CN205707361U - 多旋翼机臂折叠机构 - Google Patents

Abstract

一种多旋翼机臂折叠机构，机臂转轴依次装入上连接板和下连接板的中心孔内；两个轴承分别通过轴承座套装在该机臂转轴上。两个轴承均位于上连接板与下连接板之间，并分别靠近上连接板和下连接板。机身板固定件和机臂板固定件分别固定在上连接板和下连接板之间，并位于机臂转轴的一侧。本实用新型在保证多旋翼飞行器工作时机身结构具有足够的强度和刚度的基础上，使机臂结构能够折叠，简化其运输条件、降低其运输成本，同时也便于对位于飞行器机身内部的系统的维护。

Description

多旋翼机臂折叠机构

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体是一种油动多旋翼无人机机臂折叠折叠机构。

背景技术

近年来多旋翼无人机的应用越来越广泛，尤其是在民用植保应用领域，大型多旋翼飞行器的应用前景越来越广泛。然而大型多旋翼飞行器在运输、维护的过程中会由于其过大的体型而产生各种各样的问题，需要一种便捷、有效的解决方案，能对大型多旋翼飞行器进行折叠，减小其体积使其便于运输、维护。这个方案还要保证飞行器在工作过程中机身结构的强度、刚度满足要求，保证飞行器在额定的工作条件下可以正常工作。

分析了自行车快拆机构，了解了快拆机构中通过凸轮和转动扳手来实现快拆，既能够保证在使用过程中自行车车身结构的强度和刚度，也能够将自行车车身进行折叠，使其便于运输。但是快拆的强度和刚度是通过快拆螺杆来保证，如果需要高强度则整个机构会变得笨大，不适合直接使用在需要高强度保证的大型多旋翼。申请号为201510439156.4一种折叠式无人机机臂锁紧装置太过复杂可靠性不高。申请号为201520797995.9用于无人机的可折叠机臂中运用螺栓作为转轴，螺栓来锁紧，因为机臂折叠次数多，而螺栓动连接受力不好，多次拆装易出现机构磨损。申请号为201520175214.2一种多轴无人机折叠机臂偏心自锁紧机构也是使用折叠机构的螺栓来承力，这样将会影响机构的可靠性。

发明内容

为克服现有技术中存在的结构复杂、可靠性较低的不足，本发明提出了一种多旋翼机臂折叠机构。

本发明包括上连接板、机臂转轴、机臂板固定件、机臂下板、下连接板、轴承座、机身板固定件和机臂上板。其中：所述机臂转轴依次装入上连接板和下连接板的中心孔内；两个轴承分别通过轴承座套装在该机臂转轴上。所述两个轴承均位于上连接板与下连接板之间，并分别靠近所述上连接板和下连接板，使两个轴承分别位于该机臂转轴的上端和下端。所述机身板固定件固定在上连接板和下连接板之间，并位于所述机臂转轴的一侧；所述机臂板固定件亦位于上连接板和下连接板之间，并与该机臂板 固定件对应。

所述机臂上板套装在轴承座上，并使该机臂上板的一个侧边嵌装入位于机身板固定件上的上卡槽中，另一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的上卡槽中。所述机臂板固定件与嵌装在该上卡槽中的机臂上板固定连接。所述机臂下板套装在轴承座上，并使该机臂下板的一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的下卡槽中，另一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的下卡槽中。所述机臂板固定件与嵌装在该下卡槽中的机臂下板固定连接。

所述机臂板固定件上端的内表面和下端的内表面分别有凸块，在各凸块的侧表面均有条状的凹槽，根据所述凹槽的位置，分别为上卡槽和下卡槽。所述的上卡槽和下卡槽分别用于装卡所述机臂上板和机臂下板。在所述上卡槽的内侧槽壁上和下卡槽的内侧槽壁上均有用于固定机臂板的螺纹孔；在所述机臂板固定件一个侧边的中部，沿该机臂板固定件的宽度方向开有贯通该机臂板厚度的U形槽；该U形槽的高度与位于机身板固定件上的固定座安装孔的高度对应。所述机臂板固定件的外表面、该U形槽的槽底处有圆形的凹面，该凹面的直径与所述折叠扳手上的凸轮的直径相同；当折叠扳手卡入所述U形槽后，旋转该折叠扳手，使该折叠扳手上的凸轮卡入该凹面中，从而锁住该折叠扳手。

所述机身板固定件上端内表面和下端内表面分别有凸块，在各凸块的侧表面均有条状的凹槽，根据所述凹槽的位置，分别为上卡槽和下卡槽。所述的上卡槽和下卡槽分别用于装卡所述机臂上板和机臂下板。在所述机身板固定件的上表面和下表面分别有用于连接所述上连接板和下连接板的螺纹孔。在所述机身板固定件一侧边的中部有用于安装固定座的螺纹孔。

固定座固定在机身板固定件的中部，并使该固定座的中心线与机臂转轴的中心线空间垂直。在所述固定座位于机身板固定件内侧的端面开有U形槽，用于连接扳手连接件的连接端。所述扳手连接件的另一端与折叠扳手的一端螺纹连接。所述折叠扳手位于机臂板固定件一侧。

所述的固定座的一端为有外螺纹的连接杆，该连接杆的一个端面有U形的连接耳片，在该连接耳片上有用于安装螺栓的通孔。连接时，将扳手连接件的一端插入所述的U形连接耳片中并固定；所述扳手连接件能够绕所述螺栓转动。

所述扳手连接件包括连接杆和连接筒。该扳手连接件的一端为与所述固定座连接 的连接杆，在该连接杆上有与所述螺栓配合的通孔。所述连接筒位于连接杆一端；该连接筒为内螺纹面，用于与折叠扳手的螺纹杆连接。

所述轴承座的外圆周表面加工有四个连接耳片。该连接耳片上的螺纹孔的轴线平行于机臂转轴的轴线。所述连接耳片在该轴承座的外圆周表面的轴向位置，须能够使位于机臂转轴上端的轴承座上的连接耳片的上表面与所述机臂上板的下表面贴合，使位于机臂转轴下端的轴承座上的连接耳片的下表面与所述机臂下板的上表面贴合。

所述上连接板是对机身板改进得到的，使该上连接板与机身板合二为一。所述上连接板为矩形板。在该上连接板上有用于安装机臂转轴的通孔；在所述通孔的周边均布有四个弧形的滑槽。所述各滑槽的位置分别与用于连接轴承座和机臂上板的螺钉的位置相适应，使所述各螺钉的顶端分别位于各滑槽内。在所述上连接板一端分布有用于与机身板固定件连接的通孔。所述下连接板亦为对机身板改进得到的，使该下连接板与机身板合二为一。所述下连接板为矩形板。在该上连接板上有用于安装机臂转轴的通孔。在所述下连接板一端分布有用于与机身板固定件连接的通孔。

本发明利用凸轮快拆实现快速折叠，利用机身固定件、机臂固定件和转轴来分担载荷，保证了折叠机构的强度，快拆机构和转轴垂直布置，使快拆机构不承受主要载荷，所以可以做的小巧。折叠的转轴使用轴承支撑可使机构多次拆装而不被磨损，可以提高使用寿命。该机构受力好可适用于大型多旋翼。

本发明将机身固定件放置在机身上下板之间，使用螺钉连接在一起。使用螺钉将机臂固定件安装在机臂上下板之间。机身固定件上有和固定座配合的螺纹孔，折叠扳手的固定座和机身固定件通过螺纹连接。折叠扳手上有凸轮把手和一个长螺杆，扳手连接件内部有内螺纹，折叠扳手和扳手连接件通过螺纹连接，扳手连接件头部的孔环可嵌入固定座的开口槽内，通过螺栓将二者连接。通过将轴承安装在轴承座上，然后使用螺钉将轴承座安装在固定一起后的机臂上下板内侧。再将安装过轴承座的机臂整体嵌入在固定后的机身板内侧，要保证机身板中的机身固定件凹槽能完好卡住有缺口的机臂板。然后将转轴穿过机身板和机臂板得到完整的折叠机构。

工作时，当机臂被固定在机身上，旋动折叠扳手，使得折叠扳手不在压紧机臂固定件上，然后沿机臂固定件上开口方向转动折叠扳手，使得折叠扳手完全离开机臂，而后将机臂按限位方向转动，直至完全转至限位止点，此时实现机臂折叠。机臂复位操作逆反即可。

本发明取得的有益效果是，在保证多旋翼飞行器工作时机身结构具有足够的强度和刚度的基础上，使机臂结构能够折叠，简化其运输条件、降低其运输成本，同时也便于对位于飞行器机身内部的系统的维护。具体如下所示：

将折叠扳手闭合，通过机身板和螺栓固定折叠扳手，机臂转轴和机身板对机臂进行限位、固定，可以保证在工作状态下，机身整体结构具有足够的强度和刚度。将折叠扳手打开，机臂可以绕机身板的机臂转轴旋转，使机臂沿设定的方向折叠，简化飞行器的运输条件、降低运输成本、减小维护难度。

1、本发明使用带凹槽的机身固定件，使得机臂在展开的时候机臂上下板能嵌入到机身固定件的凹槽中，这样起到对机臂展开角度的限位，而且上连接板上开了限位孔确保了折叠方向的限位，避免了一般意义上折叠机构的展开和折叠支点的随意性。

2、本发明采用了使用广泛可靠的凸轮锁紧装置，相比于使用螺栓装置，凸轮机构折叠和展开更加快速。

3、本发明使用轴承来衔接转轴，这样转动更加流畅，避免了过多的摩擦产生的磨损，提高了机构寿命。

4、本发明将折叠扳手的快拆机构部分和机臂转轴垂直布置，机臂的受力主要是沿转轴方向的，这样布置避开了机臂的主要承力方向。而且展开锁紧时机身固定件和机臂的嵌入、机臂固定件和机身板的贴合将承担机臂绝大部分的受力。这样机臂和机身连接处的强度将会很有保证。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的轴侧图；

图3是本发明的是主视图；

图4是图3的侧视图；

图5是图3的俯视图；

图6是图3的底视图；

图7是机构打开状态示意图；

图8是上连接板、下连接板、机臂板固定件、机身板固定件和扳手连接件的配合示意图；

图9是机臂板固定件的结构示意图；

图10是机身板固定件的结构示意图；

图11是机臂转轴的结构示意图；

图12是轴承座的结构示意图；

图13是扳手连接件的结构示意图；

图14是固定座的结构示意图。图中：

1.上连接板；2.内六角螺钉；3.机臂转轴；4.铜垫片；5.机臂板固定件；6.扳手连接件；7.折叠扳手；8.机臂固定螺钉；9.机臂下板；10.螺钉；11.下连接板；12.轴承；13.垫片；14.轴承座；15.轴承；16.螺母；17.固定座；18.螺栓；19.套筒；20.机身板固定件；21.机臂上板。

具体实施方式

本实施例是一种多旋翼机臂折叠机构，包括上连接板1、机臂转轴3、机臂板固定件5、机臂下板9、下连接板11、固定座17、套筒19、机身板固定件20和机臂上板21。其中：

所述机臂转轴3依次装入上连接板1和下连接板11的中心孔内；两个轴承15分别通过轴承座14套装在该机臂转轴上。所述两个轴承均位于上连接板与下连接板之间，并分别靠近所述上连接板和下连接板，使两个轴承15分别位于该机臂转轴的上端和下端。所述机身板固定件20通过螺钉2固定在上连接板1和下连接板11之间，并位于所述机臂转轴的一侧；所述机臂板固定件5亦位于上连接板1和下连接板11之间，并与该机臂板固定件对应。

所述机臂上板21为矩形板。该机臂上板21套装在所述轴承座14上，并使该机臂上板的一个侧边嵌装入位于机身板固定件上的上卡槽中，另一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的上卡槽中。所述机臂板固定件与嵌装在该上卡槽中的机臂上板固定连接。

所述机臂下板9为矩形板。该机臂下板9套装在轴承座14上，并使该机臂下板9的一个侧边嵌装入位于机臂板固定件5上的下卡槽中，另一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的下卡槽中。所述机臂板固定件与嵌装在该下卡槽中的机臂下板固定连接。

固定座17通过螺纹连接的方式固定在机身板固定件的中部，并使该固定座的中心线与机臂转轴的中心线空间垂直。在所述固定座17位于机身板固定件内侧的端面开有U形槽，用于连接扳手连接件6的连接端。所述扳手连接件的另一端与折叠扳手7的一端螺纹连接。所述折叠扳手7位于机臂板固定件5一侧。

所述机臂板固定件5上端的内表面和下端的内表面分别有凸块，在各凸块的侧表面均有条状的凹槽，根据所述凹槽的位置，分别为上卡槽和下卡槽。所述的上卡槽和下卡槽分别用于装卡所述机臂上板21和机臂下板9。在所述上卡槽的内侧槽壁上和下卡槽的内侧槽壁上均有用于固定机臂板的螺纹孔；所述上卡槽的外侧槽壁上和下卡槽的外侧槽壁上均有减重孔。在所述机臂板固定件5一个侧边的中部，沿该机臂板固定件的宽度方向开有贯通该机臂板厚度的U形槽；该U形槽的高度与位于机身板固定件20上的固定座安装孔的高度对应。所述机臂板固定件的外表面、该U形槽的槽底处有圆形的凹面，该凹面的直径与所述折叠扳手7上的凸轮的直径相同；当折叠扳手卡入所述U形槽后，旋转该折叠扳手，使该折叠扳手上的凸轮卡入该凹面中，从而锁住该折叠扳手。

所述机身板固定件20上端的内表面和下端的内表面分别有凸块，在各凸块的侧表面均有条状的凹槽，根据所述凹槽的位置，分别为上卡槽和下卡槽。所述的上卡槽和下卡槽分别用于装卡所述机臂上板21和机臂下板9。在所述机身板固定件的上表面和下表面分别有用于连接所述上连接板1和下连接板11的螺纹孔。在所述机身板固定件一侧边的中部有用于安装固定座17的螺纹孔。

所述的固定座17的一端为有外螺纹的连接杆，该连接一个端面有U形的连接耳片，在该连接耳片上有用于安装螺栓18的通孔。连接时，将扳手连接件6的一端插入所述的U形连接耳片中，通过螺栓18与螺母16固定；所述扳手连接件能够绕所述螺栓在水平方向转动。

所述扳手连接件6包括连接杆和连接筒。该扳手连接件的一端为与所述固定座连接的连接杆，在该连接杆上有与所述螺栓18配合的通孔，当所述的连接杆插入固定座上的U形的连接耳片中后，通过所述螺栓将该连接杆与连接耳片连接。所述连接杆一端与连接筒连接；所述的连接筒为内螺纹面，用于与折叠扳手的螺纹杆连接。在所述连接杆与连接筒之间有六方的扳手卡板。

为便于固定安装所述轴承座14，在该轴承座的外圆周表面加工有四个连接耳片。该连接耳片上均有螺纹孔，并且各螺纹孔的轴线平行于机臂转轴的轴线。所述连接耳片在该轴承座的外圆周表面的轴向位置，须能够使位于机臂转轴上端的轴承座上的连接耳片的上表面与所述机臂上板21的下表面贴合，使位于机臂转轴下端的轴承座上的连接耳片的下表面与所述机臂下板9的上表面贴合。

所述机臂转轴3为中空回转体。该机臂转轴下端的内表面为与定位螺钉配合的螺纹面，当所述机臂转轴的下端装入下连接板11上的通孔内后，将所述定位螺钉从该下连接板的外表面与机臂转轴下端内表面螺纹连接。所述机臂转轴的上端端头为六方的扳手卡板。安装时，将所述机臂转轴依次装入所述上连接板的通孔和下连接板的通孔，使所述扳手卡板的下表面与上连接板的上表面贴合。通过所述的定位螺钉和扳手卡板实现该机臂转轴的轴向定位

所述上连接板1是对机身板改进得到的，使该上连接板与机身板合二为一。所述上连接板为矩形板。在该上连接板上有用于安装机臂转轴3的通孔；在所述通孔的周边均布有四个弧形的滑槽。所述各滑槽的位置分别与用于连接轴承座和机臂上板的螺钉的位置相适应，使所述各螺钉的顶端分别位于各滑槽内。当所述机臂上板绕所述机臂转轴转动时，通过所述各滑槽限制该机臂上板转动角度的范围。在所述上连接板一端分布有用于与机身板固定件20连接的通孔。

所述下连接板11亦为对机身板改进得到的，使该下连接板与机身板合二为一。所述下连接板为矩形板。在该上连接板上有用于安装机臂转轴3的通孔。在所述下连接板一端分布有用于与机身板固定件20连接的通孔。

将轴承12和轴承15分别装入轴承座14，将此装配体分别与机臂下板9和机臂上板21通过螺钉10和垫片13连接，通过机臂固定件5和螺钉8将机臂上下板连接在一起。机臂转轴3穿过机身板和机臂板已达到连接机身和机臂的目的，机臂能够绕机臂转轴3旋转。将固定座17安装在机身固定件21上，通过螺栓18和螺母16连接扳手连接件6，将折叠扳手7一端和扳手连接件5连接。

机臂能够绕机臂转轴3转动，机身固定件20静止，机臂固定件5上有开口。折叠扳手7和扳手连接件6螺纹连接，折叠扳手7部分相对扳手连接件旋转能改变双头螺杆的露出杆长，而且扳手连接件6可以绕螺栓18转动，这样当机臂旋转到限定位置可以将折叠扳手部分旋转进机臂固定件开口部分，并可以通过转动折叠扳手7锁紧机臂。

工作时，将所述机臂折叠机构安装完毕，扳动机臂使其绕机臂转轴转动，到机臂板一侧完全卡进机身固定件的卡槽内，这时机臂已经展开，将折叠扳手沿机臂固定件方向水平转动，使其能接触到机臂固定件上的开口槽，折叠扳手和扳手连接件是螺纹连接，两者之间的螺纹导程长，这时将折叠扳手的凸轮手柄转动至与折叠扳手螺杆部分共线，旋转折叠扳手的凸轮手柄使其外露部分延长以适应机臂固定件上的开口槽， 将折叠扳手卡进机臂开口槽后，再转动折叠扳手的凸轮手柄使折叠扳手头部压紧机臂固定件上的开口槽，然后将与折叠扳手螺杆部分共线的凸轮手柄转动至与螺杆部分大致呈垂直的锁紧状态，这时完成机臂的展开，这时一个机臂达到正常工作状态。折叠过程需要将折叠扳手凸轮手柄扳起至与螺杆部分共线状态，再转动凸轮手柄使其折叠扳手头部松开机臂固定件的开口槽，然后握住折叠扳手凸轮手柄将折叠扳手转出到离开机臂固定件开口槽的位置，再绕机臂转轴转动机臂，机臂到受上连接板上限位槽限定，当机臂转动到限位槽的止点时停止转动，这时完成一个机臂的折叠工作。

Claims (8)

1.一种多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，包括上连接板、机臂转轴、机臂板固定件、机臂下板、下连接板、轴承座、机身板固定件和机臂上板；其中：所述机臂转轴依次装入上连接板和下连接板的中心孔内；两个轴承分别通过轴承座套装在该机臂转轴上；所述两个轴承均位于上连接板与下连接板之间，并分别靠近所述上连接板和下连接板，使两个轴承分别位于该机臂转轴的上端和下端；所述机身板固定件固定在上连接板和下连接板之间，并位于所述机臂转轴的一侧；所述机臂板固定件亦位于上连接板和下连接板之间，并与该机臂板固定件对应；

所述机臂上板套装在轴承座上，并使该机臂上板的一个侧边嵌装入位于机身板固定件上的上卡槽中，另一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的上卡槽中；所述机臂板固定件与嵌装在该上卡槽中的机臂上板固定连接；所述机臂下板套装在轴承座上，并使该机臂下板的一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的下卡槽中，另一个侧边嵌装入位于机臂板固定件上的下卡槽中；所述机臂板固定件与嵌装在该下卡槽中的机臂下板固定连接。

2.如权利要求1所述多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，所述机臂板固定件上端的内表面和下端的内表面分别有凸块，在各凸块的侧表面均有条状的凹槽，根据所述凹槽的位置，分别为上卡槽和下卡槽；所述的上卡槽和下卡槽分别用于装卡所述机臂上板和机臂下板；在所述上卡槽的内侧槽壁上和下卡槽的内侧槽壁上均有用于固定机臂板的螺纹孔；在所述机臂板固定件一个侧边的中部，沿该机臂板固定件的宽度方向开有贯通该机臂板厚度的U形槽；该U形槽的高度与位于机身板固定件上的固定座安装孔的高度对应；所述机臂板固定件的外表面、该U形槽的槽底处有圆形的凹面，该凹面的直径与所述折叠扳手上的凸轮的直径相同；当折叠扳手卡入所述U形槽后，旋转该折叠扳手，使该折叠扳手上的凸轮卡入该凹面中，从而锁住该折叠扳手。

3.如权利要求1所述多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，所述机身板固定件上端内表面和下端内表面分别有凸块，在各凸块的侧表面均有条状的凹槽，根据所述凹槽的位置，分别为上卡槽和下卡槽；所述的上卡槽和下卡槽分别用于装卡所述机臂上板和机臂下板；在所述机身板固定件的上表面和下表面分别有用于连接所述上连接板和下连接板的螺纹孔；在所述机身板固定件一侧边的中部有用于安装固定座的螺纹孔。

4.如权利要求1所述多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，固定座固定在机身板固定件的中部，并使该固定座的中心线与机臂转轴的中心线空间垂直；在所述固定座位于机身板固定件内侧的端面开有U形槽，用于连接扳手连接件的连接端；所述扳手连接件的另一端与折叠扳手的一端螺纹连接；所述折叠扳手位于机臂板固定件一侧。

5.如权利要求1所述多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，所述轴承座的外圆周表面加工有四个连接耳片；该连接耳片上的螺纹孔的轴线平行于机臂转轴的轴线；所述连接耳片在该轴承座的外圆周表面的轴向位置，须能够使位于机臂转轴上端的轴承座上的连接耳片的上表面与所述机臂上板的下表面贴合，使位于机臂转轴下端的轴承座上的连接耳片的下表面与所述机臂下板的上表面贴合。

6.如权利要求1所述多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，所述上连接板是对机身板改进得到的，使该上连接板与机身板合二为一；所述上连接板为矩形板；在该上连接板上有用于安装机臂转轴的通孔；在所述通孔的周边均布有四个弧形的滑槽；所述各滑槽的位置分别与用于连接轴承座和机臂上板的螺钉的位置相适应，使所述各螺钉的顶端分别位于各滑槽内；在所述上连接板一端分布有用于与机身板固定件连接的通孔；所述下连接板亦为对机身板改进得到的，使该下连接板与机身板合二为一；所述下连接板为矩形板；在该上连接板上有用于安装机臂转轴的通孔；在所述下连接板一端分布有用于与机身板固定件连接的通孔。

7.如权利要求4所述多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，所述的固定座的一端为有外螺纹的连接杆，该连接杆的一个端面有U形的连接耳片，在该连接耳片上有用于安装螺栓的通孔；连接时，将扳手连接件的一端插入所述的U形连接耳片中并固定；所述扳手连接件能够绕所述螺栓转动。

8.如权利要求4所述多旋翼机臂折叠机构，其特征在于，所述扳手连接件包括连接杆和连接筒；该扳手连接件的一端为与所述固定座连接的连接杆，在该连接杆上有与螺栓配合的通孔；所述连接筒位于连接杆一端；该连接筒为内螺纹面，用于与折叠扳手的螺纹杆连接。