CN113044225B - 一种单轮双线翼伞驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单轮双线翼伞驱动装置，包括驱动装置箱、伺服电机、蜗轮蜗杆机构、大齿轮、齿形传动带和小箱体。伺服电机驱动蜗杆做相应的转动，蜗杆的转动带动与其啮合的蜗轮旋转，从而使与蜗轮同轴的大齿轮做与蜗轮相同转向和转速的转动。齿形传动带从大齿轮的下方通过并与大齿轮的下半部分啮合，而齿形传动带未与大齿轮啮合的两端在通过小箱体伸出外表面后，连接翼伞的左右后缘操纵绳。本发明仅使用一个电机来简化翼伞的驱动操作，使之在保证一定可靠性的同时操作更加简易，不仅显著减小了装置的体积和质量，并且大大降低了生产成本，可大批量生产并广泛用于物流运输。

Description

一种单轮双线翼伞驱动装置

技术领域

本发明属于翼伞控制技术领域，特别涉及了一种双线翼伞驱动装置。

背景技术

随着社会的不断进步和经济的快速发展，区域间的往来更为频繁密切，为了满足区际间物资流动的需要，物流应运而生。物流的庞大体量及其在我国人民生活中占据的重要地位无法忽视，现阶段的物流往往采用人工运输的方式，但由于我国幅员辽阔，交通状况迥异，特别是在偏远山区、海岛、沙漠、林区，物流条件极为复杂艰难，因而物流成本居高不下。利用翼伞来进行物流运输，不仅能大幅降低配送成本，还可提高效率，解决偏远地区的配送难题。

目前，翼伞平台的常规控制结构是：在翼伞平台两侧各设置1个伺服电机、1个绞盘，即每个控制系统共有两个伺服电机、两个绞盘。每个伺服电机分别控制同侧的绞盘，使其按照控制信号相应的转向和转速旋转。翼伞两侧的后缘操纵绳分别与2个绞盘的钢丝绳相连，当系统接收到控制信号时，伺服电机驱动绞盘旋转来收放钢丝绳，从而对与其相连的两侧后缘操纵绳产生相应的下拉力，导致翼伞后缘形状发生改变，进而改变气动力，实现对翼伞的方向控制。

然而，这种控制结构用到了2个电机、2个绞盘，大大增加了翼伞控制装置本身的体积和质量，对于翼伞机构的续航能力和载重能力来说是很大的限制因素。另外，对于物流行业来说，由于结构复杂，该类翼伞空投装置使用和维护的成本相对较高，因而不适用于大规模的商业运输。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种单轮双线翼伞驱动装置，通过仅使用一个电机来简化翼伞的驱动操作，在保证可靠性的同时简化操作，显著减小了装置的体积和质量，降低了生产成本。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种单轮双线翼伞驱动装置，包括驱动装置箱、伺服电机、蜗轮蜗杆机构、大齿轮、齿形传动带和小箱体，所述伺服电机、蜗轮蜗杆机构和大齿轮位于驱动装置箱的内部，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆作为主动件与伺服电机的输出轴连接，涡轮作为从动件与蜗杆啮合，所述大齿轮与涡轮同轴连接，所述小箱体安装在驱动装置箱上表面的内侧，小箱体的上、下两表面以及与驱动装置箱上表面对应的区域打通，小箱体内的中心位置处设置一个轴向方向位于水平面且平行于涡轮轴线、能够绕固定轴任意旋转的小齿轮，所述齿形传动带从大齿轮的下方通过并与大齿轮的下半部分啮合，齿形传动带未与大齿轮啮合的两端从小箱体下表面进入并与小齿轮的两侧啮合后，穿出驱动装置箱的上表面；翼伞两侧的后缘操纵绳穿过方形伞布后与穿出驱动装置箱的齿形传动带的两端连接。

进一步地，所述小箱体位于通过驱动装置质心且与水平面垂直的直线方向上。

进一步地，所述小箱体内部四个角的位置分别设置一个圆滚筒。

进一步地，所述方形伞布的四个角通过长度相等且恒定不变的绳索与驱动装置箱的上表面相连。

进一步地，所述方形伞布上开有圆孔，所述翼伞两侧的后缘操纵绳穿过圆孔与齿形传动带的两端连接，所述圆孔的尺寸小于齿形传动带上齿件的尺寸，从而限制齿形传动带无法通过圆孔继续向上运动。

进一步地，所述齿形传动带两端上部无齿的一面分别设有一齿形突出物，驱动装置箱上表面外侧设有控制开关，当齿形突出物随着齿形传动带的下拉而移动到与控制开关接触的位置并将其触发，控制开关被触发后，伺服电机将停止沿原旋转方向继续转动。

采用上述技术方案带来的有益效果：

（1）本发明为中心驱动，即该装置仅需使用一个发动机带动齿轮做相应运动即可实现对翼伞的驱动。装置的核心部分为齿轮和齿形传动带，由于传动带两端分别连接翼伞两侧的后缘操纵绳，当齿轮转动带动齿形传动带绕齿轮轴运动时，因此在传动带总长不变的情况下，左右两边传动带的长度会随着大齿轮的转动发生相应改变，从而实现对一端后缘操纵绳的下拉，达到驱动控制（例如当大齿轮做顺时针旋转时，齿形传动带从右往左运动，则传动带左边部分变长，右边部分变短，控制装置对翼伞右边后缘产生向下的拉力，使得翼伞向右转向，反之同理）。并且由于整个装置的工作均由齿轮的啮合传动完成，所以在不工作或者已经定位准确的情况下（即发动机不带动蜗杆转动时），传动带因为与两齿轮的啮合作用一直保持在张紧的状态，不会因重力或其他外界因素的干扰而发生偏移，所以不需要销等工件对小箱体内的小齿轮进行周向定位来防止传动带的位移，大大简化了装置的整体内部结构。

（2）本发明中箱体上表面以内处的小箱体位于通过装置质心且与水平面垂直的直线方向上。质心是质量中心的简称，指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点。由质心运动定理可知，作用于物体上的所有外力可等效于全部作用于质心。齿形传动带未与大齿轮啮合的两端在伸出箱体之前需先穿过该小箱体再伸出上表面，即整个装置上表面使得传动带从装置内部伸出以连接翼伞两端后缘操纵绳的出口位于通过装置质心且与水平面垂直的直线方向上。使小箱体位于通过质心的直线位置上的作用，是利用质心是质点系质量分布的平均位置，使该装置在空中保持稳定，不易因外界的扰动（如风力等）作用而左右摇晃，即可使飞行更加平稳，定位更加准确。

（3）本发明中小箱体的中心位置处设置了一个轴线方向平行于水平面，且可绕其固定轴顺时针或逆时针任意旋转的小齿轮。与齿轮啮合的齿形传动带两端在从箱体上表面伸出箱体以连接翼伞的后缘操作绳之前，需先从该小箱体的下表面穿过，且需与小箱体内的小齿轮左右两端分别啮合，齿形传动带随与蜗轮同轴大齿轮的相应运动将会带动小箱体内小齿轮做顺时针或逆时针的旋转。该装置的存在，使传动带一直保持在啮合的状态，防止了在没有张紧力或装置不工作的情况下，齿形传动带脱离大齿轮从而影响装置后续工作，即起到了防松脱的作用，保证了装置安全有效的工作。小箱体四个角的位置分别设有四个圆滚桶，避免了齿形传动带无齿轮的一面与小箱体内表面直接的大面积接触，减小了传动带在穿过小箱体时与其内表面相对运动产生的摩擦阻力。

（4）本发明还设置有蜗轮蜗杆装置。在控制信号的作用下，发动机工作使蜗杆做相应转向和转速的转动，而蜗杆作为主动件，它的旋转将会带动从动件蜗轮相应转动，从而带动与蜗轮同轴的齿轮做与蜗轮相同转向和转速的转动。在得到较大传动比以实现翼伞快速响应控制信号从而改变运动方向的同时，由于蜗轮蜗杆机构具有的反向自锁性，当蜗杆的螺旋升角很小时，只能由蜗杆带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动，从而防止工作过程中受外界或其他可能的因素影响导致蜗轮在非蜗杆带动下转动对整个装置驱动结果的影响，使对翼伞的驱动更加的精准，并且蜗轮蜗杆的反向自锁性也对整个装置起到了安全保护作用，避免了部分外界干扰产生的机构失控的危险情况。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中驱动装置箱内部结构图；

图3是本发明中齿形传动带的结构示意图；

图4是本发明中翼伞与装置连接示意图。

标号说明：1-翼伞；2-后缘操纵绳；3-方形伞布；4-伞布与箱体上表面连接绳索；5-齿形突出物；6-齿形传动带；7-控制开关；8-驱动装置箱体上表面；9-连接环；10-小箱体；11-伺服电机；12-蜗轮蜗杆机构；13-圆滚筒；14-小齿轮。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明设计了一种单轮双线翼伞驱动装置，如图1-2所示，包括驱动装置箱、伺服电机、蜗轮蜗杆机构、大齿轮、齿形传动带和小箱体。伺服电机、蜗轮蜗杆机构和大齿轮位于驱动装置箱的内部，蜗轮蜗杆机构中的蜗杆作为主动件与伺服电机的输出轴连接，涡轮作为从动件与蜗杆啮合，大齿轮与涡轮同轴连接。

小箱体安装在驱动装置箱上表面的内侧，小箱体的上、下两表面以及与驱动装置箱上表面对应的区域打通，如图3所示，小箱体内的中心位置处设置一个轴向方向位于水平面且平行于涡轮轴线、能够绕固定轴任意旋转的小齿轮，齿形传动带从大齿轮的下方通过并与大齿轮的下半部分啮合，齿形传动带未与大齿轮啮合的两端从小箱体下表面进入并与小齿轮的两侧啮合后，穿出驱动装置箱的上表面。齿形传动带随与蜗轮同轴大齿轮的相应运动将会带动小箱体内小齿轮做顺时针或逆时针的旋转。小箱体位于通过驱动装置质心且与水平面垂直的直线方向上，该机构的存在，使齿形传动带一直保持在啮合的状态，防止了在没有张紧力或装置不工作的情况下，齿形传动带脱离大齿轮从而影响装置后续工作，即起到了防松脱的作用。进一步地，小箱体四个角的位置分别设有圆滚筒，避免了齿形传动带无齿轮的一面与小箱体内表面直接的大面积接触，减小了齿形传动带在穿过小箱体时与其内表面相对运动产生的摩擦阻力。

当接收到控制信号时，伺服电机将相应的电压信号转化为转矩和转速以驱动蜗杆做相应的转动，蜗杆的转动带动与其啮合的从动件蜗轮旋转，从而使与蜗轮同轴的大齿轮做与蜗轮相同转向和转速的转动。齿形传动带从大齿轮的下方通过并与大齿轮的下半部分啮合，因此大齿轮的转动会使齿形传动带随之运动。而齿形传动带未与大齿轮啮合的两端在通过小箱体伸出外表面后，连接翼伞的左右后缘操纵绳，因此在传动带总长不变的情况下，左右两边齿形传动带的长度会随着大齿轮的转动发生相应改变。

如图4所示，由于翼伞后缘操纵绳先穿过一块方形伞布的圆孔后与齿形传动带的两端分别相连，后缘操作绳末端设有圆环，可套住传动带两端事先打好的孔。方形伞布四个角通过长度一定且恒定不变的绳索与箱体上表面的连接环相连，绳索的存在使得方形伞布不会随着传动带的伸长或缩短而上下移动或倾斜，即让方形伞布一直保持与箱体上表面平行且距离恒定不变。方形伞布上圆孔的尺寸小于齿形传动带上齿件的尺寸，因而当齿形传动带随大齿轮运动而造成一端伸长一端缩短时，伸长的一端的齿形传动带由于尺寸限制无法通过方形伞布的圆孔继续往上，只能在箱体上表面和方形伞布中间形成放松段，使得伸长端所连的翼伞后缘继续保持原来的飞行状态，不会随传动带的伸长而上翘，即伸长端后缘所受的拉力不变，从而实现对一端后缘操纵绳的下拉，达到驱动控制。平飞时，齿形传动带两端恰好与方形伞布下表面接触，即此时两端恰好均未在方形伞布与箱体上表面中间有放松段。例如，当大齿轮做顺时针旋转时，齿形传动带从右往左运动，则齿形传动带左边部分变长，右边部分变短，则控制装置对翼伞右边后缘产生向下的拉力，使得翼伞向右转向，反之同理。

齿形传动带两端上部分无齿的一面各设有一齿形突出物。当翼伞倾斜到一定角度，即当一端齿形传动带被下拉到极限位置时，若齿形传动带继续下拉，翼伞会因为倾斜角度过大影响工作甚至翻转，齿形突出物随着齿形传动带的下拉而移动到正好与箱体上表面的控制开关接触的位置并将其触发，控制开关被触发后，蜗杆将无法继续沿该方向旋转（但可以反向旋转），从而防止翼伞倾斜角度过大而影响工作甚至翻转。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单轮双线翼伞驱动装置，其特征在于：包括驱动装置箱、伺服电机、蜗轮蜗杆机构、大齿轮、齿形传动带和小箱体，所述伺服电机、蜗轮蜗杆机构和大齿轮位于驱动装置箱的内部，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆作为主动件与伺服电机的输出轴连接，涡轮作为从动件与蜗杆啮合，所述大齿轮与涡轮同轴连接，所述小箱体安装在驱动装置箱上表面的内侧，小箱体的上、下两表面以及与驱动装置箱上表面对应的区域打通，小箱体内的中心位置处设置一个轴向方向位于水平面且平行于涡轮轴线、能够绕固定轴任意旋转的小齿轮，所述齿形传动带从大齿轮的下方通过并与大齿轮的下半部分啮合，齿形传动带未与大齿轮啮合的两端从小箱体下表面进入并与小齿轮的两侧啮合后，穿出驱动装置箱的上表面；翼伞两侧的后缘操纵绳穿过方形伞布后与穿出驱动装置箱的齿形传动带的两端连接；

所述方形伞布的四个角通过长度相等且恒定不变的绳索与驱动装置箱的上表面相连；

所述方形伞布上开有圆孔，所述翼伞两侧的后缘操纵绳穿过圆孔与齿形传动带的两端连接，所述圆孔的尺寸小于齿形传动带上齿件的尺寸，从而限制齿形传动带无法通过圆孔继续向上运动。

2.根据权利要求1所述单轮双线翼伞驱动装置，其特征在于：所述小箱体位于通过驱动装置质心且与水平面垂直的直线方向上。

3.根据权利要求1所述单轮双线翼伞驱动装置，其特征在于：所述小箱体内部四个角的位置分别设置一个圆滚筒。

4.根据权利要求1所述单轮双线翼伞驱动装置，其特征在于：所述齿形传动带两端上部无齿的一面分别设有一齿形突出物，驱动装置箱上表面外侧设有控制开关，当齿形突出物随着齿形传动带的下拉而移动到与控制开关接触的位置并将其触发，控制开关被触发后，伺服电机将停止沿原旋转方向继续转动。

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