JPH01119701A - スロツトルセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スロットルセンサに係り、特に自動車の内燃
機関の絞り弁の回転開度を、非接触で検出するのに好適
なスロットルセンサに関する。

〔従来の技術〕

従来のセンサは、特開昭５６−１０７１１９号に記載の
ように、磁電変換素子からの出力電圧ｙは、磁界の方向
、すなわちスロットル回転開度に関してｙ＝Ａｃｏｓ２
θ十Ｂ　という特性を示すようになっていた。このこと
は、スロットルが１回転（３６０”）するときに、２周
期の正弦波出力が得られることを表している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、磁電変換素子からの出力は第６図に
あるように、スロットルが１回転するときに２周期の正
弦波であったために、スロットルセンサの検出範囲とし
て必要な回転開度であるＯ〜９０°の範囲において、低
開度域での精度（分解能）が不足であり、もしも低開度
域での精度をあげようとすれば、高開度域において、正
弦波から得られる値が２つになってしまい、高開度域（
９０°付近）の検出ができなくなるという開運があった
。

本発明の目的は、スロットルが１回転したとき（３６０
°）に、１周期の正弦波出力が得られるようにすること
で、低開度域における分解能を高精度に検出できるスロ
ットルセンサを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、絞り弁軸の回転と同期して発生する回転磁
界と、第２の磁石が発生するバイアス磁界とで形成され
る合成磁界を磁電変換素子に供給することで達成される
。

〔作用〕

本発明のスロットルセンサでは、磁電変換素子が、絞り
弁軸の回転と同期して発生する回転磁界と、第２の磁石
が発生するバイアス磁界とによって形成される合成磁界
を感知する。それによって、スロットルが１回転（３６
０＠）するときに、磁電変換素子から１周期の正弦波出
力を得ることができるので、スロットルの開度が０〜９
０″の範囲において、低開度域における精度（分解能）
は向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第８図により説明す
る。第３図は本発明に係る全体断面図である。１はスロ
ットルボディであり、絞り弁２は固定用ネジ４により絞
り弁軸３に固定され１図示していないアクセルペダルの
操作に応じて回転する。そして、絞り弁２．絞り弁軸３
は、軸受５を通してスロットルボディ１に取付けられて
いる。

１６は磁性材からなるヨークであり、絞り弁軸３の一端
に圧入等で固定されである。６はヨーク１６にＮ極、Ｓ
極が対向して取付けられた第１の磁石で、ヨーク１６と
共に磁気回路を形成する。

また、Ｎ極、Ｓ極の磁界である回転磁界７は、絞り弁２
．絞り弁軸３と一体となって回転する。

次に、前記回転磁界７の回転する部分を第１図。

第２図及び第３図を用いて説明する。

スロットルボディ１内に、例えば、エポキシ系。

セラミック系の基板１１が第１の取り付はネジ１２によ
り着脱可能に固定されている。さらに。

第２図の如く基板１１上に、第２の磁石８．磁電変換素
子９を１重ねて一体的に固着している。ここで、第２の
磁石は例えば４５＠の角度を持って前記回転磁界７に対
して回転方向側に偏位し、前記第１の磁石のＮ極とＳ極
の中心に固定されている。前記磁電変換素子９は、感知
する磁界の方向により抵抗値が変化するように平面状に
形成されている。また、スロットルボディ内に外部から
の磁性体粉、ａ埃等の侵入を防止する意味で、ふた１４
をスロットルボディ１に第２の取り付はネジ１５によっ
て固定している。また、基板１１に固着された回路部１
０は、磁電変換素子９の電源部及び出力電圧を増幅する
増幅部等を構成するもので、ハイブリッドＩＣからなる
。１９はハーネスで、電源、アース、信号出力用（図示
略）である。

また１３は、ハーネス１９を支持するグロメットである
。

さらに、第１の磁石６の回転磁界７と、第２の磁石８の
バイアス磁界１８により、合成磁界１７が形成される。

そして、合成磁界１７は回転磁界７の偏位に応じて変化
する。

よって、磁電変換素子９が感知する合成磁界１７の回転
方向は、絞り弁２．絞り弁軸３の回転に従って変化する
ことになる。

ところで、磁電変換素子９は、磁界方向と電流方向のな
す角度によって抵抗値が異方的に変化す蒸着させた三端
子構造をもち、この素子の抵抗値は素子のパターン面に
対して平行な磁界の強さ及び向きによって変化するもの
である。

次に、第４図〜第６図を用いて、それぞれ磁電変換素子
９の素子の作動原理、その等価回路、磁界の回転方向に
対する磁電変換素子９の出力波形を説明する。第４図に
示すように、第１の磁電変換素子Ｒ＾、第２の磁電変換
素子Ｒｎを互いに直交させて配置させると共に、直交し
た共通端すを出力端とし、それぞれの他端を電源Ｖｃに
接続している。このように構成した三端子素（ａ＋ｂｔ
Ｃ）に回転磁界７が第１の磁電変換素子Ｒ＾、第２の磁
電変換素子Ｒａに加わった場合、ｂ点の出力電圧Ｖｏは
下記（１）式であられされる。

Ｒ＾＋Ｒａ 但し、 Ｒ＾＝＝Ｒｘｓｉｎ”θ＋Ｒｙｃｏｓ”θ　　　　　　
　・（２）Ｒａ＝Ｒｘｃｏｓ”θ＋Ｒｙ　ｓｉｎ”θ　
　　　　　　−（３）であり、θは電流工と回転磁界７
のなす角度。

Ｒｘは電流工と回転磁界７が直交したときの抵抗値、Ｒ
ｙｌ！電流工と回転磁界７が平行したときの抵抗値であ
る。

さらに、（２）式、（３）式を（１）式へ代入して簡単
にすると、下記（４）式または（５）式であられせる。

Ｖｏ”Ａ−Ｂｃｏｓ２θｖｃ　　　　　　　・・・（５
）ここで、係数Ａは電源電圧Ｖｃに、係数Ｂは素子の材
料に依存するものである。また、（４）式、（５）式は
第６図に示すように、電流Ｉと回転磁界７のなす角度θ
、すなわち絞り弁２．絞り弁軸３の回転開度と、出力電
圧Ｖｏの特性であられせる。以上のことから、スロット
ルが１回転（３６０’）するときに、出力は２周期の正
弦波になることがわかる。

第７図は回転磁界７とバイアス磁界１８とによる合成磁
界１７を、第８図は合成磁界１７による磁電変換素子９
の出力波形を示す。第７図によれば、回転磁界７のなす
角度θ＝Ｏ″′に対して、本実施例ではθ＝４５”の位
置にバイアス磁界１８を加えている。磁電変換素子９の
感知する磁界は回転磁界７とバイアス磁界１８とからな
る合成磁界１７である。回転磁界を、Ｈｒ、バイアス磁
界をＨｂとすると、合成磁界Ｈｊは、（６）式であられ
される。

ＩＨ門＋＝ｆｉ丁璽τ石１７Ｆ　　・・・（６）本実施
例では、１Ｈｒｌ＝ｌＨｂｌとする。回転磁界７が回転
するのに伴い、合成磁界１７も回転磁界と同じ方向に回
転する。本実施例の場合には、時計回りに、例えば、回
転磁界７が偏位０（Ｑ位置）の時、合成磁界１７は４５
＠／２となり、Ｈ位置となる。同様に、回転磁界７がＰ
位ｉｔ　Ｑ位置の時、合成磁界１７はそれぞれＪ位置、
に位置と変化していく、さらに、第８図は′合成磁界１
７に対する磁電変換素子９の出力波形Ｖｏの変位を示し
ている。ここでは、スロットルが１回°転（３６０°）
するときに、１周期の正弦波出力が得られることを特徴
としている。前述したとおり、回転磁界７は絞り弁２．
絞り弁軸３と同期して回転する。実際には、絞り弁２．
絞り弁軸３の回転幅は、約０〜９０°であるために、絞
り弁２の０°位置をＱ位置にとれば、θ＝０〜９０°の
範囲ではθ−Ｑ間のリニア出力Ｖｏが絞り弁２の回転開
度に対応する。また、００位置をＰ位置にとれば、Ｐ−
Ｒ間の曲線出力Ｖ。が絞り弁２の回転開度に対応する。

なお、本実施例では回転する絞り弁軸３側に第１の磁石
６を配置したが、逆に、磁電変換素子９及び第２の磁石
８を絞り弁軸３側に配置してもよい。

本発明の一実施例によれば、絞り弁２、及び絞り弁軸３
の回転と同期して発生する回転磁界７と、バイアス磁界
１８とによって形成される合成磁界１７を利用すること
で、スロットルが１回転（３６０°）するときに、１周
期の正弦波出力を得ることができる。すなわち１回転量
度が、０〜９０＠の範囲では、開度に対してリニア出力
、または曲線出力が得られることになるので、どちらの
特性を利用しても、低開度域における精度（分解能）を
向上させることができるという効果がある。さらに、検
出部が非接触でスロットルボディ埋込み式のため、出力
信号の瞬断がなく高得命で信頼性に優れているという効
果もある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁界の方向または磁界の強さによって
抵抗値の変化する磁電変換素子は、絞り弁及び絞り弁軸
の回転と同期した第１の磁石の回転磁界と、新たに設置
する第２の磁石のバイアス磁界とによって形成される合
成磁界を感知して、絞り弁軸が１回転（３６０°）する
ときに、１周期の正弦波出力を発生する。

よって、絞り弁の回転開度が０〜９０’の範囲では、開
度の大きさに対して、リニア出力、または曲線出力が得
られるので、どちらの特性を利用しても、低開度域にお
ける精度（分解能）は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を表す第３図の要部の拡大図、第２図は
第１図の側面図、第３図はスロットルボディの断面図、
第４図は磁電変換素子の動作原理図、第５図は第４図の
等価回路図、第６図は磁界の回転方向に対する磁電変換
素子の出力波形図、第７図は回転磁界とバイアス磁界と
で形成される合成磁界の作図、第８図は合成磁界に対す
る磁電変換素子の出力波形図である。 １・・・スロットルボディ、２・・・絞り弁、３・・・
絞り弁軸、６・・・第１の磁石、７・・・回転磁界、８
・・・第２の磁石、９・・・磁電変換素子、１７・・・
合成磁界、１８・・・バイアス磁界。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の絞り弁軸の一端に固定された、第１の磁
   石によつて発生される磁界を感知する磁電変換素子によ
   り、前記絞り弁軸に固定された絞り弁の回転開度を非接
   触で検出するスロットルセンサにおいて、前記第１の磁
   石が発生する回転磁界に対して回転方向側に偏位し、か
   つ中心が第１の磁石の中心と一致させた、バイアス磁界
   を発生させるための第２の磁石を設け、前記磁電変換素
   子の供給信号を、前記回転磁界と前記バイアス磁界とか
   ら形成される合成磁界から得られるようにしたことを特
   徴とするスロットルセンサ。 ２、前記磁電変換素子は、磁界の方向によつて出力信号
   が変化する強磁性体磁気抵抗素子からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスロットルセンサ。 ３、前記磁電変換素子は、磁界の強さによつて出力信号
   が変化する強磁性体磁気抵抗素子からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスロットルセンサ。 ４、前記磁電変換素子は、前記絞り弁軸が１回転すると
   きに、実質的に１周期の正弦波となる出力信号を発生す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスロッ
   トルセンサ。 ５、前記磁電変換素子は、前記第２の磁石と一体的に構
   成され、前記スロットルボディ内に着脱可能に固定され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   ロットルセンサ。