[发明专利]一种U副铰链

说明书

本发明涉及一种U副铰链，其包括上平台、球铰、弹性件和下平台。其中上平台的下端面设有球铰限位槽和环绕球铰限位槽的第一环形限位槽。球铰的上端固定于球铰限位槽。弹性件包围球铰的周向外围，且上端面抵接第一环形限位槽。下平台的上端面设有用于容纳弹性件的下端面的第二环形限位槽，且球铰的下端固定于下平台的上端面。本发明的U副铰链具备自复位功能，且具有相对于z轴方向的较大角度范围的转动的功能。在将多个U副铰链进行组合后，铰链组将具有明显增大的工作空间。

技术领域

本发明涉及机械零部件领域，其尤其涉及一种U副铰链，其适用于车辆、机器人等需要设置能够在平面内任意转动的部件的领域。

背景技术

在机械设备中，出于其实际运用场景的需要，需要设置能够在平面内的任意转动的U副机构。然而，现有的U副机构在运动过程中，其组成部件之间会发生刚性碰撞的问题。此外，U副机构还存在工作空间小的问题。

文献CN109339606A公开了一种自适应三轴铰链，该三轴铰链能自动适应壳体门盖带和不带密封材料的场景和壳体开合盖的不同过程状态。但是其结构复杂，容易损坏，工作空间较小，且只对一个方向的转动实现了自适应。

文献CN207830353U公开了一种球铰摆动限制结构。在球铰摆动限制结构中，弹性件起到振幅的良好缓冲，其能够减弱刚性冲击，减小磨损。但是由于其结构特点，工作空间较小，并且其只限制了z轴方向的移动，对其他方向的自由度没有限制作用。

发明内容

针对根据现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具备自复位功能的U副铰链，该U副铰链运动过程中，各组成部件中不会发生碰撞。

该目的通过根据本发明以下形式的一种U副铰链来实现。该U副铰链包括上平台、球铰、弹性件和下平台。其中所述上平台的下端面设有球铰限位槽和环绕所述球铰限位槽的第一环形限位槽。球铰的上端固定于所述球铰限位槽。所述弹性件包围所述球铰的周向外围，且上端面抵接所述第一环形限位槽。下平台的上端面设有用于容纳所述弹性件的下端面的第二环形限位槽，且所述球铰的下端固定于所述下平台的上端面。

当所述球铰的上端面固定于所述上平台且下端面固定于所述下平台时，所述弹簧处于自然伸展状态。

根据上述形式的U副铰链，设置的球铰能够保证上平台相对于下平台绕球铰的转动中心转动，因此可以保证U副铰链可实现相对z轴方向的一定角度的转动，即具有冗余自由度。套设于球铰外围的弹性件则可使得U副铰链具有自复位功能。

根据本发明的一种优选实施方式，所述弹性件为弹簧。

根据本发明的一种优选实施方式，弹性件的上端面呈平面状，且所述第一环形限位槽具有与所述弹性件的上端面相适配的第一平面部。

根据本发明的一种优选实施方式，弹性件的下端面呈平面状，且所述第二环形限位槽具有与所述弹性件的下端面相适配的第二平面部。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第一环形限位槽还具有第一台阶部，且所述第一台阶部被构造成，当所述弹性件的上端面贴合所述第一平面部时，所述弹性件的沿其螺旋方向的一个端面抵接所述第一台阶部。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第二环形限位槽还具有第二台阶部，且所述第二台阶部被构造成，当所述弹性件的下端面贴合所述第二平面部时，所述弹性件的沿其螺旋方向的另一个端面抵接所述第二台阶部。

根据本发明的一种优选实施方式，所述球铰包括由上至下依次分布的球头件、球槽件，其中，所述球头件的下端为球头，所述球槽件的上端具有与所述球头适配的球槽。

根据本发明的一种优选实施方式，所述球头件的上端具有非圆形横截面，且所述球铰限位槽具有与所述球头件的上端适配的横截面，使得当所述球头件的上端容纳于所述球铰限位槽时，所述球头件无法相对于所述球铰容纳槽转动。