JP3433054B2 - 回動角検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば正，逆方向
に回転する軸等の回動角を検出するのに好適に用いられ
る回動角検出装置に関し、特に自動車用エンジンのスロ
ットルバルブ開度を検出するようにした回動角検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子制御式燃料噴射装置を備え
た自動車用エンジン等では、エンジンの吸気通路の途中
に設けられたスロットルバルブの開度を検出し、これを
コントロールユニットに入力することにより、燃料噴射
量制御等の高精度化を図っている。

【０００３】そして、この種の従来技術では、スロット
ルバルブの開度を検出するのに、抵抗体とブラシとから
なるポテンションメータを用い、このブラシ側を前記ス
ロットルバルブの回動軸（弁軸）に連結し、スロットル
バルブの回動に応じてブラシが抵抗体上を摺動変位する
ことにより、この抵抗体の抵抗値変化をスロットルバル
ブの開度として検出する構成としている。

【０００４】また、他の従来技術として、例えば特開平
２−２９８８１４号公報等には、磁気抵抗素子を用いる
非接触型の回動角検出装置が開示されている。そして、
この種の回動角検出装置の場合には、固定された磁気抵
抗素子の周囲にマグネットにより磁界を発生させ、この
マグネットをシャフトと連動して回動させることにより
磁気抵抗素子を中心に磁界を変化させ、このときの回動
角の変化を磁気抵抗素子の抵抗値変化として検出し、ス
ロットルバルブの開度等を検出できるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による回動角検出装置では、ポテンションメータ
を用いた場合、抵抗体上をブラシが摺動するからブラシ
の浮き等により瞬間的に出力信号が遮断される。また、
長期に亘る使用においてはブラシ等の摩耗により耐久性
や信頼性が低下するという問題もあり、近年における自
動車の耐用年数の増加およびスロットルバルブ制御の電
子化に伴うフィードバック制御の増加に十分には対応で
きないという問題がある。

【０００６】一方、磁気抵抗素子を用いた場合には、マ
グネット側に設けた磁性体腕部と磁気抵抗素子との離間
寸法が、シャフト（マグネット）の回動によって大きく
変化し、磁気抵抗素子からの出力信号がシャフトの回動
角に対して三角関数の特性となるために、スロットルバ
ルブの開度（回動角）等を検出する場合に、リニアな特
性を得るのが難しいという問題がある。

【０００７】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は回動軸等の回動角に対してリニ
アな特性の信号を出力でき、検出特性を安定させること
ができると共に、耐久性や信頼性を大幅に向上できるよ
うにした回動角検出装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明が採用する回動角検出装
置の構成は、両端側が異なる磁極となったマグネット
と、該マグネットの一方の磁極と対向するように該マグ
ネットの周囲に互いに離間して配設され、周方向にそれ
ぞれ一定の角度をもって延びると共に、周方向の一側か
ら他側に亘り異なる高さ寸法をもって形成された第１，
第２の磁極片と、前記マグネットの他方の磁極と対向す
る位置で周方向に延びるように配設された第３の磁極片
と、前記第１，第２の磁極片と前記マグネットのいずれ
か一方を回動し、第１，第２の磁極片と前記マグネット
とを相対回転させる回動手段と、前記第１，第２の磁極
片と前記マグネットとの対向面積に対応した第１，第２
の信号をそれぞれ出力する第１，第２の信号出力手段と
からなる。

【０００９】このように構成することにより、第１の磁
極片と第３の磁極片とによって第１の閉磁路を形成で
き、第２の磁極片と第３の磁極片とによって第２の閉磁
路を形成できる。また、第１，第２の磁極片とマグネッ
トとの対向面積を回動角に対応して変化させることがで
き、第１，第２の磁極片とマグネットとの対向面積に対
応した数の磁束を第１，第２の閉磁路にそれぞれ導くこ
とができる。そして、第１，第２の信号出力手段は、第
１，第２の閉磁路を通る磁束を検出することによって回
動角に対応した信号を出力することができる。

【００１０】また、第１，第２の磁極片を周方向の一側
から他側に亘り異なる高さ寸法をもって形成したから、
第１，第２の磁極片とマグネットとが対向する高さ寸法
を第１，第２の磁極片の周方向の一側と他側とでは相違
させることができる。これにより、第１，第２の磁極片
の周方向の一側から導かれる磁束の数と第１，第２の磁
極片の周方向の他側から導かれる磁束の数とを相違させ
ることができる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明では、第１の
磁極片は周方向の一側から他側に向けて高さ寸法が漸次
増加し、第２の磁極片は周方向の一側から他側に向けて
高さ寸法が漸次増加する構成としている。

【００１２】これにより、マグネットが第１，第２の磁
極片に対向するときの対向面積を第１，第２の磁極片の
周方向の一側から他側に向けて漸次増加させることがで
きる。このため、第１，第２の磁極片の周方向の一側か
ら導かれる磁束の数を、第１，第２の磁極片の周方向の
他側から導かれる磁束の数に比してより増加させること
ができる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明では、回動手
段は前記マグネットを回動させる回動軸であり、前記第
１，第２，第３の磁極片は、前記マグネットを取囲むよ
うに円弧状に形成すると共に、前記回動軸を中心とする
同心円上にそれぞれ配設する構成としている。

【００１４】これにより、回動軸と共にマグネットを回
動させたときに、該マグネットと第１，第２の磁極片と
の対向面積を回動角に応じて変化させることができ、こ
のときの対向面積に対応した第１，第２の信号をそれぞ
れ取り出すことができる。

【００１５】また、請求項４に記載の発明では、第１，
第２の磁極片は互いに対称形状となるように形成してい
る。

【００１６】この結果、第１の磁極片と第２の磁極片と
の間を中心にして、第１の磁極片とマグネットとの対向
面積と、第２の磁極片とマグネットとの対向面積とをほ
ぼ等しくすることができる。これにより、第１の磁極片
と第２の磁極片との間を中心にして、ほぼ等しい数の磁
束を第１，第２の信号出力手段に導くことができる。

【００１７】また、請求項５に記載の発明では、第１，
第２の磁極片のうち少なくともいずれか一方の磁極片に
はマグネットとの対向面積を調整するための調整片を設
けている。

【００１８】このように構成することにより、第１，第
２の磁極片のうち少なくともいずれか一方の磁極片とマ
グネットの対向面積を増加させることができる。即ち、
第１の磁極片に調整片を設けたときには、第１の磁極片
から第１の信号出力手段に導く磁束の数を増加させるこ
とができる。また、第２の磁極片に調整片を設けたとき
には、第２の磁極片から第２の信号出力手段に導く磁束
の数を増加させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
回動角検出装置をスロットルバルブの開度検出に適用し
た場合を例に挙げて説明する。

【００２０】まず、本発明の第１の実施例を図１ないし
図１０に基づいて説明する。

【００２１】図において、１は樹脂材料からなるケーシ
ングを示し、該ケーシング１は上下方向に延びる２重の
筒部１Ａと、該筒部１Ａから径方向外側に延び筒部１Ａ
と共に略鍵形状をなして上側に開口する矩形開口部１Ｂ
と、前記筒部１Ａの下側に設けられた段部１Ｃとから構
成されている。

【００２２】そして、ケーシング１の段部１Ｃは図１に
示すようにスロットルボディ２の凹部２Ａ内に挿着さ
れ、スロットルボディ２にはスロットルバルブ（図示せ
ず）に連動して回動する回動手段（回動軸）としてのシ
ャフト３が回転可能に設けられている。また、シャフト
３の先端側には切欠部３Ａが形成されている。

【００２３】４はケーシング１の段部１Ｃ内に配設され
た回動盤を示し、該回動盤４の下部側にはシャフト３の
切欠部３Ａが係合する係合穴４Ａが設けられている。そ
して、回動盤４の係合穴４Ａにはシャフト３の切欠部３
Ａが挿入され、回動盤４はシャフト３によって回動する
ものである。

【００２４】また、回動盤４の上部側には後述のマグネ
ット７が固着されると共に、回動盤４は段部１Ｃを下側
から施蓋する底蓋５によって段部１Ｃ内に保持されてい
る。そして、回動盤４と底蓋５との間にはばね６が配設
され、回動盤４は該ばね６によってケーシング１側に常
時押圧されている。

【００２５】７は回動盤４の上部側に固着されたマグネ
ットを示し、該マグネット７は、図３に示すように鼓形
状をなし、その両端側が円弧面部７Ａ，７Ｂとなり、幅
方向両端面側が平行面部７Ｃ，７Ｄとなっている。

【００２６】そして、マグネット７の円弧面部７Ａ，７
Ｂはシャフト３を中心にして例えば９０°程度の角度範
囲に亘りシャフト３を中心にして一定の曲率をもって周
方向に延びている。また、円弧面部７Ａ，７Ｂの軸方向
の高さ寸法は一定となっており、円弧面部７Ａ，７Ｂ側
にはそれぞれ異なる磁極として例えばＮ極，Ｓ極が形成
されている。

【００２７】８はケーシング１の筒部１Ａ内に配設され
た第１のヨークを示し、該ヨーク８は、磁性材料によっ
て形成され、後述する第２，第３のヨーク１１，１４と
共にマグネット７を図４に示す如く円筒状に取囲むもの
である。そして、ヨーク８は後述の第１の磁極片９と第
１の磁路形成部１０とから構成されている。

【００２８】９はマグネット７のＮ極側となる円弧面部
７Ａと一定の間隔を保って対向するように円弧状に形成
された第１の磁極片で、該磁極片９は図３に示す如く後
述の磁極片１２，１５と共に、シャフト３を中心とする
同心円上に配設され、シャフト３を中心にして例えば９
０°程度の角度範囲に亘り周方向に延びている。そし
て、磁極片９はマグネット７が発生する磁束を、後述す
る第１の磁路形成部１０を介して第１のホール素子１９
へと導くものである。

【００２９】また、磁極片９の下側には周方向に亘って
傾斜した傾斜部９Ａが設けられている。このため、磁極
片９の軸方向の高さ寸法は、図５に示すように第３のヨ
ーク１４と隣合う周方向の一側の端部９Ｂから第２のヨ
ーク１１と隣合う他側の端部９Ｃに向って漸次増加し、
磁極片９の内周面は略台形状をなしている。そして、端
部９Ｃの軸方向の高さ寸法ｈ2 は端部９Ｂの軸方向の高
さ寸法ｈ1 よりも長くなっている。

【００３０】また、磁極片９はマグネット７に対して傾
斜部９Ａ側で部分的に対向している。このため、端部９
Ｂ側では磁極片９はマグネット７に対してより短い高さ
寸法に亘って対向し、端部９Ｃ側では磁極片９はマグネ
ット７に対してより長い高さ寸法に亘って対向するもの
である。

【００３１】１０は図１に示すように基端側が磁極片９
の上部側に接続され、先端側がマグネット７の上方に延
びる第１の磁路形成部で、該磁路形成部１０の先端部１
０Ａは第１のホール素子１９の上側を覆うと共に、ホー
ル素子１９の下側に位置する第３の磁路形成部１６の先
端部１６Ａと対向している。

【００３２】１１は第１のヨーク８から離間してケーシ
ング１の筒部１Ａ内に配設された第２のヨークを示し、
該ヨーク１１は磁性材料によって形成され、後述する第
２の磁極片１２と第２の磁路形成部１３とから構成され
ている。

【００３３】１２はマグネット７のＮ極側となる円弧面
部７Ａと一定の間隔を保って対向する第２の磁極片で、
該磁極片１２は第１の磁極片９とほぼ同一の半径をもっ
た円弧状に形成されている。そして、磁極片１２は、図
３に示す如くシャフト３を中心にして例えば９０°程度
の角度範囲に亘り周方向に延びている。これにより、磁
極片１２はマグネット７が発生する磁束を、後述の第２
の磁路形成部１３を介して第２のホール素子２０へと導
くものである。

【００３４】また、磁極片１２の下側には周方向に亘っ
て傾斜した傾斜部１２Ａが設けられている。このため、
磁極片１２の軸方向の高さ寸法は、図６に示すように第
３のヨーク１４と隣合う周方向の一側の端部１２Ｂから
第１のヨーク８と隣合う他側の端部１２Ｃに向って漸次
増加し、磁極片１２の内周面は略台形状をなしている。

【００３５】そして、端部１２Ｂの軸方向の高さ寸法ｈ
3 は第１の磁極片９の端部９Ｂの高さ寸法ｈ1 とほぼ等
しくなっており、端部１２Ｃの軸方向の高さ寸法ｈ4 は
端部１２Ｂの高さ寸法ｈ3 よりも長くなると共に、第１
の磁極片９の端部９Ｃの高さ寸法ｈ2 とほぼ等しくなっ
ている。これにより、第１の磁極片９と第２の磁極片１
２とは第１，第２の磁極片９，１２の間を中心としてほ
ぼ対称形状をなしている。

【００３６】また、磁極片１２はマグネット７に対して
傾斜部１２Ａ側で部分的に対向している。このため、端
部１２Ｂ側では磁極片１２はマグネット７に対してより
短い高さ寸法に亘って対向し、端部１２Ｃ側では磁極片
１２はマグネット７に対してより長い高さ寸法に亘って
対向するものである。

【００３７】１３は図１に示すように基端側が磁極片１
２の上部側に接続され、先端側がマグネット７の上方に
延びる第２の磁路形成部を示し、該磁路形成部１３の先
端部１３Ａは第２のホール素子２０の上側を覆うと共
に、ホール素子２０の下側に位置する第３の磁路形成部
１６の先端部１６Ａと対向している。

【００３８】１４は前記第１，第２のヨーク８，１１か
ら離間して設けられた第３のヨークを示し、該ヨーク１
４は磁性材料によって形成され、ケーシング１の筒部１
Ａ内に配設されている。そして、ヨーク１４は後述の第
３の磁極片１５と第３の磁路形成部１６とから構成され
ている。

【００３９】１５はマグネット７のＳ極側となる円弧面
部７Ｂと一定の間隔を保って常時対向する第３の磁極片
で、該磁極片１５は第１，第２の磁極片９，１２とほぼ
同一の半径をもった円弧状に形成されている。そして、
磁極片１５は磁極片９，１２と同一の円周上に配設さ
れ、例えば１８０°程度の角度範囲に亘り周方向に延び
ている。これにより、磁極片１５はマグネット７が発生
する磁束を、後述の第３の磁路形成部１６を介して第
１，第２のホール素子１９，２０へと導くものである。
また、磁極片１５は、図４に示すように周方向に亘って
ほぼ等しい高さ寸法ｈ5 となっており、磁極片１５はマ
グネット７の円弧面部７Ｂと常時対向するものである。

【００４０】１６は基端側が磁極片１５の上部側に接続
され、先端側がマグネット７の上方に延びる第３の磁路
形成部で、該磁路形成部１６の先端側には磁路形成部１
０，１３の先端部１０Ａ，１３Ａに対向配設される２つ
の先端部１６Ａ，１６Ａが形成されている。そして、先
端部１０Ａ，１６Ａ間にはホール素子１９が介挿され、
先端部１３Ａ，１６Ａ間にはホール素子２０が介挿され
ている。

【００４１】１７はケーシング１の矩形開口部１Ｂ内か
ら筒部１Ａの上側に延びる回路基板で、該回路基板１７
には第１，第２のホール素子１９，２０、演算回路２１
等が実装されている。そして、回路基板１７は、図２に
示すようにねじ１８によって矩形開口部１Ｂに取付けら
れ、ホール素子１９を磁路形成部１０の先端部１０Ａと
磁路形成部１６の先端部１６Ａとの間に位置決めすると
共に、ホール素子２０を磁路形成部１３の先端部１３Ａ
と磁路形成部１６の先端部１６Ａとの間に位置決めして
いる。

【００４２】１９は回路基板１７上に設けられた第１の
信号出力手段としての第１のホール素子を示し、該ホー
ル素子１９は磁路形成部１０の先端部１０Ａと磁路形成
部１６の先端部１６Ａとの間に位置し、両者の間の磁束
密度に比例した第１の信号を出力電圧Ｅ1 として出力す
るものである。

【００４３】２０は回路基板１７上に設けられた第２の
信号出力手段としての第２のホール素子を示し、該ホー
ル素子２０は磁路形成部１３の先端部１３Ａと磁路形成
部１６の先端部１６Ａとの間に位置し、両者の間の磁束
密度に比例した第２の信号を出力電圧Ｅ2 として出力す
るものである。

【００４４】２１は図１に示すように回路基板に設けら
れた演算回路を示し、該演算回路２１には第１，第２の
ホール素子１９，２０からの出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 が入力
され、下記数１の式に示す演算を行い、演算信号Ｓを出
力するものである。

【００４５】

【数１】

【００４６】ここで、演算回路２１は温度変化や起磁力
による影響によって出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 が変化するのを
補うものである。即ち、出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 は、ホール
素子１９，２０の素子感度が周囲の温度等により変化し
たときやマグネット７の起磁力によって変化する。しか
し、演算回路２１は、数１の演算を行なうことによっ
て、周囲温度や起磁力に影響されることなく回動角に対
応した演算信号Ｓを出力するものである。

【００４７】２２，２２，…は回路基板１７に接続され
たリード線を示し、該各リード線２２の基端側は回路基
板１７に取付けられ、先端側にはコネクタ（図示せず）
が設けられている。そして、各リード線２２は、コネク
タによって外部と電気的に接続され、第１，第２のホー
ル素子１９，２０、演算回路２１等を外部の電源（図示
せず）等に接続すると共に、演算回路２１による演算信
号Ｓを外部へと出力するものである。

【００４８】２３はケーシング１の上部を施蓋する略平
板状のカバーで、該カバー２３は樹脂材料等により形成
され、筒部１Ａと矩形開口部１Ｂとによって開口したケ
ーシング１の上部側に対応して略鍵形状をなしている。

【００４９】本実施例による回動角検出装置は上述の如
き構成を有するもので、次にその作動について図７ない
し図１０を参照して説明する。

【００５０】ここで、シャフト３の回動角θは、円弧面
部７Ａの中央部位が第１，第２の磁極片９，１２間の中
間位置に対向した状態を零（θ＝０°）位置とし、第１
の磁極片９側にマグネット７の円弧面部７Ａが回動した
ときを正方向、第２の磁極片１２側にマグネット７の円
弧面部７Ａが回動したときを逆方向（負方向）とする。
また、シャフト３が回動する範囲は例えば±４５°の間
であり、回動角θが−４５°のときはスロットルバルブ
の閉弁時に対応し、回動角θが４５°のときはスロット
ルバルブの最大開弁時（フルスロットル時）に対応して
いる。

【００５１】まず、図３に示すようにシャフト３の回動
に伴いマグネット７の円弧面部７Ａも第１，第２の磁極
片９，１２が周方向に離間した位置から±４５°の範囲
で回動角θをもって周方向に回動する。このとき、マグ
ネット７の円弧面部７Ａは角度θ1 の範囲に亘り第１の
磁極片９と対向すると共に、角度θ2 の範囲に亘り第２
の磁極片１２と対向する。一方、マグネット７の円弧面
部７Ｂは全体に亘り第３の磁極片１５と対向し続ける。

【００５２】また、第１のヨーク８と第３のヨーク１４
とによって第１の閉磁路を形成でき、第２のヨーク１１
と第３のヨーク１４とによって第２の閉磁路を形成でき
る。このため、マグネット７が発生した磁束は第１，第
３の磁極片９，１５から第１，第３の磁路形成部１０，
１６を通じて第１のホール素子１９へと導かれる。一
方、第２，第３の磁極片１２，１５からは第２，第３の
磁路形成部１３，１６を通じて第２のホール素子２０へ
と導かれる。

【００５３】このとき、第１，第２の磁極片９，１２と
マグネット７の円弧面部７Ａとが対向する角度θ1 ，θ
2 の範囲を回動角θに対応して変化させ、第１，第２の
磁極片９，１２と円弧面部７Ａとの対向面積を回動角θ
に対応して変化させることができる。このため、第１，
第２の磁極片９，１２とマグネット７の円弧面部７Ａと
の対向面積に対応した数の磁束を第１，第２の閉磁路に
それぞれ導くことができる。

【００５４】このとき、ホール素子１９の出力電圧Ｅ1
は回動角θの増加に伴って出力電圧Ｅ1 も増加する。即
ち、回動角θが−４５°のときに磁極片９とマグネット
７の円弧面部７Ａとは対向しなくなるから、出力電圧Ｅ
1 はほぼ０Ｖ（ボルト）となる。そして、回動角θの増
加と共に磁極片９とマグネット７の円弧面部７Ａとの対
向面積が増加するから、出力電圧Ｅ1 もこの対向面積に
比例して増加し、回動角θが４５°になったときに最大
の電圧値となる。

【００５５】一方、ホール素子２０の出力電圧Ｅ2 は回
動角θの増加に対して減少する特性となる。即ち、回動
角θが−４５°のときに磁極片１２はマグネット７の円
弧面部７Ａの全ての外周面と対向するから、出力電圧Ｅ
2 は最大の電圧値となり、回動角θの増加により磁極片
１２とマグネット７の円弧面部７Ａとの対向面積が減少
するから出力電圧Ｅ2 も減少し、回動角θが４５°にな
ったときほぼ０Ｖ（ボルト）となる。

【００５６】これにより、第１，第２のホール素子１
９，２０は、第１，第２の閉磁路を通る磁束密度を検出
することによって回動角θに対応した出力電圧Ｅ1 ，Ｅ
2 をそれぞれ出力することができる。

【００５７】そして、演算回路２１には出力電圧Ｅ1 ，
Ｅ2 が入力されることにより、演算回路２１は、各ホー
ル素子１９，２０の周囲温度やマグネット７の起磁力の
影響を排除しつつ、回動角θに応じた演算信号Ｓをリー
ド線２２を介して外部に出力することができる。

【００５８】ここで、マグネット７から第１の磁極片９
に導かれた磁束は第１の磁路形成部１０を通る他に、図
３中の矢示Ａ方向に示すように第１の磁極片９の周方向
に向って通ることがある。同様に、マグネット７から第
２の磁極片１２に導かれた磁束は第２の磁路形成部１３
を通る他に、図３中の矢示Ａ方向に示すように第２の磁
極片１２の周方向に向って通ることがある。このような
各磁極片９，１２の周方向に向って通る磁束は各ホール
素子１９，２０によって検出することができない漏れ磁
束となってしまう。

【００５９】また、各ヨーク８，１１，１４内の磁気抵
抗や各ホール素子１９，２０周囲の磁気抵抗等によって
も各ホール素子１９，２０から出力される出力電圧Ｅ1
，Ｅ2 は影響される。

【００６０】このため、各ホール素子１９，２０から出
力される出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 は回動角θに対して必ずし
も比例した線形の特性とはならず、例えば図７中の特性
線２４，２５に示すように湾曲した特性となる。このと
き、演算信号Ｓは図８中の特性線２６で示すように、回
動角θに対して線形の特性とはならず、一点鎖線で示す
理想的な特性線２７との間に大きなずれが生じることが
ある。

【００６１】そこで、本実施例では、第１，第２の磁極
片９，１２に傾斜部９Ａ，１２Ａを設け、各磁極片９，
１２の高さ寸法を端部９Ｂ，１２Ｂ側から端部９Ｃ，１
２Ｃ側に向けて漸次増加させている。このため、回動角
θが０°付近では磁極片９とマグネット７との対向面積
が大きくなるから、各ホール素子１９，２０に導かれる
磁束の数を増加させることができる。また、回動角θが
±４５°付近では磁極片１２とマグネット７との対向面
積が小さくなるから、各ホール素子１９，２０に導かれ
る磁束の数を減少させることができる。

【００６２】このとき、各出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 は、図９
中の特性線２８，２９に示すように、回動角θが０°付
近でより大きくなる。そして、演算信号Ｓは、図１０中
の特性線３０に示すように回動角θが０°〜４５°の間
では下側に湾曲する傾向となり、回動角θが０°〜−４
５°の間では上側に湾曲する傾向となることが実験的に
確認されている。

【００６３】このように、端部９Ｂ，１２Ｂの高さ寸法
ｈ1 ，ｈ3 をより増加させると共に、端部９Ｃ，１２Ｃ
の高さ寸法ｈ2 ，ｈ4 をより減少させることより、回動
角θに対する出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 の特性は図９中の矢示
Ｂ方向に向って変化する。このとき、演算信号Ｓは、図
１０中の矢示Ｃ方向に向って変化する。

【００６４】一方、端部９Ｂ，１２Ｂの高さ寸法ｈ1 ，
ｈ3 をより減少させると共に、端部９Ｃ，１２Ｃの高さ
寸法ｈ2 ，ｈ4 をより増加させることより、各ホール素
子１９，２０による出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 は回動角θが±
４５°付近がより大きくなり図９中の特性線３１，３２
に示すように、矢示Ｄ方向に向って変化する。

【００６５】このとき、演算信号Ｓは、図１０中の特性
線３３に示すように回動角θが０°〜４５°の間では上
側に湾曲する傾向となり、回動角θが０°〜−４５°の
間では下側に湾曲する傾向となることが実験的に確認さ
れている。そして、演算信号Ｓは、図１０中の矢示Ｅ方
向に向って変化する。

【００６６】従って、端部９Ｂ，１２Ｂの高さ寸法ｈ1
，ｈ3 と端部９Ｃ，１２Ｃの高さ寸法ｈ2 ，ｈ4 を適
宜調整することによって、演算信号Ｓを図１０中の特性
線３４に示すように、線形に近い特性にすることができ
る。

【００６７】かくして、本実施例によれば、スロットル
ボディ２に回動可能に設けられたシャフト３と、該シャ
フト３に固定されたマグネット７と、該マグネット７を
取囲むように配設された円弧状の第１，第２，第３の磁
極片９，１２，１５と、該第１，３の磁極片９，１５か
ら導かれる磁束を検出する第１のホール素子１９と、第
２，第３の磁極片１２，１５から導かれる磁束を検出す
る第２のホール素子２０とからなり、下記のような効果
を奏する。

【００６８】即ち、回動するシャフト３およびマグネッ
ト７に対して第１，第２，第３の磁極片９，１２，１５
等は接触せず、シャフト３に余分な摺動抵抗（負荷等）
を加えることなく回動角の検出が可能となり、非接触構
造とすることにより耐久性を確実に向上させることがで
きる。また、従来技術による回動角検出装置のようにブ
ラシが抵抗体上から離間することよって第１，第２のホ
ール素子１９，２０からの出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 が瞬間的
に遮断されることはなく、高い信頼性が得られる。

【００６９】そして、マグネット７の発生する磁束を第
１，第２，第３の磁極片９，１２，１５から第１，第２
のホール素子１９，２０に効率的に導くことができ、第
１のホール素子１９は第１の磁極片９と第３の磁極片１
５との間を通る磁束に対応した出力電圧Ｅ1 を出力で
き、第２のホール素子２０は第２の磁極片１２と第３の
磁極片１５との間を通る磁束に対応した出力電圧Ｅ2 を
出力できる。これにより、第１，第２のホール素子１
９，２０から出力する出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 をマグネット
７の回動角θに応じて大きく変化させることができる。

【００７０】また、第１，第２の磁極片９，１２に傾斜
部９Ａ，１２Ａを設け、各磁極片９，１２の高さ寸法を
端部９Ｂ，１２Ｂ側から端部９Ｃ，１２Ｃ側に向けて漸
次増加させたから、回動角θが０°付近では各ホール素
子１９，２０に導かれる磁束の数を増加させることがで
きる。また、回動角θが±４５°付近では各ホール素子
１９，２０に導かれる磁束の数を減少させることができ
る。これにより、マグネット７を正，負方向に回動させ
たときに各ホール素子１９，２０の出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2
が徐々に増加する割合としての出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 の特
性を変化させることができ、演算信号Ｓを線形に近い特
性にすることができる。

【００７１】そして、各磁極片９，１２を回動角θが０
°となる位置を中心にして対称形状としたから、マグネ
ット７を正方向に一定角度だけ回動させたときのホール
素子１９による出力電圧Ｅ1 と、負方向に一定角度だけ
回動させたときのホール素子２０による出力電圧Ｅ2 と
をほぼ等しい値にすることができる。これにより、演算
回路２１による演算信号Ｓを回動角θが０°となる位置
を中心としてほぼ等しい傾きをもって変化させることが
できる。

【００７２】次に、図１１は本発明の第２の実施例を示
し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に
同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。し
かし、本実施例の特徴は、磁極片９の傾斜部９Ａの下側
に軸方向に一定の高さ寸法ｈ6 となった細長い湾曲板状
の調整片４１を取付けたことにある。ここで、調整片４
１は例えば各ヨーク８，１１，１４と同様の磁性材料か
ら形成されている。

【００７３】これにより、マグネット７は磁極片９と共
に調整片４１にも対向するから、第１の磁極片９から第
１のホール素子１９に導く磁束の数を、第２の磁極片１
２から第２のホール素子２０に導く磁束の数に比して増
加させることができる。

【００７４】このため、マグネット７を正方向に回動さ
せたときのホール素子１９による出力電圧Ｅ1 の特性
と、負方向に回動させたときのホール素子２０による出
力電圧Ｅ2 の特性とが異なることによって、正確な回動
角θが検出できない場合に、調整片４１によって出力電
圧Ｅ1 ，Ｅ2 をほぼ等しい特性にすることができる。

【００７５】即ち、各ホール素子１９，２０の素子感度
がそれぞれ異なっているときや、第１，第３のヨーク
８，１４とによる第１の閉磁路内での磁気抵抗と、第
２，第３のヨーク１１，１４とによる第２の閉磁路内で
の磁気抵抗とが異なっているときに、マグネット７を正
方向に回動させたときのホール素子１９による出力電圧
Ｅ1 の特性と、負方向に回動させたときのホール素子２
０による出力電圧2 の特性とが異なることがある。そし
て、素子感度や磁気抵抗によって、例えば回動角θが０
°のときに出力電圧Ｅ1 が出力電圧Ｅ2 よりも小さいと
きには、調整片４１によってホール素子１９に導く磁束
の数を増加させることができ、マグネット７を正，負方
向に回動させたときの出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 の特性とほぼ
等しくすることができる。

【００７６】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例と同様の作用効果が得られる
が、特に本実施例では、磁極片９の傾斜部９Ａの下側に
調整片４１を取付けたから、第２のホール素子２０に比
して第１のホール素子１９により多くの磁束を導くこと
ができ、素子感度や磁気抵抗の影響等によってホール素
子１９の出力電圧Ｅ1 がホール素子２０による出力電圧
Ｅ2 よりも小さいときに、これを補償して出力電圧Ｅ1
，Ｅ2 の特性をほぼ等しくすることができる。これに
より、演算回路２１による演算信号Ｓを回動角θに対し
てほぼ線形に変化する特性とすることができる。

【００７７】なお、前記各実施例では、第１，第２のホ
ール素子１９，２０の出力電圧Ｅ1，Ｅ2 に基づき回動
角θに対応した演算信号Ｓを出力する演算回路２１を、
ケーシング１の内部に設けるものとしたが、本発明はこ
れに限らず、第１，第２のホール素子１９，２０による
出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 を各リード線２２から出力し、ケー
シング１の外部に設けた演算回路等によって演算信号Ｓ
を演算してもよい。

【００７８】また、前記各実施例では、回動軸となるシ
ャフト３によってマグネット７を回動するものとして述
べたが、本発明はこれに限らず、例えばケーシング側に
マグネットに固定して設け、第１，第２，第３の磁極片
を回動軸等によって回動する構成としてもよい。

【００７９】また、前記各実施例では、第１，第２の磁
極片９，１２を端部９Ｂ，１２Ｂ側の高さ寸法ｈ1 ，ｈ
3 が端部９Ｃ，１２Ｃ側の高さ寸法ｈ2 ，ｈ4 に比して
より長くするものとしたが、本発明はこれに限らず、各
ホール素子１９，２０による出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 に応じ
て、端部９Ｂ，１２Ｂ側を周方向の一側とし、端部９
Ｃ，１２Ｃ側を他側とすると共に、端部９Ｂ，１２Ｂ側
の高さ寸法ｈ1 ，ｈ3 が端部９Ｃ，１２Ｃ側の高さ寸法
ｈ2 ，ｈ4 に比してより短くてもよい。この場合、各磁
極片９，１２は端部９Ｃ，１２Ｃから端部９Ｂ，１２Ｂ
に向けて漸次高さ寸法が増加する形状に形成されるもの
である。

【００８０】また、前記第２の実施例では磁極片９の下
側に磁極片９とは別体の調整片４１を取付ける構成とし
たが、調整片４１と磁極片９とを一体形成してもよい。
また、出力電圧Ｅ1 が出力電圧Ｅ2 よりも大きいときに
は、調整片４１を磁極片１２の下側に取付ける構成とし
てもよい。さらに、図１１中に仮想線で示すように、調
整片４１に代えて、例えば細長い板状の調整片４２を磁
極片９の端部９Ｃに取付ける構成としてもほぼ同様の作
用効果を奏することができるものである。

【００８１】また、前記第２の実施例では磁極片９の下
側にのみ磁極片９とは調整片４１を取付ける構成とした
が、各磁極片９，１２の両方に調整片を取付けてもよ
い。このように構成することにより、第１，第２のホー
ル素子１９，２０による出力電圧Ｅ1 ，Ｅ2 を増加させ
ることができ、外部の磁界の影響を小さくでき、ＳＮ比
を向上させることができるものである。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明で
は、マグネットの一方の磁極と対向し周方向の一側から
他側に亘り異なる高さ寸法をもって形成された第１，第
２の磁極片と、マグネットの他方の磁極と対向する第３
の磁極片と、第１，第２の磁極片とマグネットとを相対
回転させる回動手段と、第１，第２の磁極片と前記マグ
ネットとの対向面積に対応した第１，第２の信号をそれ
ぞれ出力する第１，第２の信号出力手段とからなる。

【００８３】このため、第１，第２の磁極片とマグネッ
トとの間を非接触状態に保持し、耐久性や信頼性を向上
できると共に、第１，第２の磁極片とマグネットとの対
向面積を回動角に対応させることにより、第１，第２の
信号出力手段から回動角に対応した第１，第２の信号を
出力できる。

【００８４】また、第１，第２の磁極片を周方向の一側
から他側に亘り異なる高さ寸法をもって形成したから、
第１，第２の磁極片の一側から第１，第２の信号出力手
段に導く磁束の数と、第１，第２の磁極片の他側から第
１，第２の信号出力手段に導く磁束の数とを相違させる
ことができる。これにより、第１，第２の磁極片の一側
による第１，第２の信号と第１，第２の磁極片の他側に
よる第１，第２の信号とを増減させることができ、第
１，第２の信号を用いて回動角に対してより線形に近い
演算信号を演算することができる。

【００８５】また、請求項２の発明によれば、第１の磁
極片を周方向の一側から他側に向けて高さ寸法が漸次増
加する形状とし、第２の磁極片を周方向の一側から他側
に向けて高さ寸法が漸次増加する形状としたから、第
１，第２の磁極片の周方向の一側から導かれる磁束の数
を、第１，第２の磁極片の周方向の他側から導かれる磁
束の数に比してより増加させることができる。これによ
り、マグネットを第１，第２の磁極片の周方向の一側か
ら他側に向けて相対回転させたときに第１，第２の信号
をより増加させることができ、第１，第２の信号を用い
て回動角に対してより線形に近い演算信号を演算するこ
とができる。

【００８６】また、請求項３の発明によれば、回動手段
をマグネットを回動させる回動軸とし、第１，第２，第
３の磁極片をマグネットを取囲むように円弧状に形成す
ると共に、回動軸を中心とする同心円上にそれぞれ配設
したから、回動軸と共にマグネットを回動させたとき
に、マグネットと第１，第２の磁極片との対向面積を回
動角に応じて変化させることができ、このときの対向面
積に対応した第１，第２の信号をそれぞれ取り出すこと
ができる。

【００８７】また、請求項４の発明によれば、第１，第
２の磁極片を第１，第２の磁極片の間を中心にして対称
形状としたから、第１の磁極片側に一定角度だけ回動さ
せたときの第１の信号と、第２の磁極片側に一定角度だ
け回動させたときの第２の信号とをほぼ等しい値にする
ことができる。これにより、マグネットを第２の磁極片
側と第１の磁極片側との間で回動させたときに、第１，
第２の磁極片間に亘って回動角に対してより線形に近い
演算信号を演算することができる。

【００８８】さらに、請求項５の発明によれば、第１，
第２の磁極片のうち少なくともいずれか一方の磁極片に
はマグネットとの対向面積を調整するための調整片を設
けたから、第１，第２の信号出力手段のうち一方の信号
出力手段に比して他方の信号出力手段により多くの磁束
を導くことができ、素子感度や磁気抵抗の影響等によっ
て一方の信号出力手段による信号が他方の信号出力手段
による信号よりも小さいときに、これを補償することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による回動角検出装置を示す縦断
面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた断面図であ
る。

【図３】図１中の矢示 III−III 方向からみた断面図で
ある。

【図４】第１の実施例による回動角検出装置に用いる各
ヨークと各ホール素子との配置関係を示す斜視図であ
る。

【図５】第１の実施例による第１のヨークを示す斜視図
である。

【図６】第１の実施例による第２のヨークを示す斜視図
である。

【図７】第１の実施例による第１，第２のホール素子か
らの出力電圧と回動角との関係を示す特性線図である。

【図８】第１の実施例による演算回路からの演算信号と
回動角との関係を示す特性線図である。

【図９】第１の実施例による第１，第２の磁極片の形状
を変化させたときの第１，第２のホール素子からの出力
電圧と回動角との関係を示す特性線図である。

【図１０】第１の実施例による第１，第２の磁極片の形
状を変化させたときの演算回路からの演算信号と回動角
との関係を示す特性線図である。

【図１１】本発明の第２の実施例による第１のヨークを
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ３ シャフト（回動軸） ７ マグネット ９ 第１の磁極片 １２ 第２の磁極片 １５ 第３の磁極片 １９ 第１のホール素子（第１の信号出力手段） ２０ 第２のホール素子（第２の信号出力手段） ４１，４２ 調整片 θ 回動角

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端側が異なる磁極となったマグネット
   と、 該マグネットの一方の磁極と対向するように該マグネッ
   トの周囲に互いに離間して配設され、周方向にそれぞれ
   一定の角度をもって延びると共に、周方向の一側から他
   側に亘り異なる高さ寸法をもって形成された第１，第２
   の磁極片と、 前記マグネットの他方の磁極と対向する位置で周方向に
   延びるように配設された第３の磁極片と、 前記第１，第２の磁極片と前記マグネットのいずれか一
   方を回動し、第１，第２の磁極片と前記マグネットとを
   相対回転させる回動手段と、 前記第１，第２の磁極片と前記マグネットとの対向面積
   に対応した第１，第２の信号をそれぞれ出力する第１，
   第２の信号出力手段とから構成してなる回動角検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１の磁極片は周方向の一側から他
   側に向けて高さ寸法が漸次増加し、前記第２の磁極片は
   周方向の一側から他側に向けて高さ寸法が漸次増加する
   構成としてなる請求項１に記載の回動角検出装置。
3. 【請求項３】 前記回動手段は前記マグネットを回動さ
   せる回動軸であり、前記第１，第２，第３の磁極片は、
   前記マグネットを取囲むように円弧状に形成すると共
   に、前記回動軸を中心とする同心円上にそれぞれ配設し
   てなる請求項１または２に記載の回動角検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１，第２の磁極片は互いに対称形
   状となるように形成してなる請求項１，２または３に記
   載の回動角検出装置。
5. 【請求項５】 前記第１，第２の磁極片のうち少なくと
   もいずれか一方の磁極片には前記マグネットとの対向面
   積を調整するための調整片を設けてなる請求項１，２，
   ３または４に記載の回動角検出装置。