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一种展开机构及折叠翼飞行装置

文献发布时间:2023-06-19 16:11:11



技术领域

本申请属于无人机技术领域,具体涉及一种展开机构及折叠翼飞行装置。

背景技术

无人机即无人驾驶飞机,英文缩写为“UAV”,无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制机构操纵的不载人飞机,或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机与有人驾驶飞机相比,无人机往往更适合那些太“愚钝,肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面是无人机真正的刚需;在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

现有的固定翼无人机翼展较长,因此收纳不方便,占用空间大。而折叠翼无人机能够实现机翼的折叠存放,在起飞时将机翼展开,然后如同固定翼飞机一样的飞行方式,与固定翼无人机相比,具有存放时节省空间的优势。

此外,针对弹载无人机而言,发射前机翼处于折叠状态置于弹筒内形成弹机组合体,发射后弹机组合体分离,在飞行状态下折叠翼展开,而目前的折叠翼无人机的展开机构结构复杂,导致机翼展开动作时,尤其是在飞行过程中展开机翼时可靠性低,同时还会导致折叠翼无人机的重量较重,进而影响了折叠翼无人机的正常飞行。

发明内容

本申请实施例通过提供一种展开机构及折叠翼飞行装置,解决了现有技术中展开机构存在结构复杂的问题。

为了实现上述目的,本发明实施例提供了一种展开机构,包括齿轮、下套筒、上套筒以及底座;

所述底座、所述上套筒以及所述下套筒为同轴设置的筒形结构;所述下套筒可旋转地套装于所述底座上,所述底座固定安装;

所述下套筒从上至下依次为套接段、齿轮安装段以及待展开机构安装段;所述待展开机构安装段设有下内摇臂,用于安装第一待展开机构;

所述上套筒套装于所述套接段,所述上套筒设有上内摇臂,用于安装第二待展开机构;所述上套筒的下端面设置有上齿圈;所述待展开机构安装段外侧的上端面设置有下齿圈;

所述底座上同一水平面内沿圆周至少固定一个齿轮安装轴,所述齿轮安装轴穿过所述齿轮安装段上相应开设的水平槽体,所述齿轮分别与所述下齿圈和所述上齿圈啮合。

在一种可能的实现方式中,还包括:

第一上反驱动组件,所述第一上反驱动组件的一端穿过所述下套筒筒壁与所述底座相连,且在所述下套筒旋转时沿竖直方向移动,另一端用于连接所述第一待展开机构,中部与所述下内摇臂的外端转动连接;

第二上反驱动组件,所述第二上反驱动组件的一端穿过所述上套筒筒壁与所述下套筒相连,且在所述上套筒旋转时沿竖直方向移动,另一端用于连接所述第二待展开机构,中部与所述上内摇臂的外端转动连接。

在一种可能的实现方式中,所述第一上反驱动组件包括下移动部件和下外摇臂;

所述下移动部件的一端铰接于所述下外摇臂的一端,所述下移动部件的另一端穿过所述待展开机构安装段的第一竖槽后与所述底座上斜向设置的第一导向部件卡接,所述下外摇臂的中部与所述下内摇臂的外端转动连接;所述下外摇臂的另一端用于连接所述第一待展开机构;

第二上反驱动组件包括上移动部件和上外摇臂;

所述上移动部件的一端铰接于所述上外摇臂的一端,所述上移动部件的另一端穿过所述上套筒的第二竖槽后与所述套接段上斜向设置的第二导向部件卡接,所述上外摇臂的中部与所述下内摇臂的外端转动连接;所述上外摇臂的另一端用于连接所述第二待展开机构。

在一种可能的实现方式中,所述第一导向部件和所述第二导向部件为至少一条滑槽或至少一条导轨,所述滑槽或所述导轨的高度沿倾斜方向渐变。

在一种可能的实现方式中,所述第一竖槽开设于所述下内摇臂与所述下套筒连接处的上方;所述第二竖槽开设于所述上内摇臂与所述上套筒连接处的上方。

在一种可能的实现方式中,所述下内摇臂和所述上内摇臂的结构相同,所述下内摇臂和所述上内摇臂均包括相连接的限位段和外摇臂铰接段,所述限位段和水平面呈预设角度,所述限位段的上表面为用于与所述下外摇臂下表面或所述上外摇臂下表面配合的限位面;

所述限位段的端部固定于所述待展开机构安装段或所述上套筒。

在一种可能的实现方式中,所述底座在设置所述第一导向部件处的外壁和所述下套筒对应位置处的内壁间设有空隙;

所述下套筒在设置所述第二导向部件处的外壁和所述上套筒对应位置处的内壁间设有空隙。

在一种可能的实现方式中,所述下套筒下端的内部水平设置有驱动板;

所述驱动板中心的轴孔和所述下套筒的轴线重合,所述轴孔用于连接驱动组件的输出轴,所述驱动板用于带动所述下套筒旋转;

所述驱动板穿过所述底座下端对称设置的环切槽。

在一种可能的实现方式中,所述第一导向部件和所述第二导向部件在水平面上的投影呈轴对称分布;

所述第一导向部件和所述第二导向部件对应的圆心角大于等于所述环切槽对应的圆心角。

在一种可能的实现方式中,还包括环形结构的下压板和上压板;

所述底座的下端设置有安装板,所述下套筒的下端设置有环形凸台,所述下压板套装于所述下套筒上,所述下压板固定安装于所述安装板上,所述环形凸台卡接于所述下压板内;

所述上压板套装于所述下套筒上,所述上压板和所述下套筒为螺纹连接,所述上压板的下端面和所述上套筒的上端面抵接。

本发明实施例还提供了一种折叠翼飞行装置,包括机身、第一待展开机构、第二待展开机构、驱动组件、以及上述的展开机构;

所述展开机构通过所述底座安装于所述机身上,所述第一待展开机构和第二待展开机构分别安装于所述展开机构上;

所述驱动组件的输出轴连接于所述下套筒的轴孔,所述驱动组件驱动所述下套筒旋转;

所述第一待展开机构为第一机翼,所述第二待展开机构为第二机翼。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:

本发明实施例提供了一种展开机构,该机构工作时,驱动下套筒在底座上旋转,底座和齿轮位置保持不变,因此下套筒旋转时通过下齿圈带动齿轮旋转,齿轮旋转通过上齿圈带动上套筒旋转,此时上套筒的旋转方向和下套筒的旋转方向相反;上套筒通过上内摇臂驱动第二待展开机构展开,下套筒通过下内摇臂驱动第一待展开机构展开,下套筒旋转到位后,第一待展开机构和第二待展开机构完成展开动作,该机构的驱动部件为同轴套装的结构形式,使得该展开机构体积小,重量轻,同时该机构展开过程可靠性高、精度高。

本发明实施例还提供了一种折叠翼飞行装置,折叠翼飞行装置的第一机翼和第二机翼受到的升力在内摇臂与套筒的连接处产生弯矩,两侧的弯矩呈对称设置,因此两侧的弯矩可在套筒处实现自平衡,该展开机构通过底座传至机身仅有垂直向下的力,使得机身无需为了对抗该弯矩而额外增加强度,因此最大程度的降低了无人机整体结构重量,使无人机能够承担大负载。该折叠翼飞行装置能够实现高精度的作动控制,提高了其巡航性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的展开机构的展开状态示意图。

图2为本发明实施例提供的展开机构的收纳状态示意图。

图3为本发明实施例提供的展开机构的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的底座的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的下套筒的立体图。

图6为本发明实施例提供的下套筒的结构示意图一。

图7为本发明实施例提供的下套筒的结构示意图二。

图8为本发明实施例提供的驱动板的安装示意图。

图9为本发明实施例提供的上套筒的立体图。

图10为本发明实施例提供的下移动部件或上移动部件的结构示意图。

图11为本发明实施例提供的上外摇臂和上内摇臂的配合示意图。

附图标记:1-齿轮;2-下套筒;21-套接段;22-齿轮安装段;23-待展开机构安装段;24-下齿圈;25-水平槽体;26-第一竖槽;27-第二导向部件;28-环形凸台;3-上套筒;31-上齿圈;32-第二竖槽;4-第一待展开机构;5-第二待展开机构;6-下移动部件;7-上移动部件;8-底座;81-第一导向部件;82-环切槽;9-下外摇臂;10-下内摇臂;11-上外摇臂;12-上内摇臂;13-滑板;14-移动块;15-铰接孔;16-驱动板;17-下压板;18-上压板:19-齿轮安装轴;20-限位段;30-限位面;40-外摇臂铰接段。

具体实施方式

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,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的机构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。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1至图11所示,本发明实施例提供的展开机构,包括齿轮1、下套筒2、上套筒3以及底座8。

底座8、上套筒3以及下套筒2为同轴设置的筒形结构。下套筒2可旋转地套装于底座8上,底座8固定安装。

下套筒2从上至下依次为套接段21、齿轮安装段22以及待展开机构安装段23。待展开机构安装段23设有下内摇臂10,用于安装第一待展开机构4。

上套筒3套装于套接段21,上套筒3设有上内摇臂12,用于安装第二待展开机构5。上套筒3的下端面设置有上齿圈31。待展开机构安装段23外侧的上端面设置有下齿圈24。

底座8上同一水平面内沿圆周至少固定一个齿轮安装轴19,齿轮安装轴19穿过齿轮安装段22上相应开设的水平槽体25,齿轮1分别与下齿圈24和上齿圈31啮合。

需要说明的是,初始状态时,展开机构如图2所示,展开机构工作时,驱动下套筒2在底座8上旋转,底座8和齿轮1位置保持不变,因此下套筒2旋转时通过下齿圈24带动齿轮1旋转,齿轮1旋转通过上齿圈31带动上套筒3旋转,此时上套筒3的旋转方向和下套筒2的旋转方向相反。上套筒3通过上内摇臂12驱动第二待展开机构5展开,下套筒2通过下内摇臂10驱动第一待展开机构4展开,下套筒2旋转到位后,第一待展开机构4和第二待展开机构5完成展开动作,展开后的状态如图1所示。

本发明实施例提供的展开机构的应用场景包括但不限于飞行装置领域,以应用至飞行装置领域为例,第一待展开机构4为第一机翼,第二待展开机构5为第二机翼,第一机翼和第二机翼受到的升力在内摇臂与套筒的连接处产生如图1中箭头所示的弯矩,两侧的弯矩呈对称设置,因此两侧的弯矩可在套筒处实现自平衡,该展开机构通过底座8传至机身仅有垂直向下的力,使得机身无需为了对抗该弯矩而额外增加强度,因此最大程度的降低了无人机整体结构重量,使无人机能够承担大负载。

该机构的驱动部件为同轴套装的结构形式,使得该展开机构体积小,重量轻,同时该机构展开过程可靠性高、精度高,进而能够使机翼实现高精度的作动控制,提高了无人机的巡航性能。

本发明的一个实施例中,还包括第一上反驱动组件,第一上反驱动组件的一端穿过下套筒2筒壁与底座8相连,且在下套筒2旋转时沿竖直方向移动,另一端用于连接第一待展开机构4,中部与下内摇臂10的外端转动连接。

第二上反驱动组件,第二上反驱动组件的一端穿过上套筒3筒壁与下套筒2相连,且在上套筒3旋转时沿竖直方向移动,另一端用于连接第二待展开机构5,中部与上内摇臂12的外端转动连接。

需要说明的是,下套筒2旋转时,使第一上反驱动组件旋转,在这过程中第一上反驱动组件沿竖直方向移动,从而带动第一待展开机构4的端部向上移动,进而实现第一待展开机构4的上反动作。

上套筒3旋转时,使第二上反驱动组件旋转,在这过程中第二上反驱动组件沿竖直方向移动,从而带动第二待展开机构5的端部向上移动,进而实现第二待展开机构5的上反动作。

现有技术中,折叠翼无人机常用的机构能分别实现展开动作和上反动作,即展开作动与上反作动为两套驱动系统,因此结构复杂,并明显增加了无人机的重量,不仅影响了无人机的飞行性能,同时易出故障。本发明上述实施例仅需一套驱动系统即可实现展开动作和上反动作,因此结构简单,重量轻。

如图3所示,本发明的一个实施例中,第一上反驱动组件包括下移动部件6和下外摇臂9。

下移动部件6的一端铰接于下外摇臂9的一端,下移动部件6的另一端穿过待展开机构安装段23的第一竖槽26后与底座8上斜向设置的第一导向部件81卡接,下外摇臂9的中部与下内摇臂10的外端转动连接。下外摇臂9的另一端用于连接第一待展开机构4。

第二上反驱动组件包括上移动部件7和上外摇臂11。

上移动部件7的一端铰接于上外摇臂11的一端,上移动部件7的另一端穿过上套筒3的第二竖槽32后与套接段21上斜向设置的第二导向部件27卡接,上外摇臂11的中部与下内摇臂10的外端转动连接。上外摇臂11的另一端用于连接第二待展开机构5。

需要说明的是,下套筒2旋转时,下移动部件6沿着底座8上斜向设置的第一导向部件81移动,第一上反驱动组件和下套筒2同步旋转,因此下移动部件6在第一竖槽26内沿竖直方向移动。下移动部件6的一端铰接于下外摇臂9的一端,且下外摇臂9的中部与下内摇臂10的外端转动连接,使得第一待展开机构4以下外摇臂9的中部为圆心向上旋转,进而使第一待展开机构4同时实现展开动作和上反动作。

上套筒3旋转时,上移动部件7沿着上套筒3上斜向设置的第二导向部件27移动,第二上反驱动组件和上套筒3同步旋转,因此上移动部件7在第二竖槽32内沿竖直方向移动。上移动部件7的一端铰接于上外摇臂11的一端,且上外摇臂11的中部与下内摇臂10的外端转动连接,使得第二待展开机构5以上外摇臂11的中部为圆心向上旋转,进而使第二待展开机构5同时实现展开动作和上反动作。

第一导向部件81、第二导向部件27用于限制移动块14的移动路径,使移动块14倾斜移动。第一竖槽26、第二竖槽32能够对上移动部件7、下移动部件6在竖直方向上的移动路径进行限制,从而保证展开机构在展开过程中的可靠性,并实现准确定位。

第一待展开机构4、第二待展开机构5利用第一导向部件81、第二导向部件27在展开过程中实现向上旋转,进而使该机构在展开过程中同时实现上反动作。使得本发明的机构集成度高,结构简单,本发明巧妙地利用了套筒转动时的驱动力实现上反功能,从而最大程度的降低整体结构重量。

本实施例中,第一导向部件81和第二导向部件27为至少一条滑槽或至少一条导轨,滑槽或导轨的高度沿倾斜方向渐变。

需要说明的是,如图10所示,在本发明的一个实施例中,上移动部件7和下移动部件6的结构相同,上移动部件7和下移动部件6均包括滑板13和移动块14,滑板13的一端设置有铰接孔15,滑板13的另一端安装有移动块14。滑板13的铰接孔15用于和上外摇臂11或下外摇臂9的端部铰接。

本实施例的第一导向部件81为倾斜设置于底座8上的第一滑槽,上移动部件7的移动块14卡接于第一滑槽内,上移动部件7的移动块14在第一滑槽内斜向移动。上移动部件7的滑板13穿过第一竖槽26,当下套筒旋转时,上移动部件7的滑板13在第一竖槽26内竖向移动。

第二导向部件27为倾斜设置于套接段21上的第二滑槽。下移动部件6的移动块14卡接于第二滑槽,下移动部件6的移动块14在第二滑槽内斜向移动。下移动部件6的滑板13穿过第二竖槽32,当上套筒旋转时,下移动部件6的滑板13在第二竖槽32内竖向移动。

本发明采用的第一导向部件81、第二导向部件27、上移动部件7和下移动部件6结构简单,不仅能够使该机构具有较小的重量,同时便于加工、维护。

本发明还可采用导轨配合卡接于导轨内的滑块或者采用齿轮和螺杆的结构形式,即能够满足使上移动部件7和下移动部件6在转动时斜向移动的结构均可。

本实施例中,第一竖槽26开设于下内摇臂10与下套筒2连接处的上方;第二竖槽32开设于上内摇臂12与上套筒3连接处的上方。

通过这样的结构设置,在飞行装置飞行时,第一机翼和第二机翼受到的升力为竖直向上,使得外摇臂在远离机翼的一端有向下移动的趋势,而外摇臂的下表面和内摇臂的上表面抵接,因此能够保证机翼在飞行过程中的稳定性,避免了竖槽设置于内摇臂下方,外摇臂能够向下移动而导致机翼稳定性差的问题。

外摇臂中部与内摇臂外侧端部相连,另一端则通过竖槽进行位置的限定,因此能够减小内摇臂转动带动外摇臂的阻力,同时也为了上反时外摇臂能够与内摇臂限位段更好地贴合实现限位,本发明的一个实施例中将内外摇臂的对称面设置为重合,且限位段的宽度大于外摇臂的宽度,外摇臂移动到位后其端部被内摇臂支撑,使整体结构更加稳定、可靠。

本实施例中,下内摇臂10和上内摇臂12的结构相同,下内摇臂10和上内摇臂12均包括相连接的限位段20和外摇臂铰接段40,限位段20和水平面呈预设角度,限位段20的上表面为用于与下外摇臂9下表面或上外摇臂11下表面配合的限位面30。

限位段20的端部固定于待展开机构安装段23或上套筒3。

需要说明的是,下套筒2旋转到位后,下外摇臂9下表面或上外摇臂11下表面分别与其对应的限位面30抵接,使上外摇臂11和下外摇臂9呈预设角度,如图11所示。通过控制限位段20和水平面的角度,能够在第一待展开机构4和第二待展开机构5上反动作完成后形成预设的上反角。该上反角等于限位段20和水平面形成的预设角度。

该机构作为主结构承力件,主要载荷为飞行过程中的气动升力,通过设置限位面30使上外摇臂11、下外摇臂9呈预设角度,一方面能够保证上反角的精度,另一方面能够使第一待展开机构4和第二待展开机构5在展开状态时更加稳定、可靠。

如图3所示,本实施例中,底座8在设置第一导向部件81处的外壁和下套筒2对应位置处的内壁间设有空隙。

下套筒2在设置第二导向部件27处的外壁和上套筒3对应位置处的内壁间设有空隙。

需要说明的是,上移动部件7和下移动部件6在倾斜移动的过程中会发生沿套筒径向的位移,上述的空隙为上移动部件7或下移动部件6径向运动的空间。

如图8所示,本实施例中,下套筒2下端的内部水平设置有驱动板16。

驱动板16中心的轴孔和下套筒2的轴线重合,轴孔用于连接驱动组件的输出轴,驱动板16用于带动下套筒2旋转。

驱动板16穿过底座8下端对称设置的环切槽82。

需要说明的是,环切槽82的数量为两个,两个环切槽82对称设置于底座8下端的两侧。

本实施例的环切槽82对应的圆心角为90°,具体角度可依据待展开机构所要展开的角度进行调整,这里不做具体限定。

驱动组件的输出轴带动驱动板16在环切槽82内转动,进而使下套筒2转动。下套筒2旋转到位后,驱动板16的一侧抵接于环切槽82的内壁,进而起到一定的限位作用。

本实施例中,第一导向部件81和第二导向部件27在水平面上的投影呈轴对称分布。

第一导向部件81和第二导向部件27对应的圆心角大于等于环切槽82对应的圆心角。

需要说明的是,第一导向部件81和第二导向部件27的分布能够使第一待展开机构4和第二待展开机构5移动后呈对称设置,从而符合机翼对称设置的布置形式。

如图3所示,本实施例中,还包括环形结构的下压板17和上压板18。

底座8的下端设置有安装板,下套筒2的下端设置有环形凸台28,下压板17套装于下套筒2上,下压板17固定安装于安装板上,环形凸台28卡接于下压板17内。

上压板18套装于下套筒2上,上压板18和下套筒2为螺纹连接,上压板18的下端面和上套筒3的上端面抵接。

下压板17和上压板18可便于该机构的组装,同时组装后的该机构稳定性高。

本发明实施例还提供一种折叠翼飞行装置,包括机身、第一待展开机构4、第二待展开机构5、驱动组件、以及上述的展开机构。

展开机构通过底座8安装于机身上,第一待展开机构4和第二待展开机构5分别安装于展开机构上。

驱动组件的输出轴连接于下套筒2的轴孔,驱动组件驱动下套筒2旋转。

第一待展开机构4为第一机翼,第二待展开机构5为第二机翼。

需要说明的是,采用上述展开机构的折叠翼飞行装置,能够降低折叠翼飞行装置自身的重量,同时提高机翼展开动作时的可靠性,进而保证折叠翼飞行装置能够正常飞行。

本实施例中,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

技术分类

06120114731620