CN104833821B - 环形悬挂式内隔振的惯性测量组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动态检测环境下惯性测量的技术领域，公开了环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，包括外壳、质量块、传感器以及内隔振结构，传感器连接在质量块上，内隔振结构包括外环体、弹性环以及内环体，外环体的内侧壁与内环体的外侧壁之间形成有环形区域，弹性环悬空布置，弹性环分别与外环体及内环体连接；质量块置于内环体的包围区域内，且连接于内环体。当惯性测量组件运用在振动以及冲击环境中，通过弹性环的隔振作用，减低对质量块上的传感器的振动以及冲击影响，不需要在外部设置隔振结构，便于用户使用及安装，惯性测量组件可以保持足够的测量精度；内隔振结构可以根据不同的振动环境，通过结构的组合，满足不同环境的隔振需求。

Description

环形悬挂式内隔振的惯性测量组件

技术领域

本发明涉及动态检测环境下惯性测量的技术领域，尤其涉及环形悬挂式内隔振的惯性测量组件。

背景技术

惯性测量组件是一种测量载体姿态角度及加速度的仪器，在车辆导航、无人机飞行控制、导弹导航、姿态反馈、机器人控制等方面具有广泛应用。

惯性测量组件的内部核心传感器分别是陀螺仪及加速度计，传感器都具有测量范围，如果将传感器直接安装在惯性测量组件的固定安装平面上，这样，整个惯性测量组件承受的外部振动和冲击将直接传导给传感器，在振动、冲击偏大的使用环境中，振动往往已超过加速度计的量程，为传感器的选用带来限制。

现有技术中，为满足惯性测量组件在振动及冲击的应用条件，惯性测量组件必须增加隔振结构，通常的隔振结构设置方式，是在惯性测量组件的外部加装隔振结构，例如使用橡胶垫，骨架支撑等，但是，对于某些对安装空间有苛刻要求的特殊应用环境，例如弹载安装等，则限制了外隔振结构的使用，这样，则导致惯性测量组件难以在振动及冲击环境下保持足够的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，旨在解决现有技术中的惯性测量组件难以在振动及冲击环境下，保持足够的测量精度的问题。

本发明是这样实现的，环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，包括外壳、质量块、传感器以及内隔振结构，所述传感器连接在质量块的表面上，所述内隔振结构包括外环体、弹性环以及内环体，所述外环体与所述外壳固定连接，所述内环体置于所述外环体的包围区域内，且所述外环体的内侧壁与内环体的外侧壁之间形成有环形区域，所述弹性环置于所述环形区域中，且悬空布置，所述弹性环分别与所述外环体及内环体连接；所述质量块置于所述内环体的包围区域内，且连接于所述内环体。

进一步的，环形悬挂式内隔振的惯性测量组件包括多层所述内隔振结构，多层所述内隔振结构呈自上而下堆叠状结构布置。

进一步的，所述弹性环的上端面及下端面分别形成有环形槽，所述环形槽环绕所述弹性环布置，且所述相邻的弹性环之间的环形槽围合形成封闭的环形腔。

进一步的，所述环形腔内填充有气体。

进一步的，所述环形腔内填充有用于改变所述弹性环隔振特性的惯性环，所述惯性环环绕所述环形腔布置。

进一步的，所述弹性环与所述外环体及内环体之间通过硫化工艺形成一体；或所述弹性环、外环体及内环体分别制造成型，并组装形成一体。

进一步的，所述外环体的内侧壁设有外环槽，所述外环槽环绕所述外环体的圆周布置；所述内环体的外侧壁设有内环槽，所述内环槽环绕所述内环的圆周布置；所述弹性环分别嵌入于所述外环槽及内环槽中。

进一步的，所述外环体及内环体分别呈圆环状或多边形状。

进一步的，所述外环体的外侧壁朝外延伸有多个外凸耳，多个所述外凸耳相间隔布置，且环绕所述外环体的圆周布置。

进一步的，所述外壳包括上壳、中壳以及下壳，所述中壳中具有贯穿所述中壳上下端的通腔，所述中壳的上端形成有上端开口，所述中壳的下端形成有下端开口，所述上壳封盖于所述中壳的上端开口，所述外环体置于所述中壳的下端与下壳的上端之间，且所述外环体的多个外凸耳延伸在所述中壳及下壳外。

与现有技术相比，本发明提供的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，外环体与外壳固定连接，外环体与内环体之间通过弹性环连接，质量块与内环体连接，传感器连接在质量块上，且处于悬空布置，这样，当惯性测量组件运用在振动以及冲击环境中，外部对惯性测量组件造成的振动以及冲击，通过弹性环的隔振作用，大大减低对质量块上的传感器的振动以及冲击影响，从而，惯性测量组件则不需要在外部设置隔振结构，便于用户使用及安装，并且，惯性测量组件在振动及冲击环境下，可以保持足够的测量精度；内隔振结构可以根据不同的振动环境，通过结构的组合，满足不同环境的隔振需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的惯性测量组件的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的惯性测量组件的立体爆炸示意图；

图3是本发明实施例提供的中壳的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的外环体的立体示意图；

图5是本发明实施例提供的内隔振结构的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1～5所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件包括外壳、质量块110、传感器111以及内隔振结构，其中，内隔振结构包括外环体104以及内环体108，其中，外环体104与外壳固定连接；内环体108形成在外环体104的内部，也就是内环体108形成在外环体104的包围区域内，这样，在外环体104的内侧壁与内环体108的外侧壁之间则形成有环形区域；且在外环体104与内环体108之间的环形区域中设有弹性环107，该弹性环107分别与外环体104及内环体108连接，这样，内环体108与外环体104之间通过弹性环107连接在一起，这样，在弹性环107的作用下，内环体108可以相对于外环体104在空间偏移，从而，作用在外环体104上的振动以及冲击，可以通过弹性环107进行隔振。

传感器111连接在质量块110上，质量块110形成在内环体108的包围区域中，与内环体108连接，且质量块110处于悬空布置。

这样，对于上述提供的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件而言，内隔振结构的外环体104与外壳固定连接，外环体104与内环体108之间通过弹性环107连接，且质量块110形成在内环体108的包围区域中，与内环体108连接，传感器111连接在质量块110上，且处于悬空布置，这样，当惯性测量组件运用在振动以及冲击环境中，外部对惯性测量组件造成的振动以及冲击，通过弹性环107的隔振作用，大大减低对质量块110上的传感器111的振动以及冲击影响，从而，惯性测量组件则不需要在外部(如外壳的外部)设置隔振结构，便于用户使用及安装，使得惯性测量组件可以满足各种运用环境，如弹载安装等等，并且，惯性测量组件在振动及冲击环境下，可以保持足够的测量精度；内隔振结构可以根据不同的振动环境，通过结构的组合，满足不同环境的隔振需求。

本实施例中，环形悬挂式内隔振的惯性测量组件可以包括一层上述的内隔振结构，这样，可以适用于质量较轻的传感器，以及适用于振动及冲击环境较为简单或单一的情况。

或者，作为其他实施例，环形悬挂式内隔振的惯性测量组件包括多层上述的内隔振结构，多层内隔振结构呈自上而下堆叠状结构布置，这样，多层内隔振结构也形成整体式结构，并且，通过对多层内隔振结构中的弹性环107的不同组合，可以应对各种不同振动或冲击环境，且适用于质量较大的传感器，能承受振动强度较大的使用环境。

针对多层内隔振结构的情况，可以将各内隔振结构的弹性环107设置为不同形状进行组合，或者，弹性环107采用不同材料制成，再进行组合，从而达到不同的隔振要求；一般情况下，内隔振结构最多为两层。

作为优选的实施例，本实施例中，弹性环107的上端面及下端面分别形成有环形槽1071，环形槽1071环绕弹性环107布置，并且，由于多个弹性环107呈上下堆叠状布置，这样，相邻的弹性环107之间的环形槽1071则围合形成封闭的环形腔。

通过设置上述环形腔的大小，或者环形腔中冲入气体，可以是各种各样的气体，当然，以惰性气体为优选；或者，可以在环形腔内填充惯性环，该惯性环环绕环形腔布置，这样，通过环形腔形状大小，或者冲入惰性气体，或者填充惯性环115等，则可改变整个内隔振结构的隔振特性。

另外，惯性环115的材料可以多样化，可以采用不同密度的材料来制作，例如密度最大的钨到铝合金等等。

本实施例中，弹性环107的环形槽1071的槽口朝上或朝下布置，当然，根据实际需要，也可以朝向内侧或外侧布置，这样，环形槽1071也可以形成封闭的环形腔等。弹性环107的环形槽1071的槽口方向也可以通过别的组合方式来调整隔振特性，弹性环107可以两个方向使用，外环体104等无论在什么方向上都是可以互换安装的，内环体108也是同样能在两个方向上安装传感器。

在内隔振结构中，弹性环107与外环体104及内环体108之间通过硫化工艺形成一体，并且，通过在外环体104及内环体108的表面上镀铜处理，可以使得弹性环107与外环体104及内环体108的连接处更加稳固，也就是界面结合强度较好。或者，外环体104及内环体108可以直接采用铜材料制成也可以，这样，则可以不需要镀铜处理。

或者，弹性环107、外环体104及内环体108之间也可以通过分别制造加工，再组装形成在一起，例如，弹性环107也可以通过粘结方式粘设在外环体104及内环体108之间，或者，也可以通过外环体104及内环体108之间夹紧弹性环107的边缘来形成完整的整体，例如螺丝锁紧，或者其他卡扣结构夹紧等等。

弹性环107可以是整体连续状的环形，也可以采用间断的或者是有孔的环形。弹性环107的材料采用合成橡胶。通过不同性能的合成橡胶达到不同的隔振特性。外环体104和内环体108可以是由金属、塑胶类、或者树脂基复合材料来制作。

为了使得弹性环107可以分别与外环体104以及内环体108稳固连接，避免弹性环107在变形过程中，与外环体104及内环体108之间出现脱离现象。本实施例中，外环体104的内侧壁设有外环槽1042，该外环槽1042环绕外环体104的圆周布置；内环体108的外侧壁设有内环槽，该内环槽环绕内环体108的圆周布置，且弹性环107分别嵌入在外环体104的外环槽1042及内环体108的内环槽中。

更进一步地，在内环槽及外环槽1042中分别凸设有凸起结构，这样，通过凸起结构的布置，可以使得内环槽及外环槽1042的内部形成起伏状，便于弹性环107与外环体104及内环体108之间的连接。

另外，本实施例中，内环体108的厚度小于外环体104的厚度，这样，当质量块110连接与内环体108连接后，有利于弹性环107的隔振作用；并且，沿着外环体104至内环体108的延伸方向，内环体108的厚度逐步减小布置，也就是说，沿着外环体104至内环体108的延伸方向，内环体108的上端面及下端面分别朝下倾斜布置，这样，可以有利于弹性环107的隔振效果。

具体地，本实施例中弹性环107通过整体硫化工艺或胶粘工艺与外环体104及内环体108连接；或者，作为其它实施例，也可以通过其它工艺等，使得弹性环107分别与外环体104及内环体108连接。

本实施例中，外环体104及内环体108分别呈圆环状，当然，设置在外环体104与内环体108之间的弹性环107也呈圆环状，这样，对于圆环结构而言，可以有利于弹性环107在空间各个方向的隔振效果。或者，外环体104、弹性环107及内环体108也可以呈其它多边形状，如四边形等等，可以是正多边形状，也可以非正多边形状，具体可视实际需要而定。

并且，内环体108的内侧壁朝内延伸有多个内凸耳，该多个内凸耳相间隔且环绕内环体108的圆周布置，这样，利用多个内凸耳与质量块110进行连接，使得质量块110在内环体108的包围区域中呈悬空状态，有利于弹性环107的隔振效果。

本实施例中，外环体104的外侧壁朝外延伸有多个外凸耳1041，该多个外凸耳1041相间隔且环绕外环体104布置，由于外环体104与外壳固定连接，这样，利用外环体104的多个外凸耳1041与外部的设备连接，则可以将惯性测量组件与外部设备连接，通过外环体104设置外凸耳1041，则可以避免在外壳上设置其它连接结构，简化该惯性测量组件的结构，且外部的振动以及冲击可以之间传递至外环体104，进而直接通过弹性环107的隔振作用，大大提高隔振效果。

另外，本实施例中的外环体104的外凸耳1041与内环体108的内凸耳之间呈错位布置，也就是外凸耳1041与内凸耳在径向方向不对齐。

本实施例中，外壳包括上壳101、中壳103以及下壳105，其中，中壳103中设有通腔1031，该通腔1031贯穿中壳103的上端及下端，在中壳103的上端形成上端开口，在中壳103的下端形成下端开口，上壳101封盖在中壳103的上端开口上，下壳105中具有上端开口的凹腔1051。上述的内隔振结构形成在中壳103的下端与下壳105之间，内隔振结构的外环体104形成在中壳103的下端与下壳105之间，且分别与中壳103及下壳105连接。

当然，当外环体104与中壳103及下壳105连接后，外环体104的外凸耳1041则延伸至中壳103及下壳105的外部，从而便于该外凸耳1041与外部设备的连接。

本实施例中，中壳103的内侧壁设有多个沿中壳103轴向延伸布置的第一垂直肋条1032，多个第一垂直肋条1032相间隔环绕状布置，上壳101封盖在中壳103的上端开口，且通过螺栓等紧固件与第一垂直肋条1032的上端连接，这样，则使得上壳101稳固连接在中壳103上。

在中壳103的内侧壁朝内凸设有多个阶梯台1033，该多个阶梯台1033相间呈环绕状布置，并且，惯性测量组件包括信号处理电路板106，该信号处理电路板106位于中壳103的通腔1031中，且抵接在阶梯台1033上，通过螺栓等紧固件将信号处理电路板106与阶梯台1033连接。

本实施例中，下壳105的内侧壁设有多个沿下壳105轴向延伸布置的第二垂直肋条1052，该多个第二垂直肋条1052与多个第一垂直肋条1032对齐布置，这样，当外环体104位于中壳103及下壳105之间后，通过螺栓等紧固件分别穿设在第二垂直肋条1052、外环体104以及第一垂直肋条1032的下端，使得外环体104分别与中壳103及下壳105连接。

在上壳101上设有输出接头102，该输出接头102与信号处理电路板106电性连接，通过与外部的数据线连接，可以实现惯性测量组件的测量数据的输出。

本实施例中，质量块110呈立方体状，上述的传感器111设置在质量块110的外表面上，并且，质量块110的尺寸大小由上述的信号处理电路板106的大小决定。传感器111包括陀螺仪以及加速度传感器，该陀螺仪以及加速度传感器分别贴设在质量块110不同的表面上。

质量块110形成在内环体108的包围区域中，且上端延伸到中壳103的通腔1031中，下端延伸到下壳105的凹腔1051中。

本实施例中，上壳101、中壳103以及下壳105分别呈圆柱状，这样，针对弹载安装为例，使得该惯性测量组件可以运用在弹载安装的特殊运用场合。

或者，作为其它实施例，根据惯性测量组件不同的运用场合，惯性测量组件的上壳101、中壳103以及下壳105也可以分别设置为其它的形状，并不仅限制于本实施例中的圆柱状。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，包括外壳、质量块、传感器以及内隔振结构，所述传感器连接在质量块的表面上，所述内隔振结构包括外环体、弹性环以及内环体，所述外环体与所述外壳固定连接，所述内环体置于所述外环体的包围区域内，且所述外环体的内侧壁与内环体的外侧壁之间形成有环形区域，所述弹性环置于所述环形区域中，且悬空布置，所述弹性环分别与所述外环体及内环体连接；所述质量块置于所述内环体的包围区域内，且连接于所述内环体；所述环形悬挂式内隔振的惯性测量组件包括多层所述内隔振结构，多层所述内隔振结构呈自上而下堆叠状结构布置；所述弹性环的上端面及下端面分别形成有环形槽，所述环形槽环绕所述弹性环布置，且相邻的所述弹性环之间的环形槽围合形成封闭的环形腔。

2.如权利要求1所述的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，所述环形腔内填充有气体。

3.如权利要求1所述的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，所述环形腔内填充有用于改变所述弹性环隔振特性的惯性环，所述惯性环环绕所述环形腔布置。

4.如权利要求1至3任一项所述的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，所述弹性环与所述外环体及内环体之间通过硫化工艺形成一体；或所述弹性环、外环体及内环体分别制造成型，并组装形成一体。

5.如权利要求1至3任一项所述的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，所述外环体的内侧壁设有外环槽，所述外环槽环绕所述外环体的圆周布置；所述内环体的外侧壁设有内环槽，所述内环槽环绕所述内环的圆周布置；所述弹性环分别嵌入于所述外环槽及内环槽中。

6.如权利要求1至3任一项所述的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，所述外环体及内环体分别呈圆环状或多边形状。

7.如权利要求1至3任一项所述的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，所述外环体的外侧壁朝外延伸有多个外凸耳，多个所述外凸耳相间隔布置，且环绕所述外环体的圆周布置。

8.如权利要求7所述的环形悬挂式内隔振的惯性测量组件，其特征在于，所述外壳包括上壳、中壳以及下壳，所述中壳中具有贯穿所述中壳上下端的通腔，所述中壳的上端形成有上端开口，所述中壳的下端形成有下端开口，所述上壳封盖于所述中壳的上端开口，所述外环体置于所述中壳的下端与下壳的上端之间，且所述外环体的多个外凸耳延伸在所述中壳及下壳外。