JP2017190975A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 体格を小さくしつつ外部磁界による回転角の検出精度の低下を防止する位置検出装置を提供する。
【解決手段】 スロットルバルブの回転角を検出可能な回転角検出装置１は、磁石１１、１２とともに閉磁路Ｍｐ１１、Ｍｐ１２を形成するヨーク１６、１７、平面２０１がスロットルバルブの回転軸Ｒａ１に沿うよう設けられる回路基板２０、平面２０１に沿う方向の磁束密度に応じた第一信号を出力可能な第一ホール素子２１、および、平面２０１と交わる方向の磁束密度に応じた第二信号を出力可能な第二ホール素子２２を備える。第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回転軸Ｒａ１に沿う方向における磁石１１、１２またはヨーク１６、１７のスロットルバルブ６２側の端面からスロットルバルブ６２とは反対側の端面までの間の磁石１１、１２およびヨーク１６、１７によって囲まれる領域Ａｒ１に位置する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被検出体の回転角を検出可能な位置検出装置に関する。

従来、車両に用いられる電子制御スロットル装置が備えるスロットルバルブの回転角、排気還流バルブ装置が備えるＥＧＲバルブの回転角、または、アクセルペダル装置が備えるアクセルペダルの回転角などを検出する位置検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、被検出体の回転軸に対して略垂直な方向の磁力線を有する磁界を形成する磁石、当該磁界内に設けられる平板状の回路基板、当該回路基板の一平面上に設けられ当該一平面に平行な方向の磁束密度を検出可能な二つの縦型ホール素子、および、当該一平面に垂直な方向の磁束密度を検出可能な横型ホール素子を備える位置検出装置が記載されている。

特開２００７−１５５６１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の位置検出装置では、三つのホール素子は、当該位置検出装置が備える磁石以外の部材によって形成される磁界（以下、「外部磁界」という）も検出可能なため、この外部磁界によって検出精度が低下するおそれがある。また、特許文献１に記載の位置検出装置では、回路基板は、磁石が形成する磁界の磁力線に沿うよう一平面が設けられているため、回転軸に対して略垂直な方向の体格が大きくなる。すなわち、位置検出装置の体格が比較的大きくなる。

本発明は、体格を小さくしつつ外部磁界による回転角の検出精度の低下を防止する位置検出装置を提供することにある。

本発明は、被検出体の回転角を検出可能な位置検出装置であって、複数の磁界形成部、ヨーク、回路基板、第一磁気検出部、および、第二磁気検出部を備える。
磁界形成部は、被検出体の回転軸を挟んで設けられ、被検出体と一体に回転可能である。
ヨークは、被検出体と一体に回転可能に設けられ、磁界形成部とともに被検出体の回転軸に交わる閉磁路を形成する。
回路基板は、他の平面に比べて面積が大きい一の平面が回転軸に沿うよう設けられる。
第一磁気検出部は、回路基板に設けられ、一の平面に沿う第一の方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有し、当該第一の方向の磁束密度に応じた第一信号を出力可能である。
第二磁気検出部は、回路基板に設けられ、一の平面と交わる第二の方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有し、当該第二の方向の磁束密度に応じた第二信号を出力可能である。
本発明の位置検出装置では、第一磁気検出部および第二磁気検出部は、回転軸に沿う方向における磁界形成部またはヨークの被検出体側の端面から磁界形成部またはヨークの被検出体とは反対側の端面までの間の、磁界形成部およびヨークによって囲まれる領域に位置する。

本発明の位置検出装置では、第一磁気検出部および第二磁気検出部は、磁界形成部およびヨークによって囲まれる領域に位置している。これにより、被検出体の回転角検出において外部磁界による外乱を少なくすることができる。すなわち、外部磁界に対するロバスト性が向上し、被検出体の回転角の検出精度の低下を防止することができる。

また、第一磁気検出部および第二磁気検出部が設けられている回路基板は、他の平面に比べて面積が大きい一の平面が被検出体の回転軸に沿うよう設けられている。これにより、一の平面を貫く閉磁路の磁界の強さおよび当該磁界の磁力線の方向は、一の平面に沿う方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有する第一磁気検出部と、一の平面に交わる方向の磁束を検出可能な感磁面を有する第二磁気検出部とによって検出可能となる。したがって、被検出体の回転軸に交わるよう一の平面が設けられる場合に比べ被検出体の回転軸に垂直な方向の大きさを小さくすることができる。すなわち、第一磁気検出部および第二磁気検出部を囲むよう形成されているヨークの体格を小さくすることができるため、位置検出装置の体格を小さくすることができる。
また、ヨークの体格を小さくすることができるため、回転軸上に磁界形成部が形成する磁界の強さが比較的強くなる。これにより、被検出体の回転角に対する磁界の強さおよび当該磁界の磁力線の方向の変化が大きくなるため、被検出体の回転角の検出精度を向上することができる。

本発明の第一実施形態による位置検出装置が適用される電子制御スロットル装置の断面図である。 図１のＩＩ部拡大図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の第一実施形態による位置検出装置における被検出体の回転角の演算方法を説明する特性図である。 本発明の第二実施形態による位置検出装置の模式図である。 本発明の第三実施形態による位置検出装置の模式図である。 本発明のその他の実施形態を示す模式図であって、第一実施形態による位置検出装置が適用される排気再循環バルブ装置の断面図である。 本発明のその他の実施形態を示す模式図であって、第一実施形態による位置検出装置が適用されるアクセル装置の断面図である。 比較例の位置検出装置の模式図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による位置検出装置を図１〜４を参照して説明する。第一実施形態による「位置検出装置」としての回転角検出装置１は、車両のエンジンへの吸気量を制御する電子制御スロットル装置６０に用いられる。

最初に、電子制御スロットル装置６０の概略構成を説明する。電子制御スロットル装置６０は、図１に示すように、ハウジング６１、「被検出体」としてのスロットルバルブ６２、ハウジングカバー６３、回転角検出装置１、ＥＣＵ６４などを備えている。

ハウジング６１は、エンジンに空気を導入する吸気通路６１０を有する。吸気通路６１０にはスロットルバルブ６２が設けられている。

スロットルバルブ６２は、弁部材６２１、バルブシャフト６２２を有している。弁部材６２１は、吸気通路６１０の内径より僅かに小さい外径を有する略円板状に形成され、バルブシャフト６２２に固定されている。バルブシャフト６２２の両側は、ハウジング６１に回転可能に軸受けされている。これにより、スロットルバルブ６２は、バルブシャフト６２２の中心を回転軸として回転可能である。
バルブシャフト６２２の一端には、モータ６２３が設けられている。モータ６２３は、エンジンの電子制御装置（ＥＣＵ）６４の指令により駆動制御される。モータ６２３の駆動によってスロットルバルブ６２の開度が制御され、エンジンに供給される吸気量が調節される。

ハウジングカバー６３は、樹脂により略皿状に形成されている。ハウジングカバー６３は、ハウジング６１のバルブシャフト６２２の他端が突出する側にねじ６３１によって取り付けられている。ハウジングカバー６３には回転角検出装置１と電気的に接続する配線６３２が固定されている。

回転角検出装置１は、図１に示すように、ハウジング６１とハウジングカバー６３のとの間に設けられている。回転角検出装置１は、図２、３に示すように、筒部材１０、「磁界形成部」としての磁石１１、１２、「磁路形成部材」としてのヨーク１６、１７、ホールＩＣ１８などを備える。なお、図２には、ハウジングカバー６３が位置する方向を「カバー方向」とし、弁部材６２１が位置する方向を「バルブ方向」として図示する。

筒部材１０は、バルブシャフト６２２の他端に設けられている有底筒状の部材である。筒部材１０の底壁１０１には、通孔１０２が形成されている。通孔１０２にはバルブシャフト６２２の他端が挿入されている。筒部材１０は、バルブシャフト６２２に対して固定されている。

磁石１１、１２は、筒部材１０が有する側壁１０３の内壁面にバルブシャフト６２２の回転軸Ｒａ１を挟むよう設けられている。磁石１１、１２は、筒部材１０に固定されているため、スロットルバルブ６２と一体に回転可能である。磁石１１、１２は、それぞれＮ極とＳ極とを有する。図３には、便宜的に、磁石１１、１２におけるＮ極を「Ｎ」と示し、Ｓ極を「Ｓ」と示す。

ヨーク１６、１７は、図３に示すように、回転軸Ｒａ１に垂直な断面形状が略半円弧状となるよう形成されている。ヨーク１６とヨーク１７とは、筒部材１０の内壁面にバルブシャフト６２２の回転軸Ｒａ１を挟むよう設けられている。

ヨーク１６は、磁石１１のＮ極側の端面１１１と磁石１２のＮ極側の端面１２１とに当接するよう設けられている。ヨーク１６は、二つの当接部１６１、１６２、および、円弧部１６３を有する。
当接部１６１は、ヨーク１６の一方の端部に設けられ、円弧部１６３に比べ幅が広くなるよう形成されている。当接部１６１は、磁石１１の端面１１１と当接している。また、当接部１６２は、ヨーク１６の他方の端部に設けられ、円弧部１６３に比べ幅が広くなるよう形成されている。当接部１６２は、磁石１２の端面１２１と当接している。当接部１６１、１６２は、当接している磁石１１、１２に対するヨーク１６の安定性を維持するとともに、磁石１１、１２が形成する磁界の磁力線を比較的多くヨーク１６内に導くことが可能である。
円弧部１６３は、回転軸Ｒａ１の径外方向において当接部１６１と当接部１６２とを接続するよう設けられている。

ヨーク１７は、磁石１１のＳ極側の端面１１２と磁石１２のＳ極側の端面１２２とを接続するよう設けられている。ヨーク１７は、二つの当接部１７１、１７２、および、円弧部１７３を有する。
当接部１７１は、ヨーク１７の一方の端部に設けられ、円弧部１７３に比べ幅が広くなるよう形成されている。当接部１７１は、磁石１１の端面１１２と当接している。また、当接部１７２は、ヨーク１７の他方の端部に設けられ、円弧部１７３に比べ幅が広くなるよう形成されている。当接部１７２は、磁石１２の端面１２２と当接している。当接部１７１、１７２は、当接している磁石１１、１２に対するヨーク１７の安定性を維持するとともに、磁石１１、１２が形成する磁界の磁力線を比較的多くヨーク１７内に導くことが可能である。
円弧部１７３は、当接部１７１と当接部１７２とを接続するよう設けられている。

磁石１１は、図３に示すように、ヨーク１６の当接部１６１および当接部１６１側の円弧部１６３とヨーク１７の当接部１７１および当接部１７１側の円弧部１７３とともに閉磁路Ｍｐ１１を形成する。
磁石１２は、図３に示すように、ヨーク１６の当接部１６２および当接部１６２側の円弧部１６３とヨーク１７の当接部１７２および当接部１７２側の円弧部１７３とともに閉磁路Ｍｐ１２を形成する。
これにより、筒部材１０の内部空間１００には回転軸Ｒａ１に交わる方向に閉磁路Ｍｐ１１、Ｍｐ１２が形成される。

ホールＩＣ１８は、回路基板２０、「第一磁気検出部」としての第一ホール素子２１、「第二磁気検出部」としての第二ホール素子２２、演算部２５、および、モールド樹脂部材１８１を有する。ホールＩＣ１８は、筒部材１０の内部空間１００に挿入されているハウジングカバー６３の突出部６３３の内部に設けられている。ホールＩＣ１８では、回路基板２０、第一ホール素子２１、第二ホール素子２２および演算部２５は、モールド樹脂部材１８１によって樹脂封止されている。モールド樹脂部材１８１は、回路基板２０の形状に沿うよう略平板状に形成されている。

回路基板２０は、平板状の部材である。回路基板２０が有する面のうち他の面に比べて面積が大きい二つの平面２０１、２０２は、回転軸Ｒａ１に沿うよう設けられている。二つの平面２０１、２０２のうち「一の平面」としての平面２０１には、図示しない金属薄膜による回路が形成されている。

第一ホール素子２１は、回路基板２０の平面２０１上に実装されている。第一ホール素子２１は、「第一の方向」としての平面２０１に沿う方向であって、かつ、回転軸Ｒａ１に垂直な方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有する。すなわち、第一ホール素子２１は、いわゆる、縦型ホール素子である。第一ホール素子２１は、検出した磁束密度に応じた第一信号を演算部２５に出力する。

第二ホール素子２２は、回路基板２０の平面２０１上に実装されている。第二ホール素子２２は、「第二の方向」としての平面２０１に垂直な方向、すなわち、第一ホール素子２１が検出可能な磁束密度の方向に対して垂直な方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有する。すなわち、第二ホール素子２２は、いわゆる、横型ホール素子である。第二ホール素子２２は、検出した磁束密度に応じた第二信号を演算部２５に出力する。

本実施形態では、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回転軸Ｒａ１に垂直な方向において閉磁路を形成する磁石１１、１２およびヨーク１６、１７に囲まれる位置に設けられる。具体的には、以下のように説明できる。
第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、図２に示すように、回転軸Ｒａ１に沿う方向において磁石１１、１２およびヨーク１６、１７のバルブ方向側に位置するヨーク１６の端面１６４と、カバー方向側に位置するヨーク１６の端面１６５との間に位置する（図２の両端矢印線Ａｐ１で示される範囲）。また、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、図２に示すように、回転軸Ｒａ１に垂直な方向において、磁石１１、１２およびヨーク１６、１７の内壁面より回転軸Ｒａ１側に位置する（図２の両端矢印線Ａｖ１で示される範囲）。すなわち、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、図２、３に示す磁石１１、１２およびヨーク１６、１７によって囲まれている領域Ａｒ１に位置する。端面１６４は、特許請求の範囲に記載の「回転軸に沿う方向における磁界形成部またはヨークの被検出体側の端面」に相当する。また、端面１６５は、「回転軸に沿う方向における磁界形成部またはヨークの被検出体とは反対側の端面」に相当する。

演算部２５は、回路基板２０の平面２０１上に設けられている。演算部２５は、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２と電気的に接続している。演算部２５は、第一ホール素子２１が出力する第一信号と第二ホール素子２２が出力する第二信号とに基づいてスロットルバルブ６２の回転角を演算する。

ここで、演算部２５におけるスロットルバルブ６２の回転角の演算方法について図４に基づいて説明する。
図４（ａ）には、スロットルバルブ６２の回転角に対する第一ホール素子２１が出力する第一信号および第二ホール素子２２が出力する第二信号の変化を示している。図３に示す状態におけるスロットルバルブ６２の回転角を０度とすると、第一ホール素子２１が出力する第一信号は、スロットルバルブ６２の回転角に対して正弦カーブの出力となる（図４（ａ）に示す曲線Ｓ２１）。一方、第二ホール素子２２が出力する第二信号は、スロットルバルブ６２の回転角に対して余弦カーブの出力となる（図４（ａ）に示す曲線Ｓ２２）。

演算部２５では、第一信号と第二信号との比、すなわち、第一信号を第二信号で除して得られる値のアークタンジェント値からスロットルバルブ６２の回転角を検出する。第一信号をＹｓ、第二信号をＹｃ、第一信号Ｙｓを第二信号Ｙｃで除して得られる値をＲ、及び、スロットルバルブ６２の回転角をαと定義すると、回転角αは、第一信号Ｙｓ及び第二信号Ｙｃの正負または０の場合分けによって表１のように演算される。

ただし、Ｒ＝（Ｙｓ／Ｙｃ）、−９０＜ａｒｃｔａｎＲ＜９０
表１による演算結果に基づいて回転角信号との対応を示すと図４（ｂ）のようになる。演算部２５では、このようにしてスロットルバルブ６２の回転角を演算する。

演算部２５は、回転軸Ｒａ１に沿う方向に延びるよう形成されている「出力端子」としてのターミナル２５１と電気的に接続している。演算部２５は、ターミナル２５１を介して演算したスロットルバルブ６２の回転角に応じた回転角信号をハウジングカバー６３内の配線６３２に出力する。配線６３２に出力された回転角信号は、ＥＣＵ６４に伝達される。

回転角検出装置１では、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回転軸Ｒａ１に沿う方向にヨーク１６の端面１６４と端面１６５との間に位置し、かつ、回転軸Ｒａ１に垂直な方向において磁石１１、１２およびヨーク１６、１７の内壁面より回転軸Ｒａ１側に位置する。これにより、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、スロットルバルブ６２の回転角を検出するとき、磁石１１、１２以外の部材によって形成される外部磁界による外乱を少なくすることができる。すなわち、回転角検出装置１の外部磁界に対するロバスト性が向上し、スロットルバルブ６２の回転角の検出精度の低下を防止することができる。

また、回転角検出装置１は、体格を小さくすることができる。ここで、比較例として、回路基板のホールＩＣが搭載されている平面がスロットルバルブの回転軸に交わるよう設けられている回転角検出装置の構成および作用を図９、１０に基づいて説明する。
図９は、スロットルバルブ６２の回転軸Ｒａ０を含む平面における比較例の回転角検出装置９０の断面図を示す。図１０には、回転角検出装置９０を回転軸Ｒａ０に沿う方向から見た模式図を示す。なお、図９には、図２に示した回転角検出装置１と同じように、突出部６３３を有するハウジングカバー６３が位置する方向を「カバー方向」とし、バルブシャフト６２２に連結する弁部材６２１が位置する方向を「バルブ方向」として図示する。

回転角検出装置９０は、筒部材９１、磁石９２１、９２２、ヨーク９２３、９２４、ホールＩＣ９３などを備える。
回転角検出装置９０では、図９に示すように、筒部材９１内のホールＩＣ９３が有する回路基板９３１は、二つのホール素子９４、９５が搭載されている平面９３２が回転軸Ｒａ０に対して垂直に交わるよう設けられている。すなわち、図１０に示すように、磁石９２１、９２２およびヨーク９２３、９２４が形成する閉磁路Ｍｐ９１、Ｍｐ９２が平面９３２に略平行に通るよう回路基板９３１が設けられている。このため、筒部材９１の体格は、比較的大きくなる。

本実施形態の回転角検出装置１では、回路基板２０は、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２が搭載される平面２０１がスロットルバルブ６２の回転軸Ｒａ１に沿うよう設けられている。これにより、平面２０１に沿う方向の磁束密度を検出可能な第一ホール素子２１と、平面２０２に垂直に交わる方向の磁束密度を検出可能な第二ホール素子２２とによって閉磁路の磁界の強さ及び当該磁界の磁力線の方向が検出可能となる。したがって、比較例の回転角検出装置９０のように、回路基板のホール素子を搭載する平面が被検出体の回転軸に対して垂直に交わるよう設けられている場合に比べ、ヨーク１６、１７の体格を小さくすることができるため、回転角検出装置１の体格を小さくすることができる。

また、比較例の回転角検出装置９０では、ホールＩＣ９３が信号を出力するターミナル９３３は、回路基板９３１が回転軸Ｒａ０に対して垂直に交わるよう設けられているため、図１０に示すように、回転軸Ｒａ０に対して略垂直な方向に一旦突出した後、回転軸Ｒａ０に沿った方向に延びるよう形成されている。このため、筒部材９１の体格がさらに大きくなる。
一方、回転角検出装置１では、ターミナル２５１は、回転軸Ｒａ１に沿う方向に延びるよう形成されている。これにより、ホールＩＣ１８の体格を小さくすることができるため回転角検出装置１の体格をさらに小さくすることができる。

回転角検出装置１では、縦型ホール素子である第一ホール素子２１が出力する信号および横型ホール素子である第二ホール素子２２が出力する信号に基づくアークタンジェントの演算によってスロットルバルブ６２の回転角を演算する。これにより、図４に示すように、二つのホール素子で３６０度の回転角を検出することができる。

電子制御スロットル装置６０が用いられる環境では、環境温度が大きく変化しやすい。このため、磁石１１、１２が形成する磁界の変化が比較的大きくなる。回転角検出装置１では、第一ホール素子２１が出力する第一信号と第二ホール素子２２が出力する第二信号は、スロットルバルブ６２の回転角の正接関数を演算可能な二つの変数となっている。当該二つの変数は、閉磁路の磁束密度を二つの方向に分解したときの磁束成分と一対一の関係を有しており、温度の変化によって磁束密度が変化しても当該二つの変数の比は変化しない。これにより、回転角検出装置１において演算されるスロットルバルブ６２の回転角は、環境温度の影響を受けにくくなっている。したがって、環境温度を起因とする回転角の検出精度の低下を防止することができる。

また、回転角検出装置１では、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回路基板２０に表面実装されている。これにより、回路基板２０をさらに小さくすることができる。また、演算部２５は、回路基板２０に設けられるため、回転角検出装置１の体格をさらに小さくすることができる。

また、モールド樹脂部材１８１は、回路基板２０の形状に沿うよう略平板状に形成されている。これにより、モールド樹脂部材が回転軸に対して略垂直な方向に比較的広い面を有する場合に比べ、ホールＩＣ１８の回転軸に対して略垂直な方向の体格を小さくすることができる。したがって、回転角検出装置１の体格をさらに小さくすることができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による位置検出装置を図５に基づいて説明する。第二実施形態は、ホールＩＣの数が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態による「位置検出装置」としての回転角検出装置２を図５に示す。回転角検出装置２は、筒部材１０、磁石１１、１２、ヨーク１６、１７、二つのホールＩＣ１８、１９などを備える。

ホールＩＣ１９は、回路基板３０、「第一磁気検出部」としての第一ホール素子３１、「第二磁気検出部」としての第二ホール素子３２、演算部３５、および、モールド樹脂部材１９１を有する。ホールＩＣ１９は、ホールＩＣ１８とともにハウジングカバー６３の突出部６３３の内部に設けられている。ホールＩＣ１９では、回路基板３０、第一ホール素子３１、第二ホール素子３２および演算部３５は、モールド樹脂部材１９１によって樹脂封止されている。モールド樹脂部材１９１は、回路基板３０の形状に沿うよう略平板状に形成されている。

回路基板３０は、平板状の部材である。回路基板３０が有する平面のうち他の平面に比べて面積が大きい二つの平面３０１、３０２は、回転軸Ｒａ１に沿うよう設けられている。二つの平面３０１、３０２のうち「一の平面」としての平面３０１には、図示しない金属薄膜による回路が形成されている。本実施形態では、平面３０１は、ホールＩＣ１８の回路基板２０の平面２０１に向かい合うよう形成されている。

第一ホール素子３１は、回路基板３０の平面３０１上に実装されている。第一ホール素子３１は、「第一の方向」としての平面３０１に沿う方向であって、かつ、回転軸Ｒａ１に垂直な方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有する。すなわち、第一ホール素子３１は、いわゆる、縦型ホール素子である。第一ホール素子３１は、検出した磁束密度に応じた第一信号を演算部３５に出力する。

第二ホール素子３２は、回路基板３０の平面３０１上に実装されている。第二ホール素子３２は、「第二の方向」としての平面３０１に垂直な方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有する。すなわち、第二ホール素子３２は、いわゆる、横型ホール素子である。第二ホール素子３２は、検出した磁束密度に応じた第二信号を演算部３５に出力する。
本実施形態では、第一ホール素子３１および第二ホール素子３２は、図５に示す磁石１１、１２およびヨーク１６、１７によって囲まれている領域Ａｒ１に位置する。

演算部３５は、平面３０１上に設けられ、第一ホール素子３１および第二ホール素子３２と電気的に接続している。演算部３５は、第一ホール素子３１が出力する第一信号と第二ホール素子３２が出力する第二信号とに基づいてアークタンジェントの演算を行い、スロットルバルブ６２の回転角を演算する。演算部３５は、演算したスロットルバルブ６２の回転角に応じた回転角信号を回転軸Ｒａ１に沿う方向に延びるよう形成されている「出力端子」としてのターミナル３５１を介して配線６３２に出力する。

回転角検出装置２では、ホールＩＣ１８が有する回路基板２０の平面２０１とホールＩＣ１９が有する回路基板３０の平面３０１とは、対向しつつ回転軸Ｒａ１に沿うよう設けられている。これにより、筒部材１０の体格を比較的小さくすることができる。したがって、回転角検出装置２は、第一実施形態の効果を奏する。

また、回転角検出装置２では、二つの回路基板２０、３０のそれぞれにおいて平面２０１、３０１に沿う方向の磁束密度、および、平面２０１、３０１に垂直な方向の磁束密度を検出することができる。二つの回路基板２０、３０のそれぞれが有する演算部２５、３５では、スロットルバルブ６２の回転角をそれぞれ演算することができる。これにより、回転角検出装置２では、例えば、通常は一方の回路基板における演算結果に基づいてスロットルバルブ６２の回転角を決定するが、一方の回路基板にスロットルバルブ６２の回転角を決定できない不具合が生じたとき、他方の回転基板における演算結果に基づいてスロットルバルブ６２の回転角を決定することができる。このように、回転角検出装置２では、スロットルバルブ６２の回転角を検出可能な機能を二重にし、冗長性を持たせることができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による回転角検出装置を図６に基づいて説明する。第三実施形態は、ホールＩＣの数が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第三実施形態による「位置検出装置」としての回転角検出装置３を図６に示す。回転角検出装置３は、筒部材１０、磁石１１、１２、ヨーク１６、１７、二つのホールＩＣ１８、３９などを備える。

ホールＩＣ３９は、「他の回路基板」としての回路基板４０、「他の第一磁気検出部」としての第一ホール素子４１、「他の第二磁気検出部」としての第二ホール素子４２、演算部４５、および、モールド樹脂部材３９１を有する。ホールＩＣ３９は、ホールＩＣ１８とともにハウジングカバー６３の突出部６３３の内部に設けられている。ホールＩＣ３９では、回路基板４０、第一ホール素子４１、第二ホール素子４２および演算部４５は、モールド樹脂部材３９１によって樹脂封止されている。モールド樹脂部材３９１は、回路基板４０の形状に沿うよう略平板状に形成されている。

回路基板４０は、平板状の部材である。回路基板４０が有する平面のうち他の平面に比べて面積が大きい二つの平面４０１、４０２は、回転軸Ｒａ１に沿うよう設けられている。二つの平面４０１、４０２のうち「一の平面」としての平面４０１には、図示しない金属薄膜による回路が形成されている。本実施形態では、平面４０２は、ホールＩＣ１８が有する回路基板２０の平面２０１に向かい合うよう形成されている。

第一ホール素子４１は、回路基板４０の平面４０１上に実装されている。第一ホール素子４１は、「第一の方向」としての平面４０１に沿う方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有する。すなわち、第一ホール素子４１は、いわゆる、縦型ホール素子である。第一ホール素子４１は、検出した磁束密度に応じた第一信号を演算部４５に出力する。

第二ホール素子４２は、回路基板４０の平面４０１上に実装されている。第二ホール素子４２は、「第二の方向」としての平面４０２に垂直な方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有する。すなわち、第二ホール素子４２は、いわゆる、横型ホール素子である。第二ホール素子４２は、検出した磁束密度に応じた第二信号を演算部４５に出力する。
本実施形態では、第一ホール素子４１および第二ホール素子４２は、図６に示す磁石１１、１２およびヨーク１６、１７によって囲まれている領域Ａｒ１に位置する。

演算部４５は、平面４０１上に設けられ、第一ホール素子４１および第二ホール素子４２と電気的に接続している。演算部４５は、第一ホール素子４１が出力する第一信号と第二ホール素子４２が出力する第二信号とに基づいてアークタンジェントの演算を行い、スロットルバルブ６２の回転角を演算する。演算部４５は、演算したスロットルバルブ６２の回転角に応じた回転角信号を回転軸Ｒａ１に沿う方向に延びるよう形成されている「出力端子」としてのターミナル４５１を介して配線６３２に出力する。

回転角検出装置３では、ホールＩＣ１８が有する「一の回路基板」としての回路基板２０の平面２０１とホールＩＣ３９が有する回路基板４０の平面４０１とは、同じ方向に向かいつつ回転軸Ｒａ１に沿うよう設けられている。これにより、筒部材１０の体格を比較的小さくすることができる。したがって、回転角検出装置３は、第一実施形態の効果を奏するとともに、回転角を検出可能な機能を二重にし、冗長性を持たせることができる。

また、回転角検出装置３では、「一の第一ホール素子」としての第一ホール素子２１が磁束密度を検出可能な方向と第一ホール素子４１が磁束密度を検出可能な方向とは同じ方向となる。また、「一の第二ホール素子」としての第二ホール素子２２が磁束密度を検出可能な方向と第二ホール素子４２が磁束密度を検出可能な方向とは同じ方向となる。これにより、それぞれのホールＩＣ１８、３９が有する演算部２５、４５における演算方法を同じにすることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、「位置検出装置」は、電子制御スロットル装置に適用されるとした。しかしながら、本発明の「位置検出装置」が適用される装置はこれに限定されない。

図７に第一実施形態による「位置検出装置」を適用した排気再循環バルブ装置の断面図を示す。図７に示す排気再循環バルブ装置７０は、車両に搭載されたエンジンの排気流路から吸気流路へＥＧＲガスを戻すものである。排気再循環バルブ装置７０は、ボディ７１、「被検出体」および「弁部材」としてのＥＧＲバルブ７２、センサケース７３、回転角検出装置１などを備えている。

ボディ７１は、エンジンの排気流路から吸気流路へＥＧＲガスを戻すＥＧＲ流路７１１を有する。ＥＧＲ流路７１１の内壁にはノズル７１２が固定されている。ボディ７１には、ＥＧＲ流路７１１の開度を調整するＥＧＲバルブ７２を回転駆動可能なモータ７１３が設けられている。
ＥＧＲバルブ７２は、シャフト７２１を介してボディ７１に回転可能に支持されている。ＥＧＲバルブ７２は、シャフト７２１の回転角度に応じてＥＧＲ流路７１１の開口面積を変更可能な円板状のバタフライ弁である。ＥＧＲバルブ７２は、複数のギアの組み合わせによって伝達されたモータ７１３の回転トルクによって回転する。
センサケース７３は、ＥＧＲバルブ７２の回転角を検出可能な回転角検出装置１のホールＩＣ１８を支持している。また、回転角検出装置１の磁石１１、１２およびヨーク１６は、シャフト７２１の一端に設けられモータ７１３と連結されている略筒状のギア７２２に収容されている。すなわち、ギア７２２が第一実施形態で説明した電子制御スロットル装置６０における筒部材１０に相当する。

排気再循環バルブ装置７０では、回路基板２０の第一ホール素子２１および第二ホール素子２２が搭載されている面は、ＥＧＲバルブ７２の回転軸Ｒａ７０に沿うよう形成されている。
また、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回転軸Ｒａ７０に沿う方向において磁石１１、１２およびヨーク１６のＥＧＲバルブ７２側に位置するヨーク１６の端面１６４と、ＥＧＲバルブ７２側とは反対側に位置するヨーク１６の端面１６５との間に位置する（図７の両端矢印線Ａｐ２で示される範囲）。また、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回転軸Ｒａ７０に垂直な方向において、磁石１１、１２およびヨーク１６の内壁面より回転軸Ｒａ７０側に位置する（図７の両端矢印線Ａｖ２で示される範囲）。すなわち、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、図７に示す磁石１１、１２およびヨーク１６、１７によって囲まれている領域Ａｒ２に位置する。これにより、回転角検出装置１は、排気再循環バルブ装置７０においても第一実施形態の効果を奏する。

また、図８に第一実施形態による「位置検出装置」を適用したアクセル装置の断面図を示す。図８に示すアクセル装置８０は、運転者のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号をスロットルバルブの開度を制御するＥＣＵに出力するものである。アクセル装置８０は、支持部材８１、操作部８２、センサケース８３、回転角検出装置１などを備えている。

支持部材８１は、車体に取り付けられ、内部に収容されている操作部８２を回転可能に支持する。
操作部８２は、「被検出体」としてのアクセルペダル８２１、シャフト８２２などを有する。アクセルペダル８２１は、運転者が踏み込み操作可能なよう支持部材８１の外に設けられている。アクセルペダル８２１は、ペダルアーム８２３を介してシャフト８２２と一体に回転可能である。シャフト８２２は、支持部材８１内において支持部材８１に回転可能に設けられている。シャフト８２２の径外方向には、シャフト８２２にアクセルペダル８２１をアクセル閉方向に回転するよう付勢するアクセル戻し部８２４やアクセルペダル８２１の踏み込み時と解放時にアクセルペダル８２１に作用する回転トルクを異ならせるヒステリシス機構部８２５が設けられている。
センサケース８３は、支持部材８１の外側に設けられ、アクセルペダル８２１の回転角を検出する回転角検出装置１のホールＩＣ１８を支持している。また、回転角検出装置１の磁石１１、１２およびヨーク１６は、シャフト８２２の一端に設けられている。すなわち、シャフト８２２の一端が第一実施形態で説明した電子制御スロットル装置６０における筒部材１０に相当する。

アクセル装置８０では、回路基板２０の第一ホール素子２１および第二ホール素子２２が搭載されている面は、シャフト８２２の回転軸Ｒａ８０に沿うよう形成されている。
また、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回転軸Ｒａ８０に沿う方向において磁石１１、１２およびヨーク１６のヒステリシス機構部８２５側に位置するヨーク１６の端面１６４と、最もヒステリシス機構部８２５側とは反対側に位置するヨーク１６の端面１６５との間に位置する（図８の両端矢印線Ａｐ３で示される範囲）。また、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、回転軸Ｒａ８０に垂直な方向において、磁石１１、１２およびヨーク１６の内壁面より回転軸Ｒａ８０側に位置する（図８の両端矢印線Ａｖ３で示される範囲）。すなわち、第一ホール素子２１および第二ホール素子２２は、図８に示す磁石１１、１２およびヨーク１６、１７によって囲まれている領域Ａｒ３に位置する。これにより、回転角検出装置１は、アクセル装置８０においても第一実施形態の効果を奏する。

また、上述の実施形態による回転角検出装置は、これらの他に、流量制御弁装置やハイトセンサなどに適用されてもよい。上述の実施形態による回転角検出装置を流量制御弁装置やハイトセンサに適用すると、電子制御スロットル装置やアクセル装置に比べ広い角度範囲において検出精度を低下させることなく被検出体の回転角度を演算することができる。

上述の実施形態では、回転角検出装置は、縦型ホール素子である第一ホール素子が出力する第一信号および横型ホール素子である第二ホール素子が出力する第二信号に基づくアークタンジェントの演算を行うことによって被検出体の回転角を演算するとした。しかしながら、第一信号および第二信号に基づいて被検出体の回転角を演算する方法はこれに限定されない。一つの横型ホール素子が出力する信号に基づいて二つの縦型ホール素子が出力する信号を補正し、被検出体の回転角を演算してもよい。

上述の実施形態では、演算部は、回路基板に設けられるとした。しかしながら、演算部は、回路基板以外の部材に設けられてもよい。また、演算部は、備えていなくてもよい。

上述の実施形態では、二つのホール素子は、回路基板に表面実装されるとした。二つのホール素子は、回路基板にスルーホール実装されてもよい。

上述の実施形態では、第二ホール素子は、「第二の方向」としての平面２０１に垂直な方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有するとした。しかしながら、「第二の方向」はこれに限定されない。平面２０１に交わる方向であればよい。

上述の実施形態では、第一ホール素子および第二ホール素子は、回路基板の「他の平面に比べ面積が大きい一の平面」としての平面上に設けられるとした。しかしながら、第一ホール素子および第二ホール素子は、回路基板の「他の平面」に設けられてもよい。

以上、本発明はこのような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形態で実施可能である。

１、２、３・・・回転角検出装置（位置検出装置）
１１、１２・・・磁石（磁界形成部）
１６、１７・・・ヨーク
２０、３０、４０・・・回路基板
２１、３１、４１・・・第一ホール素子（第一磁気検出部）
２２、３２、４２・・・第二ホール素子（第二磁気検出部）
２５、３５、４５・・・演算部
１６４・・・端面（回転軸に沿う方向における磁界形成部またはヨークの被検出体側の端面）
１６５・・・端面（回転軸に沿う方向における磁界形成部またはヨークの被検出体とは反対側の端面）
Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３・・・領域

Claims (12)

1. 被検出体（６２、７２、８２１）の回転角を検出可能な位置検出装置であって、
   前記被検出体の回転軸（Ｒａ１、Ｒａ７０、Ｒａ８０）を挟んで設けられ、前記被検出体と一体に回転可能な複数の磁界形成部（１１、１２）と、
   前記被検出体と一体に回転可能に設けられ、前記磁界形成部とともに前記被検出体の回転軸に交わる閉磁路（Ｍｐ１１、Ｍｐ１２）を形成するヨーク（１６、１７）と、
   他の平面に比べて面積が大きい一の平面（２０１、３０１、４０１）が前記回転軸に沿うよう設けられる回路基板（２０、３０、４０）と、
   前記回路基板に設けられ、前記一の平面に沿う第一の方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有し、前記第一の方向の磁束密度に応じた第一信号を出力可能な第一磁気検出部（２１、３１、４１）と、
   前記回路基板に設けられ、前記一の平面と交わる第二の方向の磁束密度を検出可能な感磁面を有し、前記第二の方向の磁束密度に応じた第二信号を出力可能な第二磁気検出部（２２、３２、４２）と、
   を備え、
   前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部は、前記回転軸に沿う方向における前記磁界形成部または前記ヨークの前記被検出体側の端面（１６４）から前記磁界形成部または前記ヨークの前記被検出体とは反対側の端面（１６５）までの間の、前記磁界形成部および前記ヨークによって囲まれる領域（Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３）に位置する位置検出装置。
2. 前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部と電気的に接続し、前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記被検出体の回転角を演算する演算部（２５、３５、４５）をさらに備える請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記演算部は、前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記被検出体の回転角のアークタンジェントを演算する請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記演算部は、前記回路基板に設けられている請求項２または３に記載の位置検出装置。
5. 前記演算部が演算する前記被検出体の回転角に応じた回転角信号を外部に出力可能な出力端子（２５１、３５１、４５１）をさらに備え、
   前記出力端子は、前記回転軸に沿う方向に延びるよう形成されている請求項２〜４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
6. 前記回路基板を複数備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の位置検出装置。
7. 複数の前記回路基板のうち一の回路基板（２０）に設けられる一の第一磁気検出部（２１）が磁束密度を検出可能な第一の方向と複数の前記回路基板のうち他の回路基板（４０）に設けられる他の第一磁気検出部（４１）が磁束密度を検出可能な第一の方向とは同じ方向であり、
   前記一の回路基板に設けられる一の第二磁気検出部（２２）が磁束密度を検出可能な第二の方向と前記他の回路基板に設けられる他の第二磁気検出部（４２）が磁束密度を検出可能な第二の方向とは同じ方向である請求項６に記載の位置検出装置。
8. 前記第一磁気検出部および前記第二磁気検出部は、前記回路基板に表面実装されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の位置検出装置。
9. 前記第一磁気検出部、前記第二磁気検出部、および、前記回路基板を封止するモールド樹脂部材（１８１、１９１、３９１）をさらに備え、
   前記モールド樹脂部材は、前記一の平面に沿う面が前記モールド樹脂部材の他の面に比べて広くなるよう形成されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の位置検出装置。
10. 前記被検出体は、電子制御スロットル装置（６０）が有する弁部材（６２１）である請求項１〜９のいずれか一項に記載の位置検出装置。
11. 前記被検出体は、排気再循環バルブ装置（７０）が有する弁部材（７２）である請求項１〜９のいずれか一項に記載の位置検出装置。
12. 前記被検出体は、アクセル装置（８０）が有するアクセルペダル（８２１）である請求項１〜９のいずれか一項に記載の位置検出装置。

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