一种飞行器旋转轴旋转控制机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种飞行器旋转轴旋转控制机构，属于飞行器领域，用于控制旋转轴的旋转，旋转轴与用于驱动螺旋桨的驱动装置固定连接，该飞行器旋转轴旋转控制机构包括控制装置和传动齿轮，传动齿轮固定套设于旋转轴上，控制装置与传动齿轮通过传动机构连接。该飞行器旋转轴旋转控制机构控制方便快捷，可以实现多种飞行模式的快速切换，可为飞行器提供升力、推力以及调整飞行姿态，增强飞行稳定性和操作性。该飞行器旋转轴旋转控制机构结构简单，传动精确，易于操作。
【专利说明】
一种飞行器旋转轴旋转控制机构
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及飞行器领域，具体而言，涉及一种飞行器旋转轴旋转控制机构。
【背景技术】
[0002]目前，飞行器的种类繁多，例如四轴飞行器和固定翼无人机等。
[0003]四轴飞行器的旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四轴飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置，在调节的过程中消耗的电能比较大，高能耗直接导致续航时间短的问题；四轴飞行器飞行速度慢，目前较高端的中小型四轴飞行器的垂直上升最大速度一般为9m/s，水平速度最大只有25m/s;由于续航时间短、飞行速度慢，导致诸如运输、快递、巡线等都难以有效实现。目前四轴飞行器大多数应用均在极其有限空间、时间范围内进行。
[0004]固定翼无人机之所以能飞起来，是因为机翼的升力克服了重力。机翼的升力是机翼上下空气压力差形成的。一般固定翼无人机是依靠机头的电动机带动螺旋桨高速运转，然后提供推力，当推力大于滑轮的摩擦阻力时，飞机就会向前运动。固定翼飞机在空中飞行速度较快，需要操舵手有良好的反应能力，还有较强的操作技巧，相比于多轴无人机来说，操作是比较复杂的。另外，由于固定翼无人机只有一个提供推力的螺旋桨，且方向是水平的，在飞机的垂直方向上并没有外加的力来平衡飞机机体的重力，没有外加的力来调整飞机的姿态，所以固定翼只能在空中飞行时，利用机翼和尾翼产生的升力和其他力，才能保持平衡，而不能悬停在空中。
[0005]另外，有一种兼顾垂直起降、空中悬停、飞行速度快、飞行时间长的飞行器，采用固定翼无人机机身与多轴螺旋桨相配合，可实现多轴模式、固定翼模式以及固定翼和多轴混合模式，通过旋转该飞行器多轴螺旋桨的旋转轴实现各模式的切换，而旋转轴的旋转控制则成为模式切换至关重要的技术。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型提供了一种飞行器旋转轴旋转控制机构，旨在改善上述问题。
[0007]本实用新型是这样实现的:
[0008]—种飞行器旋转轴旋转控制机构，用于控制旋转轴的旋转，所述旋转轴与用于驱动螺旋桨的驱动装置固定连接，包括控制装置和传动齿轮，所述传动齿轮固定套设于所述旋转轴上，所述控制装置与所述传动齿轮通过传动机构连接。
[0009]进一步地，所述传动机构为主动齿轮，所述主动齿轮与所述传动齿轮啮合，所述主动齿轮与所述控制装置连接。
[0010]采用主动齿轮和从动齿轮相啮合的传动结构，传动精确快速。控制时，控制装置带动主动齿轮转动，主动齿轮带动传动齿轮，由于传动齿轮固定于旋转轴上，从而带动旋转轴转动。
[0011 ]进一步地，所述控制装置包括控制模块和控制电机，所述控制模块与所述控制电机电连接，所述控制电机与所述主动齿轮连接。
[0012]控制电机工作带动主动齿轮转动，控制模块控制控制电机的启停、正反转以及转速等，从而实现旋转轴的转停、转向以及转速等，使得旋转轴的控制精确，快速高效地实现多种飞行模式的切换。
[0013]进一步地，还包括第一横杆，所述第一横杆与所述旋转轴通过第一连接件连接，所述控制装置安装于所述第一连接件上。
[0014]通过设置第一横杆和第一连接件，能够对控制装置起到固定作用，可实现该旋转控制机构与机架的连接和固定。
[0015]进一步地，所述第一连接件包括第一T形连接件和第一固定板，所述第一 T形连接件包括第一连接部和第一固定部，所述第一连接部与所述旋转轴通过轴承连接，所述第一横杆固定于所述第一固定部和所述第一固定板之间，所述控制装置安装于所述第一固定部上。
[0016]控制装置固定在第一固定部上，固定牢靠，使控制装置能够很好地控制主动齿轮转动。旋转轴在传动齿轮的带动下转动时，轴承转动，既能够保证旋转轴的转动，也能够使旋转轴牢靠地与第一连接部连接，使旋转轴不会发生偏移或晃动，传动更加精准。
[0017]进一步地，所述第一固定部和所述第一固定板上分别对应地设置有弧形的凹槽。
[0018]米用相对应的凹槽，使第一固定部和第一固定板在与横杆连接时，横杆的外表面能够分别与第一固定部和第一固定板上的凹槽相匹配，使横杆夹紧于第一固定部和第一固定板之间，配合更加牢靠，使传动更加精确。
[0019]进一步地，所述第一固定部和所述第一固定板上分别对应地设置有多个螺纹孔，所述第一固定部和所述第一固定板通过螺栓连接。
[0020]第一固定部和第一固定板在通过螺栓连接时，将横杆夹紧于第一固定部和第一固定板之间，使第一连接件能够牢靠地与横杆连接。
[0021]进一步地，所述传动机构为蜗杆，所述蜗杆与所述传动齿轮啮合，所述蜗杆与所述控制装置连接。
[0022]传动机构可采用蜗杆，控制装置带动蜗杆转动，蜗杆带动传动齿轮，从而使旋转轴旋转，实现对旋转轴的旋转控制。
[0023]进一步地，还包括第二横杆，所述旋转轴的两端分别设置有螺旋桨，所述第二横杆与所述旋转轴通过轴杆连接机构连接，所述第一横杆和所述第二横杆与所述旋转轴的连接处位于两个螺旋桨之间。
[0024]两个螺旋桨安装于同一旋转轴上，形成一组螺旋桨，当该旋转轴旋转时，两个螺旋桨和驱动装置均随着旋转轴发生旋转，使得两个螺旋桨的转动平面发生变化，即实现了一组螺旋桨共轴转动，可以同时控制两个螺旋桨的动力输出，实现速度的成倍提升，机动性高。轴杆连接机构能够实现第二横杆与旋转轴的连接和固定。
[0025]进一步地，所述轴杆连接机构包括第二连接件，所述第二连接件包括第二T形连接件和第二固定板，所述第二 T形连接件包括第二连接部和第二固定部，所述第二连接部与所述旋转轴通过轴承连接，所述第二横杆固定于所述第二固定部和所述第二固定板之间。
[0026]第二连接部通过轴承与旋转轴连接固定，第二固定部和第二固定板在连接时将第二横杆夹紧于第二固定部和第二固定板之间，使第二横杆与旋转轴能够牢靠连接，既保证了旋转轴的转动，又能够对旋转轴起到支撑和连接作用。
[0027]本实用新型提供的飞行器旋转轴旋转控制机构的有益效果是:该飞行器旋转轴旋转控制机构在工作时，控制装置工作，通过传动机构将动力传递给传动齿轮，使得传动齿轮转动，传动齿轮带动旋转轴转动，从而实现对旋转轴旋转的控制。
[0028]因此，本实用新型提供的飞行器旋转轴旋转控制机构能够快速控制旋转轴旋转，通过旋转轴的旋转，实现螺旋桨旋转平面的转动，通过螺旋桨在不同转动平面的转动，可为飞行器提供升力、推力以及调整飞行姿态，增强飞行稳定性和操作性。该飞行器旋转轴旋转控制机构控制方便快捷，可以实现多种飞行模式的快速切换，并且结构简单，传动精确，易于操作。
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
[0030]图1为本实用新型实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构的结构示意图；
[0031]图2为本实用新型实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构在两个螺旋桨共轴时的结构示意图；
[0032]图3为本实用新型实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构的第一连接件的底侧视角的结构示意图；
[0033]图4为本实用新型实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构的第二连接件的底侧视角的结构示意图；
[0034]图5为本实用新型实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构所应用的固定翼多轴飞行器的结构示意图。
[0035]图中标记分别为:
[0036]旋转轴101;螺旋桨102;驱动装置103;控制装置104;传动齿轮105;主动齿轮106;第一横杆107;第一T形连接件108;第一固定板109;第一连接部110;第一固定部111;凹槽112;第二横杆113;第二T形连接件114;第二固定板115;第二连接部116;第二固定部117;固定翼201。
【具体实施方式】
[0037]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0038]实施例
[0039]本实施例提供了一种飞行器旋转轴旋转控制机构，该飞行器旋转轴旋转控制机构用于控制旋转轴101的旋转，可应用于各种飞行器上控制旋转轴101的旋转，主要应用于航模飞行器上。
[0040]本实施例中，以该飞行器旋转轴旋转控制机构在固定翼多轴飞行器上的应用为例，请参阅图5，固定翼多轴飞行器的机身为固定翼201，固定翼201与机架连接，机架上设置有旋转轴101，旋转轴1I与用于驱动螺旋桨102的驱动装置103固定连接，驱动装置103与螺旋桨102连接，螺旋桨102为多个，每个螺旋桨102连接一个驱动装置103，另外，可以是一个螺旋桨102配备一个旋转轴101，也可以是一个旋转轴101安装多个螺旋桨102，本实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构用于控制旋转轴101的旋转。
[0041]请参阅图5，该固定翼多轴飞行器的工作原理为:在起降时，螺旋桨102自转的转动平面水平，通过驱动装置103带动螺旋桨102自转，为飞行器提供升力，垂直起降使得飞行器起飞不再受地形条件约束，可以在任意地形上完成起飞、降落;在起飞完成后，飞行器旋转轴旋转控制机构控制旋转轴101旋转90°，使螺旋桨102自转的转动平面竖直，通过驱动装置103带动螺旋桨102自转，为飞行器提供推力；在飞行过程中，飞行器旋转轴旋转控制机构通孔控制旋转轴101的转动角度并且配合螺旋桨102的转动，控制飞行器的飞行状态，具有稳定、灵活的操作特点。由此，可实现多轴模式、固定翼201模式以及固定翼201和多轴混合模式，可兼顾垂直起降、空中悬停、飞行速度快、飞行时间长的特点。
[0042]请参阅图1和图5，本实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构用于控制旋转轴101的旋转，该飞行器旋转轴旋转控制机构包括控制装置104和传动齿轮105，传动齿轮105固定套设于旋转轴101上，控制装置104与传动齿轮105通过传动机构连接。
[0043]该飞行器旋转轴旋转控制机构在工作时，控制装置104工作，通过传动机构将动力传递给传动齿轮105，使得传动齿轮105转动，传动齿轮105带动旋转轴101转动，从而实现对旋转轴101旋转的控制。
[0044]因此，本实施例提供的飞行器旋转轴旋转控制机构能够快速控制旋转轴101旋转，通过旋转轴101的旋转，实现螺旋桨102旋转平面的转动，通过螺旋桨102在不同转动平面的转动，可为飞行器提供升力、推力以及调整飞行姿态，增强飞行稳定性和操作性。该飞行器旋转轴旋转控制机构控制方便快捷，可以实现多种飞行模式的快速切换，并且结构简单，传动精确，易于操作。
[0045]请参阅图1?图3，传动机构为主动齿轮106，主动齿轮106与传动齿轮105啮合，主动齿轮106与控制装置104连接。采用主动齿轮106和从动齿轮相啮合的传动结构，传动精确快速。控制时，控制装置104带动主动齿轮106转动，主动齿轮106带动传动齿轮105，由于传动齿轮105固定于旋转轴1I上，从而带动旋转轴1I转动。
[0046]当然，传动机构也可以采用其他结构，只要能够实现将控制装置104的动力传递给传动齿轮105即可。例如，传动机构可以为蜗杆，蜗杆与传动齿轮105啮合，蜗杆与控制装置104连接。传动机构可采用蜗杆，控制装置104带动蜗杆转动，蜗杆带动传动齿轮105，从而使旋转轴1I旋转，实现对旋转轴1I的旋转控制。
[0047]控制装置104包括控制模块和控制电机，控制模块与控制电机电连接，控制电机与主动齿轮106连接。控制电机工作带动主动齿轮106转动，控制模块控制控制电机的启停、正反转以及转速等，从而实现旋转轴1I的转停、转向以及转速等，使得旋转轴1I的控制精确，快速高效地实现多种飞行模式的切换。
[0048]请参阅图1?图3，该飞行器旋转轴旋转控制机构还包括第一横杆107，第一横杆107与旋转轴101通过第一连接件连接，控制装置104安装于第一连接件上。通过设置第一横杆107和第一连接件，能够对控制装置104起到固定作用，可实现该旋转控制机构与机架的连接和固定。
[0049]第一连接件包括第一T形连接件108和第一固定板109，第一 T形连接件108包括第一连接部110和第一固定部111，第一连接部110与旋转轴101通过轴承连接，第一横杆107固定于第一固定部111和第一固定板109之间，控制装置104安装于第一固定部111上。
[0050]控制装置104固定在第一固定部111上，固定牢靠，使控制装置104能够很好地控制主动齿轮106转动。旋转轴101在传动齿轮105的带动下转动时，轴承转动，既能够保证旋转轴101的转动，也能够使旋转轴101牢靠地与第一连接部110连接，使旋转轴101不会发生偏移或晃动，传动更加精准。
[0051 ]第一固定部111和第一固定板109上分别对应地设置有弧形的凹槽112。采用相对应的凹槽112，使第一固定部111和第一固定板109在与横杆连接时，横杆的外表面能够分别与第一固定部111和第一固定板109上的凹槽112相匹配，使横杆夹紧于第一固定部111和第一固定板109之间，配合更加牢靠，使传动更加精确。
[0052]第一固定部111和第一固定板109上分别对应地设置有多个螺纹孔，第一固定部111和第一固定板109通过螺栓连接。第一固定部111和第一固定板109在通过螺栓连接时，将横杆夹紧于第一固定部111和第一固定板109之间，使第一连接件能够牢靠地与横杆连接。
[0053]请参阅图1?图4，该飞行器旋转轴旋转控制机构还包括第二横杆113，旋转轴1I的两端分别设置有螺旋桨102，第二横杆113与旋转轴101通过轴杆连接机构连接，第一横杆107和第二横杆113与旋转轴101的连接处位于两个螺旋桨102之间。
[0054]两个螺旋桨102安装于同一旋转轴101上，形成一组螺旋桨102，当该旋转轴101旋转时，两个螺旋桨102和驱动装置103均随着旋转轴101发生旋转，使得两个螺旋桨102的转动平面发生变化，即实现了一组螺旋桨102共轴转动，可以同时控制两个螺旋桨102的动力输出，实现速度的成倍提升，机动性高。轴杆连接机构能够实现第二横杆113与旋转轴101的连接和固定。
[0055]轴杆连接机构包括第二连接件，第二连接件包括第二T形连接件114和第二固定板115，第二 T形连接件114包括第二连接部116和第二固定部117，第二连接部116与旋转轴101通过轴承连接，第二横杆113固定于第二固定部117和第二固定板115之间。
[0056]第二连接部116通过轴承与旋转轴101连接固定，第二固定部117和第二固定板115在连接时将第二横杆113夹紧于第二固定部117和第二固定板115之间，使第二横杆113与旋转轴1I能够牢靠连接，既保证了旋转轴1I的转动，又能够对旋转轴1I起到支撑和连接作用。
[°°57]请参阅图5，本实施例中，旋转轴101为两个，两个旋转轴101的两端均设置有螺旋桨102，即两组共轴转动的螺旋桨102。其中一个旋转轴101通过旋转控制机构和轴杆连接机构分别与第一横杆107和第二横杆113连接，另一个旋转轴101通过轴杆连接机构和旋转控制机构分别与第一横杆107和第二横杆113连接。也就是说，第一横杆107的一端与其中一个旋转轴101通过旋转控制机构连接，另一端与另一个旋转轴101通过轴杆连接机构连接;与第一横杆107通过旋转控制机构连接的旋转轴101与第二横杆113是通过轴杆连接机构连接的，与第一横杆107通过轴杆连接机构连接的旋转轴101与第二横杆113是通过旋转控制机构连接的。
[0058]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
[0059]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0060]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0061]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0062]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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。
【主权项】
1.一种飞行器旋转轴旋转控制机构，用于控制旋转轴的旋转，所述旋转轴与用于驱动螺旋桨的驱动装置固定连接，其特征在于，包括控制装置和传动齿轮，所述传动齿轮固定套设于所述旋转轴上，所述控制装置与所述传动齿轮通过传动机构连接。2.根据权利要求1所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，所述传动机构为主动齿轮，所述主动齿轮与所述传动齿轮啮合，所述主动齿轮与所述控制装置连接。3.根据权利要求2所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，所述控制装置包括控制模块和控制电机，所述控制模块与所述控制电机电连接，所述控制电机与所述主动齿轮连接。4.根据权利要求3所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，还包括第一横杆，所述第一横杆与所述旋转轴通过第一连接件连接，所述控制装置安装于所述第一连接件上。5.根据权利要求4所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，所述第一连接件包括第一 T形连接件和第一固定板，所述第一 T形连接件包括第一连接部和第一固定部，所述第一连接部与所述旋转轴通过轴承连接，所述第一横杆固定于所述第一固定部和所述第一固定板之间，所述控制装置安装于所述第一固定部上。6.根据权利要求5所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，所述第一固定部和所述第一固定板上分别对应地设置有弧形的凹槽。7.根据权利要求6所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，所述第一固定部和所述第一固定板上分别对应地设置有多个螺纹孔，所述第一固定部和所述第一固定板通过螺栓连接。8.根据权利要求1所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，所述传动机构为蜗杆，所述蜗杆与所述传动齿轮啮合，所述蜗杆与所述控制装置连接。9.根据权利要求5所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，还包括第二横杆，所述旋转轴的两端分别设置有螺旋桨，所述第二横杆与所述旋转轴通过轴杆连接机构连接，所述第一横杆和所述第二横杆与所述旋转轴的连接处位于两个螺旋桨之间。10.根据权利要求9所述的飞行器旋转轴旋转控制机构，其特征在于，所述轴杆连接机构包括第二连接件，所述第二连接件包括第二 T形连接件和第二固定板，所述第二 T形连接件包括第二连接部和第二固定部，所述第二连接部与所述旋转轴通过轴承连接，所述第二横杆固定于所述第二固定部和所述第二固定板之间。
【文档编号】B64C27/22GK205469795SQ201620021232
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】刘良存, 李吉, 杜定钟, 彭智川, 曾双友
【申请人】成都学尚科技有限公司