JP4701337B2

JP4701337B2 - 複速レゾルバ

Info

Publication number: JP4701337B2
Application number: JP2006102083A
Authority: JP
Inventors: 尚史三村; 康晴寺田; 亨高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp; Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: JP2007278728A

Description

本発明は、複速レゾルバに関し、特に、遊星ギアを用いて減速機構を構成することにより、大きい減速比を得ると共に小型化を達成するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の複速レゾルバとしては後述の特許文献１に示される構成を、図３及び図４に示す。
従来においては、回転軸と、この回転軸の回転を減速させた減速軸に、取り付けられた軸の１回転中の回転角を検出可能なレゾルバを配置することによって、回転軸の回転角を複数の回転、例えば数百回転にわたって検出することができるアブソリュートリラクタンス型レゾルバが知られている。図３は、３つのリラクタンス型レゾルバを同心軸上に配置したアブソリュートエンコーダの一例を示す軸方向断面図であり、図４はそのＩ−Ｉ断面図である。ステータ１、２、３とロータ４、５、６から成る３つのレゾルバは同心軸上に配置され、巻線用のスペーサの確保とレゾルバ間の磁気干渉を避けるためにアルミダイキャスト又は、樹脂製のスペーサ７、８、９により間隔を置いて配置されている。入力軸１０は軸受け１１、１２を介してケーシング１３、１４に支持されている。非磁性体の歯車１５とロータ４が入力軸１０に嵌着されている。前記入力軸１０に対して並設された軸１６は図示されない軸受けを介してケーシング１３とケーシング１４に支持されている。非磁性体の歯車１７と非磁性体の歯車１８、１９が軸１６に嵌着されている。

非磁性体の歯車２０とロータ５は軸受け２１を介して入力軸１０に取付けられている。非磁性体の歯車２２とロータ６は軸受け２３を介して入力軸１０に取付けられている。歯車１５と歯車１７、歯車１８と歯車２０、歯車１９と歯車２２のかみ合いによって減速歯車機構が構成されている。歯車２０とロータ５、歯車２２とロータ６は接着されており、前記減速歯車機構により、入力軸１０が２４回転するとロータ５が１回転し、入力軸１０が２５回転するとロータ６が１回転するように構成されている。

図４に示すように、ステータ２とロータ５はどれも薄板の磁性材料を打ち抜き、積層したものからできており、ロータ５は円筒形状を成し、かつ回転中心に対して偏心して回るように構成されている。ステータ２には４つの極歯３０から３３を有しており、これらの極歯３０から３３には４つの巻線３４から３７が巻装され、ロータ４、５、６の回転により、ロータ４、５、６とステータ１、２、３の極歯３０から３３とのエアーギャップの変化によって磁気抵抗が変化する。

この変化を各巻線のインダクタンスの変化により検出し、入力軸１０の２５回転までをアブソリュート位置が検出できる。また、ステータ１、３とロータ４、６から成る２つのレゾルバもステータ２、ロータ５と同様の構造をしており、それぞれ入力軸１回転と２４回転をアブソリュートの位置が検出でき、これらの３つのレゾルバによる３つのアブソリュートの位置検出値をさらに数値処理することで入力軸１０の６００回転を高精度に位置検出することができる。
また、他の複速センサとしては、特許文献２の差動遊星型複速センサがあり、その構成においては、差動遊星歯車部を介してケースの両端に一対の回転検出センサが設けられている。
また、他の複速センサとしては、特許文献３の多回転型アブソリュートエンコーダがあり、ケースの中央に減速部を設け、この減速部の両側に一対のエンコーダを配設して複速を構成している。
さらに、遊星歯車を用いた回転検出機構としては、特許文献４の構成を挙げることができ、遊星歯車を用いた減速機構を介して反射面４ａと非反射面４ｂを有する回転検出部を回転させて回転検出を行っている。

特開平１０−１４６０３３号公報特開平９−２１１０１５号公報特開平１１−１３２７９２号公報特開２０００−１９５８９号公報

従来の複速レゾルバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の特許文献１の構成の場合、複速のレゾルバを得るためには、回転軸を複数設け、減速用のギアを多数設けなくてはならず、構造が複雑で、小型化が困難であり、軸方向の全長を短くすることが難しく、扁平型の構造を得ることが、困難であった。
また、各レゾルバ間の磁気的な遮断を行うためのスペーサ等を必要とし、構造の簡略化及び小型化への障害となっていた。
また、前述の特許文献２及び３の構成においては、何れもケースの両端位置にセンサを取付けて複速センサとしているため、各複速センサが軸方向に重なることになり、小型化及び軸方向の長さを短くすることが困難であった。
さらに、前述の特許文献４の構成においては、減速機構を介して反射面と非反射面を有する回転検出部を用いて回転検出を行っていたため、複速とするためには、軸方向に重ねて回転検出部を設けることになり、小型化及び軸方向の長さを短くすることは困難であった。

本発明による複速レゾルバ構造は、ケーシングのフランジ体に設けられた第１軸受により回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に設けられ前記ケーシング側に固定された輪状ステータの第１ステータ巻線と対応して第１レゾルバを形成するための第１輪状ロータと、前記回転軸と噛合して遊星回転する複数の遊星ギアと、前記ケーシング側に第２軸受を介して回転自在に設けられ前記遊星ギアと噛合すると共に第２輪状ロータを有する回転部材と、前記ケーシング側に固定して設けられ前記第２輪状ロータと対応して第２レゾルバを形成するため前記輪状ステータに設けられた第２ステータ巻線とを備え、前記第１、第２ステータ巻線は、共通の前記輪状ステータに設けられ、前記第２レゾルバの第２輪状ロータは前記遊星ギアを介し前記第１輪状ロータよりも減速回転するようにした複速レゾルバにおいて、前記輪状ステータは、軸方向に沿って貫通し円周方向に沿って延設された複数の第１、第２長孔を有し、前記第１長孔に設けたネジにより前記ベアリングホルダが接続され、前記第２長孔に設けたネジにより前記フランジ片が接続されている構成であり、また、前記ケーシングのフランジ体には前記フランジ体と一体のフランジ片が設けられ、前記フランジ片は前記輪状ステータの一面に接続され、前記フランジ片の外側に位置する前記回転部材の内面には前記第２輪状ロータが設けられ、前記輪状ステータの他面には前記遊星ギアを支持するギア支持部材をギア用軸受を介して支持するベアリングホルダが接続されている構成であり、また、前記輪状ステータ及び各輪状ロータは前記ケーシングの半径方向に沿って配設されている構成であり、また、前記輪状ステータ及び各輪状ロータは、前記回転軸の軸方向において、前記フランジ体と遊星ギアとの間に位置している構成であり、また、前記フランジ片の内面側には前記第１ステータ巻線が配設され、前記フランジ片の外面側には前記第２ステータ巻線が配設されている構成である。

本発明による複速レゾルバ構造は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、図１及び図２の構成の場合には、多回転を検出する側のｎｘ型の第２レゾルバは、複数の遊星ギアを介して減速回転されているため、従来構成に比較すると軸は１本のみで、ギアの数も少なく、かつ大きい減速比を得ることができ、減速レゾルバの全体形状の小型化に寄与できる。
また、図１の構成の場合には、特に、遊星ギアと噛合する回転部材の内面にｎｘ型の第２レゾルバの第２輪状ロータを設けていると共に、輪状固定板に貫通させて輪状ステータを設けているため、第１、第２レゾルバをケーシングの半径方向に沿って直線配置することができ、従来構成と比較すると軸方向の全長を短くすることができ、扁平化、小型化、低コスト化によって自動車、ロボット等への搭載性が向上する。また、各ステータ巻線に対して輪状ステータが共通であるため、組立てが容易である。また、輪状ステータに複数の長孔が形成されているため。第１、第２レゾルバ間の磁気干渉を減少させることができる。

本発明は、遊星ギアを用いて大きい減速比を得ることにより、構造が簡単で、かつ、小型化することである。

以下、図面と共に本発明による複速レゾルバ構造の好適な実施の形態について説明する。
従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号５０で示されるものは、突出するフランジ片７２を有するフランジ体１３及び後部ケーシング１４とからなるケーシングであり、このケーシング５０には第１、第２軸受１１、１２が設けられている。

前記第１軸受１１はダブル軸受で構成され、この第１軸受１１には回転軸１０が回転自在に設けられている。
前記回転軸１０の周囲には、第１輪状ロータ４及び回転軸ギア１５が設けられており、前記フランジ体１３に一体に固定されたフランジ片７２は、前記回転軸１０と後述の回転部材６０の他端６０ｂとの間に位置している。すなわち、前記回転部材６０の他端６０ｂはフランジ片７２の外側に位置している。前記フランジ片７２には、多数の第１、第２磁極１Ａ、１Ｂを有する輪状ステータ１の一面が接続されている。

前記フランジ片７２の内面７２ａ側には、前記第１輪状ロータ４に対応して第１ステータ巻線７５が輪状ステータ１第１磁極１Ａに設けられており、この第１ステータ巻線７５と第１輪状ロータ４によって１ｘ（ｘは軸倍角）、すなわち、回転軸１０の１回転の角度を検出する第１レゾルバ７３を構成している。

前記後部ケーシング１４の後部位置には、前記第２軸受１２を介してほぼカップ型をなす回転部材６０の一端６０ａが回転自在に設けられ、この回転部材６０の他端６０ｂは前記後部ケーシング１４の内面１４ａ近傍に沿ってフランジ体１３側へ延設されている。
前記回転部材６０の段部６０ｅの内面には内面ギア６１が設けられていると共に、前記他端６０ｂの内面６０ｆには、第２輪状ロータ５が設けられている。

前記フランジ片７２の外面７２ｂ側には、第２ステータ巻線７５ａが、前記第２輪状ロータ５に対応して前記輪状ステータ１の第２磁極１Ｂに設けられ、この第２ステータ巻線７５ａと第２輪状ロータ５とによって回転軸１０の多回転検出を行うためのｎｘ型の第２レゾルバ７４を構成している。
前記輪状ステータ１及び各輪状ロータ４、５は、回転軸１０の軸方向には同一位置で、かつ、ケーシング１の半径方向に沿って重ねて一直線状に配設されている。また、前記輪状ステータ１及び各輪状ロータ４、５は、回転軸１０の軸方向において、前記フランジ体１３と遊星ギア７０との間に配設されている。
また、前記輪状ステータ１の他面にはベアリングホルダ７２ｃが接続され、このベアリングホルダ７２ｃに一対のギア用軸受８０を有するギア支持部材７１が設けられている。

前記回転軸１０と回転部材６０との半径方向における間の前記ギア支持部材７１には、前記回転軸ギア１５と内面ギア６１に噛合する遊星ギア７０が配設され、この遊星ギア７０を一対の前記ギア用軸受８０、８０を介して回転自在に支持する枠状のギア支持部材７１は前記フランジ片７２と回転軸１０の外周との間で移動できるように取付けられていることにより、図面には１個しか示していないが、例えば３個からなる周知のスター型遊星ギアが構成されている。

前記輪状ステータ１は、図２に示されているように、その軸方向に沿って貫通し、その円周方向に沿って配設された各々複数の第１、第２長孔１ａ、１ｂが所定角度間隔で形成され、この第１、第２長孔１ａ、１ｂは交互に配設されている。
前記各第１長孔１ａに設けられたネジ１ｃは前記各ベアリングホルダ７２ｃに螺入してこの各ベアリングホルダ７２ｃが前記輪状ステータ１の他面に取付けられている。
前記各第２長孔１ｂに設けられたネジ（図示せず）は前記各フランジ片７２に螺入することによりこの各フランジ片７２が前記輪状ステータ１の一面に取付けられている。

従って、前記各フランジ片７２と各ベアリングホルダ７２ｃとは、前記輪状ステータ１の円周に対して交互に配設され、各フランジ片７２と各ベアリングホルダ７２ｃは、輪状ステータ１に対して間欠的に、かつ、円周配置されている。
尚、前記各長孔１ａ、１ｂは、ネジ１ｃによって輪状ステータ１の両面にフランジ片７２とベアリングホルダ７２ｃを接続するだけではなく、各ステータ巻線７５、７５ａ間の磁気的な干渉を少なくする効果も有している。

前述の構成において、回転軸１０がロボット又は自動車等の回転体の回転によって回転すると、この回転軸１０の１回転内の回転角度は第１レゾルバ７３で検出され、この回転軸１０の回転に連動して１／ｎの減速比で減速回転する遊星ギア７０により輪状の回転部材６０がさらに減速して回転し、第２輪状ロータ５（多回転が検出できるようにその周知のギャップバーミアンスが変化するように形成されている）の回転によって第２レゾルバ７４により回転軸１０の多回転が検出される。

本発明は、レゾルバの代わりに発光素子と受光素子を用いた回転符号板によって回転検出する構造に適用可能である。

本発明による複速レゾルバ構造の第１の形態を示す半断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。従来の複速レゾルバ構造を示す縦断面図である。図３のＩ−Ｉ断面図である。

１輪状ステータ
１ａ、１ｂ第１、第２長孔
１ｃネジ
４第１輪状ロータ
５第２輪状ロータ
１０回転軸
１１第１軸受
１２第２軸受
１３フランジ体
１４後部ケーシング
１５回転軸ギア
５０ケーシング
６０回転部材
６０ａ一端
６０ｂ他端
６１内面ギア
７０遊星ギア
７１ギア支持部材
７２フランジ片
７２ｃベアリングホルダ
７３第１レゾルバ
７４第２レゾルバ
７５第１ステータ巻線
７５ａ第２ステータ巻線
８０ギア用軸受

Claims

ケーシング(50)のフランジ体(13)に設けられた第１軸受(11)により回転自在に支持された回転軸(10)と、前記回転軸(10)に設けられ前記ケーシング(50)側に固定された輪状ステータ(1)の第１ステータ巻線(75)と対応して第１レゾルバ(73)を形成するための第１輪状ロータ(4)と、前記回転軸(10)と噛合して遊星回転する複数の遊星ギア(70)と、前記ケーシング(50)側に第２軸受(12)を介して回転自在に設けられ前記遊星ギア(70)と噛合すると共に第２輪状ロータ(5)を有する回転部材(60)と、前記ケーシング(50)側に固定して設けられ前記第２輪状ロータ(5)と対応して第２レゾルバ(74)を形成するため前記輪状ステータ(1)に設けられた第２ステータ巻線(75a)とを備え、
前記第１、第２ステータ巻線(75,75a)は、共通の前記輪状ステータ(1)に設けられ、前記第２レゾルバ(74)の第２輪状ロータ(5)は前記遊星ギア(70)を介し前記第１輪状ロータ(4)よりも減速回転するように構成した複速レゾルバにおいて、前記輪状ステータ(1)は、軸方向に沿って貫通し円周方向に沿って延設された複数の第１、第２長孔(1a,1b)を有し、前記第１長孔(1a)に設けたネジ(1c)により前記ベアリングホルダ(72c)が接続され、前記第２長孔(1b)に設けたネジにより前記フランジ片(72)が接続されていることを特徴とする複速レゾルバ。
前記ケーシング(50)のフランジ体(13)には前記フランジ体(13)と一体のフランジ片(72)が設けられ、前記フランジ片(72)は前記輪状ステータ(1)の一面に接続され、前記フランジ片(72)の外側に位置する前記回転部材(60)の内面(60f)には前記第２輪状ロータ(5)が設けられ、前記輪状ステータ(1)の他面には前記遊星ギア(70)を支持するギア支持部材(71)をギア用軸受(80)を介して支持するベアリングホルダ(72c)が接続されていることを特徴とする請求項１記載の複速レゾルバ。
前記輪状ステータ(1)及び各輪状ロータ(4,5)は前記ケーシング(50)の半径方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の複速レゾルバ。
前記輪状ステータ(1)及び各輪状ロータ(4,5)は、前記回転軸(10)の軸方向において、前記フランジ体(13)と遊星ギア(70)との間に位置していることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の複速レゾルバ。
前記フランジ片(72)の内面(72a)側には前記第１ステータ巻線(75)が配設され、前記フランジ片(72)の外面(72b)側には前記第２ステータ巻線(75a)が配設されていることを特徴とする請求項１記載の複速レゾルバ。