CN107532640B - 具有旋转传感器装置的球接头组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作地连接第一部件和第二部件并且允许围绕旋转轴线(R‑R)的往复运动的接头组(1)。接头组(1)包括：i)销(10)，具有第一端部(11)和第二球形端部(12)；ii)旋转装置，包括中央主体(21)，其中适配有且整体地连接第二球形端部(12)，并且旋转装置包括旋转器件(25)，适合于允许所述中央主体(21)自由旋转；iii)旋转传感器装置，包括检测元件，所述检测元件适合于检测所述中央主体(21)的旋转角度；iv)外壳主体(50)，能固定到所述第二部件，并且适合于容纳旋转装置和旋转传感器装置，使得销(10)的第一端部(11)突出以接合第一部件。

Description

具有旋转传感器装置的球接头组件
技术领域
本发明涉及一种接头组，以及包括所述接头组的用于农业用途车辆的单悬吊车轮转向系统。
背景技术
在力学中，并且通常在机械相互作用中，早已知道运动的变换系统，其中运动从线性运动转换成旋转运动；在各种解决方案中有连杆-曲柄系统，或具有控制轴的旋转的千斤顶。
然而，通常由于几何或机械问题而包含在相互接合中的部件在单个轴线上不具有有限的运动；事实上，各种部件之间的相互接合通过使用球形接头实现，其通过限定允许相对于其球形端部在三个轴线上的旋转运动。
使用球形接头的主要缺点是：不允许简单有效地评估和检测围绕接头轴线的旋转和旋转角度。
发明内容
本发明的目的是提供有可能检测接头的主要旋转角度的接头组，即其中克服了现有技术典型的上述缺陷的接头组。
这样的目的通过根据本申请的接头组来实现；这样的目的也可在例如根据本申请的车辆的单悬吊车轮转向系统中实现。具体实施方式中描述了另外的优选的实施例。
附图说明
根据本发明的接头组的特征和优点将从下面根据附图的通过非限制性示例给出的描述显而易见，在附图中：
图1示出了根据优选的实施例的本发明的接头组的侧视图；
图1a示出了沿着横截面V-V的图1中的接头组的横截面视图；
图1b是从图1中的接头组的上方的视图；
图2示出了图1中的接头组的单独部件的透视图；
图3示出了包括上述附图中所示的接头组的单悬吊车轮转向系统的透视图。
具体实施方式
参考附图，附图标记1全部表示根据优选的实施例的整体的接头组。
优选地，接头组适合于操作地连接第一部件和第二部件。具体地，接头组1适合于允许第一部件相对于第二部件的移动，其中，所述运动是旋转型的，优选地围绕旋转轴线R-R。因此，借助于接头组1，第一部件适合于相对于第二部件旋转和/或反之亦然。
应当注意，本发明不限于连接到接头组1和从接头组1连接的部件的类型。根据下面给出的描述，接头组1可附接到的任何部件适合于通过该结头组操作地连接到另一个部件。例如，在一个实施例中，接头组1以这样的方式操作地连接到千斤顶和轴，使得千斤顶的运动导致所述轴的旋转运动。
在优选的实施例中，根据本发明的接头组1应用于农业用途车辆，例如拖拉机。优选地，它应用于拖拉机的单悬吊车轮转向系统100，即车轮组件或轮胎的旋转的支撑控制系统。优选地，单悬吊车轮转向系统100在用于农业用途的车辆的前部处。优选地，单悬吊车轮转向系统100是驱动车轮。
根据优选的实施例，系统100包括用于车轮组的车轮支架150以及用于车轮组的支撑和缓冲的至少一个悬臂151。因此，根据下面的描述，接头组1因此适合于将所述车轮支架150操作地连接到悬臂151，即分别由接头组1操作地连接的第一部件和第二部件。
优选地，接头组1包括在第一端部11和第二球形端部12之间沿枢转轴线P-P延伸的销10。
优选地，根据下面的描述，接合组1包括可固定到第二部件并适合于容纳球形端部12的外壳主体50。在优选的实施例中，外壳主体50至少设置有固定壁505，第二部件适合于例如借助于螺纹件螺栓固定在固定壁505上。
根据优选的实施例，相反，第一端部11适合于固定到第一部件。
根据优选的实施例，第一端部11可固定到第一部件，例如通过螺纹连接到第一部件。优选地，第一端部11包括螺纹腔体111，特殊的锁定螺纹件161可旋拧在该螺纹腔体中。
优选地，接头组1包括例如借助于螺纹耦接整体地连接到第一端部11的凸缘元件55，凸缘元件55例如装配在借助于特殊的锁定螺纹件161固定的所述第一端部11上。所述凸缘元件55包括组装表面555，第一部件适合于固定到组件表面555。
根据优选的实施例，接头组1优选地包括旋转装置和旋转器件25，旋转装置包括中央主体21，在中央主体中装配有并且整体地连接销10的第二球形端部12，该旋转器件适合于允许中央主体21围绕旋转轴线R-R的自由旋转。
换句话说，外壳主体50包括优选为轴向对称的外壳腔体，外壳腔体沿着旋转轴线R-R延伸。以这种方式，连接组1整体上基本上包含在外壳腔体中；事实上，只有销10的一部分延伸到外壳腔体的外面，具体为第一端部11。
优选地，中央主体21包括由外壳壁210'限定的球外壳210，第二球形端部12接收在其中。
根据优选的实施例，第二球形端部12借助于横向销121连接到中央主体21，横向销121沿着垂直于旋转轴线R-R并且从第二球形端部12的中心C经过的横向轴线YY延伸。销121接合所述外壳壁210'，使得销10围绕所述横向轴线Y-Y自由旋转。换句话说，销121防止第二球形端部12在所有自由度中围绕中心C自由旋转。
根据优选的实施例，中央主体21具有相对于旋转轴线R-R径向相对的两个销槽215。优选地，销槽215在外壳壁210'上制成，并且平行于旋转轴线R-R延伸。横向销121的端部容纳在所述销槽215中，自由移动。
换句话说，两个销槽215允许销121的移动，以便例如恢复第一部件和第二部件之间的相对运动的振动，以及部件之间的任何组装公差。应注意，销121在槽215中的角运动在图1a中由虚线表示。
此外，优选地，中央主体21包括适合于沿着旋转轴线R-R将中心C保持固定的邻接元件212。换句话说，中央主体21在其内部具有邻接元件212，第二球形端部12在邻接元件上作用，自由移动，事实上，邻接元件212具有凹面形状，以允许容纳和支撑第二球形端部12的一部分。优选地，所述凹面部分的曲率具有与第二球形端部12相同的半径；换句话说，其半径等于距第二球形端部12的外壁的中心C的距离。
根据优选的实施例，邻接元件212处于抗摩擦材料中，即具有低摩擦系数，优选地为选自聚合物或具有低摩擦系数或低摩擦力的金属，诸如青铜合金组成的组的材料。
根据优选的实施例，旋转装置25包括一个或多个轴承251，轴承251具有操作地连接到中央主体21的内表面251'和操作地连接到部件的外表面251”，旋转装置容纳在该部件中。
在优选的实施例中，旋转装置25包括两个锥形的滚子轴承251，滚子轴承251以这样的方式布置，使得锥体的可用角度相对并且面向接头组1的中心，其中，优选地放置第二球形端部12。然而，其中旋转装置25包括一个或多个球或滑动轴承的实施例是已知的。
换句话说，旋转装置25适合于管理轴向载荷和径向载荷。
根据优选的实施例，中央主体21由两个主要部分组成。
优选地，中央主体21包括适合于沿着旋转轴线(R-R)彼此接合的第一部分21a和第二部分21b，以便限定球外壳210。换句话说，例如通过旋拧到彼此，第一部分21a和第二部分21b适于沿着竖直方向彼此接合。优选地，第一部分21a和第二部分21b径向带凸缘，以便将旋转装置25夹在相应凸缘之间。
根据优选的实施例，接头组还包括适合于检测中央主体21围绕所述旋转轴线R-R的旋转角度的旋转传感器装置；换句话说，旋转传感器装置适合于检测第二部件的旋转角度。
根据各种实施例，旋转传感器装置固定到外壳主体50。
优选地，旋转传感器装置包括定位在旋转轴线R-R上的检测元件。
在优选的实施例中，旋转传感器装置包括用于将旋转传感器装置固定到外壳主体50的凸缘。
优选地，凸缘沿着旋转轴线R-R具有检测孔，检测元件插入穿过检测孔以与中央主体21接合。
在优选的实施例中，检测元件与第二部分21b接合。
优选地，凸缘沿着旋转轴线R-R具有用于容纳检测元件的底座，其中，所述底座与检测孔连通。
根据优选的实施例，检测元件适合于检测围绕中央主体21的旋转轴线R-R的旋转角度，所述旋转角度从零位置开始，多至±90°，优选地多至±60°。
因此，根据配置的类型，检测元件适合于检测例如由销10通过销121引起的中央主体21相对于凸缘的旋转。相反地，在其他实施例中，中央主体21借助于销钉121通过销10保持在固定位置，并且它是外壳主体50，因此固定到外壳主体的凸缘被旋转：检测元件适合于检测中央主体21相对于这些的相对旋转。
在优选的实施例中，旋转传感器装置还包括重新对准套筒300，重新对准套筒300适合于恢复例如与组装公差相关的传感器相对于旋转轴线R-R的任何不对准。换句话说，检测元件适合于检测套筒300的由固定到套筒的主体21引起的相对运动。
在优选的实施例中，重新对准套筒300由弹性屈服材料，例如聚合物橡胶材料制成。
创新地，本发明的接头组使得有可能实现本发明的预期目的，即提供两个操作连接的部件之间的相对旋转角度的精确检测。
有利地，接头组适合于执行围绕旋转轴线的旋转角度的检测，继续确保在这些实施例中所需的三个自由度的耦接。
此外，有利地，相对于中央主体获取的实时检测总是可靠和正确的，而不是与旋转接头的运动状态有关。
另外的优点是具有耦接组，其中，三个运动轴线彼此隔离，因此围绕它们的旋转是可有效测量的。因此，有利地，围绕一个轴线的运动不影响围绕其它轴线的运动。
另外的优点在于以下事实：接头组是刚性和坚固的，并且因此适合于在恶劣和苛刻的环境中使用，诸如与机械应用有关的环境。
此外，有利地，接头组不是特别麻烦，并且可装配到多个相互不同的部件。
有利地，接头组适合于应用于各种机械应用，诸如单悬吊车轮转向系统上。
此外，接头组有利地适用于各种机械应用，其中，两个通用部件必须放置在操作地连接到彼此的相对旋转运动中，换句话说，接合组适合于代替球接头的使用，继续确保三个自由度；有利地，接头组也适用于连杆-曲柄系统，或适用于将千斤顶接合到旋转轴。
显然，本领域技术人员可以对接头组进行修改，以便满足所有包含在由所附权利要求限定的保护范围内的所有要求。

Claims (15)

1.一种接头组(1)，适合于操作地连接第一部件和第二部件，以允许所述第一部件或所述第二部件围绕旋转轴线(R-R)的往复旋转运动，并且所述接头组包括：
i)销(10)，在第一端部(11)和第二球形端部(12)之间沿枢转轴线(P-P)延伸；
ii)旋转装置，包括：中央主体(21)，在所述中央主体中适配且整体地连接所述销(10)的所述第二球形端部(12)；以及旋转器件(25)，适合于允许所述中央主体(21)围绕所述旋转轴线(R-R)自由旋转；
iii)旋转传感器装置，包括检测元件，所述检测元件定位在所述旋转轴线(R-R)上，并且适合于检测所述中央主体(21)围绕所述旋转轴线(R-R)的旋转角度；
iv)外壳主体(50)，能固定到所述第二部件并适合于容纳所述旋转装置和所述旋转传感器装置，其中，所述销(10)的所述第一端部(11)从所述外壳主体(50)突出以接合所述第一部件。
2.根据权利要求1所述的接头组(1)，其中，所述中央主体(21)包括由外壳壁(210')限定的球外壳(210)，其中，所述第二球形端部(12)借助于横向销(121)连接到所述中央主体(21)，所述横向销沿垂直于所述旋转轴线(R-R)并从所述第二球形端部(12)的中心(C)经过的横向轴线(Y-Y)延伸，以与所述外壳壁(210')接合，使得所述销(10)围绕所述横向轴线(Y-Y)自由转动。
3.根据权利要求2所述的接头组(1)，其中，所述中央主体(21)在所述外壳壁(210')上具有相对于所述旋转轴线(R-R)径向相对的两个销槽(215)，这两个销槽平行于所述旋转轴线(R-R)延伸，所述横向销(121)的端部容纳在这两个销槽中并自由移动。
4.根据权利要求2或3所述的接头组(1)，其中，所述中央主体(21)包括邻接元件(212)，所述邻接元件适合于沿着所述旋转轴线(R-R)将所述中心(C)保持固定。
5.根据权利要求1或2所述的接头组(1)，其中，所述旋转器件(25)包括一个或多个轴承(251)，该一个或多个轴承具有操作地连接到所述中央主体(21)的内表面(251')，以及操作地连接到所述外壳主体(50)的外表面(251”)。
6.根据权利要求1或2所述的接头组(1)，其中，所述中央主体(21)包括适合于沿着所述旋转轴线(R-R)彼此接合的第一部分(21a)和上部的第二部分(21b)，以便限定球外壳(210)。
7.根据权利要求6所述的接头组(1)，其中，所述旋转传感器装置包括用于固定所述旋转传感器装置的凸缘，其中，所述凸缘沿着所述旋转轴线(R-R)具有检测孔，所述检测元件插入穿过所述检测孔，以与所述中央主体(21)接合。
8.根据权利要求7所述接头组(1)，其中，所述凸缘沿着所述旋转轴线(R-R)具有用于容纳所述检测元件的底座，其中，所述底座与所述检测孔连通。
9.根据权利要求7或8所述的接头组(1)，其中，所述检测元件适于检测所述中央主体围绕所述旋转轴线(R-R)从零位置开始至±90o的旋转角度。
10.根据权利要求7或8所述的接头组(1)，其中，所述外壳主体(50)沿着所述旋转轴线(R-R)具有轴对称的腔体。
11.根据权利要求10所述的接头组(1)，其中，所述凸缘和所述旋转器件(25)适合于将所述中央主体(21)和所述销(10)支撑在所述外壳主体(50)上。
12.根据权利要求1或2所述的接头组(1)，包括凸缘元件(55)，该凸缘元件整体地连接到所述销(10)的所述第一端部(11)，该凸缘元件适于固定到所述第一部件。
13.根据权利要求7所述的接头组(1)，其中，所述检测元件与所述第二部分(21b)接合。
14.根据权利要求9所述的接头组(1)，其中，所述检测元件适于检测所述中央主体围绕所述旋转轴线(R-R)从零位置开始至±60o的旋转角度。
15.一种单悬吊车轮转向系统(100)，包括车轮支架(150)、悬臂(151)，以及根据前述权利要求中任一项所述的接头组(1)，所述接头组将所述车轮支架(150)连接到所述悬臂(151)。
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