快折机构及无人机的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种快折机构及无人机。

背景技术：

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，已广泛的应用于军用和民用领域。无人机的种类繁多，主要包括固定翼无人机、扑翼无人机和多旋翼无人机等。由于多旋翼无人机操控简单、可靠性高，并且不需要跑道便可以垂直起降，且起飞后可以在空中悬停，相对于固定翼无人机和扑翼无人机，多旋翼无人机在各个领域均得到了广泛应用。

多旋翼无人机通常包括位于无人机中心位置的机体、与机体连接的多个机臂以及设置于各机臂末端的电机和旋翼，其中，多旋翼无人机的机臂通常较长，占用空间大，不方便收纳，放置运输困难，因而，现有技术中通常采用一些折叠机构，在存储及运输过程中，将机臂相对机体进行折叠，以减少体积，方便储运。

中国专利201521123780.5公开了一种机臂折叠快折结构，如图1所示，此快折结构包括底面平板件1’、拉构件2’和中间连接件3’，底面平板件1’用于固定连接机臂，拉构件2’用于固定连接机体，中间连接件3’用于连接底面平板件和拉构件。其中，底面平板件1’与拉构件2’、拉构件2’与中间连接件3’均采用销轴铰接的方式固定和连接，在无人机存储及运输过程中，可将机臂折叠，达到方便储运的目的。

但是，上述各个铰接点均没有设置锁紧铰接状态的锁紧装置，因而，在无人机飞行的过程中，上述各个铰接点的铰接状态会由于无人机机体和机臂的振动而不稳定，进而影响飞行安全。

针对现有技术中存在的机臂快折结构的铰接状态稳定性差，影响飞行安全的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种快折机构及无人机，以通过铰接的方式实现机臂快速折叠并且能够确保铰接状态的稳定性，提升飞行安全。

为了实现上述目的，本发明提供了一种快折机构。

该快折机构包括：安装结构、连接结构和锁紧结构，其中，安装结构包括平行设置的两个侧板，每个侧板分别包括本体、与本体相连接的第一延伸部和与第一延伸部相连接的挂钩；连接结构通过铰接轴铰接于两个侧板之间，在与铰接轴的轴向平行的方向上，连接结构设置有条形通孔；锁紧结构包括设置于条形通孔内的锁紧杆和弹性件，锁紧杆的两端部均伸出条形通孔外，弹性件的一端固定于连接结构，另一端用于支撑锁紧杆，弹性件发生弹性形变时，锁紧杆可在条形通孔的长度方向上移动；连接结构能够围绕铰接轴转动，以使连接结构在锁紧状态和折叠状态之间转换，当连接结构处于锁紧状态后，锁紧杆的端部卡入挂钩内，弹性件处于部分恢复弹性形变的状态，当连接结构处于折叠状态后，锁紧杆的端部脱离挂钩。

进一步地，挂钩包括顶部以及与顶部相连接的第一侧部和第二侧部，第一侧部与第二侧部相对设置，第一侧部的内壁与第二侧部的内壁均具有与锁紧杆相接触的接触点，第一侧部的内壁与第二侧部的内壁之间的距离在锁紧杆进入挂钩的方向上逐渐减小，第一侧部的内壁与第二侧部的内壁之间的最小距离小于锁紧杆的直径，第一侧部的内壁与第二侧部的内壁之间的最大距离大于锁紧杆的直径。

进一步地，第一侧部的内壁和/或第二侧部的内壁为斜面或弧面。

进一步地，第一侧部与第一延伸部相连接，第一侧部的内壁、第一延伸部的内壁和条形通孔一侧内壁位于同一平面上，第二侧部的内壁为斜面或弧面。

进一步地，顶部的内壁为弧面。

进一步地，与第二侧部的内壁相对的、挂钩的外表面为向靠近第一侧部的方向倾斜的斜面。

进一步地，弹性件为弹簧，条形通孔的两侧内壁上分别对应设置有限位凹槽，两个限位凹槽之间的最大距离等于弹簧的外径，锁紧杆在条形通孔内移动时，弹簧沿两个限位凹槽发生弹性形变。

进一步地，在条形通孔的长度方向上，连接结构还设置有与条形通孔贯通的限位安装孔，弹性件的一部分固定于限位安装孔内。

进一步地，安装结构还包括与两个侧板分别相连接的底板和后板，两个侧板、底板和后板围成容纳连接结构的空间，第一延伸部与后板相连接，每个侧板还包括设置于远离挂钩一侧、与本体相连接的第二延伸部，第二延伸部与第一延伸部的延伸方向相同，每个侧板靠近第二延伸部的位置设置有第一铰接孔，连接结构的底部设置有与第一铰接孔相对应的第二铰接孔，铰接轴穿过第一铰接孔与第二铰接孔以使连接结构与两个侧板铰接，铰接轴与锁紧杆平行设置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无人机。

该无人机包括机体、机臂和将机臂安装于机体上的快折结构，该快折结构为本发明提供的任意一种快折结构。

本发明提出的快折机构包括：安装结构、连接结构和锁紧结构，其中，安装结构包括平行设置的两个侧板，每个侧板分别包括本体、与本体相连接的第一延伸部和与第一延伸部相连接的挂钩；连接结构通过铰接轴铰接于两个侧板之间，并且在对应于挂钩的位置设置有条形通孔；锁紧结构包括设置于条形通孔内的锁紧杆和弹性件，锁紧杆的两端部均伸出条形通孔外，弹性件的一端固定于连接结构，另一端用于支撑锁紧杆，弹性件发生弹性形变时，锁紧杆可在条形通孔的长度方向上移动。连接结构能够围绕铰接轴转动，以使连接结构在锁紧状态和折叠状态之间转换，从而应用于无人机上时，能够实现机臂的快速折叠，同时，当连接结构处于锁紧状态后，锁紧杆的端部卡入挂钩内，弹性件处于部分恢复弹性形变的状态，在该弹性件的弹力作用下，锁紧杆受到向挂钩内侧的推力，即使机体和机臂出现振动，锁紧杆与挂钩都能够处于锁紧的状态，保证无人机飞行过程中连接结构与安装结构至今铰接状态的稳定性，提升飞机安全性。

附图说明

图1为现有技术中机臂折叠快折结构的示意图；

图2为本申请实施例提供的快折机构的立体图；

图3为本申请实施例提供的快折机构的侧视图；

图4为图3中I部的放大图；

图5为本申请实施例提供的快折机构中安装结构的立体图；

图6为本申请实施例提供的快折机构中连接结构和锁紧结构的立体图；

图7为本申请实施例提供的快折机构中连接结构和锁紧结构的俯视图；

图8为图7中沿A-A方向的剖面图；

图9为图7中沿B-B方向的剖面图；

图10为本申请实施例提供的快折机构中连接结构和锁紧结构的侧视图；

图11为图10中沿C-C方向的剖面图。

附图标记说明

1-安装结构；1a,1b-侧板；1c-底板；1d-后板；11-侧板本体；12-第一延伸部；13-挂钩；131-顶部；132-第一侧部；133-第二侧部；14-第二延伸部；15-第一铰接孔；2-连接结构；21-条形通孔；22-限位凹槽；23-限位安装孔；24-第二铰接孔；25-机臂安装孔；3-锁紧结构；31-锁紧杆；32-弹性件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来说明本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

在本发明中，在未作出相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指本发明提供的快折机构在正常使用情况下定义的。“内、外”是指相对于各零件本身的轮廓的内外，这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不应构成对本发明保护范围的限制。

适当参考图1至图11，在一种实施例中，本发明提供的快折机构包括安装结构1、连接结构2和锁紧结构3，其中，该快折机构应用于无人机时，安装结构1用于与无人机的机体相固定，连接结构2用于安装无人机的机臂，同时，连接结构2与安装结构1相铰接，实现连接结构2在锁紧状态和折叠状态之间转换，也即实现机臂在伸展状态和折叠状态之间转换，当连接结构2处于锁紧状态后，也即机臂处于伸展状态后，锁紧结构3将安装结构1与连接结构2之间的状态锁紧，以保持锁紧状态；当连接结构2处于折叠状态后，也即机臂处于折叠状态后，锁紧结构3释放安装结构1与连接结构2之间的锁紧关系。各结构部分，分别描述如下。

安装结构1包括平行设置的两个侧板1a和1b，连接结构2通过铰接轴铰接于两个侧板1a和1b之间，连接结构2围绕铰接轴在两个侧板1a和1b之间转动时，连接结构2在锁紧状态和折叠状态之间转换。

每个侧板分别包括本体11、与本体11相连接的第一延伸部12和与第一延伸部12相连接的挂钩13，优选地，本体11、第一延伸部12和挂钩13一体成型。在与铰接轴的轴向平行的方向上，连接结构2对应于挂钩13的位置设置有条形通孔21。锁紧结构3包括设置于条形通孔21内的锁紧杆31和弹性件32，弹性件32的一端固定于连接结构2，另一端用于支撑锁紧杆31，在弹性件32发生弹性形变时，锁紧杆31可在条形通孔21的长度方向上移动，锁紧杆31的两端部均伸出条形通孔21外，外界未向锁紧杆31施力时，锁紧杆31在弹性件32的弹力作用下，处于条形通孔21长度方向的第一侧，锁紧杆31伸出条形通孔21外的两侧端部分别卡入一个挂钩13内，外界向锁紧杆31施力使弹性件32压缩时，锁紧杆31由条形通孔21长度方向的第一侧向第二侧移动，锁紧杆31的两侧端部分别脱离挂钩13。

在此实施例提供的快折机构中，连接结构2上安装有待折叠件，例如无人机的机臂通过连接结构2上表面设置的安装孔25安装在连接结构2上。安装结构1固定于待折叠件折叠时相对应的部件上，例如无人机的机体上。连接结构2能够围绕铰接轴转动，以使连接结构2在锁紧状态和折叠状态之间转换，也即，待折叠件在伸展状态和折叠状态之间转换。当连接结构2处于锁紧状态后，弹性件32处于部分恢复弹性形变的状态，此时锁紧杆31在弹性件的弹力作用下，锁紧杆31的端部被卡入挂钩13内。当需要对待折叠件进行折叠时，通过外界作用力下压缩弹性件32，锁紧杆31在条形通孔21内移动，脱离挂钩13后，连接结构2围绕铰接轴转动，至连接结构2处于折叠状态。

无人机的机臂采用此实施例的快折机构实现折叠时，在使用过程中，机臂处于伸展状态时，处于部分恢复弹性形变状态的弹性件32会对锁紧杆31施加向挂钩13内的推力，同时锁紧杆31的端部被卡入挂钩13内，此时锁紧杆31靠近条形通孔21的第一侧；机臂由伸展状态转换为折叠状态时，通过操作锁紧杆31两端部，对弹性件32施加压力，弹性件32压缩，锁紧杆31在条形通孔21内向远离挂钩的方向移动至靠近条形通孔21的第二侧，此时操作机臂使得连接结构2围绕铰接轴转动，同时锁紧杆31沿挂钩13的外表面逐渐脱离挂钩，实现由伸展状态至折叠状态的转换；机臂由折叠状态转换为伸展状态时，操作机臂使得连接结构2围绕铰接轴转动，同时使锁紧杆31沿挂钩13的外表面逐渐向挂钩内滑动，至锁紧杆31的两端部卡入挂钩13。

从上述描述可以看出，在无人机上通过该快折机构安装机臂，不但能够通过铰接转动方便的实现折叠，而且在无人机飞行的过程中，由于连接结构的锁紧杆对安装结构两侧挂钩的锁紧作用，保证了连接结构与安装结构之间铰接状态的稳定性，提高了飞行安全。

将上述实施例的快折机构应用于无人机时，可直接在两个侧板1a和1b上设置固定结构固定于无人机的机体上，或者，安装结构1还包括与两个侧板分别相连接的底板1c和后板1d，在后板1d上设置固定结构固定于无人机的机体上。两个侧板1a和1b、底板1c和后板1d围成容纳连接结构2的空间，使得连接结构2与安装结构1的装配关系更稳定。

第一延伸部12与后板1d相连接，每个侧板还包括设置于远离挂钩13一侧、与本体11相连接的第二延伸部14，第二延伸部14与第一延伸部12的延伸方向相同，连接结构2在锁紧状态和折叠状态之间转换时，锁紧杆31的端部从第一延伸部12与第二延伸部14之间的空隙出入挂钩13。

每个侧板靠近第二延伸部12的位置设置有第一铰接孔15，连接结构2的底部设置有与第一铰接孔15相对应的第二铰接孔24，铰接轴穿过第一铰接孔15与第二铰接孔24以使连接结构2与两个侧板1a和1b铰接，铰接轴与锁紧杆31平行设置。

在一种优选实施例中，挂钩13包括顶部131以及位于顶部131两侧、分别与顶部131相连接的第一侧部132和第二侧部133，第一侧部132与第二侧部133相对设置，顶部131的内壁、第一侧部132的内壁和第二侧部133的内壁组成锁紧杆31端部卡入的空间。

第一侧部132的内壁与第二侧部133的内壁之间的距离在锁紧杆31进入挂钩13的方向上逐渐减小，第一侧部132的内壁与第二侧部133的内壁之间的最小距离小于锁紧杆31的直径，第一侧部132的内壁与第二侧部133的内壁之间的最大距离大于锁紧杆31的直径。锁紧杆31端部卡入挂钩13时，第一侧部132的内壁与第二侧部133的内壁均具有与锁紧杆31相接触的接触点(包括点接触和面接触)，两个接触点之间的距离等于锁紧杆31的直径。

在使用过程中，随着锁紧杆31与第一侧部132的内壁、第二侧部133的内壁不断摩擦，例如，在无人机飞行的过程中机体发生振动时，锁紧杆31在挂钩13内也会发生振动，该振动导致锁紧杆31两侧部的内壁不断摩擦，该摩擦会造成第一侧部132内壁上和/或第二侧部133内壁上与锁紧杆31的接触点位置下凹，从而最初的两个接触点之间的距离逐渐变大，此时，锁紧杆31在弹性件32的作用下会向挂钩13的顶部移动，而由于第一侧部132的内壁与第二侧部133的内壁之间的距离在锁紧杆31进入挂钩13的方向上逐渐减小，锁紧杆31向挂钩13顶部移动后重新与第一侧部132的内壁与第二侧部133的内壁接触，从而出现新的接触点，锁紧杆31的端部仍然卡入挂钩13内，连接结构的锁紧杆对安装结构两侧挂钩仍然具有锁紧作用，继续保证连接结构与安装结构之间铰接状态的稳定性，避免出现由于振动、摩擦等因素导致无法卡紧的情况出现。

其中，可通过设置第一侧部132的内壁和/或第二侧部133的内壁为斜面或弧面(其中，当内壁为弧面时，锁紧杆与内壁的接触点为一个点，当内壁为斜面时，锁紧杆与内壁的接触点为一条线)，实现第一侧部132的内壁与第二侧部133的内壁之间的距离变化。优选地，如图3所示，第一侧部132为与第一延伸部12相连接的侧部，第一侧部132的内壁、第一延伸部12的内壁和条形通孔21一侧内壁位于同一平面上，方便成形和生产，顶部131的内壁为弧面，第二侧部133的内壁为斜面或弧面，顶部131的内壁与第一侧部132的内壁和第二侧部133的内壁均能够逐渐平滑过渡。如图4所示，第二侧部133的内壁为斜面R2，由此斜面R2与接触点所在的水平面R1相对比可以看出，斜面R2逐渐向挂钩外倾斜。

在另一种优选实施例中，如图2所示，与第二侧部133的内壁相对的、挂钩13的外表面为向靠近第一侧部132的方向倾斜的斜面R3。通过该斜面R3的设置，方便锁紧杆31卡入挂钩13和脱离挂钩13。

在另一种优选实施例中，弹性件32采用压缩弹簧，如图9和图11所示，条形通孔21的两侧内壁上分别对应设置有限位凹槽22，条形通孔21的宽度小于弹簧的外径，两个限位凹槽22之间的最大距离等于弹簧的外径，从而两个限位凹槽22对弹簧压缩或弹开的路径进行了限位，当锁紧杆31在条形通孔21内移动时，弹簧沿两个限位凹槽22发生弹性形变。

更优选地，如图8和图9所示，在条形通孔21的长度方向上，连接结构2还设置有与条形通孔21贯通的限位安装孔23，弹簧可通过该限位安装孔安装至连接结构2内，同时弹簧的底部可固定于限位安装孔23内，对压缩或弹开的路径进一步限定。

本发明还提供了无人机的实施例，该实施例中的无人机包括机体、机臂和将机臂安装于机体上的快折结构，此快折结构为上述任意一种实施例提供的快折结构，相关结构和效果此处不再赘述。

由上述的记载可知，本发明提供的快折机构及无人机，相对于现有技术，具有以下有益效果：在无人机飞行的过程中，由于快折机构中连接结构的锁紧杆对安装结构两侧挂钩的锁紧作用，保证了连接结构与安装结构之间铰接状态的稳定性，提高了飞行安全。

以上实施方式的先后顺序仅为便于描述，不代表实施方式的优劣。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。