JP2018511747A - 回転センサ装置を有するボールジョイント組立体 - Google Patents

Abstract

第１のコンポーネントと第２のコンポーネントを動作可能に接続し、回転軸（Ｒ−Ｒ）の周りの往復回転運動を可能にするためのジョイント群（１）。ジョイント群（１）は、ｉ）第１の端（１１）と第２の球状端（１２）を有するピン（１０）と、ｉｉ）第２の球状端（１２）に合わせられ、一体的に接続された、中心体（２１）と、中心体（２１）の自由な回転を可能にするのに適した回転手段（２５）とを備える回転装置（２０）と、ｉｉｉ）中心体（２１）の回転の角度を検出するのに適している、検出要素（３１）を備える回転センサ装置（３０）と、ｉｖ）第２のコンポーネントに固定可能であり、回転装置（２０）と回転センサ装置（３０）を収容する筐体（５０）とを備え、ピン（１０）の第１の端（１１）は、第１のコンポーネントを係合するように突出している。

Description

[0001] 本発明は、ジョイント群、及び、前記ジョイント群を備える農業利用のための車両の単一サスペンション車輪操舵システムに関する。

[0002] 力学において、及び、一般に、機械的な相互作用では、運動の変換システムは、運動が直線運動から回転運動に変換されるものとして長く知られており、さまざまな解決法の中には、接続ロッド−クランクシステム又はシャフトの回転を制御するジャッキを有するシステムがある。

[0003] しかしながら、相互係合中に含まれるその中のコンポーネントは、しばしば、幾何学的又は機械的問題の結果として、単一の軸上の限定された運動を示さず、実際には、さまざまなコンポーネント間の相互係合は、当然に、３軸中のその球状端に対する回転運動を可能にする、球状ジョイントを使用することによって達成される。

[0004] 球状ジョイントの使用における主な欠点は、回転やジョイントの軸の周りの回転角度を、単純で効果的に評価、検出ができないことである。

[0005] 本発明の目的は、ジョイントの回転の主な角度を検出することが可能なジョイント群、すなわち、先行技術の典型的な上述の欠点が解消されたジョイント群を提供することである。

[0006] このような目的は、請求項１に記載のジョイント群によって達成され、このような目的は、例えば、請求項１３に記載の車両の単一サスペンション車輪操舵システムにおいても達成される。従属請求項は、さらに好ましい実施形態を説明する。

[0007] 本発明に係る、ジョイント群の特徴及び利点は、添付の図に係る非限定的な例として、以下の説明から明らかになるだろう。
図１は、好ましい実施形態に係る、本発明のジョイント群の側面図を示す。 図１ａは、断面Ｖ−Ｖに沿った、図１中のジョイント群の断面図を示す。 図１ｂは、図１中のジョイント群の上方からの図である。 図２は、図１中のジョイント群の別の部分の斜視図を示す。 図３は、前述の図面中に示された、ジョイント群を備える単一サスペンション車輪操舵システムの斜視図を示す。

[0008] 添付の図面を参照すると、参照番号１は、全体として、好ましい実施形態に係るジョイント群を全体的に示している。

[0009] 好ましくは、ジョイント群は、第１のコンポーネントと第２のコンポーネントを動作可能に接続することに適している。特に、ジョイント群１は、第２のコンポーネントに対する第１のコンポーネントの運動を可能にすることに適しており、前記運動は、好ましくは回転軸Ｒ−Ｒの周りの、回転式のものである。したがって、ジョイント群１により、第１コンポーネントが第２のコンポーネントに関連して回転することに適しており、及び／又は逆もまた同じである。

[00010] 本発明は、ジョイント群１に及びジョイント群１から接続されるコンポーネントのタイプに限定されないことに留意すべきである。以下の説明にしたがうと、ジョイント群１が取り付け可能な任意のコンポーネントは、これによって別のコンポーネントに動作可能に接続されることに適している。例えば、一実施形態では、ジャッキの運動が前記シャフトの回転運動を引き起こさせて、ジョイント群１が、ジャッキ及びシャフトに動作可能に接続される。

[00011] 好ましい実施形態では、本発明に係るジョイント群１は、農業のための車両、例えば、トラクタに適用される。好ましくは、ジョイント群１は、トラクタの単一サスペンション車輪操舵システム１００に、すなわち、車輪組み立ての、又は、タイヤの回転の支持及び制御システムに適用される。好ましくは、単一サスペンション車輪操舵システム１００は、農業利用のための車両の前方にある。好ましくは、単一サスペンション車輪操舵システム１００は、駆動輪である。

[00012] 好ましい実施形態にしたがうと、システム１００は、車輪群のための車輪キャリア１５０と、車輪群の支持及び緩衝のための少なくとも１つのサスペンションアーム１５１とを備えている。したがって、以下の説明にしたがうと、ジョイント群１は、前記車輪キャリア１５０をサスペンションアーム１５１に動作可能に接続することに適しており、第１及び第２のコンポーネントは、ジョイント群１によってそれぞれ動作可能に接続される。

[00013] 好ましくは、ジョイント群１は、第１の端１１と第２の球状端１２との間の旋回軸Ｐ−Ｐに沿って伸長するピン１０を備えている。

[00014] 好ましくは、ジョイント群１は、以下の説明にしたがって、第２のコンポーネントに固定可能であり、球状端１２を収容するのに適した筐体５０を備えている。好ましい実施形態では、筐体５０には、例えば、ねじボルトによって第２のコンポーネントが固定されるのに適している、少なくとも１つの固定壁５０５が設けられている。

[00015] 好ましい実施形態にしたがうと、代わりに、第１の端１１は、第１のコンポーネントに固定されるのに適している。

[00016] 好ましい実施形態にしたがうと、第１の端１１は、第１のコンポーネントに固定可能であり、例えば、それにねじ止めされる。好ましくは、第１の端１１は、特別な止めねじ１６１がねじ留め可能である、ねじ切りされた空洞１１１を備えている。

[00017] 好ましくは、ジョイント群１は、例えば、特別な止めねじ１６１によって固定された前記第１の端１１上に合わせられ、例えば、ねじ結合により、第１の端１１に一体的に接続された、フランジ要素５５を備えている。前記フランジ要素５５は、第１のコンポーネントが固定されるのに適した組立体表面５５５を備えている。

[00018] 好ましい実施形態にしたがうと、ジョイント群１は、ピン１０の第２の球状端１２に合わせられ、一体的に接続されている中心体２１と、回転軸Ｒ−Ｒの周りの中心体２１の自由な回転を可能にするのに適した回転手段２５とを備える、回転装置２０を備えている。

[00019] 言い換えると、筐体５０は、好ましくは軸対称であり、回転軸Ｒ−Ｒに沿って伸張する、収容空洞５００を備えている。このように、ジョイント群１は、全体として、収容空洞５００に実質的に含まれ、実際に、ピン１０の一部のみが、前記収容空洞５００、特に、第１の端１１の外側に伸長する。

[00020] 好ましくは、中心体２１は、第２の球状端１２が収容される、収容壁２１０’によって区切られたボール収容部２１０を備えている。

[00021] 好ましい実施形態にしたがうと、第２の球状端１２は、回転軸Ｒ−Ｒと垂直な横軸Ｙ−Ｙに沿って伸張し、第２の球状端１２の中心Ｃから通る、横ピン１２１によって中心体２１に接続される。横ピン１２１は、ピン１０が前記横軸Ｙ−Ｙの周りを自由に回転できるように、前記収容壁２１０’と係合する。言い換えると、横ピン１２１は、第２の球状端１２が、すべての自由度で、中心Ｃの周りを自由に回転することを防ぐ。

[00022] 好ましい実施形態にしたがうと、中心体２１は、回転軸Ｒ−Ｒに対して半径方向に対向した、２つのピンスロット２１５を有している。好ましくは、ピンスロット２１５は、収容壁２１０’上に作られ、回転軸Ｒ−Ｒと平行して伸長する。前記ピンスロット２１５には、横ピン１２１の端が収容され、自由に運動する。

[00023] 言い換えると、２つのピンスロット２１５は、例えば、第１及び第２のコンポーネント間の相対運動の振とうとコンポーネント間の任意の組み立て許容範囲を回復するように、横ピン１２１の運動を可能にする。スロット２１５中のピン１２１の角運動は、図１ａ中に点線によって表されていることに留意すべきである。

[00024] さらに、好ましくは、中心体２１は、中心Ｃを回転軸Ｒ−Ｒに沿って固定するように保つのに適している接合要素２１２を備えている。言い換えると、中心体２１は、その内部に、第２の球状端２１２が作用する接合要素２１２を有しており、実際に、第２の球状端１２の一部分の収容及び支持を可能にするように、凹形状を有している接合要素１２を自由に動かす。好ましくは、前記凹部分の曲率は、第２の球状端１２と同じ半径を有し、言い換えると、その半径は、第２の球状端１２の外壁の中心Ｃからの距離と等しい。

[00025] 好ましい実施形態にしたがうと、接合要素２１２は、減摩材であり、すなわち、低摩擦係数を有し、好ましくは、ブロンズ合金のような、低摩擦係数を有する又は低摩擦の、ポリマー又は金属の群から選択された材料である。

[00026] 好ましい実施形態にしたがうと、回転手段２５は、中心体２１に動作可能に接続されている内表面２５１’と回転装置２０が収容されるコンポーネントに動作可能に接続されている外表面２５１’’を有している、１つ以上のベアリング２５１を備えている。

[00027] 好ましい実施形態では、回転手段２５は、利用可能な円錐の角が対向し、好ましくは第２の球状端１２が配置されているジョイント群１の中心に向くように構成されている、テーパーがなされた２つのローラーベアリング２５１を備えている。しかしながら、回転手段２５が１つ以上のボール又はスライディングベアリングを備える実施形態は既知である。

[00028] 言い換えると、回転手段２５は、軸方向荷重と半径方向荷重の両方を管理するのに適している。

[00029] 好ましい実施形態にしたがうと、中心体２１は２つの主要部分から成っている。

[00030] 好ましくは、中心体２１は、ボール収容部２１０を区切るように、回転軸Ｒ−Ｒに沿って互いに係合するのに適した、第１の部分２１ａと第２の部分２１ｂを備えている。言い換えると、垂直に沿って、第１の部分２１ａと第２の部分２１ｂは、例えば、互いにねじ留めすることにより、互いに係合するように適合している。好ましくは、第１の部分２１ａと第２の部分２１ｂは、それぞれのフランジ間で回転手段２５を挟むように、半径方向にフランジ付けされる。

[00031] 好ましい実施形態にしたがうと、ジョイント群は、前記回転軸Ｒ−Ｒの周りの中心体２１の回転の角度を検出するのに適した回転センサ装置３０をさらに備えており、言い換えると、回転センサ装置３０は、第２のコンポーネントの回転の角度を検出するのに適している。

[00032] さまざまな実施形態に依存して、回転センサ装置３０は、筐体５０に固定される。

[00033] 好ましくは、回転センサ装置３０は、回転軸Ｒ−Ｒ上に位置付けられた検出要素を備えている。

[00034] 好ましい実施形態では、回転センサ装置３０は、回転センサ装置３０を筐体５０に固定するためのフランジ３２を備えている。

[00035] 好ましくは、フランジ３２は、回転軸Ｒ−Ｒに沿って、中心体２１と整合するように検出要素３１が挿入される、検出開口３２０を有している。

[00036] 好ましい実施形態では、検出要素３１は、第２の部分２１ｂと整合する。

[00037] 好ましくは、フランジ３２は、回転軸Ｒ−Ｒに沿って、検出要素３１を収容するためのシート３２１を有し、前記シート３２１は、検出開口３２０と通じている。

[00038] 好ましい実施形態にしたがうと、検出要素３１は、ゼロポジションから開始し、±９０°まで、好ましくは±６０°までである、中心体２１の回転軸Ｒ−Ｒの周りの回転の角度を検出するのに適している。

[00039] したがって、構成のタイプに依存して、検出要素３１は、例えば、フランジ３２に関して、横ピン１２１を通してピン１０によって誘導され、中心体２１の回転を検出するのに適している。他の実施形態では、逆に、中心体２１は、横ピン１２１を用いて、ピン１０によって固定位置に保持され、回転するのは、筐体５０と、したがって、筐体５０に固定されるフランジ３２であり、検出要素３１は、これらに関して、中心体２１の相対的回転を検出するのに適している。

[00040] 好ましい実施形態では、回転センサ装置３０は、例えば、組み立て許容範囲に関連する、回転軸Ｒ−Ｒに関するセンサのどの調整不良も回復するのに適した、再調整スリーブ３００も備えている。言い換えると、検出要素３１は、スリーブ３００が固定されている本体２１によって誘導される、前記スリーブ３００の相対運動を検出するのに適している。

[00041] 好ましい実施形態では、再調整スリーブ３００は、弾性柔軟材料、例えば、ポリマーゴム材料でてきている。

[00042] 革新的なことに、本発明のジョイント群は、本発明の意図した目的、すなわち、２つの動作可能に接続されたコンポーネント間の相対的回転の角度の正確な検出を提供することを達成することができる。

[00043] 有利なことに、ジョイント群は、これらの実施形態において必要とされる３つの自由度で確実に結合することを継続する、回転の軸の周りの回転の角度の検出を実行するのに適している。

[00044] さらに、有利なこと、代わりに回転ジョイントの運動によって条件付けされることなく、中心体に関して得られるこの検出は常に信頼性があり、リアルタイムで正確である。

[00045] さらなる利点は、３つの運動軸が互いに分離される結合群を有することであり、したがって、これらの周りの回転は、効果的に測定可能である。したがって、有利なことに、１つの軸の周りの運動は、他の軸の周りの運動に影響を及ぼさない。

[00046] さらなる利点は、ジョイント群が固く、丈夫であるという事実にあり、したがって、機械的用途に関連する環境のような、厳しく過酷な環境で使用されるのに適している。

[00047] さらに、有利なことに、ジョイント群は、特に厄介ではなく、複数の互いに異なるコンポーネントに合せることができる。

[00048] 有利なことに、ジョイント群は、例えば、単一サスペンション車輪操舵システム上のような、さまざまな機械的用途に応用されるのに適している。

[00049] さらに、ジョイント群は、２つの一般的コンポーネントが動作可能に互いに接続される相対回転運動において配置されなければならない、さまざまな機械的用途に有利に適しており、言い換えると、ジョイント群は、確実に３つの自由度を継続するボールジョイントの使用を置き換えることに適しており、有利なことに、ジョイント群は、ロッド−クランクシステムを接続する際にも適用であり、また、ジャッキを回転シャフトに接合するためも適用可能である。

[00050] 偶発的な要件を満たすように、当業者はジョイント群に修正をしてもよいことは明らかであり、以下の特許請求の範囲によって定義されるような保護の範囲内にすべてが含まれる。

Claims (13)

1. 回転軸（Ｒ−Ｒ）の周りの往復回転運動を可能にするように、第１のコンポーネントと第２のコンポーネントを動作可能に接続することに適したジョイント群（１）であって、
   ｉ）第１の端（１１）と第２の球状端（１２）との間の旋回軸（Ｐ−Ｐ）に亘って伸張するピン（１０）と、
   ｉｉ）前記ピン（１０）の前記第２の球状端（１２）に合わせられ、一体的に接続された中心体（２１）と、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）の周りの前記中心体（２１）の自由な回転を可能にするのに適した回転手段（２５）とを備える回転装置（２０）と、
   ｉｉｉ）前記回転軸（Ｒ−Ｒ）上に位置付けられ、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）の周りの中心体（２１）の回転の角度を検出するのに適している、検出要素（３１）を備える回転センサ装置（３０）と、
   ｉｖ）前記第２のコンポーネントに固定可能であり、前記回転装置（２０）と前記回転センサ装置（３０）を収容するのに適した筐体（５０）とを備え、
   前記ピン（１０）の前記第１の端（１１）は、前記第１のコンポーネントと係合するように、前記筐体（５０）から突出している、ジョイント群（１）。
2. 前記中心体（２１）は、収容壁（２１０’）によって区切られたボール収容部（２１０）を備え、前記第２の球状端（１２）は、横ピン（１２１）によって前記中心体（２１）に接続されており、前記横ピン（１２１）は、前記ピン（１０）が横軸（Ｙ−Ｙ）の周りを自由に回転できるように前記収容壁（２１０’）を係合するために、回転軸（Ｒ−Ｒ）と垂直な横軸（Ｙ−Ｙ）に沿って伸長し、前記第２の球状端（１２）の中心Ｃを通っている、請求項１に記載のジョイント群（１）。
3. 前記中心体（２１）は、前記収容壁（２１０’）上に、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）に対して半径方向に対向した、２つのピンスロット（２１５）を有し、前記ピンスロット（２１５）は、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）と平行して伸長しており、その中に、前記横ピン（１２１）の端が運動自在に収容されている、請求項２に記載のジョイント群（１）。
4. 前記中心体（２１）は、前記中心（Ｃ）を前記回転軸（Ｒ−Ｒ）に沿って固定するように保つのに適している接合要素（２１２）を備える、請求項２又は３のうちのいずれか一項に記載のジョイント群（１）。
5. 前記回転手段（２５）は、前記中心体（２１）に動作可能に接続されている内表面（２５１’）と前記筐体（５０）に動作可能に接続されている外表面（２５１’’）を有する、１つ以上のベアリング（２５１）を備える、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載のジョイント群（１）。
6. 前記中心体（２１）は、ボール収容部（２１０）を区切るように、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）に沿って互いに係合するのに適した、第１の部分（２１ａ）と第２の上部部分（２１ｂ）を備えている、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のジョイント群（１）。
7. 前記回転センサ装置（３０）は、前記回転センサ装置（３０）を固定するためのフランジ（３２）を備え、前記フランジ（３２）は、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）に沿って、前記中心体（２１）と、好ましくは第２の部分（２１ｂ）と整合するように前記検出要素（３１）が挿入される、検出開口（３２０）を有している、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載のジョイント群（１）。
8. 前記フランジ（３２）は、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）に沿って、前記検出要素（３１）を収容するためのシート（３２１）を有し、前記シート（３２１）は、前記検出開口（３２０）と通じている、請求項７に記載のジョイント群（１）。
9. 前記検出要素（３１）は、ゼロポジションから開始し、±９０°まで、好ましくは±６０°までの、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）の周りの回転の角度を検出するのに適している、請求項７又は８に記載のジョイント群（１）。
10. 前記筐体（５０）は、前記回転軸（Ｒ−Ｒ）に沿って、軸対称空洞（５００）を有する、請求項１から９のうちのいずれか一項に記載のジョイント群（１）。
11. 前記フランジ（３２）と前記回転手段（２５）は、前記筐体（５０）上で、前記中心体（２１）と前記ピン（１０）とを支持するのに適している、請求項７から９のうちのいずれか一項に従属する請求項１０記載のジョイント群（１）。
12. 前記ピン（１０）の前記第１の端（１１）に一体的に接続され、前記第１のコンポーネントに固定されるのに適しているフランジ（５５）を備える、請求項１から１１のうちのいずれか一項に記載のジョイント群（１）。
13. 単一サスペンション車輪操舵システム（１００）であって、
    車輪キャリア（１５０）と、サスペンションアーム（１５１）と、請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載のジョイント群（１）とを備え、前記車輪キャリア（１５０）を前記サスペンションアーム（１５１）に接続する、単一サスペンション車輪操舵システム。

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