CN113879513A - 一种自动扭转折叠的桨夹及具有其的螺旋桨 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动扭转折叠的桨夹及具有其的螺旋桨，桨夹包括桨夹毂、桨夹转臂、扭簧、平面轴承、滚动轴承和固连装置，桨夹毂与电机固连，桨夹转臂有左右对称的两个，每个桨夹转臂的一端与桨夹毂连接，一端与桨叶连接；扭簧固定在桨夹毂和滚动轴承之间，滚动轴承固定在桨夹转臂靠近桨夹一端的安装槽一中，平面轴承固定在桨夹转臂另一端的安装槽二中，固连装置穿过滚动轴承、平面轴承和扭簧中间的孔将桨夹转臂固定在桨夹毂上；桨夹毂的两端设有和桨夹转臂配合的限位槽，限制桨夹转臂的转动角度并对桨夹转臂定位。本发明实现了通过选用市场上的向后折叠设计的桨叶实现向前折叠的效果，减小了折叠后占用的空间，节约了成本。

Description

一种自动扭转折叠的桨夹及具有其的螺旋桨

技术领域

本发明属于飞行器设计技术领域，具体涉及一种桨夹及具有其的螺旋桨。

背景技术

串列翼巡飞无人机通常需要安装折叠桨，螺旋桨折叠后在发射状态可以方便装入发射筒中。为减小桨叶所占的空间，一般在发射筒中桨叶处于折叠状态，当无人机离开发射筒时，桨叶受到气流吹动而展开，电机启动，无人机进入飞行状态。现有的应用在此类无人机上的折叠桨，一般采用定制折叠桨。

目前市场上的前后折叠桨叶主要是针对前拉式滑翔机，市场上没有针对巡飞无人机的需求设计的螺旋桨产品。前拉式折叠桨的桨根部有一定的弯度，使桨叶向后折叠时，桨根部的弯度可以保证桨叶在后折时贴合机身，占据最小的空间，但桨叶向前折叠时，桨根部的弯度会导致桨叶占据很大的机身空间，导致机身后部空间狭窄，难以布置其他设备。

无人机的动力优化选型是通过飞行试验来完成的，这过程中需要使用多种桨型进行测试比较，市场上的桨叶设计多为向后折叠的螺旋桨，采用此种螺旋桨向前折叠会占用较大的空间，此时就需要对串列翼巡飞无人机的动力优化试验而定制不同尺寸的向前折叠的螺旋桨，从而导致生产成本提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自动扭转折叠的桨夹及具有其的螺旋桨。本发明方案能够解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术解决方案：

根据第一方面，提供一种自动扭转折叠的桨夹，包括桨夹毂、桨夹转臂、扭簧、平面轴承、滚动轴承和固连装置，

所述的桨夹毂与电机固连，

所述的桨夹转臂有左右对称的两个，每个桨夹转臂的一端与桨夹毂连接，一端与桨叶连接；

所述的扭簧固定在桨夹毂和桨夹转臂之间，

所述的滚动轴承固定在桨夹转臂靠近桨夹一端的安装槽一中，

所述的平面轴承固定在桨夹转臂另一端的安装槽二中，

所述的固连装置穿过滚动轴承、平面轴承和扭簧中间的孔将桨夹转臂固定在桨夹毂上；

所述的桨夹毂的两端设有和桨夹转臂配合的限位槽，限制桨夹转臂的转动角度并对桨夹转臂定位。

进一步的，所述的桨夹毂主体为阶梯圆柱形，其垂直于轴线的中心处设置有安装电机驱动轴的通孔，在其左右第一阶梯两个端面设置有与桨夹转臂相啮合的限位槽，所述的左右第二阶梯端面的中心设有与固连装置配合的孔。

进一步的，所述的桨夹转臂主体为圆柱形，桨夹转臂一端设置与桨夹毂配合的限位槽，另一端设置与桨叶连接的连接装置，所述桨夹转臂左右端面分别设有安装槽。

进一步的，所述的靠近桨夹毂的安装槽一，其长度根据其内安装的滚动轴承的厚度确定，其内径等于滚动轴承的外径。

进一步的，所述的靠近桨叶的安装槽二，其长度根据其内安装的平面轴承的厚度确定，其内径等于平面轴承的外径。

进一步的，所述的连接装置为叉状，设有两个连接臂，两个连接臂之间的距离为桨叶中桨头的宽度，所述的两连接臂上设置通孔。

进一步的，所述的固定装置为杯头螺栓或者平头螺栓。

进一步的，所述的限位槽为凹凸结构，其中凸出部分均占圆周的1/4，桨夹毂两端的限位槽凸出结构成180度角布置，所述的桨夹转臂上的限位槽与桨夹毂的限位槽相配合，保证桨夹臂与桨夹毂之间有180度的旋转行程，并且保证其在旋转180度后被限位槽卡住。

进一步的，所述的平面轴承的型号的选择依据为：其外径与桨夹臂的安装槽内径相同，其内径与杯头螺栓的外径相同。

进一步的，所述的滚动轴承的型号选择依据为：其外径与桨夹臂内径相同，其内径与桨夹榖第二台阶伸出部分的外径相同。

根据第二方面，一种自动扭转折叠的螺旋桨，包括桨叶和上述的桨夹，所述的桨叶为依据向后折叠设计的桨叶，桨叶通过桨叶转臂上的连接装置和桨叶夹固连。

根据第三方面，一种无人机，包括无人机机体和上述自动扭转折叠的螺旋桨，所述的螺旋桨安装在无人机的尾部。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明的桨夹通过桨夹毂和桨叶转臂的设计，使桨叶的根部在螺旋桨向前折叠后不再有弯曲部分，从而使向前折叠后更紧的贴合机身，减少桨叶占据的机身空间；

(2)本发明的桨夹通过限位槽和扭簧的设计，使螺旋桨在展开和折叠时可以旋转180度后定位，从而达到选用市场上的向后折叠设计的桨叶实现向前折叠的效果，减小了折叠后占用的空间，节约了成本。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例提供的一种自动扭转折叠的桨夹爆炸示意图

图2示出了根据本发明实施例提供的桨夹毂示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的桨夹转臂示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的一种自动扭转折叠的螺旋桨展开示意图；

图5示出了根据本发明实施例提供的一种自动扭转折叠的螺旋桨折叠示意图。

上述附图包含以下附图标记：

1.桨夹紧定螺钉，2.电机轴，3.桨夹毂，4.左桨夹转臂，5.左桨转轴，6.左桨叶，7.右扭簧，8.右滚动轴承组，9.右平面轴承，10.右杯头螺栓，11.右桨叶转轴，12右桨叶，13.右桨夹转臂，14.机身，15.左扭簧，16.左滚动轴承组，17.左平面轴承，18.左杯头螺栓。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据第一方面，提供一种自动扭转折叠的桨夹，包括桨夹毂、桨夹转臂、扭簧、平面轴承、滚动轴承和固连装置；桨夹毂与电机固连，桨夹转臂有左右对称的两个，扭簧固定在桨夹毂和平面轴承之间，平面轴承固定在桨夹转臂靠近桨夹一端的槽中，滚动轴承固定在桨夹转臂另一端的槽中，固连装置穿过滚动轴承、平面轴承和扭簧中间的孔将桨夹转臂固定在桨夹毂上。所述的桨夹毂的两端设有和桨夹转臂配合的限位槽，限制桨夹转臂的转动角度并对桨夹转臂定位。

在一个实施例中，如图2所示，桨夹毂为主体为阶梯圆柱形，其垂直于轴线的中心处设置有安装电机驱动轴的通孔，电机的驱动轴穿过通孔后，在与通孔垂直的位置通过紧定螺钉将驱动轴和桨夹毂固定，从而使桨夹毂与电机固连，电机旋转带动桨夹毂旋转，在其他实施例中，可以采用定位销、螺栓等其他固定方法；

在桨夹毂第一台阶左右的两个端面设置有与桨夹转臂相啮合的限位槽，所述的限位槽突出部分为1/4圆周，凸出的长度与扭簧宽度相近，方便容纳扭簧，并且其强度满足桨叶旋转带来的扭矩应力，两个端面突出部分的位置设置限制桨夹转臂的转动角度为180度，并对转动后的桨夹转臂定位；

桨夹毂第二台阶左右端面的中心设有与固连装置配合的孔，在一个具体的实施例中，此孔为螺纹孔，固连装置上的螺纹通过此螺纹孔将两个桨夹转臂分别固定于桨夹毂两端。

在一个实施例中，如图3所示，桨夹转臂主体为圆柱形，桨夹转臂一端设置与桨夹毂配合的限位槽，另一端设置与桨叶连接的连接装置，所述桨夹转臂左右端面分别设有安装槽；靠近桨夹毂的安装槽一，其长度根据其内安装的滚动轴承的厚度确定，其内径等于滚动轴承的外径，在本实施例中，其长度等于2～3个滚转轴承的厚度，滚转轴承主要承受桨叶旋转对桨夹转臂产生的弯矩，根据弯矩选择滚动轴承的个数，在本实施例中，采用M3的坚固装置，则选用内径5mm外径8mm，厚2mm的滚动轴承3个；靠近桨叶的安装槽二，安装槽主要为固定桨叶根部及安装平面轴承，并方便用螺栓将桨夹臂与桨夹毂联接，其内径等于平面轴承的外径，其内安装有平面轴承，并通过固定装置将平面轴承和桨夹臂固定在桨夹毂上；在本实施例中，固定装置为杯头螺栓，在其他实施例中，可采用其他具有固定功能的装置如平头螺栓。在一个具体的实施例中，在安装槽一和安装槽二之间的隔板中心设有一通孔，便于固定装置穿过；连接装置为叉状，设有两个连接臂，两个连接臂之间的距离为桨叶中桨头的宽度，在两个连接臂上设置通孔，通过螺栓将桨叶固定在桨夹转臂上；限位槽为凹凸结构，其中凸出部分占圆周的1/4，桨夹毂两端的限位槽凸出部分成180度角布置，桨夹转臂上的限位槽与桨夹毂的限位槽相配合，保证桨夹臂与桨夹毂之间有180度的旋转行程，并且保证其在旋转180度后被限位槽卡住。

进一步的，平面轴承的型号的选择依据为：其外径与桨夹臂的内径相同，其内径与杯头螺栓的外径相同。

进一步的，滚动轴承的型号选择依据为：其外径与桨夹臂内径相同，其内径与桨夹榖第二台阶伸出部分的外径相同。

进一步的，扭簧的选择依据为：扭簧的外径与桨夹榖凹槽内径相同，桨夹榖与桨夹臂凹槽之间存在一定的缝隙，缝隙的宽度与扭簧线径相同。

根据第二方面，一种自动扭转折叠的螺旋桨，包括桨叶和上述的桨夹，所述的桨叶为依据向后折叠设计的桨叶，桨叶通过桨叶转臂上的连接装置和桨叶夹固连。

如图4所示，其展开过程为：在桨叶展开时，左右桨夹转臂受扭簧驱使，绕各自杯头螺栓旋转，当扭簧驱使桨夹转臂旋转到180度时，桨夹转臂的限位槽凸起与桨夹毂的限位槽凸起接触，限制桨夹转臂继续旋转。当桨叶旋转时，受到空气阻力产生的扭矩影响和限位槽的限制，桨叶保持展开的锁紧状态。

如图5所示，其折叠过程为：将桨夹转臂绕各自杯头螺栓旋转180度后，将桨叶向前折叠靠近机身。

根据第三方面，一种无人机，包括无人机机体和上述自动扭转折叠的螺旋桨，螺旋桨安装在无人机的尾部。

在一个具体的实施例中，当无人机最大机身宽度为98mm时，折叠桨尺寸设计采用14*10mm，原装桨转轴之间距离为48-52mm之间，若采用固定式桨夹和前拉式折叠桨方案，则桨夹转轴之间距离需达到87mm以上，机身尾部端面宽度只可达到63mm。若采用自动扭转桨夹，桨转轴之间距离可以缩短到56mm，机身尾部端面的宽度可以达到74mm。桨叶向前折叠后，每侧占据机身宽度为7mm，桨转轴之间距离缩短至接近理想状态，在减少桨叶占据机身空间的同时，并没有降低桨叶效率。

综上，本发明提供的一种自动扭转折叠的桨夹及具有其的螺旋桨、无人机，相比于现有技术至少具有以下优势：

(1)本发明的桨夹通过桨夹毂和桨叶转臂的设计，使桨叶的根部在螺旋桨向前折叠后不再有弯曲部分，从而使向前折叠后更紧的贴合机身，减少桨叶占据的机身空间；

(2)本发明的桨夹通过限位槽和扭簧的设计，使螺旋桨在展开和折叠时可以旋转180度后定位，从而达到选用市场上的向后折叠设计的桨叶实现向前折叠的效果，减小了折叠后占用的空间，节约了成本。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，包括桨夹毂、桨夹转臂、扭簧、平面轴承、滚动轴承和固连装置，

所述的桨夹毂与电机固连，

所述的桨夹转臂有左右对称的两个，每个桨夹转臂的一端与桨夹毂连接，一端与桨叶连接；

所述的扭簧固定在桨夹毂和滚动轴承之间，

所述的滚动轴承固定在桨夹转臂靠近桨夹一端的安装槽一中，

所述的平面轴承固定在桨夹转臂另一端的安装槽二中，

所述的固连装置穿过滚动轴承、平面轴承和扭簧中间的孔将桨夹转臂固定在桨夹毂上；

所述的桨夹毂的两端设有和桨夹转臂配合的限位槽，限制桨夹转臂的转动角度并对桨夹转臂定位。

2.根据权利要求1所述的一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，所述的所述的桨夹毂主体为阶梯圆柱形，其垂直于轴线的中心处设置有安装电机驱动轴的通孔，在其左右第一阶梯两个端面设置有与桨夹转臂相啮合的限位槽，所述的左右第二阶梯端面的中心设有与固连装置配合的孔。

3.根据权利要求1所述的一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，所述的桨夹转臂主体为圆柱形，桨夹转臂一端设置与桨夹毂配合的限位槽，另一端设置与桨叶连接的连接装置，所述桨夹转臂左右端面分别设有安装槽。

4.根据权利要求1或3所述的一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，所述的靠近桨夹毂的安装槽一，其长度根据其内安装的滚动轴承的厚度确定，其内径等于滚动轴承的外径。

5.根据权利要求1或3所述的一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，所述的靠近桨叶的安装槽二，其长度根据其内安装的平面轴承的厚度确定，其内径等于平面轴承的外径。

6.根据权利要求3所述的一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，所述的连接装置为叉状，设有两个连接臂，两个连接臂之间的距离为桨叶中桨头的宽度，所述的两连接臂上设置通孔。

7.根据权利要求1或3所述的一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，所述的限位槽为凹凸结构，其中凸出部分均占圆周的1/4，桨夹毂两端的限位槽凸出结构成180度角布置，所述的桨夹转臂上的限位槽与桨夹毂的限位槽相配合，保证桨夹臂与桨夹毂之间有180度的旋转行程，并且保证其在旋转180度后被限位槽卡住。

8.根据权利要求1所述的一种自动扭转折叠的桨夹，其特征在于，所述的平面轴承的型号的选择依据为：其外径与桨夹臂的安装槽内径相同，其内径与固定专职的外径相同，所述的滚动轴承的型号选择依据为：其外径与桨夹臂内径相同，其内径与桨夹榖第二台阶伸出部分的外径相同。

9.一种自动扭转折叠的螺旋桨，其特征在于，包括桨叶和如权利要求1-8所述的桨夹，所述的桨叶为依据向后折叠设计的桨叶，桨叶通过桨叶转臂上的连接装置和桨叶夹固连。

10.一种无人机，其特征在于，包括无人机机体和如权利要求9所述的自动扭转折叠的螺旋桨，所述的螺旋桨安装在无人机的尾部。

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