一种螺旋桨及采用该螺旋桨的飞行器汽车的轮桨总成的制作方法

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体地说是一种螺旋桨及采用该螺旋桨的飞行器汽车的轮桨总成。

背景技术：

现有的飞行器或轮式移动平台都有它的局限性，轮式移动平台虽然在承载力运输力方面有一定优势，但对路况要求高，因为环境限制，现在地面道路复杂拥堵，通行效率低下。飞行器的飞行虽然不受地面限制，但是对起降环境适应性差。目前还没有任何移动运输设备能很好的同时兼顾这两个问题。

现有技术方案是把螺旋桨直接塞进轮子里，这种方案的弊端是螺旋桨尺寸小，升力有限并且效率低下，负载能力弱；或者轮子与螺旋桨完全不融合，只是简单把飞行器下面加上四个轮子，这种方案的弊端是：陆地状态时占用横空间向大，地面行驶时螺旋桨存在安全隐患。其次就是，机构更加复杂，机械稳定性较差。并且需要更多的动力机构，负重能力弱。

目前螺旋桨大多数不需要伸缩，或者也采用伸缩结构，使其在不用时尽量隐藏，减少空间，但其伸缩结构复杂或不合理。

进一步的，甚至有些螺旋桨还可折叠，但其结构依然需要很庞大，才能有足够上升力，其折叠后也无法隐藏于飞行器轮子的轮毂内。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、工作原理简单的旋转伸缩螺旋桨。进一步的还可将旋转伸缩螺旋桨的桨叶设计成折叠式，再进一步的将旋转伸缩折叠式螺旋桨巧妙地与车轮进行整合，不但使螺旋桨尺寸适当的做大，减少飞行器在地面上的横向占用空间，而且螺旋桨的展开与收缩变形利用离心力原理来实现，无需额外动力，简化了控制难度和减少了电器单元。

为实现上述目的，设计一种螺旋桨，其特征在于，

采用旋转伸缩式螺旋桨；

所述旋转伸缩式螺旋桨包括桨叶、桨轴、装配于飞行器上并由驱动机构驱动旋转的滑槽套；所述的桨轴的顶端与桨叶固定装配连接，桨轴的中部旋转滑动套设于所述滑槽套内，使桨轴相对于滑槽套作正反旋转升降运动；

所述的桨叶采用折叠式桨叶，所述的折叠式桨叶包括对称设在桨轴顶端两侧的2个副桨、与副桨的外端销接的主桨、两端分别弹性连接副桨与主桨的螺旋桨折叠收缩用的扭簧；在主桨不受外力时，扭簧使主桨与副桨呈折叠状态；而桨轴旋转时，当主桨的离心力克服扭簧的扭力后，桨叶便能自动旋转展开。

进一步的，所述的桨轴采用空心轴，在空心轴的轴壁上沿螺旋线设螺旋滑槽；

所述的滑槽套套设在桨轴外，且滑槽套与桨轴的螺旋滑槽栓接；

在桨轴内还嵌设有滑槽弹簧，所述滑槽弹簧位于滑槽套的近底部和桨轴的栓接处与桨轴的底端之间。

进一步的，在所述桨轴的近底端处及滑槽套的近两端处分别设有侧穿孔；

第一珠轴的球部位于桨轴的近底端内，其两轴端分别嵌于桨轴的两侧穿孔内；

第二珠轴的球部位于桨轴内，其两轴端穿过螺旋滑槽后分别嵌于滑槽套的近底端处的两侧穿孔内；

滑槽套轴穿过相应处的螺旋滑槽后，其两端分别嵌于滑槽套的近顶端处的两侧穿孔内；

所述的滑槽弹簧位于第一珠轴与第二珠轴之间的桨轴内。

进一步的，所述的副桨的外端设有沉槽式销孔，主桨的销接端的底面设有第一柱销，所述的第一柱销销接于沉槽式销孔内。

进一步的，所述的主桨与副桨之间还设有使主桨绕副桨旋转若干角度的限位装置。

进一步的，所述的限位装置为在销接处的主桨上设以第一柱销为圆心的弧形槽，在副桨的相应处设第二柱销，所述的第二柱销嵌于弧形槽内；

所述的弧形槽采用半圆弧形槽，当桨叶完全展开时，弧形槽的两端分别位于副桨的长度方向上的中线上。

进一步的，所述的扭簧套设于第一柱销上，且扭簧的一端朝上卡接主桨，扭簧的一端朝下卡接副桨的弧形槽的槽底面。

一种采用所述螺旋桨的飞行器汽车的轮桨总成，包括中心设有轮毂孔的轮子，其特征在于，

还包括所述螺旋桨、所述的驱动机构；所述的驱动机构与桨叶分别位于轮子的两侧面；

所述螺旋桨的滑槽套的上半部枢接在轮毂孔内；

所述的驱动机构设在轮子上，所述驱动机构采用桨轮切换驱动机构，桨轮切换驱动机构包括：电机、轴接在电机输出轴上的电机齿轮、轮桨变档齿轮箱、固定在对应桨轴底端侧的轮子的轮毂孔一端面上的轮齿盘、与轮齿盘啮合的轮输出齿轮、套设在桨轴外壁上并与滑槽套的底端固定连接的螺旋桨齿轮、分别与电机齿轮和螺旋桨齿轮啮合的桨输出齿轮；

所述轮桨变档齿轮箱的输入端设有两档换档输入齿，一个换档输入齿工作时啮合电机齿轮，轮桨变档齿轮箱的末端输出齿轮啮合轮输出齿轮驱动轮齿盘旋转带动轮子旋转，另一个换档输入齿工作时分别啮合电机齿轮与螺旋桨齿轮，以使螺旋桨旋转工作。

进一步的，所述轮桨变档齿轮箱还包括壳体、设在壳体内的减速齿轮组和电控模块，其壳体整体呈圆弧形布置，所述的壳体的圆心处设为轴承安装环，所述的轴承安装环嵌设于轮子的轮毂孔与滑槽套之间；

所述电机齿轮设在壳体的一侧端头内，所述电机的端面固定于一侧端头的壳体的侧面上；所述轮输出齿轮设在壳体的另一侧端头内；

一个换档输入齿设在位于远离圆心侧的电机齿轮旁的壳体内，其工作时分别与电机齿轮和减速齿轮组的输入端相啮合，减速齿轮组的输出端啮合轮输出齿轮；

另一个换档输入齿采用桨输出齿轮，其设在靠近圆心侧的电机齿轮旁的壳体内，其工作时分别与电机齿轮和螺旋桨齿轮啮合；

轮桨变档齿轮箱的电控模块控制切换两档换档输入齿。

进一步的，所述的轴承安装环的截面整体呈t形，t形的轴承安装环的颈部的外壁与轮子的轮毂孔之间设有螺旋桨轴承；t形的轴承安装环的头部的内壁设螺旋桨轴承嵌槽，螺旋桨轴承嵌槽的内壁与滑槽套的外壁之间嵌设有轮轴承。

本实用新型与现有技术相比，螺旋桨采用旋转伸缩式工作原理，使其伸缩结构简单、控制伸缩方便，且便于缩小体积；

并进一步的将桨叶设计成折叠式，在不改变飞行器原理尺寸的情况下，可以增加螺旋桨的旋转直径；且螺旋桨在旋转伸缩时，可利用惯性原理实现桨叶的自动展开与收缩、升空与降落，无需额外动力，简化了控制难度和减少了电器单元；

进一步的，应用于小尺寸的四轴飞行器的轮子里面制成轮桨总成，在特定环境切换为汽车模式或飞行器模式，使其运动机制具有更强的效率和通过性，适应所有需要通行的环境，实现陆空两栖的移动平台，几乎可以适应所有需要通行的环境。

附图说明

图1为本实用新型中螺旋桨的爆炸示意图。

图2为本实用新型中螺旋桨的立体图。

图3为本实用新型中桨叶与桨轴的爆炸图。

图4为本实用新型中桨叶与桨轴装配的立体图。

图5为本实用新型中轮桨总成的爆炸示意图。

图6为本实用新型中桨叶完全展开时的轮桨总成的背面视角的立体图。

图7为本实用新型中桨叶完全展开时的轮桨总成的正面视角的立体图。

图8为本实用新型中桨叶折叠时的轮桨总成的背面视角的立体图。

图9为本实用新型中桨叶折叠时的轮桨总成的正面视角的立体图。

图10为本实用新型中去除桨叶后的轮桨总成的背面视角的立体图。

图11为本实用新型中轮桨变档齿轮箱的一个角度的立体图。

图12为本实用新型中轮桨变档齿轮箱的另一个角度的立体图。

图13为本实用新型中去除桨叶后的轮桨总成的后视图。

图14为本实用新型中去除桨叶后的轮桨总成的爆炸图。

图15为本实用新型中去除桨叶后的轮桨总成的正面视角的立体图。

图16为本实用新型中去除桨叶后的轮桨总成的主视图。

图17为图16所示a-a向剖示图。

图18为图16所示b-b向剖示图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型做进一步地说明。

实施例1

参见图1～图4，一种螺旋桨，其特征在于，

采用旋转伸缩式螺旋桨；

所述旋转伸缩式螺旋桨包括桨叶、桨轴17、装配于飞行器上并由驱动机构驱动旋转的滑槽套13；所述的桨轴17的顶端与桨叶固定装配连接，桨轴17的中部旋转滑动套设于所述滑槽套13内，使桨轴17相对于滑槽套13作正反旋转升降运动；本例中滑槽套13呈t形，该t形的大头端方便与螺旋桨齿轮10装配连接；

所述的桨叶采用折叠式桨叶，所述的折叠式桨叶包括对称设在桨轴17顶端两侧的2个副桨19、与副桨19的外端销接的主桨21、两端分别弹性连接副桨19与主桨21的螺旋桨折叠收缩用的扭簧20，在主桨21不受外力时，扭簧20使主桨21与副桨19呈折叠状态；而桨轴17旋转时，当主桨的离心力克服扭簧20的扭力后，桨叶便能自动旋转展开。

进一步的，所述的桨轴17采用空心轴，在空心轴的轴壁上沿螺旋线设螺旋滑槽17-1；所述的滑槽套13套设在桨轴17外，且滑槽套13与桨轴17的螺旋滑槽17-1栓接；在桨轴17内还嵌设有滑槽弹簧18，所述滑槽弹簧18位于滑槽套13的近底部和桨轴17的栓接处与桨轴17的底端之间。

进一步的，在所述桨轴17的近底端处及滑槽套13的近两端处分别设有侧穿孔；第一珠轴11的球部位于桨轴17的近底端内，其两轴端分别嵌于桨轴17的两侧穿孔内；第二珠轴16的球部位于桨轴17内，其两轴端穿过螺旋滑槽17-1后分别嵌于滑槽套13的近底端处的两侧穿孔内；滑槽套轴12穿过相应处的螺旋滑槽17-1后，其两端分别嵌于滑槽套13的近顶端处的两侧穿孔内；所述的滑槽弹簧18位于第一珠轴11与第二珠轴16之间的桨轴17内。不工作时，滑槽弹簧18处于第一珠轴11与第二珠轴16之间，第二珠轴16受滑槽弹簧18弹力使桨轴17相对于滑槽套13处于缩回状态。

进一步的，所述的副桨19的外端设有沉槽式销孔19-1，主桨21的销接端的底面设有第一柱销21-1，所述的第一柱销21-1销接于沉槽式销孔19-1内，结构简单、设计合理，方便主桨21展开或折叠。

进一步的，所述的主桨21与副桨19之间还设有使主桨21绕副桨19旋转若干角度的限位装置，保证主桨旋转展开的方向，且使两个主桨21不相互干扰。

进一步的，所述的限位装置为在销接处的主桨21上设以第一柱销21-1为圆心的弧形槽21-2，在副桨19的相应处设第二柱销19-2，所述的第二柱销19-2嵌于弧形槽21-2内；所述的弧形槽21-2采用半圆弧形槽，当桨叶完全展开时，弧形槽的两端分别位于副桨19的长度方向上的中线，也即主桨21绕副桨19旋转的角度在0～180度范围内，使主桨展形角度最大，以使螺旋桨尺寸最大化，提高飞行升力。

进一步的，参见图3，所述的扭簧20套设于第一柱销21-1上，且扭簧20的一端朝上卡接主桨21，也即扭簧20朝上的一端嵌设在主桨21的端头上所设的主桨销孔21-3内；扭簧20的一端朝下嵌设在副桨19的弧形槽21-2的槽底面上所设的副桨销孔19-3内。

实施例2

参见图5～图18，本例是采用实施例1中所述螺旋桨的飞行器汽车的轮桨总成，包括中心设有轮毂孔的轮子8，其特征在于，

还包括所述螺旋桨、所述的驱动机构；所述的驱动机构与桨叶分别位于轮子的两侧面；

所述螺旋桨的滑槽套13的上半部枢接在轮毂孔内；

所述的驱动机构设在轮子8上，所述驱动机构采用桨轮切换驱动机构，桨轮切换驱动机构包括：电机1、轴接在电机输出轴上的电机齿轮2、轮桨变档齿轮箱3、固定在对应桨轴17底端侧的轮子的轮毂孔一端面上的轮齿盘6、与轮齿盘6啮合的轮输出齿轮7、套设在桨轴17外壁上并与滑槽套13的底端固定连接的螺旋桨齿轮10、分别与电机齿轮2和螺旋桨齿轮10啮合的桨输出齿轮9；

所述轮桨变档齿轮箱3的输入端设有两档换档输入齿，一个换档输入齿工作时啮合电机齿轮2，轮桨变档齿轮箱3的末端输出齿轮啮合轮输出齿轮7驱动轮齿盘6旋转带动轮子旋转，另一个换档输入齿工作时分别啮合电机齿轮2与螺旋桨齿轮10，以使螺旋桨旋转工作。

进一步的，所述轮桨变档齿轮箱3还包括壳体、设在壳体内的减速齿轮组和电控模块，其壳体整体呈圆弧形布置，所述的壳体的圆心处设为轴承安装环3-1，所述的轴承安装环3-1嵌设于轮子的轮毂孔与滑槽套13之间；

所述电机齿轮2设在壳体的一侧端头内，所述电机1的端面固定于一侧端头的壳体的侧面上；所述轮输出齿轮7设在壳体的另一侧端头内；

一个换档输入齿设在位于远离圆心侧的电机齿轮2旁的壳体内，其工作时分别与电机齿轮2和减速齿轮组的输入端相啮合，减速齿轮组的输出端啮合轮输出齿轮7；

另一个换档输入齿采用桨输出齿轮9，其设在靠近圆心侧的电机齿轮2旁的壳体内，其工作时分别与电机齿轮2和螺旋桨齿轮10啮合；

轮桨变档齿轮箱3的电控模块控制切换两档换档输入齿。

进一步的，参见图15～图16，所述的轴承安装环3-1截面整体呈t形，t形的轴承安装环的颈部3-11的外壁与轮子的轮毂孔之间设有螺旋桨轴承14，具体为在t形的轴承安装环的颈部3-11的外壁上近端部处设有第一卡簧槽3-2，然后将第一卡箍15-1卡嵌在第一卡簧槽3-2内，通过第一卡箍15-1卡紧螺旋桨轴承14；t形的轴承安装环的头部3-12的内壁设螺旋桨轴承嵌槽，螺旋桨轴承嵌槽的内壁与滑槽套13的外壁之间嵌设有轮轴承4，本例中滑槽套13的外壁上还设有第二卡簧槽，第二卡箍卡嵌在第二卡簧槽内，将轮轴承4卡紧在第二卡箍和滑槽套13的t形端头之间。

当轮桨总成处于螺旋桨模式时，电机1依次驱动电机齿轮2、桨输出齿轮9、螺旋桨齿轮10齿轮旋转，从而实现驱动滑槽套13旋转；滑槽套13在驱动作用下做加速度旋转时，固定在滑槽套13上的滑槽套轴12和第二珠轴16分别在桨轴17的螺旋滑槽17-1内滑动，由于桨轴17在惯性作用下，克服滑槽弹簧18的弹力作向上螺旋伸出运动，达到预定位置后，桨轴17与滑槽套13实现转速同步；在初始时在扭簧20弹力作用下，螺旋桨副桨19与主桨21处于折叠状态；持续的加速旋转，副桨19旋转速度达到预定值后，在离心力作用下，左右主桨21克服扭簧20的扭力实现展开，呈现为一条直线，直径达到最大状态，从而实现螺旋桨的最大效率。此时，轮输出齿轮7与电机齿轮2处于非啮合状态，轮输出齿轮7相对轮桨变档齿轮箱3处于静止状态，轮输出齿轮7与轮齿盘6啮合，轮齿盘6与轮子8直连，轮子8相对轮桨变档齿轮箱3处于停止旋转状态。

当轮桨总成处于轮子模式时，桨轴17直连螺旋桨的副桨19，主桨21与副桨19由螺旋桨收缩扭簧20的弹力作用处于折叠状态，副桨19相对于轮桨变档齿轮箱3处于静止状态。电机1依次驱动电机齿轮2、减速齿轮组、轮输出齿轮7、轮齿盘6旋转，实现减速输出至轮齿盘6，轮齿盘6与轮子8直连，从而实现轮子8的高扭矩旋转功能。

综上所述，本实用新型为陆空两栖飞行器的升降折叠螺旋桨与轮子结合的轮桨总成技术。当陆空两栖飞行器处于地面行驶状态时，轮桨总成的旋转平面与地面呈垂直状态，此时陆空两栖飞行器的地面行驶驱动为轮式驱动如四轮汽车；此时螺旋桨为折叠状态，处于轮子轮毂内，相对飞行器本身为静止状态。此时陆空两栖飞行器呈现为常规汽车状态，即可地面行驶。

当陆空两栖飞行器准备从地面行驶状态变形为飞行状态时，轮桨总成的旋转平面旋转90度与地面呈平行状态，此时螺旋桨开始做正加速度旋转，由于惯性的作用，螺旋桨轴套在螺纹槽内克服弹簧1的压力向上升起到预定位置，此时螺旋桨升起动作完成。当持续的正加速度让螺旋桨速度达到预定值后，此时离心力大于折叠螺旋桨两侧的弹簧2的拉力后，螺旋桨由折叠状态完全展开，此时陆空两栖飞行器呈现为四旋翼飞行器状态，即可飞行。

本实用新型实现陆空两栖的移动平台，几乎可以适应所有需要通行的环境，因为集成了轮式行驶机制，对飞行起降环境适应性强，能够飞越障碍，通行效率高，直达目的地。