JP2004332603A - 回転角検出装置,電子制御スロットル弁装置,スロットル弁軸の回転角度を検出するセンサの製造方法及び内燃機関 - Google Patents

回転角検出装置,電子制御スロットル弁装置,スロットル弁軸の回転角度を検出するセンサの製造方法及び内燃機関 Download PDF

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Abstract

【課題】磁気型非接触センサにおいて、被検出角度における出力信号特性を比例にする。
【解決手段】スロットル弁軸に固定された円弧状の磁石をスロットル弁軸の回転軸線に沿った方向で挟むように少なくとも2つの円弧状磁気回路構成部材を配置した。
磁気回路を構成する部材を電制スロットルのボディーに装着される樹脂製ギアカバーに取り付けた。
スロットル弁軸に固定されたギア部材に磁石の材料となる磁性材(例えば焼結材)を前記ギア部材に樹脂モールド成形で固定し、その後樹脂が冷えた状態で磁性材(例えば焼結材)に強力な磁力を与えて着磁させる。
スロットル弁軸に固定した円弧状磁石が円弧状磁気回路構成部材が構成する円弧状の溝の中にどの程度挿抜しているかに応じて内燃機関の制御パラメータを調整する。
【選択図】 図8

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関し、特に磁気に感応する素子を用いた、回転角検出装置に関する。また、本発明は、スロットル弁軸の回転角度検出装置を備え、モータによって駆動される電子制御式スロットル弁装置(以後電制スロットルとも称す)にも関する。
【0002】
さらに、本発明はこのような電磁装置によって検出された信号に応じて制御パラメータが調整される内燃機関にも関する。
【0003】
【従来の技術】
特開2001−272205号公報に記載された先行技術よれば、互いに対向する一対のステータ部分セグメントがスロットルボディーに形成されたケーシング部材に保持されている。
【0004】
一対の円弧状ステータ部分セグメントは円周の内外に配置され、円弧状の磁石を挟む磁気回路を構成している。
【0005】
一対の円弧状ステータ部分セグメントの間には円弧状のエアギャップが形成されており、スロットル弁に固定された円弧状の磁石がこの円弧状のエアギャップに挿抜される。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−272205号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行技術では、円周の内外に配置された一対の円弧状ステータ部分セグメントによって形成される円弧状磁気回路は内外の磁路の長さが異なり、この構成に起因して、1次線形出力が得にくく、直線的な検出出力を得られる角度範囲が狭い。
【0008】
磁気回路構成部材が電制スロットルのスロットルボディーに装着されているので組立て性が悪い。
【0009】
センサの出力が広い範囲に亘って直線性を得にくく、その結果内燃機関のパラメータの調整が精度良く行えない。
【0010】
【課題を解決するための手段】
被検出物としての回転軸(スロットル弁軸)に固定された円弧状の磁石を当該回転軸(スロットル弁軸)の回転軸線に沿った方向で挟むように少なくとも2つの円弧状磁気回路構成部材を配置した。
【0011】
磁気回路を構成する部材を電制スロットルのボディーに装着される樹脂製ギアカバーに取り付けた。
【0012】
スロットル弁軸に固定されたギア部材に磁石の材料となる磁性材(例えば焼結材)を前記ギア部材に樹脂モールド成形で固定し、その後樹脂が冷えた状態で磁性材(例えば焼結材)に強力な磁力を与えて着磁させる。
【0013】
スロットル弁軸に固定された円弧状磁石が円弧状磁気回路構成部材が構成する円弧状の溝の中にどの程度挿抜しているかに応じて内燃機関の制御パラメータを調整する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかわる実施例を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1に示すように、電子制御式スロットル弁装置(スロットル弁装置)は、スロットルボディー(以下、単にボディーと称することもある)1,スロットル弁4,スロットル弁4を駆動するモータ(スロットル弁駆動装置;電動アクチュエータ)22,減速ギア機構100、およびスロットル弁軸3,モータ22,減速ギア機構100を保護するカバー16を主な要素として構成される。
【0016】
スロットル弁4は、スロットル弁軸3にねじ5により取り付けられ、スロットル弁軸3は、ボディー1に設けた軸受け6によって支持されている。
【0017】
スロットル弁軸3は、片端のみがボディー1の側壁外に突出する。そして、側壁外に突出したスロットル弁軸一端には、後述するばね10,レバー9,ばね11及び減速ギア機構100の最終段ギア(従動ギア)12が装着されている。
【0018】
スロットル弁軸3と減速ギア機構100の最終段ギア(従動ギア)12は角度的に動かないように締結されている。このためスロットル弁4と最終段ギア12変位角は同じであり、角度的に同調している。
【0019】
スロットル弁軸3,減速ギア機構100,モータ22等のスロットル弁関連部品(以下、スロットル弁機構と称する)は、ボディー1の側壁に形成した収容部に収容され、また、収容部は、合成樹脂のカバー16で蓋されている。
【0020】
また、カバー16は樹脂に磁力遮へい材料粉が混ぜられ成形され、電制スロットルが浴びる電磁波の外乱をカバー16内部に入らないようにするためである。
【0021】
磁力遮へい材料粉としてのパーマロイの粉末,センダスト鋳物の粉末,Fe−B系アモルファスの粉末の少なくともいずれかを所定量混合した樹脂材により磁力遮へい板材をモールドする。かくして得られる磁力遮へい板材は磁気遮蔽特性を有する金属板を樹脂でモールド成形して得られる磁力遮へい板材よりも生産性が良い。具体的には位置決めや遮へい材自体の加工工程をなくすことができる。
【0022】
モータ22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,定速走行信号,アイドルスピードコントロール信号に応じて駆動され、モータ22の動力が減速ギア機構100(モータピニオン21,中間ギア20,最終段ギア12)を介してスロットル弁軸3に伝達される。ピニオン21はモータシャフト27に取り付けられ、中間ギア20は、スロットルボディー1に固着した導電性シャフト19にフリーに嵌合する。中間ギア20のうち径の大きい方のギア20aがピニオン21とかみ合い、径の小さい方のギア20bが最終段ギア12にかみ合う。
【0023】
最終段ギア12は扇形の樹脂ギアである。スロットル弁軸3の先端には金属プレート12aがボルト120によって締め付け固定されている。この金属プレート12aにはいくつかの孔が開いておりこの孔の部分を介して樹脂が金属プレートの両面に行き渡るように樹脂モールドされ、これによって扇形の樹脂製の最終段ギア12が成形されている。
【0024】
この樹脂製の最終段ギア12から周方向に180度離れた位置には磁石15(32)が樹脂モールドにより一体成形されている。
【0025】
最終段ギア12とレバー9の関係を説明する。最終段ギア12は、スロットル弁軸3の一端を通す穴を有し、穴がスロットル弁軸3一端(少なくとも2つの平面を有する)に嵌合可能な形状にしてあり、スロットル弁軸と一体に回動する。
【0026】
レバー9は、スロットル弁軸3の外周(円周面)にフリーに嵌合されているが、ばね11を介して最終段ギア12と引き付け合うように係合している。
【0027】
ばね10はスロットル弁のリターンスプリングであり、一端がボディー1に設けたばね係止部(図示省略)に係止し、他端がレバー9に係止している。
【0028】
ばね10は、レバー9,最終段ギア12を介してスロットル弁軸に戻し力を付与するが、さらに、ばね11及びレバー9と協働して、既に公知であるいわゆるディフォルト開度設定機構を構成する。
【0029】
ディフォルト開度設定機構とは、エンジンキーオフ時、あるいは電気系統の故障時のような電動アクチュエータとしてのモータ22の非通電時にスロットル弁4のイニシャル開度を全閉位置より大きな所定の開度に保持するためのものである。
【0030】
ディフォルト開度位置から全開制御位置までは、モータ22のトルクとばね(リターンスプリング)10の閉弁力との釣り合いによりスロットル弁開度が決定される。
【0031】
ディフォルト開度よりもスロットル弁開度を小さく制御する場合には、レバー9はディフォルト開度ストッパ(図示省略)により動きが規制され、ばね11の力に抗して最終段ギア12及びスロットル弁軸3だけを全閉方向に回動させることで行われる。
【0032】
回転角検出装置は最終段ギア12に取付けられた円弧状の磁石15とその磁石15をスロットル弁軸3の回転軸線に沿った方向に挟むようにカバー16の周壁内周面に取付けられた少なくとも2つの磁気回路構成部材としてのステータ13,14と2つの磁気回路構成部材の端に挟まれるようにカバー16に取付けられた少なくとも1つのホール素子25から構成され、最終段ギア12の回転に応じて2つの磁気回路構成部材としてのステータ13,14の間の円弧状ギャップ(円弧状溝)を円弧状の磁石15が挿抜される。
【0033】
従来における円弧状の磁石を円周の内外で同心状に挟む磁気回路に、平行着磁による磁石を構成した場合バルブの回転に対して磁気回路構成部材としてのステータ30,31,33,34を流れる磁束変化量が一定にならないため、バルブの回転に対して直線的な回転角検出出力を得ることは難しく、直線的な検出出力を得られる角度範囲は狭い。
【0034】
しかし、本実施例の形状は磁気回路構成部材としてのステータ13,14,17,18と向き合った面を極磁面とする図10の平行着磁磁石15を用いて構成されているので、スロットル弁4の回転に対して直線的な回転角検出出力を得られることにより、高い信頼性のあるものを製作することができる。
【0035】
電制スロットルのカバー16の内周面がスペース的に磁気回路構成部材やセンサを配置できない形状の時は、磁石15をスロットル弁軸3に同心の円周の内外で挟むように磁気回路構成部材をカバー16のスロットル弁軸に直角な面の内側に固定し(図6参照)、図11に示すように磁石32の磁束密度が円弧の内外周で異なる放射着磁された磁石32を組み合わせることで、スロットル弁4の回転に対して直線的な回転角検出出力を得ることができる。
【0036】
このようにギアを被うカバー16に磁気回路構成部材を固定する構成では、磁気回路構成部材の取り付け作業がやり易い。特に樹脂材製のカバーとして、カバー成形と同時に磁気回路構成部材を樹脂モールドによって一体成形することができ、この場合作業性が一層良くなる。
【0037】
図6及び図7のように磁気回路構成部材としてのステータ13(30),14(31)とホール素子25から成る前述磁気回路と反対に上記磁気回路と同軸上で磁石15(32)を挟むように取付けられたもう一対の磁気回路構成部材としてのステータ17(33),18(34)及びホール素子24を持たせることで、回転角検出出力を2系統の出力を持たせるのみならず、1つの磁石15(32)で磁気回路を2系統とすることができる。また、2つの磁気回路間で磁束が流れなく、完全に独立するため、2つの磁気回路の間に空間35,36を設けてある。また、この空間35,36に磁力遮へい材を設けても良い。
【0038】
このため、従来の出力系統が2系統の回転角検出装置は1つの磁気回路に2つのホール素子を取付けていたため、ホール素子25の不具合にしか対応できなかったのに対し、本実施例ではホール素子及び磁気回路がおのおの2系統あるため、ホール素子24又は25及び磁気回路自体の不具合に対応することができる。
【0039】
さらに、円弧状の磁石15(32)を円周の内外及び、スロットル弁軸3方向で挟む磁気回路において1系統の磁気回路しか持たない回転角検出装置は磁気回路から突出した磁石15(32)が周りの磁場を乱し、磁気回路自体に悪影響を与えてしまうが、本実施例のように2系統の磁気回路を持つ回転角検出装置は一方の磁気回路から突出た磁石15(32)が他方の磁気回路に挿入されることで周りの磁場を乱すことが無いため、回転角検出精度が向上する。
【0040】
磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)及び磁石15は同一円周面の円弧状であり、円周角はバルブの回転角以上ある。磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)の端部ホール素子24,25挿入部は、磁力線が磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)の円弧状を流れていたのに対し、ホール素子24,25を通過させるため、磁力線の向きを変える必要がある。
【0041】
このため、磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)自体をホール素子24,25方向に少し伸ばしている。
【0042】
また、その磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)の円周方向からホール素子24,25方向に変えるに当たり、図7,図8が示すように曲げ部は角とせずできるだけ大きい円弧を与えてあげることが望ましい。これにより曲げ部における磁束漏れを減少し、ホール素子24,25を通過する磁束量の精度を向上することができる。
【0043】
さらに、図9が示すようにバルブの回転角に対して磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)と磁石15(32)の対向面積が比例の関係を保つことのできる形状であればお互い形状円弧状でなくても良い。
【0044】
磁石15(32)は2系統の磁気回路を持つ回転角検出装置においては磁石15(32)が片方によった時、他方の磁気回路にも多少の磁束が流れるように磁石15(32)の円周角を大きめにすることが望ましい。これは磁石15(32)を片寄せした方の磁気回路から他方の磁気回路に磁束線が流れ、磁石15(32)を片寄せした磁気回路のホール素子24又は25を透過する磁束量の減少を防ぐためである。
【0045】
磁石15(32)の極磁面は磁気回路構成部材(ステータ)13(30),17(33)、及び14(31),18(34)と面している面を極磁面とする。N極及びS極はどちら側でも良い。
【0046】
図2のように磁石15(32)の固定方法は最終段ギア12が樹脂であることを考えて、部分的又は完全に一体モールドすることが望ましい。完全にモールドされた時、磁石15(32)を外部からの力や影響から保護することが期待できる。
【0047】
また、モールドする際、磁石15(32)を着磁するメーカと最終段ギア12のモールドを行うメーカが異なるため、磁石15(32)の輸送を考え、一般的に着磁された磁石15(32)をモールドメーカに持ち込み一体モールドを行う。
【0048】
しかし、磁石15(32)を樹脂にモールドする際に樹脂を高温高圧で型に吹くため、磁化された磁石15(32)の特性を弱めてしまい、必要とする磁力を得ることが難しい。
【0049】
またゲートの位置や樹脂の流れ方によって温度低下が異なるため、磁石15(32)にさらされる温度は複雑で、磁力低下を推測することが難しく、あらかじめ磁力が強いネオジなどの高価な磁石15(32)が必要となる。本実施例は着磁される前の磁石材料を樹脂製の最終段ギア12にモールドし、その後着磁することで比較的安価なフェライト等磁石15(32)でも熱による磁力劣化を押さえ、必要とする磁力を得ることができる。
【0050】
本実施例における電制スロットル用磁石15(32)の位置は、磁石15(32)がモータ22から遠く離れた最終段ギア12上の位置とする。例えば最終段ギア12の扇形部の歯集団と角度的に約180°反対の位置に取付けられる。
【0051】
これによりスロットル弁軸を動かすモータ22から遠ざけることができ、モータ22が発生する磁界の変動がセンサ部磁気回路に与える影響を減少することができる。
【0052】
ホール素子24,25はスロットル弁軸3が回転し磁石15(32)が回転すると磁界の変化を感知してホール電圧を発生する。
【0053】
ホール素子24,25及び磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)はカバー16に固定され、図2が示すようにカバー16に部分的及び完全に一体モールドされても良い。これにより磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)の脱落やホール素子の保護等が期待できる。
【0054】
磁気検出装置24,25(ホール素子)はカバー16に一体モールド成形によって機械的に固定された導体に接続され、カバー16と一体成形されたコネクタ16bの電気端子(導体と接続されている)を介して外部装置に信号を送ることができる。
【0055】
自動車のエンジンコントロールユニットはコネクタ16bに接続されるカプラと信号線を備えており、ホール素子24,25の出力信号がコントロールユニットに入力される。
【0056】
コントロールユニットは磁石15(32)と磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)との重なり具合、つまり、磁石15(32)が磁気回路構成部材(ステータ)13(30),14(31),17(33),18(34)によって構成される円弧状のギャップ(溝)の中にどの程度挿抜されているかによって変化する磁気的物理量としての磁界の変化が示す電気信号か、あるいは当該電気信号とその他の少なくとも一つの例えば車速を示す電気信号とに基づいて、内燃機関の制御パラメータである、燃料噴射パルス幅や、スロットル弁の開度の補正や、オートトランスミッションの変速点の制御を行う。
【0057】
かくして本実施例のスロットル制御装置を備えた自動車はスロットル弁軸の軸端に取付けられた円弧状の磁石15と円弧状の磁気回路構成部材との位置関係によって変化する磁気的信号変化を受けて当該スロットル弁軸の開度に関連してホール素子24,25が出力する電気的信号の変化によって機関の制御パラメータが調整される。
【0058】
センサが非接触式であるのでホール素子24,25が出力する電気的信号の変化としてのスロットル弁4の開度信号が経年変化を生じる要素が少ないので内燃機関の制御パラメータの調整が長期間にわたって正確に行える。
【0059】
最終段ギア12が合成樹脂製であるので磁石15(32)の発生する磁界が最終段ギア12によって悪影響を受けることがない。実施例ではスロットル弁軸3に嵌合する中心部を金属プレートとしたが、図12が示すように全てを合成樹脂材によって成形し、スロットル弁軸3と最終段ギア12の勘合位置を磁性体で製作されているばね10の内側にすれば磁界の外乱をばね10が吸収し、更に磁気的悪影響が少なくなる。
【0060】
最終段ギア12の形が扇形のような変則的な形状であっても磁界が偏らないのでホール素子24,25の感応特性がスロットル軸の回転角度に関係なく一様に得られる。
【0061】
また、磁気検出装置を扇形とし中間ギアの外側に配置することでコンパクトにすることができる。
【0062】
モータ22と磁気型の非接触センサとの間に位置する中間ギア20の回転支軸19を磁性材性としたので、モータ22の駆動電流の変化による電磁的影響を回転支軸19でシールドする効果が期待でき、ホール素子24,25がモータ22の電磁的影響を受け難く、ホール素子24,25の検出精度が阻害され難い。
【0063】
本実施例によれば、先行技術である特開2001−272205号公報の以下のような課題を解決できる。
【0064】
特開2001−272205号公報における、円弧状の磁石を円周の内外で挟む磁気回路では、磁石の極面の記載はあるがその方向まで記載されていない、従来の平行着磁による磁石を構成した場合バルブの回転に対して磁気回路構成部材を流れる磁束変化量が一定にならないため、バルブの回転に対して直線的な回転角検出出力を得ることは難しく、直線的な検出出力を得られる角度範囲が狭い。
【0065】
自動車や内燃機関においてスロットルボディーは車速や出力トルクを決定する部品として重要である。
【0066】
このため、既に公知である電制スロットルは、そのスロットル弁を電気信号によりフィードバック制御されているフィードバックセンサの精度や信頼性が必須になる。
【0067】
信頼性の向上に対しては、もう1つのフィードバックセンサの系を追加することが一般的である。
【0068】
ここで、出力系統を2つ持つ回転角検出装置の磁気回路において、特開2001−272205号公報によれば少なくとも1つの磁石と少なくとも2つの磁気回路と少なくとも1つのホール素子から構成されるとあるがその形態まで記載されておらず、その効果は不明である。
【0069】
また、従来の形態によれば出力系統が2系統の回転角検出装置は1つの磁気回路に対して2つホール素子を取付ける方法であり、1つの磁気回路しか持たないため磁気回路構成部材の脱落や腐食などの磁気回路自体の不具合に対して対応できなかった。
【0070】
この点本実施例では2系統の検出装置を簡単に構成でき、片方のセンサの異常時には残りのセンサでバックアップすることができる。
【0071】
さらに、特開2001−272205号公報における1系統の磁気回路しか持たない回転角検出装置は磁気回路から突出した磁石が周りの磁場空間を乱し、磁気回路自体に悪影響を与えてしまい、回転角検出精度を低下させてしまう。この点本実施例の装置では磁石がどの位置でもステータ内のギャップの内部に保持されることになるので、周りの磁場空間を乱すことがなく、磁気回路自体に悪影響を与えることもない。
【0072】
また、先行技術では磁石を樹脂材料にモールド成形する際、一般的に磁石を着磁するメーカと樹脂のモールドを行うメーカが異なるため、一般的に着磁された磁石をモールドメーカに持ち込み、一体モールド成形を行う。
【0073】
しかし、磁石を樹脂にモールドする際に樹脂を高温高圧で型に吹くため、磁化された磁石の特性を弱めてしまい必要とする磁力を得ることが難しい。
【0074】
また、ゲートの位置や樹脂の流れ方によって温度低下が異なるため、磁石にさらされる温度は複雑で、磁力低下を推測することが難しく、成形後の磁石の特性は製品一つ一つ異なる。
【0075】
このため、あらかじめ磁力が強いネオジなどの高価な磁石が必要となる。
【0076】
この点に関し、本実施例による製造方法ではギア部材に磁性材を固定した後、着磁するのでこの方法で製造した装置は特性変化,磁力低下を生ずることがない。その結果安価な磁石を用いることもできる。
【0077】
なお、本実施例では磁石と磁気回路構成部材の距離を一定に保ち、検出物の角度変化に対して、磁石と磁気回路構成部材の対向面積を比例に変化することで検出物の角度変化に対してホール素子の出力電圧を比例的に変化することができた。
【0078】
【発明の効果】
本発明によれば、検出物の角度変化に対して検出素子の出力信号を比例的に変化させることができ、直線的な検出出力が得られる角度範囲が広い出力特性のセンサを得ることができた。
【0079】
スロットルボディーに装着する樹脂カバーと減速ギアの間にコンパクトに電磁式のスロットル弁軸開度センサを配設した電制スロットルが得られた。
【0080】
また、経年変化の少ないスロットル開度信号で機関の制御パラメータを調整できるので制御精度のよい内燃機関が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例をスロットル弁制御装置に取付けた時の断面図。
【図2】本発明の電制スロットル制御装置に取付けた時の一例(図1のA部詳細図面)。
【図3】電制スロットル取付け例(蓋取り外し図)。
【図4】電制スロットル取付け例(蓋取り外し図)。
【図5】本発明の実施例斜視図。
【図6】本発明の出力2系統の実施例斜視図。
【図7】本発明センサの出力2系統の実施例斜視図。
【図8】本発明の実施例斜視分解図。
【図9】本発明のその他実施例斜視図。
【図10】本発明における磁石。
【図11】本発明における磁石。
【図12】本発明を取付けるための最終段ギア実施例。
【符号の説明】
1…スロットルボディー、3…スロットル弁軸、4…スロットル弁、9…レバー、10,11…ばね、12…最終段ギア、13(30),14(31),17(33),18(34)…ステータ、15(32)…磁石、16…カバー、22…モータ、24,25…ホール素子。

Claims (15)

  1. スロットルボディーに支承されるスロットル弁軸の回転角度を、電磁気的に検出するセンサであって、磁気回路を構成する少なくとも一対のステータの磁路の途中に装着された少なくとも1個の磁気感応素子を備え、当該素子が前記スロットル弁軸の回転角度を示す電気信号を出力するものにおいて、
    前記スロットルボディーに取り付けられ、前記スロットル弁軸の端部を被うカバーと、
    当該カバーに取り付けられ、前記スロットル弁軸の周囲に弧状の溝を形成する前記少なくとも一対のステータと、
    前記スロットル弁軸に固定され、前記いずれのステータにも接触することなく前記弧状の溝に沿って回転移動する磁石ロータと
    を有するスロットル弁軸の回転角度を検出するセンサ。
  2. 前記少なくとも一対のステータは前記スロットル弁軸の軸線に沿う方向に並んで配置されている請求項1に記載のスロットル弁軸の回転角度を検出するセンサ。
  3. 前記少なくとも一対のステータは前記スロットル弁軸の周囲に同心状に並んで配置されている請求項1に記載のスロットル弁軸の回転角度を検出するセンサ。
  4. モータの回転を減速ギアを介してスロットル弁軸に伝達し、スロットル弁を駆動するものであって、
    スロットルボディーに支承される前記スロットル弁軸の回転角度を、電磁気的に検出するセンサを備え、当該センサは磁気回路を構成する少なくとも一対のステータの磁路の途中に装着された少なくとも1個の磁気感応素子を備え、当該素子が前記スロットル弁軸の回転角度を示す電気信号を出力するよう構成され、
    且つ、前記スロットルボディーに取り付けられ、前記減速ギアを被うギアカバーを備えたものにおいて、
    前記ギアカバーに取り付けられ、前記スロットル弁軸の回転軸線の周りに弧状の溝を形成する前記少なくとも一対のステータと、
    前記スロットル弁軸に固定された減速ギアの一つを構成する部材に固定され、前記いずれのステータにも接触することなく前記弧状の溝に沿って回転移動する磁石ロータと
    を有する電子制御式スロットル弁装置。
  5. 前記スロットル弁軸に固定された減速ギアの一つを構成する部材は
    前記スロットル弁軸に固定された金属板、
    当該金属板に樹脂成形された樹脂ギア、
    及び当該金属板に樹脂層を介して固定された磁石
    を含む請求項4に記載の電子制御式スロットル弁装置。
  6. 前記ギアカバーは樹脂によって成形されており、
    前記少なくとも一対のステータは前記樹脂成形されたギアカバーに一体に成形されている
    請求項4に記載の電子制御式スロットル弁装置。
  7. 前記ギアカバーは前記スロットル弁軸に沿った方向に延びる周壁部と、スロットル弁軸に直角な壁面部とを含み、
    前記一対のステータは前記樹脂成形されたギアカバーの前記周壁部の内側部位に一体成形されている
    請求項6に記載の電子制御式スロットル弁装置。
  8. 前記ギアカバーは前記スロットル弁軸に沿った方向に延びる周壁部と、スロットル弁軸に直角な壁面部とを含み、
    前記一対のステータは前記樹脂成形されたギアカバーの前記スロットル弁軸に直角な壁面部周壁部の内側部位に一体成形されている
    請求項6に記載の電子制御式スロットル弁装置。
  9. 電動アクチュエータで回転駆動されるスロットル弁軸、
    このスロットル弁軸に取付けられた磁石、
    磁気回路を構成する磁気回路構成部材、
    及び前記磁気回路の磁束を検出する要素が取付けられたカバー、
    前記カバーは前記電動アクチュエータが取付けられたスロットルボディーに固定された電子制御式スロットル弁装置において、
    前記磁石を前記スロットル弁軸と平行な方向で挟むように少なくとも2つの磁気回路構成部材が配置され、
    前記スロットル弁軸が回転することにより開磁路である前記磁気回路に前記磁石が挿抜される電子制御式スロットル弁装置。
  10. 被検出物に取付けられた磁石,被検出部の回転に対して動かないように固定され磁気回路を構成する磁気回路構成部材、
    被検出部の回転に対して動かないように固定され前記磁気回路の磁束を検出する要素から構成される回転角検出装置において、
    前記磁石を前記被検出物の回転軸に沿う方向で挟むように少なくとも2つの前記磁気回路構成部材が配置され、前記被検出物が回転することにより開磁路である前記磁気回路構成部に前記磁石が挿抜される回転角検出装置。
  11. 電動アクチュエータで回転駆動されるスロットル弁軸、
    このスロットル弁軸に取付けられた磁石,磁気回路を構成する磁気回路構成部材、
    及び前記磁気回路の磁束を検出する要素が取付けられたカバー、
    前記カバーは前記電動アクチュエータが取付けられたスロットルボディーに固定された電子制御式スロットル弁装置において、
    放射着磁された円弧状の前記磁石を円弧の内外で挟むように少なくとも2つの磁気回路構成部材が配置され、
    前記スロットル弁軸が回転することにより前記磁気回路構成部に前記磁石が挿抜される電子制御式スロットル弁装置。
  12. 請求項9に記載のものにおいて、
    円弧状の形状を持つ前記磁石を同軸上で前記スロットル弁軸と垂直な方向で挟むように少なくとも2つの円弧状磁気回路構成部材が配置され、
    前記スロットル弁軸が回転することにより開磁路である前記磁気回路に前記磁石が挿抜される電子制御式スロットル弁装置。
  13. 請求項9に記載のものにおいて、
    前記磁石,前記磁気回路構成部材及び前記磁気検出素子と別体に設けられ、
    前記磁石と同軸上で前記磁気回路構成部材と同一方向で前記磁石を挟むように少なくとも2つの円弧状磁気回路構成部材が配置され、
    前記スロットル弁軸が回転することにより開磁路である前記磁気回路に前記磁石が挿抜される。
  14. スロットル弁軸に固定されたギア部材に装着された磁石を有し、前記スロットル弁軸の回転角度を電磁気的に検出するスロットル弁軸の回転角度センサの製造方法において、
    前記磁石は磁化される前段階の磁性体として前記ギア部材に少なくとも一部が一体的にモールド成形され、その後着磁される
    スロットル弁軸の回転角度を検出するセンサの製造方法。
  15. スロットル弁軸に固定した円弧状磁石と、前記スロットル弁軸に沿う方向で前記円弧状磁石を挟むように少なくとも2つの円弧状磁気回路構成部材が配置され、前記円弧状磁石が前記円弧状磁気回路構成部材が構成する円弧状の溝の中にどの程度挿抜しているかに応じた信号に基づいて機関の制御パラメータが調整される内燃機関。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145076A (ja) * 2007-12-11 2009-07-02 Hitachi Cable Ltd 回転角度検出装置
JP2014137005A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Denso Corp バルブ装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4433886B2 (ja) * 2004-06-02 2010-03-17 株式会社デンソー 回転角度検出装置
FR2882817A1 (fr) * 2005-10-03 2006-09-08 Siemens Vdo Automotive Sas Procede d'optimisation des performances d'un capteur de position electromagnetique, et capteur de position realise.
DE102007037215A1 (de) * 2007-08-07 2009-02-12 Robert Bosch Gmbh Stellorgan
DE102007038746A1 (de) * 2007-08-16 2009-02-26 Pierburg Gmbh Elektrische Verbrennungskraftmaschinen-Stellanordnung
EP2567195B1 (en) * 2010-05-05 2015-10-07 Continental Automotive Systems, Inc. Rotary arc position sensor with linear output
EP2742223A4 (en) 2011-08-08 2016-05-04 Husqvarna Ab MAGNET HOLDER FOR USE IN A BUTTERFLY POSITION SENSOR, MAGNET HOLDER FOR USE IN AN ANGULAR POSITION SENSOR, AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME
US10036653B2 (en) * 2014-10-06 2018-07-31 Te Connectivity Corporation Relative angle sensor
CN113931741A (zh) * 2021-09-22 2022-01-14 深圳拓邦股份有限公司 一种发动机活动门开度检测系统、发动机及车辆

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19634281C2 (de) * 1996-08-24 2000-01-27 Bosch Gmbh Robert Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels bzw. einer linearen Bewegung
FR2764372B1 (fr) * 1997-06-04 1999-09-24 Moving Magnet Tech Capteur magnetique de position
US6400141B1 (en) * 1999-01-29 2002-06-04 Ab Elektronik Gmbh Hall effect rotation sensor for a throttle valve unit
JP2001272205A (ja) * 2000-02-15 2001-10-05 Ab Elektronik Gmbh 回転角センサ
JP3757118B2 (ja) * 2001-01-10 2006-03-22 株式会社日立製作所 非接触式回転位置センサ及び非接触式回転位置センサを有する絞弁組立体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145076A (ja) * 2007-12-11 2009-07-02 Hitachi Cable Ltd 回転角度検出装置
JP2014137005A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Denso Corp バルブ装置

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