CN112309659A - 一种基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，两个轴承安装座通过两个安装座连杆连接，安装座连杆和对应的轴承安装座均为导体且相互导电连接，固定丝杆的两端分别通过两个旋转轴承安装在两个轴承安装座上，驱动轴与一个轴承安装座绝缘连接，电刷支座通过自身通孔套装在固定丝杆上且与固定丝杆的外螺纹配合，接触电刷安装在电刷支座上，集电弹性导体与接触电刷导电连接并能够在安装座连杆上滑动。本发明通过将接触电刷的电信号以压力接触的方式传递给安装座连杆，再通过安装座连杆和轴承安装座传递给对应的接线端子，不采用游簧结构，进一步精简了结构，可以显著减小丝杆传动机构和整个多圈线绕电位器的直径和体积。

Description

一种基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器

技术领域

本发明涉及一种多圈线绕电位器，尤其涉及一种基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器。

背景技术

多圈线绕电位器是一种电阻丝在环状骨架上绕制成并通过多圈转动的机械角度来使阻值变化的电位器，通常作为角度传感器使用，主要功能是通过电位器输出电压反馈输出轴当前旋转角度，将轴旋转角度位置信号转化为电压信号。

随着工业控制系统和武器系统向高精密、小型化的方向发展，外径尺寸小于15mm的小直径多圈线绕电位器的潜在需求数量庞大，具有很好的应用前景和需求。

目前世界上直径最小的多圈线绕电位器是日本SAKAE公司生产制造的型号为10HP的多圈线绕电位器，其直径仅为10.5mm，但其结构较为复杂，生产工艺难度较大，目前中国国内还没有能够制造直径如此小直径多圈线绕电位器的能力，而制约多圈线绕电位器小型化设计制造的关键问题是其传动机构结构尺寸小型化非常困难。

如图1所示，传统多圈线绕电位器的丝杆传动机构包括轴承座2、轴承3、连杆4、丝杆5、电刷座6、电刷7、螺纹套8和游簧9，两个轴承3分别安装在两个轴承座2的安装孔内，两个轴承3分别通过自身通孔套装在丝杆5的两端，两个轴承座2之间通过两个连杆4连接在一起，其中一个轴承座2与驱动轴1连接且驱动轴1与该轴承座2之间绝缘连接，螺纹套8通过自身螺孔套装在丝杆5上，丝杆5的外螺纹的节距与电阻丝绕组(图1中未示)的节距相同，丝杆5不能旋转，电刷座6安装在螺纹套8上，用于与电阻丝绕组接触连接以传输变化电信号的电刷7安装在电刷座6上，电刷座6上设有能够被连杆4旋转时推动的凸块，电刷座6与另一个轴承座2之间通过游簧9连接，将电信号传递给轴承座2后再输出。其基本工作原理是：驱动轴1旋转带动两个轴承座2和连杆4同步旋转，连杆4带动电刷座6、电刷7和螺纹套8同步旋转，由于丝杆5不旋转，所以电刷座6、电刷7和螺纹套8在旋转的同时在连杆4的轴向做直线运动，而且电刷7在电阻丝绕组上接触滑动，电刷7的变化电信号通过游簧9传递给对应的轴承座2后输出，实现电位器功能。

上述传统多圈线绕电位器的丝杆传动机构，由于需要游簧9配合传输电信号，对丝杆5与连杆4之间的间距有一定硬性要求，如果该间距太小则不能为游簧9提供足够活动空间，从而不能满足电位器正常工作所需条件，所以该丝杆传动机构的直径和体积很难实现理想的微型化，限制了整个多圈线绕电位器的体积小型化设计；同时，连杆4与两个轴承座2之间独立加工再连接的结构，使其两者之间的稳定性不足，也不适合用于导电。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种易于实施且能够进一步小型化设计的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，包括外壳、电阻丝绕组、驱动轴和微型丝杆传动机构，所述电阻丝绕组安装于所述外壳内且相互绝缘，所述微型丝杆传动机构包括轴承安装座、安装座连杆、旋转轴承、固定丝杆、电刷支座和接触电刷，两个所述轴承安装座通过两个所述安装座连杆连接，所述固定丝杆上的外螺纹的节距与所述电阻丝绕组的节距相同，两个所述旋转轴承分别通过自身通孔套装在所述固定丝杆的两端，两个所述旋转轴承分别安装在两个所述轴承安装座上，两个所述安装座连杆分别位于所述固定丝杆的两侧，两个所述安装座连杆和所述固定丝杆均穿过所述电阻丝绕组的中心通孔，所述电刷支座通过自身通孔套装在所述固定丝杆上且与所述固定丝杆的外螺纹配合，所述电刷支座上设有能够被所述安装座连杆旋转时推动的凸块，所述接触电刷安装在所述电刷支座上，所述接触电刷与所述电阻丝绕组的内壁导电接触，所述驱动轴与位于所述外壳第一端的所述轴承安装座绝缘连接并能驱动两个所述轴承安装座和两个所述安装座连杆同步旋转；所述小直径多圈线绕电位器还包括绝缘盖板，所述绝缘盖板安装在所述外壳的第二端，所述绝缘外盖的外侧设有多个接线端子，所述固定丝杆的第一端与所述绝缘盖板连接且不能旋转，所述微型丝杆传动机构还包括集电弹性导体，所述安装座连杆和设于所述外壳第二端的所述轴承安装座均为导体且相互导电连接，所述集电弹性导体与所述接触电刷导电连接且同时与所述安装座连杆导电接触并能够在所述安装座连杆上滑动，设于所述外壳第二端的所述轴承安装座与对应的所述接线端子导电连接。

上述结构中，将接触电刷的电信号通过弹性导体以压力接触的方式传递给安装座连杆，再通过安装座连杆和轴承安装座传递给对应的接线端子，形成不需要游簧的电流通道，可以显著减小丝杆传动机构的直径和体积，且均为压力接触式导电连接结构，其导电性能优异，是本发明的重要创新思路和结构；上述固定丝杆上的外螺纹为节距较大的螺纹，其螺纹凸出部分优选截面为长方形的螺纹，该螺纹的螺旋形凹槽的截面也为长方形，利于实现与电阻丝绕组节距相同的旋转传动。

作为优选，为了实现更好的导电性能，两个所述轴承安装座和所述安装座连杆一体成型且均为导体。

作为优选，为了便于加工和组装，所述电刷支座上安装有销钉，所述销钉的内端置于所述固定丝杆的外螺纹的螺旋形凹槽内。这里的销钉与固定丝杆的外螺纹的螺旋形凹槽配合，实现类似于常规螺纹配合的作用，电刷支座被安装座连杆旋转时推动同步旋转，销钉在螺旋形凹槽内移动，电刷支座同时进行旋转和直线移动两种运动，接触电刷就始终在螺旋形的电阻丝的内壁上滑动。

作为优选，为了便于对固定丝杆进行非旋转限位，所述固定丝杆的一端设有扁形段且该扁形段穿过所述绝缘盖板的通孔实现两者之间的非旋转连接。

作为优选，为了便于加工、组装并实现良好的导电性能，所述电刷支座为导体，所述集电弹性导体为弹性金属杆或弹性金属片，所述接触电刷与所述电刷支座导电接触，所述电刷支座与所述集电弹性导体导电接触，所述集电弹性导体的两端分别卡于两个所述安装座连杆的内侧并利用其回弹力紧密接触。

作为优选，为了便于将轴承安装座与对应的接线端子进行良好的导电连接并不影响轴承安装座的旋转功能，与所述接触电刷导电连接的所述接线端子的内端通过导线与输出弹性导体连接，所述输出弹性导体为弹性金属杆或弹性金属片，所述输出弹性导体的两端分别卡于设于所述外壳第二端的所述轴承安装座的外侧并紧密接触。

作为优选，为了便于安装轴承安装座，所述小直径多圈线绕电位器还包括端盖和两个固定座，所述端盖与所述外壳的第一端连接，所述驱动轴穿过所述端盖的中心通孔，所述电阻丝绕组的两端分别通过两个所述固定座与所述端盖和所述绝缘盖板的内侧连接，两个所述轴承安装座分别安装在两个所述固定座的安装通孔内。

作为优选，为了实现电阻丝绕组与外壳之间的绝缘功能，所述外壳的内壁与所述电阻丝绕组的外壁之间填充有中温固化胶膜。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将接触电刷的电信号以压力接触的方式传递给安装座连杆，再通过安装座连杆和轴承安装座传递给对应的接线端子，形成不需要游簧结构的电流通道，进一步精简了结构，可以显著减小丝杆传动机构和整个多圈线绕电位器的直径和体积，电位器直径能够小至15mm以下，满足了便于生产和产品小型化的双重需求；集电弹性导体卡于两个安装座连杆的内侧、输出弹性导体卡于对应的轴承安装座的外侧，均为双触点压力接触导电连接，导电性能优良可靠。

附图说明

图1是传统多圈线绕电位器的丝杆传动机构的主视结构示意图，其中轴承座为剖视效果；

图2是本发明所述基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器的主视剖视图，其中的微型丝杆传动机构没有示出全部部件；

图3是本发明所述基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器的右视图；

图4是本发明所述基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器的局部剖视图，与图2的视角相同，主要用于显示电阻丝绕组及其两条电源线；

图5是图2中的A-A剖视放大结构示意图，图中未示出剖视线；

图6是本发明所述微型丝杆传动机构的主视图，图中的轴承安装座为局剖结构；

图7是本发明所述微型丝杆传动机构的局部放大立体图，主要用于显示电刷支座与固定丝杆和安装座连杆之间的传动结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图2-图7所示，本发明所述基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器包括外壳16、电阻丝绕组14、驱动轴10、端盖11、固定座12、绝缘盖板17和微型丝杆传动机构13，电阻丝绕组14安装于外壳16内且相互绝缘，外壳16的内壁与电阻丝绕组14的外壁之间填充有中温固化胶膜15，微型丝杆传动机构13包括轴承安装座130、安装座连杆132、旋转轴承131、固定丝杆133、电刷支座134、接触电刷135和集电弹性导体136，两个轴承安装座130通过两个安装座连杆132连接，两个轴承安装座130和两个安装座连杆132一体成型且均为导体，固定丝杆133上的外螺纹的节距与电阻丝绕组14的节距相同，两个旋转轴承131分别通过自身通孔套装在固定丝杆133的两端，两个旋转轴承131分别安装在两个轴承安装座130上，两个安装座连杆132分别位于固定丝杆133的两侧，两个安装座连杆132和固定丝杆133均穿过电阻丝绕组14的中心通孔，电刷支座134为导体，电刷支座134通过自身通孔套装在固定丝杆133上且与固定丝杆133的外螺纹配合，电刷支座134上安装有销钉137，销钉137的内端置于固定丝杆133的外螺纹的螺旋形凹槽内，电刷支座134上设有能够被安装座连杆132旋转时推动的凸块，接触电刷135安装在电刷支座134上且与电刷支座134导电接触，接触电刷135与电阻丝绕组14的内壁导电接触，端盖11与外壳16的第一端连接，绝缘盖板17安装在外壳16的第二端，电阻丝绕组14的两端分别通过两个固定座12与端盖11和绝缘盖板17的内侧连接，两个轴承安装座130分别安装在两个固定座12的安装通孔内，驱动轴10穿过端盖11的中心通孔后与位于外壳16的第一端的轴承安装座130通过环氧树脂绝缘连接并能驱动两个轴承安装座130和两个安装座连杆132同步旋转，集电弹性导体136为大致“U”形的弹性金属杆(如直径较小的钢丝等)或弹性金属片，集电弹性导体136安装在电刷支座134上并与电刷支座134导电接触，集电弹性导体136的两端分别卡于两个安装座连杆132的内侧并利用其回弹力紧密接触且能够在安装座连杆132上滑动；绝缘外盖17的外侧设有多个接线端子18，包括两个电源接线端子和一个信号接线端子，电阻丝绕组14的两条电源线19分别与两个电源接线端子对应连接，固定丝杆133的一端设有扁形段138且该扁形段138穿过绝缘盖板17的通孔实现两者之间的非旋转连接，设于外壳16的第二端的轴承安装座130与对应的接线端子18(即信号接线端子)导电连接，其具体连接结构是：与接触电刷133导电连接的接线端子18(即信号接线端子)通过导线与输出弹性导体20连接，输出弹性导体20为大致“U”形的弹性金属杆或弹性金属片，输出弹性导体20的两端分别卡于设于外壳16的第二端的轴承安装座130的外侧并利用其回弹力紧密接触。

如图2-图7所示，本发明所述基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器的工作原理如下：

驱动轴10旋转带动两个轴承安装座130和两个安装座连杆132同步旋转，安装座连杆132带动电刷支座134和接触电刷135同步旋转，由于固定丝杆133不旋转，所以电刷支座134和接触电刷135在旋转的同时还在安装座连杆132上轴向直线运动，接触电刷135与电阻丝绕组14的内壁始终保持接触且在电阻丝绕组14的内壁上滑动，将变化的电信号通过电刷支座134、集电弹性导体136、安装座连杆132、轴承安装座130和输出弹性导体20传递给对应的接线端子18，实现电位器功能。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，包括外壳、电阻丝绕组、驱动轴和微型丝杆传动机构，所述电阻丝绕组安装于所述外壳内且相互绝缘，所述微型丝杆传动机构包括轴承安装座、安装座连杆、旋转轴承、固定丝杆、电刷支座和接触电刷，两个所述轴承安装座通过两个所述安装座连杆连接，所述固定丝杆上的外螺纹的节距与所述电阻丝绕组的节距相同，两个所述旋转轴承分别通过自身通孔套装在所述固定丝杆的两端，两个所述旋转轴承分别安装在两个所述轴承安装座上，两个所述安装座连杆分别位于所述固定丝杆的两侧，两个所述安装座连杆和所述固定丝杆均穿过所述电阻丝绕组的中心通孔，所述电刷支座通过自身通孔套装在所述固定丝杆上且与所述固定丝杆的外螺纹配合，所述电刷支座上设有能够被所述安装座连杆旋转时推动的凸块，所述接触电刷安装在所述电刷支座上，所述接触电刷与所述电阻丝绕组的内壁导电接触，所述驱动轴与位于所述外壳第一端的所述轴承安装座绝缘连接并能驱动两个所述轴承安装座和两个所述安装座连杆同步旋转；其特征在于：所述小直径多圈线绕电位器还包括绝缘盖板，所述绝缘盖板安装在所述外壳的第二端，所述绝缘外盖的外侧设有多个接线端子，所述固定丝杆的第一端与所述绝缘盖板连接且不能旋转，所述微型丝杆传动机构还包括集电弹性导体，所述安装座连杆和设于所述外壳第二端的所述轴承安装座均为导体且相互导电连接，所述集电弹性导体与所述接触电刷导电连接且同时与所述安装座连杆导电接触并能够在所述安装座连杆上滑动，设于所述外壳第二端的所述轴承安装座与对应的所述接线端子导电连接。

2.根据权利要求1所述的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，其特征在于：两个所述轴承安装座和所述安装座连杆一体成型且均为导体。

3.根据权利要求1所述的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，其特征在于：所述电刷支座上安装有销钉，所述销钉的内端置于所述固定丝杆的外螺纹的螺旋形凹槽内。

4.根据权利要求1所述的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，其特征在于：所述固定丝杆的一端设有扁形段且该扁形段穿过所述绝缘盖板的通孔实现两者之间的非旋转连接。

5.根据权利要求1-5中任何一项所述的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，其特征在于：所述电刷支座为导体，所述集电弹性导体为弹性金属杆或弹性金属片，所述接触电刷与所述电刷支座导电接触，所述电刷支座与所述集电弹性导体导电接触，所述集电弹性导体的两端分别卡于两个所述安装座连杆的内侧并利用其回弹力紧密接触。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，其特征在于：与所述接触电刷导电连接的所述接线端子通过导线与输出弹性导体连接，所述输出弹性导体为弹性金属杆或弹性金属片，所述输出弹性导体的两端分别卡于设于所述外壳第二端的所述轴承安装座的外侧并紧密接触。

7.根据权利要求1-5中任何一项所述的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，其特征在于：所述小直径多圈线绕电位器还包括端盖和两个固定座，所述端盖与所述外壳的第一端连接，所述驱动轴穿过所述端盖的中心通孔，所述电阻丝绕组的两端分别通过两个所述固定座与所述端盖和所述绝缘盖板的内侧连接，两个所述轴承安装座分别安装在两个所述固定座的安装通孔内。

8.根据权利要求1-5中任何一项所述的基于微型丝杆传动机构的小直径多圈线绕电位器，其特征在于：所述外壳的内壁与所述电阻丝绕组的外壁之间填充有中温固化胶膜。

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