(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転軸に固定されて該回転体と一体に回転するロータと、このロータに対向配置されるステータとを備えた回転角センサの固定構造において、
前記回転軸に軸方向位置決め用の段差部が設けられるとともに円環状の圧入部材が圧入され、前記段差部と前記圧入部材との間に前記ロータと弾性圧縮された環状の弾性部材が密接して挟装され、
前記ロータと前記弾性部材とは、前記回転軸に隙間嵌めされていることを特徴とする回転角センサの固定構造。
【請求項２】
前記ロータが段差部に隣接して配置され、該ロータと前記圧入部材との間に前記弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角センサの固定構造。
【請求項３】
前記弾性部材が段差部に隣接して配置され、該弾性部材と前記圧入部材との間に前記ロータが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角センサの固定構造。
【請求項４】
回転体の回転軸に固定されて該回転体と一体に回転するロータと、このロータに対向配置されるステータとを備えた回転角センサの固定構造において、
前記回転軸に軸方向位置決め用の段差部が設けられ、この段差部に前記ロータが突き当てられて配置され、このロータに当接して該ロータを前記段差部に接近する方向へ押圧する円環状の弾性片を一体に備えた圧入部材が前記回転軸に圧入され、
前記ロータは、前記回転軸に隙間嵌めされていることを特徴とする回転角センサの固定構造。
【請求項５】
前記回転軸には、軸方向断面が非円形になるように面取部が形成され、
前記ロータにおける前記回転軸に隙間嵌めされる貫通孔は、前記回転軸に対応して非円形に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転角センサの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロータとステータとを備える回転角センサの固定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転体の回転角度を検出する回転角センサには、回転体の回転軸に固定されて回転体と一体に回転するロータと、このロータの外側に対向配置されるステータ、とを備える回転角センサ（所謂、レゾルバ）が知られている。この回転角センサは、ロータとステータとの間に形成されるギャップのパーミアンスが、ロータの回転に伴って正弦波状に変動することを利用して、回転体の回転角度を検出している。
【０００３】
ところで、回転角センサのロータを回転体の回転軸に固定する際にロータを回転軸に圧入して固定すると、ロータに応力ひずみが発生してインダクタンスが変化し角度検出誤差が生じるため、圧入することはできない。そのため、この種の回転角センサでは、一般的にロータを回転軸に隙間嵌めしている。
しかしながら、ロータを回転軸に隙間嵌めしたためロータが回転軸に対して動いてしまうと検出精度が低下する。
そこで、例えば、ロータと回転軸にキー溝を設けキーを嵌合してロータを周方向に変位しないようにする回転角センサの固定構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、ロータを回転軸に取り付けた後に回転軸にカラーを圧入してロータを軸方向に押圧することにより、ロータの軸方向移動を阻止するとともに、摩擦力でロータを周方向および径方向に変位しないようにする回転角センサの固定構造が知られている。
【特許文献１】特開２００２−１７４５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ロータと回転軸との間にキーを設ける場合にも、ロータのキー溝とキーとは隙間嵌めにする必要があるため、ロータが僅かながら周方向に変位（振動）する余地が残っていて、検出精度が低下する虞がある。
また、回転軸にカラーを圧入しロータを軸方向に押圧しても十分な軸方向力が得らず、ロータが周方向に変位（振動）してしまい、検出精度が低下する虞がある。
そこで、この発明は、ロータを回転軸に対して周方向に変位しないように確実に固定することができる回転角センサの固定構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、回転体（例えば、後述する実施例におけるモータロータ１００）の回転軸（例えば、後述する実施例におけるシャフト部１０１）に固定されて該回転体と一体に回転するロータ（例えば、後述する実施例におけるロータ１０）と、このロータに対向配置されるステータ（例えば、後述する実施例におけるステータ３０）とを備えた回転角センサ（例えば、後述する実施例における回転角センサ１）の固定構造において、前記回転軸に軸方向位置決め用の段差部（例えば、後述する実施例における段差部１０２）が設けられるとともに円環状の圧入部材（例えば、後述する実施例におけるカラー５０）が圧入され、前記段差部と前記圧入部材との間に前記ロータと弾性圧縮された環状の弾性部材（例えば、後述する実施例における弾性リング４０）が密接して挟装され、前記ロータと前記弾性部材とは、前記回転軸に隙間嵌めされていることを特徴とする。
このように構成することにより、弾性部材の反発力がロータに作用し、ロータを段差部あるいは圧入部材に所定の軸方向力で圧接させることができるので、大きな摩擦力を発生させることができ、その結果、ロータを回転軸に対して周方向あるいは径方向に移動不能にすることができる。また、ロータの軸方向移動も阻止することができる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記ロータが段差部に隣接して配置され、該ロータと前記圧入部材との間に前記弾性部材が配置されていることを特徴とする。
このように構成することにより、ロータを段差部に所定の軸方向力で圧接させることができ、ロータと段差部との接触面、および、ロータと弾性部材との接触面に大きな摩擦力を発生させることができる。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記弾性部材が段差部に隣接して配置され、該弾性部材と前記圧入部材との間に前記ロータが配置されていることを特徴とする。
このように構成することにより、ロータを圧入部材に所定の軸方向力で圧接させることができ、ロータと圧入部材との接触面、および、ロータと弾性部材との接触面に大きな摩擦力を発生させることができる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、回転体（例えば、後述する実施例におけるモータロータ１００）の回転軸（例えば、後述する実施例におけるシャフト部１０１）に固定されて該回転体と一体に回転するロータ（例えば、後述する実施例におけるロータ１０）と、このロータに対向配置されるステータ（例えば、後述する実施例におけるステータ３０）とを備えた回転角センサ（例えば、後述する実施例における回転角センサ１）の固定構造において、前記回転軸に軸方向位置決め用の段差部（例えば、後述する実施例における段差部１０２）が設けられ、この段差部に前記ロータが突き当てられて配置され、このロータに当接して該ロータを前記段差部に接近する方向へ押圧する円環状の弾性片（例えば、後述する実施例における弾性片５２）を一体に備えた圧入部材（例えば、後述する実施例におけるカラー５０）が前記回転軸に圧入され、前記ロータは、前記回転軸に隙間嵌めされていることを特徴とする。
このように構成することにより、弾性片の押圧力によりロータを段差部に所定の軸方向力で圧接させることができるので、ロータと段差部との接触面、および、ロータと圧入部材との接触面に大きな摩擦力を発生させることができ、その結果、ロータを回転軸に対して周方向および径方向に移動不能にすることができる。また、ロータの軸方向移動も阻止することができる。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記回転軸には、軸方向断面が非円形になるように面取部が形成され、前記ロータにおける前記回転軸に隙間嵌めされる貫通孔は、前記回転軸に対応して非円形に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１または請求項２または請求項３に係る発明によれば、ロータを段差部あるいは圧入部材に所定の軸方向力で圧接させて、ロータを回転軸に対して周方向、径方向、軸方向に移動不能にすることができるので、回転角センサの角度検出精度が向上する。
請求項４に係る発明によれば、ロータを段差部に所定の軸方向力で圧接させて、ロータを回転軸に対して周方向、径方向、軸方向に移動不能にすることができるので、回転角センサの角度検出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例を図１から図９の図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施例は、モータのロータ（以下、モータロータという）の回転角度を検出する回転角センサとしての態様である。
〔実施例１〕
初めに、この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例１を図１および図２の図面を参照して説明する。
図１に示すように、回転角センサ１は、回転体としてのモータロータ１００に固定されてモータロータ１００と一体に回転するロータ１０と、図示しないモータのステータ（以下、モータステータという）に固定されるステータ３０とから構成されている。
モータロータ１００のシャフト部（回転軸）１０１における軸方向一端側には、ロータ１０の軸方向位置決め用の段差部１０２が設けられ、段差部１０２よりも端面側は断面形状が真円形のセンサ取付軸部１０３にされており、このセンサ取付軸部１０３にロータ１０が取り付けられている。
【００１４】
ロータ１０は同一形状、同一寸法の環状の積層鋼板１０ａを多数積層してなり、中央にはセンサ取付軸部１０３に隙間嵌めするための真円形の貫通孔１１が形成され、外周形状はステータ３０との間のギャップが変化するように非真円形をなしている。
ロータ１０は貫通孔１１にセンサ取付軸部１０３を隙間嵌めした状態で段差部１０２に突き当てられて、段差部１０２に面当接している。
また、センサ取付軸部１０３には、ロータ１０に隣接して弾性リング４０が取り付けられ、弾性リング４０に隣接して金属製のカラー（圧入部材）５０が取り付けられている。換言すると、段差部１０２とカラー５０との間にロータ１０と弾性リング４０が挟装されている。
【００１５】
弾性リング４０は例えばポリウレタンゴムなどの樹脂製で、円環状をなし、センサ取付軸部１０３に隙間嵌めされており、ロータ１０の端面に密接して配置されている。
カラー５０は円環状をなし、センサ取付軸部１０３に圧入して固定されており、弾性リング４０の端面に密接して弾性リング４０を弾性圧縮するように設置されている。そして、カラー５０はロータ１０および弾性リング４０の軸方向移動を阻止する。
ステータ３０は真円形の円環状をなし、ロータ１０の外側に対向配置されてロータ１０と同心上に設置されている。そして、回転角センサ１は、ロータ１０とステータ３０との間に形成されるギャップのパーミアンスが、ロータ１０の回転に伴って正弦波状に変動することを利用して、モータロータ１００の回転角度を検出する。
【００１６】
このように構成された実施例１の回転角センサ１の固定構造によれば、段差部１０２とカラー５０との間にロータ１０と弾性圧縮された弾性リング４０が密接して挟装されているので、常に弾性リング４０の反発力がロータ１０に作用し、ロータ１０を段差部１０２に所定の軸方向力で圧接させることができる。その結果、ロータ１０と弾性リング４０との接触面、ロータ１０と段差部１０２との接触面、および、ロータ１０の積層鋼板１０ａ同士の接触面に大きな摩擦力が発生し、ロータ１０がセンサ取付軸部１０３に対して周方向および径方向に移動するのを阻止することができる。
また、ロータ１０はセンサ取付軸部１０３に隙間嵌めしており、圧入固定していないので、ロータ１０に応力ひずみが発生せず、インダクタンスの変化を引き起こさない。
したがって、回転角センサ１の角度検出精度が向上する。
【００１７】
〔実施例２〕
次に、この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例２を図３の図面を参照して説明する。
実施例２の回転角センサの固定構造が実施例１と相違する点は、ロータ１０と弾性リング４０の配置にある。すなわち、実施例２の回転角センサの固定構造では、段差部１０２とカラー５０との間にロータ１０と弾性リング４０が挟装されているが、弾性リング４０が段差部１０２に突き当てられて面当接しており、この弾性リング４０とカラー５０との間にロータ１０が配置された状態で、弾性リング４０が弾性圧縮されている。その他の構成は実施例１と同じであるので同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
このように構成された実施例２の回転角センサの固定構造によれば、段差部１０２とカラー５０との間にロータ１０と弾性圧縮された弾性リング４０が密接して挟装されているので、常に弾性リング４０の反発力がロータ１０に作用し、ロータ１０をカラー５０に所定の軸方向力で圧接させることができる。その結果、ロータ１０と弾性リング４０との接触面、ロータ１０とカラー５０との接触面、およびロータ１０の積層鋼板１０ａ同士の接触面に大きな摩擦力が発生し、ロータ１０がセンサ取付軸部１０３に対して周方向および径方向に移動するのを阻止することができる。
また、ロータ１０はセンサ取付軸部１０３に隙間嵌めしており、圧入固定していないので、ロータ１０に応力ひずみが発生せず、インダクタンスの変化を引き起こさない。
したがって、回転角センサ１の角度検出精度が向上する。
【００１９】
〔実施例３〕
次に、この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例３を図４および図５の図面を参照して説明する。
図４に示すように、実施例３の回転角センサの固定構造では、実施例１および実施例２における弾性リング４０がなく、その代わりに金属製のカラー５０に弾性片５２を設け、この弾性片５２でロータ１０を軸方向に押圧している。
詳述すると、実施例３の回転角センサの固定構造に用いられるカラー５０は、図５に示すように、センサ取付軸部１０３に圧入される断面略矩形の環状の固定リング部５１と、この固定リング部５１の軸方向一端面外周縁から一体的に径方向外側へ斜めに延出する環状の弾性片５２とから構成されている。弾性片５２は皿バネ状をなし、径方向および軸方向に弾性変形可能になっており、弾性片５２の先端５２ａは平坦面に形成されている。
【００２０】
そして、実施例３の回転角センサの固定構造では、モータロータ１００におけるシャフト部１０１の段差部１０２にロータ１０が突き当てられて配置され、センサ取付軸部１０３にカラー５０が圧入されて固定され、カラー５０における弾性片５２が所定に弾性変形された状態でその先端５２ａがロータ１０の端面に当接しており、弾性片５２の弾性によってロータ１０を段差部１０２に接近する方向に押圧している。そして、カラー５０はロータ１０の軸方向移動を阻止する。
その他の構成については実施例１および実施例２と同じであるので同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
このように構成された実施例３の回転角センサの固定構造によれば、弾性片５２の押圧力によりロータ１０を段差部１０２に所定の軸方向力で圧接させることができるので、ロータ１０と段差部１０２との接触面、ロータ１０とカラー５０の弾性片５２との接触面、およびロータ１０の積層鋼板１０ａ同士の接触面に大きな摩擦力が発生し、ロータ１０がセンサ取付軸部１０３に対して周方向および径方向に移動するのを阻止することができる。
また、ロータ１０はセンサ取付軸部１０３に隙間嵌めしており、圧入固定していないので、ロータ１０に応力ひずみが発生せず、インダクタンスの変化を引き起こさない。
したがって、回転角センサ１の角度検出精度が向上する。
【００２２】
なお、前述した実施例１〜実施例３の回転角センサの固定構造では、ロータ１０の貫通孔１１を真円形にしているが、ロータ１０をモータロータ１００に対して周方向に位置決めするために、モータロータ１００のセンサ取付軸部１０３に面取部を設けて非円形とし、ロータ１０の貫通孔１１の形状をセンサ取付軸部１０３に対応する非円形にすることも可能である。
【００２３】
〔実施例４〕
次に、この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例４を図６から図９の図面を参照して説明する。
図６、図８に示すように、回転角センサ１は、回転体としてのモータロータ１００に固定されてモータロータ１００と一体に回転するロータ１０と、図示しないモータステータに固定されるステータ３０とから構成されている。
モータロータ１００のシャフト部（回転軸）１０１における軸方向一端側には、ロータ１０の軸方向位置決め用の段差部１０２が設けられ、段差部１０２よりも端面側はセンサ取付軸部１０３にされており、このセンサ取付軸部１０３にロータ１０が取り付けられている。
【００２４】
センサ取付軸部１０３の断面形状は、円形の外周部を周方向９０度間隔に面取りして４つの面取部１０４Ａ〜１０４Ｄを有する非円形の形状をなしている。
ロータ１０は、後述する一部分を除いて同一形状、同一寸法の環状の積層鋼板１０ａを多数積層してなり、中央にはセンサ取付軸部１０３に隙間嵌めするための貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１は、センサ取付軸部１０３の外形と略相似形をなし、センサ取付軸部１０３の面取部１０４Ａ〜１０４Ｄに対応して周方向９０度間隔に４つの面取部１２Ａ〜１２Ｄが形成され、センサ取付軸部１０３に隙間嵌めすることができる寸法に形成されている。ロータ１０の外周形状も貫通孔１１と相似形をなし、ロータ１０とステータ３０との間のギャップが変化するようになっている。なお、ステータ３０は真円形の円環状をなし、ロータ１０の外側に対向配置されてロータ１０と同心上に設置されている。そして、回転角センサ１は、ロータ１０とステータ３０との間に形成されるギャップのパーミアンスが、ロータ１０の回転に伴って正弦波状に変動することを利用して、モータロータ１００の回転角度を検出する。
【００２５】
ロータ１０は、貫通孔１１にセンサ取付軸部１０３を隙間嵌めした状態でシャフト部１０１に取り付けられており、貫通孔１１の面取部１２Ａ〜１２Ｄをセンサ取付軸部１０３の面取部１０４Ａ〜１０４Ｄに係合することによりロータ１０の周方向の位置決めがされ、ロータ１０を段差部１０２に突き当てることによりロータ１０の軸方向の位置決めがされる。
カラー（圧入部材）５０は円環状をなし、センサ取付軸部１０３に圧入して固定されており、ロータ１０の端面に圧接してロータ１０の軸方向移動を阻止する。すなわち、段差部１０２とカラー５０との間にロータ１０が挟装されている。なお、図６ではカラー５０を省略している。
【００２６】
また、図６に示すように、ロータ１０における貫通孔１１の３つの面取部１２Ｂ〜１２Ｄは、これに対向配置されたセンサ取付軸部１０３の３つの面取部１０４Ｂ〜１０４Ｄに接触しているが、残る１つの貫通孔１１の面取部１２Ａは、図７に示すようにセンサ取付軸部１０３の面取り１０４Ａから所定寸法離間して位置しており、この面取部１２Ａと面取部１０４Ａとの間には隙間なく樹脂層６０が形成されている。
【００２７】
この樹脂層６０はその一部がロータ１０の内部およびセンサ取付軸部１０３の内部にも膨出して形成されている。詳述すると、図７〜図９に示すように、ロータ１０には面取部１２Ａに開口する樹脂溜まり凹部１３と樹脂注入口１４が形成されている。樹脂溜まり凹部１３は、ロータ１０を構成する積層鋼板１０ａのうちロータ１０の中間層を構成する複数枚の積層鋼板１０ａに形成されており、面取部１２Ａの周方向全幅に亘って形成されている。一方、樹脂注入口１４は、樹脂溜まり凹部１３を有する積層鋼板１０ａよりもカラー５０に近い側に配置される積層鋼板１０ａに形成されて、樹脂溜まり凹部１３に連通しており、面取部１２Ａの幅方向中央の狭い範囲にだけ形成されている。これら樹脂溜まり凹部１３および樹脂注入口１４は、積層鋼板１０ａを打ち抜き加工する際に形成しておいた凹部を重ね合わせることによって容易に形成することができる。なお、図９はロータ１０の面取部１２Ａをセンサ取付軸部１０３の側から見た斜視図である。
また、モータロータ１００のセンサ取付軸部１０３における面取部１０４Ａにはその幅方向中央に、ロータ１０の樹脂溜まり凹部１３に対向して樹脂溜まり凹部１０５が形成されている。
そして、樹脂層６０は、面取部１２と面取部１０４との間、および、ロータ１０の樹脂溜まり凹部１３と樹脂注入口１４の内部、および、モータロータ１００の樹脂溜まり凹部１０５の内部にも隙間なく形成されている。
【００２８】
この樹脂層６０は、ロータ１０をセンサ取付軸部１０３に嵌め込み段差部１０２に突き当てて軸方向に位置決めした後に、面取部１２Ａと面取部１０４Ａとの間の隙間および樹脂注入口１４から樹脂を充填し、固化して形成する。このとき、樹脂注入口１４からも樹脂充填を行うので、樹脂溜まり凹部１３に樹脂を隙間なく充填することができる。そして、樹脂充填後あるいは固化後にカラー５０をセンサ取付軸部１０３に圧入する。
【００２９】
このように構成された実施例４の回転角センサの固定構造によれば、ロータ１０の面取部１２Ａとセンサ取付軸部１０３の面取部１０４Ａとの間に隙間なく樹脂層６０が形成され、この樹脂層６０を介してロータ１０とセンサ取付軸部１０３が一体化しているので、ロータ１０がセンサ取付軸部１０３に対して周方向、径方向、軸方向に移動（振動）するのを阻止することができる。特に、この実施例４においては樹脂層６０の一部がロータ１０の内部およびセンサ取付軸部１０３の内部にも膨出して形成されているので、ロータ１０とセンサ取付軸部１０３とを樹脂層６０を介して確実に相対移動不能に結合することができる。
また、ロータ１０はセンサ取付軸部１０３に隙間嵌めしており、圧入固定していないので、ロータ１０に応力ひずみが発生せず、インダクタンスの変化を引き起こさない。
したがって、回転角センサ１の角度検出精度が向上する。
【００３０】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、回転角度の検出対象である回転体はモータロータに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例１における断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例２の部分拡大断面図である。
【図４】この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例３の部分拡大断面図である。
【図５】前記実施例３に使用されるカラーの図面であり、図５（ａ）はカラーの正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】この発明に係る回転角センサの固定構造の実施例４における正面図である。
【図７】図６の要部拡大図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】ロータの面取部を内側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  回転角センサ
１０  ロータ
１０ａ  積層鋼板
１２Ａ  面取部（ロータの内周面）
１３  樹脂溜まり凹部１３
１４  樹脂注入口
３０  ステータ
４０  弾性リング（弾性部材）
５０  カラー（圧入部材）
５２  弾性片
６０  樹脂層
１００  モータロータ（回転体）
１０１  シャフト部（回転軸）
１０２  段差部
１０４Ａ  面取部（回転軸の外周面）
【図１】
0004628904.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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