CN113483711B - 一种柔性耦联机构及具有该机构的位移传感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柔性耦联机构及具有该机构的位移传感装置。所述柔性耦联机构包括柔性轴承部和插入所述柔性轴承部中的连接轴；所述柔性轴承部包括夹爪部，所述夹爪部由多个夹爪组成，夹爪包括固定端和自由端，多个夹爪的自由端共同围成一个可供所述连接轴穿插的通道，该通道用以支撑和限位所述连接轴；所述位移传感装置，包括连杆、摆臂和角度传感器，所述连杆的一端通过柔性耦联机构与被测组件连接，所述连杆的另一端通过柔性耦联机构与所述摆臂的一端连接，所述摆臂的另一端连接在所述角度传感器上。本发明的柔性耦联机构及位移传感装置具有成本低、加工容易、易成型、强度高和自润滑的有益效果。

Description

一种柔性耦联机构及具有该机构的位移传感装置
技术领域
本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种用于检测机动车组件位移的柔性耦联机构及具有该机构的位移传感装置。
背景技术
已知的用于检测机动车的组件的位移的位移传感装置包括角度传感器，所述角度传感器通过摆臂和连杆一端的铰接机构进行铰接，连杆另一端还与机动车的组件连接。所述组件例如是机动车底盘控制臂等。通常，所述摆臂在此通过铰接件、例如利用固定在摆臂上的球头和固定在连杆上的球形座与所述连杆连接。所述连杆将机动车的组件的、例如底盘控制臂的上下线性的运动转换成在角度传感器的摆臂上的旋转运动。
机动车行驶过程中，由于底盘控制臂不仅在垂直方向上上下跳动，同时在水平前进方向上前后摆动。因此，铰接件采用球铰接可同时满足上下跳动和前后摆动的要求。但目前的球铰接设计，还存在一些缺点。球头压入连杆，要求连杆采用弹性高的TPC(ThermoPlastic Composites，热塑基复合材料)软胶注塑成型，成本较高；球形座与球头之间需要润滑脂润滑；连杆球形座处强制脱模，因此注塑尺寸难控制，模具成本高；连杆采用TPC软胶，导致连杆刚度低，影响传感器输出信号精度。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的不足，提供一种成本低、加工容易、易成型、强度高的柔性耦联机构及具有该机构的位移传感装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种柔性耦联机构，用于连接两个相对旋转的部件，所述柔性耦联机构包括柔性轴承部和插入所述柔性轴承部中的连接轴；所述柔性轴承部包括夹爪部，所述夹爪部由多个夹爪组成，夹爪包括固定端和自由端，多个夹爪的自由端共同围成一个可供所述连接轴穿插的通道，该通道用以支撑和限位所述连接轴。
优选地，所述多个夹爪相互均匀间隔地布置。
优选地，所述柔性轴承部还包括环形本体部，所述多个夹爪的固定端固接在所述环形本体部的轴向端面上。
优选地，所述多个夹爪从其固定端向所述环形本体部的中心线附近延伸弯曲并形成所述自由端。
优选地，所述多个夹爪从固定端向自由端的延伸路径整体上呈U型或近似U型。
优选地，所述多个夹爪的自由端能够在所述连接轴穿插时产生可恢复的弹性形变，当所述连接轴穿插压入所述柔性轴承部时，所述柔性轴承部的多个夹爪向外分开，所述连接轴入位后，所述多个夹爪回位。
优选地，所述多个夹爪的自由端与所述连接轴配合的外表面呈弧形形状。
优选地，所述连接轴上与所述多个夹爪的自由端的配合表面形成有凹部，该凹部由曲线回转面设计形成。
优选地，所述凹部由双曲线回转面设计形成。
优选地，所述连接轴的一端形成为弧形端部。
优选地，所述弧形端部表面为抛物线回转面。
为实现上述目的，本发明还提供一种位移传感装置，包括连杆、摆臂和角度传感器，所述连杆的一端通过第一耦联机构与被测组件连接，所述连杆的另一端通过第二耦联机构与所述摆臂的一端连接，所述摆臂的另一端连接在所述角度传感器上，所述第一耦联机构和/或第二耦联机构为如前述所述的柔性耦联机构。
优选地，所述柔性轴承部和所述连接轴二者中之一固定在所述连杆上，二者中另一固定在所述被测组件或摆臂上。
优选地，所述柔性轴承部具有环形本体部，所述环形本体部固接在所述连杆的端部。
优选地，所述连杆的两端分别设置相同结构的所述柔性轴承部。
优选地，所述连杆和所述柔性轴承部优选采用一体成型的方式形成。
优选地，所述连接轴、柔性轴承部及连杆的材料为玻纤增强树脂PA66-GF30。
优选地，所述被测组件为机动车底盘、车身、前照灯和/或机动车车桥。
与现有技术相比，本发明提供的柔性耦联机构及具有该机构的位移传感装置，采用具有独特的柔性轴承结构设计，使得在制造过程中，尤其是注塑成型过程中，成型工艺更加简便易控制，且成本较低；并且，连接轴、柔性轴承部及连杆的材料可采用玻纤增强树脂制造，使得各部件之间具有自润滑效果，而不需额外添加润滑脂；位置传感装置的连杆、摆臂等部件刚度较高，位移传动精度较高。本发明位置传感装置可以同时满足机动车组件的上下跳动和前后摆动的使用需求。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的具有角度传感器的位移传感装置示意图；
图2是本发明较佳实施例的柔性耦联机构组装示意图；
图3是本发明较佳实施例的柔性耦联机构拆解示意图；
图4是图3中柔性轴承部和连杆的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和较佳实施方式对本发明方案作进一步说明。
在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。此外，本文件中如出现表示方向的词汇，如上下左右、上侧、下侧等，仅是为了表述方便而根据当前附图中部件相对位置进行表述，不应理解为对保护范围的限制。
图1是本发明较佳实施例的具有角度传感器13的位移传感装置10示意图。参见图1，所述位移传感装置10包括连杆11、摆臂12和角度传感器13。所述连杆11的一端通过第一耦联机构21与机动车底盘控制臂组件14连接，所述连杆11的另一端通过第二耦联机构22与摆臂12的一端连接，摆臂12的另一端连接在角度传感器13上。所述第一、第二耦联机构21、22分别包括柔性耦联机构20(如图2所示)。当机动车底盘发生移位时，底盘控制臂组件14通过第一耦联机构21带动连杆11产生位移，连杆11通过第二耦联机构22带动摆臂12摆动，进而将连杆11的位移转换成摆臂12旋转的角度，角度传感器13通过测量摆臂12的旋转角度，进而测量出机动车底盘发生的位移大小。
图2是本发明较佳实施例的柔性耦联机构使用状态示意图。参见图2，所述柔性耦联机构20包括柔性轴承部201和插入所述柔性轴承部201中的连接轴202。柔性轴承部201固定在连杆11上，连接轴202固定在机动车底盘控制臂组件或摆臂(图中未示出)上。
图3是本发明较佳实施例的柔性耦联机构拆解示意图，图4是图3中柔性轴承部和连杆的剖视图。参见图2和图3，柔性轴承部201包括环形本体部2011和夹爪部2012。环形本体部2011固接在连杆11的端部。参见图4，夹爪部2012由多个夹爪2013组成，夹爪2013包括固定端2014和自由端2015，夹爪2013的固定端2014固接在环形本体部2011的轴向端面上，夹爪2013从该固定端2014向环形本体部2011的中心线附近延伸弯曲并形成自由端2015，该夹爪2013从固定端2014向自由端2015的延伸路径整体上呈U型或近似U型。多个夹爪2013的自由端2015在夹爪部2012的中心位置处共同围成一个可供连接轴202穿插的通道，该通道用以支撑和限位插入其中的连接轴202，且多个夹爪2013的自由端2015能够在连接轴202穿插时产生可恢复的弹性形变。当连接轴202穿插压入柔性轴承部201时，柔性轴承部201的多个夹爪2013在连接轴202的推压下向外侧分开，待连接轴202入位后，多个夹爪2013回位，夹住连接轴202。
进一步地，参见图2和图4，夹爪2013的自由端2015与连接轴202配合的外表面呈弧形形状，以便与连接轴202较好地配合。
参见图2、图3和图4，连接轴202上与所述柔性轴承部201上夹爪自由端2015的配合表面形成有凹部2021，该凹部2021由曲线回转面设计形成，优选地由双曲线回转面设计形成。该凹部2021的曲线形状能够与夹爪自由端2015的外表面弧形形状较好的配合连接。在柔性耦联机构20的实际使用过程中，当连接轴202绕柔性轴承部201的轴向中心线转动时，柔性轴承部201的夹爪2013形状不发生变化；当连接轴202在垂直于柔性轴承部201的轴向方向摆动时，柔性轴承部201的夹爪2013发生弹性形变；当连接轴202回到轴向中心线位置时，柔性轴承部201的夹爪2013恢复形状。参见图3，所述连接轴202的一端形成为弧形端部2022，优选为由抛物线回转面形成的弧形端部2022。通过弧形端部2022的设计，减小了连接轴202的插入阻力以便于连接轴202顺利的插入柔性轴承部201上由多个夹爪围成的通道中。
进一步地，参见图3，连杆11的两端分别设置相同结构的柔性轴承部201，优选两端的连接轴承部201朝向相反方向布置。连杆11和柔性轴承部201优选采用一体成型的方式形成；连接轴202、柔性轴承部201及连杆11的材料优选为玻纤增强树脂PA66-GF30，使得柔性耦联机构20具有自润滑性，无需额外添加润滑脂，强度高、成本低。可以理解的是，除了上述实施例，在其它实施例中还可采用其它方式，例如：连杆11可以仅仅一端设置柔性轴承部201，而另一端设置其它连接结构；连杆11和柔性轴承部201可以采用非一体成型的方式固接等。
可以理解，在上述实施例中，柔性耦联机构20的柔性轴承部201固定在连杆11上，连接轴202固定在待测组件或摆臂上，而在其它实施例中，柔性轴承部201和连接轴202二者的相对固定位置也可互换，例如连杆11上固定连接轴202，柔性轴承部201固定在摆臂或者待测组件上。
可以理解，本实施例中，夹爪部2012的多个夹爪2013优选位于环形本体部2011的轴向同侧端面上，在另一实施例中，多个夹爪2013也可位于环形本体部2011的轴向相反侧的端面上。优选地，多个夹爪2013相互均匀间隔地布置在环形本体部2011的轴向端面上；优选地，多个夹爪2013具体为8个。
可以理解，在上述实施例中，所述连杆11与机动车底盘控制臂组件14连接以检测底盘的位移，在另一实施例中，连杆11同样还可以与车身、前照灯或机动车车桥等机动车组件连接，以检测所述机动车组件的位移。当机动车组件上下跳动和前后摆动时，连接轴与柔性轴承部同时发生绕轴转动和绕中心摆动，柔性轴承部的夹爪的弹性变形可以满足同时满足转动和摆动的需要。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种柔性耦联机构，用于连接两个相对旋转的部件，其特征在于，所述柔性耦联机构包括柔性轴承部和插入所述柔性轴承部中的连接轴；所述柔性轴承部包括夹爪部，所述夹爪部由多个夹爪组成，夹爪包括固定端和自由端，多个夹爪的自由端共同围成一个可供所述连接轴穿插的通道，该通道用以支撑和限位所述连接轴；所述柔性轴承部还包括环形本体部，所述多个夹爪的固定端固接在所述环形本体部的轴向端面上，所述多个夹爪从其固定端向所述环形本体部的中心线附近延伸弯曲并形成所述自由端，所述连接轴上与所述多个夹爪的自由端的配合表面形成有凹部。
2.如权利要求1所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述多个夹爪相互均匀间隔地布置。
3.如权利要求1所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述多个夹爪从固定端向自由端的延伸路径整体上呈U型或近似U型。
4.如权利要求1-3任一项所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述多个夹爪的自由端能够在所述连接轴穿插时产生可恢复的弹性形变，当所述连接轴穿插压入所述柔性轴承部时，所述柔性轴承部的多个夹爪向外分开，所述连接轴入位后，所述多个夹爪回位。
5.如权利要求1-3任一项所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述多个夹爪的自由端与所述连接轴配合的外表面呈弧形形状。
6.如权利要求5所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述凹部由曲线回转面设计形成。
7.如权利要求6所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述凹部由双曲线回转面设计形成。
8.如权利要求6所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述连接轴的一端形成为弧形端部。
9.如权利要求8所述的柔性耦联机构，其特征在于，所述弧形端部表面为抛物线回转面。
10.一种位移传感装置，包括连杆、摆臂和角度传感器，所述连杆的一端通过第一耦联机构与被测组件连接，所述连杆的另一端通过第二耦联机构与所述摆臂的一端连接，所述摆臂的另一端连接在所述角度传感器上，其特征在于，所述第一耦联机构和/或第二耦联机构为如前述权利要求1-9中任一项所述的柔性耦联机构。
11.如权利要求10所述的位移传感装置，其特征在于，所述柔性轴承部和所述连接轴二者之一固定在所述连杆上，二者中另一固定在所述被测组件或摆臂上。
12.如权利要求10所述的位移传感装置，其特征在于，所述柔性轴承部具有环形本体部，所述环形本体部固接在所述连杆的端部。
13.如权利要求10所述的位移传感装置，其特征在于，所述连杆的两端分别设置相同结构的所述柔性轴承部。
14.如权利要求13所述的位移传感装置，其特征在于，所述连杆和所述柔性轴承部采用一体成型的方式形成。
15.如权利要求10所述的位移传感装置，其特征在于，所述连接轴、柔性轴承部及连杆的材料为玻纤增强树脂PA66-GF30。
16.如权利要求10所述的位移传感装置，其特征在于，所述被测组件为机动车底盘、车身、前照灯和/或机动车车桥。
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