CN108224035A - 挠性联轴机构及具有其的用于检测舵轴转角的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种挠性联轴机构及具有其的用于检测舵轴转角的装置，该挠性联轴机构包括：第一连接部，第一连接部用于连接第一工件；第二连接部，第二连接部用于连接第二工件；挠性连接部，挠性连接部的两端分别与第一连接部和第二连接部连接；其中，第一连接部、第二连接部和挠性连接部为一体成型。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中挠性机构消除舵轴与角位移传感器的旋转轴之间运动干涉的效果较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及舵轴角度检测技术领域，尤其涉及一种挠性联轴机构及具有其的用于检测舵轴转角的装置。
背景技术
角位移传感器是检测舵机舵面偏转角度和反馈角度值的重要器件，为了消除舵轴和传感器旋转轴之间的运动干涉，避免损坏传感器，保证传感器检测精度和反馈信息的稳定，通常需要在角位移传感器与舵轴之间增加一种挠性机构以保证角位移传感器的旋转轴与舵轴的同步性。
目前常用的一种挠性机构是一种组合型挠性机构，该组合型挠性机构由四片圆环形薄板组成，为了保证旋转刚度，该组合型挠性机构的薄板的环形面积不宜过小，由此导致该组合型挠性机构的径向挠度较差，如果角位移传感器的旋转轴轴线与舵轴的轴线错位(两轴线间有一定的距离)，则该挠性机构消除舵轴与角位移传感器旋转轴之间运动干涉的效果较差，并且，此挠性机构与舵轴、角位移传感器装配后占用的空间较大。
发明内容
本发明提供了一种挠性联轴机构及具有其的用于检测舵轴转角的装置，能够解决现有技术中挠性机构消除舵轴与角位移传感器的旋转轴之间运动干涉的效果较差的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种挠性联轴机构，挠性联轴机构包括：第一连接部，第一连接部用于连接第一工件；第二连接部，第二连接部用于连接第二工件；挠性连接部，挠性连接部的两端分别与第一连接部和第二连接部连接；其中，第一连接部、第二连接部和挠性连接部为一体成型。
进一步地，挠性连接部包括：两端开口的第一空心圆柱体；两端开口的第二空心圆柱体；第一柔性片组，第一柔性片组的第一端与第一空心圆柱体的第一端连接，第一柔性片组的第二端与第二空心圆柱体的第一端连接；第二柔性片组，第二柔性片组的第一端与第一连接部连接，第二柔性片组的第二端与第一空心圆柱体的第二端连接；第三柔性片组，第三柔性片组的第一端与第二连接部连接，第三柔性片组的第二端与第二空心圆柱体的第二端连接。
进一步地，第一空心圆柱体和第二空心圆柱体同轴设置，第一柔性片组包括第一柔性片和第二柔性片，第一柔性片与第二柔性片相对于第一空心圆柱体的轴线对称设置；第二柔性片组包括第三柔性片和第四柔性片，第三柔性片和第四柔性片相对于第一空心圆柱体的轴线对称设置；第三柔性片组包括第五柔性片和第六柔性片，第五柔性片和第六柔性片相对于第一空心圆柱体的轴线对称设置。
进一步地，第三柔性片和第四柔性片之间的连线与第五柔性片和第六柔性片之间的连线相平行，第一柔性片和第二柔性片之间的连线与第三柔性片和第四柔性片之间的连线呈夹角设置。
进一步地，第一柔性片和第二柔性片之间的连线与第三柔性片和第四柔性片之间的连线之间的夹角为90°。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测舵轴转角的装置，该装置包括：挠性联轴机构，挠性联轴机构为上述提供的挠性联轴机构；角位移传感器，角位移传感器设置在挠性联轴机构和舵轴之间，角位移传感器用于检测舵轴的转角；其中，第一工件为角位移传感器，第二工件为舵机壳体。
进一步地，角位移传感器包括旋转轴，装置还包括联动件，联动件设置在旋转轴上，舵轴通过联动件带动旋转轴转动。
进一步地，舵轴具有方形凹槽，方形凹槽设置在舵轴的靠近角位移传感器的一端；联动件在方形凹槽的长度方向和宽度方向均与方形凹槽间隙配合。
进一步地，联动件在方形凹槽的长度方向与方形凹槽的壁面之间的间隙为0.1mm至0.5mm，联动件在方形凹槽的宽度方向与方形凹槽的壁面之间的间隙为1μm至4μm。
进一步地，装置还包括压板和连接件，角位移传感器通过压板与挠性联轴机构连接，舵机壳体通过连接件与挠性联轴机构连接。
应用本发明的技术方案，通过将挠性联轴机构的第一连接部、第二连接部和挠性连接部配置为一体成型，亦即本发明的挠性联轴机构为整体型挠性联轴机构，该种方式能够在保证挠性联轴机构具有足够的旋转刚度的前提下保证该机构具有合适的柔性，当将该挠性联轴机构用于角位移传感器和舵轴时，即第一工件为角位移传感器，第二工件为舵机壳体时，该挠性联轴机构能够有效地解决舵轴与角位移传感器的旋转轴错位产生的运动干涉的技术问题。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的挠性联轴机构的结构示意图；
图2示出了图1中的挠性联轴机构的A-A剖视图；
图3示出了根据本发明的具体实施例提供的角位移传感器的结构示意图；
图4示出了根据本发明的具体实施例提供的用于检测舵轴转角的装置的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一连接部；20、第二连接部；30、挠性连接部；31、第一空心圆柱体；32、第二空心圆柱体；33、第一柔性片组；331、第一柔性片；332、第二柔性片；34、第二柔性片组；341、第三柔性片；342、第四柔性片；35、第三柔性片组；351、第五柔性片；352、第六柔性片；100、挠性联轴机构；200、角位移传感器；210、旋转轴；300、舵轴；310、方形凹槽；400、联动件；500、压板；600、连接件；700、螺钉。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
如图1至图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种挠性联轴机构，该性联轴机构包括第一连接部10、第二连接部20和挠性连接部30，第一连接部10用于连接第一工件，第二连接部20用于连接第二工件，挠性连接部30的两端分别与第一连接部10和第二连接部20连接，其中，第一连接部10、第二连接部20和挠性连接部30为一体成型。
应用本发明的配置方式，通过将挠性联轴机构的第一连接部10、第二连接部20和挠性连接部30配置为一体成型，亦即本发明的挠性联轴机构为整体型挠性联轴机构，该种方式能够在保证挠性联轴机构具有足够的旋转刚度的前提下保证该机构具有合适的柔性，当将该挠性联轴机构用于角位移传感器和舵轴时，即第一工件为角位移传感器，第二工件为舵机壳体时，该挠性联轴机构能够有效地解决舵轴与角位移传感器的旋转轴错位产生的运动干涉的技术问题。
进一步地，作为本发明的一个具体实施例，为了保证挠性联轴机构既具有足够的旋转刚度又具有合适的柔性，可将挠性连接部30配置为包括两端开口的第一空心圆柱体31、两端开口的第二空心圆柱体32、第一柔性片组33、第二柔性片组34和第三柔性片组35，其中，第一柔性片组33的第一端与第一空心圆柱体31的第一端连接，第一柔性片组33的第二端与第二空心圆柱体32的第一端连接，第二柔性片组34的第一端与第一连接部10连接，第二柔性片组34的第二端与第一空心圆柱体31的第二端连接，第三柔性片组35的第一端与第二连接部20连接，第三柔性片组35的第二端与第二空心圆柱体32的第二端连接。
应用此种配置方式，通过将挠性连接部30配置为包括两端开口的第一空心圆柱体31和两端开口的第二空心圆柱体32，能够使得挠性联轴机构在第一连接部10和第二连接部20之间具有足够的旋转刚度；通过在第一空心圆柱体31和第二空心圆柱体52之间设置第一柔性片组33，并在第一空心圆柱体31的另一端设置第二柔性片组34以及在第二空心圆柱体52的另一端设置第三柔性片组34，能够有效地提高挠性联轴机构的柔性，从而有效地解决舵轴与传感器旋转轴错位产生的运动干涉的技术问题。
在本发明中，为了有效减小挠性联轴机构的占用空间，如图1和图2所示，可将第一空心圆柱体31和第二空心圆柱体32配置为同轴设置，第一柔性片组33包括第一柔性片331和第二柔性片332，第一柔性片331与第二柔性片332相对于第一空心圆柱体31的轴线对称设置，第二柔性片组34包括第三柔性片341和第四柔性片342，第三柔性片341和第四柔性片342相对于第一空心圆柱体31的轴线对称设置，第三柔性片组35包括第五柔性片351和第六柔性片352，第五柔性片351和第六柔性片352相对于第一空心圆柱体31的轴线对称设置。
此外，在本发明中，为了有效地提高挠性联轴机构的轴线错位柔性和弯曲柔性，可将第三柔性片341和第四柔性片342之间的连线配置为与第五柔性片351和第六柔性片352之间的连线相平行，第一柔性片331和第二柔性片332之间的连线与第三柔性片341和第四柔性片342之间的连线呈夹角设置。作为本发明的优选实施例，为了进一步地提高挠性联轴机构的轴线错位柔性，可将第一柔性片331和第二柔性片332之间的连线与第三柔性片341和第四柔性片342之间的连线之间的夹角配置为90°。
在本发明中，为了获得上述整体型挠性联轴结构，可采用如下方式进行制作。具体地，选取一个整体型回转体结构，该回转体结构为两端开口的空心结构体，其由三段构成，其中一段为第一连接部10，另一段为第二连接部20，中间段为薄壁圆筒结构体，该薄壁圆筒结构体的壁厚为0.1mm至1mm，第一连接部10和第二连接部20均为空心圆柱体，且在第一连接部10和第二连接部20上均开设有螺纹连接孔。
为了获得由多个柔性片和空心圆柱体构成的挠性连接部30，首先在该薄壁圆筒结构体上加工出三组缝隙，每组缝隙的两个缝隙对称于该整体型回转体结构的回转体轴线，其中，如图1和图2所示，第一组缝隙设置在薄壁圆柱结构体的中部以在薄壁圆柱结构体上形成第一柔性片331和第二柔性片332，第二组缝隙设置在薄壁圆柱结构体的上部以在薄壁圆柱结构体上形成第三柔性片341和第四柔性片342，第三组缝隙设置在在薄壁圆柱结构体的下部以在薄壁圆柱结构体上形成第五柔性片351和第六柔性片352。由此，该三组缝隙即将薄壁圆柱结构体分成了两个空心圆柱体和六个柔性片，第一空心圆柱体31和第二空心圆柱体32分别由第一柔性片331和第二柔性片332相连接，第一空心圆柱体31的第二端和第一连接部10分别由第三柔性片341和第四柔性片342相连接，第二空心圆柱体32的第二端和第二连接部20分别由第五柔性片351和第六柔性片352相连接。此种方式简单、方便且易制作。
作为本发明的其他替代实施例，第一柔性片331和第二柔性片332也可设置为不相对整体型回转体结构的回转体轴线对称，第三柔性片341和第四柔性片342也可设置为不相对整体型回转体结构的回转体轴线对称，第五柔性片351和第六柔性片352也可设置为不相对整体型回转体结构的回转体轴线对称。此外，第一连接部10和第二连接部20也可采取其它结构形式，只要能够实现挠性联轴机构与角位移传感器和舵机壳体的连接即可。
根据本发明的另一方面提供了一种用于检测舵轴转角的装置，如图4所示，该装置包括挠性联轴机构100和角位移传感器200，其中，挠性联轴机构100为上述提供的挠性联轴机构100，角位移传感器200设置在挠性联轴机构100和舵轴300之间，角位移传感器200用于检测舵轴的转角。
在本发明中，为了实现角位移传感器对舵轴300转角的检测，可将角位移传感器200配置为包括旋转轴210，该装置还包括联动件400，联动件400设置在旋转轴210上，舵轴300通过联动件400带动旋转轴210转动。
应用此种配置方式，通过将装置配置为还包括联动件400，舵轴300通过联动件400带动旋转轴210转动，旋转轴210的旋转使角位移传感器200的内置电阻发生变化，经过运算器将电阻变化值换算为角位移变化值，从而能够测得舵轴300的转角。作为本发明的一个具体实施例，可将大头销作为联动件，舵轴300可通过大头销以带动旋转轴210转动。
具体地，在本发明中，为了使得舵轴300通过大头销带动旋转轴210转动，可将舵轴300配置为具有方形凹槽310，方形凹槽310设置在舵轴300的靠近角位移传感器200的一端，联动件400在方形凹槽310的长度方向和宽度方向均与方形凹槽310间隙配合。
在本发明中，为了防止联动件脱离方形凹槽，可将联动件400在方形凹槽310的长度方向与方形凹槽310的壁面之间的间隙配置为0.1mm至0.5mm，联动件400在方形凹槽310的宽度方向与方形凹槽310的壁面之间的间隙为1μm至4μm。
进一步地，为了实现挠性联轴机构分别与角位移传感器和舵机壳体之间的连接，可将该装置配置为还包括压板500和连接件600，角位移传感器200通过压板500与挠性联轴机构100连接，舵机壳体通过连接件600与挠性联轴机构连接。
具体地，如图2至图4所示，为了实现对舵轴转角的检测，首先将角位移传感器200的直径为d1的外圆柱与挠性联轴机构的直径为D1的内孔相配合安装，然后将角位移传感器200的厚度为h1的轴颈与第一连接部10的深度为H1的内孔壁相贴合，并用压板500将角位移传感器200固定在挠性联轴机构100的一端，其中在压板500和第一连接部10上均设置有螺纹孔，通过螺钉700的作用可牢固地将角位移传感器200固定在挠性联轴机构上。
然后进行舵机壳体与挠性联轴机构的安装。在挠性联轴机构的第二连接部20的端部设置有连接件600，在连接件600和第二连接部20上均设置有螺纹孔，通过螺钉的作用可牢固地将连接件600固定在挠性联轴机构100上。连接件600安装在舵机壳体上，从而能够实现挠性联轴机构100与舵机壳体的固定连接。
接着在角位移传感器200的旋转轴210上的孔内装配大头销，其中，大头销的大直径处的外圆面与舵轴300上的方形凹槽310的槽壁之间的间隙为1μm至4μm，大头销的两端与舵轴的方形凹槽的槽壁之间为间隙配合，大头销的其中一端与方形凹槽的槽壁之间的间隙为0.1mm至0.5mm，以防止大头销脱离传感器旋转轴。由此，可将舵轴300与角位移传感器200的旋转轴210的同轴度控制在一定范围内。当舵轴300旋转时，舵轴300通过大头销带动角位移传感器200的旋转轴210转动，使角位移传感器200的内置电阻发生变化，从而计算出舵轴300的转角。
综上所述，通过将本发明的挠性联轴机构配置为一体成型，且将挠性连接部配置为由两个空心圆柱体和多个柔性片组，从而使得挠性联轴机构在第一连接部10和第二连接部20之间具有足够的旋转刚度以及合适的轴线错位柔性和弯曲柔性。其中，挠性联轴机构的旋转刚度能够保证舵轴300与角位移传感器200的旋转轴210的同步，轴线错位柔性能够防止舵轴300与角位移传感器200的旋转轴210之间错位产生的运动干涉，弯曲柔性能够防止舵轴300与角位移传感器200的旋转轴210之间不平行产生的运动干涉。由此，本发明的挠性联轴机构能够有效地消除舵轴与传感器旋转轴之间的错位产生的运动干涉，且占用空间小。
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种挠性联轴机构，其特征在于，所述挠性联轴机构包括：
第一连接部(10)，所述第一连接部(10)用于连接第一工件；
第二连接部(20)，所述第二连接部(20)用于连接第二工件；
挠性连接部(30)，所述挠性连接部(30)的两端分别与所述第一连接部(10)和所述第二连接部(20)连接；
其中，所述第一连接部(10)、所述第二连接部(20)和所述挠性连接部(30)为一体成型。
2.根据权利要求1所述的挠性联轴机构，其特征在于，所述挠性连接部(30)包括：
两端开口的第一空心圆柱体(31)；
两端开口的第二空心圆柱体(32)；
第一柔性片组(33)，所述第一柔性片组(33)的第一端与所述第一空心圆柱体(31)的第一端连接，所述第一柔性片组(33)的第二端与所述第二空心圆柱体(32)的第一端连接；
第二柔性片组(34)，所述第二柔性片组(34)的第一端与所述第一连接部(10)连接，所述第二柔性片组(34)的第二端与所述第一空心圆柱体(31)的第二端连接；
第三柔性片组(35)，所述第三柔性片组(35)的第一端与所述第二连接部(20)连接，所述第三柔性片组(35)的第二端与所述第二空心圆柱体(32)的第二端连接。
3.根据权利要求2所述的挠性联轴机构，其特征在于，所述第一空心圆柱体(31)和所述第二空心圆柱体(32)同轴设置，所述第一柔性片组(33)包括第一柔性片(331)和第二柔性片(332)，所述第一柔性片(331)与第二柔性片(332)相对于所述第一空心圆柱体(31)的轴线对称设置；所述第二柔性片组(34)包括第三柔性片(341)和第四柔性片(342)，所述第三柔性片(341)和所述第四柔性片(342)相对于所述第一空心圆柱体(31)的轴线对称设置；所述第三柔性片组(35)包括第五柔性片(351)和第六柔性片(352)，所述第五柔性片(351)和所述第六柔性片(352)相对于所述第一空心圆柱体(31)的轴线对称设置。
4.根据权利要求3所述的挠性联轴机构，其特征在于，所述第三柔性片(341)和所述第四柔性片(342)之间的连线与所述第五柔性片(351)和所述第六柔性片(352)之间的连线相平行，所述第一柔性片(331)和所述第二柔性片(332)之间的连线与所述第三柔性片(341)和所述第四柔性片(342)之间的连线呈夹角设置。
5.根据权利要求4所述的挠性联轴机构，其特征在于，所述第一柔性片(331)和所述第二柔性片(332)之间的连线与所述第三柔性片(341)和所述第四柔性片(342)之间的连线之间的夹角为90°。
6.一种用于检测舵轴转角的装置，其特征在于，所述装置包括：
挠性联轴机构(100)，所述挠性联轴机构(100)为权利要求1至5中任一项所述的挠性联轴机构(100)；
角位移传感器(200)，所述角位移传感器(200)设置在所述挠性联轴机构(100)和舵轴(300)之间，所述角位移传感器(200)用于检测所述舵轴的转角；
其中，第一工件为所述角位移传感器(200)，第二工件为舵机壳体。
7.根据权利要求6所述的用于检测舵轴转角的装置，其特征在于，所述角位移传感器(200)包括旋转轴(210)，所述装置还包括联动件(400)，所述联动件(400)设置在所述旋转轴(210)上，所述舵轴(300)通过所述联动件(400)带动所述旋转轴(210)转动。
8.根据权利要求7所述的用于检测舵轴转角的装置，其特征在于，所述舵轴(300)具有方形凹槽(310)，所述方形凹槽(310)设置在所述舵轴(300)的靠近所述角位移传感器(200)的一端；所述联动件(400)在所述方形凹槽(310)的长度方向和宽度方向均与所述方形凹槽(310)间隙配合。
9.根据权利要求8所述的用于检测舵轴转角的装置，其特征在于，所述联动件(400)在所述方形凹槽(310)的长度方向与所述方形凹槽(310)的壁面之间的间隙为0.1mm至0.5mm，所述联动件(400)在所述方形凹槽(310)的宽度方向与所述方形凹槽(310)的壁面之间的间隙为1μm至4μm。
10.根据权利要求6所述的用于检测舵轴转角的装置，其特征在于，所述装置还包括压板(500)和连接件(600)，所述角位移传感器(200)通过所述压板(500)与所述挠性联轴机构(100)连接，所述舵机壳体通过所述连接件(600)与所述挠性联轴机构(100)连接。
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