一种倾转机构、倾转旋翼和飞行器的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器领域，具体涉及一种倾转机构、倾转旋翼和飞行器。


背景技术：

2.针对航空航天行业，现有飞行器主要为固定翼飞行器，固定翼飞行器起降时对跑道长度和场地都有较高的要求，且无法实现悬停功能。为提高飞行效率，飞行器(特别是evtol)需同时具备垂直起降、悬停和平飞的功能。
3.目前已公开的用于飞行器的旋翼倾转机构，动力装置多为电动推杆。电动推杆具有推力大，行程范围大等优点。但是此类倾转机构是通过调节推杆的伸长量以带动连杆机构进行翻转，最终实现旋翼倾转的目的。所述倾转机构中电动推杆的行程普遍较大，且电动推杆自身体积大，将直接增大整个机构的体积和运动范围，不适用于内部空间较小的飞行器机体部件，通用性较差。


技术实现要素：

4.鉴于以上现有技术的缺点，本实用新型提供一种倾转机构、倾转旋翼和飞行器，以通过旋转驱动装置驱动旋翼原位倾转。
5.为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种倾转机构，应用于飞行器的机体上，所述倾转机构包括：待倾转底座、旋转驱动装置、摆杆和连接杆。所述待倾转底座转动安装在所述机体上，并绕第一铰接轴转动。所述旋转驱动装置固定安装在所述机体上，所述旋转驱动装置的旋转输出端在设定角度范围内往复转动；所述摆杆的一端与旋转输出端固定连接；所述连接杆的一端与所述摆杆的另一端转动连接，所述连接杆的另一端与所述待倾转底座转动连接；其中，在所述旋转驱动装置驱动所述旋转输出端转动时，带动所述待倾转底座绕所述第一铰接轴转动；在所述旋转输出端相对于所述旋转输出装置锁定时，所述待倾转底座相对所述机体锁定。
6.在本实用新型倾转机构一示例中，所述旋转驱动装置为具有自锁特性的外转子电机。
7.在本实用新型倾转机构一示例中，所述待倾转底座包括底座本体，所述底座本体上固定安装有支座；所述支座与所述机体转动连接。
8.在本实用新型倾转机构一示例中，所述连接杆背离所述摆杆的一端与所述支座或所述底座本体转动连接。
9.在本实用新型倾转机构一示例中，所述支座和/或连接杆上设置有减重孔。
10.在本实用新型倾转机构一示例中，所述支座通过紧固组件可拆卸安装在所述底座本体上。
11.在本实用新型倾转机构一示例中，所述倾转机构还包括可以使整个机构锁定的机械锁定结构。
12.本实用新型还提供一种倾转旋翼，包括旋翼、旋翼驱动装置和上述任一项所述的
倾转机构；其中，所述旋翼驱动装置的底座与所述倾转机构的待倾转底座固定连接；所述旋翼驱动装置和所述旋翼在所述倾转机构的作用下，相对于机体倾转和锁定。
13.在本实用新型倾转旋翼一示例中，所述机体结构包括蒙皮和设置于所述蒙皮内的横梁，所述旋转驱动装置的定子与所述横梁固定连接。
14.在本实用新型倾转旋翼一示例中，所述横梁上设有倾转机构安装座加强结构。
15.本实用新型还提供一种飞行器，包括机身、机翼和上述任一项所述的倾转旋翼。
16.本实用新型倾转机构能够实现待倾转底座相对于第一铰接轴的原位转动和锁定，旋转驱动装置的行程短，时效性强，并且整个机构的机构链短，铰链数量少，机构摩擦力小，卡滞概率低，可靠性高。同时本实用新型倾转机构通用性强，能够适用于多类型尺寸的待倾转零部件。另外本实用新型原位倾转机构的结构相对简单、装配效率高、传力直接，且自带自锁功能，提高机构的安全性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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的附图。
18.图1为本实用新型倾转旋翼一示例的三维结构示意图；
19.图2为本实用新型倾转旋翼一示例的三维爆炸图；
20.图3为本实用新型倾转旋翼一示例旋翼在水平位的结构示意图；
21.图4为本实用新型倾转旋翼一示例旋翼倾转到位后的主视图；
22.图5为本实用新型倾转旋翼另一示例的三维结构示意图；
23.图6为本实用新型倾转旋翼另一示例的三维爆炸图；
24.图7为本实用新型倾转旋翼另一示例旋翼在水平位的结构示意图；
25.图8为本实用新型倾转旋翼另一示例旋翼倾转到位后的主视图；
26.图9为本实用新型飞行器一示例的三维示意图。
27.元件标号说明：
28.100、倾转机构；101、第一铰接轴；102、第二铰接轴；103、第三铰接轴； 110、待倾转底座；111、底座本体；1111、第一固定座；1112、第二固定座；11121、第三铰接轴孔；112、支座；120、旋转驱动装置；130、摆杆；140、连接杆；200、机体；210、第一铰接轴安装座；211、第一铰接轴安装孔；220、旋转装置座；230、倾转机构安装座加强结构；231、第一加强筋；232、第二加强筋；233、边框加强筋；240、横梁；250、蒙皮；300、旋翼驱动装置；400、旋翼；500、飞行器；510、第一倾转旋翼；520、第二倾转旋翼。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况
下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
30.当实施例给出数值范围时，应理解，除非本实用新型另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本实用新型中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本实用新型的记载，还可以使用与本实用新型实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本实用新型。
31.须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
32.请参阅图1至图8，本实用新型提供一种倾转机构100，该倾转机构100 适用于飞行器，特别是电动垂直起降器(evtol)。所述倾转机构100能够在实现旋翼倾转功能的前提下，具有自锁能力，行程小，结构简单，传力直接等优点。并且该倾转机构100能够简化现有倾转机构的结构，实现旋翼绕第一铰接轴101的原位倾转。
33.该倾转机构100应用于飞行器500的机体200上，例如可以安装在电动垂直起降器的机臂上，用于实现旋翼400的倾转，或可以安装在电动垂直起降器的尾部，对应实现尾推的倾转。所述倾转机构100包括：待倾转底座110、旋转驱动装置120、摆杆130和连接杆140。所述待倾转底座110通过第一铰接轴 101转动安装在所述机体200上，并可绕第一铰接轴101转动。所述旋转驱动装置120的定子固定安装在所述机体200上，所述旋转驱动装置120的旋转输出端在设定角度范围内往复转动，以驱动倾转机构100倾转或复位。所述摆杆 130的一端与所述旋转驱动装置120的旋转输出端固定连接；所述连接杆140 的一端与所述摆杆130的另一端通过第二铰接轴102转动连接，所述连接杆140 的另一端与所述待倾转底座110通过第三铰接轴103转动连接；其中，在所述旋转驱动装置120驱动所述旋转输出端转动时，带动所述待倾转底座110绕所述第一铰接轴101转动；在所述旋转输出端相对于所述旋转驱动装置的定子锁定时，所述待倾转底座110相对所述机体200锁定。
34.在本实用新型中，旋转驱动装置120可以为具有自锁功能并能够实现旋转驱动的一切合适驱动结构，例如，具有自锁功能的电机、具有自锁功能的马达、电机与减速机的组合形式，本实施例中，旋转驱动装置120可以为一切合适的具有自锁功能的驱动结构，例如伺服电机、电机+蜗轮蜗杆类减速机，或电机加制动器的组合等。当然本领域技术人员也可以理解的是，本实用新型中，电机也可以为无自锁功能的电机，譬如外转子电机，而是通过本实用新型倾转机构以外的机械锁定结构实现，例如设置电磁插销，在机构到达设定位置后控制插销弹出对机构进行机械限位等或是配合现有机械锁紧结构实现待倾转底座110 在不同转动位置的锁定。当然需要说明的是，为了实现功能的集成化，所述倾转机构也可以包括上述可以另外配置的机械锁定结构。
35.请参阅图1和图2，在本实用新型倾转机构一实施例中，所述待倾转底座 110包括底座本体111，所述底座本体111上设置有第一固定座1111，所述第一固定座1111上固定安装有支座112；所述支座112通过紧固组件可拆卸固定安装在所述底座本体111上。所述支座112通过第一铰接轴101与所述机体200 转动连接。设置支座112可以适当加大待倾转底座
110与机体200之间的距离，减少待倾转底座110与机体200在倾转过程中的干涉，可以减小机体200上需要开设的避让缺口。
36.在本实用新型倾转机构100一实施例中，所述支座112和连接杆140上设置有减重孔(未示出)。减重孔的位置不受限定，减重孔可以在不影响强度的情况下，使各个连杆保持较轻的重量。当然本领域技术人员可以理解的是，也可以仅在所述支座112或连接杆140上设置减重孔。
37.本实用新型中，所述连接杆140背离所述摆杆130的一端与所述支座112 或所述底座本体111转动连接，从而实现待倾转底座110的绕第一铰接轴101 的转动。
38.请参阅图1至图4，在本实用新型一实施例中，所述待倾转底座110上设置有第二固定座1112，第一固定座1111和第二固定座1112分设于待倾转底座 110的两端，所述连接杆140背离所述摆杆130的一端与所述第二固定座1112 通过第三铰接轴103转动连接，且第三铰接轴103、第二铰接轴102、第一铰接轴101的轴线均相互平行。具体地，支座112上设置有第一铰接轴孔(未示出)，第一铰接轴孔贯通所述支座112，机体200内支座112两侧的横梁上分别设置有第一铰接轴安装座210，两个第一铰接轴安装座210上分别设置有第一铰接轴安装孔211，所述第一铰接轴101穿过所述第一铰接轴孔且两端分别插装在两横梁上的所述第一铰接轴安装孔211内，从而形成支座112与所述机体200 之间的可转动安装。所述第二固定座1112上设置有第三铰接轴孔11121，所述连接杆140上设置有第三铰接轴安装孔(未示出)，所述第三铰接轴103插装在所述第三铰接轴孔11121和所述第三铰接轴安装孔内，从而形成所述连接杆 140和所述底座本体111之间的可转动安装。
39.请参阅图3至图4，当旋转驱动装置120的旋转输出端逆时针转动时，摆杆130与旋转输出端做逆时针同步转动，摆杆130转动时带动连接杆140绕旋转输出端中心进行弧线运动，连接杆140通过第三铰接轴103推动待倾转底座 110转动，从而带动旋翼驱动装置300和旋翼400倾转至垂直位。需要说明的是，当需要将旋翼由垂直位倾转时水平位时，过程与上述过程相反，在此不再赘述。
40.请参阅图6，在本实用新型另外一实施例中，所述待倾转底座110上未设置第二固定座1112，所述连接杆140背离所述摆杆130的一端与所述支座112 通过第三铰接轴103转动连接。具体地，支座112上设置有第一铰接轴孔(未示出)和第四铰接轴孔1121，第一铰接轴孔和第四铰接轴孔1121贯通所述支座112，且轴线相互平行，机体200内支座112两侧的横梁上分别设置有第一铰接轴安装座210，两个第一铰接轴安装座210上分别设置有第一铰接轴安装孔211，所述第一铰接轴101穿过所述第一铰接轴孔且两端分别插装在两横梁上的所述第一铰接轴安装孔211内，从而形成支座112与所述机体200之间的可转动安装。所述连接杆140上设置有第三铰接轴安装孔141，所述第三铰接轴103插装在所述第三铰接轴孔1121和所述第三铰接轴安装孔141内，从而形成所述连接杆140和所述支座112之间的可转动安装。
41.当旋转驱动装置120的旋转输出端逆时针转动时，摆杆130与旋转输出端做逆时针同步转动，摆杆130转动时带动连接杆140绕旋转输出端中心进行弧线运动，连接杆140通过第三铰接轴103推动支座112-逆时针转动，同时带动与支座112固连的待倾转底座110逆时针旋转，从而带动旋翼驱动装置300和旋翼400倾转至垂直位。需要说明的是，当需要将旋翼由垂直位倾转时水平位时，过程与上述过程相反，在此不再赘述。
42.请参阅图1至图8，本实用新型还提供一种倾转旋翼，该倾转旋翼400包括旋翼400、旋翼驱动装置300和上述任一项所述的倾转机构100；所述旋翼 400安装在所述旋翼驱动装置300的输出轴上，并随所述输出轴转动，所述旋翼400的前端设置有整流罩(未标记)，其中，所述旋翼驱动装置300的底座与所述倾转机构100的待倾转底座110固定连接；所述旋翼驱动装置300和所述旋翼400在所述倾转机构100的作用下，相对于机体200倾转和锁定。
43.请参阅图1和图9，在本实用新型倾转旋翼一实施例中，所述机体200结构为机臂，所述机臂安装在飞行器500的机翼上，机臂包括蒙皮250和设置于所述蒙皮内的横梁240；所述倾转旋翼400安装在机臂的端部，所述支座112 通过第一铰接轴101转动安装在所述横梁240上，所述旋转驱动装置120的定子也固定安装在机臂内的横梁240上。
44.而在本实用新型另外一实施例中，倾转旋翼400也作为可倾转的尾推旋翼 400安装在飞行器500的机身尾部，此种情况下，所述支座112转动安装在机身尾部的蒙皮250或横梁240上，所述旋转驱动装置120的定子固定安装在机身尾部内的蒙皮250或横梁240上。所述旋翼驱动装置300的底部安装在待倾转底座110上，所述旋翼驱动装置300和旋翼400在所述旋转驱动装置120的作用下，相对于所述机翼或所述机尾倾转和锁定。
45.在本实用新型倾转旋翼一实施例中，所述横梁包括第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和第二横梁平行设置，所述第一铰接轴101两端分别安装在所述第一横梁和第二横梁上，所述旋转驱动装置120的定子固定安装在第一横梁或第二横梁上。这种结构可以使倾转作用力均匀的传递给两个横梁，有利于受力分散。
46.在本实用新型倾转旋翼一实施例中，所述横梁上设有第一铰接轴安装座 210和旋转装置座220，所述横梁上设置有倾转机构安装座加强结构230。所述倾转机构安装座加强结构230包括第一加强筋231、第二加强筋232和边框加强筋233，所述第一加强筋231的一端与第一铰接轴安装座210相连，所述第一加强筋231的另一端和所述旋转装置座220相连。所述边框加强筋233沿垂直于第一横梁或第二横梁表面的方向凸起，且所述凸起沿在所述第一横梁或第二横梁的边缘延伸。所述第二加强筋232连接所述第一铰接轴安装座210与所述边框加强筋233，通过这种设置方式可以使第一铰接轴安装座210、旋转装置座220、横梁边框之间形成一加强筋传力通道，能够较大提升横梁的承载能力。需要说明的是，本实施例中横梁也可由变形为其他结构形式，且数量可以但不限于2个，布置位置同样可根据变形的结构形式进行调整。
47.考虑到本实用主要应用在飞行器领域，并用于驱动旋翼400在水平位与竖直位之间切换，在本实用新型倾转机构一实施例中，所述旋转驱动装置120驱动所述待倾转底座110在水平位与竖直位之间切换。但本领域技术人员可以理解的是，本实用新型中的倾转机构100的倾转角度不以水平位与竖直位为限。
48.请参阅图9，本实用新型还提供一种飞行器500，飞行器类型不限，本实施例中飞行器500为电动垂直起降器，飞行器500包括机身、机翼、相关动力系统、控制系统，该飞行器500还包括上述任一项所述的倾转旋翼400。倾转旋翼400的安装位置不受限定，可以安装在机臂和/或机翼和/或尾翼上，本实施例中，飞行器500包括第一倾转旋翼510和多个第二倾转旋翼520，多个第二倾转旋翼520对称安装在机身两侧的机臂上，所述第一倾转旋翼510安装在所述机身的尾部，形成具有倾转功能的尾推结构。
49.本实用新型倾转机构能够实现待倾转底座相对于第一铰接轴的原位转动和锁定，
旋转驱动装置的行程短，时效性强，并且整个机构的机构链短，铰链数量少，机构摩擦力小，卡滞概率低，可靠性高。同时本实用新型倾转机构通用性强，能够适用于多类型尺寸的待倾转零部件。另外本实用新型倾转机构的结构相对简单、装配效率高、传力直接，且自带自锁功能，提高机构的安全性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。