CN220743380U - 无人机机翼折叠展开机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供无人机机翼折叠展开机构，能够实现多个方向折叠展开，它包括：定位移动构件；连动构件，包括：轴向连动杆，和两个推拉连动杆；两个翻转构件，对称设置在横向杆的两外端部上；每个翻转构件均包括：支撑单元、翻转单元、转动连接件；支撑单元具有：呈倾斜半球状结构、且半球切口侧作为拼接面的第一拼接端，和从该第一拼接端的球状表面延伸至与横向杆的外端部相连的第一连杆；翻转单元具有：呈倾斜半球状结构、且半球切口侧作为拼接面与第一拼接端匹配拼接形成球体的第二拼接端，和从第二拼接端向外延伸至与机翼相连的第二连杆；转动连接件，将第一拼接端和第二拼接端沿着球体直径方向同轴相连。

Description

无人机机翼折叠展开机构

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及无人机机翼折叠展开机构。

背景技术

无人机自问世以来，就拥有传统飞行器和大武器系统所不具备的快速迭代能力，进化出的适用场景不断拓展，逐步从军事专用拓展到民用领域。随着无人机产业链趋于成熟，飞控与导航技术的快速发展，无人机具备了小型化、智能化、低成本的条件。垂直起降固定翼飞行器凭借独特的构型，是近年来无人机乃至有人机领域最具活力的细分赛道之一。轻型折叠式无人机，在其储运，发射、飞行、回收阶段通过机翼等部件的折叠与展开，改变无人机的空间尺寸和外形特征，既能有效节省空间，便于无人机的携带和运输，又能充分适应不同工作阶段，改善其发射回收性能和飞行性能。

但是现有的无人机机翼折叠展开机构存在以下缺点：一般只能实现一个方向上的折叠，例如，水平方向上机翼从完全展开的一字型合拢成倒V字形，但这种折叠方式单一，且左右两个机翼是上下叠放的左右非对称状态，导致一定的高度差，不仅影响无人机的飞行性能，而且影响无人机停放状态的稳定性，同时两个机翼折叠过程中会相互影响，甚至相互磨损，并且机翼的尺寸和无人机主体结构的设计都会受到限制；另外，若通过加入额外机构(例如，垫片)使左右两个机翼处于一个高度，则机翼合拢会受到很大限制，难以有效折叠；基于单一方向折叠的缺点，有研究人员设计了能够实现多个方向上的折叠展开的机构，但都结构繁多，需要多个电机，不仅装配繁琐、成本高而且总重量大，不适应于轻型无人机使用。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供无人机机翼折叠展开机构，能够实现多个方向(水平和垂直)折叠展开，并且结构简单，适用于轻型无人机使用。

本实用新型为了实现上述目的，采用了以下方案：

本实用新型提供无人机机翼折叠展开机构，其特征在于，包括：定位移动构件，包括：具有横向杆和从该横向杆中部向后延伸的两个相互间隔且平行设置形成中部安装位的竖向杆的T字形固定架，安装在中部安装位中、前端可旋转地固定在横向杆中部的丝杠，与丝杠螺纹连接、随着丝杠转动沿着丝杠轴向来回移动的移动件，和限制移动件仅在丝杠轴向一定范围A～B内移动的限位件；连动构件，包括：中部与移动件固定相连的轴向连动杆，和分别连接在轴向连动杆两端的两个推拉连动杆；推拉连动杆的后端与轴向连动杆的外端相连，推拉连动杆的前端用于连接无人机的机翼；两个翻转构件，对称设置在横向杆的两外端部上；每个翻转构件均包括：支撑单元、翻转单元、转动连接件；支撑单元具有：呈倾斜半球状结构、且半球切口侧作为拼接面的第一拼接端，和从该第一拼接端的球状表面延伸至与横向杆的外端部相连的第一连杆；翻转单元具有：呈倾斜半球状结构、且半球切口侧作为拼接面与第一拼接端匹配拼接形成球体的第二拼接端，和从第二拼接端向外延伸至与机翼相连的第二连杆；转动连接件，将第一拼接端和第二拼接端沿着球体直径方向同轴相连，并且使第二拼接端能够绕着转动连接件相对于第一拼接端来回转动；其中，当移动件从位置A移动至位置B，第二连杆带动机翼从下表面与T字形固定架底面朝向一致的平行展开状态，折叠翻转成与下表面与T字形固定架侧面相对向的竖直折叠状态。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：转动连接件包括螺栓、轴承和垫片，螺栓将第一拼接端和第二拼接端沿着球体的直径方向同轴相连；轴承设置在球体内，与螺栓同轴，并且轴承的内圈与螺栓的杆部相连，外圈与第二拼接端相连；垫片设置在螺栓的头部与球体外表面之间。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：球体外表面上与螺栓头部对应的区域为与垫片和螺栓对应的平面。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：拼接面形成球体的旋转面，该旋转面与螺栓的轴线呈80～100°夹角。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：旋转面与螺栓的轴线呈90°夹角。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：在平行展开状态时，第一连杆和第二连杆相互平行，夹角为180°；在竖直折叠状态，第一连杆和第二连杆相互垂直，夹角为90°。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：轴向连动杆与推拉连动杆通过球铰接相连，推拉连动杆与机翼通过球铰接相连。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：第二连杆与机翼在平行展开状态的内侧端面的前端相连，推拉连动杆的前端与机翼在平行展开状态的内侧端面的后端相连。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：翻转构件还包括辅助连接件，与机翼的内侧端面形状对应，将第二连杆与机翼的内侧端面可拆卸式稳固连接。

优选地，本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构还可以具有这样的特征：定位移动构件还包括电机，该电机与丝杠的后端相连，驱动丝杠来回旋转。

实用新型的作用与效果

本实用新型提供的无人机机翼折叠展开机构中，两个翻转构件对称设置在T字形固定架的横向杆两外端部上，且每个翻转构件中，支撑单元和翻转单元的两个倾斜半球状拼接端可以通过转动连接件拼接成可沿着拼接面相对转动的球体，并且，支撑单元和翻转单元的两个连杆分别与横向杆的外端部和机翼相连，因此，当丝杠旋转使移动件从位置A移动至位置B时，推拉连动杆能够拉动机翼进而带动翻转构件中的第二拼接端转动，进而通过第二连杆带动机翼从下表面与T字形固定架底面朝向一致的平行展开状态，折叠翻转成与下表面与T字形固定架侧面相对向的竖直折叠状态，反之亦然，从位置B移动至位置A则可以带动机翼从竖直折叠状态翻转展开成平行展开状态，从而能够在保证机翼左右对称(左右两个机翼能够处于一个高度)、不影响无人机飞行性能的前提下，实现多个方向机翼折叠，使机翼在三维空间进行翻转折叠，并且折叠后结构仍然稳定，整体结构简单、体积小、装配容易、质量轻，仅需一个电机即可驱动丝杠实现前述过程使左右机翼同步翻转、展开和折叠，非常适用于轻型无人机使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构和机翼的结构示意图(图中机翼是为了示意连接关系和位置关系)；

图2是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构(去掉丝杠、电机、移动件和限位件后)和机翼的部分结构示意图；

图3是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构和机翼的结构示意图三；

图4是本实用新型实施例涉及的翻转构件处于平行展开状态的结构示意图；对应图1中虚线框所示区域；

图5是本实用新型实施例涉及的翻转构件的分解图；

图6是本实用新型实施例涉及的翻转构件的部分分解图一；

图7是本实用新型实施例涉及的翻转构件的部分分解图二；

图8是本实用新型实施例涉及的翻转构件处于中间过渡状态的结构示意图；

图9是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构和机翼处于中间过渡状态的结构示意图一；

图10是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构和机翼处于中间过渡状态的结构示意图二；

图11是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构处于竖直折叠状态的结构示意图；

图12是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构和机翼处于竖直折叠状态的结构示意图一；

图13是本实用新型实施例涉及的无人机机翼折叠展开机构和机翼处于竖直折叠状态的结构示意图二；

图14是本实用新型实施例涉及的无人机处于平行展开状态的结构示意图(图中仅显示无人机中与本方案改进有关的结构，省略其他公知结构)；

图15是本实用新型实施例涉及的无人机处于竖直折叠状态的结构示意图。

具体实施方式

下参照附图对本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构作详细阐述。

<实施例>

如图1～5所示，无人机机翼折叠展开机构10包括定位移动构件20、连动构件30、两个翻转构件40。

定位移动构件20包括T字形固定架21、丝杠22、移动件23、限位件24和电机25。T字形固定架21具有横向杆21a和两根竖向杆21b。两根竖向杆21b从该横向杆21a中部向后延伸，并且相互间隔平行设置，间隔处形成中部安装位。丝杠22安装在中部安装位中，并且前端可旋转地固定在横向杆21a中部。移动件23与丝杠22螺纹连接，随着丝杠22转动沿着丝杠22轴向来回移动；本实施例中，移动件23为移动螺母。限位件24限制移动件23仅在丝杠22轴向一定范围A～B内沿着丝杠22轴向移动；本实施例中，限位件24为两个限位块，分别设置在丝杠22轴向上位置A处和位置B处。电机25与丝杠22后端相连，能够驱动丝杠22进行正向或者反向旋转，从而带动移动件23在位置A处和位置B处之间来回移动；本实施例中，采用的电机25为小型步进电机。

连动构件30包括轴向连动杆31和两个推拉连动杆32。轴向连动杆31的中部与移动件23固定相连，能够随着移动件23的移动进行移动。两个推拉连动杆32分别连接在轴向连动杆31的两端。推拉连动杆32的后端与轴向连动杆31的外端相连，前端用于连接无人机的机翼100。本实施例中，轴向连动杆31的后端与推拉连动杆32的外端通过球铰接相连，推拉连动杆32的前端与机翼100在平行展开状态的内侧端面的后端通过球铰接相连。

两个翻转构件40对称设置在横向杆21a的两外端部上，位于同一高度处，外端分别与无人机左右两侧的机翼100相连，用于带动两侧机翼100在三维空间内进行对称翻转折叠和展开。如图4～7所示，每个翻转构件40均包括支撑单元41、翻转单元42、转动连接件43。

支撑单元41具有第一拼接端41a和第一连杆41b。第一拼接端41a呈倾斜半球状结构，并且半球切口侧作为拼接面41c。第一连杆41b从该第一拼接端41a的球状表面延伸至与横向杆21a的外端部相连。

翻转单元42具有第二拼接端42a和第二连杆42b。第二拼接端42a呈倾斜半球状结构，并且半球切口侧作为拼接面42c与第一拼接端41a匹配拼接形成完整球体Q。第二连杆42b从第二拼接端42a向外延伸至与机翼100相连。本实施例中，第二连杆42b与机翼100在平行展开状态的内侧端面的前端相连；第一连杆41b和第二连杆42b共轴线，且轴线穿过球体Q的球心。

转动连接件43将第一拼接端41a和第二拼接端42a沿着球体Q直径方向同轴相连，并且使第二拼接端42a能够绕着转动连接件43相对于第一拼接端41a来回转动。本实施例中，转动连接件43的轴线与拼接面41c和42c相垂直，且穿过球体Q的球心。拼接面41c和42c形成球体的旋转面，该旋转面与螺栓43a的轴线呈80～100°夹角，本实施例中，旋转面与螺栓43a的轴线呈90°夹角。

转动连接件43包括螺栓43a、轴承43b和垫片43c。螺栓43a将第一拼接端41a和第二拼接端42a沿着球体的直径方向同轴相连。轴承43b设置在球体内，与螺栓43a同轴，并且轴承43b的内圈与螺栓43a的杆部相连，外圈与第二拼接端42a相连。球体Q外表面上与螺栓43a头部对应的区域为与垫片43c和螺栓43a对应的平面。垫片43c设置在螺栓43a的头部与球体Q外表面平面区域之间，用于增大接触面积，减小压力，防止松动。

如图1～7所示，当移动件23处于位置A，此时，机翼100处于平行展开状态，机翼100的下表面与T字形固定架21底面朝向一致，该状态下，第一连杆41b和第二连杆42b相互平行，夹角为180°；对应的无人机1000的姿态如图14所示。如图8～10所示，当移动件23从位置A向着位置B移动，使得第二连杆42b绕着螺栓43a转动，第二连杆42b与第一连杆41b夹角大于90°且小于180°，此时，机翼100从平行展开状态沿着拼接面转动一定角度的中间过渡状态，机翼100的下表面相对于T字形固定架21的底面和侧面均呈一定倾斜角。如图11～13所示，当移动件23移动至位置B，此时第二连杆42b转动至与第一连杆41b相互垂直，夹角为90°，机翼100进入竖直折叠状态，机翼100折叠翻转成与下表面与T字形固定架21侧面相对向；对应的无人机1000的姿态如图15所示。

另外，翻转构件40还可以包括辅助连接件44，辅助连接件44与机翼100的内侧端面形状对应，用于将第二连杆42b与机翼100的内侧端面可拆卸式稳固连接。

基于以上结构，本实施例所提供的无人机机翼折叠展开机构10的具体工作过程为：

当需要使无人机1000的机翼100从平行展开状态变成竖直折叠状态，则采用电机25驱动丝杠22进行一定方向进行旋转，使移动件23从位置A处向位置B处移动；在此过程中，由移动件23带动第二连杆42b，第二连杆42b带动机翼100进行空间折叠翻转，机翼100在运动过程中，受到第二连杆42b的约束，相对于第一连杆41b进行转动，机翼100的下表面相对于T字形固定架21的底面倾斜角越来越大，并与T字形固定架21的侧面逐渐平行；当电机25旋转达到预定圈数时，移动件23从位置A处移动至位置B处，此时，第二连杆42b转动至与第一连杆41b相互垂直，机翼100折叠翻转成与下表面与T字形固定架21的底面相垂直、与T字形固定架21侧面相对向且平行的竖直折叠状态。

反之，若需要从竖直折叠状态变成竖直折叠状态，则用电机25驱动丝杠22反向转动预定圈数，即可。

以上仅仅是对本实用新型技术方案所做的举例说明。本实用新型所涉及的无人机机翼折叠展开机构并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本实用新型所属领域技术人员在该的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本实用新型的权利要求所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.无人机机翼折叠展开机构，其特征在于，包括：

定位移动构件，包括：具有横向杆和从该横向杆中部向后延伸的两个相互间隔且平行设置形成中部安装位的竖向杆的T字形固定架，安装在所述中部安装位中、前端可旋转地固定在所述横向杆中部的丝杠，与所述丝杠螺纹连接、随着丝杠转动沿着丝杠轴向来回移动的移动件，和限制所述移动件仅在丝杠轴向一定范围A~B内移动的限位件；

连动构件，包括：中部与所述移动件固定相连的轴向连动杆，和分别连接在所述轴向连动杆两端的两个推拉连动杆；所述推拉连动杆的后端与所述轴向连动杆的外端相连，所述推拉连动杆的前端用于连接无人机的机翼；

两个翻转构件，对称设置在所述横向杆的两外端部上；每个所述翻转构件均包括：支撑单元、翻转单元、转动连接件；所述支撑单元具有：呈倾斜半球状结构、且半球切口侧作为拼接面的第一拼接端，和从该第一拼接端的球状表面延伸至与所述横向杆的外端部相连的第一连杆；所述翻转单元具有：呈倾斜半球状结构、且半球切口侧作为拼接面与所述第一拼接端匹配拼接形成球体的第二拼接端，和从第二拼接端向外延伸至与所述机翼相连的第二连杆；转动连接件，将所述第一拼接端和所述第二拼接端沿着球体直径方向同轴相连，并且使所述第二拼接端能够绕着转动连接件相对于所述第一拼接端来回转动。

2.根据权利要求1所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，当所述移动件从位置A移动至位置B，所述第二连杆带动所述机翼从下表面与所述T字形固定架底面朝向一致的平行展开状态，折叠翻转成与下表面与所述T字形固定架侧面相对向的竖直折叠状态。

3.根据权利要求1所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，所述转动连接件包括螺栓、轴承和垫片；

所述螺栓将所述第一拼接端和所述第二拼接端沿着所述球体的直径方向同轴相连；

所述轴承设置在所述球体内，与所述螺栓同轴，并且所述轴承的内圈与所述螺栓的杆部相连，外圈与所述第二拼接端相连；

所述垫片设置在所述螺栓的头部与所述球体外表面之间。

4.根据权利要求3所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，所述球体外表面上与所述螺栓头部对应的区域为与所述垫片和螺栓对应的平面。

5.根据权利要求3所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，所述拼接面形成所述球体的旋转面，该旋转面与所述螺栓的轴线呈80~100°夹角。

6.根据权利要求5所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，所述旋转面与所述螺栓的轴线呈90°夹角。

7.根据权利要求5所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，在平行展开状态时，所述第一连杆和所述第二连杆相互平行，夹角为180°；在竖直折叠状态，所述第一连杆和所述第二连杆相互垂直，夹角为90°。

8.根据权利要求1所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，所述轴向连动杆与所述推拉连动杆通过球铰接相连，所述推拉连动杆与所述机翼通过球铰接相连。

9.根据权利要求1所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，所述第二连杆与所述机翼在平行展开状态的内侧端面的前端相连，所述推拉连动杆的前端与所述机翼在平行展开状态的内侧端面的后端相连。

10.根据权利要求1所述的无人机机翼折叠展开机构，其特征在于：

其中，所述翻转构件还包括辅助连接件，与所述机翼的内侧端面形状对应，将所述第二连杆与所述机翼的内侧端面可拆卸式稳固连接。