JP2019090694A - 回転検出装置及びそれを備えたモータ駆動式スロットル弁制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転検出装置及びそれを備えたモータ駆動式スロットル弁制御装置を小型化しつつ信頼性を向上させる。【解決手段】本発明に係る回転検出装置及びそれを備えたモータ駆動式スロットル弁制御装置は、被回転検出体を覆うケース部材と、前記ケース部材に環状に配設されるとともに電流の印加によって磁界を発生する励磁導体部と、前記被回転検出体に固定されるとともに前記励磁導体部と間隔を保って非接触状態に配置され、電磁作用によって前記被回転検出体の回転位置に応じた電流を発生する励起導体部と、前記ケース部材に配設されるとともに前記励起導体部に流れる電流に応じた電流が発生する受信導体部と、を備え、前記励起導体部は、樹脂製のホルダに配設され、前記樹脂ホルダは、回転体の回転軸に保持される樹脂ギアに溶着により接合される。【選択図】図3
Description
本発明は、回転体の回転軸に取付けられた導体とこれに対面する固定子に取付けたコイル導体との間のインダクタンスが両者の位置関係に応じて変化することを利用して、回転する導体の回転位置を検出する回転角度検出装置に関する。
また、モータによって駆動される絞り弁で内燃機関の空気通路の開口面積を電気的に制御するモータ駆動式の絞り弁制御装置であって、絞り弁の回転角度を検出するために上記した回転角度検出装置を備えたものに関する。
また、モータによって駆動される絞り弁で内燃機関の空気通路の開口面積を電気的に制御するモータ駆動式の絞り弁制御装置であって、絞り弁の回転角度を検出するために上記した回転角度検出装置を備えたものに関する。
インダクタンスの変化によって回転体の位置あるいは回転角度を検出するいわゆる非接触式の回転角度検出装置としては、特許文献1(特開2008−96231号公報)に記載したものが知られている。
上記の回転角度検出装置は、被回転検出体の先端にカップ状のホルダが取付けられており、ホルダの先端面には絶縁材製の円板が固定され、円板の表面に励起導体が印刷されている。
また、モータ駆動式の絞り弁制御装置の回転角度検出装置としてこの種回転角度検出装置を用いることが提案されている。
上記従来技術では、励起導体が印刷された絶縁材製の円盤、前記の励起導体を保持するホルダ、ホルダを被回転検出体と連動させるための金属製インサータ(スロットルシャフトとのコネクタ)という3つの部品から構成されている。さらに、励起導体が印刷された絶縁材製の円盤およびそれを保持するホルダは接着剤によって結合されており、部品点数が多く、組立工程が多いという問題があった。
また、接着剤が保持力を失った際にも励起導体と被回転検出体が連動して動くように、ホルダと金属インサータで凸凹の嵌め合い構造を取っているが、クリアランスが大きい為、嵌め合い構造だけではセンサ出力の振れが大きくなってしまうという問題もあった。
また、回転軸にホルダを一体成形し、回転軸に回り止めの平面部を設けるとう回り止め機構の提案もあるが、設備が大掛かりになり、生産性が悪く、安価な回転検出装置を提供することができない。
また、特開2014−105691号に記載されたものでは、励起導体と金属製インサータを樹脂製のホルダに一体成形して、前記インサータをスロットルシャフトに圧入により固定するという構成がとられているが、金属製インサータと励起導体の間に一定のクリアランスを確保する必要があり、小型化が困難であるといった問題があった。
モータの駆動力をスロットルシャフトに伝達するために使用されるスロットルギアの一部に、励起導体と一体成形されるホルダとのはめ合い部を設け、前記スロットルギアと前記ホルダを熱溶着により接合する。
本発明により、小型化をしつつ所定のセンサ出力を得られる信頼性の高いインダクタンス式の非接触式回転角度検出装置を備えたモータ駆動式の絞り弁制御装置が得られる。
以下図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図1ないし図4に基づき本発明になる回転角度検出装置の一実施例を説明する。
図1は、本実施形態に係るインダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部拡大断面図である。図2(a)は、本実施形態に係る非接触型回転角度検出装置を構成する基板3の全体斜視図である。図2(b)は、本実施形態に係る非接触型回転角度検出装置を構成する樹脂ホルダ19を励起導体1D側から見た全体斜視図である。図3は、本実施形態に係る樹脂ホルダ19の周辺を構成する分解斜視図である。図4は、本実施形態に係る樹脂ホルダ19を樹脂成形部15に実装する前の斜視図である。
図1及び図3に示されるように、励起導体1Dは、樹脂ホルダ19に一体成形される。回転軸5Aには、スロットルギア13がナット17により固定されている。
図4に示されるように、樹脂ホルダ19には2つの突起部19Aが形成されている。スロットルギア13の樹脂成形部15には窓穴部15Aが形成される。窓穴部15Aに突起部19Aがはめ合わされる。はめ合わされた部分の外径は、スロットルギア13と樹脂ホルダ19が同一外形となるように形成される。このはめあい部分を熱溶着により溶融接合される。
樹脂ホルダ19とスロットルギア13で溶着部の外径が同一となっていることにより溶着部を滑らかな形状に仕上げることができる。
ここで突起部19Aは、スロットルギア13の窓穴部15Aよりも若干小さくなっており、すきまばめの状態で溶着されるが、溶着により溶融した樹脂が突起部19Aと窓穴部15Aの間に流れ込むため隙間がなくなる。
そのため、溶着による接合が破壊された場合でも、樹脂ホルダ19は回転軸5Aと連動して動くことができる。
なお、窓穴部15Aの窓という意味は、図4に示される矢印Aの方向から見た場合、突起部19Aと窓穴部15Aの接続状態が見える状態となることを示している。しかし、窓穴部15Aは、矢印Aの方向から見た場合に前述の接続状態が見えず、突起部19Aが嵌め込まれるように凹み部のみを形成するようにしてもよい。
また、スロットルギア13と樹脂ホルダ19のはめあい長さが励起導体1Dと基板40(図1参照)との間のクリアランスよりも大きいため、溶着による接合が破壊された場合でも樹脂ホルダ19がスロットルギア13から脱落することはない。
また、図3及び図4に示されるように、スロットルギア13の樹脂成形部15には凸部15Bが3箇所形成されており、樹脂ホルダ19には凹部19Bが3箇所形成されている。
図3に示されるように、凹部19Bの下端部は、突起部19Aの下端部よりも距離19D分だけ下方に形成される。言い換えると、突起部19Aの下端部は、凹部19Bの下端部よりも回転軸5Aから離れた位置に形成される。
これにより、スロットルギア13と樹脂ホルダ19をはめ合わせる際には、窓穴部15Aと突起部19Aよりも先に凸部15Bと凹部19Bがはめ合わされる事により窓穴部15Aと突起部19Aがはめ合う前に位置だしを行うことが可能になっている。
さらに、樹脂ホルダ19の外周には小突起部19Cが3箇所設けられており、スロットルギア13の内径と弱圧入の寸法関係になっている。このため、スロットルギア13と樹脂ホルダ19を溶着する前の高さ方向の位置出しと溶着前の樹脂ホルダの保持が可能となっている。
また、樹脂ホルダ19の突起部19Aの下端部とスロットルギア13との間にはある程度のクリアランスが設けられており、樹脂ホルダ19の圧入高さを調整することにより、図1に示される基板40と励起導体1Dのクリアランスを所定の精度内に収めることが可能となる。
図2(b)に示されるように、励起導体1Dは、放射状に延びる直線部分1D1と、互いに隣接する直線部分1D1の内周側を接続するように設けられた弧状部分1D2と、互いに隣接する直線部分1D1の外周側を接続するように設けられた弧状部分1D3と、から構成される。
複数の直線部分1D1は、隣り合う直線部分1D1が互いに60度の間隔を置いて6箇所配置されている。
図1に示されるように、ケース2Aには基板3が接着剤により、図2(b)に示された励起導体1Dと対面するように固定される。基板3は、ケース2Aに接着された後に表面と裏面にコーティング剤を塗布することにより摩耗粉や腐食性ガスから保護される。
図2(a)に示されるように、基板3には、図3に示された回転軸5Aを中心に外径側に設けられた励磁導体3Aと、内径側に設けられた信号検出導体3Bと、を実装する。この基板3がケース2Aに一体成形されて固定される。
端子3K1ないし3K4は、ケース2Aにモールド成型される。これら端子3K1ないし3K4が、基板3と外部接続端子との電気的接続を担う。
図2(a)に示されるように、絶縁基板である基板3には、環状の励磁導体3Aが4本印刷される。またその内側には放射状に延びる信号検出導体3Bが複数本印刷されている。
基板3の裏側にもこれと同様の励磁導体3Aおよび信号検出導体3Bが印刷されており、表裏の励磁導体3Aおよび信号検出導体3Bがスルーホール3Cないし3Fによって繋がっている。
本実施例では、120度位相がずれた3相の交流信号が信号検出導体3Bから得られるように構成されている。
また、同じ非接触型の回転検出装置が2組形成され、相互の信号を比較することで、センサの異常を検出し、異常時には相互にバックアップするように構成されている。
図2(a)に示されるマイクロコンピュータ3L及び3Mは、それぞれの非接触型の回転角度検出装置の駆動制御と信号処理機能を有する。
本実施形態における端子3K1ないし3K4は、端子3K1が電源端子として機能し、端子3K3がグランド端子として機能し、残りの2本の端子3K2及び3K4がそれぞれの角度検出装置の信号出力端子として機能する。信号端子の間にグランド端子を配置することで信号端子同士がショートして両方の信号が同時に異常状態になるのを防ぐことができる。
マイクロコンピュータ3L及び3Mは、電源として機能する端子3K1から励磁導体3Aに電流を供給し、信号検出導体3Bに発生する3相の交流電流波形を処理して、励起導体1Dの回転位置を検出し、結果的に回転軸5Aの回転角度を検出する。
以下実施例の非接触型のインダクタンス式回転角度検出装置の動作について説明する。
マイクロコンピュータ3Mは、図1の表裏に形成された第1回転角度検出装置を構成する導体パターン群である励磁導体3Aと信号検出導体3Bを制御するものと考えてよい。
一方、マイクロコンピュータ3Lは、図1の表裏に形成された第2回転角度検出装置を構成する導体パターン群である励磁導体3Aと信号検出導体3Bを制御するものと考えてよい。
それぞれのマイクロコンピュータ3L及び3Mは、端子3K1から励磁導体3Aに電流Iaを供給する。
励磁導体3Aに直流電流Iaが流れると、この励磁導体3Aに対面する励起導体1Dの弧状導体1D3に電流Iaと逆向きの電流IAが励起される。この励起された電流IAは、励起導体1Dの矢印の方向に流れる。
放射方向に設けられた導体1D1に流れる電流IRは、この部分に対面する信号検出導体3Bの放射状導体部に電流IRに対して逆向きの電流Irを誘起する。この電流Irは交流電流となる。
放射状に等間隔で配置された表36本、裏36本の信号検出導体3Bによって第1回転角度検出装置用の3組の相(U、V、W層)パターンと、第2回転角度検出装置の3組の相(U、V、W層)パターンと、が形成される。
交流電流Irは、励起導体1Dが特定の回転位置、例えばスタート位置(回転角度がゼロの位置)のときU、V、W層のそれぞれの層で120度位相がずれた交流電流となる。
円板が回転するとこれら3相の交流電流の位相が相互にずれる。マイクロコンピュータ3L及び3Mが、この位相のずれを検出し、位相のずれから、励起導体1Dがどれだけ回転したかを検出する。
信号検出導体3Bからマイクロコンピュータ3L及び3Mに入力される第1及び第2の回転角度検出装置信号の2つの信号電流は基本的には同じ値を示す。
マイクロコンピュータ3L及び3Mは、その同じ信号電流を処理して、信号端子3K1ないし3K4からは互いに傾きが逆で変化量が等しい信号電圧を出力する。この信号は円板の回転角度に比例する信号である。
この信号を受け取った外部装置は両信号を監視し、第1及び第2の回転角度検出装置が正常かどうかを判断する。どちらかが異常を示す場合には、残余の検出装置の信号を制御信号として用いる。
図1は、本実施形態に係るインダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部拡大断面図である。図2(a)は、本実施形態に係る非接触型回転角度検出装置を構成する基板3の全体斜視図である。図2(b)は、本実施形態に係る非接触型回転角度検出装置を構成する樹脂ホルダ19を励起導体1D側から見た全体斜視図である。図3は、本実施形態に係る樹脂ホルダ19の周辺を構成する分解斜視図である。図4は、本実施形態に係る樹脂ホルダ19を樹脂成形部15に実装する前の斜視図である。
図1及び図3に示されるように、励起導体1Dは、樹脂ホルダ19に一体成形される。回転軸5Aには、スロットルギア13がナット17により固定されている。
図4に示されるように、樹脂ホルダ19には2つの突起部19Aが形成されている。スロットルギア13の樹脂成形部15には窓穴部15Aが形成される。窓穴部15Aに突起部19Aがはめ合わされる。はめ合わされた部分の外径は、スロットルギア13と樹脂ホルダ19が同一外形となるように形成される。このはめあい部分を熱溶着により溶融接合される。
樹脂ホルダ19とスロットルギア13で溶着部の外径が同一となっていることにより溶着部を滑らかな形状に仕上げることができる。
ここで突起部19Aは、スロットルギア13の窓穴部15Aよりも若干小さくなっており、すきまばめの状態で溶着されるが、溶着により溶融した樹脂が突起部19Aと窓穴部15Aの間に流れ込むため隙間がなくなる。
そのため、溶着による接合が破壊された場合でも、樹脂ホルダ19は回転軸5Aと連動して動くことができる。
なお、窓穴部15Aの窓という意味は、図4に示される矢印Aの方向から見た場合、突起部19Aと窓穴部15Aの接続状態が見える状態となることを示している。しかし、窓穴部15Aは、矢印Aの方向から見た場合に前述の接続状態が見えず、突起部19Aが嵌め込まれるように凹み部のみを形成するようにしてもよい。
また、スロットルギア13と樹脂ホルダ19のはめあい長さが励起導体1Dと基板40(図1参照)との間のクリアランスよりも大きいため、溶着による接合が破壊された場合でも樹脂ホルダ19がスロットルギア13から脱落することはない。
また、図3及び図4に示されるように、スロットルギア13の樹脂成形部15には凸部15Bが3箇所形成されており、樹脂ホルダ19には凹部19Bが3箇所形成されている。
図3に示されるように、凹部19Bの下端部は、突起部19Aの下端部よりも距離19D分だけ下方に形成される。言い換えると、突起部19Aの下端部は、凹部19Bの下端部よりも回転軸5Aから離れた位置に形成される。
これにより、スロットルギア13と樹脂ホルダ19をはめ合わせる際には、窓穴部15Aと突起部19Aよりも先に凸部15Bと凹部19Bがはめ合わされる事により窓穴部15Aと突起部19Aがはめ合う前に位置だしを行うことが可能になっている。
さらに、樹脂ホルダ19の外周には小突起部19Cが3箇所設けられており、スロットルギア13の内径と弱圧入の寸法関係になっている。このため、スロットルギア13と樹脂ホルダ19を溶着する前の高さ方向の位置出しと溶着前の樹脂ホルダの保持が可能となっている。
また、樹脂ホルダ19の突起部19Aの下端部とスロットルギア13との間にはある程度のクリアランスが設けられており、樹脂ホルダ19の圧入高さを調整することにより、図1に示される基板40と励起導体1Dのクリアランスを所定の精度内に収めることが可能となる。
図2(b)に示されるように、励起導体1Dは、放射状に延びる直線部分1D1と、互いに隣接する直線部分1D1の内周側を接続するように設けられた弧状部分1D2と、互いに隣接する直線部分1D1の外周側を接続するように設けられた弧状部分1D3と、から構成される。
複数の直線部分1D1は、隣り合う直線部分1D1が互いに60度の間隔を置いて6箇所配置されている。
図1に示されるように、ケース2Aには基板3が接着剤により、図2(b)に示された励起導体1Dと対面するように固定される。基板3は、ケース2Aに接着された後に表面と裏面にコーティング剤を塗布することにより摩耗粉や腐食性ガスから保護される。
図2(a)に示されるように、基板3には、図3に示された回転軸5Aを中心に外径側に設けられた励磁導体3Aと、内径側に設けられた信号検出導体3Bと、を実装する。この基板3がケース2Aに一体成形されて固定される。
端子3K1ないし3K4は、ケース2Aにモールド成型される。これら端子3K1ないし3K4が、基板3と外部接続端子との電気的接続を担う。
図2(a)に示されるように、絶縁基板である基板3には、環状の励磁導体3Aが4本印刷される。またその内側には放射状に延びる信号検出導体3Bが複数本印刷されている。
基板3の裏側にもこれと同様の励磁導体3Aおよび信号検出導体3Bが印刷されており、表裏の励磁導体3Aおよび信号検出導体3Bがスルーホール3Cないし3Fによって繋がっている。
本実施例では、120度位相がずれた3相の交流信号が信号検出導体3Bから得られるように構成されている。
また、同じ非接触型の回転検出装置が2組形成され、相互の信号を比較することで、センサの異常を検出し、異常時には相互にバックアップするように構成されている。
図2(a)に示されるマイクロコンピュータ3L及び3Mは、それぞれの非接触型の回転角度検出装置の駆動制御と信号処理機能を有する。
本実施形態における端子3K1ないし3K4は、端子3K1が電源端子として機能し、端子3K3がグランド端子として機能し、残りの2本の端子3K2及び3K4がそれぞれの角度検出装置の信号出力端子として機能する。信号端子の間にグランド端子を配置することで信号端子同士がショートして両方の信号が同時に異常状態になるのを防ぐことができる。
マイクロコンピュータ3L及び3Mは、電源として機能する端子3K1から励磁導体3Aに電流を供給し、信号検出導体3Bに発生する3相の交流電流波形を処理して、励起導体1Dの回転位置を検出し、結果的に回転軸5Aの回転角度を検出する。
以下実施例の非接触型のインダクタンス式回転角度検出装置の動作について説明する。
マイクロコンピュータ3Mは、図1の表裏に形成された第1回転角度検出装置を構成する導体パターン群である励磁導体3Aと信号検出導体3Bを制御するものと考えてよい。
一方、マイクロコンピュータ3Lは、図1の表裏に形成された第2回転角度検出装置を構成する導体パターン群である励磁導体3Aと信号検出導体3Bを制御するものと考えてよい。
それぞれのマイクロコンピュータ3L及び3Mは、端子3K1から励磁導体3Aに電流Iaを供給する。
励磁導体3Aに直流電流Iaが流れると、この励磁導体3Aに対面する励起導体1Dの弧状導体1D3に電流Iaと逆向きの電流IAが励起される。この励起された電流IAは、励起導体1Dの矢印の方向に流れる。
放射方向に設けられた導体1D1に流れる電流IRは、この部分に対面する信号検出導体3Bの放射状導体部に電流IRに対して逆向きの電流Irを誘起する。この電流Irは交流電流となる。
放射状に等間隔で配置された表36本、裏36本の信号検出導体3Bによって第1回転角度検出装置用の3組の相(U、V、W層)パターンと、第2回転角度検出装置の3組の相(U、V、W層)パターンと、が形成される。
交流電流Irは、励起導体1Dが特定の回転位置、例えばスタート位置(回転角度がゼロの位置)のときU、V、W層のそれぞれの層で120度位相がずれた交流電流となる。
円板が回転するとこれら3相の交流電流の位相が相互にずれる。マイクロコンピュータ3L及び3Mが、この位相のずれを検出し、位相のずれから、励起導体1Dがどれだけ回転したかを検出する。
信号検出導体3Bからマイクロコンピュータ3L及び3Mに入力される第1及び第2の回転角度検出装置信号の2つの信号電流は基本的には同じ値を示す。
マイクロコンピュータ3L及び3Mは、その同じ信号電流を処理して、信号端子3K1ないし3K4からは互いに傾きが逆で変化量が等しい信号電圧を出力する。この信号は円板の回転角度に比例する信号である。
この信号を受け取った外部装置は両信号を監視し、第1及び第2の回転角度検出装置が正常かどうかを判断する。どちらかが異常を示す場合には、残余の検出装置の信号を制御信号として用いる。
次に上記非接触式の回転角度検出装置をディーゼルエンジン用のモータ駆動式スロットル弁制御装置に適用した例を図5ないし図10を参照して具体的に説明する。
図5は、本実施形態に係るモータ駆動式スロットル弁制御装置の回転軸5Aに沿った断面の直角方向から見た断面図である。図6は、本実施形態に係るギアカバー26であって、基板3が実装された側から見た全体斜視図である。図7は、本実施形態に係るモータ駆動式スロットル弁制御装置であって、ギアカバー26がクリップ27によりスロットルボディ6に取り付けられた状態を示す全体斜視図である。図8は、本実施形態に係るモータ駆動式スロットル弁制御装置であって、ギアカバー26がクリップ27によりスロットルボディ6に取り付けられる前の状態を示す全体斜視図である。図9は、本実施形態に係るモータ駆動式スロットル弁制御装置であって、ギアカバー26を取り除いた平面図である。図10は、本実施形態に係るモータ駆動式スロットル弁制御装置の分解斜視図である。
以下モータ駆動式の絞り弁制御装置の構成について説明する。
絞り弁組体(以下スロットルボディと呼ぶ)6は、吸気通路1(以下ボアと呼ぶ)と、モータ20を収納するためのモータハウジング20Aと、を形成するようにアルミダイキャストにより一体成型される。
金属製の回転軸(以下スロットルシャフトと呼ぶ)3は、ボア1の一つの直径線に沿って配置される。スロットルシャフト5Aの両端は、ニードルベアリング9及び10で回転支持されている。ニードルベアリング9及び10は、スロットルボディ6に設けた軸受ボス部7及び8のそれぞれに圧入固定されている。
また、C型ワッシャ(以下スラストリテーナと呼ぶ)12がスロットルシャフト5A上に設けたスリット部に挿入された後、ニードルベアリング9が圧入されることにより、スロットルシャフト5Aの軸方向の可動量が規制されている。このようにしてスロットルシャフト5Aは、スロットルボディ6に対して回転可能に支持されている。
絞り弁(以下スロットル弁と呼ぶ)2は、金属材製の円板で構成され、スロットルシャフト5Aに設けたスリットに差し込まれ、さらにねじ4及び5によりスロットルシャフト5Aに固定されている。スロットルシャフト5Aが回転するとスロットル弁2が回転し、結果的に吸気通路の断面積が変化してエンジンへの吸入空気流量が制御される。
モータハウジング20Aは、スロットルシャフト5Aとほぼ並行に形成されており、ブラシ式直流モータで構成されるモータ20がモータハウジング20A内に差込まれる。
図8に示されるように、モータ20のブラケット20Bのフランジ部が、ねじ21により車体側に固定されている。また図1に示されるように、ウェーブワッシャ25が、モータ20の端部に配設され、モータ20を保持する。
軸受ボス部7及び8の開口は、ニードルベアリング9及び10のそれぞれにより封止される。軸受ボス部7及び8とニードルベアリング9及び10が、シャフトシール部を構成し、機密を保つよう構成されている。
また、軸受ボス8側の端部は、キャップ11で封止されており、スロットルシャフト5Aの端部およびニードルベアリング10が露出されることを防止している。
これにより、軸受部からの空気の漏れ、あるいは軸受の潤滑用のグリースが外気中や、後述するセンサ室に漏れ出すのを防止している。
モータ20の回転軸端部には、歯数の最も少ない金属製のモータギア22が固定されている。このモータギア22が設けられた側のスロットルボディ6の側面部にはスロットルシャフト5Aを回転駆動するための減速歯車機構やばね機構が纏めて配置されている。
そして、これら機構部は、スロットルボディ6の側面部に固定される樹脂材製のカバー(以下ギアカバーと呼ぶ)26で覆われている。そして、このギアカバー26で覆われた、いわゆるギア収納室に図1ないし図3で説明したインダクタンス式の非接触型回転角度検出装置(以下スロットルセンサと呼ぶ)が設けられ、スロットルシャフト5Aの回転角度、結果的にはスロットル弁2の開度が検出される。
スロットルギア13は、ギアカバー26側のスロットルシャフト5Aの端部には固定される。スロットルギア13は、金属プレート14と、この金属プレート14に樹脂成形された樹脂材製ギア部15と、から構成されている。
金属プレート14は、その中心部にカップ状の凹部を備えられ、凹部の開放側端部にギア成型用のフランジ部を有する。このフランジ部に樹脂成形によって樹脂材製ギア部15がモールド成型されている。
金属プレート14は、凹部の中央に孔を有する。スロットルシャフト5Aの先端部の周囲にはねじ溝が刻まれている。金属プレート14の凹部の孔にスロットルシャフト5Aの先端を差込み、ねじ部にナット17を螺合することでスロットルシャフト5Aに金属プレート14を固定する。このようにして、金属プレート14及びそこに成形された樹脂材製ギア部15はスロットルシャフト5Aと一体に回転する。
弦巻ばねで形成されたリターンスプリング16が、スロットルギア13の背面とスロットルボディ6の側面との間に挟持されている。
リターンスプリング16の片側は、軸受ボス7の周囲を取巻き、その先端がスロットルボディ6に形成された切欠きに係止される。リターンスプリング16の端部は、回転方向には回転できないように構成されている。リターンスプリング16の他端は、金属プレート14のカップ状部を取巻き、その先端が金属プレート14に形成された孔に係止され、こちらの端部も回転方向には回転できないように構成されている。
本実施形態では、ディーゼルの絞り弁制御装置に関するため、スロットル弁2のイニシャル位置、つまりモータ20の電源が切断されているときにスロットル弁2が初期位置として、与えられている開度位置は全開位置である。
このため、リターンスプリング16はモータ20が通電されていないときスロットル弁2が全開位置を維持するよう回転方向に予荷重が与えられている。
中間ギア23は、モータギア22と、樹脂材製ギア部15との間に設けられる。中間ギア23は、スロットルボディ6の側面に圧入固定され、金属材製の中間軸24に回転可能に支持される。
中間ギア23は、モータギア22と噛み合う大径ギア23Aと、スロットルギア13と噛み合う小径ギア23Bと、から構成されている。大径ギア23Aと小径ギア23Bは、樹脂成形により一体に成型される。これらモータギア22、大径ギア23A、小径ギア23B、樹脂材製ギア部15は2段の減速歯車機構を構成している。
このようにして、モータ20の回転はこの減速歯車機構を介してスロットルシャフト5Aに伝達される。これら減速機構やばね機構は樹脂材製のギアカバー26によって覆われている。
図6に示されるように、ギアカバー26の開口端側周縁には、挿入する溝26Aが形成される。図1に示されるシール部材30が、溝26Aに装着された状態で、ギアカバー26をスロットルボディ6に被せると、シール部材30がスロットルボディ6の側面に形成されているギア収納室の周囲のフレームの端面に密着してギア収納室内を外気から遮蔽する。この状態で、図7に示されるように、ギアカバー26をスロットルボディ6に6個のクリップ27で固定する。
このように構成された減速歯車機構とギアカバー26との間に形成された回転角度検出装置すなわちスロットルセンサについて以下具体的に説明する。
樹脂ホルダ19は、スロットルシャフト5Aのギアカバー26側の端部に一体成形により固定される。図2(b)に示されるように、導電体18は、樹脂ホルダ19の頂面部にプレス加工により形成される。なお導電体18は、樹脂ホルダ19に一体成形により取り付けられる。導電体18は、励起導体1Dを構成する。
したがって、モータ20が回転してスロットル弁2が回転すると、導電体18も一体に回転する。
ギアカバー26にはスロットルセンサの励磁導体28と信号検出導体29が導電体18に対面する位置に固定されている。
ここで、導電体18がスロットルシャフト5Aと電気的に接合する構造をとっている場合、ギアカバー26のコネクタ端子に静電気が加わった場合、導電体18と励磁導体28との間または導電体18と信号検出導体29の間で放電が起こり、スロットルセンサのマイクロコンピュータの信頼性が低下する虞がある。
そこで本実施例は、この課題を解決する為に、導電体18とスロットルシャフト5Aの間に樹脂ホルダ19を配設することにより導電体18とスロットルシャフト5Aを絶縁することにより、上記課題を克服できる。
また樹脂ホルダ19をスロットルシャフト5Aおよび導電体18と一体成形で形成することにより小型で安価な電子制御スロットルボディを提供することができる。
ここで、スロットルシャフト5Aをスロットルボディ6へ組付けた後に、樹脂ホルダ19をスロットルシャフト5Aに一体成形で形成することにより、導電体18の高さを調整できる。これにより導電板18と励磁導体3Aおよび信号検出導体3Bとの小さなクリアランスが、精度良く調整できるので、高精度の非接触式回転角度検出装置を得ることが可能となる。
図8に示されるように、ギアカバー26が固定されるフレーム6Fによってギア収納室は区画される。フレーム6Fの内側にはギアカバー26をクリップ止めするための取り付け部が6箇所見える。
図9に示されるように、モータ20のブラケット20Bは、モータ20の収納空間を覆うようにフランジ部20Fを介してスロットルボディ6に接続される。
図9に示されるように、位置決め用の壁6P1ないし6P3は、ギアカバー26の位置決め突起に係止されることにより、励磁導体3Aおよび信号検出導体3Bが回転側の導体と位置決めされ要求される許容範囲内の信号を出力することができる。
全開ストッパ13Aは、スロットルギア13のイニシャル位置(つまり、全開位置)を機械的に決めるもので、スロットルボディ6の側壁に一体に形成された突起で構成されている。この全開ストッパ13Aにスロットルギア13の切欠き終端部が当接することで、スロットルシャフト5Aは全開位置を越えて回転できない。
全閉ストッパ13Bは、スロットルシャフト5Aの全閉位置を規制するもので、スロットルギア13の反対側の終端が全閉位置において、全閉ストッパ13Bに衝突し、全閉位置以上にスロットルシャフト5Aが回転するのを阻止する。これにより、スロットルシャフト5Aの端部に固定した固定側の導体(励起導体1D)の回転方向の位置の最大値が決定される。これら全開ストッパ13A及び全閉ストッパ13Bの位置における信号検出導体3Bの出力が全閉値及び全開値を示す。
本実施例は、ディーゼルエンジン車用モータ駆動式の絞り弁制御装置(モータ駆動式の絞り弁制御装置)にインダクタンス式の非接触型回転検出装置を搭載したものについて説明したが、ガソリンエンジン車用のモータ駆動式の絞り弁制御装置にも適用できる。
さらに、回転角度検出センサとして、例えば、アクセルの回転角度を検出するセンサにも適用できる。また、ターボチャージャの可動翼制御用アクチュエータの回転角度検出装置にも適用できる。自動変速機のギアシフトアクチュエータの回転角度検出装置にも適用できる。2駆、4駆切り替えアクチュエータの回転角度検出装置にも適用できる。
本実施例は、ディーゼルエンジン車用モータ駆動式の絞り弁制御装置(モータ駆動式の絞り弁制御装置)にインダクタンス式の非接触型回転検出装置を搭載したものについて説明したが、ガソリンエンジン車用のモータ駆動式の絞り弁制御装置にも適用できる。
さらに、回転角度検出センサとして、例えば、アクセルの回転角度を検出するセンサにも適用できる。また、ターボチャージャの可動翼制御用アクチュエータの回転角度検出装置にも適用できる。自動変速機のギアシフトアクチュエータの回転角度検出装置にも適用できる。2駆、4駆切り替えアクチュエータの回転角度検出装置にも適用できる。
1…ボア、1D…励起導体、1D1…直線部分、1D2…弧状部分、1D3…弧状部分、2…スロットル弁、2A…ケース、3…基板、3A…励磁導体、3B…信号検出導体、3Cないし3F…スルーホール、3K1ないし3K4…端子、3L…マイクロコンピュータ、3M…マイクロコンピュータ、4…ねじ、5…ねじ、5A…回転軸またはスロットルシャフト、6…スロットルボディ、6F…フレーム、6P1ないし6P3…壁、7…軸受ボス部、8…軸受ボス部、9…ニードルベアリング、10…ニードルベアリング、11…キャップ、12…スラストリテーナ、13…スロットルギア、13A…全開ストッパ、13B…全閉ストッパ、14…金属プレート、15…樹脂成形部または樹脂材製ギア部、15A…窓穴部、16…リターンスプリング、17…ナット、18…導電体、19…樹脂ホルダ、19A…突起部、19B…凹部、19C…小突起部、19D…距離、20…モータ、20A…モータハウジング、20B…ブラケット、20F…フランジ部、21…ねじ、22…モータギア、23…中間ギア、23A…大径ギア、23B…小径ギア、24…中間軸、25…ウェーブワッシャ、26…ギアカバー、26A…溝、27…クリップ、IA…電流、Ia…電流、IR…電流、Ir…交流電流
Claims (8)
- 被回転検出体を覆うケース部材と、
前記ケース部材に環状に配設されるとともに電流の印加によって磁界を発生する励磁導体部と、
前記被回転検出体に固定されるとともに前記励磁導体部と間隔を保って非接触状態に配置され、電磁作用によって前記被回転検出体の回転位置に応じた電流を発生する励起導体部と、
前記ケース部材に配設されるとともに前記励起導体部に流れる電流に応じた電流が発生する受信導体部と、を備え、
前記励起導体部は、樹脂製のホルダに配設され、
前記樹脂ホルダは、回転体の回転軸に保持される樹脂ギアに溶着により接合される回転検出装置。 - 請求項1に記載した回転検出装置であって、
前記励起導体部は、前記樹脂ホルダに一体成形される回転検出装置。 - 請求項1に記載した回転検出装置であって、
前記励起導体部は、前記樹脂ホルダに印刷されることにより形成される回転検出装置。 - 請求項1ないし3に記載したいずれかの回転検出装置であって、
前記樹脂ホルダと前記樹脂ギアの間に設けられる回転防止機構を備える回転検出装置。 - 請求項4に記載した回転検出装置であって、
前記回転防止機構は、前記樹脂ギアに設けられた窓穴部と前記樹脂ホルダに設けられた突起部がはめ合うように構成される回転検出装置。 - 請求項1ないし5に記載したいずれの回転検出装置であって、
前記樹脂ホルダには凸部が設けられており、前記凸部が前記スロットルギアに圧入される回転検出装置。 - 請求項1ないし6に記載したいずれかの回転検出装置であって、
前記樹脂ホルダに設けられた突起部の前記樹脂ギアと対向する前記励起導体と平行な端面と前記樹脂ギアの間に所定のクリアランスが設けられた回転検出装置。 - 請求項1ないし7に記載したいずれかの回転検出装置を用いたモータ駆動式スロットル弁制御装置であって、
前記回転軸に接続されるスロットル弁と、
前記ケース部材と接続されるとともに前記スロットル弁を収納するスロットルボディと、を備えるモータ駆動式スロットル弁制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017219611A JP2019090694A (ja) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 回転検出装置及びそれを備えたモータ駆動式スロットル弁制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017219611A JP2019090694A (ja) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 回転検出装置及びそれを備えたモータ駆動式スロットル弁制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019090694A true JP2019090694A (ja) | 2019-06-13 |
Family
ID=66836196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017219611A Pending JP2019090694A (ja) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 回転検出装置及びそれを備えたモータ駆動式スロットル弁制御装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2019090694A (ja) |
-
2017
- 2017-11-15 JP JP2017219611A patent/JP2019090694A/ja active Pending
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