DE3310564C2

DE3310564C2 - Motor with rotary position sensor

Info

Publication number: DE3310564C2
Application number: DE19833310564
Authority: DE
Inventors: Yoshio Hamada; Mitsuru Ikegami; Masayuki Nagoya Aichi Nashiki; Ryuji Toida
Original assignee: Okuma Tekkosho KK
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1982-03-26
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1986-09-04
Also published as: GB2117572A; JPS58165644A; JPH0158745B2; GB8302542D0; DE3310564A1; GB2117572B

Abstract

Bei üblichen Motoren mit Stellungsfühlern bestanden immer Probleme beispielsweise hinsichtlich des Spiels in den Getriebezügen oder hinsichtlich Ermüdungen und Versagen bei Balgenkupplungen. Wenn der Rotor eines Motors mit dem Rotor eines Stellungsfühlers einheitlich zusammengebaut ist, werden das Zusammenbauen und die Herstellung in un zweck mäßiger Weise schwierig. Um diese Probleme bekannter Motoren zu beseitigen, ist ein Motor (30) mit Stellungsfühler (40) gemäß der Erfindung so ausgeführt, daß das Hinter ende der Drehwelle (33) des Motors über eine Kegelkupplung mit einer Welle (42) des Stellungsfühlers, der von der Art ist, die mit einer Drehwelle und Lagern ausgeführt ist, verbunden ist, und daß ein Kupplungselement (32) in Form einer Membran, die in Drehrichtung starr und in Richtung einer Schräg lage oder in radialer Richtung biegsam ist, zwischen dem hinteren Umfang des Motors und dem vorderen Umfang des Stellungsfühlers angeordnet ist.In conventional motors with position sensors, there have always been problems, for example with regard to play in the gear trains or with regard to fatigue and failure of bellows couplings. If the rotor of a motor is unitarily assembled with the rotor of a position sensor, assembly and manufacture in un expedient manner are difficult. In order to eliminate these problems of known motors, a motor (30) with position sensor (40) according to the invention is designed so that the rear end of the rotating shaft (33) of the motor via a cone coupling with a shaft (42) of the position sensor, which is of is of the type that is carried out with a rotating shaft and bearings, is connected, and that a coupling element (32) in the form of a membrane, which is rigid in the direction of rotation and in the direction of an incline or is flexible in the radial direction, between the rear periphery of the Motor and the front circumference of the position sensor is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit Drehstellungsfühler nach dem Oberbeg-'if des Patentanspruches 1.The invention relates to a motor with a rotary position sensor according to the preamble of the patent claim 1.

F i g. 1 zeigt einen Motor mit Drehstellungsfühler, wobei der mit 1 bezeichnete Motor an seiner hinteren Stirnfläche mit einem Getriebekasten 2 versehen ist An dem Getriebekasten 2 ist ein mit Wellendrehung arbeitender Stellungsfühier 3 angebracht und das Hinterende der Drehwelle iA des Motors 1 ist mit dem Vorderende einer Drehwelle 3/4 des Stellungsfühlers 3 über Zahnräder 4 und 5 in dem Getriebekasten 2 verbunden. Wenn die Drehwelle iA des Motors 1 sich dreht wird die Drehung auf das Zahnrad 4 und dann auf das Zahnrad 5, welches mit dem Zahnrad 4 kämmt und schließlich auf die Drehwelle 3A des Stellungsfühlers 3 übertragen. Da die Drehung des Motors 1 auf den Stellungsfühler 3 mittels der Zahnräder 4 und 5 übertragen wird, ist eine genaue Feststellung der Drehstellung des Motors 1 bzw. der Motorweile IA als Folge des Spiels, welches zwischen den Zahnrädern 4 und 5 vorhanden ist, unmöglich. F i g. 1 shows a motor with a rotary position sensor, the motor designated 1 being provided on its rear end face with a gear box 2 3/4 of the position sensor 3 is connected via gears 4 and 5 in the gear box 2. When the rotary shaft iA of the motor 1 rotates, the rotation is transmitted to the gear 4 and then to the gear 5, which meshes with the gear 4 and finally to the rotary shaft 3A of the position sensor 3. Since the rotation of the motor 1 is transmitted to the position sensor 3 by means of the gears 4 and 5, an exact determination of the rotational position of the motor 1 or the motor shaft IA as a result of the play that exists between the gears 4 and 5 is impossible.

Ein derartiger Drehstellungsfühler ist z. B. aus dem Katalog der Firma General Electric, »Mark Century«, Februar 1975, 14 Seiten, bekannt. Dabei ist zusätzlich zwischen der Welle des Drehstellungsfühlers und der Welle des Motors ein biegsames Verbindungselement angeordnet.Such a rotary position sensor is z. B. from the catalog of General Electric, "Mark Century", February 1975, 14 pages, known. There is also between the shaft of the rotary position sensor and the Shaft of the motor arranged a flexible connecting element.

In F i g. 3 ist ein Motor 20 gemäß einem nicht veröffentlichten Stand der Technik mit Drehstellungsfühler dargestellt, wobei der Motor an seinem Hinterende direkt mit dem Drehstellungsfühler 21 versehen ist. Die Drehstellung des Motors 20 wird von dem Stellungsfühler 21 festgestellt durch Drehung eines Rotors 23 in einem Stator 22 des Fühlers 21, und der Rotor 23 ist am Hinterende der Motorwelle 2OA angebracht Obwohl der Motor 20 dieser Ausführung frei von solchen Problemen wie Spiel zwischen Zahnrädern und anderen obengenannten Nachteilen ist die sich aus zusätzlichen Kupplungselementen ergeben, bestehen bei ihm Probleme hinsichtlich der Herstellung, weil es außerordentlich schwierig ist den Stator 22 und den Rotor 23 ohne Exzentrizität zusammenzubauen, und weil der Rotor 23, der ein Element des empfindlichen und, genauen Stellungsfühlers 21 ist, mit dem Läufer einheitlich hergestellt werden muß, der ein Bauteil eines großen Motors istIn Fig. 3 shows a motor 20 according to an unpublished state of the art with a rotational position sensor, the motor being provided with the rotational position sensor 21 directly at its rear end. The rotational position of the motor 20 is detected by the position sensor 21 by rotating a rotor 23 in a stator 22 of the sensor 21, and the rotor 23 is attached to the rear end of the motor shaft 20A. Although the motor 20 of this embodiment is free from such problems as backlash between gears and other above-mentioned disadvantages resulting from additional coupling elements, there are manufacturing problems with it, because it is extremely difficult to assemble the stator 22 and the rotor 23 without eccentricity, and because the rotor 23, which is an element of the sensitive and accurate position sensor 21 is to be unitarily manufactured with the rotor which is a component part of a large motor

In Fig.2 ist ein Motor 10 ebenfalls gemäß einem nicht veröffentlichten Stand der Technik mit Drehstel-Iungsfühler 12 dargestellt Der Motor 10 gemäß Fig.2 ist an seinem Hinterende mit einem Kasten 11 versehen. Ein Stellungsfühier 12 ist an dem Kasten 11 angebracht und das Hinterende der Drehwelle 10Λ des Motors IG ist mit dem Vorderende einer Drehwelle 12A des Stellungsfühlers 12 mittels einer Balgenkupplung 13 innerhalb des Kastens 11 verbunden. Die Balgenkupplung 13 ist so ausgeführt daß sie in Richtung der Drehung starr ist und gegenüber einer Schrägstellung der Welle 12Λ oder der Welle 10Λ und einer Exzentrizität der Wellen biegsam ist Die Drehung des Motors 10 wird von seiner Drehwelle iOA über die Balgenkupplung 13 auf die Drehwelle 12A auf den Stellungsfühier 12 übertragen. Eine solche Vorrichtung ermüdet oder bricht leicht an der BalgenkupDlung 13 durch in dieser hervorgerufene Schrägstellung oder Verkantung oder Exzentrizität obwohl bei dieser Vorrichtung das Problem des Spiels nicht vorhanden ist wie es im Falle des Motors 1 gemäß F i g. 1 vorhanden ist
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Motor mit Drehstellungsfühier derart auszuführen, daß bei einfacher Herstellung und einfachem Zusammenbau keine Getriebezüge, die Spiel haben, oder Balgenkupplungen erforderlich sind, die dac Bestreben haben, Ermüdung und Versagen hervorzurufen, und welcher dennoch in derFIG. 2 shows a motor 10, likewise in accordance with an unpublished state of the art, with a rotary position sensor 12. The motor 10 according to FIG. 2 is provided with a box 11 at its rear end. A position guide 12 is attached to the box 11, and the rear end of the rotating shaft 10Λ of the motor IG is connected to the front end of a rotating shaft 12A of the position sensor 12 by means of a bellows coupling 13 inside the box 11. The bellows coupling 13 is designed so that it is rigid in the direction of rotation and relative to an inclined position of the shaft 12Λ or shaft 10Λ and an eccentricity of the shafts pliable is the rotation of the motor 10 is supported by its rotational shaft iOA on the bellows coupling 13 to the rotary shaft 12A transferred to the position guide 12. Such a device fatigues or breaks easily on the bellows coupling 13 due to inclination or tilting or eccentricity caused in it, although the problem of play does not exist in this device, as is the case with the motor 1 according to FIG. 1 is present
The object of the invention is to design a motor with a rotational position guide in such a way that, with simple manufacture and assembly, no gear trains that have play or bellows couplings are required, which tend to cause fatigue and failure, and which nevertheless occur in the

Is able to determine a position exactly.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Motor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles dieses Patentanspruches. This object is achieved in a motor according to the preamble of claim 1 by the Features of the characterizing part of this claim.

Bei einem Motor mit Stellungsfühier gemäß der Erfindung sind keine Zahnräder vorhanden, so daß keine Fehler als Folge von Spiel auftreten können. Durch die verwendete Kegelkupplung, die im wesentlichen starr ist, sind Fehler bezüglich Schräglagen und Radiusfehler verringert, und es ist auch die Möglichkeit beseitigt, daß das Verbindungselement in Form der Membran infolge Ermüdung versagen kann. Schließlich kann ein Motor mit Drehstellungsfühler gemäß der Erfindung in einfacher Weise hergestellt und zusammengebaut werden.In a motor with position guide according to the invention there are no gears, so none Errors as a result of play can occur. Due to the cone coupling used, which is essentially rigid is, skew errors and radius errors are reduced, and the possibility that the connecting element in the form of the membrane can fail as a result of fatigue. After all, an engine can can be manufactured and assembled with a rotary position sensor according to the invention in a simple manner.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
F i g. 1 bis 3 sind Ansichten von Motoren gemäß einem vorveröffentlichten bzw. gemäß einem nicht veröffentlichten Stand der Technik mit Stellungsfühier.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.
F i g. 1 to 3 are views of engines according to prior art and unpublished prior art with position guide.

Fig.4 ist eine den Fig. 1 bis 3 ähnliche, teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform eines Motors gemäß der Erfindung.Fig. 4 is similar to Figs. 1 to 3, in part sectional view of an embodiment of a motor according to the invention.

Der Motor ist mit einem Stellungsfühier so ausgeführt, daß das Hinterende der Drehwelle des Motors über eine Kegelkupplung mit der Welle eines Stellungsfühlers, der von der Art ist, die eine Drehwelle mit Lager The motor is designed with a position guide so that that the rear end of the rotating shaft of the motor has a cone coupling to the shaft of a position sensor which is of the type having a rotating shaft with bearings

aufweist, verbunden ist, und daß ein Kupplungselement in Form einer Membran, die in Drehrichtung starr und für Einnehmen einer Schräglage oder in radialer Richtung biegsam ist, zwischen dem hinteren Umfang des Motors und dem vorderen Umfang des Stellungsfühlers angeordnet isthas, is connected, and that a coupling element in the form of a membrane that is rigid in the direction of rotation and for assuming an inclined position or in the radial direction is flexible, between the rear periphery of the motor and the front periphery of the position sensor is arranged

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.4 dargestellt, gemäß welcher eine zylindrische Wand 31 am Hinterende eines Motors 30 vorgesehen ist Das Ende der zylindrischen Wand 31 ist mit dem Vorderende eines Stellungsfühlers 40 mittels eines Kuppiungselements in Form einer Membran 32 verbunden. Ein Stator des Stellungsfühlers 40 ist mit einer Rotorwelle 42 mittels Lagern 43 und 44 verbunden derart, daß die Rotorwelle 42 sich drehen kann. Ein Rotor 45 für Stellungsabfühlung ist an der Rotorwelle 42 vorgesehen, und das Vorderende des Stators 41 steht mit dem Innenumfang der Membran 32 in Verbindung.An embodiment of the invention is shown in FIG shown, according to which a cylindrical wall 31 is provided at the rear end of a motor 30 The end of the cylindrical wall 31 is connected to the front end of a position sensor 40 by means of a coupling element connected in the form of a membrane 32. A stator of the position sensor 40 is connected to a rotor shaft 42 by means of Bearings 43 and 44 connected so that the rotor shaft 42 can rotate. A rotor 45 for position sensing is provided on the rotor shaft 42, and the front end of the stator 41 stands with the inner circumference the membrane 32 in connection.

Das Hinterende der Drehwelle 33 des Motors 30 ist sich verjüngend bzw. kegelförmig ausgebildet und ist mit der Rotorwelle 42 des Stellungsfühlers 40 mittels eines Bolzens 46 verbunden. Die Dre'hwelle 33 des Motors 30 ist demgemäß mit der Rotorwelle 42 des Stellungsfühlers 40 über die Kegelkupplung mit ausgezeichneter Konzentrizität und mit ausgezeichneter Wiederholbarkeit verbunden. Das Kupplungselement 32 ist aus solchen Materialien so ausgeführt, daß ihm Starrheit in Richtung der Drehung der Drehwelle 33, und für eine Schräglage der Wellen und in der radialen Richtung Biegsamkeit erteilt istThe rear end of the rotating shaft 33 of the motor 30 is tapered and is tapered connected to the rotor shaft 42 of the position sensor 40 by means of a bolt 46. The rotating shaft 33 of the motor 30 is accordingly excellent with the rotor shaft 42 of the position sensor 40 via the cone coupling Concentricity and associated with excellent repeatability. The coupling element 32 is off such materials designed so that it has rigidity in the direction of rotation of the rotary shaft 33, and for a Inclination of the shafts and flexibility in the radial direction is granted

Bei der Vorrichtung, die gemäß vorstehender Beschreibung ausgeführt ist, wird, wenn die Drehwelle 33 des Motors 30 sich dreht, deren Drehung auf die Rotorwelle 42 des Stellungsfühlers 40 über die Kegelkupplung übertragen, und die Stellung der Drehwelle 33 des Motors 30 wird mittels des aus dem Stator 41 und dem Rotor 45, der an der Rotorwelle 42 befestigt ist, bestehenden Mechanismus festgestellt Die Rotorwelle 42 des Stellungsfühlers 40 ist als Folge des Vorhandenseins der Lager 43 und 44 drehbar, die zwischen der Rotorwelle 42 und dem Stator 41 vorgesehen sind.In the device embodied as described above, when the rotating shaft 33 of the motor 30 rotates, the rotation of which is transmitted to the rotor shaft 42 of the position sensor 40 via the cone coupling transmitted, and the position of the rotating shaft 33 of the motor 30 is determined by means of the one of the stator 41 and the Rotor 45 attached to rotor shaft 42, existing mechanism established rotor shaft 42 of the position sensor 40 is rotatable as a result of the presence of the bearings 43 and 44 which are between the rotor shaft 42 and the stator 41 are provided.

Bei dem Motor 30 mit Stellungsfühler 40 werden demgemäß keine Zahnräder verwendet, so daß keine Fehler als Folge von Spiel auftreten. Der Motor 30 verwendet Kupplungselemente hoher Konzentrizität, wie beispielsweise die beschriebene Kegelkupplung, wodurch Fehler in den Richtungen van Schräglagen des Stators 41 und Radiusfehler verringert sind als auch die Möglichkeit beseitigt ist, daß ein Versagen zufolge Ermüdung des Kupplungselements 32 hervorgerufen wird. Da das Kupplungselement 32 in radialer Richtung biegsam ist, ist irgendeine Exzentrizität zwischen der Drehwelle 33 des Motors 30 und der Rotorwelle 42 des Stellungsfühlers 40 in zweckdienlicher Weise von dem Kupplungselement 32 über die Membranausführung absorbiert bzw. aufgenommen. Wie zuvor beschrieben, kann der Motor mit einem Stellungsfühler zusammengebaut werden ohne Spiel, ohne Ermüdung und ohne andere Probleme, so daß der Fühler eine genaue Stellung feststellen kann.In the motor 30 with position sensor 40 accordingly no gears are used, so that none Errors occur as a result of play. The motor 30 employs high concentricity coupling elements such as For example, the cone clutch described, which causes errors in the directions of the inclinations of the Stator 41 and radius errors are reduced as well as the possibility of failure due to fatigue is eliminated of the coupling element 32 is caused. Since the coupling element 32 is flexible in the radial direction there is some eccentricity between the rotating shaft 33 of the motor 30 and the rotor shaft 42 of the position sensor 40 in an expedient manner from the coupling element 32 via the membrane design absorbed or taken up. As previously described, the motor can be assembled with a position sensor will be without play, without fatigue and without other problems, so that the feeler has an exact position can determine.

Es wird bevorzugt, das Kupplungselement 32 an einer Stelle anzuordnen, die dem Motor 30 so nahe wie möglich liegt, so daß Ermüdung und Versagen minimiert sind und die an die empfindliche Rotorwelle 42 angelegte Kraft auf ein Minimum begrenzt ist. Die an dem Motor 30 angebrachte zylindrische Wand 31 ist nicht immer erforderlich. Das Kupplungselement 32 kann in Abhängigkeit von der Konstitution des Motors gegebenenfalls auch direkt an dem Motor derart angebracht werden, daß es mit dem Stellungsfühler verbunden ist Die Drehung des Motors bzw. der Motorwelle und der Rotorwelle des Stellungsfühlers können auch durch andere Elemente gekoppelt werden, was bedeutet, daß die Motorwelle auch mit anderen Mitteln mit der Rotorwelle verbunden werden kann.It is preferred to locate the coupling member 32 in a location as close to the engine 30 as possible so that fatigue and failure are minimized and applied to the delicate rotor shaft 42 Force is limited to a minimum. The cylindrical wall 31 attached to the motor 30 is not always necessary. The coupling element 32 may, depending on the constitution of the engine, if necessary can also be attached directly to the motor in such a way that it is connected to the position sensor Rotation of the motor or the motor shaft and the rotor shaft of the position sensor can also be done by others Elements are coupled, which means that the motor shaft can also be connected to the rotor shaft by other means can be connected.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Motor with rotary position sensor, in which the rear end of a rotary shaft (33) of the motor (30) with the shaft (42) of the position sensor (40), which has a rotating shaft (42) with bearings (43,44) the motor and the rotary position sensor to one another via a flexible connecting element are connected, characterized in that the rear end of the rotating shaft (33) of the motor (30) is conical and connects to the rotary shaft (42) of the rotary position sensor (40) is connected by a bolt, and that the flexible connecting element between the motor and the swivel Iungssensor is designed as a membrane (32). which are rigid in the direction of rotation and in the direction of an inclined position or flexible in the radial direction and between the circumference at the rear end of the motor and the circumference is arranged at the front of the rotary position sensor *

2. Mofey with position sensor according to claim 1, characterized characterized in that the diaphragm (32) has its outer periphery at one at the rear end of the engine (30) provided cylindrical wall (31) is attached

3. Motor with position sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane (32) is attached to its inner circumference at the front end of a stator (41) of the position sensor (40)