可折叠螺旋桨组件的制作方法

阅读：评论：0

1.本发明涉及可折叠螺旋桨组件，并且更具体地涉及用于飞行器比如无人机的可折叠螺旋桨组件。

背景技术：

2.飞行器并且特别是无人机的关键方面是重量。飞行器越轻，其可以具有更大的提升能力，并且可以实现更长的飞行时间。因此，如今的飞行器的设计在很大程度上基于有效重量设计。
3.此外，飞行器、比如无人机应当是实用的并且易于存储和运输，这对于具有大螺旋桨叶片的较大无人机来说尤其如此。由于飞行器的螺旋桨叶片可能增大飞行器的整体宽度和长度，因此可折叠螺旋桨是减小飞行器的整体尺寸的快速且有效的方式。
4.存在许多这种可折叠的螺旋桨组件，然而，所有可折叠的螺旋桨组件都包括用以实现这种功能的若干部件，从而使其成为复杂的机械组件。此外，许多已知组件没有提供螺旋桨叶片应当提供的所需的灵活性；螺旋桨叶片应当能够绕枢转轴线沿两个方向折叠，螺旋桨组件的所有螺旋桨叶片应当是可折叠的并且螺旋桨叶片应当能够彼此独立折叠。
5.由于生产公差、对转子叶片的潜在损坏等，螺旋桨叶片优选地应该具有有限的游隙、即，即使在螺旋桨叶片处于展开位置时也被允许稍微自由地枢转。这种有限的游隙可以防止转子叶片或螺旋桨组件的不平衡。这对具有大型且相对较重的螺旋桨叶片的大型飞行器来说尤其重要，其中，与对较小型飞行器的影响相比，该螺旋桨叶片的不平衡将更加影响飞行器的性能。此外，本领域需要一种减轻螺旋桨叶片的振动的可折叠螺旋桨组件。
6.因此需要一种改善的可折叠螺旋桨组件，其是轻质的、在折叠的方向上没有任何限制并且即使处于展开位置也允许稍微枢转。本发明的另一优点是设计一种由简单且具有成本效益的部件形成的可折叠螺旋桨。本发明的目的是实现这一点并且提供优于现有技术的其他优点。
7.有助于理解本技术领域的文件包括wo18172754a1、us20170283050a1和cn205661661u。现有技术还包括wo 2014141154a1和cn 209833980 u，两者均描述了可折叠螺旋桨的系统。

技术实现要素：

8.本发明的目的是缓解、减轻或消除现有技术中的以上指出的缺陷和缺点中的一者或更多者并且至少解决以上提及的问题。
9.根据第一方面，提供了一种用于飞行器的可折叠螺旋桨组件，该可折叠螺旋桨组件包括：螺旋桨叶片，该螺旋桨叶片以可枢转的方式绕枢转轴线布置；第一毂元件，该第一毂元件相对于枢转轴线固定布置；螺旋桨叶片或第一毂元件包括绕枢转轴线设置的至少两个开口，每个开口构造成与设置在螺旋桨叶片和第一毂元件中的另一者上的凸起部分互锁；其中，至少两个开口比凸起部分绕枢转轴线延伸得更远，使得在开口与凸起部分互锁
时，螺旋桨叶片绕枢转轴线具有有限的游隙；偏置元件，该偏置元件绕枢转轴线布置并且构造成使螺旋桨叶片和第一毂元件在沿着枢转轴线的轴向方向上朝向彼此偏置。
10.根据本发明的实施方式，螺旋桨叶片包括衬套元件，并且至少两个开口或凸起部分布置在衬套元件上。
11.根据本发明的实施方式，衬套元件包括非圆形部分，该非圆形部分构造成与螺旋桨叶片上的对应的非圆形螺旋桨开口配合。
12.根据本发明的实施方式，凸起部分是螺旋桨叶片或第一毂元件上的固定元件。
13.根据本发明的实施方式，多个开口和多个凸起部分绕枢转轴线成对地设置。
14.根据本发明的实施方式，可折叠螺旋桨组件还包括相对于枢转轴线固定布置的第二毂元件。
15.根据本发明的实施方式，螺旋桨叶片和偏置元件轴向地定位在第一毂元件与第二毂元件之间。
16.根据本发明的实施方式，偏置元件定位在螺旋桨叶片下方并且螺旋桨叶片定位在第一毂元件下方。
17.根据本发明的实施方式，偏置元件是弹簧垫圈。
18.根据本发明的实施方式，可折叠螺旋桨组件包括三个螺旋桨叶片，所述三个螺旋桨叶片各自以可枢转的方式绕相应的枢转轴线布置。
19.本发明将从以下给出的详细描述中变得明显。详细描述和特定示例仅通过说明的方式公开了本发明的优选实施方式。本领域技术人员从详细描述的指导中理解到，可以在本发明的范围内做出变型和改型。
20.因此，应当理解的是，本文中公开的发明不限于所描述的装置的特定组成部分或所描述的方法的步骤，因为这样的装置和方法可以变化。还应当理解的是，本文中所使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不意在进行限制。应当指出的是，当在说明书和所附权利要求中使用时，除非上下文中另有明确规定，否则冠词“一”、“一种”和“该”意在表示存在一个或更多个元件。因此，例如，对“一单元”或“该单元”的引用可以包括若干个装置等。此外，词语“包括”、“包含”、“含有”和类似用语不排除其他元件或步骤。
附图说明
21.本发明的上述目的以及其他目的、特征和优点将通过在结合附图考虑时参照本发明的示例性实施方式的说明性且非限制性的以下描述得到更充分的理解。
22.图1示出了处于展开状态下的可折叠螺旋桨组件的实施方式的俯视图。
23.图2示出了处于折叠状态下的可折叠螺旋桨组件的俯视图。
24.图3示出了可折叠螺旋桨组件的实施方式的分解图。
25.图4示出了可折叠螺旋桨组件的细节的侧视图。
26.图5示出了第一毂元件的下部侧的实施方式。
27.图6示出了衬套元件的实施方式的侧视图。
28.图7示出了从衬套元件下方观察的视图。
具体实施方式
29.现在将参照附图对本发明进行描述，在附图中示出了本发明的优选示例实施方式。然而，本发明可以以其他形式实施并且不应被解释为限于本文中所公开的实施方式。提供所公开的实施方式以向技术人员充分地传达本发明的范围。
30.首先参照图1和图2，示出了可折叠螺旋桨组件1的实施方式。可折叠螺旋桨组件1可以安装在例如飞行器、比如无人机上。可折叠螺旋桨组件1在图1中以展开状态示出并且在图2中以折叠状态示出。可折叠螺旋桨组件1的所图示的实施方式包括三个螺旋桨叶片2，并且在图1的展开位置中，螺旋桨叶片2从中心轴线c沿径向方向延伸。中心轴线c是螺旋桨组件1绕其旋转的轴线。可折叠螺旋桨组件1通常由马达供电以绕中心轴线1旋转。螺旋桨叶片2连接至第一毂元件3，并且第一毂元件3构造成绕中心轴线c旋转并且因此使螺旋桨叶片2旋转。
31.为了使螺旋桨叶片2从展开状态枢转至折叠状态，操作者可以简单地用手将螺旋桨叶片2从它们在展开状态下与第一毂元件3的互锁位置拉动或推动，并且使各个螺旋桨叶片2绕各自相应的枢转轴线p枢转直到螺旋桨叶片2在第二位置比如图2的折叠状态下与第一毂元件3互锁为止。
32.在图2的折叠状态下，螺旋桨叶片2中的两个螺旋桨叶片已经绕它们的相应的枢转轴线p枢转，使得所有三个螺旋桨叶片2在同一方向上平行延伸。第一轮毂元件3可能尚未旋转。在所图示的实施方式中，折叠的螺旋桨叶片2的方向与螺旋桨叶片2中的一个螺旋桨叶片的展开方向相对应。在所图示的实施方式的折叠位置中，上部螺旋桨叶片2已经顺时针枢转，而下部螺旋桨叶片2已经逆时针枢转。由于螺旋桨叶片2处于折叠状态下，因此螺旋桨组件更紧凑，并且螺旋桨组件1本身以及安装至其的飞行器因此更易存储和运输。
33.现在参照图3，示出了可折叠螺旋桨组件1的分解图。螺旋桨叶片2以可枢转的方式绕枢转轴线p布置。第一毂元件3相对于枢转轴线p固定布置，并且在所图示的实施方式中，第一毂元件3位于螺旋桨叶片2的顶部上。毂元件3可以连接任何数量的螺旋桨叶片2和枢转轴线p，但是包括三个螺旋桨叶片2的可折叠螺旋桨组件1可以是优选的以用于允许所有三个螺旋桨叶片2在同一方向上平行布置，如图2所示。因此，毂元件3可以形成为包括从中心轴线c延伸的三个臂的星形件。
34.第一毂元件3可以通过连接构件5连接至第二毂元件4。连接构件5可以是螺栓或其他紧固构件，并且可以构造成将第一毂元件3连接至第二毂元件4，同时也为螺旋桨叶片2提供支承以使螺旋桨叶片2进行枢转。第二毂元件4可以相对于枢转轴线p固定布置，并且第二毂元件4可以定形状成对应于第一毂元件3，即、具有支承枢转轴线p的部分，并且第二毂元件4还构造成绕中心轴线c旋转。中央连接构件17可以沿着中心轴线c附加地将第一毂元件3固定至第二毂元件4。
35.在所图示的实施方式中，螺旋桨叶片2沿着枢转轴线p定位在第一毂元件3与第二毂元件4之间。连接构件5可以是下述螺栓：该螺栓延伸穿过第二毂元件4中的毂开口6并且紧固至第一毂元件3的连接部分7。连接部分7可以延伸到螺旋桨叶片2中，以用于确保与连接构件5的充分固定并且为螺旋桨叶片2提供支承。在所图示的实施方式中，枢转轴线p与连接构件5的纵向轴线重合。
36.螺旋桨叶片2可以包括衬套元件8。衬套元件8可以是螺旋桨叶片2中的插入件，并
且可以由与螺旋桨叶片2不同的材料制成、优选地由比螺旋桨叶片2更硬的材料制成。螺旋桨叶片2可以由例如复合塑料材料制成并且衬套元件8可以由例如金属制成。第一毂元件3也可以由金属制成，使得第一毂元件3与衬套元件8之间的接触是金属对金属。衬套元件8可以插入到可以是非筒形的螺旋桨开口9中。衬套元件8可以具有对应的非筒形部分10，非筒形部分10构造成插入到螺旋桨开口9中。参照图7进一步示出和描述非筒形部分10。当衬套元件8的非筒形部分10插入到螺旋桨开口9中时，防止了衬套元件8相对于螺旋桨叶片2旋转，并且因此，衬套元件8用作螺旋桨叶片2的加强件。另外，衬套元件8可以胶合至或以其他方式固定至螺旋桨叶片开口9。衬套元件8包括穿过中央的孔11。孔11可以是筒形的、延伸通过非筒形部分10。连接部分7和连接构件5可以部分或完全延伸穿过孔11。
37.衬套元件8可以包括一个或更多个凸起部分12。替代性地，如果螺旋桨叶片2不包括衬套元件8，则一个或更多个凸起部分12可以直接设置在螺旋桨叶片2上。在所图示的实施方式中，衬套元件8包括围绕枢转轴线p以均匀地分布的方式设置的三个凸起部分12、即，凸起部分绕枢转轴线p以120
°
的间隔布置。凸起部分12可以是隆起部、突起部等，其构造成与第一毂元件3上的对应的开口13互锁。开口13在图3中不可见，但是开口13的位置用箭头指示。参照图5更详细地图示了开口13。凸起部分12优选地固定至衬套元件8(或者在不存在衬套元件8时固定至螺旋桨2)，使得凸起部分12提供了与开口13的牢固互锁。
38.开口13可以是通孔、凹部、凹槽或类似的无材料部，并且开口13因此构造成用于接纳凸起部分12。开口13围绕枢转轴线p设置。
39.为了将凸起部分12容置在开口13中，开口13可以优选地定尺寸成使得开口13的深度大于凸起部分12的高度。如图4所示，当处于凸起部分12被枢转至与开口13互锁的互锁位置时，螺旋桨叶片2的上部部分将因此与第一毂元件3的下部侧平行且接触。
40.开口13比凸起部分12绕枢转轴线p延伸得更远，使得当凸起部分12容置在开口13内部时，允许螺旋桨叶片2绕枢转轴线p稍微自由地枢转、即，螺旋桨叶片2具有有限的游隙。开口13可以比凸起部分12绕枢转轴线p延伸得例如多几毫米。例如，开口13可以比凸起部分12绕枢转轴线p延伸得多1毫米至5毫米。因此，当凸起部分12容置在开口13内部时，可以允许螺旋桨叶片2枢转例如在1
°
至10
°
之间。当螺旋桨组件1绕中心轴线c旋转时，这种允许的运动公差使螺旋桨组件1具有使螺旋桨叶片2自我平衡的能力。
41.当螺旋桨叶片2处于与第一毂元件3互锁的位置时，一个或更多个凸起部分12容置在对应的开口13内部。当用户迫使螺旋桨叶片2绕相应的枢转轴线p枢转时，凸起部分12被迫离开其对应的开口13。螺旋桨叶片2可以枢转直到一个或更多个凸起部分12被容置到下一开口13中为止。
42.在第一毂元件3中绕枢转轴线p设置的开口13越多，可折叠螺旋桨组件1可以设置的这种互锁位置就越多。凸起部分12和开口13可以成对地设置，以便使螺旋桨叶片2与第一毂元件3之间的互锁最大。所图示的实施方式包括三个凸起部分12和三个对应的开口13，使得每个螺旋桨叶片2可以从如图1所示的展开位置绕枢转轴线p向左或向右折叠而枢转至如图2所示的折叠位置。
43.如本领域技术人员将理解的，凸起部分12和开口13的布置可以颠倒，使得凸起部分12可以设置在第一毂元件3上，并且开口13可以设置在螺旋桨叶片2或毂元件8上。
44.可折叠螺旋桨组件1还包括偏置元件14。偏置元件14构造成使螺旋桨叶片2和第一
毂元件3在沿着枢转轴线p的轴向方向上朝向彼此偏置。在所图示的实施方式中，偏置构件14定位在螺旋桨叶片2下方。偏置元件14迫使螺旋桨叶片2和第一毂元件3彼此抵靠，并且凸起部分12和开口13在其被定位成面向彼此时配合。如果凸起部分12未容置在开口13中，则偏置元件14的可压缩性质允许螺旋桨叶片2与第一毂元件3稍微分开，由此允许凸起部分12枢转出一个开口13而与容置到下一开口13中。
45.在所图示的实施方式中，偏置元件14是弹簧垫圈，但同样可以是构造成施加偏置力的任何元件。弹簧垫圈是通常由钢制成的盘状的锥形元件，其可以围绕轴线定位，并且由于该元件的形状，其在压缩时可以沿轴向方向施加力。偏压元件14可以替代性地是螺旋弹簧或其他可压缩元件。然而，弹簧垫圈是紧凑的并且可以将偏置力绕枢转轴线p均匀地分布至螺旋桨叶片2。偏置元件14围绕枢转轴线p布置，并且在所图示的实施方式中，偏置元件14定位在螺旋桨叶片2与第二毂元件4之间。由于偏置元件14是可压缩的并且围绕枢转轴线p定位，因此偏置元件14的偏置力均匀地分布，并且偏置元件14还稳定并减小了螺旋桨叶片2的振动。
46.在所图示的实施方式中，偏置元件14定位在螺旋桨叶片2下方，并且第一毂元件3定位在螺旋桨叶片2上方。这样的布置可以是优选的，因为在可折叠螺旋桨组件1旋转时，螺旋桨叶片2会由于所产生的提升而被被迫向上。正是这种提升力可以为飞行器提供向上运动。这种提升力被添加至偏置元件14施加到螺旋桨叶片2上的力中。在从螺旋桨叶片2至毂元件3的向上偏置力期间，开口13和凸起部分12被进一步压在一起，从而在螺旋桨叶片2和毂元件3被迫压在一起时增大了互锁效果。
47.垫圈15可以设置在偏置元件14与螺旋桨2之间，以用于减小在螺旋桨叶片2围绕枢转轴线p枢转时的摩擦。
48.第二毂元件4可以在中央处连接至旋转装置。未示出旋转装置，但是旋转装置可以是例如齿轮、轴或马达，其构造成使可折叠螺旋桨组件1绕中心轴线c旋转。所图示的实施方式包括围绕中心轴线c间隔开的六个连接装置16，以用于将可折叠螺旋桨组件1连接至这种旋转装置。连接装置16可以简单地为孔，紧固装置、比如螺栓可以穿过该孔将可折叠螺旋桨组件1固定至旋转装置。第一毂元件3还可以在中央处连接至第二毂元件4，并且替代性地，第一毂元件3可以在没有第二毂元件4的情况下直接连接至旋转装置。
49.现在参照图4，从侧面观察可折叠螺旋桨组件1的部分。图4图示了在一个或更多个凸起部分被容置在对应的开口中时，可折叠螺旋桨组件1的不同部分是如何绕一个枢转轴线p夹置在一起的。第一毂构件3定位在顶部上。第一毂构件3包括设置在下部侧上的开口(未在图4中示出，参见图5)。螺旋桨叶片2包括衬套元件8和衬套元件8上的凸起部分(未在图4中示出，参见图3和图6)，凸起部分通常沿轴向方向朝向第一毂构件3向上延伸。当凸起部分与开口互锁时，第一毂构件3和衬套元件8紧密接触。
50.当使螺旋桨叶片2并且因此使衬套元件8绕枢转轴线p枢转时，凸起部分被迫使离开它们的相应的开口，并且第一毂构件3和衬套元件8分开了与凸起部分的高度相对应的距离。偏置元件14的柔性性质允许该分离。偏置元件14在螺旋桨叶片2下方设置在螺旋桨叶片2与第二毂元件4之间。如先前所提及的，垫圈15可以设置在偏置元件14与螺旋桨叶片2的下部侧之间以用于减小偏置元件14与螺旋桨叶片2之间的摩擦。
51.图5示出了第一毂元件3的下部侧的实施方式。所图示的实施方式的第一毂元件3
包括三个枢转轴线p，并且三个螺旋桨叶片构造成以可枢转的方式连接至第一毂元件3，所述三个螺旋桨叶片各自能够绕相应的枢转轴线p枢转。在所图示的实施方式中，三个开口13围绕各自的枢转轴线p设置在第一毂元件3上。在所图示的实施方式中，开口13是长形的，并且绕枢转轴线p沿绕轴线p的周向方向延伸。三个开口13绕枢转轴线p等距地间隔开，并且因此，开口绕枢转轴线布置成间隔开120
°
。
52.现在参照图6和图7，更详细地示出了衬套元件8。凸起部分12设置在衬套元件8的凸缘部分18上，并且设置为在螺旋桨叶片和衬套元件8绕枢转轴线p枢转时可以枢转到开口中以及枢转离开开口的光滑的隆起部。在所图示的实施方式中，非圆形部分10定形状成椭圆形，但其同样可以是在插入到容置开口中时防止旋转的任何形状。因此，螺旋桨开口可以不完全对应于非圆形部分10，但是必须防止衬套元件8在其插入螺旋桨开口中时旋转。
53.本领域技术人员意识到，本发明不限于上述优选的实施方式。本领域技术人员还认识到，在所附权利要求的范围的改型和变型是可能的。此外，根据对附图、公开内容和所附权利要求书的研究，技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现对所公开的实施方式的变型。

技术特征：

1.一种用于飞行器的可折叠螺旋桨组件(1)，所述可折叠螺旋桨组件(1)包括；螺旋桨叶片(2)，所述螺旋桨叶片(2)以可枢转的方式绕枢转轴线(p)布置；第一毂元件(3)，所述第一毂元件(3)相对于所述枢转轴线(p)固定布置；所述螺旋桨叶片(2)或所述第一毂元件(3)包括绕所述枢转轴线(p)设置的至少两个开口(13)，每个开口(13)构造成与设置在所述螺旋桨叶片(2)和所述第一毂元件(3)中的另一者上的凸起部分(12)互锁；其中，所述至少两个开口(13)比所述凸起部分(12)绕所述枢转轴线(p)延伸得更远，使得在开口(13)与所述凸起部分(12)互锁时，所述螺旋桨叶片(2)绕所述枢转轴线(p)具有有限的游隙；偏置元件(14)，所述偏置元件(14)绕所述枢转轴线(p)布置并且构造成使所述螺旋桨叶片(2)和所述第一毂元件(3)在沿着所述枢转轴线(p)的轴向方向上朝向彼此偏置。2.根据权利要求1所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述螺旋桨叶片(2)包括衬套元件(8)，并且所述至少两个开口(13)或所述凸起部分(12)布置在所述衬套元件(8)上。3.根据权利要求1或2所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述衬套元件(8)包括非圆形部分(10)，所述非圆形部分(10)构造成与所述螺旋桨叶片(2)上的对应的非圆形螺旋桨开口(9)配合。4.根据任意前述权利要求所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述凸起部分(12)是位于所述螺旋桨叶片(2)或所述第一毂元件(3)上的固定元件。5.根据任意前述权利要求所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，多个开口(13)和多个凸起部分(12)绕所述枢转轴线(p)成对地设置。6.根据任意前述权利要求所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述可折叠螺旋桨组件(1)还包括相对于所述枢转轴线(p)固定布置的第二毂元件(4)。7.根据权利要求6所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述螺旋桨叶片(2)和所述偏置元件(14)轴向地定位在所述第一毂元件(4)与所述第二毂元件(3)之间。8.根据任意前述权利要求所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述偏置元件(14)定位在所述螺旋桨叶片(2)下方并且所述螺旋桨叶片(2)定位在所述第一毂元件(3)下方。9.根据任意前述权利要求所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述偏置元件(14)是弹簧垫圈。10.根据任意前述权利要求所述的可折叠螺旋桨组件(1)，其中，所述可折叠螺旋桨组件(1)包括三个螺旋桨叶片(2)，所述三个螺旋桨叶片(2)各自以可枢转的方式绕相应的枢转轴线(p)布置。

技术总结

一种用于飞行器的可折叠螺旋桨组件(1)。可折叠螺旋桨组件(1)包括以可枢转的方式绕枢转轴线(P)布置的螺旋桨叶片(2)和相对于枢转轴线(P)固定布置的第一毂元件(3)。螺旋桨叶片(2)或第一毂元件(3)包括绕枢转轴线(P)设置的至少两个开口(13)，每个开口(13)构造成与设置在螺旋桨叶片(2)和第一毂元件(3)中的另一者上的凸起部分(12)互锁。至少两个开口(13)比凸起部分(12)绕枢转轴线(P)延伸得更远，使得在开口(13)与凸起部分(12)互锁时螺旋桨叶片(2)绕枢转轴线(P)具有有限的游隙。偏置元件(14)绕枢转轴线(P)布置并且构造成偏置使螺旋桨叶片(2)和第一毂元件(3)在沿着枢转轴线(P)的轴向方向上朝向彼此偏置。向方向上朝向彼此偏置。向方向上朝向彼此偏置。