DE102017104233A1

DE102017104233A1 - Positionserfassende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102017104233A1
Application number: DE102017104233.4A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Kono; Tomoyuki Takiguchi; Akitoshi Mizutani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2017-10-12
Also published as: JP2017190975A; US20170292856A1; US10732008B2; JP6651962B2

Abstract

Die vorliegende Offenbarung schafft eine drehwinkelerfassende Vorrichtung (1). Ein IC-Substrat (20) hat eine flache Oberfläche (201), die sich entlang einer Drehachse (Ra1) eines Drosselventils (62) erstreckt. Joche (16, 17) bilden zusammen mit Magneten (11, 12) eine geschlossene magnetische Schaltung (Mp11, Mp12). Ein erstes Hall-Element (21) gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte in einer ersten Richtung entlang der flachen Oberfläche (201) ein erstes Signal aus. Ein zweites Hall-Element (22) gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte in einer zweiten Richtung, die die flache Oberfläche (201) schneidet, ein zweites Signal aus. Die ersten und zweiten Hall-Elemente (21, 22) sind in einer Region (Ar1) positioniert, die durch die Magneten (11, 12) und die Joche (16, 17) umgeben ist und die zwischen einer Randoberfläche (164) und einer Randoberfläche (165) ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine positionserfassende Vorrichtung, die einen Drehwinkel eines Erfassungsobjekts erfasst.
HINTERGRUND
Positionserfassende Vorrichtungen sind herkömmlicherweise als Vorrichtungen bekannt, die einen Drehwinkel eines Drosselventils einer Drosselvorrichtung mit elektronischer Steuerung für ein Fahrzeug, einen Drehwinkel eines EGR-Ventils einer Abgasrückführungsventilvorrichtung oder einen Drehwinkel eines Beschleunigers einer Beschleunigervorrichtung erfassen. Eine Patentschrift 1 ( JP 2007-155617 A ) offenbart beispielsweise eine positionserfassende Vorrichtung, die einen Magneten, ein IC-Substrat, zwei vertikale Hall-Elemente und ein laterales Hall-Element aufweist. Der Magnet erzeugt ein Magnetfeld, das magnetische Flusslinien in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse eines Erfassungsobjekts hat. Das IC-Substrat hat eine Plattenform und ist in dem Magnetfeld angeordnet. Die zwei vertikalen Hall-Elemente sind in einer Oberfläche des IC-Substrats angeordnet, um einen magnetischen Fluss in einer Richtung parallel zu der einen Oberfläche zu erfassen. Das laterale Hall-Element erfasst in einer Richtung senkrecht zu der einen Oberfläche einen magnetischen Fluss.
Bei der positionserfassenden Vorrichtung, die in der Patentschrift 1 beschrieben ist, können jedoch die drei Hall-Elemente ein Magnetfeld (auf das im Folgenden als ein „externes Magnetfeld” Bezug genommen ist), das durch andere Glieder als der Magnet erzeugt wird, erfassen. Aufgrund des externen Magnetfelds kann sich eine Genauigkeit eines Erfassen eines Drehwinkels verringern. Da ferner das IC-Substrat angeordnet ist, sodass sich die eine Oberfläche des IC-Substrats entlang der magnetischen Flusslinien des Magnetfelds, das durch den Magneten gebildet wird, erstreckt, erhöht sich die Größe in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse. Als ein Resultat kann sich die Größe der positionserfassenden Vorrichtung erhöhen.
Angesichts des Vorhergehenden besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine positionserfassende Vorrichtung zu schaffen, bei der eine Verschlechterung einer Genauigkeit eines Erfassens eines Drehwinkels aufgrund des externen Magnetfelds unterdrückt werden kann, während die Größe derselben verringert ist.
KURZFASSUNG
Bei einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine positionserfassende Vorrichtung eine Mehrzahl von Magnetfelderzeugern, ein Joch, ein IC-Substrat, einen ersten Magnetfelddetektor und einen zweiten Magnetfelddetektor auf. Die positionserfassende Vorrichtung erfasst einen Drehwinkel eines Erfassungsobjekts. Die Mehrzahl von Magnetfelderzeugern ist zusammen mit dem Erfassungsobjekt drehbar. Eine Drehachse des Erfassungsobjekts ist zwischen der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern angeordnet. Das Joch ist zusammen mit dem Erfassungsobjekt drehbar. Das Joch bildet zusammen mit der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern eine geschlossene magnetische Schaltung, die die Drehachse des Erfassungsobjekts schneidet. Das IC-Substrat weist eine Oberfläche und eine andere Oberfläche auf. Die eine Oberfläche hat eine Fläche, die größer als die andere Oberfläche ist, und erstreckt sich entlang der Drehachse. Der erste Magnetfelddetektor ist auf dem IC-Substrat angeordnet und hat eine magnetempfindliche Oberfläche, um eine magnetische Flussdichte in einer ersten Richtung entlang der einen Oberfläche zu erfassen. Der erste Magnetfelddetektor gibt gemäß der magnetischen Flussdichte in der ersten Richtung ein erstes Signal aus. Der zweite Magnetfelddetektor ist auf dem IC-Substrat angeordnet und hat eine magnetempfindliche Oberfläche, um eine magnetische Flussdichte in einer zweiten Richtung, die die eine Oberfläche schneidet, zu erfassen. Der zweite Magnetfelddetektor gibt gemäß der magnetischen Flussdichte in der zweiten Richtung ein zweites Signal aus. Der erste Magnetfelddetektor und der zweite Magnetfelddetektor sind in einer Region positioniert, die durch die Mehrzahl von Magnetfelderzeugern und das Joch umgeben ist und die zwischen einer Randoberfläche der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern oder des Jochs in einer Richtung entlang der Drehachse nahe dem Erfassungsobjekt und einer Randoberfläche der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern oder des Jochs in der Richtung entlang der Drehachse weg von dem Erfassungsobjekt ist.
Bei dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind der erste Magnetfelddetektor und der zweite Magnetfelddetektor in einer Region positioniert, die durch die Magnetfelderzeuger und das Joch umgeben ist. Eine Erzeugung eines Rauschens aufgrund des externen Magnetfelds kann somit unterdrückt werden, wenn ein Drehwinkel eines Erfassungsobjekts erfasst wird. Das heißt, eine Robustheit gegen das externe Magnetfeld kann erhöht werden, während eine Verringerung hinsichtlich einer Genauigkeit eines Erfassens eines Drehwinkels des Erfassungsobjekts unterdrückt wird.
Die eine Oberfläche des IC-Substrats ist angeordnet um sich entlang der Drehachse des Erfassungsobjekts zu erstrecken. Eine Stärke eines Magnetfelds der geschlossenen magnetischen Schaltung, das durch die eine Oberfläche geht, und eine Richtung der magnetischen Flusslinien des Magnetfelds können durch den ersten Magnetfelddetektor, der die magnetempfindliche Oberfläche hat, um eine magnetische Flussdichte in der ersten Richtung entlang der einen Oberfläche zu erfassen, und den zweiten Magnetfelddetektor, der die magnetempfindliche Oberfläche hat, um eine magnetische Flussdichte in der zweiten Richtung, die die eine Oberfläche schneidet, zu erfassen, erfasst werden. Die Größe kann daher in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse des Erfassungsobjekts verglichen mit einem Fall verringert werden, bei dem die eine Oberfläche angeordnet ist, um die Drehachse des Erfassungsobjekts zu schneiden. Das heißt, die Größe des Jochs, das die ersten und zweiten Magnetfelddetektoren umgibt, kann verringert werden, und somit kann die Größe der positionserfassenden Vorrichtung ebenfalls verringert werden.
Da die Größe des Jochs verringert wird, wird ferner die Stärke des Magnetfelds, das durch die Magnetfelderzeuger entlang der Drehachse gebildet wird, relativ erhöht. Als ein Resultat erhöhen sich die Stärke des Magnetfelds hinsichtlich des Drehwinkels des Erfassungsobjekts und eine Änderung in der Richtung der magnetischen Flusslinien des Magnetfelds, wodurch eine Genauigkeit eines Erfassens des Drehwinkels des Erfassungsobjekts verbessert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und anderen Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, offensichtlicher. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer Drosselvorrichtung mit elektronischer Steuerung, bei der eine positionserfassende Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel angewendet ist;
2 eine Expansionsansicht eines Abschnitts, der durch II in 1 angegeben ist;
3 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 2;
4A eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Ausgangssignal und einem Drehwinkel eines Erfassungsobjekts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4B eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Drehwinkelsignal und dem Drehwinkel des Erfassungsobjekts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 eine schematische Ansicht einer positionserfassenden Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 eine schematische Ansicht einer positionserfassenden Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
7 eine Querschnittsansicht einer Abgasrückführungsvorrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem die positionserfassende Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet ist;
8 eine Querschnittsansicht einer Beschleunigervorrichtung bei noch einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem die positionserfassende Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet ist;
9 eine schematische Ansicht eines Vergleichsbeispiels einer positionserfassenden Vorrichtung; und
10 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X in 9.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ist als Nächstes unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist unnötig, zu erwähnen, dass die Ausführungsbeispiele ein paar Beispiele der vorliegenden Offenbarung sind, und daher ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt. Jeder der zwischen den Ausführungsbeispielen im Wesentlichen gleichen Strukturen ist ferner die jeweilige gemeinsame Bezugsziffer zugewiesen, und die Beschreibung der im Wesentlichen gleichen Strukturen ist bei den anschließenden Ausführungsbeispielen weggelassen.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ist eine positionserfassende Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben. Eine drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 als die „positionserfassende Vorrichtung” wird bei einer Drosselvorrichtung 60 mit elektronischer Steuerung, die eine Einlassluftmenge, mit der eine Maschine für ein Fahrzeug versorgt wird, steuert, verwendet.
Zuerst ist eine schematische Konfiguration der Drosselvorrichtung 60 mit elektronischer Steuerung beschrieben. Die Drosselvorrichtung 60 mit elektronischer Steuerung weist ein Gehäuse 61, ein Drosselventil 62 als ein „Erfassungsobjekt”, einen Gehäusedeckel 63, eine drehwinkelerfassende Vorrichtung 1, eine ECU 94 und so weiter, wie in 1 gezeigt ist, auf.
Das Gehäuse 61 weist einen Einlasskanal 610, um Luft in die Maschine einzuleiten, auf. Das Drosselventil 62 ist in dem Einlasskanal 610 angeordnet.
Das Drosselventil 62 weist ein Ventilglied 621 und eine Ventilwelle 622 auf. Das Ventilglied 621 ist in im Wesentlichen einer Scheibenform gebildet, die einen Außendurchmesser hat, der leicht weniger als ein Innendurchmesser des Einlasskanals 610 ist. Das Ventilglied 621 ist an der Ventilwelle 622 fixiert. Beide Enden der Ventilwelle 622 sind durch das Gehäuse 61 drehbar getragen. Das Drosselventil 62 ist dementsprechend konfiguriert, um um eine Mitte der Ventilwelle 622 als eine Drehachse drehbar zu sein.
Ein Motor 623 ist an einem Ende der Ventilwelle 622 angeordnet. Der Motor 623 wird basierend auf Befehlen von der ECU 64 für die Maschine gesteuert. Der Öffnungsgrad des Drosselventils 62 wird durch eine Antriebskraft des Motors 623 gesteuert, und dadurch wird eine Einlassluftmenge, mit der die Maschine zu versorgen ist, angepasst.
Der Gehäusedeckel 63 ist aus Harz gebildet und ist im Wesentlichen schalenförmig. Der Gehäusedeckel 63 ist durch eine Schraube 631 an einer Seite des Gehäuses 61 fixiert. Die eine Seite des Gehäuses 61 ist eine Seite, von der ein Ende der Ventilwelle 622 vorspringt. Eine Verdrahtung 632, die mit der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 elektrisch verbunden ist, ist an dem Gehäusedeckel 63 fixiert.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 zwischen dem Gehäuse 61 und dem Gehäusedeckel 63 angeordnet. Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 weist ein zylindrisches Glied 10, Magnete 11, 12 als „Magnetfelderzeuger”, Joche 16, 17 als „Erzeuger einer magnetischen Schaltung” und eine Hall-IC 18 auf, wie es in 1 und 2 gezeigt ist. In 2 ist eine Seite, auf der der Gehäusedeckel 63 existiert, als eine „Deckelseitenrichtung” gezeigt, und eine Seite, auf der das Ventilglied 621 existiert, ist in einer „Ventilseitenrichtung” gezeigt.
Das zylindrische Glied 10 ist an dem anderen Ende der Ventilwelle 622 angeordnet und hat eine zylindrische Form mit einem Boden. Eine Bodenwand 101 des zylindrischen Glieds 10 definiert ein Durchgangsloch 102. Das andere Ende der Ventilwelle 622 ist in das Durchgangsloch 102 eingeführt. Das zylindrische Glied 10 ist relativ zu der Ventilwelle 622 fixiert.
Die Magnete 11, 12 sind bei einer Innenwand einer Seitenwand 103, die das zylindrische Glied 10 in sich aufweist, angeordnet, und die Drehwelle Ra1 der Ventilwelle 622 ist zwischen den Magneten 11, 12 angeordnet. Die Magnete 11, 12 sind an dem zylindrischen Glied 10 fixiert, sodass die Magnete 11, 12 zusammen mit dem Drosselventil 62 drehbar sind. Jeder der Magnete 11, 12 hat einen N-Pol und einen S-Pol. In 3 ist der N-Pol der Magnete 11, 12 als „N” gezeigt, und der S-Pol der Magnete 11, 12 ist als „S” gezeigt.
Wie in 3 gezeigt ist, hat jedes der Joche 16, 17 einen Querschnitt, der senkrecht zu der Drehachse Ra1 ist, und hat eine halbkreisförmige Form. Die Joche 16, 17 sind bei einer Innenwand des zylindrischen Glieds 10 angeordnet, sodass die Drehachse Ra1 der Ventilwelle 622 dazwischen angeordnet ist.
Das Joch 16 ist angeordnet, um mit einer Endoberfläche 111 des Magneten 11 auf der N-Pol-Seite und einer Endoberfläche 121 des Magneten 12 auf der N-Pol-Seite in Berührung zu sein. Das Joch 16 weist zwei Berührungsabschnitte 161, 162 und einen Bogenabschnitt 163 auf.
Der Berührungsabschnitt 161 ist an einem Ende des Jochs 16 angeordnet und hat eine Breite, die größer als dieselbe des Bogenabschnitts 163 ist. Der Berührungsabschnitt 161 ist mit der Endoberfläche 111 des Magneten 11 in Berührung. Der Berührungsabschnitt 162 ist an dem anderen Ende des Jochs 16 angeordnet und hat eine Breite, die größer als dieselbe des Bogenabschnitts 163 ist. Der Berührungsabschnitt 162 ist mit der Endoberfläche 121 des Magneten 12 in Berührung. Die Berührungsabschnitte 161, 162 bewirken eine Stabilität des Jochs 16, um dieselbe hinsichtlich der Magneten 11, 12, mit denen die Berührungsabschnitte 161, 162 in Berührung sind, zu erhöhen. Die Berührungsabschnitte 161, 162 können ferner relativ mehr magnetische Flusslinien des Magnetfelds, das durch die Magneten 11, 12 erzeugt wird, einleiten.
Der Bogenabschnitt 163 ist angeordnet, um den Berührungsabschnitt 161 und den Berührungsabschnitt 162 um die Drehachse Ra1 (das heißt bei einer Position radial auswärts der Drehachse Ra1) herum zu verbinden.
Das Joch 17 ist angeordnet, um eine Endoberfläche 112 des Magneten 11 auf der S-Pol-Seite mit einer Endoberfläche 122 des Magneten 12 auf der S-Pol-Seite zu verbinden. Das Joch 17 weist zwei Berührungsabschnitte 171, 172 und einen Bogenabschnitt 173 auf.
Der Berührungsabschnitt 171 ist an einem Ende des Jochs 17 angeordnet und hat eine Breite, die weniger als dieselbe des Bogenabschnitts 173 ist. Der Berührungsabschnitt 171 ist mit der Endoberfläche 112 des Magneten 11 in Berührung. Der Berührungsabschnitt 172 ist an dem anderen Ende des Jochs 17 angeordnet und hat eine Breite, die größer als dieselbe des Bogenabschnitts 173 ist. Der Berührungsabschnitt 172 ist mit der Endoberfläche 122 des Magneten 12 in Berührung. Die Berührungsabschnitte 171, 172 bewirken eine Stabilität des Jochs 17, um dieselbe hinsichtlich der Magneten 11, 12, mit denen die Berührungsabschnitte 171, 172 in Berührung sind, zu erhöhen. Die Berührungsabschnitte 171, 172 können ferner relativ mehr magnetische Flusslinien des Magnetfelds, das durch die Magneten 11, 12 erzeugt wird, einleiten.
Der Bogenabschnitt 173 ist angeordnet, um den Berührungsabschnitt 171 und den Berührungsabschnitt 172 zu verbinden.
Wie in 3 gezeigt ist, bildet der Magnet 11 zusammen mit dem Berührungsabschnitt 161 des Jochs 16, einem Abschnitt des Bogenabschnitts 163 nahe dem Berührungsabschnitt 161, dem Berührungsabschnitt 171 des Jochs 17 und einem Abschnitt des Bogenabschnitts 173 nahe dem Berührungsabschnitt 171 eine geschlossene magnetische Schaltung Mp11.
Wie in 3 gezeigt ist, bildet der Magnet 12 zusammen mit dem Berührungsabschnitt 162 des Jochs 16, einem Abschnitt des Bogenabschnitts 163 nahe dem Berührungsabschnitt 162, dem Berührungsabschnitt 172 des Jochs 17 und einem Abschnitt des Bogenabschnitts 173 nahe dem Berührungsabschnitt 172 eine geschlossene magnetische Schaltung Mp12.
Als ein Resultat sind die geschlossenen Schaltungen Mp11, Mp12 innerhalb eines Innenraums 100 des zylindrischen Glieds 10 in einer Richtung, die die Drehachse Ra1 schneidet, gebildet.
Die Hall-IC 18 weist ein IC-Substrat 20, ein erstes Hall-Element 21 als einen „ersten Magnetfelddetektor”, ein zweites Hall-Element 22 als einen „zweiten Magnetfelddetektor”, einen Rechner 25 und ein Gussharzglied 181 auf. Die Hall-IC 18 ist innerhalb eines Vorsprungs 633 des Gehäusedeckels 63, der in den Innenraum 100 des zylindrischen Glieds 10 eingeführt ist, angeordnet. Bei der Hall-IC 18 sind das IC-Substrat 20, das erste Hall-Element 21, das zweite Hall-Element 22 und der Rechner 25 durch das Gussharzglied 181 verschlossen bzw. eingeschlossen. Das Gussharzglied 181 ist in einer flachen Plattenform entlang der Form des IC-Substrats 20 gebildet.
Das IC-Substrat 20 ist ein Glied, das eine flache Plattenform hat. Das IC-Substrat 20 weist zwei flache Oberflächen 201, 202 auf, die Flächen haben, die größer als andere Oberflächen des IC-Substrats 20 sind. Die zwei flachen Oberflächen 201, 202 sind entlang der Drehachse Ra1 angeordnet. Eine Schaltung (nicht gezeigt), die aus einem Metallfilm hergestellt ist, ist an der flachen Oberfläche 201 als „eine Oberfläche” unter den zwei flachen Oberflächen 201, 202 gebildet.
Das erste Hall-Element 21 ist an der flachen Oberfläche 201 des IC-Substrats 20 angebracht. Das erste Hall-Element 21 weist eine magnetempfindliche Oberfläche aus, die eine magnetische Flussdichte in einer Richtung als eine „erste Richtung” erfasst, die entlang der flachen Oberfläche 201 ist und die senkrecht zu der Drehachse Ra1 ist. Das heißt, das erste Hall-Element 21 ist ein sogenanntes vertikales Hall-Element. Das erste Hall-Element 21 gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte, die durch das erste Hall-Element 21 erfasst wird, ein erstes Signal zu dem Rechner 25 aus.
Das zweite Hall-Element 22 ist an der flachen Oberfläche 201 des IC-Substrats 20 angebracht. Das zweite Hall-Element 22 weist eine magnetempfindliche Oberfläche auf, die eine magnetische Flussdichte in einer Richtung als eine „zweite Richtung” erfasst, die senkrecht zu der flachen Oberfläche 202 ist, und die senkrecht zu der Richtung ist, in der das erste Hall-Element 21 eine magnetische Flussdichte erfasst. Das heißt, das zweite Hall-Element 22 ist ein sogenanntes laterales Hall-Element. Das zweite Hall-Element 22 gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte, die durch das zweite Hall-Element 22 erfasst wird, ein zweites Signal zu dem Rechner 25 aus.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 in einer Region angeordnet, die durch die Magnete 11, 12 und die Joche 16, 17 in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse Ra1 umgeben ist. Das Folgende ist eine Beschreibung im Detail.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 zwischen einer Randoberfläche 164 des Jochs 16 und einer Randoberfläche 165 des Jochs 16 (siehe ein Bereich, der durch einen Pfeil Ap1 in 2 angegeben ist) positioniert. Die Randoberfläche 164 ist eine Oberfläche des Jochs 16 nahe dem Drosselventil 62 in einer Richtung entlang der Drehachse Ra1 unter den Magneten 11, 12 und den Jochen 16, 17. Die Randoberfläche 165 ist eine Oberfläche des Jochs 16 nahe dem Gehäusedeckel 63. Wie in 2 gezeigt ist, sind ferner die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 näher zu der Drehachse Ra1 positioniert, als es die Innenoberflächen der Magneten 11, 12 und der Joche 16, 17 zu der Drehachse Ra1 sind (ein Bereich, der durch einen Pfeil Av1 in 2 angegeben ist). Das heißt, die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind innerhalb eines Bereichs Ar1, der durch die Magneten 11, 12 und die Joche 16, 17 umgeben ist, positioniert, wie es in 2 und 3 gezeigt ist. Die Randoberfläche 164 kann „eine Randoberfläche der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern oder des Jochs nahe dem Erfassungsobjekt in einer Richtung entlang der Drehachse” liefern. Die Randoberfläche 165 kann „eine Randoberfläche der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern oder des Jochs weg von dem Erfassungsobjekt in der Richtung entlang der Drehachse” liefern.
Der Rechner 25 ist auf der flachen Oberfläche 201 des IC-Substrats 20 angeordnet. Der Rechner 25 ist mit dem ersten Hall-Element 21 und dem zweiten Hall-Element 22 elektrisch verbunden. Der Rechner 25 berechnet basierend auf dem ersten Signal, das von dem ersten Hall-Element 21 ausgegeben wird, und dem zweiten Signal, das von dem zweiten Hall-Element 22 ausgegeben wird, einen Drehwinkel des Drosselventils 62.
4A und 4B zeigen ein Verfahren zum Berechnen eines Drehwinkels des Drosselventils 62 durch den Rechner 25.
4A zeigt eine grafische Darstellung einer Änderung des ersten Signals, das von dem ersten Hall-Element 21 ausgegeben wird, und eine grafische Darstellung einer Änderung des zweiten Signals, das von dem zweiten Hall-Element 22 ausgegeben wird, relativ zu dem Drehwinkel des Drosselventils 62. Wenn der Drehwinkel des Drosselventils 62 in einem Zustand, der in 3 gezeigt ist, als 0 Grad definiert ist, ist das erste Signal von dem ersten Hall-Element 21 als eine Sinuswelle hinsichtlich des Drehwinkels des Drosselventils 62 dargestellt (siehe die gekrümmte Linie S21, die in 4A gezeigt ist). Das zweite Signal von dem zweiten Hall-Element 22 ist im Gegensatz dazu als eine Cosinuskurve hinsichtlich des Drehwinkels des Drosselventils 62 dargestellt (die gekrümmte Linie S22, die in 4A gezeigt ist).

Der Rechner 25 erfasst den Drehwinkel des Drosselventils 62 aus dem Wert eines Arkustangens des Verhältnisses des ersten Signals zu dem zweiten Signal (das heißt einem Wert, der durch Teilen des ersten Signals durch das zweite Signal erhalten wird). Der Drehwinkel wird abhängig davon, ob das erste Signal und das zweite Signal einen positiven Wert, einen negativen Wert haben oder 0 sind, berrechnet, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. [Tabelle 1]

Yc	Ys	α (Einheit: [°])	Wertebereich von α (Einheit: [°])
Yc < 0	Ys <= 0	α = arctan R-180	–180 <= α < –90
Yc = 0	Ys < 0	α = –90
Yc > 0	Ys < 0	α = arctan R	–90 < α < 0
Yc > 0	Ys >= 0	α = arctan R	0 <= α < 90
Yc = 0	Ys > 0	α = –90
Yc < 0	Ys > 0	α = arctan R + 180	90 < α < 180

Ys ist das erste Signal, Yc ist das zweite Signal, R ist der Wert, der durch Teilen des ersten Signals Ys durch das zweite Signal Yc erhalten wird, α ist der Drehwinkel des Drosselventils 62, R = (Ys/Vc) und –90 < arctan R < 90.
4B zeigt das Berechnungsresultat von Tabelle 1 mit einem Drehsignal. Auf diese Weise berechnet der Rechner 25 den Drehwinkel des Drosselventils 62.
Der Rechner 25 ist mit Anschlüssen 251 als „Ausgangsanschlüsse” verbunden, die gebildet sind, um sich entlang der Drehachse Ra1 zu erstrecken. Der Rechner 25 gibt das Drehwinkelsignal, das dem Drehwinkel des Drosselventils 62 entspricht, zu der Verdrahtung 632 in dem Gehäusedeckel 63 durch die Anschlüsse 251 aus. Das Drehsignal, das zu der Verdrahtung 632 ausgegeben wird, wird zu der ECU 64 übertragen.
Bei der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 sind die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 zwischen der Randoberfläche 164 und der Randoberfläche 165 des Jochs 16 entlang der Drehachse Ra1 positioniert. Die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind ferner in der Richtung senkrecht zu der Drehachse Ra1 näher zu der Drehachse Ra1 positioniert als es die Innenwände der Magneten 11, 12 und der Joche 16 zu der Drehachse Ra1 sind. Es ist dementsprechend möglich, ein Rauschen aufgrund eines externen Magnetfelds, das durch andere Glieder als die Magnete 11, 12 erzeugt wird, zu unterdrücken, wenn die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 den Drehwinkel des Drosselventils 62 erfassen. Eine Robustheit der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 gegenüber einem externen Magnetfeld wird mit anderen Worten verbessert, und es ist daher möglich, ein Verschlechtern einer Genauigkeit eines Erfassens des Drehwinkels des Drosselventils 62 zu vermeiden.
Die Größe der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 kann verringert werden. 9 und 10 zeigen ein Vergleichsbeispiel einer drehwinkelerfassenden Vorrichtung (auf die im Folgenden als eine „Vergleichsvorrichtung” Bezug genommen ist). Bei der Vergleichsvorrichtung ist die Hall-IC des IC-Substrats auf einer flachen Oberfläche angeordnet, die die Drehachse des Drosselventils schneidet.
9 zeigt eine Querschnittsansicht der Vergleichsvorrichtung 90 auf einer flachen Oberfläche, die die Drehachse Ra0 des Drosselventils 62 aufweist. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vergleichsvorrichtung 90 gesehen aus einer Richtung entlang der Drehachse Ra0. In 9 ist eine Seite, auf der der Gehäusedeckel 63, der den Vorsprung 633 hat, existiert, als eine „Deckelseitenrichtung” gezeigt, und eine Seite, auf der das Ventilglied 621, das mit der Ventilwelle 622 verbunden ist, existiert, ist als eine „Ventilseitenrichtung” gezeigt, wie bei der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1, die in 2 gezeigt ist.
Die Vergleichsvorrichtung 90 weist ein zylindrisches Glied 90, Magnete 921, 922, Joche 923, 924 und eine Hall-IC 93 auf.
Wie in 9 gezeigt ist, weist ein IC-Substrat 931, das die Hall-IC 93 innerhalb des zylindrischen Glieds 91 gemäß der Vergleichsvorrichtung 90 in sich aufweist, eine flache Oberfläche 932, an der die zwei Hall-Elemente 94, 95 angebracht sind, auf, und die flache Oberfläche 932 ist senkrecht zu der Drehachse Ra0. Wie in 10 gezeigt ist, ist das IC-Substrat 931 angeordnet, derart, dass geschlossene magnetische Schaltungen Mp91, Mp92, die durch die Magneten 921, 922 und die Joche 923, 924 gebildet sind, im Wesentlichen parallel zu der flachen Oberfläche 932 sind. Als ein Resultat wird die Größe des zylindrischen Glieds 91 relativ groß.
Gemäß der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat im Gegensatz dazu das IC-Substrat 20 die flache Oberfläche 201, an der das erste Hall-Element 21 und das zweite Hall-Element 22 angebracht sind, und die flache Oberfläche 201 erstreckt sich entlang der Drehachse Ra1 des Drosselventils 62. Das Hall-Element 21, das die magnetische Flussdichte in der Richtung entlang der flachen Oberfläche 201 erfasst, und das zweite Hall-Element 22, das die magnetische Flussdichte in der Richtung senkrecht zu der flachen Oberfläche 202 erfasst, können dementsprechend eine Stärke eines Magnetfelds der geschlossenen magnetischen Schaltung und eine Richtung der magnetischen Flusslinien des Magnetfelds erfassen. Die Größe der Joche 16, 17 kann somit verglichen mit der Vergleichsvorrichtung 90 reduziert werden.
Bei der Vergleichsvorrichtung 90 ist ferner das IC-Substrat 931 angeordnet, um sich senkrecht zu der Drehachse Ra0 zu erstrecken. Wie in 10 gezeigt ist, springen daher Anschlüsse 933, zu denen die Hall-IC 93 ein Signal ausgibt, in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse Ra0 vor und erstrecken sich dann in einer Richtung entlang der Drehachse Ra0. Die Größe des zylindrischen Glieds 91 kann sich daher weiter erhöhen.
Bei der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 erstreckt sich umgekehrt jeder der Anschlüsse 251 in der Richtung entlang der Drehachse Ra1. Die Größe der Hall-IC 18 kann somit verringert werden, und daher kann die Größe der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 weiter verringert werden.
Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 berechnet durch Erhalten des Werts eines Arkustangens basierend auf dem Signal, das von dem ersten Hall-Element 21 als das vertikale Hall-Element ausgegeben wird, und dem Signal, das von dem zweiten Hall-Element 22 als das laterale Hall-Element ausgegeben wird, den Drehwinkel des Drosselventils 92. Der Drehwinkel des Drosselventils 62 kann dementsprechend durch die zwei Hall-Elemente über 360 Grad erfasst werden, wie es in 4A und 4B gezeigt ist.
In einer Umgebung, in der die Drosselvorrichtung 60 mit elektronischer Steuerung verwendet wird, kann eine Umgebungstemperatur ohne Weiteres schwanken. Eine Änderung eines Magnetfelds, das durch die Magneten 11, 12 erzeugt wird, kann daher relativ groß sein. Bei der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 sind das erste Signal von dem ersten Hall-Element 21 und das zweite Signal von dem zweiten Hall-Element 22 zwei Variablen, die eine Tangensfunktion des Drehwinkels des Drosselventils 62 erfüllen können. Die zwei Variablen besitzen eine eineindeutige Beziehung zu der Flusskomponente, die durch Teilen der magnetischen Flussdichte der geschlossenen magnetischen Schaltung in zwei Richtungen erzeugt wird. Das Verhältnis der zwei Variablen variiert somit nicht, selbst wenn die magnetische Flussdichte aufgrund einer Änderung der Temperatur variiert. Es ist dementsprechend weniger wahrscheinlich, dass der Drehwinkel des Drosselventils 62, der durch die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 berechnet wird, durch die Umgebungstemperatur beeinflusst wird. Es ist somit möglich, zu verhindern, dass sich eine Genauigkeit eines Erfassens des Drehwinkels des Drosselventils 62 verschlechtert.
Bei der drehwikelerfassenden Vorrichtung 1 sind die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 an dem IC-Substrat 20 angebracht. Die Größe des IC-Substrats 20 kann daher verringert werden. Da der Rechner 25 auf dem IC-Substrat 20 angeordnet ist, kann die Größe der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 reduziert werden.
Das Gussharzglied 181 ist in einer flachen Plattenform gebildet, um entlang der Form des IC-Substrats 20 zu sein. Die Größe des Gussharzglieds 181 kann somit verglichen mit einem Fall, bei dem das Gussharzglied eine relativ größere Oberfläche in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse hat, in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse der Hall-IC 18 verringert werden. Die Größe der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 kann somit weiter verringert werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als Nächstes ist eine positionserfassende Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die Zahl der Hall-ICs von derselben des ersten Ausführungsbeispiels.
5 zeigt die drehwinkelerfassende Vorrichtung 2 als die „positionserfassende Vorrichtung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 2 weist das zylindrische Glied 10, die Magneten 11, 12, die Joche 16, 17 und die zwei Hall-ICs 18, 19 auf.
Die Hall-IC 19 weist das IC-Substrat 30, das erste Hall-Element 31 als den „ersten Magnetfelddetektor”, das zweite Hall-Element 32 als den „zweiten Magnetfelddetektor”, den Rechner 35 und das Gussharzglied 191 auf. Die Hall-IC 19 ist innerhalb des Vorsprungs 633 des Gehäusedeckels 63 zusammen mit der Hall-IC 18 angeordnet. Bei der Hall-IC 19 sind das IC-Substrat 30, das erste Hall-Element 31, das zweite Hall-Element 32 und der Rechner 35 durch das Gussharzglied 191 eingeschlossen. Das Gussharzglied 191 ist entlang des IC-Substrats 30 in einer flachen Plattenform gebildet.
Das IC-Substrat 30 ist ein Plattenformglied. Das IC-Substrat 30 weist zwei flache Oberflächen 301, 302 auf, die Flächen haben, die größer als andere Oberflächen des IC-Substrats 30 sind. Die zwei flachen Oberflächen 301, 302 sind entlang der Drehachse Ra1 angeordnet. Eine Schaltung (nicht gezeigt), die aus einem Metallfilm hegestellt ist, ist an der flachen Oberfläche 301 als „eine Oberfläche” unter den zwei flachen Oberflächen 301, 302 gebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die flache Oberfläche 301 gebildet, um der flachen Oberfläche 201 des IC-Substrats 20 der Hall-IC 18 zugewandt zu sein.
Das erste Hall-Element 31 ist an der flachen Oberfläche 301 des IC-Substrats 30 angebracht. Das erste Hall-Element 31 weist eine magnetempfindliche Oberfläche auf, die eine magnetische Flussdichte in einer Richtung als eine „erste Richtung” erfasst, die entlang der flachen Oberfläche 301 ist und die senkrecht zu der Drehachse Ra1 ist. Das heißt, das erste Hall-Element 31 ist ein sogenanntes vertikales Hall-Element. Das erste Hall-Element 31 gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte, die durch das erste Hall-Element 31 erfasst wird, ein erstes Signal zu dem Rechner 35 aus.
Das zweite Hall-Element 32 ist an der flachen Oberfläche 301 des IC-Substrats 30 angebracht. Das zweite Hall-Element 32 weist eine magnetempfindliche Oberfläche auf, die eine magnetische Flussdichte in einer Richtung als eine „zweite Richtung” erfasst, die senkrecht zu der flachen Oberfläche 301 ist. Das heißt, das zweite Hall-Element 32 ist ein sogenanntes laterales Hall-Element. Das zweite Hall-Element 32 gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte, die durch das zweite Hall-Element 32 erfasst wird, ein zweites Signal zu dem Rechner 35 aus.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Hall-Elemente 31, 32 in dem Bereich Ar1 positioniert, der durch die Magneten 11, 12 und die Joche 16, 17 umgeben ist, wie es in 5 gezeigt ist.
Der Rechner 35 ist auf der flachen Oberfläche 301 des IC-Substrats 30 angeordnet. Der Rechner 35 ist mit dem ersten Hall-Element 31 und dem zweiten Hall-Element 32 elektrisch verbunden. Der Rechner 35 berechnet durch Berechnen des Werts eines Arkustangens basierend auf dem ersten Signal, das von dem ersten Hall-Element 31 ausgegeben wird, und dem zweiten Signal, das von dem zweiten Hall-Element 32 ausgegeben wird, einen Drehwinkel des Drosselventils 62. Der Rechner 35 gibt ein Drehsignal, das dem Drehwinkel des Drosselventils 62 entspricht, durch die Anschlüsse 351 als die „Ausgangsanschlüsse”, die sich entlang der Drehachse Ra1 erstrecken, zu der Verdrahtung 632 aus.
Bei der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 2 sind die flache Oberfläche 201 des IC-Substrats 20, das die Hall-IC 18 in sich aufweist, und die flache Oberfläche 301 des IC-Substrats 30, das die Hall-IC 19 in sich aufweist, angeordnet, um einander zugewandt zu sein, während sich dieselben entlang der Drehachse Ra1 erstrecken. Die Größe des zylindrischen Glieds 10 kann daher verringert werden. Als ein Resultat kann die drehwinkelerfassende Vorrichtung 2 die gleichen Vorteile haben, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 2 kann ferner die magnetische Flussdichte in einer Richtung entlang der flachen Oberflächen 201, 301 und die magnetische Flussdichte in einer Richtung senkrecht zu den flachen Oberflächen 201, 301 bei jedem der zwei IC-Substrate 20, 30 erfassen. Bei jedem der Rechner 25, 35 der IC-Substrate 20, 30 kann der Drehwinkel des Drosselventils 32 berechnet werden. Unter der Annahme, dass beispielsweise der Drehwinkel des Drosselventils 62 basierend auf einem Berechnungsresultat durch eines der IC-Substrate 20, 30 normalerweise erfasst wird, kann, selbst wenn das eine der IC-Substrate 20, 30 den Drehwinkel des Drosselventils 62 aufgrund eines Auftretens einer Fehlfunktion nicht bestimmen kann, der Drehwinkel basierend auf einem Berechnungsresultat durch das andere der IC-Substrate 20, 30 immer noch bestimmt werden. Das heißt, die drehwinkelerfassende Vorrichtung 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt Doppelfunktionen, um den Drehwinkel des Drosselventils 62 unabhängig zu erfassen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Eine drehwinkelerfassende Vorrichtung 3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die Zahl der Hall-ICs von dem ersten Ausführungsbeispiel.
6 zeigt die drehwinkelerfassende Vorrichtung 3 als die „positionserfassende Vorrichtung” gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 3 weist das zylindrische Glied 10, die Magnete 11, 12, die Joche 16, 17 und die zwei Hall-ICs 18, 39 auf.
Die Hall-IC 39 weist ein IC-Substrat 40 als ein „anderes IC-Substrat”, ein erstes Hall-Element 41 als einen „anderen ersten Magnetfelddetektor”, ein zweites Hall-Element 42 als einen „anderen zweiten Magnetfelddetektor”, den Rechner 45 und das Gussharzglied 191 auf. Die Hall-IC 39 ist innerhalb des Vorsprungs 633 des Gehäusedeckels 63 zusammen mit der Hall-IC 18 angeordnet. Bei der Hall-IC 39 sind das IC-Substrat 40, das erste Hall-Element 41, das zweite Hall-Element 42 und der Rechner 45 durch das Gussharzglied 191 eingeschlossen. Das Gussharzglied 191 ist entlang des IC-Substrats 40 in einer flachen Plattenform gebildet.
Das IC-Substrat 40 ist ein Plattenformglied. Das IC-Substrat 40 weist zwei flache Oberflächen 401, 402 auf, die Flächen haben, die größer als andere Oberflächen des IC-Substrats 40 sind. Die zwei flachen Oberflächen 401, 402 sind entlang der Drehachse Ra1 angeordnet. Eine Schaltung (nicht gezeigt), die aus einem Metallfilm hergestellt ist, ist an der flachen Oberfläche 401 als „eine Oberfläche” unter den zwei flachen Oberflächen 401, 402 gebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die flache Oberfläche 402 der flachen Oberfläche 201 des IC-Substrats 20 der Hall-IC 18 zugewandt.
Das erste Hall-Element 41 ist an der flachen Oberfläche 401 des IC-Substrats 40 angebracht. Das erste Hall-Element 41 weist eine magnetempfindliche Oberfläche, die eine magnetische Flussdichte in einer Richtung als eine „erste Richtung” erfasst, die entlang der flachen Oberfläche 401 ist. Das heißt, das erste Hall-Element 41 ist ein sogenanntes vertikales Hall-Element. Das erste Hall-Element 41 gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte, die durch das erste Hall-Element 41 erfasst wird, ein erstes Signal zu dem Rechner 45 aus.
Das zweite Hall-Element 42 ist an der flachen Oberfläche 401 des IC-Substrats 40 angebracht. Das zweite Hall-Element 42 weist eine magnetempfindliche Oberfläche auf, die eine magnetische Flussdichte in einer Richtung als eine „zweite Richtung” erfasst, die senkrecht zu der flachen Oberfläche 402 ist. Das heißt, das zweite Hall-Element 42 ist ein sogenanntes laterales Hall-Element. Das zweite Hall-Element 42 gibt gemäß einer magnetischen Flussdichte, die durch das zweite Hall-Element 42 erfasst wird, ein zweites Signal zu dem Rechner 45 aus.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Hall-Elemente 41, 42 in dem Bereich Ar1 angeordnet, der durch die Magneten 11, 12 und die Joche 16, 17 umgeben ist, wie es in 6 gezeigt ist.
Der Rechner 45 ist auf der flachen Oberfläche 401 angeordnet und ist mit dem ersten Hall-Element 41 und dem zweiten Hall-Element 42 elektrisch verbunden. Der Rechner 45 berechnet durch Berechnen des Werts eines Arkustangens basierend auf dem ersten Signal, das von dem ersten Hall-Element ausgegeben wird, und dem zweiten Signal, das von dem zweiten Hall-Element 42 ausgegeben wird, einen Drehwinkel des Drosselventils 62. Der Rechner 45 gibt ein Drehsignal, das dem Drehwinkel des Drosselventils 62 entspricht, durch die Anschlüsse 451 als die „Ausgangsanschlüsse, die sich entlang der Drehachse Ra1 erstrecken, zu der Verdrahtung 632 aus.
Bei der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 3 sind die flache Oberfläche 201 des IC-Substrats 20 als das „eine der IC-Substrate”, das die Hall-IC 18 in sich aufweist, und die flache Oberfläche 401 des IC-Substrats 40, das die Hall-IC 39 in sich aufweist, angeordnet, um in die gleiche Richtung gewandt zu sein, während sich dieselben entlang der Drehachse Ra1 erstrecken. Als ein Resultat kann die Größe des zylindrischen Glieds 10 verringert werden. Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 3 kann somit die gleichen Vorteile haben, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, und kann Doppelfunktionen haben, um den Drehwinkel des Drosselventils 62 unabhängig zu erfassen.
Bei der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 3 sind ferner die Richtung, in der das erste Hall-Element 21 als das „eine der ersten Elemente” die magnetische Flussdichte erfassen kann, und die Richtung, in der das erste Hall-Element 41 die magnetische Flussdichte erfassen kann, gleich. Die Richtung, in der das zweite Hall-Element 22 als das „eine der zweiten Elemente” die magnetische Flussdichte erfassen kann, und die Richtung, in der das zweite Hall-Element 42 die magnetische Flussdichte erfassen kann, sind ferner gleich. Als ein Resultat verwenden die Rechner 25, 45, die die Hall-IC 18 bzw. 19 haben, das gleiche Berechnungsverfahren.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die „positionserfassende Vorrichtung” auf eine Drosselvorrichtung mit elektronischer Steuerung angewendet. Die „positionserfassende Vorrichtung” der vorliegenden Offenbarung kann jedoch auf andere Vorrichtung angewendet sein.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Abgasrückführungsventilvorrichtung (engl.: Exhaust Gas Recirculation device), auf die die „positionserfassende Vorrichtung” gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet ist. Die Abgasrückführungsventilvorrichtung 70, die in 7 gezeigt ist, führt ein EGR-Gas von einem Auslasskanal zu einem Einlasskanal für eine Maschine, die an einem Fahrzeug angebracht ist, zurück. Die Abgasrückführungsventilvorrichtung 70 weist einen Körper 71, ein EGR-Ventil 72 als ein „Erfassungsobjekt” und ein „Ventilglied”, einen Sensormantel 79 und die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 auf.
Der Körper 71 weist einen EGR-Kanal 711, der ein EGR-Gas von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal zurückführt, auf. Der EGR-Kanal 711 hat eine Innenwand, an der eine Düse 12 fixiert ist. Ein Motor 713 ist in dem Körper 71 angeordnet, um das EGR-Ventil 72 zum Anpassen eines Öffnungsgrads des EGR-Kanals 711 zu drehen.
Das EGR-Ventil 72 ist durch den Körper 71 durch eine Welle 721 drehbar getragen. Das EGR-Ventil 72 ist ein Klappenventil, das eine Scheibenform hat und gemäß einem Drehwinkel der Welle 721 einen Öffnungsbereich des EGR-Kanals 711 anpasst. Das EGR-Ventil 72 wird durch ein Drehmoment des Motors 731 gedreht, das von einer Kombination einer Mehrzahl von Rädern übertragen wird.
Der Sensormantel 73 trägt die Hall-IC 18 der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1, die einen Drehwinkel des ERG-Ventils 72 erfasst. Die Magnete 11, 12 und das Joch 16 der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 sind in einem Rad 722 gehäust. Das Rad 722 hat eine zylindrische Form und ist an einem Ende der Welle 721 angeordnet. Das Rad 722 ist ferner mit dem Motor 713 verbunden. Das heißt, das Rad 722 entspricht dem zylindrischen Glied 10 der Drosselvorrichtung 60 mit elektronischer Steuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bei der Abgasrückführungsventilvorrichtung 70 hat das IC-Substrat 20 eine Oberfläche, an der die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 angebracht sind, und die Oberfläche ist gebildet, um sich entlang der Drehachse Ra70 des EGR-Ventils zu erstrecken.
Die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind zwischen der Randoberfläche 164 des Jochs 16, die nahe dem EGR-Ventil 72 positioniert ist, und der Randoberfläche 165 des Jochs 16, die weg von dem EGR-Ventil 72 positioniert ist, (das heißt in der Region, die durch einen Pfeil Ap2 in 7 angegeben ist) positioniert. Die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse Ra70 näher zu der Drehachse Ra70 positioniert als die Innenwände der Magneten 11, 12 und des Jochs 16 zu der Drehachse Ra70 (ein Bereich, der durch einen Pfeil Av2 in 7 angegeben ist). Das heißt, die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind in einem Bereich Ar2 positioniert, der durch die Magneten 11, 12 und die Joche 16, 17 umgeben ist, wie es in 7 gezeigt ist. Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 kann dementsprechend die gleichen Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiele erreichen, selbst wenn dieselbe auf die Abgasrückführungsventilvorrichtung 70 angewendet ist.
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Beschleunigervorrichtung, auf die die „positionserfassende Vorrichtung” gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet ist. Die Beschleunigervorrichtung 80, die in 8 gezeigt ist, gibt gemäß einer Niederdrückmenge eines Beschleuniger- bzw. Gaspedals durch einen Fahrer ein Signal zu einer ECU aus, das einen Öffnungsgrad des Drosselventils steuert. Die Beschleunigervorrichtung 80 weist ein tragendes Glied 81, ein betreibendes bzw. betätigendes Glied 82, einen Sensormantel 23 und die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 auf.
Das tragende Glied 81 ist an einem Gestell befestigt und trägt das betreibende Glied 82, das darin gehäust ist, drehbar.
Das betreibende Glied weist ein Beschleunigerpedal 821 als das „Erfassungsobjekt” und eine Welle 822 auf. Das Beschleunigerpedal 821 ist zusammen mit der Welle 822 durch einen Pedal-Arm 823 drehbar. Die Welle 822 ist in dem tragenden Glied 81 drehbar angeordnet. Ein vorspannendes Glied 824 und eine Hysterese-Einrichtung 825 sind radial auswärts der Welle 822 angeordnet. Das vorspannende Glied 824 spannt die Welle 822 vor, um das Beschleunigerpedal 821 in eine Schließrichtung zu drehen. Die Hysterese-Einrichtung 825 hat ein Drehmoment, das an das Beschleunigerpedal 821 angelegt wird, wenn das Beschleunigerpedal 821 niedergedrückt wird, und das sich von einem Drehmoment unterscheidet, das an das Beschleunigerpedal 821 angelegt wird, wenn das Beschleunigerpedal 821 losgelassen wird.
Der Sensormantel 83 trägt die Hall-IC 18 der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1, die außerhalb des tragenden Glieds 81 angeordnet ist und einen Drehwinkel des Beschleunigerpedals 821 erfasst. Die Magnete 11, 12 und das Joch 16 der drehwinkelerfassenden Vorrichtung 1 sind an einem Ende der Welle 822 angeordnet. Das eine Ende der Welle 822 entspricht mit anderen Worten dem zylindrischen Glied 10 der Drosselvorrichtung 60 mit elektronischer Steuerung, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Bei der Beschleunigervorrichtung 80 weist das IC-Substrat 20 eine Oberfläche auf, an der die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 angebracht sind, und die Oberfläche erstreckt sich entlang der Drehachse Ra80 der Welle 822.
Die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind zwischen der Randoberfläche 164 des Jochs 16, die in einer Richtung entlang der Drehachse Ra80 nahe der Hysterese-Einrichtung 825 positioniert ist, und der Randoberfläche 165 des Jochs 16, die in der Richtung entlang der Drehachse Ra80 am weitesten weg von der Hysterese-Einrichtung 825 positioniert ist, (das heißt einer Region, die durch einen Pfeil Ap3 in 8 angegeben ist) positioniert. Die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse Ra80 näher zu der Drehachse Ra80 positioniert als die Innenwände der Magneten 11, 12 und des Jochs 16 zu der Drehachse Ra80 (ein Bereich, der durch einen Pfeil Av3 in 8 angegeben ist). Das heißt, die ersten und zweiten Hall-Elemente 21, 22 sind in dem Bereich Ar3, der durch die Magneten 11, 12 und die Joche 16, 17 umgeben ist, positioniert, wie es in 8 gezeigt ist. Die drehwinkelerfassende Vorrichtung 1 kann dementsprechend die gleichen Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel erreichen, selbst wenn dieselbe auf die Beschleunigervorrichtung 80 angewendet ist.
Die drehwinkelerfassende Vorrichtung gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen kann zusätzlich zu dem Vorhergehenden auf eine Strömungsratensteuerventilvorrichtung oder einen Höhensensor angewendet sein. Wenn die drehwinkelerfassende Vorrichtung auf die Strömungsratensteuervorrichtung oder den Höhensensor angewendet ist, kann verglichen mit der Drosselvorrichtung mit elektronischer Steuerung und der Beschleunigervorrichtung ein Drehwinkel eines Erfassungsobjekts in einem breiteren Wertebereich erfasst werden, ohne die Genauigkeit desselben zu verschlechtern.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen berechnet die drehwinkelerfassende Vorrichtung durch Berechnen des Werts eines Arkustangens basierend auf dem ersten Signal von dem ersten Hall-Element und dem zweiten Signal von dem zweiten Hall-Element einen Drehwinkel des Erfassungsobjekts. Das Verfahren zum Berechnen eines Drehwinkels des Erfassungsobjekts basierend auf den ersten und zweiten Signalen ist jedoch nicht notwendigerweise auf das vorhergehende Verfahren begrenzt. Der Drehwinkel des Erfassungsobjekts kann beispielsweise durch Korrigieren von Signalen von zwei vertikalen Hall-Elementen basierend auf einem Signal von einem lateralen Hall-Element berechnet werden.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Rechner in dem IC-Substrat angeordnet. Der Rechner kann jedoch in einem anderen Glied als dem IC-Substrat angeordnet sein. Der Rechner kann alternativ beseitigt sein.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sind zwei Hall-Elemente an dem IC-Substrat oberflächenangebracht. Zwei Hall-Elemente können jedoch an dem IC-Substrat durch eine Durchgangslochtechnologie angebracht sein.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen weist das zweite Hall-Element die magnetempfindliche Oberfläche auf, um eine magnetische Flussdichte in der Richtung als die „zweite Richtung” senkrecht zu der flachen Oberfläche 201 zu erfassen. Die „zweite Richtung” ist jedoch nicht notwendigerweise darauf begrenzt, solange die zweite Richtung die flache Oberfläche 201 schneidet.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sind das erste Hall-Element und das zweite Hall-Element auf einer Oberfläche als die „eine Oberfläche, die eine Fläche hat, die größer als die andere Oberfläche” des IC-Substrats ist, angeordnet. Das erste Hall-Element und das zweite Hall-Element können jedoch auf der „anderen Oberfläche” des IC-Substrats angeordnet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-155617 A [0002]

Claims

Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3), die einen Drehwinkel (α) eines Erfassungsobjekts (62; 72; 821) erfasst, mit: einer Mehrzahl von Magnetfelderzeugern (11, 12), die zusammen mit dem Erfassungsobjekt (62; 72; 821) drehbar sind, wobei eine Drehachse (Ra1; Ra70; Ra80) des Erfassungsobjekts (62; 72; 821) zwischen der Mehrzahl von Magnetfelderzeugem (11, 12) angeordnet ist; einem Joch (16, 17), das zusammen mit dem Erfassungsobjekt (62; 72; 821) drehbar ist, wobei das Joch (16, 17) zusammen mit der Mehrzahl von Magnetfelderzeugem (11, 12) eine geschlossene magnetische Schaltung (Mp11, Mp12) bildet, die die Drehachse des Erfassungsobjekts (62; 72; 821) schneidet; einem IC-Substrat (20; 20, 30; 20, 40), das eine Oberfläche (201; 201, 301; 201, 401) und eine andere Oberfläche aufweist, wobei die eine Oberfläche (201; 201, 301; 201, 401) eine Fläche hat, die größer als die andere Oberfläche ist, und sich entlang der Drehachse (Ra1; Ra70; Ra80) erstreckt; einem ersten Magnetfelddetektor (21; 21, 31; 21, 41), der auf dem IC-Substrat (20; 20, 30; 20, 40) angeordnet ist und der eine magnetempfindliche Oberfläche hat, um eine magnetische Flussdichte in einer ersten Richtung entlang der einen Oberfläche (201; 201, 301; 201, 401) zu erfassen, wobei der erste Magnetfelddetektor (21; 21, 31; 21, 41) gemäß der magnetischen Flussdichte in der ersten Richtung ein erstes Signal ausgibt; und einem zweiten Magnetfelddetektor (22; 22, 32; 22, 42), der auf dem IC-Substrat (20; 20, 30; 20, 40) angeordnet ist und der eine magnetempfindliche Oberfläche hat, um eine magnetische Flussdichte in einer zweiten Richtung, die die eine Oberfläche (201; 201, 301; 201, 401) schneidet, zu erfassen, wobei der zweite Magnetfelddetektor (22; 22, 32; 22, 42) gemäß der magnetischen Flussdichte in der zweiten Richtung ein zweites Signal ausgibt, wobei der erste Magnetfelddetektor (21; 21, 31; 21, 41) und der zweite Magnetfelddetektor (22; 22, 32; 22, 42) in einer Region (Ar1; Ar2; Ar3) positioniert sind, die durch die Mehrzahl von Magnetfelderzeugern (11, 12) und das Joch (16, 17) umgeben ist, und die zwischen einer Randoberfläche (164) der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern (11, 12) oder des Jochs (16, 17) in einer Richtung entlang der Drehachse (Ra1; Ra70; Ra80) nahe dem Erfassungsobjekt (62; 72; 821) und einer Randoberfläche (165) der Mehrzahl von Magnetfelderzeugern (11, 12) oder des Jochs (16, 17) in der Richtung entlang der Drehachse (Ra1; Ra70; Ra80) weg von dem Erfassungsobjekt (62; 72; 821) ist.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach Anspruch 1, mit ferner einem Rechner (25; 25, 35; 25, 45), der mit dem ersten Magnetfelddetektor (21; 21, 31; 21, 41) und dem zweiten Magnetfelddetektor (22; 22, 32; 22, 42) elektrisch verbunden ist, wobei der Rechner (25; 25, 35; 25, 45) basierend auf dem ersten Signal und dem zweiten Signal einen Drehwinkel (α) des Erfassungsobjekts (62; 72; 821) berechnet.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach Anspruch 2, bei der der Rechner (25; 25, 35; 25, 45) basierend auf dem ersten Signal und dem zweiten Signal einen Arkustangens des Drehwinkels (α) des Erfassungsobjekts (62; 72; 821) berechnet.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Rechner (25; 25, 35; 25, 45) in dem IC-Substrat (20; 20, 30; 20, 40) angeordnet ist.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit ferner: einem Ausgangsanschluss (251; 251, 351; 251, 451), der gemäß dem Drehwinkel (α) des Erfassungsobjekts (62; 72; 821), der durch den Rechner (25; 25, 35; 25, 45) berechnet wird, ein Drehwinkelsignal zu einem Äußeren ausgibt, wobei der Ausgangsanschluss (251; 251, 351; 251, 451) konfiguriert ist, um sich entlang der Drehachse (Ra1; Ra70; Ra80) zu erstrecken.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das IC-Substrat eines einer Mehrzahl von IC-Substraten (20, 30; 20, 40) ist.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach Anspruch 6, bei der der erste Magnetfelddetektor einer einer Mehrzahl von ersten Magnetfelddetektoren (21, 31; 21, 41) ist, und jeder der Mehrzahl von ersten Magnetfelddetektoren (21, 31; 21, 41) in einem jeweiligen der Mehrzahl von IC-Substraten (20, 30; 20, 40) angeordnet ist, der zweite Magnetfelddetektor einer einer Mehrzahl von zweiten Magnetfelddetektoren (22, 32; 22, 42) ist, und jeder der Mehrzahl von zweiten Magnetfelddetektoren (22, 32; 22, 42) in einem jeweiligen der Mehrzahl von IC-Substraten (20, 30; 20, 40) angeordnet ist, die erste Richtung, in der einer (21) der Mehrzahl von ersten Magnetfelddetektoren (21, 31; 21, 41), der in einem (20) der Mehrzahl von IC-Substraten (20, 30; 20, 40) angeordnet ist, die magnetische Flussdichte erfasst, gleich der ersten Richtung ist, in der ein anderer (41) der Mehrzahl von ersten Magnetfelddetektoren (21, 31; 21, 41), der in einem anderen (40) der Mehrzahl von IC-Substraten (20, 30; 20, 40) angeordnet ist, die magnetische Flussdichte erfasst, und die zweite Richtung, in der einer (22) der Mehrzahl von zweiten Magnetfelddetektoren (22, 32; 22, 42), der in dem einen (20) der Mehrzahl von IC-Substraten (20, 30; 20, 40) angeordnet ist, die magnetische Flussdichte erfasst, gleich der zweiten Richtung ist, in der ein anderer (42) der Mehrzahl von zweiten Magnetfelddetektoren (22, 32; 22, 42), der in dem anderen (40) der Mehrzahl von IC-Substraten (20, 30; 20, 40) angeordnet ist, die magnetische Flussdichte erfasst.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der erste Magnetfelddetektor (21; 21, 31; 21, 41) und der zweite Magnetfelddetektor (22, 32; 22, 42) an dem IC-Substrat (20, 30; 20, 40) oberflächenangebracht sind.
Positionserfassende Vorrichtung (1; 2; 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit ferner: einem Gussharzglied (181; 191), das den ersten Magnetfelddetektor (21; 21, 31; 21, 41), den zweiten Magnetfelddetektor (22, 32; 22, 42) und das IC-Substrat (20, 30; 20, 40) einschließt, wobei das Gussharzglied (181; 191) eine Oberfläche entlang der einen Oberfläche (201; 201, 301; 201, 401) hat, die größer als eine andere Oberfläche des Gussharzglieds (181; 191) ist.
Positionserfassende Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Erfassungsobjekt ein Ventilglied (621) ist, das eine Drosselvorrichtung (60) mit elektronischer Steuerung in sich aufweist.
Positionserfassende Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Erfassungsobjekt ein Ventilglied (72) ist, das eine Abgasrückführungsventilvorrichtung (70) in sich aufweist.
Positionserfassende Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Erfassungsobjekt ein Beschleunigerpedal (821) ist, das eine Beschleunigervorrichtung (80) in sich aufweist.