CN111890857B - 一种空地两栖运输器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空地两栖运输器及其使用方法，属于运输工具领域。运输器包括车体，涵道风扇，其置于车体侧面；翼板，其一端固定连接于涵道风扇外侧壁；还包括开合座，其一端与翼板另一端转动式连接，开合座另一端凸起形成有转动轴，并通过转动轴与车体转动式连接；弧形弯杆，其凸起形成于翼板另一端端部，所述弧形弯杆的圆心位于翼板与开合座转动轴线上；弧形通道，其形状与弧形弯杆相匹配，开设于开合座上，所述弧形通道与弧形弯杆配合连接；还包括限位块与限位沉孔。本发明的运输器通过简单的结构设置实现运输器不同行驶状态的灵活切换且安全性有保证，大大降低了运输器的制造成本，降低了运输器结构重量，使其更易于进行两栖行驶。

Description

一种空地两栖运输器及其使用方法

技术领域

本发明属于运输工具领域，更具体地说，涉及一种空地两栖运输器及其使用方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的不断发展，飞行汽车、飞行摩托等陆-空两栖类运输器掀起了研究热潮，涵道风扇由于其优秀的推力、升力性能，常应用在这类运输器的设计当中。

由于要实现飞行功能，因此运输器的体积、重量均需要控制，在结构限制下，运输器要实现陆-空两栖功能不能配备过于复杂的结构，且要尽量以简洁的结构实现更多的功能，现有的陆-空两栖类运输器，在实现陆-空状态转换的结构上设计通常过于复杂，且飞行状态与陆行状态下的驱动单元均是单独设置，增大了运输器自身重量，在飞行状态时所需要的动力消耗大大增加，增加了运输器的制造成本与生产难度，同时，过于复杂的结构在使用过程中容易发生故障，日常维护消耗高。

经检索，中国专利公开号：CN 103395491 B；公开日：2015年12月02日；公开了一种可开缝涵道螺旋桨系统以及运用该系统的飞行汽车，该申请案中设置有折叠机构和锁止机构用于控制涵道风扇的开合锁止，虽然确保了汽车在陆-空状态切换过程中的安全性，但是用于实现开合功能的结构过于复杂，且飞行状态和陆行状态采用不同的驱动单元进行驱动，均加重了车体重量，也增加了维护成本和故障率，最终导致该运输器成本消耗陡增，难以推广运用。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了空地两栖运输器，该运输器包括：

车体，

涵道风扇，其置于车体侧面；

翼板，其一端固定连接于涵道风扇外侧壁；

还包括：

开合座，其一端与翼板另一端转动式连接，开合座另一端凸起形成有转动轴，并通过转动轴与车体转动式连接；

弧形弯杆，其凸起形成于翼板另一端端部，所述弧形弯杆的圆心位于翼板与开合座转动轴线上；

弧形通道，其形状与弧形弯杆相匹配，开设于开合座上，所述弧形通道与弧形弯杆配合连接；

所述弧形弯杆端部设有截面积大于弧形弯杆截面积的限位块，所述弧形通道对应端部开设有形状与限位块相匹配的限位沉孔；

所述涵道风扇合拢时，限位块配合抵接于限位沉孔中；

所述涵道风扇展开时，翼板另一端端部与开合座一端端部抵接。

根据本发明实施例的空地两栖运输器，可选地，所述涵道风扇的涵道中心轴线上设置有风扇驱动单元，所述风扇驱动单元包括：

驱动件，其为涵道风扇运转提供驱动力，能正反转；

输出轴，其与驱动件输出端传动式连接；

离合传动件，其设于驱动件端部，并与输出轴传动式连接，驱动件正转/反转时，离合传动件控制输出轴对外传动/停止传动。

根据本发明实施例的空地两栖运输器，可选地，所述驱动件两端均设有输出端，分别为输出端A和输出端B；

所述输出轴有两个，分别为输出轴A和输出轴B，分别与两输出端传动式连接；

所述离合传动件有两个，分别与对应输出轴通过螺纹副传动连接；

在驱动件正转/反转作用下，输出轴相对于对应离合传动件沿输出轴轴线方向位移，从而控制输出轴对外传动/停止传动。

根据本发明实施例的空地两栖运输器，可选地，还包括：

减速箱，其置于车体中，并与车体的车轮传动连接。所述减速箱上设有减速箱传动轴为减速箱传入动力；

所述涵道风扇合拢后输出轴A与减速箱传动轴传动连接。

根据本发明实施例的空地两栖运输器，可选地，所述离合传动件为螺纹环，其为内壁设置螺纹的环件；

所述输出轴A一端与驱动件输出端A传动式连接，另一端穿过螺纹环并伸出；

所述输出轴A位于螺纹环至驱动件间的部分上依次形成有螺纹段A、平直段A和限位圈，所述螺纹段A壁面上的螺纹与螺纹环上螺纹相配合，所述平直段A壁面平直，所述限位圈凸起形成于输出轴A壁面上。

根据本发明实施例的空地两栖运输器，可选地，还包括复位件A，其为弹性件，处于压缩状态，一端抵接在螺纹环上，另一端与限位圈抵接。

根据本发明实施例的空地两栖运输器，可选地，所述离合传动件包括：

传动罩，其为罩体结构，一端部与驱动件输出端B传动式连接；

行星轮系，其包括齿圈、行星轮架、行星轮与太阳轮，所述齿圈与传动罩内侧壁固定连接；

端盖，其套设于传动罩外，所述端盖端部中心沿端盖轴线方向凸起形成离合套，所述离合套顶端外壁形成有螺纹段B，底端外壁为平直段B，所述行星轮架套设于离合套上并与其螺纹连接；

所述输出轴B太阳轮同轴固定连接并穿过行星轮架和离合套，从端盖端部伸出，输出轴B与涵道风扇的叶片传动连接。

根据本发明实施例的空地两栖运输器，可选地，还包括锁紧件，其套接于输出轴B上，位于行星轮架和太阳轮之间，所述锁紧件与输出轴B相对静止，所述锁紧件靠近离合套的端面上开设有与螺纹段B相配合的螺纹孔C。

根据本发明的另一方面，提供了一种空地两栖运输器的使用方法，步骤如下：

A、飞行状态

a1、翼板相对于开合座转动，至翼板端面与开合座端面接触；

a2、开合座通过转动轴相对于车体转动，至涵道风扇出风口朝向地面；

a3、启动驱动件正转，传动罩转动带动齿圈转动，齿圈带动行星轮架转动至与离合套的螺纹段B啮合，行星轮架啮合后锁死，此时行星轮系由太阳轮输出动力，与之相连的输出轴B转动，带动叶片转动，涵道风扇启动，带动车体升高，进入飞行状态；

B、陆行状态

b1、启动驱动件反转，行星轮架与离合套螺纹段B脱离啮合，此时行星轮系由行星轮架输出动力，太阳轮由锁紧件与离合套锁紧，输出轴B停转，涵道风扇停转；

b2、翼板相对于开合座反向转动，至弧形弯杆端部限位块与弧形通道的限位沉孔配合抵接；

b3、驱动件继续反转，输出轴A与螺纹环啮合后伸出，并与减速箱的减速箱传动轴传动连接，通过减速箱对车轮转动进行传动，进入陆行状态。

有益效果

(1)本发明的空地两栖运输器，通过开合座和翼板的转动配合，控制涵道风扇的开合，从而进行飞行状态与陆行状态的切换，通过开合座与车体的转动配合，方便开合座通过转动控制涵道风扇的风口朝向，以方便飞行状态时推力升力方向的控制以及合拢状态时结构紧凑性调整；并通过弧形弯杆与弧形通道的配合稳定空地状态切换过程中涵道风扇运动轨迹，增加运输器使用的安全性；通过简单的结构设置实现运输器不同行驶状态的灵活切换且安全性有保证，大大降低了运输器的制造成本，降低了运输器结构重量，使其更易于进行两栖行驶；

(2)本发明的空地两栖运输器，在弧形弯杆端部限位块与弧形通道对应位置限位沉孔的配合下，涵道风扇收拢到位后能及时停止，不会出现收拢过位的情况，避免涵道风扇与车体发生碰撞的现象，在涵道风扇展开到位后，翼板端部与开合座端部抵接，避免了展开运动过位的情况，通过简单的结构限位，不会增加运输器重力负担，进一步提高了运输器在行驶状态时的安全性；

(3)本发明的空地两栖运输器，风扇驱动单元的驱动件能正反转，通过设置离合传动件与输出轴配合，控制驱动件的正反转来使离合传动件控制输出轴是否对外传动，进而满足运输器不同的运动状态时对传动的需求；

(4)本发明的空地两栖运输器，风扇驱动单元的驱动件能正反转，通过设置离合传动件与输出轴配合，控制驱动件的正反转来使离合传动件控制输出轴是否对外传动，进而满足运输器不同的运动状态时对传动的需求；

(5)本发明的空地两栖运输器，在车体上设置减速箱，涵道风扇合拢后能通过减速箱传动轴对减速箱进行传动，进而对车轮传动，使得运输器可以省去对车轮设置单独传动的驱动构件，降低车体重量，节约安装空间，从而降低运输器飞行功能的实现成本；

(6)本发明的空地两栖运输器，设置螺纹环为离合传动件配合输出轴A作为翼板合拢后对运输器的传动端，在翼板合拢后输出轴A与螺纹环配合伸出壳体，与车体上的减速箱传动连接，从而对运输器车轮进行传动，翼板展开时反向运转驱动件，输出轴A与螺纹环配合收回壳体，此时输出轴A不对外传动，不影响涵道风扇正常使用；

(7)本发明的空地两栖运输器，设置复位件A确保输出轴A与螺纹环始终满足啮合状态的受力条件，在电机转动时能及时伸出/收回壳体，从而确保该输出端对外传动的有效性和及时性；

(8)本发明的空地两栖运输器，设置行星轮系组成的离合传动件，在驱动件正转反转时灵活准确的切换对外传动与否的状态的同时，还具备对外增速传动、减速传动的功能，满足运输器飞行状态的需求，且大大节约了空间的占用；

(9)本发明的空地两栖运输器，通过锁紧件的设置，在涵道风扇不启动时，行星轮系中的太阳轮通过锁紧件和离合套锁紧，保证输出轴B不会对外传动，从而避免对涵道风扇结构的损坏；

(10)本发明的空地两栖运输器的使用方法，空地运动状态切换简单，涵道风扇开合过程均在翼板与开合座的结构限定下不会过位运行，不会出现与运输器车体碰撞的情况，安全性高；且通过控制驱动件的转向，涵道风扇展开后即输出推力升力供飞行用，在合拢后不输出推力升力而是对运输器车轮输出动力供陆行用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1示出了本发明的空地两栖运输器陆行状态结构示意图；

图2示出了本发明的空地两栖运输器陆行状态另一视角结构示意图；

图3示出了本发明的空地两栖运输器翼板带动涵道风扇展开时结构示意图；

图4示出了本发明的空地两栖运输器飞行状态结构示意图仰视角；

图5示出了本发明的空地两栖运输器陆行状态时涵道风扇、翼板与减速箱间位置关系示意图；

图6为图5中A处放大图；

图7示出了本发明的涵道风扇开合装置结构示意图；

图8示出了本发明的涵道风扇开合装置另一视角的结构示意图；

图9示出了本发明翼板端部结构的详细示意图；

图10示出了本发明翼板端部结构另一视角的详细示意图；

图11示出了本发明开合座的结构示意图；

图12示出了本发明开合座另一视角的结构示意图；

图13示出了本发明的风扇驱动单元结构示意图；

图14示出了本发明的风扇驱动单元局部剖切后的结构示意图；

图15示出了本发明输出端A处设有复位件A的特征部分结构示意图；

图16示出了本发明螺纹环结构示意图；

图17示出了本发明输出端A处结构示意图；

图18为图17拆解输出轴A后的拆解状态示意图；

图19示出了驱动件与端盖的拆解状态示意图；

图20示出了本发明的一种离合传动件结构的爆炸视图；

图21示出了本发明的行星轮系结构示意图；

图22为图21的行星轮系爆炸视图；

图23示出了本发明的行星轮架结构示意图；

图24示出了本发明的锁紧件结构示意图；

图25示出了本发明的端盖一视角结构示意图；

图26示出了本发明的端盖另一视角结构示意图。

附图标记：

1000、涵道风扇；1010、风扇驱动单元；1011、壳体；1020、叶片；

2000、翼板；2010、弧形弯杆；2011、限位块；2020、铰接座A；

3000、开合座；3010、弧形通道；3011、限位沉孔；3020、铰接座B；3030、转动轴；

4000、销轴；

5000、车体；5001、车轮；

6000、减速箱；6010、减速箱传动轴；

1、驱动单元；10、输出端A；11、输出端B；

2、输出轴A；20、螺纹段A；21、平直段A；22、限位圈；23、连接头；230、连接孔；

3、螺纹环；30、螺纹孔A；300、螺纹A；

4、复位件A；

5、传动罩；

6、行星轮系；60、齿圈；61、行星轮架；610、螺纹孔B；620、行星轮一；621、行星轮二；63、太阳轮；

7、端盖；70、离合套；700、螺纹段B；701、平直段；

8、输出轴B；

9、复位件B；90、锁紧件；900、螺纹孔C；901、键槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“A”、“B”、“C”、“一端”、“另一端”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分；“正转”、“反转”也并不表示特定的转向，而只是用来区分不同的转动方向；同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

实施例1

本实施例的空地两栖运输器，包括：

车体5000，

涵道风扇1000，其置于车体5000侧面；

翼板2000，其一端固定连接于涵道风扇1000外侧壁；

还包括：

开合座3000，其一端与翼板2000另一端转动式连接，开合座3000另一端凸起形成有转动轴3030，并通过转动轴3030与车体5000转动式连接；

弧形弯杆2010，其凸起形成于翼板2000另一端端部，所述弧形弯杆2010的圆心位于翼板2000与开合座3000转动轴线上；

弧形通道3010，其形状与弧形弯杆2010相匹配，开设于开合座3000上，所述弧形通道3010与弧形弯杆2010配合连接；

所述弧形弯杆2010端部设有截面积大于弧形弯杆2010截面积的限位块2011，所述弧形通道3010对应端部开设有形状与限位块2011相匹配的限位沉孔3011；

所述涵道风扇1000合拢时，限位块2011配合抵接于限位沉孔3011中；

所述涵道风扇1000展开时，翼板2000另一端端部与开合座3000一端端部抵接。

针对现有技术中空地两栖类运输器结构过于复杂，尤其是空、地运动状态切换装置结构过于复杂的问题，本实施例的空地两栖运输器，如图1和图2所示，通过涵道风扇1000实现飞行状态的推力、升力的传动，本实施例的运输器车体5000形状为摩托车形状，于车体5000两侧各设置至少一个涵道风扇1000，车体5000两侧的涵道风扇1000对称布置，在涵道风扇1000外侧壁设置翼板2000，涵道风扇1000，翼板2000，以及布置在车体5000两侧，均为现有设计，再次不多赘述，本实施例的不同之处在于，还设置了开合座3000，开合座3000结构如图11和图12所示，为块状结构，通过转动轴3030与车体5000侧面转动连接，通过在车体5000上设置转动驱动件(图中未示出)，可以驱动开合座3000绕其转动轴3030转动，翼板2000的端部与开合座3000一端部转动式连接，如图7和图8所示，即，可通过外部驱动件(图中未示出)驱动来使翼板2000能绕开合座3000转动，从而带动涵道风扇1000转动达到开合涵道风扇1000的目的；本实施例进一步改进点在于，在翼板2000靠近开合座3000的端部端面上凸起设置有弧形弯杆2010，如图3和图4所示，弧形弯杆2010以翼板2000相对于开合座3000的转动轴位置为圆心设置，同时，在开合座3000的对应位置处开设了形状与弧形弯杆2010相匹配的弧形通道3010，如图9和图10所示，弧形弯杆2010和弧形通道3010配合连接，如图7和图8所示，在翼板2000上的弧形弯杆2010与开合座3010上的弧形通道3010的配合限定下，翼板2000在外部驱动件的驱动下进行转动时能具有更加稳定的转动轨迹，增加使用安全性，从而达到使涵道风扇1000稳定开合的目的，同时，开合座3000可绕其转动轴3030转动，进而带动翼板2000转动，控制涵道风扇1000出风口的朝向，在涵道风扇1000展开进入飞行状态时能有效地调整推力升力方向，在涵道风扇1000合拢进入陆行状态时，能有效地合拢并减少运输器宽度方向上的空间占用。如图3所示，为外部驱动件驱动翼板2000展开后运输器的结构状态，如图4所示，为转动驱动件驱动开合座3000绕转动轴3030转动后，调整涵道风扇1000风口朝向后的运输器结构状态。

如图9和图10所示，弧形弯杆2010形成于翼板2000端部，其一端是连接在翼板2000上的，另一端即为尾端，在其尾端设置有限位块2011，限位块2011的截面面积大于弧形弯杆2010截面面积，限位块2011形状不限，可为台阶状、圆柱体状、棱柱状等，本实施例中为圆柱状，相应的，在翼板2000合拢时弧形弯杆2010尾端所处的弧形通道3010位置处，即弧形通道3010对应端部开设了形状与限位块2011形状相配合的限位沉孔3011，如图12所示，通过此结构设置，当翼板2000合拢时，限位块2010恰好处于限位沉孔3011中，而由于限位块2010截面积大于弧形弯杆2010与弧形通道3010截面积，当限位块2010处于限位沉孔3011后，在两者表面干涉作用下，翼板2000合拢至此位置后不会进一步被合拢，由此可保证了合拢时涵道风扇1000到位后及时停止，不会与车体5000发生碰撞，由此进一步确保了安全性；当翼板2000展开时，由于翼板2000端部与开合座3000转动连接，翼板2000展开到位后，其端部与开合座3000端部抵接，由此可完成展开状态下涵道风扇1000的定位，不会出现展开运动过位的情况。

实施例2

本实施例的空地两栖运输器，在实施例1的基础上做进一步改进，所述涵道风扇1000的涵道中心轴线上设置有风扇驱动单元1010，所述风扇驱动单元1010包括：

驱动件1，其为涵道风扇1000运转提供驱动力，能正反转；

输出轴，其与驱动件1输出端传动式连接；

离合传动件，其设于驱动件1端部，并与输出轴传动式连接，驱动件1正转/反转时，离合传动件控制输出轴对外传动/停止传动。

涵道风扇1000的风扇驱动单元1010通过涵道中心轴线上的固定套固定在涵道风扇1000上，当运输器处于陆行状态时，翼板2000合拢，此时涵道风扇1000处于不使用状态，风扇驱动单元1010需要停止对涵道风扇1000的叶片1020驱动，运输器进入飞行状态时，翼板2000要展开，涵道风扇1000需要对外提供推力升力，此时风扇驱动单元1010需要对外传动，在运输器平时使用时，也需要针对具体的运动状态的需求来控制风扇驱动单元1010对外传动与否，针对此需求，本实施例设置了离合传动件，来根据风扇驱动单元1010中驱动件1的正转反转来控制输出轴是否对外传动，以满足运输器不同运动状态的需求。

实施例3

本实施例的空地两栖运输器，在实施例2的基础上做进一步改进，所述驱动件1两端均设有输出端，分别为输出端A10和输出端B11；

所述输出轴有两个，分别为输出轴A2和输出轴B8，分别与两输出端传动式连接；

所述离合传动件有两个，分别与对应输出轴通过螺纹副传动连接；

在驱动件正转/反转作用下，输出轴相对于对应离合传动件沿输出轴轴线方向位移，从而控制输出轴对外传动/停止传动。

两栖类运输器对于结构空间、重量的限制，注定了结构件的多功能化是其发展趋势，涵道风扇1000在飞行状态时需要输出推力升力，其上必然需要设置驱动件1进行动力输出的驱动，但是在陆行状态时，涵道风扇1000合拢，叶片1020无需对外做功，此时若直接将驱动件1闲置，是对能源的浪费，也是对运输器中有限安装空间的浪费，因此，本实施例中的驱动件1设置两个输出端，配合设置两个输出轴与离合传动件，如图13和图14所示，当驱动件1正转时，其中一个输出轴与离合传动件配合对外传动，本实施例中，设置翼板2000展开时即涵道风扇1000使用时驱动件1正转，此时其中一个输出轴在一个离合传动件的配合下对叶片1020传动，涵道风扇1000启动，进入飞行状态，翼板2000合拢时，控制驱动件1反转，此时原对叶片1020传动的输出轴在对应离合传动器控制下停止对叶片1020传动，涵道风扇1000停转，保护涵道风扇1000结构，在反转下，另一输出端在对应离合传动器控制下可对运输器传动，如对运输器车轮5001进行传动，由此有效的利用了涵道风扇1000上的驱动件1，充分发挥其作用。

实施例4

本实施例的空地两栖运输器，在实施例3的基础上做进一步改进，还包括：

减速箱6000，其置于车体5000中，并与车体5000的车轮5001传动连接。所述减速箱6000上设有减速箱传动轴6010为减速箱6000传入动力；

所述涵道风扇1000合拢后输出轴A10与减速箱传动轴6010传动连接。

如图3和图4所示，减速箱6000设置在车体5000下部，涵道风扇1000合拢后输出轴A10与减速箱传动轴6010传动连接的结构如图5和图6所示。

本实施例中省去了运输器陆行状态时对于车轮5001转动的驱动构件，降低了车体5000重量节约了安装空间，陆行状态时，涵道风扇1000合拢收回，此时涵道风扇1000中驱动件1的输出端A10距离车体5000很近，在对应位置处设置一减速箱6000，由于涵道风扇1000输出升力推力需要大功率，因此驱动件1直接对运输器车轮5001进行传动，传动速度会过快，设置减速箱6000，输出轴A2对减速箱6000传动，经减速箱6000后再对车轮5001传动，更容易满足陆行状态时的速度需求。

减速箱6000结构以及减速箱6000与车轮5001传动连接的结构，在现有技术中已经很为常见，在此不多做赘述。

实施例5

本实施例的空地两栖运输器，在实施例4的基础上做进一步改进，所述离合传动件为螺纹环3，其为内壁设置螺纹的环件；

所述输出轴A2一端与驱动件1输出端A10传动式连接，另一端穿过螺纹环3并伸出；

所述输出轴A2位于螺纹环3至驱动件1间的部分上依次形成有螺纹段A20、平直段A21和限位圈22，所述螺纹段A20壁面上的螺纹与螺纹环3上螺纹相配合，所述平直段A21壁面平直，所述限位圈22凸起形成于输出轴A2壁面上。

本实施例中，驱动件1即电机，置于如图13和图14所示的壳体1011中，以起到保护风扇驱动单元1010的各构件及固定各构件位置的作用，图16体现了螺纹环3的详细结构，螺纹环3中部开设有螺纹孔A30，孔壁上设置有螺纹A300，螺纹环3通过四方伸出的固定脚固定在壳体1011上。

针对本实施例的离合传动件，输出轴为输出轴A2结构，可以从图17和图18中得到详细的体现，输出轴A2与电机的输出端A10传动连接，本实施例中，输出轴A2的连接端为花键形状，且在电机输出端设置有相匹配的花键槽形状，以确保传动效果，防止两者间发生相对转动，输出轴A2与输出端间是可位移的活动连接，在花键槽的限定下，输出轴A2可沿着花键槽的方向进行位移；本实施例的输出轴A2穿过螺纹环3设置，如图14所示，输出轴A2处于螺纹环3与输出端间的部分依次设置有螺纹段A20、平直段A21和限位圈22，电机转动带动输出轴A2转动时，螺纹段A20在转动过程中满足与螺纹环3的啮合条件，在啮合旋进的过程中，由于螺纹环3是被固定的，输出轴A2即产生了轴向的位移，从螺纹环3中进一步伸出，从图13的视角看去，输出轴A2从壳体1011中伸出，当输出轴A2位移一端距离后，平直段A21进入螺纹环3，输出轴A2与螺纹环3脱离啮合，此时输出轴A2不再做轴向位移，只在电机的驱动下做转动，相应的，当输出轴A2从壳体1011中伸出后，与减速箱传动轴6010传动连接，对车轮5001传动，当需要停止对外传动时，反向运转电机，在螺纹段A20与螺纹环3的反向啮合下，输出轴A2反向轴向位移，从图13的视角看去是收回进壳体1011中，此时与外界的传动机构脱离传动，从而停止了对外传动。

本实施例中设置当翼板2000合拢后电机反转，在电机反转时，输出轴A2与螺纹环3配合伸出壳体1011，输出轴A2伸出壳体1011后与减速箱传动轴6010传动连接，从而对运输器车轮5001进行传动，当翼板2000展开时，电机正转，此时输出轴A2与螺纹环3配合收回壳体1011，此时输出轴A2不对外传动，不影响涵道风扇1000正常使用。

如图18和图6所示，本实施例中输出轴A2及减速箱传动轴6010相连接的端部均开设形状相配合的螺旋槽，翼板2000合拢后电机反转时，输出轴A2转动并伸出，与减速箱传动轴6010端部啮合对其进行传动，当翼板2000要展开时，电机反转，输出轴A2反转与减速箱传动轴6010退出啮合并收回。

实施例6

本实施例的空地两栖运输器，在实施例5的基础上做进一步改进，还包括复位件A4，其为弹性件，处于压缩状态，一端抵接在螺纹环3上，另一端与限位圈22抵接。

在电机转动控制输出轴A2收回时，可能存在螺纹段A20未能及时与螺纹环3啮合的情况，出现这种情况会对对外传动造成不良影响，为避免此现象出现，本实施例还做了进一步地改进，如图15所示，设置了复位件A4，其为弹性件，处于压缩状态，一端抵接在螺纹环3上，另一端与限位圈22抵接，复位件A4可以为弹簧、弹性垫片等具有弹性的构件，本实施例中的复位件A4采用的是大螺距弹簧，将弹簧套设在输出轴A2上，一端与螺纹环3抵接另一端与限位圈22抵接，且呈压缩状态，当电机转动输出轴A2伸出时，复位件A4被进一步压缩，电机反向转动时，在复位件A4弹性形变作用力下，输出轴A2与螺纹环3的螺纹间始终满足啮合状态的受力条件，当输出轴A2转动至与螺纹环3螺纹能顺利啮合时，会立刻进入啮合状态，从而保证反转时输出轴A2的及时收回。

实施例7

本实施例的空地两栖运输器，在实施例3～6的基础上做进一步改进，所述离合传动件包括：

传动罩5，其为罩体结构，一端部与驱动件1输出端B11传动式连接；

行星轮系6，其包括齿圈60、行星轮架61、行星轮与太阳轮63，所述齿圈60与传动罩5内侧壁固定连接；

端盖7，其套设于传动罩5外，所述端盖7端部中心沿端盖7轴线方向凸起形成离合套70，所述离合套70顶端外壁形成有螺纹段B700，底端外壁为平直段B701，所述行星轮架61套设于离合套70上并与其螺纹连接；

所述输出轴B8与太阳轮63同轴固定连接并穿过行星轮架61和离合套70，从端盖7端部伸出，输出轴B8与涵道风扇1000的叶片1020传动连接。

如图19和图20所示，传动罩5一端朝向驱动件1即电机的输出端方向，且与电机输出端传动式连接，随着电机的启动，传动罩5随之转动，行星轮系6则容纳于传动罩5内壁中，行星轮系6结构如图21和图22所示，其中行星轮系6的齿圈60与传动罩5固定连接，传动罩5转动则齿圈60转动，齿圈60为行星轮系6中的动力输入；端盖7则盖合于传动罩5外侧，与传动罩5同轴设置，端盖形状同一端敞开一端未敞开的盖子形状，如图25和图26所示，开设于端盖7端部中心的离合套70上设置有一段平直段B701与一段螺纹段B700，行星轮架61套接在离合套70上，且行星轮架61上也开设有螺纹孔B610，行星轮架61结构如图23所示。

本实施例中，传动罩5与驱动件1输出端B11传动式连接，电机正转时，传动罩5随之转动，带动齿圈60转动，动力由齿圈60输入行星轮系6，行星轮架61在齿圈60带动下转动，转动过程中与离合套70的螺纹段B700进入啮合状态，啮合至行星轮架61移动至离合套70顶端后，被离合套70顶端限位(可通过在顶端形成大直径的环件来进行限位，防止行星轮架61啮合过位后脱离离合套70)，此时行星轮架61被锁定，根据行星轮系的传动特点，行星轮架61锁定，动力自齿圈60传入后，由太阳轮63输出，从而与太阳轮63固定连接的输出轴B8对外传动，本实施例涵道风扇1000的叶片1020与输出轴B8传动连接，由此，在电机正转时，涵道风扇1000的叶片1020旋转，涵道风扇1000输出推力升力；反之，电机反转时，传动罩5也反转，带动齿圈60反转，动力从齿圈60输入，行星轮架61在齿圈60带动下反转，从离合套70的螺纹段B700上脱离啮合并不再进入啮合状态，行星轮架61处于平直段B701，进行空转，根据行星轮系6的传动特点，动力自齿圈60传入，自行星轮架61输出，太阳轮63不对外传动，由此，在电机反转时，涵道风扇1000叶片1020不会启动。

本实施例在翼板2000展开后电机正转，涵道风扇1000启动，输出推力和升力，此时输出轴A2收回壳体1011中，不对外传动，不影响涵道风扇1000的工作，翼板2000合拢后电机反转，此时涵道风扇1000叶片1020不被传动，涵道风扇1000停止工作，输出轴A2从壳体1011中伸出，与运输器上设置的减速箱6000的减速箱传动轴6010传动连接，对车轮5001传动。

进一步地，见图22，本实施例的行星轮系6包括齿圈60、行星轮架61、行星轮一620、行星轮二621和太阳轮63，齿圈60与行星轮一620啮合，行星轮一620与行星轮二621同轴传动且二者角速度相同，行星轮一620和行星轮二621固定于行星轮架61上，太阳轮63与行星轮二621啮合，在具体使用中，可通过设置各齿轮的齿数来对传动比进行调整，最终对太阳轮63的转速输出进行调整，使得本装置在能控制对外传动与否的同时还具有加速箱/减速箱的增速/减速功能，具有更广的适用范围。

实施例8

本实施例的空地两栖运输器，在实施例7的基础上做进一步改进，还包括锁紧件90，其套接于输出轴B8上，位于行星轮架61和太阳轮63之间，所述锁紧件90与输出轴B8相对静止，所述锁紧件90靠近离合套70的端面上开设有与螺纹段B700相配合的螺纹孔C900。

在电机反转时，为保证能锁紧太阳轮63确保输出轴B8不对外传动，在输出轴B8上套接锁紧件90，位于行星轮架61和太阳轮63之间，所述锁紧件90与输出轴B8相对静止，所述锁紧件90靠近离合套70的端面上开设有与螺纹段B700相配合的螺纹孔C900，本实施例中的锁紧件90位置如图22所示，锁紧件90结构如图24所示，可通过在锁紧件90上设置键槽901配合键连接使锁紧件90与输出轴B8保持相对静止，电机反转时，行星轮架61在齿圈60传动下转动，带动行星轮转动，带动太阳轮63转动，使锁紧件90与离合套70的螺纹段B700啮合后被锁紧，此时太阳轮63保持静止状态，动力自齿圈60输入，从行星轮间61输出。

实施例9

本实施例的空地两栖运输器，在实施例8的基础上做进一步改进，电机在正转时，为保证行星轮架61能及时与螺纹段B700啮合，设置了复位件B9，其为弹性件，处于压缩状态，一端抵接在端盖7端部，另一端与行星轮架61抵接，本实施例的复位件B9为弹性垫圈，套设在输出轴B8上，如图21和图22所示，行星轮架61位于平直段B701时，复位件B9被压缩，当电机反转，满足行星轮架61与离合套70啮合条件时，能及时与螺纹段B700啮合。

实施例10

本实施例的空地两栖运输器，车体5000为摩托车型，质量为180kg，最大载重后重量为280kg，车体质心距离前车轴0.7m，位于两轮轴距间的0.618处，车体5000两侧各设置一个涵道风扇1000，飞行状态下，运输器总宽度为1.7m，两涵道风扇1000中心距为1.0m。

本实施例中涵道风扇1000的涵道锥角β＝9°，涵道出口直径D＝700mm，由于涵道出口直径D与涵道内径d的比值对涵道升力有较明显的影响，经申请人实验研究得出比值最有结果为D/d＝1.2，因此，涵道内径d＝583mm，申请人研究得出涵道展弦比(涵道内径d与涵道高度c的比值)为1.5时涵道自身提供的升力最大，即d/c＝1.5，因此，涵道高度c＝388.9mm；涵道唇口半径r即指涵道壳体截面的前缘半径，是影响涵道入口流场特性的重要结构参数，经申请人研究，随着涵道唇口半径r从涵道高度的2.5％增加到7.5％，涵道产生的升力随之缓慢提高。涵道唇口半径r的增大能改善涵道入口绕流的流动状况，使得涵道入口内侧逆压梯度降低，减小了气流分离以及发生失速的可能性，相应地增加了涵道产生的升力，由此取r＝7.5％×c＝7.5％×388.9＝29.16mm；增大涵道壁厚b可提高有效升力面积，涵道升力得到提高，但同时也会增加结构重量，本实施例取b＝28.8％×c＝0.288×388.9＝112mm，能在合理的重量范围内获得最优的涵道升力；进一步地，申请人发现，安装叶片1020的桨盘位于距离涵道入口约1/3处时，涵道升力最大，本实施例中桨盘位于距离涵道入口1/3处，且桨盘与涵道内壁间隙为1mm，间隙大于1mm时会使得涵道增升效应降低。

本实施例驱动件1输出功率的确定：

本实施例中桨盘直径D＝580mm，涵道长度H＝c＝388.9mm，桨毂直径d₀＝180mm；

依据动量定理，

系统总推力

涵道风扇推力

涵道风扇功率

式中A为桨盘面积；V₀为轴向来流速度；ΔV₂为滑流区速度增量，ΔV₂＝V₂-V₀；V₂为滑流区气流速度；ρ为空气密度；q为涵道推力因子。

涵道风扇系统作为垂直起降的升力部件，其轴向来流速度可视为零，即V₀＝0，ΔV₂＝V₂。则由上式可得以下涵道风扇系统总体模型：

系统总推力

涵道风扇推力

涵道风扇功率

推力面积比

功率推力比

由于桨盘直径D及桨毂直径d₀已知，桨盘面积A＝0.239m²，

涵道推力因子q取0.478；

要求至少能承重280Kg的重物，即约2744N的载荷，考虑到飞行摩托中装有一对涵道风扇系统，即单个风扇系统所产生升力不小于1372N；

上式中，由于垂直起飞时一般高度不高，故取标准大气压下的空气密度ρ＝1.225kg/m³；

综上，可得涵道风扇所使用的电机为大功率无刷直流电机，最大输出功率至少为54KW；

进一步地，本实施例的驱动件采用无刷直流电机，目前输出如此大功率的电机技术还不成熟，因此本申请采用了行星轮系6结构进行升速，其中，齿圈60齿数Z₁＝54，行星轮一620齿数Z₂＝17；行星轮二621齿数Z_2’＝30；太阳轮63齿数Z_H＝19,；由此得出太阳轮输出时的升速比

i＝5；由此得出，在本实施例的行星轮系6升速下，现有的无刷电机技术完全能满足运输器进行低空飞行的输出功率要求。

实施例11

本实施例的空地两栖运输器的使用方法，步骤如下：

A、飞行状态

a1、翼板2000相对于开合座3000转动，至翼板2000端面与开合座3000端面接触；

a2、开合座3000通过转动轴3030相对于车体5000转动，至涵道风扇1000出风口朝向地面；

a3、启动驱动件1正转，传动罩5转动带动齿圈60转动，齿圈60带动行星轮架61转动至与离合套70的螺纹段B700啮合，行星轮架61啮合后锁死，此时行星轮系6由太阳轮63输出动力，与之相连的输出轴B8转动，带动叶片1020转动，涵道风扇1000启动，带动车体5000升高，进入飞行状态；

B、陆行状态

b1、启动驱动件1反转，行星轮架61与离合套70螺纹段B700脱离啮合，此时行星轮系6由行星轮架61输出动力，太阳轮63由锁紧件90与离合套70锁紧，输出轴B8停转，涵道风扇1000停转；

b2、翼板2000相对于开合座3000反向转动，至弧形弯杆2010端部限位块2011与弧形通道3010的限位沉孔3011配合抵接；

b3、驱动件1继续反转，输出轴A2与螺纹环3啮合后伸出，并与减速箱6000的减速箱传动轴6010传动连接，通过减速箱6000对车轮5001转动进行传动，进入陆行状态。

当进入飞行状态时，涵道风扇1000展开，先驱动翼板2000展开到位后启动驱动件1正转，在行星轮系6与端盖7上离合套70的配合下，太阳轮63对外传动，进而与输出轴B8固定连接的叶片1020对外传动，涵道风扇1000启动，输出推力和升力，此时输出轴A2在螺纹环3的作用下收回壳体1011，不对外传动，运输器的车轮5001无需转动；当进入陆行状态时，涵道风扇1000合拢，驱动件1反转，行星轮系6中的太阳轮63锁紧，不对外传动，涵道风扇1000的叶片1020停止转动，翼板2000合拢到位后，驱动件1继续反转，输出轴A2伸出壳体1011，与运输器上减速箱传动轴6010传动连接，对车轮5001进行传动，运输器在陆地上前进。

本实施例的运输器使用方法，空地运动状态切换简单，涵道风扇开合过程均在翼板2000与开合座3000的结构限定下不会过位运行，不会出现与运输器车体碰撞的情况，安全性高；且通过控制驱动件1的转向，涵道风扇1000展开后即输出推力升力供飞行用，在合拢后不输出推力升力而是对运输器车轮输出动力供陆行用。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种空地两栖运输器，包括，

车体，

涵道风扇，其置于车体侧面；

翼板，其一端固定连接于涵道风扇外侧壁；

其特征在于，还包括：

开合座，其一端与翼板另一端转动式连接，开合座另一端凸起形成有转动轴，并通过转动轴与车体转动式连接；

弧形弯杆，其凸起形成于翼板另一端端部，所述弧形弯杆的圆心位于翼板与开合座转动轴线上；

弧形通道，其形状与弧形弯杆相匹配，开设于开合座上，所述弧形通道与弧形弯杆配合连接；

所述弧形弯杆端部设有截面积大于弧形弯杆截面积的限位块，所述弧形通道对应端部开设有形状与限位块相匹配的限位沉孔；

所述涵道风扇合拢时，限位块配合抵接于限位沉孔中；

所述涵道风扇展开时，翼板另一端端部与开合座一端端部抵接。

2.根据权利要求1所述的一种空地两栖运输器，其特征在于：所述涵道风扇的涵道中心轴线上设置有风扇驱动单元，所述风扇驱动单元包括：

驱动件，其为涵道风扇运转提供驱动力，能正反转；

输出轴，其与驱动件输出端传动式连接；

离合传动件，其设于驱动件端部，并与输出轴传动式连接，驱动件正转/反转时，离合传动件控制输出轴对外传动/停止传动。

3.根据权利要求2所述的一种空地两栖运输器，其特征在于：

所述驱动件两端均设有输出端，分别为输出端A和输出端B；

所述输出轴有两个，分别为输出轴A和输出轴B，分别与两输出端传动式连接；

所述离合传动件有两个，分别与对应输出轴通过螺纹副传动连接；

在驱动件正转/反转作用下，输出轴相对于对应离合传动件沿输出轴轴线方向位移，从而控制输出轴对外传动/停止传动。

4.根据权利要求3所述的一种空地两栖运输器，其特征在于，还包括：

减速箱，其置于车体中，并与车体的车轮传动连接；

所述减速箱上设有减速箱传动轴为减速箱传入动力；

所述涵道风扇合拢后输出轴A与减速箱传动轴传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种空地两栖运输器，其特征在于：

所述离合传动件为螺纹环，其为内壁设置螺纹的环件；

所述输出轴A一端与驱动件输出端A传动式连接，另一端穿过螺纹环并伸出；

所述输出轴A位于螺纹环至驱动件间的部分上依次形成有螺纹段A、平直段A和限位圈，所述螺纹段A壁面上的螺纹与螺纹环上螺纹相配合，所述平直段A壁面平直，所述限位圈凸起形成于输出轴A壁面上。

6.根据权利要求5所述的一种空地两栖运输器，其特征在于：还包括复位件A，其为弹性件，处于压缩状态，一端抵接在螺纹环上，另一端与限位圈抵接。

7.根据权利要求3~6任意一条所述的一种空地两栖运输器，其特征在于，所述离合传动件包括：

传动罩，其为罩体结构，一端部与驱动件输出端B传动式连接；

行星轮系，其包括齿圈、行星轮架、行星轮与太阳轮，所述齿圈与传动罩内侧壁固定连接；

端盖，其套设于传动罩外，所述端盖端部中心沿端盖轴线方向凸起形成离合套，所述离合套顶端外壁形成有螺纹段B，底端外壁为平直段B，所述行星轮架套设于离合套上并与其螺纹连接；

所述输出轴B与太阳轮同轴固定连接并穿过行星轮架和离合套，从端盖端部伸出，输出轴B与涵道风扇的叶片传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种空地两栖运输器，其特征在于：还包括锁紧件，其套接于输出轴B上，位于行星轮架和太阳轮之间，所述锁紧件与输出轴B相对静止，所述锁紧件靠近离合套的端面上开设有与螺纹段B相配合的螺纹孔C。

9.根据权利要求8所述的一种空地两栖运输器的使用方法，其特征在于，步骤如下：

A、飞行状态

a1、翼板相对于开合座转动，至翼板端面与开合座端面接触；

a2、开合座通过转动轴相对于车体转动，至涵道风扇出风口朝向地面；

a3、启动驱动件正转，传动罩转动带动齿圈转动，齿圈带动行星轮架转动至与离合套的螺纹段B啮合，行星轮架啮合后锁死，此时行星轮系由太阳轮输出动力，与之相连的输出轴B转动，带动叶片转动，涵道风扇启动，带动车体升高，进入飞行状态；

B、陆行状态

b1、启动驱动件反转，行星轮架与离合套螺纹段B脱离啮合，此时行星轮系由行星轮架输出动力，太阳轮由锁紧件与离合套锁紧，输出轴B停转，涵道风扇停转；

b2、翼板相对于开合座反向转动，至弧形弯杆端部限位块与弧形通道的限位沉孔配合抵接；

b3、驱动件继续反转，输出轴A与螺纹环啮合后伸出，并与减速箱的减速箱传动轴传动连接，通过减速箱对车轮转动进行传动，进入陆行状态。

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