6861968 冗長系回転センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861968

(24)【登録日】2021年4月2日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】冗長系回転センサ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/20 110Z

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-30853(P2017-30853)

(22)【出願日】2017年2月22日

(65)【公開番号】特開2018-136202(P2018-136202A)

(43)【公開日】2018年8月30日

【審査請求日】2019年12月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147500

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 雅啓

(74)【代理人】

【識別番号】100166235

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179914

【弁理士】

【氏名又は名称】光永 和宏

(74)【代理人】

【識別番号】100179936

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 明日香

(72)【発明者】

【氏名】濱島 徹

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２５０８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４３８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１１８４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−４３１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１６１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１９３９５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００３４５４５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／２５２

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

Ｈ０２Ｋ １１／００−１１／４０、２４／００、

２９／００−２９／１４

Ｈ０２Ｐ ６／００−６／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

端栓部（５１）を有するコップ状のケース部（５ａ）と蓋部（５１Ａ）とからなるケース（５）の内側に設けられた第１，第２回転角検出部（６，７）と、
前記各回転角検出部（６，７）にそれぞれ設けられた第１，第２輪状ステータ（６１，７１）と、
前記各輪状ステータ（６１，７１）の内側にそれぞれ設けられたロータ（６２，７２）と、
前記ケース（５）内に設けられ第１凹凸部（６７）を有し前記第１輪状ステータ（６１）に嵌合された第１キャップ（６３）と、前記第１キャップ（６３）から離間して前記第１輪状ステータ（６１）に嵌合され第２凹凸部（６８）を有する第２キャップ（６４）と、前記第２凹凸部（６８）と嵌合する第３凹凸部（７７）を有し、前記第２輪状ステータ（７１）に嵌合する第３キャップ（７３）と、前記第３キャップ（７３）から離間して前記第２輪状ステータ（７１）に嵌合され、前記蓋部（５１Ａ）に当接する第４凹凸部（７８）を有する第４キャップ（７４）とを備え、前記ケース部（５ａ）と前記各キャップ（６３，６４，７３，７４）とを貫通し、前記各ロータ（６２，７２）と共に回転する回転軸（２）と、よりなり、前記各回転角検出部（６，７）が前記ケース部（５ａ）内に収容されている構成からなり、
前記各キャップ（６３，６４，７３，７４）は円筒状をなし、前記各キャップ（６３，６４，７３，７４）は複数の凸部（６７ａ，６８ａ，７７ａ，７８ａ）と複数の凹部（６７ｂ，６８ｂ，７７ｂ，７８ｂ）とを有し、
前記各凸部（６７ａ，６８ａ，７７ａ，７８ａ）と前記各凹部（６７ｂ，６８ｂ，７７ｂ，７８ｂ）との長手方向（Ｂ）は、前記回転軸（２）の軸方向（Ａ）と直交していることを特徴とする冗長系回転センサ。

【請求項2】

前記第１キャップ（６３）の第１凹凸部（６７）は、前記端栓部（５１）の裏面（５１ａ）に当接していることを特徴とする請求項１に記載の冗長系回転センサ。

【請求項3】

前記第１キャップ（６３）と前記第３キャップ（７３）とが同一形状であり、前記第２キャップ（６４）と前記第４キャップ（７４）とが同一形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の冗長系回転センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は冗長系回転センサに関し、特に、複数の回転角検出部を有し冗長構成を備える回転センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の冗長構成を備える回転センサの構造としては、例えば以下の特許文献１に記載された内容を図４として挙げることができる。すなわち、従来の冗長系回転センサ１では、回転軸２が共通である第１レゾルバ３と第２レゾルバ４とが直列に組み立てられて設けられた冗長構成を備えている。前記第１レゾルバ３の第１ケース３０には第１ステータ３１及び第１ロータ３２が収容され、前記第２レゾルバ４の第２ケース４０には第２ステータ４１及び第２ロータ４２が収容されている。そして、前記第１ケース３０と前記第２ケース４０とを、例えば接着や溶接等の公知の接続手段を用いて固定することで、前記第１レゾルバ３と前記第２レゾルバ４とが１つの冗長系回転センサ１を構成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２１６１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の前記冗長系回転センサ１では、前記冗長系回転センサ１を他の機器に取り付けるための取付部を設けるために、前記第１ケース３０又は前記第２ケース４０のいずれかの外側の形状を変えることが必要な場合があり、その場合には前記第１ケース３０と前記第２ケース４０とを別形状の部品として制作するために部品点数が増加する。また、前記第１ケース３０及び前記第２ケース４０そのものの加工誤差や、前記第１ケース３０及び前記第２ケース４０の組立誤差により前記冗長系回転センサ１の測定精度のばらつきが発生するという問題点があった。

【0005】

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、測定精度のばらつきを防止できる冗長系回転センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明の冗長系回転センサは、端栓部を有するコップ状のケース部と蓋部とからなるケースの内側に設けられた第１，第２回転角検出部と、前記各回転角検出部にそれぞれ設けられた第１，第２輪状ステータと、前記各輪状ステータの内側にそれぞれ設けられたロータと、前記ケース内に設けられ第１凹凸部を有し前記第１輪状ステータに嵌合された第１キャップと、前記第１キャップから離間して前記第１輪状ステータに嵌合され第２凹凸部を有する第２キャップと、前記第２凹凸部と嵌合する第３凹凸部を有し、前記第２輪状ステータに嵌合する第３キャップと、前記第３キャップから離間して前記第２輪状ステータに嵌合され、前記蓋部に当接する第４凹凸部を有する第４キャップとを備え、前記ケース部と前記各キャップとを貫通し、前記各ロータと共に回転する回転軸とよりなり、前記各回転角検出部が前記ケース部内に収容されている構成からなり、前記各キャップは円筒状をなし、前記各キャップは複数の凸部と複数の凹部とを有し、前記各凸部と前記各凹部との長手方向は、前記回転軸の軸方向と直交し、また、前記第１キャップの第１凹凸部は、前記端栓部の裏面に当接し、前記第１キャップと前記第３キャップとが同一形状であり、前記第２キャップと前記第４キャップとが同一形状である構成である。

【発明の効果】

【0007】

この発明の冗長系回転センサは、端栓部を有するコップ状のケース部と蓋部とからなるケースの内側に設けられた第１，第２回転角検出部と、前記各回転角検出部にそれぞれ設けられた第１，第２輪状ステータと、前記各輪状ステータの内側にそれぞれ設けられたロータと、前記ケース内に設けられ第１凹凸部を有し前記第１輪状ステータに嵌合された第１キャップと、前記第１キャップから離間して前記第１輪状ステータに嵌合され第２凹凸部を有する第２キャップと、前記第２凹凸部と嵌合する第３凹凸部を有し、前記第２輪状ステータに嵌合する第３キャップと、前記第３キャップから離間して前記第２輪状ステータに嵌合され、前記蓋部に当接する第４凹凸部を有する第４キャップとを備え、前記ケース部と前記各キャップとを貫通し、前記各ロータと共に回転する回転軸とよりなり、前記各回転角検出部が前記ケース部内に収容されている構成からなるので、測定精度のばらつきを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の実施の形態に係る冗長系回転センサの概略図である。

【図2】図１に示す冗長系回転センサの概略図である。

【図3】図２に示す第１レゾルバ及び第２レゾルバの分解図である。

【図4】従来の冗長系回転センサの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図３に基づいて説明する。なお、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は、この発明の実施の形態に係る冗長系回転センサ１０の概略図である。前記冗長系回転センサ１０は、金属製の円筒状のケース５と、前記ケース５の一方の底面を貫通して延びる回転軸２を備えており、前記回転軸２の回転角を測定し同一内容の一定の回転角を電気信号として出力する。

【0010】

図２は、前記冗長系回転センサ１０の縦断面図である。前記ケース５のコップ状のケース部５ａの内側には、前記回転軸２を共有し、冗長構成である第１レゾルバ６及び第２レゾルバ７が収容されている。前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７は例えばＶＲ形レゾルバ等の公知のレゾルバであって第１，第２回転角検出部を構成しており、図示しない配線を介して図示しない公知のレゾルバ−デジタル変換器に接続され、それぞれの回転角を電気信号として得ることができる。前記ケース５の前記第２レゾルバ７が設けられている側の端部には、前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７が収容された後に脱落することを防ぐために、他の部分に対して直径が細径に形成された溝状細径部５０を有する蓋部５１Ａが設けられている。前記ケース５の前記第１レゾルバ６が設けられている側の端部には、端栓部５１が形成されている。

【0011】

図３は、図２に示す前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７の分解図である。尚、図２の前記第１，第２レゾルバ６，７は、全く同一に構成されているため、図３の分解図では、前記第１，第２レゾルバ６，７の符号を一つの部品に共用して付して説明している。前記回転軸２の延びる方向を軸方向Ａとして図２及び図３を参照すると、前記第１レゾルバ６には、厚みを有する輪状の第１輪状ステータ６１と、前記第１輪状ステータ６１の軸方向Ａの一方の端部に嵌合された円筒状をなす第１キャップ６３と、前記第１輪状ステータ６１の軸方向Ａの他方の端部に嵌合された円筒状をなす第２キャップ６４と、前記第１輪状ステータ６１の内側に配置されて前記回転軸２と共に回転可能な第１ロータ６２とが設けられている。前記第１キャップ６３は、前記第１輪状ステータ６１の内径よりもわずかに小さな外径を有する第１突部６３０によって前記第１輪状ステータ６１に嵌合されている。また、前記第２キャップ６４は、前記第１輪状ステータ６１の内径よりもわずかに小さな外径を有する第２突部６４０によって前記第１輪状ステータ６１に嵌合されている。前記第１キャップ６３及び前記第２キャップ６４は、合成樹脂で形成されている。

【0012】

前記第１キャップ６３の、前記第１輪状ステータ６１に嵌合していない側の軸方向端面において、第１凹部６７ｂ及び第１凸部６７ａの長手方向Ｂが前記軸方向Ａと直交して平行に形成されることで第１凹凸部６７が設けられている。また、前記第２キャップ６４の前記第１輪状ステータ６１に嵌合していない側の軸方向端面において、第２凹部６８ｂ及び第２凸部６８ａの長手方向Ｂが前記軸方向Ａと直交して平行に形成されることで第２凹凸部６８が設けられている。前記第１凸部６７ａは、前記ケース５の端栓部５１の裏面５１ａに当接して当接部を構成している。

【0013】

前記第２レゾルバ７には、厚みを有する輪状の第２輪状ステータ７１と、前記第２輪状ステータ７１の軸方向の一方の端部に嵌合された円筒状をなす第３キャップ７３と、前記第２輪状ステータ７１の軸方向の他方の端部に嵌合された円筒状をなす第４キャップ７４と、前記第２輪状ステータ７１の内側に設けられ前記回転軸２と同軸に共に回転する第２ロータ７２とが設けられている。前記第２輪状ステータ７１は、前記第１輪状ステータ６１と同じ構成である。前記第３キャップ７３は、前記第１キャップ６３と同一形状であり、前記第２輪状ステータ７１の内径よりもわずかに小さな外径を有する第３突部７３０によって前記第２輪状ステータ７１に嵌合されている。また、前記第４キャップ７４は、前記第２キャップ６４と同一形状であり、前記第２輪状ステータ７１の内径よりもわずかに小さな外径を有する第４突部７４０によって前記第２輪状ステータ７１に嵌合されている。前記第３キャップ７３及び前記第４キャップ７４は、合成樹脂で形成されている。

【0014】

前記第３キャップ７３の前記第２輪状ステータ７１に嵌合していない側の軸方向端面において、第３凹部７７ｂ及び第３凸部７７ａの長手方向Ｂが前記軸方向Ａと直交して平行に形成されることで第３凹凸部７７が設けられている。また、前記第４キャップ７４の前記第２輪状ステータ７１に嵌合していない側の軸方向端面において、第４凹部７８ｂ及び第４凸部７８ａの長手方向Ｂが前記軸方向Ａと直交して平行に形成されることで第４凹凸部７８が設けられている。前記第２凹凸部６８と前記第３凹凸部７７とは嵌合可能に形成されており、前記第２凹凸部６８と前記第３凹凸部７７とが嵌合することで、前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とが前記第２キャップ６４及び前記第３キャップ７３を介して結合している。

【0015】

前記第４凹凸部７８の凸部である第４凸部７８ａは、前記蓋部５１Ａの前記溝状細径部５０の内面に当接して当接部を構成している。これにより、前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７が前記ケース５から脱落することがない。

【0016】

前記冗長系回転センサ１０を組み立てる場合には、前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７を組み立てた後、前記第２凹凸部６８と前記第３凹凸部７７とを嵌合することで前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とを結合する。そして、前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とに前記回転軸２を取り付け、前記蓋部５１Ａが設けられていない状態の前記ケース部５ａ内部に収容する。その後、前記蓋部５１Ａを設けて前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とを前記ケース５内に固定する。これにより、前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とを容易に結合することができるので工数を低減でき、前記冗長系回転センサ１０がコンパクトになり製品重量が低下する。また、前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とが１つの前記ケース部５ａに収容されるので、レゾルバごとにケースを設ける場合と比較してケースそのものの加工誤差やケースの組立誤差による測定精度のばらつきが防止でき、部品点数が少なくなる。

【0017】

また、前記第１キャップ６３と前記第２キャップ６４と前記第３キャップ７３と前記第４キャップ７４とが合成樹脂で形成されているので、金属製ケースを加工して前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とを結合する場合と比較して組立が容易であり、部品価格及び加工時間が低減される。

【0018】

このように、前記端栓部５１を有するコップ状の前記ケース部５ａと前記蓋部５１Ａとからなる前記ケース５の内側に設けられた前記第１，第２レゾルバ６，７と、前記各レゾルバ６，７にそれぞれ設けられた前記第１，第２輪状ステータ６１，７１と、前記各輪状ステータ６１，７１の内側にそれぞれ設けられた前記第１，第２ロータ６２，７２と、前記ケース５内に設けられ前記第１凹凸部６７を有し前記第１輪状ステータ６１に嵌合された前記第１キャップ６３と、前記第１キャップ６３から離間して前記第１輪状ステータ６１に嵌合され前記第２凹凸部６８を有する前記第２キャップ６４と、前記第２凹凸部６８と嵌合する前記第３凹凸部７７を有し、前記第２輪状ステータ７１に嵌合する前記第３キャップ７３と、前記第３キャップ７３から離間して前記第２輪状ステータ７１に嵌合され、前記蓋部５１Ａに当接する前記第４凹凸部７８を有する前記第４キャップ７４とを備え、前記ケース部５ａと前記各キャップ６３，６４，７３，７４とを貫通し、前記各ロータ６２，７２と共に回転する前記回転軸２とよりなり、前記各レゾルバ６，７が前記ケース部５ａ内に収容されている構成からなるので、加工誤差や組み立て誤差が少なくなり、測定精度のばらつきを防止できる。

【0019】

また、前記各キャップ６３，６４，７３，７４は円筒状をなし、前記各キャップ６３，６４，７３，７４は複数の凸部６７ａ，６８ａ，７７ａ，７８ａと複数の凹部６７ｂ，６８ｂ，７７ｂ，７８ｂとを有し、前記各凸部６７ａ，６８ａ，７７ａ，７８ａと前記各凹部６７ｂ，６８ｂ，７７ｂ，７８ｂとの前記長手方向Ｂは、前記回転軸２の前記軸方向Ａと直交しているので、容易に前記第１レゾルバ６と前記第２レゾルバ７とを結合させることができる。

【0020】

また、前記第１キャップ６３の前記第１凹凸部６７は、前記端栓部５１の前記裏面５１ａに当接しているので、前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７を前記ケース５内部に安定して収容することができる。

【0021】

また、第１キャップ６３と前記第３キャップ７３とが同一形状であり、前記第２キャップ６４と前記第４キャップ７４とが同一形状であるので、部品点数を少なくして製造コストを小さくすることができる。

【0022】

なお、この実施の形態では、前記冗長系回転センサ１０の前記ケース部５ａの内側には前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７の２つのレゾルバが収容されていたが、前記冗長系回転センサ１０は、３つ以上のレゾルバが前記ケース部５ａの内側に収容される構成であってもよい。

【0023】

また、この実施の形態では、前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７はＶＲ形レゾルバであったが、これ以外の任意の角度センサであってもよい。例えば、ブラシレスレゾルバ等の他の種類の回転角が無限のレゾルバであってもよいし、また、ＲＶＤＴ等のように回転角が有限の角度センサであってもよい。

【0024】

また、この実施の形態では、前記第１キャップ６３と前記第２キャップ６４と前記第３キャップ７３と前記第４キャップ７４とは合成樹脂で形成されていたが、例えば金属等で形成されていてもよい。

【0025】

また、この実施の形態では、前記回転軸２の前記軸方向Ａと直交する前記長手方向Ｂと平行に前記第１，第２，第３，第４凹部６７ｂ，６８ｂ，７７ｂ，７８ｂ及び前記第１，第２，第３，第４凸部６７ａ，６８ａ，７７ａ，７８ａが形成されることで前記第１，第２，第３，第４凹凸部６７，６８，７７，７８が形成されていたが、複数の穴状の凹部と複数のピン状の凸部とが形成されることで凹凸部が形成されていてもよい。

【0026】

なお、本発明の実施の形態における前記第１レゾルバ６及び前記第２レゾルバ７については、前記各輪状ステータ６１，７１に必要とされるステータ巻線等はここでは省略している。

【0027】

なお、本発明による冗長系回転センサの要旨としては、以下の通りである。すなわち、前記端栓部５１を有するコップ状の前記ケース部５ａと前記蓋部５１Ａとからなる前記ケース５の内側に設けられた前記第１，第２レゾルバ６，７と、前記各レゾルバ６，７にそれぞれ設けられた前記第１，第２輪状ステータ６１，７１と、前記各輪状ステータ６１，７１の内側にそれぞれ設けられた前記第１，第２ロータ６２，７２と、前記ケース５内に設けられ前記第１凹凸部６７を有し前記第１輪状ステータ６１に嵌合された前記第１キャップ６３と、前記第１キャップ６３から離間して前記第１輪状ステータ６１に嵌合され前記第２凹凸部６８を有する前記第２キャップ６４と、前記第２凹凸部６８と嵌合する前記第３凹凸部７７を有し、前記第２輪状ステータ７１に嵌合する前記第３キャップ７３と、前記第３キャップ７３から離間して前記第２輪状ステータ７１に嵌合され、前記蓋部５１Ａに当接する前記第４凹凸部７８を有する前記第４キャップ７４とを備え、前記ケース部５ａと前記各キャップ６３，６４，７３，７４とを貫通し、前記各ロータ６２，７２と共に回転する前記回転軸２とよりなり、前記各レゾルバ６，７が前記ケース部５ａ内に収容されている構成からなり、また、前記各キャップ６３，６４，７３，７４は円筒状をなし、前記各キャップ６３，６４，７３，７４は複数の凸部６７ａ，６８ａ，７７ａ，７８ａと複数の凹部６７ｂ，６８ｂ，７７ｂ，７８ｂとを有し、また、前記各凸部６７ａ，６８ａ，７７ａ，７８ａと前記各凹部６７ｂ，６８ｂ，７７ｂ，７８ｂとの前記長手方向Ｂは、前記回転軸２の前記軸方向Ａと直交し、また、前記第１キャップ６３の前記第１凹凸部６７は、前記端栓部５１の前記裏面５１ａに当接し、また、第１キャップ６３と前記第３キャップ７３とが同一形状であり、前記第２キャップ６４と前記第４キャップ７４とが同一形状であるように構成されている。

【産業上の利用可能性】

【0028】

本発明による冗長系回転センサは、端栓部を有するコップ状のケース部と蓋部とからなるケースの内側に設けられた第１，第２回転角検出部と、各回転角検出部にそれぞれ設けられた第１，第２輪状ステータと、各輪状ステータの内側にそれぞれ設けられたロータと、ケース５内に設けられ第１凹凸部を有し第１輪状ステータに嵌合された第１キャップと、第１キャップから離間して第１輪状ステータに嵌合され第２凹凸部を有する第２キャップと、第２凹凸部と嵌合する第３凹凸部を有し、第２輪状ステータに嵌合する第３キャップと、第３キャップから離間して第２輪状ステータに嵌合され、蓋部に当接する第４凹凸部を有する第４キャップとを備え、ケース部と各キャップとを貫通し、各ロータと共に回転する回転軸とよりなり、各回転角検出部がケース部内に収容されていることで、回転角検出部が他の回転角検出部と結合されるので、測定精度のばらつきを抑えることができる。

【符号の説明】

【0029】

２ 回転軸
５ａ ケース部
６ 第１レゾルバ（第１回転角検出部）
７ 第２レゾルバ（第２回転角検出部）
５１ 端栓部
５１ａ 裏面
５１Ａ 蓋部
６１ 第１輪状ステータ
６２ 第１ロータ（ロータ）
６３ 第１キャップ
６４ 第２キャップ
６７ 第１凹凸部
６７ａ 第１凸部（当接部）
６７ｂ 第１凹部
６８ 第２凹凸部
６８ａ 第２凸部
６８ｂ 第２凹部
７１ 第２輪状ステータ
７２ 第２ロータ（ロータ）
７３ 第３キャップ
７４ 第４キャップ
７７ 第３凹凸部
７７ａ 第３凸部
７７ｂ 第３凹部
７８ 第４凹凸部
７８ａ 第４凸部（当接部）
７８ｂ 第４凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】