CN219884097U - 纯机械差动共轴反桨式无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，包括机身、起落架、尾管及装饰性尾翼、倾转盘舵机、内轴、上旋翼、下旋翼与外轴，所述起落架位于机身的底部，所述机身的内部设置有底变距机构与第一轴承座，所述机身的后端安装有传动系统，所述机身与尾管及装饰性尾翼之间连接有第二轴承座。本实用新型所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，上下层旋翼倾转盘外置，采用拉杆结构连接，当起飞需要提升总距时，上下倾转盘同时动作，上下层旋翼产生相同的桨距角，扭矩对称，不产生偏航，当打横滚或机头俯仰时，上下层倾转盘也同时动作，上下旋翼同时产生一致的周期变距，从而更好的控制飞机。

Description

纯机械差动共轴反桨式无人飞行器

技术领域

本实用新型涉及无人飞行器领域，特别涉及纯机械差动共轴反桨式无人飞行器。

背景技术

纯机械差动共轴反桨式无人飞行器是一种小型飞行器，提到无人机、无人飞行器，人们想的多是多轴、多旋翼类飞行器。随着飞控技术的进步，和市场对大载重无人飞行器的需求，逐渐出现了垂起固定翼、纵列双旋翼、传统单旋翼飞行器等。在先进飞控的加持之下，各型无人飞行器都可以很好的稳定飞行，执行各行业，各类型飞行任务，在诸多类型的飞行器，纯机械差动共轴反桨类飞行器可以不依靠飞控或其他控制设备，就可以稳定飞行。这型飞行器的一大特性就是“稳定”，随着科技的不断发展，人们对于纯机械差动共轴反桨式无人飞行器的制造工艺要求也越来越高。

现有的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器在使用时存在一定的弊端，现有的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器结构较为复杂，上下层桨叶容易打桨，不利于人们的使用，上下层旋翼分别电机直驱驱动，操控横滚和俯仰时，同时改变上下层旋翼的倾转盘角度，改变方向时通过改变驱动电机的转速从而形成旋翼的扭矩差，实现转向。此类操制方式由于改变电机转速的响应时间长从而会稳定性差，转向速度不足；采用下层旋翼通过倾转盘控制飞行器的横滚和俯仰。而上层旋翼此时不具备这两个方向的操作功能。当飞行器转向时，上层旋翼和下层旋翼分别通过相应的倾转盘增大或减小桨叶的桨距从而实现转向。转向速度足够，但另两个方向的飞行控制力稍弱，为此，我们提出纯机械差动共轴反桨式无人飞行器。

实用新型内容

解决的技术问题：针对现有技术的不足，本实用新型提供了纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，上下层旋翼倾转盘外置，采用拉杆结构连接，当起飞需要提升总距时，上下倾转盘同时动作，上下层旋翼产生相同的桨距角，扭矩对称，不产生偏航，当打横滚或机头俯仰时，上下层倾转盘也同时动作，上下旋翼同时产生一致的周期变距，从而更好的控制飞机，可以有效解决背景技术中的问题。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，包括机身、起落架、尾管及装饰性尾翼、倾转盘舵机、内轴、上旋翼、下旋翼与外轴，所述起落架位于机身的底部，所述机身的内部设置有底变距机构与第一轴承座，所述机身的后端安装有传动系统，所述机身与尾管及装饰性尾翼之间连接有第二轴承座，所述外轴位于内轴的外侧，所述上旋翼与内轴之间连接有变距摇臂、上旋翼变距杆、上倾转盘拉杆、上倾转盘、顶杆、桨夹机构与第四相位臂组件，所述下旋翼与内轴之间连接有下旋翼变距杆、第二相位臂组件、第一相位臂组件、第三相位臂组件、上下倾转盘同步拉杆与下倾转盘。

作为本申请一种优选的技术方案，所述传动系统包括外轴体、内轴体、第一深沟球轴承、第一角接触球轴承、第一螺旋伞齿轮、第二螺旋伞齿轮、第二深沟球轴承、第二角接触球轴承、主动齿轮、单向轴承、被动同步带轮、主动同步带轮、电动机与同步带，所述电动机位于主动同步带轮的后端，所述外轴体、第一深沟球轴承、第一角接触球轴承、第二深沟球轴承和第二角接触球轴承均位于内轴体的外壁。

作为本申请一种优选的技术方案，所述桨夹机构包括桨夹、横轴、推力球轴承、垫片、第三深沟球轴承、第四深沟球轴承、挥舞橡胶块、销轴孔、关节球、摇臂、第一螺栓与第二螺栓，所述销轴孔位于横轴的端部，所述横轴位于桨夹、第四深沟球轴承、第三深沟球轴承、垫片与推力球轴承的内部，所述第一螺栓与第二螺栓定位在摇臂上。

作为本申请一种优选的技术方案，所述底变距机构包括方向舵机、方向舵机摇臂、混控舵机、齿轮、齿条、固定导轨与导轨滑块，所述齿轮位于混控舵机上，所述混控舵机位于齿条外侧，所述方向舵机摇臂位于方向舵机上。

作为本申请一种优选的技术方案，所述上旋翼与下旋翼在内轴上旋转活动，且由传动系统的位置传动驱动，所述机身的底部通过起落架定位支撑，所述上旋翼与下旋翼均通过桨夹机构进行安装。

作为本申请一种优选的技术方案，所述内轴体通过第一深沟球轴承、第一角接触球轴承、第二螺旋伞齿轮、第二深沟球轴承和第二角接触球轴承在外轴体的内部位置旋转活动，且通过电动机的位置进行驱动。

作为本申请一种优选的技术方案，所述横轴通过第四深沟球轴承、第三深沟球轴承、垫片和推力球轴承在桨夹的内壁位置旋转活动，所述桨夹通过销轴孔进行定位。

作为本申请一种优选的技术方案，所述方向舵机摇臂在方向舵机上进行活动且控制方向舵机的位置，所述齿轮与齿条的位置啮合。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，具备以下有益效果：该纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，上下层旋翼倾转盘外置，采用拉杆结构连接。当起飞需要提升总距时，上下倾转盘同时动作，上下层旋翼产生相同的桨距角，扭矩对称，不产生偏航。当打横滚或机头俯仰时，上下层倾转盘也同时动作，上下旋翼同时产生一致的周期变距，从而更好的控制飞机。当飞机需要转向时，下层旋翼的倾转盘不动作，相应的上层倾转盘也不会动作，但底部的变距舵机通过中心顶杆，抬升或降低顶部的变距机构，使上层旋翼发生单独的变距，由于上下层桨距不一样，产生不一样的扭转力矩，从而实现转向，整个纯机械差动共轴反桨式无人飞行器结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

图1为本实用新型纯机械差动共轴反桨式无人飞行器的整体结构示意图。

图2为本实用新型纯机械差动共轴反桨式无人飞行器中传动系统的结构示意图。

图3为本实用新型纯机械差动共轴反桨式无人飞行器中桨夹机构其一的结构示意图。

图4为本实用新型纯机械差动共轴反桨式无人飞行器中桨夹机构其二的结构示意图。

图5为本实用新型纯机械差动共轴反桨式无人飞行器中底变距机构其一的结构示意图。

图6为本实用新型纯机械差动共轴反桨式无人飞行器中底变距机构其二的结构示意图。

图中：1、变距摇臂；2、上旋翼变距杆；3、上倾转盘拉杆；4、上倾转盘；5、上下倾转盘同步拉杆；6、内轴；7、下旋翼变距杆；8、下倾转盘；9、外轴；10、倾转盘舵机；11、机身；12、起落架；13、底变距机构；131、方向舵机；132、方向舵机摇臂；133、混控舵机；134、齿轮；135、齿条；136、固定导轨；137、导轨滑块；14、第一轴承座；15、传动系统；151、外轴体；152、内轴体；153、第一深沟球轴承；154、第一角接触球轴承；155、第一螺旋伞齿轮；156、第二螺旋伞齿轮；157、第二深沟球轴承；158、第二角接触球轴承；159、主动齿轮；1510、单向轴承；1511、被动同步带轮；1512、主动同步带轮；1513、电动机；1514、同步带；16、尾管及装饰性尾翼；17、第二轴承座；18、第一相位臂组件；19、第二相位臂组件；20、第三相位臂组件；21、第四相位臂组件；22、桨夹机构；221、桨夹；222、横轴；223、推力球轴承；224、垫片；225、第三深沟球轴承；226、第四深沟球轴承；227、挥舞橡胶块；228、销轴孔；229、关节球；2210、摇臂；2211、第一螺栓；2212、第二螺栓；23、上旋翼；24、下旋翼；25、顶杆。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-6所示，纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，包括机身11、起落架12、尾管及装饰性尾翼16、倾转盘舵机10、内轴6、上旋翼23、下旋翼24与外轴9，起落架12位于机身11的底部，机身11的内部设置有底变距机构13与第一轴承座14，机身11的后端安装有传动系统15，机身11与尾管及装饰性尾翼16之间连接有第二轴承座17，外轴9位于内轴6的外侧，上旋翼23与内轴6之间连接有变距摇臂1、上旋翼变距杆2、上倾转盘拉杆3、上倾转盘4、顶杆25、桨夹机构22与第四相位臂组件21，下旋翼24与内轴6之间连接有下旋翼变距杆7、第二相位臂组件19、第一相位臂组件18、第三相位臂组件20、上下倾转盘同步拉杆5与下倾转盘8，上下层旋翼倾转盘外置，采用拉杆结构连接。当起飞需要提升总距时，上下倾转盘同时动作，上下层旋翼产生相同的桨距角，扭矩对称，不产生偏航。当打横滚或机头俯仰时，上下层倾转盘也同时动作，上下旋翼同时产生一致的周期变距，从而更好的控制飞机。当飞机需要转向时，下层旋翼的倾转盘不动作，相应的上层倾转盘也不会动作，但底部的变距舵机通过中心顶杆，抬升或降低顶部的变距机构，使上层旋翼发生单独的变距，由于上下层桨距不一样，产生不一样的扭转力矩，从而实现转向。

进一步的，传动系统15包括外轴体151、内轴体152、第一深沟球轴承153、第一角接触球轴承154、第一螺旋伞齿轮155、第二螺旋伞齿轮156、第二深沟球轴承157、第二角接触球轴承158、主动齿轮159、单向轴承1510、被动同步带轮1511、主动同步带轮1512、电动机1513与同步带1514，电动机1513位于主动同步带轮1512的后端，外轴体151、第一深沟球轴承153、第一角接触球轴承154、第二深沟球轴承157和第二角接触球轴承158均位于内轴体152的外壁。

进一步的，桨夹机构22包括桨夹221、横轴222、推力球轴承223、垫片224、第三深沟球轴承225、第四深沟球轴承226、挥舞橡胶块227、销轴孔228、关节球229、摇臂2210、第一螺栓2211与第二螺栓2212，销轴孔228位于横轴222的端部，横轴222位于桨夹221、第四深沟球轴承226、第三深沟球轴承225、垫片224与推力球轴承223的内部，第一螺栓2211与第二螺栓2212定位在摇臂2210上。

进一步的，底变距机构13包括方向舵机131、方向舵机摇臂132、混控舵机133、齿轮134、齿条135、固定导轨136与导轨滑块137，齿轮134位于混控舵机133上，混控舵机133位于齿条135外侧，方向舵机摇臂132位于方向舵机131上。

进一步的，上旋翼23与下旋翼24在内轴6上旋转活动，且由传动系统15的位置传动驱动，机身11的底部通过起落架12定位支撑，上旋翼23与下旋翼24均通过桨夹机构22进行安装。

进一步的，内轴体152通过第一深沟球轴承153、第一角接触球轴承154、第二螺旋伞齿轮156、第二深沟球轴承157和第二角接触球轴承158在外轴体151的内部位置旋转活动，且通过电动机1513的位置进行驱动。

进一步的，横轴222通过第四深沟球轴承226、第三深沟球轴承225、垫片224和推力球轴承223在桨夹221的内壁位置旋转活动，桨夹221通过销轴孔228进行定位。

进一步的，方向舵机摇臂132在方向舵机131上进行活动且控制方向舵机131的位置，齿轮134与齿条135的位置啮合。

工作原理：本实用新型包括变距摇臂1、上旋翼变距杆2、上倾转盘拉杆3、上倾转盘4、上下倾转盘同步拉杆5、内轴6、下旋翼变距杆7、下倾转盘8、外轴9、倾转盘舵机10、机身11、起落架12、底变距机构13、第一轴承座14、传动系统15、尾管及装饰性尾翼16、第二轴承座17、第一相位臂组件18、第二相位臂组件19、第三相位臂组件20、第四相位臂组件21、桨夹机构22、上旋翼23、下旋翼24与顶杆25，控舵机连接接收机的6通道，在遥控器中设置6通道曲线与油门保持一致，这样混控舵机可以与倾转盘舵机动作保持一致。方向舵机安装座与齿条相连，齿条通过导轨固定在混控舵机座上，这样当方向保持不变时，方向舵机不发生偏转，提升或降低总螺距时，混控舵机与倾转盘舵机保持一致，从而使方向舵机不必有角度的输出。当操作改变方向时，方向舵机才有输出。这样在总体高螺距的情况下，方向舵机可以有足够方向操控能力。从而可以满足在比较极端情况下使飞行器正常飞行；

采用两级减速器的设计，一级减速器为同步带与同步轮。有效减少传动噪音，并隔绝一部分动力源的振动到二级传动部分。二级传动采用螺旋伞齿轮，主动轮驱动上下两片螺旋伞齿轮，每片齿轮分别连接外轴与内轴。从而实现内外轴相同的转速。二级主动齿轮与一级的被动齿轮之间设置有并列安装的单向轴承，从而实现飞机的无动力降落功能；

通过机身连接搭建。上下旋翼系统分别固定在内轴和外轴，两轴为同心轴，通过传动系统使两轴同时相反方向转动。三个倾转盘舵机负责整套旋翼的总距、横滚和机头的俯仰。当总距提升或降低时，底变距机构驱动顶杆同步提升或降低，这样保证了变距摇臂与上倾转盘和下倾转盘同步运行，从而使上旋翼变距杆和下旋翼变距杆驱动上旋翼和下旋翼的螺距相同。

当需要转向时，底变距机构单独动作，驱动顶杆向上或向下。此时上倾转盘拉杆成为了变距摇臂的一个不动的支点，顶杆向下或向下动作，带动上旋翼变距杆向下或向上运动，从而使上旋翼的螺距与下旋翼的螺距不同，从而达到扭矩差，实现转向。

四组相位壁组件分别对称上倾转盘和下倾转盘的内环和外环，使其保持相对的位置。

大桨带动桨夹，产生很高的离心力，桨夹将离心力通过深沟球轴承和垫片传递到推力球轴承上，而推力球轴承将这个力作用在横轴台阶上。横轴通过和深沟球轴承同桨夹固定在一起，可以转动，但不发生向外的位移。关节球与横轴通过螺纹连接，并将使用同一位置的销轴与桨毂连接。挥舞橡胶块起到直升机旋翼挥舞胶的作用。

方向舵机安装在导轨滑块上，混控舵机安装在固定导轨上，齿条连接在导轨滑块一侧。当混控舵机驱动齿轮转动上，齿条也将会带动导轨滑块上下移动，从而带动方向舵机上下移动实现混控的目的。方向舵机摇臂将与变距机构跌顶杆摇臂连接。混控舵机将设置成与倾转盘舵机的总距动作同步，而倾转盘舵机的横滚和俯仰动作混控舵机不动作。

传动系统分两级减速，被动同步带轮1511、主动同步带轮1512、电动机1513与同步带1514为一级减速，使用同步带及同步轮，完成第一级减。被动同步带轮通过单向轴承安装在二级减速的主动齿轮轴上。第一螺旋伞齿轮155、第二螺旋伞齿轮156与主动齿轮159为二级减速，螺旋伞齿轮采用POM材质，耐磨自润滑，主动齿轮采用铝合金制造，坚固耐用，深沟球轴承保证轴的同心度，角接触球轴承承载旋翼升力。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (8)

1.纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，包括机身(11)、起落架(12)、尾管及装饰性尾翼(16)、倾转盘舵机(10)、内轴(6)、上旋翼(23)、下旋翼(24)与外轴(9)，其特征在于：所述起落架(12)位于机身(11)的底部，所述机身(11)的内部设置有底变距机构(13)与第一轴承座(14)，所述机身(11)的后端安装有传动系统(15)，所述机身(11)与尾管及装饰性尾翼(16)之间连接有第二轴承座(17)，所述外轴(9)位于内轴(6)的外侧，所述上旋翼(23)与内轴(6)之间连接有变距摇臂(1)、上旋翼变距杆(2)、上倾转盘拉杆(3)、上倾转盘(4)、顶杆(25)、桨夹机构(22)与第四相位臂组件(21)，所述下旋翼(24)与内轴(6)之间连接有下旋翼变距杆(7)、第二相位臂组件(19)、第一相位臂组件(18)、第三相位臂组件(20)、上下倾转盘同步拉杆(5)与下倾转盘(8)。

2.根据权利要求1所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，其特征在于：所述传动系统(15)包括外轴体(151)、内轴体(152)、第一深沟球轴承(153)、第一角接触球轴承(154)、第一螺旋伞齿轮(155)、第二螺旋伞齿轮(156)、第二深沟球轴承(157)、第二角接触球轴承(158)、主动齿轮(159)、单向轴承(1510)、被动同步带轮(1511)、主动同步带轮(1512)、电动机(1513)与同步带(1514)，所述电动机(1513)位于主动同步带轮(1512)的后端，所述外轴体(151)、第一深沟球轴承(153)、第一角接触球轴承(154)、第二深沟球轴承(157)和第二角接触球轴承(158)均位于内轴体(152)的外壁。

3.根据权利要求1所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，其特征在于：所述桨夹机构(22)包括桨夹(221)、横轴(222)、推力球轴承(223)、垫片(224)、第三深沟球轴承(225)、第四深沟球轴承(226)、挥舞橡胶块(227)、销轴孔(228)、关节球(229)、摇臂(2210)、第一螺栓(2211)与第二螺栓(2212)，所述销轴孔(228)位于横轴(222)的端部，所述横轴(222)位于桨夹(221)、第四深沟球轴承(226)、第三深沟球轴承(225)、垫片(224)与推力球轴承(223)的内部，所述第一螺栓(2211)与第二螺栓(2212)定位在摇臂(2210)上。

4.根据权利要求1所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，其特征在于：所述底变距机构(13)包括方向舵机(131)、方向舵机摇臂(132)、混控舵机(133)、齿轮(134)、齿条(135)、固定导轨(136)与导轨滑块(137)，所述齿轮(134)位于混控舵机(133)上，所述混控舵机(133)位于齿条(135)外侧，所述方向舵机摇臂(132)位于方向舵机(131)上。

5.根据权利要求1所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，其特征在于：所述上旋翼(23)与下旋翼(24)在内轴(6)上旋转活动，且由传动系统(15)的位置传动驱动，所述机身(11)的底部通过起落架(12)定位支撑，所述上旋翼(23)与下旋翼(24)均通过桨夹机构(22)进行安装。

6.根据权利要求2所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，其特征在于：所述内轴体(152)通过第一深沟球轴承(153)、第一角接触球轴承(154)、第二螺旋伞齿轮(156)、第二深沟球轴承(157)和第二角接触球轴承(158)在外轴体(151)的内部位置旋转活动，且通过电动机(1513)的位置进行驱动。

7.根据权利要求3所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，其特征在于：所述横轴(222)通过第四深沟球轴承(226)、第三深沟球轴承(225)、垫片(224)和推力球轴承(223)在桨夹(221)的内壁位置旋转活动，所述桨夹(221)通过销轴孔(228)进行定位。

8.根据权利要求4所述的纯机械差动共轴反桨式无人飞行器，其特征在于：所述方向舵机摇臂(132)在方向舵机(131)上进行活动且控制方向舵机(131)的位置，所述齿轮(134)与齿条(135)的位置啮合。