消隙耦合器的制造方法
【專利摘要】本文公開了裝置、系統(tǒng)、組件、耦合器和其他實施方式，包括一種耦合器，該耦合器包括與第二耦合元件(120)配合地接合的第一耦合元件(110)，每個第一和第二耦合元件包括界定開口((114)，(124))的板狀件((112)，(122))；從板狀件的第一表面延伸的突出部((116)，(126))；和從板狀件的第二表面延伸且被配置為用來接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔座((118)，(128))。第一耦合元件的突出部(116)被接納在第二耦合元件的板狀件的開口(124)中，且第二耦合元件的突出部(126)被接納在第一耦合元件的板狀件的開口(114)中。配合地接合的耦合元件被配置為響應(yīng)于被接納在第一耦合元件的孔座中的第一裝置的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
【專利說明】消隙耦合器
[0001]背景
[0002]當(dāng)需要精確測定結(jié)構(gòu)的角位置時，旋轉(zhuǎn)傳感器(例如，利用旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器、或者RVDT、基于電位計的傳感器等等所實施的傳感器)通常被使用。例如，確定和必要時矯正飛機的起落裝置的輪子的角位置和/或方向是重要的(例如，在著陸期間，如果輪子相對于機身的縱軸轉(zhuǎn)動一定角度，輪子可能破裂)。
[0003]為了使能夠精密測量被討論的結(jié)構(gòu)的角位置，在某些情況下可以使用多個旋轉(zhuǎn)傳感器。在這樣的情況下，重要的是，確保將多個傳感器連接到待確定角位置的結(jié)構(gòu)上(舉例來說，通過以串聯(lián)布置連接傳感器)不會導(dǎo)致可能影響測量的精確性的傳感器之間的不對準(zhǔn)或者間隙。
[0004]概述
[0005]本文公開了確定結(jié)構(gòu)的角位置(例如，飛機前輪的角位置)的組件、系統(tǒng)、裝置和方法，包括，舉例來說，包括配合地接合到第二耦合器元件的第一耦合元件的耦合器，每個第一和第二耦合元件包括界定開口的板狀件、從板狀件的第一表面延伸的突出部，和從板狀件的第二表面延伸的孔座，孔座被配置為接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如，可旋轉(zhuǎn)軸)。第一耦合元件的突出部被接納在第二耦合元件的板狀件的開口中，且第二耦合元件的突出部被接納在第一耦合元件的板狀件的開口中。配合地接合的耦合元件被配置為響應(yīng)于被接納在第一耦合元件的孔座中的第一裝置的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如，旋轉(zhuǎn)傳感器)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
[0006]本文提供的實施方式被配置為使被互相耦合的串聯(lián)旋轉(zhuǎn)傳感器(例如，電位計、RVDT和旋轉(zhuǎn)變壓器)的多通道成為可能。這樣的耦合可以被盲執(zhí)行(即，當(dāng)使用如本公開中所描述的那些耦合器和組件時，相對于彼此仔細(xì)地對準(zhǔn)傳感器是不必要的)。例如，本文中描述的耦合器可以實現(xiàn):1)當(dāng)存在線性不對準(zhǔn)或角不對準(zhǔn)時防止RVDT軸的側(cè)面加載，2)以最小間隙從一個傳感器向另一個傳感器傳遞角位置。本文提供的實施方式使從一個通道到另一個通道傳遞旋轉(zhuǎn)運動時避免間隙成為可能。在某些實施例中，本文提供的實施方式被配置為克服角不對準(zhǔn)和軸不對準(zhǔn)。本文提供的實施例還避免由于溫度變化引起的角移位(即通道之間循跡(tracking))。
[0007]本文描述的實施方式包括以串聯(lián)布置(例如級聯(lián)連接布置)連接的多個旋轉(zhuǎn)傳感器(例如，RVDT、旋轉(zhuǎn)變壓器等等)，以使能夠提供多負(fù)載路徑。因此，萬一一個傳感器失效，其他耦合的傳感器能接管。本文描述的耦合器實施方式可以用實心棒料制造，且可以焊接或者以別的方式附接到旋轉(zhuǎn)傳感器的軸端，因此使傳感器的多通道串聯(lián)布置成為可能。在某些實施例中，本文所描述的耦合器例如可以被用于航空航天環(huán)境，在航空航天環(huán)境中通道之間的循跡是重要的(即，以便獲得多個獨立的測量值來確定和/或提高測量精度)。
[0008]因此，在某些實施例中，一種耦合器被公開。耦合器包括配合地接合到第二耦合元件的第一耦合元件，第一和第二耦合器元件各自包括界定開口的板狀件、從板狀件的第一表面延伸的突出部，和從板狀件的第二表面延伸并被配置為接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔座。第一耦合元件的突出部被接納在第二耦合元件的板狀件的開口中，且第二耦合元件的突出部被接納在第一耦合元件的板狀件的開口中。配合地接合的耦合元件被配置為響應(yīng)于被接納在第一耦合元件的孔座中的第一裝置的第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
[0009]耦合器的實施方案可以至少包括本公開中描述的一些特征，包括以下特征中的一個或多個。
[0010]每個第一耦合元件和第二耦合元件的板狀件可以包括盤狀部分和片彈簧，片彈簧從盤狀部分延伸，使得片彈簧和盤狀部分界定開口。
[0011]片彈簧可以成整體地從盤狀部分延伸。
[0012]第一耦合元件的片彈簧可以在第一方向延伸，第二耦合元件的片彈簧在第二方向延伸，第一方向與第二方向大體上相反。
[0013]從每個第一耦合元件和第二耦合元件的板狀件延伸的突出部包括銷。
[0014]每個第一耦合元件和第二耦合元件的孔座可以包括帶開口端的空心管，從板狀件的第二表面延伸的空心管可以被配置成通過空心管的開口端來接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
[0015]第一裝置的第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以是旋轉(zhuǎn)傳感器的軸。該旋轉(zhuǎn)傳感器可以包括，例如，旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器(resolver sensor)和/或基于電位計的傳感器中的一種。
[0016]耦合器可以被配置為使多個旋轉(zhuǎn)傳感器的串聯(lián)連接成為可能，而不引起來自多個傳感器的串聯(lián)連接的間隙。
[0017]在某些實施例中，一種組件被公開。所述組件包括耦合器，耦合器包括配合地接合到第二耦合元件的第一耦合元件，每個第一和第二耦合元件包括界定開口的板狀件、從板狀件的第一表面延伸的突出部，和從板狀件的第二表面延伸并被配置為接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔座。該組件還包括第一裝置和第二裝置，第一裝置包括被第一耦合元件的孔座接納的第一可旋轉(zhuǎn)軸，第二裝置包括被第二耦合元件的孔座接納的第二可旋轉(zhuǎn)軸。第一裝置的第一軸的旋轉(zhuǎn)會引起耦合器和被接納在耦合器的第二耦合元件的孔座中的第二裝置的第二軸的旋轉(zhuǎn)。
[0018]組件的實施例可以包括在本公開中描述的特征中的至少一些特征，包括以上關(guān)于耦合器所描述的特征中的至少一些特征，以及以下特征中的一種或多種。
[0019]第一裝置的第一軸可以是第一旋轉(zhuǎn)傳感器的軸，且第二裝置的第二軸可以是第二旋轉(zhuǎn)傳感器的軸。
[0020]第一旋轉(zhuǎn)傳感器和第二旋轉(zhuǎn)傳感器中的一個或多個可以包括例如旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器和/或基于電位計的傳感器中的一種或多種。
[0021]在一些實施例中，一種組件被公開。所述組件包括兩個或更多個耦合器，該兩個或更多個耦合器中的每個包括被配合地接合到第二耦合元件的第一耦合元件，每個第一和第二耦合元件包括界定開口的板狀件、從板狀件的第一表面延伸的突出部，和從板狀件的第二表面延伸且被配置為用來接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔座。所述組件還包括第一裝置和第二裝置，第一裝置包括被該兩個或更多個耦合器中的一個的第一耦合元件的孔座接納的第一可旋轉(zhuǎn)軸，第二裝置包括第二可旋轉(zhuǎn)軸，該第二可旋轉(zhuǎn)軸包括被兩個或更多個耦合器中的一個的第二耦合元件的孔座接納的第一端和被兩個或更多個耦合器中的另一個的第一耦合元件的孔座接納的第二端。所述組件還包括附加裝置，附加裝置包括被接納在兩個或更多個耦合器中的另一個的第二耦合元件的孔座中的附加可旋轉(zhuǎn)軸。第一裝置的第一軸的旋轉(zhuǎn)會引起兩個或更多個耦合器的旋轉(zhuǎn)、第二裝置的第二軸的旋轉(zhuǎn)和附加裝置的附加軸的旋轉(zhuǎn)。
[0022]組件的實施例可以包括在本公開中描述的特征中的至少一些特征，包括以上關(guān)于耦合器和第一組件所描述的特征中的至少一些特征，以及以下特征中的一種或多種。
[0023]第一裝置的第一軸可以是第一旋轉(zhuǎn)傳感器的軸，第二裝置的第二軸可以是第二旋轉(zhuǎn)傳感器的軸，且附加裝置的附加軸可以是第三旋轉(zhuǎn)傳感器的軸。
[0024]第一旋轉(zhuǎn)傳感器、第二旋轉(zhuǎn)傳感器和第三旋轉(zhuǎn)傳感器中的一個或多個可以包括以下傳感器例如旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器和/或基于電位計的傳感器中一個或者多個。
[0025]本文所用的術(shù)語“約”是指相對于標(biāo)稱值變化+/_10%。應(yīng)理解的是，不管是否特別提及，這樣的變化通常被包括在本文給出的值中。
[0026]本文所用的，包括在權(quán)利要求中的，被用于以“中的至少一個”或者“中的一個或多個”為前提的一系列項目的“和”或者“或”表明所列項目的任何組合都可以被用到。例如，一系列“A、B和C中的至少一個”包括組合A或B或C或AB或AC或BC和/或ABC (即A和B和C)中的任何。此外，在一定程度上，項目A、B或C的一次以上的出現(xiàn)或使用是可能的，A、B和/或C的多次使用可以形成預(yù)期的組合的一部分。例如，一系列“A、B和C中的至少一個”可以也包括AA、AAB、AAA、BB等等。
[0027]除非另有規(guī)定，本文所用的所有技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明所述領(lǐng)域技術(shù)人員所通常理解的意思相同。
[0028]一種或更多種實施方案的詳細(xì)內(nèi)容在下面的附圖和描述中列出。更多的特征、方面和優(yōu)勢將通過說明書、附圖和權(quán)利要求書變得明顯。
[0029]附圖簡述
[0030]圖1A-B是在非接合(圖1A)狀態(tài)和接合(圖1B)狀態(tài)的耦合器的實施例的透視圖。
[0031]圖1C是圖1A和圖1B的耦合器的一個耦合元件的透視圖。
[0032]圖2A是包括連接到兩個裝置的兩個可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的耦合器的組件的透視圖。
[0033]圖2B是帶有各自連接到可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的兩個耦合元件的非接合耦合器的透視圖。
[0034]圖3A-B是示例性RVDT傳感器組件的透視圖，該RVDT傳感器包括多個旋轉(zhuǎn)傳感器，該旋轉(zhuǎn)傳感器可以利用圖1A-C和2A-B的耦合器和組件彼此連接。
[0035]圖4A和4B是包括兩個耦合器和至少三個旋轉(zhuǎn)傳感器的組件的示例性實施方式的圖示。
[0036]相似的參考標(biāo)記在各個附圖中表示相似的元件。
[0037]詳細(xì)說明
[0038]本文公開了包括耦合器的組件、系統(tǒng)、裝置和方法，該耦合器包括第一耦合元件，該第一耦合元件配合地接合到第二耦合元件，每個第一和第二耦合元件包括界定開口的板狀件、從板狀件的第一表面延伸的突出部，和從板狀件的第二表面延伸并被配置為用來接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔座。第一耦合元件的突出部被接納在第二耦合元件的板狀件的開口中，且第二耦合元件的突出部被接納在第一耦合元件的板狀件的開口中。配合地接合的耦合元件被配置為響應(yīng)于被接納在第一耦合元件的孔座中的第一裝置的第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
[0039]圖1A-B是在非接合(圖1A)狀態(tài)和接合(圖1B)狀態(tài)的耦合器100的示例性實施例的透視圖。圖1C是圖1A和IB所示的耦合器100的一個耦合元件110的圖示。耦合器100被配置為耦合分離且獨立的旋轉(zhuǎn)傳感器(例如，旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器)的至少兩個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如，軸)，使得通過外部可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動將通過至少兩個旋轉(zhuǎn)傳感器引起相同角旋轉(zhuǎn)，于是使外部可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所經(jīng)歷的旋轉(zhuǎn)的程度的獨立的角度測量成為可能。在某些實施例中，耦合器100也可以被用來連接到其他類型的可旋轉(zhuǎn)裝置。耦合器100包括第一耦合元件110，第一耦合元件110被配置為配合地接合到第二耦合元件120。在某些實施例中，第二耦合元件120可以在配置上與第一耦合元件110相似，除了耦合元件120可以被布置為耦合元件110的鏡像相反且相對于耦合元件110旋轉(zhuǎn)約180度。在某些實施例中，耦合元件110和120不需要互相鏡像相反，且可以有不同的配置，該配置被構(gòu)型以便使分離的耦合元件能夠互相配合地接合，使得分離的耦合元件響應(yīng)于可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)而經(jīng)歷相同的旋轉(zhuǎn)，該可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)物理地稱合至接合的稱合元件之一。
[0040]如圖1A和IC進(jìn)一步示出的，在某些實施例中，耦合元件110包括界定開口 114的板狀件112、從板狀件112的第一表面113延伸的突出部116，和從板狀件的第二表面(在圖1A和IC的透視圖中第二表面從視圖被隱藏)延伸并被配置為用來接納將被耦合器100所耦合的旋轉(zhuǎn)傳感器之一的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔座118。同樣的，第二耦合元件(圖1A-B所示)可以包括界定開口 124的板狀件122、從第二耦合元件的板狀件122的第一表面(在圖1A和IB的透視圖中第二耦合元件的板狀件的第一表面從視圖被隱藏)延伸的突出部126，和從第二耦合元件120的板狀件122的第二表面125延伸的孔座128。
[0041]當(dāng)組合成耦合器100的兩個耦合元件被配合地接合時，第一耦合元件110的突出部116被接納在第二耦合元件120的板狀件122的開口 124中，且第二耦合元件120的突出部126被接納在第一耦合元件110的板狀件112的開口 114中。配合地接合的耦合元件被配置為當(dāng)可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被接納在第一耦合元件的孔座中時，響應(yīng)于諸如旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)裝置的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(如可旋轉(zhuǎn)軸)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。裝配好的耦合器100 (即當(dāng)兩個耦合元件被配合地接合，更特別地如圖1B所示)通常被接納在耦合器的孔座中的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件保持(或掛/支撐)，而且通常也無需以其他方式被某些支撐結(jié)構(gòu)所支撐。因此，被接納在第一耦合元件的孔座(例如孔座118)中的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)會引起第一耦合元件的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過與可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件所經(jīng)歷的角位移相同的角位移。因為第二耦合元件是配合地接合到第一耦合元件上的，第二耦合元件也會旋轉(zhuǎn)經(jīng)過與第一耦合元件和可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角位移相同的角位移，因此引起被接納在第二耦合元件的孔座(例如孔座128)中的第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件也旋轉(zhuǎn)經(jīng)過相同的角位移。相應(yīng)地，因為接合到耦合器100的兩個可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如兩個旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件)經(jīng)歷相同的旋轉(zhuǎn)角位移，其可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件耦合到耦合器100的旋轉(zhuǎn)傳感器將能夠大體上測量相同的角位移和提供分離的和獨立的角位移/位置測量值。
[0042]繼續(xù)參考圖1A-C，在某些實施例中，第一耦合元件110和第二耦合元件120的板狀件112和122中的每個可以包括盤狀部分(例如，類似于其中部被打斷的圓形盤狀的結(jié)構(gòu))和從各自的盤狀部分延伸的片彈簧119和129，使得片彈簧119和129和各自的盤狀部分界定開口 114和124。盤狀部分和各自的片彈簧可以成整體地彼此連接。例如，板狀件112和122可以各自從諸如棒料17-7PH或者15-5PH材料的單件材料機加工雕刻。每個片彈簧可以被構(gòu)造為彈性地向內(nèi)偏置，使得當(dāng)一個耦合元件的突出部(例如突出部126)具有大于由片彈簧和對應(yīng)的耦合元件的盤狀部分界定的開口(該突出部將被接納穿過其中)的直徑的直徑時，片彈簧能被向外推動，以確保待接納的突出部的通過。一旦被接納，被向外推動的彈性地被構(gòu)造的片彈簧將施加向內(nèi)的力來將所接納的第二耦合元件的突出部保持就位。在某些實施例中，第一耦合元件110的片彈簧119在第一方向上延伸，該第一方向大體上與第二方向相反，第二耦合元件120的片彈簧129在第二方向上延伸。
[0043]在某些變體中，從第一耦合元件110和第二耦合元件120的板狀件112和122延伸的突出部116和126中的每個可以包括銷。如圖1C所示，對應(yīng)于突出部116的銷可以包括圓錐部分140、中間部分142和基座144。在某些實施例中，銷被構(gòu)造成與板狀件分開的，且通過將其基座144安裝入界定在板狀件中的孔(或洞)146而被固定到板狀件?？?46的直徑可以稍小于銷的基座144的直徑，以便基座144被壓裝入孔146中。例如，在某些實施例中，取決于盤狀部分的構(gòu)造和尺寸，銷的基座144的直徑可以大于孔146的直徑約0.005”到0.010”。將銷的基座壓裝入孔中可以達(dá)到零間隙性能。在某些實施例中，銷的基座可以采用焊接、粘接、螺紋連接，或者其他方式固定到板狀件，且可以替代將銷的基座裝入孔146中或在將銷的基座裝入孔146中之外這樣緊固。在某些實施例中，對應(yīng)于突出部116的銷可以是板狀件的整體的部分，舉例來說，在單一的實心件被切割(比如，銑床切割，EDM切害!]，水射流切割等等)的情況下，或者在耦合結(jié)構(gòu)利用模具來制造的情況下，來形成整體的一件式的銷-盤狀部分-孔座結(jié)構(gòu)。
[0044]類似的，且如圖1A與IB所示，將被配合地接合到第一板狀件110的相對應(yīng)的板狀件120也可以具有與將被固定到板狀件110的銷的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造相似的銷。第一板狀件110的銷的圓錐部分140被配置為通過界定在第一板狀件110將被與之配合地接合的相對的第二板狀件120中的開口 124而被接納，其中圓錐部分140穿過開口 124直到這樣的點，在該點處圓錐部分140的有斜度的壁接觸開口 124的內(nèi)壁并且不能進(jìn)一步穿過該開口前進(jìn)。
[0045]如所說明的，耦合元件110和120各自還包括孔座(例如，耦合元件110的孔座118，和耦合元件120的孔座128)，在一些實施例中，該孔座可以是空心管或者帶開口端的圓柱。在這樣的實施方式中，每個耦合元件的空心管可以自板狀件的第二表面(例如，第二耦合元件120的板狀件122的表面125)延伸，也可以被配置為通過空心管的開口端接納旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。待被每個空心管接納的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(例如，可旋轉(zhuǎn)軸)可以通過作用到可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的被空心管接納的部分的外表面上的空心管的內(nèi)壁的張力被固定到空心管(即將可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件壓裝入孔座中)，和/或通過使用某些其他的緊固機構(gòu)(例如，將可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件螺紋連接入空心管中、使用閂鎖或者其他鎖定在空心管內(nèi)壁內(nèi)的槽中的鎖定機構(gòu)等等)來固定被接納在空心管中的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。在某些實施例中，通過耦合器耦合的每個傳感器的軸也可以通過將該軸焊接或者粘接到耦合器的孔座中而被固定到耦合器。耦合器也可以這樣實施，使得耦合器包括從耦合器延伸的實心軸而不是管，并且這樣的實心軸被合適的接納機構(gòu)(例如，孔座)所接納，該接納機構(gòu)被可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件所包括，耦合器被耦合至該可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。在某些實施例中，孔座(例如，空心管)成整體地接合至板狀件，以便板狀件和孔座構(gòu)成單件結(jié)構(gòu)，該單件結(jié)構(gòu)由例如17-7PH或15-5PH材料的棒料機加工而成。在某些實施例中，片彈簧、盤狀部分和孔座形成整體的一件式盤-管組件，該組件能夠通過執(zhí)行銑床切割、水射流切割、電火花加工(EDM)等等通過一件材料(例如，實心盤形材料)來成型。在某些實施例中，孔座可以分開構(gòu)造且隨后固定到耦合元件的板狀件。
[0046]應(yīng)該指出的是，本文所描述的耦合器配置成冗余設(shè)計，舉例來說，使得如果一個耦合器的片彈簧因為任何原因變松或損壞，第二片彈簧仍能夠使耦合器的耦合元件牢固的接合。同樣地，耦合器的銷也使耦合器的結(jié)構(gòu)冗余。
[0047]在運轉(zhuǎn)中，兩個耦合元件110和120通過將突出部116固定入開口 124中并且將突出部126固定入開口 114中而配合地接合。第一旋轉(zhuǎn)傳感器(或者帶可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的某些其他裝置)的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被接納在第一耦合元件110的孔座(例如空心管)118中，且第二旋轉(zhuǎn)傳感器(或者帶可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的某些其他裝置)的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被接納在第二耦合元件120的孔座128中。
[0048]更具體地，參考圖2A，包括耦合至兩個可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240和250的耦合器202的組件200的透視圖被示出。圖2B是組件280的另一個示例性實施例的另一個透視圖，在圖2B中，非接合的耦合器282(即，它的兩個耦合元件沒有互相耦合)被示出。圖2A的耦合器202和圖2B的耦合器282可以與圖1A-C所示的耦合器100相似。圖2A的耦合器202可以因此包括第一和第二耦合元件210和220。第一耦合元件210可以包括界定開口 214的板狀件212，和從板狀件的第一表面延伸的突出部216 (例如，例如通過被界定在板狀件212中的孔固定到板狀件212的銷)。板狀件可以包括盤狀部分和從板狀件延伸的片彈簧，并且可以與關(guān)于圖1A-C描繪和描述的盤狀部分和片彈簧相似。第二耦合元件同樣包括界定開口224的板狀件222，和突出部226。為了配合地接合耦合元件來實現(xiàn)耦合器202，第一耦合元件210的突出部216被接納在第二耦合元件220的開口 224中，且耦合元件220的突出部226被接納在第一耦合元件210的開口 214中。
[0049]圖2A的示例性實施例中的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240是可旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240可以被用于第一旋轉(zhuǎn)傳感器(未顯不)的實施方式，而可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件250 (在圖2A的實施例中也為軸)可以被用于第二可旋轉(zhuǎn)軸(也沒顯示)的實施方式。在某些實施例中，所用的旋轉(zhuǎn)傳感器可以是旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)傳感器，如圖3A和B中所描繪的傳感器組件的傳感器。特別是，在圖3A和3B的透視圖中，示例性的基于RVDT的組件300包括帶有如可旋轉(zhuǎn)軸312的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的第一 RVDT傳感器310，和帶有如可旋轉(zhuǎn)軸322的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的第二傳感器320。圖3A所描繪的實施方式還包括第三RVDT傳感器350，第三RVDT傳感器350具體地在圖3B中示出。第三RVDT傳感器350包括可耦合至外部可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(即在RVDT組件300的外部)的可旋轉(zhuǎn)軸352，該外部可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角位置將由組件300的RVDT傳感器確定。
[0050]如圖3A所示，通過將可旋轉(zhuǎn)軸312的端部314裝入耦合器330的第一孔座332和將第二 RVDT傳感器320的端部324裝入耦合器330的第二孔座334，兩個RVDT傳感器310和320經(jīng)由消隙f禹合器(ant1-backlash coupler) 330被f禹合。I禹合器330可以具有類似于圖1A-C中所示的耦合器100和/或圖2A-B中所示的耦合器202的結(jié)構(gòu)/配置。RVDT傳感器350可以經(jīng)由消隙耦合器360被耦合至RVDT傳感器310，例如，將可旋轉(zhuǎn)軸352的一端裝入耦合器360的第一耦合元件362的板狀件上的孔座里，而且將軸312的另一端裝入耦合器360的第二耦合元件364的板狀件上的另一個孔座里。耦合器360也可以具有類似于圖1A-C中所示的耦合器100和/或圖2A-B中所示的耦合器202的結(jié)構(gòu)/配置。
[0051]如圖3A進(jìn)一步示出的，RVDT傳感器310和320各自包括位于接近(如圍繞)分別的可旋轉(zhuǎn)軸312和322處的初級繞組(326和328)。RVDT傳感器310和320各自還包括分別位于接近傳感器的各自可旋轉(zhuǎn)軸312和322處的次級繞組(也稱為輸出繞組)318和328。至少一個電樞(armature)(圖3A或3B中未示出)被布置在每個可旋轉(zhuǎn)軸312和322的外表面上，該至少一個電樞跟隨可旋轉(zhuǎn)軸312和322的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。布置在每個可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上的電樞可以由實心磁性材料構(gòu)成并可以被焊接或結(jié)合到可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，或者可以以某種其他合適的方式固定到分別的構(gòu)件。當(dāng)電壓(例如，AC電壓)被施加于初級繞組316和326時，在分別的次級繞組318和328處感應(yīng)/產(chǎn)生結(jié)果電壓。因為固定到可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的電樞在電樞旋轉(zhuǎn)時改變了繞組的電感，所以次級繞組處的電壓水平將會變化并且將至少部分地基于電樞的位置?；谠诖渭壚@組處的結(jié)果電壓，被布置在RVDT傳感器的可旋轉(zhuǎn)軸上的電樞的角位置可以被確定，并且因此引起可旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)(例如，經(jīng)由接口裝置和/或經(jīng)由組件中另一個RVDT傳感器的可旋轉(zhuǎn)軸，例如耦合到RVDT傳感器350的軸352)的可旋轉(zhuǎn)外部結(jié)構(gòu)的角位置能被確定?；跍y量的次級繞組的結(jié)果電壓的外部可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的角位置的確定(計算)可以被基于處理器的計算系統(tǒng)所協(xié)助，基于處理器的計算系統(tǒng)接收結(jié)果電壓(例如，通過電壓傳感器或儀表測得的結(jié)果電壓)并輸出指示確定的/計算的外部可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的角位置的值。
[0052]在某些實施例中，RVDT傳感器，例如，在申請?zhí)枮镻CT/US2012/22986、名稱為“ROTARY VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSFORMER(RVDT)SENSOR ASSEMBLY WITH AUXILIARYOUTPUT SIGNAL”的國際專利申請中所描述的RVDT傳感器，可以結(jié)合傳感器組件300來使用，上述專利申請的內(nèi)容通過引用以其全文合并入本文中。在某些實施方式中，其他類型的旋轉(zhuǎn)傳感器，例如包括電位計、旋轉(zhuǎn)變壓器等等，可以在RVDT的傳感器之外被額外地使用，或者替代基于RVDT的傳感器而使用。
[0053]回到圖2A，第一旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240被接納在例如空心管或在端部的至少之一有開口的圓柱的孔座218中，并且第二旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件250被接納在孔座228中?？鬃?18和228可以與圖1A-C所示的孔座118和128相似。因此，耦合器202被分別由耦合器的孔座218和228接納的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240和250支撐(例如，保持)。因此，例如可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240的第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)，舉例來說，響應(yīng)于外部可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，將會引起耦合器旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)程度與第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)程度相同(即以相同的角位移)。第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，例如，經(jīng)由孔座228耦合到耦合器202的構(gòu)件250，將也旋轉(zhuǎn)經(jīng)過耦合器的相同角位移，而且，因此旋轉(zhuǎn)經(jīng)過第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的相同角位移。因此，與可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240和250相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)傳感器將大體上測量相同的角位移或位置。
[0054]因為圖2所描述的兩個可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件240和250不是直接互相連接的，因此這兩個傳感器不需要互相適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。換句話說，與圖1A-C和圖2A-B相關(guān)的所示和描述的耦合器類似的耦合器的使用有效地補償了所用傳感器之間的任何不對準(zhǔn)。本文所描述的耦合器因此實現(xiàn)盲裝配，在盲裝配中仔細(xì)地將傳感器關(guān)于彼此對準(zhǔn)是沒有必要的。此外，因為兩個傳感器沒有直接機械地彼此連接，避免了通常由機械連接的移動裝置導(dǎo)致的間隙問題。因而，這種耦合器用作消隙耦合器。此外，例如圖2A的實施方式中描述的那些耦合器的使用避免了直接耦合兩個或更多個傳感器(例如，通過直接耦合傳感器的軸)，因此避免了兩個或多個傳感器必須被長期附接(這可以是永久附接或者半永久附接)。因為兩個或更多個傳感器并不必須直接彼此依附，兩個或更多個傳感器因此也能彼此分離而不引起任何傳感器的軸承的任何永久性損壞。
[0055]在某些實施例中(以及同樣如圖3A-B所描繪的)，其中每一個與本文所描述的耦合器100和/或202類似的多個耦合器可以被用來耦合多個旋轉(zhuǎn)傳感器(例如以串聯(lián)方式)，舉例來說，使能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的角位置的三個或更多個獨立的測量。因此，參考圖4A和4B，可以看到組件400的示例性實施例的圖示被示出，組件400包括兩個耦合器402和404和至少三個旋轉(zhuǎn)傳感器。耦合器402和404和與其耦合的旋轉(zhuǎn)傳感器被包覆在空心管狀殼體410內(nèi)。耦合器402通過其第一耦合元件的孔座連接至第一旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件420，并且通過其第二耦合元件的孔座連接至第二旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件430。第二旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的另一端被接納在第二耦合器404的第一耦合元件的孔座中。第二耦合器404的第二耦合元件接納第三旋轉(zhuǎn)傳感器的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件440。如果需要，通過額外的耦合器(如圖1A-C、2A-B所描繪和描述的耦合器)，附加的旋轉(zhuǎn)傳感器可以被增加至如圖4A和4B所示的組件。如圖4A和B所進(jìn)一步示出的,在一些實施方式中，組件400還包括f禹合至殼體410的凸緣412，凸緣412被配置為將殼體410以及布置在其中的耦合器及傳感器固定至例如接口裝置，該接口裝置連接至其角位置待確定的外部可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
[0056]因此，在某些實施例中，提供一種組件，其包括兩個或更多個耦合器，耦合器各自包括配合地接合到第二耦合元件的第一耦合元件。每個第一和第二耦合元件包括界定開口的板狀件、從板狀件的第一表面延伸的突出部，和從板狀件的第二表面延伸并被配置為接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔座。組件還包括第一可旋轉(zhuǎn)裝置，第一可旋轉(zhuǎn)裝置包括第一可旋轉(zhuǎn)軸，第一可旋轉(zhuǎn)軸被接納在兩個或更多個耦合器中的一個的第一耦合元件的孔座中。還包括第二可旋轉(zhuǎn)裝置，第二可旋轉(zhuǎn)裝置包括第二可旋轉(zhuǎn)軸，第二可旋轉(zhuǎn)軸具有被接納在兩個或更多個耦合器中的一個的第二耦合元件的孔座中的第一端和被接納在兩個或更多個耦合器中的另一個的第一耦合元件的孔座中的第二端。一種附加可旋轉(zhuǎn)裝置包括被接納在兩個或更多個耦合器中的另一個的第二耦合元件的孔座中的附加可旋轉(zhuǎn)軸。第一可旋轉(zhuǎn)裝置的第一軸的旋轉(zhuǎn)會引起兩個或更多個耦合器和第二可旋轉(zhuǎn)裝置的第二軸和附加可旋轉(zhuǎn)裝置的附加軸的旋轉(zhuǎn)。
[0057]盡管本文詳細(xì)地公開了特別的實施例，然而這只是為了說明而以實施例的方式公開，且并不意在限定關(guān)于后附權(quán)利要求的范圍。特別是，可以預(yù)見的是，可以做出各種各樣的替換，更改，和修改而不違背在權(quán)利要求書中界定的本發(fā)明范圍和精神。其他方面、優(yōu)勢和改進(jìn)被認(rèn)為是在后面權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。所提出的權(quán)利要求是本文所公開的實施例和特征的代表。其他不包括在權(quán)利要求中的實施例和特征也被預(yù)期。因此，其他實施例在后面權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種稱合器,包括: 第一耦合元件，所述第一耦合元件配合地接合到第二耦合元件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個包括: 板狀件，所述板狀件界定開口， 突出部，所述突出部從所述板狀件的第一表面延伸，和 孔座，所述孔座從所述板狀件的第二表面延伸并且被配置為接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件； 其中，所述第一耦合元件的所述突出部被接納在所述第二耦合元件的所述板狀件的所述開口中，且所述第二耦合元件的所述突出部被接納在所述第一耦合元件的所述板狀件的所述開口中； 并且其中，配合地接合的耦合元件被配置為響應(yīng)于被接納在所述第一耦合元件的所述孔座中的第一裝置的第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述板狀件包括: 盤狀部分；和 片彈簧，所述片彈簧從所述盤狀部分延伸，使得所述片彈簧和所述盤狀部分界定所述開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合器，其中，所述片彈簧成整體地從所述盤狀部分延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合器，其中，所述第一耦合元件的所述片彈簧在第一方向上延伸，所述第二耦合元件的所述片彈簧在第二方向上延伸，所述第一方向與所述第二方向大體上相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中，從所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述板狀件延伸的所述突出部包括銷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述孔座包括具有開口端的空心管，從所述板狀件的所述第二表面延伸的所述空心管被配置為通過所述空心管的所述開口端來接納所述可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中，所述第一裝置的所述第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是旋轉(zhuǎn)傳感器的軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耦合器，其中，所述旋轉(zhuǎn)傳感器包括旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器和基于電位計的傳感器中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中，所述耦合器被配置為能夠使得多個旋轉(zhuǎn)傳感器串聯(lián)連接，而不引起來自所述多個傳感器的串聯(lián)連接的間隙。
10.一種組件,包括: 耦合器，所述耦合器包括第一耦合元件，所述第一耦合元件配合地接合到第二耦合元件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個包括: 板狀件，所述板狀件界定開口， 突出部，所述突出部從所述板狀件的第一表面延伸，和 孔座，所述孔座從所述板狀件的第二表面延伸并且被配置為接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件； 第一裝置，所述第一裝置包括第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一可旋轉(zhuǎn)軸被接納在所述第一耦合元件的所述孔座中；和 第二裝置，所述第二裝置包括第二可旋轉(zhuǎn)軸，所述第二可旋轉(zhuǎn)軸被接納在所述第二耦合元件的所述孔座中； 其中所述第一裝置的所述第一軸的旋轉(zhuǎn)將會引起所述耦合器和被接納在所述耦合器的所述第二耦合元件的所述孔座中的所述第二裝置的所述第二軸的旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述板狀件包括: 盤狀部分；和 片彈簧，所述片彈簧從所述盤狀部分延伸，使得所述片彈簧和所述盤狀部分界定所述開口。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其中，從所述第一耦合元件所述和第二耦合元件中的每個的所述板狀件延伸的所述突出部包括銷。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述孔座包括具有開口端的空心管，從所述板狀件的所述第二表面延伸的所述空心管被配置為通過所述空心管的所述開口端來接納所述可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其中，所述第一裝置的所述第一軸是第一旋轉(zhuǎn)傳感器的軸，且所述第二裝置的所述第二軸是第二旋轉(zhuǎn)傳感器的軸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)傳感器和所述第二旋轉(zhuǎn)傳感器中的一個或多個包括旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器和基于電位計的傳感器中的一種或多種。
16.—種組件,包括: 兩個或更多個耦合器，所述兩個或更多個耦合器中的每個包括第一耦合元件，所述第一耦合元件配合地接合到第二耦合元件，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個包括: 板狀件，所述板狀件界定開口， 突出部，所述突出部從所述板狀件的第一表面延伸，和 孔座，所述孔座從所述板狀件的第二表面延伸并且被配置為接納可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件； 第一裝置，所述第一裝置包括第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一可旋轉(zhuǎn)軸被接納在所述兩個或更多個耦合器中的一個的所述第一耦合元件的所述孔座中； 第二裝置，所述第二裝置包括第二可旋轉(zhuǎn)軸，所述第二可旋轉(zhuǎn)軸包括被接納在所述兩個或更多個耦合器中的一個的所述第二耦合元件的所述孔座中的第一端，和被接納在所述兩個或更多個耦合器中的另一個的所述第一耦合元件的所述孔座中的第二端；和 附加裝置，所述附加裝置包括被接納在所述兩個或更多個耦合器中的另一個的所述第二耦合元件的所述孔座中的附加可旋轉(zhuǎn)軸； 其中，所述第一裝置的所述第一軸的旋轉(zhuǎn)將會引起所述兩個或更多個耦合器的旋轉(zhuǎn)、所述第二裝置的所述第二軸的旋轉(zhuǎn)，以及所述附加裝置的所述附加軸的旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述板狀件包括: 盤狀部分；和 片彈簧，所述片彈簧從所述盤狀部分延伸，使得所述片彈簧和所述盤狀部分界定所述開口。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中，從所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述板狀件延伸的所述突出部包括銷。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件中的每個的所述孔座包括具有開口端的空心管，從所述板狀件的所述第二表面延伸的所述空心管被配置為通過所述空心管的所述開口端來接納所述可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其中，所述第一裝置的所述第一軸是第一旋轉(zhuǎn)傳感器的軸，所述第二裝置的所述第二軸是第二旋轉(zhuǎn)傳感器的軸，并且所述附加裝置的所述附加軸是第三旋轉(zhuǎn)傳感器的軸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的組件，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)傳感器、所述第二旋轉(zhuǎn)傳感器和所述第三旋轉(zhuǎn)傳感器中的一個或多個包括旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器和基于電位計的傳感器中的一種或多種。
【文檔編號】F16D1/10GK104271974SQ201380022451
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】薩伊德·雅茲達(dá)尼 申請人:卡夫利科公司