JP2013142583A - 回転検出装置およびその固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体のケースへの回転検出装置の固定を簡易かつ低コストに実現する。
【解決手段】ある態様においては、モータ１０の回転を検出するレゾルバ１１の固定構造において、モータ１０のケース１２に挿入され、挿入方向に係止されるレゾルバステータ３２と、ケース１２の挿入口に固定され、レゾルバステータ３２に対向配置される蓋体２２と、レゾルバステータ３２の蓋体２２との対向面に設けられ、レゾルバ１１による検出信号を出力するための信号線が接続される第１接点部と、蓋体２２のレゾルバステータ３２との対向面に設けられ、検出信号を外部に取り出すための信号線が接続される第２接点部と、第１接点部と第２接点部との間に配設され、蓋体２２が固定されることにより第１接点部と第２接点部とを電気的に接続するとともに、レゾルバステータ３２をケース１２に押しつける方向の付勢力を付与する導電スプリング３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転体の回転を検出する回転検出装置およびその固定構造に関する。

従来より、電動機や発電機等の回転機の回転を検出する回転検出装置としてレゾルバが汎用されている（例えば特許文献１参照）。レゾルバは、回転機の回転軸に固定されるレゾルバロータと、回転機のケースに固定されるレゾルバステータとを備える。レゾルバステータは、レゾルバロータに対向配置されるようケース内に位置決めされる。レゾルバステータの内周部には磁極歯が所定のピッチで配列され、その各々にステータコイル（励磁コイル，検出コイル）が巻回されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００４−３２２８１４号公報 特開２００３−２８６７０号公報

ところで、このようなレゾルバへの励磁電流の供給や検出信号の取り出しのために、一般には、レゾルバステータからワイヤハーネスを引き出す、あるいはレゾルバステータにコネクタを設けるといった手法がとられる。しかし、ワイヤハーネスを引き出す構成においては、その引き出し部のシールに比較的煩雑な作業を要するといった問題がある。また、コネクタを設ける構成においては、回転機におけるスペース上の問題を生じさせる可能性がある。一方、レゾルバステータについては回転機のケースへの固定に専用の工程を要することから製造コスト上、改善の余地があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、回転体のケースへの回転検出装置の固定を簡易かつ低コストに実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、回転体の回転を検出する回転検出装置の固定構造において、回転体のケースに挿入され、挿入方向に係止される回転検出装置の固定部と、ケースの挿入口に固定され、固定部に対向配置される蓋部と、固定部に設けられ、回転検出装置による検出信号を出力するための信号線が接続される第１接点部と、蓋部に設けられ、検出信号を外部に取り出すための信号線が接続される第２接点部と、第１接点部と第２接点部との間に配設され、蓋部が固定されることにより第１接点部と第２接点部とを電気的に接続するとともに、固定部をケースに押しつける方向の付勢力を付与する弾性導電手段と、を備える。

この態様によると、回転体のケースに回転検出装置を組み付けて蓋部を閉じると、弾性導電手段が固定部をケースに押しつけるようにして安定に支持するとともに、第１接点部と第２接点部とを電気的につなぐ導電体として機能する。すなわち、固定部と蓋部との間に弾性導電手段を介装させるという簡易な構成にて、ケースへの固定部の固定と検出信号の取り出しとを同時に実現することができる。

具体的には、弾性導電手段が、固定部および蓋部の一方に一体に設けられ、他方に向けて延出する導電スプリングからなるものでもよい。このような構成により、回転検出装置の組み付け時に弾性導電手段が脱落する等の問題が生じることもなく、取り扱いが容易となる。

回転検出装置は、回転機のハウジングに回転体としての回転軸の回転を検出する装置として組み込まれてもよい。そして、蓋部はケースとともにそのハウジングを形成してもよい。このような構成により、蓋部として回転検出装置に専用の部材を設ける必要がなく、部品点数を抑制することができる。

本発明の別の態様は、回転検出装置である。すなわち、回転機の回転軸の回転を検出する回転検出装置において、回転機のケースに取り付けられる固定部と、固定部におけるケースへの取付面とは反対側面に一体に立設された導電スプリングと、固定部に固定され、一端側が導電スプリングに接続され、他端側に当該回転検出装置による検出信号を出力するための信号線が接続された接続端子と、を備える。

この態様の回転検出装置は、その固定部の片側面に導電スプリングが立設されており、その導電スプリングが接続端子を介して固定部の信号線に接続されている。すなわち、導電スプリングが信号線の延長として機能する。このため、当該回転検出装置を回転機のケースに組み付け、導電スプリングを弾性導電手段として機能させることで、上述と同様の作用効果を得ることが可能となる。例えば、回転軸に固定されるレゾルバロータと、固定部としてのレゾルバステータとを備えるレゾルバからなり、レゾルバステータの片側面に導電スプリングおよび接続端子が樹脂モールドにより固定されるものとしてもよい。

本発明によれば、回転体のケースへの回転検出装置の固定を簡易かつ低コストに実現することができる。

実施形態に係る回転検出装置の固定構造を概略的に示す模式図である。 レゾルバの固定部であるレゾルバステータの全体構成を概略的に示す模式図である。 レゾルバの配線構造の要部を概略的に示す模式図である。 レゾルバステータのモータへの固定構造の要部を示す模式図である。 変形例にかかる回転検出装置の固定構造を概略的に示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、実施形態に係る回転検出装置の固定構造を概略的に示す模式図である。なお、同図には便宜上、その回転検出装置が搭載される回転機の軸線（一点鎖線参照）を中心とする片側半部のみが示されているが、実際には軸対称の構造となっている。図示の例では、回転機としてのモータに回転検出装置としてのレゾルバが取り付けられている。

本実施形態のモータ１０は、図示しない電動パワーステアリング装置の操舵力を補うための補助トルクを発生させる。その補助トルクは、図示しない減速機構を介してステアリング機構に伝達される。ステアリング機構は、一端側で図示しないステアリングホイールにつながり、他端側で図示しないステアリングギヤボックスにつながるステアリングシャフトを含む。そのステアリングホイールにつながる入力軸と、ステアリングギヤボックスにつながる出力軸との間には、ステアリングホイールに加わる操舵トルクにより捩れるトーションバーが介装されている。また、ステアリング機構には、入力軸と出力軸との相対回転変位によるトーションバーの捩れ角に基づいてステアリングホイールに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられている。

モータ１０は、バッテリ電源により駆動され、図示しない電子制御ユニット（「ＥＣＵ」という）によりその回転出力が制御される。ＥＣＵは、トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて必要な補助トルクを算出し、その補助トルクを発生させるようにモータ１０の回転出力を制御する。モータ１０の回転は、内部に設置されたレゾルバ１１により検出され、ＥＣＵに出力される。

モータ１０は、アルミニウム等の金属からなるケース１２に回転軸１４を支持するように構成されている。回転軸１４は、ケース１２に固定された一対の転がり軸受１５により支持されている。回転軸１４には、複数の永久磁石を有するインナロータ１６が支持されており、そのインナロータ１６に対向配置されるようにアウタステータ１８が設けられる。アウタステータ１８は、ケース１２の内周面に固定されており、励磁コイル２０が巻回されている。

ケース１２の一端側は、樹脂製の蓋体２２（「蓋部」として機能する）により封止される。蓋体２２は、シール用のＯリング２４を介してケース１２の開口端部に取り付けられ、ボルト２６を介して固定されている。ケース１２と蓋体２２がモータ１０のハウジングを構成する。回転軸１４は、その蓋体２２の中央を貫通するように延在している。ケース１２と蓋体２２との間に挟まれるようにレゾルバ１１が設けられている。

ケース１２の開口端部は、レゾルバ１１をケース１２に設置する際の挿入口となっている。ケース１２の開口端近傍は、その奥方に向かって段階的に縮径しており、その段部によりレゾルバ１１を挿入方向に係止する係止部２８が形成されている。レゾルバ１１は、蓋体２２との間に介装される導電スプリング３０により係止部２８に押し付けられるようにしてケース１２に安定に支持されている。なお、レゾルバ１１の具体的構造およびその固定構造の詳細については後述する。

回転軸１４の先端には、減速機構としての図示しないウォームギヤが接続される。ウォームギヤはウォームとウォームホイールからなり、ウォームの一端がモータ１０の回転軸に同軸状に連結されている。ウォームホイールは、ステアリング機構の出力軸に同軸状に固定され、ウォームに噛合している。モータ１０により発生した補助トルクは、ウォームおよびウォームホイールを介してステアリングシャフトに伝達される。

次に、レゾルバ１１の構成およびその固定構造について説明する。図２は、レゾルバの固定部であるレゾルバステータの全体構成を概略的に示す模式図である。図３は、レゾルバの配線構造の要部を概略的に示す模式図（側面図）である。

図１に示したように、レゾルバ１１は、モータ１０のケース１２に固定されるレゾルバステータ３２と、回転軸１４に固定されるレゾルバロータ３４を備える。レゾルバステータ３２の内周部には磁極歯が所定のピッチで配列され、その各々にステータコイルとして励磁コイルと２つの検出コイル（「信号線」として機能する）が巻回されている。その第１の検出コイルによりｓｉｎ相が形成され、第２の検出コイルによりｃｏｓ相が形成されている。励磁コイルが励磁されると、それに伴い第１の検出コイルおよび第２の検出コイルが起電する。ＥＣＵは、これら第１の検出コイルおよび第２の検出コイルに起電された電圧を用いてモータ１０の回転角を演算する。なお、このような回転角の検出方法そのものは例えば特開２００５−３６２０号公報に記載のように公知であるため、その詳細については説明を省略する。

図２に示すように、導電スプリング３０は、レゾルバステータ３２の片側面、つまりケース１２への取付面とは反対側面に一体に立設されている。本実施形態においては、４つの導電スプリング３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）が周方向に等間隔（９０度おき）に固定され、それぞれステータコイルに接続されている。すなわち、導電スプリング３０ａには励磁コイルが接続され、導電スプリング３０ｂには第１の検出コイル（ｓｉｎ相）が接続され、導電スプリング３０ｃには第２の検出コイル（ｃｏｓ相）が接続され、導電スプリング３０ｄには接地用のグランドライン（ＧＮＤ）が接続されている。

より詳細には、図３に示すように、Ｌ字状の接続端子３６（「第１の接点部」として機能する）の一端側に導電スプリング３０が溶接される一方、他端側にステータコイルが巻回され、それら接続端子３６と導電スプリング３０がレゾルバステータ３２の片側面において樹脂からなるインシュレータ３８と一体に設けられている。すなわち、導電スプリング３０ａは接続端子３６を介して励磁コイルに接続され、導電スプリング３０ｂは接続端子３６を介して第１の検出コイルに接続され、導電スプリング３０ｃは接続端子３６を介して第２の検出コイルに接続され、導電スプリング３０ｄは接続端子３６を介してグランドラインに接続され、それらが部分的に樹脂モールドされている。

図４は、レゾルバステータのモータへの固定構造の要部を示す模式図である。（Ａ）は本実施形態の固定構造を示し、（Ｂ）は変形例にかかる固定構造を示している。
図４（Ａ）に示すように、蓋体２２のレゾルバステータ３２との対向面には、導電スプリング３０に対応する位置に端子パッド４０（「第２の接点部」として機能する）が一体に設けられている。端子パッド４０は、蓋体２２に埋設された導電性のバスバー４２に接続されている。このバスバー４２は蓋体２２の外部に露出しており、ＥＣＵやＲ／Ｄコンバータ等につながるワイヤハーネスに接続される。すなわち、これらバスバー４２，端子パッド４０および導電スプリング３０等を介してレゾルバステータ３２に励磁電流が供給され、またレゾルバ１１の検出信号が外部に取り出される。

このような構成において、図示のように導電スプリング３０がレゾルバステータ３２と蓋体２２との間に介装される結果、レゾルバステータ３２における接続端子３６と蓋体２２における端子パッド４０とが電気的に接続されるとともに、レゾルバステータ３２をケース１２に押しつける方向の付勢力が付与される（矢印参照）。すなわち、本実施形態によれば、モータ１０のケース１２にレゾルバ１１を組み付けて蓋体２２を閉じると、導電スプリング３０がレゾルバステータ３２をケース１２に押しつけるようにして安定に支持するとともに、接続端子３６と端子パッド４０とを電気的につなぐ導電体として機能する。すなわち、レゾルバステータ３２と蓋体２２との間に導電スプリング３０を介装させるという簡易な構成にて、ケース１２へのレゾルバステータ３２の固定と、励磁電流の供給および検出信号の取り出しとを同時に実現することができる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

上記実施形態では、図４（Ａ）に示したように、導電スプリング３０をレゾルバステータ３２に一体に設ける例を示した。変形例においては、図４（Ｂ）に示すように、蓋体２２に一体に設ける構成としてもよい。すなわち、樹脂材にて蓋体２２を成形する際に導電スプリング３０および端子パッド４０をモールドするようにしてもよい。その場合、レゾルバステータ３２にも端子パッド２３６を設け、導電スプリング３０に対向配置させる。ステータコイルはその端子パッド２３６に接続すればよい。なお、蓋体２２はプリント基板等であってもよい。

上記実施形態では、図１に示したように、レゾルバ１１をモータ１０に適用する例を示した。変形例においては、レゾルバ１１を発電機等の他の回転機に同様に適用してもよい。あるいは、レゾルバや回転軸を構成要素の一部として含む回転検出装置として構成し、特定の装置の変位量を回転量に変換することで、その変位量を検出するように構成してもよい。図５は、変形例にかかる回転検出装置の固定構造を概略的に示す模式図である。なお、同図において上記実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付している。同図においては、その回転検出装置の一部を構成する回転体の軸線を中心とする片側半部のみが示されているが、実際には軸対称の構造となっている。

回転検出装置２１０は、駆動源を有しておらず、ケース２１２，回転軸２１４，蓋体２２，レゾルバ１１を構成要素に含んで構成される。回転軸２１４は、ケース２１２に固定された転がり軸受１５により支持されている。回転軸２１４の先端は、ラック・ピニオン機構２６０を介して測定対象における並進部材である作動ロッド２５０が接続されている。すなわち、作動ロッド２５０の並進運動がラック・ピニオン機構２６０を介して回転軸２１４の回転運動に変換される。この作動ロッド２５０の変位量と回転軸２１４の回転量との関係は比例関係にあるため、ＥＣＵは、回転軸２１４の回転量を検出することにより、作動ロッド２５０の変位量を算出することができる。このような構成においても、レゾルバステータ３２は、上記実施形態と同様の手法にてケース２１２に固定される。

上記実施形態では、回転検出装置としてレゾルバを採用する例を示したが、固定部（ステータ）がケースに固定され、その固定部から出力される検出信号がケース外部に取り出される構成を有するものであれば、他の回転検出装置を採用してもよい。また、上記実施形態では、減速機構をウォームギヤで構成する例を説明したが、他の減速機構や動力伝達機構であってもよいことは言うまでもない。

上記実施形態では、弾性導電手段として導電スプリング３０（導電コイルスプリング）を設ける例を示したが、例えば板ばね等の他の導電スプリングとしてもよい。あるいは、例えば柱状のゴム等の弾性体の芯材に導線を挿通して弾性導電手段を構成してもよい。

１０ モータ、 １１ レゾルバ、 １２ ケース、 １４ 回転軸、 １６ インナロータ、 １８ アウタステータ、 ２０ 励磁コイル、 ２２ 蓋体、 ２８ 係止部、 ３０ 導電スプリング、 ３２ レゾルバステータ、 ３４ レゾルバロータ、 ３６ 接続端子、 ３８ インシュレータ、 ４０ 端子パッド、 ４２ バスバー、 ２１０ 回転検出装置、 ２１２ ケース、 ２１４ 回転軸、 ２３６ 端子パッド、 ２５０ 作動ロッド、 ２６０ ラック・ピニオン機構。

Claims (5)

1. 回転体の回転を検出する回転検出装置の固定構造において、
   前記回転体のケースに挿入され、挿入方向に係止される前記回転検出装置の固定部と、
   前記ケースの挿入口に固定され、前記固定部に対向配置される蓋部と、
   前記固定部に設けられ、前記回転検出装置による検出信号を出力するための信号線が接続される第１接点部と、
   前記蓋部に設けられ、検出信号を外部に取り出すための信号線が接続される第２接点部と、
   前記第１接点部と前記第２接点部との間に配設され、前記蓋部が固定されることにより前記第１接点部と前記第２接点部とを電気的に接続するとともに、前記固定部を前記ケースに押しつける方向の付勢力を付与する弾性導電手段と、
   を備えることを特徴とする回転検出装置の固定構造。
2. 前記弾性導電手段が、前記固定部および前記蓋部の一方に一体に設けられ、他方に向けて延出する導電スプリングからなることを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置の固定構造。
3. 前記回転検出装置は、回転機のハウジングに前記回転体としての回転軸の回転を検出する装置として組み込まれ、
   前記蓋部は、前記ケースとともに前記ハウジングを形成することを特徴とする請求項１または２に記載の回転検出装置の固定構造。
4. 回転機の回転軸の回転を検出する回転検出装置において、
   前記回転機のケースに取り付けられる固定部と、
   前記固定部における前記ケースへの取付面とは反対側面に一体に立設された導電スプリングと、
   前記固定部に固定され、一端側が前記導電スプリングに接続され、他端側に当該回転検出装置による検出信号を出力するための信号線が接続された接続端子と、
   を備えることを特徴とする回転検出装置。
5. 前記回転軸に固定されるレゾルバロータと、前記固定部としてのレゾルバステータと、を備えるレゾルバからなり、
   前記レゾルバステータの片側面に前記導電スプリングおよび前記接続端子が樹脂モールドにより固定されていることを特徴とする請求項４に記載の回転検出装置。

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