旋转角检测器以及具备该旋转角检测器的马达驱动器

摘要

一种旋转角检测器(10)及具有该旋转角检测器的电动马达，能够抑制具有配合机构的旋转角检测器的配合松动，旋转部件(11)的安装孔(12)中安装有旋转轴(1)，具有用于将上述旋转轴的旋转运动传递到上述旋转部件的配合结构，该旋转部件具有用于将上述旋转轴的被压接部向上述安装孔的内侧面压接的凸状的压接部(16)，在上述内侧面(13)或者上述旋转轴上设有用于限制上述压接部的基端(16A)与上述旋转轴的被压接部之间的距离的突出部(17)，上述突出部在上述旋转部件的厚度方向整体延伸或者从上述旋转轴的插入方向的前端形成，上述旋转轴在插入方向前端侧设有不与上述压接部抵接的凹陷。

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测旋转轴的旋转角度的旋转角检测器以及具备该旋 转角检测器的马达驱动器。

背景技术

例如，作为汽车等车辆上所使用的空气调节装置的气流调节阀的驱动 源，已知有由电动马达驱动的马达驱动器。

该马达驱动器具有如图10(a)、图10(b)所示的上壳体101和下壳 体102，传递马达103的旋转的旋转轴(输出轴)104被上下壳体夹持。并 且，插嵌有旋转轴104并进行旋转轴104的角度检测的旋转角检测器的电 位器(potentiometer)105被安装在下壳体102上。

该电位器105具有旋转体107和非旋转体108，所述旋转体107具有安 装旋转轴104的插通部位的安装孔并设有电刷106，所述非旋转体108轴支 承旋转体107，并且设有与电刷106对置配置的电阻器基板。

该电位器105与旋转轴104不可能使电位器105的安装孔与旋转轴104 为完全相同的尺寸，通常存在尺寸差。此时，例如，在安装孔比旋转轴104 稍微大时，由此产生的配合松动(backlash)成为死区，旋转轴的角度检测 的精度下降。并且，安装孔比旋转轴104稍微小，将旋转轴104压入到安 装孔时，能够没有配合松动而提高检测精度，但是因压入而对电位计施加 负荷，成为产生裂纹以及变形的原因，耐久性下降。

为了解决这样的问题，例如，在专利文献1中，如图11所示，电位计 105的构成安装孔109的D剪切形状孔的平面部位上形成塑性变形的半球 突起(压接部)110。根据这样的结构，若旋转轴插入到安装孔中，则半球 突起塑性变形，如图10所示，旋转轴的插通部位的大致中央被固定安装到 安装孔中，并且不会对电位计施加大的负荷，能够使旋转体与旋转轴之间 的配合松动消除，并提高旋转轴的角度检测精度。

专利文献

专利文献1：日本特开2002-267439号公报

但是，在图11所示的旋转角检测器中，在旋转轴插入到安装孔的中途， 半球突起被旋转轴的插入方向前端侧压坏而塑性变形，因此，在通过半球 突起被固定安装的旋转轴的插通部位的大致中央存在成形旋转轴时的凹痕 (sink mark)的情况下，旋转轴被插入到安装孔后，半球突起和旋转轴之 间产生非常大的配合松动，存在旋转轴的角度检测精度下降的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制上述那样的配合松动的产生的旋转角检 测器以及带有该旋转角检测器的马达驱动器。

为了达成上述目的的本发明的权利要求1的旋转角检测器，在旋转部 件的安装孔中安装有旋转轴，并具有用于将上述旋转轴的旋转运动传递到 上述旋转部件的配合结构，其特征在于，

上述旋转部件具有用于将上述旋转轴的被压接部压接在上述安装孔的 内侧面的凸状的压接部，

在上述内侧面或者上述旋转轴上设置有用于限制上述压接部的基端与 上述旋转轴的被压接部之间的距离的突出部，

上述突出部在上述旋转部件的厚度方向整体延伸或者从上述旋转轴的 插入方向的前端开始形成，

上述旋转轴在插入方向前端侧设置有未与上述压接部抵接的凹陷。

本发明权利要求2所述的旋转角检测器，是在权利要求1所述的旋转 角检测器中，

上述旋转轴被形成为具有平面部的截面非圆形状，

上述安装孔的内侧面被形成为具有与上述平面部对置的平面部位的截 面非圆形状，

上述压接部与上述突出部被形成在上述平面部位上，

上述压接部比上述突出部高。

本发明权利要求3所述的旋转角检测器，是在权利要求2所述的旋转 角检测器中，

上述突出部隔着上述压接部形成多个。

本发明权利要求4所述的旋转角检测器，是在权利要求1所述的旋转 角检测器中，

上述旋转轴被形成为具有平面部的截面非圆形状，

上述安装孔的内侧面被形成为具有与上述平面部对置的平面部位的截 面非圆形状，

上述压接部被形成在上述平面部位，

上述突出部被形成在上述平面部，

上述压接部比上述突出部高。

本发明权利要求5所述的旋转角检测器，是在权利要求4所述的旋转 角检测器中，

上述突出部被形成在上述平面部上，以被与上述平面部对置而设置的 两个上述压接部夹着。

本发明权利要求6所述的旋转角检测器，是在权利要求1所述的旋转 角检测器中，

上述旋转轴被形成为具有平面部的截面非圆形状，

上述安装孔的内侧面被形成为具有与上述平面部对置的平面部位的截 面非圆形状，

上述压接部被形成在上述平面部位，

上述突出部被形成在上述平面部，

上述平面部位上形成有与上述突出部卡合的凹部，

上述凹部的深度比上述突出部的高度小。

本发明权利要求7所述的马达检测器，其特征在于，具备权利要求1-6 中任意一项所述的旋转角检测器。

发明的效果：

根据本发明，通过旋转轴在插入方向前端侧设置不与压接部抵接的凹 陷部，在旋转轴被安装到安装孔时为止，压接部不会压坏旋转轴，因此， 即使在通过压接部被固定安装的旋转轴的插通部位的大致中央存在成形时 的凹痕的情况下，也能够准确地将旋转轴固定安装在安装孔中，并能够抑 制配合松动的产生。

附图说明

图1表示本发明的第一实施例所涉及的旋转角检测器，(a)为主视图， (b)为(a)中的切断线A-A的截面图。

图2表示图1的旋转角检测器的安装孔中所安装的旋转轴，(a)为主 视图，(b)为a的仰视图。

图3是图2所涉及的旋转轴被安装在图1的旋转角检测器所具有的安 装孔中的局部截面图。

图4表示从图3的切断线B-B观察的旋转轴与安装孔的配合结构。

图5表示本发明的第2实施例所涉及的旋转轴与安装孔之间的配合结 构。

图6表示第2实施例所涉及的旋转轴，(a)为旋转轴的主视图，(b) 为(a)的仰视图。

图7表示本发明的第3实施例所涉及的旋转轴与安装孔之间的配合结 构。

图8表示第3实施例所涉及的旋转轴，(a)为旋转轴的主视图，(b) 为(a)的仰视图。

图9(a)是本发明的马达驱动器的除去上壳后的完成品的俯视图，(b) 是(a)的切断线的C-C的截面图。

图10(a)是以往的马达驱动器的除去上壳后的完成品的俯视图，(b) 是(a)的切断线的D-D的截面图。

图11表示以往的旋转角检测器的立体图

具体实施方式

下面，对本发明的旋转角检测器的实施例进行说明。

(第1实施例)

图1表示本发明的实施例所涉及的旋转角检测器10。图2表示在图1 的旋转角检测器10上所具有的安装孔中所安装旋转轴1。图3表示旋转轴 1被安装在旋转角检测器10的安装孔12中的状态的截面图。图4是表示从 图3的切断线B-B所观察的旋转轴与安装孔的配合结构。

本例的旋转轴1具有截面为非圆形状的插通部位1A，插通部位1A的 截面为大致D形状。该插通部位1A的外形如图2所示，具有曲面部1B和 平面部1C。

本例的旋转角检测器10由电位计构成，具有塑性材料的树脂制的旋转 部件11和轴支承旋转部件11的非旋转部件18。旋转部件11具有旋转轴1 的插通部位1A所插通的安装孔12。该旋转角检测器10具有如下以下配合 结构，在旋转部件11的安装孔12中安装有旋转轴1，将旋转轴1的旋转动 作传递到旋转部件11上。

旋转部件11上设有电刷19。另一方面，非旋转部件18上设有滑动连 接在电刷19上的未图示的电阻器基板。

电刷19和电阻器基板成为，作为通过旋转部件11的旋转检测旋转轴1 的旋转角的检测单元起作用，能够检测与旋转轴1的旋转角对应的电压信 号。

本例的旋转部件11的安装孔12的内侧面13，如图1所示，截面形成 为非圆形状(截面为D字形状)，并具有平面部位14和曲面部位15。该安 装孔12比插通部位1A的外形稍大地形成，以使旋转轴1的插通部位1A 插入。

该旋转部件11具有将压接旋转轴1的平面部1C(后述的被压接部) 向安装孔12的内侧面13上压接的凸状的压接部16。本例的压接部16在安 装孔12的平面部位14上两个并排地设置成尖头状，且被形成在沿旋转部 件11的厚度方向整体延伸的突条上。该压接部16与旋转部件11的平面部 位14一体且形成为相同的高度。

并且，安装孔12的平面部位14具有突出部17。该突出部17被形成在 沿旋转部件11的厚度方向整体延伸的突条上，且隔着压接部16而在平面 部位14的两端各设置一个。这两个突出部17与旋转部件11的平面部位14 一体且形成为相同的高度，前端被形成为平面状，相比压接部16难以塑性 变形地形成。

本例的压接部16与突出部17如上所述地被形成在安装孔12的内侧面 13的平面部位14上，且压接部16比突出部17高。

该突出部17在将旋转轴1安装到安装孔12的中途，限制压接部的基 端16A与旋转轴1的被压接部(与压接部16抵接的平面部1C)之间的距 离。

并且，旋转轴1如图2所示，在平面部1C的插入方向前端侧上设有未 与压接部抵接的凹陷1D。该凹陷1D优选为前端变窄的锥形状。

本例的旋转轴1的插通部位1A的外形与安装孔12的内侧面13具有一 些间隙。具体而言，如图4所示，安装孔12的平面部位14与旋转轴1的 平面部1C对置配置，安装孔12的曲面部位15与旋转轴1的曲面部1B对 置配置，若曲面部位15的上端与压接部的前端16B(塑性变形前)之间的 高度为L1，曲面部位15的上端与突出部17的上面之间的高度为L3，曲面 部1B的上端与平面部1C之间的高度为L2，则有如下关系，L1＜L2＜L3。

在这样形成的状态下，若将旋转轴1安装在安装孔12中，则压接部的 前端16B因旋转轴1的平面部1C而塑性变形，旋转轴1的平面部1C被压 接在压接部16，旋转轴1在插通部位1A的大致中央被安装配合在安装孔 12中(参照图3)。

若如以往例那样将旋转轴插入到安装孔中，则压接部被旋转轴的插入 方向前端侧压坏而塑性变形。因此，在由压接部固定安装的旋转轴的插通 部位的大致中央，存在成形旋转轴时的凹痕的情况下，旋转轴的角度检测 精度下降。

但是，在本例中，旋转轴在平面部的插入方向前端侧，设有未抵接压 接部的凹陷。因此，旋转轴被固定安装在安装孔之前，压接部不会压坏旋 转轴，因此，即使在由压接部固定安装的旋转轴的插通部位的大致中央存 在成形旋转轴时的凹痕，也能够将旋转轴准确地固定安装到安装孔中，能 够抑制配合松动的产生。

并且，在将旋转轴插入到安装孔的中途，即使旋转轴相对安装孔倾斜 时，由于安装孔的内侧面上设置沿旋转部件的厚度方向整体延伸的突出部， 因此，旋转轴相对于安装孔很快变为垂直，能够在旋转轴相对安装孔没有 倾斜的状态下将旋转轴安装到安装孔中，因此，旋转轴能够使按压部的压 坏相对旋转轴的插入方向均匀化，能够提高旋转轴与安装孔的轴垂直度。

并且，本例的突出部和压接部被形成在平面部位，压接部比突出部形 成得高，突出部隔着压接部被形成多个，旋转轴向左右旋转时，旋转轴的 平面部与突出部抵接，因此，旋转轴不会过度地压坏压接部。

另外，在本例中，虽然隔着压接部形成突出部，但是，例如，突出部 以隔着压接部的方式在平面部位的大致中央设置一个也可以，或者，也可 以在平面部位的端部设置一个。该情况下的突出部与形成多个的情况相比， 能够将安装孔的内侧面的形状简约化，能够降低制造成本。

(第2实施例)

图5表示涉及第2实施例的旋转轴1G与安装孔12之间的配合构造。 图6表示涉及第2实施例的旋转轴1G，(a)表示旋转轴的主视图，(b)表 示(a)的仰视图。

在本实施方式中，与第1实施例的不同点在于，在第1实施例中，突 出部17与压接部16被设置在平面部位14上，在本例中，水平部位14仅 设有压接部16，在与其相对置的平面部1C上设置有突出部17A。

具体而言，突出部17A以被与平面部1C对置而设置的两个压接部16 夹着的方式在旋转轴1G的平面部1C的大致中央与旋转轴1G一体地形成 一个，且具有平面状的前端部，压接部16被形成在平面部位14上，并且 形成得比旋转轴1G的平面部1C上所设置的突出部17A高。

该突出部17A在将旋转轴1G安装到安装孔12的中途，限制压接部的 基端16A与旋转轴1G的被压接部(与压接部16抵接的平面部1C)之间 的距离。

并且，旋转轴1G，如图6所示，在平面部1C的插入方向前端侧设有 不与压接部抵接的凹陷1E。该凹陷1E优选为前端狭窄的锥形形状。

本例的旋转轴1G的外形与安装孔12的内侧面13具有少许间隙。具体 而言，如图5所示，安装孔12的平面部位14与旋转轴1G的平面部1C对 置配置，安装孔12的曲面部位15与旋转轴1G的曲面部1B对置配置，若 设曲面部位15的上端与平面部位14的压接部的前端16B(塑性变形前) 之间的高度为L4，曲面部位15的上端与压接部的基端16A之间的高度为 L7，曲面部1B的上端与平面部1C之间的高度为L5，曲面部1B的上端与 突出部17A的前端之间的高度为L6，则具有L4＜L5＜L6＜L7的关系。

在这样形成的状态下，若将旋转轴1G安装在安装孔12中，则压接部 的前端16B在旋转轴1G的平面部1C的作用下塑性变形，旋转轴1G的平 面部1C被压接在压接部16，旋转轴1G在插通部位1A的大致中央被安装 配合到安装孔12中。

在本实施例中，也是通过旋转轴在平面部的插入方向前端侧设置不与 压接部抵接的凹陷，在旋转轴固定安装到安装孔之前压接部不会被旋转轴 压坏，因此，即使在通过压接部固定安装的旋转轴的插通部位的大致中央 具有成形旋转轴时的凹痕时，也能够将旋转轴可靠地固定安装到安装孔中， 能够抑制配合松动的产生。

并且，在将旋转轴插入到安装孔的中途，即使旋转轴相对安装孔倾斜 时，由于在旋转轴上设置从旋转轴的插入方向的前端开始形成的突出部， 因此，旋转轴相对于安装孔很快变为垂直，在旋转轴相对安装孔没有倾斜 的状态下将旋转轴安装到安装孔中，因此，旋转轴能够使将按压部的压坏 相对旋转轴的插入方向均匀化，能够提高旋转轴与安装孔的轴垂直度。

上述的突出部可以设在旋转轴的平面部的两侧，压接部可以由对置的 突出部夹着而形成。即使这样的形状，也能够具有与上述相同的效果，并 且，在旋转轴向左右旋转时，能够可靠地防止旋转轴的平面部压坏压接部。

(第3实施例)

图7表示本发明的第3实施例所涉及的旋转轴1H与安装孔12之间的 配合结构。图8表示第3实施例所涉及的旋转轴1H，(a)为旋转轴的主视 图，(b)为(a)的仰视图。

在本实施方式中，与第2实施例的不同点在于，在平面部1C上设置的 突出部17B进一步突出，在平面部位14上形成有与该突出部17B卡合的 凹部14A。

具体而言，凹部14A的内形与突出部17B的外形大致相同地形成，并 且凹部14A的深度形成得比突出部17B的高度小。

该突出部17B在将旋转轴1H安装到安装孔12的中途，限制压接部的 基端16A与旋转轴1H的被压接部(与压接部16抵接的平面部1C)之间 的距离。

本例的旋转轴1H的外形与安装孔12的内侧面13具有少许的间隙。具 体而言，如图7所示，安装孔12的平面部位14与旋转轴1H的平面部1C 对置配置，安装孔12的曲面部位15与旋转轴1H的曲面部1B对置配置， 若设曲面部15的上端与平面部位14的压接部的前端16B(塑性变形前) 之间的高度为L8，曲面部位15的上端与压接部的基端16A之间的高度为 L10，曲面部位15的上端与凹部14A的内底之间的高度为L12，曲面部1B 的上端与平面部1C之间的高度为L9，曲面部1B的上端与突出部17B的 前端之间的高度为L11，则L8＜L9＜L10＜L11＜L12的关系成立。

并且，凹部14A的深度形成得比突出部17B的高度小，因此 (L12-L10)＜(L11-L9)的关系成立。

在这样形成的状态下，若将旋转轴1H安装到安装孔12中，则压接部 的前端16B在旋转轴1H的平面部1C的作用下塑性变形，旋转轴1H的平 面部1C被压接部16压接，旋转轴1H在插通部位1A的大致中央被安装配 合到安装孔12中。

本实施例具有与第2实施例相同的效果，通过突出部与凹部卡合，旋 转轴能够容易地插入到安装孔中，并且，旋转轴被插入到安装孔中之后， 能够进一步可靠地抑制旋转轴向左右方向旋转时旋转部件与旋转轴之间产 生的配合松动。

接着，对上述实施例的旋转角检测器10的安装例进行说明。例如，图 9表示具备该旋转角检测器10的马达驱动器21。该马达驱动器21用于汽 车等车辆上所使用的空气调节装置的气流调节阀的驱动源等，具备：构成 机架(罩体)的上下壳体；配置在机架内的马达24；与马达24的轴连结的 减速齿轮；与减速齿轮连结而旋转的旋转轴(输出轴)1；以及安装在输出 轴1上用于检测旋转轴1的旋转角的旋转角检测器10。

机架被形成为上壳体22与下壳体23的开口端部相互配合而具有预定 的内部空间的箱状。

马达24被配置在机架内。马达24的轴上固定安装有蜗轮24A，在蜗 轮24A上连接有减速齿轮。

本例的减速齿轮具有第一中间齿轮25和第二中间齿轮26，第一中间齿 轮25与蜗轮24A连结，第二中间齿轮26与第一中间齿轮25连结。

旋转轴1具有在外周具有槽的法兰状的输出齿轮28，输出齿轮28与第 二中间齿轮26连结。

旋转轴1的上端形成为筒状，从被设在上壳体22的顶板上的引导孔突 出而被旋转支承，未图示的空气调节装置的气流调节阀的轴被卡止在筒状 的内周上。

旋转轴1的下端与旋转轴1的上端位于同轴上，并且旋转轴1的下端 被插入到与下壳体23的内底面一体设置的轴承上并被旋转支承。

在本例的马达驱动器21中，下壳体23具有在内侧由相同高度的立起 肋构成的立起部27。电压计的非旋转部件18被该立起部27支承。

通过上述的构成，马达的轴的旋转经由蜗轮、减速齿轮、旋转轴(输 出齿轮)而传递到空气调节装置的气流调节阀的轴上。