JP2009019906A

JP2009019906A - 回転角検出装置

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Publication number: JP2009019906A
Application number: JP2007181052A
Authority: JP
Inventors: Takanori Inuzuka; 孝範犬塚
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2027-07-10
Also published as: US20090015247A1; US7816913B2; JP4433007B2; DE102008002313A1

Abstract

【課題】回転角検出装置１において、回転角検出手段７の可動子１２をペダルやアーム２と一体化することの不具合（例えば、可動子１２の振れにより固定子１３から出力される電気信号が不安定になること）を解消する。
【解決手段】回転角検出装置１によれば、可動子１２としての永久磁石は、ロータ４に装着されてロータ４とともに回転変位する。これにより、可動子１２は、ペダルやアーム２ではなくロータ４と一体化される。ここで、ロータ４は、アーム２との係合により踏力が伝達されるので、ロータ４に対する踏力の作用方向の変動は、ペダルに対する踏力の作用方向の変動よりも緩和される。このため、可動子１２をロータ４と一体化すると、可動子１２自体の振れは、可動子１２をペダルやアーム２と一体化する場合よりも緩和される。この結果、固定子１３から出力される電気信号が安定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクセルペダルの回転角を検出する回転角検出装置に関する。

従来から、エンジンの運転制御等に利用されるアクセル開度は、踏力により回転するアクセルペダル（以下、ペダルと略す）の回転角として検出されて電子制御装置（ＥＣＵ）に出力されている。
そして、ペダルの回転角を検出する回転角検出装置は、ペダルアーム（以下、アームと略す）に装着されペダルの回転とともに変位する可動子と、可動子との磁気的又は電気的な相互作用により、ペダルの回転角に応じた電気信号を出力する固定子とを備える。

例えば、特許文献１の回転角検出装置１００は、図３に示すように、アーム１０１に固着されてアーム１０１とともに回転し所定の軸受部１０２に軸受される軸部材１０３を備え、軸部材１０３に装着された永久磁石を可動子１０４とし、さらに永久磁石の回転に伴う磁気変化を感知し、電気信号に変換して出力するホールＩＣを固定子１０５として備える。

また、回転角検出装置１００は、アーム１０１と係合し所定の復元バネ１０６により踏力と逆方向に回転付勢されるペダルロータ（以下、ロータと略す）１０７と、ロータ１０７に摺接し、その回転方向と逆方向に摩擦力を与えるヒス板１０８とを備える。そして、回転角検出装置１００は、ヒス板１０８によるロータ１０７への摩擦力の作用方向が、踏力が強化されるときと踏力が弱化されるときとで異なることを利用して踏力ヒスを発生させている。
なお、ペダル（図示せず）は、アーム１０１においてロータ１０７が係合する端部と反対側の端部に、アーム１０１と一体に設けられている。

ところで、ペダルへの踏力の作用方向は様々に変動するため、回転角検出装置１００のように可動子１０４がペダルおよびアーム１０１と一体化されていると、可動子１０４自体も様々な方向に振れてしまい、固定子１０５から出力される電気信号が安定しない。

さらに、可動子１０４がペダルおよびアーム１０１と一体化されている場合、ペダルに踏力が作用するのと同時にアーム１０１および可動子１０４も回転するため、固定子１０５から出力される電気信号も直ちにペダルの回転に応じたものとなる。このため、従来のアクセルバイワイヤ式のアクセル装置のようにエンジンの吹き上がり遅れ感を得るため、故意に、ＥＣＵにおけるスロットル開度制御等を遅らせたりする必要がある。

なお、特許文献２、３には、復元バネにより直接的に踏力と逆方向に回転付勢されるペダルと、ペダルの回転に応じて変位する可動子とを備える回転角検出装置が開示されている。しかし、この回転角検出装置によれば、可動子は、復元バネの端部近傍に取り付けられるため、復元バネのガタつきにより可動子が振れやすく、固定子から出力される電気信号が安定しない。
特開２００４−１０８２１４号公報欧州特許出願公開第１２７３９８９号明細書欧州特許出願公開第１３８８４５５号明細書

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転角検出手段の可動子をペダルやアームと一体化することの不具合（可動子の振れにより固定子から出力される電気信号が不安定になることや、エンジンの吹き上がり遅れ感を得るためにＥＣＵの制御処理を遅らせる必要があること等）を解消することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の回転角検出装置は、踏力により回転するアクセルペダル（ペダル）の回転角を検出するものであり、アクセルペダルから踏力を伝達されて回転するペダルアーム（アーム）と、アームを踏力の逆方向に付勢する付勢手段と、アームとは別部材に設けられ、アームに係合して付勢手段の付勢力をアームに伝達するペダルロータ（ロータ）と、ペダルの回転角を検出する回転角検出手段とを備える。そして、回転角検出手段は、ロータに装着されてロータとともに変位する可動子と、可動子との磁気的又は電気的な相互作用により、ロータの回転位置に応じた電気信号を出力する固定子とを有する。

これにより、可動子は、ペダルやアームではなくロータと一体化される。ここで、ロータは、アームとの係合により踏力が伝達されるので、ロータに対する踏力の作用方向の変動は、ペダルに対する踏力の作用方向の変動よりも緩和される。このため、可動子をロータと一体化すると、可動子自体の振れは、可動子をペダルやアームと一体化する場合よりも緩和される。この結果、固定子から出力される電気信号が安定する。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の回転角検出装置によれば、ロータは、ペダルに踏力が作用するとアームに対し遅れて回転を開始する。
これにより、ペダルに踏力が作用すると、固定子から出力される電気信号は、可動子をペダルやアームと一体化する場合よりもペダルの回転に対して遅れたものになる。このため、ＥＣＵの制御処理を遅らせることなく、エンジンの吹き上がり遅れ感を得ることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の回転角検出装置は、ロータの回転軸心と同軸的にロータに固着される軸部材を備える。そして、可動子は、軸部材に装着されてロータの回転軸心に垂直な磁束を発生する永久磁石であり、固定子は、永久磁石の回転に伴う磁気変化に応じて発生する電気信号を出力する出力発生手段である。

これにより、ロータの剛性を下げることなくロータと可動子とを一体化することができる。
可動子をロータに取り付けるためにロータの軸心近傍に穴開け加工等を施すと、ロータの剛性が低下する。その一方で、ロータには、アームとの係合により踏力が作用するとともに復元バネの付勢力も作用し、さらにヒス板から摩擦力も作用するため、ロータは高剛性にする必要がある。そこで、ロータと別体の軸部材を高剛性に設けてロータに固着することで、上記の穴開け加工等によるロータの剛性低下を解消してロータの剛性を維持することができる。

また、ロータと別体の軸部材に可動子としての永久磁石を装着することにより、可動子に必要な回転角検出の精度調整と、ロータに必要なアームとの係合調整およびヒス板との摺接調整とを個別に行うことができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の回転角検出装置によれば、可動子は、ロータの周縁に装着される磁性体であり、固定子は、磁性体の変位に応じて発生する電気信号を出力する出力発生手段である。
これにより、ロータの軸心近傍に穴開け加工等を施してロータの剛性を下げなくても、ロータに可動子を取り付けることができる。

最良の形態１の回転角検出装置は、踏力により回転するアクセルペダル（ペダル）の回転角を検出するものであり、ペダルから踏力を伝達されて回転するペダルアーム（アーム）と、アームを踏力の逆方向に付勢する付勢手段と、アームとは別部材に設けられ、アームに係合して付勢手段の付勢力をアームに伝達するペダルロータ（ロータ）と、ペダルの回転角を検出する回転角検出手段とを備える。そして、回転角検出手段は、ロータに装着されてロータとともに変位する可動子と、可動子との磁気的又は電気的な相互作用により、ロータの回転位置に応じた電気信号を出力する固定子とを有する。
また、ロータは、ペダルに踏力が作用するとアームに対し遅れて回転を開始する。

また、この回転角検出装置は、ロータの回転軸心と同軸的にロータに固着される軸部材を備える。そして、可動子は、軸部材に装着されてロータの回転軸心に垂直な磁束を発生する永久磁石であり、固定子は、永久磁石の回転に伴う磁気変化に応じて発生する電気信号を出力する出力発生手段である。

最良の形態２の回転角検出装置によれば、可動子は、ロータの周縁に装着される磁性体であり、固定子は、磁性体の変位に応じて発生する電気信号を出力する出力発生手段である。

〔実施例１の構成〕
実施例１の回転角検出装置１の構成を、図１を用いて説明する。
回転角検出装置１は、踏力により回転するアクセルペダル（図示せず：以下、ペダルと略す）の回転角を検出するものであり、検出された回転角はアクセル開度として電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）に把握され、エンジン（図示せず）の運転制御等に用いられる。

回転角検出装置１は、ペダルから踏力を伝達されて回転するペダルアーム（以下、アームと略す）２と、アーム２を踏力の逆方向に付勢する付勢手段としての復元バネ３と、アーム２とは別部材に設けられ、アーム２に係合して復元バネ３の付勢力をアーム２に伝達するペダルロータ（以下、ロータと略す）４と、ロータ４に固着されてロータ４とともに回転し所定の軸受部５に軸受される軸部材６と、ペダルの回転角を検出する回転角検出手段７とを備える。
なお、ペダルは、アーム２においてロータ４が係合する端部と反対側の端部に、アーム２と一体に設けられている。

ロータ４には、復元バネ３の付勢力が作用するとともに、アーム２との係合により踏力が作用する。このため、ロータ４は、ペダルに踏力が作用すると、ペダルやアーム２に対し遅れて回転を開始する。また、ロータ４は、アーム２との係合により踏力の分力が軸方向に作用してヒス板８に押し付けられている。

ここで、ヒス板８とは、ペダルの踏込を強化するときとペダルの踏込を弱化するときとで踏込感を異ならせる踏力ヒスを発生するものである。すなわち、ヒス板８は、ロータ４に対してロータ４の回転方向と逆の方向に摩擦力を与えるように固定されている。そして、踏力ヒスは、ヒス板８によるロータ４への摩擦力の作用方向が、ペダルの踏込を強化するときとペダルの踏込を弱化するときとで異なることにより発生する。

軸部材６は、略円筒状に設けられてロータ４の回転軸心と同軸的にロータ４に固着されている。また、軸部材６は、踏力、復元バネ３の付勢力およびヒス板８の摩擦力など様々な力が作用するロータ４を補強するために、剛性の高い樹脂素材や金属素材により設けられている。

回転角検出手段７は、ロータ４に装着されてロータ４とともに回転変位する可動子１２と、可動子１２との磁気的な相互作用により、ロータ４の回転位置に応じた電気信号を出力する固定子１３とを有する。

可動子１２は、２つの永久磁石からなり、この２つの永久磁石は、軸部材６の回転軸心（ロータ４の回転軸心）に直交する方向に磁束が発生するように対向して配される。そして、可動子１２は、回転軸心を中心にロータ４および軸部材６とともに回転する。

固定子１３は、永久磁石の回転に伴う磁気変化を感知するホール素子（図示せず）、およびホール素子により感知された磁気変化を電気信号に変換する処理回路（図示せず）を有するホールＩＣであり、得られた電気信号をＥＣＵに出力する。そして、ＥＣＵは、固定子１３から入力される電気信号に基づいてアクセル開度の実値を把握するとともに、把握したアクセル開度の実値に応じてエンジンの運転制御等を実行する。

〔実施例１の効果〕
実施例１の回転角検出装置１によれば、回転角検出手段７の可動子１２としての永久磁石は、ロータ４に装着されてロータ４とともに回転変位する。
これにより、可動子１２は、ペダルやアーム２ではなくロータ４と一体化される。ここで、ロータ４は、アーム２との係合により踏力が伝達されるので、ロータ４に対する踏力の作用方向の変動は、ペダルに対する踏力の作用方向の変動よりも緩和される。このため、可動子１２をロータ４と一体化すると、可動子１２自体の振れは、可動子１２をペダルやアーム２と一体化する場合よりも緩和される。この結果、固定子１３から出力される電気信号が安定する。

また、ロータ４は、ペダルに踏力が作用するとペダルやアーム２に対し遅れて回転を開始する。
これにより、ペダルに踏力が作用したときに固定子１３から出力される電気信号は、可動子１２をペダルやアーム２と一体化する場合よりもペダルやアーム２の回転に対して遅れたものになる。この結果、エンジンの吹き上がり遅れ感を得るためにＥＣＵの制御処理を遅らせる必要がなくなる。

また、回転角検出装置１は、ロータ４の回転軸心と同軸的にロータ４に固着される高剛性の軸部材６を備え、可動子１２は軸部材６に装着される。
これにより、ロータ４の剛性を下げることなくロータ４と可動子１２とを一体化することができる。
可動子１２をロータ４に取り付けるためにロータ４の軸心近傍に穴開け加工等を施すと、ロータ４の剛性が低下する。そこで、ロータ４と別体の軸部材６を高剛性に設けてロータ４に固着することで、上記の穴開け加工等によるロータ４の剛性低下を解消してロータ４の剛性を維持することができる。

さらに、ロータ４と別体の軸部材６に可動子１２としての永久磁石を装着することにより、可動子１２に必要な回転角検出の精度調整と、ロータ４に必要なアーム２との係合調整およびヒス板８との摺接調整とを個別に行うことができる。

実施例２の回転角検出装置１によれば、可動子１２は、図２に示すように、ロータ４の周縁に装着される磁性体である。また、固定子１３は、磁性体の変位に応じてインダクタンスを可変するコイル（図示せず）を含むＬＣ共振回路である。すなわち、共振状態にされたＬＣ共振回路のコイルで発生する磁界により、磁性体の変位に応じた渦電流が磁性体に発生する（つまり、磁性体には、磁性体に達する磁束密度に応じた渦電流が発生する）。そして、コイルは、渦電流に応じてインダクタンスを可変し、ＬＣ共振回路は、このインダクタンスの変化に応じて発生する電気信号をＥＣＵに出力する。

このように、可動子１２としての磁性体をロータ４の周縁に装着することで、アーム２の回転角に応じた電気信号をＥＣＵに出力できるので、ロータ４の軸心近傍に穴開け加工等を施してロータ４の剛性を下げなくても、ロータ４に可動子１２を取り付けることができる。

〔変形例〕
実施例１、２の回転角検出手段７は、可動子１２と固定子１３との磁気的な相互作用により、ロータ４の回転位置に応じた電気信号を出力するものであったが、可動子１２と固定子１３との電気的な相互作用により電気信号を出力するようにしてもよい。
また、実施例１の回転角検出装置１によれば、軸部材６を高剛性の素材により設けてロータ４に固着することでロータ４の剛性低下を阻止したが、ロータ４をさらに高剛性の素材により設けることでロータ４の剛性低下を阻止してもよい。

回転角検出装置の構成を示す説明図である（実施例１）。回転角検出装置の構成を示す説明図である（実施例２）。回転角検出装置の構成を示す説明図である（従来例）。

符号の説明

１回転角検出装置
２アーム（ペダルアーム）
３復元バネ（付勢手段）
４ロータ(ペダルロータ)
６軸部材
７回転角検出手段
１２可動子
１３固定子

Claims

踏力により回転するアクセルペダルの回転角を検出する回転角検出装置において、
前記アクセルペダルから踏力を伝達されて回転するペダルアームと、
このペダルアームを踏力の逆方向に付勢する付勢手段と、
前記ペダルアームとは別部材に設けられ、前記ペダルアームに係合して前記付勢手段の付勢力を前記ペダルアームに伝達するペダルロータと、
前記アクセルペダルの回転角を検出する回転角検出手段とを備え、
この回転角検出手段は、
前記ペダルロータに装着されて前記ペダルロータとともに変位する可動子と、
この可動子との磁気的又は電気的な相互作用により、前記ペダルロータの回転位置に応じた電気信号を出力する固定子とを有することを特徴とする回転角検出装置。
請求項１に記載の回転角検出装置において、
前記ペダルロータは、前記アクセルペダルに踏力が作用すると、前記ペダルアームに対し遅れて回転を開始することを特徴とする回転角検出装置。
請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置において、
前記ペダルロータの回転軸心と同軸的に前記ペダルロータに固着される軸部材を備え、
前記可動子は、前記軸部材に装着されて前記ペダルロータの回転軸心に垂直な磁束を発生する永久磁石であり、
前記固定子は、前記永久磁石の回転に伴う磁気変化に応じて発生する電気信号を出力する出力発生手段であることを特徴とする回転角検出装置。
請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置において、
前記可動子は、前記ペダルロータの周縁に装着される磁性体であり、
前記固定子は、前記磁性体の変位に応じて発生する電気信号を出力する出力発生手段であることを特徴とする回転角検出装置。