CN206327559U - 一种可折叠悬臂旋翼及其采用该悬臂旋翼的飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可折叠悬臂旋翼和及其采用该悬臂旋翼的飞行器，可折叠悬臂旋翼包括悬臂和悬臂展开和锁止装置，悬臂展开和锁止装置是指滑动套筒、弹簧和固定装置；悬臂为“L”形。飞行器主体上部安装可折叠悬臂旋翼；飞行器主体与可折叠悬臂旋翼为可拆卸的连接方式或为固定的连接方式。本实用新型的优点是：实现了折叠悬臂的同时自动展开并锁止。无需人工方式逐个将悬臂打开并通过锁紧机构锁紧，极大的简化了操作；无需机械接口也不用额外增加电连接接口，极大的简化了产品结构。

Description

一种可折叠悬臂旋翼及其采用该悬臂旋翼的飞行器

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种可折叠悬臂旋翼及其采用该悬臂旋翼的飞行器。

背景技术

随着多旋翼无人机的迅速发展，以及应用范围的不断拓展，对多旋翼无人飞行器技术的追求，已由单独追求性能指标发展到了追求使用和携带的便利程度上。多旋翼无人机一般从主体结构上延伸出4个（或更多）悬臂，每个悬臂末端安装有电动马达，电动马达驱动螺旋桨提供飞行升力。

目前现有多旋翼无人机大都存在着质量重：结构复杂, 体积大、装载的部件较多；不便于携带：不可折叠、对易损部件没有进行保护；不易拆卸：大多一体化成型；成本较高：部件多、结构复杂等缺点。

为了提高无人机在作业途中运输或携带的便利程度，一般通过将旋翼设计成为可折叠或可拆卸的方式，减小无人机的体积，便于运输或携带，这是提高此类无人机产品用户体验度的关键点。目前国内外开发的小型多选翼无人机采用了水平折叠方式或者竖直折叠两种方式，也有采用悬臂可拆卸的方式。例如中国专利：便携式可折叠双旋翼飞行器（专利号201510364533.2）。

通常现有的技术的特点如下：

(1) 折叠式悬臂在展开时，需要通过人工的方式逐个将悬臂打开并通过锁紧机构锁紧。

(2) 拆卸式悬臂结构是完全断开的，悬臂内部相应的供电电线也需要断开，因此在悬臂连接时需要同时连接机械接口和电接口，连接时也需要人工逐个完成。

(3) 不论是折叠式或拆卸式，在飞行前都需要人工将悬臂展开并安装到位。

这样就会造成以下问题：安装使用不便、效率低，降低了产品的用户体验度；另一方面结构复杂造成连接结构的可靠性低、故障率高，同时相对复杂的结构也带来的成本的增加。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种可折叠悬臂旋翼及其采用该悬臂旋翼的飞行器。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型提出一种可折叠悬臂旋翼，该旋翼包括：悬臂1及其悬臂展开和锁止装置；所述悬臂展开和锁止装置是指滑动套筒2、弹簧3和固定装置4；悬臂1为“L”形；悬臂短端末端设置有与固定装置4相匹配的铰链接口；滑动套筒2上端有突出的外翻边21；固定装置4为圆柱体，在固定装置4上端设置有铰链接口、固定装置4下端设有限位边缘41；滑动套筒2和弹簧3依次套装在悬臂1短端和固定装置4上；弹簧3上端顶住滑动套筒2的外翻边21，弹簧3的下端顶住固定装置4的限位边缘41。

在本实用新型的第一方面的一个优选实施方案中，为了使可折叠悬臂旋翼在展开状态时更加稳固：

优选的，在悬臂1短端内侧设置限位装置5。

进一步优选的，限位装置5为与悬臂1一体成型的小突起。

进一步优选的，限位装置5为可拆卸安装的螺栓。

更进一步优选的，限位装置5为可拆卸安装的螺栓时，螺栓位置是可调节的；沿悬臂1短端内侧从上至下依次设置不同的螺栓孔。

相对于固定设置的限位装置，这样的好处是，经过长时间的使用弹簧的弹性可能减小，可以通过调节螺栓安装的位置得到合适的弹簧的弹力；同时，通过调节螺栓安装的位置也可以调节旋翼的张开速度。

根据本实用新型的第二方面，本实用新型提出一种采用上述可折叠悬臂旋翼的飞行器；飞行器主体上部安装可折叠悬臂旋翼；飞行器主体与可折叠悬臂旋翼为可拆卸的连接方式或为固定的连接方式。

优选的，飞行器主体与可折叠旋翼通过螺纹连接；螺纹连接时飞行器主体和可折叠悬臂旋翼的固定装置上设置有相应的螺纹。

优选的，飞行器主体与可折叠旋翼通过铆接方式连接。

这样的好处是如果可折叠旋翼或者飞行器主体其中一个不能正常工作时，便于替换；同时拆卸后便于运输或携带。

优选的，飞行器主体与可折叠悬臂旋翼为固定的连接方式时，可折叠悬臂旋翼的固定装置与飞行器主体一体成型，固定装置作为飞行器主体的一部分。

这样的好处是稳定性强、可靠性高。同时飞行器主体可以起到固定装置的限位边缘的作用，此时弹簧的下端顶住飞行器主体。

优选的，旋翼中悬臂的数量至少为2个。

进一步优选的，旋翼中悬臂的数量4个、6个或8个。

更进一步优选的，飞行器主体为圆柱形或近似圆柱形。本实用新型具有以下优点：

(1) 与现有的无人机折叠悬臂展开方式相比，本实用新型通过一套较为简单的方式，从而实现了折叠悬臂的同时自动展开并锁止。无需人工方式逐个将悬臂打开并通过锁紧机构锁紧，极大的简化了操作；

(2) 与可拆卸式悬臂相比，即无需机械接口也不用额外增加电连接接口，极大的简化了产品结构。

附图说明

图1：本实用新型可折叠悬臂旋翼展开状态总体结构图。

图2：本实用新型可折叠悬臂旋翼零部件示意图。

图3：本实用新型可折叠悬臂旋翼合拢状态总体结构图。

图4：本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的展开状态总体结构图。

图5：本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的零部件示意图。

图6：本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的旋翼展开过程示意图。

图7：本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的合拢状态总体结构图。

图8：本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的展开状态总体结构图。

图9：本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的失重状态展开过程示意图。

图10：本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的倒置状态展开过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本实用新型的各个实施例。在所有附图中，相同或相似的标号表示相同或相似的元件或具有相同或相似功能的元件。应当理解：下面结合附图描述的实施例仅是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不意在仅限制本实用新型。

本实用新型的主要目的是提出一种可折叠悬臂旋翼及其采用该悬臂旋翼的飞行器，该悬臂旋翼便于折叠和展开。如图1本实用新型可折叠悬臂旋翼展开状态总体结构图和图2本实用新型可折叠悬臂旋翼零部件示意图所示。本实用新型提出的可折叠旋翼包括：悬臂1及其悬臂展开和锁止装置。这里的悬臂展开和锁止装置是指滑动套筒2、弹簧3和固定装置4。

其中，悬臂1为“L”形；悬臂1长端末端用于安装电动马达和螺旋桨等零件，短端末端设置有与固定装置4相匹配的铰链接口；滑动套筒2上端有突出的外翻边21；固定装置4为圆柱体，在固定装置4上端设置有铰链接口、固定装置4下端设有限位边缘41。滑动套筒2和弹簧3依次套装在悬臂1短端和固定装置4上。弹簧3上端顶住滑动套筒2的外翻边21，弹簧3的下端顶住固定装置4的限位边缘41。

为了使可折叠悬臂旋翼在展开状态时更加稳固，可以在悬臂1短端内侧设置限位装置5。限位装置5可以为与悬臂1一体成型的小突起，也可以为可拆卸安装的螺栓。在本实用新型实施例中以小突起示意，即限位装置5的位置是固定不可调的。由图1可以看到在可折叠旋翼在展开状态时滑动套筒2被限位装置5（即与悬臂1一体成型的小突起）卡住。

同时需要说明的是如果限位装置5为可拆卸安装的螺栓时，可以设置为位置可调节的螺栓。具体为：可以沿悬臂1短端内侧从上至下依次设置不同的螺栓孔，实际使用时依据弹簧3的弹性大小等在不同位置的螺栓孔内安装螺栓。相对于固定设置的限位装置，这样的好处是：经过长时间的使用弹簧的弹性可能减小，可以通过调节螺栓安装的位置得到合适的弹簧的弹力；同时，通过调节螺栓安装的位置也可以调节旋翼的张开速度。

如图3本实用新型可折叠悬臂旋翼合拢状态总体结构图所示。旋翼合拢状态时，相对张开状态悬臂1通过短端末端设置的与固定装置4相匹配的铰链接口向下旋转大约90度。

下面详细介绍采用本实用新型可折叠悬臂旋翼的飞行器。

如图4本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的展开状态总体结构图和图5本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的零部件示意图所示。图中在飞行器主体6上部安装有前述的可折叠悬臂旋翼。

需要说明的是飞行器主体与可折叠悬臂旋翼可以为可拆卸的连接方式也可以为固定的连接方式。

采用可拆卸的连接方式时：飞行器主体与可折叠旋翼可以通过螺纹连接或者通过铆接等方式可拆卸连接。螺纹连接时飞行器主体和可折叠悬臂旋翼的固定装置上设置有相应的螺纹。这样的好处是如果可折叠旋翼或者飞行器主体其中一个不能正常工作时，便于替换；同时拆卸后便于运输或携带。

采用固定的连接方式时：可折叠悬臂旋翼的固定装置与飞行器主体一体成型，固定装置作为飞行器主体的一部分。这样的好处是稳定性强、可靠性高。同时飞行器主体可以起到固定装置的限位边缘的作用，此时弹簧的下端顶住飞行器主体。图4和图5中即是采用此种固定的连接方式。

如图6本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的旋翼展开过程示意图所示，由图6可知：在弹簧弹力的作用下，弹簧通过滑动套筒逐渐推动悬臂张开，直至滑动套筒被悬臂短端内侧的限位装置（小突起）卡住。

下面详细介绍采用本实用新型可折叠悬臂旋翼的飞行器的优选实施例。

在实际使用中旋翼中悬臂的数量至少为2个。也可以为多个：例如4个、6个、8个等。这里以4个悬臂举例进行说明。

飞行器主体通常由主体结构、飞行控制单元、电池组成。另外，作为一种飞行器，主体结构可根据需求增加相应的设备，来满足作业需求，如摄像装置等等。悬臂组件包括悬臂结构、电动马达、螺旋桨以及供电电缆组成，本实施例中悬臂数量为4个，每个悬臂与可折叠旋翼的固定装置（固定装置与飞行器主体一体成型）采用铰接的连接形式。如图7本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的合拢状态总体结构图，其中图7-a为合拢状态的顶视图，图7-b为合拢状态的侧视图。图8为本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的展开状态总体结构图，其中图8-a为展开状态的顶视图，图8-b为展开状态的侧视图。为了使飞行器在悬臂折叠后整体外形较为紧凑，飞行器主体可以设计成圆柱形或近似圆柱形，飞行器主体内部安装飞行控制设备以及电池等原件，圆柱形上端（即前述可折叠旋翼的固定装置）设置有与悬臂连接的铰链接口。

本实用新型可通过多种模式实现展开，可从地面抛向空中实现展开、可将产品倒置后实现展开、可从空中将产品释放后实现展开，能够适应多种使用环境。下面对优选实施例的使用状态进行介绍和说明。

结合图9本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的失重状态展开过程示意图和图10本实用新型采用该悬臂旋翼的飞行器的实施例的倒置状态展开过程示意图进行详细介绍。

本实用新型采用该旋翼的飞行器的使用过程如下（失重状态展开过程）：

1）手持折叠状态的飞行器，此时飞行器上滑动套筒与飞行器主体之间的弹簧处于被压缩状态，随即将飞行器抛向空中；

2）飞行器在空中处于暂时失重状态。此时，飞行器上的滑动套筒在弹簧弹力的作用下向悬臂方向滑动，推动悬臂不断展开；

3）悬臂完全展开后，滑动套筒已滑动至悬臂处，并将悬臂“抱拢”，此时在弹簧的所用下，套筒无法回退，因此实现了对悬臂的锁止。

采用倒置状态张开时，将飞行器手持并倒置，悬臂在重力以及滑动套筒弹簧力的联合作用下，自动展开并锁止。

需要说明的是，以抛投方式实现飞行器悬臂的展开，需要在悬臂展开后由飞行器及时启动电动马达及螺旋桨实施飞行及姿态控制，由于该内容不是本实用新型的重点，因此这里不做具体介绍。同时，除了通过人工在地面对飞行器实施抛掷外，还可通过其他飞行器携带本实用新型，在空中实施投掷。

本实用新型可应用于小型民用多旋翼无人机，也可作为一种用于空中投放的多旋翼飞行器。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

(1) 与现有的无人机折叠悬臂展开方式相比，本实用新型通过一套较为简单的方式，从而实现了折叠悬臂的同时自动展开并锁止。无需人工方式逐个将悬臂打开并通过锁紧机构锁紧，极大的简化了操作；

(2) 与可拆卸式悬臂相比，即无需机械接口也不用额外增加电连接接口，极大的简化了产品结构;

(3) 本实用新型可通过多种模式实现展开，可从地面抛向空中实现展开、可将产品倒置后实现展开、可从空中将产品释放后实现展开，能够适应多种使用环境；

(4) 本实用新型通过一种极为简便的方式实现了多个悬臂的自动展开和锁止，在零件数量上比现有的折叠悬臂无人机减少约75%，在展开操作时间方面可减少约70%~90%。

应理解，本文中的实施方案和实施例仅出于示例目的，在不脱离权利要求书所限定的范围的前提下，本领域技术人员可以据此做出多种改型和变体。

Claims (10)

1.一种可折叠悬臂旋翼，其特征在于：所述可折叠悬臂旋翼包括悬臂及其悬臂展开和锁止装置；所述悬臂展开和锁止装置是指滑动套筒、弹簧和固定装置；悬臂为“L” 形；悬臂短端末端设置有与固定装置相匹配的铰链接口；滑动套筒上端有突出的外翻边； 固定装置为圆柱体，在固定装置上端设置有铰链接口、固定装置下端设有限位边缘；滑动套筒和弹簧依次套装在悬臂短端和固定装置上；弹簧上端顶住滑动套筒的外翻边，弹簧的下端顶住固定装置的限位边缘。

2.如权利要求1所述的一种可折叠悬臂旋翼，其特征在于：在悬臂短端内侧设置限位装置。

3.如权利要求2所述的一种可折叠悬臂旋翼，其特征在于：限位装置为与悬臂一体成型的小突起。

4.如权利要求2所述的一种可折叠悬臂旋翼，其特征在于：限位装置为可拆卸安装的螺栓。

5.如权利要求4所述的一种可折叠悬臂旋翼，其特征在于：螺栓位置是可调节的；沿悬臂短端内侧从上至下依次设置不同的螺栓孔。

6.一种采用权利要求1-5任一所述的可折叠悬臂旋翼的飞行器，其特征在于：飞行器主体上部安装可折叠悬臂旋翼；飞行器主体与可折叠悬臂旋翼为可拆卸的连接方式或为固定的连接方式。

7.如权利要求6所述的一种飞行器，其特征在于：所述可拆卸的连接方式为：飞行器主体与可折叠旋翼通过螺纹连接；螺纹连接时飞行器主体和可折叠悬臂旋翼的固定装置上设置有相应的螺纹。

8.如权利要求6所述的一种飞行器，其特征在于：可拆卸的连接方式为：飞行器主体与可折叠旋翼通过铆接方式连接。

9.如权利要求6所述的一种飞行器，其特征在于：所述固定的连接方式为：可折叠悬臂旋翼的固定装置与飞行器主体一体成型，固定装置作为飞行器主体的一部分。

10.如权利要求6所述的一种飞行器，其特征在于：旋翼中悬臂的数量至少为2个。