CN111891335A - 一种紧凑型折叠机翼展开锁定机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型折叠机翼展开锁定机构，包括机座、限位锁定片、翼片、动力卷簧和盖板；所述机座包括方形凸起和转轴；所述限位锁定片包括锁定弹片、支撑环、旋转限位孔、翼片旋转制动面以及翼片折叠限位面；翼片包括锁定槽、锁定面、底面、限位凸块、翼片卷簧安装槽、弹簧腔以及翼片支撑环。本发明的有益效果是：提出的折叠机翼展开锁定机构具有零部件少，结构紧凑，展开锁定动作可靠，锁定机构能够消除间隙，且不占用机体内部空间等优点。

Description

一种紧凑型折叠机翼展开锁定机构

技术领域

本发明涉及无人机机翼展开技术领域，尤其涉及的是，一种紧凑型折叠机翼展开锁定机构。

背景技术

目前小型无人机发展迅速，在各个等领域均得到广泛应用。传统的小型固定翼无人机体积较大，机翼不可折叠，给携带运输造成困难，并且传统固定翼无人机通常采用滑跑起飞或者抛射起飞，对场地或抛射条件有较高要求。采用储运发射一体化发射筒发射可折叠无人机，能够有效解决上述问题。无人机折叠后装入储运发射一体化发射筒中，储运方便，直接使用发射筒发射无人机，能够快速展开部署，对起飞场地几乎无要求，因而成为无人机发展的重要方向。无人机若要采用发射筒发射，必须采用可折叠机翼。无人机在发射筒内机翼处于折叠状态，出筒后机翼能够自动展开并锁定。对于小型无人机，多采用弹簧驱动的机翼展开机构。但是现有的机翼展开机构仍然存在一些问题，例如结构复杂，体积质量较大，展开锁定动作不可靠等。筒射无人机在发射筒内时机翼处于折叠状态，出筒后机翼能够自动展开并锁定，机翼展开锁定机构是折叠机翼的核心。对于小型无人机来说，机上空间十分有限，飞行性能受质量影响较大。机翼折叠展开机构不可避免地会在一定程度上占用宝贵的机上空间，增加飞机的重量。同时，机翼展开速度，机翼锁定是否精确可靠，也会影响无人机的飞行性能甚至关系到无人机发射的成败。因此对机翼展开锁定机构提出了，轻量化，体积小，动力足，锁定可靠等较高要求。

针对无人机机翼展开锁定机构，有多种不同的实现方案。例如徐涛等人申请公开的发明专利《一种共轴机翼折叠机构》(申请公开号：CN 109263858A)如图1所示。该机翼展开机构采用扭簧作为驱动元件，储能效率低，对于大展现比机翼的快速展开，设计弹簧体积将较大，占据较大的空间；采用弹簧销作为锁定机构，存在锁定不可靠和无法消除间隙等问题。

陈波等人申请公开的发明专利《一种折叠翼无人机用开翼机构》(申请公开号CN110217392A)如图2所示。该机构采用卷簧作为机翼展开动力，包括涡簧转轴3，涡簧4，涡簧盒5，端盖7，锁止弹簧销11，旋转角度限位17等。结构较为复杂，占用机内空间大，并且采用锁止弹簧销作为锁定机构，不是十分可靠。

现有技术方案中存在如下不足：1、机构复杂，零件较多，体积较大，占用机内空间较大。2、锁定机构结构复杂，锁定不可靠，锁定后消除间隙困难。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种紧凑型折叠机翼展开锁定机构，包括：机座、限位锁定片、翼片、动力卷簧和盖板；所述机座包括方形凸起和转轴；所述限位锁定片包括锁定弹片、支撑环、旋转限位孔、翼片旋转制动面以及翼片折叠限位面；翼片包括锁定槽、锁定面、底面、限位凸块、翼片卷簧安装槽、弹簧腔以及翼片支撑环；所述限位锁定片的旋转限位孔卡在机座的方形凸起上，并通过螺丝固定在机座上，防止限位锁定片在翼片制动冲击下与机座之间发生窜动；所述翼片插入转轴中，底面压在支撑环上，所述限位凸块设置在翼片旋转制动面以及翼片折叠限位面之间，用于限制翼片绕机座的旋转角度；所述动力卷簧置于弹簧腔中，内端安装在转轴的槽中，外端安装在翼片卷簧安装槽中，为翼片旋转提供动力；盖板通过螺丝固定在转轴上，其边缘压住翼片支撑环，使得翼片只能绕机座转动而无其他方向运动。

上述中所述翼片只能绕机座转动具有如下角度关系：

公式1：γ＝λ，公式1中γ为锁定弹片端部到翼片旋转制动面的夹角，λ为翼片上限位凸块与锁定面之间的夹角；公式1中保证了当限位凸块与翼片旋转制动面碰撞时，锁定弹片弹起顶在锁定面上，从而锁定机翼；

公式2：φ≥β，公式2中φ为锁定槽两边夹角，β为锁定弹片端部到其折弯根部的夹角；公式2保证锁定弹片弹起时不会受到干涉；

公式3：

公式3中

为机翼展开角度，η为翼片旋转制动面与翼片折叠限位面之间的夹角，δ为限位凸块两边之间夹角。

上述中，当翼片处于折叠状态时，动力卷簧处于压缩状态，限位凸块与翼片折叠限位面接触，锁定弹片被翼片的底面压下。

上述中，当翼片由折叠状态释放时，翼片在动力卷簧的作用下迅速绕转轴旋转，当旋转到位时，首先限位凸块与翼片旋转制动面碰撞，与此同时，锁定槽恰巧运动到锁定弹片上方，锁定弹片迅速弹起顶在锁定面上，防止翼片回弹，从而锁定翼片，锁定槽的角度范围与弹片角度范围相当或者略大。

上述中，锁定弹片弹起角度∝，∝≤5°，防止翼片反弹冲击导致弹片弯曲失效。

上述中，锁定面具有一定斜度，该斜度保证锁定弹片弹起后与锁定面夹角θ≈90°，同时消除锁定间隙。

本发明的有益效果是：提出的折叠机翼展开锁定机构具有零部件少，结构紧凑，展开锁定动作可靠，锁定机构能够消除间隙，且不占用机体内部空间等优点。

附图说明

图1为现有技术中共轴机翼折叠机构示意图。

图2为现有技术中折叠翼无人机用开翼机构示意图。

图3为本发明机翼展开机构折叠状态示意图。

图4为本发明机翼展开机构展开状态示意图。

图5为本发明机翼展开机构结构示意图。

图6为本发明机翼展开机构机座示意图。

图7为本发明机翼展开机构限位锁定片示意图。

图8为本发明机翼展开机构翼片结构示意图。

图9为本发明机翼展开机构角度关系示意图。

图10为本发明机翼展开机构锁定示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，本说明书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。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/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。

本发明的一个实施例是，涉及一种紧凑型折叠机翼展开机构，能够使机翼由折叠状态如图3所示，图3中机座1及翼片3呈折叠状态，翼片3绕转轴迅速旋转一定角度后锁定如图4所示，图4中的机座1及翼片3呈展开状态。

如图5所示，本实施例采用弹簧作为驱动力，弹片作为锁定机构，具体组成包括机座1，限位锁定片2，翼片3，动力卷簧4和盖板5。其中机座1主要结构特征，如图6所示，包括方形凸起1-1和转轴1-2。限位锁定片2主要特征结构，如图7所示，包括锁定弹片2-1，支撑环2-2，旋转限位孔2-3，翼片旋转制动面2-4以及翼片折叠限位面2-5。翼片主要结构特征，如图8所示，包括锁定槽3-1，锁定面3-2，底面3-3，限位凸块3-4，翼片卷簧安装槽3-5，弹簧腔3-6以及翼片支撑环3-7。

如图5至图8所示，基本原理为：限位锁定片2的旋转限位孔2-3卡在机座1的方形凸起1-1上，并通过螺丝固定在机座1上，防止限位锁定片2在翼片3制动冲击下与机座1之间发生窜动。翼片3插入转轴1-2中，底面3-3压在支撑环2-2上，其限位凸块3-4在翼片旋转制动面2-4以及翼片折叠限位面2-5之间，限制翼片3绕机座1的旋转角度。动力卷簧4置于弹簧腔3-6中，内端安装在转轴1-2的槽中，外端安装在翼片卷簧安装槽3-5，为翼片旋转提供动力。盖板5通过螺丝固定在转轴1-2上，其边缘压住翼片支撑环3-7，使得翼片3只能绕机座1转动而无其他方向运动。同时机构具有如下角度关系，如图9所示：

公式1：γ＝λ，公式1中γ为锁定弹片2-1端部到翼片旋转制动面2-4的夹角，λ为翼片3上限位凸块3-4与锁定面3-2之间的夹角。该关系式保证了当限位凸块3-3与翼片旋转制动面2-4碰撞时，锁定弹片2-1弹起顶在锁定面3-2上，从而锁定机翼。

公式2：φ≥β，公式2中φ为锁定槽3-1两边夹角，β为锁定弹片2-1端部到其折弯根部的夹角。该式保证锁定弹片2-1弹起时不会受到干涉。

公式3：

公式3中

为机翼展开角度，η为翼片旋转制动面2-4与翼片折叠限位面2-5之间的夹角，δ为限位凸块3-4两边之间夹角。

当翼片3处于折叠状态时，动力卷簧4处于压缩状态，限位凸块3-4与翼片折叠限位面2-5接触，锁定弹片2-1被翼片3的底面3-3压下。

当翼片3由折叠状态释放时，翼片3在动力卷簧4的作用下迅速绕转轴1-2旋转，当旋转到位时，首先限位凸块3-3与翼片旋转制动面2-4碰撞，与此同时，锁定槽3-1恰巧运动到锁定弹片2-1上方，锁定弹片2-1迅速弹起顶在锁定面3-2上，防止翼片3回弹，从而锁定翼片3，如图8所示，锁定槽3-1的角度范围与弹片2-1角度范围相当或者略大，保证弹片弹起可靠。锁定弹片2-1弹起角度∝不宜过大，∝≤5°，，防止翼片反弹冲击导致弹片弯曲失效，否则由于反向冲击力矩较大会发生折弯。锁定面3-2具有一定斜度，该斜度保证锁定弹片2-1弹起后与锁定面3-2夹角θ≈90°，，同时消除锁定间隙。因而既能实现消除锁定间隙，又能实现自锁，保证锁定的可靠，如图10所示。

本发明的有益效果是：提出的折叠机翼展开锁定机构具有零部件少，结构紧凑，展开锁定动作可靠，锁定机构能够消除间隙，且不占用机体内部空间等优点。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种紧凑型折叠机翼展开锁定机构，其特征在于，包括机座、限位锁定片、翼片、动力卷簧和盖板；所述机座包括方形凸起和转轴；所述限位锁定片包括锁定弹片、支撑环、旋转限位孔、翼片旋转制动面以及翼片折叠限位面；翼片包括锁定槽、锁定面、底面、限位凸块、翼片卷簧安装槽、弹簧腔以及翼片支撑环；所述限位锁定片的旋转限位孔卡在机座的方形凸起上，并通过螺丝固定在机座上，防止限位锁定片在翼片制动冲击下与机座之间发生窜动；所述翼片插入转轴中，底面压在支撑环上，所述限位凸块设置在翼片旋转制动面以及翼片折叠限位面之间，用于限制翼片绕机座的旋转角度；所述动力卷簧置于弹簧腔中，内端安装在转轴的槽中，外端安装在翼片卷簧安装槽中，为翼片旋转提供动力；盖板通过螺丝固定在转轴上，其边缘压住翼片支撑环，使得翼片只能绕机座转动而无其他方向运动。

2.如权利要求1所述的紧凑型折叠机翼展开锁定机构，其特征在于，所述翼片只能绕机座转动具有如下角度关系：

公式1：γ＝λ，公式1中γ为锁定弹片端部到翼片旋转制动面的夹角，λ为翼片上限位凸块与锁定面之间的夹角；公式1中保证了当限位凸块与翼片旋转制动面碰撞时，锁定弹片弹起顶在锁定面上，从而锁定机翼；

公式2：φ≥β，公式2中φ为锁定槽两边夹角，β为锁定弹片端部到其折弯根部的夹角；公式2保证锁定弹片弹起时不会受到干涉；

公式3：θ＝η-δ，公式3中θ为机翼展开角度，η为翼片旋转制动面与翼片折叠限位面之间的夹角，δ为限位凸块两边之间夹角。

3.如权利要求2所述的紧凑型折叠机翼展开锁定机构，其特征在于，当翼片处于折叠状态时，动力卷簧处于压缩状态，限位凸块与翼片折叠限位面接触，锁定弹片被翼片的底面压下。

4.如权利要求3所述的紧凑型折叠机翼展开锁定机构，其特征在于，当翼片由折叠状态释放时，翼片在动力卷簧的作用下迅速绕转轴旋转，当旋转到位时，首先限位凸块与翼片旋转制动面碰撞，与此同时，锁定槽恰巧运动到锁定弹片上方，锁定弹片迅速弹起顶在锁定面上，防止翼片回弹，从而锁定翼片，锁定槽的角度范围与弹片角度范围相当或者略大。

5.如权利要求4所述的紧凑型折叠机翼展开锁定机构，其特征在于，锁定弹片弹起角度∝，∝≤5°，防止翼片反弹冲击导致弹片弯曲失效。

6.如权利要求5所述的紧凑型折叠机翼展开锁定机构，其特征在于，锁定面具有一定斜度，该斜度保证锁定弹片弹起后与锁定面夹角θ≈90°，同时消除锁定间隙。

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