JPH08261739A - 回転角測定装置 - Google Patents

回転角測定装置

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JPH08261739A
JPH08261739A JP7311098A JP31109895A JPH08261739A JP H08261739 A JPH08261739 A JP H08261739A JP 7311098 A JP7311098 A JP 7311098A JP 31109895 A JP31109895 A JP 31109895A JP H08261739 A JPH08261739 A JP H08261739A
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータに取り付けるのに適し、モータ側から
の汚染空気がハウジング内に侵入することを防止する。 【解決手段】 電動モータ（１０）に回転角測定装置
（２０）が取り付けられている。測定装置（２０）のハ
ウジング（２１）は、電動機（１０）のハウジング（１
３）に対しシールエレメント（３０）によって密封され
ている。シールエレメントは円盤状をなし、外周部でハ
ウジング（２１）に固定され、内周部で密封しながら測
定装置（２０）の回転軸（２２）に当接している。シー
ルエレメント（３０）は少なくとも部分的に柔軟に変形
自在であるのでモータハウジング（１３）と測定装置ハ
ウジング（２１）との間の圧力差に追従することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原動機の回転軸に対し
て連結自在な回転軸と、原動機のハウジングに対して取
付け自在なハウジングとを備え、原動機に対して取付け
可能な回転角測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転角測定装置は調整及び制御を目的と
してモータの回転軸の角度位置及び回転数などを測定す
べく、モータ特に電動モータに取り付けられる。
【０００３】回転角測定装置をモータに取り付けた場合
に生ずる問題は、この測定装置のハウジング内に汚れが
侵入して測定装置の機能性を損なう可能性があるという
ことである。汚れは特に光学的検出による測定装置の場
合に有害である。
【０００４】測定装置のハウジング内への汚れた空気の
侵入を防止するためにシールすることはこれまで可能で
はなかった。その原因は、モータには動作状態と休止状
態との間で大きな温度差があるからである。例えば、電
動モータの動作は１５０℃までの卷線温度で行われる。
高い動作温度は、モータハウジング内の空気圧力を上昇
させるので、潤滑剤、埃及び摩耗物を含んだ空気がモー
タハウジングから回転軸貫通部及びそのシールを通過し
て測定装置ハウジング内に押し込まれる。モータの冷却
時には、モータハウジング内で負圧が生じるので、再び
埃を含んだ空気が周囲からモータハウジング内に吸い込
まれる。従って、このようなモータの「呼吸」によって
モータのスイッチを入れるたびに、汚染物を含んだ一定
量の空気がモータハウジングから測定装置のハウジング
内に押し出される。
【０００５】ドイツ特許出願公開第３３０１２９５Ａ号
に開示される回転角測定装置においては、回転軸の角度
位置用のセンサを有するステータ部品が測定装置の回転
軸上に玉軸受を用いて回転自在に支承されている。この
ステータ部品は軸方向及び半径方向で可撓性があり、か
つねじり剛性のあるベロー連結体を介して測定装置ハウ
ジングと接続されている。この場合にはステータ部品の
軸受を介して空気がハウジング内部に侵入することがあ
るので、ベロー連結体は測定装置ハウジングを密封して
いない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はモータ
に取り付けるのに適しており汚染空気がモータハウジン
グから測定装置ハウジング内に侵入するのを防止する回
転角測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願第１発明は上記した
課題を解決するために、ハウジングを取付け側にて平面
状をなすシールエレメントにより閉鎖するとともに、シ
ールエレメントをその外周部においてハウジングに対し
て固定し、シールエレメントがその内周部にて密封しな
がら回転軸に対して当接し、かつ同シールエレメントが
その面の少なくとも部分領域において柔軟に変形自在で
あるという手段を採用している。
【０００８】また、本願第２発明においては、シールエ
レメントは少なくともその柔軟な部分領域が弾性ゴム材
料からなる。本願第３発明においては、シールエレメン
トはその外周部によりハウジングと原動機のハウジング
との間に固定されている。
【０００９】本願第４発明においては、シールエレメン
トはその内周部において少なくとも１つのシールリップ
を備え、回転軸に当接している。本願第５発明において
は、シールエレメントは円環状円盤として形成されてい
る。
【００１０】本願第６発明においては、シールエレメン
トは弾性ゴム材料よりなる一体的な円盤である。本願第
７発明においては、円盤は半径方向において波形で交互
に配置された同心円状の波頂及び波谷によって形成され
ている。
【００１１】本願第８発明においては、シールエレメン
トはその外周におけるバルジにて測定装置のハウジング
と原動機のハウジングとの間で密封し、かつ半径方向に
おいてで形状が変形しない状態に固定されている。
【００１２】本願第９発明においては、ステータ部品が
回転軸に回転自在に支承されているとともに、半径方向
かつ軸方向で可撓性があるがしかし角度剛性のある連結
体を介して前記ハウジングと接続され、さらにはシール
エレメントが連結体として用いられ、ステータ部品が同
心円状の環状領域においてシールエレメントに対して回
転不能に接続されている。
【００１３】本願第１０発明においては、環状領域が比
較的大きな材料厚みを有している。本願第１１発明にお
いては、回転軸の角度位置が測定装置において光学的に
検出される。
【００１４】本願第１２発明において、原動機は電動モ
ータであるまず本発明は以下の認識に基づく。即ち、上
記原動機の「呼吸」は測定装置ハウジング内への汚染空
気侵入の主要原因である。原動機のハウジングから測定
装置のハウジング内への空気の侵入は、高温の原動機温
度によって生じた原動機ハウジングと測定装置ハウジン
グとの間の圧力差を平均化するために起こる。さらに、
本発明の根底には前記圧力平衡が従来の波形シールでは
防止できないという認識がある。この認識から出発し
て、本発明の基本思想は、柔軟に変形自在のシールエレ
メントによって測定装置ハウジングを閉鎖することであ
る。このシールエレメントは、原動機ハウジングと測定
装置ハウジングとの間の圧力差の影響で変形する。シー
ルエレメントの変形は、シールエレメントの両側が、す
なわち原動機ハウジング内及び測定装置ハウジング内が
同じ空気圧力になるまで、原動機ハウジングの空気体積
を増加させるとともに測定装置ハウジングの空気体積を
減少させる。したがって、シールエレメントは肺のよう
に原動機の呼吸に追従する。シールエレメントの呼吸運
動によって原動機ハウジングと測定装置ハウジングとの
間の圧力差は生じることがないので、原動機ハウジング
からシールエレメントの波形密封部を介して測定装置ハ
ウジング内へ汚染空気が入り込むこともない。
【００１５】シールエレメントは、少なくともその柔軟
な部分領域において、必要な可撓変形性を有して形成さ
れ得るゴム弾性材料から成っているのが好適である。製
造コストを顧慮して特に有利であるのは、ゴム弾性材料
から成る一体円盤としてシールエレメントを製造するこ
とである。好適には、半径方向に連続する同心円状波形
を有する円盤が形成される。これにて、一方では円盤の
必要な形状安定性及び角度剛性が得られるとともに、他
方では特に軸方向での十分に柔軟な変形性が保証されて
いる。
【００１６】好適な形態においては、原動機のハウジン
グと測定装置のハウジングとの間でシールエレメントが
その外周縁によって固定可能である。これによって、一
方ではハウジングとシールエレメントとの間の確実な密
封が保証されており、他方では製造及び組立コストを上
昇させるであろうシールエレメント用追加固定手段の必
要性が排除される。
【００１７】原動機ハウジングと測定装置ハウジングと
の間に圧力差が生じないので、少なくとも１つのシール
リップを備えた固定シールエレメントが、回転している
回転軸に当接する場合には、回転軸の十分な密封が保証
されている。
【００１８】ステータ部品が回転軸上で回転自在に支承
されている回転角測定装置において本発明に従ったシー
ルエレメントが使用される場合には、同時にハウジング
にステータ部品を支持するために、半径方向及び軸方向
で可撓性を有するとともに角度剛性を備えた連結体とし
てこのシールエレメントを用いることができる。ステー
タ部品は、半径方向中間環状領域においてシールエレメ
ントに固定される。シールエレメントは、ステータ部品
をねじらないようにハウジング内で保持するのである
が、シールエレメントの柔軟性によって、回転軸の心ず
れによるステータ部品の軸方向及び半径方向運動が可能
となる。その際に、回転軸とステータ部品の固定部との
間のシールエレメントの半径方向における内方領域が呼
吸機能を果たし、原動機ハウジングと測定装置ハウジン
グとの間に圧力差が発生することを防止する。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１の実施例では、ステータ１１
を備えた電動モータ１０と、ロータ１２と、モータハウ
ジング１３とを概略的に示している。ロータ１２は、回
転軸シール１５を介してモータハウジング１３から突出
して伸長しているモータ回転軸１４にはめ込まれてい
る。電気端子１６は、電動モータ１０の給電及び制御の
ために用いられる。
【００２０】モータ回転軸１４の動力取り出し側の反対
側端部には、回転角測定装置２０が電動モータ１０に取
り付けられている。この測定装置２０はポット形ハウジ
ング２１を有しており、このハウジングは、その軸方向
開放端面側でモータハウジング１３の軸方向対向端面側
に取り付けられている。測定装置２０は軸方向で心合わ
せされてモータ回転軸１４に連結されているか、又はモ
ータ回転軸１４の延長部を形成する回転軸２２を有して
いる。回転軸２２の回転角は公知のセンサ２３によって
検出される。センサ２３は例えば、回転軸２２にはめ込
まれ角度マークを有する円盤を検出する光学的センサを
備えたステータ部品であってもよい。測定装置は電気端
子２４を介して給電されるとともに、測定値が読み出さ
れる。
【００２１】回転角測定装置２０のハウジング２１と電
動モータ１０のモータハウジング１３との間にはシール
エレメント３０が装入されている。このシールエレメン
トは、その外方周縁でハウジング２１とモータハウジン
グ１３との間に固定されており、その内方周縁で密封し
ながら回転軸２２に当接している。シールエレメント３
０は、その面の少なくとも部分領域で柔軟に変形自在で
あるので、モータハウジング１３の内部とハウジング２
１の内部との間の圧力差に追従することができる。
【００２２】図２及び図３では、シールエレメント３０
の実施例を示している。シールエレメント３０は円環板
をなし、弾性ゴム材によって一体的に構成されている。
シールエレメント３０は外周部においてバルジ３１を有
している。シールエレメント３０は、ハウジング２１と
モータハウジング１３との間でバルジ３１によって変形
しないように密閉しながら固定されている。このために
ハウジング２１に形成される凹部はバルジ３１に対応す
る形状になり、この凹部にバルジ３１が係入される。
【００２３】シールエレメント３０は、その中央におい
て内直径が回転軸２２の外直径に対応するとともに回転
軸２２を形状安定的に囲む開口部を有している。開口部
の内周には、シールリップ３２（図示の実施例では２つ
のシールリップ３２）が形成されており、これらのシー
ルリップは、周囲方向に伸長して、軽い圧力が加えられ
てはいるがわずかな摩擦力で回転軸２２に当接してい
る。
【００２４】開口部とバルジ３１との間の半径方向領域
では、シールエレメント３０が、半径方向で相次いだ同
心円状の波頂及び波谷３３によって波状に形成されてい
る。波状形態及びゴム弾性材料の材料特性に基づいて、
シールエレメント３０は、一方では軸方向で柔軟な変形
性を有するとともに、他方では周方向で形状安定性及び
ねじり剛性を有している。軸方向でのシールエレメント
３０の変形性によってシールエレメント３０の反りが可
能となる。したがって、これによってモータハウジング
１３とハウジング２１との間の圧力差に追従することが
できる。
【００２５】図４は回転角測定装置の変形形態を示すも
のである。この形態では、例えば角度情報を備えた円盤
として形成され、回転軸２２と接続されたロータ部品２
５が回転軸２２に固定されている。ロータ部品２５に対
するセンサを有するステータ部品２６は、玉軸受２７を
用いて回転軸２２上で回転自在に支承されている。
【００２６】ステータ部品２６はシールエレメント３０
に固定されている。シールエレメント３０はステータ部
品２６とハウジング２１との間で唯一の連結体を形成す
る。シールエレメント３０は、ステータ部品２６をハウ
ジング２１と回転しないように連結するが、その柔軟な
弾性変形性に基づいてステータ部品２６の軸方向及び半
径方向の運動ができるようにする。測定装置２０を電動
モータ１０に取り付ける際に回転軸２２とモータ回転軸
１４との間で心ずれが生ずる場合には、このような方法
によってステータ部品２６が回転軸２２の軸方向及び半
径方向の運動に追従することができる。
【００２７】シールエレメント３０が図２及び図３に示
した形で形成されている場合には、ステータ部品２６は
シールエレメント３０の外方環状領域３４に固定される
のが好適である。シールエレメント３０の変形性によっ
て、回転軸２２に固定されたステータ部品２６を備えた
回転軸２２の軸方向及び半径方向運動が可能となる。そ
の際に、ステータ部品２６に固定された環状領域３４ま
でのシールエレメント３０の内部領域が、回転軸２２及
びステータ部品２６と一緒に軸方向及び半径方向で動
く。ハウジング２１に固定された外周とステータ部品２
６に固定された環状領域３４との間のシールエレメント
３０の半径方向外方領域は、この軸方向及び半径方向運
動を可能にするが、しかしながらハウジング２１に関し
てステータ部品２６を角度的に動かないようにかつねじ
れないように保持する。圧力差を補償するシールエレメ
ント３０の柔軟な変形は、ステータ部品２６に固定され
た環状領域３４の内方でシールエレメント３０の半径方
向内方領域において行われるのが好適である。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明はモータ
に取り付けるのに適しており汚染空気がモータハウジン
グから測定装置ハウジング内に侵入するのを防止するこ
とができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 回転角測定装置を取り付けた電動モータを概
略的に示す断面図。
【図２】 回転角測定装置のシールエレメントを示す平
面図。
【図３】 シールエレメントを示す断面図。
【図４】 回転角測定装置の変形形態を図１に対応させ
て示す断面図。
【符号の説明】
１０…原動機、１３…原動機のハウジング、１４…原動
機の回転軸、２１…ハウジング、２２…回転軸、３０…
シールエレメント、３１…外周部、３２…内周部、３３
…部分領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーゼフ ジラキー ドイツ連邦共和国 デー−78166 ドーナ ウエシンゲン ブリクアハタールシュトラ ーセ 31

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原動機（１０）の回転軸（１４）に対し
    て連結自在な回転軸（２２）と、原動機（１０）のハウ
    ジング（１３）に対して取付け自在なハウジング（２
    １）とを備え、原動機（１０）に対して取付け可能な回
    転角測定装置において、 前記ハウジング（２１）は取付け側にて平面状をなすシ
    ールエレメント（３０）により閉鎖されるとともに、シ
    ールエレメント（３０）はその外周部（３１）において
    ハウジング（２１）に対して固定されているとともに、
    前記シールエレメント（３０）はその内周部（３２）に
    て密封しながら回転軸（２２）に当接し、かつ同シール
    エレメント（３０）はその面の少なくとも部分領域（３
    ３）において柔軟に変形自在であることを特徴とする測
    定装置。
  2. 【請求項２】 前記シールエレメント（３０）が、少な
    くともその柔軟な前記部分領域（３３）が弾性ゴム材料
    から成っていることを特徴とする請求項１に記載の測定
    装置。
  3. 【請求項３】 前記シールエレメント（３０）はその外
    周部（３１）によりハウジング（２１）と原動機のハウ
    ジング（１３）との間に固定されていることを特徴とす
    る請求項１又は２に記載の測定装置。
  4. 【請求項４】 前記シールエレメント（３０）はその内
    周部（３２）において少なくとも１つのシールリップ
    （３２）を備え、前記回転軸（２２）に当接しているこ
    とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測
    定装置。
  5. 【請求項５】 前記シールエレメント（３０）は円環状
    円盤として形成されていることを特徴とする請求項１〜
    ４のいずれか１項に記載の測定装置。
  6. 【請求項６】 前記シールエレメント（３０）は弾性ゴ
    ム材料よりなる一体的な円盤であることを特徴とする請
    求項２又は５に記載の測定装置。
  7. 【請求項７】 前記円盤は半径方向において波形で交互
    に配置された同心円状の波頂及び波谷（３３）によって
    形成されていることを特徴とする請求項６に記載の測定
    装置。
  8. 【請求項８】 前記シールエレメント（３０）はその外
    周におけるバルジ（３１）にて測定装置のハウジング
    （２１）と原動機のハウジング（１３）との間で密封
    し、かつ半径方向においてで形状が変形しない状態に固
    定されていることを特徴とする請求項３又は６に記載の
    測定装置。
  9. 【請求項９】 ステータ部品が前記回転軸に回転自在に
    支承されているとともに、半径方向かつ軸方向で可撓性
    があるがしかし角度剛性のある連結体を介して前記ハウ
    ジングと接続されている請求項１〜８のいずれか１項に
    記載の測定装置において、 前記シールエレメント（３０）が連結体として用いら
    れ、前記ステータ部品（２６）が同心円状の環状領域
    （３４）においてシールエレメント（３０）に対して回
    転不能に接続されていることを特徴とする測定装置。
  10. 【請求項１０】 前記環状領域（３４）が比較的大きな
    材料厚みを有していることを特徴とする請求項９に記載
    の測定装置。
  11. 【請求項１１】 前記回転軸（２２）の角度位置が測定
    装置（２０）において光学的に検出されることを特徴と
    する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の測定装置。
  12. 【請求項１２】 前記原動機は電動モータ（１０）であ
    ることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記
    載の測定装置。
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