可攜式無人機、槳葉轉動組件、轉動系統及其組裝方法與流程
2023-12-02 19:40:41
本發明涉及無人機領域，特別涉及一種可攜式無人機及其槳葉轉動組件和轉動系統以及轉動系統的組裝方法。
背景技術：
無人機，根據飛行特點，主要分為固定翼式、旋翼式和撲翼式，其中旋翼式無人機具有體積小、結構簡單、控制比較靈活等特點，能夠垂直起降、自由懸停，還能夠適應各種自然環境，具備自主飛行和著陸能力等優點，可以在一些不適合人類進入的複雜和危險環境中進行作業，近年來有著越來越重要的應用。
圖1a至圖1c示出了一種旋翼式無人機，其具有四個旋翼11，每個旋翼11由電機12、槳座13和兩片槳葉14組成。如圖1d所示，每個旋翼11組裝時，首先將槳葉14放置在槳座13上相應位置，保證槳葉14上的連接孔與槳座13上的連接孔對齊，之後插入螺釘15，將槳葉14和槳座13一起鎖定在電機12上的螺紋孔中。
在這樣的安裝方式中，無論是廠商還是用戶自行組裝，均需先對準相應的孔位才能將電機12、槳座13和槳葉14連接在一起，操作非常不便。而且若由用戶自行組裝電機12、槳座13和槳葉14，還存在著包裝瑣碎、容易出錯等問題，不利於出貨管控。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種可攜式無人機及其槳葉轉動組件和轉動系統及其組裝方法，以簡化可攜式無人機在組裝以及更換時的操作過程，且在用戶使用前便將槳葉轉動組件裝配在一起，一旦用戶需要更換損壞的槳葉時，只需整體更換槳葉轉動組件即可，避免了因單獨更換槳葉對槳座以及電機所造成的損傷。
為實現上述目的，本發明提供了一種槳葉轉動組件，用於可攜式無人機，其包括槳座、槳葉和連接軸，所述槳座上設有貫通的第一連接孔，所述槳葉上設有貫通的第二連接孔，所述連接軸穿設於所述第一連接孔和所述第二連接孔；其中，所述連接軸與所述第一連接孔過盈配合併與所述第二連接孔間隙配合。
可選的，所述第一連接孔具有上半段以及用於靠近電機的下半段，所述第二連接孔位於所述上半段以及所述下半段之間，且所述連接軸與所述上半段間隙配合併與所述下半段過盈配合。
可選的，所述連接軸至少具有第一段以及第二段；所述第一段的一部分與所述上半段間隙配合，另一部分與所述第二連接孔間隙配合；所述第二段設置有滾花，所述第二段的全部與所述下半段過盈配合，且所述第二段的長度小於或等於所述下半段的長度。
可選的，所述上半段的孔徑小於所述下半段的孔徑，所述連接軸依次穿過所述下半段、第二連接孔以及上半段；或者，所述第一段的直徑大於或等於所述第二段的直徑，且所述連接軸依次穿過所述上半段、第二連接孔以及下半段，所述連接軸還具有與所述第二段相連的第三段，所述第三段與所述下半段間隙配合。
可選的，所述滾花沿所述連接軸軸向的長度小於或等於所述第二段的長度。
可選的，所述槳座上還設置有非貫通的中心孔，且所述連接軸為中空結構。
可選的，所述連接軸具有內螺紋。
可選的，所述槳座上還設置有與所述上半段相連的沉頭孔。
可選的，所述連接軸的數量為多根，每根連接軸上套設有一個槳葉，所述槳座為對稱結構，所述第一連接孔為多個，多個所述第一連接孔對稱設置在所述槳座上。
進一步的，本發明還提供了一種轉動系統，其包括電機以及上述任意一項所述的槳葉轉動組件，還包括設置在所述連接軸內的緊固件；
其中，所述電機包括殼體以及驅動軸，所述驅動軸固設在所述殼體上，且所述驅動軸伸出所述殼體的一端與所述槳座固連；所述殼體上設置有螺紋孔，所述緊固件的一端與該螺紋孔螺紋配合，另一端至少與所述槳座相結合。
更進一步的，本發明另提供了一種可攜式無人機，包括可摺疊的機身以及上述任意一項所述的轉動系統，所述轉動系統為多個，多個所述轉動系統均與所述機身連接。
再進一步的，本發明又提供了一種上述轉動系統的組裝方法，包括：
將所述連接軸插入所述槳座的第一連接孔以及所述槳葉的第二連接孔，並使所述連接軸與所述第一連接孔過盈配合，以及與所述第二連接孔間隙配合；以及
將所述電機的驅動軸插入所述槳座的中心孔並固連，並將所述電機的殼體與插入所述連接軸的所述緊固件固定連接，且使所述緊固件至少與所述槳座相結合。
綜上，為了便於用戶組裝，以及便於用戶更換損壞的槳葉，在將可攜式無人機出貨之前，本發明可預先通過生產端(比如工廠)將槳葉和槳座裝配在一起，這樣一來，可以減少包裝數量，提升出貨包裝的美觀性，而且不容易包裝出錯，便於生產管控。更為重要的是，通過與槳座過盈配合的連接軸實現了槳座與槳葉的組裝，使得槳葉、槳座和連接軸形成了整體，這樣一來，相比於一體成型的槳葉和槳座以及其他實現槳座和槳葉連接的方式，過盈配合所能實現的結構更為簡單，且組裝更為方便、快速，尤其生產成本低。
附圖說明
圖1a是現有的旋翼式無人機的結構示意圖；
圖1b是圖1a所示的旋翼式無人機的旋翼的結構示意圖；
圖1c是圖1b所示的旋翼的剖視圖；
圖1d是圖1a所示的旋翼的分解示意圖；
圖2a是本發明一實施例提供的可攜式無人機上單個槳葉轉動組件的分解示意圖；
圖2b是圖2a所示槳葉轉動組件裝配時的剖視圖；
圖2c是圖2a所示槳葉轉動組件裝配後的示意圖；
圖3是本發明一實施例提供的槳葉轉動組件之槳葉的示意圖；
圖4a是本發明一實施例提供的槳葉轉動組件之槳座的示意圖；
圖4b是圖4a所示槳座的俯視圖；
圖4c是圖4a所示槳座的剖視圖；
圖5是本發明一實施例提供的槳葉轉動組件之連接軸的示意圖；
圖6是本發明另一實施例提供的槳葉轉動組件之連接軸的示意圖；
圖7是本發明另一實施例提供的槳葉轉動組件之槳座的示意圖；
圖8a是本發明一實施例提供的可攜式無人機上單個轉動系統的分解示意圖；
圖8b是圖8a所示轉動系統裝配後的示意圖；
圖8c是圖8b所示轉動系統的剖視圖；
圖9是本發明一實施例提供的電機的示意圖；
圖10是本發明一實施例提供的可攜式無人機的示意圖。
附圖標記說明如下：
旋翼-11；電機-12；槳座-13；槳葉-14；螺釘-15；
槳葉轉動組件-20；
槳葉-21；第二連接孔-211；
槳座-22、34；第一連接孔-221、341；上半段-221a、341a；下半段-221b、341b；凹槽-222；中心孔-224；沉頭孔-223；
連接軸-23、33』；第一段-231、331；第二段-232、332；第三段-233；
轉動系統-40；
電機-30；殼體-31；驅動軸-32；螺紋孔-33；
螺釘-40；
可攜式無人機-50；
機身-51；連接臂-52。
具體實施方式
以下結合附圖2a至附圖10，以及具體實施例對本發明提出的可攜式無人機及其槳葉轉動組件、轉動系統以及轉動系統的組裝方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
首先參閱圖2a至圖5，圖2a是本發明一實施例的可攜式無人機上單個槳葉轉動組件20的分解結構，圖2b是圖2a所示槳葉轉動組件20裝配時的剖視結構，圖2c是圖2a所示槳葉轉動組件20裝配後的結構，圖3是本發明一實施例的槳葉轉動組件20之槳葉21的結構，圖4a是本發明一實施例的槳葉轉動組件20之槳座22的結構，圖4b是圖4a所示槳座22的俯視結構，圖4c是圖4a所示槳座22的剖視結構，圖5是本發明一實施例的槳葉轉動組件20之連接軸23的結構。
如圖2a所示，所述槳葉轉動組件20包括槳葉21、槳座22和連接軸23。所述槳葉21包括但不限於二個，還可以是三個或三個以上等。但是所述連接軸23的數量與槳葉21相一致，即一根連接軸23上套接有一個槳葉21。然而，為了便於敘述，以下描述中針對一個槳葉21來說明本實施例的槳葉轉動組件20。
本實施例中，所述槳座22上設置有貫通的第一連接孔221(更清楚顯示於圖4c)，該第一連接孔221與槳葉21的轉動平面相垂直。且所述槳葉21上設置有貫通的第二連接孔211(更清楚顯示於圖3)，該第二連接孔211與槳葉21的轉動平面相垂直。所述連接軸23優選具有相連的第一段231和第二段232(更清楚顯示於圖5)。
可選的，所述第一連接孔221具有上半段221a和下半段221b(可參閱圖4c)，所述下半段221b用於靠近電機30設置，且所述上半段221a用於與第一段231實現間隙配合，且所述下半段221b用於與第二段232實現過盈配合。
結合圖2a至圖5來說，所述槳葉轉動組件20的組裝過程具體包括：
首先，將所述槳葉21放置在槳座22上一預定位置處，並使槳葉21的第二連接孔211與槳座22的第一連接孔221對齊(即同軸)；本實施例中，所述槳葉21帶有第二連接孔211的根部插入槳座22的凹槽222中(凹槽222清楚顯示於圖4c)，該凹槽222位於上半段221a和下半段221b之間；
之後，沿著箭頭r所指示的方向，將連接軸23依次插入第一連接孔221的上半段221a、第二連接孔211以及第一連接孔221的下半段221b，且所述下半段221b用於靠近下述的電機30設置；
完全插入後，所述連接軸23的第一段231與上半段221a間隙配合(即第一段231的直徑小於上半段221a的孔徑)，且所述第一段231還與第二連接孔211間隙配合(即第二連接孔211的孔徑大於第一段231的直徑)，同時所述連接軸23的第二段232與下半段221b過盈配合(即第二段232的直徑大於下半段221b的孔徑，優選第二段232的直徑還小於上半段221a的孔徑)，最終實現了連接軸23與槳座22的固定連接，以及連接軸23與槳葉21的轉動連接；這樣一來，一方面使得槳葉21能夠繞連接軸23轉動，另一方面使得連接軸23以過盈配合的方式實現了與槳座22的固定連接，從而將槳葉21以可擺動的方式設置在槳座22上。當然，所述槳葉21套接在連接軸23上後，所述連接軸23或所述槳座22上設置有限位特徵，該限位特徵用以限定槳葉21在軸向上的移動，以防止槳葉21脫落，優選的，將槳葉21插入槳座22的凹槽222內，可在軸向上限定槳葉21的位移。
本實施例中，所述第一段231的長度大於上半段221a的長度，以使第一段231的一部分與上半段221a間隙配合，另一部分與第二連接孔211間隙配合。此外，所述第二段232的長度優選小於或等於下半段221b的長度，以使第二段232的全部與下半段221b過盈配合。當所述第二段232的長度小於下半段221b的長度時，所述連接軸23還包括與第二段232相連的第三段233，所述第三段233與下半段221b間隙配合。所述第二段232與第三段233的長度之和優選小於或等於下半段221b的長度。
為了增強緊固效果，所述第二段232具有滾花，即所述第二段232的最大直徑小於上半段221a的孔徑並大於下半段221b的孔徑，以便於順利通過上半段221a而進入下半段221b。所述第一段231的直徑小於上半段221a的孔徑，並優選大於或等於第二段232的最大直徑(即滾花的外徑)，更優選所述第一段和第二段的直徑相同。可選的，所述滾花沿連接軸23之軸線方向的長度可小於或等於第二段232的長度，例如圖5所示，所述滾花的長度等於第二段232的長度。在一個實施例中，所述第三段233的直徑可以是2.9mm，而所述下半段221b的孔徑為3.0mm，且所述滾花的外徑為3.1mm。
需要說明的是，為了方便用戶組裝，以及在使用過程中便於用戶更換損壞的槳葉21，在將可攜式無人機出貨之前，預先通過生產端(比如工廠)將槳葉21和槳座22裝配在一起，這樣一來，可以減少包裝數量，提升出貨包裝的美觀性，而且不容易包裝出錯，便於生產管控。更為重要的是，通過與槳座22過盈配合的連接軸23實現了槳座22與槳葉21的組裝，使得槳葉21、槳座22和連接軸23形成了整體，這樣一來，相比於一體成型的槳葉和槳座以及其他實現槳座和槳葉連接的方式，過盈配合所能實現的結構更為簡單，且組裝更為方便、快速，尤其生產成本低。
參閱圖4a至圖4c，所述槳座22上還設置有沉頭孔223，該沉頭孔223與上半段221a相連，使得第一連接孔221與沉頭孔223一起構成了t字型孔。所述槳座22優選為對稱結構，多個所述第一連接孔221優選關於槳座22沿高度方向的中軸線對稱。此外，所述槳座224還設置有中心孔224，該中心孔224的中心線與槳座22沿高度方向的中軸線重合，以便於後續電機驅動軸穿設於中心孔，實現讓擋以及槳座中心定位的目的。另外，所述中心孔224可以是通孔，也可以是盲孔，優選為盲孔，美觀性好。
接著，返回參閱圖2c，所述槳葉21可繞著連接軸23在一定範圍內轉動，以實現飛行功能。而且。應當知曉的是，本實施例將所述第一連接孔221的上半段221a設置為與連接軸23的第一段231間隙配合，目的在於防止連接軸23偏斜，起到限位作用，另將連接軸23的第三段233與下半段221b間隙配合，以起導向作用，這樣可以使連接軸23順利插入第一連接孔221和第二連接孔211並順利擰緊，操作更為方便。
接著，參閱圖5，所述連接軸23的第二段232帶有滾花，從而通過壓鉚的方式實現連接軸23與槳座22的過盈配合。所述第二段232與下半段221b的幹涉量可以在0.1mm～0.2mm之間。顯然，滾花的設置可以增強連接強度，有效避免連接軸23脫落。所述連接軸23優選金屬材質，連接強度高，更優選黃銅或類似的金屬材質，以防生鏽。
在上述實施例中，所描述的是，所述連接軸23依次穿過第一連接孔221的上半段221a、第二連接孔211以及第一連接孔221的下半段221a後，實現與槳座22和槳葉21的連接。但是，在其他實施例中，所述連接軸23還可以是，依次穿過下半段221b、第二連接孔211以及上半段221a，以實現其與槳葉21和槳座22的連接，具體參閱圖6和圖7。除上述槳葉21外，所述槳葉轉動組件20包括連接軸33』和槳座34，以下僅針對與上述實施例的不同點進行描述。
如圖6和圖7所示，所述連接軸33』具有第一段331和第二段332，且所述槳座34上的第一連接孔341具有上半段341a和下半段341b，且所述上半段341a的孔徑小於下半段341b的孔徑。實際組裝時，按圖7中箭頭方向插入連接軸33，並使所述第一段331的一部分與上半段341a間隙配合，另一部分與槳葉21的第二連接孔211間隙配合，同時所述第二段332的全部與下半段341b過盈配合。此外，所述連接軸33的第二段332的長度等於下半段341b的長度，而且，所述第二段332上的滾花沿軸線方向的長度小於第二段332的長度。
其中，若以連接軸23依次穿過上半段、第二連接孔和下半段的方式組裝，則在將連接軸23壓入第一連接孔221時，該連接軸23不會對槳座22遠離電機30的上端部產生軸向力，防止了槳座上端部產生變形而壓緊槳葉22根部，使槳葉轉動的靈活性降低。具體的，在以連接軸23依次穿過下半段、第二連接孔和上半段的組裝方式中，所述連接軸33』之第二段332與槳座34之下半段341b過盈配合時，將對槳座34靠近電機的下端部施加軸向的力，會使槳座34下端部產生一定的變形，從而使得槳座34的上下端部間的距離變小，使槳葉21轉動不靈活.。
進而，在完成槳葉和槳座的裝配後，便可將兩者一起包裝出貨，之後，用戶在收貨時，只需將槳葉轉動組件20與對應的電機30相組裝，便可實現可攜式無人機之轉動系統的組裝，最後，將所有轉動系統設置在可攜式無人機的連接臂上，即可完成可攜式無人機的組裝，如此，簡化了用戶的組裝過程，而且一旦槳葉21出現損壞，只要將槳葉轉動組件20整體自電機30上取下，即可實現槳葉21的更換，非常方便。以下說明另一實施例的可攜式無人機之單個轉動系統40，請參閱圖8a至圖9。
圖8a是本發明一實施例提供的可攜式無人機上單個轉動系統40的分解結構，圖8b是圖8a所示轉動系統40裝配後的結構，圖8c是圖8b所示轉動系統10的剖視結構，圖9是本發明一實施例提供的電機30的示意圖。所述轉動系統40即包括上述槳葉轉動組件20、電機30以及緊固件50。在下述描述中，以槳座22和連接軸23作為示意來簡化敘述，但下述的實施方式同樣適用於槳座34和連接軸33。
如圖9所示，所述電機30包括殼體31和驅動軸32，所述驅動軸32設置在殼體31上並與殼體31固連，且所述殼體31上設置有二個螺紋孔33，螺紋孔33的數量與槳葉21的數量相一致。
結合圖8a至圖8c，所述轉動系統40的組裝過程為：
首先，將所述驅動軸32伸出外殼31的部分插入槳座22的中心孔224內，並使槳座22上每個第一連接孔221與殼體31上對應的螺紋孔33對齊；
之後，沿箭頭s所指示的方向，分別將一根緊固件50插入一根連接軸23內，且使緊固件50伸出連接軸23的一端旋入對應的一個螺紋孔33內；
之後，將所有緊固件50與對應的螺紋孔33鎖緊，且使所有緊固件50還至少與槳座22相結合，以此實現槳葉轉動組件20與電機30的固連，即可得到所述轉動系統40。
一個實施例中，所述緊固件50具有工作段以及與該工作段相連的一個頭部51，該頭部51在組裝時可容置在槳座22的沉頭孔223內，從而限定槳座22的位移並將槳座22和電機30相連。在另一個實施例中，所述連接軸23為中空結構並設置有內螺紋，在緊固件50插入連接軸23後，一方面使緊固件50與連接軸23螺紋連接，另一方面使緊固件50與電機上螺紋孔33連接。
所述緊固件50的頭部51包括但不限於凸頭，也可以是平頭，優選為平頭，美觀性好。所述頭部51上設置有槽孔(未標號)，比如一字型或十字型的槽孔，以便於外部工具藉助該槽孔拆卸或鎖緊緊固件50。
具體的，所述緊固件50包括一段外螺紋以及一段光滑段(光滑段在本文中，並不是字面上所理解的具有光滑的表面，也就是，本發明並不限定光滑段的表面狀況，如也可設置凸起或凹槽等)，所述頭部51與所述一段光滑段相連，實際組裝時，所述一段外螺紋至少與所述螺紋孔33螺紋配合，且所述一段光滑段可與連接軸23間隙配合或緊配。所述一段外螺紋的規格可以為m2，但粗牙或細牙皆可，只要能夠牢固鎖緊即可。為了與m2的外螺紋配合，至少所述螺紋孔33的孔徑可選是直徑1.7mm的內螺紋。
實際使用時，所述電機30通過其驅動軸32驅動槳座22轉動，並同時帶動槳座22上的二個槳葉21轉動，而且，該電機30的殼體31也隨之轉動。其中，所述驅動軸32與中心孔224可以緊配以實現固連，且所述槳座22的底面與殼體31的上表面貼合。所述第一連接孔221的上半段221a與下半段221b之間的最大距離大於或等於連接軸23的長度，以使組裝後所述連接軸23不超出槳座22靠近電機30的一面。
進一步的，如圖10所示，本發明實施例還提供了一種可攜式無人機60，其包括可摺疊的機身61以及多個轉動系統，每個轉動系統包括一個槳葉轉動組件20以及一個電機30。
該多個轉動系統沿機身61的周向間隔設置，且每個轉動系統的電機殼體與一根可摺疊的連接臂62轉動連接。每根連接臂62以可伸縮的方式與機身61相連接，即連接臂62可以作靠近或遠離機身61的運動。當所述連接臂62作靠近機身61的運動時，可以縮小可攜式無人機60的尺寸，便於攜帶和運輸；當所述連接臂62作遠離機身61的運動時，可以實現飛行功能。所述轉動系統在本實施例中為四個，但包括且不限於四個，主要根據飛行需要設置。
最後，本發明較佳實施例如上所述，但不限於上述實施例所公開的範圍，例如，不限於在槳座的第一連接孔處開設容置槳葉之第二連接孔的凹槽(即第二連接孔位於第一連接孔的上、下半段之間)，顯然，此處的凹槽用於限位槳葉在連接軸軸向上的移動，確保槳葉不會掉落，但是，在連接軸與槳座過盈配合的前提下，其他能夠實現連接軸與槳葉活動連接且能夠確保槳葉不會從連接軸上掉落的方式，亦可適用於本發明的槳葉與槳座的組裝。另外，本發明的槳葉轉動組件尤其適用於旋翼可摺疊的無人機。
綜上所述，為了便於用戶組裝，以及便於用戶更換損壞的槳葉，在將可攜式無人機出貨之前，本發明可預先通過生產端(比如工廠)將槳葉和槳座裝配在一起，這樣一來，可以減少包裝數量，提升出貨包裝的美觀性，而且不容易包裝出錯，便於生產管控。更為重要的是，通過與槳座過盈配合的連接軸實現了槳座與槳葉的組裝，使得槳葉、槳座和連接軸形成了整體，這樣一來，相比於一體成型的槳葉和槳座以及其他實現槳座和槳葉連接的方式，過盈配合所能實現的結構更為簡單，且組裝更為方便、快速，尤其生產成本低。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於權利要求書的保護範圍。