CN111361369B - 一种飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行汽车，包括壳体，所述壳体的前部为驾驶舱，后部为动力设备舱，在动力设备舱内安装有动力设备；所述动力设备包括主架体和两组驱动装置；所述主架体包括水平设置的前连杆、后连杆和中间连杆；所述驱动装置包括驱动电机、螺旋叶片、叶片支架以及尾翼；所述叶片支架包括固定主轴、前端支架和后端支架；在后端支架背离螺旋叶片的一侧设有一前套环，在前套环背离后端支架的一侧还设有后套环，在套环背离后端支架的一侧设有一舵机座，在舵机座安装有尾翼调节舵机；在壳体的下侧、后端开设有出气孔。本发明整体结构更加简单，控制更加方便，稳定性更好，并且能够大大缩小飞行汽车的几何尺寸并降低飞行汽车的价格。

Description

一种飞行汽车

技术领域

本发明涉及飞行汽车技术领域，尤其涉及一种飞行汽车。

背景技术

随着现代社会经济的发展，私家车已经逐渐进入千家万户，导致交通压力日益增大，交通拥堵频繁发生。鉴于此，有人提出飞行汽车，既能够在地面行驶，遇到交通堵塞时又能够转换飞行模式，可以成为一种理想的交通工具，为交通运输的轨道增加了一个维度。目前已有的飞行汽车多数为折叠翼飞行汽车，其机翼外置于机体两侧，因此整个飞行汽车的几何尺寸较大且占用空间较大，行驶停靠均不如普通汽车灵活方便。也有涵道式的飞行汽车，需要布置足够的涵道及螺旋桨，以获得必要的升力，其外廓尺寸较大，并且结构复杂，飞行控制也非常麻烦。而目前的飞行汽车基本也大都采用螺旋桨结构的，不仅结构非常复杂，并且体积较大，价格也比较贵。

因此，如何提供一种几何尺寸较小、结构更简单、飞行控制方便、价格低的飞行汽车是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有飞行汽车结构复杂、体积大、飞行控制复杂以及价格高的问题，提供一种飞行汽车，整体结构更加简单，控制更加方便，稳定性更好，并且能够大大缩小飞行汽车的几何尺寸并降低飞行汽车的价格。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种飞行汽车，其特征在于：包括壳体，所述壳体的前部为驾驶舱，后部为动力设备舱，在动力设备舱内安装有动力设备；

所述动力设备包括主架体和两组驱动装置；所述主架体包括水平设置的前连杆、后连杆和中间连杆，其中，所述中间连杆沿壳体的前后方向设置，前连杆和后连杆的长度方向垂直于中间连杆的长度方向，该中间连杆的两端分别于前连杆和后连杆的中部固定连接；两组驱动装置分别设于中间连杆的两侧，并分别于前连杆和后连杆的两端相连；

所述驱动装置包括驱动电机、螺旋叶片、叶片支架以及尾翼；所述驱动电机与前连杆固定连接，其电机轴与中间连杆平行，并向后连杆方向延伸；所述叶片支架包括固定主轴、前端支架和后端支架；所述固定主轴的前端与驱动电机的电机轴固定连接，后端延伸至与后连杆转动连接，所述前端支架和后端支架均具有一中心孔和三个支臂，且三个支臂绕中心孔一周均匀分布，相邻两支臂之间的夹角相等；所述前端支架和后端支架均通过中心孔套设在固定主轴上并与固定主轴固定连接，其中，后端支架向固定转轴旋转方向相反的方向旋转一定角度后与固定主轴固定连接，使后端支架与前端支架相对应的两支臂形成错位；在驱动电机的壳体上设有一固定齿轮，所述固定齿轮套设在固定主轴上，且该固定齿轮与固定主轴间隙配合，其轴心线与固定主轴的轴心线重合；在前端支架靠近驱动电机的一侧，对应三个支臂分别设有一传动齿轮，所述传动齿轮通过贯穿前端支架的齿轮轴与前端支架转动连接，在三个传动齿轮与固定齿轮之间均设有一转向齿轮，所述转向齿轮通过齿轮轴与前端支架转动连接，并同时与固定齿轮和传动齿轮啮合；

所述螺旋叶片为三片，螺旋叶片为扭转结构，且螺旋叶片的扭转方向与相连的固定主轴的旋转方向相反；所述螺旋叶片的前端通过万向节与前端支架一支臂上的传动齿轮的齿轮轴相连，后端通过万向节与后端支架的一支臂转动连接，其中，与螺旋叶片相连的后端支架的支臂为与传动齿轮所在支臂相对应的支臂；所述尾翼也为三片，其包括尾翼叶片和与尾翼叶片一侧相连的套管，三片尾翼叶片通过该套管分别套设在后端支架的一支臂上，其中，三片尾翼的尾翼叶片分布于后端支架的相邻两支臂之间，且尾翼叶片的朝向与相连的驱动电机的旋转方向相反；在套管背离尾翼叶片的一侧，分别设有一根第一连杆；

在后端支架背离螺旋叶片的一侧设有一前套环，该前套环通过一承载球与固定主轴相连，其中，所述承载球套设在固定主轴上并与固定主轴间隙配合，所述前套环套设在承载球上并与承载球形成球铰接，且前套环能够向前或向后倾斜至少45°；所述第一连杆通过第二连杆与前套环相连，其中，第二连杆与第一连杆和前套环均通过球铰接的方式相连，且第二连杆与前套环连接处绕前套环一周均匀分布；在前套环背离后端支架的一侧还设有后套环，所述后套环套设在固定主轴上，并通过双向推力球轴承与前套环相连，且后套环的内径大于固定主轴的直径，后套环能够向前或向后倾斜至少45°，在后套环上绕其一周均匀分布有三根第三连杆；在后套环背离后端支架的一侧设有一舵机座，所述舵机座呈三角形，其中心具有一中心孔，并通过该中心孔套设在固定主轴上且与固定主轴间隙配合，该舵机座靠近后连杆的一侧与后连杆固定连接；在舵机座的三个侧面分别安装有一尾翼调节舵机，所述尾翼调节舵机的摆臂与舵机座对应的侧面平行，并能够前后摆动；所述第三连杆分别通过一第四连杆与一摆臂相连，其中，第四连杆与第三连杆通过球铰接的方式相连，并与摆臂转动连接；

在壳体的下侧，至少对应动力设备的位置开设有出气孔；在壳体的后端，至少对应尾翼的位置也开设有出气孔；在壳体的一侧或两侧，设有进气孔，所述进气孔位于壳体下侧的出气孔的上方。

进一步地，所述螺旋叶片的前端与后端之间的夹角和与螺旋叶片前端和后端相连的支臂之间的夹角之比为1:2。

进一步地，所述螺旋叶片的前端与后端之间的夹角为30°，与螺旋叶片前端和后端相连的支臂之间的夹角为60°。

进一步地，两组驱动装置的螺旋叶片的扭转方向相反。（即一组螺旋叶片，另一组为反向螺旋叶片）

进一步地，所述螺旋叶片从前端到后端的扭转方向与固定主轴的旋转的方向相反。

进一步地，叶片前端连接处和叶片后端连接处在叶片的自轴对称轴上且在主轴上的旋转半径相同。

进一步地，所述固定齿轮与传动齿轮的齿数比为1:2。

进一步地，在驱动电机上对应两驱动装置分别还设有一驱动装置转向调节舵机，所述驱动装置转向调节舵机的舵机轴与一转向调节齿轮相连，该转向调节齿轮与固定齿轮啮合。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：整体结构紧凑且没有大型（大功率）往复运动部件（仅含舵机类小型（小功率）往复运动部件），使整个飞行汽车体积大大减小；功率效率高而且受天气影响降低，操控更加方便，稳定性更好，适用于城市内通勤使用；制作和使用成本低。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中动力设备一个角度的结构示意图。

图3为本发明中动力设备另一个角度的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2以及图3，一种飞行汽车，包括壳体1，所述壳体1的前部为驾驶舱，后部为动力设备舱，在动力设备舱内安装有动力设备。具体实施时，该驾驶舱的前侧由可视材质制成，在驾驶舱后方还设有乘坐舱；其中，所述壳体1的前部对应驾驶舱的位置设有可开合的舱门，以便于驾驶员及乘客进出。在驾驶舱内还设有控制台，在控制台内设置有整车控制系统（电路），以对整个飞行汽车进行控制。制作时，在壳体1的底部还设有数个支脚，以避免因停放时机壳与地面贴合，造成起飞困难。

所述动力设备包括主架体和两组驱动装置。所述主架体包括水平设置的前连杆2、后连杆3和中间连杆4，其中，所述中间连杆4沿壳体1的前后方向设置，前连杆2和后连杆3的长度方向垂直于中间连杆4的长度方向，该中间连杆4的两端分别于前连杆2和后连杆3的中部固定连接。两组驱动装置分别设于中间连杆4的两侧，并分别于前连杆2和后连杆3的两端相连。具体实施时，所述前连杆2和后连杆3的中部向下弯曲，前连杆2、后连杆3和中间连杆4通过连接件与壳体1底板固定连接。所述乘坐舱设于中间连杆4及前连杆2和后连杆3弯曲部上方，从而能够更有效地利用整个壳体1的内部空间。

所述驱动装置包括驱动电机5、螺旋叶片6、叶片支架以及尾翼8。所述驱动电机5与前连杆2固定连接，其电机轴与中间连杆4平行，并向后连杆3方向延伸。所述叶片支架包括固定主轴71、前端支架72和后端支架73；所述固定主轴71的前端通过联轴器与驱动电机5的电机轴固定连接，并能随驱动电机5的电机轴同步转动；固定主轴71的后端延伸至与后连杆3转动连接，实施时，在后连杆3上设有轴承座，在轴承座内安装有轴承，所述固定主轴71的后端与该轴承内孔紧配合相连。所述前端支架72和后端支架73均具有一中心孔和三个支臂，且三个支臂绕中心孔一周均匀分布，相邻两支臂之间的夹角相等。所述前端支架72和后端支架73均通过中心孔套设在固定主轴71上并与固定主轴71固定连接；其中，后端支架73向固定转轴71旋转方向相反的方向旋转一定角度后与固定主轴71固定连接，使后端支架73与前端支架72相对应的两支臂形成错位；且前端支架72的三个支臂与后端支架73的三个支臂错位设置。

在驱动电机5的壳体1上设有一固定齿轮9，所述固定齿轮9套设在固定主轴71上，且该固定齿轮9与固定主轴71间隙配合，其轴心线与固定主轴71的轴心线重合。在前端支架72靠近驱动电机5的一侧，对应三个支臂分别设有一传动齿轮10，所述传动齿轮10通过贯穿前端支架72的齿轮轴与前端支架72转动连接，在三个传动齿轮10与固定齿轮9之间均设有一转向齿轮11，所述转向齿轮11通过齿轮轴与前端支架72转动连接，并同时与固定齿轮9和传动齿轮10啮合。这样，当驱动电机5转动时，前端支架72带动传动齿轮10和转向齿轮11绕固定主轴71的轴心线转动，但由于固定齿轮9不转动，因此，转向齿轮11和传动齿轮10在随前端支架72转动过程中也会形成自转，从而带动螺旋叶片6自转。其中，所述固定齿轮9与传动齿轮10的齿数比为1:2。实际制作时，在驱动电机5上对应两驱动装置分别还设有一驱动装置转向调节舵机，所述驱动装置转向调节舵机的舵机轴与一转向调节齿轮相连，该转向调节齿轮与固定齿轮9啮合。这样，正常情况下，由于舵机的锁止作用，在驱动装置转向调节舵机不工作的情况下，固定齿轮9也不会产生转动，当驱动装置转向调节舵机工作时，通过转向调节齿轮带动固定齿轮9转动，从而能够带动整个齿轮系发生转动，从而调节动力装置产生转动。

所述螺旋叶片6为三片硬质叶片，该螺旋叶片6为扭转结构，且螺旋叶片6的扭转方向与相连的固定主轴71的旋转方向相反；所述螺旋叶片6的前端通过万向节与前端支架72的一支臂上的传动齿轮的齿轮轴相连，后端通过万向节与后端支架73的一支臂转动连接，其中，与螺旋叶片6相连的后端支架73的支臂为与传动齿轮所在支臂相对应的支臂；从而能够保证螺旋叶片6产生的推力方向。并且，叶片前端连接处和叶片后端连接处在叶片的自轴对称轴上且在主轴上的旋转半径相同。其中，所述螺旋叶片6的前端与后端之间的夹角和与螺旋叶片6前端和后端相连的支臂之间的夹角之比为1:2，螺旋叶片6的转速与主轴的转速比为1:2。作为一种优选方式，所述螺旋叶片6的前端与后端之间的夹角为30°，与螺旋叶片6前端和后端相连的支臂之间的夹角为60°。这样，能够使螺旋叶片6结构最稳定，在转动过程中运转最平顺，几乎所有（升降）推力都来自于螺旋叶片6。在实施过程中，两组驱动装置的螺旋叶片6的扭转方向相反，即一组螺旋叶片6，另一组为反向螺旋叶片6；这样能够更好地保证整个飞行汽车飞行过程中的平衡性。采用上述结构结构能使三个叶片分别从前端到后端依次逐点在主轴旋转角中从0度到45度到90度到45度再到0度变化周期；这种结构能够提供升力和部分向前飞行的推力，用硬质叶片模拟柔性叶片的运行方式可降低对叶片的强度要求以及提高功率效率。

所述尾翼8也为三片，其包括尾翼8叶片和与尾翼8叶片一侧相连的套管，三片尾翼8叶片通过该套管分别套设在后端支架73的一支臂上，其中，三片尾翼8的尾翼8叶片分布于后端支架73的相邻两支臂之间；且尾翼叶片8的朝向与相连的驱动电机5的旋转方向相反；在套管背离尾翼8叶片的一侧，分别设有一根第一连杆12。初始状态时，三片尾翼8位于同一竖直平面。

在后端支架73背离螺旋叶片6的一侧设有一前套环13，该前套环13通过一承载球与固定主轴71相连，其中，所述承载球套设在固定主轴71上并与固定主轴71间隙配合，所述前套环13套设在承载球上并与承载球形成球铰接，其中，前套环13的内径（承载球的直径）远大于固定主轴71的直径，前套环13能够向前或向后倾斜至少45°。所述第一连杆12通过第二连杆14与前套环13相连，其中，第二连杆14与第一连杆12和前套环13均通过球铰接的方式相连，且第二连杆14与前套环13连接处绕前套环13一周均匀分布。在前套环13背离后端支架73的一侧还设有后套环15，所述后套环15套设在固定主轴71上，并通过双向推力球轴承与前套环13相连，实施时，前套环13与双向推力球轴承的中间圈（轴圈）固定连接，后套环15与双向推力球轴承的外圈（座圈）固定连接，其中，双向推力球轴承的两外圈（座圈）相连为一体。该后套环15的内径（远）大于固定主轴71的直径，使后套环15能够向前或向后倾斜至少45°，在后套环15上绕其一周均匀分布有三根第三连杆16。在后套环15背离后端支架73的一侧设有一舵机座17，所述舵机座17呈三角形，其中心具有一中心孔，并通过该中心孔套设在固定主轴71上并与与固定主轴71间隙配合，该舵机座17靠近后连杆的一侧与后连杆固定连接。在舵机座17的三个侧面分别安装有一尾翼调节舵机，所述尾翼调节舵机的舵机轴连有一摆臂，通过舵机轴能够带动摆臂绕舵机轴的轴心线转动。所述尾翼调节舵机的摆臂18与舵机座17对应的侧面平行，并能够前后摆动。所述第三连杆16分别通过一第四连杆19与一摆臂18相连，其中，第四连杆19与第三连杆16通过球铰接的方式相连，并与摆臂18转动连接。

在壳体1的下侧，至少对应动力设备的位置开设有出气孔；在壳体1的后端，至少对应尾翼8的位置也开设有出气孔；在壳体1的一侧或两侧，设有进气孔，所述进气孔位于壳体下侧的出气孔的上方。在壳体1内还设有可充电蓄电池，以为整车控制系统、驱动电机、舵机等电气元件供电。

本飞行汽车的升降主要通过螺旋叶片6控制，即驱动电机5工作后，螺旋叶片6即产生向下的推力，通过控制驱动电机5转速即可控制该推力大小；而飞行汽车在飞行过程中的姿态控制，则主要通过尾翼8控制来实现，具体控制过程如下：

尾翼8（叶片）与主轴同轴同速同向旋转，通过尾翼调节舵机能够控制尾翼8形成周期变距控制，当飞行汽车起飞时，通过尾翼调节舵机控制旋转至下半周时尾翼8的倾斜角度，可产生机头向上抬的力矩，从而使螺旋叶片（和尾翼）的合力方向由斜向前（当尾翼不动作时，只在螺旋叶片的作用下，螺旋叶片产生的推力为向上并向前方向，即斜向前）调整为垂直向上，此时，通过增大螺旋叶片的转速能够实现垂直起飞；在此平衡状态下，同时加大三个尾翼的叶距，使推力打破这种垂直起飞平衡，整机就能向前飞行，飞行过程中逐渐减调整尾翼叶距直至达到最大推力升力和姿态的三者平衡。通过尾翼调节舵机控制旋转至左半周时尾翼8的倾斜角度，能够加大左半周的推力，机尾向左偏航；通过尾翼调节舵机控制旋转至右半周时尾翼8的倾斜角度，能够加大右半周的推力机尾向右偏航，同时，通过驱动装置转向调节舵机改变固定齿轮9的角度，能够改变螺旋叶片的升力方向角度从而配合左右偏航。当需要刹车时机尾向下沉直至螺旋叶片和尾翼的合力为向后，此时机尾向下沉越多刹车效果越明显，当整机速度为零时机尾快速调整至垂直升降状态，然后降低螺旋叶片转速从而降落。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种飞行汽车，其特征在于：包括壳体，所述壳体的前部为驾驶舱，后部为动力设备舱，在动力设备舱内安装有动力设备；

所述动力设备包括主架体和两组驱动装置；所述主架体包括水平设置的前连杆、后连杆和中间连杆，其中，所述中间连杆沿壳体的前后方向设置，前连杆和后连杆的长度方向垂直于中间连杆的长度方向，该中间连杆的两端分别于前连杆和后连杆的中部固定连接；两组驱动装置分别设于中间连杆的两侧，并分别于前连杆和后连杆的两端相连；

所述驱动装置包括驱动电机、螺旋叶片、叶片支架以及尾翼；所述驱动电机与前连杆固定连接，其电机轴与中间连杆平行，并向后连杆方向延伸；所述叶片支架包括固定主轴、前端支架和后端支架；所述固定主轴的前端与驱动电机的电机轴固定连接，后端延伸至与后连杆转动连接，所述前端支架和后端支架均具有一中心孔和三个支臂，且三个支臂绕中心孔一周均匀分布，相邻两支臂之间的夹角相等；所述前端支架和后端支架均通过中心孔套设在固定主轴上并与固定主轴固定连接，其中，后端支架向固定转轴旋转方向相反的方向旋转一定角度后与固定主轴固定连接，使后端支架与前端支架相对应的两支臂形成错位；在驱动电机的壳体上设有一固定齿轮，所述固定齿轮套设在固定主轴上，且该固定齿轮与固定主轴间隙配合，其轴心线与固定主轴的轴心线重合；在前端支架靠近驱动电机的一侧，对应三个支臂分别设有一传动齿轮，所述传动齿轮通过贯穿前端支架的齿轮轴与前端支架转动连接，在三个传动齿轮与固定齿轮之间均设有一转向齿轮，所述转向齿轮通过齿轮轴与前端支架转动连接，并同时与固定齿轮和传动齿轮啮合；

所述螺旋叶片为三片，螺旋叶片为扭转结构，且螺旋叶片的扭转方向与相连的固定主轴的旋转方向相反；所述螺旋叶片的前端通过万向节与前端支架的一支臂上的传动齿轮的齿轮轴相连，后端通过万向节与后端支架的一支臂转动连接，其中，与螺旋叶片相连的后端支架的支臂为与传动齿轮所在支臂相对应的支臂；所述尾翼也为三片，其包括尾翼叶片和与尾翼叶片一侧相连的套管，三片尾翼叶片通过该套管分别套设在后端支架的一支臂上，其中，三片尾翼的尾翼叶片分布于后端支架的相邻两支臂之间，且尾翼叶片的朝向与相连的驱动电机的旋转方向相反；在套管背离尾翼叶片的一侧，分别设有一根第一连杆；

在后端支架背离螺旋叶片的一侧设有一前套环，该前套环通过一承载球与固定主轴相连，其中，所述承载球套设在固定主轴上并与固定主轴间隙配合，所述前套环套设在承载球上并与承载球形成球铰接，且前套环能够向前或向后倾斜至少45°；所述第一连杆通过第二连杆与前套环相连，其中，第二连杆与第一连杆和前套环均通过球铰接的方式相连，且第二连杆与前套环连接处绕前套环一周均匀分布；在前套环背离后端支架的一侧还设有后套环，所述后套环套设在固定主轴上，并通过双向推力球轴承与前套环相连，且后套环的内径大于固定主轴的直径，后套环能够向前或向后倾斜至少45°，在后套环上绕其一周均匀分布有三根第三连杆；在后套环背离后端支架的一侧设有一舵机座，所述舵机座呈三角形，其中心具有一中心孔，并通过该中心孔套设在固定主轴上且与固定主轴间隙配合，该舵机座靠近后连杆的一侧与后连杆固定连接；在舵机座的三个侧面分别安装有一尾翼调节舵机，所述尾翼调节舵机的摆臂与舵机座对应的侧面平行，并能够前后摆动；所述第三连杆分别通过一第四连杆与一摆臂相连，其中，第四连杆与第三连杆通过球铰接的方式相连，并与摆臂转动连接；

在壳体的下侧，至少对应动力设备的位置开设有出气孔；在壳体的后端，至少对应尾翼的位置也开设有出气孔；在壳体的一侧或两侧，设有进气孔，所述进气孔位于壳体下侧的出气孔的上方。

2.根据权利要求1所述的一种飞行汽车，其特征在于：所述螺旋叶片的前端与后端之间的夹角和与螺旋叶片前端和后端相连的支臂之间的夹角之比为1:2。

3.根据权利要求2所述的一种飞行汽车，其特征在于：所述螺旋叶片的前端与后端之间的夹角为30°，与螺旋叶片前端和后端相连的支臂之间的夹角为60°。

4.根据权利要求1所述的一种飞行汽车，其特征在于：两组驱动装置的螺旋叶片的扭转方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种飞行汽车，其特征在于：所述螺旋叶片从前端到后端的扭转方向与固定主轴的旋转的方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种飞行汽车，其特征在于：叶片前端连接处和叶片后端连接处在叶片的自轴对称轴上且在主轴上的旋转半径相同。

7.根据权利要求1所述的一种飞行汽车，其特征在于：所述固定齿轮与传动齿轮的齿数比为1:2。

8.根据权利要求1所述的一种飞行汽车，其特征在于：在驱动电机上对应两驱动装置分别还设有一驱动装置转向调节舵机，所述驱动装置转向调节舵机的舵机轴与一转向调节齿轮相连，该转向调节齿轮与固定齿轮啮合。

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