CN117775336A - 一种机翼折叠机构及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机翼折叠机构，包括：第一机翼和第二机翼之间通过折叠装置相对转动展开或折叠，折叠装置包括第一安装板、第二安装板、主动杆、从动杆、作动筒，利用作动筒能够实现机翼的自动折叠，并通过控制第一安装板和第二安装板之间的第一铰接点、作动筒和主动杆之间的第四铰接点的位置，从而得到一种折叠角度大、所需作动力小、轻量化相结合的综合效果好的机翼折叠机构，且整体结构简单，以便于可应用至小型无人机上。本发明还公开了一种应用有该机翼折叠机构的无人机。

Description

一种机翼折叠机构及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机机翼折叠机构及无人机。

背景技术

为便于无人机存储、转运，以及在有限空间内布置更多的无人机，有必要对无人机机翼进行折叠。目前应用有折翼装置的无人机：有采用伸缩式机构折叠机翼，其折叠装置重量重、尺寸大，无法布置在小型无人机上；或者采用沿机身轴向进行折叠的折叠机翼，这种对机翼的布置方式提出了特殊的要求，必须为上单翼或下单翼，适用范围窄；或者采用沿翼展方向进行折叠的折叠机翼。

现有的沿翼展方向进行折叠的折叠机翼中，有采用合页式折翼装置的，其合页一般采用外置安装，虽然能实现手动大角度折叠，但其外露零件多，会影响机翼气动性能，而且折叠后尺寸不紧凑，机翼之间有大缝隙，也不符合防护要求，若是加装作动筒以自动折叠时又会影响其折叠角度无法实现大角度折叠；也有采用连杆式折翼装置的，但其折叠角度有限(难以实现超90度的大角度折叠)，适用性不强。并且现有折翼装置一般较重，尺寸较大，无法在小型无人机上应用。

发明内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种折叠角度大、所需作动力小、轻量化相结合的综合效果好的机翼折叠机构。

本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

一种机翼折叠机构，包括：第一机翼、第二机翼、折叠装置，折叠装置包括第一安装板、第二安装板、主动杆、从动杆、作动筒，第一安装板连接于第一机翼的端部，第二安装板连接于第二机翼的端部，第一安装板和第二安装板之间相对绕第一铰接点铰接，且第一铰接点突出于第一机翼和第二机翼的机翼表面，主动杆绕第二铰接点铰接于第一安装板，主动杆绕第三铰接点铰接于从动杆的一端，作动筒安装于第一机翼内并与主动杆绕第四铰接点铰接，从动杆的另一端绕第五铰接点铰接于第二安装板，第四铰接点位于第二铰接点与第三铰接点连线的一侧，第五铰接点位于第二铰接点与第三铰接点连线的另一侧。

本发明所提供的机翼折叠机构，通过将第一铰接点突出于机翼表面设置，确保展开时折叠装置的绝大部分结构能够处于两机翼的端部之间的同时，避免折叠时第二机翼和第一机翼的结合线相互干涉而导致其可折叠角度较小或者结合线缝隙较大的问题，还利用作动筒结合连杆结构实现驱动，且控制作动筒与主动杆之间的第四铰接点的位置相对远离从动杆，在作动筒输出动力驱使第二机翼相对第一机翼折叠时，作动筒的力通过第四铰接点作用于主动杆，主动杆再通过第三铰接点作用于从动杆，从而利用从动杆驱动第二机翼折叠，如此，在无需增加主动杆长度的情况下，能够保持大角度折叠后第四铰接点与第二铰接点在机翼厚度方向上保有较大的距离，使得所需作动筒工作推力较小，使得主动杆转动时所需的机翼厚度空间较小，进而降低作动筒、主动杆的重量，有利于该机翼折叠机构的小型化、轻量化，且整体结构简单，以便于可应用至小型无人机上。

在一些实施方式中，第一安装板包括相连接的第一基板和第一耳座，第二安装板包括相连接的第二基板和第二耳座，第一机翼和第二机翼相对的端部在展开状态下围成一容纳腔，第一基板、第二基板、主动杆和从动杆均位于容纳腔内，第一耳座和第二耳座穿过容纳腔向外露出，且第一耳座的露出部分和第二耳座的露出部分绕第一铰接点铰接。

在一些实施方式中，第一基板上设置有避让槽，主动杆可在避让槽处转动。

在一些实施方式中，主动杆绕第二铰接点铰接于第一耳座上。

在一些实施方式中，第一基板上还设有第三耳座，主动杆绕第二铰接点铰接于第三耳座上。

在一些实施方式中，第二基板上还设有第四耳座，从动杆绕第五铰接点铰接于第四耳座上。

在一些实施方式中，主动杆呈L形状并包括相连接的第一杆和第二杆，第一杆远离第二杆的一端绕第二铰接点铰接于第一安装板，第二杆远离第一杆的一端朝远离第二安装板的方向延伸，第三铰接点位于第一杆和第二杆的连接拐角处，第四铰接点位于第二杆远离第一杆的一端。

在一些实施方式中，折叠装置还包括用于承受机翼升力的限位杆，限位杆的一端连接于第一安装板和第二安装板的其中之一上，在展开状态下限位杆的另一端抵接于第一安装板和第二安装板的另一。

在一些实施方式中，限位杆相对第一安装板或第二安装板突出的限位长度可调。

在一些实施方式中，作动筒的一端铰接于第一机翼，作动筒与第一机翼的铰接处留有允许作动筒朝向或远离第二机翼活动的配合间隙。

在一些实施方式中，限位杆螺接于第一安装板或第二安装板，拧动限位杆以调节限位杆的限位长度。

基于同样的构思，本发明还公开了一种无人机，改无人机应用有如上所述的机翼折叠机构。

附图说明

图1为本发明实施例的机翼折叠机构处于半折叠状态时的立体示意图；

图2为本发明实施例的机翼折叠机构处于折叠状态时的立体示意图；

图3为为本发明实施例的机翼折叠机构处于展开状态时的局部剖视示意图；

图4为本发明实施例的机翼折叠机构去掉机翼后且处于展开状态时的立体示意图；

图5为本发明实施例的机翼折叠机构去掉机翼后且处于半折叠状态时的立体示意图；

图6为本发明实施例的机翼折叠机构去掉机翼后且处于折叠状态时的立体示意图；

图7为本发明实施例的机翼折叠机构去掉机翼后且处于展开状态时的主视示意图；

图8为本发明实施例的机翼折叠机构去掉机翼后且处于半折叠状态时的主视示意图；

图9为本发明实施例的机翼折叠机构去掉机翼后且处于折叠状态时的主视示意图。

其中，附图标记含义如下：

1、第一机翼；11、固定座；2、第二机翼；3、折叠装置；31、第一安装板；311、第一基板；312、第一耳座；313、第三耳座；314、避让槽；32、第二安装板；321、第二基板；322、第二耳座；323、第四耳座；33、主动杆；331、第一杆；332、第二杆；34、从动杆；35、作动筒；36、限位杆；10、第一铰接点；20、第二铰接点；30、第三铰接点；40、第四铰接点；50、第五铰接点；60、第六铰接点；4、容纳腔。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文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。本文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，不是旨在限制本发明。

参阅图1至图9，本发明公开了一种机翼折叠机构，包括：第一机翼1、第二机翼2、折叠装置3，折叠装置3连接于第一机翼1和第二机翼2之间，从而使得第一机翼1和第二机翼2能够相对转动展开或折叠。该机翼折叠机构适用于沿翼展方向进行折叠的机翼中。另外，本发明还公开了一种应用有该机翼折叠机构的无人机。

在本实施例中，折叠装置3包括第一安装板31、第二安装板32、主动杆33、从动杆34、作动筒35，第一安装板31连接于第一机翼1的端部，第二安装板32连接于第二机翼2的端部，第一安装板31和第二安装板32之间相对绕第一铰接点10铰接，且第一铰接点10突出于第一机翼1和第二机翼2的机翼表面，主动杆33绕第二铰接点20铰接于第一安装板31，主动杆33绕第三铰接点30铰接于从动杆34的一端，作动筒35安装于第一机翼1内并与主动杆33绕第四铰接点40铰接，从动杆34的另一端绕第五铰接点50铰接于第二安装板32，其中，第四铰接点40位于第二铰接点20与第三铰接点30连线的一侧，第五铰接点50位于第二铰接点20与第三铰接点30连线的另一侧。

本发明所提供的机翼折叠机构，通过将第一铰接点10突出于机翼表面设置，确保展开时折叠装置3的绝大部分结构能够处于两机翼的端部之间的同时，避免折叠时第二机翼2和第一机翼1的结合线相互干涉而导致其可折叠角度较小或者结合线缝隙较大的问题，还利用作动筒35结合连杆结构实现驱动，且控制作动筒35与主动杆33之间的第四铰接点40的位置相对远离从动杆34，在作动筒35输出动力驱使第二机翼2相对第一机翼1折叠时，作动筒35的力通过第四铰接点40作用于主动杆33，主动杆33再通过第三铰接点30作用于从动杆34，从而利用从动杆34驱动第二机翼2折叠，如此，在无需增加主动杆33长度的情况下，能够保持大角度折叠后第四铰接点40与第二铰接点20在机翼厚度方向上保有较大的距离，使得所需作动筒35工作推力较小，使得主动杆33转动时所需的机翼厚度空间较小，进而降低作动筒35、主动杆33的重量，有利于该机翼折叠机构的小型化、轻量化，且整体结构简单，以便于可应用至小型无人机上。

需要说明的是，所述的大角度折叠，是指机翼之间的相对折叠角度大于100度。

特别的，在本实施例中，第一机翼1优选为用于连接机身的固定机翼，第二机翼2优选为活动机翼，第二机翼2相对第一机翼1向下折叠，此时，第一铰接点10突出于第一机翼1和第二机翼2的机翼下表面。

当然，在其他实施例中，第二机翼2还可相对第一机翼1向上折叠，此时，第一铰接点10突出于第一机翼1和第二机翼2的机翼上表面。

当然，在其他实施例中，第一机翼1也可为活动机翼，而第二机翼2可为用于连接机身的固定机翼，此时，根据需要而定。

参阅图3和图4，在本实施例中，第一机翼1和第二机翼2相对的端部在展开状态下围成一容纳腔4，该容纳腔4可以用来收纳折叠装置3的绝大部分零件，仅保持第一铰接点10位于容纳腔4外以克服大角度折叠时机翼易干涉的问题。

具体的，结合图2、图4和图7，并以图7所示方向为参考，第一安装板31大致呈V形状，包括相连接的第一基板311和第一耳座312，第一基板311位于容纳腔4内并可固定连接至第一机翼1的端部，第一耳座312朝向右下方倾斜延伸以穿过容纳腔4向外露出，以实现第一安装板31的大部分隐藏；第二安装板32同样大致呈呈V形状，包括相连接的第二基板321和第二耳座322，第二基板321位于容纳腔4内并可固定连接至第二机翼2的端部，第二耳座322朝向左下方倾斜延伸以穿过容纳腔4向外露出，以实现第二安装板32的大部分隐藏；其中，第一耳座312的露出部分和第二耳座322的露出部分绕第一铰接点10铰接。

可以理解的是，第一耳座312还可以连接于第一基板311的正下方而不是倾斜的，或者第二耳座322还可以连接于第二基板321的正下方而不是倾斜的；还可以的是，第一耳座312或第二耳座322可以呈倒L型设置，根据需要而定。

当然，优选控制第一基板311和第二基板321之间保有一定的空间，以便于后续方案的改进，以及便于主动杆33和从动杆34的布置。

另外，主动杆33和从动杆34均位于容纳腔4内，以实现主动杆33和从动杆34的隐藏；作动筒35安装于第一机翼1内，具体的，作动筒35的左端可通过固定座11安装于第一机翼1内，作动筒35的右端与主动杆33铰接，也可实现作动筒35的隐藏，其中，作动筒35绕第六铰接点铰接于固定座11。

如此，实现将折叠装置3的绝大部分零件隐藏在容纳腔4内，以降低对机翼气动性能的影响。

参阅图4至图6，在本实施例中，第一基板311上设置有避让槽314，主动杆33可在避让槽314处转动，避免干涉。避让槽314的大小、形状可根据主动杆33所需活动空间大小而设定。

在本实施例中，主动杆33与第一安装板31之间的铰接方案可以有多种：

(一)主动杆33绕第二铰接点20铰接于第一耳座312上；

(二)第一基板311上还设有第三耳座313，主动杆33绕第二铰接点20铰接于第三耳座313上；

(三)主动杆33绕第二铰接点20铰接于第一基板311中的避让槽314两侧壁上。

上述的主动杆33与第一安装板31之间的三个铰接方案可根据死点位置的设计需求进行选择。

本实施例中优选的是上述方案二，以此方便控制第二铰接点20的位置，以及方便控制第一耳座312的倾斜角度。

基于同样的优选思路，在本实施例中，第二基板321上还设有第四耳座323，从动杆34绕第五铰接点50铰接于第四耳座323上,以此方便控制第五铰接点50的位置，以及方便控制第二耳座322的倾斜角度。

参阅图4至图6，作为一个具体示例，第一耳座312设有四个且两两成组间隔布置，第二耳座322设有两个且间隔布置，每一第二耳座322铰接不同同组的两第一耳座312之间；避让槽314位于第一基板311的中间区域，第三耳座313设置有两个，主动杆33铰接于两第三耳座313之间；第四耳座323设置有两个，从动杆34铰接于两第四耳座323之间。

参阅图4、图5、图8和图9，为了更好的控制主动杆33的受力以及重量，优选的，主动杆33呈L形状并包括相连接的第一杆331和第二杆332，其中，第一杆331远离第二杆332的一端绕第二铰接点20铰接于第一安装板31，第二杆332远离第一杆331的一端朝远离第二安装板32的方向延伸，第三铰接点30位于第一杆331和第二杆332的连接拐角处，第四铰接点40位于第二杆332远离第一杆331的一端。如此，当作动筒35输出动力时，利用主动杆33拐角处的高强度能更好的将力传递给从动杆34，同时，L形状的主动杆33旋转时的运动轨迹所占用空间较小，以此进一步提高该机翼折叠机构的小型化、轻量化。

另一方面，利用L形状的主动杆33，在控制第二铰接点20与第四铰接点40的连线、第四铰接点40与第六铰接点60的连线之间的夹角变化范围时，无需过多的加长第一杆331的长度，以期在容纳腔4允许的空间范围内能够最大程度的增加主动杆33的转动力臂，从而进一步减轻作动筒35所需推力，以进一步降低作动筒35重量。

在其他实施例中，主动杆33还可以是朝向作动筒35弯折的弧形状，此时，第二铰接点20和第四铰接点40位于主动杆33的弧形两端，第三铰接点30位于主动杆33的弧形中段处。或者，主动杆33还可以是其他能够实现第四铰接点40偏离于第二铰接点20与第三铰接点30连线的形状，本发明在此不对主动杆33的造型进行限定。

参阅图3至图6，优选的，折叠装置3还包括用于承受机翼升力的限位杆36，限位杆36的一端连接于第一安装板31和第二安装板32的其中之一上，在展开状态下限位杆36的另一端抵接于第一安装板31和第二安装板32的另一。如此，通过设置限位杆36，在机翼处于展开状态时，由限位杆36承受无人机飞行过程中的机翼升力，从而极大降低对主动杆33、从动杆34、作动筒35的强度和刚度要求，以进一步降低机翼折叠机构的整体重量；另一方面，机翼升力主要传递至限位杆36，从而使得作动筒35不受力或很少受力，以此保护作动筒35，使得作动筒35在整个使用过程中仅提供折叠和展开的动力，不长期受机翼升力的传导力。

再优选的，限位杆36相对第一安装板31或第二安装板32突出的限位长度可调，作动筒35与第一机翼1的铰接处留有允许作动筒35朝向或远离第二机翼2活动的配合间隙。如此，在装配过程中，利用配合间隙使作动筒35的第六铰接点60向第二机翼2方向靠拢，并调整限位杆36的限位长度，以在机翼升力进行传力时，利用作动筒35的能够远离第二机翼2的位移使第二安装板32与限位杆36完全接触并受力，避免由于生产、装配误差导致出现作动筒35收缩到位时限位杆36未能到位无法正常受力的情况。

作为一个具体示例，限位杆36螺接于第一安装板31，更具体的，限位杆36设有两个并间隔布置，限位杆36的一端螺接于第一基板311上，限位杆36的另一端朝向第二基板321延伸并在机翼展开状态下与第二基板321相抵，如此，可通过拧动限位杆36以调节限位杆36的限位长度；作动筒35通过一转轴绕第六铰接点60铰接于在固定座11，固定座11上的轴孔的直径比转轴的直径稍大一些，以此种方式使得转轴可在轴孔中产生周向间隙，该周向间隙可作为作动筒35所需的配合间隙，还能克服由于装配误差导致的配合间隙所需的方向偏差，确保运动精度尽可能的精确些。

当然，在其他示例中，限位杆36的安装对象也可调换，即限位杆36还可螺接于第二安装板32而与第一安装板31相抵。

在其他较佳实施例中，限位杆36还可采用螺钉抵紧、双螺母左右夹持等其他方式可调的连接于第一安装板31或第二安装板32，本发明在此不对限位杆36的具体可调方式进行限定。

在其他较佳实施例中，固定座11上还可以采用设置腰形孔的方式来提供作动筒35所需的配合间隙，此时最好是控制一下腰形孔的长度不要过大，避免过多影响运动精度；或者，通过在作动筒35任一端的转轴上加装弹性套圈，利用弹性套圈的形变来提供作动筒35所需的配合间隙，本发明在此不对配合间隙的表现形式做限定。

为了便于理解，参考图7至图9，并以图7或图8或图9所示方向为参考，本发明提供的机翼折叠机构的工作过程如下：

首先，装配调试时，在机翼展开状态下，调整作动筒35使得第六铰接点60向右移动，使得作动筒35的转轴与固定座11的轴孔右侧贴紧并消除该侧间隙，然后调整限位杆36，使第二安装板32的第二基板321贴紧限位杆36的右端；

折叠时，作动筒35伸长输出推力，驱动主动杆33绕第二铰接点20顺时针旋转，主动杆33驱动从动杆34向下移动并转动，从动杆34驱动第二安装板32绕第一铰接点10顺时针旋转，第二安装板32带动第二机翼2相对第一机翼1向下折叠直至折叠至预设的大折叠角度，在折叠过程中，作动筒35受到主动杆33产生的负载反向力的影响，将使得第六铰接点60向左移动，使得作动筒35的转轴与固定座11的轴孔左侧贴紧并消除该侧间隙，另外，在图9所示的最大折叠角度状态下可明显看出，沿竖直方向上，第四铰接点40、第三铰接点30、第二铰接点20由下至下排布，此时作动筒35作用于主动杆33的力矩相对较大，故而所需作动力较小；

展开时，作动筒35收缩输出拉力，驱动主动杆33绕第二铰接点20逆时针旋转，主动杆33驱动从动杆34向上移动并转动，从动杆34驱动第二安装板32绕第一铰接点10逆时针旋转，第二安装板32带动第二机翼2相对第一机翼1向上展开，并使得限位杆36的右端抵接于第二安装板32的第二基板321，此时，由于限位杆36已限位，在作动筒35的收缩以及主动杆33产生的负载反向力的影响下，将使得第六铰接点60向右移动，使得作动筒35的转轴与固定座11的轴孔右侧贴紧并消除该侧间隙，此时各结构的状态与第1步调试完的状态基本一致。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种机翼折叠机构，其特征在于，包括：

第一机翼；

第二机翼；

折叠装置，包括第一安装板、第二安装板、主动杆、从动杆、作动筒，所述第一安装板连接于所述第一机翼的端部，第二安装板连接于所述第二机翼的端部，所述第一安装板和所述第二安装板之间相对绕第一铰接点铰接，且所述第一铰接点突出于所述第一机翼和所述第二机翼的机翼表面，所述主动杆绕第二铰接点铰接于所述第一安装板，所述主动杆绕第三铰接点铰接于所述从动杆的一端，所述作动筒安装于所述第一机翼内并与所述主动杆绕第四铰接点铰接，所述从动杆的另一端绕第五铰接点铰接于所述第二安装板，所述第四铰接点位于所述第二铰接点与所述第三铰接点连线的一侧，所述第五铰接点位于所述第二铰接点与所述第三铰接点连线的另一侧。

2.根据权利要求1所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述第一安装板包括相连接的第一基板和第一耳座，所述第二安装板包括相连接的第二基板和第二耳座，所述第一机翼和所述第二机翼相对的端部在展开状态下围成一容纳腔，所述第一基板、所述第二基板、所述主动杆和所述从动杆均位于所述容纳腔内，所述第一耳座和所述第二耳座穿过所述容纳腔向外露出，且所述第一耳座的露出部分和所述第二耳座的露出部分绕所述第一铰接点铰接。

3.根据权利要求2所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述第一基板上设置有避让槽，所述主动杆可在所述避让槽处转动。

4.根据权利要求3所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述主动杆绕所述第二铰接点铰接于所述第一耳座上。

5.根据权利要求3所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述第一基板上还设有第三耳座，所述主动杆绕所述第二铰接点铰接于所述第三耳座上。

6.根据权利要求2所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述第二基板上还设有第四耳座，所述从动杆绕所述第五铰接点铰接于所述第四耳座上。

7.根据权利要求1至6任一项所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述主动杆呈L形状并包括相连接的第一杆和第二杆，所述第一杆远离所述第二杆的一端绕所述第二铰接点铰接于所述第一安装板，所述第二杆远离所述第一杆的一端朝远离所述第二安装板的方向延伸，所述第三铰接点位于所述第一杆和所述第二杆的连接拐角处，所述第四铰接点位于所述第二杆远离所述第一杆的一端。

8.根据权利要求1至6任一项所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述折叠装置还包括用于承受机翼升力的限位杆，所述限位杆的一端连接于所述第一安装板和所述第二安装板的其中之一上，在展开状态下所述限位杆的另一端抵接于所述第一安装板和所述第二安装板的另一。

9.根据权利要求8所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述限位杆相对所述第一安装板或所述第二安装板突出的限位长度可调。

10.根据权利要求9所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述作动筒的一端铰接于所述第一机翼，所述作动筒与所述第一机翼的铰接处留有允许所述作动筒朝向或远离所述第二机翼活动的配合间隙。

11.根据权利要求9所述的机翼折叠机构，其特征在于，所述限位杆螺接于所述第一安装板或所述第二安装板，拧动所述限位杆以调节所述限位杆的限位长度。

12.一种无人机，其特征在于，应用有如权利要求1至9任一项所述的机翼折叠机构。