CN218343725U - 一种涵道倾转机构以及小型倾转涵道飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涵道倾转机构，包括驱动机构，摇臂、曲轴以及轴承座，驱动机构包括舵机座、固设在舵机座上的舵机以及固设在舵机的输出轴上的舵机盘；舵机座上设置有弧形槽，弧形槽的两端设置有限位凹坑，摇臂的一端与舵机盘固定连接，另一端与曲轴的中部固定连接，摇臂上固设有限位块，限位块可沿弧形槽运动且运动至弧形槽末端时可由限位凹坑限位；曲轴包括摆动部和旋转部，旋转部安装在轴承座上，旋转部可随着舵机盘同步旋转，曲轴两端固设有用于连接飞行器涵道的连接座。采用本实用新型所公开的倾转机构的飞行器可以实现对涵道旋转时的0度和90度两个位置进行限位，使飞行器平飞或竖直上升时飞行姿态更加稳定，飞行轨迹更加精准。

Description

一种涵道倾转机构以及小型倾转涵道飞行器

技术领域

本实用新型属于飞行器技术领域，特别涉及一种涵道倾转机构以及小型倾转涵道飞行器。

背景技术

目前，无人机无论是在军事领域还是在日常生活领域中，应用范围都已经十分广泛；无人机在飞行时，需要不断的调整飞行姿态；尤其是某些特定构型的无人机在飞行时，需要对旋翼拉力角度进行倾转控制，配合飞控矢量调姿，从而精确控制无人机的飞行角度。现有的无人机倾转机构普遍存在以下问题：结构复杂，动作不够稳定可靠；不能对旋翼倾转角度0度和90度两个位置进行很好的限位，使得无人机在平飞和垂直上升时运动轨迹会有偏差等问题。

例如公开号为CN114802738A的中国发明专利说明书中公开了一种倾转机构，该倾转机构动作时需要舵机通过法兰盘带动连接板动作，进而连接板带动连杆动作，进而连杆通过插销带动立板旋转，从而实现与立板固定连接的旋翼倾转一定角度。但是该装置不能有效地对旋翼竖直和水平两个位置进行限位，仅依靠舵机输出轴静止时的稳定性来限制倾转机构的转动，当无人机竖直上升或平飞时旋翼可能会发生小幅度的倾转误差，使得无人机飞行轨迹会有偏差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涵道倾转机构，从而解决飞行器在平飞和垂直上升时运动轨迹会有偏差的问题。

本实用新型的另一个目的是提供一种小型倾转涵道飞行器，从而在解决飞行器平飞和垂直上升时运动轨迹会有偏差的问题的同时，解决小型飞行器噪声大，平飞速度低以及飞行速度不能自由控制的问题。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型公开了一种涵道倾转机构，包括驱动机构，摇臂、曲轴以及用于固设在机身上的轴承座，所述驱动机构包括舵机座、固设在舵机座上的舵机以及固设在舵机的输出轴上的舵机盘；所述轴承座内安装有轴承；所述舵机座上设置有弧形槽，弧形槽的两端设置有限位凹坑，所述摇臂的一端固定在舵机盘上并可随舵机盘转动，另一端与曲轴的中部固定连接，所述摇臂上固设有限位块，限位块可沿所述弧形槽运动且运动至弧形槽末端时可由所述限位凹坑限位；所述曲轴包括摆动部和旋转部，所述旋转部安装在所述轴承座上，所述旋转部可随着舵机盘同步旋转，所述曲轴两端固设有用于连接飞行器涵道的连接座。

进一步地，所述曲轴的摆动部和旋转部一体成型且左右对称。

进一步地，所述旋转部包括第一转轴和第二转轴，所述第一转轴的一端通过第一连接部件和所述摆动部的第一端固定连接，所述摆动部的第二端通过第二连接部件和所述第二转轴的一端固定连接，所述连接座固设在第一转轴的另一端和第二转轴的另一端；第一转轴和第二转轴分别安装在轴承座上；当所述舵机盘旋转时，第一转轴和第二转轴与所述舵机盘同步且同轴旋转。

进一步地，所述第一转轴和第二转轴分别安装在至少两个轴承座上；所述轴承座与所述轴承之间为间隙配合，所述第一转轴和第二转轴上均穿设有用于防止两个轴承座内的轴承发生相对位移的套筒，套筒两端分别抵在相邻的轴承座内的轴承的侧面。

进一步地，所述第一转轴和第二转轴分别安装在至少两个轴承座上；所述轴承座与所述轴承之间为过盈配合。

进一步地，所述限位凹坑的表面为凹球面，所述的限位块为波子螺丝，所述连接座的一个侧面为与涵道外圆匹配的圆弧面。

本实用新型还公开了一种小型倾转涵道飞行器，包括机身、涵道倾转机构、均匀对称设置在机身周围的涵道、飞行器控制装置以及用于驱动飞行器飞行的动力装置，所述机身包括顶板、底板和支架，顶板和底板之间通过连接柱固定连接，支架的一端通过脚架座与底板固定连接；所述涵道倾转机构，包括驱动机构、摇臂、曲轴以及可固设在机身上的轴承座，所述驱动机构包括舵机座、固设在舵机座上的舵机以及固设在舵机的输出轴上的舵机盘；所述舵机座上设置有弧形槽，弧形槽的两端设置有限位凹坑，所述摇臂的一端与舵机盘固定连接，另一端与曲轴的中部固定连接，所述摇臂上固设有限位块，限位块可沿所述弧形槽运动且运动至弧形槽末端时由所述限位凹坑限位；所述曲轴包括摆动部和旋转部，所述旋转部安装在所述轴承座上，所述旋转部可随着舵机盘同步旋转，所述曲轴两端固设有用于连接飞行器涵道的连接座。

进一步地，所述动力装置包括电源、用于控制电机转速的电子调速器以及与电子调速器电连接的电机；所述电机设置在涵道内部，且所述电机的转轴上设置有叶片；所述电源分别与涵道倾转机构、飞行器控制装置、电子调速器以及电机相连接并为其供电；所述飞行器控制装置分别与电子调速器和涵道倾转机构电连接；还包括固设在机身上的导航装置以及用于接收遥控器信号的信号接收机；且信号接收机与飞行器控制装置通信连接；在所述机身的头部两侧和尾部两侧均设置有涵道。

进一步地，所述曲轴设置在所述机身尾部，设置在所述机身的尾部两侧的涵道分别通过所述连接座与曲轴的左右两端固定连接。

进一步地，所述曲轴设置在所述机身头部，设置在所述机身的头部两侧的涵道分别通过所述连接座与曲轴的左右两端固定连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型公开的涵道倾转机构通过在舵机座上设置弧形槽和凹坑，在摇臂上设置限位块，从而实现了对曲轴旋转时的0度和90度两个位置进行限位，使飞行器平飞或竖直上升时飞行姿态更加稳定，飞行轨迹更加精准；通过设置轴承座支撑曲轴的旋转，降低了摩擦系数，从而保证回转精度。

通过使第一转轴和第二转轴分别安装在多个轴承座上，使得曲轴的旋转更加稳定可靠。

本实用新型公开的小型倾转涵道飞行器，由于采用了本实用新型公开的涵道倾转机构，使得小型倾转涵道飞行器的倾转动作以及平飞和垂直上升动作更加稳定可靠；通过采用涵道，解决了小型飞行器噪声大、平飞速度低以及安全性差的问题。

附图说明

图1为驱动机构示意图；

图2为曲轴安装示意图；

图3为连接座示意图；

图4为小型倾转涵道飞行器的主视图；

图5为小型倾转涵道飞行器的左视图；

图6为小型倾转涵道飞行器的俯视图；

图7为小型倾转涵道飞行器的等轴测视图；

图8为涵道安装方式示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，涵道倾转机构包括驱动机构11，驱动机构11包括舵机座11.2、固设在舵机座上的舵机11.1以及固设在舵机的输出轴上的舵机盘11.3，摇臂12.7、曲轴以及可固设在机身上的轴承座12.3。轴承座12.3内安装有轴承。所述舵机座11.2上设置有弧形槽11.4，弧形槽的两端设置有定位凹坑11.5，所述定位凹坑的内表面为凹球面。所述摇臂12.7的一端与舵机盘11.3固定连接，另一端与曲轴的中部固定连接，所述摇臂12.7上固设有限位块12.8，限位块可沿所述弧形槽运动且运动至弧形槽11.4末端时可由所述限位凹坑11.5限位；所述曲轴包括摆动部12.9和旋转部，所述旋转部安装在所述轴承座12.3上，所述轴承座12.3内设置有和所述旋转部适配的轴承12.5。所述旋转部可随着舵机盘同步旋转，所述曲轴两端固设有用于连接飞行器涵道的连接座15。

曲轴的摆动部和旋转部可直接加工成一体结构且左右对称，也可以由几个不同部件拼接而成。当曲轴由不同的部件拼接而成时，所述曲轴包括第一转轴12.2、第二转轴12.1和摆动部12.9，所述第一转轴12.2的一端通过第一连接部件12.6和摆动部12.9的第一端固定连接，所述摆动部12.9的第二端通过第二连接部件12.10和第二转轴12.1的一端固定连接，第一转轴12.2的另一端和第二转轴12.1的另一端固设有所述连接座15；当所述舵机盘11.3旋转时，第一转轴12.2和第二转轴12.1与所述舵机盘同步且同轴旋转。

优选地，所述第一转轴12.2和第二转轴12.1分别安装在至少两个轴承座上；轴承座与其中安装的轴承之间可以是间隙配合也可以是过盈配合，当配合方式为间隙配合时，所述第一转轴12.2和第二转轴12.1上均穿设有用于防止相邻的两个轴承座内的轴承发生相对位移的套筒12.4，套筒两端分别抵在相邻的轴承座12.3内的轴承的侧面；所述的限位块12.8为波子螺丝；所述连接座15的一个侧面为与涵道10外圆匹配的圆弧面。通过使第一转轴和第二转轴在多个轴承座上旋转，使得曲轴的旋转更加稳定可靠。

连接座15的一个侧面为与涵道外圆匹配的圆弧面，连接座15上设置有与第一转轴和第二转轴外径适配供其穿进的圆孔，涵道10的外圆面可与连接座15上的圆弧面贴合，并通过不锈钢卡箍13、螺栓和压板14与连接座15固定连接。

涵道倾转机构的工作原理为：舵机输出轴转动带动舵机盘转动，从而带动摇臂随舵机盘转动并带动与之相连的曲轴转动，从而带动固定在曲轴两端连接座上的涵道发生倾转；当涵道倾转至90度或者0度时，限位凹槽对限位块限位，从而使涵道固定在水平或竖直方向。

如图4至图8所示，小型倾转涵道飞行器包括机身、涵道倾转机构、均匀对称固设在机身四角的涵道10、飞行器控制装置16、用于驱动飞行器飞行的动力装置、固设在机身上的导航装置18以及用于接收遥控器信号的信号接收机17；动力装置包括电源7、用于控制电机转速的电子调速器9以及与电子调速器9电连接的电机；电机设置在涵道内部，且电机的转轴上设置有叶片。涵道倾转机构的结构如以上所述，此处不再赘述。机身包括顶板6、底板4和支架2，顶板6和底板4之间通过连接柱5固定连接，支架2的一端通过脚架座3与底板4连接，支架2的另一端安装有减震套1。驱动机构11装在顶板6和底板4之间，电源设置在底板4下表面靠近中心位置，导航装置18、飞行器控制装置16以及信号接收机17均安装在顶板6的上表面。在机身头部两侧和尾部两侧分别安装有涵道10。当需要机身头部可倾转时，曲轴12设置在机身头部，设置在所述机身的头部两侧的涵道分别通过所述连接座与第一转轴12.2和第二转轴12.1固定连接，设置在所述机身的尾部两侧的涵道分别通过所述连接座与机身固定连接；当需要机身尾部可倾转时，曲轴12设置在机身尾部，设置在所述机身的尾部两侧的涵道分别通过所述连接座与第一转轴12.2和第二转轴12.1固定连接，设置在所述机身的头部两侧的涵道分别通过所述连接座与机身固定连接。

由于采用了本实用新型公开的涵道倾转机构，使得小型倾转涵道飞行器的倾转动作以及平飞和垂直上升动作更加稳定可靠；通过采用涵道，解决了小型飞行器噪声大、平飞速度低以及安全性差的问题。通过设置电子调速器和导航装置，从而便于对飞行器的速度进行控制以及对飞行器定位。

电源7分别与导航装置18、舵机11.1、飞行器控制装置16、信号接收机17、电子调速器9以及电机相连接并为其供电；飞行器控制装置16分别与电子调速器9、导航装置18、舵机11.1以及信号接收机17通信连接。飞行器控制装置16、导航装置18、信号接收机17、电子调速器9均为现有技术，因此不再赘述其构成。电源采用能量高、小型化、轻量化的可充电电池，本实施例中采用聚合物锂电池，电子调速器的型号为Platinum 120A V4;涵道采用全金属涵道，其型号为JP 90mm；电机型号为4250 1750KV；信号接收机的型号为思翼mk15，导航装置18可采用型号为ublox-m8n的卫星导航系统。

小型倾转涵道飞行器的工作过程为：

1.按要求仔细检查飞行器机械和电子部分，确保无误。

2.起飞前，四个涵道均垂直于地面，先上遥控器电，再上飞行器电源，检查有无异响，观察各个涵道是否旋转正常。

3.核对上述无误后，地面飞手手持遥控器发出信号，信号接收机接受遥控信号，并把信号传递给飞行器控制装置，飞行器控制装置通过电子调速器控制电机转速，电机带动叶片转动使飞行器升空。待稳定后，加大电机转速让飞行器继续上升，同时遥控器通过信号接收机给飞行器控制装置发送控制信号，控制舵机缓慢转动带动曲轴转动，从而使固定安装在曲轴两端的涵道缓慢倾转，该过程中，机身两侧未安装在倾转机构上的两个涵道的升力和安装在倾转机构上的两个涵道的垂直方向的分力提供的升力促使飞行器继续上升，而安装在倾转机构上的两个涵道水平方向的分力让飞行器同时向前飞行，从而让飞行器斜向上飞行。

4.到达目标高度后，涵道被旋转90°，此时机身兼有固定翼的作用，同时机身两侧未安装在倾转机构上的两个涵道提供升力，而安装在倾转机构上的两个涵道全部提供向前的推力，从而让飞行器以较高速度平飞。

5.降落时，操作与上述过程相反。落地后，先断飞行器电源，再关遥控器电源。

在飞行器飞行的整个过程，导航装置为飞行器提供精准定位。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种涵道倾转机构，包括驱动机构，所述驱动机构包括舵机座、固设在舵机座上的舵机以及固设在舵机的输出轴上的舵机盘,其特征在于，还包括摇臂、曲轴以及用于固设在机身上的轴承座，所述轴承座内安装有轴承，所述舵机座上设置有弧形槽，弧形槽的两端设置有限位凹坑，所述摇臂的一端固定在舵机盘上并可随舵机盘转动，另一端与曲轴的中部固定连接，所述摇臂上固设有限位块，限位块可沿所述弧形槽运动且运动至弧形槽末端时由所述限位凹坑限位；所述曲轴包括摆动部和旋转部，所述旋转部安装在所述轴承座上，所述旋转部可随着舵机盘同步旋转，所述曲轴两端固设有用于连接飞行器涵道的连接座。

2.如权利要求1所述的涵道倾转机构，其特征在于，所述曲轴的摆动部和旋转部一体成型且左右对称。

3.如权利要求1所述的涵道倾转机构，其特征在于，所述旋转部包括第一转轴和第二转轴，所述第一转轴的一端通过第一连接部件和所述摆动部的第一端固定连接，所述摆动部的第二端通过第二连接部件和所述第二转轴的一端固定连接，所述连接座固设在第一转轴的另一端和第二转轴的另一端；第一转轴和第二转轴分别安装在轴承座上；当所述舵机盘旋转时，第一转轴和第二转轴与所述舵机盘同步且同轴旋转。

4.如权利要求3所述的涵道倾转机构，其特征在于，所述第一转轴和第二转轴分别安装在至少两个轴承座上；所述轴承座与所述轴承之间为间隙配合，所述第一转轴和第二转轴上均穿设有用于防止两个轴承座内的轴承发生相对位移的套筒，套筒两端分别抵在相邻的轴承座内的轴承的侧面。

5.如权利要求3所述的涵道倾转机构，其特征在于，所述第一转轴和第二转轴分别安装在至少两个轴承座上；所述轴承座与所述轴承之间为过盈配合。

6.如权利要求1-5任意一项所述的涵道倾转机构，其特征在于，所述限位凹坑的表面为凹球面，所述的限位块为波子螺丝，所述连接座的一个侧面为与涵道外圆匹配的圆弧面。

7.一种小型倾转涵道飞行器，包括机身、涵道倾转机构、均匀对称设置在机身周围的涵道、飞行器控制装置以及用于驱动飞行器飞行的动力装置，其特征在于，所述机身包括顶板、底板和支架，顶板和底板之间通过连接柱固定连接，支架的一端通过脚架座与底板固定连接；所述涵道倾转机构，包括驱动机构、摇臂、曲轴以及可固设在机身上的轴承座，所述驱动机构包括舵机座、固设在舵机座上的舵机以及固设在舵机的输出轴上的舵机盘；所述舵机座上设置有弧形槽，弧形槽的两端设置有限位凹坑，所述摇臂的一端与舵机盘固定连接，另一端与曲轴的中部固定连接，所述摇臂上固设有限位块，限位块可沿所述弧形槽运动且运动至弧形槽末端时可由所述限位凹坑限位；所述曲轴包括摆动部和旋转部，所述旋转部安装在所述轴承座上，所述旋转部可随着舵机盘同步旋转，所述曲轴两端固设有用于连接飞行器涵道的连接座。

8.如权利要求7所述的小型倾转涵道飞行器，其特征在于，所述动力装置包括电源、用于控制电机转速的电子调速器以及与电子调速器电连接的电机；所述电机设置在涵道内部，且所述电机的转轴上设置有叶片；所述电源分别与涵道倾转机构、飞行器控制装置、电子调速器以及电机相连接并为其供电；所述飞行器控制装置分别与电子调速器和涵道倾转机构电连接；还包括固设在机身上的导航装置以及用于接收遥控器信号的信号接收机，且信号接收机与飞行器控制装置通信连接；在所述机身的头部两侧和尾部两侧均设置有涵道。

9.如权利要求8所述的小型倾转涵道飞行器，其特征在于，所述曲轴设置在所述机身尾部，设置在所述机身的尾部两侧的涵道分别通过所述连接座与曲轴的左右两端固定连接。

10.如权利要求8所述的小型倾转涵道飞行器，其特征在于，所述曲轴设置在所述机身头部，设置在所述机身的头部两侧的涵道分别通过所述连接座与曲轴的左右两端固定连接。

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