CN208306987U - 一种旋翼机构及无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体提供一种旋翼机构及无人飞行器，旋翼结构的螺旋桨连接在旋翼主体的第一连接端部，旋翼主体与飞行控制器电性连接，并由飞行控制器控制其转速并带动螺旋桨同步转动，因螺旋桨的旋转而使其形成沿着螺旋桨转动轴线指向第一连接端部或第二连接端部的推进力，该推进力为无人飞行器飞行的驱动力。螺旋桨的轴线与旋翼主体的轴线相同，第二连接端部转动连接于机臂端部。倾转装置的驱动器与飞行控制器电性连接，并由飞行控制器控制其转动，倾转装置的传动组件连接驱动器的动力输出轴与旋翼主体，驱动器驱动传动组件运转，传动组件拉动旋翼主体在基准方向与竖直方向之间往复摆动，以改变推进力的方向，进而改变飞行状态。

Description

一种旋翼机构及无人飞行器

技术领域

本实用新型属于飞行器技术领域，更具体地说，是涉及一种旋翼机构及无人飞行器。

背景技术

无人飞行器是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器，从技术角度定义可以分为：无人固定翼式和无人垂直起降式。无人飞行器可用于休闲娱乐、航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输等等领域。

当前无人飞行器由于市场需要，要求无人飞行器可以不依赖场地，就能够完成垂直起降以及向前飞行等动作，同时，还要求无人飞行器在满足其操控性的前提下，还需要具备较长的续航能力。在现有技术中，旋翼无人飞行器可以达到垂直起降并向前飞行的要求，但是，随着无人飞行器的市场需求不断扩大，用户对无人飞行器的飞行状态要求越来越高，虽然无人飞行器能够实现垂直起降并向前飞行，但在灵活的倾转飞行上仍存在欠缺，即现有的无人飞行器较难达到多种飞行状态，降低用户对其体验性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种旋翼机构及无人飞行器，以解决现有技术中存在无人飞行器能够实现垂直起降并向前飞行，但在灵活的倾转飞行上仍存在欠缺的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种旋翼机构，用于安置于无人飞行器上，所述无人飞行器的水平飞行方向定义为基准方向，而其竖直起飞与降落方向定义为竖直方向，所述基准方向与所述竖直方向相垂直，所述无人飞行器包括飞行器主体、设于所述飞行器主体内的飞行控制器以及与所述飞行器主体连接的机臂。所述旋翼机构包括旋翼结构和倾转装置，

所述旋翼结构包括旋翼主体和螺旋桨，所述旋翼主体具有第一连接端部以及与所述第一连接端部相对的第二连接端部，所述螺旋桨连接于所述第一连接端部，所述旋翼主体与所述飞行控制器电连接并由所述飞行控制器控制其转动速度，所述旋翼主体驱动所述螺旋桨转动以产生推进力，所述推进力沿着所述螺旋桨转动轴线指向所述第一连接端部或所述第二连接端部，所述螺旋桨的转动轴线与所述旋翼主体的驱动轴线相同，所述第二连接端部转动连接于所述机臂端部；

所述倾转装置包括驱动器和传动组件，所述驱动器固定于所述机臂并与所述飞行控制器电连接并受所述飞行控制器控制，所述驱动器具有动力输出轴，所述传动组件连接所述动力输出轴与所述旋翼主体，以带动所述旋翼主体在所述基准方向与所述竖直方向之间往复摆动且其摆角为所述推进力所指方向与所述基准方向的夹角且为θ，其中，0≤θ≤90°；

所述旋翼结构具有在所述飞行控制器控制所述驱动器以使θ＝90°时使所述推进力的方向与所述竖直方向相平行的起飞状态、降落状态或悬停状态，所述旋翼结构还具有在所述飞行控制器控制所述驱动器以使θ＝0时使所述推进力的方向与所述基准方向相平行的水平飞行状态以及在所述飞行控制器控制所述驱动器以使0＜θ＜90°时使所述飞行器主体发生倾转的倾转飞行状态。

进一步地，所述旋翼机构还包括固定于所述机臂的端部的支撑座，所述支撑座的横截面呈U型，所述支撑座具有U型槽，所述U型槽的槽口朝向背离所述机臂的方向，所述第二连接端部插于所述U型槽内并转动连接于所述U型槽的两相对槽壁。

进一步地，所述旋翼结构还包括一端均固定于所述第二连接端部周侧的第一转轴和第二转轴，所述第一转轴的另一端与所述第二转轴的另一端均朝相互背离方向延伸且二者轴线相同，所述第一转轴的延伸端部与所述第二转轴的延伸端部分别从所述U型槽的两相对槽壁伸出至外侧，并均与所述支撑座转动配合。

进一步地，所述传动组件包括驱动摇臂、倾转连杆以及倾转摇臂，所述驱动摇臂的一端部固定于所述动力输出轴且另一端部与所述倾转连杆的一端部铰接，所述倾转摇臂的一端部与所述第一转轴中位于所述U型槽之外的端部固定连接且其另一端部与所述倾转连杆的另一端部铰接。

进一步地，所述驱动摇臂包括驱动主体以及驱动联轴，所述驱动主体的一端部固定于所述动力输出轴，所述驱动联轴的一端固定于所述驱动主体的另一端部中与所述机臂相背对的表面；

所述倾转连杆包括连杆体以及与所述连杆体的一端连接的第一连杆铰套，所述第一连杆铰套具有第一轴套孔，所述驱动联轴插于所述第一轴套孔并与所述第一轴套孔转动配合。

进一步地，所述驱动联轴中任意通过其轴线的截面均呈鼓形，所述第一轴套孔与所述驱动联轴相匹配。

进一步地，所述倾转摇臂包括倾转主体以及倾转联轴，所述倾转主体的一端部固定于所述第一转轴，所述倾转联轴的一端固定于所述倾转主体的另一端部中与所述旋翼主体相背对的表面；

所述倾转连杆还包括与所述连杆体中背离所述第一连杆铰套的一端连接的第二连杆铰套，所述第二连杆铰套具有第二轴套孔，所述倾转联轴插于所述第二轴套孔并与所述第二轴套孔转动配合。

进一步地，所述倾转联轴中任意通过其轴线的截面均呈鼓形，所述第二轴套孔与所述倾转联轴相匹配。

进一步地，所述旋翼结构还包括起落支架，所述起落支架的一端固定于所述第二连接端部的端面且另一端朝向远离所述旋翼主体方向延伸。

本实用新型实施例还提供一种无人飞行器，所述无人飞行器为固定翼式无人飞行器，且包括如上述的旋翼机构。

本实用新型提供的一种旋翼机构及无人飞行器的有益效果在于：旋翼机构包括旋翼结构和倾转装置，其中，旋翼结构的螺旋桨连接在旋翼主体的第一连接端部，旋翼主体与飞行控制器电性连接，并由飞行控制器控制其转速并带动螺旋桨同步转动，因螺旋桨的旋转而使其形成沿着螺旋桨转动轴线指向第一连接端部或第二连接端部的推进力，该推进力便是促使无人飞行器飞行的驱动力。螺旋桨的转动轴线与旋翼主体的驱动轴线相同，第二连接端部转动连接于机臂端部。倾转装置的驱动器与飞行控制器电性连接，并由飞行控制器控制其转动，倾转装置的传动组件连接驱动器的动力输出轴与旋翼主体，驱动器驱动传动组件运转，而传动组件可拉动旋翼主体在基准方向与竖直方向之间往复摆动且其摆角为推进力所指方向与基准方向的夹角且为θ，其中，0≤θ≤90°。这样，在飞行控制器控制驱动器以使θ＝90°时，旋翼结构具有使推进力的方向与竖直方向相平行的起飞状态、降落状态或悬停状态；在飞行控制器控制驱动器以使θ＝0时，旋翼结构具有使推进力的方向与基准方向相平行的水平飞行状态；在飞行控制器控制驱动器以使0＜θ＜90°时，旋翼结构具有使飞行器主体沿着与基准方向成夹角为θ的方向发生倾转的倾转飞行状态。因此，通过倾转装置的设置，可以实现旋翼结构的推进力方向变化，进而实现灵活转变无人飞行器的飞行状态，提高用户对无人飞行器的体验性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的无人飞行器的立体图；

图2是本实用新型实施例提供的无人飞行器的局部立体图。

其中，图中各附图标记：

无人飞行器	1	飞行器主体	100
				机臂	200	旋翼机构	300
旋翼结构	310	倾转装置	320
				旋翼主体	311	螺旋桨	312
起落支架	313	第一连接端部	3011
				第二连接端部	3012	驱动器	321
传动组件	322	动力输出轴	3211
				支撑座	330	U型槽	331
第一转轴	314	驱动摇臂	323
				倾转连杆	324	倾转摇臂	325
驱动主体	3231	驱动联轴	3232
				连杆体	3241	第一连杆铰套	3242
第一轴套孔	3201	倾转主体	3251
				倾转联轴	3252	第二连杆铰套	3243
第二轴套孔	3202

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者它可能通过第三部件间接固定于或设置于另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者它可能通过第三部件间接连接于另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下请同时参阅图1和图2，本实用新型实施例提供一种旋翼机构，用于安置于无人飞行器1上，无人飞行器1的水平飞行方向定义为基准方向，而其竖直起飞与降落方向定义为竖直方向，基准方向与竖直方向相垂直，无人飞行器1包括飞行器主体100、设于飞行器主体100内的飞行控制器(图中未示出)以及与飞行器主体100连接的机臂200。旋翼机构300包括旋翼结构310和倾转装置320。

如图1所示，X所指方向代表基准方向，Y所指方向及其反向皆代表竖直方向。

旋翼结构310包括旋翼主体311和螺旋桨312，旋翼主体311具有第一连接端部3011以及与第一连接端部3011相对的第二连接端部3012，螺旋桨312连接于第一连接端部3011，旋翼主体311与飞行控制器电连接并由飞行控制器控制其转动速度，旋翼主体311驱动螺旋桨312转动以产生推进力，推进力沿着螺旋桨312转动轴线指向第一连接端部3011或第二连接端部3012，螺旋桨312的转动轴线与旋翼主体311的驱动轴线相同，第二连接端部3012转动连接于机臂200端部。

倾转装置320包括驱动器321和传动组件322，驱动器321固定于机臂200并与飞行控制器电连接并受飞行控制器控制，驱动器321具有动力输出轴3211，传动组件322连接动力输出轴3211与旋翼主体311，以带动旋翼主体311在基准方向与竖直方向之间往复摆动且其摆角为推进力所指方向与基准方向的夹角且为θ，其中，0≤θ≤90°。

旋翼结构310具有在飞行控制器控制驱动器321以使θ＝90°时使推进力的方向与竖直方向相平行的起飞状态、降落状态或悬停状态，旋翼结构310还具有在飞行控制器控制驱动器321以使θ＝0时使推进力的方向与基准方向相平行的水平飞行状态以及在飞行控制器控制驱动器321以使0＜θ＜90°时使飞行器主体100发生倾转的倾转飞行状态。

在本实施例中，旋翼机构300包括旋翼结构310和倾转装置320，其中，旋翼结构310的螺旋桨312连接在旋翼主体311的第一连接端部，旋翼主体311与飞行控制器电性连接，并由飞行控制器控制其转速并带动螺旋桨312同步转动，因螺旋桨312的旋转而使其形成沿着螺旋桨312转动轴线指向第一连接端部3011或第二连接端部3012的推进力，该推进力便是促使无人飞行器1飞行的驱动力。螺旋桨312的转动轴线与旋翼主体311的驱动轴线相同，第二连接端部3012转动连接于机臂200端部。倾转装置320的驱动器321与飞行控制器电性连接，并由飞行控制器控制其转动，倾转装置320的传动组件322连接驱动器321的动力输出轴3211与旋翼主体311，驱动器321驱动传动组件322运转，而传动组件322可拉动旋翼主体311在基准方向与竖直方向之间往复摆动且其摆角为推进力所指方向与基准方向的夹角且为θ，其中，0≤θ≤90°。这样，在飞行控制器控制驱动器321以使θ＝90°时，旋翼结构310具有使推进力的方向与竖直方向相平行的起飞状态、降落状态或悬停状态；在飞行控制器控制驱动器321以使θ＝0时，旋翼结构310具有使推进力的方向与基准方向相平行的水平飞行状态；在飞行控制器控制驱动器321以使0＜θ＜90°时，旋翼结构310具有使飞行器主体100沿着与基准方向成夹角为θ的方向发生倾转的倾转飞行状态。因此，通过倾转装置320的设置，可以实现旋翼结构310的推进力方向变化，进而实现灵活转变无人飞行器1的飞行状态，提高用户对无人飞行器1的体验性。

在本实施例中，机臂200沿着基准方向延伸。

进一步地，旋翼机构300还包括固定于机臂200的端部的支撑座330，支撑座330的横截面呈U型，支撑座330具有U型槽331，U型槽331的槽口朝向背离机臂200的方向，第二连接端部3012插于U型槽331内并转动连接于U型槽331的两相对槽壁。

在本实施例中，支撑座330中与U型槽331相背对的表面固定在机臂200的一端面。

进一步地，旋翼结构310还包括一端均固定于第二连接端部3012周侧的第一转轴314和第二转轴(图中未示出)，第一转轴314的另一端与第二转轴的另一端均朝相互背离方向延伸且二者轴线相同，第一转轴314的延伸端部与第二转轴的延伸端部分别从U型槽331的两相对槽壁伸出至外侧，并均与支撑座330转动配合。这样，实现第二连接端部3012与支撑座330的转动连接。

进一步地，传动组件322包括驱动摇臂323、倾转连杆324以及倾转摇臂325，驱动摇臂323的一端部固定于动力输出轴3211且另一端部与倾转连杆324的一端部铰接，倾转摇臂325的一端部与第一转轴314中位于U型槽331之外的端部固定连接且其另一端部与倾转连杆324的另一端部铰接。

进一步地，驱动摇臂323包括驱动主体3231以及驱动联轴3232，驱动主体3231的一端部固定于动力输出轴3211，驱动联轴3232的一端固定于驱动主体3231的另一端部中与机臂200相背对的表面。倾转连杆324包括连杆体3241以及与连杆体3241的一端连接的第一连杆铰套3242，第一连杆铰套3242具有第一轴套孔3201，驱动联轴3232插于第一轴套孔3201并与第一轴套孔3201转动配合。

进一步地，驱动联轴3232中任意通过其轴线的截面均呈鼓形，第一轴套孔3201与驱动联轴3232相匹配。这样，避免驱动联轴3232脱离第一轴套孔3201，具有限位作用。

在本实施例中，对第一连杆铰套3242浸入热油中，利用热胀冷缩原理以扩大第一轴套孔3201的直径，再将驱动联轴3232插入扩大后的第一轴套孔3201内，待第一连杆铰套3242冷却后，驱动联轴3232限制在第一轴套孔3201并与第一轴套孔3201转动配合。

进一步地，倾转摇臂325包括倾转主体3251以及倾转联轴3252，倾转主体3251的一端部固定于第一转轴314，倾转联轴3252的一端固定于倾转主体3251的另一端部中与旋翼主体311相背对的表面。倾转连杆324还包括与连杆体3241中背离第一连杆铰套3242的一端连接的第二连杆铰套3243，第二连杆铰套3243具有第二轴套孔3202，倾转联轴3252插于第二轴套孔3202并与第二轴套孔3202转动配合。

进一步地，倾转联轴3252中任意通过其轴线的截面均呈鼓形，第二轴套孔3202与倾转联轴3252相匹配。这样，避免倾转联轴3252脱离第二轴套孔3202，具有限位作用。具体地，倾转联轴3252与第二连杆铰套3243的组装方式与第一连杆铰套3242与驱动联轴3232的组装方式相同，此处不再赘述。

进一步地，旋翼结构310还包括起落支架313，起落支架313的一端固定于第二连接端部3012的端面且另一端朝向远离旋翼主体311方向延伸。

在本实施例中，旋翼结构310在起飞状态、降落状态或悬停状态时，起落支架313沿着竖直方向延伸。

本实用新型实施例还提供一种无人飞行器，无人飞行器1为固定翼式无人飞行器，且包括如上述的旋翼机构300。

在本实施例中，将上述旋翼机构300应用于无人飞行器1上，可以通过飞行控制器控制倾转机构，以改变旋翼结构310的推进力方向，使无人飞行器1达到不同的飞行状态，灵活飞行，提高使用者对无人飞行器1的体验性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋翼机构，用于安置于无人飞行器上，所述无人飞行器的水平飞行方向定义为基准方向，而其竖直起飞与降落方向定义为竖直方向，所述基准方向与所述竖直方向相垂直，所述无人飞行器包括飞行器主体、设于所述飞行器主体内的飞行控制器以及与所述飞行器主体连接的机臂，其特征在于，所述旋翼机构包括旋翼结构和倾转装置，

所述旋翼结构包括旋翼主体和螺旋桨，所述旋翼主体具有第一连接端部以及与所述第一连接端部相对的第二连接端部，所述螺旋桨连接于所述第一连接端部，所述旋翼主体与所述飞行控制器电连接并由所述飞行控制器控制其转动速度，所述旋翼主体驱动所述螺旋桨转动以产生推进力，所述推进力沿着所述螺旋桨转动轴线指向所述第一连接端部或所述第二连接端部，所述螺旋桨的转动轴线与所述旋翼主体的驱动轴线相同，所述第二连接端部转动连接于所述机臂端部；

所述倾转装置包括驱动器和传动组件，所述驱动器固定于所述机臂并与所述飞行控制器电连接并受所述飞行控制器控制，所述驱动器具有动力输出轴，所述传动组件连接所述动力输出轴与所述旋翼主体，以带动所述旋翼主体在所述基准方向与所述竖直方向之间往复摆动且其摆角为所述推进力所指方向与所述基准方向的夹角且为θ，其中，0≤θ≤90°；

所述旋翼结构具有在所述飞行控制器控制所述驱动器以使θ＝90°时使所述推进力的方向与所述竖直方向相平行的起飞状态、降落状态或悬停状态，所述旋翼结构还具有在所述飞行控制器控制所述驱动器以使θ＝0时使所述推进力的方向与所述基准方向相平行的水平飞行状态以及在所述飞行控制器控制所述驱动器以使0＜θ＜90°时使所述飞行器主体发生倾转的倾转飞行状态。

2.如权利要求1所述的旋翼机构，其特征在于，所述旋翼机构还包括固定于所述机臂的端部的支撑座，所述支撑座的横截面呈U型，所述支撑座具有U型槽，所述U型槽的槽口朝向背离所述机臂的方向，所述第二连接端部插于所述U型槽内并转动连接于所述U型槽的两相对槽壁。

3.如权利要求2所述的旋翼机构，其特征在于，所述旋翼结构还包括一端均固定于所述第二连接端部周侧的第一转轴和第二转轴，所述第一转轴的另一端与所述第二转轴的另一端均朝相互背离方向延伸且二者轴线相同，所述第一转轴的延伸端部与所述第二转轴的延伸端部分别从所述U型槽的两相对槽壁伸出至外侧，并均与所述支撑座转动配合。

4.如权利要求3所述的旋翼机构，其特征在于，所述传动组件包括驱动摇臂、倾转连杆以及倾转摇臂，所述驱动摇臂的一端部固定于所述动力输出轴且另一端部与所述倾转连杆的一端部铰接，所述倾转摇臂的一端部与所述第一转轴中位于所述U型槽之外的端部固定连接且其另一端部与所述倾转连杆的另一端部铰接。

5.如权利要求4所述的旋翼机构，其特征在于，所述驱动摇臂包括驱动主体以及驱动联轴，所述驱动主体的一端部固定于所述动力输出轴，所述驱动联轴的一端固定于所述驱动主体的另一端部中与所述机臂相背对的表面；

所述倾转连杆包括连杆体以及与所述连杆体的一端连接的第一连杆铰套，所述第一连杆铰套具有第一轴套孔，所述驱动联轴插于所述第一轴套孔并与所述第一轴套孔转动配合。

6.如权利要求5所述的旋翼机构，其特征在于，所述驱动联轴中任意通过其轴线的截面均呈鼓形，所述第一轴套孔与所述驱动联轴相匹配。

7.如权利要求5所述的旋翼机构，其特征在于，所述倾转摇臂包括倾转主体以及倾转联轴，所述倾转主体的一端部固定于所述第一转轴，所述倾转联轴的一端固定于所述倾转主体的另一端部中与所述旋翼主体相背对的表面；

所述倾转连杆还包括与所述连杆体中背离所述第一连杆铰套的一端连接的第二连杆铰套，所述第二连杆铰套具有第二轴套孔，所述倾转联轴插于所述第二轴套孔并与所述第二轴套孔转动配合。

8.如权利要求7所述的旋翼机构，其特征在于，所述倾转联轴中任意通过其轴线的截面均呈鼓形，所述第二轴套孔与所述倾转联轴相匹配。

9.如权利要求1至8中任一项所述的旋翼机构，其特征在于，所述旋翼结构还包括起落支架，所述起落支架的一端固定于所述第二连接端部的端面且另一端朝向远离所述旋翼主体方向延伸。

10.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器为固定翼式无人飞行器，且包括如权利要求1至9中任一项所述的旋翼机构。