JP2006184212A - 回転角度検出装置の取り付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータに固定されたコネクタのガタつき量を低減可能な、回転角度検出装置の取り付け構造を提供する。
【解決手段】ステータ２２には、コイルが設けられているとともに、当該コイルの端子を接続するコネクタ２２ａが固定されている。コネクタ２２ａは、ハウジング２０に形成されたハウジング孔２０ａから外部に突出しており、突出したコネクタ２２ａは、ハウジング孔２０ａに固定されるコネクタ保持部材２６に挿通され、当該コネクタ保持部材２６にてハウジング２０に対して保持される。そしてコネクタ保持部材２６におけるコネクタ２２ａの外周と対向する面（２６ｘ）に、コネクタ２２ａが径方向に移動したときにコネクタ２２ａの外周（２２ｘ）と接触可能な、コネクタ２２ａの径方向への移動を規制する規制部２６ｄを設ける。
【選択図】 図４

Description

本発明は、略筒状のハウジング内に、同軸状態で収容された略筒状または略棒状の回転体の回転角度を検出可能な、ロータとステータとで構成された回転角度検出装置の取り付け構造に関する。

従来、車両における操舵装置には、油圧を用いて車輪の操舵をアシストする油圧式パワーアシストステアリング装置（以下、「油圧パワステ」と記載する）が一般的に普及していた。近年では、車両の燃費向上等を目的として、油圧を用いることなく電動モータで車輪の操舵をアシストする電動式パワーアシストステアリング装置（以下、「電動パワステ」と記載する）の採用が広がり始めている。
まず、図１を用いて電動パワステシステム１の全体構成の概略を説明する。運転者によるステアリングホイールＳＷ（以下、「ステアリングＳＷ」と記載する）の操舵量は、連結部４及び操舵トルク検出手段６を介して車輪操舵部２に伝達される。車輪操舵部２では、入力された操舵量に応じてロッド５を車両に対して左右に動作させて車輪ＦＷＲ及びＦＷＬを左右に向ける（もちろん左右の動作方向は、運転者からの操舵方向に従う）。車輪操舵部２には電動モータが収容されており、当該電動モータが操舵トルクに応じて駆動され、車輪ＦＷＲ及びＦＷＬの操舵がアシストされる。
例えば電動パワステシステム１には、図１に示すように制御ユニットＥが設けられており、一点鎖線は制御ユニットＥとの電気的な接続を示している。制御ユニットＥには、操舵トルク検出手段６からの操舵トルクに応じた検出信号の入力、電動モータのコネクタ３２ａへの駆動信号の出力、及び回転角度検出装置のコネクタ２２ａからの（電動モータの回転角度に基づいた）検出信号の入力が接続されている。また制御ユニットＥには、車両の状態（走行速度等）に関する信号（図示せず）も入力されており、車両の状態及び操舵トルク検出手段６からの検出信号に基づいて適切なアシスト力を求め、回転角度検出装置からの検出信号を監視しながら電動モータに駆動信号を出力する。この回転角度検出装置として、いわゆるバリアブルリラクタンス型レゾルバを採用することができる。

コネクタ２２ａ部におけるハウジング２０の内部には、ロータ１２とステータ２２とで構成された回転角度検出装置（図２、図３参照）が収容されており、コネクタ２２ａはステータ２２に固定されている。そしてステータ２２は、例えば特許文献１に記載の方法にて、ハウジング２０内に固定されている。
特開２００４−４８９２５号公報

しかし、特許文献１に記載の方法では、ハウジング２０内にステータ２２を適切に固定することができるが、コイルが巻かれたステータ２２に設けられたコネクタ２２ａについては固定方法が開示されていない。コイルが巻かれたステータ２２にはコネクタ２２ａが固定されており、例えば車両を生産する工場では、作業者がコネクタ２２ａに相手コネクタを嵌合する場合等にて、コネクタ２２ａに種々の方向に種々の大きさの力を加えている。
車両を生産する工場では、コネクタ２２ａに相手コネクタを嵌合させた場合、嵌合状態を確認するために相手コネクタを嵌合させたコネクタ２２ａをハウジング２０の軸方向に往復するように動かす場合がある。この場合、コネクタ２２ａのガタつき量が大きいと、コネクタが固定されているステータ２２に過大な応力が生じ、ハウジング２０とステータ２２との固定状態が緩む可能性があり、回転角度の検出精度に影響を及ぼす可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ロータとステータとで構成された回転角度検出装置の取り付け構造に関し、ステータに固定されたコネクタのガタつき量を低減可能な、回転角度検出装置の取り付け構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの回転角度検出装置の取り付け構造である。
請求項１に記載の回転角度検出装置の取り付け構造は、略筒状または略棒状の形状で軸を中心に回転可能な回転体の外周に略環状の形状を有するロータを固定し、ロータの外周には略環状の形状を有するステータを配置し、ステータの外周には略筒状の形状を有するハウジングを設け、ハウジング内に固定されたステータと、回転体と一体となって回転するロータとを用いて回転体の回転角度を検出可能な回転角度検出装置の取り付け構造である。
ステータには、コイルが設けられているとともに、当該コイルの端子を接続するコネクタが固定されている。
コネクタは、ハウジングに形成されたハウジング孔から外部に突出しており、突出したコネクタは、ハウジング孔に固定されるコネクタ保持部材に挿通され、当該コネクタ保持部材にてハウジングに対して保持される。
そしてコネクタ保持部材におけるコネクタの外周と対向する面に、コネクタが径方向に移動したときにコネクタの外周と接触可能な、コネクタの径方向への移動を規制する規制部を設ける。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの回転角度検出装置の取り付け構造である。
請求項２に記載の回転角度検出装置の取り付け構造は、請求項１に記載の回転角度検出装置の取り付け構造であって、コネクタは、コネクタ保持部材にてシール部材を介してハウジングに対して保持されており、コネクタにおけるシール部材と接触している部分の形状は、第１円柱の上に、第１円柱よりも小さな外径の第２円柱を重ねた形状を有しており、コネクタ保持部材におけるシール部材と接触している部分の形状は、第２円柱の外径よりも大きな内径の第３円筒と、第３円筒の上面から内径方向に張り出したフランジ部を有している。
シール部材は、コネクタにおける第１円柱の上面と第２円柱の側面とに接触するように装着されるとともに、コネクタ保持部材における第３円筒の内壁とフランジ部の下面とに接触するように装着される。
そしてコネクタが径方向に移動したとき、コネクタ保持部材における第３円筒の内壁がコネクタにおける第１円柱の側面に接触可能となるように、第３円筒の内壁を第１円柱の側面の方向に延設する。

請求項１に記載の回転角度検出装置の取り付け構造を用いれば、コネクタ保持部材に設けられた規制部が、コネクタが径方向に移動したときにコネクタ外周面と接触してコネクタの径方向への移動を規制する。
これにより、ステータに固定されたコネクタのガタつき量（コネクタの径方向への移動量）を低減可能な、回転角度検出装置の取り付け構造を実現することができる。

また、請求項２に記載の回転角度検出装置の取り付け構造では、コネクタが径方向に移動したとき、コネクタ保持部材における第３円筒の内壁がコネクタにおける第１円柱の側面に接触可能となるように、第３円筒の内壁を第１円柱の側面の方向に延設する。この延設した第３円筒の内壁が規制部に相当し、径方向に移動したコネクタの第１円柱の側面が接触してコネクタの移動を規制する。
これにより、シール部材によるコネクタ周囲の密閉を維持した状態にて、ステータに固定されたコネクタのガタつき量（コネクタの径方向への移動量）を低減可能な、回転角度検出装置の取り付け構造を実現することができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は電動パワステシステム１の一実施の形態の全体構成の概略を示す図であり、既に説明しているので説明を省略する。
本発明において例示する回転角度検出装置は、バリアブルリラクタンス型レゾルバであり、この回転角度検出装置の取り付け構造は、図１に示す車輪操舵部２のハウジング２０の先端部（図１中の符号３近傍）に収容されている回転角度検出装置（コネクタ２２ａを備えたステータ２２と、ロータ１２（図２、図３参照）とで構成された回転角度検出装置）の取り付け構造に関する。
●［回転角度検出装置、及びその周辺の構成部品（図２）］
図２は、回転角度検出装置（ロータ１２とステータ２２とで構成）、及びその周辺の構成部品を部品毎に分解して斜視図で表した図である。
回転体１０はハウジング２０内に収容されており、図示しない電動モータ（ハウジング２０内に収容される）が回転体１０を回転駆動することで、図１に示すロッド５が左右に移動するように、例えばボールねじ機構を介して回転体１０とロッド５とが連結されている。
ハウジング２０の形状は、内部に回転体１０を収容するために略筒状である。また回転体１０の形状は、図２〜図４に示す本実施の形態では略筒状であるが、略筒状に限定されず、略棒状としてもよい。また回転体１０は、同軸状態でハウジング２０に収容されている。なお、ハウジング２０または車輪操舵部２は、車両のシャーシ等に固定されている。

ロータ１２の形状は略環状であり、回転体１０を挿入して通す孔が設けられており、回転体１０の外周に固定されている。（以下、「挿入して通す」ことを「挿通させる」と記載する）
本実施の形態に示す例では、ロータ１２の外周部には７個の歯が波状に設けられており（図３（Ｂ）参照）、この歯の位置がステータ２２の内側で移動することで発生した信号を検出して、回転体１０の回転角度を検出している。また、本実施の形態に示す例では、ロータ１２を回転体１０の外周部に圧入した後、ロータ固定部材１４を回転体１０の外周部に圧入するとともに回転体１０の外周部にかしめて固定し、ロータ１２を回転体１０の外周部に固定している。
ステータ２２の形状は、ロータ１２の外径よりも大きな内径と、ハウジング２０内に収容可能な外径を有する略環状である。また、ステータ２２には、ロータ１２の歯の移動により起電力を発生させるコイルが巻いてあり、コイルの先端はコネクタ２２ａに接続されている。制御ユニットＥはコネクタ２２ａからの信号に基づいて、ロータ１２すなわち回転体１０の回転角度を検出可能である。本実施の形態に示す例では、ステータ２２は、ハウジング２０の側面に設けられたハウジング孔２０ａから、ステータ２２に設けられたコネクタ２２ａがハウジング２０の外部に突出するようにハウジング２０の内周部に挿入されている。そしてステータ２２をハウジング２０の内周部に圧入した後、ステータ固定部材２４をハウジング２０の内周部に圧入するとともにハウジング２０の内周部にかしめて固定し、ステータ２２をハウジング２０の内周部に固定している。
そしてハウジング孔２０ａから外部に突出しているコネクタ２２ａに、コネクタ保持部材２６の保持孔部２６ｃを挿通させて、スクリュ２８にてコネクタ保持部材２６をハウジング孔２０ａ部分に固定している。

●［各構成部品の組み付け状態（図３）］
上記に説明した各構成部品を組み付けた状態の断面図を図３に示す。図３（Ａ）は、回転体１０及びハウジング２０の軸ＺＺとコネクタ２２ａを通る面で切断した、軸ＺＺに平行な断面図を示している（図３（Ａ）は図３（Ｂ）における断面ＢＢである）。また図３（Ｂ）は、回転体１０及びハウジング２０の軸ＺＺと垂直であり且つコネクタ２２ａを通る面で切断した、軸ＺＺに垂直な断面図を示している（図３（Ｂ）は図３（Ａ）における断面ＡＡである）。
各部品を組み付けた状態では、図３（Ｂ）に示すように、略筒状または略棒状の形状で軸ＺＺを中心に回転可能な回転体１０の外周に略環状の形状を有するロータ１２を固定し、ロータ１２の外周には略環状の形状を有するステータ２２を配置し、ステータ２２の外周には略筒状の形状を有するハウジング２０を配置した状態である。そしてハウジング２０内に固定されたステータ２２と、回転体１０と一体となって回転するロータ１２とを用いて回転体１０の回転角度を検出可能である。

●［コネクタ保持部材によるコネクタの保持（図４、図５）］
図４（Ａ）（本実施の形態）は、本実施の形態を示す図であり、図３（Ａ）（軸に平行な断面図）のコネクタ２２ａ及び（本実施の形態の）コネクタ保持部材２６の周辺の拡大図である。また、図４（Ｂ）（従来）は、従来の、コネクタ２２ａ及び（従来の）コネクタ保持部材２６Ｚの周辺の拡大図である。図４（Ａ）（本実施の形態）と図４（Ｂ）（従来）では、コネクタ保持部材２６、２６Ｚにおけるコネクタ２２ａとの接触部である規制部２６ｄの有無が異なる。

図４（Ａ）に示す本実施の形態のコネクタ保持部材２６と、図４（Ｂ）に示す従来のコネクタ保持部材２６Ｚは、どちらも弾性力を有するシール部材２６ａ（Ｏリング等）にてコネクタ２２ａとコネクタ保持部材２６（２６Ｚ）との間隙が密閉されており、コネクタ２２ａは、シール部材２６ａ及びコネクタ保持部材２６を介して、ハウジング２０に対して保持されている。
また同様に、図４（Ａ）に示す本実施の形態のコネクタ保持部材２６と、図４（Ｂ）に示す従来のコネクタ保持部材２６Ｚは、どちらも弾性力を有するシール部材２６ｂ（Ｏリング等）にてコネクタ保持部材２６（２６Ｚ）と、ハウジング２０との間隙が密閉されている。

図４（Ａ）に示す本実施の形態では、コネクタ２２ａにおけるシール部材２６ａと接触している部分の形状は、第１円柱２２ａ１の上に、第１円柱２２ａ１よりも小さな外径の第２円柱２２ａ２を重ねた形状を有している。また、コネクタ保持部材２６におけるシール部材２６ａと接触している部分の形状は、第２円柱２２ａ２の外径よりも大きな内径の第３円筒２６ｅと、第３円筒２６ｅの上面から内径方向に張り出したフランジ部２６ｗを有している。なお、図４（Ａ）に示す例では、第３円筒２６ｅの内径は、第２円柱２２ａ２の外径よりも大きいとともに、第１円柱２２ａ１の外径よりも大きい場合の例を示している。
そしてシール部材２６ａは、第１円柱２２ａ１の上面２２ｙと第２円柱２２ａ２の側面２２ｗとに接触するように装着されているとともに、第３円筒２６ｅの内壁２６ｘ（保持部材側対向面）とフランジ部２６ｗの下面２６ｔとに接触するように装着されている。
そしてコネクタ２２ａが径方向に移動したとき、コネクタ保持部材２６における第３円筒２６ｅの内壁２６ｘがコネクタ２２ａにおける第１円柱２２ａ１の側面２２ｘに接触可能となるように、第３円筒２６ｅの内壁２６ｘを第１円柱２２ａ１の側面２２ｘの方向に延設する（図４（Ａ）中に示すように、下方向に延長させた形状とする）。
そして第３円筒２６ｅの内壁２６ｘ（保持部材側対向面）を、第１円柱２２ａ１の側面２２ｘ（コネクタ側対向面）と対向する位置まで延長して形成する。更に、第３円筒２６ｅの内壁２６ｘ（保持部材側対向面）と第１円柱２２ａ１の側面２２ｘ（コネクタ側対向面）との距離ΔＺ１を、外部からコネクタ２２ａにハウジング孔２０ａの径方向に力を加えた場合、シール部材２６ａの変形量に応じたコネクタ２２ａの移動距離（距離ΔＺ２）よりも小さな距離となるように設定する。

ここで、図４（Ａ）に示すコネクタ２２ａ及び図４（Ｂ）に示すコネクタ２２ａに、図中に示すように、右側から力Ｆを加える。車両を生産する工場では、作業者がコネクタ２２ａに相手コネクタを嵌合させた場合、嵌合状態を確認するために、嵌合した状態のコネクタ２２ａを左右に往復するように動かす場合がある。図４中の力Ｆは、この往復させる力の一部に相当する。
図４（Ｂ）に示す従来のコネクタ保持部材２６Ｚの場合、第１円柱２２ａ１の側面２２ｘ（コネクタ側対向面）と、側面２２ｘに対向した位置に相当する第３円筒２６ｆの内壁２６ｙとの距離が、図４（Ａ）に示す本実施の形態の場合と比較して相当大きい。しかも内壁２６ｙは、側面２２ｘと平行でないため、側面２２ｘを支えるには適していない。
このため、図４（Ｂ）に示す従来のコネクタ保持部材２６Ｚの場合、加えられた力Ｆに基づいたシール部材２６ａの変形量に応じた距離ΔＺ２分、コネクタ２２ａは移動することになる。

これに対して、図４（Ａ）に示す本実施の形態のコネクタ保持部材２６の場合、第１円柱２２ａ１の側面２２ｘ（コネクタ側対向面）と、側面２２ｘに対向した第３円筒２６ｅの内壁２６ｘ（保持部材側対向面）との距離が、図４（Ｂ）に示す従来と比較して小さく、側面２２ｘと内壁２６ｘとの距離は、加えられた力Ｆに基づいたシール部材２６ａの変形量に応じた距離ΔＺ２よりも小さなΔＺ１に設定されている。また内壁２６ｘは、側面２２ｘと平行となるように設けられている。
このように、コネクタ保持部材２６におけるコネクタ２２ａの外周と対向する面（この場合、第３円筒２６ｅの内壁２６ｘ）に、コネクタ２２ａが径方向に移動したときにコネクタ２２ａの外周（この場合、第１円柱２２ａ１の側面２２ｘ）と接触可能な、コネクタ２２ａの径方向への移動を規制する規制部２６ｄを設ける。
このため、図４（Ａ）に示す本実施の形態のコネクタ保持部材２６の場合、加えられた力Ｆに基づいたシール部材２６ａの変形量に応じた距離ΔＺ２まで移動することはなく、距離ΔＺ２よりも小さな距離ΔＺ１の移動をした時点で側面２２ｘと内壁２６ｘとが接触し、コネクタ２２ａの移動距離はここで規制される。
従って、同じ力Ｆを加えても、本実施の形態では従来よりもコネクタ２２ａのガタつき量が少なくなり、コネクタ２２ａが固定されているステータ２２への応力が低減され、ステータ２２の耐久性の向上等に効果がある。
発明者は、図４（Ａ）に示した本実施の形態のコネクタ保持部材２６が、図４（Ｂ）に示すコネクタ保持部材２６Ｚよりも、耐荷重が約３０［％］向上したことを実験にて確認した。なお、距離ΔＺ１は、シール部材２６ａの材質、径等に応じて適切な距離に設定される。

なお図５は、図４（Ａ）に示す本実施の形態のコネクタ保持部材２６を、ハウジング２０の内側方向から見た場合の斜視図である。内壁２６ｘを備えた規制部２６ｄが、コネクタ２２ａを挿通させる保持孔部２６ｃの周囲に凸状に形成されている。なお、規制部２６ｄは、連続した形状で保持孔部２６ｃを周回するように形成してもよいし、連続しない形状（所々に隙間を持った形状）で保持孔部２６ｃを周回するように形成してもよいし、図５に示すように保持孔部２６ｃの周囲の一部に形成してもよい。
また、第３円筒２６ｅの内壁２６ｘの部分の径は、シール部材２６ａが接触する位置の面の部分と、コネクタ２２ａにおける第１円柱２２ａ１の側面２２ｘに対向する位置の面の部分とで、異なる径であってもよい。

本実施の形態にて説明した回転角度検出装置の取り付け構造によれば、電動パワステシステム１のコネクタ保持部材２６を本実施の形態に示した構造に変更するのみで、コネクタ２２ａの耐荷重特性を容易に向上させることができる。これにより、ステータ２２に固定されたコネクタ２２ａのガタつき量を低減可能な、回転角度検出装置の取り付け構造を実現することができる。
また、コネクタ２２ａのガタつき量を低減することで、シール部材２６ａの偏芯量（シール部材の特定の一部のみが大きく押しつぶされる量）を全周において低減することが可能となり、密閉性を良好に保つことができる。

本発明の回転角度検出装置の取り付け構造は、本実施の形態で説明した構成、接続、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば回転角度検出装置も、本実施の形態にて説明したバリアブルリラクタンス型レゾルバに限定されず、他の周知の回転角度検出装置に置き換えてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値等は一例であり、この数値等に限定されるものではない。
また、本実施の形態では、ハウジング２０、コネクタ保持部材２６の材質にはアルミを用いたが、種々の材質にて実現することが可能である。

電動パワステシステム１の全体構成の例を説明する図である。 電動パワステシステム１における、回転角度検出装置及びその周辺の構成部品を説明する斜視図である。 各構成部品の組み付け状態を説明する断面図である。 コネクタ保持部材２６にてコネクタ２２ａを保持している状態を説明する図である。 コネクタ保持部材２６の外観の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 電動パワステシステム
２ 車輪操舵部
４ ギア部
５ ロッド
Ｅ 制御ユニット
ＳＷ ステアリング
１０ 回転体
１２ ロータ
１４ ロータ固定部材
２０ ハウジング
２０ａ ハウジング孔
２２ ステータ
２２ａ コネクタ
２２ｘ コネクタ側対向面（第１円柱の側面）
２４ ステータ固定部材
２６ コネクタ保持部材
２６ａ、２６ｂ シール部材
２６ｘ 保持部材側対向面（第３円筒の内壁）
Ｆ 力
２６ｃ 保持孔部
２６ｄ 規制部

Claims (2)

1. 略筒状または略棒状の形状で軸を中心に回転可能な回転体の外周に略環状の形状を有するロータを固定し、
   ロータの外周には略環状の形状を有するステータを配置し、
   ステータの外周には略筒状の形状を有するハウジングを設け、
   ハウジング内に固定されたステータと、回転体と一体となって回転するロータとを用いて回転体の回転角度を検出可能な回転角度検出装置の取り付け構造であって、
   ステータには、コイルが設けられているとともに、当該コイルの端子を接続するコネクタが固定されており、
   コネクタは、ハウジングに形成されたハウジング孔から外部に突出しており、
   突出したコネクタは、ハウジング孔に固定されるコネクタ保持部材に挿通され、当該コネクタ保持部材にてハウジングに対して保持されており、
   コネクタ保持部材におけるコネクタの外周と対向する面に、コネクタが径方向に移動したときにコネクタの外周と接触可能な、コネクタの径方向への移動を規制する規制部を設ける、
   ことを特徴とする回転角度検出装置の取り付け構造。
2. 請求項１に記載の回転角度検出装置の取り付け構造であって、
   コネクタは、コネクタ保持部材にてシール部材を介してハウジングに対して保持されており、
   コネクタにおけるシール部材と接触している部分の形状は、第１円柱の上に、第１円柱よりも小さな外径の第２円柱を重ねた形状を有しており、
   コネクタ保持部材におけるシール部材と接触している部分の形状は、第２円柱の外径よりも大きな内径の第３円筒と、第３円筒の上面から内径方向に張り出したフランジ部を有しており、
   シール部材は、コネクタにおける第１円柱の上面と第２円柱の側面とに接触するように装着されるとともに、コネクタ保持部材における第３円筒の内壁とフランジ部の下面とに接触するように装着され、
   コネクタが径方向に移動したとき、コネクタ保持部材における第３円筒の内壁がコネクタにおける第１円柱の側面に接触可能となるように、第３円筒の内壁を第１円柱の側面の方向に延設する、
   ことを特徴とする回転角度検出装置の取り付け構造。
   
   

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