一種無人機共軸機翼同步展開機構的製作方法

2023-05-05 05:46:53

1.本發明涉及但不限於無人機技術領域，尤指一種無人機共軸機翼同步展開機構。


背景技術：

2.桶式或箱式折翼無人機具有體積小，便於攜帶運輸，部署靈活等特點，其中機翼展開機構是其關鍵作動裝置。
3.然而，現有無人機機翼展開機構大多採用扭簧、連杆等機構實現展開驅動，但大都同步性差、可靠性差，響應速度慢，佔用體積較大。


技術實現要素：

4.本發明的目的為：本發明提供一種無人機共軸機翼同步展開機構，以解決現有無人機機翼展開機構存在同步性差、可靠性差，響應速度慢，佔用體積較大、長期儲存等的問題。
5.本發明的技術方案為：
6.本發明實施例提供一種無人機共軸機翼同步展開機構，包括：支撐底座1、電機2、減速齒輪箱3、展開機構組件4，以及機翼連接件5；
7.其中，所述電機2的輸出軸連接到減速齒輪箱3的輸入齒輪3-5，減速齒輪箱3中滾珠絲槓組件3-2的絲槓連接到展開機構組件4的齒條4-6上；
8.所述展開機構組件4的齒條4-6分別與其內部兩套齒輪嚙合，且兩套齒輪一一對應展開機構組件4中2個嵌套設置的驅動殼體嚙合；機翼連接件5安裝在2個驅動殼體的端部。
9.可選地，如上所述的無人機共軸機翼同步展開機構中，
10.所述無人機共軸機翼同步展開機構，用於將電機2輸出的轉動，通過減速齒輪箱3轉換為傳輸到展開機構組件4的齒條4-6上的直線運動，並通過齒條4-6的直線運動帶動其內部兩套齒輪轉動，以驅動2個驅動殼體分別帶動與其連接的機翼連接件5轉動，從而驅動2套機翼同步旋轉展開。
11.可選地，如上所述的無人機共軸機翼同步展開機構中，
12.所述減速齒輪箱3包括：齒輪殼體ⅰ3-1、滾珠絲槓組件3-2、中間齒輪3-3、齒輪殼體ⅱ3-4、輸入齒輪3-5；其中，齒輪殼體ⅰ3-1和齒輪殼體ⅱ3-4對盒安裝，形成用於安裝各齒輪的齒輪腔體，滾珠絲槓組件3-2的一端安裝於齒輪腔體上部，位於齒輪腔體內依次嚙合的多個中間齒輪3-3的一端與輸入齒輪3-5相嚙合，另一端與滾珠絲槓組件3-2相嚙合，滾珠絲槓組件3-2伸出的絲槓與展開機構組件4的齒條4-6連接。
13.可選地，如上所述的無人機共軸機翼同步展開機構中，
14.所述電機2的輸出軸連接到減速齒輪箱3的輸入齒輪3-5，通過電機2轉動將傳遞到輸入齒輪3-5，通過中間齒輪3-3與滾珠絲槓組件3-2嚙合連接結構，將轉動轉化滾珠絲槓組件3-2中絲槓的直線運動並傳遞到展開機構組件4的齒條4-6上。
15.可選地，如上所述的無人機共軸機翼同步展開機構中，
16.所述展開機構組件4包括：安裝架4-1、內齒圈驅動殼體ⅰ4-2、蓋板4-3、內齒圈驅動殼體ⅱ4-4、小齒輪ⅰ4-5、齒條4-6和小齒輪ⅱ4-7；
17.其中，所述內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4均設置為頂端外側具有凸臺的套筒結構，內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的中部外側設置有限位凸環、中部內側設置有安裝凸環，內齒圈驅動殼體ⅰ4-2從底部套設在內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的外部，並通過內齒圈驅動殼體ⅱ4-4中部的限位凸環限制內齒圈驅動殼體ⅰ4-2的頂端位置；
18.所述安裝架4-1通過內齒圈驅動殼體ⅱ4-4中部的安裝凸環安裝在殼體內，並通過蓋板4-3固定，齒條4-6、小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7均安裝在安裝架4-1內，齒條4-6分別與小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7嚙合，且小齒輪ⅰ4-5與位於外側的內齒圈驅動殼體ⅰ4-2底端內壁嚙合，小齒輪ⅱ4-7與位於內側的內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的內壁嚙合。
19.可選地，如上所述的無人機共軸機翼同步展開機構中，
20.所述無人機共軸機翼同步展開機構，具體用於通過滾珠絲槓組件3-2的絲槓與齒條4-6的連接，將電機2的轉動轉換為齒條4-6的直線運動，通過齒條4-6分別與小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7嚙合，將齒條4-6直線運動轉換為小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7的齒輪轉動，通過小齒輪ⅰ4-5與內齒圈驅動殼體ⅰ4-2的嚙合以及小齒輪ⅱ4-7與內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的嚙合，分別帶動內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4同步對稱運動。
21.可選地，如上所述的無人機共軸機翼同步展開機構中，
22.所述內齒圈驅動殼體ⅰ4-2與內齒圈驅動殼體ⅱ4-4為共軸相對轉動。
23.可選地，如上所述的無人機共軸機翼同步展開機構中，
24.所述機翼連接件5包括機翼連接件ⅰ和機翼連接件ⅱ，一一對應的與內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4固定，並隨著內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4轉動進行同步轉動，機翼連接件ⅰ和機翼連接件ⅱ一一對應的與機翼的左翼和右翼連接，機翼的左翼和右翼為無人機組件。
25.本發明的有益效果為：
26.本發明實施例提供一種無人機共軸機翼同步展開機構，電機2通過減速齒輪箱3驅動絲槓螺母旋轉，絲槓螺母推動齒條4-6直線運動，齒條4-6驅動兩個齒輪分別順時針和逆時針旋轉，兩個齒輪又分別驅動兩個內齒圈驅動殼體(對應右翼和左翼)做對稱的同軸偏轉運轉。本發明實施例提供技術方案，採用集中電機驅動、分布式共軸作動驅動機翼同步旋轉展開，具有同步性、可靠性好，響應速度快，摺疊後佔用體積小等特點，比之扭簧或彈簧等被動式驅動，運用平穩，過程可控等。本發明實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構具有以下
27.有益效果：
28.1)集中電機驅動左右翼展開，有效保證機械同步性；
29.2)採用內齒圈驅動殼體ⅰ和內齒圈驅動殼體ⅱ共軸轉動，實現左、右翼上下平行摺疊，體積更小；
30.3)齒條分別通過小齒輪帶到內齒圈驅動殼體，將直線運動同步轉化為旋轉運動，可以抵消絲槓傳遞的傾翻力矩，傳動平穩，傳動效率高，保證了傳遞精度和可靠性；
31.4)滾珠絲槓組件具有限位功能，限制展開到位角度90度，可以有效抵抗氣動載荷傳遞的外力波動，保證直線運動平穩性；
32.5)通過調整電機正反轉實現雙向摺疊和展開，有利於迅速回收和部署；
33.6)展開角度範圍0—90度，展開角度可調可控，分為0度、45度、60度以及90度，通過電機轉動圈數開環控制。
附圖說明
34.附圖用來提供對本發明技術方案的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本技術的實施例一起用於解釋本發明的技術方案，並不構成對本發明技術方案的限制。
35.圖1為本發明實施例提供的一種無人機共軸機翼同步展開機構的整體結構示意圖；
36.圖2為圖1所示實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構中減速齒輪箱的結構示意圖；
37.圖3為圖1所示實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構中展開機構組件的結構示意圖；
38.圖4為圖1所示實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構中機翼連接件5的結構示意圖。
[0039][0040]
1支撐底座、2電機、3減速齒輪箱、4展開機構組件、5機翼連接件，減速齒輪箱3包括：3-1齒輪殼體ⅰ、3-2滾珠絲槓組件、3-3中間齒輪、3-4齒輪殼體ⅱ、3-5輸入齒輪，4展開機構組件包括：4-1安裝架、4-2內齒圈驅動殼體ⅰ、4-3蓋板、4-4內齒圈驅動殼體ⅱ、4-5小齒輪ⅰ、4-6齒條、4-7小齒輪ⅱ。
具體實施方式：
[0041]
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本技術中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。
[0042]
上述背景技術中已經說明，現有無人機機翼展開機構大多採用扭簧、連杆等機構實現展開驅動，但大都同步性差、可靠性差，響應速度慢，佔用體積較大。現有無人機機翼展開機構的結構如下舉例：
[0043]
專利cn209479954u和cn212500997u採用燃氣作動筒驅動連杆機構實現展開功能，響應速度快，但機翼和機構結構需要較強的強度來解決燃氣作動筒衝擊問題，可靠性差，機構重量較大。專利cn214648993u採用曲柄搖杆機構展開，佔據空間較大，儲存及維護不方便。專利cn110871886a採用絲槓直線作動驅動機翼伸縮，專利206327561u採用直線動力機構實現直線和旋轉，運動過程較為平穩可靠，抗外界載荷擾動能力較差。專利cn112550666a通過拉簧帶動機構沿導軌方向運動，但拉簧在長期拉壓狀態，拉簧的壽命和特性變差，運動可靠性差，不適合長期儲運的場景；同樣專利cn113148111a、cn211076312u、cn112849400a、cn207417122u、專利cn210707855u以及cn109367760a通過預壓的扭簧或者壓縮彈簧驅動轉軸使機翼展開。專利cn207417115u通過電機帶動連杆轉動，雙齒輪配合對非共軸的雙翼進行限位，但此機翼非共軸，摺疊體積較大。專利cn210526835u通過電機驅動絲槓螺母機構驅動連杆連接機翼展開。
[0044]
為解決現有無人機機翼展開機構存在同步性差、可靠性差，響應速度慢，佔用體積較大、長期儲存等問題，本發明實施例提供一種無人機共軸機翼同步展開機構，基本原理是電機通過直齒減速驅動絲槓螺母旋轉，絲槓螺母推動齒條直線運動，齒條驅動兩個齒輪分別順時針和逆時針旋轉，兩個齒輪又分別驅動兩個內齒圈驅動殼體(分別對應右翼和左翼)做對稱的同軸偏轉運轉。
[0045]
本發明提供以下幾個具體的實施例可以相互結合，對於相同或相似的概念或過程可能在某些實施例不再贅述。
[0046]
圖1為本發明實施例提供的一種無人機共軸機翼同步展開機構的整體結構示意圖，圖2為圖1所示實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構中減速齒輪箱的結構示意圖；圖3為圖1所示實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構中展開機構組件的結構示意圖。本發明實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構的主要結構包括：支撐底座1、電機2、減速齒輪箱3、展開機構組件4，以及機翼連接件5。
[0047]
參照圖1到圖3所示，無人機共軸機翼同步展開機構的結構中，所述電機2的輸出軸連接到減速齒輪箱3的輸入齒輪3-5，減速齒輪箱3中滾珠絲槓組件3-2的絲槓連接到展開機構組件4的齒條4-6上。
[0048]
本發明實施例中展開機構組件4的齒條4-6分別與其內部兩套齒輪嚙合，且兩套齒輪一一對應展開機構組件4中2個嵌套設置的驅動殼體嚙合；機翼連接件5安裝在2個驅動殼體的端部。
[0049]
基於上述無人機共軸機翼同步展開機構的基本結構，該無人機共軸機翼同步展開機構的工作原理為：
[0050]
將電機2輸出的轉動，通過減速齒輪箱3轉換為傳輸到展開機構組件4的齒條4-6上的直線運動，並通過齒條4-6的直線運動帶動其內部兩套齒輪轉動，以驅動2個驅動殼體分別帶動與其連接的機翼連接件5轉動，從而驅動2套機翼同步旋轉展開。
[0051]
如圖2所示減速齒輪箱3的具體結構，其包括：齒輪殼體ⅰ3-1、滾珠絲槓組件3-2、中間齒輪3-3、齒輪殼體ⅱ3-4、輸入齒輪3-5；其中，齒輪殼體ⅰ3-1和齒輪殼體ⅱ3-4對盒安裝，形成用於安裝各齒輪的齒輪腔體，滾珠絲槓組件3-2的一端安裝於齒輪腔體上部，位於齒輪腔體內依次嚙合的多個中間齒輪3-3的一端與輸入齒輪3-5相嚙合，另一端與滾珠絲槓組件3-2相嚙合，滾珠絲槓組件3-2伸出的絲槓與展開機構組件4的齒條4-6連接。
[0052]
由於電機2的輸出軸連接到減速齒輪箱3的輸入齒輪3-5，通過電機2轉動將傳遞到輸入齒輪3-5，通過中間齒輪3-3與滾珠絲槓組件3-2嚙合連接結構，將轉動轉化滾珠絲槓組件3-2中絲槓的直線運動並傳遞到展開機構組件4的齒條4-6上。
[0053]
如圖3所示展開機構組件4的具體結構，其包括：安裝架4-1、內齒圈驅動殼體ⅰ4-2、蓋板4-3、內齒圈驅動殼體ⅱ4-4、小齒輪ⅰ4-5、齒條4-6和小齒輪ⅱ4-7。
[0054]
圖3所示展開機構組件4的結構中，內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4均設置為頂端外側具有凸臺的套筒結構，內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的中部外側設置有限位凸環、中部內側設置有安裝凸環，內齒圈驅動殼體ⅰ4-2從底部套設在內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的外部，並通過內齒圈驅動殼體ⅱ4-4中部的限位凸環限制內齒圈驅動殼體ⅰ4-2的頂端位置。
[0055]
該展開機構組件4中，安裝架4-1通過內齒圈驅動殼體ⅱ4-4中部的安裝凸環安裝在殼體內，並通過蓋板4-3固定，齒條4-6、小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7均安裝在安裝架4-1
內，齒條4-6分別與小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7嚙合，且小齒輪ⅰ4-5與位於外側的內齒圈驅動殼體ⅰ4-2底端內壁嚙合，小齒輪ⅱ4-7與位於內側的內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的內壁嚙合。
[0056]
基於上述展開機構組件4的具體結構，無人機共軸機翼同步展開機構，通過滾珠絲槓組件3-2的絲槓與齒條4-6的連接，將電機2的轉動轉換為齒條4-6的直線運動，通過齒條4-6分別與小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7嚙合，將齒條4-6直線運動轉換為小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7的齒輪轉動，通過小齒輪ⅰ4-5與內齒圈驅動殼體ⅰ4-2的嚙合以及小齒輪ⅱ4-7與內齒圈驅動殼體ⅱ4-4的嚙合，分別帶動內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4同步對稱運動。
[0057]
需要說明的是，基於展開機構組件4的結構配置，內齒圈驅動殼體ⅰ4-2與內齒圈驅動殼體ⅱ4-4為共軸相對轉動。
[0058]
如圖4所示機翼連接件5的具體結構，其包括機翼連接件ⅰ和機翼連接件ⅱ，一一對應的與內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4固定，並隨著內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4轉動進行同步轉動，機翼連接件ⅰ和機翼連接件ⅱ一一對應的與機翼的左翼和右翼連接，機翼的左翼和右翼為無人機組件。
[0059]
另外，需要說明的是，本發明實施例中支撐底座1用於減速齒輪箱3、展開機構組件4的固定和支撐，保證減速齒輪箱3、展開機構組件4之間以及內部組件之間的位置關係，有效保證傳動精度和穩定。電機2位主動驅動裝置。
[0060]
本發明實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構，電機2通過減速齒輪箱3驅動絲槓螺母旋轉，絲槓螺母推動齒條4-6直線運動，齒條4-6驅動兩個齒輪分別順時針和逆時針旋轉，兩個齒輪又分別驅動兩個內齒圈驅動殼體(對應右翼和左翼)做對稱的同軸偏轉運轉。本發明實施例提供技術方案，採用集中電機驅動、分布式共軸作動驅動機翼同步旋轉展開，具有同步性、可靠性好，響應速度快，摺疊後佔用體積小等特點，比之扭簧或彈簧等被動式驅動，運用平穩，過程可控等。本發明實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構具有以下
[0061]
有益效果：
[0062]
1)集中電機驅動左右翼展開，有效保證機械同步性；
[0063]
2)採用內齒圈驅動殼體ⅰ和內齒圈驅動殼體ⅱ共軸轉動，實現左、右翼上下平行摺疊，體積更小；
[0064]
3)齒條分別通過小齒輪帶到內齒圈驅動殼體，將直線運動同步轉化為旋轉運動，可以抵消絲槓傳遞的傾翻力矩，傳動平穩，傳動效率高，保證了傳遞精度和可靠性；
[0065]
4)滾珠絲槓組件具有限位功能，限制展開到位角度90度，可以有效抵抗氣動載荷傳遞的外力波動，保證直線運動平穩性；
[0066]
5)通過調整電機正反轉實現雙向摺疊和展開，有利於迅速回收和部署；
[0067]
6)展開角度範圍0—90度，展開角度可調可控，分為0度、45度、60度以及90度，通過電機轉動圈數開環控制。
[0068]
本發明上述實施例提供的無人機共軸機翼同步展開機構的工作方式如下說明：
[0069]
(一)收起功能：
[0070]
無人機共軸機翼同步展開機構從展開狀態實現完成摺疊狀態，電機2逆時針旋轉，通過輸入齒輪3-5和中間齒輪3-3將旋轉運動傳遞給滾珠絲槓組件3-2，滾珠絲槓組件3-2將
旋轉運動轉化為直線運動，滾珠絲槓組件3-2的絲槓推動齒條4-6直線運動，齒條4-6分別與小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7嚙合，即驅動小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7分別做逆時針和順時針旋轉，小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7分別驅動內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4做對稱的同軸偏轉運轉，實現收起功能。
[0071]
(二)展開功能：
[0072]
無人機共軸機翼同步展開機構從摺疊狀態實現完成展開狀態，電機2順時針旋轉，通過輸入齒輪3-5和中間齒輪3-3將旋轉運動傳遞給滾珠絲槓組件3-2，滾珠絲槓組件3-2將旋轉運動轉化為直線運動，滾珠絲槓組件3-2的絲槓拉動齒條4-6直線運動，齒條4-6分別與小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7嚙合，即驅動小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7分別做順時針和逆時針旋轉，小齒輪ⅰ4-5和小齒輪ⅱ4-7分別驅動內齒圈驅動殼體ⅰ4-2和內齒圈驅動殼體ⅱ4-4做對稱的同軸偏轉運轉，實現展開功能。
[0073]
雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述的內容僅為便於理解本發明而採用的實施方式，並非用以限定本發明。任何本發明所屬領域內的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式及細節上進行任何的修改與變化，但本發明的專利保護範圍，仍須以所附的權利要求書所界定的範圍為準。