CN214138951U - 一种旋翼变桨距结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种旋翼变桨距结构，包括桨叶、静件、动件和驱动组件，桨叶连接在旋转主轴上随其同步转动，桨叶相具有用于调节桨距的第一转动自由度，动件沿旋转主轴的轴向可滑动的连接在旋转主轴上，动件随旋转主轴同步转动，动件沿旋转主轴轴向移动时通过传动部件带动桨叶沿第一转动自由度偏转，所述静件转动连接在动件上，所述静件的转动轴线与旋转主轴的转动轴线重合，静件与动件同步沿旋转主轴的轴向活动，驱动组件与静件连接以带动静件沿旋转主轴的轴向活动。本实用新型实现了旋翼在转动过程中进行桨距调节，在转速不变的情况下调节升力，通过变桨距的方式来控制飞行器姿态与运动，提高机动性、抗风能力以及飞行性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种旋翼变桨距结构。
背景技术
现有的多旋翼飞行器，通常采用固定桨距旋翼，每个旋翼由一个电机直接驱动，通过改变各旋翼转速实现飞行器姿态与运动的控制。采用变转速的方式要求旋翼的惯量不能大，否则响应会很慢，无法精确控制。而旋翼直径越大惯量越大、效率更高。起飞重量大的无人飞行器也要求使用直径更大的旋翼。变转多旋翼无人飞行器不能满足效率和更大的起飞重量。飞行过程中转速不停变化陀螺效应也不停变化，转速低到一定程度无法提供足够的陀螺效应，飞行器会失控坠毁。特别是无人飞行器降低高度时或遇到大风和上升气流时，需求很小的升力，而变转方式难以良好的应对这些情况，只适合在低空低速和风力变化小的情况使用。变转速的方式虽然结构简单、控制方便，但是其机动性、抗风能力以及飞行性能不高，限制了多旋翼飞行器的发展应用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种旋翼变桨距结构，解决目前技术中多旋翼飞行器采用变转速的方式实现姿态与运动的控制，旋翼直径难以做大，机动性、抗风能力以及飞行性能较低的问题。
为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是 ：
一种旋翼变桨距结构包括桨叶、静件、动件和驱动组件，所述的桨叶连接在旋转主轴上随其同步转动，并且桨叶具有用于调节桨距的第一转动自由度，所述第一转动自由度的转动轴线垂直于旋转主轴的轴向，所述的动件沿旋转主轴的轴向可滑动的连接在旋转主轴上，并且所述动件随旋转主轴同步转动，所述的动件通过传动部件与桨叶连接，动件沿旋转主轴轴向移动以带动桨叶沿第一转动自由度偏转来调节桨距，所述静件转动连接在动件上，所述静件的转动轴线与旋转主轴的转动轴线重合，并且静件与动件同步沿旋转主轴的轴向活动，所述的驱动组件与静件连接以带动静件沿旋转主轴的轴向活动。本实用新型所述的旋翼变桨距结构实现了旋翼在转动过程中进行桨距变化的功能，首先桨叶需要有能够转动以调节桨距的自由度，也就是调节桨叶与旋转平面的倾角，为了实现桨叶随旋转主轴转动的过程中进行桨距调节，首先有随旋转主轴同步转动并且沿着旋转主轴的轴向滑动的动件，动件沿旋转主轴的轴向的滑动即可带动桨叶旋转以调节桨距，为了驱动动件沿旋转主轴的轴向滑动，设置了与动件转动连接的静件，静件相对于旋转主轴而言环绕旋转主轴的周向转动，换句话说，当旋转主轴转动时，静件静止而旋转主轴在静件中心转动，静件只需进行沿旋转主轴的轴向的滑动，也就是说静件只进行直线运动，可通过简单的驱动组件即可实现驱动静件沿直线运动，驱动组件可保持静置而不需要随旋转主轴一同旋转，保障驱动组件的工作稳定性，同时保障能灵活而可靠的改变桨距，本实用新型所述的旋翼变桨距结构能够在旋翼运转过程中动态的进行桨距的改变，进而在转速不变的情况下灵活调节升力，实现通过变桨距的方式来控制飞行器姿态与运动，有利于增大旋翼直径，能够有效提高机动性、抗风能力以及飞行性能。
进一步的，所述的桨叶包括桨叶主体和桨叶座，所述的桨叶主体转动连接在桨叶座上以在展开状态与折叠状态间切换，所述的桨叶座转动连接在旋转主轴，所述桨叶座的转动轴向垂直于旋转主轴的轴向，并且桨叶座随旋转主轴同步转动。在实现旋翼转动过程中调节桨矩的同时，还使得旋翼具有收纳折叠功能，减小占用空间，方便收纳运输。
进一步的，所述动件通过轴承与静件转动连接，保障动件与静件之间长效稳定的转动连接关系，确保转动顺滑无阻滞，避免静件对旋翼的运转造成干涉阻滞，保障旋翼的运转稳定性。
进一步的，所述传动部件包括变距杆，所述变距杆一端通过球头组件与动件连接传动，另一端通过球头组件与桨叶连接传动。结构简单， 动件沿旋转主轴轴向的运动即可带动桨叶进行偏转，进而实现调节桨距。
进一步的，所述的动件与旋转主轴之间设置有定向机构，所述的定向机构用于限定动件只沿旋转主轴的轴向滑动并且随旋转主轴同步转动，确保动件能可靠的带动桨叶进行偏转，避免动件与旋转主轴之间出现相对转动，提高桨距调节的精确性。
进一步的，所述的定向机构由沿着旋转主轴轴向的导向槽和沿导向槽滑动的滑块构成，结构简单，实施方便，能可靠的确保动件只沿旋转主轴的轴向滑动并且随旋转主轴同步转动。
进一步的，所述的定向机构为沿着旋转主轴轴向伸展收回的伸缩组件或折叠组件，实施方便，无需在旋转主轴表面设置沿旋转主轴轴向的导向槽或导向轨，从而保障旋转主轴自身的结构完好性和稳定性，进而保障旋转主轴转动的稳定性， 保障旋翼运转的稳定性。
进一步的，所述的定向机构包括定向杆一和定向杆二，所述定向杆一一端转动连接在旋转主轴上，定向杆一的转动轴向垂直于旋转主轴的轴向，所述定向杆一另一端与定向杆二的一端转动连接，定向杆一与定向杆二之间的转动轴向垂直于旋转主轴的轴向，所述的定向杆二的另一端通过球头组件与动件连接，定向杆一与定向杆二一起构成一个沿旋转主轴轴向伸展收回的折叠组件，能可靠的确保动件只沿旋转主轴的轴向滑动，避免动件与旋转主轴之间出现相对转动，确保动件随旋转主轴同步转动。
进一步的，所述驱动组件包括伺服电机，所述的伺服电机通过连杆机构与静件连接传动，结构简单，实施方便，对桨距的调节精确。
与现有技术相比，本实用新型优点在于：
本实用新型所述的旋翼变桨距结构实现了旋翼在转动过程中进行桨距调节的功能，能在转速不变的情况下灵活调节升力，实现通过变桨距的方式来控制飞行器姿态与运动，有利于增大旋翼直径，能够有效提高机动性、抗风能力以及飞行性能。
附图说明
图1为旋翼变桨距结构的结构示意图；
图2为图1的左侧视图；
图3为旋翼变桨距结构的立体结构示意图。
图中：
桨叶1；桨叶主体11；桨叶座12；静件2；动件3；定向杆一31；定向杆二32；驱动组件4；伺服电机41；传动盘42；拉杆43；杠杆44；静件定向杆45；旋转主轴5；变距杆6。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例公开的一种旋翼变桨距结构，能够灵活的改变旋翼的桨距，在转速不变的情况下灵活调节升力，实现变桨距的方式来控制飞行器姿态与运动。
如图1至图3所示，一种旋翼变桨距结构，主要包括桨叶1、静件2、动件3和驱动组件4，所述的桨叶1连接在旋转主轴5上随其同步转动，并且桨叶1具有用于调节桨距的第一转动自由度，所述第一转动自由度的转动轴线垂直于旋转主轴5的轴向，所述的动件3沿旋转主轴5的轴向可滑动的连接在旋转主轴5上，并且所述动件3随旋转主轴5同步转动，所述的动件3通过传动部件与桨叶1连接，动件3沿旋转主轴5轴向移动以带动桨叶1沿第一转动自由度偏转来调节桨距，所述静件2转动连接在动件3上，所述静件2的转动轴线与旋转主轴5的转动轴线重合，具体的，所述动件3通过轴承与静件2转动连接，轴承的转动轴线与旋转主轴5的转动轴线重合，静件2为环形件并且环套在动件3的周向外围，静件2的圆心与旋转主轴5的转动轴线重合，并且静件2与动件3同步沿旋转主轴5的轴向活动，所述的驱动组件4与静件2连接以带动静件2沿旋转主轴5的轴向活动，动件3再通过传动部件带动桨叶1沿第一转动自由度偏转以调节桨距。
当旋翼工作时，也就是旋转主轴5转动时，所述的动件3随旋转主轴5同步转动，而此时静件2则处于静止状态，静件2不会随着旋转主轴5转动，静件2不会妨碍动件3和旋转主轴5的转动，当需要调节桨距以调节升力时，无需改变旋转主轴5的转速，只需改变桨距即可，具体的，驱动组件4带动静件2沿旋转主轴5的轴向移动，静件2会驱使动件3随着静件2同步沿着旋转主轴5的轴向移动，进而动件3会通过传动部件带动桨叶1沿第一转动自由度偏转，也就是调节桨叶的桨距，最终实现在旋翼正常转动的过程中调节桨距而不调节转速来灵活调节升力。
在本实施例中，所述的桨叶1包括桨叶主体11和桨叶座12，所述的桨叶主体11转动连接在桨叶座12上以在展开状态与折叠状态间切换，方便收纳、携带，在需要飞行时再展开桨叶主体11，而在需要收纳或携带运输时，将桨叶主体11切换至折叠状态，减小占用空间，所述的桨叶座12转动连接在旋转主轴5，所述桨叶座12的转动轴向垂直于旋转主轴5的轴向，并且桨叶座12随旋转主轴5同步转动，当桨叶座12发生转动时，桨叶主体11的倾斜角度发生改变，也就是桨叶1的桨距发生改变，动件3通过传动部件与桨叶座12连接以驱使桨叶座12转动，从而实现调节桨距。
具体的，所述传动部件包括变距杆6，所述变距杆6一端通过球头组件与动件3连接传动，另一端通过球头组件与桨叶1的桨叶座12连接传动，动件3沿着旋转主轴5轴向的运动通过变距杆6变成桨叶座12的转动，也就是，动件3沿着旋转主轴5轴向的运动可改变桨叶主体11的倾斜角度进而实现桨距调节，并且由于动件3会随着旋转主轴5一同转动，动件3沿旋转主轴5轴向的运动不会影响桨叶1的正常旋转，也就是，在旋翼正常转动的过程中实现桨距调节。在本实施例中，所述的桨叶1在旋转主轴5上中心对称的设置有两个，所述的动件3通过变距杆6同时改变两个桨叶1的桨矩，具体的，所述变距杆6在动件3的两对侧分别设置有一个，每个变距杆6分别与一个桨叶座12连接传动。
为了确保动件3可靠的只能沿着旋转主轴5轴向运动，所述的动件3与旋转主轴5之间设置有定向机构，所述的定向机构用于限定动件3只能沿旋转主轴5的轴向滑动并且随旋转主轴5同步转动。所述的定向机构可以采用各种类型的结构，具体可以是由沿着旋转主轴5轴向的导向槽和沿导向槽滑动的滑块构成，还可以是沿着旋转主轴5轴向伸展收回的伸缩组件或折叠组件。在本实施例中，所述的定向机构包括定向杆一31和定向杆二32，所述定向杆一31一端转动连接在旋转主轴5上，定向杆一31的转动轴向垂直于旋转主轴5的轴向，所述定向杆一31另一端与定向杆二32的一端转动连接，定向杆一31与定向杆二32之间的转动轴向垂直于旋转主轴5的轴向，所述的定向杆二32的另一端通过球头组件与动件3连接，并且所述的定向机构设置有两组，并且以旋转主轴5的转动轴线为中心进行中心对称分布。
在本实施例中，所述驱动组件4包括伺服电机41（所述驱动组件4也可以是气缸、液压缸等），所述的伺服电机41通过连杆机构与静件2连接传动，所述连杆机构包括静件定向杆45、杠杆44、拉杆43和传动盘42，所述伺服电机41与传动盘42连接以驱动传动盘42转动，拉杆一端与传动盘42铰接，拉杆的另一端与杠杆的一端铰接，所述的杠杆的中部连接在机臂上的固定铰接点上，所述的杠杆的另一端与静件定向杆的一端铰接，静件定向杆的另一端与静件2铰接，并且所述的静件定向杆在静件的两对侧分别连接有一个，两个静件定向杆与同一个杠杆连接。在需要调节桨矩时，所述伺服电机41带动传动盘42转动，传动盘42再通过拉杆使得杠杆绕固定铰接点进行摆动，进而杠杆通过静件定向杆驱动静件2沿着旋转主轴5的轴向进行移动，然后动件3随着静件2同步沿着旋转主轴5的轴向进行移动，接着动件3通过变距杆6驱使桨叶座12转动来改变桨叶主体11的倾斜角度，最终实现在旋翼工作状态中进行桨矩调节。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种旋翼变桨距结构，其特征在于，包括桨叶（1）、静件（2）、动件（3）和驱动组件（4），所述的桨叶（1）连接在旋转主轴（5）上随其同步转动，并且桨叶（1）具有用于调节桨距的第一转动自由度，所述第一转动自由度的转动轴线垂直于旋转主轴（5）的轴向，所述的动件（3）沿旋转主轴（5）的轴向可滑动的连接在旋转主轴（5）上，并且所述动件（3）随旋转主轴（5）同步转动，所述的动件（3）通过传动部件与桨叶（1）连接，动件（3）沿旋转主轴（5）轴向移动以带动桨叶（1）沿第一转动自由度偏转来调节桨距，所述静件（2）转动连接在动件（3）上，所述静件（2）的转动轴线与旋转主轴（5）的转动轴线重合，并且静件（2）与动件（3）同步沿旋转主轴（5）的轴向活动，所述的驱动组件（4）与静件（2）连接以带动静件（2）沿旋转主轴（5）的轴向活动。
2.根据权利要求1所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述的桨叶（1）包括桨叶主体（11）和桨叶座（12），所述的桨叶主体（11）转动连接在桨叶座（12）上以在展开状态与折叠状态间切换，所述的桨叶座（12）转动连接在旋转主轴（5），所述桨叶座（12）的转动轴向垂直于旋转主轴（5）的轴向，并且桨叶座（12）随旋转主轴（5）同步转动。
3.根据权利要求1所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述动件（3）通过轴承与静件（2）转动连接。
4.根据权利要求1所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述传动部件包括变距杆（6），所述变距杆（6）一端通过球头组件与动件（3）连接传动，另一端通过球头组件与桨叶（1）连接传动。
5.根据权利要求1至4任一项所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述的动件（3）与旋转主轴（5）之间设置有定向机构，所述的定向机构用于限定动件（3）只沿旋转主轴（5）的轴向滑动并且随旋转主轴（5）同步转动。
6.根据权利要求5所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述的定向机构由沿着旋转主轴（5）轴向的导向槽和沿导向槽滑动的滑块构成。
7.根据权利要求5所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述的定向机构为沿着旋转主轴（5）轴向伸展收回的伸缩组件或折叠组件。
8.根据权利要求7所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述的定向机构包括定向杆一（31）和定向杆二（32），所述定向杆一（31）一端转动连接在旋转主轴（5）上，定向杆一（31）的转动轴向垂直于旋转主轴（5）的轴向，所述定向杆一（31）另一端与定向杆二（32）的一端转动连接，定向杆一（31）与定向杆二（32）之间的转动轴向垂直于旋转主轴（5）的轴向，所述的定向杆二（32）的另一端通过球头组件与动件（3）连接。
9.根据权利要求1至4任一项所述的旋翼变桨距结构，其特征在于，所述驱动组件（4）包括伺服电机（41），所述的伺服电机（41）通过连杆机构与静件（2）连接传动。
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Cited By (2)
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| CN114148507A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-08 | 广东汇天航空航天科技有限公司 | 变桨距装置及飞行器 |
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| CN114148507B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-11-03 | 广东汇天航空航天科技有限公司 | 变桨距装置及飞行器 |
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