一种原位倾转机构、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，具体涉及一种原位倾转机构、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，普遍具有零件数量多，铰链数多，电动推杆行程大等特点。倾转机构零件数量多将导致装配难度大且容错率低，铰链数多将增加机构卡滞概率，降低机构的稳定性，电动推杆行程大则不利于动力装置选型。针对现有技术的不足，需要提供一种新型的原位倾转机构、倾转旋翼和飞行器。


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原位倾转机构、倾转旋翼和飞行器，以简化现有倾转机构的结构，实现旋翼的原位倾转。
5.为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种原位倾转机构，应用于飞行器，所述原位倾转机构包括：待倾转底座、直线移动驱动装置；所述待倾转底座转动安装在所述飞行器的机体上，并绕第一转轴转动；所述直线移动驱动装置的座体转动安装在所述机体上，所述直线移动驱动装置的驱动端与所述待倾转底座转动连接；其中，在所述直线移动驱动装置驱动所述驱动端直线往复移动时，带动所述待倾转底座绕所述第一转轴转动；在所述驱动端相对于所述座体锁定时，所述待倾转底座相对所述机体锁定。
6.在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述直线移动驱动装置为具有自锁特性的电动推杆。
7.在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述待倾转底座通过第一连杆转动安装在所述机体上，所述第一连杆的一端与所述待倾转底座固定连接，所述第一连杆的另一端与所述机体转动连接。
8.在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述待倾转底座通过第二连杆与所述驱动端转动连接；所述第二连杆的一端与所述待倾转底座固定连接，所述第二连杆的另一端与所述驱动端转动连接。
9.在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述第一连杆和/或第二连杆上设置有减重孔。
10.在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述直线移动驱动装置驱动所述待倾转底座在水平位与竖直位之间切换。
11.在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原位倾转机构；其中，所述旋翼驱动装置的底座与所述原位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原位倾转机构的作用下，相对于机体倾转和锁
定。
12.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，所述直线移动驱动装置的座体与所述横梁转动连接。
13.在本实用新型倾转旋翼一示例中，所述横梁包括第一横梁、第二横梁和连接件，所述第一横梁和第二横梁平行设置，所述连接件设置于所述第一横梁和第二横梁之间，且所述连接件的两侧分别与所述第一横梁和所述第二横梁固定连接，所述直线移动驱动装置的座体转动连接在所述连接件上。
14.本实用新型还提供一种飞行器，该飞行器包括机身、机翼和上述任一项所述的倾转旋翼。
15.本实用新型原位倾转机构能够实现待倾转底座相对于第一转轴的原位转动和锁定，直线移动驱动装置的行程短，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。同时本实用新型原位倾转机构通用性强，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
16.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。
17.图1为本实用新型原位倾转机构一示例的三维结构示意图；
18.图2为本实用新型原位倾转机构一示例在未倾转状态下的主视图；
19.图3为本实用新型原位倾转机构一示例在倾转过程中的主视图；
20.图4为本实用新型原位倾转机构一示例在倾转到位后的主视图；
21.图5为本实用新型倾转旋翼一示例的剖面三维示意图；
22.图6为本实用新型倾转旋翼一示例在未倾转状态下的主视图；
23.图7为本实用新型倾转旋翼一示例在倾转过程中的主视图；
24.图8为本实用新型倾转旋翼一示例在倾转到位后的主视图；
25.图9为本实用新型倾转旋翼一示例在巡航位的三维示意图；
26.图10为本实用新型倾转旋翼一示例在垂直起飞位的三维示意图；
27.图11为本实用新型飞行器一示例的三维示意图。
28.元件标号说明：
29.100、待倾转底座；110、第一固定座；120、第二固定座；130、第一螺栓组件；140、第二螺栓组件；150、第二连杆；151、第一杆体；152、第二杆体；160、第一连杆；161、第三杆体；162、第四杆体；200、直线移动驱动装置；210、座体；220、驱动端；230、第二转轴；240、第三转轴；300、机体；310、第一底座；311、第一转轴；320、第二底座；330、蒙皮；340、连接件；350、横梁；400、旋翼驱动装置；500、旋翼；600、飞行器；610、第一倾转旋翼；620、第二倾转旋翼。
具体实施方式
30.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。
31.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。
32.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。
33.本实用新型首先提供一种原位倾转机构，该原位倾转机构适用于飞行器，特别是电动垂直起降器(evtol)。所述原位倾转机构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。并且能够简化现有倾转机构的结构，实现旋翼绕第一转轴的原位倾转。
34.请参阅图1至图5，该原位倾转机构，应用于飞行器600的机体300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500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。所述机体300上固定安装有第一底座310和第二底座320，所述原位倾转机构包括：待倾转底座100、直线移动驱动装置200；所述待倾转底座100通过第一转轴311转动安装在第一底座310上，并绕第一转轴311转动；所述直线移动驱动装置200的座体210通过第二转轴230转动安装在第二底座320上，所述直线移动驱动装置200的驱动端220通过第三转轴240与所述待倾转底座100转动连接；其中，在所述直线移动驱动装置200驱动所述驱动端220直线往复移动时，带动所述待倾转底座100绕所述第一转轴311转动；在所述驱动端220相对于所述座体210锁定时，所述待倾转底座100相对所述机体300锁定。
35.本实用新型中的直线移动驱动装置可以为具有自锁特性的一切合适直线驱动结构形式，例如电机与丝杠组件的组合、气缸、液压缸等，在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述直线移动驱动装置200为具有自锁特性的电动推杆。原位倾转机构将电动推杆的直线驱动转换为旋转运动，实现待倾转座体210的倾转。本实用新型原位倾转机构结构简单，连杆数量少，可以选取行程较短的电动推杆，这样待倾转底座100倾转到位的时间也会大大缩短。另外电动推杆能实现倾转机构无级变速，且具有自锁能力，当机构在运作过程中暂停时，能将机构进行锁定，保证机构的安全。
36.请参阅图1至图4，在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述待倾转底座100通过第一连杆160转动安装在所述机体300的第一底座310上，所述待倾转底座100上设置有第一固定座110；所述第一固定座110通过第一螺栓组件130固定安装在所述待倾转底座100上；
所述第一连杆160的一端与所述第一固定座110固定连接，所述第一连杆160的另一端通过所述第一转轴311与所述第一底座310转动连接。
37.请参阅图1至图4，在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述待倾转底座100通过第二连杆150与所述驱动端220转动连接；所述待倾转底座100上设置有第二固定座120；所述第二固定座120通过第二螺栓组件140固定安装在所述待倾转底座100上；所述第二连杆150的一端与所述第二固定座120固定连接，所述第二连杆150的另一端通过第三转轴240与所述驱动端220转动连接。
38.请参阅图1，在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述第一连杆160包括平行设置的第三杆体161和第四杆体162，第三杆体161和第四杆体162设置有同轴的安装孔，所述第一底座310也设置有第一安装孔和第二安装孔，所述第一转轴311固定安装在所述第一底座310上，并依次从所述第一底座310上的第一安装孔、第三杆体161的安装孔、第四杆体162的安装孔、所述第一底座310上的第二安装孔中穿过，以使第一连杆160与第一底座310通过第一转轴311转动连接。所述第二连杆150包括平行设置的第一杆体151和第二杆体152，第一杆体151和第二杆体152设置有同轴的安装孔，所述驱动端220上也设置有安装孔；所述第三转轴240固定安装在所述第二连杆150上，并依次从第一杆体151的安装孔、驱动端220的安装孔、第二杆体152的安装孔穿过，以使第二连杆150与驱动端220通过第三转轴240转动连接。为了实现减重，在本实用新型一示例中，所述第一连杆160和/或第二连杆150上均设置有减重孔(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。
39.考虑到本实用主要应用在飞行器600领域，并用于驱动旋翼500在水平位(即旋翼轴线沿水平方向延伸的巡航状态)与竖直位(即旋翼轴线沿竖直方向延伸的垂起状态)之间切换，在本实用新型原位倾转机构一示例中，所述直线移动驱动装置200驱动所述待倾转底座100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，本实用新型中的原位倾转机构的倾转角度不以水平位与竖直位为限。
40.请参阅图5至图10，在本实用新型还提供一种倾转旋翼500，包括旋翼500、旋翼驱动装置400和上述任一项所述的原位倾转机构；所述旋翼500安装在所述旋翼驱动装置400的输出轴上，并随所述输出轴转动，所述旋翼500的前端设置有整流罩(未标记)，其中，所述旋翼驱动装置400的底座与所述原位倾转机构的待倾转底座100固定连接；所述旋翼驱动装置400和所述旋翼500在所述原位倾转机构的作用下，相对于机体300倾转和锁定。
41.在本实用新型倾转旋翼500一示例中，所述原位倾转机构的所述待倾转底座100通过第一转轴311转动安装在机体300的第一底座310上，例如安装在飞行器600的机臂的第一底座310上和/或飞行器600机翼的第一底座310上和/或飞行器600尾翼的第一底座310上，并绕第一转轴311转动；当然，本领域技术人员可以理解的是，本实用新型中也可以不设置第一底座310，而是通过第一转轴将待倾转底座100直接安装在两块平行的横梁间。所述直线移动驱动装置200的座体210通过第二转轴230转动安装在所述机体300上，所述直线移动驱动装置200的驱动端220通过第三转轴240与所述待倾转底座100转动连接，在所述直线移动驱动装置200驱动所述驱动端220直线往复移动时，带动所述待倾转底座100、旋翼驱动装置400、旋翼500一起绕所述第一转轴311转动；在所述驱动端220相对于所述座体210锁定时，所述待倾转底座100、旋翼驱动装置400、旋翼500相对所述机体300锁定。
42.在本实用新型倾转旋翼500一示例中，所述机体300结构为机臂，所述机臂安装在飞行器600的机翼上，机臂包括蒙皮330和设置于所述蒙皮330内的横梁350；所述倾转旋翼500安装在机臂的端部，其中所述第一底座310安装在所述横梁350上，所述直线移动驱动装置200的座体转动安装在机臂内的横梁350上。而在本实用新型另外一实施例中，倾转旋翼500作为可倾转的尾推旋翼500安装在飞行器600的机身尾部，则所述第一底座310安装在机身尾部的蒙皮330或横梁350上，所述直线移动驱动装置200的座体安装在机身尾部内的蒙皮330或横梁350上。所述旋翼驱动装置400的底部安装在待倾转座体210上，所述旋翼驱动装置400和旋翼500在所述直线移动驱动装置200的作用下，相对于所述机翼或所述机尾倾转和锁定。
43.在本实用新型倾转旋翼500一示例中，所述横梁350包括第一横梁(未标示)、第二横梁(未标示)和连接件340，所述第一横梁和第二横梁平行设置，所述连接件340设置于所述第一横梁和第二横梁之间，且所述连接件340的两侧分别与所述第一横梁和所述第二横梁固定连接，连接件340上设有减重孔(未标示)，所述直线移动驱动装置200的座体通过第二底座320转动连接在所述连接件340上。这种结构可以使倾转作用力均匀的传递给两个横梁350，有利于受力分散。
44.请参阅图11，本实用新型还提供一种飞行器600，飞行器600类型不限，本实施例中飞行器600为垂直起降器，飞行器600包括机身、机翼、相关动力系统、控制系统，还包括上述任一项所述的倾转旋翼500。倾转旋翼500的安装位置不受限定，可以安装在机臂和/或机尾上，本实施例中，飞行器600包括第一倾转旋翼610和多个第二倾转旋翼620，多个第二倾转旋翼620对称安装在机身两侧的机臂上，所述第一倾转旋翼610安装在所述机身的尾部，形成具有倾转功能的尾推结构。
45.本实用新型原位倾转机构能够实现待倾转底座相对于第一转轴的原位转动和锁定，直线移动驱动装置的行程短，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。同时本实用新型原位倾转机构通用性强，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。
46.进一步地，本实用新型提供的原位倾转机构，选用具有自锁特性的电动推杆作为动力装置。所选电动推杆的行程短，旋翼倾转到位的时间短，且推杆所需最大推、拉力均在合理范围内，利于成品选型，另外本实用新型中所选电动推杆具有自锁能力，保证倾转机构在倾转过程中的安全性。
47.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。