CN111755185B - 一种角度电位器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角度电位器，包括组装扣合的盖体和座体，穿设所述座体且可绕竖直轴转动的转轴，所述盖体的内周侧设有竖向的电阻片，所述转轴的外周侧设有与所述电阻片弹性接触的刷体。上述角度电位器通过将电阻片竖置以防止电阻片磨损后的粉末堆积，解决了磨损的电阻片影响寿命和磨损粉末造成多余物堆积影响性能的问题，具有寿命长和性能好的特点。

Description

一种角度电位器

技术领域

本发明涉及可调电阻器技术领域，特别涉及一种角度电位器。

背景技术

角度电位器(角位移导电塑料电位器)是一种通过接触将旋转角位置信息或直线位置信息转换成电信号的检测元件，其可靠性、分辨率、精度、环境适应性等特性好坏直接影响着整个伺服系统的伺服性能。

目前的角位移导电塑料电位器广泛采用的是合金制成的电刷，依靠电刷本身变形产生一定的预紧力紧贴电阻片区域，电刷刷过电阻片区域产生相应的电信号对应不同的角度。但这种靠预紧力压紧接触式的位置传感器，在滑动过程中不可避免的会造成电阻片区域磨损，一方面磨损的电阻片影响寿命，另一方面磨损粉末造成电位器内部出现多余物堆积影响电位器性能。目前，过改进电刷样形如“根号型”、“钉耙型”等一定程度上改善磨损提高寿命，综合寿命一般都在100万次左右，已经不能满足无人机、机器人等有较长工作时间伺服系统的需求。另外目前的电位器抗振动冲击能力与电刷预紧力成正比，这也意味着需要抗振动冲击能力，就需要较大预紧力，但预紧力越大磨损就越快，寿命就更短。

因此，如何能够提供一种提高寿命和性能的角度电位器是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种角度电位器，通过将电阻片竖置以防止电阻片磨损后的粉末堆积，解决了磨损的电阻片影响寿命和磨损粉末造成多余物堆积影响性能的问题，具有寿命长和性能好的特点。

为实现上述目的，本发明提供一种角度电位器，包括组装扣合的盖体和座体，穿设所述座体且可绕竖直轴转动的转轴，所述盖体的内周侧设有竖向的电阻片，所述转轴的外周侧设有与所述电阻片弹性接触的刷体。

优选地，所述盖体的内周侧设有用以固定所述电阻片的基体。

优选地，所述电阻片的表面凸出于所述基体的表面。

优选地，所述刷体包括与所述转轴固定连接的刷臂，以及通过压簧嵌装于所述刷臂的刷把，所述刷臂与所述刷把之间设有密封圈。

优选地，所述刷体包括设于头部且与所述电阻片滚动接触的滚珠。

优选地，所述刷体的个数为多个，多个所述刷体沿所述转轴的周向布设。

优选地，所述刷体的层数为多层，多层所述刷体沿所述转轴的轴向布设。

优选地，所述刷体呈两层十字交叉式排列。

优选地，所述转轴通过轴承与所述座体转动连接，所述转轴套设有位于所述座体内侧的卡圈。

优选地，所述转轴套设有绝缘的第一套体和第二套体，所述刷体固定于所述第一套体和所述第二套体之间。

相对于上述背景技术，本发明所提供的角度电位器包括盖体和座体，盖体和座体组装扣合，转轴穿设座体，转轴沿竖直方向设置且可绕竖直轴转动，转轴穿入盖体和座体之间的腔室中，盖体的内周侧设有电阻片，电阻片沿竖向竖置，转轴的外周侧设有刷体，刷体与电阻片弹性接触；该角度电位器通过盖体和座体组装扣合以构成封闭的腔室，腔室将内部的转轴、刷体和电阻片与外界分隔开来以提供防护，通过转轴以实现带动刷体绕竖直轴转动，通过刷体接触电阻片并在转轴的带动下与电阻片的不同位置接触以实现将旋转角位置信息转换成电信号，通过刷体与电阻片弹性接触以实现接触时以一定预紧力接触和振动冲击时具有一定的抗振动冲击能力；该角度电位器通过将电阻片竖置以防止电阻片磨损后的粉末堆积，解决了磨损的电阻片影响寿命和磨损粉末造成多余物堆积影响性能的问题，具有寿命长和性能好的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的角度电位器的结构示意图；

图2为图1中角度电位器的内部俯视图；

图3为图1中角度电位器的外部示意图。

其中：

1-盖体、2-第一套体、3-刷臂、4-密封圈、5-刷把、6-滚珠、7-压簧、8-座体、9-轴承、10-转轴、11-卡圈、12-第二套体、13-基体、14-电阻片、15-修刻线。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例提供的角度电位器的结构示意图，图2为图1中角度电位器的内部俯视图，图3为图1中角度电位器的外部示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的角度电位器包括盖体1和座体8，盖体1和座体8组装扣合，盖体1的上侧封闭，座体8的下侧具有供转轴10穿设进入的孔，转轴10沿竖直轴的竖直方向设置并由座体8的下侧穿入盖体1和座体8之间的腔室中，位于封闭的腔室中的转轴10的部分设有刷体，可绕竖直轴转动的转轴10可带动刷体一同运动，腔室中还设有固定于盖体1内周侧的电阻片14，电阻片14呈竖向设置，刷体相较于竖向的电阻片14而言位于水平面内，刷体与电阻片14以垂直的方向弹性接触，电阻片14有引线连接并最终引出盖体1和座体8。

需要说明的是，本实施例中的角度电位器与现有的角位移导电塑料电位器的检测原理相同，均为电刷接触电阻片14不同区域、从而根据电阻片14电阻大小反馈不同的电压信号；而本发明的区别也即核心改进点在于，电阻片14采用竖置的形式防止磨损粉末堆积，区别于现有的电阻片14采用平置的形式，改进后的电阻片14，在刷体接触使用时，因磨损而产生的磨损粉末会在自身重力的作用下脱落，从而避免了磨损粉末堆积于电位器内部的问题，解决了磨损的电阻片14影响寿命和磨损粉末造成多余物堆积影响性能的问题，具有寿命长和性能好的特点。

在本实施例中，盖体1的内周侧设有基体13，基体13作为绝缘基层嵌装固定于盖体1的内周侧，电阻片14附着固定于基体13上；与现有技术相比，本实施例中的电阻片14相对于电阻膜层，刷体相当于电刷，基体13相当于DAP树脂，需要再次强调的是，本发明的区别也即核心改进点在于将电阻片14竖置，避免了磨损粉末的堆积，这是现有的采用电阻膜层平置的角位移导电塑料电位器所不具备的。

在此基础上，为了更全面的保障磨损粉末从电阻片14上脱落，避免磨损粉末落入电阻片14与基体13的连接处，采用电阻片14的表面凸出于基体13的表面的设置方式，使得电阻片14上产生的磨损粉末在自身重力和刷体的带动下由电阻片14的边缘脱落，不会堆积在电阻片14上，在振动和冲击环境下也能阻挡掉落的多余物再次附着在电阻片14上。

需要说明的是，本发明的区别也即核心改进点还在于，将电阻片14的附着面抬高，使得电阻片14凸起高于附着面，区别于现有的电阻片14水平放置以及嵌入附着面，有效避免磨损粉末的堆积。

在一种具体的实施方式中，刷体包括与转轴10固定连接的刷臂3，以及通过压簧7嵌装于刷臂3的刷把5，刷臂3与刷把5之间设有密封圈4。

在本实施例中，刷臂3为内部中空，刷把5套装于刷臂3之中且可滑动，进而通过连接在刷臂3和刷把5之间的压簧7实现刷把5在压簧7形变范围内的弹性运动，密封圈4位于刷臂3的开口处，将刷臂3内部的密封腔与外界隔离，密封腔可填充液体或气体，进而通过液体或气体实现减振。

在使用过程中，通过压簧7施加一定预紧力使得刷体紧贴电阻片14运动，刷臂3中空后刷把5通过金属的密封圈4与之连接，既能通过密封腔内部气体或者液体减振，又能使刷体保持一定的刚度，通过压簧7和密封腔减小轴向振动冲击对接触的影响。

需要说明的是，本发明的区别也即核心改进点还在于，采用弹簧形式的压簧7进行压紧，刷把5与刷臂3通过密封圈4内的空气或者液体在振动和冲击环境下减震，区别于当前电位器依靠电刷本身变形产生预紧力压紧电阻片14的过程中的预紧力较难控制容易失效，本实施例中的角度电位器抗振动冲击能力好，还同时保证了预紧力和寿命。

在另一种具体的实施方式中，刷体包括设于头部且与电阻片14滚动接触的滚珠6。

在本实施例中，滚珠6装设于刷把5的端部，滚珠6可转动，使得刷体通过滚珠6与电阻片14紧密接触，相比于现有的角位移导电塑料电位器均为滑动摩擦形式的接触而言，本实施例中的角度电位器采用滚动摩擦形式的接触，能够减少摩擦力，从而减小因摩擦导致的磨损，进而提高寿命和性能。

需要说明的是，本发明的区别也即核心改进点还在于，刷体与电阻片14为球形滚动接触，区别于当前电位器的滑动式摩擦接触，能够有效减少磨损。

在一种具体的实施方式中，为了避免某一方向过大振动冲击造成接触不良，刷体的个数为多个，多个刷体沿转轴10的周向布设，至于刷体的数量为一个两个或更多个，同应属于本实施例的说明范围，这里不再一一赘述；与此相对的，电阻片14呈环形绕盖体1的内周侧布设。

更进一步的，为了进一步提高可靠性，刷体的层数为多层，多层刷体沿转轴10的轴向布设，至于刷体的数量为一层两层或更多层，同应属于本实施例的说明范围，这里不再一一赘述；与此相对的，电阻片14呈环形绕盖体1的内周侧以多层布设。

示例性的，为了避免某一方向过大振动冲击造成接触不良并进一步提高可靠性，刷体采用两层十字交叉式排列，电阻片14同样为两层，能有效保持各方向接触。

需要说明的是，本发明的区别也即核心改进点还在于，采用两层十字交叉式排列电刷提高可靠性，区别于当前电位器单层电刷可靠性不高。

除此以外，为了方便修刻，将修刻线15绘于角度电位器的外部。

在本实施例中，转轴10通过轴承9与座体8转动连接，转轴10套设有位于座体8内侧的卡圈11，转轴10与座体8通过一对轴承9和卡圈11固定安装。

除此以外，转轴10套设有绝缘的第一套体2和第二套体12，刷体位于第一套体2和第二套体12之间，刷体通过第一套体2和第二套体12固定并保持与转轴10等绝缘。

需要说明的是，该角度电位器为改进后的抗振动冲击的长寿命电位器，主要应用于飞行器、地面武器伺服控制系统，目的在于解决在振动冲击环境下提高电位器的寿命的问题；该角度电位器相比于现有的综合寿命一般都在100万次左右的电位器而言，使用寿命至少达到1000万次以上。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的角度电位器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种角度电位器，其特征在于，包括组装扣合的盖体(1)和座体(8)，穿设所述座体(8)且可绕竖直轴转动的转轴(10)，所述盖体(1)的内周侧设有竖向的电阻片(14)，所述转轴(10)的外周侧设有与所述电阻片(14)弹性接触的刷体，所述盖体(1)的内周侧设有用以固定所述电阻片(14)的基体(13)，所述电阻片(14)的表面凸出于所述基体(13)的表面；

其中，所述刷体包括与所述转轴(10)固定连接的刷臂(3)，以及通过压簧(7)嵌装于所述刷臂(3)的刷把(5)，所述刷臂(3)与所述刷把(5)之间设有密封圈(4)；所述刷体包括设于头部且与所述电阻片(14)滚动接触的滚珠(6)；所述刷体呈两层十字交叉式排列。

2.根据权利要求1所述的角度电位器，其特征在于，所述转轴(10)通过轴承(9)与所述座体(8)转动连接，所述转轴(10)套设有位于所述座体(8)内侧的卡圈(11)。

3.根据权利要求1所述的角度电位器，其特征在于，所述转轴(10)套设有绝缘的第一套体(2)和第二套体(12)，所述刷体固定于所述第一套体(2)和所述第二套体(12)之间。

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