CN113148111A - 一种无人机的折叠展开机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无人机的折叠展开机构，属于无人机技术领域。它解决了现有的无人机折叠机构采用电机控制使得无人机的留空时间降低的问题。本无人机的折叠展开机构，包括能安装在无人机机体上的旋转定位座和转动连接在旋转定位座上且可供机翼或尾翼安装的旋转轴，旋转定位座和旋转轴之间设有扭簧，本折叠展开机构还包括当机翼或尾翼折叠且扭簧处于预压缩状态时对旋转轴定位的锁定件，当锁定件解除对旋转轴的锁定时扭簧能带动旋转轴转动使得机翼或尾翼展开，旋转定位座上连接有当机翼或尾翼处于展开状态时能对旋转轴定位的定位件。本无人机的折叠展开机构并不影响无人机的电能使用，进一步的提升了无人机的留空时间。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域，涉及一种无人机的折叠展开机构。
背景技术
随着工业无人机的发展，其在地图测绘、地质勘测、灾害监测、气象探测、空中交通管制、边境巡逻监控、应急救援、物流、军用等方面应用越来越广泛，固定翼无人机存储、包装运输或桶装发射时对无人机的空间包络体积尽可能小。
如中国专利申请(专利申请号：202021074227.8)公开了一种带折叠机臂的无人机，包括机身、前机臂、后机臂、前动力装置和后动力装置，机身包括上机体和下机体，上机体连接在下机体的上方，上机体两侧且远离上机体中心设置有连接槽，下机体两侧且远离连接槽设置有连接块，前机臂一端铰接在上机体的连接槽内，用于连接；后机臂包括旋转装置和延伸杆，旋转装置连接在下机体的连接块上，延伸杆的一端连接在旋转装置上，旋转装置用于带动延伸杆旋转折叠，后动力装置连接在延伸杆上远离旋转装置的一端，用于带动无人机飞行，旋转装置包括旋转基座、基座旋转轴、第一弹簧、圆环、旋转连接板、固定座、机臂旋转轴、封装盒、滑动块和第二弹簧，旋转基座连接在连接块上，基座旋转轴连接在旋转基座上，第一弹簧设置在基座旋转轴外侧，一端接触旋转基座，圆环设置在基座旋转轴外侧，一端接触第一弹簧，另一端设置有第一凸起部，在基座旋转轴外侧，第一弹簧用于圆环沿基座旋转轴轴线方向移动时对圆环进行挤压，旋转连接板呈L形板状结构，铰接在基座连接座上，接触圆环，靠近圆环一侧设置有与第一凸起部相对应的第一凹槽部，第一凸起部卡在第一凹槽部内，当旋转连接板沿旋转连接轴转动时，第一弹簧推动圆环进而对旋转连接板挤压，旋转连接板的旋转更加稳定。
在无人机使用时，通常机翼或尾翼是保持展开状态，而将机翼或尾翼折叠是无人机未使用时的存放状态，而当无人机需要使用时，需要快速将机翼或尾翼展开；上述结构虽然是可以通过前动力装置控制机翼的折叠展开，通过后动力装置控制延伸杆的折叠展开，而旋转装置则是通过第一弹簧和第二弹簧来控制旋转的稳定性，实现了机翼或尾翼快速展开，但是延伸杆的转动时通过后动力装置来控制，导致了整个控制装置主要还是通过电驱动装置来控制延伸杆和机翼的折叠展开，而在无人机使用时电能需要供应无人机的飞行，导致了无人机的留空时间较长时，没有足够的电能控制延伸杆和机翼的折叠展开，并且前动力装置和后动力装置在无人机启动时，因此导致无人机在启动时就需要耗费一定的电能，并且在无人机重复使用时会不断的消耗无人机的电能，降低了无人机的留空时间。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种无人机的折叠展开机构，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有的无人机折叠机构采用电机控制使得无人机的留空时间降低的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种无人机的折叠展开机构，包括能安装在无人机机体上的旋转定位座和转动连接在旋转定位座上且可供机翼或尾翼安装的旋转轴，其特征在于，所述旋转定位座和旋转轴之间设有扭簧，本折叠展开机构还包括当机翼或尾翼折叠且扭簧处于预压缩状态时对旋转轴定位的锁定件，当锁定件解除对旋转轴的锁定时扭簧能带动旋转轴转动使得机翼或尾翼展开，所述旋转定位座上连接有当机翼或尾翼处于展开状态时能对旋转轴定位的定位件。
工作原理：将旋转定位座安装在无人机机体上，旋转轴与旋转定位座转动连接，且旋转轴供机翼或尾翼安装，当无人机不使用时，旋转轴旋转至机翼或尾翼折叠并使扭簧处于预压缩状态，此时本折叠展开机构具有能将旋转后的旋转轴定位的锁定件，当需要使用无人机时，只需要解除锁定件对旋转轴的锁定，扭簧从预压缩状态解锁，扭簧在弹力作用下带动旋转轴转动至机翼或尾翼展开，并且旋转定位座上连接有对旋转轴定位的定位件，从而使得机翼或尾翼可以维持在展开状态，上述结构是采用传统的机械结构，并没有使用无人机上的电能，使得本折叠展开机构并不影响无人机的电能使用，并且当无人机使用时能稳定的使机翼或尾翼保持展开状态，进一步的提升了无人机的留空时间；通过扭簧的设置，使得无人机的机翼或尾翼从折叠状态快速进入到展开状态，进一步的提升了无人机使用的便捷性，而定位件的设置，使得无人机在使用时能一直保持稳定的展开状态，进一步的提升了无人机使用的稳定性。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述旋转轴上还套设有旋转盘，且旋转盘与旋转轴周向限位，所述旋转盘具有定位孔，所述定位件可沿着旋转轴轴向弹性伸缩，当锁定件接触对旋转轴的锁定时扭簧带动旋转盘和旋转轴同步旋转至机翼或尾翼展开，且当定位件与定位孔相对时定位件的端部能嵌入定位孔内并阻止旋转盘周向转动。
通过设置旋转盘，使得定位件对旋转轴的定位更加的方便，而定位件能沿着旋转轴的轴向弹性伸缩，定位件的端部弹出并嵌入到定位孔内，实现了对旋转盘的周向锁定，从而使得机翼或尾翼可以维持在展开状态，实现了无人机使用的便捷性和稳定性。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述旋转轴的一端为限位端，所述限位端的侧壁具有凸棱，所述旋转盘上开设有可供限位端嵌入的通孔，且凸棱与通孔的孔壁贴合，所述旋转轴的另一端为连接端，所述连接端为圆柱状，所述旋转定位座套设在连接端上且旋转定位座与机体固定座固连。
限位端的侧壁具有凸棱的设置，使得限位端和旋转盘之间的连接更加的稳固，也使得当旋转盘带动旋转轴转动时，对旋转轴的转动力更加均匀，并且在旋转轴和旋转盘之间并不需要增加其他的固定件，使得旋转轴和旋转盘之间的安装更加方便，而连接端的设置，使得旋转定位座与连接端仅仅是套接的关系，旋转轴的旋转并不会带动旋转定位座转动，因此将旋转定位座与机体固定座连接，使得旋转定位座的设置更加的稳定，避免了旋转定位座受到旋转轴的影响，从而使得机翼或尾翼的折叠和展开更加方便。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述限位端为方形柱体，所述通孔为方形孔。
该结构的设置，使得旋转轴与旋转盘之间力的传递更加稳定，并且在转动过程中也不易出现卡死情况，进一步的提升了折叠展开机构使用的稳定性。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述旋转盘上还开设有限位孔，所述旋转轴上还套设有限位板，所述锁定件为与限位板连接的限位销，当旋转轴与旋转盘同步转动至机翼或尾翼折叠时限位销插入限位孔内将旋转盘限位并使扭簧处于预压缩状态。
当需要将机翼或者尾翼折叠时，可直接旋转旋转轴，并使得限位板上连接的限位销能插入限位孔内，从而限位销能对旋转到位的旋转盘进行周向限位，而此时扭簧处于压缩状态，限位板的设置，使得限位销的插入更加方便和稳定。
限位销在无人机使用时，是直接取出的。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述限位板上还连接有导向螺钉，所述旋转盘上开设有呈弧形的导向槽，所述旋转盘转动时导向螺钉位于导向槽内，且导向螺钉的侧壁能与导向槽两端的槽壁相抵靠。
导向螺钉的设置，使得旋转盘在转动的过程中可通过导向落定与导向槽之间的配合进行导向，从而避免了旋转盘在转动过程中出现较大的偏差，并且可通过限制导向槽的长度来限制旋转盘的旋转角度，从而调节机翼或尾翼的转动角度，进一步的使得折叠展开机构的使用更加方便和稳定。
限位板能将导向螺钉和限位销的力分散传递到机身，防止导向螺钉和限位销的应力集中。
在上述的无人机的折叠展开机构中，无人机包括机体固定座，旋转定位座安装在机体固定座上，所述旋转盘上凸起形成两个卡接块，所述扭簧的一端嵌入两个卡接块之间并与卡接块相抵靠，所述扭簧的另一端与机体固定座连接。
扭簧的位置设置，使得扭簧将压缩的弹簧力通过卡接块传递给旋转盘，从而带动旋转盘转动，而采用卡接块的设计，使得力的传递更加的稳定，而扭簧的另一端与机体固定座连接，使得扭簧的设置更加的稳定。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述定位件为弹簧柱塞，所述弹簧柱塞的柱塞头能嵌入定位孔内。
采用弹簧柱塞，弹簧柱塞为较为常用的零部件，方便当弹簧柱塞的柱塞头断裂后，弹簧柱塞的更换更加的方便。
弹簧柱塞包括柱塞杆和柱塞头，柱塞杆内连接有能驱动柱塞头沿着柱塞杆的长度方向移动的弹簧。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述旋转定位座套设在旋转轴上，所述旋转定位座上具有连接台，所述弹簧柱塞与连接台螺纹连接，且弹簧柱塞的柱塞头位于连接台外，所述连接台上连接有将弹性柱塞限位在连接台内的挡片。
将旋转定位座的弹簧柱塞部分与连接台螺纹连接，减小弹簧柱塞安装距离且简化安装难度，使扭簧弹力传递路径能更短的传递出去；而弹簧柱塞位于连接台的部分，用于加强弹簧柱塞的刚度，缩短悬臂梁的距离，且在弹簧柱塞与柱塞头形成一个较大的应力集中区域，使得极限情况下弹簧柱塞的柱塞头断裂吸收能量，保护折叠展开机构的主体结构，且弹簧柱塞的柱塞头断裂不影响弹簧柱塞的安装，后续只需更换弹簧柱塞即可。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述旋转轴的连接端上还套设有固定盘，所述固定盘内设有套设在连接端上的轴承一，所述旋转定位座位于固定盘的上方，所述旋转定位座内设有套设在连接端上的轴承二，所述固定盘的侧边与机体固定座固连。
通过轴承一和轴承二的设置，减少了旋转轴与旋转定位座和固定盘之间的摩擦，如果是小型无人机或轴向载荷不大(比如尾翼)的情况下，使用轴套减小摩擦，轴套优点价格便宜、安装便捷、重量轻；如果是大型无人机或轴向载荷大(比如机翼)的情况下，使用滚子圆锥轴承减小摩擦，滚子圆锥轴承优点摩擦系数小、应用载荷大。
在上述的无人机的折叠展开机构中，所述连接端的端部具有外螺纹，所述旋转轴上螺纹连接有限位螺母，所述限位螺母与固定盘之间具有间隙。
限位螺母的设置，限位螺母将旋转轴轴向固定在旋转定位座与固定盘上，底部螺纹有限位，保证限位螺母旋入后轴向有活动间隙，保障折叠展开时运动不受影响。
与现有技术相比，本无人机的折叠展开机构具有的优点：
1、上述结构是采用传统的机械结构，并没有使用无人机上的电能，使得本折叠展开机构并不影响无人机的电能使用，并且当无人机使用时能稳定的使机翼或尾翼保持展开状态，进一步的提升了无人机的留空时间。
2、通过扭簧的设置，使得无人机的机翼或尾翼从折叠状态快速进入到展开状态，进一步的提升了无人机使用的便捷性，而定位件的设置，使得无人机在使用时能一直保持稳定的展开状态，进一步的提升了无人机使用的稳定性。
3、将旋转定位座的弹簧柱塞部分与连接台螺纹连接，减小弹簧柱塞安装距离且简化安装难度，使扭簧弹力传递路径能更短的传递出去；而弹簧柱塞位于连接台的部分，用于加强弹簧柱塞的刚度，缩短悬臂梁的距离，且在弹簧柱塞与柱塞头形成一个较大的应力集中区域，使得极限情况下弹簧柱塞的柱塞头断裂吸收能量，保护折叠展开机构的主体结构。
附图说明
图1是本无人机的折叠展开机构与机体固定座装配后的结构示意图。
图2是本无人机的折叠展开机构的爆炸图。
图3是本无人机的折叠展开机构的装配图。
图4是本无人机的折叠展开机构与机体固定座装配后的俯视图。
图5是沿图4中A-A的剖视图。
图6是本无人机的折叠展开机构与无人机装配后的部分结构示意图。
图7是本无人机的折叠展开机构中旋转盘的结构示意图。
图中，1、旋转轴；11、限位端；11a、凸棱；12、连接端；2、扭簧；3、锁定件；4、旋转盘；41、通孔；42、限位孔；43、导向槽；44、卡接块；45、定位孔；5、旋转定位座；51、连接台；52、挡片；53、轴承二；6、定位件；7、机体固定座；8、限位板；9、导向螺钉；10、固定盘；10a、轴承一；101、限位螺母；102、间隙；103、连接螺钉；104、机翼。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1所示，本无人机的折叠展开机构，包括能安装在无人机机体上的旋转定位座5和转动连接在旋转定位座5上且可供机翼104或尾翼安装的旋转轴1。
具体的说，如图1-7所示，旋转定位座5和旋转轴1之间设有扭簧2，本折叠展开机构还包括当机翼104或尾翼折叠且扭簧2处于预压缩状态时对旋转轴1定位的锁定件3，当锁定件3解除对旋转轴1的锁定时扭簧2能带动旋转轴1转动使得机翼104或尾翼展开，旋转定位座5上连接有当机翼104或尾翼处于展开状态时能对旋转轴1定位的定位件6。
工作原理：将旋转定位座5安装在无人机机体上，旋转轴1与旋转定位座5转动连接，且旋转轴1供机翼104或尾翼安装，当无人机不使用时，旋转轴1旋转至机翼104或尾翼折叠并使扭簧2处于预压缩状态，此时本折叠展开机构具有能将旋转后的旋转轴1定位的锁定件3，当需要使用无人机时，只需要解除锁定件3对旋转轴1的锁定，扭簧2从预压缩状态解锁，扭簧2在弹力作用下带动旋转轴1转动至机翼104或尾翼展开，并且旋转定位座5上连接有对旋转轴1定位的定位件6，从而使得机翼104或尾翼可以维持在展开状态，上述结构是采用传统的机械结构，并没有使用无人机上的电能，使得本折叠展开机构并不影响无人机的电能使用，并且当无人机使用时能稳定的使机翼104或尾翼保持展开状态，进一步的提升了无人机的留空时间；通过扭簧2的设置，使得无人机的机翼104或尾翼从折叠状态快速进入到展开状态，进一步的提升了无人机使用的便捷性，而定位件6的设置，使得无人机在使用时能一直保持稳定的展开状态，进一步的提升了无人机使用的稳定性。
如图1-4所示，旋转轴1上还套设有旋转盘4，且旋转盘4与旋转轴1周向限位，旋转盘4具有定位孔45，定位件6可沿着旋转轴1轴向弹性伸缩，当锁定件3解除对旋转轴1的锁定时扭簧2带动旋转盘4和旋转轴1同步旋转至机翼104或尾翼展开，且当定位件6与定位孔45相对时定位件6的端部能嵌入定位孔45内并阻止旋转盘4周向转动。
如图1-4所示，无人机包括两个机体固定座7，旋转定位座5的两侧分别设置有机体固定座7，且机体固定座7均与旋转定位座5连接，旋转轴1的一端为限位端11，限位端11的侧壁具有凸棱11a，旋转盘4上开设有可供限位端11嵌入的通孔41，且凸棱11a与通孔41的孔壁贴合，旋转轴1的另一端为连接端12，连接端12为圆柱状，旋转定位座5套设在连接端12上且旋转定位座5的两侧分别与两个机体固定座7固连，限位端11为方形柱体，通孔41为方形孔。
限位端11可以为三角形柱体、五边形柱体等。
如图3和图4所示，旋转盘4上还开设有限位孔42，旋转轴1上还套设有限位板8，锁定件3为与限位板8连接的限位销，锁定件3为与限位板8连接的限位销，当旋转轴1与旋转盘4同步转动至机翼104或尾翼折叠时限位销插入限位孔42内将旋转盘4限位并使扭簧2处于预压缩状态。
锁定件3也可以为螺钉。
如图2-5所示，限位板8上还连接有导向螺钉9，旋转盘4上开设有呈弧形的导向槽43，旋转盘4转动时导向螺钉9位于导向槽43内，且导向螺钉9的侧壁能与导向槽43两端的槽壁相抵靠。
如图7所示，旋转盘4上凸起形成两个卡接块44，扭簧2的一端嵌入两个卡接块44之间并与卡接块44相抵靠，扭簧2的另一端与机体固定座7连接。
如图3-5所示，定位件6为弹簧柱塞，弹簧柱塞的柱塞头能嵌入定位孔45内，旋转定位座5上具有连接台51，弹簧柱塞与连接台51螺纹连接，且弹簧柱塞的柱塞头位于连接台51外，连接台51上连接有将弹性柱塞限位在连接台51内的挡片52。
弹簧柱塞包括柱塞杆和柱塞头，柱塞杆内连接有能驱动柱塞头沿着柱塞杆的长度方向移动的弹簧。
如图4和图5所示，旋转轴1的连接端12上还套设有固定盘10，固定盘10内设有套设在连接端12上的轴承一10a，旋转定位座5位于固定盘10的上方，旋转定位座5内设有套设在连接端12上的轴承二53，固定盘10的侧边与机体固定座7固连，连接端12的端部具有外螺纹，旋转轴1上螺纹连接有限位螺母101，限位螺母101与固定盘10之间具有间隙102。
如图6所示，本折叠展开机构还包括连接螺栓，机翼104或尾翼通过连接螺栓与旋转轴1固连。
实施例二
本实施例的内容与实施例一基本相同，其不同之处在于：定位件6为限位弹簧，连接台51内设有可供限位弹簧放置的容纳槽，限位弹簧能嵌入定位孔45内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种无人机的折叠展开机构，包括能安装在无人机机体上的旋转定位座(5)和转动连接在旋转定位座(5)上且可供机翼(104)或尾翼安装的旋转轴(1)，其特征在于，所述旋转定位座(5)和旋转轴(1)之间设有扭簧(2)，本折叠展开机构还包括当机翼(104)或尾翼折叠且扭簧(2)处于预压缩状态时对旋转轴(1)定位的锁定件(3)，当锁定件(3)解除对旋转轴(1)的锁定时扭簧(2)能带动旋转轴(1)转动使得机翼(104)或尾翼展开，所述旋转定位座(5)上连接有当机翼(104)或尾翼处于展开状态时能对旋转轴(1)定位的定位件(6)。
2.根据权利要求1所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述旋转轴(1)上还套设有旋转盘(4)，且旋转盘(4)与旋转轴(1)周向限位，所述旋转盘(4)具有定位孔(45)，所述定位件(6)可沿着旋转轴(1)轴向弹性伸缩，当锁定件(3)解除对旋转轴(1)的锁定时扭簧(2)带动旋转盘(4)和旋转轴(1)同步旋转至机翼(104)或尾翼展开，且当定位件(6)与定位孔(45)相对时定位件(6)的端部能嵌入定位孔(45)内并阻止旋转盘(4)周向转动。
3.根据权利要求2所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述旋转轴(1)的一端为限位端(11)，所述限位端(11)的侧壁具有凸棱(11a)，所述旋转盘(4)上开设有可供限位端(11)嵌入的通孔(41)，且凸棱(11a)与通孔(41)的孔壁贴合，所述旋转轴(1)的另一端为连接端(12)，所述连接端(12)为圆柱状，所述旋转定位座(5)转动连接在连接端(12)上。
4.根据权利要求3所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述限位端(11)为方形柱体，所述通孔(41)为方形孔。
5.根据权利要求2或3或4所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述旋转盘(4)上还开设有限位孔(42)，所述旋转轴(1)上还套设有限位板(8)，所述锁定件(3)为与限位板(8)连接的限位销，当旋转轴(1)与旋转盘(4)同步转动至机翼(104)或尾翼折叠时限位销插入限位孔(42)内将旋转盘(4)限位并使扭簧(2)处于预压缩状态。
6.根据权利要求5所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述限位板(8)上还连接有导向螺钉(9)，所述旋转盘(4)上开设有呈弧形的导向槽(43)，所述旋转盘(4)转动时导向螺钉(9)位于导向槽(43)内，且导向螺钉(9)的侧壁能与导向槽(43)两端的槽壁相抵靠。
7.根据权利要求3或4所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，无人机包括机体固定座(7)，所述旋转定位座(5)安装在机体固定座(7)上，所述旋转盘(4)上凸起形成两个卡接块(44)，所述扭簧(2)的一端嵌入两个卡接块(44)之间并与卡接块(44)相抵靠，所述扭簧(2)的另一端与机体固定座(7)连接。
8.根据权利要求2或3或4所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述定位件(6)为弹簧柱塞，所述弹簧柱塞的柱塞头能嵌入定位孔(45)内。
9.根据权利要求8所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述旋转定位座(5)套设在旋转轴(1)上，所述旋转定位座(5)上具有连接台(51)，所述弹簧柱塞与连接台(51)螺纹连接，且弹簧柱塞的柱塞头位于连接台(51)外，所述连接台(51)上连接有将弹性柱塞限位在连接台(51)内的挡片(52)。
10.根据权利要求7所述的无人机的折叠展开机构，其特征在于，所述旋转轴(1)的连接端(12)上还套设有固定盘(10)，所述固定盘(10)内设有套设在连接端(12)上的轴承一(10a)，所述旋转定位座(5)位于固定盘(10)的上方，所述旋转定位座(5)内设有套设在连接端(12)上的轴承二(53)，所述固定盘(10)的侧边与机体固定座(7)固连。
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