JP4680136B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Description
この回転角度検出装置は、回転部に取付けられており、回転中心を挟んで対向している一対の永久磁石と、固定部に取付けられた状態でそれらの永久磁石間に位置決めされており、前記回転部の回転に伴う前記永久磁石間の磁界の変化に基づいて前記回転部の回転角度を求める角度検出手段と、前記固定部に設けられており、前記角度検出手段と外部の機器とを電気的に接続するコネクタとを備えている。
前記回転角度検出装置では、図9(A)に示すように、角度検出手段100の複数本の電気接続端子102が、それらの電気接続端子102よりも強度が大きい複数本の導体105の一端部105tにそれぞれ接続されており、それらの導体105の他端側105zがコネクタの端子として使用される。
角度検出手段100の電気接続端子102と導体105の一端部105tとの接続が行なわれると、図9(B)に示すように、電気接続端子102と導体105との接続部分が第1の型(図示省略)内にインサートされて第1樹脂成形部106が成形され、電気接続端子102と導体105とが一体化される。次に、第1樹脂成形部106の外にある角度検出手段100と、第1樹脂成形部106とが鉄製のステータコア107に覆われた状態で、そのステータコア107及び導体105が成形型(図示省略)にインサートされ、前記固定部が樹脂成形される。この状態で、回転部と固定部とが位置合わせされることで、回転部の永久磁石と固定部の角度検出手段とが一定の位置関係になる。
請求項1の発明は、回転部に取付けられており、回転中心を挟んで対向している少なくとも一対の永久磁石と、固定部に取付けられた状態でそれらの永久磁石間に位置決めされており、前記回転部の回転に伴う前記永久磁石間の磁界の変化に基づいて前記回転部の回転角度を求める角度検出手段と、前記固定部に設けられており、前記角度検出手段と外部の機器とを電気的に接続するコネクタとを備える回転角度検出装置であって、前記角度検出手段の複数本の電気接続端子が、それらの電気接続端子よりも強度が大きい複数本の導体の一端部にそれぞれ接続されて、それらの導体の他端側が前記コネクタの端子として使用される構成であり、少なくも前記電気接続端子、及び前記角度検出手段の一部、及び前記電気接続端子に接続された前記導体の一端部とを第1の型内にインサートし、その第1の型により樹脂を成形することで得られる第1樹脂成形部と、前記第1樹脂成形部から突出した前記導体を第2の型内にインサートし、その第2の型により樹脂を成形することで得られる第2樹脂成形部とを有し、前記固定部は前記第1樹脂成形部と第2樹脂成形部とから構成されて、その第2樹脂成形部に前記コネクタが形成される構成であり、前記第1樹脂成形部は、前記第2の型内にインサートされる埋設部位と、前記第2の型から突出する突出部位と、前記埋設部位と突出部位との間に一定幅で設けられた境界部位とを備えており、前記突出部位と埋設部位には、その突出部位の先端に近づくにつれて細くなるようなテーパが設けられており、前記境界部位にはテーパが設けられていないことを特徴とする。
さらに、第2樹脂成形部は、第1樹脂成形部から突出した導体を第2の型内にインサートした状態で型成形されており、固定部のコネクタを備える部分を構成する。このように、第1樹脂成形部により導体に対して位置ずれしないように角度検出手段を固定した状態で、その導体を第2の型内にインサートするため、前記角度検出手段が第2樹脂成形部に対して位置ずれを起こすことがない。即ち、製造途中で角度検出手段が位置ずれを起こすことがないため、回転角度検出装置の製造不良が発生しない。
また、第1樹脂成形部の突出部位と埋設部位には、その突出部位の先端に近づくにつれて細くなるようなテーパが設けられているため、成形後に第1樹脂成形部を第1の型から外し易くなる。
さらに、第1樹脂成形部の境界部位にはテーパが設けられていないため、第2の型内に第1樹脂成形部の埋設部位がインサートされた状態で、第2の型と第1樹脂成形部の境界部位との間に隙間が形成されることがない。したがって、第2樹脂成形部が成形された後に、その第2樹脂成形部と第1樹脂成形部の境界部位との間にバリが生じ難くなる。
請求項3の発明によると、角度検出手段は、回転部における永久磁石間の磁界の変化を検出する磁気検出素子と、その磁気検出素子の出力信号に基づいて前記回転部の回転角度を求める演算部とを備えていることを特徴とする。
請求項4の発明によると、第1樹脂成形部を構成する樹脂材と、角度検出手段に使用される樹脂材とは、略同一の線膨張係数を備えていることを特徴とする。
このため、周辺温度の変化により第1樹脂成形部と角度検出手段とが伸縮した場合でも、角度検出手段に加わる応力を小さくすることができる。
このように、導体を第1導体と第2導体とに分割できるため、第1樹脂成形部を共通にして、第2樹脂成形部を種々に変更し、多種類の固定部を製作できるようになる。
請求項8の発明によると、第1樹脂成形部の表面には、前記角度検出手段に達する凹部が形成されていることを特徴とする。
請求項9の発明によると、回転部は、内燃機関の吸気通路に設けられた吸入空気量制御手段のシャフトであり、固定部は吸入空気量制御手段のケースであることを特徴とする。
以下、図1から図8に基づいて本発明の実施形態1に係る回転角度検出装置の説明を行う。ここで、図1は本実施形態に係る回転角度検出装置を備えるスロットル制御装置の平断面図、図2は本実施形態に係る回転角度検出装置の測定原理図である。また、図3〜図8は回転角度検出装置の製造方法を表す縦断面図、斜視図等である。
回転角度検出装置40の説明を行う前に、この回転角度検出装置40を備えるスロットル制御装置10の概要について説明する。
スロットル制御装置10は、エンジンの吸入空気量の調節に使用される電子制御式装置であり、自動車の運転室内に設置されたアクセルペタル(図示省略)の動作と連動するように構成されている。
スロットル制御装置10は、スロットルボデー12を備えている。スロットルボデー12は、図1に示すように、空気流路であるボア13を形成する中空円筒状のボア壁部14とモータハウジング部17とを一体に有している。ボア壁部14は、上流側がエアクリーナ(図示省略)に接続され、下流側がインテークマニホールド(図示省略)に接続される。
スロットルボデー12のボア壁部14には、前記ボア13を径方向に横切る金属製のスロットルシャフト16が通されている。スロットルシャフト16は、ボア壁部14の左右の設けられた軸受部15によって回転可能に支持されている。
スロットルシャフト16には、ボア13内で回転可能に構成された円板状のスロットルバルブ18がスクリュ18sによって固定されている。
さらに、右側の軸受部15とスロットルギヤ22の外筒部22fとの周囲には、スロットバルブ18を閉じる方向へ付勢されたコイル状のバックスプリング24sが装着されている。
また、スロットルボデー12には、ボア壁部14とモータハウジング部17との間の位置にスロットルシャフト16と平行なカウンタシャフト23が設けられている。そして、前記カウンタシャフト23にカウンタギヤ24が回転可能に支持されている。カウンタギヤ24はギヤ径の異なる二つのギヤ部24a,24bを有しており、大径側のギヤ部24aがモータ17mの出力回転軸(図示省略)のモータピニオン17pと噛合しており、小径側のギヤ部24bが前記スロットルギヤ22のギヤ部22wと噛合している。
このため、モータ17mがエンジンコントロールユニット(ECU)(図示省略)からの信号でアクセルペダルの踏み込み量等に基づいて駆動されると、モータ17mの回転力はモータピニオン17p、カウンタギヤ24、スロットルギヤ22を介してスロットルシャフト16に伝達される。これによって、スロットバルブ18がバックスプリング24sのバネ力に抗してボア13内で回転し、ボア13を流れる吸入空気量がコントロールされる。
回転角度検出装置40は、スロットルシャフト16の回転角度に基づいてスロットルバルブ18の開度を検出する装置であり、図2(A)(B)に示すように、スロットルギヤ22の内筒部22eに設けられたヨーク43、及び一対の磁石41と、側面カバー50の第1樹脂成形部52に埋め込まれた角度検出手段42とを備えている。
ヨーク43は、磁性材料により円筒形に形成されており、スロットルシャフト16と同軸に位置決めされている。そして、ヨーク43の内壁面にN極とS極とを構成する円弧形の磁石41が中心を挟んで対向する位置に固定されている。一対の磁石41は、図2(A)に示すように、ヨーク43内の空間にほぼ平行な磁界を発生させることができるように、平行着磁されている。
一対の磁石41間には、図2(A)(B)に示すように、回転角度検出装置40の角度検出手段42が規定位置に位置決めされている。角度検出手段42は、ヨーク43、及び磁石41がスロットルシャフト16と共に回転することによる磁界の方向の変化を検出し、その磁界の方向の変化に基づいて演算によりスロットルシャフト16、及びスロットルバルブ18(以下、スロットルシャフト16という)の回転角度を求める装置である。角度検出手段42は、フェールセーフを考慮して二台一組で使用され、一台が故障した場合でも他の一台が動作することにより検出不能とならないように配慮されている。
即ち、スロットルシャフト16が本発明の回転部に相当し、第1樹脂成形部52を備える側面カバー50が本発明の固定部に相当する。また、スロットル制御装置10が本発明の吸入空気量制御手段に相当する。
角度検出手段42の演算部46は、半導体集積回路(IC)から構成されており、スロットルシャフト16の回転角度に対応するリニアな電圧信号を出力できるようにプログラムされている。さらに、演算部46には、図4等に示すように、電源用(入力用)の電気接続端子47a、接地(アース)用の電気接続端子47b、及び信号出力用の電気接続端子47cが設けられており、各々の電気接続端子47a,47b,47cがそれぞれ強度の高いL形導体49a,49b,49cに電気的に接続されている(以下、単に接続という)。さらに、電源用のL形導体49aと接地用のL形導体49bとの間、及び接地用のL形導体49bと信号出力用のL形導体49cとの間には、雑音防止用のチップコンデンサ48が接続されている。
二台の角度検出手段42、チップコンデンサ48、及びL形導体49a,49b,49cは、図2(B)、図5に示すように、第1樹脂成形部52に埋め込まれた状態で側面カバー50の所定位置に固定される。これにより、側面カバー50がスロットルボデー12の右側面に取付けられた状態で、前述のように、第1樹脂成形部52の先端部分がスロットルギヤ22のヨーク43(図2(A)参照)、及び永久磁石41間に被接触状態で挿入される。この状態で、二台の角度検出手段42の磁気検出素子45は、図2(A)(B)に示すように、スロットルシャフト16とほぼ同軸状態に保持されて一対の磁石41間に配置され、さらに磁気検出素子45の前面(先端面)はスロットルシャフト16の軸線Pと直角になる。
第1樹脂成形部52は、第1の型60により成形される。第1の型60は、図3、図4に示すように、型本体62と押え型64とから構成されている。型本体62は、第1樹脂成形部52の先端面52f(図2(B)参照)と外周面52rとを成形する型であり、略凹円柱形の成形凹部62fを備えている。押え型64は、第1樹脂成形部52の基端面52k(図2(B)参照)を成形する型であり、型本体62の成形凹部62fの開口を塞ぐことができるように構成されている(図4参照)。
型本体62の成形凹部62fの底部には、図4に示すように、その成形凹部62fに最初にセットされる一方の角度検出手段42、チップコンデンサ48、及びL形導体49a,49b,49c(以下、No.1角度検出手段42という)を定位置に位置決めするための一対の段部62dが設けられている。一対の段部62dは、磁気検出素子45の幅方向両側に形成された突起45tが、成形凹部62fの仮想中心線Lに沿う方向から係合できるように構成されている。さらに、成形凹部62fの開口縁には、No.1角度検出手段42のL形導体49a,49b,49cの露出部分が嵌合する凹部62c(図3参照)が三箇所に形成されている。即ち、No.1角度検出手段42は、磁気検出素子45の突起45tが、図4に示すように、それぞれ段部62dに支持され、さらにL形導体49a,49b,49cの露出部分がそれぞれ凹部62cと嵌合するように、型本体62の成形凹部62fにセットされる。この状態で、No.1角度検出手段42の磁気検出素子45は、型本体62の成形凹部62fの底面に平行な状態で、その成形凹部62fの底部中央に位置決めされる。
また、型本体62の成形凹部62fの底部には、誤セット防止用突起62pが前記段部62dよりも軸方向(開口側)に突出するように形成されている。そして、その誤セット防止用突起62pの先端に、型本体62の成形凹部62fにセットされたNo.2角度検出手段42が接触するように構成されている。これにより、誤ってNo.1角度検出手段42がNo.2角度検出手段42のセット位置側に挿入されると、そのNo.1角度検出手段42が誤セット防止用突起62pに当接して段部62dにセットできなくなる。即ち、No.1角度検出手段42のセット不良になり、誤組付けが防止できる。
このようにして、No.1角度検出手段42、No.2角度検出手段42が型本体62の成形凹部62fにセットされると、第1の型60(型本体62と押え型64)の型締め後、型内に樹脂が射出されて第1樹脂成形部52が成形される。
即ち、型本体62の成形凹部62fの誤セット防止用突起62p、及び一対の段部62dが本発明の位置決め用凸部に相当する。また、型本体62の成形凹部62fに位置決め用凸部が設けられるため、第1樹脂成形部52の表面には、位置決め用凸部により凹部52d,52pが形成される(図6、図7参照)。
ここで、第1樹脂成形部52を構成する樹脂材には、角度検出手段42に使用されているエポキシ樹脂が好適に使用される。このように、角度検出手段42に使用されている樹脂材と第1樹脂成形部52を構成する樹脂材とがほぼ等しい線膨張係数を備えているため、周辺温度の変化により第1樹脂成形部52と角度検出手段42とが伸縮した場合に、角度検出手段42に加わる応力を小さくすることができる。
電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53fは、側面カバー50に設けられるコネクタ55用の導体であり、端子部T(先端部)を除く部分が側面カバー50の壁内に埋め込まれる。
側面カバー50は、第2の型70により成形される。第2の型70は、図8(A)に示すように、内面成形型72と外側成形型74とから構成されている。内面成形型72は、側面カバー50の内面側を成形する型であり、第1樹脂成形部52の突出部位524と境界部位523とが嵌め込まれる円筒形の凹部72hが所定位置に設けられている。外側成形型74は側面カバー50の表面及びコネクタ55を成形する型であり、複数に分割可能に構成されている。なお、図8(A)には、電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53fは省略されている。
先ず、第2の型70が型開きされている状態で、第1樹脂成形部52の突出部位524と境界部位523とが内面成形型72の円筒形の凹部72hに嵌め込まれる。次に、第1樹脂成形部52のL形導体49a,49b,49cに接続された電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53fが所定位置に位置決めされる。
このようにして、第1樹脂成形部52、電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53fが第2の型70の所定位置にセットされると、第2の型70の型締めが行なわれ、型内に樹脂が射出されて側面カバー50が成形される。そして、側面カバー50の成形と同時に、第1樹脂成形部52が、図5に示すように、側面カバー50の内面所定位置に固定される。ここで、側面カバー50の樹脂材としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂やポリフェニンサルファイド(PPS)樹脂が好適に使用される。
側面カバー50のコネクタ55には、エンジンコントロールユニット(ECU)側の電線のコネクタが接続される。これにより、角度検出手段42の出力、即ち、スロットルシャフト16の回転角度信号が前記ECUに入力される。
即ち、側面カバー50が本発明の第2樹脂成形部に相当し、その側面カバー50に第1樹脂成形部52が固定されたものが本発明の固定部に相当する。また、第1樹脂成形部52から露出するL形導体49a,49b,49cが本発明の第1導体に相当し、電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53fが本発明の第2導体に相当する。
本実施形態に係る回転角度検出装置40によると、第1樹脂成形部52は、電気接続端子47a,47b,47c、角度検出手段42、及びL形導体49a,49b,49cの一端部とを第1の型60内にインサートし、その第1の型60に樹脂を射出することにより成形される。即ち、電気接続端子47a,47b,47c、角度検出手段42、及びL形導体49a,49b,49cの一端部とが樹脂によって固められている。このため、電気接続端子47a,47b,47cの強度が低い場合でも電気接続端子47a,47b,47cが変形等することがなく、角度検出手段42は第1樹脂成形部52によってL形導体49a,49b,49cに対して一定の位置関係に保持される。
さらに、側面カバー50(第2樹脂成形部)は、第1樹脂成形部52から突出したL形導体49a,49b,49cと、L形導体49a,49b,49cに接続された電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53f(以下、導体という)を第2の型70内にインサートした状態で型成形されている。このように、第1樹脂成形部52により導体に対して位置ずれしないように角度検出手段42を固定した状態で、それらの導体を第2の型70内にインサートするため、角度検出手段42が側面カバー50(第2樹脂成形部)に対して位置ずれを起こすことがない。即ち、製造途中で角度検出手段が位置ずれを起こすことがないため、回転角度検出装置40の製造不良を防止できるようになる。
また、第1樹脂成形部52の突出部位524と埋設部位522には、その突出部位524の先端に近づくにつれて細くなるようなテーパが設けられているため、成形後に第1樹脂成形部52を第1の型60の型本体62から外し易くなる。
さらに、第1樹脂成形部52の境界部位523には一定幅でテーパが設けられていないため、第2の型70内に第1樹脂成形部52の埋設部位522がインサートされた状態で、第2の型70と第1樹脂成形部52の境界部位523との間に隙間が形成され難くなる。これにより、側面カバー50(第2樹脂成形部)が成形される際に、その側面カバー50と第1樹脂成形部52の境界部位との間にバリが生じ難くなる。
また、導体をL形導体49a,49b,49c(第1導体)と、電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53f(第2導体)とに分割できるため、第1樹脂成形部52を共通にして、側面カバー50(第2樹脂成形部)を種々に変更し、多種類の固定部(第1樹脂成形部52付き側面カバー50)を製作できるようになる。
また、第1樹脂成形部52は略円柱形に成形されているため、第1樹脂成形部52の埋設部位、及び導体を第2の型70内にインサートする際に、第1樹脂成形部52を中心にして導体を回転方向に変位させられるようになり、導体の位置決めが容易になる。
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態の角度検出手段42は、永久磁石41間の磁界の方向に基づいてスロットルバルブ18の回転角度を求める構成であるが、前記磁界の強さに基づいてスロットルバルブ18の回転角度を求める構成でも可能である。
また、磁気検出素子45と演算部46とから構成された角度検出手段42を使用する例を示したが、磁気検出素子45と演算部46とが一体化された磁気検出素子45を使用することも可能である。
また、導体をL形導体49a,49b,49c(第1導体)と、電源用導体53a、接地用導体53b、及び第1、第2信号用導体53e,53f(第2導体)とに分割する構成を例示したが、第1導体と第2導体とを一体化することも可能である。
また、本実施形態では、回転角度検出装置40でスロットル制御装置10のスロットルシャフト16の回転角度を検出する例を示したが、スロットル制御装置10以外にも適用可能である。例えば、液体用の流量調節弁の開度検出用として本発明に係る回転角度検出装置40を使用することも可能である。
また、角度検出手段42を二台一組で使用する例を示したがフェールセーフを考慮しなくても良い場合には、角度検出手段42を一台で使用することも可能である。
18 スロットルバルブ
41 永久磁石
42 角度検出手段
45 磁気検出素子
46 演算部
47a,47b,47c 電気接続端子
49a,49b,49c L形導体(第1導体)
50 側面カバー(第2樹脂成形部)
52 第1樹脂成形部
55 コネクタ
522 埋設部位
523 境界部位
534 突出部位
53a 電源用導体(第2導体)
53b 接地用導体(第2導体)
53e 第1信号用導体(第2導体)
53f 第2信号用導体(第2導体)
60 第1の型
62d 段部(位置決め用凸部)
62p 誤セット防止用突起(位置決め用凸部)
70 第2の型
Claims (9)
- 回転部に取付けられており、回転中心を挟んで対向している少なくとも一対の永久磁石と、固定部に取付けられた状態でそれらの永久磁石間に位置決めされており、前記回転部の回転に伴う前記永久磁石間の磁界の変化に基づいて前記回転部の回転角度を求める角度検出手段と、前記固定部に設けられており、前記角度検出手段と外部の機器とを電気的に接続するコネクタとを備える回転角度検出装置であって、
前記角度検出手段の複数本の電気接続端子が、それらの電気接続端子よりも強度が大きい複数本の導体の一端部にそれぞれ接続されて、それらの導体の他端側が前記コネクタの端子として使用される構成であり、
少なくも前記電気接続端子、及び前記角度検出手段の一部、及び前記電気接続端子に接続された前記導体の一端部とを第1の型内にインサートし、その第1の型により樹脂を成形することで得られる第1樹脂成形部と、
前記第1樹脂成形部から突出した前記導体を第2の型内にインサートし、その第2の型により樹脂を成形することで得られる第2樹脂成形部とを有し、
前記固定部は前記第1樹脂成形部と第2樹脂成形部とから構成されて、その第2樹脂成形部に前記コネクタが形成される構成であり、
前記第1樹脂成形部は、前記第2の型内にインサートされる埋設部位と、前記第2の型から突出する突出部位と、前記埋設部位と突出部位との間に一定幅で設けられた境界部位とを備えており、
前記突出部位と埋設部位には、その突出部位の先端に近づくにつれて細くなるようなテーパが設けられており、前記境界部位にはテーパが設けられていないことを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1に記載された回転角度検出装置であって、
角度検出手段は、永久磁石間の磁界の方向に基づいて回転部の回転角度を求めるように構成されていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1又は請求項2のいずれかに記載された回転角度検出装置であって、
角度検出手段は、回転部における永久磁石間の磁界の変化を検出する磁気検出素子と、その磁気検出素子の出力信号に基づいて前記回転部の回転角度を求める演算部とを備えていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載された回転角度検出装置であって、
第1樹脂成形部を構成する樹脂材と、角度検出手段に使用されている樹脂材とは、略同一の線膨張係数を備えていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載された回転角度検出装置であって、
前記第1樹脂成形部を構成する樹脂材の線膨張係数は、前記第2樹脂成形部を構成する樹脂材の線膨張係数よりも、前記角度検出手段に使用されている樹脂材の線膨張係数に近いことを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載された回転角度検出装置であって、
角度検出手段の電気接続端子とコネクタとをつなぐ導体は、第1樹脂成形部に埋め込まれる第1導体と、前記コネクタの端子を構成する第2導体とに分割されており、
第1樹脂成形部から突出した第1導体と、その第1導体と第2導体との結合部分、及び前記第2導体が第2樹脂成形部に埋め込まれていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載された回転角度検出装置であって、
第1樹脂成形部は略円柱形に成形されていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれかに記載された回転角度検出装置であって、
第1樹脂成形部の表面には、前記角度検出手段に達する凹部が形成されていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれかに記載された回転角度検出装置であって、
回転部は、内燃機関の吸気通路に設けられた吸入空気量制御手段のシャフトであり、固定部は吸入空気量制御手段のケースであることを特徴とする回転角度検出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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