JP5823165B2 - 回転検出装置及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、回転検出装置及びモータに関するものである。

従来、パワーウインド装置や電動サンルーフ装置等に用いられるモータには、移動体と窓枠との間の異物挟み込みを防止するために、モータの回転軸の回転状態を検知する回転センサが設けられている。この回転センサは、回転軸に対し保持部材を介して一体回転可能に保持されたセンサマグネットと、固定体に配置されたホールＩＣ等の検出素子とから構成される。

ここで、回転軸に対するセンサマグネットの固定は、例えば特許文献１に開示されているように、保持部材（回転軸と一体回転するジョイントの駆動側回転体の一部）を熱かしめする方法や、例えば特許文献２に開示されているように、同保持部材にセンサマグネットをインサート成形して埋設する方法が知られている。

特開２００２−３４２０７号公報 特開２００５−１６０１６１号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２のようなセンサマグネットの固定構造では、センサマグネットを保持部材に固定するための専用設備が必要となり、更には、組み付け作業、成形作業そのものが煩雑となっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、保持部材に対してセンサマグネットを容易に保持させることが可能な回転検出装置及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸に対し保持部材を介して一体回転可能に保持されたセンサマグネットを備え、該センサマグネットと対向配置された検出素子からの検出信号に基づいて前記回転軸の回転状態を検出する回転検出装置において、前記センサマグネットは、前記回転軸を中心とする環状をなし、前記保持部材に対して保持されるものであり、前記保持部材には、前記センサマグネットの軸方向一端面と当接する当接部と、前記当接部から前記センサマグネットの内周側を通って前記回転軸の軸方向に延出され、径方向に弾性変形可能な弾性延出部とが設けられ、前記弾性延出部には、径方向に延出されて前記センサマグネットの軸方向他端面と係合する係合凸部が設けられ、前記センサマグネットは、前記当接部と前記係合凸部とによって軸方向両側から支持されており、前記保持部材は、前記センサマグネットの内周面に接して前記センサマグネットとの同軸状態を維持するための軸部を有し、該軸部には、前記回転軸が固定されており、前記弾性延出部と前記軸部との径方向の間には、前記弾性延出部の径方向内側への弾性変形を許容するための弾性許容部が形成され、前記軸部には、前記センサマグネットと回転方向に係合する回転止め部が設けられ、前記回転止め部は、周方向において前記弾性延出部とは異なる位置に形成されていることを特徴とする。

この発明では、センサマグネットを保持部材に対して軸方向から組み付けると、センサマグネットと接触した弾性延出部が該センサマグネットを回避するように径方向に弾性変形する。そして、センサマグネットの軸方向一端面が保持部材の当接部に突き当たるまでセンサマグネットを押し込むと、弾性延出部の弾性復帰によって係合凸部がセンサマグネットの軸方向他端面と係合する。即ち、センサマグネットの軸方向端面を当接部に突き当てるように保持部材に対して組み付けるだけで、センサマグネットを軸方向の移動が規制された状態で保持部材に保持させることが可能となる。これにより、保持部材に対してセンサマグネットを容易に保持させることが可能となる。

この発明では、センサマグネットの内周面に接する軸部によって保持部材とセンサマグネットとの同軸状態を好適に維持することが可能となる。

この発明では、軸部と弾性延出部をセンサマグネットの内周側にレイアウトすることが可能となる。また、弾性許容部の寸法を弾性延出部の径方向の弾性変形量を見込んだ最小寸法に設定すれば、弾性延出部を軸部により近づけて配置することが可能となり、軸部周りの小型化、ひいては保持部材の小型化に貢献できる。

この発明では、回転止め部が周方向において弾性延出部とは異なる位置に形成されるため、回転止め部の設計自由度を向上させることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転検出装置において、前記弾性延出部は、周方向等間隔に複数設けられていることを特徴とする。

この発明では、弾性延出部が周方向等間隔に複数設けられるため、センサマグネットをバランス良く保持させることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転検出装置において、前記保持部材は、前記センサマグネットの外周面の少なくとも一部を覆う壁部を有していることを特徴とする。

請求項２の発明では、センサマグネットの外周面の少なくとも一部が壁部に覆われるため、例えば、センサマグネットが割れてしまった場合、その欠片が保持部材から径方向に脱落してしまうことを抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転検出装置を備えたモータである。
この発明では、保持部材に対してセンサマグネットを容易に保持させることが可能なモータを提供できる。

従って、上記記載の発明によれば、保持部材に対してセンサマグネットを容易に保持させることが可能となる。

本実施形態のモータの断面図。 保持部材及びセンサマグネットの斜視図。 （ａ）保持部材及びセンサマグネットの平面図、（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ断面図。 （ａ）別例の保持部材及びセンサマグネットの平面図、（ｂ）同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図。 （ａ）別例の保持部材及びセンサマグネットの平面図、（ｂ）同図（ａ）のＣ−Ｃ断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータ１１は、モータ本体１２と減速部１３とからなる所謂ギヤードモータであり、例えばパワーウインド装置に用いられるモータである。モータ本体１２は、ヨークハウジング１４、一対のマグネット１５、電機子１６、ブラシホルダ１７及び一対のブラシ１８を備えている。

ヨークハウジング１４は、有底筒状をなし、その内側面には一対のマグネット１５が固着されている。マグネット１５の内側には電機子１６が回転可能に収容され、電機子１６に備えられる回転軸２０の基端部がヨークハウジング１４の底部中央に設けられた軸受１９にて支持されている。ヨークハウジング１４の開口部１４ａには、径方向外側に向かって延設されたフランジ部１４ｂが形成され、該フランジ部１４ｂは減速部１３のギヤハウジング３１の開口部３１ａに螺子２１にて固定されている。この固定の際、ヨークハウジング１４とギヤハウジング３１との両開口部１４ａ，３１ａ間にはブラシホルダ１７が介装されている。

ブラシホルダ１７は、ヨークハウジング１４内において、回転軸２０の先端側の部位を軸支する軸受２２と、回転軸２０に固着された整流子２３に摺接する一対のブラシ１８とを保持している。また、ブラシホルダ１７には複数本のターミナル２４がインサートされており、各ターミナル２４の一端はブラシ１８や後述の回転センサ４２等と電気的に接続されている。また、ブラシホルダ１７において両ハウジング１４，３１の外部に突出する部位には、外部コネクタ（図示略）と接続するためのコネクタ部１７ａが構成されており、該コネクタ部１７ａの接続凹部１７ｂ内にてターミナル２４の他端が露出している。そして、コネクタ部１７ａに外部コネクタが接続されると、モータ１１と外部のＥＣＵ６１とが電気的に接続される。

減速部１３は、ギヤハウジング３１と、ウォーム軸３２及びウォームホイール３３から構成される減速機構３４と、出力軸３５と、ジョイント４１とを有する。
ギヤハウジング３１は、ヨークハウジング１４の開口部１４ａと対向する開口部３１ａを有し、その開口部３１ａから軸方向にジョイント収容部３１ｂが凹設されている。ジョイント収容部３１ｂにはその底部から軸方向に延びてウォーム軸３２を収容する略円筒状の軸収容筒部３１ｃと、軸収容筒部３１ｃと連続してウォームホイール３３を収容する略円形状のホイール収容部３１ｄとが形成されている。

軸収容筒部３１ｃの軸方向の両端部には軸受３６，３７がそれぞれ装着され、軸収容筒部３１ｃ内に挿入されるウォーム軸３２が軸受３６，３７にて回転可能に、モータ本体１２の回転軸２０と同軸となるように支持されている。このウォーム軸３２の軸受３６，３７による支持部間には、ウォームギヤ部３２ａが形成されている。軸収容筒部３１ｃにおけるウォーム軸３２の先端対向部には、該ウォーム軸３２のスラスト荷重を受けるためのスラスト受けボール３８及びスラスト受けプレート３９が配置されている。

ホイール収容部３１ｄには、ウォーム軸３２のウォームギヤ部３２ａと噛合する円板状のウォームホイール３３が回転可能に収容されている。このウォームホイール３３には、該ウォームホイール３３と一体回転するように出力軸３５が連結されている。

ジョイント収容部３１ｂには、ウォーム軸３２と回転軸２０との間に配置されてウォーム軸３２と回転軸２０との連結を行うジョイント４１が収容されている。ジョイント４１は、回転軸２０と一体的に回転する駆動側回転体４１ａと、ウォーム軸３２と一体的に回転する従動側回転体４１ｂとを備える。

本実施形態のモータ１１は、回転軸２０の回転状態を検出するための回転センサ４２（回転検出装置）を備えている。回転センサ４２は、回転軸２０と一体回転可能に構成されたセンサマグネット４３と、センサマグネット４３と軸方向に対向するようにブラシホルダ１７の下面（軸方向のギヤハウジング側端面）に固着された検出素子４４（例えば、ホールＩＣ）とからなる。

図２及び図３（ａ）（ｂ）に示すように、センサマグネット４３は、周方向にＮ・Ｓ極が等ピッチで着磁されたリング状マグネットであって、ジョイント４１の駆動側回転体４１ａに一体成形されて該駆動側回転体４１ａの一部を構成する保持部材５１に装着されている。センサマグネット４３は、その中心軸が回転軸２０の軸線Ｌと一致するように配置される。また、センサマグネット４３は、その軸方向の両端面（従動側回転体４１ｂ側の端面を第１の端面４３ａとし、その反対側の端面を第２の端面４３ｂとする）が回転軸２０の軸方向と直交する平面状をなすとともに、その外周面４３ｃは回転軸２０の軸線Ｌを中心とする面をなしている。

保持部材５１には、軸方向に延在する略円筒状のベース部５２と、そのベース部５２から連続して延びるとともにセンサマグネット４３が装着されるマグネット装着部５３とを備える。マグネット装着部５３には、回転軸２０の軸方向と直交する平面円環状をなす当接部５４が形成されている。当接部５４は、センサマグネット４３の第１の端面４３ａと軸方向に当接される。

また、マグネット装着部５３には、当接部５４の内周側において該当接部５４から軸方向のブラシホルダ１７側（図２において上側）に延びる軸部５５が形成されている。軸部５５は、センサマグネット４３に挿通されるとともに、該軸部５５の外周面５５ａがセンサマグネット４３の内周面４３ｄと径方向に当接される。

軸部５５の中央部には、回転軸２０の先端部が圧入固定される固定孔５５ｂが軸方向に形成されている。固定孔５５ｂの内周面は、互いに平行な一対の平面を有する二面幅形状をなし、その固定孔５５ｂに圧入される回転軸２０の先端部も二面幅形状に形成されている。尚、固定孔５５ｂの内周面には、回転軸２０の先端部を圧入する際の潰し部５５ｃ（図３参照）が複数突出形成されている。

また、軸部５５には、その外周面５５ａから径方向外側に半円状に突出する回転止め部５５ｄが周方向等間隔（１８０度間隔）に２つ形成されている。一対の回転止め部５５ｄはそれぞれ、センサマグネット４３の内周面４３ｄにおいて径方向外側に窪むように形成された一対の係合凹部４３ｅに嵌合されて該センサマグネット４３と周方向に係合されている。

マグネット装着部５３には、当接部５４の外縁から軸方向に延びる円筒状の壁部５６が形成されている。壁部５６は、センサマグネット４３の外周面４３ｃを周方向及び軸方向の全体に亘って覆っている。

また、マグネット装着部５３には、当接部５４からセンサマグネット４３の内周側を通って軸方向に延出される弾性延出部５７が、周方向等間隔（１８０度間隔）に２つ形成されている。各弾性延出部５７の外周面５７ａは、センサマグネット４３の内周面４３ｄに沿った円弧状をなすとともに、該センサマグネット４３の内周面４３ｄに径方向に当接される。また、各弾性延出部５７には、その先端部から径方向外側に延出されてセンサマグネット４３の第２の端面４３ｂと軸方向に係合する係合凸部５７ｂが形成されている。マグネット装着部５３は、この係合凸部５７ｂと当接部５４とでセンサマグネット４３を軸方向両側から保持している。尚、弾性延出部５７は、回転止め部５５ｄから周方向に９０度離れた位置に形成されている。即ち、マグネット装着部５３には、周方向等間隔に弾性延出部５７と回転止め部５５ｄが交互に配置されている。

また、各弾性延出部５７と軸部５５との径方向の間には、該弾性延出部５７の径方向内側への弾性変形を許容するための弾性許容部５８が形成されている。弾性許容部５８は、センサマグネット４３を装着する際に必要な弾性延出部５７の径方向内側への弾性変形量を見込んだ最小寸法に設定されている。

このような保持部材５１に保持されて駆動側回転体４１ａと一体回転するセンサマグネット４３とともに回転センサ４２を構成する検出素子４４は、センサマグネット４３の各磁極に応じてＨ・Ｌレベルに変化するパルス信号をＥＣＵ６１に出力する。ＥＣＵ６１は、検出素子４４から出力されたパルス信号に基づいて、駆動側回転体４１ａ（回転軸２０）の回転方向や回転数、回動量、回動位置の算出を逐次行っている。そして、これらを基に駆動対象（例えば、車両のサイドガラスやスライドドア）の動作情報を監視している。

次に、保持部材５１に対するセンサマグネット４３の組み付けについて説明する。
センサマグネット４３をマグネット装着部５３の軸部５５に軸方向に外挿すると、センサマグネット４３と接触した係合凸部５７ｂが該センサマグネット４３を回避するように弾性延出部５７が径方向内側に弾性変形する。そして、センサマグネット４３の第１の端面４３ａがマグネット装着部５３の当接部５４に突き当たるまでセンサマグネット４３を押し込むと、弾性延出部５７の弾性復帰によって係合凸部５７ｂがセンサマグネット４３の第２の端面４３ｂと軸方向に係合する。また、この状態では、センサマグネット４３は、径方向内周側が軸部５５によって保持されるとともに、径方向外側が壁部５６によって保持される。また、軸部５５の各回転止め部５５ｄがセンサマグネット４３の各係合凹部４３ｅに嵌合されて、センサマグネット４３の周方向の移動が規制される。即ち、センサマグネット４３の第１の端面４３ａを当接部５４に突き当てるようにマグネット装着部５３に対して組み付けるだけで、センサマグネット４３が軸方向、径方向及び周方向の移動が規制された状態でマグネット装着部５３に保持されるようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）保持部材５１には、回転軸２０を中心とする環状をなすセンサマグネット４３の軸方向の第１の端面４３ａと当接する当接部５４と、当接部５４からセンサマグネット４３の内周側を通って回転軸２０の軸方向に延出され、径方向に弾性変形可能な弾性延出部５７とが設けられる。そして、その弾性延出部５７には、径方向に延出されてセンサマグネット４３の第２の端面４３ｂと係合する係合凸部５７ｂが設けられ、センサマグネット４３は、当接部５４と係合凸部５７ｂとによって軸方向両側から支持される。これにより、センサマグネット４３を保持部材５１に対して軸方向から組み付けると、センサマグネット４３と接触した係合凸部５７ｂが該センサマグネット４３を回避するように弾性延出部５７が径方向に弾性変形する。そして、センサマグネット４３の第１の端面４３ａが保持部材５１の当接部５４に突き当たるまでセンサマグネット４３を押し込むと、弾性延出部５７の弾性復帰によって係合凸部５７ｂがセンサマグネット４３の第２の端面４３ｂと係合する。即ち、センサマグネット４３の軸方向端面を当接部５４に突き当てるように保持部材５１に対して組み付けるだけで、センサマグネット４３を軸方向の移動が規制された状態で保持部材５１に保持させることが可能となる。これにより、保持部材５１に対してセンサマグネット４３を容易に保持させることが可能となる。

（２）保持部材５１は、センサマグネット４３の内周面に接してセンサマグネット４３との同軸状態を維持するための軸部５５を有するため、センサマグネット４３の内周面に接する軸部５５によって保持部材５１とセンサマグネット４３との同軸状態を好適に維持することが可能となる。

（３）弾性延出部５７は、センサマグネット４３の内周側に設けられ、弾性延出部５７と軸部５５との径方向の間には、弾性延出部５７の弾性変形を許容するための弾性許容部５８が形成される。このため、軸部５５と弾性延出部５７をセンサマグネット４３の内周側にレイアウトすることが可能となる。また、弾性許容部５８の寸法を弾性延出部５７の径方向の弾性変形量を見込んだ最小寸法に設定すれば、弾性延出部５７を軸部５５により近づけて配置することが可能となり、軸部５５周りの小型化、ひいては保持部材５１の小型化に貢献できる。

（４）軸部５５には、センサマグネット４３と回転方向（周方向）に係合する回転止め部５５ｄが設けられ、回転止め部５５ｄは、周方向において弾性延出部５７とは異なる位置に形成される。これにより、回転止め部５５ｄが周方向において弾性延出部５７とは異なる位置に形成されるため、回転止め部５５ｄの設計自由度を向上させることができる。

（５）弾性延出部５７が周方向等間隔に複数設けられるため、センサマグネット４３をバランス良く保持させることができる。
（６）保持部材５１は、センサマグネット４３の外周面４３ｃを覆う壁部５６を有する。これにより、センサマグネット４３の外周面４３ｃが壁部５６に覆われるため、例えば、センサマグネット４３が割れてしまった場合、その欠片が保持部材５１から径方向に脱落してしまうことを抑制することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態の保持部材５１及びセンサマグネット４３の形状等の構成は適宜変更してもよく、例えば、図４や図５に示すような構成としてもよい。図４に示す構成では、上記実施形態において軸部５５に形成された回転止め部５５ｄが省略され、その代わりに当接部５４から軸方向に半球状に突出する回転止め部７１が形成されている。この回転止め部７１は、センサマグネット４３の第１の端面４３ａに形成された係合凹部４３ｆに嵌合されて周方向に係合されている。このような構成によっても、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

また、図５に示す構成では、上記実施形態においてセンサマグネット４３の内周側を通るように延出された弾性延出部５７が省略され、その代わりにセンサマグネット４３の外周側を通るように延出された弾性延出部７２が形成されている。この弾性延出部７２は、壁部５６を一部切り欠いた箇所に形成され、センサマグネット４３の外周面４３ｃと径方向に当接している。弾性延出部７２には、その先端部から径方向内側に延出されてセンサマグネット４３の第２の端面４３ｂと軸方向に係合する係合凸部７２ａが形成されている。このような構成によっても、上記実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。尚、この図５に示す構成では、弾性延出部７２がセンサマグネット４３の外周側に設けられるため、上記実施形態において軸部５５に設けられた弾性許容部５８が省略された構成となっている。

また、弾性延出部５７がセンサマグネット４３と周方向に係合するように構成してもよい。このような構成によれば、弾性延出部５７がセンサマグネット４３の回転止めとしての役割も担うため、上記実施形態の回転止め部５５ｄを省略してもセンサマグネット４３の周方向への移動規制をすることができるため、保持部材５１の構成を簡略化することが可能となる。

また、上記実施形態の保持部材５１から壁部５６を省略した構成としてもよい。
・上記実施形態では、保持部材５１がジョイント４１の駆動側回転体４１ａに一体成形されたが、これに特に限定されるものではなく、例えばジョイント４１の従動側回転体４１ｂに一体成形される構成としてもよい。

・上記実施形態では、壁部５６がセンサマグネット４３の外周面４３ｃを周方向全体に亘って覆う構成としたが、これに特に限定されるものではなく、外周面４３ｃの少なくとも一部を覆う構成としてもよい。

・上記実施形態では、回転止め部５５ｄ及び係合凹部４３ｅがそれぞれ２つ設けられたが、これに特に限定されるものではなく、それぞれ１つ又は３つ以上設ける構成としてもよい。

また、上記実施形態の保持部材５１では、弾性延出部５７が２つ設けられたが、これに特に限定されるものではなく、１つ又は３つ以上設ける構成としてもよい。
・上記実施形態では、センサマグネット４３と検出素子４４とが軸方向に対向するように構成されたが、これに特に限定されるものではなく、径方向に対向するように構成してもよい。

・上記実施形態では、駆動側回転体４１ａと従動側回転体４１ｂとからなるジョイント４１に保持部材５１を設ける構成としたが、これに特に限定されるものではない。例えば、回転軸２０の回転をウォーム軸３２に伝達する一方、ウォーム軸３２の回転を回転軸２０側に伝達しない（回転を阻止する）逆転防止クラッチの駆動側回転体又は従動側回転体に保持部材５１を設けてもよい。

・上記実施形態では、パワーウインド装置に用いられるモータを例にとって説明したが、これ以外に例えば、スライドドア駆動用モータや、サンルーフモータ、クローザーモータ等に採用してもよい。

１１…モータ、２０…回転軸、４２…回転センサ（回転検出装置）、４３…センサマグネット、４３ａ…センサマグネットの第１の端面（軸方向一端面）、センサマグネットの第２の端面（軸方向他端面）、４３ｃ…センサマグネットの外周面、４３ｄ…センサマグネットの内周面、４４…検出素子、５１…保持部材、５４…当接部、５５…軸部、５５ｄ，７１…回転止め部、５６…壁部、５７，７２…弾性延出部、５７ｂ，７２ａ…係合凸部、５８…弾性許容部。

Claims (4)

1. 回転軸に対し保持部材を介して一体回転可能に保持されたセンサマグネットを備え、該センサマグネットと対向配置された検出素子からの検出信号に基づいて前記回転軸の回転状態を検出する回転検出装置において、
   前記センサマグネットは、前記回転軸を中心とする環状をなし、前記保持部材に対して保持されるものであり、
   前記保持部材には、前記センサマグネットの軸方向一端面と当接する当接部と、前記当接部から前記センサマグネットの内周側を通って前記回転軸の軸方向に延出され、径方向に弾性変形可能な弾性延出部とが設けられ、
   前記弾性延出部には、径方向に延出されて前記センサマグネットの軸方向他端面と係合する係合凸部が設けられ、
   前記センサマグネットは、前記当接部と前記係合凸部とによって軸方向両側から支持されており、
   前記保持部材は、前記センサマグネットの内周面に接して前記センサマグネットとの同軸状態を維持するための軸部を有し、該軸部には、前記回転軸が固定されており、
   前記弾性延出部と前記軸部との径方向の間には、前記弾性延出部の径方向内側への弾性変形を許容するための弾性許容部が形成され、
   前記軸部には、前記センサマグネットと回転方向に係合する回転止め部が設けられ、
   前記回転止め部は、周方向において前記弾性延出部とは異なる位置に形成されていることを特徴とする回転検出装置。
2. 請求項１に記載の回転検出装置において、
   前記保持部材は、前記センサマグネットの外周面の少なくとも一部を覆う壁部を有していることを特徴とする回転検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の回転検出装置において、
   前記弾性延出部は、周方向等間隔に複数設けられていることを特徴とする回転検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転検出装置を備えたことを特徴とするモータ。

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