JP2004092590A - Opening detecting device for throttle valve - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an opening detecting device for a throttle valve which is simple in structure and low in inertia around a shaft. <P>SOLUTION: A slit 7 is formed along an axial direction in the end part of a shaft 2 at which the throttle valve of an engine is fixed. Residual sections 9a and 9b are formed separately from each other by the slit 7. The residual sections 9a and 9b are provided with section parts 29a and 29b in a crescent shape and two way picking parts 8a and 8b. A stator core 10 magnetically connected to a magnet 28 is situated adjacently to the shaft 2 and opposite to the residual sections 9a and 9. The stator core 10 consists of first cores 20a and 20b on the shaft 2 side and a second core 21 situated outside the first cores. Holes IC 22 are situated between the first cores 20a and 20b and the second core 21. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのスロットル弁開度を検出する装置に関し、特に、モータにて駆動されるスロットル弁開度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車部品の電子化に伴い、エンジンのスロットル弁をモータにて駆動するいわゆる電子制御スロットル装置が広く用いられている。そこでは、従来のアクセルワイヤによる機械的動作に代えて、電気信号によってスロットル弁が制御される。アクセル踏み込み量はポテンショメータ等によって電気的に検出され、その値に応じてモータが駆動されてスロットル弁の開閉が行われる。
【０００３】
このような電子制御スロットル装置では、スロットル弁の開度は弁体が固定されたシャフトに磁石を取り付け、その磁束変化をホール素子等の磁気検出素子にて検出することにより行われる。特許第２９２０１７９号公報には、自動車での使用を考慮したホール素子による磁気位置センサが開示されている。当該特許では、角速度の測定を望む駆動軸に、内周に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークが固定される。磁石の内側には固定子が配置され、固定子に設けたスリット状の磁気間隙内にホール素子が収容される。駆動軸と共に永久磁石が回転すると、ホール素子周囲の磁束が変化し、その変化に応じた信号がホール素子から出力される。この信号変化は駆動軸の回転角度と対応している。従って、ホール素子からの信号に基づき駆動軸の回転角度を算出でき、スロットル弁の開度もこの磁気位置センサを用いて検出することができる。
【０００４】
一方、特許第２９２０１７９号公報の磁気位置センサでは、ホール素子が各センサに１個しか取り付けられていないため、ホール素子が故障すると駆動軸の回転角度を全く検出できなくなる。すなわち、スロットル開度を全く把握できなくなり、自動車の心臓部であるエンジンの制御に重大な支障を生じる。そこで、スロットル開度を検出する回転角度センサでは、ホール素子の故障に備えて、さらにもう一つバックアップのホール素子を設けた冗長設計が行われている。例えば、特開２００１−２０８５１０号公報や特開２００１−２８９６１０号公報の回転角度検出装置には、特許第２９２０１７９号公報と類似の構成において、ホールＩＣを２個配置したものが示されている。
【０００５】
このような構成を用いた角度検出装置は、特開平８−３５８０９号公報や特開２００１−４３１５号公報、特開２００１−３１７９０９号など数多く見受けられ、一般的には図８，９に示すような構成となっている。図８は従来の回転角度検出装置の構成を示す断面図、図９はその平面図である。スロットル弁が固定されたシャフト５０にはハブ５１が取り付けられており、その内周には鉄製のロータコア５２が取り付けられている。ロータコア５２の内周側にはさらに磁石５３が固定されている。磁石５３の内側にはハブ５１と同軸状にステータコア５４が配置される。ステータコア５４の中央部にはスリット５５が設けられており、そこにホールＩＣ５６が２個配置されている。ホールＩＣ５６ａ，５６ｂからは、鎖交する磁束密度に応じた電圧信号が出力され、２つのホールＩＣ５６ａ，５６ｂの出力を互いに比較して異常がないか否かを確認しながらハブ５１の回転角、すなわちスロットル弁の開度が検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような回転角度検出装置では、シャフト５０側にハブ５１やロータコア５２、磁石５３を固定する構成のため装置構造が複雑となる。このため、装置組み付けに手間を要するのみならず、組み付け持に位置決め誤差が生じたり、部品寸法誤差が累積したりしやすく、製品精度が出しにくいという問題があった。また、シャフト５０に多くの部品が固定されるため、その分シャフト５０のイナーシャが大きくなってしまい、モータの制御性が損なわれるという問題もあった。
【０００７】
本発明の目的は、構造が簡単であり、しかもシャフト周りのイナーシャの小さいスロットル弁の開度検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のスロットル弁の開度検出装置は、エンジンのスロットル弁が固定され、軸方向に延びる切欠部と、前記切欠部に沿って延在する残存部とを備えてなる、磁性体にて形成されたシャフトと、前記切欠部及び前記残存部に対向して前記シャフトに隣接配置されたマグネットと、前記残存部に対向して前記シャフトに隣接配置され、前記マグネットと磁気的に接続されたステータコアと、前記ステータコアに取り付けられ、前記マグネットから前記残存部と前記ステータコアを介して前記マグネットに至る磁路中に配置された磁気検出素子とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、従来、シャフト側にあったマグネットをステータコア側に移し、被検出対象であるシャフトを直接利用して磁路を形成する。残存部とマグネットとの間の対向面積はシャフトの回転に応じて変化し、それに伴って磁路中の磁束量も変化する。この変化を磁気検出素子にて検出し、シャフトの回転角度検出を行う。本発明の装置では、従来のようにロータコアやハブなどを別途シャフトに取り付ける必要が無く、位置決め誤差による精度低下を防止できる。また、シャフトに固定される部品が減少するため、その分、シャフト周りのイナーシャが軽減され、モータの制御性が向上する。さらに、従来の装置のようにリングマグネットを使用する必要が無く、１個のセグメントマグネットにてシャフトの回転角度検出が可能となり、マグネット使用量が削減され装置コストの低減が図られる。
【００１０】
前記スロットル弁の開度検出装置において、前記残存部の前記ステータコアと対向する部位に、前記シャフトの外周面を前記スリットと直交する平行な２弦に沿って切り欠いた二方取り部を設けても良い。また、前記ステータコアの前記二方取り部に対向する部位に、円周方向に延びるティースを設けても良い。さらに、前記マグネットを前記残存部の前記二方取り部が形成されていない部位に対向させても良い。加えて、前記切欠部が軸方向に沿って形成されたスリットであり、前記残存部は前記スリットによって隔離されるようにしても良い。さらにまた、前記残存部を前記マグネットと前記ステータコアに軸方向にずれた位置にて対向させても良い。前記スロットル弁の開度検出装置において、前記残存部を断面略半月状に形成することも可能であり、これにより、装置構成をより簡略化できる。
【００１１】
一方、本発明のスロットル弁の開度検出装置は、エンジンのスロットル弁が固定され、外周面を弦方向に切り欠いて形成された軸方向に沿って延びる切欠部と、前記切欠部に沿って延在する略Ｄ形断面を有する残存部とを備えてなる、磁性体にて形成されたシャフトと、前記残存部の円周面に対向して前記シャフトに隣接配置されたマグネットと、前記マグネットが取り付けられ、磁性体にて部分円弧状に形成された第１ステータコアと、前記第１ステータコアの円周方向両端と間隙を空けて配置された部分円弧状の第２及び第３ステータコアと、前記第１ステータコアと前記第２ステータコアの間に配置され、前記マグネットから前記残存部、前記第２ステータコア及び前記第１ステータコアを介して前記マグネットに至る磁路中に配置された第１磁気検出素子と、前記第１ステータコアと前記第３ステータコアの間に配置され、前記マグネットから前記残存部、前記第３ステータコア及び前記第１ステータコアを介して前記マグネットに至る磁路中に配置された第２磁気検出素子とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明においても、従来、シャフト側にあったマグネットをステータコア側に移し、被検出対象であるシャフトを直接利用して磁路を形成する。残存部と第２及び第３ステータコアとの間の対向面積はシャフトの回転に応じて変化し、それに伴って磁路中の磁束量も変化する。この変化を磁気検出素子にて検出し、シャフトの回転角度検出を行う。本発明の装置では、従来のようにロータコアやハブなどを別途シャフトに取り付ける必要が無く、位置決め誤差による精度低下を防止できる。また、シャフトに固定される部品が減少するため、その分、シャフト周りのイナーシャが軽減され、モータの制御性が向上する。さらに、従来の装置のようにリングマグネットを使用する必要が無く、１個のセグメントマグネットにてシャフトの回転角度検出が可能となり、マグネット使用量が削減され装置コストの低減が図られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１であるスロットル弁開度検出装置が使用されている電子制御スロットル弁の構成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１の電子制御スロットル弁はエンジンの吸気通路に配置され、スロットル弁１の開度によりエンジンの吸入空気量を制御している。スロットル弁１はシャフト２に固定されており、ギア１１〜１４からなる減速機構１５を介してブラシレスモータ３（以下、モータ３と略記する）によって駆動される。
【００１４】
シャフト２は、金属製のハウジング４に固定されたベアリング１６ａ，１６ｂによって回動自在に支持されている。ハウジング４の図１において上部には、合成樹脂製のカバー５が取り付けられている。カバー５の内側には基板３０が固定されている。シャフト２に固定されたギア１１には、ねじりコイルばね１７が取り付けられている。このねじりコイルばね１７によってシャフト２は所定の回転方向に付勢され、その付勢力によってスロットル弁１が全閉位置まで自動的に復帰する。
【００１５】
シャフト２の端部には、スロットル弁１の開度を検出する装置としてセンサ部６が設けられている。図３はセンサ部６の構成を示す説明図であり、センサ部６をスロットル弁１側から見た状態を示し、図４はセンサ部６の構成を図３のＸ方向から見た状態を示している。センサ部６では、シャフト２の端部には軸方向に延びるスリット（切欠部）７が形成されている。スリット７はシャフト２の中心を通り、軸端からシャフト２の直径上をスロットル弁１方向に切削加工することにより形成される。シャフト２の端部には、このスリット７に沿って２片の残存部９ａ，９ｂが隔離形成される。
【００１６】
残存部９ａ，９ｂには、側面を切り欠く形で二方取り部８が設けられている。二方取り部８は、シャフト２の外周面をスリット７と直交する平行な２弦に沿って切り欠いて形成される。二方取り部８は、スリット７を挟んで２個設けられている（８ａ，８ｂ）。これにより、残存部９ａ，９ｂは、スロットル弁１側の半月状断面部２９ａ，２９ｂと、軸端部の二方取り部８ａ，８ｂとから形成されることになる。
【００１７】
一方、基板３０には、シャフト２と同心にステータコア１０が固定されている。ステータコア１０は磁性材料によって形成され、シャフト２側の第１コア２０と、その外側に配置された第２コア２１とから構成されている。ここでは、第１コア２０はシャフト２を挟んで対称な位置に２個設けられている（２０ａ，２０ｂ）。第１コア２０と第２コア２１との間にはそれぞれホールＩＣ２２（磁気検出素子）が１個ずつ取り付けられている（２２ａ，２２ｂ）。ホールＩＣ２２は、ホール素子と信号増幅回路とを一体化したＩＣであり、温度特性の補正が行われる温度補償タイプのリニア出力ホールＩＣが使用されている。ホールＩＣ２２からは、鎖交する磁束密度に応じた電圧信号が出力される。
【００１８】
第１コア２０は二方取り部８の外周面８ｃに対向する位置に配置され、基部２４ａと、基部２４ａから円周方向に延びるティース２４ｂを備えている。ティース２４ｂの内周面はシャフト２と同心の円弧形状となっており、二方取り部８の外周面８ｃとの間には、均一なエアギャップが形成される。ティース２４ｂは、二方取り部８の回転角度、すなわちシャフト２の回転角度をカバーし得る角度分だけ、二方取り部８を覆うように設けられている。例えば、シャフト２が１００°回転する場合には、それを超える角度（例えば１２０°）に形成される。
【００１９】
第２コア２１は、図３に示すように半円筒形状に形成され、円筒部２５、接続部２６及びマグネット保持部２７とを備えた構成となっている。接続部２６は、円筒部２５の一端側に径方向に延びる突片として形成され、図３において上下に２個設けられている（２６ａ，２６ｂ）。接続部２６の先端と第１コア基部２４ａの端部との間にホールＩＣ２２が挟持される。マグネット保持部２７は、円筒部２５の他端側に径方向に延びる突片として形成され、基部２７ａと、基部２７ａから円周方向に延びるマグネット取付部２７ｂを備えている。マグネット取付部２７ｂは円周を所定角度に切り取った部分円弧状に形成され、その内側にはマグネット２８が固定される。
【００２０】
図３に示すように、マグネット２８もまた部分円弧状に形成されており、磁力線の向きが径方向（放射方向）となるいわゆるラジアル着磁が施されている。マグネット２８は、図４に示すように、残存部９ａ，９ｂのうち二方取り部８の存在しない部位、すなわち、スリット７のみが存在する半月状断面部２９ａ，２９ｂの部位にてスリット７と対向する。マグネット２８の内周面はシャフト２と同心の円弧形状となっており、残存部９ａ，９ｂの外周面との間には、均一なエアギャップが形成される。マグネット２８は、シャフト２の回転角度をカバーし得る角度に形成されており、前述同様、例えばシャフト２が１００°回転する場合には１２０°などに形成される。
【００２１】
モータ３は、図１に示すように、ステータ３１の内側にロータ３２を回転自在に配置したいわゆるインナーロータ型のブラシレスモータである。ステータ３１は、駆動コイル３３と、コイル３３が巻装されたステータコア３４とから構成され、基板２３に固定されている。ステータコア３４は、金属板を積層して形成されており、内周側に突設された突極に駆動コイル３３が巻回されて巻線が形成されている。基板２３には、ロータ３２の回転位置を検出するホールＩＣ（図示せず）が設けられている。このホールＩＣからはロータ３２に回転に伴って、ロータ位置検出信号が出力される。
【００２２】
ロータ３２は、ロータシャフト３５と、ロータシャフト３５に固定されたロータコア３６及びロータコア３６の外周に固定されたロータマグネット３７とから構成される。ロータマグネット３７は円筒状に形成され、Ｎ，Ｓの２極が設けられている（極対数１）。ロータシャフト３５はベアリング３８ａ，３８ｂにて回転自在に支持されており、ベアリング３８ａはカバー５に、ベアリング３８ｂはハウジング４に取り付けられたブラケット３９にそれぞれ取り付けられている。ロータコア３６には、円柱状のマグネット取付部３６ａと、ギヤ１４が形成されている。ギヤ１４は、アイドルギヤ１８のギヤ１３と噛合している。アイドルギヤ１８は、ブラケット３９に固定されたギアシャフト１９に回転自在に支持されている。アイドルギヤ１８にはギヤ１３と一体にギヤ１２が形成されており、ギヤ１２はシャフト２に固定されたギア１１と噛合している。これにより、モータ３におけるロータ３２の回転が減速されてシャフト２に伝達される。
【００２３】
このような電子制御スロットル弁では、センサ部６では、図３，４に示すように、２つの３次元的な磁路が形成される。つまり、マグネット２８→残存部９ａ（半月状断面部２９ａ，二方取り部８ａ）→第１コア２０ａ（ティース２４ｂ，基部２４ａ）→ホールＩＣ２２ａ→第２コア２１（接続部２６ａ，円筒部２５，マグネット保持部２７）→マグネット２８なる経路の磁気回路Ａと、マグネット２８→残存部９ｂ（半月状断面部２９ｂ，二方取り部８ｂ）→第１コア２０ｂ（ティース２４ｂ，基部２４ａ）→ホールＩＣ２２ｂ→第２コア２１（接続部２６ｂ，円筒部２５，マグネット保持部２７）→マグネット２８なる経路の磁気回路Ｂが形成される。モータ３が作動してシャフト２が回転すると、その回転に伴い前述のような磁気回路中においてホールＩＣ２２を通過する磁束密度が変化しその出力信号も変化する。そして、この出力変化に基づきシャフト２の回転角度が検出される。
【００２４】
シャフト２が回転すると、残存部９ａ，９ｂにおける半月状断面部２９ａ，２９ｂがマグネット２８の内側にて回転する。例えば、図３の状態からシャフト２が反時計回りに回転したとすると、残存部９ａ（半月状断面部２９ａ）とマグネット２８との対向面積が増加する。これに対し、残存部９ｂ（半月状断面部２９ｂ）とマグネット２８との対向面積は減少する。マグネット２８表面の同一極性の磁束は、スリット７の両側に対向面積に比例して収束される。従って、マグネット２８から残存部９ａへと流れる磁束量が増加し、残存部９ｂへ流れる磁束量は減少する。
【００２５】
このようにスリット７によって振り分けられ収束された磁束は、その状態を保ったまま、二方取り部８から第１コア２０に流れる。このため、シャフト２が反時計回りに回転すると、半月状断面部２９ａから二方取り部８ａ→第１コア２０ａ→ホールＩＣ２２ａへと流れる磁束量が増加し、ホールＩＣ２２ａの出力信号がリニアに変化する。同様に、半月状断面部２９ｂから二方取り部８ｂ→第１コア２０ｂ→ホールＩＣ２２ｂへと流れる磁束量は減少し、ホールＩＣ２２ｂの出力信号もリニアに変化する。なお、シャフト２が時計回りに回転すると、ホールＩＣ２２を通る磁束量は前述の場合の逆に変化する。
【００２６】
ホールＩＣ２２からの出力信号は制御装置（ＣＰＵ）に送られており、制御装置には、磁束密度変化に対応したホールＩＣ２２の出力変化が回転角と関係付けてテーブル等の形で格納されている。制御装置は、このようなホールＩＣ２２の出力変化に基づき、テーブル等を参照しつつシャフト２の回転角度、すなわちスロットル弁１の回転角（開度）を算出する。その際、ホールＩＣ２２ａ，２２ｂの両出力信号から得られた結果を互いに比較し、異常がないか否かを確認しながらスロットル弁１の開度制御が行われる。
【００２７】
このようにセンサ部６では、従来、シャフト側にあったマグネットをステータコア側に移し、被検出対象であるシャフト２を直接利用して磁路を形成する。そして、シャフト２を図８，９に示した従来の装置におけるロータコアの如く使用し、シャフト２の回転に応じて磁束量が変化する磁気回路を形成して回転角度の検出を行う。このため、従来のようにロータコアやハブなどを別途シャフトに取り付ける必要が無く、位置決め誤差による精度低下を防止できる。また、シャフト２に固定される部品が減少するため、その分、シャフト２のイナーシャが軽減され、モータの制御性が向上する。
【００２８】
さらに、従来の装置のようにリングマグネットを使用する必要が無く、１個のセグメントマグネットにてシャフト２の回転角度検出が可能となる。従って、マグネット使用量を削減することができ、装置コストの低減を図ることも可能となる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２であるスロットル弁開度検出装置について説明する。図５は本発明の実施の形態２であるスロットル弁開度検出装置の構成を示す説明図である。なお、以下の実施の形態では、スロットル弁開度検出装置以外の部分は実施の形態１の電子制御スロットル弁と同様であるためその説明は省略する。また、実施の形態１と同様の部分、部材には同一の符号を使用する。
【００２９】
実施の形態２では、センサ部６において、図５に示すようにシャフト２の外周面の一部が弦方向に切り欠かれて断面がＤ形に形成され、切欠部４５及び残存部９となっている。シャフト２の周囲には、部分円弧状に形成された第１〜第３ステータコア４１〜４３（以下、第１〜第３コア４１〜４３と略記する）が配置されている。各コア４１〜４３は鉄等の磁性体にて形成され、そのうち第１コア４１にはマグネット２８が取り付けられている。マグネット２８もまた部分円弧状に形成され、残存部の円周面に対し所定のエアギャップを介して対向配置されている。
【００３０】
第１コア４１の円周方向両端側には、第１コア４１と間隙４４ａ，４４ｂを介して第２コア４２と第３コア４３が配置されている。間隙４４ａにはホールＩＣ２２ａ（第１磁気検出素子）が、間隙４４ｂにはホールＩＣ２２ｂ（第２磁気検出素子）が配置されている。第２コア４２と第３コア４３の間は、間隙４４ａ，４４ｂよりも広い間隙４４ｃとなっている。
【００３１】
このようなセンサ部６では、マグネット２８→残存部９→第２コア４２→ホールＩＣ２２ａ→第１コア４１→マグネット２８なる経路を有する磁気回路Ａと、マグネット２８→残存部９→第３コア４３→ホールＩＣ２２ｂ→第１コア４１→マグネット２８なる経路を有する磁気回路Ｂが形成される。スロットル弁の開閉に伴い、シャフト２は図５の状態から一点鎖線の状態に約１００°回転し、この際、残存部９と第２コア４２及び第３コア４３との間の対向面積がシャフト２の回転に伴って変化する。図５の実線状態では、残存部９と第２コア４２の対向面積が最大、残存部９と第３コア４３の対向面積が最小となる。一方、図５の一点鎖線状態では、残存部９と第２コア４２の対向面積が最小、残存部９と第３コア４３の対向面積が最大となる。
【００３２】
残存部９と第２コア４２及び第３コア４３の対向面積は、図５の実線状態から一点差線状態の間でシャフト２の回転角度に伴って増減する。対向面積が増加すればその分通過磁束量も増大し、減少すればその分減少する。従って、磁気回路Ａ，Ｂに流れる磁束の量もシャフト２の回転角度に伴って変化し、ホールＩＣ２２ａ，２２ｂの出力信号もリニアに変化する。前述同様、制御装置は、このようなホールＩＣ２２の出力変化に基づき、シャフト２の回転角度、すなわちスロットル弁１の回転角（開度）を算出する。
【００３３】
当該実施の形態においても、シャフト２はそのまま残存部９として使用され、マグネット２８はステータコア側に配置される。従って、ロータコアやハブなどの取り付けに際し発生する位置決め誤差を排除できると共に、シャフト２のイナーシャを軽減させることができる。
（実施の形態３）
さらに、本発明の実施の形態３であるスロットル弁開度検出装置について説明する。図６は本発明の実施の形態３であるスロットル弁開度検出装置のセンサ部の構成を示す説明図であり、センサ部をスロットル弁側から見た状態を示し、図７はセンサ部の構成を図６のＸ方向から見た状態を示している。
【００３４】
当該実施の形態は、実施の形態１の変形例であり、そこでは二方取り部８が省略され、第１コア２０のティース２４ｂも省かれている。すなわち、残存部９は、スリット７によって隔離された半月状断面部２９ａ，２９ｂのみにて形成される。また、第１コア２０も基部２４ａのみにて形成される。この場合も、実施の形態１と同様に３次元的な磁気回路Ａ，Ｂが形成され、そこを通る磁束量は、半月状断面部２９ａ，２９ｂとマグネット２８との対向面積に応じて変化する。従って、より簡単な構成にて実施の形態１と同様にシャフト２の回転角度の検出を行うことができる。
【００３５】
なお、実施の形態３において、マグネット２８と第１コア２０を軸方向にずらすことなく、スロットルシャフト２の同じ位置に配置することも可能である。その際には、マグネット２８と第１コア２０の間には、その間で直接磁束が漏れないように間隙を設けることが望ましい。
【００３６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では、ホールＩＣを２個用いた構成を示したが、これはいわゆる冗長設計によるものであり、ホールＩＣは１個でもシャフト２の回転角度は検出可能である。その場合、例えばホールＩＣ２２ｂを省く場合には、その部分を空隙としても良いし、磁気回路Ｂに関連する残存部９ｂや第１コア２０ｂ、第２コア２１の接続部２６ｂをすべて省いても良い。
【００３７】
また、前述の実施の形態に示したシャフト２の回転角度や、ティース２４ｂ，マグネット２８の形成角度等はあくまでも一例であり、前述の数値には限定されない。さらに、前述の実施の形態ではセンサ部６をシャフト２の端部に設ける構成を示したが、シャフト２の中程に設けることもできる。その際は、スリット７を長孔に形成し、二方取り形状を切削加工するか、実施の形態３の方式を採ることによりシャフト２の回転角度を検出できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のスロットル弁の開度検出装置によれば、エンジンのスロットル弁が固定されたシャフトに切欠部と残存部を設け、それらにマグネットを対向配置すると共に、マグネットと磁気的に接続されたステータコアを残存部に対向配置し、、ステータコアに磁気検出素子を設置したので、従来、シャフト側にあったマグネットをステータコア側に移し、被検出対象であるシャフトを直接利用して磁路を形成することができる。従って、ロータコアやハブなどを別途シャフトに取り付ける必要が無く、それらの取り付けに伴って生じる位置決め誤差による精度低下を防止できる。また、シャフトに固定される部品が減少するため、その分、シャフト周りのイナーシャが軽減され、モータの制御性が向上する。さらに、従来の装置のようにリングマグネットを使用する必要が無く、１個のセグメントマグネットにてシャフトの回転角度検出が可能となり、マグネット使用量が削減され装置コストの低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１であるスロットル弁開度検出装置が使用されている電子制御スロットル弁の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】センサ部の構成を示す説明図であり、センサ部をスロットル弁側から見た状態を示している。
【図４】センサ６の構成を図３のＸ方向から見た状態を示している。
【図５】本発明の実施の形態２であるスロットル弁開度検出装置の構成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３であるスロットル弁開度検出装置のセンサ部の構成を示す説明図であり、センサ部をスロットル弁側から見た状態を示している。
【図７】センサ部の構成を図６のＸ方向から見た状態を示している。
【図８】従来の回転角度検出装置の構成を示す断面図である。
【図９】従来の回転角度検出装置の平面図である。
【符号の説明】
１　　スロットル弁
２　　シャフト
３　　ブラシレスモータ
４　　ハウジング
５　　カバー
６　　センサ部
７　　スリット（切欠部）
８　　二方取り部
８ａ，８ｂ　　二方取り部
８ｃ　外周面
９　　残存部
９ａ，９ｂ　　残存部
１０　　ステータコア
１１　　ギア
１２　　ギヤ
１３　　ギヤ
１４　　ギヤ
１５　　減速機構
１６ａ，１６ｂ　　ベアリング
１７　　ねじりコイルばね
１８　　アイドルギヤ
１９　　ギアシャフト
２０　　第１コア
２０ａ，２０ｂ　　第１コア
２１　　第２コア
２２　　ホールＩＣ
２２ａ，２２ｂ　　ホールＩＣ
２３　　基板
２４ａ　基部
２４ｂ　ティース
２５　　円筒部
２６　　接続部
２６ａ，２６ｂ　　接続部
２７　　マグネット保持部
２７ａ　基部
２７ｂ　マグネット取付部
２８　　マグネット
２９ａ，２９ｂ　　半月状断面部
３０　　基板
３１　　ステータ
３２　　ロータ
３３　　駆動コイル
３４　　ステータコア
３５　　ロータシャフト
３６　　ロータコア
３６ａ　マグネット取付部
３７　　ロータマグネット
３８ａ，３８ｂ　　ベアリング
３９　　ブラケット
４１　　第１コア
４２　　第２コア
４３　　第３コア
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ　　間隙
４５　　切欠部
５０　　シャフト
５１　　ハブ
５２　　ロータコア
５３　　磁石
５４　　ステータコア
５５　　スリット
５６　　ホールＩＣ
５６ａ，５６ｂ　　ホールＩＣ
Ａ　　　磁気回路
Ｂ　　　磁気回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for detecting the opening of a throttle valve of an engine, and more particularly to a device for detecting the opening of a throttle valve driven by a motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, so-called electronically controlled throttle devices that drive a throttle valve of an engine by a motor have been widely used with the digitization of automobile parts. Here, the throttle valve is controlled by an electric signal instead of the mechanical operation by the conventional accelerator wire. The accelerator depression amount is electrically detected by a potentiometer or the like, and a motor is driven according to the value to open and close the throttle valve.
[0003]
In such an electronically controlled throttle device, the opening of the throttle valve is determined by attaching a magnet to a shaft on which the valve body is fixed, and detecting a change in magnetic flux with a magnetic detection element such as a Hall element. Japanese Patent No. 2920177 discloses a magnetic position sensor using a Hall element in consideration of use in an automobile. In this patent, a cylindrical yoke having a permanent magnet attached to the inner circumference is fixed to a drive shaft for which angular velocity is to be measured. A stator is arranged inside the magnet, and a Hall element is accommodated in a slit-shaped magnetic gap provided in the stator. When the permanent magnet rotates together with the drive shaft, the magnetic flux around the Hall element changes, and a signal corresponding to the change is output from the Hall element. This signal change corresponds to the rotation angle of the drive shaft. Therefore, the rotation angle of the drive shaft can be calculated based on the signal from the Hall element, and the opening of the throttle valve can also be detected using this magnetic position sensor.
[0004]
On the other hand, in the magnetic position sensor disclosed in Japanese Patent No. 2920177, only one Hall element is attached to each sensor. Therefore, if the Hall element fails, the rotation angle of the drive shaft cannot be detected at all. That is, it is impossible to grasp the throttle opening at all, which causes serious trouble in controlling the engine, which is the heart of the vehicle. Therefore, in a rotation angle sensor for detecting a throttle opening, a redundant design is provided in which another backup hall element is provided in preparation for a failure of the hall element. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-208510 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-289610 show a rotation angle detection device in which two Hall ICs are arranged in a configuration similar to that of Japanese Patent No. 2920179.
[0005]
Many angle detecting devices using such a configuration are found in JP-A-8-35809, JP-A-2001-4315, JP-A-2001-317909, and are generally shown in FIGS. Configuration. FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a conventional rotation angle detecting device, and FIG. 9 is a plan view thereof. A hub 51 is attached to the shaft 50 to which the throttle valve is fixed, and an iron rotor core 52 is attached to the inner periphery thereof. A magnet 53 is further fixed to the inner peripheral side of the rotor core 52. A stator core 54 is arranged inside the magnet 53 coaxially with the hub 51. A slit 55 is provided at the center of the stator core 54, and two Hall ICs 56 are arranged therein. From the Hall ICs 56a and 56b, a voltage signal corresponding to the magnetic flux density interlinking is output, and the outputs of the two Hall ICs 56a and 56b are compared with each other to confirm whether there is any abnormality and to determine the rotation angle of the hub 51, That is, the opening of the throttle valve is detected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a rotation angle detection device has a complicated device structure because the hub 51, the rotor core 52, and the magnet 53 are fixed to the shaft 50 side. For this reason, there is a problem that not only is time and labor required for assembling the device, but also a positioning error occurs during assembling and holding, and component dimensional errors are easily accumulated, and it is difficult to obtain product accuracy. In addition, since many components are fixed to the shaft 50, the inertia of the shaft 50 increases correspondingly, and there is a problem that the controllability of the motor is impaired.
[0007]
An object of the present invention is to provide a throttle valve opening detecting device which has a simple structure and has a small inertia around a shaft.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A throttle valve opening detection device according to the present invention is formed of a magnetic material, comprising: a notch portion to which an engine throttle valve is fixed and extending in an axial direction; and a remaining portion extending along the notch portion. And a magnet disposed adjacent to the shaft so as to face the notch and the remaining portion, and a stator core disposed adjacent to the shaft so as to face the remaining portion and magnetically connected to the magnet. And a magnetic detection element attached to the stator core and disposed in a magnetic path from the magnet to the remaining portion and to the magnet via the stator core.
[0009]
In the present invention, a magnet that has been conventionally on the shaft side is moved to the stator core side, and a magnetic path is formed by directly using the shaft to be detected. The facing area between the remaining portion and the magnet changes according to the rotation of the shaft, and the amount of magnetic flux in the magnetic path changes accordingly. This change is detected by a magnetic detection element, and the rotation angle of the shaft is detected. In the apparatus of the present invention, it is not necessary to separately attach a rotor core, a hub, and the like to the shaft as in the related art, and it is possible to prevent a decrease in accuracy due to positioning errors. Further, since the number of parts fixed to the shaft is reduced, inertia around the shaft is reduced correspondingly, and controllability of the motor is improved. Furthermore, unlike the conventional apparatus, it is not necessary to use a ring magnet, and the rotation angle of the shaft can be detected with one segment magnet, so that the magnet usage is reduced and the apparatus cost is reduced.
[0010]
In the throttle valve opening detection device, a two-way chamfer is provided at a portion of the remaining portion facing the stator core, the outer peripheral surface of the shaft being cut along two parallel strings perpendicular to the slit. Is also good. Further, a tooth extending in a circumferential direction may be provided at a portion of the stator core facing the two-way portion. Further, the magnet may be opposed to a portion of the remaining portion where the two-way portion is not formed. In addition, the notch may be a slit formed along the axial direction, and the remaining portion may be isolated by the slit. Furthermore, the remaining portion may be opposed to the magnet and the stator core at a position shifted in the axial direction. In the throttle valve opening detection device, the remaining portion may be formed to have a substantially half-moon cross section, thereby further simplifying the device configuration.
[0011]
On the other hand, in the throttle valve opening detection device of the present invention, a notch portion in which the throttle valve of the engine is fixed and which is formed by notching the outer peripheral surface in the chord direction and extending along the axial direction, and along the notch portion, A shaft formed of a magnetic material, comprising: a remaining portion having a substantially D-shaped cross section extending; a magnet disposed adjacent to the shaft facing a circumferential surface of the remaining portion; and the magnet A first stator core, which is formed in a partial arc shape by a magnetic material, and second and third stator cores in a partial arc shape which are arranged with a gap between both ends in the circumferential direction of the first stator core, It is arranged between a first stator core and the second stator core, and is arranged in a magnetic path from the magnet to the magnet via the remaining portion, the second stator core and the first stator core. And a first magnetic detection element, which is disposed between the first stator core and the third stator core, in a magnetic path from the magnet to the magnet via the remaining portion, the third stator core, and the first stator core. And a second magnetic detection element arranged.
[0012]
In the present invention as well, the magnet which has been conventionally on the shaft side is moved to the stator core side, and a magnetic path is formed by directly using the shaft to be detected. The facing area between the remaining portion and the second and third stator cores changes according to the rotation of the shaft, and accordingly the amount of magnetic flux in the magnetic path also changes. This change is detected by a magnetic detection element, and the rotation angle of the shaft is detected. In the apparatus of the present invention, it is not necessary to separately attach a rotor core, a hub, and the like to the shaft as in the related art, and it is possible to prevent a decrease in accuracy due to positioning errors. Further, since the number of parts fixed to the shaft is reduced, inertia around the shaft is reduced correspondingly, and controllability of the motor is improved. Furthermore, unlike the conventional apparatus, it is not necessary to use a ring magnet, and the rotation angle of the shaft can be detected with one segment magnet, so that the magnet usage is reduced and the apparatus cost is reduced.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electronically controlled throttle valve using a throttle valve opening detection device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. is there. The electronically controlled throttle valve of FIG. 1 is arranged in the intake passage of the engine, and controls the intake air amount of the engine by the opening degree of the throttle valve 1. The throttle valve 1 is fixed to a shaft 2 and is driven by a brushless motor 3 (hereinafter abbreviated as motor 3) via a speed reduction mechanism 15 including gears 11 to 14.
[0014]
The shaft 2 is rotatably supported by bearings 16a and 16b fixed to a metal housing 4. A cover 5 made of a synthetic resin is attached to an upper portion of the housing 4 in FIG. The substrate 30 is fixed inside the cover 5. A torsion coil spring 17 is attached to the gear 11 fixed to the shaft 2. The shaft 2 is urged in a predetermined rotational direction by the torsion coil spring 17, and the urging force causes the throttle valve 1 to automatically return to the fully closed position.
[0015]
At the end of the shaft 2, a sensor unit 6 is provided as a device for detecting the opening of the throttle valve 1. FIG. 3 is an explanatory view showing the configuration of the sensor unit 6, showing a state in which the sensor unit 6 is viewed from the throttle valve 1, and FIG. ing. In the sensor section 6, a slit (notch) 7 extending in the axial direction is formed at an end of the shaft 2. The slit 7 passes through the center of the shaft 2 and is formed by cutting the diameter of the shaft 2 from the shaft end toward the throttle valve 1. At the end of the shaft 2, two remaining portions 9 a and 9 b are formed separately along the slit 7.
[0016]
The remaining portions 9a and 9b are provided with a two-way chamfered portion 8 in which the side surfaces are cut out. The two-way portion 8 is formed by cutting out the outer peripheral surface of the shaft 2 along two parallel strings perpendicular to the slit 7. Two two-way chamfers 8 are provided with the slit 7 interposed therebetween (8a, 8b). As a result, the remaining portions 9a and 9b are formed by the half-moon-shaped cross sections 29a and 29b on the throttle valve 1 side and the two-way chamfered portions 8a and 8b at the shaft end.
[0017]
On the other hand, the stator core 10 is fixed to the substrate 30 concentrically with the shaft 2. The stator core 10 is formed of a magnetic material, and includes a first core 20 on the shaft 2 side and a second core 21 disposed outside the first core 20. Here, two first cores 20 are provided symmetrically with respect to the shaft 2 (20a, 20b). One Hall IC 22 (magnetic detection element) is mounted between the first core 20 and the second core 21 (22a, 22b). The Hall IC 22 is an IC in which a Hall element and a signal amplifying circuit are integrated, and a temperature-compensated linear output Hall IC that corrects temperature characteristics is used. From the Hall IC 22, a voltage signal corresponding to the linked magnetic flux density is output.
[0018]
The first core 20 is arranged at a position facing the outer peripheral surface 8c of the two-way portion 8, and includes a base 24a and teeth 24b extending from the base 24a in the circumferential direction. The inner peripheral surface of the teeth 24b is formed in an arc shape concentric with the shaft 2, and a uniform air gap is formed between the teeth 24b and the outer peripheral surface 8c of the two-way chamfered portion 8. The teeth 24b are provided so as to cover the two-way portion 8 by an angle capable of covering the rotation angle of the two-way portion 8, that is, the rotation angle of the shaft 2. For example, when the shaft 2 rotates 100 °, the angle is formed at an angle exceeding that (for example, 120 °).
[0019]
The second core 21 is formed in a semi-cylindrical shape as shown in FIG. 3, and has a configuration including a cylindrical portion 25, a connection portion 26, and a magnet holding portion 27. The connecting portion 26 is formed as a protruding piece extending in the radial direction on one end side of the cylindrical portion 25, and two connecting portions 26 are provided vertically in FIG. 3 (26a, 26b). The Hall IC 22 is sandwiched between the tip of the connecting portion 26 and the end of the first core base 24a. The magnet holding part 27 is formed as a protruding piece extending in the radial direction on the other end side of the cylindrical part 25, and includes a base 27a and a magnet mounting part 27b extending in the circumferential direction from the base 27a. The magnet mounting portion 27b is formed in a partial arc shape whose circumference is cut at a predetermined angle, and a magnet 28 is fixed inside the arc.
[0020]
As shown in FIG. 3, the magnet 28 is also formed in a partial arc shape, and is subjected to so-called radial magnetization in which the direction of the line of magnetic force is in the radial direction (radiation direction). As shown in FIG. 4, the magnet 28 is connected to the slits 7 at the portions where the two-sided portions 8 do not exist among the remaining portions 9a and 9b, that is, at the portions of the crescent sections 29a and 29b where only the slits 7 exist. opposite. The inner peripheral surface of the magnet 28 has an arc shape concentric with the shaft 2, and a uniform air gap is formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surfaces of the remaining portions 9a and 9b. The magnet 28 is formed at an angle capable of covering the rotation angle of the shaft 2, and is formed at, for example, 120 ° when the shaft 2 rotates 100 ° as described above.
[0021]
As shown in FIG. 1, the motor 3 is a so-called inner rotor type brushless motor in which a rotor 32 is rotatably arranged inside a stator 31. The stator 31 includes a drive coil 33 and a stator core 34 around which the coil 33 is wound, and is fixed to the substrate 23. The stator core 34 is formed by laminating metal plates, and the winding is formed by winding the drive coil 33 around salient poles projecting from the inner peripheral side. The substrate 23 is provided with a Hall IC (not shown) for detecting the rotational position of the rotor 32. The Hall IC outputs a rotor position detection signal as the rotor 32 rotates.
[0022]
The rotor 32 includes a rotor shaft 35, a rotor core 36 fixed to the rotor shaft 35, and a rotor magnet 37 fixed to the outer periphery of the rotor core 36. The rotor magnet 37 is formed in a cylindrical shape, and has two poles of N and S (the number of pole pairs is 1). The rotor shaft 35 is rotatably supported by bearings 38a and 38b. The bearing 38a is attached to the cover 5 and the bearing 38b is attached to a bracket 39 attached to the housing 4. On the rotor core 36, a columnar magnet mounting portion 36a and the gear 14 are formed. The gear 14 meshes with the gear 13 of the idle gear 18. The idle gear 18 is rotatably supported on a gear shaft 19 fixed to a bracket 39. The idle gear 18 has a gear 12 formed integrally with the gear 13, and the gear 12 is engaged with the gear 11 fixed to the shaft 2. Thereby, the rotation of the rotor 32 in the motor 3 is reduced and transmitted to the shaft 2.
[0023]
In such an electronically controlled throttle valve, two three-dimensional magnetic paths are formed in the sensor section 6 as shown in FIGS. That is, the magnet 28 → the remaining portion 9a (the half-moon-shaped cross section 29a, the two-way portion 8a) → the first core 20a (the teeth 24b, the base 24a) → the Hall IC 22a → the second core 21 (the connecting portion 26a, the cylindrical portion 25, Magnet holding section 27) → magnetic circuit A on the route of magnet 28, magnet 28 → remaining section 9b (half-moon section 29b, two-way section 8b) → first core 20b (teeth 24b, base 24a) → Hall IC 22b → The second core 21 (the connecting portion 26b, the cylindrical portion 25, the magnet holding portion 27) → the magnetic circuit B along the path of the magnet 28 is formed. When the motor 3 operates and the shaft 2 rotates, the magnetic flux density passing through the Hall IC 22 in the above-described magnetic circuit changes with the rotation, and the output signal also changes. Then, the rotation angle of the shaft 2 is detected based on the output change.
[0024]
When the shaft 2 rotates, the crescent-shaped cross sections 29a and 29b in the remaining portions 9a and 9b rotate inside the magnet 28. For example, assuming that the shaft 2 rotates counterclockwise from the state shown in FIG. 3, the facing area between the remaining portion 9a (half-moon cross section 29a) and the magnet 28 increases. On the other hand, the facing area between the remaining portion 9b (the half-moon-shaped cross section 29b) and the magnet 28 is reduced. The magnetic flux of the same polarity on the surface of the magnet 28 is converged on both sides of the slit 7 in proportion to the facing area. Therefore, the amount of magnetic flux flowing from the magnet 28 to the remaining portion 9a increases, and the amount of magnetic flux flowing to the remaining portion 9b decreases.
[0025]
The magnetic flux distributed and converged by the slit 7 flows from the two-way portion 8 to the first core 20 while maintaining the state. Therefore, when the shaft 2 rotates counterclockwise, the amount of magnetic flux flowing from the half-moon-shaped cross-section 29a to the two-way portion 8a → the first core 20a → the Hall IC 22a increases, and the output signal of the Hall IC 22a changes linearly. I do. Similarly, the amount of magnetic flux flowing from the half-moon section 29b to the two-sided portion 8b → the first core 20b → the Hall IC 22b decreases, and the output signal of the Hall IC 22b also changes linearly. When the shaft 2 rotates clockwise, the amount of magnetic flux passing through the Hall IC 22 changes in the opposite manner as described above.
[0026]
The output signal from the Hall IC 22 is sent to a control device (CPU), and the control device stores the output change of the Hall IC 22 corresponding to the magnetic flux density change in the form of a table or the like in relation to the rotation angle. . The control device calculates the rotation angle of the shaft 2, that is, the rotation angle (opening) of the throttle valve 1, based on such a change in the output of the Hall IC 22 with reference to a table or the like. At this time, the results obtained from both output signals of the Hall ICs 22a and 22b are compared with each other, and the opening control of the throttle valve 1 is performed while confirming whether there is any abnormality.
[0027]
As described above, in the sensor unit 6, the magnet which has been conventionally on the shaft side is transferred to the stator core side, and a magnetic path is formed by directly using the shaft 2 to be detected. Then, the shaft 2 is used like a rotor core in the conventional apparatus shown in FIGS. 8 and 9, and a magnetic circuit in which the amount of magnetic flux changes in accordance with the rotation of the shaft 2 is formed to detect the rotation angle. For this reason, it is not necessary to separately attach a rotor core, a hub, and the like to the shaft as in the related art, and it is possible to prevent a decrease in accuracy due to positioning errors. Further, since the number of parts fixed to the shaft 2 is reduced, the inertia of the shaft 2 is reduced correspondingly, and the controllability of the motor is improved.
[0028]
Further, it is not necessary to use a ring magnet as in the conventional device, and the rotation angle of the shaft 2 can be detected with one segment magnet. Therefore, the amount of magnet used can be reduced, and the cost of the apparatus can be reduced.
(Embodiment 2)
Next, a throttle valve opening detection device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a throttle valve opening detection device according to a second embodiment of the present invention. In the following embodiments, parts other than the throttle valve opening detection device are the same as those of the electronically controlled throttle valve of the first embodiment, and therefore, description thereof will be omitted. Further, the same reference numerals are used for the same parts and members as in the first embodiment.
[0029]
In the second embodiment, in the sensor section 6, a part of the outer peripheral surface of the shaft 2 is cut out in the chord direction as shown in FIG. ing. Around the shaft 2, first to third stator cores 41 to 43 (hereinafter abbreviated as first to third cores 41 to 43) formed in a partial arc shape are arranged. Each of the cores 41 to 43 is formed of a magnetic material such as iron, and the first core 41 has the magnet 28 attached thereto. The magnet 28 is also formed in a partial arc shape, and is disposed to face the circumferential surface of the remaining portion via a predetermined air gap.
[0030]
At both ends in the circumferential direction of the first core 41, the second core 42 and the third core 43 are arranged with the first core 41 via gaps 44a and 44b. In the gap 44a, the Hall IC 22a (first magnetic sensing element) is arranged, and in the gap 44b, the Hall IC 22b (second magnetic sensing element) is arranged. A gap 44c between the second core 42 and the third core 43 is wider than the gaps 44a and 44b.
[0031]
In such a sensor section 6, a magnetic circuit A having a route of magnet 28 → remaining section 9 → second core 42 → hall IC 22a → first core 41 → magnet 28, and magnet 28 → remaining section 9 → third core 43 The magnetic circuit B having the path of the Hall IC 22b, the first core 41, and the magnet 28 is formed. With the opening and closing of the throttle valve, the shaft 2 rotates about 100 ° from the state shown in FIG. 5 to the state shown by a dashed line, and at this time, the facing area between the remaining portion 9 and the second core 42 and the third core 43 is increased. It changes with the rotation of 2. In the solid line state in FIG. 5, the facing area between the remaining portion 9 and the second core 42 is the largest, and the facing area between the remaining portion 9 and the third core 43 is the smallest. On the other hand, in the state shown by the dashed line in FIG. 5, the facing area between the remaining portion 9 and the second core 42 is the smallest, and the facing area between the remaining portion 9 and the third core 43 is the largest.
[0032]
The facing area of the remaining portion 9 and the second core 42 and the third core 43 increases or decreases with the rotation angle of the shaft 2 between the solid line state and the one-dot line state in FIG. As the facing area increases, the amount of magnetic flux passing therethrough also increases, and as it decreases, it decreases. Therefore, the amount of magnetic flux flowing through the magnetic circuits A and B also changes with the rotation angle of the shaft 2, and the output signals of the Hall ICs 22a and 22b also change linearly. As described above, the control device calculates the rotation angle of the shaft 2, that is, the rotation angle (opening degree) of the throttle valve 1, based on the output change of the Hall IC 22.
[0033]
Also in this embodiment, the shaft 2 is used as the remaining portion 9 as it is, and the magnet 28 is arranged on the stator core side. Therefore, it is possible to eliminate a positioning error generated when the rotor core or the hub is mounted, and to reduce the inertia of the shaft 2.
(Embodiment 3)
Further, a throttle valve opening detecting device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a sensor unit of a throttle valve opening detection device according to Embodiment 3 of the present invention, showing a state where the sensor unit is viewed from the throttle valve side, and FIG. 7 is a configuration of the sensor unit. 7 is viewed from the X direction in FIG.
[0034]
This embodiment is a modification of the first embodiment, in which the two-way portion 8 is omitted and the teeth 24b of the first core 20 are omitted. That is, the remaining portion 9 is formed only by the half-moon-shaped cross sections 29a and 29b separated by the slits 7. The first core 20 is also formed only by the base 24a. Also in this case, three-dimensional magnetic circuits A and B are formed as in the first embodiment, and the amount of magnetic flux passing therethrough changes according to the facing area between the semi-lunar cross sections 29a and 29b and the magnet 28. . Therefore, the rotation angle of the shaft 2 can be detected with a simpler configuration as in the first embodiment.
[0035]
In the third embodiment, the magnet 28 and the first core 20 can be arranged at the same position on the throttle shaft 2 without being shifted in the axial direction. In this case, it is desirable to provide a gap between the magnet 28 and the first core 20 so that magnetic flux does not leak directly between them.
[0036]
The present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, the configuration using two Hall ICs is shown, but this is a so-called redundant design, and the rotation angle of the shaft 2 can be detected even with one Hall IC. In this case, for example, when the Hall IC 22b is omitted, that portion may be left as an air gap, or the remaining portion 9b related to the magnetic circuit B and all the connection portions 26b of the first core 20b and the second core 21 may be omitted. .
[0037]
Further, the rotation angle of the shaft 2 and the formation angles of the teeth 24b and the magnets 28 described in the above-described embodiment are merely examples, and are not limited to the above-described values. Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the sensor unit 6 is provided at the end of the shaft 2 has been described. In this case, the rotation angle of the shaft 2 can be detected by forming the slit 7 in a long hole and cutting the two-sided shape or employing the method of the third embodiment.
[0038]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the throttle valve opening detection apparatus of this invention, the notch part and the remaining part are provided in the shaft to which the throttle valve of the engine was fixed, and the magnet was arrange | positioned facing them and the stator core magnetically connected with the magnet. Since the magnets are placed opposite to the remaining part and the magnetic detection elements are installed on the stator core, the magnets that were conventionally on the shaft side are transferred to the stator core side, and the magnetic path is formed directly using the shaft to be detected. Can be. Therefore, it is not necessary to separately attach the rotor core, the hub, and the like to the shaft, and it is possible to prevent a decrease in accuracy due to a positioning error caused by the attachment. Further, since the number of parts fixed to the shaft is reduced, inertia around the shaft is reduced correspondingly, and controllability of the motor is improved. Furthermore, unlike the conventional apparatus, it is not necessary to use a ring magnet, and the rotation angle of the shaft can be detected with one segment magnet, so that the magnet usage is reduced and the apparatus cost is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electronically controlled throttle valve using a throttle valve opening detection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a sensor unit, and shows a state where the sensor unit is viewed from a throttle valve side.
FIG. 4 shows a state of the configuration of the sensor 6 viewed from the X direction in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a throttle valve opening detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a sensor unit of a throttle valve opening detection device according to a third embodiment of the present invention, illustrating a state where the sensor unit is viewed from the throttle valve side.
7 shows a state of the configuration of the sensor section viewed from the X direction in FIG. 6;
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional rotation angle detection device.
FIG. 9 is a plan view of a conventional rotation angle detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Throttle valve 2 Shaft 3 Brushless motor 4 Housing 5 Cover 6 Sensor part 7 Slit (notch)
Reference Signs List 8 Two-way part 8a, 8b Two-way part 8c Outer peripheral surface 9 Remaining part 9a, 9b Remaining part 10 Stator core 11 Gear 12 Gear 13 Gear 14 Gear 15 Reduction mechanism 16a, 16b Bearing 17 Torsion coil spring 18 Idle gear 19 Gear shaft 20 first core 20a, 20b first core 21 second core 22 Hall IC
22a, 22b Hall IC
23 Board 24a Base 24b Teeth 25 Cylindrical part 26 Connection part 26a, 26b Connection part 27 Magnet holding part 27a Base part 27b Magnet mounting part 28 Magnet 29a, 29b Half-moon section 30 Substrate 31 Stator 32 Rotor 33 Drive coil 34 Stator core 35 Rotor shaft 36 Rotor core 36a Magnet mounting part 37 Rotor magnet 38a, 38b Bearing 39 Bracket 41 First core 42 Second core 43 Third core 44a, 44b, 44c Gap 45 Notch 50 Shaft 51 Hub 52 Rotor core 53 Magnet 54 Stator core 55 Slit 56 Hole IC
56a, 56b Hall IC
A Magnetic circuit B Magnetic circuit

Claims (8)

エンジンのスロットル弁が固定され、軸方向に延びる切欠部と、前記切欠部に沿って延在する残存部とを備えてなる、磁性体にて形成されたシャフトと、
前記切欠部及び前記残存部に対向して前記シャフトに隣接配置されたマグネットと、
前記残存部に対向して前記シャフトに隣接配置され、前記マグネットと磁気的に接続されたステータコアと、
前記ステータコアに取り付けられ、前記マグネットから前記残存部と前記ステータコアを介して前記マグネットに至る磁路中に配置された磁気検出素子とを有することを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。A shaft formed of a magnetic material, comprising: a cutout portion to which a throttle valve of the engine is fixed, the cutout portion extending in the axial direction; and a remaining portion extending along the cutout portion.
A magnet disposed adjacent to the shaft facing the notch and the remaining portion,
A stator core disposed adjacent to the shaft facing the remaining portion and magnetically connected to the magnet;
A throttle valve opening detection device, which is attached to the stator core and has a magnetic detection element disposed in a magnetic path from the magnet to the remaining portion and to the magnet via the stator core. 請求項１記載のスロットル弁の開度検出装置において、前記残存部の前記ステータコアと対向する部位に、前記シャフトの外周面を前記スリットと直交する平行な２弦に沿って切り欠いた二方取り部を設けたことを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。2. The opening detection device for a throttle valve according to claim 1, wherein a portion of the remaining portion facing the stator core has a two-way cutout formed by cutting an outer peripheral surface of the shaft along two parallel strings perpendicular to the slit. An opening detecting device for a throttle valve, comprising a part. 請求項２記載のスロットル弁の開度検出装置において、前記ステータコアの前記二方取り部に対向する部位に、円周方向に延びるティースを設けたことを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。3. The throttle valve opening detecting device according to claim 2, wherein a tooth extending in a circumferential direction is provided at a portion of the stator core facing the two-way portion. 請求項２又は３記載のスロットル弁の開度検出装置において、前記マグネットは、前記残存部の前記二方取り部が形成されていない部位に対向することを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。4. The throttle valve opening detecting device according to claim 2, wherein the magnet faces a portion of the remaining portion where the two-way portion is not formed. . 請求項１〜４の何れか１項に記載のスロットル弁の開度検出装置において、前記切欠部が軸方向に沿って形成されたスリットであり、前記残存部は前記スリットによって隔離されることを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。5. The throttle valve opening detecting device according to claim 1, wherein the notch is a slit formed along an axial direction, and the remaining portion is isolated by the slit. 6. Characteristic throttle valve opening detector. 請求項１〜６の何れか１項に記載のスロットル弁の開度検出装置において、前記残存部は、前記マグネットと前記ステータコアに軸方向にずれた位置にて対向することを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。The throttle valve opening detecting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the remaining portion faces the magnet and the stator core at a position shifted in the axial direction. Opening detection device. 請求項１記載のスロットル弁の開度検出装置において、前記残存部は断面略半月状に形成されてなることを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。2. The throttle valve opening detecting device according to claim 1, wherein the remaining portion has a substantially half-moon cross section. エンジンのスロットル弁が固定され、外周面を弦方向に切り欠いて形成された軸方向に沿って延びる切欠部と、前記切欠部に沿って延在する略Ｄ形断面を有する残存部とを備えてなる、磁性体にて形成されたシャフトと、
前記残存部の円周面に対向して前記シャフトに隣接配置されたマグネットと、
前記マグネットが取り付けられ、磁性体にて部分円弧状に形成された第１ステータコアと、
前記第１ステータコアの円周方向両端と間隙を空けて配置された部分円弧状の第２及び第３ステータコアと、
前記第１ステータコアと前記第２ステータコアの間に配置され、前記マグネットから前記残存部、前記第２ステータコア及び前記第１ステータコアを介して前記マグネットに至る磁路中に配置された第１磁気検出素子と、
前記第１ステータコアと前記第３ステータコアの間に配置され、前記マグネットから前記残存部、前記第３ステータコア及び前記第１ステータコアを介して前記マグネットに至る磁路中に配置された第２磁気検出素子とを有することを特徴とするスロットル弁の開度検出装置。The throttle valve of the engine is fixed, and is provided with a notch portion formed by cutting an outer peripheral surface in a chord direction and extending along an axial direction, and a remaining portion having a substantially D-shaped cross section extending along the notch portion. A shaft made of a magnetic material,
A magnet disposed adjacent to the shaft facing the circumferential surface of the remaining portion,
A first stator core to which the magnet is attached and which is formed in a partial arc shape by a magnetic material;
Partially arc-shaped second and third stator cores disposed at both ends in the circumferential direction of the first stator core with a gap therebetween;
A first magnetic detection element disposed between the first stator core and the second stator core and disposed in a magnetic path from the magnet to the magnet via the remaining portion, the second stator core, and the first stator core via the first stator core; When,
A second magnetic detection element disposed between the first stator core and the third stator core, and disposed in a magnetic path from the magnet to the magnet via the remaining portion, the third stator core, and the first stator core via the first stator core. And a throttle valve opening detector.

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