无人机机翼折叠展开机构的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机机翼折叠展开机构。


背景技术：

2.无人机采用折叠机翼结构便于运输与发射。在无人机起飞时机翼处于折叠状态，而在起飞后机翼需要由折叠状态快速改为平直机翼状态。大多数无人机机翼折叠方式为面内折叠，现代无人机机身结构多为异形截面，机翼折叠至机体结构内部会占用机身空间，不利于机体装载。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种无人机机翼折叠展开机构，能够解决现有技术中机翼折叠至机体结构内部会占用机身空间，不利于机体装载的技术问题。
4.本实用新型提供了一种无人机机翼折叠展开机构，无人机机翼折叠展开机构包括：驱动单元，驱动单元设置在机身上；齿条，齿条与驱动单元连接，驱动单元用于驱动齿条沿直线移动；齿轮传动组件，齿轮传动组件与齿条相配合，齿条可带动齿轮传动组件绕第一方向转动；扭簧，扭簧设置在齿轮传动组件和机翼之间，扭簧的一端与齿轮传动组件连接，扭簧的另一端与机翼连接，机翼具有第一锁定孔和第二锁定孔，机翼可绕第二方向转动地设置在齿轮传动组件上，齿轮传动组件可带动机翼绕第一方向转动，第一方向与第二方向相垂直；第一锁定元件和第一弹性件，第一锁定元件通过第一弹性件与齿轮传动组件连接，第一锁定元件可选择地与第一锁定孔相配合；第二锁定元件和第二弹性件，第二锁定元件通过第二弹性件与齿轮传动组件连接，第二锁定元件可选择地与第二锁定孔相配合；其中，当无人机机翼折叠机构处于第一状态时，第一弹性件和第二弹性件均处于伸长状态，第一锁定元件与第一锁定孔相配合，第二锁定元件与第二锁定孔相配合，驱动单元通过齿轮传动组件可驱动机翼绕第一方向转动；当无人机机翼折叠机构处于第二状态时，第一弹性件和第二弹性件均处于压缩状态，第一锁定元件与第一锁定孔相分离，第二锁定元件与第二锁定孔相分离，机翼可在扭簧的作用下绕第二方向转动。
5.进一步地，齿轮传动组件包括齿形元件、盖板和第一旋转轴，齿形元件与齿条相啮合，盖板固定设置在齿形元件上，第一旋转轴固定设置在齿形元件上，盖板和扭簧均套设在第一旋转轴上，第一旋转轴的轴线方向和齿形元件的转动轴线方向相垂直，第一锁定元件通过第一弹性件与盖板连接，第二锁定元件通过第二弹性件与盖板连接。
6.进一步地，无人机机翼折叠展开机构还包括第二旋转轴，第二旋转轴固定设置在机身上，齿形元件可转动地设置在第二旋转轴上。
7.进一步地，无人机机翼折叠展开机构还包括第一轴承，第一轴承设置在第二旋转轴和齿形元件之间以使齿形元件相对于第二旋转轴转动。
8.进一步地，无人机机翼折叠展开机构还包括第二轴承，第二轴承设置在第一旋转轴和机翼之间以使机翼相对于第一旋转轴转动。
9.进一步地，驱动单元包括安装支架和电动机，电动机通过安装支架设置在机身上，电动机的伸缩杆与齿条相连接。
10.进一步地，电动机的伸缩杆的伸出长度根据机翼绕第一方向转动的角度确定。
11.进一步地，第一弹性件和第二弹性件均包括压缩弹簧或橡胶。
12.应用本实用新型的技术方案，提供了一种无人机机翼折叠展开机构，该折叠展开机构通过设置齿条、齿轮传动组件、扭簧、第一锁定元件、第一弹性件、第二锁定元件和第二弹性件，当无人机机翼折叠机构处于第一状态时，第一弹性件60和第二弹性件80均处于伸长状态，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合，驱动单元10通过齿轮传动组件30可驱动机翼绕第一方向转动；当无人机机翼折叠机构处于第二状态时，第一弹性件60和第二弹性件80均处于压缩状态，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相分离，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相分离，机翼可在扭簧40的作用下绕第二方向转动，因此，本实用新型所提供的无人机机翼折叠展开机构结构简单，能够实现机翼的快速折叠与展开，其适用于异形截面机身结构，采用“面外(绕第一方向) 面内(绕第二方向)”的折叠方式，使机翼折叠于机身外部，不占用机身内部空间，便于机身装载。本实用新型具有成本低、容易实现、便于维护与操作的优点。
附图说明
13.所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
14.图1示出了根据本实用新型的具体实施例提供的机翼展开的结构示意图；
15.图2示出了根据本实用新型的具体实施例提供的机翼朝向面外转动30
°
的结构示意图；
16.图3示出了根据本实用新型的具体实施例提供的机翼朝向面内转动90
°
的结构示意图；
17.图4示出了根据本实用新型的具体实施例提供的机翼折叠于机身下部的结构示意图；
18.图5示出了根据本实用新型的具体实施例提供的无人机机翼折叠展开机构的结构示意图；
19.图6示出了根据本实用新型的具体实施例提供的无人机机翼折叠展开机构的爆炸图。
20.其中，上述附图包括以下附图标记：
21.10、驱动单元；11、安装支架；12、电动机；121、伸缩杆；20、齿条；30、齿轮传动组件；31、齿形元件；32、盖板；33、第一旋转轴；40、扭簧；50、第一锁定元件；60、第一弹性件；70、第二锁定元件；80、第二弹性件；90、第二旋转轴；100、第一轴承；110、第二轴承；200、机翼；210、接头；200a、第一锁定孔；200b、第二锁定孔；300、机身；310、机身隔框。
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
24.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
25.如图1至图6所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种无人机机翼折叠展开机构，该无人机机翼折叠展开机构包括驱动单元10、齿条20、齿轮传动组件30、扭簧40、第一锁定元件50、第一弹性件60、第二锁定元件70和第二弹性件80，驱动单元10设置在机身上，齿条20与驱动单元10连接，驱动单元10用于驱动齿条20沿直线移动，齿轮传动组件30与齿条20相配合，齿条20可带动齿轮传动组件30绕第一方向转动，扭簧40设置在齿轮传动组件30和机翼之间，扭簧40的一端与齿轮传动组件30连接，扭簧40的另一端与机翼连接，机翼具有第一锁定孔200a和第二锁定孔200b，机翼可绕第二方向转动地设置在齿轮传动组件30上，齿轮传动组件30可带动机翼绕第一方向转动，第一方向与第二方向相垂直，第一锁定元件50通过第一弹性件60与齿轮传动组件30连接，第一锁定元件50可选择地与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70通过第二弹性件80与齿轮传动组件30连接，第二锁定元件70可选择地与第二锁定孔200b相配合；其中，当无人机机翼折叠机构处于第一状态时，第一弹性件60和第二弹性件80均处于伸长状态，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合，驱动单元10通过齿轮传动组件30可驱动机翼绕第一方向转动；当无人机机翼折叠机构处于第二状态时，第一弹性件60和第二弹性件80均处于压缩状态，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相分离，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相分离，机翼可在扭簧40的作用下绕第二方向转动。
26.应用此种配置方式，提供了一种无人机机翼折叠展开机构，该折叠展开机构通过设置齿条、齿轮传动组件、扭簧、第一锁定元件、第一弹性件、第二锁定元件和第二弹性件，当无人机机翼折叠机构处于第一状态时，第一弹性件60和第二弹性件80均处于伸长状态，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合，驱
动单元10通过齿轮传动组件30可驱动机翼绕第一方向转动；当无人机机翼折叠机构处于第二状态时，第一弹性件60和第二弹性件80均处于压缩状态，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相分离，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相分离，机翼可在扭簧40的作用下绕第二方向转动，因此，本实用新型所提供的无人机机翼折叠展开机构结构简单，能够实现机翼的快速折叠与展开，其适用于异形截面机身结构，采用“面外(绕第一方向) 面内(绕第二方向)”的折叠方式，使机翼折叠于机身外部，不占用机身内部空间，便于机身装载。本实用新型具有成本低、容易实现、便于维护与操作的优点。
27.具体地，在本实用新型中，当需要进行机翼折叠时，驱动单元10带动齿条沿直线伸长，齿条带动齿轮传动组件转动，齿轮传动组件带动机翼绕第一方向转动，机翼完成面外转动，伸缩杆伸长至最长距离后第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合，完成机翼锁定；将第一锁定元件和第二锁定元件朝向盖板方向压缩，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相分离，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相分离，完成机翼解锁，将机翼绕第二方向朝向面内转动，机翼在扭簧的作用下旋转至机身下部，完成机翼折叠；当需要进行机翼展开时，机翼在扭簧的作用下转动，当转动至设定位置时，在第一弹性元件和第二弹性元件的作用下，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合，完成机翼锁定，机翼无法面内转动。驱动单元收到机翼展开指令后，驱动单元10带动齿条沿直线缩短，齿条带动齿轮传动组件转动，齿轮传动组件带动机翼绕第一方向转动，当齿条回到原位后锁定，机翼完成水平展开。作为本实用新型的具体实施例，第一锁定元件和第二锁定元件均包括锁定销。
28.进一步地，在本实用新型中，为了驱动机翼绕第一方向转动，可将齿轮传动组件30配置为包括齿形元件31、盖板32和第一旋转轴33，齿形元件31与齿条20相啮合，盖板32固定设置在齿形元件31上，第一旋转轴33固定设置在齿形元件31上，盖板32和扭簧40均套设在第一旋转轴33上，第一旋转轴33的轴线方向和齿形元件31的转动轴线方向相垂直，第一锁定元件50通过第一弹性件60与盖板32连接，第二锁定元件70通过第二弹性件80与盖板32连接。
29.在此种配置方式下，当第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合时，驱动元件驱动齿条沿直线移动，齿轮可带动齿形元件转动，齿形元件可带动盖板移动，由于第一锁定元件50的一端通过第一弹性件60与盖板32连接，第一锁定元件50的另一端与机翼上的第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70的一端通过第二弹性件80与盖板32连接，第二锁定元件70的另一端与机翼上的第二锁定孔200b相配合，因此，盖板转动可带动机翼绕第一方向转动。作为本实用新型的其他实施例，也可设置多个锁定元件和多个锁定孔，例如设置三个锁定元件、三个锁定孔，或者四个锁定元件、四个锁定孔，此处不做限制。在本实用新型中，第一弹性件和第二弹性件均包括压缩弹簧或橡胶，也可采用其他弹性件，只要能够带动第一锁定元件和第二锁定元件完成伸长和缩短即可。
30.此外，在本实用新型中，无人机机翼折叠展开机构还包括第二轴承110，第二轴承110设置在第一旋转轴33和机翼之间以使机翼200相对于第一旋转轴33转动。
31.进一步地，在本实用新型中，为了实现齿形元件绕第一方向的转动，可将无人机机翼折叠展开机构配置为还包括第二旋转轴90，第二旋转轴90固定设置在机身上，齿形元件
31可转动地设置在第二旋转轴90上。具体地，在本实用新型中，第二旋转轴90固定设置在机身300的机身隔框310上。
32.此外，在本实用新型中，无人机机翼折叠展开机构还包括第一轴承100，第一轴承100设置在第二旋转轴90和齿形元件31之间以使齿形元件31相对于第二旋转轴90转动。
33.进一步地，在本实用新型中，为了驱动齿条沿直线方向移动，可将驱动单元10配置为包括安装支架11和电动机12，电动机12通过安装支架11设置在机身300上，电动机12的伸缩杆与齿条20相连接。
34.在本实用新型中，为了实现机翼的精准折叠，可将电动机12的伸缩杆的伸出长度配置为根据机翼绕第一方向转动的角度确定。作为本实用新型的一个具体实施例，当机翼折叠30
°
即转动到位时，通过将电动机12的伸缩杆的长度设置为机翼面外折叠角度(本飞行器为30
°
)所需的距离，能够精确保证机翼转动到位。
35.进一步地，在本实用新型中，当无人机从发射筒中发射后，机翼在扭簧的作用下转动，为了能够快速实现第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合，也可在机翼200的接头210处设置第一导向槽和第二导向槽，第一导向槽与第一锁定孔200a相连通，第二导向槽与第二锁定孔200b相连通，当机翼转动一定角度后且接近设定位置时，在第一导向槽和第二导向槽的导向作用下，第一锁定元件在第一弹性件的作用下伸长并与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件在第二弹性件的作用下伸长并与第二锁定孔200b相配合，完成机翼锁定。
36.根据本实用新型的另一方面，提供了一种无人机机翼折叠展开方法，该无人机机翼折叠展开方法使用如上所述的无人机机翼折叠展开机构。具体地，该无人机机翼折叠展开方法包括：电动机12收到机翼折叠指令后，电动机12的伸缩杆带动齿条20沿直线伸长，齿条20带动齿形元件31转动，齿形元件31带动机翼绕第一方向转动，伸缩杆伸长至设定距离后锁定；将第一锁定元件50和第二锁定元件70朝向盖板32方向压缩，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相分离，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相分离，完成机翼解锁；将机翼绕第二方向转动，机翼在扭簧40的作用下旋转至机身并紧贴机身蒙皮，将折叠后的无人机放入发射筒内，机翼在发射筒内壁的约束下处于折叠状态。
37.无人机从发射筒中发射后，机翼在扭簧40的作用下转动；机翼转动设定角度后，第一锁定元件50在第一弹性件60的作用下与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70在第二弹性件80的作用下与第二锁定孔200b相配合，完成机翼锁定；电动机12收到机翼展开指令后，电动机12的伸缩杆带动齿条20沿直线缩短，齿条20带动齿形元件31转动，齿形元件31带动机翼绕第一方向转动，伸缩杆缩短至原位后锁定，机翼完成水平展开。
38.应用此种配置方式，提供了一种无人机机翼折叠展开方法，该方法能够实现机翼的快速折叠于展开，其适用于异形截面机身结构，采用“面外(绕第一方向) 面内(绕第二方向)”的折叠方式，使机翼折叠于机身外部，不占用机身内部空间，便于机身装载。本实用新型具有成本低、容易实现、便于维护与操作的优点。
39.为了对本实用新型有进一步地了解，下面结合图1至图6对本实用新型所提供的无人机机翼折叠展开机构及方法进行详细说明。
40.如图1至图6所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种无人机机翼折叠展开机构及方法，该无人机机翼折叠展开机构包括驱动单元10、齿条20、齿轮传动组件30、扭簧
40、第一锁定元件50、第一弹性件60、第二锁定元件70、第二弹性件80、第二旋转轴90、第一轴承100和第二轴承110，齿轮传动组件30包括齿形元件31、盖板32和第一旋转轴33，驱动单元10包括安装支架11和电动机12。
41.盖板32安装固定在齿形元件31上，第一锁定元件50通过第一弹性件60与盖板32连接，第二锁定元件70通过第二弹性件80与盖板32连接，在本实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件均为锁定销，第一弹性件和第二弹性件均为压缩弹簧，第一锁定元件和第二锁定元件分别在第一弹性件和第二弹性件的作用下可伸长与缩短，用于锁定机翼。机翼接头210通过第二轴承110与齿形元件31连接，以实现机翼绕第二方向转动(即面内转动)，齿形元件31通过第一轴承100与第二旋转轴90连接，机翼200可绕第二旋转轴90进行面外转动。扭簧一端安装在盖板32内，另一端安装在机翼接头210内，使机翼实现面内转动。
42.电动机12由安装支架11安装在机身隔框310上，齿条20与电动机伸缩杆121通过螺钉连接，伸缩杆的长度为机翼面外折叠角度(本飞行器为30
°
)所需的距离。齿条在电动机驱动下沿直线运动，并带动齿形元件31转动。
43.机翼折叠过程：
44.电动机收到机翼折叠指令后，伸缩杆121带动齿条20沿直线伸长，齿条20带动齿形元件31转动，齿形元件31带动盖板32绕第一方向转动(即绕第二旋转轴90转动)，盖板32通过第一锁定元件和第二锁定元件带动机翼绕第一方向转动，机翼完成面外转动，伸缩杆伸长至最长距离后锁定。将第一锁定元件和第二锁定元件向盖板内压缩，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相分离，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相分离，完成机翼解锁，将机翼绕第二方向转动(即面内转动，绕第一旋转轴33转动)，机翼在扭簧的作用下旋转至机身下部，紧贴机身侧边蒙皮，将折叠后的无人机放入发射筒内，由发射筒内壁约束机翼。
45.机翼展开过程：
46.无人机从发射筒中发射后，机翼在扭簧的作用下转动，第一锁定元件和第二锁定元件通过机翼接头上的导向槽滑入机翼接头的销子锁定孔，第一锁定元件50与第一锁定孔200a相配合，第二锁定元件70与第二锁定孔200b相配合，完成锁定，机翼无法面内转动。电动机收到机翼展开指令，伸缩杆缩短，带动齿条沿直线运动，齿条带动齿形元件31转动，伸缩杆回到原位后锁定，机翼完成水平展开。
47.综上所述，本实用新型提供了一种无人机机翼折叠展开机构及方法，该折叠展开机构结构简单，能够实现机翼的快速折叠于展开，本实用新型所提供的无人机机翼折叠展开机构适用于异形截面机身结构，采用“面外 面内”的折叠方式，使机翼折叠于机身外部，不占用机身内部空间，便于机身装载。本实用新型具有成本低、容易实现、便于维护与操作的优点。
48.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并
且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
49.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
50.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。