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一种开放式桨距调节机构、旋翼及飞行器发明专利

更新时间:2024-11-01
一种开放式桨距调节机构、旋翼及飞行器发明专利 专利申请类型:发明专利;
地区:江西-南昌;
源自:南昌高价值专利检索信息库;

专利名称:一种开放式桨距调节机构、旋翼及飞行器

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202410191713.4

专利申请(专利权)人:南昌三瑞智能科技股份有限公司
权利人地址:江西省南昌市南昌高新技术产业开发区天祥北大道888号D栋制造中心

专利发明(设计)人:吴奇才,吴敏,杨金伟

专利摘要:本发明提供了一种开放式桨距调节机构、旋翼及飞行器,其中开放式桨距调节机构包括中联座、至少一对相对设置的桨夹、驱动组件,中联座的中部贯穿设置以形成一活动空间,桨夹转动连接于中联座上,驱动组件设置于中联座上,驱动组件包括驱动件、传动件、平移件,驱动件、传动件以及平移件依次传动连接,平移件的中部设于活动空间内且其两端延伸至活动空间外,驱动件用于通过传动件驱使平移件在活动空间内移动,平移件的两端分别与位于中联座相对两侧的桨夹限位活动连接,用于在其水平移动时限位推动桨夹旋转。本发明通过调节桨叶的桨距来改变旋翼上的桨叶的气动升力系数,进而达到改变飞行器升力的目的。

主权利要求:
1.一种开放式桨距调节机构,其特征在于,所述开放式桨距调节机构包括:
中联座,其中部贯穿设置以形成一活动空间;
至少一对相对设置的桨夹,所述桨夹转动连接于所述中联座上,所述桨夹上设有第一安装槽,所述第一安装槽内至少设有一个轴承;
驱动组件,设置于所述中联座上,所述驱动组件包括驱动件、传动件、平移件,所述驱动件、所述传动件以及所述平移件依次传动连接,所述平移件的中部设于所述活动空间内且其两端延伸至所述活动空间外,所述驱动件包括电机,所述传动件包括蜗杆,所述活动空间内还设置有限位板,所述限位板与所述蜗杆之间转动连接,所述限位板靠近所述桨夹的一侧均设有侧板,所述平移件滑动限位于两个所述侧板之间,所述侧板上设有转轴,所述轴承套设于所述转轴上,所述转轴上设有第二安装槽,所述第二安装槽内用于设置紧固件,所述电机的转轴与所述蜗杆的一端连接,以使所述平移件在所述活动空间内沿平行于所述蜗杆的轴向方向移动;所述平移件的两端分别与位于所述中联座相对两侧的所述桨夹限位活动连接,用于在其移动时限位推动所述桨夹旋转。
2.根据权利要求1所述的开放式桨距调节机构,其特征在于,所述开放式桨距调节机构还包括用于测量桨距的测量组件。
3.根据权利要求1所述的开放式桨距调节机构,其特征在于,所述平移件包括推移板,所述推移板的中部与所述蜗杆螺纹连接,由所述推移板的中部向所述活动空间的两端开口侧延伸出限位夹持部,所述桨夹上设置有与所述限位夹持部滑动配合的连接件。
4.根据权利要求3所述的开放式桨距调节机构,其特征在于,所述推移板的中部滑动限位于两个所述侧板之间。
5.根据权利要求2所述的开放式桨距调节机构,其特征在于,所述蜗杆位于所述活动空间内,所述限位板与所述中联座之间设有支座,所述蜗杆远离电机的一端转动连接于所述支座上。
6.根据权利要求5所述的开放式桨距调节机构,其特征在于,所述支座的内部设有一凹槽,所述蜗杆远离所述电机的一端延伸进所述凹槽内,所述测量组件包括位于所述凹槽内的磁铁和霍尔传感器,所述磁铁与所述蜗杆靠近所述支座的一端连接,所述霍尔传感器与所述磁铁相对间隔设置。
7.根据权利要求2所述的开放式桨距调节机构,其特征在于,所述测量组件包括设于所述桨夹上的一对电性连接且分隔设置的导电电极、薄膜电阻,所述中联座上设有一限位槽,所述薄膜电阻设于所述限位槽内且与所述导电电极一一对应,所述导电电极滑动设于所述限位槽内并抵压在对应的所述薄膜电阻的表面上。
8.一种旋翼,其特征在于,所述旋翼包括桨叶、如权利要求1至7任一项所述的开放式桨距调节机构,所述桨叶固接于所述桨夹上。
9.一种飞行器,其特征在于,应用了如权利要求8所述的旋翼。 说明书 : 一种开放式桨距调节机构、旋翼及飞行器技术领域[0001] 本发明涉及飞行器技术领域,特别涉及一种开放式桨距调节机构、旋翼及飞行器。背景技术[0002] 旋翼在旋转时可以产生使飞行器运动的升力,通过改变此升力的大小可以调整飞行器的飞行参数。[0003] 目前的飞行器主要是通过改变旋翼上的桨叶围绕旋翼轴线的旋转速度来改变升力,其中需要较大的升力就得提高旋翼的旋转速度,对应就需要提高动力装置的输出功率,同理减小动力装置的输出功率就可以减小升力,这就对动力装置的要求变高,例如需要较高的响应速度、输出功率范围可调且稳定。此外,在使用电动机和锂电池的飞行器中,由于锂电池能提供的能量有限,如果飞行器需要获取较大升力,就需要锂电池提供更多的能量,由此续航时间会相应缩短,导致应用范围受限。发明内容[0004] 基于此,本发明的目的是提供一种开放式桨距调节机构、旋翼及飞行器,通过调节桨叶的桨距来改变旋翼上的桨叶的气动升力系数,进而也可以达到改变飞行器升力的目的。[0005] 第一方面,本发明提供了一种开放式桨距调节机构,包括中联座、至少一对相对设置的桨夹、驱动组件,中联座的中部贯穿设置以形成一活动空间,桨夹转动连接于中联座上,桨夹上设有第一安装槽,第一安装槽内至少设有一个轴承,驱动组件设置于中联座上,驱动组件包括驱动件、传动件、平移件,驱动件、传动件以及平移件依次传动连接,平移件的中部设于活动空间内且其两端延伸至活动空间外,驱动件包括电机,传动件包括蜗杆,活动空间内还设置有限位板,限位板与蜗杆之间转动连接,限位板靠近桨夹的一侧均设有侧板,平移件滑动限位于两个侧板之间,侧板上设有转轴,轴承套设于转轴上,转轴上设有第二安装槽,第二安装槽内用于设置紧固件,电机的转轴与蜗杆的一端连接,以使平移件在活动空间内沿平行于蜗杆的轴向方向移动,平移件的两端分别与位于中联座相对两侧的桨夹限位活动连接,用于在其移动时限位推动桨夹旋转。[0006] 本发明具有以下有益效果:通过设置由驱动件、传动件以及平移件依次传动连接组成的驱动组件,可以带动桨夹旋转,进而带动固设与桨夹上的桨叶旋转,从而实现调节桨叶桨距的功能。[0007] 另外,根据本发明上述的开放式桨距调节机构,还可以具有如下附加的技术特征:[0008] 进一步地,开放式桨距调节机构还包括用于测量桨距的测量组件。[0009] 进一步地,平移件包括推移板,推移板的中部与蜗杆螺纹连接,由推移板的中部向活动空间的两端开口侧延伸出限位夹持部,桨夹上设置有与限位夹持部滑动配合的连接件。[0010] 进一步地,推移板的中部滑动限位于两个侧板之间。[0011] 进一步地,蜗杆位于所述活动空间内,限位板与中联座之间设有支座,蜗杆远离电机的一端转动连接于支座上。[0012] 进一步地,支座的内部设有一凹槽,蜗杆远离电机的一端延伸进凹槽内,测量组件包括位于凹槽内的磁铁和霍尔传感器,磁铁与蜗杆靠近支座的一端连接,霍尔传感器与磁铁相对间隔设置。[0013] 进一步地,测量组件包括设于桨夹上的一对电性连接且分隔设置的导电电极、薄膜电阻,中联座上设有一限位槽,薄膜电阻设于限位槽内且与导电电极一一对应,导电电极滑动设于限位槽内并抵压在对应的薄膜电阻的表面上。[0014] 第二方面,基于同一发明构思,本发明还提供了一种旋翼,旋翼包括桨叶、前述的开放式桨距调节机构,桨叶固接于桨夹上。[0015] 第三方面,基于同一发明构思,本发明还提供了一种飞行器,应用了前述的旋翼。附图说明[0016] 图1为本发明实施例的旋翼的结构示意图;[0017] 图2为图1中的实施例A处的局部放大图;[0018] 图3为本发明实施例的开放式桨距调节机构的俯视图;[0019] 图4为本发明实施例的开放式桨距调节机构人工变距对应的结构示意图;[0020] 图5为本发明实施例的开放式桨距调节机构的立体剖分图;[0021] 图6为本发明实施例的开放式桨距调节机构的侧视图;[0022] 图7为图6中的实施例B处的局部放大图;[0023] 主要元件符号说明:[0024] 中联座 100 活动空间 110限位槽 120 桨夹 200连接件 210 第一安装槽 220轴承 230 驱动组件 300驱动件 310 传动件 320平移件 330 限位夹持部 331桨叶 400 限位板 500侧板 510 转轴 511第二安装槽 512 紧固件 513垫片 514 支座 600凹槽 610 磁铁 710霍尔传感器 720 导电电极 810薄膜电阻 820 [0025] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式[0026] 为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。[0027] 需要说明的是,当元件被称为“固接于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。[0028] 除非另有定义,本文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。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/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。[0029] 请参阅图2至图7,所示为本发明实施例中的开放式桨距调节机构,包括中联座100、至少一对桨夹200、驱动组件300。其中,中联座100的中间部分镂空设置,镂空区域形成一个可供零部件活动的活动空间110,相对于中联座100的前后侧,活动空间110的两侧开口设置。桨夹200转动连接于中联座100的左右侧且相对设置,即桨夹200可以相对中联座100旋转。[0030] 驱动组件300设置于中联座100上,用于驱动桨夹200相对中联座100旋转。具体地,驱动组件300包括驱动件310、传动件320、平移件330,驱动件310、传动件320以及平移件330依次传动连接,由此驱动件310产生的驱动力传递给传动件320,传递件320将此驱动力转换成驱使平移件330上下移动的作用力。[0031] 平移件330的中部设置在活动空间110内,平移件330相对的两端延伸至活动空间110外,即平移件330的前端延伸至活动空间100前侧外部的空间,平移件330的后端延伸至活动空间100后侧外部的空间。平移件330延伸出活动空间110的相对的两端分别与位于中联座100左右两侧的桨夹200限位活动连接,当平移件330在活动空间110内上下移动时,由于平移件330与桨夹200之间始终处于限位状态且活动连接,这样在平移件330上下移动时可以推动桨夹200正反旋转,而桨夹200的旋转可以带动安装于其上的桨叶400进行旋转,从而实现改变桨叶400的桨距的目的。此处需要解释的是,桨距是指桨叶剖面弦线与桨盘平面(桨尖轨迹平面)之间的夹角。[0032] 可以理解的是,在一些共轴多桨的飞行器中,为了同步改变这些桨叶400的桨距,可以在中联座100的左右侧设置多对相对设置的桨夹200,同时对应设置相应数量的平移件330,这些平移件330与传动件320传动连接,当然需要保证这些安装于桨夹200上的桨叶400在旋转时相互之间不发生干扰。[0033] 在一些可选的实施例中,如图5‑7所示,开放式桨距调节机构还包括用于测量桨距的测量组件。本实施例中,通过设置测量组件,可以相对准确地获取当前的桨距值,以此可以借助于获取的桨夹100的旋转角度值,判断测量组件是否工作正常。而且,还可以根据获取的桨夹100的旋转角度值,并以此作为参考将桨夹100调整至需要的角度,以此提高调节桨距的自动化程度。[0034] 在一些可选的实施例中,如图2、3、5、6所示,驱动件310包括电机,传动件320包括蜗杆,电机的转轴与蜗杆的一端连接,蜗杆推动平移件330上下移动。当电机旋转时,电机会带动蜗杆同步旋转,蜗杆的旋转推动平移件330上下移动。本实施例中,电机可以选择步进电机,因为步进电机可以实现精准的位置控制,而且还能够实现瞬间的启动和停止,这对于控制平移件330的位置精度非常有用。[0035] 在一些可选的实施例中,如图4所示,驱动件310也可以是外界施力物体,例如操作人员的手,此时可以在蜗杆的一端设置螺丝孔,操作人员通过螺丝刀施加扭矩于螺丝孔内,进而带动蜗杆转动,蜗杆进而推动平移件330在活动空间100内沿平行于其轴向方向移动,最后带动安装于桨夹200上的桨叶400进行旋转,同样可以实现改变桨叶桨距的目的。[0036] 在一些可选的实施例中,如果飞行器对桨距的调节精度要求不是很高,驱动件310还可以选择内燃机,通过内燃机旋转的输出轴带动蜗杆转动,蜗杆进而推动平移件330在活动空间100内沿平行于其轴向方向移动,最后带动安装于桨夹200上的桨叶400进行旋转,同样可以实现改变桨叶桨距的目的。[0037] 在一些可选的实施例中,如图2‑6所示,平移件330包括推移板,推移板的中部与蜗杆螺纹连接,这样当蜗杆旋转时,可以带动推移板整体沿平行于蜗杆的轴向方向移动。推移板的两端由活动空间100的两端开口侧延伸出去,并在延伸出的部分设有限位夹持部331,桨夹200上设置有与限位夹持部331滑动配合的连接件210。示例性地,限位夹持部331为一U型的凹槽,连接件210为一阶梯状的轴杆,轴杆的粗段的尺寸大于凹槽的宽度,轴杆的细段的尺寸小于等于凹槽的宽度,为了方便装配和滑动,优选地轴杆的细段的尺寸小于凹槽的宽度。此外,由于推移板上下移动,而轴杆旋转运动,因此为了在轴杆转动过程中防止其从凹槽内移出,还需保证凹槽具有一定的深度。此外,可以将限位夹持部331设置成倾斜状的,并向轴杆侧倾斜,如此凹槽的侧壁的宽度无需设置成较大数值,因为此时凹槽的侧壁与轴杆的接触长度大于凹槽的侧壁宽度,而且轴杆整体长度无需设置得较长。[0038] 在蜗杆旋转带动推移板水平平移的过程中,为了防止推移板水平转动,在一些可选的实施例中,如图2、5所示,活动空间110内还设置有限位板500,限位板500的左右侧与桨夹200转动连接,限位板500的底部与蜗杆转动连接,限位板500靠近桨夹200的一侧均设有侧板510,推移板中部的左右侧边分别与两个侧板510的内侧表面滑动接触。为了实现限位板500与桨夹200之间转动连接,在桨夹200的内部设有第一安装槽220,第一安装槽220内至少设有一个轴承230,对应地侧板510设有向第一安装槽220内延伸的转轴511,转轴511插接在轴承230内。由于蜗杆对限位板500具有限位作用,因此此时限位板500固定不动,而桨夹200可以相对转轴511旋转。进一步地为了固定桨夹200和限位板500,在转轴511内部设有第二安装槽512,通过在第二安装槽512内安装紧固件513就可以实现固定功能,例如沉头螺丝。更进一步地,为了防止紧固件513松动,在第二安装槽512与紧固件513之间设有垫片514。[0039] 在一些可选的实施例中,如图2、5所示,蜗杆位于活动空间110内,为了防止蜗杆转动时发生径向窜动,进而影响桨距的调节精度,在限位板500与中联座100之间设有支座600,蜗杆的另一端转动连接于支座600上,这样通过固定蜗杆的上下两端可以使其转动时更加稳定。[0040] 在一些可选的实施例中,如图5所示,支座600的内部设有一凹槽610,蜗杆远离电机的一端延伸进凹槽610内,测量组件包括位于凹槽内的磁铁710和霍尔传感器720,磁铁与蜗杆靠近支座的一端连接,霍尔传感器与磁铁相对间隔设置。以下详细说明本实施例中的霍尔传感器测量角度的原理:当电机驱动蜗杆旋转时,固接于蜗杆底部端部的霍尔传感器720的磁铁也会跟着旋转,由于磁铁710会产生磁场,而霍尔传感器720则会检测到这个磁场,根据霍尔效应霍尔传感器720会产生电压,该电压的大小与磁铁710旋转的角度成正比,因此测量该电压就可以获取蜗杆的旋转角度,进而根据蜗杆的旋转角度和螺距计算平移件330平移位移,再根据平移位移计算桨夹200的旋转角度,由此获取到比较精确的桨距值。[0041] 在一些可选的实施例中,如图7所示,测量组件包括设于桨夹200上的一对电性连接且分隔设置的导电电极810、一对薄膜电阻820,中联座100上设有一限位槽120,两个薄膜电阻820均设于限位槽120内且分隔设置,导电电极810滑动设于限位槽120内,并且每一个导电电极810抵压在对应的薄膜电阻820的表面上。当平移件330水平移动时,导电电极810跟着平移件330同步移动,这样导电电极810在限位槽120内移动并在薄膜电阻820表面上滑动。其中可能的电气连接关系如下:其中一个薄膜电阻820接正负极性电压,两个电性连接的导电电极810分别滑动接触在两个薄膜电阻820上,此时在另一个薄膜电阻820引出测量引脚,通过测量测量引脚的电压就可以通过计算获得平移件330的平移位移,再根据平移位移计算桨夹200的旋转角度,由此获取到比较精确的桨距值。[0042] 此外,本发明还提供了一种旋翼,如图1所示,旋翼包括桨叶400、前述的密封式桨距调节机构,桨叶400固接于桨夹200上。[0043] 此外,本发明还提供了一种飞行器,应用了前述的旋翼。[0044] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0045] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

专利地区:江西

专利申请日期:2024-02-21

专利公开日期:2024-09-03

专利公告号:CN118025477B


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