JP2011172345A - レゾルバセンサの固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバセンサおよび軸受の取り扱いが容易になり、かつ、レゾルバセンサおよび軸受のハウジングおよびシャフトへの取り付け作業が容易になるレゾルバセンサの固定構造を提供する。
【解決手段】軸受１０の内輪１１およびレゾルバセンサ３０のレゾルバロータ３２は、インナースリーブ５０に固定され、軸受１０の外輪１２およびレゾルバセンサ３０のレゾルバステータ３１は、アウタースリーブ２０に固定されている。このため、レゾルバセンサ３０、軸受１０、インナースリーブ５０およびアウタースリーブ２０をユニット化できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、ハイブリッド自動車のモータジェネレータ等の駆動用のモータのロータの回転位置を検出するレゾルバセンサの固定構造に関する。

従来、モータジェネレータ等の駆動用のモータのロータの位置を検出するレゾルバセンサの固定構造は、レゾルバステータを、モータのステータが取り付けられるハウジングに固定する一方、レゾルバロータを、モータのロータが取り付けられるシャフトに固定し、このシャフトを、ハウジングに軸受を介して支持していた（特開２００７−３３６７１４号公報：特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来のレゾルバセンサの固定構造では、上記レゾルバステータ、上記レゾルバロータおよび上記軸受を、それぞれ別個にハウジングに固定しているため、レゾルバステータ、レゾルバロータおよび軸受を別個に取り扱う必要があり、取り扱いが困難で、かつ、モータのハウジングおよびシャフトへの取り付け作業が困難であるという問題があった。

特開２００７−３３６７１４号公報

そこで、この発明の課題は、レゾルバセンサおよび軸受の取り扱いが容易になり、かつ、レゾルバセンサおよび軸受のハウジングおよびシャフトへの取り付け作業が容易になるレゾルバセンサの固定構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のレゾルバセンサの固定構造は、
駆動用のモータのハウジングに固定される上記モータのステータの内側に配置されるとともに上記モータのロータが固定されるシャフトの外周に、取り付けられるインナースリーブと、
上記インナースリーブの外周に固定された内輪と、この内輪の外側に位置する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に位置する転動体とを有する軸受と、
上記軸受の外輪に固定され、上記ハウジングに取り付けられるアウタースリーブと、
上記モータのロータの回転位置を検出するレゾルバセンサと
を備え、
上記レゾルバセンサは、
上記アウタースリーブに固定されたレゾルバステータと、
上記レゾルバステータに対向するように上記インナースリーブに固定されたレゾルバロータと
を有することを特徴としている。

この発明のレゾルバセンサの固定構造によれば、上記軸受の内輪および上記レゾルバロータは、上記インナースリーブに固定され、上記軸受の外輪および上記レゾルバステータは、上記アウタースリーブに固定されているので、レゾルバセンサ、軸受、インナースリーブおよびアウタースリーブをユニット化できて、取り扱いが容易になり、かつ、このユニット化されたレゾルバセンサ、軸受、インナースリーブおよびアウタースリーブを、モータのハウジングおよびシャフトに容易に取り付けることができる。

また、一実施形態のレゾルバセンサの固定構造では、
上記アウタースリーブは、筒部と、上記筒部から径方向に延在する外鍔部とを有し、
上記アウタースリーブの外鍔部は、上記ハウジングの周方向に位置調整可能に、上記ハウジングに取り付けられる。

この実施形態のレゾルバセンサの固定構造によれば、レゾルバセンサを駆動用のモータに取り付ける場合、例えば、インナースリーブをシャフトに固定してから、アウタースリーブをレゾルバステータおよび軸受外輪と共にシャフトの回りに回転させ、レゾルバセンサのゼロ点を調整した後、アウタースリーブの外鍔部をハウジングに固定して、取り付けることができる。

したがって、レゾルバセンサのゼロ点調整において、操作を行い易い位置である径方向外側に位置するアウタースリーブを回転させるだけでよく、ゼロ点調整が容易となる。

また、一実施形態のレゾルバセンサの固定構造では、
上記アウタースリーブの外鍔部には、周方向に延びる位置調整用の長孔が設けられ、
この長孔に挿通されて上記外鍔部を上記ハウジングに締め付けて固定する締付部材を有する。

この実施形態のレゾルバセンサの固定構造によれば、レゾルバセンサをモータに取り付ける場合、締付部材を緩めてアウタースリーブをシャフトの回りに回転させ、レゾルバセンサのゼロ点を調整した後、締付部材を締め付けてアウタースリーブの外鍔部をハウジングに固定できる。したがって、アウタースリーブの固定が容易となる。

また、一実施形態のレゾルバセンサの固定構造では、
上記シャフトの外周面には、軸方向に延びるキー溝が設けられ、
上記インナースリーブは、軸方向に延びるキーを内周面に有する筒部を有し、
上記インナースリーブの上記キーは、上記シャフトの上記キー溝に嵌め込まれて、上記インナースリーブと上記シャフトとは、相対的に周方向に位置決めされる。

この実施形態のレゾルバセンサの固定構造によれば、上記インナースリーブの上記キーは、上記シャフトの上記キー溝に嵌め込まれて、上記インナースリーブと上記シャフトとは、相対的に周方向に位置決めされるので、簡単な構成で、インナースリーブとシャフトとを相対的に周方向に位置決めできる。

また、一実施形態のレゾルバセンサの固定構造では、
上記シャフトは、
平滑な外周面を有するストレート部と、
軸方向に延びると共に周方向に配列された複数の歯を外周面に有するセレーション部と
を有し、
上記インナースリーブは、軸方向に延びると共に周方向に配列された複数の溝を内周面に有する筒部を有し、
上記シャフトの上記セレーション部の上記歯は、上記インナースリーブの上記筒部の上記溝に嵌め込まれて、上記インナースリーブと上記シャフトとは、相対的に周方向に位置決めされる一方、
上記シャフトの上記ストレート部の外周面は、上記インナースリーブの上記筒部の内周面に接触して、上記シャフトの上記ストレート部は、上記シャフトのラジアル荷重を上記インナースリーブの上記筒部に伝達する。

この実施形態のレゾルバセンサの固定構造によれば、上記シャフトの上記セレーション部の上記歯は、上記インナースリーブの上記筒部の上記溝に嵌め込まれて、上記インナースリーブと上記シャフトとは、相対的に周方向に位置決めされるので、シャフトのセレーション部の歯をインナースリーブの筒部の溝に組み付けることは、キー結合に比べて、容易になる。したがって、シャフトとインナースリーブとの組み付けが容易になる。

また、上記シャフトの上記ストレート部の外周面は、上記インナースリーブの上記筒部の内周面に接触して、上記シャフトの上記ストレート部は、上記シャフトのラジアル荷重を上記インナースリーブの上記筒部に伝達するので、シャフトのセレーション部に、シャフトのラジアル荷重をインナースリーブの筒部に伝達させない。したがって、シャフトのラジアル荷重によるセレーション部の摩耗を防止できる。

この発明のレゾルバセンサの固定構造によれば、上記軸受の内輪および上記レゾルバロータは、上記インナースリーブに固定され、上記軸受の外輪および上記レゾルバステータは、上記アウタースリーブに固定されているので、レゾルバセンサおよび軸受の取り扱いが容易になり、かつ、レゾルバセンサおよび軸受のハウジングおよびシャフトへの取り付け作業が容易になる。

本発明のレゾルバセンサの固定構造が適用された駆動ユニットの模式図である。 本発明のレゾルバセンサの固定構造の第１実施形態を示す断面図である。 インナースリーブの斜視図である。 アウタースリーブの斜視図である。 本発明のレゾルバセンサの固定構造の第２実施形態を示す断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明のレゾルバセンサの固定構造が適用された駆動ユニットの模式図を示している。この駆動ユニットは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充電または放電可能な２次電池（バッテリ）とを動力源とするハイブリッド自動車に搭載される。

図１に示すように、上記駆動ユニットは、駆動用のモータ１を有する。このモータ１は、電動機もしくは発電機としての機能を有する回転電機（モータジェネレータ）である。モータ１は、ハウジング５と、このハウジング５内に収容されるロータ２およびステータ３とを有する。

上記ロータ２は、円筒形状のロータコア２ａを有する。ロータコア２ａは、軸方向に積層された複数枚の磁性鋼板から形成されている。ロータコア２ａには、複数の永久磁石２ｂが埋設されている。この複数の永久磁石２ｂは、周方向に等間隔に配置されている。

上記ロータコア２ａは、シャフト４の外周面に固定されている。モータ１の駆動時、シャフト４は、ロータコア２ａと共に回転する。シャフト４は、二つの軸受１０，４０を介してハウジング５に対して回転自在に支持されている。シャフト４は、複数の歯車を含む減速機構１４に接続されている。

上記ステータ３は、ステータコア３ａと、ステータコア３ａに巻回されたコイル３ｂとを有する。ステータコア３ａの内側には、ロータコア２ａが配置されている。ステータコア３ａは、ハウジング５の内面に固定されている。

上記コイル３ｂは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルを含む。これら各相のコイルに対応する端子が、ハウジング５に設けられた端子台１７に接続されている。端子台１７は、インバータ１８を介してバッテリ１９に電気的に接続されている。

上記インバータ１８は、バッテリ１９からの直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換すると共に、回生ブレーキにより発電された交流電流を、バッテリ１９に充電するための直流電流に変換する。

上記モータ１から出力された動力は、減速機構１４からディファレンシャル機構１５を介してドライブシャフト受け部１６に伝達される。ドライブシャフト受け部１６に伝達された動力は、ドライブシャフトを介して図示しない車輪に回転力として伝達される。

一方、ハイブリッド自動車の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力により、ドライブシャフト受け部１６、ディファレンシャル機構１５および減速機構１４を介してモータ１が駆動される。このとき、モータ１が発電機として作動する。モータ１により発電された電力は、インバータ１８を介してバッテリ１９に蓄えられる。

図１と図２に示すように、上記モータ１には、モータ１のロータ２の回転位置を検出するレゾルバセンサ３０が設けられている。レゾルバセンサ３０は、ロータ２に関して、減速機構１４と反対側に位置している。

上記レゾルバセンサ３０は、レゾルバステータ３１と、このレゾルバステータ３１に対向するレゾルバロータ３２とを有する。

上記レゾルバステータ３１は、環状に形成され、ステータヨークとコイルとを有する。このコイルは、励磁用コイルと出力用コイルとを含む。レゾルバステータ３１は、アウタースリーブ２０を介して、ハウジング５に固定される。

上記レゾルバロータ３２は、環状に形成され、レゾルバステータ３１の内側に配置されている。レゾルバロータ３２は、インナースリーブ５０を介して、シャフト４に固定される。

上記レゾルバロータ３２は、シャフト４の軸方向からみて、略楕円形を有する。シャフト４が回転すると、レゾルバロータ３２がシャフト４と共に回転し、これに伴ってレゾルバロータ３２とレゾルバステータ３１との間の隙間の大きさが変化する。この際、レゾルバステータ３１の励磁用コイルに交流電流を流しておくと、出力用コイルには、その隙間の大きさの変化に応じた出力が発生する。この出力に基づき、モータ１のロータ２の回転位置が検出される。

上記シャフト４は、ロータ２を挟んだ両側の位置で、軸受１０，４０に支持されている。一方の軸受１０は、レゾルバセンサ３０の近傍に配置され、他方の軸受４０は、減速機構１４の近傍に配置されている。

上記一方の軸受１０は、レゾルバセンサ３０に関して、ロータ２と反対側に位置する。この軸受１０は、内輪１１と、この内輪１１の外側に位置する外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に位置する転動体１３とを有する。内輪１１は、インナースリーブ５０の外周に固定され、外輪１２に、アウタースリーブ２０が固定されている。

図２と図３に示すように、上記インナースリーブ５０は、筒部５１と、この筒部５１から径方向外側に延在する環状の外鍔部５４とを有する。筒部５１の内周面には、軸方向に延びるキー５２を有する。

上記筒部５１のキー５２は、上記シャフト４の外周面に設けられた軸方向に延びるキー溝４０に嵌め込まれる。そして、インナースリーブ５０とシャフト４とは、相対的に周方向に位置決めされる。このように、キー結合の簡単な構成で、インナースリーブ５０とシャフト４とを相対的に周方向に位置決めできる。なお、インナースリーブ５０とシャフト４とは、例えば図示しない固定部材等により、相対的に軸方向に位置決めされている。

上記筒部５１の外周には、外鍔部５４を挟んだ一方側に、上記内輪１１が圧入され、外鍔部５４を挟んだ他方側に、上記レゾルバロータ３２が嵌め込まれている。レゾルバロータ３２は、外鍔部５４と、固定部材としての止め輪６との間に、挟持されている。

図２と図４に示すように、上記アウタースリーブ２０は、筒部２１と、この筒部２１から径方向内側に延在する環状の内鍔部２３と、この筒部２１から径方向外側に延在する複数の外鍔部２４とを有する。

上記筒部２１の内周には、内鍔部２３を挟んだ一方側に、上記外輪１２が圧入され、内鍔部２３を挟んだ他方側に、上記レゾルバステータ３１が嵌め込まれている。レゾルバステータ３１は、内鍔部２３と、固定部材としての止め輪６との間に、挟持されている。

上記複数の外鍔部２４は、周方向に等間隔に配列されている。外鍔部２４は、ハウジング５の周方向に位置調整可能に、ハウジング５に取り付けられる。外鍔部２４の側面は、ハウジング５の一面に接触する。

上記外鍔部２４には、位置調整用の長孔２４ａが設けられている。この長孔２４ａは、周方向に延びている。この長孔２４ａには、締付部材としてのボルト７が挿通される。このボルト７は、ハウジング５の一面のネジ孔に螺合する。外鍔部２４は、ボルト７の締め付けにより、ハウジング５に固定される。一方、ボルト７を緩めると、外鍔部２４は、ボルト７にガイドされて、周方向に移動可能となる。

このように、上記内輪１１および上記レゾルバロータ３２は、上記インナースリーブ５０に固定され、上記外輪１２および上記レゾルバステータ３１は、上記アウタースリーブ２０に固定されているので、レゾルバセンサ３０、軸受１０、インナースリーブ５０およびアウタースリーブ２０をユニット化できる。上記軸受１０、上記インナースリーブ５０、上記アウタースリーブ２０および上記レゾルバセンサ３０は、レゾルバセンサの固定構造を構成する。

次に、上記レゾルバセンサ３０をモータ１に取り付ける方法を説明する。

まず、軸受１０、レゾルバセンサ３０およびアウタースリーブ２０と共にユニット化されたインナースリーブ５０にシャフト４を挿入し、インナースリーブ５０をレゾルバロータ３２と共にシャフト４に固定して、レゾルバロータ３２をロータ２に対して位置決めする。また、アウタースリーブ２０を、ハウジング５に、ボルト７にて取り付ける。

そして、アウタースリーブ２０をレゾルバステータ３１と共にシャフト４の回りに回転させ、レゾルバセンサ３０のゼロ点を調整する。このとき、ボルト７は緩んでおり、アウタースリーブ２０の外鍔部２４は、周方向に移動可能となる。

その後、ボルト７を締め付けて、アウタースリーブ２０をハウジング５に固定して、レゾルバステータ３１をレゾルバロータ３２に対して位置決めする。

このように、外鍔部２４は、ハウジング５の周方向に位置調整可能に、ハウジング５に取り付けられるので、レゾルバセンサ３０のゼロ点調整において、操作を行い易い位置である径方向外側に位置するアウタースリーブ２０を回転させるだけでよく、ゼロ点調整が容易となる。

また、ボルト７を緩めてアウタースリーブ２０をシャフト４の回りに回転させ、レゾルバセンサ３０のゼロ点を調整した後、ボルト７を締め付けてアウタースリーブ２０の外鍔部２４をハウジング５に固定できる。したがって、アウタースリーブ２０の固定が容易となる。

これに対して、従来（例えば、特開２００７−３３６７１４号公報）では、レゾルバロータは、予めシャフトに固定され、レゾルバステータは、予めハウジング内側に固定されているので、レゾルバセンサのゼロ点を調整する場合、レゾルバステータをモータのロータに対して回転させて、レゾルバセンサのゼロ点を調整していた。このため、レゾルバセンサをモータに組み付けてゼロ点調整する際に、手間がかかる問題があった。

上記構成のレゾルバセンサの固定構造によれば、上記内輪１１および上記レゾルバロータ３２は、上記インナースリーブ５０に固定され、上記外輪１２および上記レゾルバステータ３１は、上記アウタースリーブ２０に固定されているので、レゾルバセンサ３０、軸受１０、インナースリーブ５０およびアウタースリーブ２０をユニット化できて、取り扱いが容易になり、かつ、このユニット化されたレゾルバセンサ３０、軸受１０、インナースリーブ５０およびアウタースリーブ２０を、モータ１のハウジング５およびシャフト４に容易に取り付けることができる。

（第２の実施形態）
図５は、この発明のレゾルバセンサの固定構造の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、インナースリーブとシャフトとの結合の構成が相違する。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、シャフト４Ａは、ストレート部４１とセレーション部４２とを有する。ストレート部４１は、セレーション部４２よりも、シャフト４Ａの端部に位置する。ストレート部４１の外周面４１ａは、平滑に形成されており、ストレート部４１の外径は、軸方向に沿って一定である。セレーション部４２の外周面には、軸方向に延びる複数の歯４３を設けている。この複数の歯４３は、周方向に等間隔に配列されている。

インナースリーブ５０Ａは、筒部５５と外鍔部５４とを有する。外鍔部５４は、上記第１の実施形態の外鍔部５４と同様であるので、説明を省略する。筒部５５の内周面５５ａには、軸方向に延びる複数の溝５６を設けている。この複数の溝５６は、周方向に等間隔に配列されている。

上記シャフト４Ａのセレーション部４２の歯４３は、上記インナースリーブ５０Ａの筒部５５の溝５６に嵌め込まれて、インナースリーブ５０Ａとシャフト４Ａとは、相対的に周方向に位置決めされる。つまり、セレーション部４２が、周方向の位置決め機能を有する。このため、セレーション部４２の歯４３をインナースリーブ５０Ａの筒部５５の溝５６に組み付けることは、キー結合に比べて、容易になる。したがって、シャフト４Ａとインナースリーブ５０Ａとの組み付けが容易になる。

一方、上記シャフト４Ａのストレート部４１の外周面４１ａは、上記インナースリーブ５０Ａの筒部５５の内周面５５ａに接触して、シャフト４Ａのストレート部４１は、シャフト４Ａのラジアル荷重をインナースリーブ５０Ａの筒部５５に伝達する。つまり、ストレート部４１が、シャフト４Ａのラジアル荷重を受ける。このため、セレーション部４２に、シャフト４Ａのラジアル荷重をインナースリーブ５０Ａの筒部５５に伝達させない。したがって、セレーション部４２は、シャフト４Ａのラジアル荷重を受けず、シャフト４Ａのラジアル荷重によるセレーション部４２の摩耗を防止できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、本発明のレゾルバセンサの固定構造を、内燃機関のみを動力源とする自動車や、２次電池のみを動力源とする自動車に適用してもよい。また、上記第１と上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。

また、インナースリーブとシャフトとのキー結合の構造において、インナースリーブにキー溝を設け、シャフトにキーを設けてもよい。また、インナースリーブのシャフトへの取り付けは、キー結合やセレーション結合以外に、例えば、圧入による取り付けであってもよい。また、アウタースリーブのハウジングへの取り付けは、ボルトによる取り付け以外に、例えば、圧入による取り付けであってもよい。

また、軸受のインナースリーブおよびアウタースリーブへの取り付けは、圧入による取り付け以外に、例えば、止め輪等の固定部材による取り付けであってもよい。また、レゾルバセンサのインナースリーブおよびアウタースリーブへの取り付けは、止め輪による取り付け以外に、例えば、圧入による取り付けであってもよい。

１ 駆動用のモータ
２ ロータ
３ ステータ
４、４Ａ シャフト
４０ キー溝
４１ ストレート部
４１ａ 外周面
４２ セレーション部
４３ 歯
５ ハウジング
６ 止め輪（固定部材）
７ ボルト（締付部材）
１０ 軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 転動体
２０ アウタースリーブ
２１ 筒部
２３ 内鍔部
２４ 外鍔部
２４ａ 長孔
３０ レゾルバセンサ
３１ レゾルバステータ
３２ レゾルバロータ
５０、５０Ａ インナースリーブ
５１ 筒部
５２ キー
５４ 外鍔部
５５ 筒部
５５ａ 内周面
５６ 溝

Claims (5)

1. 駆動用のモータのハウジングに固定される上記モータのステータの内側に配置されるとともに上記モータのロータが固定されるシャフトの外周に、取り付けられるインナースリーブと、
   上記インナースリーブの外周に固定された内輪と、この内輪の外側に位置する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に位置する転動体とを有する軸受と、
   上記軸受の外輪に固定され、上記ハウジングに取り付けられるアウタースリーブと、
   上記モータのロータの回転位置を検出するレゾルバセンサと
   を備え、
   上記レゾルバセンサは、
   上記アウタースリーブに固定されたレゾルバステータと、
   上記レゾルバステータに対向するように上記インナースリーブに固定されたレゾルバロータと
   を有することを特徴とするレゾルバセンサの固定構造。
2. 請求項１に記載のレゾルバセンサの固定構造において、
   上記アウタースリーブは、筒部と、上記筒部から径方向に延在する外鍔部とを有し、
   上記アウタースリーブの外鍔部は、上記ハウジングの周方向に位置調整可能に、上記ハウジングに取り付けられることを特徴とするレゾルバセンサの固定構造。
3. 請求項２に記載のレゾルバセンサの固定構造において、
   上記アウタースリーブの外鍔部には、周方向に延びる位置調整用の長孔が設けられ、
   この長孔に挿通されて上記外鍔部を上記ハウジングに締め付けて固定する締付部材を有することを特徴とするレゾルバセンサの固定構造。
4. 請求項１から３の何れか一つに記載のレゾルバセンサの固定構造において、
   上記シャフトの外周面には、軸方向に延びるキー溝が設けられ、
   上記インナースリーブは、軸方向に延びるキーを内周面に有する筒部を有し、
   上記インナースリーブの上記キーは、上記シャフトの上記キー溝に嵌め込まれて、上記インナースリーブと上記シャフトとは、相対的に周方向に位置決めされることを特徴とするレゾルバセンサの固定構造。
5. 請求項１から３の何れか一つに記載のレゾルバセンサの固定構造において、
   上記シャフトは、
   平滑な外周面を有するストレート部と、
   軸方向に延びると共に周方向に配列された複数の歯を外周面に有するセレーション部と
   を有し、
   上記インナースリーブは、軸方向に延びると共に周方向に配列された複数の溝を内周面に有する筒部を有し、
   上記シャフトの上記セレーション部の上記歯は、上記インナースリーブの上記筒部の上記溝に嵌め込まれて、上記インナースリーブと上記シャフトとは、相対的に周方向に位置決めされる一方、
   上記シャフトの上記ストレート部の外周面は、上記インナースリーブの上記筒部の内周面に接触して、上記シャフトの上記ストレート部は、上記シャフトのラジアル荷重を上記インナースリーブの上記筒部に伝達することを特徴とするレゾルバセンサの固定構造。

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