一种U形转接器关节

技术领域

本发明涉及技术领域，具体为一种U形转接器关节。

背景技术

U形(C形)转接器主要应用于设备机箱外部，通常用于对两个位置相对固定的设备实现电气信号的连通；为了实现设备间的连通功能，传统上的实现方式为通过双头电缆来实现转接。

根据中国发明202320102080.6中提到的一种矩形转接器、与该转接器适配的插头以及连接器，该矩形转接器、与该转接器适配的插头以及连接器在使用时通过优化转接器的结构和形状，间接简化了插头上配合段的结构，同时优化了其内插头做线部件的结构形式，使得结构更加稳固，同时在插头、转接器以及插座插接配合时，电缆中的屏蔽丝与插头屏蔽片的一端接触，转接器内屏蔽片的一侧接触部与插头屏蔽片的另一端接触，另一侧接触部与机箱面板接触，以形成屏蔽链路，使得该连接器具备了屏蔽功能，但是该矩形转接器、与该转接器适配的插头以及连接器在使用时难以实现的超短距离的U形转接场合，如100mm以内甚至50mm以内间距的U形转接中，降低使用的效果。

同时现有技术的解决方案是将双头电缆根据客户需要不断缩短，当电缆的距离不断减小，电缆的相对刚性则不断增强，过大的刚性会影响连接器的插拔操作，为了解决这个问题，现有的解决方案是U型电缆，U形电缆通过插头90°直角出线的方式，并严格控制左右两个插头的线长和距离，来实现两个设备间的固定间距转接；U形电缆可适应的转接距离(两个连接器的中心距)通常在100mm以上；当转接距离要求在100mm以下，甚至是50mm以下时，U形电缆在制造工艺上变得非常困难，两个插头间的相对固定刚性也变得非常大，过大的刚性对于制造误差非常敏感，非常小的公差都有可能导致U形电缆无法正常插配到设备上去；而且，U形电缆在生产工艺上工序繁杂，对操作者要求高，产品一致性差，因此，有必要提出一种U形转接器关节来解决上述提出的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种U形转接器关节，U形转接器关节具备可用于连接器间的转接，其关键为两个关节的实现和组合，使其能够满足多个自由度的位置调节功能；包含两种关节类型，共四个关节，均是基于柱坐标的基础上，各自实现移动和旋转的关节功能，并通过有机串联，形成U形结构，最终实现U形转接的功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种U形转接器关节，包括第一关节和第二关节，所述第一关节的底部安装有第二关节，所述第一关节的顶部分别插接有插座(A)和插座(B)，所述第一关节的外部安装有壳体，所述第二关节的外部连接有弯管，所述第一关节的内部安装有直管(A)，所述第一关节的内壁处设置有卡簧和界面密封圈，所述壳体的外部设置有键槽，所述弯管的外部设置有凸键，所述弯管的内部套装有直管(B)，所述直管(B)的右端外表面处螺纹安装有螺盖，所述直管(B)的左右两侧处均设置有波纹弹簧。

进一步，所述第一关节和第二关节之间连接处设置有O形密封圈，所述第一关节和第二关节的内部安装有导线。

进一步，所述插座(A)和插座(B)的外部均开设有沟槽，所述第一关节的外部活动安装有连接环，所述第一关节的内壁处设置有锁定弹片，所述锁定弹片与第一关节之间设置有拉簧。

进一步，所述连接环的顶部浮动连接有拉环，所述凸键和键槽之间相互适配且键槽大于凸键。

进一步，所述第一关节和第二关节通过有机串联，形成U形结构。

进一步，所述导线可替换成柔性印纸板或者刚柔结合印制板。

进一步，所述直管(A)、卡簧之间通过螺纹和卡簧结构将壳体和弯管连接。

进一步，所述直管(B)的外部设置有键槽，所述弯管上设置的凸键与直管(B)上的键槽相互适配。

进一步，所述第一关节和第二关节的数量均设置有两组，两组所述第一关节之间的间距小于50mm。

进一步，所述壳体与弯管之间存在轴向间隙。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

1、该U形转接器关节，通过设置第一关节和第二关节，在使用时，第一关节和第二关节组合实现，能够满足多个自由度的位置调节功能，同时第一关节和第二关节均设置有两个，四个关节均是局域柱坐标的挤出上，各自实现移动和旋转的关节功能，并通过有机串联，形成U形结构，最终实现U形转接的功能。

2、该U形转接器关节，通过设置第一关节和第二关节，插合时，U形转接器整体沿Z轴方向推进，使转接器的两头分别对准插座(A)和插座(B)，并继续推进使其完全插合；分离时，沿Z轴负方向拉动拉环，带动连接环，完成解锁，连接和分离的过程中操作比较简单，方便进行操作使用。

3、该U形转接器关节，通过设置第一关节，第一关节主要是为壳体提供沿Z轴方向的移动自由度和绕Z轴旋转的自由度，通过直管(A)、卡簧两个作为辅助零件通过螺纹和卡簧结构将壳体和弯管两个主体零件连接到一起，中间以弹性零件(界面密封圈)作为缓冲，壳体与弯管间存在轴向间隙，该间隙使得壳体与弯管间可以在外力下，克服界面密封圈的弹力进行压缩，从而改变轴向尺寸，此为关节的移动功能；凸键与键槽，键槽设置于壳体上，凸键设置于弯管上，两相配合实现关节的周向定位，根据关节的旋转方向的旋转角度要求，合理设计键槽与凸键的大小，使得键槽大于凸键，并留有一定量的旋转间隙，则壳体与弯管之间则可在外力下实现限定量的旋转功能。同时由于界面密封圈压缩弹力的存在，使得旋转结构具备一定保持力(阻尼)，即没有外力的情况下，结构自身可以保持稳定，而不至于松散或者自由窜动，能够巧妙利用界面密封圈的弹性，同时实现密封、轴向弹性压缩、和周向旋转阻尼。

附图说明

图1为本发明插头和关节结构立体图；

图2为本发明关节结构立体图；

图3为本发明U形转接器装配图；

图4为本发明第一关节和第二关节正视剖视图；

图5为本发明关节向上移动结构示意图；

图6为本发明U型转接器结构示意图；

图7为本发明双头电缆及其展开示意图；

图8为本发明U形电缆结构示意图；

图9为本发明安装头和转接器连接和分离结构示意图；

图10为本发明导线和关节之间拆卸正视剖视图；

图11为本发明导线和关节拆解结构示意图。

图中：1、第一关节；2、第二关节；3、拉环；4、弯管；5、直管(A)；6、卡簧；7、直管(B)；8、导线；9、O形密封圈；10、螺盖；11、波纹弹簧；12、界面密封圈；13、凸键；14、键槽；15、锁定弹片；16、拉簧；18、沟槽；19、插座(A)；20、插座(B)；1-4、连接环；1-7、壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本实施例中的一种U形转接器关节，包括第一关节1和第二关节2，第一关节1的底部安装有第二关节2，第一关节1的顶部分别插接有插座(A)19和插座(B)20，第一关节1的外部安装有壳体1-7，第二关节2的外部连接有弯管4，第一关节1的内部安装有直管(A)5，第一关节1的内壁处设置有卡簧6和界面密封圈12，壳体1-7的外部设置有键槽14，弯管4的外部设置有凸键13，弯管4的内部套装有直管(B)7，直管(B)7的右端外表面处螺纹安装有螺盖10，直管(B)7的左右两侧处均设置有波纹弹簧11。

具体实施时，通过设置第一关节1和第二关节2，在使用时，第一关节1和第二关节2组合实现，能够满足多个自由度的位置调节功能，同时第一关节1和第二关节2均设置有两个，四个关节均是局域柱坐标的挤出上，各自实现移动和旋转的关节功能，并通过有机串联，形成U形结构，最终实现U形转接的功能。

如图1所示的，关节和插座(A)19和插座(B)20进行插合时，U形转接器整体沿Z轴方向推进，使转接器的两头分别对准插座(A)19和插座(B)20，并继续推进使其完全插合；分离时，沿Z轴负方向拉动拉环3，带动连接环17，完成解锁，连接和分离的过程中操作比较简单，方便进行操作使用。

如图4所示的，U形转接器主要有两个关节1和两个关节2按上图的方式串联而成(关节，其活动自由度是有限度的，旨在弥补U形转接器与对插插座之间的形位公差，以满足插合需要)。

如图5所示的，第一关节1主要是为壳体1-7提供沿Z轴方向的移动自由度和绕Z轴旋转的自由度，通过直管(A)5、卡簧6两个作为辅助零件通过螺纹和卡簧结构将壳体1-7和弯管4两个主体零件连接到一起，中间以弹性零件(界面密封圈12)作为缓冲，壳体1-7与弯管4间存在轴向间隙，该间隙使得壳体与弯管间可以在外力下，克服界面密封圈的弹力进行压缩，从而改变轴向尺寸，此为第一关节1的移动功能。

凸键13与键槽14，键槽14设置于壳体1-7上，凸键13设置于弯管4上，两相配合实现关节的周向定位，根据第一关节1的旋转方向的旋转角度要求，合理设计键槽14与凸键13的大小，使得键槽14大于凸键13，并留有一定量的旋转间隙，则壳体1-7与弯管4之间则可在外力下实现限定量的旋转功能；同时由于界面密封圈12压缩弹力的存在，使得旋转结构具备一定保持力(阻尼)，即没有外力的情况下，结构自身可以保持稳定，而不至于松散或者自由窜动，能够巧妙利用界面密封圈的弹性，同时实现密封、轴向弹性压缩、和周向旋转阻尼。

第二关节2在横向移动方向上，通过弯管4套装于直管(B)7上，在右端通过螺盖10进行限位，螺盖与直管(B)间通过螺纹固定；在弯管4的左右两端分别装有O形密封圈9实现该关节的密封功能；在直管(B)的两侧分别各设置一个波纹弹簧11，正常装配状态下，两个波纹弹簧均受到一定预压缩力，并保留有一定压缩余量，使得弯管4位于居中位置，当弯管4受到外力作用时，可以相对于直管(B)进行左右移动，因而解决U形电缆两端连接器定位精度差的问题；U形电缆通过塑封模具、或者工装固定的形式来实现两端连接器的间距控制，对操作要求高，容易受人为因素影响；而U形转接器关节则是通过零件加工精度来控制连接器的间距和位置，具有较高的精度。

如图2所示为第二关节2旋转示意，弯管4上有凸键与直管(B)7上的键槽配合，其配合间隙即为弯管4相对于直管(B)7的可旋转空间；而上述的O形密封圈9和波纹弹簧11的压缩弹力，则为关节2的旋转提供阻尼力，使其不至于松散窜动。

如图7所示，为了实现设备间的连通功能，传统上的实现方式为通过双头电缆来实现转接，如图8所示，该方式通用性和适应性很强，可是实现任意距离的设备间转接；但是在某些特定场合上中，例如当设备(A)与设备(B)距离很短或者紧挨在一起，或者直接堆叠时，插座(A)和插座(B)的轴心距离可能小于100mm，甚至50mm，这种情况下，客户通常需要更为紧凑的实现方案。

通过设置第一关节1，在使用时，1、第一关节1以弯管4为关节支撑臂(支撑臂为关节中相对固定的结构)，以壳体1-7为关节动臂(动臂为关节中相对于支撑臂运动的结构，如旋转、平移等)；直管(A)5和卡簧6为关节辅助连接件，该连接件与关节动臂1-7相对固定；界面密封圈12为关节弹性体，同时为关节阻尼器以及关节密封结构；2、关节弹性体12设置于关节支撑臂4和关节动臂1-7之间，可在外力作用下产生变形，使关节支撑臂4与关节动臂1-7之间发生相对位移，实现关节动臂1-7的移动调节功能，该关节的移动为单方向移动(即界面密封圈12的压缩方向)；3、关节支撑臂4内部有凸键13，与关节动臂1-7内部键槽14相适配，可实现关节的旋转限位，键槽14与凸键13间存在间隙，该间隙即为关节动臂1-7的旋转自由度余量，可通过调整间隙大小来调整关节动臂的可旋转角度；4、以界面密封圈12作为第一关节1的旋转阻尼器。界面密封圈12设置于关节支撑臂4和关节动臂1-7之间，当关节动臂1-7相对于关节支撑臂4旋转时，界面密封圈12可提供旋转阻尼；5、以界面密封圈12作为关节一的密封结构。界面密封圈12设置于关节支撑臂4和关节动臂1-7之间，通过装配预压力，使关节动臂和关节支撑臂之间形成密封腔体。

通过设置第二关节2，在使用时，1、第二关节2以直管(B)7作为关节支撑臂，以弯管4作为关节动臂；螺盖10为关节辅助连接件，该连接件与关节支撑臂7相对固定；波纹弹簧11为关节弹性体(弹性体指用于动臂受力平移的弹性结构，动臂受外力作用时，弹性体被压缩，动臂偏移平衡位置，产生位移；撤去外力后，弹性体压力释放，使动臂回复平衡位置)；O形密封圈9为关节阻尼器(阻尼器指动臂相对于支撑臂的旋转阻尼)，同时为关节密封结构(密封结构指关节支撑臂与动臂之间形成的腔体密封)；2、关节弹性体11分别设置于关节动臂4的左右两侧，关节动臂4在受外力作用时，可分别向左、或者向右挤压关节弹性体11，使得关节动臂相对于支撑臂实现移动调节功能，该关节的移动为双方向移动(即左右两个方向)；3、关节动臂4外部有凸键13，与关节支撑臂7外部键槽相适配，可实现关节的旋转限位，键槽14与凸键13间存在间隙，该间隙即为关节动臂4的旋转自由度余量，可通过调整间隙大小来调整关节动臂的可旋转角度；4、以O形密封圈9为关节阻尼器，两个O形密封圈9分别设置于关节支撑臂7和关节动臂4之间、辅助连接件10与关节动臂4之间，此处辅助连接件10与关节支撑臂7相对固定，可视为一体，当关节动臂4相对于关节支撑臂7旋转时，O形密封圈9可提供旋转阻尼；5、以O形密封圈9为关节二的密封结构，一个O形密封圈9设置于关节支撑臂7和关节动臂4之间，封堵支撑臂7和动臂4间的装配间隙；另一个O形密封圈9设置于辅助连接件10与关节动臂4之间，封堵辅助连接件10与关节动臂4之间的装配间隙；支撑臂7和辅助连接件10之间的装配位置位于已密封腔体内部，无需额外密封措施，所以，两个O形密封圈9可使4/7/10三个零件形成完成的密封腔体。

如图10所示，转接器由于焊接操作空间的需要，导线8通常需要预留较大的长度余量，焊接完成后需要整理导线(理线)装进转接器的密封腔体内部，以往直式转接器等类似结构产品，在理线上，通常是在不可视的情况下操作，将导线8从腔体端口硬塞进去，导线在腔体内部的状态无法预料，难以检测，断线概率高，产品隐患大，

同时在两端插头焊接完成后，可将两端的螺盖10分别取下，再将两个插头分别装配到弯管4上，同时可通过整线工装从直管(B)7的两头，将多余的导线收束进直管(B)7的腔体内，操作过程可视化，可有效提升产品的工艺性和可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。