CN115871968A - 一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了飞行器领域内的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，包括转动部件和非转动部件，转动部件与非转动部件之间经自动倾斜器相连，转动部件用以带动桨叶转动，非转动部件通过自动倾斜器带动桨叶自转，其特征在于，自动倾斜器包括动环、不动环以及球套，球套套设在转动部件的旋翼转轴上、且可沿旋翼转轴上下移动，动环套设在球套上、且可沿球面多角度旋转，不动环经第一轴承套设在动环的外周，动环与转动部件同步连接，不动环与非转动部件同步连接，非转动部件通过不动环带动动环沿球面多角度旋转，本发明简化了桨毂结构，使得安装更加方便，降低了成本。

Description

一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别涉及一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂。

背景技术

随着国内科技和经济的迅猛发展，无人机的市场需求大幅增加。传统的小型倾转旋翼无人机已不能满足市场需求，而目前国内500~800kg级的倾转旋翼无人机桨毂很少。现有的旋翼桨毂结构存在以下两个问题：1.现有桨毂的结构设计复杂，装配难度高；如现有技术中公开了一种共轴双旋翼无人直升机旋翼机构，其公开号为：CN 209581869 U，公告日为：2019-11-05，其结构复杂，安装不便，成本较高。2.现有桨毂的弹性轴承设计复杂，制作难度高，成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，简化了桨毂结构，使得安装更加方便，不再使用复杂的弹性轴承，降低了成本。

本发明的目的是这样实现的：一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，包括转动部件和非转动部件，所述转动部件与非转动部件之间经自动倾斜器相连，所述转动部件用以带动桨叶转动，所述非转动部件通过自动倾斜器带动桨叶自转实现变距，所述自动倾斜器包括动环、不动环以及球套，所述球套套设在转动部件的旋翼转轴上、且可沿旋翼转轴上下移动，所述动环套设在球套上、且可沿球面多角度旋转，所述不动环经第一轴承套设在动环的外周，所述动环与转动部件同步连接，所述不动环与非转动部件同步连接，非转动部件通过不动环带动动环沿球面多角度旋转。

作为本发明所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构的优选技术方案，所述转动部件包括安装在旋翼转轴顶端的中心桨盘，中心桨盘的外周经连接轴连接有至少三个旋翼连接接头，所述连接轴轴线与水平面之间的夹角为1-3°、且外端高于内端，所述连接轴的一端经连接销铰接在中心桨盘内、且连接轴上套设有橡胶套，橡胶套支撑在连接轴与中心桨盘之间，所述连接轴的另一端套设有所述旋翼连接接头，所述旋翼连接接头经第二轴承组套设在连接轴上，第二轴承组用以支撑旋翼连接接头与连接轴。

作为本发明所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构的优选技术方案，所述旋翼连接接头的内周设有环向凸台，所述第二轴承组包括两球轴承和一推力轴承，其中一球轴承设置在环向凸台的内端，另一球轴承设置在环向凸台的外端、且推力轴承设置在外端的球轴承与环向凸台之间。

作为本发明所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构的优选技术方案，所述中心桨盘与动环之间经摇臂组件相连，所述摇臂组件包括一对铰接在中心桨盘上的侧臂，侧臂的一端铰接在中心桨盘上、另一端铰接在摇臂的上端，摇臂的下端经关节轴承与动环相连。

作为本发明所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构的优选技术方案，所述动环与旋翼连接接头之间经第一连杆相连，第一连杆的两端分别铰接在动环与旋翼连接接头上。

作为本发明所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构的优选技术方案，所述非转动部件包括舵机安装板，所述舵机安装板上安装有对应旋翼连接接头数量的舵机，所述舵机与不动环通过第二连杆相连，第二连杆的两端分别铰接在不动环与舵机输出端。

作为本发明所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构的优选技术方案，所述舵机安装板上安装有导向板，导向板上开设有导向槽，导向槽内设有导向杆，所述导向杆固定连接在不动环上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明简化了现有桨毂的结构形式，其通过自动倾斜器上的一个球套即可达到周期变距的效果，且安装简单，成本较低；

本发明通过改变旋翼连接接头的预装角度（连接轴轴线与水平面之间的夹角为1-3°）减小了中心桨盘内部的弹性轴承的受压力的大小，从而可使用普通橡胶代替复杂的弹性轴承，而不需使用复杂的橡胶与金属的夹层结构而增加弹性轴承的强度与刚度，简化了结构，优化了设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明中自动倾斜器结构示意图。

图3为本发明中自动倾斜器截面图。

图4为本发明中转动部件结构示意图。

图5为本发明中转动部件另一角度结构示意图。

图6为本发明中转动部件截面图。

图7为本发明中非转动部件结构示意图。

其中，100转动部件，101旋翼转轴，102中心桨盘，103连接轴，104旋翼连接接头，1041环向凸台，1042拐臂，105连接销，106橡胶套，107第二轴承组，1071球轴承，1072推力轴承，108端头螺钉，109第一连杆，200非转动部件，201舵机安装板，202舵机，203第二连杆，204导向板，205导向杆，206摇杆，300自动倾斜器，301动环，302不动环，303球套，304第一轴承，305内套，306内环，400摇臂组件，401侧臂，402摇臂，403套管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

如图1-7所示的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，包括转动部件100和非转动部件200，转动部件100与非转动部件200之间经自动倾斜器300相连，转动部件100用以带动桨叶转动，非转动部件200通过自动倾斜器300带动桨叶自转实现变距，自动倾斜器300包括动环301、不动环302以及球套303，球套303套设在转动部件100的旋翼转轴101上、且可沿旋翼转轴101上下移动，动环301套设在球套303上、且可沿球套303的球面多角度旋转，不动环302经第一轴承304套设在动环301的外周，动环301与转动部件100同步连接，不动环302与非转动部件200同步连接，非转动部件200通过不动环302带动动环301沿球面多角度旋转。

具体的，动环301与球套303之间还设有内套305，动环301的上端内周沿加工有向内延伸的台阶，动环301的下端内周设有内环306，内环306伸出动环301设置且与动环301的下端外周平齐，第一轴承304设置有两个，一个抵触在内环306外周、另一个同时抵触在内环306动环301外周，内环306下端外周沿与动环301中部外周均加工有轴向限制第一轴承304的挡边，不动环302套设在第一轴承304的外周、且不动环302上也设有轴向限制第一轴承304的结构，具体为：不动环302的上端内周沿设有挡边，不动环302的下端采用螺钉、垫圈限制。

工作时，动力传输给旋翼转轴101，旋翼转轴101带动转动部件100转动，转动部件100带动动环301绕球套303转动，非转动部件200通过不动环302带动带动动环301沿球面多角度旋转，实现周期变距，如此简化了现有桨毂的结构形式，通过自动倾斜器300上的一个球套303即可达到周期变距的效果，且安装简单，成本较低。

进一步的，如图4-6所示，转动部件100包括安装在旋翼转轴101顶端的中心桨盘102，中心桨盘102的外周经连接轴103连接有至少三个旋翼连接接头104，连接轴103轴线与水平面之间的夹角θ为1-3°、且外端高于内端，连接轴103的一端经连接销105铰接在中心桨盘102内、且连接轴103上套设有橡胶套106，橡胶套106支撑在连接轴103与中心桨盘102之间，连接轴103的另一端套设有旋翼连接接头104，旋翼连接接头104经第二轴承组107套设在连接轴103上，第二轴承组107用以支撑旋翼连接接头104与连接轴103。

具体的，中心桨盘102的下端套设在旋翼转轴101上，并通过螺栓从径向销接在一起，中心桨盘102的上端外周加工有三个套筒，连接轴103的一端插入套套筒，并通过连接销105连接，此时连接轴103可绕连接销105上下摆动以达到挥舞效果，旋翼连接接头104也为套筒结构，其套设在连接轴103的另一端，连接轴103的外端螺纹连接有端头螺钉108，端头螺钉108的端头直径大于连接轴103直径形成台阶，旋翼连接接头104的内部也设有台阶。

旋转时，旋翼连接接头104可上下摆动，且旋翼连接接头104可绕连接轴103转动，本发明通过改变旋翼连接接头104的预装角度（常规一般是水平面平齐，现在将外端略微翘起）减小了中心桨盘102内部的弹性轴承的受压力的大小，从而可使用普通橡胶代替弹性轴承，而不需使用复杂的橡胶与金属的夹层结构而增加弹性轴承的强度与刚度，简化了结构，优化了设计，减轻了重量，降低了成本。

进一步的，如图6所示，旋翼连接接头104的内周设有环向凸台1041，第二轴承组107包括两球轴承1071和一推力轴承1072，其中一球轴承1071设置在环向凸台1041的内端，另一球轴承1071设置在环向凸台1041的外端、且推力轴承1072设置在外端的球轴承1071与环向凸台1041之间。

具体的，旋翼连接接头104内部的台阶加工成环向凸台1041，如此通过设计其平衡性更好，受力更加均匀，优化了设计。

进一步的，如图4-5所示，中心桨盘102与动环301之间经摇臂组件400相连，摇臂组件400包括一对铰接在中心桨盘102上的侧臂401，侧臂401的一端铰接在中心桨盘102上、另一端铰接在摇臂402的上端，摇臂402的下端经关节轴承与动环301相连。

具体的，中心桨盘102下端的侧部加工有套管403，套管403内贯穿有螺栓，两侧臂401在螺栓的作用下铰接在套管403的两端。

需要说明的是，将铰接点通过侧置的方式改变力矩使得动力传输会更加稳定，以保证动环301转动的可靠性。

进一步的，动环301与旋翼连接接头104之间经第一连杆109相连，第一连杆109的两端分别铰接在动环301与旋翼连接接头104上。

具体的，旋翼连接接头104一侧加工有拐臂1042，第一连杆109的上端经关节轴承连接在拐臂1042上，第一连杆109的下端经关节轴承连接在动环301的外周，动环301的外周加工有对应的凸台。

需要说明的是，动环301的摆动通过第一连杆109带动了旋翼连接接头104转动。

进一步的，如图7所示，非转动部件200包括舵机安装板201，舵机安装板201上安装有对应旋翼连接接头104数量的舵机202，舵机202与不动环302通过第二连杆203相连，第二连杆203的两端分别铰接在不动环302与舵机202输出端。

具体的，舵机安装板201经轴承套设在旋翼转轴101的外周，舵机202吊装在舵机安装板201的底部，舵机202的输出轴连接有摇杆206，第二连杆203的下端经关节轴承连接在摇杆206上，第二连杆203的上端经关节轴承连接在不动环302的外周，不动环302的外周也加工有对应的凸台。

需要说明的是，通过舵机202带动第二连杆203上下运动，从而通过不动环302带动动环301动作。

进一步的，舵机安装板201上安装有导向板204，导向板204上开设有导向槽，导向槽内设有导向杆205，导向杆205固定连接在不动环302上。

具体的，导向杆205连接在不动环302外周的凸台上，配合连接其中一第二连杆203的关节轴承，导向板204可调节位置。

需要说明的，如此设计可保证不动环302摆动的可靠性，避免其转动从而影响周期变距的效果。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，包括转动部件（100）和非转动部件（200），所述转动部件（100）与非转动部件（200）之间经自动倾斜器（300）相连，所述转动部件（100）用以带动桨叶转动，所述非转动部件（200）通过自动倾斜器（300）带动桨叶自转实现变距，其特征在于，所述自动倾斜器（300）包括动环（301）、不动环（302）以及球套（303），所述球套（303）套设在转动部件（100）的旋翼转轴（101）上、且可沿旋翼转轴（101）上下移动，所述动环（301）套设在球套（303）上、且可沿球面多角度旋转，所述不动环（302）经第一轴承（304）套设在动环（301）的外周，所述动环（301）与转动部件（100）同步连接，所述不动环（302）与非转动部件（200）同步连接，非转动部件（200）通过不动环（302）带动动环（301）沿球面多角度旋转。

2.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，其特征在于，所述转动部件（100）包括安装在旋翼转轴（101）顶端的中心桨盘（102），中心桨盘（102）的外周经连接轴（103）连接有至少三个旋翼连接接头（104），所述连接轴（103）轴线与水平面之间的夹角为1-3°、且外端高于内端，所述连接轴（103）的一端经连接销（105）铰接在中心桨盘（102）内、且连接轴（103）上套设有橡胶套（106），橡胶套（106）支撑在连接轴（103）与中心桨盘（102）之间，所述连接轴（103）的另一端套设有所述旋翼连接接头（104），所述旋翼连接接头（104）经第二轴承组（107）套设在连接轴（103）上，第二轴承组（107）用以支撑旋翼连接接头（104）与连接轴（103）。

3.根据权利要求2所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，其特征在于，所述旋翼连接接头（104）的内周设有环向凸台（1041），所述第二轴承组（107）包括两球轴承（1071）和一推力轴承（1072），其中一球轴承（1071）设置在环向凸台（1041）的内端，另一球轴承（1071）设置在环向凸台（1041）的外端、且推力轴承（1072）设置在外端的球轴承（1071）与环向凸台（1041）之间。

4.根据权利要求2所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，其特征在于，所述中心桨盘（102）与动环（301）之间经摇臂组件（400）相连，所述摇臂组件（400）包括一对铰接在中心桨盘（102）上的侧臂（401），侧臂（401）的一端铰接在中心桨盘（102）上、另一端铰接在摇臂（402）的上端，摇臂（402）的下端经关节轴承与动环（301）相连。

5.根据权利要求2所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，其特征在于，所述动环（301）与旋翼连接接头（104）之间经第一连杆（109）相连，第一连杆（109）的两端分别铰接在动环（301）与旋翼连接接头（104）上。

6.根据权利要求2所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，其特征在于，所述非转动部件（200）包括舵机安装板（201），所述舵机安装板（201）上安装有对应旋翼连接接头（104）数量的舵机（202），所述舵机（202）与不动环（302）通过第二连杆（203）相连，第二连杆（203）的两端分别铰接在不动环（302）与舵机（202）输出端。

7.根据权利要求6所述的一种倾转旋翼无人机旋翼桨毂结构，其特征在于，所述舵机安装板（201）上安装有导向板（204），导向板（204）上开设有导向槽，导向槽内设有导向杆（205），所述导向杆（205）固定连接在不动环（302）上。

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