CN219821755U - 一种无人机旋翼的变距传动机构及相应的变距机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机旋翼的变距传动机构及相应的变距机构，属于无人机技术领域。一种无人机旋翼的传动机构，包括变距支杆、叉形件和调节机构；变距支杆的一端与无人机的舵机连接，另一端与叉形件转动连接；叉形件上铰接有调节机构，调节机构包括变距拉杆和变距环，变距环上设有固定夹。一种无人机旋翼的变距机构，包括旋翼、桨毂和传动机构；桨毂包括轴孔和支臂，变距支杆穿过轴孔，变距环套在支臂外部，固定夹位于支臂的双层结构之间；旋翼的桨根部位为扁平结构，设于变距环的固定夹上；桨根通过球铰轴承与支臂连接。本实用新型结构简单，传动的灵活性高、稳定性好，能增大无人机飞行时的升力，提高飞行的最大速度，适用于小型无人机上。

Description

一种无人机旋翼的变距传动机构及相应的变距机构

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，涉及无人机旋翼的变距,具体地说是一种无人机旋翼的变距传动机构，还涉及一种无人机旋翼的变距机构。

背景技术

现有技术中无人机的旋翼基本上都属于定桨距旋翼，也就是通过改变转速使桨叶产生不同的升力。但是综合来说，这种定桨距的旋翼产生的升力小，限制了无人机的最大飞行速度，降低了无人机滞空时间。想要提高升力，可以参考直升机旋翼的飞行方式，即利用变距机构使桨叶在飞行时能产生变距。旋翼的变距，就是指桨叶的转速是恒定的，它是通过改变桨叶安装角，也就是改变桨距对旋翼升力进行调节。

然而直升机的变距机构复杂，通过舵机、旋转轴承、连杆等多种结构使桨叶绕自身纵轴线摆动，进而实现对安装角（即桨距）的改变。但是将这种结构直接应用在无人机上，其缺点为：

（1）传动结构复杂，且每个桨叶两侧均需要与连杆铰接，以调节桨叶的安装角，整体重量较大，制造成本高；

（2）与传动结构相连的旋翼桨根部位为圆柱形结构，表面设有滚道，外部套装有带滚珠的金属套，与桨毂连接时需要预警螺母、填充块等十几个零部件，连接结构十分复杂；

（3）固定桨叶片的桨毂一般为全铰接式或者半铰接式，其变距、摆振、挥舞三个动作全部由金属轴承与其铰链完成，铰接结构零件极多，需要大量零件进行组装，制造成本高。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本实用新型旨在提供一种无人机旋翼的变距传动机构，以达到简化结构、减轻重量，进而能广泛应用于小型无人机的目的；

本实用新型还要提供一种无人机旋翼的变距机构，以达到降低制作成本、简化结构、提高无人机升力的目的。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种无人机旋翼的变距传动机构，包括变距支杆、叉形件和用于使旋翼变距的调节机构；

所述变距支杆的一端与无人机的舵机连接，用于使变距支杆上下运动和旋转运动，变距支杆的另一端与叉形件转动连接；

所述叉形件上设有至少两个调节机构，调节机构的个数与无人机旋翼的个数相匹配；

所述调节机构包括变距拉杆和变距环，变距拉杆的一端与叉形件铰接，另一端与变距环铰接；变距环上设有用于夹持旋翼桨根部位的固定夹；变距支杆的上下运动，通过带动叉形件和变距拉杆，使变距环绕心转动，带动旋翼的桨根部位变距。

作为本实用新型的限定，所述叉形件设有三个连接头，三个连接头绕叉形件的中心均匀设置；每个连接头的端部均设有U型开口，其开口方向朝向外部，在U型开口处设有连接件，变距拉杆铰接在连接件上。

作为本实用新型的进一步限定，所述连接件为球铰轴承，变距拉杆铰接在球较轴承上。

作为本实用新型的再进一步限定，所述变距拉杆为双头鱼眼轴承，所述变距环上固设有球铰轴承，双头鱼眼轴承的两端分别设置在连接头的球铰轴承和变距环的球铰轴承上。

作为本实用新型的另一种限定，所述固定夹包括固设于变距环内壁上的第一夹片和第二夹片，第一夹片和第二夹片之间设有与旋翼桨根部位厚度相适应的间隙。

本实用新型还公开了一种无人机旋翼的变距机构，包括旋翼和用于驱动旋翼转动的桨毂，还包括权上述一种变距传动机构，用于使旋翼变距；

所述桨毂包括轴孔和至少两个支臂；其中，轴孔设于桨毂的中心，用于和无人机的传动轴装配连接，使桨毂旋转；传动机构的变距支杆穿过轴孔，使叉形件位于桨毂的上方；支臂沿轴孔周向均匀设置，支臂的个数与旋翼的个数相匹配；每个支臂均为双层结构，传动机构的变距环与桨毂的支臂相对应，变距环套接在支臂的外部，并使固定夹位于支臂的双层结构之间，安装旋翼时，使旋翼的桨根部位位于支臂的双层结构之间，并用固定夹夹持；

所述旋翼的桨根部位为扁平结构，旋翼的桨根部位固设于变距环的固定夹上；所述旋翼桨根部位的纵轴线上至少设有两个球铰轴承，球铰轴承的两端分别可拆卸的设于桨毂支臂双层结构的上下两面上；

与无人机舵机连接的变距支杆上下运动时，通过变距拉杆使变距环绕心转动，与变距环的固定夹连接的旋翼桨根随着变距环倾斜，实现变距；并且倾斜的轴线为桨根部位球铰轴承形成的连线。

作为本实用新型的限定，所述轴孔为花键轴孔。

作为本实用新型的另一种限定，所述桨根部位的球铰轴承通过法兰衬套预埋安装在旋翼的桨根部位。

作为本实用新型的限定，所述桨根部位上两个相邻的法兰衬套的预埋方向相反。

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的有益效果是：

（1）本实用新型的传动机构结构简单，零部件少，仅利用变距环的转动，就可以实现旋翼桨根的安装角的变化，使其产生变距，且只利用一个变距拉杆就能使变距环转动，相对于直升机传动机构设置左右两个拉杆的方式，结构优化，同时，利用变距支杆的上下运动，代替原有的重型轴承，大大减轻了重量，使整个结构能应用在小型的无人机上；

（2）本实用新型连接头上的U型开口，能牢固连接变距拉杆，且减少零部件的设置，节省制作成本；

（3）本实用新型利用球铰轴承与双头鱼眼轴承铰接，提高了传动的灵活性；

（4）本实用新型的固定夹设为上下两层，能将旋翼的桨根部位夹持牢固，稳定性好；

（5）本实用新型采用双层支臂结构的桨毂和扁平结构的桨根，并利用预埋在桨根上的球铰轴承来实现桨根与桨毂的连接，进而使装配后的旋翼具备变距功能，解决了现有桨毂、桨根结构设计复杂，不适用于小型无人机的问题，大大提高了无人机飞行时的升力，提高了无人机飞行的最大速度；

（6）本实用新型中桨毂支臂上的连接孔内装配有衬套，能够有效减少零部件的磨损、振动和噪音，延长使用寿命；

（7）本实用新型中桨根上的多个球铰轴承纵向设置，相较于横向或其他设置形式，纵向设置能够更好保证桨根的结构强度；

（8）本实用新型中用于实现球铰轴承在桨根上安装的法兰衬套，每相邻的两个法兰衬套在桨根上的预埋方向相反，当桨根通过球铰轴承与桨毂连接后，“一正一反”的法兰衬套形成反扣式结构，能够有效防止桨根与桨毂松脱。

综上所述，本实用新型的变距传动机构结构设计简单、强度性能优异，传动的灵活性高、稳定性好，能增大无人机飞行时的升力，提高无人机飞行的最大速度，适用于小型无人机上，使其旋翼能变距。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作更进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例1的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中变距环的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例2中桨毂的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例2中桨根的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例2中桨根上球铰轴承的反向预埋示意图；

图6为本实用新型实施例2中桨根、桨毂与的传动机构结构组装在一起，形成变距机构的立体结构示意图。

图中：1、变距支杆；2、叉形件；21、连接头；22、连接件；3、变距拉杆；4、变距环；41、固定夹；411、第一夹片；412、第二夹片；413、挡板；5、桨毂；51、轴孔；52、支臂；521、连接孔；6、桨根；7、球铰轴承；8、法兰衬套。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1 一种无人机旋翼变距的传动机构

如图1所示，本实施例包括变距支杆1、叉形件2和用于使旋翼变距的调节机构。本实施例以设有三个旋翼的无人机为例进行阐述，因此，相应的调节机构也设置有三个，每套调节机构用于使与其对应的一个旋翼变距。

变距支杆1为杆状，变距支杆1的一端与无人机的舵机（图中未体现）连接，用于使变距支杆1同时做上下运动和旋转运动，变距支杆1的另一端与叉形件2通过轴承连接，即变距支杆1与轴承的内圈固定连接，叉形件2与轴承的外圈固定连接，使叉形件2既能随着变距支杆1转动，也能使其随着旋翼转动。

叉形件2的中间设有圆孔，用于和变距支杆1连接。本实施例的叉形件2设有三个连接头21，三个连接头21绕叉形件2的中心均匀设置，使相邻两个连接头21之间的夹角为120度。每个连接头21的端部均设U型开口，其开口方向朝向外部，且U型开口贯穿连接头21的厚度，用于在U型开口处设置连接件22。本实施例的连接件22为球铰轴承，球铰轴承的两端分别通过螺母固定在U型开口的两侧面上。

因为调节机构的个数与无人机旋翼的个数相匹配，因此，叉形件2的三个连接头21上各设有一个调节机构。调节机构包括变距拉杆3和变距环4。

变距拉杆3为双头鱼眼轴承，变距拉杆3的一端与叉形件2连接头21上的连接件22铰接，另一端与变距环4铰接。具体地，变距拉杆3与变距环4上的球较轴承铰接时，将双头鱼眼轴承的内圈与其固定，使两者能相对转动，实现灵活传动。

如图2所示，变距环4为圆环状，套在旋翼上，与无人机的架体转动连接。变距环4的内壁上固设有用于卡接旋翼桨根6部位的固定夹41，用于夹持在旋翼桨根6部位的两侧，使变距环4的转动能带动旋翼摆动，改变旋翼的安装角，进而使旋翼变距。具体地，固定夹41包括固设于变距环4内壁上的第一夹片411和第二夹片412，第一夹片411和第二夹片412上下设置，中间设有间隙，用于夹持旋翼桨根6部位的上下两侧。进一步地，在第一夹片411和第二夹片412的端部，固设有挡板413，用于将第一夹片411和第二夹片412的端部封口，使旋翼的桨根6端部能抵在挡板413上，起到定位的作用。变距环4的外壁上还设有球铰轴承7，使双头鱼眼轴承的两端分别设置在连接头21的连接件22和变距环4的球铰轴承7上，将变距支杆1的直线运动转化为变距环4的旋转运动。

本实施例的传动原理为：变距支杆1的上下运动，带动叉形件2上下运动，使叉形件2三个连接头21上的变距拉杆3拉动变距环4做旋转运动，从而带动与变距环4的固定夹41连接的旋翼摆动，使旋翼产生变距。

实施例2 一种无人机旋翼的变距机构

本实施例包括旋翼和用于驱动旋翼转动的桨毂5，还包括实施例1所述的变距传动机构，用于使旋翼变距。

桨毂5由高强轻合金制作而成，本实施例的桨毂5采用铝合金。如图3所示，桨毂5包括轴孔51和三个支臂52，三个支臂52与三个旋翼的位置相对应，桨毂5为一体式结构，牢固性强。轴孔51设于桨毂5的中心，是用于与无人机的传动轴（图中未体现）装配连接的花键轴孔51，无人机传动轴的转动，带动桨毂5旋转。三个支臂52沿轴孔51的周向均匀设置，使相邻两个支臂52的夹角为120度。每个支臂52均为双层结构，均包括上下对应设置的上支臂和下支臂，上支臂和下支臂上均设有至少两个用于实现与旋翼的桨根6部位装配连接的连接孔521，且上支臂上的连接孔521与下支臂上的连接孔521位置上下一一对应。本实施例中的每个连接孔521上均装配有衬套，且每个支臂52上均设有两组连接孔521。

旋翼采用现有技术中的桨叶形式，其桨根6部位是由复合材料通过铺层工艺法成型的扁平结构。如图4所示，旋翼的桨根6部位上沿其纵轴线排列设置有两个球铰轴承7，该纵轴线沿旋翼的长度方向延伸。桨根6部位球铰轴承7的位置与桨毂5单个支臂52上的两组连接孔521的位置一一对应。将旋翼的桨根6置于桨毂5单个支臂52的上支臂与下支臂之间，再将球铰轴承7的连接杆固定在与其一一对应的连接孔521上，便可以实现桨根6与桨毂5的连接，并使安装后的旋翼在桨根6的带动下，沿其纵轴线摆动，使旋翼的安装角发生变化，实现旋翼的变距。

进一步的，本实施例中的桨根6上每个球铰轴承7均通过法兰衬套8实现在桨根6上的预埋安装。并且，每相邻的两个法兰衬套8在桨根6上的预埋方向相反，使多个法兰衬套8能够相互配合形成反扣式结构，以防止桨根6与桨毂5松脱。

具体的，本实施例中的桨根6上共排列有两个球铰轴承7，且对应桨毂5支臂52上的两组连接孔521，两个球铰轴承7在铺层工艺成型桨根6时，设置在桨根6中。与法兰衬套8连接时，其安装方式如图5所示。球铰轴承7为标准件，包括外部的轴承壳体和内部的球头，球头上设置有两个安装杆。球铰轴承7与法兰衬套8连接时，将球铰轴承7的外部轴承壳体内置在法兰衬套8内，两者的配合面为圆柱面，且为过盈或者过度配合，内部的球头与轴承壳体之间的配合面为球面，使球头能在轴承壳体内转动。

如图6所示，将传动机构与桨毂5和旋翼组装时，传动机构的变距支杆1穿过桨毂5的轴孔51，使叉形件2位于桨毂5的上方。三个变距环4分别套接在三个支臂52的外部，并使变距环4内壁上的固定夹41位于与其对应的支臂52的双层结构之间，即位于上支臂和下支臂之间。然后将旋翼的桨根6部位插接在变距环4的固定夹41内，使旋翼的桨根6上端面和下端面分别抵在第一夹片411和第二夹片412上，桨根6的端部抵在挡板413上，并通过螺栓，将旋翼的桨根6与第一夹片411和第二夹片412固定牢固，使桨根6能随着变距环4转动。同时，为了保证桨根6既能随着桨毂5绕轴孔51转动，又能使桨根6随着变距环4转动，在连接桨根6与桨毂5时，采用两个球铰轴承7，球铰轴承7既能限定桨根6在离心方向上的位置，还能使桨根6沿其纵轴线方向上发生摆动，使其在变距环4的转动下，能使安装角变化，产生变距。

本实施例的变距原理为：与无人机舵机连接的变距支杆1能上下运动，当变距拉杆3向上运动时，带动变距拉杆3向上运动，与变距拉杆3连接的变距环4能绕心转动，与变距环4的固定夹41固定连接的旋翼桨根63随着变距环4绕其纵轴线逆时针转动，从而改变安装角，实现旋翼的变距，同时，旋翼的桨根63部位在球铰轴承7的支撑作用下，能起到稳固作用。反之，旋翼桨根6顺时针转动。需要说明的，上述图6仅示出了一个调节机构和一个旋翼的桨根6，实际的变距机构应包括沿桨毂5周向均匀分布的三个旋翼和三个调节机构，每个旋翼均通过与其对应的调节机构变距。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人机旋翼的变距传动机构，其特征在于：包括变距支杆、叉形件和用于使旋翼变距的调节机构；

所述变距支杆的一端与无人机的舵机连接，用于使变距支杆上下运动和旋转运动，变距支杆的另一端与叉形件转动连接；

所述叉形件上设有至少两个调节机构，调节机构的个数与无人机旋翼的个数相匹配；

所述调节机构包括变距拉杆和变距环，变距拉杆的一端与叉形件铰接，另一端与变距环铰接；变距环上设有用于夹持旋翼桨根部位的固定夹；变距支杆的上下运动，通过带动叉形件和变距拉杆，使变距环绕心转动，带动旋翼的桨根部位变距。

2.根据权利要求1所述的一种无人机旋翼的变距传动机构，其特征在于：所述叉形件设有三个连接头，三个连接头绕叉形件的中心均匀设置；每个连接头的端部均设有U型开口，其开口方向朝向外部，在U型开口处设有连接件，变距拉杆铰接在连接件上。

3.根据权利要求2所述的一种无人机旋翼的变距传动机构，其特征在于：所述连接件为球铰轴承，变距拉杆铰接在球较轴承上。

4.根据权利要求3所述的一种无人机旋翼的变距传动机构，其特征在于：所述变距拉杆为双头鱼眼轴承，所述变距环上固设有球铰轴承，双头鱼眼轴承的两端分别设置在连接头的球铰轴承和变距环的球铰轴承上。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种无人机旋翼的变距传动机构，其特征在于：所述固定夹包括固设于变距环内壁上的第一夹片和第二夹片，第一夹片和第二夹片之间设有与旋翼桨根部位厚度相适应的间隙。

6.一种无人机旋翼的变距机构，其特征在于：包括旋翼和用于驱动旋翼转动的桨毂，还包括权利要求1～5中任意一种变距传动机构，用于使旋翼变距；

所述桨毂包括轴孔和至少两个支臂；其中，轴孔设于桨毂的中心，用于和无人机的传动轴装配连接，使桨毂旋转；传动机构的变距支杆穿过轴孔，使叉形件位于桨毂的上方；支臂沿轴孔周向均匀设置，支臂的个数与旋翼的个数相匹配；每个支臂均为双层结构，传动机构的变距环与桨毂的支臂相对应，变距环套接在支臂的外部，并使固定夹位于支臂的双层结构之间，安装旋翼时，使旋翼的桨根部位位于支臂的双层结构之间，并用固定夹夹持；

所述旋翼的桨根部位为扁平结构，旋翼的桨根部位固设于变距环的固定夹上；所述旋翼桨根部位的纵轴线上至少设有两个球铰轴承，球铰轴承的两端分别可拆卸的设于桨毂支臂双层结构的上下两面上；

与无人机舵机连接的变距支杆上下运动时，通过变距拉杆使变距环绕心转动，与变距环的固定夹连接的旋翼桨根随着变距环倾斜，实现变距；并且倾斜的轴线为桨根部位球铰轴承形成的连线。

7.根据权利要求6所述的一种无人机旋翼的变距机构，其特征在于：所述轴孔为花键轴孔。

8.根据权利要求6或7所述的一种无人机旋翼的变距机构，其特征在于：所述桨根部位的球铰轴承通过法兰衬套预埋安装在旋翼的桨根部位。

9.根据权利要求8所述的一种无人机旋翼的变距机构，其特征在于：所述桨根部位上两个相邻的法兰衬套的预埋方向相反。