JP2005147926A - 回転位置センサ及び内燃機関の電子制御式スロットル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、磁性面においてより正確な形状に形成でき、よりコンパクトで単純な構造を有する回転位置センサ及び内燃機関の電子制御式スロットル装置を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、磁気感応素子を介して互いに対向して配置された一対の略半円板状磁性体コアと、該略半円板状磁性体コアの外周に沿って互いに対向して配置された一対の略円弧状磁性体コアと、該略円弧状磁性体コアの少なくとも一方に接して固定された永久磁石とを有し、該永久磁石からの磁束が前記略円弧状磁性体コア、前記略半円板状磁性体コア、前記略円弧状磁性体コア及び前記永久磁石を順次流れるように配置されており、前記略半円板状磁性体コア及び永久磁石の一方が回転可能であり、該回転により変動する磁束量を前記磁気感応素子により検出することを特徴とする回転位置センサにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のスロットルバルブ（絞弁）等の回転軸の回転角度を検出する新規な回転位置センサ及び内燃機関の電子制御式スロットル装置に関する。

従来、信号出力の変化量が回転角度の変化量に比例するような特性を有する回転位置センサが特許文献１〜３に知られている。特許文献１には、環状ヨークの内周部に固定された環状磁石を有する回転子コアと、環状磁石の内周部にホール素子を介して配置された２つの半円板状の固定子コアとを有する磁気位置センサーが示されている。特許文献２には、ループ極片の内周部に一体に形成された半円板状磁石を有する回転子と、ループ極片の内周側に配置された磁束センサーとを有する磁気回転位置センサが示されている。特許文献３には、環状磁石を有する回転子と、その上下にホール素子を介して配置された２つの磁性板とを有する固定子とを有する非接触式回転位置センサーが示されている。

特許第2920179号公報

特開2000-28314号公報

特開2002-206913号公報

特許文献１の従来技術では、信号出力の変化量が回転角度の変化量に比例するようにするために、磁気感応素子を有する内側の固定子コアにおいて、磁気ショートを防止しなければならない。このため、内側の固定子コアには、２つの穴を施す必要がある。また、信号出力の変化量と回転角度の変化量の直線性を改善するために、外側の回転子コア形状は、完全な円では具合が悪く、楕円形状に近い形状にする必要がある。また、磁気反発型の磁界分布を利用しているため、２個の磁石を必要とする。

又、特許文献２においては、半円板状磁石の平板面からの磁束がループ極片の内周面に入るもので、その平板面は正確な形状でなければならないが、塑性加工によって形成されるため正確な形成が困難である。更に、特許文献３においては、環状磁石からの磁束は２つの磁性板の平板面に入るもので、その平板面の形状が正確でなければならないが、塑性加工によって形成されるため正確な形成が困難である。

本発明の目的は、磁性面においてより正確な形状に形成でき、コンパクトで単純な構造を有する回転位置センサ及び内燃機関の電子制御式スロットル装置を提供することにある。

本発明は、少なくとも１つの磁気感応素子を一対の略半円板磁性コアで挟んで、外形が円筒形の固定子を形成し、この固定子の外側をある隙間をおいて一対の略円弧状磁性コアを配置し、該磁性コアの底面に少なくとも１個の永久磁石を隣接させ、磁性板に固定する。これら、２個の略円弧状磁性コア、永久磁石ならびに磁性板は、回転可能な一体構造の回転子を構成する。この回転子を測定対象のシャフトに固定することにより、回転角を非接触で測定することが可能となる。

即ち、本発明は、磁気感応素子を介して互いに対向して配置された一対の略半円板状磁性体コアと、該略半円板状磁性体コアの外周に沿って互いに対向して配置された一対の略円弧状磁性体コアと、該略円弧状磁性体コアの少なくとも一方に接して固定された永久磁石とを有し、該永久磁石からの磁束が前記略円弧状磁性体コア、前記略半円板状磁性体コア、前記略円弧状磁性体コア及び前記永久磁石を順次流れるように配置されており、前記略半円板状磁性体コア及び永久磁石の一方が回転可能であり、該回転により変動する磁束量を前記磁気感応素子により検出することを特徴とする回転位置センサにある。

又、本発明は、磁気感応素子を介して互いに対向して配置された一対の略半円板状磁性体コアと、該略半円板状磁性体コアの半円外周に沿って互いに対向して回転可能に配置された一対の略円弧状磁性体コアと、該略円弧状磁性体コアの少なくとも一方に接して固定された永久磁石と、該永久磁石に接合された磁性板とを有し、前記永久磁石は概ね回転軸方向に磁化されており、前記略半円板状磁性体コア及び永久磁石の一方が回転可能であり、該回転により変動する磁束量を前記磁気感応素子により検出することを特徴とする回転位置センサにある。

本発明における永久磁石は、略円弧状磁性体コアの各々に接して独立に配置され、互いに磁化方向が反対であること、又、永久磁石はリング状であり、略円弧状磁性体コアの各々に接し対応する部分が互いに反対の磁化方向を有すること、永久磁石は略円弧状磁性体コアの一方に配置されていることのいずれかを有することが好ましい。永久磁石は、径方向の幅が略円弧状磁性体コアの径方向の幅と同等であることが好ましい。

更に、本発明は、磁気感応素子を介して互いに対向して配置された一対の略半円板状磁性体コアと、該略半円板状磁性体コアの円外周に沿って互いに対向して回転可能に配置された一対の略円弧状磁性体コアと、該略円弧状磁性体コアに接して固定された永久磁石と、前記略円弧状磁性体コアと永久磁石とを固定する非磁性板とを有し、前記永久磁石は前記略円弧状磁性体コアの接触面にほぼ垂直な方向に磁化されており、前記略半円板状磁性体コア及び永久磁石の一方が回転可能であり、該回転により変動する磁束量を前記磁気感応素子により検出することを特徴とする回転位置センサにある。

本発明における永久磁石は、略円弧状磁性体コアの各々に略半円板状磁性体コアの内周側に設けられた延長部に配置されていること、略円弧状磁性体コアの各々に対称に略半円板状磁性体コアの外周側に設けられた延長部に配置されていること、略円弧状磁性体コアの各々に略半円板状磁性体コアを挟んでその外周側両側に対称に設けられた延長部に配置されていることのいずれかが好ましく、又、永久磁石及び略円弧状磁性体コアが非磁性材によって一体に結合されていることが好ましい。

本発明における磁気感応素子は、２個有し、円筒形状磁性板の間に並列又は重ねて配置されていること、又ホール素子又はホールICであることが好ましく、更に２個の磁気感応素子は各々の信号出力が同相又は逆相のいずれでも良い。
略半円板状磁性体コアと磁気感応素子とを有する固定子が樹脂によって一体に形成されていることが好ましい。

本発明は、空気取入口を有する本体と、該本体の空気取入口内に設けられた回転シャフトと、該回転シャフトに固定され前記空気取入口内への空気取入量を調整する絞弁と、前記回転シャフトの回転角度を検出する前述に記載の回転位置センサとを有することを特徴とする絞弁組立体にある。

本発明によれば、磁性面においてより正確な形状に形成でき、単純な構造で小型化が容易で、かつ回転移動する物体の回転位置を非接触で±0.5%以内の高感度、高精度で検出できる回転位置センサ及び内燃機関の電子制御式スロットル装置を提供できる効果がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１(a)は本発明の非接触式回転位置センサの斜視図、(b)が(a)の上面図である。図１に示すように、本実施例では、略半円板状磁性体コア1、2の間に磁気感応素子として２個のホールIC31、32を横に並べて挟み、略半円板状磁性体コア1、2の外周部に略円弧状磁性体コア4、5を配置し、略円弧状磁性体コア4、5の底面に略円弧状永久磁石6、7を接合し、その底面に磁性板8が接合され、回転子を構成し、装置の回転軸に結合される。半円板状磁性体コア1、2とホールIC31、32は、固定子として、図１(a)におけるそれらの上部が装置本体の上部カバーに固定される。略円弧状磁性体コア4、5と半円板状磁性体コア1、2の間はエアギャップ9を形成し、略円弧状磁性体コア4、5、永久磁石6、7及び磁性板8は一体で回転する。ここで、ホールIC31とホールIC32は、どちらか一方でも機能するが、故障時の相互のバックアップあるいは故障診断のチェック用に２個配置する。

次に、本発明の磁石構造における磁束の流れについて本発明の原理を説明する。略円弧状永久磁石6、7は、図１の矢印で示すように、概ね回転軸方向に着磁されており、その磁化方向は互いに逆向きである。このときの磁束の流れは、概ね、図１の破線の矢印で示したようになる。すなわち、略円弧状永久磁石６からの磁束は、略円弧状磁性体コア４の円弧面を通過後、エアギャップ９を横切って、円板状磁性体コア1、2に分流し、分流した磁束の一部は、ホールIC31、32を通過して合流し、それぞれの磁束は再度エアギャップ９を横切って、略円弧状磁性体コア５の円弧面を通過後、略円弧状永久磁石７を通過し、磁性板８を通過して、略円弧状永久磁石６に戻る。略円弧状永久磁石７からの磁束も同様の磁路を形成する。

図１（ｃ）は、本発明の磁石構造における磁束の流れを示す上面図である。図1（ｃ）に示すように、略半円板状磁性体コア１と略円弧状磁性体コア４がエアギャップ９をはさんで対向する面の角度をθ_１とし、略半円板状磁性体コア２と略円弧状磁性体コア４がエアギャップ９をはさんで対向する面の角度をθ_２とする。θ_１＝θ_２のときは、当然のことながら、ホールIC31、32には磁束は通過しない。図１（ｃ）のようにθ_１＜θ_２のときは、角度差θ_２―θ_１にほぼ比例する磁束がホール素子IC31、32を通過することになる。
図２は、回転子のホールICによる検知磁束密度と回転角との関係を示す線図である。図２に示すように、回転子のホールICによる検知磁束密度は回転角に比例した値を示し、回転角に比例した出力信号が得られるものである。

磁性材は多かれ少なかれ、磁気ヒステリシス特性を有しており、一般的に0.5Ｔないし１Ｔを超えると、磁気ヒステリシス効果が次第に顕著になってくる。回転位置センサの回転位置精度を高精度にするためには、磁気ヒステリシスは極力小さい範囲で使うのが望ましい。従って、磁性材内部、代表的には略半円板状磁性体コア1、2、略円弧状磁性体コア4、5及び磁性板8の内部の磁束密度は0.5Ｔ以下であることが望ましい。また、磁気ヒステリシスの小さい磁性材料、例えばパーマロイ等を使うことが望ましい。以上のことは、以下に示す他の実施例においても共通事項である。

なお、本実施例では、磁気感応素子であるホールIC31、32を並列に配置したが、図３に示すように、ホールIC31、32を略半円板状磁性体コア1、2の間のギャップに重ねて配置しても良い。以下に示す実施例でも同様である。また、ここでは、永久磁石6は略半略円弧状のものを用いたが、１個の方形磁石、２個又は３個の方形磁石で代用しても良い。
本実施例によれば、略半円板状磁性体コア1、2と、略円弧状磁性体コア4、5との磁束の流れる略半円板状磁性体コア1、2の磁性面がプレス加工による切断によって形成されるのでその切断面が極めて正確な形状に形成できるため、回転移動する物体の回転位置を非接触で±0.5%以内の高感度、高精度で検出できる。更に、単純な構造であるため、小型化及び製造が容易である顕著な効果を有する。

図４は本発明の回転位置センサの斜視図である。本実施例では、図４に示すように永久磁石としてリング状永久磁石20を用い、180度ずつ２領域にて磁化方向が正反対のものとすることにより、実施例１と同様の機能を持たせることができる。更に、本実施例では、実施例１と同様に略半円板状磁性体コア1、2と、略円弧状磁性体コア4、5との磁束の流れる略半円板状磁性体コア1、2の磁性面がプレス加工による切断によって形成されるのでその切断面が極めて正確な形状に形成されるため、高感度、高精度で検出でき、又、それに比べて磁石を容易に生産できる効果がある。

図５は本発明の回転位置センサの斜視図である。本実施例では、図５に示すように実施例１における略円弧状磁性体コア4の一方に永久磁石６を設け、略円弧状磁性体コア5を回転軸方向に対して同じ高さにしたものである。永久磁石6の磁化方向は、図５に示すように上向きであるが、下向きでも良い。本実施例によれば、実施例１と同様の効果を有するが、それに比べて永久磁石が１個で済むという効果がある。

図６（ａ）は本発明の回転位置センサの斜視図及び（ｂ）はその固定子を除いた部分の平面図である。図６に示すように、本実施例では、略半円板状磁性体コア1、2の間に２個のホールIC31、32を横に並べて挟み、その外周部に略円弧状磁性体コア41、51を配置し、それらの各々より略半円板状磁性体コア1、2の内周側に伸びた略円弧状磁性体コアー延長部61、71の間に方形状永久磁石21を接合し、その底面に非磁性板10を接合したものである。略半円板状磁性体コア1、2と略円弧状磁性体コア41、51の間はエアギャップ9を形成し、略円弧状磁性体コア41、51、方形状永久磁石21及び非磁性板10は一体で回転する。

このときの磁束の流れは、概ね図６の破線の矢印で示したようになる。すなわち、方形状永久磁石21からの磁束は、磁性体コア51を通過後、エアギャップ９を横切って、半円板状磁性体コア1、2に分流し、分流した磁束の一部は、ホールIC31、32を通過して合流し、それぞれの磁束は再度エアギャップ9を横切って、略円弧状磁性体コア41を通過後、方形状永久磁石21に戻る。

本実施例によれば、略円弧状磁性体コア41、51と略半円板状磁性体コア1、2との磁束の流れる略円弧状磁性体コア41、51の磁性面がプレス加工による正確な金型面によって形成されるのでその形成面が極めて正確な形状に形成されるため、高感度、高精度で検出できる。又、永久磁石21が１個で済み、かつ形状が方形状であるため、より磁石の製造が容易であるという効果がある。

図７（ａ）は本発明の回転位置センサの斜視図及び（ｂ）はその固定子を除いた部分の平面図である。本実施例は、略半円板状磁性体コア1、2の外周部に略円弧状磁性体コア42、52を配置し、それらの各々より略半円板状磁性体コア1、2の内周側に伸びた略円弧状磁性体コアー延長部62、72の間に方形状永久磁石22を接合し、その底面に非磁性板10を接合したものである。実施例4における方形状永久磁石21を長めにした方形状永久磁石22に置き換え、その方形状永久磁石22の磁束を無駄なく磁気回路上に載せるために、略円弧状磁性体コア42、52を回転子用コアとして用いる。このときの磁束の流れは、概ね破線の矢印で示したようになる。本実施例においても、略円弧状磁性体コア42、52と略半円板状磁性体コア1、2との磁束の流れる略円弧状磁性体コア42、52の磁性面がプレス加工による正確な金型面によって形成されるのでその形成面が極めて正確な形状に形成されるため、高感度、高精度で検出できる。又、実施例4に比べて、相対的に磁束量を高めることができ、非接触式回転位置センサの出力感度を更に高めることができるという効果がある。

図８（ａ）は本発明の回転位置センサの斜視図及び（ｂ）はその略円弧状磁性体コアの曲げ加工前の平面図である。本実施例では、略円弧状磁性体コア43、53は、図８に示すように、略円弧状磁性体コア43、53の略半円板状磁性コア1、2の部分が略円弧状の幅より小さい幅とした略円弧状磁性体コア延長部63、73を有するもので、磁性板11を破線部で90度に曲げることにより容易に製造できるので、実施例4、5に比べてより量産性に優れている。更に、略円弧状磁性体コア43、53と略半円板状磁性体コア1、2との磁束の流れる略円弧状磁性体コア43、53の磁性面がプレス加工による切断によって形成されるのでその切断面が極めて正確な形状に形成されるため、回転移動する物体の回転位置を非接触で±0.5%以内の高感度、高精度で検出できる。永久磁石23は略円弧状磁性体コアの曲げ加工後に接着剤によって接合される。

図９（ａ）は本発明の回転位置センサの斜視図及び（ｂ）はその略円弧状磁性体コアの曲げ加工前の平面図である。本実施例は、実施例6に比べてより長い永久磁石24を配置できる構造になっている。本実施例では、略円弧状磁性体コア44、54は、図９に示す略円弧状磁性体コア延長部64、74の形状をもつ磁性板12を破線部で90度に曲げることにより容易に製造できるので、本実施例によれば、実施例6に比べて量産性に優れ、更に相対的に磁束量を高めることができ、非接触式回転位置センサの出力感度を高めることができるという効果がある。永久磁石24は略円弧状磁性体コアの曲げ加工後に接着剤によって接合される。

図１０（ａ）は本発明の回転位置センサの斜視図及び（ｂ）はその略円弧状磁性体コアの斜視図である。本実施例では、略半円板状磁性体コア1、2の間に２個のホールIC31、32を横に並べてはさみ、その外周部に略円弧状磁性体コア45、55を配置し、略円弧状磁性体コア45、55の底面に略半円形磁性板の略円弧状磁性体コア延長部65、75と１個の方形状永久磁石25を配置し、その底面に非磁性板10を接合したものである。略半円板状磁性体コア1、2とホールIC31、32は固定子として、装置の上部に固定される。略円弧状磁性体コア45、55と略半円板状磁性体コア1、2の間はエアギャップ9を形成し、略円弧状磁性体コア45、55、永久磁石25及び非磁性板10は一体で回転する。本実施例によれば、実施例7に比べて量産性に優れ、更に相対的に磁束量を高めることができ、非接触式回転位置センサの出力感度を高めることができるという効果がある。又、略円弧状磁性体コア45、55と略半円板状磁性体コア1、2との磁束の流れる略円弧状磁性体コア45、55の磁性面がプレス加工による正確な金型面によって形成されるのでその形成面が極めて正確な形状に形成されるため、高感度、高精度で検出できる。

図１1は本発明の回転位置センサの平面図である。本実施例は、二次元的な平板構造の例である。本実施例では、略半円板状磁性体コア1、2の間に２個のホールIC31、32を横に並べてはさみ、その外周部に略円弧状磁性体コア46、56を配置し、略円弧状磁性体コア46、56のそれぞれより伸びた略円弧状磁性体コア延長部48、58の端部に１個の方形状永久磁石26を配置し、略円弧状磁性体コア延長部48、58の底面に非磁性板10を接合したものである。略半円板状磁性体コア1、2とホールIC31、32は、固定子として、装置の上部に固定される。略円弧状磁性体コア46、56と略半円板状磁性体コア1、2の間はエアギャップ9を形成し、略円弧状磁性体コア46、56、永久磁石26及び非磁性板10は一体で回転する。本実施例によれば、前述の実施例に比べてより薄型にでき、永久磁石の形状を自由に選定できるので、相対的に磁束量を高めることができ、非接触式回転位置センサの出力感度を高めることができるという効果がある。更に、略円弧状磁性体コア46、56と略半円板状磁性体コア1、2との磁束の流れる略円弧状磁性体コア46、56の磁性面がプレス加工による切断によって形成されるのでその切断面が極めて正確な形状に形成されるため、回転移動する物体の回転位置を非接触で±0.5%以内の高感度、高精度で検出できる。

図１２は本発明の回転位置センサの平面図である。略円弧状磁性体コア47、57は、略半円板状磁性体1、2を挟んで両側にそれぞれより両方向に伸びた略円弧状磁性体コア延長部49、59の端部にそれぞれ方形状永久磁石26を1個ずつ配置し、磁化方向を同じ方向に向くようにし、磁束を強め合うようにしたものであり、実施例９に比べて非接触式回転位置センサの出力感度を高めることができるという効果がある。更に、略円弧状磁性体コア47、57と略半円板状磁性体コア1、2との磁束の流れる略円弧状磁性体コア47、57の磁性面がプレス加工による切断によって形成されるのでその切断面が極めて正確な形状に形成されるため、前述と同様に回転子の角度を高感度、高精度で検出できる。

前述の実施例１〜１０に示した非接触式回転位置センサに用いたホールIC31、32の出力タイプとして、図１３が同一信号にするＡ特性（同相出力）を表し、図１４が逆信号にするＢ特性（クロス出力）を表す回転角とホールIC出力値との関係を示す図である。図１３のＡ特性はホールIC31、32を同一方向に構成し、図１4のＢ特性はホールIC31、32を互いに反対向きに構成することにより得られる。

一方、図１４のＢ特性を実施する方法として、次に２つの方法で実施できる。第一の方法は、ホールIC31、32の向きが互いに逆向きになるように取り付けて、ホールIC31、32に入る磁束の向きを逆にする方法である。第二の方法は、ホールIC31、32の向きはともに同一方向とし、片方を正の信号として増幅し、もう一方を負の信号に変換して増幅する。本実施例により、ホールIC31、32からの信号出力の利用範囲が多様化できる効果がある。
本実施例においては、略半円板状磁性体コア1、2とホールIC31、32とを一体にして回転子とし、略半円弧状磁性体コアと永久磁石とを一体にして固定子とする関係を有するものであるが、略半円板状磁性体コア1、2とホールIC31、32とを一体にして固定子とし、略半円弧状磁性体コアと永久磁石とを一体にして回転子とする逆の関係にしても、非接触式回転位置センサとして前述と同様に機能することは言うまでもない。

図１５は本発明の非接触式回転位置センサを取り付けた内燃機関の電子制御式スロットル装置の断面図及び図１６はその斜視図である。電子制御式スロットル装置は、本体となるスロットルボディ13、絞り弁15、絞り弁15を駆動する電動アクチュエータとしてのモータ16、複数のギアからなる動力伝達装置、絞り弁軸14に設けられて絞り弁15の開き角度(開度)を計測する非接触式回転位置センサ3、及び絞り弁15、モータ16、動力伝達装置を保護するカバー18を有し、他に、電子制御モジュール、空気流量計などを主な要素として構成される。動力伝達装置はギア17、77、78及び79によって構成される。本実施例における非接触回転位置センサ3としては、前述の実施例２に示したものを用いた。その詳細は後述する。

スロットルボディ13は、絞り弁15の収納部(スロットルチャンバ)とモータ16の収納部のモータハウジング40とをアルミニウムのダイキャストによる一体成形してなる。スロットルボディ13の内部(空気通路)には絞り弁15が設けられ、その絞り弁軸14はスロットルボディ13に設けた軸受34、35によってサポートされ、その一端がボディ外に突出している。そして、絞り弁軸14のスロットルボディ13の外部に突出した部分には、ばねA36、レバー37、ばねB38を有し、デフォルト機構が形成されている。デフォルト機構は、モータ16への通電が断たれた際に、デフォルトストッパの位置までばねA36又はばねB38によって絞り弁15を回転させて、空気通路が遮断せずに僅かに開くと共に、非接触式回転位置センサ3の回転部を回転させて、素子にデフォルト位置を示す信号が出力されるように構成されている。

モータ16はアクセルペダルの踏み込み量に関するアクセル信号やトラクション制御信号に応じて駆動され、モータ16の動力は前述の動力伝達装置を介して絞り弁軸14に伝達される。

絞り弁軸14に取付けたギア79は扇形ギアで、絞り弁軸14に固定されており、絞り弁軸14にフリーに嵌合させたレバー37とばねB38を介して引き付け合うように係合している。
ばねA36は絞り弁15のリターンスプリングであり、一端がスロットルボディ13に設けたばね係止部113に係止し、もう一方の自由端がレバー37に係止している。

デフォルト開度設定機構とは、エンジンキーオフ時(換言すれば電動アクチュエータ3の非通電時)の絞り弁のイニシャル開度を閉位置より大きく保持するためのものである。デフォルト開度位置から全開制御位置までは、モータ動力とばねB38(リターンスプリング)の釣り合いにより絞り弁開度が決定され、デフォルト開度よりも絞り弁開度を小さく制御する場合には、レバー37はデフォルト開度ストツパにより動きが規制され、ばねB38の力に抗してギア78及び絞り弁軸148だけを閉方向に回動させることで行われる。符号の114は、全閉ストッパであり、扇形のギア78の一辺が当接することで全閉位置が決定される。スロットルボディ13ばねA36ばねB38の一辺が当接することで閉位置が決定される。

カバー18は、絞り弁軸14、減速ギア機構を有するギア78、モータ16等の絞り弁関連部品(以下、絞り弁機構と称する)を保護するために、スロットルボディ13の側壁に形成した絞り弁機構の収容部110を被うように取り付けられる。すなわち、モータ(絞り弁駆動装置)16及びギア78は、一つのカバー18により保護されるように配置されており、モータ16については、そのモータハウジング40の開口(モータ取り付け用の開口)が絞り弁機構収容部110に形成されて、この開口にモータ16のエンドブラケットがねじにより固定されている。

モータ16はアクセルペダルの踏み込み量に関するアクセル信号やトラクション制御信号に応じて駆動され、モータ16の動力がギア17、77、78を介して絞弁軸8に伝達される。モータ16は、そのモータハウジング40に収納される。モータ16の軸方向は絞り弁軸14の方向と一致し、モータ軸80にギア17が設けられる。

スロットルボディ13には、絞り弁軸14の方向と同一方向にギア軸76が設けてあり、これにはギア77が回転可能に支承されている。また、ギア77の下方には更にギア79が切ってある。レバー37の上端において絞り弁軸14にはギア78が設けてあり、ギア17とギア77とが、そしてギア78とギア79とが図示した方式で噛み合い、動力伝達装置を構成し、モータ16を駆動源として減速した状態で絞り弁15を開閉動作させることができる。

このようにして、モータ16の出力を絞り弁15に伝達する動力伝達装置がスロットルボディ13に一体的に組付けられる。絞り弁15、モータ16、動力伝達装置を保護するカバー18を樹脂によって一体成形する。この場合、絞り弁15の開閉制御を行う電子制御モジュールを収納するモジュールハウジングをカバー18と共に一体成形している。カバー18には、更に絞り弁軸14の先端に取り付けた非接触式回転位置センサ3を収納するハウジング、ギア軸76の先端部を収納するギア軸ハウジングが一体に形成される。

前述の空気流量計として、熱線流量計が流量計ハウジングに取り付けられ、更に温度計が設けられる。温度計、空気流量計は、スロットルボディ13に設けた嵌合穴を介して空気流路に設置される。また、スロットルボディ13には圧力計への空気導入通路が設けてあり、流量計ハウジングに設けた空気導入通路と連通するようにしてあり、空気流路の圧力は電子制御モジュールに設けた圧力計によって測定される。このような構成によれば、電子制御モジュールに流量計を一体化することによってマイコン学習による流量計出力の無調整化を図ることができる。

図１７は非接触回転位置センサとそれが取り付けられるカバー断面図及び図１８はその上面図である。非接触回転位置センサは実施例２のものを用いたものである。スロットルボディ13に絞り弁軸14が回転可能に支承されている。スロットルボディ13には空気流路の開口面積を制御する絞り弁15がねじ85により絞り弁軸14に固定されている。ホールIC31、32を介して半円板状磁性体コア1、２がその両側に配置され、固定子として非磁性金属からなるケース86内に収納されカバ-18に固定される。ケース86はカバー18に樹脂によって一体成形される。ホールIC31、32は、半円板状磁性体コア1、２間に挿入され、リード線81によって接続されたコンデンサ内臓トランスファモールド82と、アルミワイヤ84と、外部端子とに順次接続され、封止カバー83が接着剤によって封止される。カバ-18はシールゴム87を介してスロットルボディ13にねじにより固定されている。

一方、絞り弁軸14には、磁性板8が接合され、この磁性板8上に半円板状磁性体コア1、2の外周部に対応してリング状の略円弧状永久磁石20とその上に略円弧状磁性体コア4、5が接合されている。磁性板8の外周にはギア78が樹脂によってトランスファモールドされて一体に形成されている。

以上の構成により、非接触回転位置センサ3を絞り弁軸14の端部に形成することができる。本実施例では、スロットルボディ13にはモータ16が装着されており、ギア77及び絞り弁軸14に固定されたギア78を介して絞り弁軸14にモータ16のトルクが伝達されるよう構成され、燃焼に必要な空気量を正確に調整することができる。

又、本実施例において、実施例１、３〜１０に記載の非接触式回転位置センサを内燃機関の電子制御式スロットル装置に用いた場合においても同様に対応でき、燃焼に必要な空気量を正確に調整することができるものである。

本発明の回転位置センサの斜視図（ａ）、その上面図（ｂ）及び本発明の回転位置センサの動作原理を示す図（ｃ）。 本発明における回転子の回転角とホールIC検知磁束密度との関係を示す図。 本発明の回転位置センサの平面図。 本発明の回転位置センサの斜視図。 本発明の回転位置センサの斜視図。 本発明の回転位置センサの斜視図（ａ）及び固定子を除いた部分の平面図（ｂ）。 本発明の回転位置センサの斜視図（ａ）及び固定子を除いた部分の平面図（ｂ）。 本発明の回転位置センサの斜視図（ａ）及び略円弧状磁性体コアの平面図（ｂ）。 本発明の回転位置センサの斜視図（ａ）及び略円弧状磁性体コアの平面図（ｂ）。 本発明の回転位置センサの斜視図（ａ）及び略円弧状磁性体コアの斜視図（ｂ）。 本発明の回転位置センサの平面図。 本発明の回転位置センサの平面図。 本発明における２個のホールICの出力値と回転角との関係を示す図。 本発明における２個のホールICの出力値と回転角との関係を示す図。 本発明の非接触式回転位置センサを取り付けた内燃機関の電子制御式スロットル装置を示す断面図。 図１５の斜視図。 非接触回転位置センサとそれが取り付けられるカバーの断面図。 図１７の上面図。

符号の説明

1、2…略半円板状磁性体コア、3…回転位置センサ、4、5、41、42、43、44、45、46、47、51、52、53、54、55、56、57…略円弧状磁性体コア、6、7、20、21、22、23、24、25、26…永久磁石、8…磁性板、9…回転子・固定子間のエアギャップ、10…非磁性板、13…スロットルボディ、14…絞り弁軸、15…絞り弁、16…モータ、17、77、78、79…ギア、18…カバー、31、32…ホールIC、36…ばねA、37…レバー、38…ばねB、48、49、50、58、59、60、61、62、63、64、65、71、72、73、74、75…略円弧状磁性体コアー延長部、40…モータハウジング、76…ギヤ軸、80…モータ軸、81…リード線、82…コンデンサ内臓トランスファモールド、83…封止カバー、84…アルミワイヤ、85…ねじ、86…ケース、87…シールゴム。

Claims (16)

1. 磁気感応素子を介して互いに対向して配置された一対の略半円板状磁性体コアと、該略半円板状磁性体コアの外周に沿って互いに対向して配置された一対の略円弧状磁性体コアと、該略円弧状磁性体コアの少なくとも一方に接して固定された永久磁石とを有し、該永久磁石からの磁束が前記略円弧状磁性体コア、前記略半円板状磁性体コア、前記略円弧状磁性体コア及び前記永久磁石を順次流れるように配置されており、前記略半円板状磁性体コア及び永久磁石の一方が回転可能であり、該回転により変動する磁束量を前記磁気感応素子により検出することを特徴とする回転位置センサ。
2. 磁気感応素子を介して互いに対向して配置された一対の略半円板状磁性体コアと、該略半円板状磁性体コアの半円外周に沿って互いに対向して回転可能に配置された一対の略円弧状磁性体コアと、該略円弧状磁性体コアの少なくとも一方に接して固定された永久磁石と、該永久磁石に接合された磁性板とを有し、前記永久磁石は概ね回転軸方向に磁化されており、前記略半円板状磁性体コア及び永久磁石の一方が回転可能であり、該回転により変動する磁束量を前記磁気感応素子により検出することを特徴とする回転位置センサ。
3. 請求項２において、前記永久磁石は前記略円弧状磁性体コアの各々に接して独立に配置され、互いに磁化方向が反対であることを特徴とする回転位置センサ。
4. 請求項２において、前記永久磁石はリング状であり、前記略円弧状磁性体コアの各々に接し対応する部分が互いに反対の磁化方向を有することを特徴とする回転位置センサ。
5. 請求項２において、前記永久磁石は前記略円弧状磁性体コアの少なくとも一方に配置されていることを特徴とする回転位置センサ。
6. 請求項２において、前記永久磁石は、径方向の幅が前記略円弧状磁性体コアの径方向の幅と同等であることを特徴とする回転位置センサ。
7. 磁気感応素子を介して互いに対向して配置された一対の略半円板状磁性体コアと、該略半円板状磁性体コアの半円外周に沿って互いに対向して回転可能に配置された一対の略円弧状磁性体コアと、該略円弧状磁性体コアに接して固定された永久磁石と、前記略円弧状磁性体コアと永久磁石とを固定する非磁性板とを有し、前記永久磁石は前記略円弧状磁性体コアの接触面にほぼ垂直な方向に磁化されており、前記略半円板状磁性体コア及び永久磁石の一方が回転可能であり、該回転により変動する磁束量を前記磁気感応素子により検出することを特徴とする回転位置センサ。
8. 請求項７において、前記永久磁石は、前記略円弧状磁性体コアの各々に前記略半円板状磁性体コアの内周側に設けられた延長部に配置されていることを特徴とする回転位置センサ。
9. 請求項７において、前記永久磁石は、前記略円弧状磁性体コアの各々に対称に前記略半円板状磁性体コアの外周側に設けられた延長部に配置されていることを特徴とする回転位置センサ。
10. 請求項９において、前記永久磁石は、前記略円弧状磁性体コアの各々に前記略半円板状磁性体コアを挟んでその外周側両側に対称に設けられた延長部に配置されていることを特徴とする回転位置センサ。
11. 請求項７において、前記永久磁石及び略円弧状磁性体コアが非磁性材によって一体に結合されていることを特徴とする回転位置センサ。
12. 請求項１において、前記磁気感応素子は２個有し、前記円板状磁性体コアの間に並列又は重ねて配置されていることを特徴とする回転位置センサ。
13. 請求項１において、前記磁気感応素子がホール素子又はホールICであることを特徴とする回転位置センサ。
14. 請求項１２において、前記２個の磁気感応素子からの信号出力が同相又は逆相であることを特徴とする回転位置センサ。
15. 請求項１において、前記略半円板状磁性体コアと磁気感応素子とを有する固定子が樹脂によって一体に形成されていることを特徴とする回転位置センサ。
16. 空気取入口を有する本体と、該本体の空気取入口内に設けられた回転シャフトと、該回転シャフトに固定され前記空気取入口内への空気取入量を調整する絞り弁と、前記回転シャフトの回転角度を検出する請求項１に記載の回転位置センサとを有することを特徴とする内燃機関の電子制御式スロットル装置。
    

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