本發(fā)明屬于旋翼飛機(jī)設(shè)計(jì)，具體涉及到四旋翼飛行汽車的旋翼高效折疊與防護(hù)，特別涉及到一種適用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、飛行汽車為現(xiàn)代及未來交通提供了一種全新的出行方式，兼具空中飛行與地面行駛的功能，可以有效解決交通擁堵的問題。其中飛行汽車空中飛行功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠多旋翼機(jī)構(gòu)，垂直起降需要大尺寸的螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)提供升力，所以對其旋翼機(jī)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)對飛行汽車的安全性、可靠性和整體空間利用率有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)前的飛行汽車多采用四旋翼機(jī)構(gòu)，包括螺旋槳、驅(qū)動電機(jī)、支撐桿等，因載人飛車起飛重量大，需要多個大尺寸槳葉實(shí)現(xiàn)升力驅(qū)動，其槳葉及支撐桿尺寸較大，槳葉展開后整個旋翼機(jī)構(gòu)比車體占據(jù)空間還大，空間利用效率低。槳葉易被磕碰損壞，嚴(yán)重影響飛行汽車的安全性和可靠性。因此需要對旋翼機(jī)構(gòu)進(jìn)行精巧高效的設(shè)計(jì)，具有旋翼高效折疊和防護(hù)的作用。

2、現(xiàn)有的飛行汽車旋翼機(jī)構(gòu)大多是支撐桿和螺旋槳通過轉(zhuǎn)軸連接，槳葉為一體化設(shè)計(jì)，支撐桿和槳葉均不可折疊。少量設(shè)計(jì)中支撐桿可繞中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)折疊，但由于飛行汽車的槳葉尺寸和支撐桿尺寸較大，飛行汽車在地面停放階段，已有的折疊方法依然使得旋翼機(jī)構(gòu)比車體周向尺寸大，導(dǎo)致場地存放空間面臨較大挑戰(zhàn)。且現(xiàn)有的可折疊的旋翼機(jī)構(gòu)完全依賴控制系統(tǒng)，若控制系統(tǒng)發(fā)生故障，機(jī)構(gòu)折疊準(zhǔn)確性直接受到影響，甚至無法折疊。飛行汽車槳葉為復(fù)合材料，其抗沖擊性能差，且環(huán)境對其力學(xué)性能的影響較大，飛行汽車在停放階段，若發(fā)生碰撞或遇到雨雪天氣，槳葉的力學(xué)性能大大降低，會嚴(yán)重影響飛行汽車的安全性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種適用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括可折疊的支撐桿、可折疊的槳葉、驅(qū)動電機(jī)以及防護(hù)收納盒。通過發(fā)明中提出的二級調(diào)控折疊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)四軸八槳四旋翼結(jié)構(gòu)二次環(huán)抱式折疊，折疊機(jī)構(gòu)最終尺寸小于車體結(jié)構(gòu)，有效減小地面停放時空間占據(jù)位置。同時，折疊機(jī)構(gòu)巧妙設(shè)計(jì)限位滑塊，輔助控制系統(tǒng)或手動調(diào)節(jié)時準(zhǔn)確折疊。最后，折疊機(jī)構(gòu)還設(shè)計(jì)了雙層防護(hù)裝置，不僅實(shí)現(xiàn)槳葉的獨(dú)立防護(hù)，還合理設(shè)計(jì)布置了防護(hù)收納盒結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整體旋翼折疊機(jī)構(gòu)的防護(hù)和收納。發(fā)明既實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)小巧設(shè)計(jì)，提高飛行汽車空間利用率；又實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)多重防護(hù)，提高飛行汽車安全性與可靠性。

2、本發(fā)明主要解決的問題是現(xiàn)有飛行汽車地面停放時旋翼機(jī)構(gòu)占地面積大，地面空間利率用低和槳葉易發(fā)生碰損，影響飛行汽車安全性。為解決此問題，本發(fā)明提出一種適用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包含支撐桿、槳葉、驅(qū)動電機(jī)、防護(hù)收納盒等主要結(jié)構(gòu)，通過控制系統(tǒng)確定飛行汽車在地面停放后旋翼機(jī)構(gòu)的折疊，通過控制驅(qū)動逐步實(shí)現(xiàn)槳葉的折疊、支撐結(jié)構(gòu)的折疊，限位滑塊的設(shè)計(jì)確定折疊位置，最后形成旋翼機(jī)構(gòu)在車體頂部的環(huán)保式精準(zhǔn)折疊。支撐桿經(jīng)過本發(fā)明中的設(shè)計(jì)可以收納驅(qū)動電機(jī)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的防護(hù)。通過槳葉前緣橡膠覆蓋層設(shè)計(jì)、支撐桿上設(shè)計(jì)的槳葉專用防護(hù)裝置和機(jī)構(gòu)上的防護(hù)收納盒設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)旋翼機(jī)構(gòu)的多重防護(hù)和收納。

3、其主要內(nèi)容包括：

4、基于飛行調(diào)控的二級折疊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：

5、區(qū)別于當(dāng)前飛行汽車的旋翼機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及折疊形式，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種適用于飛行汽車的基于飛行調(diào)控的二級折疊機(jī)構(gòu)，通過飛行控制模塊和機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的作用，驅(qū)動四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)逐級耦合的二級折疊，有效解決了現(xiàn)有飛行汽車旋翼機(jī)構(gòu)停放階段占地空間大，空間利用率低的問題。基于飛行調(diào)控的四軸八槳二級折疊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式見圖1。

6、根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供一種用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)，由飛行調(diào)控模塊1、后支撐桿2、支撐桿驅(qū)動電機(jī)3、前支撐桿4、槳葉驅(qū)動電機(jī)5、連接接頭6、7槳葉組成；

7、其中，后支撐桿2有4只，前支撐桿4有4只，槳葉驅(qū)動電機(jī)5有4只，連接接頭6有8只，7槳葉有16片。

8、所述后支撐桿2為碳纖維材料，輕質(zhì)同時滿足高支撐性，連接飛行調(diào)控模塊1和前支撐桿4；

9、所述后支撐桿2靠近飛行調(diào)控模塊1一端的根部為實(shí)體結(jié)構(gòu)，保證支撐的剛度，其余部分為中空對稱的凹槽結(jié)構(gòu)，為可旋轉(zhuǎn)折疊的機(jī)構(gòu)和支撐桿驅(qū)動電機(jī)3的隱藏留置充足空間；

10、所述支撐桿驅(qū)動電機(jī)3為總線舵機(jī)，集成了驅(qū)動電機(jī)、減速齒輪組、控制信號接收的執(zhí)行器；

11、所述支撐桿驅(qū)動電機(jī)3輸出端通過轉(zhuǎn)軸與后支撐桿2連接，主要控制和驅(qū)動前支撐桿4的旋轉(zhuǎn)動作；

12、所述前支撐桿4為旋轉(zhuǎn)支臂，為h型圓桿結(jié)構(gòu)，包括兩個短桿4-2、4-3和一個長桿4-1；其中一個短桿與后支撐桿2相連，同時與支撐桿驅(qū)動電機(jī)輸出端相連接；另一個短桿與連接接頭6相連，同時與槳葉驅(qū)動電機(jī)5輸出端相連接；結(jié)構(gòu)見圖2。

13、所述前支撐桿4為為碳纖維材料，設(shè)計(jì)可滿足在保證結(jié)構(gòu)受載強(qiáng)度的同時，實(shí)現(xiàn)減重的效果；

14、所述槳葉驅(qū)動電機(jī)5為總線舵機(jī)，集成了驅(qū)動電機(jī)、減速齒輪組、控制信號接收的執(zhí)行器；

15、所述槳葉驅(qū)動電機(jī)5的出端通過轉(zhuǎn)軸與前支撐桿4一側(cè)的短桿連接，在短桿中部位置通過螺栓連接，控制和驅(qū)動7槳葉的旋轉(zhuǎn)動作；

16、所述7槳葉為分離式設(shè)計(jì)，每片槳葉通過槳葉連接軸與連接接頭6的耳片相連，可繞槳葉連接軸90度旋轉(zhuǎn)。

17、所述7槳葉為碳纖維復(fù)合材料，通過電機(jī)驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)為飛行汽車提供升力和推力。

18、所述連接接頭6中心有中心孔6-1，前支撐桿4的一側(cè)短桿通過中心孔6-1與6連接接頭連接，連接接頭6可繞前支撐桿4的一側(cè)短桿360度旋轉(zhuǎn)；

19、所述連接接頭6設(shè)有兩個耳片6-2、6-3，耳片有中心孔，孔徑為φ20mm，配合槳葉連接軸6-4、6-5連接7槳葉；

20、一個所述前支撐桿4上下對稱位置各連接一個連接接頭，實(shí)現(xiàn)四軸八槳的功能；結(jié)構(gòu)見圖3。

21、所述連接接頭6為不銹鋼，具備較強(qiáng)的力學(xué)性能及耐蝕性能。

22、所述飛行調(diào)控模塊包括綜合傳感器和控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對飛行模塊姿態(tài)的精確控制，以及飛行汽車地面對合狀態(tài)和折疊機(jī)構(gòu)的安全信息的交互反饋。模塊材料為碳纖維復(fù)合材料，質(zhì)量輕，對飛行調(diào)控機(jī)構(gòu)起到較好的支撐和保護(hù)。

23、所述用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)還包括基于二級折疊機(jī)構(gòu)的限位設(shè)計(jì)。

24、傳統(tǒng)的飛行汽車旋翼折疊機(jī)構(gòu)依靠控制系統(tǒng)確定折疊位置，這對控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度要求極高，而往往控制系統(tǒng)的精度不足或者控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，機(jī)構(gòu)的折疊位置將無法保證，因而無法實(shí)現(xiàn)高效率高精度的這得，進(jìn)而影響機(jī)構(gòu)的整體折疊效果。

25、本專利提出基于二級折疊機(jī)構(gòu)的限位設(shè)計(jì)，通過機(jī)械模塊的設(shè)計(jì)輔助各級折疊機(jī)構(gòu)輕松實(shí)現(xiàn)位置找準(zhǔn)，降低控制系統(tǒng)的難度。專利所述的適用于飛行汽車的四軸八槳折疊機(jī)構(gòu)有兩級折疊。一級槳葉折疊的限位設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見圖4，二級支撐桿折疊的限位設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見圖5。

26、包括一級槳葉折疊限位，具體為：連接接頭6的耳片內(nèi)軸內(nèi)面6-11上設(shè)有滑槽6-6和限制塊6-7，滑槽6-6處于耳片內(nèi)側(cè)中心位置，滑槽6-6一側(cè)為開口，另一側(cè)設(shè)有限制塊6-7，限制塊6-7與連接接頭6通過螺栓連接，滑槽6-6和限制塊6-7共同限制了7槳葉在展開狀態(tài)時的運(yùn)動軌跡和位置；

27、所述滑槽6-6內(nèi)粘貼橡膠墊6-8，起到緩沖作用；

28、所述連接接頭6中，滑槽6-6開口測的對側(cè)面為內(nèi)壁面6-10，內(nèi)壁面6-10與軸內(nèi)面6-11相交的邊緣中部設(shè)有橡膠墊6-9，起到緩沖作用。

29、包括二級支撐桿折疊限位，具體為：后支撐桿2端頭位置表面設(shè)有一條弧形凹槽4-6，弧形凹槽4-6的軌跡為前支撐桿4折疊運(yùn)動的軌跡；所述前支撐桿4與后支撐桿2連接的短桿上設(shè)有凸肩4-7，凸肩4-7與弧形凹槽4-6為間隙配合分別限制了支撐桿展開和折疊的位置；

30、所述7槳葉展開時，凸肩4-7與弧形凹槽4-6相接處的面為接觸a面4-8；

31、所述7槳葉收起時，凸肩4-7與弧形凹槽4-6相接處的面為接觸b面4-9；

32、所述凸肩4-7與所述前支撐桿4與后支撐桿2連接的短桿一體制造。

33、所述用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)還包括地面停放階段旋翼折疊機(jī)構(gòu)的多重防護(hù)設(shè)計(jì)。

34、用于飛行汽車的旋翼槳葉通常為復(fù)合材料，其抗沖擊性能差。飛行汽車處于地面停放狀態(tài)時，傳統(tǒng)的旋翼機(jī)構(gòu)直接將槳葉暴露在飛行汽車車體外，機(jī)翼被砂石等硬物損傷，且長期暴露在雨雪等特殊天氣下，槳葉的力學(xué)性能對環(huán)境敏感性強(qiáng)，其在損傷不可見的情況下力學(xué)性能卻嚴(yán)重退化，嚴(yán)重威脅到飛行汽車的安全性和可靠性。

35、本專利首次提出采用多重防護(hù)的設(shè)計(jì)旋翼折疊機(jī)構(gòu)。通過槳葉的特殊處理、折疊位置的設(shè)計(jì)和防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)對四軸八槳旋翼折疊機(jī)構(gòu)的防護(hù)和收納。槳葉結(jié)構(gòu)見圖6，槳葉折疊位置見圖7，旋翼折疊機(jī)構(gòu)防護(hù)裝置見圖8。

36、所述7槳葉由兩層構(gòu)成，內(nèi)部為實(shí)心的碳纖維復(fù)合材料7-1，外層為均勻噴敷在碳纖維復(fù)合材料7-1上的彈性緩沖材料7-2，起到減小槳葉振動作用的同時，可以防護(hù)小型砂石的撞擊。

37、所述7槳葉在經(jīng)過一級折疊后收縮在旋翼折疊機(jī)構(gòu)內(nèi)，從寬度和厚度方向上無外漏，俯視方向上，后支撐桿2在車頂設(shè)計(jì)成“x”型，起到受載分配均勻、剛性支撐的效果，同時，7槳葉被收納進(jìn)“x”型結(jié)構(gòu)中，起到對7槳葉的防護(hù)作用，避免外物直接碰撞到7槳葉。

38、所述旋翼折疊機(jī)構(gòu)防護(hù)裝置設(shè)計(jì)在后支撐桿2頂部，通過連接環(huán)8、9、10、11和防護(hù)布18、19實(shí)現(xiàn)。在后支撐桿2上設(shè)計(jì)四個連接環(huán)，連接環(huán)與后支撐桿2頂部焊接在一起。每塊防護(hù)布設(shè)計(jì)一對掛鉤12、13、14、15，與連接環(huán)配合，可以實(shí)現(xiàn)防護(hù)布與旋翼折疊機(jī)構(gòu)的連接和分離。防護(hù)布收口為彈性帶16、17，彈性帶拉開后可與后支撐桿的端頭套合形成防護(hù)罩。防護(hù)布為疏水防雨面料，可以較好地防護(hù)特殊天氣對槳葉及機(jī)構(gòu)的影響。兩塊防護(hù)罩可拆卸。

39、本技術(shù)的優(yōu)勢在于：

40、本發(fā)明提出一種適用于飛行汽車的旋翼折疊機(jī)構(gòu)。可以實(shí)現(xiàn)適用于飛行汽車的旋翼機(jī)構(gòu)的二級環(huán)抱式精準(zhǔn)折疊和防護(hù)，使機(jī)構(gòu)折疊后小于車體的周向占地面積，并提高控制或手動折疊的精準(zhǔn)度。同時使得槳葉和折疊機(jī)構(gòu)在地面停放階段得到較好的防護(hù)。該方法可以有效實(shí)現(xiàn)旋翼機(jī)構(gòu)精準(zhǔn)折疊和防護(hù)，提高空間利用率與飛行安全性，適用于未來交通中飛行汽車地面停放階段的旋翼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。