CN112722250A - 一种液压执行机构及无人机起落架 - Google Patents

Abstract

一种液压执行机构，包括缸筒、活塞以及活塞杆，活塞安装在缸筒内并将缸筒内部分隔为第一油腔和第二油腔；活塞杆连接设置第一执行元件，第一执行元件上设有第一执行杆端；还包括第二执行元件和导向固定筒，第二执行元件的内壁设有第二执行环槽，导向固定筒的侧壁上设有导向纵槽，第一执行杆端穿过导向纵槽安装于第二执行环槽内；活塞上设有两个以上的直通式单向阀，直通式单向阀设置为，在活塞向第一油腔方向运动时，直通式单向阀由第一油腔内的油压开启并连通第一油腔和第二油腔。减少了液压系统的复杂性，自重较轻，占用空间小并能兼作起落架自身的功能部件，从而可以适用于中小型无人机例如用于农林作业的无人机或消费类无人机。

Description

一种液压执行机构及无人机起落架

技术领域

本发明涉及一种液压执行机构，用于无人机起落架。

背景技术

通常飞机的起落架在使用中需要缩回以利于飞行，在着陆时则需要释放。一般地，飞机使用多个液压子系统作为驱动源，例如专利文献CN105782148A公开了一种直升机起落架收放液压装置，采用了变频电动机控制定量液压泵，通过改变电动机的转速来控制系统的流量来实现起落架收放的液压装置。采用这种结构形式的起落架收放系统，结构简单，安装位置不受限制，对油液精度要求低，摒弃了阀控节流调速伺服液压系统，避免了节流损失和溢流损失所造成的系统温度升高，效率低下这一问题，同时摒弃了造价很高的电液伺服阀及压力冲击较大的电磁换向阀。但是，液压系统复杂且给飞机增加了额外的自重。

或者，也可以通过使用电子系统或一些其它的组件系统，以代替液压系统从而减少飞机重量，例如专利文献CN101918720A公开了一种用于保持和释放起落架系统的上位锁组件，所述上位锁组件包括：热致动器，热致动器包括设置用以在其中容纳可膨胀材料的腔；耦合到所述腔用于加热所述可膨胀材料并且引起其体积膨胀的加热机构；可滑动地耦合到所述腔并且适于响应于所述体积膨胀而伸出的活塞；和上位锁释放机构，所述上位锁释放机构在所述活塞伸出时可释放地与所述活塞接合，使得所述接合的上位锁释放机构引起所述起落架的释放。但是，电子系统制造复杂且可靠性不是很充分，即便采用其它的一些设计思路，其整体结构也存在复杂性以及占用空间大的特点。

对于大型飞机来说，以上提及的复杂性、增加自重和占用空间大的问题是可以克服或可以接受的，但是对于无人机尤其是中小型无人机例如用于农林作业的无人机或消费类无人机来说，系统的复杂性、增加自重和占用空间大的问题将严重影响无人机的整体性能。因此鉴于传统飞机的液压控制结构存在复杂性、增加自重和占用空间大的特点，现有的无人机起落架折叠机构均未采用液压机构，例如专利文献CN107352018A公开了一种可折叠的无人机起落架、专利文献CN108177762A公开了一种多旋翼无人机起落架的快速收放折叠机构设计，均仅利用了构件连接的方式实现简单的收放折叠。但是，这些构件外露部件较多，而且不利于模块化制作以适配不同型号或不同种类的无人机。

另外，由于使用或操控方式的不同，无人机起落架的收放与常规飞机也有不同，常规飞机一般是飞行时起落架缩回，着陆时释放，而无人机在飞行时起落架并无缩回机腹的迫切需求，在着陆后由于携带和存放的需要则需要缩回或者说折叠起落架以减小占用空间。因此，保持起落架在飞行时及着陆时的位置稳定，避免着陆时起落架偏离预定位置而导致无人机受损，是无人机起落架折叠机构首要解决的问题。

发明内容

鉴于以上情形，本发明提出一种液压执行机构以及使用该液压执行机构的无人机起落架，该液压执行机构减少了液压系统的复杂性，自重较轻，占用空间小并能兼作起落架自身的功能部件，从而可以适用于中小型无人机例如用于农林作业的无人机或消费类无人机。

根据本发明的液压执行机构，包括缸筒、活塞以及活塞杆，所述活塞安装在缸筒内并将缸筒内部分隔为第一油腔和第二油腔；活塞杆的一端与活塞连接，活塞杆的另一端伸出缸筒并连接设置第一执行元件，所述第一执行元件上设有两个以上的第一执行杆端；还包括第二执行元件和导向固定筒，所述第二执行元件的内壁设有第二执行环槽，导向固定筒的侧壁上设有两个以上的导向纵槽；所述缸筒安装在所述导向固定筒内部，第二执行元件套设在所述导向固定筒外侧，所述第一执行杆端穿过所述导向纵槽安装于所述第二执行环槽内；所述活塞上设有两个以上的直通式单向阀，所述直通式单向阀设置为，在活塞向第一油腔方向运动时，直通式单向阀由第一油腔内的油压开启并连通第一油腔和第二油腔。

进一步地，所述导向固定筒内还设有电动油泵，所述第一油腔设有第一油腔进出口，所述第二油腔设有第二油腔进出口，所述电动油泵通过管路分别连接第一油腔进出口和第二油腔进出口。

优选地，所述导向固定筒内设有油泵固定座，所述电动油泵安装在油泵固定座内。

进一步地，所述油泵固定座及对应处的导向固定筒上分别设有油泵走线孔及固定筒走线孔。

优选地，所述缸筒和导向固定筒之间还设有一个以上的固定套筒，所述固定套筒上设有用于穿设油压管路的轴向通孔。

优选地，所述第一执行元件上还连接设置第一导向件，所述第一导向件安装在导向固定筒内部，第一导向件的外壁与导向固定筒的内壁贴合设置。

根据本发明的无人机起落架，包括连接设置于无人机机身的固定架杆以及可相对旋转地与所述固定架杆连接的折叠架杆，所述折叠架杆由所述液压执行机构和连接设置在液压执行机构一端的折叠架杆连接头以及连接设置在液压执行机构另一端的折叠架杆尾架组成。

进一步地，所述折叠架杆连接头连接设置在所述导向固定筒的一端，所述折叠架杆尾架连接设置在所述导向固定筒的另一端。

进一步地，所述固定架杆上设有固定架杆连接头，所述固定架杆连接头与所述折叠架杆连接头铰接连接。

进一步地，所述固定架杆的外直径与所述导向固定筒的外直径相等，在所述折叠架杆转动至伸展状态时，所述固定架杆和所述导向固定筒同轴。

在采取本发明提出的技术后，根据本发明的技术方案，具有以下的有益效果：

1）本发明的液压执行机构兼顾了无人机起落架的使用特点以及简化液压系统的复杂程度的需求，由于没有复杂的液压系统部件，其自重较轻，占用空间小并能兼作起落架自身的功能部件，从而可以适用于中小型无人机例如用于农林作业的无人机或消费类无人机。

2）本发明的液压执行机构形成了一个独立的部件，可以单独制作再与起落架组装，能够通过模块化的制作以适应产业化需求且能适配不同型号或不同种类的无人机。

3）本发明的液压执行机构安装在无人机起落架上后，起落架仅有第二执行元件及固定架杆和折叠架杆的部分杆体外露，外露部件少，表面光洁，防止使用环境对各种构件造成不利影响，防止杂物影响折叠机构的性能，减少故障率并易于使用。

4）本发明的无人机起落架在使用时通过第二执行元件的滑移即可方便快捷地进行锁定，保持起落架在飞行时及着陆时的位置稳定，在着陆后同样通过第二执行元件的滑移即可便捷地退出锁定状态，从而折叠起落架以减小占用空间，便于携带和存放。

5）本发明的无人机起落架由于采用了第二执行元件进行锁定，相对其它的硬性连接锁定机构来说，无人机飞行及着陆时的震动不会影响锁定效果，并且在第二执行元件受到意外冲击的情况下也能在保证锁定效果，同时又能由液压执行机构内的液压油提供一定的缓冲以防止冲击损坏。

附图说明

图1是本发明实施例的液压执行机构结构图；

图2是本发明实施例的无人机起落架结构图；

图3是本发明实施例的无人机起落架展开时的结构图；

图4是本发明实施例的无人机起落架折叠时的结构图。

附图标记说明：第一油腔101；第一油腔进出口1015；第二油腔102；第二油腔进出口1025；缸筒11；活塞12；直通式单向阀120；活塞杆13；第一执行元件2；第一导向件200；第一执行杆端21；第二执行元件3；第二执行环槽31；导向固定筒4；固定套筒40；轴向通孔401；固定筒走线孔402；导向纵槽41；固定架杆5；固定架杆连接头51；折叠架杆6；折叠架杆连接头61；折叠架杆尾架62；电动油泵7；油泵固定座70；油泵走线孔702。

具体实施方式

下面将结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。所描述的实施例包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的，是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。同时，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所述的“上”、“下”或者“上方”、“下方”是本申请附图所大致展示的上下关系。在放置状态发生变化时，例如翻转时，相应的位置关系也应随之转换以理解或实施本申请的技术方案。

如图1所示，一种液压执行机构，包括缸筒11、活塞12以及活塞杆13，所述活塞12安装在缸筒11内并将缸筒11内部分隔为第一油腔101和第二油腔102；活塞杆13的一端与活塞12连接，活塞杆13的另一端伸出缸筒11并连接设置第一执行元件2，所述第一执行元件2上设有两个以上的第一执行杆端21；还包括第二执行元件3和导向固定筒4，所述第二执行元件3的内壁设有第二执行环槽31，导向固定筒4的侧壁上设有两个以上的导向纵槽41；所述缸筒11安装在所述导向固定筒4内部，第二执行元件3套设在所述导向固定筒4外侧，所述第一执行杆端21穿过所述导向纵槽41安装于所述第二执行环槽31内；所述活塞12上设有两个以上的直通式单向阀120，所述直通式单向阀120设置为，在活塞12向第一油腔101方向运动时，直通式单向阀120由第一油腔101内的油压开启并连通第一油腔101和第二油腔102。

本发明的液压执行机构兼顾了无人机起落架的使用特点以及简化液压系统的复杂程度的需求，通过在缸筒11外设置导向固定筒4，可以将缸筒11等组件隐藏安装固定在导向固定筒4内部，同时导向固定筒4也用作第二执行元件3的运动导向元件。通过第一执行元件2和第二执行元件3的配合，可以使分别位于导向固定筒4内外侧的活塞杆13与第二执行元件3的运动相互配合。在活塞12上设置直通式单向阀120，所述直通式单向阀120可以设置两个，也可以设置更多个，更多的直通式单向阀120有利于提高第二执行元件3的运动效率。

本发明的液压执行机构工作原理在于，在移动第二执行元件3时，通过第一执行元件2带动活塞12运动，在活塞12向第一油腔101方向运动时，直通式单向阀120由第一油腔101内的油压开启并连通第一油腔101和第二油腔102，使活塞12可以运动。在第二执行元件3移动到位后，由于直通式单向阀120无法反向开启，第二执行元件3无法向第二油腔102方向运动，从而在一个方向锁定了第二执行元件3的位置，第二执行元件3另一方向的位置则由导向纵槽41限制。

所述导向固定筒4内还设有电动油泵7，所述第一油腔101设有第一油腔进出口1015，所述第二油腔102设有第二油腔进出口1025，所述电动油泵7通过管路分别连接第一油腔进出口1015和第二油腔进出口1025。

在第二执行元件3由操作者手动控制向一个方向移动时，直通式单向阀120由第一油腔101内的油压开启并连通第一油腔101和第二油腔102。而在反向移动时，通过电动油泵7驱动，使第二油腔102内的液压油向第一油腔101内泵送，此时在电动油泵7的流量大于直通式单向阀120流量的情况下，第一油腔101内压力相对较大，驱动活塞12向第二油腔102方向运动，从而带动第二执行元件3反向运动。当然考虑到安装空间的影响，电动油泵7可能需要选择尺寸较小的微型泵，所以也可以设置电动油泵7的流量较小但使其能够打开直通式单向阀120，使第一油腔101和第二油腔102连通，此时可以由操作者手动控制第二执行元件3移动。

所述导向固定筒4内设有油泵固定座70，所述电动油泵7安装在油泵固定座70内。将电动油泵7集成固定在导向固定筒4内部，可以使液压执行机构减少外露部件，并减少尺寸。

所述油泵固定座70及对应处的导向固定筒4上分别设有油泵走线孔702及固定筒走线孔402。用于将电动油泵7的连接线引出并连接到无人机的机身控制部分，以控制电动油泵7的开闭。由于连接线为柔性连接，因此不受无人机起落架折叠动作的影响。根据实际产品情况的不同，也可以将电动油泵7的连接线引出后直接在起落架上设置控制开关，当然此时电动油泵7可能需要独立电源，会在一定程度上增加起落架的结构复杂性，可以根据实际需求进行选择。

所述缸筒11和导向固定筒4之间还设有一个以上的固定套筒40，所述固定套筒40上设有用于穿设油压管路的轴向通孔401。固定套筒40的设置一方面是便于将缸筒11固定在导向固定筒4内，因为缸筒11的密封性要求较高，在制作时可以单独制作再安装固定套筒40，然后再安装到导向固定筒4内，固定套筒40则可以弥补两者之间的尺寸误差，固定套筒40可以采用具有一定弹性和表面摩擦力的物料制作，使缸筒11及其上安装的部件保持位置稳定并减缓冲击影响。另一方面，固定套筒40的设置使缸筒11和导向固定筒4之间可以留有一定的间隙，以布置电动油泵7分别连接第一油腔进出口1015和第二油腔进出口1025的管路，从而避免部件外露。

所述第一执行元件2上还连接设置第一导向件200，所述第一导向件200安装在导向固定筒4内部，第一导向件200的外壁与导向固定筒4的内壁贴合设置。因为本发明的液压执行机构整体尤其是活塞杆13为细长结构，另外第一执行杆端21为杆状件，为避免轴向移动时偏移或造成阻碍，通过设置第一导向件200，由导向固定筒4的内壁进行导向，提升轴向移动时的稳定性。

如图2所示，采用前述液压执行机构的一种无人机起落架，包括连接设置于无人机机身的固定架杆5以及可相对旋转地与所述固定架杆5连接的折叠架杆6，所述折叠架杆6由前述液压执行机构和连接设置在液压执行机构一端的折叠架杆连接头61以及连接设置在液压执行机构另一端的折叠架杆尾架62组成。

通过与起落架折叠架杆的结合，将杆状的液压执行机构直接充当起落架的一个组成部分，在无人机飞行时，先将折叠架杆6转动至与固定架杆5对齐，然后向上推动第二执行元件3至第二执行元件3的上部套接在固定架杆5上，使固定架杆5和折叠架杆6连接成一根不会折弯的杆状结构，第二执行元件3对起落架的固定架杆5和折叠架杆6起到了锁定作用，防止起落架自动折叠。在收回无人机后，需要折叠起落架时，启动电动油泵7，驱动第二执行元件3向下移动，或者电动油泵7提供的压力使直通式单向阀120开启从而可以人工向下推动第二执行元件3，使第二执行元件3对起落架的固定架杆5和折叠架杆6解除锁定，以折叠起落架。

通过上述设置，本发明的液压执行机构兼顾了无人机起落架的使用特点以及简化液压系统的复杂程度的需求，由于没有复杂的液压系统部件，其自重较轻，占用空间小并能兼作起落架自身的功能部件，从而可以适用于中小型无人机例如用于农林作业的无人机或消费类无人机。

本发明的液压执行机构形成了一个独立的部件，可以单独制作再与起落架组装，能够通过模块化的制作以适应产业化需求且能适配不同型号或不同种类的无人机。

本发明的液压执行机构安装在无人机起落架上后，起落架仅有第二执行元件3及固定架杆5和折叠架杆6的部分杆体外露，外露部件少，表面光洁，防止使用环境对各种构件造成不利影响，防止杂物影响折叠机构的性能，减少故障率并易于使用。本发明的液压执行机构安装在无人机起落架上后，无人机起落架在展开锁定状态和解锁折叠状态时的外观结构请分别参考图3和图4所示。

在此基础上，本发明的无人机起落架在使用时通过第二执行元件3的滑移即可方便快捷地进行锁定，保持起落架在飞行时及着陆时的位置稳定，在着陆后同样通过第二执行元件3的滑移即可便捷地退出锁定状态，从而折叠起落架以减小占用空间，便于携带和存放。

本发明的无人机起落架由于采用了第二执行元件3进行锁定，相对其它的硬性连接锁定机构来说，无人机飞行及着陆时的震动不会影响锁定效果，并且在第二执行元件3受到意外冲击的情况下也能在保证锁定效果，同时又能由液压执行机构内的液压油提供一定的缓冲以防止冲击损坏。

所述折叠架杆连接头61连接设置在所述导向固定筒4的一端，所述折叠架杆尾架62连接设置在所述导向固定筒4的另一端。各部件之间的连接可以采用螺纹连接或卡扣连接或嵌套连接或其它合适的连接方式，包括液压执行机构中各部件之间的安装连接、制作时分体制造工艺、组装方式等等，可以在本发明技术方案的基础上，通过常规设计手段获得，本发明不再赘述。本发明附图中的结构以功能结构设计为主，在具体实施时可以根据制造工艺的需求对各部件进行具体的拆分或组合制造。

进一步地，所述固定架杆5上设有固定架杆连接头51，所述固定架杆连接头51与所述折叠架杆连接头61铰接连接。

进一步地，所述固定架杆5的外直径与所述导向固定筒4的外直径相等，在所述折叠架杆6转动至伸展状态时，所述固定架杆5和所述导向固定筒4同轴。保证通过第二执行元件3锁定无人机起落架的可靠性和制造的便利性。

Claims (10)

1.一种液压执行机构，其特征在于，包括缸筒（11）、活塞（12）以及活塞杆（13），所述活塞（12）安装在缸筒（11）内并将缸筒（11）内部分隔为第一油腔（101）和第二油腔（102）；活塞杆（13）的一端与活塞（12）连接，活塞杆（13）的另一端伸出缸筒（11）并连接设置第一执行元件（2），所述第一执行元件（2）上设有两个以上的第一执行杆端（21）；还包括第二执行元件（3）和导向固定筒（4），所述第二执行元件（3）的内壁设有第二执行环槽（31），导向固定筒（4）的侧壁上设有两个以上的导向纵槽（41）；所述缸筒（11）安装在所述导向固定筒（4）内部，第二执行元件（3）套设在所述导向固定筒（4）外侧，所述第一执行杆端（21）穿过所述导向纵槽（41）安装于所述第二执行环槽（31）内；所述活塞（12）上设有两个以上的直通式单向阀（120），所述直通式单向阀（120）设置为，在活塞（12）向第一油腔（101）方向运动时，直通式单向阀（120）由第一油腔（101）内的油压开启并连通第一油腔（101）和第二油腔（102）。

2.根据权利要求1所述的一种液压执行机构，其特征在于，所述导向固定筒（4）内还设有电动油泵（7），所述第一油腔（101）设有第一油腔进出口（1015），所述第二油腔（102）设有第二油腔进出口（1025），所述电动油泵（7）通过管路分别连接第一油腔进出口（1015）和第二油腔进出口（1025）。

3.根据权利要求2所述的一种液压执行机构，其特征在于，所述导向固定筒（4）内设有油泵固定座（70），所述电动油泵（7）安装在油泵固定座（70）内。

4.根据权利要求3所述的一种液压执行机构，其特征在于，所述油泵固定座（70）及对应处的导向固定筒（4）上分别设有油泵走线孔（702）及固定筒走线孔（402）。

5.根据权利要求2所述的一种液压执行机构，其特征在于，所述缸筒（11）和导向固定筒（4）之间还设有一个以上的固定套筒（40），所述固定套筒（40）上设有用于穿设油压管路的轴向通孔（401）。

6.根据权利要求1所述的一种液压执行机构，其特征在于，所述第一执行元件（2）上还连接设置第一导向件（200），所述第一导向件（200）安装在导向固定筒（4）内部，第一导向件（200）的外壁与导向固定筒（4）的内壁贴合设置。

7.一种无人机起落架，其特征在于，包括连接设置于无人机机身的固定架杆（5）以及可相对旋转地与所述固定架杆（5）连接的折叠架杆（6），所述折叠架杆（6）由权利要求1至6中任一项所述的液压执行机构和连接设置在所述液压执行机构一端的折叠架杆连接头（61）以及连接设置在液压执行机构另一端的折叠架杆尾架（62）组成。

8.根据权利要求7所述的一种无人机起落架，其特征在于，所述折叠架杆连接头（61）连接设置在所述导向固定筒（4）的一端，所述折叠架杆尾架（62）连接设置在所述导向固定筒（4）的另一端。

9.根据权利要求7所述的一种无人机起落架，其特征在于，所述固定架杆（5）上设有固定架杆连接头（51），所述固定架杆连接头（51）与所述折叠架杆连接头（61）铰接连接。

10.根据权利要求7所述的一种无人机起落架，其特征在于，所述固定架杆（5）的外直径与所述导向固定筒（4）的外直径相等，在所述折叠架杆（6）转动至伸展状态时，所述固定架杆（5）和所述导向固定筒（4）同轴。

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