CN212672214U - 一种可调式自平衡随停关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可调式自平衡随停关节,包括枢接的两活动部、扭矩平衡机构和阻尼调节机构；扭矩平衡机构包括弹性部，设置在第一活动部上；传动部，分别关联第二活动部和弹性部；当外力驱动两活动部转动时，第二活动部通过传动部压缩弹性部，弹性部由此产生与外力相当的反作用力；阻尼调节机构包括：转动部，其外圈与第一活动部连接；第一摩擦部，与转动部的内圈和第二活动部连接；第二摩擦部，设置在第一活动部上，且两摩擦部之间形成摩擦界面；调节部，与第二摩擦部连接，用于驱动两摩擦部靠近或远离，以使两摩擦部的摩擦阻尼增加或减小。本实用新型可以平衡较大的负载扭矩，且具有单向或双向的平衡效果，同时结构紧凑，原理简单，易于实现。

Description

一种可调式自平衡随停关节

技术领域

本实用新型涉及一种机械设备，具体是关于一种可调式自平衡随停关节。

背景技术

在很多机械设备的工作过程中，有很多场合，人们希望一些运动关节可以随动随停，称为随停关节。目前，市面上常见的随停关节有手动式、电动式以及手电混合式。

当关节负载扭矩较小时，手动式关节能够简单方便的实现随停；但当关节负载比较大时，就需要借助电动式关节的锁紧功能来实现随停，由此导致关节复杂度成倍增加。

因此，如何提供具有更大助力功能的关节，以能够更为简单和轻松地(如即使是通过手动方式、或者使用较小功率的电机等)实现较大负载的关节随停，是一个意义重大的研究方向。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目目的是提供一种可调式自平衡随停关节，该关节可以平衡较大的负载扭矩，且具有单向或双向的平衡效果，同时该关节的结构紧凑，原理简单，易于实现，从而具有很高的实用性和可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种可调式自平衡随停关节，包括枢接的两活动部、扭矩平衡机构和阻尼调节机构；

其中，所述扭矩平衡机构包括：弹性部，设置在第一活动部上；传动部，所述传动部的一端关联第二活动部，所述传动部的另一端关联所述弹性部；当外力驱动所述第二活动部相对于所述第一活动部转动时，所述第二活动部通过所述传动部压缩所述弹性部，所述弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以实现扭矩平衡；

所述阻尼调节机构包括：转动部，具有可相对转动的内圈和外圈，且所述转动部的外圈与所述第一活动部连接；第一摩擦部，与所述转动部的内圈和所述第二活动部连接；第二摩擦部，轴向可移动、周向不可转动地设置在所述第一活动部上，且所述第二摩擦部与所述第一摩擦部之间形成摩擦界面；调节部，与所述第二摩擦部连接，用于驱动所述第二摩擦部靠近或远离所述第一摩擦部，以使所述第二摩擦部与所述第一摩擦部之间摩擦界面的摩擦阻尼增加或减小。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述两活动部的旋转轴线同时垂直于所述第一活动部和第二活动部。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述弹性部包括：安装座，安装在所述第一活动部上；滑动件，滑动设置在所述安装座上，且所述滑动件通过所述传动部与所述第二活动部关联；弹性件，设置在所述安装座和滑动件之间；当外力驱动所述第二活动部相对于所述第一活动部转动时，所述第二活动部通过所述传动部带动所述滑动件压缩所述弹性件，所述弹性件由此产生与外力相当的反作用力。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述安装座呈槽型，且所述安装座的两翼板之间设置有导向柱，所述导向柱贯穿所述滑动件并与之形成滑动副。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述弹性件为一组第一压缩弹簧，所述滑动件为一滑动板，所述第一压缩弹簧套设在位于所述滑动板和安装座的一侧翼板之间的所述导向柱上，且所述第一压缩弹簧的一端抵顶在所述安装座的翼板上，所述第一压缩弹簧的另一端抵顶在所述滑动板的一侧。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述弹性件为两组第一压缩弹簧，所述滑动件为间隔设置的两滑动板，两组所述第一压缩弹簧分别套设在位于两所述滑动板和所述安装座的两侧翼板之间的所述导向柱上，两组所述第一压缩弹簧的一端分别抵顶在所述安装座的两侧翼板上，两组所述第一压缩弹簧的另一端分别抵顶在两所述滑动板的一侧。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述转动部为交叉滚子轴承，所述传动部为齿轮传动模块，所述齿轮传动模块包括：主动齿轮，与所述交叉滚子轴承的内圈和所述第二活动部固连；随动齿轮，转动连接在所述第一活动部上且与所述主动齿轮相啮合。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述主动齿轮与所述随动齿轮的传动比为等于1、大于1或者小于1。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述随动齿轮上形成有拨块，且所述拨块位于所述滑动板不与所述第一压缩弹簧接触的另一侧，所述拨块用于在所述随动齿轮转动时推动所述滑动板向远离所述随动齿轮转动轴线的方向移动。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，在与所述拨块位置相对应的所述安装座上设置有至少一个限位块，以对所述滑动板的位移进行限位。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述调节部包括：保持架，与所述第一活动部和转动部的外圈同时固连；导向件，设置在所述保持架内且可沿所述阻尼调节机构的轴线旋进或旋出；弹性件，所述弹性件的一端抵顶在所述导向件上，所述弹性件的另一端抵顶在所述第一摩擦部上。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述弹性件为第二压缩弹簧。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，所述导向件包括导向杆和一体形成于导向杆一端的螺头，所述螺头的外周具有外螺纹，所述保持架的内圈具有与所述螺头的外螺纹相配合的内螺纹，所述螺头螺纹连接在所述保持架内；所述导向杆与所述螺头之间形成有弹簧定位套，所述第二压缩弹簧套设在所述导向杆上，所述第二压缩弹簧的一端位于所述弹簧定位套内，所述第二压缩弹簧的另一端抵顶在所述第一摩擦部上。

所述的可调式自平衡随停关节，优选地，在所述第一活动部的一端两侧分别形成有第一凹槽和第二凹槽，所述转动部位于所述第一凹槽内，所述保持架、第二压缩弹簧和导向件位于所述第二凹槽内；所述第一凹槽和第二凹槽之间的所述第一活动部上形成有导向通道，所述第一摩擦部为内圈摩擦环，所述第二摩擦部为外圈摩擦环，所述内圈摩擦环和外圈摩擦环位于所述导向通道内，所述外圈摩擦环的外周形成有若干凸齿，所述第一活动部的导向通道内形成有与所述外圈摩擦环的外部轮廓相配合的导向槽，所述外圈摩擦环配合在所述导向槽内，以使所述导向槽可限制所述外圈摩擦环的周向运动但不限制所述外圈摩擦环沿所述阻尼调节机构轴线的移动。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型的扭矩平衡机构既可以具有单向的平衡效果，也可以具有双向的平衡效果，同时其结构紧凑，原理简单，易于实现，从而具有很高的实用性和可靠性。2、本实用新型的扭矩平衡机构同时提供了两个可以调节的参数：压缩弹簧的数量和齿轮传动模块的传动比，从而使得用户可以更加自由的调节这两个参数来平衡负载引起的扭矩，使得可平衡负载的范围大幅增加。3、本实用新型的可调阻尼机构由于采用了交叉滚子轴承，因此该机构的运动精度以及使用性能可以得到有效的保证。4、本实用新型的可调阻尼机构通过调节压缩弹簧的压缩量可以方便的调节内圈摩擦环与外圈摩擦环间摩擦阻尼的大小。5、本实用新型的压缩弹簧可以选用模具弹簧，从而可以提供很大的轴向力，得到在较小体积的空间实现大阻尼的输出。6、本实用新型的可调阻尼机构采用压缩弹簧压紧内圈摩擦环与外圈摩擦环，在较大压缩量的情况下，内圈摩擦环与外圈摩擦环的磨损对轴向力影响很小，可以忽略不计，从而能够维持摩擦阻尼大小基本恒定，同时可保证在阻尼长时间使用时的稳定性和阻尼大小的可调节、易调节性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的正面结构示意图；

图2是本实用新型该实施例的背面结构示意图；

图3是本实用新型该实施例的剖视结构示意图；

图4是本实用新型该实施例的局部结构示意图；

图5是本实用新型该实施例的另一局部结构示意图；

图6是本实用新型该实施例随动齿轮的结构示意图；

图7是本实用新型该实施例第一连杆的结构示意图；

图8是本实用新型该实施例阻尼调节机构的结构示意图；

图9是本实用新型该实施例阻尼调节机构的***图；

图10是本实用新型该实施例第二连杆逆时针转动时的状态示意图；

图11是本实用新型该实施例第二连杆顺时针转动时的状态示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

如图1至图3所示，本实用新型提供的可调式自平衡随停关节包括连杆1、连杆2、扭矩平衡机构和阻尼调节机构。具体的，连杆2的一端与连杆1转动连接，且连杆1 和连杆2的旋转轴线10同时垂直于连杆1和连杆2，连杆2的另一端有负载G(仅为一种等效的示意)。通常，连杆1可固定连接于某不动的载体上，连杆2可相对于连杆 1转动。

其中，扭矩平衡机构包括：弹性部，设置在连杆1上；齿轮传动部，齿轮传动部的一端关联连杆2，齿轮传动部的另一端关联弹性部；当外力驱动连杆2相对于连杆1 转动时，连杆2通过齿轮传动部压缩弹性部，弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以实现扭矩平衡。

可调阻尼机构包括：交叉滚子轴承21，其外圈通过螺栓和螺母与连杆1固连；内圈摩擦环22(也可以是摩擦块或摩擦片)，与交叉滚子轴承21的内圈和连杆2通过螺栓27和螺母28固连；外圈摩擦环23，轴向可移动、周向不可转动地设置在连杆1上，且外圈摩擦环23与内圈摩擦环22之间形成接触界面；调节部，与外圈摩擦环23连接，用于驱动外圈摩擦环23沿可调阻尼机构的轴线靠近或远离内圈摩擦环22，以使外圈摩擦环23与内圈摩擦环22之间接触界面的摩擦阻尼增加或减小。

在上述实施实例中，优选地，如图1、图4和图5所示，弹性部包括：弹簧安装座15，呈槽型且固定在连杆1上；滑动板14，两滑动板14滑动设置在弹簧安装座15 上，且两滑动板14之间留有间隙，两滑动板14与弹簧安装座15的两翼板之间亦留有间隙；导向柱17，固定在弹簧安装座14的两翼板之间，导向柱17贯穿两滑动板14 并与之形成滑动副；压缩弹簧16，两组压缩弹簧16分别套设在位于两滑动板14和弹簧安装座15的两翼板之间的导向柱17上，且压缩弹簧16的一端抵顶在弹簧安装座 15的翼板上，压缩弹簧16的另一端抵顶在滑动板14上。

在上述实施实例中，优选地，在位于两滑动板14之间的弹簧安装座15上设置有至少一个限位块151，以对两滑动板14的位移进行限位。

在上述实施实例中，优选地，如图1、图5和图6所示，齿轮传动部包括：主动齿轮11，与交叉滚子轴承21的内圈和连杆2固连；随动齿轮12，通过销轴13转动连接在连杆1上且与主动齿轮11相啮合；此外，随动齿轮12上形成有拨块121，拨块 121伸入两滑动板14之间的间隙内，拨块121用于在随动齿轮12转动时推动其中一滑动板14向远离随动齿轮12转动轴线的方向移动，而随动齿轮12的其它部分则不与滑动板14相干涉。

由此，当连杆2逆时针转动时(如附图10所示)，负载G对交叉滚子轴承21的内圈产生逆时针方向的扭矩，此时随动齿轮12在主动齿轮11的作用下顺时针转动，从而带动随动齿轮12的拨块121向左侧运动，拨块121推动左侧滑动板14压紧左侧压缩弹簧16，左侧压缩弹簧16则产生回弹力来限制左侧滑动板14向左侧运动，从而达到平衡负载G引起的逆时针方向扭矩的效果。

同理，当连杆2顺时针转动时(如附图11所示)，负载G对交叉滚子轴承21的内圈产生顺时针方向的扭矩，此时随动齿轮12在主动齿轮11的作用下逆时针转动，从而带动随动齿轮12的拨块121向右侧运动，拨块121推动右侧滑动板14压紧右侧压缩弹簧16，右侧压缩弹簧16则产生回弹力来限制右侧滑动板14向右侧运动，从而达到平衡负载G引起的顺时针方向扭矩的效果。

在上实施例中，优选地，两侧压缩弹簧16的数量可以根据需要进行调节，由此用于平衡不同重量的负载G。

在上实施例中，优选地，主动齿轮11的齿数z1与随动齿轮12的齿数z2可以相同也可以不同，从而达到增速或减速的目的，齿数的多少也会对两侧压簧的数量及刚度产生影响，具体的：主动齿轮11与随动齿轮12啮合传动的减速比i＝z1/z2，当 i>1时，该齿轮传动部属于减速机构，随动齿轮12转动的角度小于主动齿轮11转动的角度，但此时要想平衡主动齿轮11上的扭矩需要在随动齿轮12上施加更大的反向扭矩，此时所需的回弹力会加大；当i<1时，该齿轮传动部属于增速机构，主动齿轮 11旋转的角度小于随动齿轮12旋转的角度，而此时要想平衡主动齿轮11上的扭矩需要在随动齿轮12上施加较小的反向扭矩，从而此时所需的回弹力会减小，但行程会变大；当i＝1时，主动齿轮11、随动齿轮12转速相同，所需要的回弹力不变。

当然，本领域技术人员可以理解的是，在上述实施例中也可以仅设置一块滑动板14和一组压缩弹簧16，此时随动齿轮12上的拨块121位于滑动板14不与压缩弹簧 16接触的另一侧，由此形成可单向助力的扭矩平衡机构。

在上实施例中，优选地，如图3、图8和图9所示，调节部包括：保持架24，通过螺栓29和螺母30与连杆1和交叉滚子轴承21的外圈同时固连；导向螺钉26，主要由导向杆和一体形成于导向杆一端的螺头组成，且螺头的外周具有外螺纹，同时保持架24的内圈具有与螺头的外螺纹相配合的内螺纹，螺头螺纹连接在保持架24内，导向杆与螺头之间形成有弹簧定位套；压缩弹簧25，压缩弹簧25的一端位于弹簧定位套内，压缩弹簧25的另一端抵顶在内圈摩擦环22上。由此，当旋转导向螺钉使其沿可调阻尼机构的轴线向内侧移动(即旋进)时，将使得压缩弹簧25的压缩量增大，从而使外圈摩擦环23与内圈摩擦环22之间产生更大的摩擦阻尼，以限制交叉滚子轴承21的内、外圈之间的相对转动，进而限制分别与交叉滚子轴承21的内、外圈相连的连杆1和连杆2的相对转动；反之，当旋转导向螺钉26使其沿可调阻尼机构的轴线向外侧移动(即旋出)时，将使得压缩弹簧25的压缩量减少，从而使外圈摩擦环23 与内圈摩擦环22之间的摩擦阻尼减小，以促进交叉滚子轴承21的内、外圈之间的相对转动，进而促进分别与交叉滚子轴承21的内、外圈相连的连杆1和连杆2的相对转动。

在上实施例中，优选地，如图2、图5和图7所示，在连杆1的一端两侧分别形成有凹槽101和凹槽102，交叉滚子轴承21位于凹槽101内，保持架24、压缩弹簧 25和导向螺钉26位于凹槽102内；凹槽101和凹槽102之间的连杆1上形成有导向通道，内圈摩擦环22和外圈摩擦环23位于该导向通道内，外圈摩擦环23的外周形成有若干凸齿，连杆1的导向通道内形成有与外圈摩擦环23的外部轮廓相配合的导向槽，外圈摩擦环23配合在导向槽内，以使导向槽可限制外圈摩擦环23的周向运动但不限制外圈摩擦环23沿阻尼调节机构轴线的移动。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (14)

1.一种可调式自平衡随停关节，其特征在于，包括枢接的第一活动部(1)与第二活动部(2)、扭矩平衡机构和阻尼调节机构；

其中，所述扭矩平衡机构包括：

弹性部，设置在第一活动部(1)上；

传动部，所述传动部的一端关联第二活动部(2)，所述传动部的另一端关联所述弹性部；

当外力驱动所述第二活动部(2)相对于所述第一活动部(1)转动时，所述第二活动部(2)通过所述传动部压缩所述弹性部，所述弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以实现扭矩平衡；

所述阻尼调节机构包括：

转动部(21)，具有可相对转动的内圈和外圈，且所述转动部(21)的外圈与所述第一活动部(1)连接；

第一摩擦部(22)，与所述转动部(21)的内圈和所述第二活动部(2)连接；

第二摩擦部(23)，轴向可移动、周向不可转动地设置在所述第一活动部(1)上，且所述第二摩擦部(23)与所述第一摩擦部(22)之间形成摩擦界面；

调节部，与所述第二摩擦部(23)连接，用于驱动所述第二摩擦部(23)靠近或远离所述第一摩擦部(22)，以使所述第二摩擦部(23)与所述第一摩擦部(22)之间摩擦界面的摩擦阻尼增加或减小。

2.根据权利要求1所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述活动部(1,2)的旋转轴线同时垂直于所述第一活动部(1)和第二活动部(2)。

3.根据权利要求1或2所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述弹性部包括：

安装座(15)，安装在所述第一活动部(1)上；

滑动件(14)，滑动设置在所述安装座(15)上，且所述滑动件(14)通过所述传动部与所述第二活动部(2)关联；

第一弹性件，设置在所述安装座(15)和滑动件(14)之间；

当外力驱动所述第二活动部(2)相对于所述第一活动部(1)转动时，所述第二活动部(2)通过所述传动部带动所述滑动件(14)压缩所述第一弹性件，所述第一弹性件由此产生与外力相当的反作用力。

4.根据权利要求3所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述安装座(15)呈槽型，且所述安装座(15)的两翼板之间设置有导向柱(17)，所述导向柱(17)贯穿所述滑动件(14)并与之形成滑动副。

5.根据权利要求4所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述第一弹性件为一组第一压缩弹簧(16)，所述滑动件(14)为一滑动板，所述第一压缩弹簧套设在位于所述滑动板和安装座(15)的一侧翼板之间的所述导向柱(17)上，且所述第一压缩弹簧的一端抵顶在所述安装座(15)的翼板上，所述第一压缩弹簧的另一端抵顶在所述滑动板的一侧。

6.根据权利要求4所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述第一弹性件为两组第一压缩弹簧(16)，所述滑动件(14)为间隔设置的两滑动板，两组所述第一压缩弹簧分别套设在位于两所述滑动板和所述安装座(15)的两侧翼板之间的所述导向柱(17)上，两组所述第一压缩弹簧的一端分别抵顶在所述安装座(15)的两侧翼板上，两组所述第一压缩弹簧的另一端分别抵顶在两所述滑动板的一侧。

7.根据权利要求5所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述转动部(21)为交叉滚子轴承，所述传动部为齿轮传动模块，所述齿轮传动模块包括：

主动齿轮(11)，与所述交叉滚子轴承的内圈和所述第二活动部(2)固连；

随动齿轮(12)，转动连接在所述第一活动部(1)上且与所述主动齿轮(11)相啮合。

8.根据权利要求6所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述转动部(21)为交叉滚子轴承，所述传动部为齿轮传动模块，所述齿轮传动模块包括：

主动齿轮(11)，与所述交叉滚子轴承的内圈和所述第二活动部(2)固连；

随动齿轮(12)，转动连接在所述第一活动部(1)上且与所述主动齿轮(11)相啮合。

9.根据权利要求7或8所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述主动齿轮(11)与所述随动齿轮(12)的传动比为等于1、大于1或者小于1。

10.根据权利要求7或8所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述随动齿轮(12)上形成有拨块(121)，且所述拨块(121)位于所述滑动板不与所述第一压缩弹簧接触的另一侧，所述拨块(121)用于在所述随动齿轮(12)转动时推动所述滑动板向远离所述随动齿轮(12)转动轴线的方向移动。

11.根据权利要求10所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，在与所述拨块(121)位置相对应的所述安装座(15)上设置有至少一个限位块(151)，以对所述滑动板的位移进行限位。

12.根据权利要求1或2或4或5或6或7或8所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述调节部包括：

保持架(24)，与所述第一活动部(1)和转动部(21)的外圈同时固连；

导向件(26)，设置在所述保持架(24)内且可沿所述阻尼调节机构的轴线旋进或旋出；

第二弹性件，所述第二弹性件的一端抵顶在所述导向件(26)上，所述第二弹性件的另一端抵顶在所述第一摩擦部(22)上；

所述第二弹性件为第二压缩弹簧(25)。

13.根据权利要求12所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，所述导向件(26)包括导向杆和一体形成于导向杆一端的螺头，所述螺头的外周具有外螺纹，所述保持架(24)的内圈具有与所述螺头的外螺纹相配合的内螺纹，所述螺头螺纹连接在所述保持架(24)内；所述导向杆与所述螺头之间形成有弹簧定位套，所述第二压缩弹簧套设在所述导向杆上，所述第二压缩弹簧的一端位于所述弹簧定位套内，所述第二压缩弹簧的另一端抵顶在所述第一摩擦部(22)上。

14.根据权利要求12所述的可调式自平衡随停关节，其特征在于，在所述第一活动部(1)的一端两侧分别形成有第一凹槽(101)和第二凹槽(102)，所述转动部(21)位于所述第一凹槽(101)内，所述保持架(24)、第二压缩弹簧(25)和导向件(26)位于所述第二凹槽(102)内；

所述第一凹槽(101)和第二凹槽(102)之间的所述第一活动部(1)上形成有导向通道，所述第一摩擦部(22)为内圈摩擦环，所述第二摩擦部(23)为外圈摩擦环，所述内圈摩擦环和外圈摩擦环位于所述导向通道内，所述外圈摩擦环的外周形成有若干凸齿，所述第一活动部(1)的导向通道内形成有与所述外圈摩擦环的外部轮廓相配合的导向槽，所述外圈摩擦环配合在所述导向槽内，以使所述导向槽可限制所述外圈摩擦环的周向运动但不限制所述外圈摩擦环沿所述阻尼调节机构轴线的移动。

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