CN214986024U - 一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无人机领域，具体涉及一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，包括扭簧驱动机构、拔销器机构、机翼转轴、机翼连接头；所述的扭簧驱动机构包括扭簧、曲柄，机翼转轴和扭簧安装于扭簧安装座，曲柄连接于机翼转轴下端，扭簧回弹时机翼转轴、机翼连接头和曲柄同步旋转；拔销器机构使扭簧驱动机构在扭力锁死状态和扭力释放状态中切换。本实用新型能够迅速、准确地对机构进行解锁和展开。

Description

一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构

技术领域

本实用新型属于无人机领域，具体涉及一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构。

背景技术

随着无人机特别是军用小型无人机的快速发展，为了方便储存、运输及投放等的便利性，对折叠机翼机构的需求越来越迫切，小型无人机在空中投放、地面筒射等情况下都需要折叠机翼能够快速、精确的展开到位，在此需求下催生了无人机机翼展开机构的快速发展。

由于普通扭簧机翼展开机构很难满足长时间存放的指标要求，展开前不容易控制启动时间，且展开后锁死不牢固、不准确等，本实用新型正是考虑到以上特点，进行深度研究，给出了符合条件的解决方案。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，能够迅速、准确地对机构进行解锁和展开。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案包括：一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，包括扭簧驱动机构、拔销器机构、机翼转轴、机翼连接头；所述的扭簧驱动机构包括扭簧、曲柄，曲柄连接于机翼转轴下端，扭簧回弹时机翼转轴、机翼连接头和曲柄同步旋转；拔销器机构使扭簧驱动机构在扭力锁死状态和扭力释放状态中切换。机翼转轴和扭簧安装于扭簧安装座。

优选地，扭力锁死状态下，拔销器机构的解锁销下端插入于机翼连接头中；当拔销器机构的解锁销在直线舵机的驱动下上移离开机翼连接头内时，扭簧驱动机构切换为扭力释放状态；扭力释放状态指扭簧可回弹；扭力锁死状态指扭簧不可扭转。

优选地，还包括弹簧销锁死机构；所述的曲柄包括触碰部，扭簧驱动机构还包括设置于扭簧支臂前方且与扭簧支臂接触的扭簧挡柱，所述的扭簧挡住可拆卸地固定于触碰部上端；扭簧回弹时通过触碰部与弹簧销锁死机构中的旋转卡环接触使弹簧销被释放。

所述的拔销器机构包括直线舵机、与舵机推拉杆连接的解锁销；直线舵机的上端与机身上骨架固定连接；所述的直线舵机使解锁销向上移动以解除解锁销与机翼连接头的插入固定。

所述的弹簧销锁死机构包括旋转卡环、弹簧销机构，弹簧销机构包括依序设置的弹簧销安装座、压簧、锁死销，锁死时锁死销被卡在旋转卡环内；旋转卡环的一端安装有卡环转轴，另一端则在扭簧回弹时与触碰部接触；旋转卡环中间设有卡孔，用于固定弹簧销机构。

所述的弹簧销安装座中间为压簧放置位置，压簧安装于压簧放置位置，压簧下端抵靠在锁死销的凸起部上；锁死销套在弹簧销安装座下端且可上下移动；锁死状态下，锁死销上端的凸起部卡在旋转卡环的卡孔内。

扭簧驱动机构、拔销器机构和弹簧销锁死机构设置于机身安装平台上，机身安装平台下方设有机翼连接头；机翼连接头与机翼转轴固定连接。

当扭簧驱动曲柄旋转到α角度时，触碰部接触到旋转卡环，使旋转卡环旋转；当曲柄继续转动到β角度时，使旋转卡环释放弹簧销；释放弹簧销指使弹簧销顶在机翼连接头上表面上；当曲柄在扭簧的驱动下继续旋转直至弹簧销与机翼连接头上表面上的弹簧销孔对准，弹簧销插入弹簧销孔以锁死机翼连接头。

综上所述，本实用新型的机翼展开机构，存放时扭簧保持自由状态，避免了扭簧因长时间处于负载状态而产生塑性变形；使用前可满足扭簧快速、方便的预紧操作；利用直线舵机拔销器，能够迅速、准确地对机构进行解锁；采用弹簧柱销与卡环的配合能够精确、可靠的展开到位并锁死；采用大扭力扭簧，能够保证机翼、尾翼等迅速的展开到位；采用较长的机翼转轴，较小的间隙配合，减小机翼相对机身的虚位摆动角度；到位后能够避免机翼的微小摆动。

附图说明

图1是一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构（扭簧驱动机构位于起始位置）的结构示意图；

图2是扭簧驱动机构使卡环旋转的示意图；

图3是一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构（扭簧驱动机构位于自由状态）的结构示意图；

图4是扭簧驱动机构与扭簧锁定机构的结构示意图；

图5是旋转卡环细节图；

图6是机身上骨架的结构图；

图7和图8是弹簧销机构示意图，其中图8省略了卡环转轴；

图9是解锁销机构示意图；

图10是曲柄接触旋转卡环示意图；

图11是弹簧销释放示意图；

图12为一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构示意图；

图13为图12的A-A剖视图；

图14为图12的B-B剖视图；

图15为图12的C-C剖视图；

图16为图12的D-D剖视图；

其中，1直线舵机，1a上端，1b舵机推拉杆，1c第一固定孔，2机翼转轴，3扭簧安装座，4机身安装平台，5机翼连接头，6卡环转轴，7弹簧销机构，8旋转卡环，9扭簧，9a扭簧支臂，9b另一个支臂，10解锁销，11扭簧挡柱，12曲柄，12a触碰部，13机身上骨架，14销孔，16第二固定孔，17卡孔，19锁死销，71第三固定孔，72弹簧销安装座，721压簧放置位置，74安装座，75压簧。

具体实施方式

下面针对一个本实用新型的实施示例进行详细完整地描述。

本实用新型为无人机折叠翼展开机构，此机构包含机翼转轴、扭簧安装座、扭簧、曲柄、扭簧挡柱（扭簧挡柱挡在扭簧支臂9a前面且扭簧支臂9a与扭簧挡柱相互接触）、旋转卡环、弹簧销锁死机构、拔销器机构等，具体见下文和图示；

1、采用大扭力扭簧作为驱动器，实现机构的快速展开，满足对时间指标的要求；

2、采用曲柄与机翼的固连，将扭簧的扭转运动转换为机翼的旋转运动；其中曲柄一端与机翼转轴固连（销接），曲柄另一端为触碰部；机翼转轴穿过机身安装平台并插入机翼连接头中且机翼转轴与机翼连接头销接（图14）。因此，曲柄、机翼转轴、机翼连接头同步旋转，而机身安装平台、扭簧安装座、机身上骨架则始终不动。扭簧支臂回弹使扭簧挡柱移动，由于扭簧挡柱与曲柄的固接关系，带动曲柄、机翼转轴、机翼连接头同步旋转。

3、采用直线舵机拔销器（即微小直线舵机）对机翼旋转进行扭力释放；

4、在扭簧的旋转范围内留足够的空间，使其角度范围大于扭簧自由状态时的角度范围，方便扭簧的随时且快速加载操作；

5、扭簧自由状态下的两个支臂的角度设置为150°左右；而曲柄的摆动幅度适当的大于这个角度，使曲柄能够自由摆动到两支臂的外侧，然后插上扭簧挡柱，采用扭转机翼的方式将扭簧加载到位（两支臂间大概剩余30°），相当于扭簧预紧了120°，回弹90°时，还会剩余约30°的预紧量（即机翼转动到最后时扭簧还有一定的驱动力存在）；采用直线舵机锁死在加载位置上，准备完毕；

6、对扭簧各个状态角度的合理设计，及扭簧参数的合理选择，将避免扭簧因扭转角度超过许用量程而导致其产生塑性变形；

7、无人机投射后，直线舵机迅速准时的驱动拔销器进行拔销以释放扭簧的载荷；

8、扭簧驱动曲柄旋转到一定角度（α，为37-47°，例如图10中的42°）时，曲柄接触到旋转卡环，驱动卡环旋转，曲柄继续转动到一定角度（β，为75-85°，例如图11中的80°）时，使卡环释放弹簧销。扭簧驱动机构处于初始位置时（图1），设定此时为曲柄起始位置，以上α、β均为曲柄从曲柄起始位置开始旋转的角度。

9、 弹簧销顶在机翼平面（即机翼连接头上表面）上，曲柄在扭簧的驱动下继续旋转直至到位，弹簧销销住机翼连接头；

10、机翼连接头上对应的弹簧销孔为长圆孔，长度方向与曲柄沿转轴的半径重合（指曲柄旋转到位时弹簧销能刚好与此长圆孔对准），此销可消除一定的制造及装配误差。

参见图1-16，一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，包括扭簧驱动机构、拔销器机构、机翼转轴2、机翼连接头5；所述的扭簧驱动机构包括扭簧9、曲柄12，机翼转轴和扭簧安装于扭簧安装座3，曲柄连接于机翼转轴下端，扭簧回弹时机翼转轴、机翼连接头和曲柄同步旋转；拔销器机构使扭簧驱动机构在扭力锁死状态和扭力释放状态中切换。

扭力锁死状态下，拔销器机构的解锁销10下端插入于机翼连接头中（图15，解锁销穿过机身安装平台2并插入机翼连接头中）；当拔销器机构的解锁销在直线舵机的驱动下上移离开机翼连接头内时（即解锁销离开机翼连接头），扭簧驱动机构切换为扭力释放状态；扭力释放状态指扭簧可回弹；扭力锁死状态指扭簧不可扭转。

还包括弹簧销锁死机构；所述的曲柄12包括触碰部12a，扭簧驱动机构还包括设置于扭簧支臂9a前方且与扭簧支臂9a接触的扭簧挡柱11，所述的扭簧挡住可拆卸地固定于触碰部上端；扭簧回弹时通过触碰部与弹簧销锁死机构中的旋转卡环接触使弹簧销被释放。

扭簧绕着机翼转轴设置且安装于扭簧安装座。除扭簧支臂9a外，扭簧的另一个支臂9b始终抵靠在机翼安装座内侧面上。

所述的扭簧锁定机构包括直线舵机1（其作为拔销器）、与舵机推拉杆1b连接的解锁销10（解锁销的命名是为了强调其功能，其结构与普通销一样）。舵机推拉杆是直线舵机的组分部分，直线舵机使舵机推拉杆伸缩以实现推拉功能，其为现有技术。

所述的机翼锁死机构包括旋转卡环8、弹簧销机构7，弹簧销机构包括依序设置的弹簧销安装座72、压簧75、锁死销19（这里的锁死销19是普通销，命名是为了突出其功能），锁死时锁死销上端的凸起部（凸起部即图7中19所指部件，其为锁死销结构的一部分）被卡在旋转卡环内（锁死销被锁死）；旋转卡环的一端安装有卡环转轴6，另一端则在扭簧回弹时与触碰部接触；旋转卡环中间设有卡孔17，用于固定弹簧销机构。

直线舵机的上端1a与机身上骨架13固定连接；直线舵机的上端设有第一固定孔1c，螺栓穿过第一固定孔以及设置于机身上骨架上的相应固定孔使机身上骨架与直线舵机相互固定。所述的直线舵机使解锁销向上移动以解除解锁销与机翼连接头的插入固定；处于锁死状态时，解锁销插入机翼连接头上表面的对应孔内。所述的舵机推拉杆、解锁销固接，且圆柱销插入解锁销上的销孔14以及舵机推拉杆，实现解锁销与舵机推拉杆的相互固定。

弹簧销安装座72由直径较大的圆柱（图7中72所指位置）和直径较小的圆柱（压簧放置位置以及被锁死销套住的那部分）组成，所述的弹簧销安装座72中间为压簧放置位置721（压簧放置位置为弹簧销安装座的一部分），压簧73套在压簧放置位置上，压簧下端抵靠在锁死销凸起部上表面，而锁死销套在弹簧销安装座72，锁死销可在弹簧销安装座上上下移动（当卡环释放弹簧销机构，压簧下压使锁死销下移并顶紧机翼连接头或者在旋转到位时向下插入机翼连接头的弹簧销孔内）。弹簧销安装座72上端连接安装座74，安装座上设有若干第三固定孔71，螺栓穿过第三固定孔以及机身上骨架上的第二固定孔16以将弹簧销机构固定于机身上骨架。

所述的机翼转轴2安装于扭簧安装座3；扭簧驱动机构、拔销器机构和弹簧销锁死机构设置于机身安装平台4上，机身安装平台下方为机翼连接头5。机身安装平台下表面与机翼连接头上表面之间有微小间隙（1mm以内），防止在机翼连接头旋转时与机身安装平台摩擦；在锁死状态下（弹簧销卡在旋转卡环内时），锁死销75穿过机身安装平台且锁死销下端与机身安装平台下表面基本平齐，锁死销下端和机翼连接头上表面之间的竖向距离（间隙）也在1mm以内。

当扭簧驱动曲柄旋转到α角度时，触碰部12a接触到旋转卡环，使旋转卡环旋转，曲柄继续转动到β角度时，使旋转卡环释放弹簧销；释放弹簧销指使弹簧销顶在机翼平面（即机翼连接头上表面5a）上；曲柄在扭簧的驱动下继续旋转直至弹簧销与机翼平面上的弹簧销孔对准（此时曲柄旋转到大约90°，约90°即此时的曲柄位置与曲柄初始位置所呈角度），弹簧销插入弹簧销孔以锁死机翼（即机翼连接头）。

本实用新型包括直线舵机拔销器的设计；旋转卡环的设计；曲柄旋转空间的设计；机翼上弹簧销的长圆孔的设计；机身与机翼间的弹簧销设计；弹簧销的触发模式设计；扭簧方便加载操作的设计；机翼转轴的长度设计（偏长的转轴）。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。上述实施仅是本实用新型的较佳实施例，凡是依据本实用新型所做的任何修改和改变，均应包含在本实用新型专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，包括扭簧驱动机构、拔销器机构、机翼转轴、机翼连接头；所述的扭簧驱动机构包括扭簧、曲柄，曲柄连接于机翼转轴下端，扭簧回弹时机翼转轴、机翼连接头和曲柄同步旋转；拔销器机构使扭簧驱动机构在扭力锁死状态和扭力释放状态中切换。

2.根据权利要求1所述的一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，扭力锁死状态下，拔销器机构的解锁销下端插入于机翼连接头中；当拔销器机构的解锁销在直线舵机的驱动下上移离开机翼连接头内时，扭簧驱动机构切换为扭力释放状态；扭力释放状态指扭簧可回弹；扭力锁死状态指扭簧不可扭转。

3.根据权利要求1所述的一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，还包括弹簧销锁死机构；所述的曲柄包括触碰部，扭簧驱动机构还包括设置于扭簧支臂前方且与扭簧支臂接触的扭簧挡柱，所述的扭簧挡住可拆卸地固定于触碰部上端；扭簧回弹时通过触碰部与弹簧销锁死机构中的旋转卡环接触使弹簧销被释放。

4.根据权利要求1所述的一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，所述的拔销器机构包括直线舵机、与舵机推拉杆连接的解锁销；直线舵机的上端与机身上骨架固定连接；所述的直线舵机使解锁销向上移动以解除解锁销与机翼连接头的插入固定。

5.根据权利要求3所述的一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，所述的弹簧销锁死机构包括旋转卡环、弹簧销机构，弹簧销机构包括依序设置的弹簧销安装座、压簧、锁死销，锁死时锁死销被卡在旋转卡环内；旋转卡环的一端安装有卡环转轴，另一端则在扭簧回弹时与触碰部接触；旋转卡环中间设有卡孔，用于固定弹簧销机构。

6.根据权利要求3所述的一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，所述的弹簧销安装座中间为压簧放置位置，压簧安装于压簧放置位置，压簧下端抵靠在锁死销的凸起部上；锁死销套在弹簧销安装座下端且可上下移动；锁死状态下，锁死销上端的凸起部卡在旋转卡环的卡孔内。

7.根据权利要求3所述的一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，扭簧驱动机构、拔销器机构和弹簧销锁死机构设置于机身安装平台上，机身安装平台下方设有机翼连接头；机翼连接头与机翼转轴固定连接。

8.根据权利要求3所述的一种扭簧驱动的无人机机翼展开机构，其特征在于，当扭簧驱动曲柄旋转到α角度时，触碰部接触到旋转卡环，使旋转卡环旋转；当曲柄继续转动到β角度时，使旋转卡环释放弹簧销；释放弹簧销指使弹簧销顶在机翼连接头上表面上；当曲柄在扭簧的驱动下继续旋转直至弹簧销与机翼连接头上表面上的弹簧销孔对准，弹簧销插入弹簧销孔以锁死机翼连接头。

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