JP2019124527A - 回転角度検出装置および絞り弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図るとともに、構造の複雑化や作業工程の煩雑化を伴うことなく、非接触式回転角検出装置の回転導体側と固定導体側との間の径方向での位置精度を向上させることが可能な回転角度検出装置および絞り弁制御装置を提供する。【解決手段】回転角度検出装置は、回転体１３と、回転体１３と同軸に設けられたロータ１９と、ロータ１９の一方の端に、ロータ１９と同軸に設けられた回転導体１Ｄと、回転導体１Ｄに対向して設けられた励磁導体３Ａと、回転導体１Ｄと励磁導体３Ａとの間のインダクタンスが回転導体１Ｄの回転方向での位置に応じて変化することを利用して、回転体１３の回転位置を検出するマイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍと、を備え、ロータ１９は、回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ１と他方側の径１９Ｄ２とが異なっている。【選択図】 図２

Description

本発明は、回転角度検出装置および絞り弁制御装置に関する。

特許文献１には、回転体の回転軸に取付けられた回転導体と、これに対面する樹脂カバー部材に取付けた固定導体と、両導体の間のインダクタンスが両者の回転方向の位置関係に応じて変化することを利用して、回転体の回転位置を検出する電子回路と、を備えた回転角度検出装置であって、樹脂カバーは、固定導体と信号処理回路が装着された回路基板、外部装置と電気的に接続するためのコネクタ、コネクタに形成されるコネクタ端子と回路基板とを接続する電気導体を有し、回路基板の少なくとも一部と電気導体とが同一の発泡性樹脂によって成形された一つの成形体として構成されているインダクタンス型非接触式回転角度検出装置が記載されている。

また、特許文献２には、回転体に回転軸線を間にして対向状に配置された一対の磁石の間に発生する磁界に基づいて回転体の回転角を検出する磁気検出装置と、磁気検出装置の各接続端子が電気的に接続されるプリント基板と、磁気検出装置を収容しかつプリント基板を取付けた状態で固定体に装着されるホルダとを備える回転角センサであって、ホルダには、磁気検出装置を所定の収容位置に位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とする回転角センサが記載されている。

特開２０１６−７０７１３号公報

特開２００５−１０６７７９号公報

近年、エンジンやその周囲に新たな機器が追加されてきているため、それらの機器を取り付けるためのスペースを確保することを目的として、既存の機器のダウンサイジングが求められている。

その流れを受けて、回転角度検出装置を構成する各構成部品、例えば基板とそれに対面する回転導体についても小型化することが求められている。

ここで、回転導体側は、回転軸に対して固定治具を用いて固定する、あるいははめ込み構造により固定する必要があるが、上述の特許文献１，２に記載のようなインダクタンス型の非接触式の回転角検出装置で回転角を高精度で検出するためには、回転導体側と演算処理を行う基板等に設けられた固定導体側との間の径方向での位置精度を高く保つ必要があり、小型化にはある程度の限界が存在することから、何かしらの改良が必要となる。

このうち、位置精度を向上させるために新たな構造を設けると、小型化に反することになる。また、構造が複雑化するとの問題があった。更に、構造が複雑化するため、作業工程が煩雑化するとともに、製造コストが高くなる、との問題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、小型化を図るとともに、構造の複雑化や作業工程の煩雑化を伴うことなく、非接触式回転角検出装置の回転導体側と固定導体側との間の径方向での位置精度を向上させることが可能な回転角度検出装置および絞り弁制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、非接触式の回転角度検出装置であって、回転体と、前記回転体と同軸に設けられたロータと、前記ロータの一方の端に、前記ロータと同軸に設けられた回転導体と、前記回転導体に対向して設けられた固定導体と、前記回転導体と前記固定導体との間のインダクタンスが前記回転導体の回転方向での位置に応じて変化することを利用して、前記回転体の回転位置を検出する電子回路と、を備え、前記ロータは、前記回転導体側の径と他方側の径とが異なることを特徴とする。

本発明によれば、小型化を図るとともに、構造の複雑化や作業工程の煩雑化を伴うことなく、非接触式回転角検出装置の回転導体側と固定導体側との間の径方向での位置精度を向上させることができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１である、インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部を拡大した断面図である。 実施例１の非接触型回転角度検出装置の回転軸、導電対の分解斜視図である。 実施例１の非接触型回転角度検出装置のロータ回り止め突起の斜視図である。 実施例１の非接触型回転角度検出装置を構成する回転導体の斜視図である。 実施例１の非接触型回転角度検出装置を構成する固定基板の斜視図である。 本発明の実施例１の非接触型回転角度検出装置を構成する回転導体の他の形態の斜視図である。 本発明の実施例２である、インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の回転軸、導電対の分解斜視図である。 実施例２の非接触型回転角度検出装置のロータの要部を拡大した断面図である。 実施例２の非接触型回転角度検出装置のロータの要部を拡大した断面図である。 本発明の実施例３である、インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部を拡大した断面図である。 本発明の実施例４である、ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置の断面図である。 実施例４の絞り弁制御装置のギア収納室の平面図である。 実施例４の絞り弁制御装置のギアカバーをはずした状態の斜視図である。 実施例４の絞り弁制御装置のギア収納室の平面図である。 実施例４の絞り弁制御装置のギアカバーの分解斜視図である。 実施例４の絞り弁制御装置の外観斜視図である。

以下に本発明の回転角度検出装置および絞り弁制御装置の実施例を、図面を用いて説明する。

＜実施例１＞
本発明の回転角度検出装置の実施例１について図１乃至図６を用いて説明する。

図１は本実施例１のインダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部を拡大した断面図である。図２は非接触型回転角度検出装置の回転軸、導電対の分解斜視図である。図３は非接触型回転角度検出装置のロータ回り止め突起の斜視図である。図４は非接触型回転角度検出装置を構成する回転導体の斜視図である。図５は非接触型回転角度検出装置を構成する固定基板の斜視図である。図６は本実施例１の非接触型回転角度検出装置を構成する回転導体の他の形態の斜視図である。

図１において、本実施例の非接触式回転角度検出装置は、回転体１３、ロータ１９、回転導体１Ｄ、固定基板４０等を備えている。

図１および図２に示すように、ロータ１９は、回転体１３および回転導体１Ｄと同軸に設けられており、その一端側に設けられた回転導体１Ｄと一体成形されている。ロータ１９は、樹脂製である。

図３に示すように、ロータ１９の回転導体１Ｄ側の外径１９Ｄ１と、ロータ１９の回転導体１Ｄ側とは軸方向における他方側の外径１９Ｄ２とは径違いとなっており、外径１９Ｄ１より外径１９Ｄ２のほうが大きくなっている。

外径１９Ｄ１は小径側の径であり、固定基板４０側に配置されており、外径１９Ｄ１側は回転導体１Ｄとロータ１９の位置精度、延いては回転導体１Ｄと固定基板４０に設けられた励磁導体３Ａ（図５参照）との位置精度を出すために小径化されている。

これに対し、外径１９Ｄ２は大径側の径であり、固定基板４０と反対側に配置されており、外径１９Ｄ２側は回転体１３を固定するナット１７を接合するスペースを確保する為に大径化されている。

図１に戻り、回転体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製ギア部１５とから構成されている。この回転体１３は、ナット１７により回転軸（以下スロットルシャフトと呼ぶ）５Ａに対して固定されている。

図３に示すように、ロータ１９には２つの突起部１９Ａが形成されており、また、回転体１３の樹脂製ギア部１５には窓穴部１５Ａが形成されており、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回転体１３とロータ１９とで同一外径となっており、はめあい部分が熱溶着により溶融接合されている。ロータ１９と回転体１３と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、ロータ１９の突起部１９Ａは回転体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。この溶着によって、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、溶着接合が破壊された場合でも、ロータ１９はスロットルシャフト５Ａと連動して動くことができる。また、回転体１３とロータ１９のはめあい長さが回転導体１Ｄと固定基板４０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ロータ１９が回転体１３から脱落することが抑制される。

また、回転体１３の樹脂製ギア部１５には凸部１５Ｂが３箇所形成されており、ロータ１９には凹部１９Ｂが３箇所形成されている。回転体１３とロータ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、ロータ１９の外周には小突起部１９Ｃが３箇所設けられており、回転体１３の内径と弱圧入の寸法関係になっている。このため、回転体１３とロータ１９を溶着する前の高さ方向の位置出しと溶着前のロータ１９の保持が可能となっている。

また、ロータ１９の突起部１９Ａの下端と回転体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、ロータ１９の圧入高さを調整することにより、固定基板４０と回転導体１Ｄと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４に示すように、回転導体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の内周側と外周側を接続するように設けられた弧状部分１Ｄ２，１Ｄ３とから構成されている。直線部分１Ｄ１は互いに６０度の間隔を置いて６箇所配置されている。回転導体１Ｄの外径は、ロータ１９の回転導体１Ｄ側の端の外径１９Ｄ１とは異なる径となっている。

図５に示すように、固定基板４０は、励磁導体３Ａ、信号検出導体３Ｂ、スルーホール３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ、マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍ等を備えている。この固定基板４０には、図５に示すように、ケース２Ａ（図１参照）にモールド成型された信号端子３Ｋ１，３Ｋ２，３Ｋ３，３Ｋ４が電気的に接続されている。

固定基板４０は、図１および図５に示すように、センサのケース２Ａに接着剤により回転導体１Ｄと対面する形で固定されており、これにより励磁導体３Ａは、回転導体１Ｄに対向して配置される。固定基板４０はセンサのケース２Ａに接着された後で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ている。

図５に示すように、絶縁基板である固定基板４０には、環状の励磁導体３Ａが４本印刷されている。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。固定基板４０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，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆによって繋がっている。

この実施例では、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角度検出装置が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構成されている。

マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍは、回転導体１Ｄと励磁導体３Ａとの間のインダクタンスが回転導体１Ｄの回転方向での位置に応じて変化することを利用して回転体１３の回転位置を検出する装置であり、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。

信号端子３Ｋ１，３Ｋ２，３Ｋ３，３Ｋ４のうち、１本が電源端子（例えば３Ｋ１）で、１本がグランド端子（例えば３Ｋ３）、残りの２本の信号端子３Ｋ２，３Ｋ４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，３Ｍは電源の信号端子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、回転導体１Ｄの回転位置を検出し、結果的にスロットルシャフト５Ａの回転角度を検出する。

以下、本実施例１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は基本的に図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は基本的に図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，３Ｍは信号端子３Ｋ１から励磁導体３Ａに直流電流Ｉａ（図５参照）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に対面する回転導体１Ｄの弧状部分１Ｄ３に電流Ｉａと逆向きの電流ＩＡ（図４参照）が励起される。この励起された電流ＩＡは、回転導体１Ｄ全体に矢印の方向に流れる。

回転導体１Ｄの直線部分１Ｄ１において放射方向に流れる電流ＩＲ（図４参照）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（図５参照）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は回転導体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，３Ｍがこの位相のずれを検出し、位相のずれから、回転導体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に入力される第１回転角度検出装置信号およびマイクロコンピュータ３Ｍに入力される第２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，３Ｍはその同じ信号電流を処理して、信号端子３Ｋ１，３Ｋ２，３Ｋ３，３Ｋ４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回転角度検出装置および第２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、本実施例の効果について説明する。

上述した本発明の実施例１の非接触式の回転角度検出装置は、回転体１３と、回転体１３と同軸に設けられたロータ１９と、ロータ１９の一方の端に、ロータ１９と同軸に設けられた回転導体１Ｄと、回転導体１Ｄに対向して設けられた励磁導体３Ａと、回転導体１Ｄと励磁導体３Ａとの間のインダクタンスが回転導体１Ｄの回転方向での位置に応じて変化することを利用して、回転体１３の回転位置を検出するマイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍと、を備え、ロータ１９は、回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ１と他方側の径１９Ｄ２とが異なっている。

このようにロータ１９の回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ１と他方側の径１９Ｄ２とを異なるだけであるため、構造の複雑化や作業工程の煩雑化を伴うことなく、非接触式の回転角検出装置において、回転導体側と固定導体側との間の径方向での位置精度を向上させることができる。このため、小型化を達成しつつ、所定のセンサ出力が得られることから、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が得られる。

また、ロータ１９は、回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ１より他方側の径１９Ｄ２のほうが大きいため、ロータ１９をスロットルシャフト５Ａに対してナット１７などを用いて固定するためのスペースを容易に確保することができ、作業性を確保することができる。

更に、ロータ１９の回転導体１Ｄ側とは反対側が、回転体１３に設けられた窓穴部１５Ａ，凸部１５Ｂに係止されていることで、ロータ１９が回転体１３から脱落することが抑制されるとともに、ロータ１９を回転体１３にはめ込む際の位置出しを容易に行うことができる。

また、ロータ１９の回転導体１Ｄ側の端の外径１９Ｄ１と回転導体１Ｄの外径とが異なることにより、ロータ１９と回転導体１Ｄとを一体形成する際にロータ１９と回転導体１Ｄの径方向端面における仕上げ処理が不要となり、工数削減による製造コストの低減が可能となる。

更に、ロータ１９は、樹脂製であることで、回転導体１Ｄと励磁導体３Ａとの間または回転導体１Ｄと信号検出導体３Ｂの間で放電が起こることを抑制して、マイクロコンピュータ３Ｌ，３Ｍが破壊されることを防ぐことができ、位置検出精度を高く保つことができる。

なお、ロータ１９の回転導体１Ｄ側の外径と回転導体１Ｄの外径とは異なる場合に限られず、図６に示すように、ロータ１９Ｚの外径と回転導体１ＤＺの外径とを等しくすることができる。これによっても、回転導体１Ｄとロータ１９との位置精度を向上させることが可能である。また、ロータ１９Ｚの外径と回転導体１ＤＺの外径とを等しくすることによって、位置精度を高く保った状態で一体成型を容易に行うことができる。

＜実施例２＞
本発明の実施例２の回転角度検出装置について図７乃至図９を用いて説明する。実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。

図７は本実施例２のインダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の回転軸、導電対の分解斜視図である。図８は非接触型回転角度検出装置のロータの要部を拡大した断面図である。図９は非接触型回転角度検出装置のロータの要部を拡大した断面図である。

図７乃至図９に示すように、ロータ１９Ｙは、回転体１３Ｙおよび回転導体１Ｄと同軸に設けられており、その一端側に設けられた回転導体１Ｄと一体成形されている。ロータ１９Ｙも樹脂製である。

図７および図８に示すように、ロータ１９Ｙの回転導体１Ｄ側の外径１９Ｄ３と、回転導体１Ｄ側とは軸方向における他方側の外径１９Ｄ４とは径違いとなっており、外径１９Ｄ３より外径１９Ｄ４のほうが小さくなっている。

外径１９Ｄ３は大径側の径であり、固定基板４０側に配置されている。

これに対し、外径１９Ｄ４は小径側の径であり、固定基板４０と反対側に配置されており、外径１９Ｄ４側はスロットルシャフト５Ａに直接はめ込むことを目的として小径化されている。

図８および図９に示すようにロータ１９Ｙの外径１９Ｄ４側には２つの平面部１９Ｄ４Ａが形成されており、また図７に示すように回転体１３の内径側には平面部１３ＹＡが形成されており、平面部１３ＹＡに平面部１９Ｄ４Ａがはめ合わされる。

また、図９に示すように、ロータ１９Ｙのロータ１９Ｙの外径１９Ｄ４側の内径側には、スロットルシャフト５Ａにロータ１９Ｙがはめあわされるようにするための凸部１９Ｅ１，１９Ｅ２，１９Ｅ３，１９Ｅ４が形成されている。このような凸部１９Ｅ１，１９Ｅ２，１９Ｅ３，１９Ｅ４により、ナット１７によってスロットルシャフト５Ａに対してロータ１９Ｙが固定された際に一緒に回転されるよう強固に固定することができる。

その他の構成・動作は前述した実施例１の回転角度検出装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例２のように回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ３より他方側の径１９Ｄ４のほうが小さいロータ１９Ｙを備えた回転角度検出装置においても、前述した実施例１のように回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ１より他方側の径１９Ｄ２のほうが大きいロータ１９を備えた回転角度検出装置とほぼ同様な効果が得られる。

また、ロータ１９Ｙは、回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ３より他方側の径１９Ｄ４のほうが小さいため、スロットルシャフト５Ａに直接はめ込むことができ、より小型化が可能である。

なお、本実施例においても、ロータ１９Ｙの外径１９Ｄ３と回転導体１Ｄとの外径とを等しくすることができる。

＜実施例３＞
本発明の実施例３の回転角度検出装置について図１０を用いて説明する。

図１０は本実施例３である、インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置の要部を拡大した断面図である。

図１０に示すように、本実施例の回転角度検出装置は、実施例１と別の方法でロータ１９Ｘを固定したものである。

図１０において、ロータ１９Ｘの中心部に対し、インサータ４１が追加で組み付けられている。スロットルシャフト５Ａの先端部をロータ１９Ｘ内のインサータ４１に圧入することでロータ１９Ｘをスロットルシャフト５Ａに組み付けることができる。

その他の構成・動作は前述した実施例１の回転角度検出装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例３の回転角度検出装置においても、前述した実施例１の回転角度検出装置とほぼ同様な効果が得られる。

なお、本実施例のロータ１９Ｘは、例えば実施例１のようにロータ１９Ｘの外径と回転導体の外径とが異なる場合であっても、実施例１のその他の例で説明したようにロータ１９Ｘの外径と回転導体の外径とが等しい場合であってもよいことは言うまでもない。

＜実施例４＞
本発明の実施例４の絞り弁制御装置について図１１乃至図１６を用いて説明する。

図１１は本実施例４である、ディーゼルエンジン車に用いるモータ駆動式の絞り弁制御装置の断面図である。図１２は絞り弁制御装置のギア収納室の平面図である。図１３は絞り弁制御装置のギアカバーをはずした状態の斜視図である。図１４は絞り弁制御装置のギア収納室の平面図である。図１５は絞り弁制御装置のギアカバーの分解斜視図である。図１６は絞り弁制御装置の外観斜視図である。

本実施例の絞り弁制御装置は、上述の実施例１乃至実施例３に記載されたような非接触式の回転角度検出装置を備えたディーゼルエンジン用のモータ駆動式絞り弁（スロットル弁）制御装置である。以下の図１１乃至図１６では、実施例１の回転角度検出装置を備えた場合について説明する。

図１１に示すように、アルミダイキャスト製の絞り弁組体（以下スロットルボディと呼ぶ）６に、吸気通路（以下ボアと呼ぶ）１とモータ２０収納用のモータハウジング２０Ａとが一緒に成型されている。

スロットルボディ６にはボア１の一つの直径線に沿って金属製のスロットルシャフト５Ａが配置されている。スロットルシャフト５Ａの両端はニードルベアリング９，１０で回転支持されている。ニードルベアリング９，１０はスロットルボディ６に設けた軸受ボス部７，８に圧入固定されている。また、スロットルシャフト５Ａ上に設けたスリット部にＣ型ワッシャ（以下スラストリテーナと呼ぶ）１２を挿入後、ニードルベアリング９を圧入することで、スロットルシャフト５Ａの軸方向の可動量を規制している。

かくして、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。スロットルシャフト５Ａには金属材製の円板で構成される絞り弁（以下スロットル弁と呼ぶ）２がスロットルシャフト５Ａに設けたスリットに差し込まれ、ねじ４，５でスロットルシャフト５Ａに固定されている。

このため、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。

図１１に示すように、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いる。そして、図１２および図１３に示すように、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、スロットルボディ６の側壁６Ａにモータ２０のブラケット２０Ｂのフランジ部をねじ２１でねじ止めすることで固定されている。

また、図１１および図１２に示すように、モータ２０の端部にはウェーブワッシャ２５が配設され、モータ２０を保持している。

図１２に示すように、軸受ボス部７，８の開口はニードルベアリング９，１０で封止されており、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、図１１および図１２に示すように、軸受ボス部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が露出す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。

図１１乃至図１４に示すように、モータ２０の回転軸端部には歯数の最も少ない金属製のギア２２が固定されている。このギア２２が設けられた側のスロットルボディ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、図１３、図１５および図１６で示すように、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乃至図６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。

図１２に示すように、スロットルシャフト５Ａのギアカバー２６側の端部には回転体１３が挿通、固定されている。

回転体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製ギア部１５とから構成されている。

金属プレート１４の中心部にはカップ状の凹部が形成されており、この凹部の開放側端部にギア成型用のフランジ部が形成されている。このフランジ部に樹脂成形によって樹脂製ギア部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。かくして、金属プレート１４及び、そこに成形された樹脂製ギア部１５はスロットルシャフト５Ａと一体に回転する。

図１１および図１２に示すように、回転体１３の背面とスロットルボディ６の側面との間に弦巻ばねで形成されたリターンスプリング１６が挟持されている。

リターンスプリング１６の片側は軸受ボス部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ており、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。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ており、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。

本実施例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。

図１２および図１３に示すように、モータ２０の回転軸に取付けられたギア２２とスロットルシャフト５Ａに固定された樹脂製ギア部１５との間には、スロットルボディ６の側面に圧入固定された金属材製のギアシャフト２４に回転可能に支持された中間ギア２３が噛み合っている。この中間ギア２３はギア２２と噛み合う大径ギア２３Ａ（図１１および図１４参照）と回転体１３と噛み合う小径ギア２３Ｂ（図１１参照）とから構成されている。大径ギア２３Ａおよび小径ギア２３Ｂは樹脂成形により一体に成型される。

これらギア２２，大径ギア２３Ａ，小径ギア２３Ｂ，樹脂製ギア部１５は２段の減速歯車機構（伝達機構）を構成している。かくして、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。

図１３、図１５および図１６に示すように、上述した伝達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。ギアカバー２６の開口端側周縁にはシール部材３０（図１１参照）を挿入する溝が形成されており、シール部材３０がこの溝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これを覆うギアカバー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。

本実施例におけるスロットルセンサは、上述の実施例１乃至実施例３の何れかに記載の回転角度検出装置であるが、以下、実施例１の回転角度検出装置を適用した場合について説明する。

スロットルシャフト５Ａのギアカバー側の端部にロータ１９が一体成形で固定されており、回転体１３と同軸に設けられている。

ロータ１９の先端の平面部にはプレス加工により形成された回転導体１Ｄが一体成形により取り付けられる。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、回転導体１Ｄも一体に回転する。

ロータ１９の回転導体１Ｄ側の端部と、回転体１３側の端部の径が異なっており、上述の実施例１のように、回転導体１Ｄ側の径１９Ｄ１より、回転体１３側の径１９Ｄ２のほうが大きくなっている（図１など参照）。

ギアカバー２６の内側には、スロットルセンサを構成する部材のうち、励磁導体３Ａや信号検出導体３Ｂを有する固定基板４０が回転導体１Ｄに対面する位置に固定されている。

ここで、回転導体１Ｄ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、回転導体１Ｄと励磁導体３Ａとの間または回転導体１Ｄと信号検出導体３Ｂ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３Ｌ，３Ｍ（図５参照）が破壊される虞がある。

そこで本実施例はこのような問題を解決する為に、回転導体１Ｄとスロットルシャフト５Ａの間に樹脂製のロータ１９を配設することにより回転導体１Ｄとスロットルシャフト５Ａを絶縁して、上記問題を克服している。

また、ロータ１９をスロットルシャフト５Ａおよび回転導体１Ｄ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、ロータ１９をスロットルシャフト５Ａとスロットルボディ６へ組付けた後に一体成形で形成することにより回転導体１Ｄの高さを調整できる。これにより回転導体１Ｄ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１４に示すように、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ている。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。壁６Ｐ１，壁６Ｐ２，壁６Ｐ３はギアカバー２６の位置決め用の壁で、この３箇所の壁にギアカバー２６の位置決め突起が係死することで励磁導体３Ａおよび信号検出導体３Ｂが回転導体１Ｄ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は回転体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、スロットルボディの側壁に一体に形成された突起で構成されている。

この突起に回転体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ようになっている。

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、回転体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の端部に固定した回転導体１Ｄの回転方向の位置の最大値が決定される。これらストッパの位置における信号検出導体３Ｂの出力が全閉、全開値を示す。

図１４に示すブラケット２０Ｂ、フランジ部２０Ｆはブラケット２０Ｂのフランジである。

このような構造の本発明の実施例４の絞り弁制御装置は、前述した実施例１乃至３の何れかの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ていることから、小型化を達成しつつ、所定のセンサ出力が得られる信頼性の高いモータ駆動式の絞り弁制御装置となる。

なお、本実施例４ではディーゼルエンジン専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式回転角検出装置を搭載した場合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本発明は適用することができる。また、ホールＩＣ式やＭＲ式の非接触式回転角度検出装置にも本発明は適用可能である。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１Ｄ，１ＤＺ…回転導体
１Ｄ１…直線部分
１Ｄ２…弧状部分
１Ｄ３…弧状部分
２…スロットル弁
３Ａ…励磁導体
３Ｂ…信号検出導体
３Ｌ，３Ｍ…マイクロコンピュータ（電子回路）
５Ａ…スロットルシャフト（回転軸）
６…スロットルボディ（弁組体）
１３，１３Ｙ…回転体
１４…金属プレート
１５…樹脂製ギア部
１５Ａ…窓穴部（係合部）
１５Ｂ…凸部（係合部）
１７…ナット
１９，１９Ｘ，１９Ｙ，１９Ｚ…ロータ
１９Ａ…突起部
１９Ｂ…凹部
１９Ｃ…小突起部
１９Ｄ１，１９Ｄ２，１９Ｄ３，１９Ｄ４…外径
４０…固定基板

Claims (15)

1. 非接触式の回転角度検出装置であって、
   回転体と、
   前記回転体と同軸に設けられたロータと、
   前記ロータの一方の端に、前記ロータと同軸に設けられた回転導体と、
   前記回転導体に対向して設けられた固定導体と、
   前記回転導体と前記固定導体との間のインダクタンスが前記回転導体の回転方向での位置に応じて変化することを利用して、前記回転体の回転位置を検出する電子回路と、を備え、
   前記ロータは、前記回転導体側の径と他方側の径とが異なる
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記ロータは、前記回転導体側の径より前記他方側の径のほうが大きい
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
3. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記ロータは、前記回転導体側の径より前記他方側の径のほうが小さい
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
4. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記ロータの前記他方側が、前記回転体に設けられた係合部に係止されている
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
5. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記ロータの前記回転導体側の端の外径と前記回転導体の外径とが異なる
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
6. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記ロータの前記回転導体側の端の外径と前記回転導体の外径とが等しい
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
7. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記ロータは、樹脂製である
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
8. 絞り弁制御装置であって、
   絞り弁と、
   前記絞り弁の回転軸と、
   前記回転軸が挿通され、モータの駆動力を伝達する伝達機構により回転することで前記回転軸を回転させる回転体と、
   前記回転体と同軸に設けられたロータと、
   前記ロータの一方の端に、前記ロータと同軸に設けられた回転導体と、
   前記回転導体に対向して設けられた固定導体と、
   前記回転導体と前記固定導体との間のインダクタンスが前記回転導体の回転方向での位置に応じて変化することを利用して、前記回転体の回転位置を検出する電子回路と、を備え、
   前記ロータは、前記回転導体側と、他方側の径が異なる
   ことを特徴とする絞り弁制御装置。
9. 請求項８に記載の絞り弁制御装置において、
   前記ロータは、前記回転導体側の径より前記他方側の径のほうが大きい
   ことを特徴とする絞り弁制御装置。
10. 請求項８に記載の絞り弁制御装置において、
    前記ロータは、前記回転導体側の径より前記他方側の径のほうが小さい
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。
11. 請求項９に記載の絞り弁制御装置において、
    前記ロータは、前記回転体に係止されている
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。
12. 請求項８に記載の絞り弁制御装置において、
    前記ロータは、前記回転軸に係止されている
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。
13. 請求項８に記載の絞り弁制御装置において、
    前記ロータの前記回転導体側の端の外径と前記回転導体の外径とが異なる
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。
14. 請求項８に記載の絞り弁制御装置において、
    前記ロータの前記回転導体側の端の外径と前記回転導体の外径とが等しい
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。
15. 請求項８に記載の絞り弁制御装置において、
    前記ロータは、樹脂製である
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。

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