JP2005054654A

JP2005054654A - エンジン用吸気制御装置

Info

Publication number: JP2005054654A
Application number: JP2003285756A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kurita; 和久栗田; Kenji Nakao; 乾次中尾; Yoshihiko Onishi; 善彦大西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-04
Also published as: JP3983722B2; US7032617B2; US20050028871A1

Abstract

【課題】外部からの磁束の影響を抑え、外部からの磁束による回転角度検出センサの出力のバラツキを防止したエンジン用吸気制御装置を得る。
【解決手段】この発明に係るエンジン用吸気制御装置では、シャフト６と、このシャフト６に固定され回転角度により吸気通路内の開口度を調整する絞り弁７と、シャフト６の端部にＮ極、Ｓ極が径方向に位置して設けられた永久磁石１２と、この永久磁石１２と平行に離間して設けられ永久磁石１２の磁束の方位の変化を検出する磁気抵抗素子を有するとともに絞り弁７の回転角度を検出する回転角度検出センサ１４と、この回転角度検出センサ１４を永久磁石１２側が開口した開口面を有した状態で囲って設けられ永久磁石１２からの磁束の迂回通路となる磁性材で構成された迂回部材１５とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、吸気通路内の開口度を調整する絞り弁の回転角度を検出する回転角度検出センサを備えたエンジン用吸気制御装置に関するものである。

従来のエンジン用吸気制御装置では、シャフトに固定された絞り弁の回転角度を検出するセンサとして、ホール素子を備えた磁束密度検出型センサが用いられていた。
即ち、永久磁石および磁性体で構成した磁気回路を有する筒状の測定ターゲットを、駆動モータの駆動により回転するシャフトに固定された扇形形状の最終平歯車に設けるとともに、測定ターゲットの中心軸線上にホール素子を配設し、最終平歯車と連動した測定ターゲットの回転によりホール素子を通過する磁束密度の変化をホール素子が検出して絞り弁の回転角度を検出していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１３２４９４号公報（図１）

上記エンジン用吸気制御装置では、絞り弁の回転角度を検出するセンサは、シャフトを回転させる駆動モータの近傍に設けられているので、その駆動モータで発生した磁束の影響を受け、センサ出力が不安定になり、絞り弁の回転角度を正確に検出することができず、例えば必要とする空気吸入量が得られなくなるという問題点があった。

これに対しては、ホール素子の周囲を磁性体で囲って駆動モータからの磁束の影響を抑制することが想定されるが、上記エンジン用吸気制御装置では、測定ターゲットの中心軸線上にホール素子が配設されており、ホール素子は永久磁石からの磁束を周囲から受けているので、ホール素子の周囲を磁性体で囲んだ場合、ホール素子は、測定ターゲットの回転により通過する磁束密度の変化を正確に検出できなくなってしまうという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、外部からの磁束の影響を抑え、外部からの磁束による回転角度検出センサの出力のバラツキを防止したエンジン用吸気制御装置を得るものである。

この発明に係るエンジン用吸気制御装置では、シャフトと、このシャフトに固定され回転角度により吸気通路内の開口度を調整する絞り弁と、前記シャフトの端部にＮ極、Ｓ極が径方向に位置して設けられた永久磁石と、この永久磁石と平行に離間して設けられ永久磁石の磁束の方位の変化を検出する磁気抵抗素子を有するとともに前記絞り弁の回転角度を検出する回転角度検出センサと、この回転角度検出センサを前記永久磁石側が開口した開口面を有した状態で囲って設けられ永久磁石からの磁束の迂回通路となる磁性材で構成された迂回部材とを備えたものである。

この発明に係るエンジン用吸気制御装置では、外部からの磁束の影響が抑えられ、外部からの磁束に起因した回転角度検出センサの出力のバラツキが防止される。

実施の形態１.
以下、この発明の実施の形態１のエンジン用吸気制御装置（以下、吸気制御装置と呼ぶ。）について説明する。
図１はこの吸気制御装置の側断面図、図２は図１のカバー１３を取り除いたときの吸気制御装置の左側面図、図３は図１の要部拡大図である。
この吸気制御装置は、直流電流により駆動する駆動モータ１と、この駆動モータ１のシャフトに固定されたモータ平歯車２と、このモータ平歯車２と歯合した樹脂製の中間歯車３と、この中間歯車３と歯合し扇形形状の樹脂製の最終平歯車４と、この最終平歯車４に埋設された鋼材で形成された円板状のプレート５と、一端部に最終平歯車４が固定され他端部が軸受９を介してボディ８に回転自在に支持されたシャフト６と、シャフト６に螺子止めされ空気流量を調整する絞り弁７と、シャフト６の外周に設けられエンジンがアイドル回転速度の時の初期位置に戻すためのコイル状のリターンスプリング１０とを備えている。シャフト６にはプレート５がかしめにより固定され、最終平歯車４はインサートモールド成形によりプレート５と一体化されている。

また、この吸気制御装置は、シャフト６の最終平歯車４側の端面に固定された受け部１１と、この受け部１１に嵌着された永久磁石１２と、この永久磁石１２と平行に離間して設けられているとともに磁束方位検出型の磁気抵抗素子を有する回転角度検出センサ（以下、センサと略称する。）１４と、このセンサ１４を永久磁石１２側が開口した開口面を有した状態で囲って設けられ永久磁石１２からの磁束の迂回通路となる磁性材で構成された有底円筒形状の迂回部材１５とを備えている。
永久磁石１２は、シャフト６に対し半径方向にＮ極／Ｓ極の極性となるように配置されている。永久磁石１２は、直方体形状であり、センサ１４との間の離間寸法でセンサ１４に対する磁束密度が調整される。

図５、図６は永久磁石１２、センサ１４および迂回部材１５それぞれの配置関係を示す図であり、迂回部材１５は、シャフト６の軸線方向から視てその内側に永久磁石１２が配置されている。また、センサ１４は、迂回部材１５の内側でその中心よりも永久磁石１２側に偏位して設けられている。そして、例えばＬ２＝４〜６ｍｍ、Ｌ４＝１．５〜２．５ｍｍ、Ｌ１＝５〜１０ｍｍ×５〜１０ｍｍ、迂回部材１５の内径Ｄ＝８〜１６ｍｍ、迂回部材１５の円筒部長さＬ３＝２〜３ｍｍに設定される。

上記構成の吸気制御装置では、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度センサ（図示せず）からのアクセル開度信号がエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）に入力される。ＥＣＵでは絞り弁７が所定の開度となるように駆動モータ１を通電し、駆動モータ１の出力軸が回転する。そして、出力軸が回転することにより、中間歯車３、最終平歯車４が回転する。これにより、最終平歯車４と一体のシャフト６が所定の回転角度だけ回転し、ボディ８に形成された吸気通路内において絞り弁７は所定の回転角度に保持される。
一方、センサ１４は、シャフト６と一体的に回転する永久磁石１２からの磁力線の方位を検出し、このセンサ１４からＥＣＵに絞り弁７の開度信号を送る。この開度信号によってＥＣＵはどれだけ燃料をシリンダ内に噴射するかを判断する。

上記構成の吸気制御装置では、磁束方位検出型であるセンサ１４は、図３に示すように永久磁石１２からの磁束の流れ１６により磁束を受け、また図４に示すように磁束の動作範囲θ内で磁束の方位に応じて出力信号が変動する。具体的には、磁束の動作範囲θは絞り弁７が全閉である０°から全開である９０°〜１１０°の範囲であり、この範囲でセンサ１４はリニアリティに応答する。

永久磁石１２とセンサ１４との位置関係は、シャフト６の軸線上に永久磁石１２を配置し、またこの永久磁石１２に対して平行に離間して、シャフト６の軸線上にセンサ１４を設けたので、センサを筒状の測定ターゲットの中心に配置する必要性があった従来のものと比較して、永久磁石１２およびセンサ１４それぞれの組み付け精度が緩和され、製造コストが低減される。
このことは、インサートモールド成形でセンサ１４と一体化されたカバー１３のボディ８に対する組み付け、および最終平歯車４のシャフト６に対する組み付け精度の緩和でもあり、さらに雰囲気温度および吸水による寸法変化の影響が受け易い樹脂であってもカバー１３および最終平歯車４の材料として使用することを可能とする。

また、図３に示すように、迂回部材１５は、永久磁石１２側が開口した開口面Ａを有した状態でセンサ１４を囲っているので、永久磁石１２による磁束により、磁束の流れ１６とともに、迂回部材１５にも磁路として通過する磁束の流れ１７が発生する。このため、外部からセンサ１４に向けて磁束が流入しょうとするとした場合、この外部磁束は、この磁束の流れ１８に吸収される結果となり、センサ１４に対する外部磁束の影響が抑制される。
また、永久磁石１２から外部に漏れようとする磁束は迂回部材１５に流れ、外部に漏れることも抑制される。
また、迂回部材１５は、磁性材である低炭素鋼で構成されているので、加工性が良く、また安価に製造される。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２の吸気制御装置の要部断面図、図８は図７の永久磁石１２の磁束の流れをシャフト６の軸線方向から視たときの図である。
この実施の形態では、迂回部材１８は、円板状の底部材１９と、この底部材１９に対して永久磁石１２側に延びた円筒状の筒部材２０との２部材から構成されている。
この底部材１９、筒部材２０はそれぞれ任意の位置に配置可能となり、配置の自由度が拡大し、永久磁石１２の磁束の無駄をさらに低減でき、またセンサ１４に対する外部磁束からの影響をさらに抑制することができ、永久磁石１２の小型化、低コスト化が可能となる。

なお、上記の各実施の形態では磁気抵抗素子を用いて説明したが、巨大磁気抵抗素子を用いてもよい。
また、迂回部材１５の形状については、勿論有底円筒形に限定されるものではなく、例えば有底四角形状のものであってもよい。

この発明の実施の形態１の吸気制御装置の側断面図である。図１のカバーを取り除いたときの吸気制御装置の左側面図である。図１の要部拡大図である。図１の永久磁石の磁束の流れをシャフトの軸線方向から視たときの図である。図１における永久磁石、磁気抵抗素子および迂回部材それぞれの配置関係を説明するためにそれぞれをシャフトの径方向から視たときの図である。図１における永久磁石および磁気抵抗素子の配置関係を説明するためにそれぞれをシャフトの軸線方向から視たときの図である。この発明の実施の形態２の吸気制御装置の要部断面図である。図７の永久磁石の磁束の流れをシャフトの軸線方向から視たときの図である。

符号の説明

４最終平歯車、６シャフト、７絞り弁、８ボディ、１２永久磁石、１３カバー、１４回転角度検出センサ、１５，１８迂回部材、１９底部材、２０筒部材。

Claims

シャフトと、
このシャフトに固定され回転角度により吸気通路内の開口度を調整する絞り弁と、
前記シャフトの端部にＮ極、Ｓ極が径方向に位置して設けられた永久磁石と、
この永久磁石と平行に離間して設けられ永久磁石の磁束の方位の変化を検出する磁気抵抗素子を有するとともに前記絞り弁の回転角度を検出する回転角度検出センサと、
この回転角度検出センサを前記永久磁石側が開口した開口面を有した状態で囲って設けられ永久磁石からの磁束の迂回通路となる磁性材で構成された迂回部材と
を備えたエンジン用吸気制御装置。
前記迂回部材は、前記シャフトの軸線方向から視てその内側に前記永久磁石が配置されている請求項１に記載されたエンジン用吸気制御装置。
前記磁気抵抗素子は、前記開口面から前記迂回部材側に偏位して設けられている請求項１または請求項２に記載されたエンジン用吸気制御装置。
前記迂回部材は、底部材と、この底部材に対して前記永久磁石側に延びた筒部材との２部材から構成されている請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載されたエンジン用吸気制御装置。
前記吸気通路を有し、前記シャフト、前記絞り弁を収納したボディは、カバーで閉じられており、このカバーに前記回転角度検出センサがインサートモールド成形で一体化されている請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のエンジン用吸気制御装置。