(57)【要約】【課題】センサロータとセンサステータとの間の隙間への異物の侵入を防止し、ロバスト性の向上を図ること。【解決手段】角度センサ１は、回転軸１４に取り付けられ、表面に平面コイルが形成されるセンサロータ７と、センサロータ７の表面に対し表面が隙間５を介して対向して配置され、表面に平面コイルが形成されるセンサステータ６とを備える。センサロータ７とセンサステータ６との間の隙間５に対する異物の侵入を阻むための異物封止部材４１が設けられる。異物封止部材４１は、弾性を有するシール材としてのゴムによりリップ状に形成され、回転軸１４の周囲に配置されて隙間５の入口を閉鎖するようにセンサステータ６に取り付けられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられ、表面に平面コイルが形成されたセンサロータと、
前記センサロータの前記表面に対し表面が隙間を介して対向して配置され、前記表面に平面コイルが形成されたセンサステータと
を備えた角度センサであって、
前記センサロータと前記センサステータとの間の前記隙間に対する異物の侵入を阻むための異物封止部材が設けられたことを特徴とする角度センサ。
【請求項２】
前記異物封止部材は、弾性を有する材料により形成され、前記回転軸の周囲に配置されて前記隙間の入口を閉鎖するように前記センサステータに取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の角度センサ。
【請求項３】
前記異物封止部材は、シール材によりリップ状に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の角度センサ。
【請求項４】
前記異物封止部材は、メッシュ材によりリップ状に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータやエンジンの出力軸の回転角度を検出する角度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される回転トランス形レゾルバが知られている。このレゾルバは、固定側のコアと、固定側コアと隙間を介して対向配置され、シャフトと一体に回転する回転側コアとを備える。固定側コアには、一次側巻線が設けられ、回転側コアには二次側巻線が設けられる。これら一次側巻線と二次側巻線により回転トランス部が構成される。また、回転トランス部には、励磁巻線が設けられ、固定側コアには、検出巻線が設けられる。これら励磁巻線と検出巻線により信号発生部が構成される。回転側コアの表面に対向する固定側コアの表面には、一次側巻線と検出巻線とを一体に形成した固定側シートコイルが固定される。また、回転側コアの表面には、二次側巻線と励磁巻線とを一体に形成した回転側シートコイルが固定される。ここで、固定側コアと回転側コアとの間の隙間を小さくした方が、レゾルバとしての出力が大きくなることが分かっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１３６２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載のレゾルバでは、固定側コアと回転側コアとの間に設けられる隙間に、異物が侵入するおそれがあった。特に、レゾルバがモータに設けられた場合には、モータロータの回転に伴い、上記隙間へ向かう空気の流れが生じて隙間に異物が流れ込むおそれがある。隙間に異物が侵入すると、各コアに固定されたシートコイルが異物により損傷を受けるおそれがあり、その結果、レゾルバが故障するおそれがあった。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、センサロータとセンサステータとの間の隙間への異物の侵入を防止し、ロバスト性の向上を図ることを可能とした角度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転軸に取り付けられ、表面に平面コイルが形成されたセンサロータと、センサロータの表面に対し表面が隙間を介して対向して配置され、表面に平面コイルが形成されたセンサステータとを備えた角度センサであって、センサロータとセンサステータとの間の隙間に対する異物の侵入を阻むための異物封止部材が設けられたことを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、回転軸の回転に伴い、回転軸側からセンサロータとセンサステータとの間の隙間へ向かう空気の流れが生じたとしても、その隙間に対する異物の侵入が、異物封止部材により阻まれる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、異物封止部材は、弾性を有する材料により形成され、回転軸の周囲に配置されて隙間の入口を閉鎖するようにセンサステータに取り付けられたことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、異物封止部材が弾性を有するので、同部材が接する相手部材に合わせて変形が可能となる。異物封止部材が回転軸の周囲に配置されるので、回転軸の全周にわたって隙間への異物の侵入が阻まれる。また、異物封止部材が、固定されるセンサステータに取り付けられるので、回転軸が回転しても異物封止部材が安定的に保持される。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、異物封止部材は、シール材によりリップ状に形成されたことを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、異物封止部材がシール材によりリップ状に形成されるので、構成が簡易となり、オイル等と共に異物の通過が規制される。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、異物封止部材は、メッシュ材によりリップ状に形成されたことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、異物封止部材がメッシュ材によりリップ状に形成されるので、構成が簡易となり、異物の通過が阻まれながら、オイルの通過が許容される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、センサロータとセンサステータとの間の隙間への異物の侵入を防止することができ、角度センサとしてロバスト性の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、異物封止部材の効果を有効に発揮させるために、比較的簡易かつコンパクトに異物封止部材を設けることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、センサロータとセンサステータとの間の隙間へのオイルの侵入も防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、潤滑に必要なオイルをモータ側へ供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係り、角度センサと、それを取り付けたモータを示す正断面図。
【図２】同実施形態に係り、角度センサを構成するセンサロータを示す平面図。
【図３】同実施形態に係り、角度センサを構成するセンサステータを示す平面図。
【図４】同実施形態に係り、角度センサにつき図１の鎖線円の中を拡大して示す断面図。
【図５】同実施形態に係り、異物封止部材を示す断面図。
【図６】第２実施形態に係り、角度センサの一部を示す図４に準ずる拡大断面図。
【図７】同実施形態に係り、異物封止部材を示す断面図。
【図８】第３実施形態に係り、角度センサの一部を示す図４に準ずる拡大断面図。
【図９】同実施形態に係り、異物封止部材を示す断面図。
【図１０】第４実施形態に係り、角度センサの一部を示す図４に準ずる拡大断面図。
【図１１】同実施形態に係り、異物封止部材を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明における角度センサを具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に、この実施形態における角度センサ１と、それを取り付けたモータ２を正断面図により示す（以下、便宜上、図１の向きを正面図とする。）。モータ２は、略円盤形状の外観を有するモータハウジング１１と、モータハウジング１１に内包され、その内側中心にてベアリング１２，１３を介して回転可能に支持された回転軸１４と、モータハウジング１１の内側にて回転軸１４の外周上に固定されたモータロータ１５と、モータロータ１５の外周側にて、隙間５を介してモータハウジング１１の内側に固定されたモータステータ１６とを備える。モータステータ１６には、コイル１７が設けられる。
【００２１】
図１において、モータハウジング１１の下側には、角度センサ１を収容するための収容部１１ａが一体に形成される。この収容部１１ａは、回転軸１４及びベアリング１３を中心に略円環状の周壁から構成される。収容部１１ａの外周の一部には、外部と連通する連通孔１１ｂが形成される。
【００２２】
図１に示すように、モータ２の回転軸１４は、略円筒形状をなし、大径部１４ａ及び小径部１４ｂと、大径部１４ａと小径部１４ｂとの境目の段部１４ｃとを含む。大径部１４ａは、一方のベアリング１２に支持され、その外周にモータロータ１５が固定される。小径部１４ｂは、他方のベアリング１３に支持され、その先端部が収容部１１ａの底壁に形成された軸孔１１ｃから外部へ突出する。
【００２３】
図１に示すように、角度センサ１は、センサステータ６及びセンサロータ７を備える。センサロータ７は、モータハウジング１１の内側にて、回転軸１４の小径部１４ｂの外周に圧入され、リング状のストッパ８により固定される。また、センサステータ６は、モータハウジング１１の収容部１１ａの内側にて、回転軸１４を中心にしてセンサロータ７と対向するように配置され、モータハウジング１１の外側から複数のボルト９により固定される。収容部１１ａの底壁には、複数のボルト９を挿通させる複数の長孔１１ｄが形成される。この実施形態では、複数のボルト９と収容部１１ａとの間に、複数のボルト９を一体的に連結する略円環状をなす連結部材１０が介在する。
【００２４】
図２に、この実施形態の角度センサ１を構成するセンサロータ７を平面図により示す。図３に、この実施形態の角度センサ１を構成するセンサステータ６を平面図により示す。図１及び図２に示すように、センサロータ７は、円環平板状をなす樹脂製のロータ基板２１と、そのロータ基板２１の表面２１ａに配置された平面コイル２２と、ロータ基板２１の内周側に一体的に設けられ、センサロータ７を回転軸１４の外周に取り付けて固定するために回転軸１４と接触する略円環状をなす環状金属部材２３とを含む。
【００２５】
ロータ基板２１は、ＰＰＳ樹脂等により形成される。環状金属部材２３は、ＳＵＳ等により形成される。平面コイル２２は、インクジェット等を使用した印刷によりロータ基板２１の表面２１ａ上に形成され、その上に絶縁層が形成される。図２に示すように、環状金属部材２３は、その内周に一体に形成された１つの突起２３ａと、その外周に一体に形成された半径方へ突出する複数の凸部２３ｂとを含む。複数の凸部２３ｂは、等角度間隔に放射状に形成される。金属部材２３は、これら凸部２３ｂを含む外周部分にて、ロータ基板２１に対しインサート成形される。
【００２６】
そして、図１に示すように、センサロータ７は、そのロータ基板２１の表面２１ａ側がセンサステータ６の表面側と対向するように配置され、回転軸１４の小径部１４ｂの外周に取り付けられる。ここで、センサロータ７は、環状金属部材２３の内周が、回転軸１４の小径部１４ｂの外周に圧入されて段部１４ｃにて位置決めされた状態で、リング状のストッパ８により抜け止めされる。また、環状金属部材２３の突起２３ａは、小径部１４ｂに形成されたキー溝（図示略）に係合し、センサロータ７が回転軸１４に対して回り止めされる。このようにしてセンサロータ７が回転軸１４と一体回転可能に固定される。
【００２７】
図３に、この実施形態のセンサステータ６を平面図により示す。図１及び図３に示すように、センサステータ６は、樹脂により略円環平板状に形成され、表面３１ａに平面コイル３２が配置されたステータ基板３１と、ステータ基板３１の裏面に設けられた複数の固定用凸部３３と、ステータ基板３１の裏面側にて外周縁に沿って形成され、軸方向へ延びる外周リブ３４と、ステータ基板３１の中央部分に形成され、回転軸１４が貫通する貫通孔３１ｂと、ステータ基板３１の裏面側にて貫通孔３１ｂの内周縁に沿って形成され、軸方向へ延びる内周リブ３５と、ステータ基板３１から横方向（水平方向）を向いた一つのコネクタ部３６とを備える。外周リブ３４と複数の固定用凸部３３とは、連続して一体に形成される。図３に示すように、ステータ基板３１の表面３１ａに配置された平面コイル３２は、インクジェット等を使用した印刷により形成され、その上に絶縁層が形成される。
【００２８】
図１に示すように、各固定用凸部３３（図１には１つのみ図示した。）は、円柱形状をなし、この実施形態では、ステータ基板３１の裏面にてその外周に沿って等角度間隔に配置される。各固定用凸部３３には、ネジ穴３７ａを有する金属ブッシュ３７が設けられる。この金属ブッシュ３７は、固定用凸部３３に対してインサート成形される。金属ブッシュ３７は、センサステータ６をモータハウジング１１に固定するためにボルト９が締め付けられるようになっている。
【００２９】
図１に示すように、コネクタ部３６には、複数の金属製ターミナル３９がインサート成形される。各ターミナル３９は、直角に折れ曲がって形成され、第１の端部３９ａがコネクタ部３６の中に配置され、第２の端部３９ｂがステータ基板３１に配置される。ステータ基板３１に配置された各第２の端部３９ｂには、平面コイル３２を構成するコイル線が接続される。
【００３０】
図１に示すように、センサロータ７とセンサステータ６との間には隙間５が設けられることから、モータロータ１５の回転時には、回転軸１４の小径部１４ｂ及びベアリング１３の側から隙間５へ向かって空気の流れが生じる。この空気の流れにより、ベアリング１３等の側から隙間５へ向かって異物が侵入するおそれがある。隙間５へ異物が侵入すると、ロータ基板２１の表面２１ａ及びステータ基板３１の表面３１ａを傷付けるおそれがあり、平面コイル２２，３２を損傷させる懸念がある。そこで、この実施形態では、その隙間５に対する異物の侵入を阻むための異物封止部材４１が設けられる。
【００３１】
図４に、角度センサ１につき図１の鎖線円Ｓ１の中を拡大して断面図により示す。図４に示すように、異物封止部材４１は、弾性を有する材料により形成され、回転軸１４の周囲に配置されて隙間５の入口を閉鎖するようにセンサステータ６の内周リブ３５の近傍に取り付けられる。図５に、異物封止部材４１を断面図により示す。図５に示すように、異物封止部材４１は、シール材であるゴムにより円環リップ状に形成される。すなわち、異物封止部材４１は、略漏斗状に形成され、フランジ状の外周部４１ａから漏斗状に収束する内周部４１ｂへ向けて徐々に肉厚が減少するように形成される。外周部４１ａには、凸条４１ｃが形成される。この凸条４１ｃに対応して、図４に示すように、センサステータ６のステータ基板３１の内周縁には、周溝３１ｃが形成される。そして、異物封止部材４１は、この外周部４１ａの凸条４１ｃが、ステータ基板３１の周溝３１ｃに嵌合した状態で接着剤により固定される。図４に示す状態において、異物封止部材４１の外周部４１ａがセンサステータ６に固定され、内周部４１ｂが回転軸１４の小径部１４ｂの外周に設けられたストッパ８の外周に接触し、これによって隙間５の入口が閉鎖されている。
【００３２】
ここで、上記した角度センサ１の動作を簡単に説明する。モータ２の作動時に、角度センサ１には、所定の信号処理装置からセンサステータ６の平面コイル３２に対して所定の第１励磁信号が励磁され、同じく、平面コイル３２に位相の異なる所定の第２励磁信号が励磁される。これら励磁信号により、平面コイル３２に誘起電圧が発生し、回転軸１４と共に回転するセンサロータ７の平面コイル２２に誘起電流が流れ、誘起電圧が発生する。そして、そのセンサロータ７における誘起電圧が、出力信号としてセンサステータ６の平面コイル３２を介して出力される。信号処理装置では、その出力信号を第１励磁信号と比較することにより、ゼロクロス検出タイミングのずれから回転軸１４の回転角度を算出する。このように角度センサ１により、回転軸１の回転角度を検出することができる。
【００３３】
以上説明したこの実施形態の角度センサ１によれば、上記したようにモータ２の作動時において、回転軸１４の回転に伴い、回転軸１４の側からセンサロータ７とセンサステータ６との間の隙間５へ向かう空気の流れが生じる。しかし、隙間５の入口が異物封止部材４１により封鎖されるので、隙間５に対する異物の侵入が、異物封止部材４１により阻まれる。このため、センサロータ７とセンサステータ６との間の隙間５への異物の侵入を防止することができ、異物がロータ基板２１の表面２１ａやステータ基板３１の表面３１ａを傷付けることがなくなり、平面コイル２２，３２の異物による損傷を防止することができる。この結果、角度センサ１としてロバスト性を向上させることができる。
【００３４】
この実施形態によれば、異物封止部材４１が弾性を有するゴムより形成されるので、同部材４１の内周部４１ｂが接するストッパ８に合わせて変形が可能となる。また、異物封止部材４１が回転軸１４の周囲に配置されるので、回転軸１４の全周にわたって隙間５への異物の侵入が阻まれる。また、異物封止部材４１が、モータハウジング１１に固定されるセンサステータ６に取り付けられるので、回転軸１４が回転しても異物封止部材４１が安定的に保持される。このため、異物封止部材４１の効果を有効に発揮させるために、比較的簡易かつコンパクトに異物封止部材４１を設けることができる。
【００３５】
また、この実施形態では、異物封止部材４１がシール材であるゴムによりリップ状に形成されるので、構成が簡易となり、オイル等と共に異物の通過が規制される。このため、センサロータ７とセンサステータ６との間の隙間５への異物の侵入防止に加え、オイルの侵入も防止することができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明における角度センサを具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
なお、以下に説明する各実施形態において、第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００３８】
この実施形態では、異物封止部材４１及びそれに係る構成の点で第１実施形態と異なる。図６に、角度センサ１の一部を図４に準ずる拡大断面図により示す。図７に、異物封止部材４１を断面図により示す。図６及び図７に示すように、異物封止部材４１は、外周部４１ａに形成される凸条４１ｄが、センサステータ６のステータ基板３１の内周縁に形成された周溝３１ｄに差し込まれることで固定される。
【００３９】
従って、この実施形態では、凸条４１ｄを周溝３１ｄに差し込むだで異物封止部材４１が固定されるので、異物封止部材４１の取付作業を簡易なものにすることができる。この実施形態で、異物封止部材４１によるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと基本的に同じである。
【００４０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明における角度センサを具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
この実施形態では、異物封止部材４１及びそれに係る構成の点で前記各実施形態と異なる。図８に、角度センサ１の一部を図４に準ずる拡大断面図により示す。図９に、異物封止部材４１を断面図により示す。図８及び図９に示すように、異物封止部材４１は、その外周部４１ａに、断面Ｌ字形の金属リング４２が固定される。この金属リング４２は、外周部４１ａへの焼き付けにより固定される。そして、図８に示すように、異物封止部材４１は、金属リング４２の部分がセンサステータ６のステータ基板３１の内周縁に形成された周溝３１ｃに圧入されることで固定される。
【００４２】
従って、この実施形態では、金属リング４２を周溝３１ｃに差し込むだで異物封止部材４１が固定されるので、異物封止部材４１の取付作業を簡易なものにすることができる。この実施形態で、異物封止部材４１によるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと基本的に同じである。
【００４３】
＜第４実施形態＞
次に、本発明における角度センサを具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
この実施形態では、異物封止部材４５及びそれに係る構成の点で前記各実施形態と異なる。図１０に、角度センサ１の一部を図４に準ずる拡大断面図により示す。図１１に、異物封止部材４５を断面図により示す。図１０及び図１１に示すように、この実施形態では、異物封止部材４５は、ポリエステル又はアラミドなどのメッシュ材により円環リップ状に形成される。すなわち、異物封止部材４５は、略漏斗状に形成され、その外周部４５ａから内周部４５ｂへかけて収束するように形成される。外周部４５ａには、樹脂又はゴムよりなるベースリング４６が設けられる。そして、図１０に示すように、異物封止部材４５は、ベースリング４６の部分がセンサステータ６のステータ基板３１の内周縁に形成された周溝３１ｃに接着により固定される。
【００４５】
従って、この実施形態では、異物封止部材４５がメッシュ材によりリップ状に形成されるので、構成が簡易となり、オイルの通過が許容され、異物の通過が阻まれながら、オイルの通過が許容される。このため、センサロータ７とセンサステータ６との間の隙間５への異物の侵入を防止することができ、角度センサ１としてロバスト性を向上させることができる。併せて、潤滑に必要なオイルをモータロータ１５の側へ供給することができる。
【００４６】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成を適宜変更して実施することもできる。
【００４７】
例えば、前記第１〜第３の実施形態では、異物封止部材４１をゴムにより形成したが、弾性を有する材料であれば、金属や樹脂で形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
この発明は、モータやエンジンの回転角度の検出に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  角度センサ
５  隙間
６  センサステータ
７  センサロータ
１４  回転軸
２２  平面コイル
３２  平面コイル
４１  異物封止部材
４５  異物封止部材
【図１】
2013083502.tif 000003
【図２】
2013083502.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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