CN106225822B - 防水编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水编码器。该防水编码器包括壳体(1)和编码器本体(2)，壳体(1)设置有密闭的容纳腔(3)，编码器本体(2)相对于壳体(1)可转动地设置在容纳腔(3)内，壳体(1)内对应编码器本体(2)固定设置有编码器旋转轴(4)，壳体(1)的外周壁上设置有与容纳腔(3)连通的排水孔(5)。根据本发明的防水编码器，可以解决现有技术中编码器容易由于防水壳体和编码器旋转轴发生相对运动而降低防水性能的问题。

Description

防水编码器
技术领域
本发明涉及光电器件技术领域，具体而言，涉及一种防水编码器。
背景技术
编码器有光电式的、也有电磁式的，该设备体积不大，但对于整个检测系统十分重要。当编码器应用于车辆中时，其不仅是测量车辆行驶距离，检测参数定位的主要设备，同时也是整个车辆上的传感器的同步装置和触发装置的源头，一旦编码器损坏，则整个车辆的检测系统就无法工作。
在应用于车辆的编码器中，进水是编码器损坏的最常见原因。编码器一般安装在检测车辆的后轮轮彀上，编码器的旋转轴随车轮滚动而转动，一旦遭遇下雨天气，路面积水很容易导致泥水从旋转轴渗入编码器内部而损坏电路，因此编码器的防水是一大难题。
传统方法是在编码器外部加装一层防水壳体，在旋转轴的部位加装密封胶圈。这种方法有效，但也有缺陷，一是密封圈磨损或老化导致防水失效的时机不确定，更换不及时导致设备损坏，二是颠簸路段剧烈的径向冲击力导致防水失效，三是密封后水汽不易散发，导致电子设备潮湿受损。
发明内容
本发明的目的是提出一种防水编码器，以解决现有技术中编码器容易由于防水壳体和编码器旋转轴发生相对运动而降低防水性能的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种防水编码器，包括壳体和编码器本体，壳体设置有密闭的容纳腔，编码器本体相对于壳体可转动地设置在容纳腔内，壳体内对应编码器本体固定设置有编码器旋转轴，壳体的外周壁上设置有与容纳腔连通的排水孔。
优选地，排水孔处设置有出水阀门，出水阀门在壳体转动时打开，在壳体静止时关闭。
优选地，出水阀门包括滑块和弹簧，弹簧靠近排水孔外侧的一端固定在排水孔的侧壁上，滑块与排水孔间隙配合，滑块滑动设置在排水孔内，并与弹簧的另一端固定连接，滑块包括止挡在排水孔外的止挡头。
优选地，止挡头靠近排水孔的一侧设置有锥台，排水孔的出口端设置有与锥台相配合的锥孔。
优选地，容纳腔为锥台状，容纳腔与编码器旋转轴同轴，容纳腔的大径端靠近排水孔设置。
优选地，容纳腔的侧壁上设置有导流槽，导流槽从容纳腔的小径端延伸至大径端。
优选地，导流槽沿容纳腔的母线延伸。
优选地，壳体上设置有安装孔，安装孔内固定设置有轴承，轴承内可转动地设置有安装轴，安装轴上固定设置有安装支架，编码器本体设置在安装支架上。
优选地，安装轴为空心轴。
优选地，壳体的外周壁上固定设置有连接法兰。
优选地，滑块的质量和弹簧的弹力之间满足如下公式：
k0xi＝mvi 2；
其中k0为弹簧的倔强系数，xi为弹簧的变形量，m为滑块的质量，vi为滑块的线速度。
优选地，滑块的线速度为30-50千米/小时。
本发明的防水编码器，包括壳体和编码器本体，壳体设置有密闭的容纳腔，编码器本体相对于壳体可转动地设置在容纳腔内，壳体内对应编码器本体固定设置有编码器旋转轴，壳体的外周壁上设置有与容纳腔连通的排水孔。由于壳体与编码器旋转轴固定连接，因此壳体会与编码器旋转轴一同转动，能够避免壳体与编码器旋转轴之间发生转动摩擦而导致密封失效，提高壳体对编码器本体的密封防水效果，同时由于壳体的外周壁上设置有与容纳腔连通的排水孔，在壳体转动过程中，可以通过转动所形成的向心作用力使得壳体的容纳腔内的水汽或水滴向排水孔处汇集，并从排水孔处甩出，从而避免位于容纳腔内的编码器本体受潮，保证编码器本体的工作性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的防水编码器的结构示意图。
附图标记说明：1、壳体；2、编码器本体；3、容纳腔；4、编码器旋转轴；5、排水孔；6、滑块；7、弹簧；8、锥台；9、锥孔；10、轴承；11、安装轴；12、安装支架；13、连接法兰；14、导流槽。
具体实施方式
在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。
本发明的各实施例以防水编码器应用于车辆上为例进行说明，该防水编码器设置在轮毂上。
参见图1所示，根据本发明的实施例，防水编码器包括壳体1和编码器本体2，壳体1设置有密闭的容纳腔3，编码器本体2相对于壳体1可转动地设置在容纳腔3内，壳体1内对应编码器本体2固定设置有编码器旋转轴4，壳体1的外周壁上设置有与容纳腔3连通的排水孔5。
由于壳体1与编码器旋转轴4固定连接，且壳体1固定设置在轮毂上，因此壳体1会与编码器旋转轴4一同随轮毂转动，能够避免壳体1与编码器旋转轴4之间发生转动摩擦而导致密封失效，提高壳体1对编码器本体2的密封防水效果，同时由于壳体1的外周壁上设置有与容纳腔3连通的排水孔5，在壳体1转动过程中，可以通过转动所形成的向心作用力使得壳体1的容纳腔3内的水汽或水滴向排水孔5处汇集，并从排水孔5处甩出，从而避免位于容纳腔3内的编码器本体2受潮，保证编码器本体2的工作性能。
排水孔5处设置有出水阀门，出水阀门在壳体1转动时打开，在壳体1静止时关闭，在编码器工作时，如果车辆处于停止状态，车轮不发生转动，此时壳体1静止，出水阀门关闭，外界的水汽等无法从排水孔5处进入到容纳腔3内，保证了容纳腔3内的干燥度。在车辆处于行驶状态时，在向心力作用下，出水阀门打开，此时如果容纳腔3内有水分，就可以在向心力作用下从排水孔5处甩出，避免防水编码器受潮。
在本实施例中，具体而言，出水阀门包括滑块6和弹簧7，弹簧7靠近排水孔5外侧的一端固定在排水孔5的侧壁上，滑块6与排水孔5间隙配合，滑块6滑动设置在排水孔5内，并与弹簧7的另一端固定连接，滑块6包括止挡在排水孔5外的止挡头。弹簧7对滑块6施加封堵排水孔5的弹性作用力，在壳体1静止不动时，弹簧7将滑块6向排水孔5拉紧，使得滑块6的止挡头封堵在排水孔5处，从而防止雨水等从排水孔5处进入到容纳腔3内，提高壳体1内部的防水性能。在壳体1转动时，在向心力作用下，滑块6克服弹簧7的弹性作用力，并向着远离排水孔5的方向运动，此时弹簧7处于压缩状态，排水孔5打开，位于容纳腔3内的水汽等可以在向心力的作用下从排水孔5处排出，避免了防水编码器的受潮问题。
在实际应用中，可以适当选择滑块6的质量和弹簧7的弹力，按公式k0xi＝mvi 2计算(临界值)，其中k0为弹簧的倔强系数，xi为弹簧的变形量，m为滑块6的质量，vi为滑块6的线速度。
设计时一般可取行驶时速30-50千米/小时时滑块6达到临界值，实际应用中根据车辆使用环境略有调整，例如用于高速公路检测可以取上限，用于农村公路检测时可以取下限。由车轮直径可以算出此时车轮角速度，也即滑块6的角速度。壳体1的直径与编码器本体尺寸和锥台的角度有关，一般10度到20度比较适宜，角度过大壳体1的尺寸会太大，不便于安装；角度太小需要较高的角速度才能达到排水的效果。一般壳体1的直径在100mm-130mm，高度100mm-130mm比较适宜，所以所选编码器本体直径不宜超过40毫米，当然具体尺寸还受车辆的尺寸影响。
通过上述设计可以使车辆在达到设定速度时出水阀门才打开，低于此速度时关闭，从而有效防止车轮低速转动时向心力不够而进水，提高防水编码器的防水性能。
优选地，止挡头靠近排水孔5的一侧设置有锥台8，排水孔5的出口端设置有与锥台8相配合的锥孔9，通过锥台8与锥孔9的配合，可以更好地实现滑块6与排水孔5之间的密封配合，提高壳体1的防水性能。为了进一步提高壳体1的防水性能，滑块6可以采用弹性材质例如橡胶等制成，通过滑块6的弹性形变可以更好地实现滑块6对排水孔5的密封效果。
优选地，容纳腔3为锥台状，容纳腔3与编码器旋转轴4同轴，容纳腔3的大径端靠近排水孔5设置。在向心力作用下，壳体1旋转时水会从壳体1的容纳腔3的小径端向大径端方向移动，并汇聚到排水孔5处甩出，提高了出水效率。
优选地，容纳腔3的侧壁上设置有导流槽14，导流槽14从容纳腔3的小径端延伸至大径端。导流槽14可以对水向排水孔5的汇集起到导流和汇集作用，提高水流向排水孔5汇集的效率，提高防水编码器的排水性能。
优选地，导流槽14沿容纳腔3的母线延伸，也可以沿螺旋线方向延伸，具体可以根据实际需要设置。
壳体1上设置有安装孔，安装孔内固定设置有轴承10，轴承10内可转动地设置有安装轴11，安装轴11上固定设置有安装支架12，编码器本体2设置在安装支架12上。部分水流会从轴承10处进入到容纳腔3内，在壳体1的向心力作用下，这部分进入到容纳腔3内的水流会向下流动到壳体1的容纳腔3底部，然后从排水孔5处甩出。
优选地，安装轴11为空心轴，可以节省材料用量，降低成本在车体颠簸时，壳体1的径向力由空心轴承担。
壳体1的外周壁上固定设置有连接法兰13，壳体1可以通过连接法兰13与轮毂之间固定连接。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种防水编码器，其特征在于，包括壳体(1)和编码器本体(2)，所述壳体(1)设置有密闭的容纳腔(3)，所述编码器本体(2)相对于所述壳体(1)可转动地设置在所述壳体(1)内的容纳腔(3)内，所述壳体(1)的内部对应所述编码器本体(2)的安装位置，固定设置有与所述壳体(1)固定连接的编码器旋转轴(4)，所述壳体(1)的外周壁上设置有与所述容纳腔(3)连通的排水孔(5)。
2.根据权利要求1所述的防水编码器，其特征在于，所述排水孔(5)处设置有出水阀门，所述出水阀门在所述壳体(1)转动时打开，在所述壳体(1)静止时关闭。
3.根据权利要求2所述的防水编码器，其特征在于，所述出水阀门包括滑块(6)和弹簧(7)，所述弹簧(7)靠近所述排水孔(5)外侧的一端固定在所述排水孔(5)的侧壁上，所述滑块(6)与所述排水孔(5)间隙配合，所述滑块(6)滑动设置在所述排水孔(5)内，并与所述弹簧(7)的另一端固定连接，所述滑块(6)包括止挡在所述排水孔(5)外的止挡头。
4.根据权利要求3所述的防水编码器，其特征在于，所述止挡头靠近所述排水孔(5)的一侧设置有锥台(8)，所述排水孔(5)的出口端设置有与所述锥台(8)相配合的锥孔(9)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的防水编码器，其特征在于，所述容纳腔(3)为锥台状，所述容纳腔(3)与所述编码器旋转轴(4)同轴，所述容纳腔(3)的大径端靠近所述排水孔(5)设置。
6.根据权利要求5所述的防水编码器，其特征在于，所述容纳腔(3)的侧壁上设置有导流槽(14)，所述导流槽(14)从所述容纳腔(3)的小径端延伸至大径端。
7.根据权利要求6所述的防水编码器，其特征在于，所述导流槽(14)沿所述容纳腔(3)的母线延伸。
8.根据权利要求1所述的防水编码器，其特征在于，所述壳体(1)上设置有安装孔，所述安装孔内固定设置有轴承(10)，所述轴承(10)内可转动地设置有安装轴(11)，所述安装轴(11)上固定设置有安装支架(12)，所述编码器本体(2)设置在所述安装支架(12)上。
9.根据权利要求8所述的防水编码器，其特征在于，所述安装轴(11)为空心轴。
10.根据权利要求1所述的防水编码器，其特征在于，所述壳体(1)的外周壁上固定设置有连接法兰(13)。
11.根据权利要求3所述的防水编码器，其特征在于，所述滑块(6)的质量和所述弹簧(7)的弹力之间满足如下公式：
k0xi＝mvi 2；
其中k0为弹簧(7)的倔强系数，xi为弹簧的变形量，m为滑块(6)的质量，vi为滑块(6)的线速度。
12.根据权利要求11所述的防水编码器，其特征在于，所述滑块(6)的线速度为30-50千米/小时。
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