单向耦合件(236)的所述输入端，或选择性地在轮驱动位置中咬合所述第三驱动输出轮(253)。
5.根据权利要求4所述的运载工具，其中在纵向方向上，所述驱动齿轮箱(250)和所述差动总成(260)位于所述发动机(211、212)与所述螺旋桨齿轮(23)之间，且其中，在横向方向上，所述驱动齿轮箱(250)和所述差动总成(260)位于所述第一万向轮轴(215)和所述第二万向轮轴(216)之间。
6.根据权利要求1所述的运载工具(1)，
其中所述螺旋桨基底(21)突出于所述运载工具的纵向端部之外，所述推进螺旋桨具有两个或更多个螺旋桨叶片(22)，所述两个或更多个螺旋桨叶片(22)通过具有实质上切向的铰链轴线的铰链(24)铰接到所述螺旋桨基底(21)；
其中，在所述飞行状态中，所述螺旋桨叶片(22)处于操作性伸开位置中，在所述操作性伸开位置中，所述螺旋桨叶片(22)实质上垂直于所述推进螺旋桨的旋转轴而延伸；
且其中在所述道路行车状态中，所述螺旋桨叶片(22)以更接近平行于纵向方向的取向而被铰接。
7.根据权利要求6所述的运载工具，其中所述主体(10)被提供有细长叶片容纳空间(31)，用于当在道路行车状态中时将相应的所述螺旋桨叶片(22)接收和容纳于所述主体(10)内。
8.根据权利要求7所述的运载工具，其中所述主体(10)被提供有覆盖相应的所述叶片容纳空间(31)的叶片罩盖(30)。
9.根据权利要求7所述的运载工具，进一步被提供有用于将所述螺旋桨叶片(22)保持于相应的所述容纳空间(31)内的保持构件。
10.根据权利要求8所述的运载工具，进一步被提供有用于将所述螺旋桨叶片(22)保持于相应的所述容纳空间(31)内的保持构件，其中这些保持构件被实施为安装于所述容纳空间(31)中和所述盖(30)的内侧处的泡沫夹块，当将对应的所述盖(30)闭合时，所述泡沫夹块与螺旋桨叶片(22)相接合且将所述螺旋桨叶片(22)夹在其间。
11.根据权利要求1所述的运载工具，其中，所述第一万向轮轴(215)和所述第二万向轮轴(216)在水平方向上倾斜且在竖直方向上倾斜，使得在从所述发动机到所述推进螺旋桨的方向上，所述第一万向轮轴(215)和所述第二万向轮轴(216)的相互距离减小且所述第一万向轮轴(215)和所述第二万向轮轴(216)升高。
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