JP2013181461A - スロットル開度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少ない上，組立性が良好で安価な，磁気シールド付きのスロットル開度検出装置を提供する。
【解決手段】磁電変換素子１５を埋設したパッケージ１３の外周に磁性筒体１９を嵌装し，回転子１０を臨ませるべくスロットルボディ１に設けた装着孔６ａに磁性筒体１９をパッケージ１３と共に嵌合し，装着孔６ａの開口部を閉鎖しながら磁性筒体１９及びパッケージ１３を押える磁性蓋板２０をスロットルボディ１に圧入，固定し，磁性筒体１９及び磁性蓋板２０によりパッケージ１３を覆う磁気シールド２６を構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は，吸気道を有するスロットルボディに回転自在に支承されて前記吸気道を開閉するスロットル弁の弁軸に結合される回転子と，前記スロットルボディに取り付けられる合成樹脂製のパッケージ，このパッケージに埋設され，前記回転子と協働して前記スロットル弁の開度を磁電変換的に検出する磁電変換素子及び，前記パッケージに一体に形成され，前記磁電変換素子の検出信号を取り出す信号端子を保持するカプラよりなる磁電変換検出ユニットとよりなるスロットル開度検出装置の改良に関する。

かゝるスロットル開度検出装置は，特許文献１に開示されるように既に知られている。

特開平２−１３０４０３号公報

上記特許文献１に記載されたスロットル開度検出装置では，磁電変換検出ユニットをスロットルボディにねじ止めし，またその磁電変換検出ユニットには，それを覆う磁気シールドをねじ止めしているので，部品点数及び組立工数が多く，コストの低減が難しい。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，部品点数が少ない上，組立性が良好で安価な，磁気シールド付きの前記スロットル開度検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，吸気道を有するスロットルボディに回転自在に支承されて前記吸気道を開閉するスロットル弁の弁軸に結合される回転子と，前記スロットルボディに取り付けられる合成樹脂製のパッケージ，このパッケージに埋設され，前記回転子と協働して前記スロットル弁の開度を磁電変換的に検出する磁電変換素子及び，前記パッケージに一体に形成され，前記磁電変換素子の検出信号を取り出す信号端子を保持するカプラよりなる磁電変換検出ユニットとよりなるスロットル開度検出装置において，前記パッケージの外周に磁性筒体を嵌装し，前記回転子を臨ませるべく前記スロットルボディに設けた装着孔に前記磁性筒体を前記パッケージと共に嵌合し，前記装着孔の開口部を閉鎖しながら前記磁性筒体及びパッケージを押える磁性蓋板を前記スロットルボディに圧入，固定し，前記磁性筒体及び磁性蓋板により前記パッケージを覆う磁気シールドを構成したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，スロットルボディの一側面に，前記装着孔を有するボスを突設する一方，前記パッケージの外周面に前記カプラを突設し，このカプラが係合して前記パッケージの前記装着孔との嵌合位置を規制する位置決め溝を前記ボスの周壁に設けたことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記磁性筒体を前記装着孔に圧入により固定したことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第２の特徴に加えて，前記ボスを，前記弁軸を支持するシール付きボールベアリングを保持する軸受ボスで構成し，このボールベアリングのアウタレースの外端に前記磁性筒体を当接させたことを第４の特徴とする。

本発明第１の特徴によれば，パッケージの外周に磁性筒体を嵌装し，前記回転子を臨ませるべく前記スロットルボディに設けた装着孔に前記磁性筒体を前記パッケージと共に嵌合し，前記装着孔の開口部を閉鎖しながら前記磁性筒体及びパッケージを押える磁性蓋板を前記スロットルボディに圧入，固定したことで，磁性蓋板をスロットルボディに圧入すると言う，極めて簡単な作業により磁電変換検出ユニットをスロットルボディに取り付けることができ，またその取り付け構造には，ねじが不要で，部品点数が極めて少ないから，コストの低減を大いに図ることができる。

しかも，磁性筒体及び磁性蓋板により，パッケージを覆う磁気シールドを構成するので，パッケージに埋設される電変換素子を外乱磁気より保護することができ，その上，磁性蓋板が磁電変換検出ユニットに対する取り付け部材と磁気シールドの二つの役割を果たすことで，構造の一層の簡素化に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば，スロットルボディの一側面に，装着孔を有するボスを突設する一方，パッケージの外周面にカプラを突設し，このカプラが係合してパッケージの装着孔との嵌合位置を規制する位置決め溝をボスの周壁に設けたことで，カプラが位置決め部材となって，それ自体の向きは勿論，磁電変換素子の向きを一定にさせて，磁電変換素子の出力を常に安定させることができ，また特別な位置決め部材を不要として，構造の更なる簡素化に寄与し得る。

本発明の第３の特徴によれば，磁性筒体を装着孔に圧入により固定したことで，装着孔での磁電変換検出ユニットの振動を防ぎ，スロットル弁の開度検出を常に正確に行うことができる。

本発明の第４の特徴によれば，軸受ボスの装着孔には，スロットル弁の弁軸を支持するシール付きボールベアリングを装着し，このボールベアリングのアウタレースの外端に磁性筒体を当接させたことで，磁性蓋板の軸受ボスへの圧入荷重が磁性筒体を介して上記アウタレースに作用することになり，ボールベアリングのガタつきを防ぎ，ボールベアリングにより弁軸の支持を長期にわたり安定させることができる。しかも，ボールベアリングをシール付きとしたので，エンジンのバックファイヤ時でも，吸気道を逆流するガスがボールベアリングを通して磁電変換検出ユニット側に侵入することを防ぎ，その耐久性を確保することができる。

本発明の実施形態に係るスロットル開度検出装置の縦断面図。 上記スロットル開度検出装置の要部斜視図。 上記スロットル開度検出装置の分解斜視図。

本発明の実施の形態を，添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず図１において，符号１は，エンジンの吸気系の一部を構成するスロットルボディであり，内部にエンジンの吸気ポートに連通する吸気道１ａを有する。このスロットルボディ１には，吸気道１ａを横断するように配置される弁軸２が回転自在に支承され，この弁軸２に，吸気道１ａを開閉するバタフライ型のスロットル弁３がねじ止めされる。弁軸２の一端部には，これをマニュアル操作するためのスロットルレバー又は自動操作するための電動モータ（何れも図示せず。）が連結され，その他端部には，スロットル弁３の開度を検出する本発明のスロットル開度検出装置５が接続される。

このスロットル開度検出装置５について，図１〜図３により詳細に説明する。

スロットルボディ１の両側面には，吸気道１ａの半径方向外方に突出する一対の円筒状の軸受ボス６（図には，その一方のみ示す。）が形成され，その一方の軸受ボス６の中空部，即ち装着孔６ａには，前記弁軸２を回転自在に支持するシール付きのボールベアリング７のアウタレース７ａが圧入され，その圧入深さは，アウタレース７ａが，装着孔６ａの底部６ｂに当接することで規制される。

スロットル開度検出装置５は，上記装着孔６ａの中心部に位置するよう弁軸２の先端部に結合される回転子１０と，軸受ボス６に取り付けられる磁電変換ユニット１１とよりなっている。

回転子１０は，弁軸２の先端部と同径で中実円筒状の合成樹脂製永久磁石で構成され，弁軸２の先端部にアウトサート成形される。その際，弁軸２の外周面には，回転子１０の素材を食い込ませてそれとの結合強度を強化するアンカ溝１２が形成される。

磁電変換ユニット１１は，絶縁性合成樹脂製で円筒状のパッケージ１３と，このパッケージに，その外周面より突出するように一体成形されるカプラ１４と，パッケージ１３の中心部及びそれらオフセットした個所に埋設される主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６と，これら素子の出力信号を外部に取り出すべくカプラ１４に保持される複数の信号端子１７とよりなっており，主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６には，例えばホール素子が使用される。

円筒状のパッケージ１３の外周には，鋼板製で円筒状の磁性筒体１９がアウトサート成形により結合される。この磁性筒体１９には，カプラ１４の根元を受容する切欠き１９ａが設けられる。この磁性筒体１９はパッケージ１３と共に，前記軸受ボス６の装着孔６ａに軽圧入により嵌装されると共に，その内端がシム２１を介して前記ボールベアリング７のアウタレース７ａの外端面に当接するように配置される。

前記軸受ボス６の周壁には，パッケージ１３の外周面より突出したカプラ１４の根元を受け入れて磁電変換ユニット１１の装着孔６ａへの嵌装位置を規定する位置決め溝２３が設けられ，またパッケージ１３の内端面には，前記回転子１０を無接触で収容する凹部２４が設けられている。

前記軸受ボス６の外端面には，装着孔６ａの開口端に外向きの段部６ｄを介して連なる係止孔６ｃが設けられている。この係止孔６ｃは，装着孔６ａより大径で且つ充分に浅く形成され，また段部６ｄは，前記パッケージ１３及び磁性筒体１９の外端面と略面一に形成されている。磁電変換ユニット１１の装着孔６ａへの嵌装後，この係止孔６ｃに鋼板製の磁性蓋板２０が磁性筒体１９の外端面を押圧するところまで圧入される。

磁性蓋板２０は，その外周から中心に向かって外方へ膨らむように形成されていて，拡径方向の弾性力を有しており，磁性蓋板２０は，その弾性力により，外周縁を係止孔６ｃの内周面に食い込ませることで，軸受ボス６に強固に固着される。こうして，磁性蓋板２０は，磁電変換ユニット１１を装着孔６ａに保持すると共に，磁性筒体１９をシム２１を介してボールベアリング７のアウタレース７ａに当接させた状態に保持する。上記シム２１は，回転子１０とパッケージ１３との間に，所定の軸方向間隙を付与するように，その板厚が選定される。

カプラ１４の根元部の外端面には，軸受ボス６の位置決め溝２３を補うように，軸受ボス６の外端面に概ね連続する円弧状の突起２５が形成されており，この円弧状の突起２５の内側面にも前記磁性蓋板２０の外周縁は当接する。

而して，上記磁性筒体１９及び磁性蓋板２０によって，パッケージ１３の外周面及び外端面を覆う磁気シールド２６が構成される。

パッケージ１３の凹部２４に収容される中実円筒状の回転子１０は，その一直径線の両端部にＮ及びＳ極が来るように着磁されていて，前記主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６に磁束を及ぼすようになっている。主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６は，これらに及ぶ磁束の強さに応じた電圧を発生する。而して，弁軸２に結合された回転子１０が，スロットル弁３の開度変化に応じて回転位置を変えると，主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６に及ぼす磁束密度が変化するので，主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６の発生電圧が変化し，その電圧信号が，信号端子１７に接続される電子制御ユニットに出力され，そこでスロットル弁３の開度に演算され，そのデータはエンジンの燃料噴射量，点火時期等の制御に利用される。通常，エンジンの制御には主磁電変換素子１５の出力信号のみで充分であるが，補助磁電変換素子１６を併用することは，主磁電変換素子１５側の万一の故障をバックアップするためである。

上記のように，本発明のスロットル開度検出装置５では，磁電変換ユニット１１のパッケージ１３の外周に磁性筒体１９を嵌装し，この磁性筒体１９と共に前記パッケージ１３を，スロットルボディ１の一側面に形成して回転子１０を臨ませる装着孔６ａに嵌合し，この装着孔６ａの開口部を閉鎖しながら磁性筒体１９及びパッケージ１３を押える磁性蓋板２０をスロットルボディ１の係止孔６ｃに圧入，固定したので，磁性蓋板２０を係止孔６ｃに圧入する，具体的には打ち込むと言う，極めて簡単な作業により磁電変換ユニット１１をスロットルボディ１に取り付けることができ，またその取り付け構造には，ねじが不要で，部品点数が極めて少なく，コストの低減に大いに寄与し得る。

しかも，磁性筒体１９及び磁性蓋板２０により，パッケージ１３を覆う磁気シールド２６を構成するので，パッケージ１３に埋設される主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６を外乱磁気より保護することができ，その上，磁性蓋板２０が磁電変換ユニット１１に対する取り付け部材と磁気シールド２６の二つ役割を果たすことで，構造の一層の簡素化に寄与し得る。また磁性筒体１９に当接するシム２１及びアウタレース７ａは，一般的に磁性体であるから，これらは磁気シールド２６の守備領域を広げるように作用する。

また，カプラ１４を円筒状のパッケージ１３の外周面に一体に突設し，このカプラ１４が係合してパッケージ１３の装着孔６ａとの嵌合位置を規制する位置決め溝２３を軸受ボス６の周壁に設けたことで，カプラ１４が位置決め部材となって，それ自体の向きは勿論，主磁電変換素子１５及び補助磁電変換素子１６の向きを一定にさせて，主及び補助磁電変換素子１５，１６の出力を常に安定させることができる。また特別な位置決め部材を不要として，構造の更なる簡素化に寄与し得る。

さらに，パッケージ１３の外周に結合した磁性筒体１９を装着孔に圧入により固定したことで，装着孔６ａでの磁電変換ユニット１１の振動を防ぎ，スロットル弁３の開度検出を常に正確に行うことができる。

さらにまた，軸受ボス６の装着孔６ａには，スロットル弁３の弁軸２を支持するシール付きボールベアリング７を装着し，このボールベアリング７のアウタレース７ａの外端に前記磁性筒体１９を当接させたので，前記磁性蓋板２０の軸受ボス６への圧入荷重が磁性筒体１９を介して上記アウタレース７ａに作用して，ボールベアリング７のガタつきを防ぎ，ボールベアリング７により弁軸２の支持を長期にわたり安定させることができる。しかも，ボールベアリング７をシール付きとしたので，エンジンのバックファイヤ時でも，吸気道１ａを逆流するガスがボールベアリング７を通して磁電変換ユニット１１側に侵入することを防ぎ，その耐久性を確保することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，シム２１を省略して，磁性筒体１９をボールベアリング７のアウタレース７ａに直接当接させるようにすることもできる。また磁性筒体１９を締り嵌めによりパッケージ１３の外周に結合することもできる。

１・・・・・スロットルボディ
１ａ・・・・吸気道
２・・・・・弁軸
３・・・・・スロットル弁
５・・・・・スロットル開度検出装置
６・・・・・ボス（軸受ボス）
６ａ・・・・装着孔
７・・・・・ボールベアリング
７ａ・・・・アウタレース
１０・・・・回転子
１１・・・・磁電変換検出ユニット
１３・・・・パッケージ
１４・・・・カプラ
１５・・・・磁電変換素子（主磁電変換素子）
１７・・・・信号端子
１９・・・・磁性筒体
２０・・・・磁性蓋板
２３・・・・位置決め溝
２６・・・・磁気シールド

Claims (4)

1. 吸気道（１ａ）を有するスロットルボディ（１）に回転自在に支承されて前記吸気道（１ａ）を開閉するスロットル弁（３）の弁軸（２）に結合される回転子（１０）と，前記スロットルボディ（１）に取り付けられる合成樹脂製のパッケージ（１３），このパッケージ（１３）に埋設され，前記回転子（１０）と協働して前記スロットル弁（３）の開度を磁電変換的に検出する磁電変換素子（１５）及び，前記パッケージ（１３）に一体に形成され，前記磁電変換素子（１５）の検出信号を取り出す信号端子（１７）を保持するカプラ（１４）よりなる磁電変換検出ユニット（１１）とよりなるスロットル開度検出装置において，
   前記パッケージ（１３）の外周に磁性筒体（１９）を嵌装し，前記回転子（１０）を臨ませるべく前記スロットルボディ（１）に設けた装着孔（６ａ）に前記磁性筒体（１９）を前記パッケージ（１３）と共に嵌合し，前記装着孔（６ａ）の開口部を閉鎖しながら前記磁性筒体（１９）及びパッケージ（１３）を押える磁性蓋板（２０）を前記スロットルボディ（１）に圧入，固定し，前記磁性筒体（１９）及び磁性蓋板（２０）により前記パッケージ（１３）を覆う磁気シールド（２６）を構成したことを特徴とするスロットル開度検出装置。
2. 請求項１記載のスロットル開度検出装置において，
   スロットルボディ（１）の一側面に，前記装着孔（６ａ）を有するボス（６）を突設する一方，前記パッケージ（１３）の外周面に前記カプラ（１４）を突設し，このカプラ（１４）が係合して前記パッケージ（１３）の前記装着孔（６ａ）との嵌合位置を規制する位置決め溝（２３）を前記ボス（６）の周壁に設けたことを特徴とするスロットル開度検出装置。
3. 請求項１記載のスロットル開度検出装置において，
   前記磁性筒体（１９）を前記装着孔（６ａ）に圧入により固定したことを特徴とするスロットル開度検出装置。
4. 請求項２記載のスロットル開度検出装置において，
   前記ボス（６）を，前記弁軸（２）を支持するシール付きボールベアリング（７）を保持する軸受ボス（６）で構成し，このボールベアリング（７）のアウタレース（７ａ）の外端に前記磁性筒体（１９）を当接させたことを特徴とするスロットル開度検出装置。

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