CN108583864A - 一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构 - Google Patents

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杨雪松
强磊
刘远国
张胜业
陈剑
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Abstract

本发明公开了一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构，该展开机构包括桨叶、桨夹底座、弹簧和桨夹盖板；桨夹底座上包含螺旋桨轴和支撑柱，桨夹盖板的底面加工有定位块，定位块为圆柱与半球形的组合结构；桨叶端部的上表面加工一段弧形凹槽，凹槽的一端为半球形，另一端与定位块的结构一致；弹簧和桨叶依次套装在螺旋桨轴上，桨夹盖板与桨夹底座通过支撑柱连接固定，桨夹盖板通过定位块与桨叶上的凹槽配合，弹簧处于预压缩状态，凹槽的半球形一端对应桨叶的折叠状态，凹槽与定位块的结构一致的一端对应桨叶的展开锁定状态。本发明能够利用惯性将桨叶展开并实现刚性自锁，对折叠时的桨叶状态进行柔性锁定，减小桨叶等结构的磨损。

Description

一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构
技术领域
本发明属于多旋翼飞行器领域，尤其涉及一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构。
背景技术
多旋翼飞行器是无人机中的一种，主要由动力系统、导航系统、控制系统、能源供给系统等构成。小型多旋翼飞行器的动力系统通常由电机提供动力，此外包含螺旋桨及其安装固定附件等部分。便携性是多旋翼飞行器较重要特性之一，因此现有产品常采用折叠桨结构以减小多旋翼飞行器在未使用时所占用的空间，同时有利于运输过程中对桨叶的保护。
一般折叠桨通过上下桨夹及垫片、螺钉等固定在外转子电机的转动部分。多旋翼飞行器起飞时，通过惯性将桨叶甩开使其为飞行器提供动力，当飞行器在空中稳定悬停时，两片折叠桨叶由于惯性通常呈180°。但是飞行器在空中进行姿态的调整或移动时，不同旋翼上的电机需不断加减速以适应控制的需求，在此种情况下，两片无约束的桨叶间夹角不断变化，即意味着桨叶的上下表面需长时间处于与上下桨夹(垫片)摩擦的状态。因此，一段时间后，需更换磨损的垫片甚至桨叶以保证多旋翼飞行器的动力系统能正常工作，这使得用户的使用体验较差且提高了维护成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构，能够在工作状态下利用惯性将桨叶展开并实现刚性自锁，对折叠时的桨叶状态进行柔性锁定，最大限度的减小桨叶等结构的磨损。
一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构，该展开机构包括桨叶、桨夹底座、弹簧和桨夹盖板；
所述桨夹底座上包含螺旋桨轴和支撑柱，所述支撑柱位于桨夹底座的中心位置；
所述桨夹盖板的底面加工有定位块，定位块为圆柱与半球形的组合结构；
所述桨叶端部的上表面加工一段弧形凹槽，凹槽的一端为半球形，另一端与定位块的结构一致；
所述弹簧和桨叶依次套装在螺旋桨轴上，桨夹盖板与桨夹底座通过支撑柱连接固定，桨夹盖板通过定位块与桨叶上的凹槽配合，所述弹簧处于预压缩状态，所述凹槽的半球形一端对应桨叶的折叠状态，凹槽与定位块的结构一致的一端对应桨叶的展开锁定状态。
进一步地，所述凹槽两端之间的中间轨道为与定位块曲率半径相等为r的弧型凹槽，且凹槽深度自首位置到末位置逐渐加大，凹槽深度自0.5r到r均匀变化。
进一步地，还包括导向套筒，导向套筒固定在桨夹底座上，桨叶端部下侧凸台与导向套筒滑动配合，由此实现桨叶的可靠和平稳转动。
有益效果：
1.本发明的折叠桨展开机构利用桨夹盖板上的定位块和桨叶上的凹槽轨道有效滑动配合可快速实现多旋翼飞行器螺旋桨桨叶的折叠和展开，易操作、可靠性高。
2.本发明的螺旋桨桨叶在折叠状态下由弹簧柔性锁死，起飞时桨叶可利用惯性自动展开；螺旋桨桨叶在展开状态下由定位块实现刚性锁死，使得多旋翼飞行器在飞行过程中桨叶与外界无摩擦，减小多旋翼飞行器螺旋桨的摩擦损失，提高其能量利用率。
3.本发明结构简单且紧凑，螺旋桨展开过程中，只需提供较小旋转角度的输入，桨叶可在弹簧作用下自动旋转展开，用户使用体验较佳。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为桨叶端部上表面凹槽结构示意图。
其中，1-桨叶、2-导向套筒、3-桨夹底座、3-1-螺旋桨轴、3-2-支撑柱、4-弹簧、5-桨夹盖板、5-1-定位块。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构，该展开机构包括桨叶1、导向套筒2、桨夹底座3、弹簧4和桨夹盖板5；
桨夹底座3上包含螺旋桨轴3-1和支撑柱3-2，支撑柱位于桨夹底座3的中心位置，支撑柱3-2用于实现与桨夹盖板5的连接；
桨夹盖板5的底面加工有定位块5-1，定位块5-1为圆柱与半球形的组合结构，圆柱形结构与桨夹盖板相接，半球形结构位于圆柱形结构的前端，半球形结构与圆柱形结构的半径相同；桨叶1端部的下表面具有与导向套筒2配合的凸台；
如附图2所示，桨叶1端部的上表面加工一段弧形凹槽，凹槽的一端为半球形，另一端与定位块5-1的结构一致；
弹簧4和桨叶1依次套装在螺旋桨轴3-1上，桨叶1端部下侧凸台与导向套筒2配合，导向套筒2固定在桨夹底座3上，桨夹盖板5与桨夹底座3通过支撑柱3-2连接固定，桨夹盖板5通过定位块5-1与桨叶1上的凹槽配合，所述弹簧处于预压缩状态，凹槽的半球形一端对应桨叶的折叠状态，凹槽与定位块5-1的结构一致的一端对应桨叶1的展开锁定状态。
凹槽两端之间的中间轨道为与定位块曲率半径相等为r的弧型凹槽，且凹槽深度自首位置到末位置逐渐加大，凹槽深度自0.5r到r均匀变化，由此实现桨叶平稳地展开和锁定状态的平稳转换。
桨叶1在折叠时通过弹簧作用在桨叶上的预紧力实现柔性锁定，当桨叶需要展开时依靠惯性力来克服弹簧的预紧力，桨叶1在导向套筒的导向下绕螺旋桨轴3-1旋转，由于定位块5-1嵌入在桨叶1的凹槽内，桨叶1在转动的同时由于凹槽的深度不断加深，直至定位块滑入凹槽末端，定位块5-1的圆柱段进入凹槽末端的圆柱孔内，实现桨叶1的刚性锁死，当需要折叠桨叶1时，对桨叶1的端部施加正压力使得桨叶1的凹槽末端从定位块中脱出，即可将桨叶1实现折叠。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构，其特征在于，该展开机构包括桨叶、桨夹底座、弹簧和桨夹盖板；
所述桨夹底座上包含螺旋桨轴和支撑柱，所述支撑柱位于桨夹底座的中心位置；
所述桨夹盖板的底面加工有定位块，定位块为圆柱与半球形的组合结构；
所述桨叶端部的上表面加工一段弧形凹槽，凹槽的一端为半球形，另一端与定位块的结构一致；
所述弹簧和桨叶依次套装在螺旋桨轴上，桨夹盖板与桨夹底座通过支撑柱连接固定，桨夹盖板通过定位块与桨叶上的凹槽配合，所述弹簧处于预压缩状态，所述凹槽的半球形一端对应桨叶的折叠状态，凹槽与定位块的结构一致的一端对应桨叶的展开锁定状态。
2.如权利要求1所述的带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构，其特征在于，所述凹槽两端之间的中间轨道为与定位块曲率半径相等为r的弧型凹槽，且凹槽深度自首位置到末位置逐渐加大，凹槽深度自0.5r到r均匀变化。
3.如权利要求1或2所述的带自锁功能的多旋翼飞行器折叠桨展开机构，其特征在于，还包括导向套筒，导向套筒固定在桨夹底座上，桨叶端部下侧凸台与导向套筒滑动配合。
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