[发明专利]带有弯曲构件的挠性接头结构

说明书

优先权

本申请要求申请于2008年12月31日的第61/142,104号美国临时申请以及申请于2009年12月30日的第61/291,203号美国临时申请的优先权权益，通过引用的方式全文合并在此。

技术领域

本发明涉及接头结构或者连接件装置。更具体地，本发明涉及包括至少一个弯曲构件的挠性接头装置，所述弯曲构件与包卷面形成界面，所述包卷面界定在所述弯曲构件的端部与之相连接的底座上。

背景技术

许多装置使用接头结构来使得装置的一个部件相对于装置的另一部件移动，诸如在收缩形态与扩张形态之间移动，从一个位置旋转到另一个位置，合作进行更复杂的操控。接头结构可设计为在不同形态或位置之间重复无限循环次或有限循环次的移动，或者可设计为在不同形态或位置之间仅移动一次或者移动有限次数。

构造接头结构的一个方法是利用多个部件，其中一个部件通过接头的多个组件之间的滑动接触而相对于其它部件旋转，诸如球窝接头或销加U型夹接头。这些接头存在着诸多问题。利用多部件接头的结构也受“死区”之类问题的困扰，所谓“死区”系指结构的一端处的移动并不与其它端相连通，直至该多部件接头中的余隙被填满。制造符合所要求公差的此类接头也较为困难并且成本较高。

鉴于刚性多部件接头的这些问题，如第3,386,128、4,869,552、5,133,108、5,196,587、及6,378,172号美国专利所描述的，已使用了由挠性材料的带子或片弹簧构成的接头结构。第6,175,989和6,772,479号美国专利描述了利用形状记忆合金材料的挠性接头。第7,435,032号美国专利描述一种回弹性接头，其通过将弯曲部的端部连接至限制所述弯曲构件之弯曲半径的腔室来限制该接头上的最大张力，以保证不超过该最大张力。弯曲构件连接两个独立的结构，并且实质上用作标准片弹簧，其储存用以将其移动至收缩形态的能量以返回至扩张形态。

现有挠性接头结构之设计的一个明显缺点是此类结构一般不支持压缩或拉伸形式的大负载，因此不适用于必须支持此类负载的装置。

发明内容

根据本发明多个实施例的挠性接头装置采用了至少一个与包卷面形成界面的弯曲构件，所述包卷面界定在所述弯曲构件的端部与之相连接的多个底座上。所述弯曲构件配置为界定出行进的瞬时旋转轴，随着所述底座相对移动，所述行进的瞬时旋转轴沿由所述弯曲构件与所述包卷面的界面所界定之路径移动。一实施例中，所述弯曲构件与所述底座由整体材料构成。另一实施例中，所述底座的包卷面的截面形状对称。其它实施例中，所述行进的瞬时旋转轴的曲率半径配置为仅以离散量化阶梯变化而没有反向。其它实施例中，所述挠性接头装置配置为一或多个三条连接件，其中中间条较为刚性而两个外侧条为根据本发明多种实施例的弯曲构件。

一实施例中，挠性接头装置包括底座、结构构件、弯曲构件，所述弯曲构件将所述结构构件连接至所述底座，所述底座、结构构件、及弯曲构件构成一件式整体单体。所述弯曲构件转动以允许所述结构构件相对于所述底座在压缩形态和扩张形态之间移动。所述底座及/或结构构件可界定出称为包卷面的表面，随着所述结构构件相对于所述底座从所述压缩形态移动至所述扩张形态，所述包卷面对所述弯曲构件的转动及/或包卷提供导向。多种实施例中，所述包卷面可为凹形，凸形，或平的。

另一实施例中，一种挠性接头装置包括上底座和下底座。所述上底座和下底座之间设有结构构件，并且弯曲构件将所述结构构件的两端连接至所述底座。所述弯曲构件配置为转动以使得所述结构构件扩张，以允许所述上底座与下底座在收缩形态和扩张形态之间相对移动。各所述弯曲构件界定出行进的瞬时旋转轴，随着所述上底座和下底座在所述压缩形态与所述扩张形态之间移动，所述行进的瞬时旋转轴沿所述弯曲构件与所述包卷面的界面移动，以使所述旋转轴在横穿所述旋转轴的平面内在不同的高度行进。

与包卷面的弯曲半径相关的弯曲构件厚度决定了弯曲构件的因移动导致的疲劳寿命。一些实施例中，所述弯曲构件可配置和设计为具有非常长的疲劳寿命。其它实施例中，所述弯曲构件可配置和设计为具有与预定范围内的最大扩张和收缩循环次数相关的有限疲劳寿命

本发明的上述内容并不意欲描述各个所述实施例或本发明的所有实施方式。这一发明内容代表本发明某些方面的简化概述，以帮助对本发明有基本的理解，并且不意欲表示本发明的关键或决定性的组成部分，或者界定本发明的范围。

附图说明

结合附图，参考下文本发明的多种实施例的详细描述，可更完整地理解本发明，其中：