本發(fā)明屬于飛行汽車領域，具體涉及一種基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置。

背景技術：

1、飛行汽車作為航空飛行器與汽車的結合體，是實現(xiàn)地面行駛和天空翱翔自由切換的陸空兩用載具。作為解決地面交通擁堵等問題的潛在方案，飛行汽車前景一片光明。但是由于技術成熟度等問題，飛行汽車只在小部分地區(qū)進行了試飛，還沒形成規(guī)模。

2、飛行汽車中汽車(行駛)動力裝置與一般的汽車引擎裝置基本一致，飛行(起降和航行)動力裝置則與一般的飛機推進裝置一致，由涵道風扇或螺旋槳組成。目前，飛行汽車根據(jù)其動力裝置的構型特點可分為兩類。第一類為獨立式：此類中，汽車動力裝置與飛行動力裝置為獨立的機構，汽車車輪在汽車模式和飛行模式切換時不需要改變方位。但由于獨立式飛行汽車中汽車動力裝置與飛行動力裝置獨立運行，整車結構體積較大，車輛重量也較重。第二類為變換式：此類中，汽車動力裝置與飛行動力裝置一般集成為一個動力系統(tǒng)(車輪系統(tǒng))，汽車車輪在汽車模式和飛行模式切換時存在方位變換。相比于獨立式飛行汽車，變換式飛行汽車具有整車結構體積小、重量輕的優(yōu)點。但從目前變換式飛行汽車的設計方案來看，飛行汽車的車輪系統(tǒng)一般集成有驅動電機、減速器和離合器等部件，導致汽車簧下質量較大，容易造成操控性和穩(wěn)定性差的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、要解決的技術問題：

2、為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提供一種基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，屬于變換式飛行汽車的動力裝置，該裝置取消離合器，將驅動電機與減速器集成為輪邊電機安裝于車架上，通過雙向輸出的輪邊電機配合一組用于帶動螺旋槳旋轉的齒輪進行行駛模式與飛行模式下的動力傳遞，車輪和螺旋槳共用一個空心式支承軸，并將用于車輪換向的伸縮液壓結構與減振懸架結構集成設計，有效減小了汽車簧下質量。

3、本發(fā)明的技術方案是：一種基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，包括：

4、車輪組件，包括輪轂，外端與輪轂同軸連接、用于帶動輪轂轉動的內軸，同軸套裝于內軸外徑、與內軸轉動連接的支撐軸，以及同軸套裝于支撐軸外徑、與支撐軸轉動連接的螺旋槳；所述螺旋槳位于輪轂內腔，用于飛行模式下提供飛行推進力；

5、動力及傳動組件，包括固定于車架的雙向輸出輪邊電機，連接輪邊電機水平向的輸出軸與內軸內端的萬向聯(lián)軸節(jié)，以及連接輪邊電機豎直向的輸出軸與螺旋槳的齒輪組；

6、車輪減振及換向組件，包括固定于車架的安裝架，伸縮減振機構；所述安裝架面向車輪組件側的端部與支撐軸內端鉸接，其頂端與伸縮減振機構的一端鉸接；所述伸縮減振機構的另一端與支撐軸內端上邊緣處鉸接；所述伸縮減振機構用于車輪組件飛行模式和行駛模式位置的切換，并用于行駛模式下的減振。

7、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述行駛模式下，車輪組件整體為豎直狀態(tài)，輪邊電機水平向的輸出軸、萬向聯(lián)軸節(jié)、內軸三者同軸；所述飛行模式下，車輪組件整體在伸縮減振機構的推動下繞安裝架與支撐軸的鉸接處翻轉為水平狀態(tài)，輪邊電機水平向的輸出軸與內軸垂直，且萬向聯(lián)軸節(jié)的兩端處于垂直。

8、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述內軸一端設有連接法蘭，用于和輪轂通過螺栓固定連接；內軸中部為光軸段，用于安裝內軸承和支撐軸轉動連接；內軸另一端為棱柱結構，用于和萬向聯(lián)軸節(jié)防轉套接固定。

9、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述內軸靠近連接法蘭一端同軸設有剎車盤，用于安裝剎車鉗組件。

10、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述支撐軸主體為空心軸結構，其一端內徑壁與內軸承的外圈緊配合，該端的外徑壁套設有外軸承，通過外軸承與螺旋槳的安裝部轉動連接；其另一端設有鉸接軸和第一鉸接孔，兩個所述鉸接軸水平設置，對稱設于支撐軸端部兩側，鉸接軸的軸線與支撐軸的軸線垂直相交，用于和安裝架鉸接；所述第一鉸接孔位于支撐軸端部上邊緣處，與鉸接軸平行，用于通過銷軸與伸縮減振機構鉸接。

11、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述安裝架包括豎桿和兩個橫桿；所述豎桿豎直固定于車架；兩個所述橫桿對稱設置，垂直固定于豎桿背向車架一側的底端；所述橫桿端部設有通孔，用于和支撐軸的鉸接軸配合鉸接；所述豎桿上端設有連接耳片，連接耳片設有與橫桿的通孔平行的第二鉸接孔，用于穿過銷軸與伸縮減振機構鉸接。

12、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述螺旋槳包括安裝軸和均布固定于安裝軸周圈外徑的多個葉片；所述安裝軸作為螺旋槳的安裝部，沿其軸線設有安裝孔，所述安裝孔的內壁與外軸承的外圈緊配合。

13、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述齒輪組包括驅動齒輪和被動齒輪，所述驅動齒輪與輪邊電機的豎直向輸出軸同軸固定連接；所述被動齒輪套裝于支撐軸的外徑，與支撐軸轉動連接，同時與螺旋槳的安裝軸的內端面固定連接；當被動齒輪隨車輪組件翻轉至水平時，驅動齒輪和被動齒輪嚙合。

14、本發(fā)明的進一步技術方案是：所述伸縮減振機構包括伸縮式液壓缸和同軸套裝于液壓缸外部的減振彈簧；所述液壓缸伸出時，推動車輪組件整體翻轉為水平狀態(tài)；所述液壓缸收回復位時，車輪組件整體為豎直狀態(tài)，此時減振彈簧與液壓缸的兩端彈性相抵，對車輪組件在行駛狀態(tài)下起到減振作用。

15、有益效果

16、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所述的一種基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，將車輪和螺旋槳集成到一個動力裝置中，結構緊湊，通過切換不同的工作模式，可有效實現(xiàn)飛行汽車的地面行駛、垂直起降和空中航行功能。

17、相比現(xiàn)有變換式飛行汽車技術方案，本發(fā)明采用驅動電機與減速器集成的雙輸出軸輪邊電機，并將輪邊電機整體固定于車架上，形成輪邊電機驅動模式，有利于車輪系統(tǒng)減重。在汽車行駛模式下，輪邊電機水平向輸出軸工作，帶動內軸進而帶動輪轂轉動，實現(xiàn)車輪行駛功能；在飛行模式下，車輪翻轉至水平狀態(tài)，輪邊電機的豎直向輸出軸工作，帶動驅動齒輪轉動，進而帶動被動齒輪轉動，通過被動輪帶動螺旋槳旋轉，產生飛行推力。該結構形式改變了傳統(tǒng)變換式飛行汽車的動力裝置布局方式，同時取消了離合器，避免了現(xiàn)有傳統(tǒng)技術方案在車輪系統(tǒng)內集成驅動電機、減速器和離合器等部件帶來的結構復雜、汽車簧下質量大的問題。

18、本發(fā)明中，車輪輪轂和螺旋槳共用一個空心式支承軸，支承軸內部通過內軸承與內軸連接，外部通過外軸承與螺旋槳連接，使得結構更加緊湊，減輕了簧下重量。

19、本發(fā)明中，將用于車輪換向的伸縮液壓結構與減振懸架結構集成為伸縮減振機構，其中伸縮液壓缸與減振彈簧共用中心軸，伸縮式液壓缸在內，減振彈簧在外，既簡化了結構，也減輕了簧下重量。

20、本發(fā)明在汽車行駛模式下，通過汽車控制系統(tǒng)控制四套動力裝置中的輪邊電機水平向輸出軸的轉速，即可通過改變車輪轉速完成車輛轉彎及原地掉頭等動作，從而取消了傳統(tǒng)轉向機構設計；飛行模式下，通過控制系統(tǒng)控制四套動力裝置中的輪邊電機豎直向輸出軸的轉速，從而控制四個螺旋槳轉速實現(xiàn)飛行功能。輪邊電機中的水平向輸出軸、豎直向輸出軸可獨立控制，同時只有一個輸出軸工作。

技術特征：

1.一種基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述行駛模式下，車輪組件整體為豎直狀態(tài)，輪邊電機水平向的輸出軸、萬向聯(lián)軸節(jié)、內軸三者同軸；所述飛行模式下，車輪組件整體在伸縮減振機構的推動下繞安裝架與支撐軸的鉸接處翻轉為水平狀態(tài)，輪邊電機水平向的輸出軸與內軸垂直，且萬向聯(lián)軸節(jié)的兩端處于垂直。

3.根據(jù)權利要求1所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述內軸一端設有連接法蘭，用于和輪轂通過螺栓固定連接；內軸中部為光軸段，用于安裝內軸承和支撐軸轉動連接；內軸另一端為棱柱結構，用于和萬向聯(lián)軸節(jié)防轉套接固定。

4.根據(jù)權利要求3所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述內軸靠近連接法蘭一端同軸設有剎車盤，用于安裝剎車鉗組件。

5.根據(jù)權利要求3所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述支撐軸主體為空心軸結構，其一端內徑壁與內軸承的外圈緊配合，該端的外徑壁套設有外軸承，通過外軸承與螺旋槳的安裝部轉動連接；支撐軸另一端設有鉸接軸和第一鉸接孔，兩個所述鉸接軸水平設置，對稱設于支撐軸端部兩側，鉸接軸的軸線與支撐軸的軸線垂直相交，用于和安裝架鉸接；所述第一鉸接孔位于支撐軸端部邊緣處，與鉸接軸平行，用于通過銷軸與伸縮減振機構鉸接。

6.根據(jù)權利要求5所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述安裝架包括豎桿和兩個橫桿；所述豎桿豎直固定于車架；兩個所述橫桿對稱設置，垂直固定于豎桿背向車架一側的底端；所述橫桿端部設有通孔，用于和支撐軸的鉸接軸配合鉸接；所述豎桿上端設有連接耳片，連接耳片設有與橫桿的通孔平行的第二鉸接孔，用于穿過銷軸與伸縮減振機構鉸接。

7.根據(jù)權利要求5所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述螺旋槳包括安裝軸和均布固定于安裝軸周圈外徑的多個葉片；所述安裝軸作為螺旋槳的安裝部，沿其軸線設有安裝孔，安裝孔的內壁與外軸承的外圈緊配合。

8.根據(jù)權利要求7所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述齒輪組包括驅動齒輪和被動齒輪，所述驅動齒輪與輪邊電機的豎直向輸出軸同軸固定連接；所述被動齒輪套裝于支撐軸的外徑，與支撐軸轉動連接，同時與螺旋槳的安裝軸的內端面固定連接；當被動齒輪隨車輪組件翻轉至水平時，驅動齒輪和被動齒輪嚙合。

9.根據(jù)權利要求1所述基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，其特征在于，所述伸縮減振機構包括伸縮式液壓缸和同軸套裝于液壓缸外部的減振彈簧；所述液壓缸伸出時，推動車輪組件整體翻轉為水平狀態(tài)；所述液壓缸收回復位時，車輪組件整體為豎直狀態(tài)，此時減振彈簧與液壓缸的兩端彈性相抵，對車輪組件在行駛狀態(tài)下起到減振作用。

技術總結
本發(fā)明一種基于輪邊電機的飛行汽車動力裝置，屬于飛行汽車領域。該動力裝置改變了傳統(tǒng)變換式飛行汽車的動力裝置布局方式，將驅動電機與減速器集成固定于車架上，形成輪邊電機驅動模式，通過雙向輸出的輪邊電機配合一組用于帶動螺旋槳旋轉的齒輪進行行駛模式與飛行模式下的動力傳遞。車輪和螺旋槳共用一個空心式支承軸，配合內、外軸承支撐車輪及螺旋槳的轉動。通過伸縮減振機構實現(xiàn)車輪飛行模式和行駛模式位置的切換，并用于行駛模式下的減振。本發(fā)明避免了現(xiàn)有傳統(tǒng)技術方案在車輪系統(tǒng)內集成驅動電機、減速器和離合器等部件帶來的結構復雜、汽車簧下質量大的問題，具有結構緊湊，汽車簧下質量輕的特點。

技術研發(fā)人員：李全坤,馬瑞賢,武琛舒,王四季,雷曉波,石斌
受保護的技術使用者：西北工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19