旋翼飞行器内变桨距机构及旋翼飞行器的制作方法

本发明实施例涉及机械控制领域，尤其是一种旋翼飞行器内变桨距机构及旋翼飞行器。

背景技术：

旋翼飞行器近年来逐步成为航空学术界研究的热点，它具有垂直起降、空中悬停、环境适应能力强等特点，应用前景广阔。传统旋翼飞行器姿态与运动的控制是通过改变旋翼转速实现的，但转子惯性、拉力滞后等对控制力的影响较大，尤其是制约了大角度非线性运动的控制有效性。

变桨距是指通过调节旋翼叶片的角度调整旋翼飞行器的飞行姿态。变桨距旋翼飞行器可以通过改变旋翼的桨距大小来控制对应旋翼的拉力，从而调节旋翼飞行器的姿态和位置。现有技术中，旋翼飞行器的变桨距结构均采用外变桨距机构，即变桨距装置所使用的机械部件大部分裸露在外部。

本发明创造的发明人在研究中发现，采用外变桨距部件裸露在外部，容易造成结构损害。同时，裸露在外部的部件容易夹伤使用者或者在飞行过程中，被突遇的杂物阻塞，造成部件变桨距装置损坏，严重的将会使整个旋翼飞行器失去可调节性，从高空坠落损坏。

技术实现要素：

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种安全且方便使用的旋翼飞行器内变桨距机构。

为解决上述技术问题，本发明创造的实施例采用的一个技术方案是：提供一种旋翼飞行器内变桨距机构，包括：

桨头，所述桨头内部中空形成置物腔；

桨夹，所述桨夹一端插入所述置物腔内，所述桨夹的另一端悬置在所述桨头外，所述桨夹通过轴承组件与所述桨头连接，所述桨夹伸入所述置物腔的一端设有变距杆；

转动轴，所述转动轴与所述桨头连接，所述转动轴沿竖长方向开设有位移孔；

位移件，所述位移件沿所述位移孔贯穿所述转动轴，所述位移件伸入所述置物腔内的一端与所述变距杆过渡配合，所述位移件沿所述位移孔做线性运动时带动所述变距杆进行转动；

驱动件，所述驱动件与所述位移件伸出所述位移孔的一端过渡配合，所述驱动件带动所述位移件沿所述位移孔做线性运动。

可选地，所述桨头侧边上开设有轴孔，所述轴孔与所述轴承组件的外圈过盈配合，所述桨夹与所述轴承组件的内圈过盈配合。

可选地，所述旋翼飞行器内变桨距机构还包括：

连接板，所述连接板固定在所述桨夹插入所述置物腔内一端的端部，所述变距杆固定连接在所述连接板的一端，所述变距杆另一端与所述位移件伸入所述置物腔内的一端过渡配合。

可选地，所述位移件包括：

位移杆，所述位移杆沿所述位移孔贯穿所述转动轴，所述位移杆一端伸入所述置物腔内，所述位移杆另一端伸出所述位移孔外；

变距盘，所述变距盘设置在所述置物腔内，所述变距盘连接在所述位移杆伸入所述置物腔一端的端部，所述变距盘周向侧边位置开设有变距槽，所述变距杆插入所述变距槽内，并与所述变距槽过渡配合；

调距盘，所述调距盘连接在所述位移杆伸出所述位移孔的一端连接，所述变距盘周向侧边上开设有调距槽，所述驱动件至少部分部件插入所述调距槽内，所述驱动件插入所述变距槽部件与所述调距槽过渡配合。

所述变距盘包括：第一变距盖与第二变距盖；

所述第一变距盖与所述第二变距盖上均开设有连接孔，所述第二变距盖设置在所述位移杆端部，所述第一变距盖设置在所述第二变距盖上，所述第一变距盖与所述第二变距盖之间形成所述变距槽，所述位移杆端部开设螺纹孔，所述第一变距盖与所述第二变距盖通过插入所述连接孔和所述螺纹孔的螺杆固定在所述位移件端部。

可选地，所述驱动件包括：

舵机，所述舵机上设置有转轴；

摇臂，所述摇臂一端连接在所述转轴上，所述摇臂另一端连接有调距杆，所述调距杆另一端插入所述调距槽内，所述调距杆与所述调距槽过渡配合。

可选地，所述调距盘包括：第一调距盖与第二调距盖；

所述第一调距盖与所述第二调距盖上均开设有连接孔，所述第二调距盖设置在所述位移杆端部，所述第一调距盖设置在所述第二调距盖下方，所述第一调距盖与所述第二调距盖之间形成所述调距槽，所述位移杆端部开设螺纹孔，所述第一调距盖与所述第二调距盖通过插入所述连接孔和所述螺纹孔的螺杆固定在所述位移件端部。

可选地，所述转动轴内设有第一直线轴承与第二直线轴承，所述第一直线轴承嵌装在所述转动轴一端，所述第二直线轴承嵌装在所述转动轴的另一端，所述第一直线轴承和第二直线轴承的内圈与所述位移孔同轴叠放，所述位移件插入所述转动轴内的部位与所述第一直线轴承和第二直线轴承的内圈过盈配合。

可选地，所述桨头上设置有至少两个所述桨夹。

为解决上述技术问题本发明实施例还提供一种旋翼飞行器，旋翼飞行器包括旋翼飞行器本体，所述旋翼飞行器本体上设有上述所述的变桨距系统。

本发明实施例的有益效果是：本实施方式中通过在桨头内部开设置物空间，桨头连接有转动轴，转动轴内部开设连通置物空间的位移孔，位移孔内设置位移件一端伸入到桨头内部，桨夹一端也伸入到桨头内，且桨夹伸入桨头内的一端设有变距杆，变距杆与位移件过渡连接，位移件能够由驱动件带动沿位移孔做线性运动，位移件在做线性运动时带动与其过渡配合连接的变距杆进行转动，进而带动桨夹转动实现了变桨距转动，由于位移件及变距杆等部件均设置在转动轴和桨头内部，转动轴与传动装置连接进行高速旋转带动桨头以及连接在桨头上的桨夹转动产生升力，而位移件通过在位移孔和置物腔内进行线性运动，带动桨夹在水平方向内进行转动实现内变桨距的调整，不仅提高了变桨距装置的使用安全性，同时本实施方式中变桨距结构的可运动部件大大的减少，用于调距的可运动部件被缩减为：变距杆、位移件和驱动件三个部分，不仅能够减轻旋翼飞行器负载，同时也增加了变桨距结构工作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例旋翼飞行器内变桨距机构的一种实施方式结构示意图；

图2为本发明实施例旋翼飞行器内变桨距机构一种实施例去上桨盖的透视示意图；

图3为本发明实施例旋翼飞行器内变桨距机构一种实施例竖直向剖视图。

附图标记说明：100、桨头；110、轴孔；120、上桨盖；130、下桨盖；200、桨夹；210、固定螺杆；220、u形夹槽；230、连接板；240、变距杆；300、转动轴；310、第一直线轴承；320、第二直线轴承；330、位移孔；400、位移件；410、位移杆；420、调距盘；421、第一调距盖；422、第二调距盖；423、变距槽；430、变距盘；500、驱动件；510、舵机；520、摇臂；530、调距杆。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，图1为本实施例旋翼飞行器内变桨距机构的一种实施方式结构示意图。

如图1所示，一种旋翼飞行器内变桨距机构，包括：桨头100、桨夹200、转动轴300、位移件400和驱动件500。桨头100内部中空形成置物腔；桨夹200一端插入置物腔内，桨夹200的另一端悬置在桨头100外，桨夹200通过轴承组件与桨头100连接，桨夹200伸入置物腔的一端设有变距杆240；转动轴300与桨头100连接，转动轴300沿竖长方向开设有位移孔330；位移件400沿位移孔330贯穿转动轴300，位移件400伸入置物腔内的一端与变距杆240过渡配合，位移件400沿位移孔330做线性运动时带动变距杆240进行转动；驱动件500与位移件400伸出位移孔330的一端过渡配合，驱动件500带动位移件400沿位移孔330做线性运动。

上述实施方式通过在桨头100内部开设置物空间，桨头100连接有转动轴300，转动轴300内部开设连通置物空间的位移孔330，位移孔330内设置位移件400一端伸入到桨头100内部，桨夹200一端也伸入到桨头100内，且桨夹200伸入桨头100内的一端设有变距杆240，变距杆240与位移件400过渡连接，位移件400能够由驱动件500带动沿位移孔330做线性运动，位移件400在做线性运动时带动与其过渡配合连接的变距杆240进行转动，进而带动桨夹200转动实现了变桨距转动，由于位移件400及变距杆240等部件均设置在转动轴300和桨头100内部，转动轴300与传动装置(图未示)连接进行高速旋转带动桨头100以及连接在桨头上的桨夹200转动产生升力，而位移件400通过在位移孔和置物腔内进行线性运动，带动桨夹200在水平方向内进行转动实现内变桨距的调整，不仅提高了变桨距装置的使用安全性，同时本实施方式中变桨距结构的可运动部件大大的减少，用于调距的可运动部件被缩减为：变距杆240、位移件400和驱动件500三个部分，不仅能够减轻旋翼飞行器负载，同时也增加了变桨距结构工作的稳定性。

请参阅图2，图2为本实施例旋翼飞行器内变桨距机构一种实施例去上桨盖的透视示意图。

如图2所示，桨头100是用于固定桨夹200的装置，本实施方式中，桨头100是由上桨盖120与下桨盖130构成的，上桨盖120与下桨盖130通过卡扣和螺钉固定的方式结合在一起，上桨盖120与下桨盖130之间形成置物腔。桨头100侧边上开设有轴孔110，本实施方式中，桨头100的四条侧边上均设有一个轴孔110，但桨头100轴孔110的数量不局限与此，在一些选择性实施例中，设置在桨头100位置处的轴孔110数量为两个，切两个轴孔110相对放置。桨头100的轴孔110内放置有轴承组件，轴承组件由两个深沟球轴承组成，两个深沟球轴承并列放置在轴孔110内，两个深沟球轴承的外圈均与轴孔110内壁过盈配合。

请参阅图3，图3为本实施例旋翼飞行器内变桨距机构一种实施例竖直向剖视图。

桨夹200是用于固定桨叶的装置，桨夹200一端开设有u形夹槽220，u形夹槽220被用于夹持固定桨叶，桨夹200在u形夹槽220中间位置开设贯穿其本体的安装孔。桨夹200一端插入置物腔内，桨夹200的另一端悬置在桨头100外，桨夹200通过轴承组件与桨头100连接，桨夹200伸入置物腔的一端设有变距杆240。桨夹200部分位置设置在轴承组件的内圈中，并与轴承组件过盈配合，以使桨夹200能够绕轴承组件进行转动。桨夹200还设有固定螺杆210，固定螺杆210从u形夹槽220插入安装孔，并从桨夹200的另一端穿出伸入到置物空间内，然后由螺帽将固定螺杆210固定在桨夹200上。固定螺杆210伸入置物腔内的一端连接有变距杆240，桨夹200插入置物腔内的一端端部套装固定有连接板230。连接板230的中间位置套装固定在固定螺杆210上，连接板230的一端端部设有变距杆240，以使变距杆240与桨夹200之间形成转动力矩，方便变距杆240带动桨夹200进行转动，且变距杆240与连接板230之间相互垂直。

在本实施方式中，桨头100上设置有四个桨夹200，四个桨夹200位于桨头100的不同方位上，为防止四个桨夹200各自的变距杆240之间相互影响，四个变桨杆均设置在各自连接板230的同一侧。四根变距杆240围成首尾互不连接的四边形。

转动轴300是用于带动桨头100进行转动的螺旋轴，转动轴300通过与旋翼飞行器的动力机构(图未示)通过齿轮组或者传动装置带动进行高速旋转，进而带动连接在桨头100上的桨夹200及桨叶进行旋转。转动轴300内开设有贯穿有在竖直方向上贯穿其本体的位移孔330，由于转动轴300的一端连接在桨头100的底部，因此，位移孔330与置物腔连通。

位移件400包括：位移杆410、变距盘430和调距盘420。其中，位移杆410沿位移孔330贯穿转动轴300，位移杆410一端伸入置物腔内，位移杆410另一端伸出位移孔330外；变距盘430设置在置物腔内，变距盘430连接在位移杆410伸入置物腔一端的端部，变距盘430周向侧边位置开设有变距槽423，变距杆240插入变距槽423内，并与变距槽423过渡配合；调距盘420连接在位移杆410伸出位移孔330的一端连接，变距盘430周向侧边上开设有调距槽，驱动件500至少部分部件插入调距槽内，驱动件500插入变距槽423部件与调距槽过渡配合。

位移杆410具体为圆形杆状物，插入转动轴300的位移孔330内，与位移孔330间隙配合，能够沿位移孔330进行线性运动。位移杆410伸入置物腔内的一端连接有调距盘420，位移杆410伸出转动轴300的一端端部连接有调距盘420。

变距盘430包括：第一变距盖与第二变距盖；第一变距盖与第二变距盖上均开设有连接孔，第二变距盖设置在位移杆410端部，第一变距盖设置在第二变距盖上，第一变距盖与第二变距盖之间形成变距槽423，位移杆410端部开设螺纹孔，第一变距盖与第二变距盖通过插入连接孔和螺纹孔的螺杆固定在位移件400端部。

调距盘420包括：第一调距盖421与第二调距盖422；第一调距盖421与第二调距盖422上均开设有连接孔，第二调距盖422设置在位移杆410端部，第一调距盖421设置在第二调距盖422下方，第一调距盖421与第二调距盖422之间形成调距槽，位移杆410端部开设螺纹孔，第一调距盖421与第二调距盖422通过插入连接孔和螺纹孔的螺杆固定在位移件400端部。

设置在桨头100内连接在四个桨夹200内四根变距杆240插入到变距盘430的变距槽423内，变距杆240的上部与第二变距盖相切，变距杆240的下部与第一变距盖相切，变距盘430岁位移杆410做线性运动时，带动变距杆240同步做运动，变距杆240由于固定在桨夹200上，因此无法进行线性运动，但是能够跟随变距杆240的线性运动做以固定螺杆210为圆心的周向转动运动，以实现变桨距调节。

在一些选择性实施例中，变距杆240插入变距槽423内，并与变距槽423间隙配合，变距盘430向下做线性运动时，第一变距盖向下与变距杆240接触并带变距杆240进行转动；变距盘430向上做线性运动时，第二变距盖向上与变距杆240接触冰袋变距杆240进行转动。

本实施方式中，使用变距盘430连接变距杆240，能够使四个变距杆240进行同步转动，以此实现了设置在同一桨头100上的四个桨夹200同时进行变桨距，实现了变桨距的同步性，增强旋翼飞行器飞行的稳定性。

驱动件500包括：舵机510，舵机510上设置有转轴；摇臂520，摇臂520一端连接在转轴上，摇臂520另一端连接有调距杆530，调距杆530另一端插入调距槽内，调距杆530与调距槽过渡配合。

调距杆530插入到调距盘420的调距槽内，调距杆530的上部与第二调距盖422相切，调距杆530的下部与第一调距盖421相切，舵机510转动时带动要比进行转动，调距杆530跟随摇臂520进行同步转动，由于位移杆410不能够在水平方向上进行运动或者水平方向内的运动幅度有限时，调距杆530的转动被转化为调距盘420的线性运动，进而成为位移件400的线性运动。

在一些选择性实施例中，调距杆530插入调距槽内，并与调距槽间隙配合，调距杆530向下进行转动时，第一调距盖421与调距杆530接触并被带动向下运动；调距杆530向上进行转动时，第二调距盖422向上与调距杆530接触并被带动向上进行运动。

在一些选择性实施例中，转动轴300内设有第一直线轴承310与第二直线轴承320，第一直线轴承310嵌装在转动轴300一端，第二直线轴承320嵌装在转动轴300的另一端，第一直线轴承310和第二直线轴承320的内圈与位移孔330同轴叠放，位移件400插入转动轴300内的部位与第一直线轴承310和第二直线轴承320的内圈过盈配合。

第一直线轴承310与第二直线轴承320均为直线轴承，直线轴承是一种直线运动系统，用于直线行程与圆柱轴配合使用。由于承载球与轴承外套点接触，钢球以最小的摩擦阻力滚动，因此直线轴承具有摩擦小，且比较稳定，不随轴承速度而变化，能获得灵敏度高、精度高的平稳直线运动。使用直线轴承的转动轴300，使位移杆410既不影响转动轴300进行高速旋转，又能够使位移杆410沿位移孔330做直线运动，减少了摩擦阻力，提高了位移件400线性运动的灵敏性。

本实施方式的工作原理为：舵机510转动时带动连接在摇臂520上的调距杆530进行转动，调距杆530转动时带动调距盘420进行线性运动，调距盘420的线性运动同步传递至位移杆410，位移杆410通过与直线轴承之间的相对移动，带动位于置物腔内的调距盘420进行线性运动，调距盘420的运动带动调距杆530进行转动，调距杆530进行转动时带动桨夹200进行同步转动，以此实现了桨距调节。

在一些选择性实施例中，桨头100上设置有两个相对的桨夹200，位移杆410伸入置物腔的端部设有两个套环，两个套环分别对应连接在桨夹200上的调距杆530，调距杆530与套环之间相互垂直，调距杆530插入对应的套环内；位移杆410伸出转动轴300的一端设有连接环，舵机510的调距杆530插入到连接环内。

实施例2

一种旋翼飞行器，旋翼飞行器包括旋翼飞行器本体，旋翼飞行器本体上设有实施例1中表述的旋翼飞行器内变桨距机构。

使用该旋翼飞行器内变桨距机构的旋翼飞行器，通过在桨头内部开设置物空间，桨头连接有转动轴，转动轴内部开设连通置物空间的位移孔，位移孔内设置位移件一端伸入到桨头内部，桨夹一端也伸入到桨头内，且桨夹伸入桨头内的一端设有变距杆，变距杆与位移件过渡连接，位移件能够由驱动件带动沿位移孔做线性运动，位移件在做线性运动时带动与其过渡配合连接的变距杆进行转动，进而带动桨夹转动实现了变桨距转动，由于位移件及变距杆等部件均设置在转动轴和桨头内部，转动轴与传动装置连接进行高速旋转带动桨头以及连接在桨头上的桨夹转动产生升力，而位移件通过在位移孔和置物腔内进行线性运动，带动桨夹在水平方向内进行转动实现内变桨距的调整，不仅提高了变桨距装置的使用安全性，同时本实施方式中变桨距结构的可运动部件大大的减少，用于调距的可运动部件被缩减为：变距杆、位移件和驱动件三个部分，不仅能够减轻旋翼飞行器负载，同时也增加了变桨距结构工作的稳定性。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。