本實用新型涉及一種飛行器，具體涉及一種設(shè)有傾轉(zhuǎn)旋翼的飛行汽車。

背景技術(shù)：

嵌入式技術(shù)的發(fā)展使得四軸飛行器日漸成熟，而近幾年，各種無人機(jī)紛紛面市為未來空中汽車的實現(xiàn)提供了大量研究基礎(chǔ)。現(xiàn)有四軸飛行器普遍存在穩(wěn)定性問題，其水平穩(wěn)定性不足的原因多數(shù)是因為采用單個螺旋槳。四軸飛行器往往通過控制各個螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度，從四個方向的上升速度上控制整個飛行器的平衡，因此在調(diào)整平衡過程中四個方向螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度可能存在差異，而因此所造成飛行器整體各個方向上受到的扭力矩也有所不同，若應(yīng)用于飛行汽車上，則可能造成車內(nèi)乘客感覺車子在朝不同方向晃動。

另一方面，飛行器在飛行過程中需要改變方向，現(xiàn)有飛行器多通過調(diào)整不同螺旋槳的速度，基于重力與推進(jìn)力合力讓飛行器機(jī)身處于不同傾斜狀態(tài)來使其朝不同方向飛行，而當(dāng)需要加速度較高時，傾角也將較大，若應(yīng)用于飛行汽車上，則可能造成乘客有俯沖與后仰等感覺，使用體驗大打折扣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有四軸飛行器飛行時不能時刻保持機(jī)身水平穩(wěn)定的不足，提供一種基于雙螺旋槳及傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)，保證飛行過程中具有較高穩(wěn)定性的飛行汽車。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)解決方案是：

一種設(shè)有傾轉(zhuǎn)旋翼的飛行汽車，包括車架、車橋、懸架、車輪和動力系統(tǒng)，車橋通過懸架與車架連接，其車橋上還設(shè)有四個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)，每兩個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)組成一對，分別分布在飛行汽車的前后兩端，每個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)都設(shè)有上下對稱分布且旋轉(zhuǎn)方向相反兩個螺旋槳，螺旋槳通過可相對車橋進(jìn)行轉(zhuǎn)動的旋翼軸連接在傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)的旋翼傳動機(jī)構(gòu)上，每個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)內(nèi)螺旋槳帶來的反向扭矩可相互抵消，提升了飛行汽車的穩(wěn)定性。

較佳的，飛行汽車還包括控制汽車轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向輪扇，轉(zhuǎn)向輪扇固定在車橋正中，利用轉(zhuǎn)向輪扇旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的反向扭矩牽引汽車在空中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

較佳的，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)包括外殼、第一電機(jī)、第一輸出軸、旋翼傳動機(jī)構(gòu)、兩個旋翼軸和兩個螺旋槳，第一電機(jī)固定連接在外殼上，第一電機(jī)通過第一輸出軸連接旋翼傳動機(jī)構(gòu)，螺旋槳分別通過一旋翼軸連接旋翼傳動機(jī)構(gòu)，第一電機(jī)通過旋翼傳動機(jī)構(gòu)同步控制兩個螺旋槳轉(zhuǎn)動。

較佳的，旋翼傳動機(jī)構(gòu)包括至少三個相互嚙合的錐形齒輪，錐形齒輪包括一個主動輪和兩個從動輪，主動輪與第一輸出軸固定連接，從動輪與旋翼軸固定連接。

較佳的，錐形齒輪通過固定架與軸承進(jìn)行固定安裝，兩個從動輪的錐面相對，主動輪設(shè)置在兩個從動輪之間并同時與兩個從動輪嚙合，主動輪通過兩端的輪齒帶動兩個從動輪分別朝不同方向旋轉(zhuǎn)。

較佳的，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)通過一固定在外殼外表面上的軸連接一帶動外殼轉(zhuǎn)動的第一飛輪，軸的中段通過軸承與車橋的固定架進(jìn)行活動連接，第一飛輪經(jīng)軸帶動傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動。

較佳的，第一飛輪通過連桿連接傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由連接傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一對所有傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)的旋翼軸進(jìn)行聯(lián)動控制。

較佳的，傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)、飛輪傳動機(jī)構(gòu)以及第二飛輪，第二電機(jī)經(jīng)飛輪傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動第二飛輪，第一飛輪和第二飛輪通過連桿連接。

采用上述方案后，由于本實用新型結(jié)合了四軸飛行器，傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)以及雙螺旋槳設(shè)計使得在飛行的過程中可以一直保持車身的水平穩(wěn)定，具體的：

1．采用雙螺旋槳設(shè)計可將每個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時給飛行汽車所帶來的反向扭矩在內(nèi)部就實現(xiàn)相互抵消，避免了因傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)間反向扭矩不同而造成飛行器內(nèi)部的震蕩；

2．采用傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)可以在車橋保持水平狀態(tài)下讓飛行器進(jìn)行上升、下降、加速、減速等運(yùn)行操作，提升飛行汽車飛行過程中的穩(wěn)定性體驗；

3．采用同一傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對所有的旋翼軸進(jìn)行聯(lián)動控制，保持各旋翼軸時刻平行，可以進(jìn)一步避免各旋翼軸方向不同而使得扭矩不平衡影響飛行汽車穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型俯視圖；

圖3是傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)示意圖；

圖4是傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)與車橋連接示意圖；

圖5是傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖；

圖6是傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)連接示意圖；

圖7是本實用新型垂直起降的飛行原理圖；

圖8是本實用新型水平直線飛行原理圖；

圖9是本實用新型的機(jī)械運(yùn)動簡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳述。

本實用新型所揭示的是一種設(shè)有傾轉(zhuǎn)旋翼的飛行汽車，如圖1-9所示，為本實用新型的較佳實施例，該飛行汽車包括車架、車橋、懸架、車輪和動力系統(tǒng)，其中，車橋通過懸架與車架連接，車架可選擇周邊式車架，飛行汽車可以同現(xiàn)有汽車一樣在陸地上通過車輪快速行駛。同時，如圖1-2所示，車橋上還設(shè)有四個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1及控制汽車轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向輪扇9，利用汽車動力系統(tǒng)中的電控單元直接控制四個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1的電機(jī)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)汽車克服重力在空中運(yùn)行；電控單元還可通過控制車橋上的電機(jī)及結(jié)合套，實現(xiàn)汽車空中或地面兩種運(yùn)行狀態(tài)間的快速切換，并由轉(zhuǎn)向輪扇9完成空中飛行過程中的方向控制。

具體的，如圖2所示，飛行汽車的每兩個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1組成一對，分別分布在飛行汽車的前后兩端，如圖3所示，每個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1均包括外殼11、第一電機(jī)12、第一輸出軸13、旋翼傳動機(jī)構(gòu)3、兩個旋翼軸14和兩個螺旋槳15。其中，第一電機(jī)12固定連接在外殼11上，第一電機(jī)12通過第一輸出軸13連接旋翼傳動機(jī)構(gòu)3。兩個螺旋槳15上下對稱分布且旋轉(zhuǎn)方向相反，每個螺旋槳15分別通過一旋翼軸14連接在傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1的旋翼傳動機(jī)構(gòu)3上。旋翼傳動機(jī)構(gòu)3包括至少三個相互嚙合的錐形齒輪，錐形齒輪包括一個主動輪31和兩個從動輪32，主動輪31與第一輸出軸13固定連接，從動輪32與旋翼軸14固定連接。錐形齒輪通過固定架與軸承進(jìn)行固定安裝，兩個從動輪32的錐面相對，主動輪31設(shè)置在兩個從動輪32之間并同時與兩個從動輪32嚙合。顯然，主動輪31可以帶動兩個從動輪32朝著不同方向轉(zhuǎn)動，通過旋翼傳動機(jī)構(gòu)3同步控制兩個螺旋槳15的轉(zhuǎn)動，使兩螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反，進(jìn)而使兩螺旋槳15旋轉(zhuǎn)時給飛行汽車所帶來的反向扭矩能相互抵消，提升汽車飛行穩(wěn)定性。

為進(jìn)一步保證車身運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)計旋翼軸14可相對車橋進(jìn)行轉(zhuǎn)動，如圖4所示，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1通過一固定在外殼11外表面上的軸4連接一第一飛輪5，軸4的中段通過軸承6與車橋的固定架41進(jìn)行活動連接。第一飛輪5可帶動外殼3轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動旋翼軸14相對車橋進(jìn)行轉(zhuǎn)動，該控制方式有別于現(xiàn)有將飛行器整體進(jìn)行傾斜，旋翼軸14的轉(zhuǎn)動可以保證飛行汽車在車橋保持水平的前提下進(jìn)行加減速控制。如圖5-6所示，第一飛輪5通過連桿7連接傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8。傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8包括第二電機(jī)81、飛輪傳動機(jī)構(gòu)82以及第二飛輪87，第二電機(jī)81經(jīng)飛輪傳動機(jī)構(gòu)82驅(qū)動第二飛輪87，具體的，飛輪傳動機(jī)構(gòu)82包括調(diào)節(jié)主動輪83和調(diào)節(jié)從動輪84，第二電機(jī)81可以通過一單向傳遞離合器85帶動調(diào)節(jié)主動輪83轉(zhuǎn)動，主動輪83通過驅(qū)動固定在第二驅(qū)動軸86上的從動輪84，帶動固定在第二驅(qū)動軸86兩端的兩個第二飛輪87同步轉(zhuǎn)動。由于每個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1的第一飛輪5均和第二飛輪87通過連桿7連接，因此傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8可同步調(diào)節(jié)所有的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)1由同一傾轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8進(jìn)行聯(lián)動控制，所有的旋翼軸14時刻保持平行，可以進(jìn)一步避免各旋翼軸14方向不同而使得扭矩不平衡影響飛行汽車穩(wěn)定性。

運(yùn)行時，如圖7所示，可以實現(xiàn)飛行汽車的垂直起飛，四個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)同時產(chǎn)生相同的豎直向上大小為F的推力，通過控制F大小實現(xiàn)飛行汽車的垂直升降，當(dāng)4*F > G 時汽車克服重力垂直上升，當(dāng)4F = G時汽車懸停在空中，當(dāng)4*F < G 時汽車垂直下降（G為汽車的整車重力）。

如圖8所示，可以實現(xiàn)飛行汽車的加速/減速運(yùn)行，通過改變旋翼軸與水平車橋間的夾角，讓四個傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)構(gòu)同時產(chǎn)生相同的與水平方向呈一定夾角a的推力F。將該力沿著飛行汽車水平運(yùn)動方向與豎直方向分解，得到方向沿汽車水平運(yùn)行方向大小為F1的力，以及方向沿豎直方向大小為F2的力。通過控制夾角a和推力F進(jìn)一步控制飛行汽車的空中運(yùn)行。例如，當(dāng)F方向為汽車前進(jìn)方向斜上方時，可控制F2讓其在前進(jìn)過程中改變飛行高度，當(dāng)F2 < G時汽車傾斜向下飛行，當(dāng)F2 = G時汽車等高度水平飛行，當(dāng)F2 > G 時汽車傾斜向上飛行；控制F1讓其在飛行過程中改變飛行速度，當(dāng)F1 > Fw 時汽車加速向前飛行，當(dāng)F1 = Fw 時汽車勻速飛行，當(dāng)F1 < Fw 時汽車減速飛行（Fw為汽車前進(jìn)方向的風(fēng)阻）。

而飛行汽車在空中的轉(zhuǎn)向主要通過轉(zhuǎn)向輪扇來控制其方向，轉(zhuǎn)向輪扇往往固定在車橋正中，利用轉(zhuǎn)向輪扇所產(chǎn)生的反向扭力矩來控制汽車在空中進(jìn)行穩(wěn)定轉(zhuǎn)向。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪扇順時針轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生逆時針方向的反扭矩，在此扭矩的作用下車身就完成了向左側(cè)的轉(zhuǎn)向，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪扇逆時針旋轉(zhuǎn)時，就會產(chǎn)生順時針方向的方扭矩，在此力矩作用下車身完成向右側(cè)的轉(zhuǎn)向。

此外，飛行汽車還可以通過電控單元控制結(jié)合套2實現(xiàn)其在陸地行駛與在空中飛行兩種狀態(tài)的切換。如圖9所示，輸入軸21與大功率電機(jī)直接連接，大功率電機(jī)的輸出動力從輸入軸21輸入，結(jié)合套2正常狀態(tài)下處于中間位置，通過偏離中間位置可以分別開啟不同的運(yùn)行模式。當(dāng)汽車需要在陸地上行駛時，電控單元控制關(guān)閉第一電機(jī)、第二電機(jī)，同時將結(jié)合套2與左側(cè)結(jié)合，電控單元控制大功率電機(jī)通電，電機(jī)動力就經(jīng)過第一齒輪組22由輸入軸21傳遞到第一軸23上，第一軸23與汽車減速器相連，動力經(jīng)減速器傳到輪間差速器，最后傳到車輪驅(qū)動汽車前進(jìn)。當(dāng)汽車在空中運(yùn)行時，電控單元通過直接控制第一電機(jī)、第二電機(jī)驅(qū)動汽車空中運(yùn)動，而當(dāng)需要轉(zhuǎn)彎時，電控單元控制結(jié)合套2與右側(cè)結(jié)合，電控單元控制大功率電機(jī)通電，電機(jī)動力就經(jīng)過第二齒輪組24由輸入軸21傳遞到第二軸25上，再由第三齒輪組26傳遞到第三軸27上，最后經(jīng)由固定在軸27上的第四齒輪28傳遞到第五齒輪29，并帶動轉(zhuǎn)向輪扇轉(zhuǎn)動。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術(shù)范圍作任何限制，故但凡依本實用新型的權(quán)利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應(yīng)屬于本實用新型專利涵蓋的范圍之內(nèi)。