JP2004332634A - スロットル制御装置 - Google Patents

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Tsutomu Ikeda
勉 池田
Koji Yoshikawa
晃司 吉川
Kazuma Nakajima
一真 中島
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Abstract

【課題】スロットルボデーをコンパクト化することのできるスロットル制御装置を提供する。
【解決手段】スロットルボデーの吸気通路を開閉するスロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ44は、スロットルバルブのシャフトに設けられたスロットルギヤに配置された一対の磁石47,48と、スロットルボデー1に配置されるセンサIC54を備える。センサIC54は、磁気検出部55と、その磁気検出部55に連結端子57を介して直列状に連結された出力演算部56を備える。磁気検出部55を連結端子56の折り曲げを利用して傾倒させた状態でスロットルボデーに配置する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用のエンジンの吸入空気量を制御するための電子制御式のスロットル制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のスロットル制御装置には、例えば、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1のスロットル制御装置は、スロットルボデーに設けられた吸気通路を回動によって開閉するスロットルバルブをモータにより駆動し、スロットルバルブの開閉により吸気通路を流れる吸入空気量を制御する。さらに、特許文献1のスロットル制御装置は、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ(スロットルポジションセンサとも呼ばれている)を備えている。スロットルセンサは、スロットルバルブと一体的に回転するスロットルシャフトに設けられた支持部材に回転軸線を間に対向状に配置された磁石と、スロットルボデーに配置されたホール素子等の磁気検出装置とを備えている。スロットルセンサは、一対の磁石の間に発生する磁束の密度、すなわち磁界の強さを検出した磁気検出装置の出力に基づいてスロットルバルブの開度を検出する。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−59702号公報(第3−7頁、図8参照)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記磁気検出装置として、磁気検出部と、その磁気検出部に連結端子を介して直列状に連結された出力演算部を備えたものが採用される場合がある。このような場合、磁気検出部と出力演算部とが直列状で連結方向に長い状態のまま使用することが考えられる。このため、スロットルボデーの大型化を余儀なくされている。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、スロットルボデーをコンパクト化することのできるスロットル制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするスロットル制御装置により解決することができる。すなわち、請求項1に記載されたスロットル制御装置によると、スロットルバルブをモータにより駆動することにより、吸気通路を流れる吸入空気量が制御される。また、スロットルセンサは、磁気検出装置によって、スロットルシャフトに配置した一対の磁石の間に発生する磁界を検出し、その磁気検出装置の出力に基づいてスロットルバルブの開度を検出する。
ところで、磁気検出部とその磁気検出部に連結端子を介して直列状に連結された出力演算部を備える磁気検出装置が、磁気検出部を連結端子の折り曲げを利用して傾倒させた状態でスロットルボデーに配置されている。このため、磁気検出装置を磁気検出部と出力演算部の連結方向に関してコンパクト化することができ、ひいてはその磁気検出装置を配置するスロットルボデーをコンパクト化することができる。
【0007】
また、請求項2に記載されたスロットル制御装置によると、磁界方向検出装置によって、スロットルシャフトに配置した一対の磁石の間に発生する磁界の方向を検出し、その磁界方向検出装置の出力に基づいてスロットルバルブの開度を検出する。したがって、磁界方向検出装置が磁界の方向を検出することにより、例えば、スロットルシャフトの位置ずれにともなう磁石の位置ずれや、磁石がインサート成形されている樹脂の熱膨張による磁石の位置ずれや、磁石の温度特性による磁界の強度の変化等にほとんど影響されない。このため、磁界方向検出装置により磁界の方向を精度良く検出することができ、これによりスロットルバルブの開度の検出精度を向上することができる。
【0008】
また、請求項3に記載されたスロットル制御装置によると、磁気検出装置をホルダに装着し、そのホルダをスロットルボデーの一部をなす部材に装着することによって、スロットルボデーの一部をなす部材の機種が変わっても、磁気検出装置を装着したホルダを共通使用することができる。
【0009】
また、請求項4に記載されたスロットル制御装置によると、ホルダとスロットルボデーの一部をなす部材との間に設けた位置決め手段によって、磁気検出装置を装着したホルダをスロットルボデーの一部をなす部材に位置決めすることができる。したがって、磁気検出装置の組付精度を向上することができる。
【0010】
また、請求項5に記載されたスロットル制御装置によると、磁気検出装置がホルダ内に収容した状態でそのホルダにポッティング樹脂をポッティングすることによって固定されている。このため、搬送等における外力から磁気検出装置を保護することができる。
【0011】
また、請求項6に記載されたスロットル制御装置によると、磁気検出装置がホルダに樹脂インサート成形によって固定されているため、センサアッセンブリの搬送等における外力から磁気検出装置を保護することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面にしたがって説明する。まず、スロットル制御装置の概要を述べる。図1及び図2に示すように、電子制御式のスロットル制御装置は、例えばPBT等の樹脂製のスロットルボデー1を備えている。スロットルボデー1は、ボア部20とモータハウジング部24とを一体に有している。ボア部20は、図2に示すように、上下方向(図2において上下方向)に貫通するほぼ中空円筒状の吸気通路1aを形成している。ボア部20の上部にはエアクリーナ(図示省略)が接続され、また、ボア部20の下部にはインテークマニホルド26(図2では接続部分のみを示す)が接続される。前記ボア部20には、前記吸気通路1aを径方向に横切る金属製のスロットルシャフト9が配置されている。
【0013】
図1に示すように、前記スロットルシャフト9は、スロットルボデー1のボア部20に一体形成された左右の軸受部21,22に対して左右の軸受8,10によって回転可能に支持されている。なお、左側の軸受8はスラストベアリングからなり、右側の軸受10はボールベアリングからなる。右側の軸受10の内輪10aにスロットルシャフト9が圧入されており、その軸受の外輪10bが樹脂製のスロットルボデー1の軸受部22内に対して「すきまばめ」によって嵌合されている。これは、スロットルボデー1が樹脂製であるために、軸受部22の内周面の加工寸法の公差が大きく、また、軸受10との線膨張係数の差も大きいため、その軸受部22内に軸受の外輪10bを圧入した場合に発生することが予測される軸受部22のひび割れを回避するためである。ちなみに、スロットルボデー1がアルミ合金等の金属製である場合には、軸受部22の内周面を切削加工等の機械加工によりその内周面の加工寸法の公差を小さくすることができ、軸受10との線膨張係数の差も樹脂ほど大きくないため、軸受部22内に軸受の外輪10bを支障なく圧入すること可能である。
【0014】
図1に示すように、前記スロットルシャフト9には、吸気通路1a(図2参照)を回動によって開閉可能な樹脂製のスロットルバルブ2がリベット3によって固定されている。スロットルバルブ2は、モータ4(後述する)の駆動によって吸気通路1aを開閉し、これにより吸気通路1aを流れる吸入空気量を制御する。なお、スロットルバルブ2は、図2に示す状態が閉状態であり、その状態より図2において左回り方向(矢印「開」方向参照)へ回動されることによって吸気通路1aを開く。
【0015】
図1に示すように、前記スロットルシャフト9の一方(図1で左方)の端部9aに対応する前記軸受部21には、その端部9aを前記ボア部20内に密封するプラグ7が装着されている。また、スロットルシャフト9の他方(図1で右方)の端部9bは、前記軸受部22を貫通している。その他方の端部9bには、樹脂製の扇形ギヤからなるスロットルギヤ11が回り止めされた状態で固定されている。スロットルボデー1とスロットルギヤ11との間には、バックスプリング12が設けられている。バックスプリング12は、スロットルバルブ2を常に閉じる方向へ付勢している。なお、図示しないが、スロットルボデー1とスロットルギヤ11との間には、スロットルバルブ2を所定の閉止位置にて停止させるためのストッパ手段が設けられている。
【0016】
図1に示すように、前記スロットルボデー1のモータハウジング部24は、前記スロットルシャフト9の回転軸線Lに平行するほぼ有底円筒状に形成されている。モータハウジング部24内は、スロットルボデー1の右方に開口するモータ収容空間24aとなっている(図2参照)。モータ収容空間24aには、例えばDCモータ等からなるモータ4が挿入されている。モータ4は、その軸線(符号省略)がスロットルシャフト9の回転軸線Lに平行する。モータ4の出力回転軸4a(図3参照)が反挿入側(図1において右方)へ指向する状態で配置されている。モータ4の外郭を形成するモータケーシング28の反挿入側すなわち右側部に設けられた取付フランジ29は、モータハウジング部24にスクリュ5によって固定されている(図3参照)。
【0017】
図3に示すように、前記モータ4の出力回転軸4aには、樹脂製のモータピニオン32が設けられている。また、図1に示すように、前記スロットルボデー1には、ボア部20とモータハウジング部24との間においてスロットルシャフト9の回転軸線Lに平行するカウンタシャフト34が設けられている。カウンタシャフト34には、樹脂製のカウンタギヤ14が回転可能に支持されている。カウンタギヤ14はギヤ径の異なる二つのギヤ部14a,14bを有しており、大径側のギヤ部14aが前記モータピニオン32に噛み合わされ、また小径側のギヤ部14bが前記スロットルギヤ11に噛み合わされている(図3参照)。なお、モータピニオン32とカウンタギヤ14とスロットルギヤ11とによって、減速ギヤ機構35が構成されている。
【0018】
図1に示すように、前記スロットルボデー1の右側面には、前記減速ギヤ機構35等を覆う例えばPBT等の樹脂製のカバー18が、例えばねじ手段(図示省略)により結合されている。スロットルボデー1とカバー18との間には、Oリング(オーリング)17が介在されており、内部の気密が保持されている。また、前記モータ4の取付フランジ29から突出する2つのモータ端子30(図1では1個を示す)は、カバー18に設けられた各中継コネクタ36と電気的に接続されている。
【0019】
前記各中継コネクタ36は、図8に示すように、カバー18にインサート成形された導電性を有する第1のモータターミナル68(図25及び図26参照)と第2のモータターミナル69(図27及び図28参照)の各接続端68b,69bがそれぞれ電気的に接続されている。また、モータターミナル68,69の他方の接続端は外部接続端68a,69aとして、カバー18の上部に形成されたほぼ筒状のコネクタ部18a内に突出されている(図7、図8、図9参照)。コネクタ部18aは、図示しない外部コネクタが接続可能となっており、その外部コネクタの端子ピン(図示省略)と各モータターミナル68,69の外部接続端68a,69aとが電気的に接続可能になっている。コネクタ部18aにおける外部接続端68a,69aは、上方へ指向されている。なお、モータターミナル68,69は、それぞれプレス成形によって形成されており、その外表面にはCu−Zuメッキ(図示省略)が施されるものとする。また、カバー18は、本明細書でいう「スロットルボデーの一部をなす部材」に相当する。
【0020】
前記モータ4(図1参照)は、自動車のエンジンコントロールユニットいわゆるECU等の制御手段(図示省略)によって、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制御されるようになっている。モータ4の駆動力は、前記減速ギヤ機構35、すなわちモータピニオン32、カウンタギヤ14、スロットルギヤ11を介してスロットルシャフト9に伝達される。
【0021】
図1に示すように、前記スロットルギヤ11には、前記スロットルシャフト9の右端面よりも右方へ突出するほぼ円筒状の筒状部11aがスロットルシャフト9と同心状に形成されている。筒状部11aの内周面には、スロットルシャフト9の回転軸線Lをほぼ中心とするリング状の磁性材料からなるヨーク45がインサート成形によって一体化されている。ヨーク45の内側面には、スロットルシャフト9の回転軸線Lを間にして対向状に配置されて磁界を発生する一対の磁石47,48が配置されている。一対の磁石47,48は、ヨーク45と共に、スロットルギヤ11の筒状部11a内にインサート成形によって一体化されている。ヨーク45及び一対の磁石47,48の両端面は筒状部11a内に埋設されており、一対の磁石47,48の内周面のみが筒状部11aの内周面に露出している。なお、スロットルギヤ11は、本明細書でいう「支持部材」に相当する。また、一対の磁石47,48の構成については後で詳しく説明する。
【0022】
次に、前記カバー18の構成について説明する。図7に示すように、前記カバー18には、導電性を有する4本のターミナル61,62,63,64がインサート成形によって一体化されている。しかして、ターミナル61は信号出力(V1)用ターミナル、ターミナル62は信号入力(Vc)用ターミナル、ターミナル63は信号出力(V2)用ターミナル、ターミナル64は接地(E2)用ターミナルとなっている。
各ターミナル61,62,63,64の各接続端61b,62b,63b,64bは、後述するプリント基板59の大径のスルーホール59d1,59d2,59d3,59d4(図21及び図22参照)にそれぞれ電気的に接続されている。このため、各ターミナル61,62,63,64は、各接続端61b,62b,63b,64bがカバー18の内面の所定位置に臨むようにして、カバー18にインサート成形される(図11及び図12参照)。
【0023】
また、図11及び図12に示すように、カバー18の内面には、上下一対をなす棒状の位置決め突起18bが突出されている。また、図10に示すように、カバー18には、後述するプリント基板59のスルーホール59d5(図21及び図22参照)と同一軸線上に位置する端子ピン18cがインサート成形されている。端子ピン18cの内端部(図10において右端部)はカバー18の内面に突出しており、その端子ピン18cの外端部(図10において左端部)はカバー18の外面に形成される凹所18f内に露出されている。また、カバー18の周縁部には、スロットルボデー1(図1参照)にねじ手段(図示省略)によりねじ止めするためのねじ挿通孔18eを形成する所定数(図7では6個を示す)の金属製カラー18dがインサート成形されている。
【0024】
図7に示すように、各ターミナル61,62,63,64の他方の接続端は、外部接続端61a,62a,63a,64aとして、前記カバー18のコネクタ部18a内に上方へ指向された状態で突出されている。各外部接続端61a,62a,63a,64aは、前記モータターミナル68,69の各外部接続端68a,69aとともに、左右方向に列状に所定間隔で並んでおり、前記外部コネクタの端子ピン(図示省略)と電気的に接続可能になっている。各外部接続端61a,62a,63a,64a,68a,69aは、図7において右から左へ向かって順に並んでいる(図9参照)。
【0025】
また、図7に示すように、信号出力(V1)用ターミナル61は、他のターミナル62,63,64に比べてモータ4から離れた位置に配置している。これによって、信号出力用ターミナル61に対するモータ4のノイズを低減することができる。
【0026】
しかして、前記カバー18にインサート成形される前における前記4本の各ターミナル61,62,63,64は、図23に示すように、隣り合うターミナルの両端部間がそれぞれ連結部60a,60b,60cによって一体的に連結されたターミナルユニット60(図24参照)として形成されている。そして、前記カバー18のインサート成形にあたっては、ターミナルユニット60の各連結部60a,60b,60cが切断によって除去されることにより、個々に独立したターミナル61,62,63,64として形成される。なお、ターミナルユニット60は、プレス成形によって形成されており、その外表面にはNiメッキ(図示省略)が施され、一部すなわち外部接続端61a,62a,63a,64aにはAuメッキが施されるものとする。
【0027】
そして、図1に示すように、前記スロットルシャフト9の左側の端面に面する前記カバー18の内面側には、センサアッセンブリ50が設置されている(図8〜図10参照)。センサアッセンブリ50は、図16に示すように、ホルダ52とセンサIC54とプリント基板59によって構成されている。また、ヨーク45と一対の磁石47,48とセンサアッセンブリ50によって回転角検出装置、すなわち本明細書でいう「スロットルセンサ」(符号、44を付す)が構成されている(図1参照)。
【0028】
図16、17及び図18に示すように、前記ホルダ52は、樹脂製で、有底状の中空筒部52aを有している。中空筒部52aの開口側端部には、相反方向に突出する上下一対の取付片52bが一体形成されている。各取付片52bの先端部には、位置決め孔52c(図17参照)が形成されている。また、中空筒部52aの開口側端部には、左右一対をなすスナップフィット部52dが左右平行状に一体形成されている。スナップフィット部52dの基端部52d1(図17参照)は、中空筒部52aの外側面から側方へ所定量突出している。両スナップフィット部52dは、間隔を拡げる方向へ弾性変形いわゆる撓み変形可能に形成されている(図18中、二点鎖線52d参照)。スナップフィット部52dには、縦長状の係止孔52eが形成されている(図16及び図17参照)。
【0029】
また、図19及び図20に示すように、前記センサIC54は、上下(図19及び図20において上下)に並ぶ磁気検出部55と出力演算部56とを備えている。磁気検出部55と出力演算部56とは、例えば6本の連結端子57を介して直列状に連結されかつ電気的に接続されている。磁気検出部55は、ほぼ四角形板状に形成されている。また、出力演算部56は、磁気検出素子55との連結方向を長くするほぼ長四角形状に形成されている。磁気検出部55は、例えば、磁気抵抗素子を内蔵している。
【0030】
前記センサIC54の磁気検出部55はほぼ四角形板状をなし、出力演算部56はほぼ長四角形板状をなしている。センサIC54は、前にも述べたように、磁気検出部55と出力演算部56とが連結端子57を介してほぼ直列状に配置された状態である。出力演算部56は、図19に示すように、相互に平行状にかつ下方へ突出する5本の接続端子54a,54b,54c,54d,54eを有している。接続端子のうち、左端は入力端子54a、左から2,3番目は出力端子54b,54c、左から4番目は接地端子54d、左から5番目はプログラミング用端子54eとなっている。なお、プログラミング用端子54eは、スロットルバルブ2(図1参照)の全閉位置が製品毎に異なるため、マーカ数値すなわち全閉位置でのセンサ出力をセンサIC54にセンサ特性として書き込むためのものである。
【0031】
前記センサIC54の磁気検出部55は、図20に二点鎖線55で示すように、連結端子57をほぼL字状をなすように折り曲げ加工することによって、後方(図20において右方)へほぼ90°傾倒されている。これとともに、入力端子54aと出力端子54cとプログラミング用端子54eは後方(図20において右方)へ、また、出力端子54bと接地端子54dは前方(図20において左方)へそれぞれずらすように折り曲げられている。
【0032】
前記センサIC54は、図14及び図15に示すように、前記ホルダ52の中空筒部52a内に収容される。その後、中空筒部52a内には、例えば、図示しないUV樹脂等からなるポッティング樹脂58(図14参照)がポッティングされている。これにより、センサICの磁気検出部55及び出力演算部56がポッティング樹脂58内に埋設され、そのセンサIC54が固定されている。また、センサICの磁気検出部55は、ホルダ52の中空筒部52aの奥端面に面接触状に当接される。
【0033】
また、図21及び図22に示すように、前記プリント基板59は、プリント配線板、回路基板とも呼ばれるもので、ほぼ小判形状の絶縁物からなる絶縁基板59aの片面(図22参照)に、導電体からなる配線パターン59bを作成したものである。なお、説明の都合上、配線パターン59bが作成される面を裏面と称し、その反体側の面を表面と称する。
【0034】
前記プリント基板59には、前記センサIC54の接続端子54a〜eに対応する小径のスルーホール59c1,59c2,59c3,59c4,59c5がほぼ千鳥状に形成されている。また、プリント基板59には、その四隅に位置する大径のスルーホール59d1,59d2,59d3,59d4及び正面右上のスルーホール59d4の下方近くに位置するスルーホール59d5が形成されている。
【0035】
図22に示すように、前記したスルーホール59c1とスルーホール59d1は、配線パターン59bの配線部59a1によって電気的につながっている。また、スルーホール59c2とスルーホール59d2は、配線パターン59bの配線部59a2によって電気的につながっている。また、スルーホール59c3とスルーホール59d3は、配線パターン59bの配線部59a3によって電気的につながっている。また、スルーホール59c4とスルーホール59d4は、配線パターン59bの配線部59a4によって電気的につながっている。また、スルーホール59c5とスルーホール59d5は、配線パターン59bの配線部59a5によって電気的につながっている。配線部59a4は、スルーホール59d3とスルーホール59d5との間の狭いところを絶縁状態で横切っている。
【0036】
前記配線部59a4と、その配線部59a4と平行するその他の各配線部59a1,59a2,59a3,59a5との間には、それぞれ4個のコンデンサ71,72,73,74が例えば導電性接着剤等によって電気的に接続される。このようにして、コンデンサ71,72,73,74がプリント基板59に実装されている。コンデンサ71,72,73,74は、前記センサIC54に静電気による高電圧がかからないようにするためのものである。
【0037】
前記プリント基板59の左右両側縁部には、左右の係止突起59eが形成されている。各係止突起59eは、その上下に係合凹部59fを形成することによって突出している。また、プリント基板59の上下端部には、上下一対の位置決め孔59hが形成されている。両位置決め孔59hは、前記ホルダ52の両位置決め孔52cと同心状に形成されている。なお、プリント基板59の表裏面には、防湿対策のためのコーティング(図示省略)が施されるものとする。
【0038】
図13〜図15に示すように、前記プリント基板59は、前記ホルダ52にスナップフィット部52dの弾性変形(図18中、二点鎖線52d参照)を利用したスナップフィット作用により装着されている。すなわち、プリント基板59の表面とホルダ52の下面とが面接触するように、該ホルダ52のスナップフィット部52dを弾性変形して、そのスナップフィット部52dをプリント基板59の係合凹部59f(図21参照)内に係合し、スナップフィット部52dの下端部における係止孔52e内にプリント基板59の係止突起59eを係合させる(図13及び図15参照)。これにより、ホルダ52に対するプリント基板59の装着が完了し、プリント基板59がホルダ52に位置決めされた状態で固定的に取付けられる。したがって、ホルダ52のスナップフィット部52dのスナップフィット作用により、該ホルダ52にプリント基板59を容易に装着することができる。
【0039】
前記ホルダ52にプリント基板59を装着すると同時に、プリント基板59の小径のスルーホール59c1,59c2,59c3,59c4,59c5(図21参照)には、センサIC54の接続端子54a,54b,54c,54d,54eがそれぞれ挿入されかつはんだ付けされることによって電気的に接続されている(図15参照)。また、ホルダ52にプリント基板59を装着すると同時に、ホルダ52の両位置決め孔52cとプリント基板59の両位置決め孔59hが同心状に整合する(図14参照)。
【0040】
上記したように、センサIC54を収容したホルダ52にプリント基板59を装着することによって、センサアッセンブリ50(図13〜図15参照)が完成する。このセンサアッセンブリ50をプリント基板59が前記カバー18の内面に面するようにして、両位置決め孔52c,59hをカバー18の位置決め突起18b(図11及び図12参照)に係合した後、その位置決め突起18bの先端部を熱かしめによって押し潰す(図10中符号、18b1参照)。これによって、センサアッセンブリ50がカバー18に装着される。このとき、本実施の形態では、センサアッセンブリ50(図13参照)の上下は反転された状態で行なう(図8参照)。なお、カバー18の位置決め突起18bとセンサアッセンブリ50の両位置決め孔52c,59hは、本明細書でいう「位置決め手段」を構成している。
【0041】
これとともに、カバー18に前記したようにインサート成形された信号出力用ターミナル61の接続端61b(図11参照)が、プリント基板59のスルーホール59d2(図13参照)に電気的に接続される。また同様に、信号入力用ターミナル62の接続端62b(図11参照)が、プリント基板59のスルーホール59d1(図13参照)に電気的に接続される。また同様に、信号出力用ターミナル63の接続端63b(図11参照)が、プリント基板59のスルーホール59d3(図13参照)に電気的に接続される。また同様に、接地用ターミナル64の接続端64b(図11参照)が、プリント基板59のスルーホール59d4(図13参照)に挿入されかつはんだ付けされることによって電気的に接続される。また同様に、端子ピン18c(図10参照)の内端部が、プリント基板59のスルーホール59d5(図13参照)に電気的に接続される。また、カバー18に組付けたプリント基板59にポッティング樹脂をポッティングすることでプリント基板59を覆い、それにより、水の侵入を防止でき、ひいては湿気によるプリント基板59の配線間の短絡を防止することができる。
【0042】
上記のように構成されたカバー18(図7,図8,図9参照)が、前にも述べたようにスロットルボデー1にねじ手段(図示省略)により結合されることによって、スロットル制御装置が完成する。これとともに、ホルダ52の中空筒部52aは、前記ヨーク45の軸線すなわちスロットルシャフト9の回転軸線L上にほぼ同心状に配置され、磁石47,48の相互間に所定の間隔を隔ててかついわゆる同心状に介入される(図1参照)。そして、カバー18の外面から端子ピン18c(図10参照)を通じて、全閉位置でのセンサ出力をセンサIC54(図10参照)にセンサ特性として書き込む。その後、カバー18の凹所18f(図10参照)内に、UV樹脂等のポッティング樹脂(図示省略)をポッティングすることにより、端子ピン18cの外端部を封止する。
【0043】
また、図1に示すように、センサIC54の磁気検出部55は、前記一対の磁石47,48の間に発生する磁界の方向を検出するもので、磁石47,48間においてほぼ同心状にかつその磁気検出部55の四角形面が前記スロットルシャフト9の回転軸線Lに直交するように配置される。
【0044】
しかして、前記センサIC54(図16参照)は、具体的には、磁気検出部55内の45degの角度をもってずらして配置された2つの磁気抵抗素子(図示省略)を用いたフルブリッジ回路からの出力のアークタンジェントを出力演算部56において計算して、前記制御手段に磁界の方向に応じたリニアな出力信号を出力することにより、磁界の強度に依存することなく、磁界の方向を検出できるように構成されている。なお、センサIC54は、本明細書でいう「磁気検出装置」並びに「磁界方向検出装置」に相当する。
【0045】
また、前記ECU等の制御手段(図示省略)は、前記スロットルセンサ44(図1参照)のセンサIC54から出力された一対の磁石47,48の磁気的物理量としての磁界の方向によって検出されたスロットル開度と、車速センサ(図示省略)によって検出された車速と、クランク角センサによるエンジン回転数と、アクセルペダルセンサ、Oセンサ、エアフローメータ等のセンサからの検出信号等に基づいて、燃料噴射制御、スロットルバルブ2の開度の補正制御、オートトランスミッションの変速制御等の、いわゆる制御パラメータを制御する。
【0046】
次に、前記一対の磁石47,48の構成について説明する。図4及び図5に示すように、ヨーク45内の空間において回転軸線Lを挟んで対向する位置には、ヨーク45の内側面に沿う一対の円弧状の磁石47,48が設けられている。一対の磁石47,48は、それぞれ図4及び図5において上下方向に発生する磁力線すなわち磁界が平行をなすように平行着磁されている。すなわち、一対の磁石47,48は、ヨーク45内の空間にほぼ平行な磁界を発生させる。
【0047】
また、両磁石47,48は、例えばフェライト磁石からなる。フェライト磁石は、希土類磁石と比較して軟らかくて靭性が高いので円弧状に成形し易く、また、材料も低コストであるので安価である。なお、両磁石47,48は、同じものをヨーク45内に回転軸線Lを中心として点対称状に配置されている(図5参照)。
【0048】
また、図5に示すように、各磁石47,48は、同一軸線Lをなす外周面S1及び内周面S2を有し、肉厚dをもって形成されている。各磁石47,48の外周面S1は、ヨーク45の内径と同じ径で形成されている。また、磁石47,48の両端面S3は、径方向の平面と同一平面をなしている。
【0049】
また、各磁石47,48は、前記センサIC54に対する径方向の位置ずれによる出力信号の誤差が所定値以下となるように、スロットルシャフト9(図4参照)の回転軸線Lを中心とする中心角θ1(図5参照)をもって形成されている。中心角θ1は、スロットルシャフト9の回転軸線Lを中心として、各磁石47,48の内周面S2の両端部Pによって決定される。
【0050】
各磁石47,48の中心角θ1(図5参照)が適切な角度である場合には、図6に示すように、磁石47,48の間に発生する磁界(図6中、矢印参照)の大半がほとんど平行となる。しかし、各磁石47,48の中心角θ1(図5参照)が適切な角度よりも小さすぎる角度の場合や大きすぎる場合には、磁石47,48の間に発生する磁界、とくに、両側部における磁界が平行でなくなるので、磁界の平行部分が小さくなる。
【0051】
したがって、図6に示すように、各磁石47,48の中心角θ1(図5参照)が適切な角度とすることにより、磁石47,48の間に発生する磁界の大半が平行に近いので、磁石47,48とセンサIC54との関係が多少ずれても、センサIC54が出力する信号に及ぼす影響が少ない。すなわち、磁石47,48に対するセンサIC54の位置の許容できるずれ量が大きくとれる。
【0052】
上記したスロットル制御装置において、エンジンが始動されると、ECU等の制御手段によってモータ4(図1参照)が駆動制御される。これにより、前にも述べたように、減速ギヤ機構35を介してスロットルバルブ2が開閉される結果、スロットルボデー1の吸気通路1a(図2参照)を流れる吸入空気量が制御される。そして、スロットルシャフト9の回転にともなってスロットルギヤ11及びヨーク45並びに磁石47,48が回転すると、その回転角に応じてセンサIC54に交差する磁界の方向が変化する。これにより、センサIC54の出力信号が変化する。センサIC54の出力信号が出力される制御手段では、センサIC54の出力信号に基づいて、スロットルシャフト9の回転角すなわちスロットルバルブ2の開度が算出される。
【0053】
ところで、前記カバー18には、上記のほか、次の変更例1、2,3が用意され、選択的に採用することができるようになっている。
[変更例1]
変更例1は、図29に示すように、前記実施の形態(図7参照)におけるカバー18の信号出力用ターミナル61の接続端61bと、信号出力用ターミナル63の接続端63bとを入れ替えたものである。したがって、信号出力用ターミナル61の接続端61bは、プリント基板59のスルーホール59d3(図22参照)に接続される。また、信号出力用ターミナル63の接続端63bは、プリント基板59のスルーホール59d2(図22参照)に接続される。したがって、前記実施の形態(図7参照)におけるカバー18のコネクタ部18aすなわち外部接続端61a,62a,63a,64aの配列は同じである。この変更例1のカバー18を使用すると、前記実施の形態(図7参照)におけるモータ4の回転方向を逆転させるものに適用することができる。
【0054】
[変更例2]
変更例2は、図30に示すように、前記実施の形態(図7参照)におけるカバー18のコネクタ部18aすなわち外部接続端61a,62a,63a,64aの配列を変えずに、その指向方向を下方に向けている。そして、センサアッセンブリ50は、前記実施の形態(図7参照)や前記変更例1(図29参照)とは上下を逆にしてカバー18に取付けたものである。また、ターミナル61,62,63,64の接続端61b,62b,63b,64bと、プリント基板59のスルーホール59d1,59d2,59d3,59d4(図22参照)との関係は、前記実施の形態(図7参照)と同様である。また、モータ4及びモータターミナル68,69(図8参照)は、図示は省略するが、前記実施の形態(図7参照)と上下対称状に配置されるものとする。この変更例2のカバー18を使用すると、前記実施の形態(図7参照)における外部接続端61a,62a,63a,64aの指向方向が上下逆向きのものに適用することができる。
【0055】
[変更例3]
変更例3は、図31に示すように、前記変更例2(図30参照)におけるカバー18の信号出力用ターミナル61の接続端61bと、信号出力用ターミナル63の接続端63bとを入れ替えたものである。したがって、信号出力用ターミナル61の接続端61bは、プリント基板59のスルーホール59d3(図22参照)に接続される。また、信号出力用ターミナル63の接続端63bは、プリント基板59のスルーホール59d2(図22参照)に接続される。したがって、前記変更例2(図30参照)におけるカバー18のコネクタ部18aすなわち外部接続端61a,62a,63a,64aの配列は同じである。この変更例3のカバー18を使用すると、前記変更例2(図30参照)におけるモータ4の回転方向を逆転させるものに適用することができる。
【0056】
上記したスロットル制御装置(図1参照)によると、磁気検出部55とその磁気検出部55に連結端子57を介して直列状に連結された出力演算部56を備えるセンサIC54が、磁気検出部55を連結端子57の折り曲げを利用して傾倒させた状態でスロットルボデー1に配置されている。このため、センサIC54を磁気検出部55と出力演算部56の連結方向(図1において左右方向)に関してコンパクト化することができる。ひいては、センサIC54を配置するスロットルボデー1(詳しくは、外形)をコンパクト化することができる。
【0057】
また、センサIC54によって、スロットルシャフト9に配置した一対の磁石47,48の間に発生する磁界の方向を検出し、そのセンサIC54の出力に基づいてスロットルバルブ2の開度を検出する。したがって、センサIC54が磁界の方向を検出することにより、例えば、スロットルシャフト9の位置ずれにともなう磁石47,48の位置ずれや、磁石47,48の温度特性による磁界の強度の変化等にほとんど影響されない。なお、スロットルシャフト9の位置ずれとは、センサIC54に対する相対的な位置ずれであって、スロットルシャフト9の組付誤差、スロットルボデー1とカバー18の熱膨張差、スロットルシャフト9や軸受8,10の摩耗によるがたつきや、磁石47,48をインサート成形した樹脂(スロットルギヤ11)の熱膨張等によって発生する。
【0058】
このため、センサIC54により磁界の方向を精度良く検出することができ、これによりスロットルバルブ2の開度の検出精度を向上することができる。このことは、スロットルボデー1が加工精度の悪い樹脂製の場合に、特に有効である。また、スロットルボデー1とカバー18とが異なる材料の場合、例えばスロットルボデー1が金属製で、カバー18が樹脂製である場合にも有効である。
【0059】
また、センサIC54をホルダ52に装着し、そのホルダ52をカバー18に装着することによって、カバー18の機種が変わっても、センサIC54を装着したホルダ52を共通使用することができる。
【0060】
また、ホルダ52とカバー18との間に設けた位置決め手段すなわちカバー18の位置決め突起18bとホルダ52の位置決め孔52cの係合によって、センサIC54を装着したホルダ52をカバー18に位置決めすることができる。したがって、センサIC54の組付精度を向上することができる。
【0061】
また、センサIC54がホルダ52内に収容した状態でそのホルダ52にポッティング樹脂58をポッティングすることによって固定されている。このため、搬送等における外力からセンサIC54を保護することができる。このことは、センサアッセンブリ50の生産と、カバー18に対するセンサアッセンブリ50(ホルダ52)の装着とを、異なる生産拠点において実施することができる。
【0062】
また、ホルダ52内にセンサIC54を配置後、ポッティング樹脂58(図14参照)でポッティングするため、センサIC54の防湿からの保護にも有利である。
また、センサIC54をポッティング樹脂58で固定するため、短時間で歩留まり良く固定することができ、またポッティング樹脂材料も安価で、コスト低減に有利である。ちなみに、センサIC54をエポキシ樹脂のトランスファー成形によって固定すると、その固定に時間がかかるとともに歩留まりが悪く、またエポキシ樹脂材料が高価で、コスト低減に不利であるという不具合がある。しかし、そのような不具合は、センサIC54をポッティング樹脂58で固定することにより改善することができる。
【0063】
また、センサIC54の端子54a,54b,54c,54d,54e(図16参照)を保護できるので、搬送時の振動等による端子54a,54b,54c,54d,54eの破断を防止あるいは低減することができる効果も得られる。
【0064】
また、センサIC54は、ホルダ52に樹脂インサート成形することによって固定することもできる。このようにセンサIC54を固定しても、センサアッセンブリ50の搬送等における外力からセンサIC54を保護することができる。
【0065】
また、センサIC54の入力端子54a及び出力端子54b,54c並びに接地端子54d(図15参照)を電気的に接続するプリント基板59に対して、各ターミナル61,62,63,64が電気的に接続されている。そして、センサIC54とプリント基板59をホルダ52に固定状態でアッシー化したセンサアッセンブリ50を構成し、そのセンサアッセンブリ50をカバー18に装着することによって、カバー18の機種(前記変更例1,2,3参照)が変わっても、センサアッセンブリ50を共通使用することができる。したがって、センサアッセンブリ50の共通使用が可能となるため、カバー18の機種展開をしやすくすることができる。
【0066】
また、センサアッセンブリ50(図13、図14及び図15参照)において、ホルダ52にセンサIC54とともに、プリント基板59を一体化することにより、プリント基板59も精度良く位置決めすることができる。
【0067】
また、上記した変更例1,2,3によれば、前記ターミナル61,62,63,64の外部接続端61a,62a,63a,64aの配列を変えずに、前記モータ4の回転方向とターミナルの外部接続端61a,62a,63a,64aの指向方向を変更することができる。このため、ターミナル61,62,63,64の外部接続端61a,62a,63a,64aを備えるコネクタ部18a、及び、そのコネクタ部18aに接続される外部コネクタを共通化することができる。
【0068】
また、センサIC54の入力端子54a及び出力端子54b,54cのそれぞれの端子と接地端子54d(図15参照)と間に、プリント基板59(詳しくは配線パターン59bの各配線部59a1,59a2,59a3,59a4,59a5)を介して電気的に接続されたコンデンサ71,72,73,74(図22参照)によって、センサIC54が静電気から保護される。
【0069】
しかして、センサIC54(図15参照)の入力端子54a及び出力端子54b,54c並びに接地端子54dを電気的に接続するプリント基板59に対して、コンデンサ71,72,73,74(図7参照)が実装される。これとともに、入力端子54a及び出力端子54b,54c並びに接地端子54d(図15参照)を外部に接続するターミナル61,62,63,64(図7参照)が電気的に接続されている。このため、プリント基板59(詳しくは、配線パターン59b(図7参照))をもって、各ターミナル61,62,63,64を複雑に立体交差させることなく、センサIC54(図15参照)の入力端子54a及び出力端子54b,54cのそれぞれの端子と接地端子54dと間にコンデンサ71,72,73,74(図7参照)を電気的に接続させることができる。したがって、コストダウンや信頼性の向上を図ることが可能となる。
【0070】
また、前記実施の形態及び変更例1,2,3によると、スロットルボデー1の一部をなすカバー18に、各ターミナル61,62,63,64が樹脂成形により一体化されるので、各ターミナル61,62,63,64を精度良く所定位置に配置することができる。
【0071】
また、一対の磁石47,48は、スロットルギヤ11に配置されかつ回転軸線Lをほぼ中心とするリング状の磁性材料からなるヨーク45の内側面に配置され、かつ相互間に発生する磁界が平行をなすように平行着磁されている。したがって、一対の磁石47,48及びヨーク45を含む磁気回路が形成され、かつ一対の磁石47,48が平行着磁されることにより、磁石47,48の間に発生する磁界がほとんど平行となる(図6参照)。このため、センサIC54による磁界の方向の検出精度を一層向上することができる。
【0072】
また、一対の磁石47,48の回転軸線Lを中心とする中心角θ1が、センサIC54に対する磁石47,48の位置ずれによる出力信号の誤差が所定値以下となる角度とすることにより、センサIC54による磁界の方向の検出精度を一層向上することができる。
【0073】
本発明は前記実施の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、磁気検出装置は、センサIC54でなくても、一対の磁石47,48の間の磁界の強さあるいは方向を検出できるものであれば、磁気抵抗素子、ホール素子等の磁気検出素子、磁気検出素子を有する磁気検出部55に出力演算部56を連結した検出装置等を使用することができる。また、センサIC54の磁気検出部55と出力演算部56は、別体で構成し、それらをリード線、ターミナルあるいはプリント基板等で電気的に接続したものでもよい。また、センサIC54の磁気検出部55の傾倒方向は、前記実施の形態とは反対方向でもよい。また、センサIC54の磁気検出部55の傾倒角度は、90°が好ましいが、90°以下、あるいは90°以上の角度で傾倒させてもよい。また、スロットルボデー1及び/又はカバー18は樹脂製が好ましいが、アルミ合金等の金属製でもよい。また、スロットルバルブ2も樹脂製が好ましいが、アルミ合金、ステンレス鋼等の金属製でもよい。また、前記ターミナル61,62,63,64の外部接続端61a,62a,63a,64aの配列を変えずに、モータ4の回転方向のみ、あるいは外部接続端61a,62a,63a,64aの指向方向のみを変更するものとしてもよい。また、外部接続端61a,62a,63a,64aの指向方向は、上方、下方の他、側方等、任意の方向とすることができる。また、スロットルボデー1の一部をなす部材は、カバー18に限定されるものではない。また、プリント基板59には、多層基板を採用することができる。また、磁石47,48の種類は、前記フェライト磁石に限定されるものではない。
【0074】
【発明の効果】
本発明のスロットル制御装置によれば、磁気検出装置が磁気検出部を連結端子の折り曲げを利用して傾倒させた状態でスロットルボデーに配置するため、磁気検出装置を磁気検出部と出力演算部の連結方向に関してコンパクト化し、ひいてはその磁気検出装置を配置するスロットルボデーをコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかるスロットル制御装置を示す平断面図である。
【図2】図1のII−II線矢視断面図である。
【図3】カバーを取り外した状態でスロットルボデーを示す側面図である。
【図4】スロットルセンサの説明図である。
【図5】図4のV−V線矢視断面図である。
【図6】磁石の磁界を示す図である。
【図7】カバーを一部破断して示す外面図である。
【図8】カバーを示す内面図である。
【図9】カバーを一部破断して示す平面図である。
【図10】図8のX−X線矢視断面図である。
【図11】センサアッセンブリを装着する前のカバーの要部を示す内面図である。
【図12】センサアッセンブリを装着する前のカバーの要部を示す平断面図である。
【図13】センサアッセンブリを示す正面図である。
【図14】センサアッセンブリを示す側断面図である。
【図15】センサアッセンブリを示す平断面図である。
【図16】センサアッセンブリの分解図である。
【図17】ホルダを示す正面図である。
【図18】ホルダを示す平面図である。
【図19】センサICを示す正面図である。
【図20】センサICを示す側面図である。
【図21】プリント基板を示す表面図である。
【図22】プリント基板を示す裏面図である。
【図23】ターミナルを示す背面図である。
【図24】ターミナルを示す側面図である。
【図25】第1のモータターミナルを示す正面図である。
【図26】第1のモータターミナルを示す側面図である。
【図27】第2のモータターミナルを示す正面図である。
【図28】第2のモータターミナルを示す側面図である。
【図29】変更例1のカバーを一部破断して示す外面図である。
【図30】変更例2のカバーを一部破断して示す外面図である。
【図31】変更例3のカバーを一部破断して示す外面図である。
【符号の説明】
1 スロットルボデー
1a 吸気通路
2 スロットルバルブ
4 モータ
9 スロットルシャフト
11 スロットルギヤ(支持部材)
18 カバー(スロットルボデーの一部をなす部材)
18b 位置決め突起(位置決め手段の一部)
44 スロットルセンサ
47 磁石
48 磁石
50 センサアッセンブリ
52 ホルダ
52c 位置決め孔(位置決め手段の一部)
54 センサIC(磁気検出装置、磁界方向検出装置)
55 磁気検出部
56 出力演算部
57 連結端子
58 ポッティング樹脂

Claims (6)

  1. スロットルボデーに設けられた吸気通路を回動によって開閉するスロットルバルブをモータにより駆動し、前記スロットルバルブの開閉により前記吸気通路を流れる吸入空気量を制御するスロットル制御装置であって、
    前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサを備え、
    前記スロットルセンサは、前記スロットルバルブと一体的に回転するスロットルシャフトに設けられた支持部材に回転軸線を間に対向状に配置された一対の磁石と、前記スロットルボデーに配置されかつ前記一対の磁石の間に発生する磁界に基づいて前記スロットルバルブの開度を検出する磁気検出装置を備え、
    前記磁気検出装置は、磁気検出部と、その磁気検出部に連結端子を介して直列状に連結された出力演算部を備え、前記磁気検出部を連結端子の折り曲げを利用して傾倒させた状態で前記スロットルボデーに配置したことを特徴とするスロットル制御装置。
  2. 請求項1に記載のスロットル制御装置であって、
    前記磁気検出装置は、前記一対の磁石の間に発生する磁界の方向を検出する磁界方向検出装置であることを特徴とするスロットル制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載のスロットル制御装置であって、
    前記磁気検出装置をホルダに装着し、そのホルダを前記スロットルボデーの一部をなす部材に装着したことを特徴とするスロットル制御装置。
  4. 請求項3に記載のスロットル制御装置であって、
    前記ホルダと前記スロットルボデーの一部をなす部材との間には、係合関係をもって前記ホルダを前記スロットルボデーの一部をなす部材に位置決めする位置決め手段が設けられていることを特徴とするスロットル制御装置。
  5. 請求項3又は4に記載のスロットル制御装置であって、前記磁気検出装置は、前記ホルダ内に収容した状態でそのホルダにポッティング樹脂をポッティングすることによって固定されていることを特徴とするスロットル制御装置。
  6. 請求項3又は4に記載のスロットル制御装置であって、前記磁気検出装置は、前記ホルダに樹脂インサート成形によって固定されていることを特徴とするスロットル制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102242674A (zh) * 2010-05-10 2011-11-16 光阳工业股份有限公司 可变式气体流量控制装置
KR20140133466A (ko) * 2013-05-10 2014-11-19 가부시키가이샤 덴소 회전 위치 검출 장치
CN110360012A (zh) * 2019-08-09 2019-10-22 马瑞利(中国)有限公司 一种电子节气门输出轴组件及制造方法

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