JP3474096B2

JP3474096B2 - 回動角検出装置

Info

Publication number: JP3474096B2
Application number: JP04290498A
Authority: JP
Inventors: 弘次中沢; 吉宏木暮
Original assignee: 株式会社日立ユニシアオートモティブ
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2003-12-08
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11230711A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば回動軸等の
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。このため、従来技術
では、スロットルバルブの回動軸（弁軸）にその回動角
を検出する回動角検出装置が設けられ、回動軸の回動角
をスロットルバルブの開度として検出している。

【０００３】そして、この種の従来技術として、回動角
検出装置の耐久性や信頼性を向上させるために、磁気抵
抗素子を用いる非接触型の回動角検出装置が、例えば特
開平２−２９８８１４号公報等によって開示されてい
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、このマグネットを回動軸と連動して回動させる
ことによって、磁気抵抗素子の抵抗値を回動軸の回動角
に応じて変化させている。そして、この回動角検出装置
では、磁気抵抗素子の抵抗値に対応した電圧値、電流値
等を検出し、この電圧値、電流値を用いることによって
回動軸の回動角を演算する演算回路等が設けらえてい
る。

【０００４】

【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、磁気抵抗素子や演算
回路等に不具合が生じ、演算回路から回動角に対応した
演算信号が出力されない非正常状態となったときには、
燃料噴射量制御等ができなくなる。このため、回動角検
出装置が正常状態であるか否かを判定する必要性があ
る。

【０００５】そこで、磁気抵抗素子、演算回路等からな
る検出系統を２系統設け、これらの２系統の演算信号を
比較することによって、回動角検出装置が正常状態であ
るか否かを判定することも可能である。しかし、この場
合には、磁気検出素子、演算回路等を２個ずつ設ける必
要があり、回動角検出装置の製造コストが高くなるとい
う問題がある。

【０００６】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１系統の検出系統を用いて回動
角検出装置に不具合が生じたか否かを判定することがで
きる回動角検出装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、ケーシングと、該ケーシングに回動可
能に設けられた回動体と、該回動体に設けられ、前記ケ
ーシング内で回動体と一体に回動するマグネットと、該
マグネットの周囲に互いに離間して配設され、該マグネ
ットとの対向面積に応じて磁束密度が変化する第１，第
２のコア部材と、該コア部材内の磁束密度を検出する第
１，第２の磁束密度検出手段と、該第１，第２の磁束密
度検出手段から出力される第１，第２の検出信号を用い
て回動体の回動角を演算する回動角演算手段とからなる
回動角検出装置に適用される。

【０００８】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記第１，第２の磁束密度検出手段から出力さ
れる第１，第２の検出信号が正常範囲にあるか否かを判
定する検出信号判定手段と、前記回動角演算手段から出
力される演算信号が正常範囲にあるか否かを判定する演
算信号判定手段と、前記検出信号判定手段と演算信号判
定手段との判定結果に従って正常か否かの診断信号を出
力する診断信号出力手段とを備えたことにある。

【０００９】このように構成したことにより、回動体と
共にマグネットを回動し、マグネットと第１，第２のコ
ア部材との対向面積を変化させるときに、第１，第２の
コア部材内の磁束密度を回動体の回動角に応じて変化さ
せることができる。そして、第１，第２の磁束密度検出
手段によって第１，第２のコア部材内の磁束密度を検出
し、回動角演算手段によって回動角を演算することがで
きる。

【００１０】また、検出信号判定手段によって第１，第
２の磁束密度検出手段からの第１，第２の検出信号が正
常範囲にあるか否かを判定し、演算信号判定手段によっ
て回動角演算手段からの演算信号が正常範囲にあるか否
かを判定し、診断信号出力手段によって当該回動角検出
装置が正常であるか否かを示す診断信号を出力すること
ができる。

【００１１】また、請求項２の発明は、演算信号判定手
段を、第１，第２の磁束密度検出手段のうち少なくとも
いずれか一方の磁束密度検出手段から出力される検出信
号を用いて回動角に対応した参照信号を出力する参照信
号出力器と、該参照信号出力器からの参照信号と前記回
動角演算手段からの演算信号との差が予め決められた一
定値の範囲内であるか否かを判定する判定器とから構成
したことにある。

【００１２】この場合、参照信号出力器によって回動角
に対応した参照信号を出力し、判定器によって、該参照
信号出力器からの参照信号と前記回動角演算手段からの
演算信号との差を演算し、この差の値が予め決められた
一定値の範囲内であるときに回動角演算手段から正常範
囲の演算信号が出力されているとして正常判定を行い、
それ以外のときに正常範囲以外の非正常範囲の演算信号
が出力されているとして非正常判定を行うことができ
る。

【００１３】また、請求項３の発明は、診断信号出力手
段を、前記検出信号判定手段と演算信号判定手段とが共
に正常判定を行ったときに前記回動角演算手段からの演
算信号が外部に出力されるのを許し、これ以外のときに
は前記演算信号の出力を禁止する構成としたことにあ
る。

【００１４】このように構成したことにより、検出信号
と演算信号とが共に正常範囲であるときには、回動角演
算手段からの演算信号を外部に出力することができ、検
出信号と演算信号とのうち少なくともいずれか一方の信
号が非正常範囲であるときには演算信号の出力を禁止す
ることができる。

【００１５】

【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。

【００１６】まず、本発明の第１の実施の形態による回
動検出装置を図１ないし図６に基づいて説明する。

【００１７】図において、１は後述のケーシング本体３
と共にケーシングの一部を構成するスロットルボディ
で、該スロットルボディ１には回動体としての弁軸２が
回動可能に取付けられている。そして、スロットルボデ
ィ１には弁軸２の突出端側を取囲むように筒状の嵌合部
１Ａが形成され、該嵌合部１Ａ内には後述の筒部３Ａが
嵌合して固着されている。

【００１８】３は樹脂材料によって形成され、回動角検
出装置の外形をなすケーシング本体で、該ケーシング本
体３は下側に開口する筒部３Ａと、該筒部３Ａの上端を
施蓋する厚肉平板状の隔壁部３Ｂと、該隔壁部３Ｂの上
側部位に凹設された基板収容部３Ｃと、前記筒部３Ａの
径方向外側に向けて突出形成されたコネクタ部３Ｄとか
ら構成されている。

【００１９】４はケーシング本体３の筒部３Ａ内に配設
されたマグネットで、該マグネット４は、図２に示すよ
うに長手方向両端が円弧面部４Ａ，４Ｂとなり、幅方向
両端が平行面部４Ｃ，４Ｄとなり、中心部には弁軸２の
軸方向に延びる貫通孔４Ｅが穿設されている。そして、
貫通孔４Ｅ内に弁軸２の突出端側を挿嵌し、その先端を
カシメ固定することにより、マグネット４は弁軸２に固
着されている。

【００２０】そして、マグネット４の円弧面部４Ａ，４
Ｂは弁軸２を中心にして例えば９０°程度の角度範囲に
亘り一定の曲率をもって周方向に延び、その端面側には
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。

【００２１】５はケーシング本体３に設けられた第１の
コア部材としての第１のヨークを示し、該ヨーク５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６，７と共にマグネット４を円筒状に取囲むものであ
る。また、ヨーク５の一側にはマグネット４の円弧面部
４Ａと対向し、弁軸２を中心に例えば９０°の角度範囲
に亘って周方向に延びた円弧状の磁極片５Ａが形成さ
れ、他側にはケーシング本体３の基板収容部３Ｃ内へと
突出し、後述のホール素子１０を上側から覆う延長部５
Ｂが形成されている。そして、第１のヨーク５は、マグ
ネット４によって発生された磁束をホール素子１０へと
導いている。

【００２２】６はケーシング本体３に設けられた第２の
コア部材としての第２のヨークで、該ヨーク６は、第１
のヨーク５と同様に磁性材料によって形成され、ヨーク
６の一側にはマグネット４の円弧面部４Ａと対向し、弁
軸２を中心に例えば９０°の角度範囲に亘って周方向に
延びた円弧状の磁極片６Ａが形成され、他側にはケーシ
ング本体３の基板収容部３Ｃ内へと突出し、後述のホー
ル素子１１を上側から覆う延長部６Ｂが形成されてい
る。そして、第２のヨーク６は、マグネット４によって
発生された磁束をホール素子１１へと導いている。

【００２３】７はケーシング本体３に設けられた第３の
コア部材としての第３のヨークで、該第３のヨーク７の
一側には、第１，第２のヨーク５，６の磁極片５Ａ，６
Ａから僅かに離間してケーシング本体３の筒部３Ａ内に
埋設され、弁軸２を中心にして例えば１８０°程度の角
度範囲に亘り周方向に延びた円弧状の磁極片７Ａが形成
されている。また、第３のヨーク７の他側には、ケーシ
ング本体３の隔壁部３Ｂ上を後述する回路基板８の下側
に沿って延び、前記延長部５Ｂ，６Ｂと対向する位置に
配設された延長部７Ｂが形成されている。そして、第３
のヨーク７は、マグネット４によって発生される磁束を
ホール素子１０，１１へと導くものである。

【００２４】８はケーシング本体３の基板収容部３Ｃ内
に収容され、例えばセラミック等の絶縁材料によって形
成された回路基板で、該回路基板８の表面にはホール素
子１０，１１と共に後述の演算回路１２等が実装されて
いる。また、回路基板８の端部には複数本の端子ピン９
（一本のみ図示）の基端側が接続され、該各端子ピン９
の先端はコネクタ部３Ｄ内に向けて延びている。

【００２５】１０は回路基板８上に設けられた第１の磁
束密度検出手段としての第１のホール素子を示し、該ホ
ール素子１０は、図３に示すように第１のヨーク５の延
長部５Ｂと第３のヨーク７の延長部７Ｂとの間に位置
し、両者の間の磁束密度に対応した第１の検出信号とし
て図５中に実線で示す特性線ａのような出力電圧Ｖ1 を
出力するものである。ここで、出力電圧Ｖ1 は、図５中
に特性線ａで示す如く最大値Ｖmax から最小値Ｖmin の
間の予め決められた範囲の電圧値となるものである。

【００２６】１１は回路基板８上に設けられた第２の磁
束密度検出手段としての第２のホール素子を示し、該ホ
ール素子１１は第２のヨーク６の延長部６Ｂと第３のヨ
ーク７の延長部７Ｂとの間に位置し、両者の間の磁束密
度に比例した第２の検出信号として図５中に点線で示す
特性線ｂのような出力電圧Ｖ2 を出力するものである。
ここで、出力電圧Ｖ2 は、図５中に特性線ｂで示す如く
最大値Ｖmax から最小値Ｖmin の間の予め決められた範
囲の電圧値となるものである。

【００２７】１２は図１に示すように回路基板に設けら
れた演算回路で、該演算回路１２は図４に示すように後
述の演算信号出力回路１３、素子出力判定回路１４、参
照信号出力回路１５、回路出力判定回路１６、ＯＲ回路
１７から構成されている。

【００２８】１３は回動角演算手段としての演算信号出
力回路で、該演算信号出力回路１３は第１，第２のホー
ル素子１０，１１からの出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が入力さ
れ、下記数１の式に示す演算を行い、出力電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 の和に対する出力電圧Ｖ1 の比に対応した演算信号Ｖ
0 を出力するものである。ここで、演算信号Ｖ0 は、図
６中に実線で示す特性線ｃのように弁軸２の回動角θに
対してほぼ比例するものである。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、演算信号出力回路１３は温度変化
や起磁力による影響によって出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が変化
するのを補うものである。即ち、出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2
は、ホール素子１０，１１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４の起磁力によって変化
する。しかし、演算信号出力回路１３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Ｖ0 を出力するもので
ある。

【００３１】１４は検出信号判定手段としての素子出力
判定回路で、該素子出力判定回路１４は第１，第２のホ
ール素子１０，１１の出力側に接続され、第１，第２の
ホール素子１０，１１からの出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が入力
されるものである。そして、素子出力判定回路１４は、
出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 がいずれも下記数２に示すように予
め決められた正常範囲としてほぼ最大値Ｖmax から最小
値Ｖmin までの範囲内であるときには、第１，第２のホ
ール素子１０，１１は弁軸２の回動角θに応じた出力電
圧Ｖ1 ，Ｖ2 を出力している正常な状態であると判定
し、第１の判定信号Ｓ1 として例えば０Ｖ（ボルト）程
度の予め決められた値の電圧を正常判定の結果としてＯ
Ｒ回路１７に出力する。

【００３２】

【数２】

【００３３】ここで、一定値αは外部ノイズ等によって
出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が僅かに変動したときに、素子出力
判定回路１４が非正常状態と判定するのを防止するため
のものであり、例えば最大値Ｖmax の一割程度（α＝
０．１×Ｖmax ）の値となっている。

【００３４】一方、出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 のうち少なくも
といずれか一方が上記数２の関係を満たさないときに
は、素子出力判定回路１４は、第１，第２のホール素子
１０，１１に不具合が生じ弁軸２の回動角θに応じた出
力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が出力されない非正常な状態であると
判定し、第１の判定信号Ｓ1 として例えば５Ｖ（ボル
ト）程度の予め決められた値の電圧を非正常判定の結果
としてＯＲ回路１７に出力するものである。

【００３５】１５は後述の回路出力判定回路１６と共に
演算信号判定手段を構成する参照信号出力器としての参
照信号出力回路で、該参照信号出力回路１５は第１，第
２のホール素子１０，１１の出力側に接続され、第１，
第２のホール素子１０，１１からの出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2
が入力されるものである。そして、参照信号出力回路１
５は出力電圧Ｖ1 から出力電圧Ｖ2 を減算し、下記数４
に示す参照信号Ｖr を回路出力判定回路１６に出力する
ものである。

【００３６】

【数３】

【００３７】ここで、参照信号Ｖr は、図６中に点線で
示す特性線ｄのように特性線ｃに近似した曲線として出
力されるものである。また、参照信号Ｖr は、演算信号
Ｖ0とほぼ等しい値となっており、同一の回動角θに対
して参照信号Ｖr と演算信号Ｖ0 との差が一定値δを越
えることがないように調整されている。

【００３８】１６は判定器としての回路出力判定回路
で、該回路出力判定回路１６の入力側は演算信号出力回
路１３と参照信号出力回路１５とに接続されると共に、
その出力側は後述のＯＲ回路１７に接続されている。そ
して、回路出力判定回路１６は下記数４に示すように演
算信号Ｖ0 と参照信号Ｖr との差の絶対値が予め決めら
れた一定値δよりも小さいときには、演算信号出力回路
１３は正常範囲の演算信号Ｖ0 を出力し、弁軸２の回動
角θに応じた演算信号Ｖ0 を出力している正常な状態で
あると判定し、第２の判定信号Ｓ2 として例えば０Ｖ
（ボルト）程度の予め決められた値の電圧を正常判定の
結果としてＯＲ回路１７に出力する。

【００３９】

【数４】

【００４０】一方、演算信号Ｖ0 と参照信号Ｖr との差
の絶対値が予め決められた一定値δ以上であるときに
は、回路出力判定回路１６は、演算信号出力回路１３に
不具合が生じ、弁軸２の回動角θに応じた演算信号Ｖ0
が出力されない非正常な状態であると判定し、第２の判
定信号Ｓ2 として例えば５Ｖ（ボルト）程度の予め決め
られた値の電圧を非正常判定の結果としてＯＲ回路１７
に出力する。

【００４１】１７は素子出力判定回路１４からの判定信
号Ｓ1 と回路出力判定回路１６からの判定信号Ｓ2 との
ＯＲ演算を行う診断信号出力手段としてＯＲ回路で、該
ＯＲ回路１７の入力側は素子出力判定回路１４と回路出
力判定回路１６とに接続されている。そして、ＯＲ回路
１７は素子出力判定回路１４と回路出力判定回路１６と
のうちいずれか一方から５Ｖ（ボルト）の判定信号Ｓ1
，Ｓ2 が出力されたときには、当該回動角検出装置に
不具合が生じた非正常な状態であるとして例えば５Ｖ
（ボルト）程度の診断信号Ｓ0 を出力する。

【００４２】一方、ＯＲ回路１７は素子出力判定回路１
４、回路出力判定回路１６のいずれからも０Ｖ（ボル
ト）の判定信号Ｓ1 ，Ｓ2 が出力されたとき、即ち、素
子出力判定回路１４、回路出力判定回路１６のいずれか
らも電圧が出力されないときには、当該回動角検出装置
は正常な状態であるとして例えば０Ｖ（ボルト）程度の
診断信号Ｓ0 を出力する。

【００４３】１８は図１に示す如く樹脂材料によって平
板状に形成され、ケーシング本体３の基板収容部３Ｃを
密閉状態で施蓋するカバー、１９は弾性材料により形成
され、該カバー１８と基板収容部３Ｃとの間をシールす
るパッキンを示している。

【００４４】２０はケーシング本体３の隔壁部３Ｂ内に
埋設された磁気遮蔽板で、該磁気遮蔽板２０はマグネッ
ト４とホール素子１０，１１との間に介在し、マグネッ
ト４からの磁界等がホール素子１０，１１に直接的な影
響を与えるのを防止している。

【００４５】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３ない
し図６を参照して説明する。

【００４６】ここで、弁軸２の回動角θは、円弧面部４
Ａの中央部位が第１，第２の磁極片５Ａ，６Ａ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５Ａ側にマグネット４の円弧面部４Ａが回動した
ときを正方向、第２の磁極片６Ａ側にマグネット４の円
弧面部４Ａが回動したときを逆方向（負方向）とする。
また、弁軸２が回動する範囲は例えば±４５°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。

【００４７】まず、第１，第２のホール素子１０，１
１、演算信号出力回路１３が正常な状態である場合につ
いて説明する。

【００４８】図３に示すように、弁軸２の回動に伴いマ
グネット４の円弧面部４Ａも第１，第２の磁極片５Ａ，
６Ａ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
４の円弧面部４Ａは角度θ1の範囲に亘り第１の磁極片
５Ａと対向すると共に、角度θ2 の範囲に亘り第２の磁
極片６Ａと対向する。一方、マグネット４の円弧面部４
Ｂは全体に亘り第３の磁極片７Ａと対向し続ける。そし
て、マグネット４によって発生した磁束は第１のヨーク
５と第３のヨーク７とを通じて第１のホール素子１０に
導かれると共に、第２のヨーク６と第３のヨーク７とを
通じて第２のホール素子１１に導かれる。

【００４９】このとき、第１，第２の磁極片５Ａ，６Ａ
とマグネット４の円弧面部４Ａとが対向する角度θ1 ，
θ2 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５Ａ，６Ａと円弧面部４Ａ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。また、第１，
第２のヨーク５，６は、第１，第２の磁極片５Ａ，６Ａ
とマグネット４の円弧面部４Ａとの対向面積に対応した
磁束密度を第１，第２のホール素子１０，１１にそれぞ
れ導くことができる。

【００５０】このため、ホール素子１０の出力電圧Ｖ1
は、図５中に実線で示す特性線ａのように回動角θの増
加に伴って増加する。即ち、回動角θが−４５°のとき
に磁極片５Ａとマグネット４の円弧面部４Ａとは対向し
なくなるから、出力電圧Ｖ1は最小値Ｖmin となる。そ
して、回動角θの増加と共に磁極片５Ａとマグネット４
の円弧面部４Ａとの対向面積が増加するから、出力電圧
Ｖ1 もこの対向面積に対応して増加し、回動角θが４５
°になったときに最大値Ｖmax となる。

【００５１】一方、ホール素子１１の出力電圧Ｖ2 は、
図５中に点線で示す特性線ｂのように回動角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６Ａはマグネット４の円弧面部４Ａの全
ての外周面と対向するから、出力電圧Ｖ2 は最大値Ｖma
x となり、回動角θの増加により磁極片６Ａとマグネッ
ト４の円弧面部４Ａとの対向面積が減少するから出力電
圧Ｖ2 も減少し、回動角θが４５°になったとき最小値
Ｖmin となる。

【００５２】これにより、第１，第２のホール素子１
０，１１は、第１，第２のヨーク５，６内の磁束密度を
検出することによって回動角θに対応した出力電圧Ｖ1
，Ｖ2をそれぞれ出力する。

【００５３】そして、第１，第２のホール素子１０，１
１からの出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は、図４示す如く演算信号
出力回路１３に入力され、演算信号出力回路１３によっ
て数１に示す演算が行われる。これにより、演算信号出
力回路１３は、図６中の特性線ｃに示すように、回動角
θが増加するに従って回動角θにほぼ比例して増加する
演算信号Ｖ0 を出力する。

【００５４】このとき、第１，第２のホール素子１０，
１１からの出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 がいずれも数２の関係を
満たし、最小値Ｖmin から最大値Ｖmax までの正常範囲
の電圧値となるから、素子出力判定回路１４は、第１，
第２のホール素子１０，１１は正常である判定し、ＯＶ
（ボルト）の第１の判定信号Ｓ1 を出力する。

【００５５】また、参照信号出力回路１５は、第１，第
２のホール素子１０，１１からの出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を
用いて数３に示す演算を行い、図６中の特性線ｄに示す
ように、回動角θが増加するに従って回動角θにほぼ比
例して増加する参照信号Ｖrを出力する。

【００５６】このとき、演算信号Ｖ0 と参照信号Ｖr と
は数４の関係を満たし、演算信号Ｖ0 と参照信号Ｖr と
の差の絶対値は一定値δを以上になることがないから、
回路出力判定回路１６は、演算信号出力回路１３は正常
である判定し、ＯＶ（ボルト）の第２の判定信号Ｓ2 を
出力する。

【００５７】そして、ＯＲ回路１７は、素子出力判定回
路１４からの判定信号Ｓ1 と回路出力判定回路１６から
の判定信号Ｓ2 とがいずれも０Ｖ（ボルト）であるか
ら、当該回動角検出装置は正常である判定し、０Ｖ（ボ
ルト）程度の診断信号Ｓ0 を出力する。

【００５８】次に、第１，第２のホール素子１０，１１
または演算信号出力回路１３に不具合が生じた場合につ
いて説明する。

【００５９】第１，第２のホール素子１０，１１に不具
合が生じた場合には、出力電圧Ｖ1，Ｖ2 は例えば常時
０Ｖ（ボルト）等の一定値に保持される。このため、出
力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は非正常範囲となって数２の関係を満
たさなくなるから、素子出力判定回路１４は、ホール素
子１０，１１が非正常であると判定し、５Ｖ（ボルト）
程度の第１の判定信号Ｓ1 を出力する。

【００６０】このとき、ＯＲ回路１７は回路出力判定回
路１６からの第２の判定信号Ｓ2 に関係なく、素子出力
判定回路１４からの第１の判定信号Ｓ1 によって、当該
回動角検出装置は非正常である判定し、５Ｖ（ボルト）
程度の診断信号Ｓ0 を出力する。

【００６１】一方、演算信号出力回路１３に不具合が生
じた場合には、演算信号Ｖ0 は例えば常時０Ｖ（ボル
ト）等の一定値に保持される。これに対し、参照信号Ｖ
r は回動角θに応じて変化するから、演算信号Ｖ0 は非
正常範囲となって演算信号Ｖ0と参照信号Ｖr とは数４
の関係を満たさなくなり、演算信号Ｖ0 と参照信号Ｖr
との差の絶対値は一定値δ以上となる。このため、回路
出力判定回路１６は、演算信号出力回路１３が非正常で
あると判定し、５Ｖ（ボルト）程度の第２の判定信号Ｓ
2 を出力する。

【００６２】このとき、ＯＲ回路１７は素子出力判定回
路１４からの第１の判定信号Ｓ1 に関係なく、回路出力
判定回路１６からの第２の判定信号Ｓ2 のよって、当該
回動角検出装置は非正常である判定し、５Ｖ（ボルト）
程度の診断信号Ｓ0 を出力する。

【００６３】かくして、本実施の形態によれば、演算信
号出力回路１３に素子出力判定回路１４、参照信号出力
回路１５、回路出力判定回路１６、ＯＲ回路１７を設け
たから、素子出力判定回路１４によって第１，第２のホ
ール素子１０，１１が正常であるか否かを判定し、参照
信号出力回路１５、回路出力判定回路１６によって演算
信号出力回路１３が正常であるか否かを判定できると共
に、素子出力判定回路１４からの判定信号Ｓ1 と回路出
力判定回路１６からの判定信号Ｓ2 とを用いてＯＲ回路
１７は診断信号Ｓ0 を出力することができる。

【００６４】このため、ＯＲ回路１７からの診断信号Ｓ
0 に基づき、回動角検出装置が正常であるか否かを検出
することができ、回動角検出装置が非正常となっている
ときに、回動角検出装置からの演算信号Ｖ0 を用いて燃
料噴射量等を制御するのを防止することができる。

【００６５】また、参照信号出力回路１５、回路出力判
定回路１６、ＯＲ回路１７によって回動角検出装置が正
常であるか否かを検出できるから、ホール素子１０，１
１、演算信号出力回路１３等からなる検出系統を２系統
設ける必要がなく、製造コストを低減することができ
る。

【００６６】また、参照信号出力回路１５、回路出力判
定回路１６によって演算信号出力回路１３が正常である
か否かを判定するから、参照信号出力回路１５によって
演算信号出力回路１３からの演算信号Ｖ0 に近似して回
動角θに対してほぼ比例する参照信号Ｖr を出力するこ
とができ、演算信号Ｖ0 と参照信号Ｖr との差の絶対値
が一定値δを越えるか否かによって演算信号出力回路１
３が正常であるか否かを容易に判定することができる。

【００６７】また、参照信号出力回路１５は数３に示す
ようにホール素子１０，１１からの出力信号Ｖ1 ，Ｖ2
を減算することによって参照信号Ｖr を演算するから、
演算信号出力回路１３によって演算信号Ｖ0 を演算する
ときのように、数１に示すような割算を伴う複雑な演算
を行う必要がなく、参照信号出力回路１５を簡略な減算
回路等によって構成することができる。

【００６８】また、回路出力判定回路１６は演算信号Ｖ
0 と参照信号Ｖr との差の絶対値が一定値δを越えるか
否かによって演算信号出力回路１３が正常状態であるか
否かを判定するから、回路出力判定回路１６を簡単な減
算回路、比較回路等によって構成することができ、回路
構成を簡略化することができる。

【００６９】さらに、第１，第２のホール素子１０，１
１および演算回路１２等は端子ピン９によって接続され
る外部の電源によって駆動されるものである。このと
き、第１，第２のホール素子１０，１１および演算回路
１２を全て共通の電源に接続するものではなく、互いに
異なる第１，第２の電源を設ける構成とするのがよい。

【００７０】そして、この場合には、第１，第２のホー
ル素子１０，１１および演算信号出力回路１３は第１の
電源によって駆動し、素子出力判定回路１４、参照信号
出力回路１５、回路出力判定回路１６およびＯＲ回路１
７は第２の電源によって駆動する構成とすることによ
り、下記のような作用効果が得られる。

【００７１】即ち、ホール素子１０，１１等を駆動させ
る第１の電源と素子出力判定回路１４等を駆動させる第
２の電源とを別々に設けることによって、例えば端子ピ
ン９の接触不良によって出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 、演算信号
Ｖ0 が出力されないときでも非正常判定の結果としてＯ
Ｒ回路１７から５Ｖ（ボルト）程度の診断信号Ｓ0 を出
力することができ、端子ピン９の接触不良等による不具
合をも検出することができる。

【００７２】次に、図７は本発明の第２の実施の形態を
示し、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の
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、本実施の形態の特徴は、診断信号出力
手段を抵抗器と切換回路とによって構成したことにあ
る。

【００７３】ここで、３１は本実施の形態による演算回
路で、該演算回路３１は演算信号出力回路１３、素子出
力判定回路１４、参照信号出力回路１５、回路出力判定
回路１６と共に、後述の抵抗器３２、切換回路３３によ
って構成されている。

【００７４】３２は後述の切換回路３３と共に診断信号
出力手段を構成する抵抗器で、該抵抗器３２の入力側は
演算信号出力回路１３の出力側に接続されると共に、抵
抗器３２の出力側は切換回路３３の出力側に接続されて
いる。

【００７５】３３は素子出力判定回路１４からの判定信
号Ｓ1 と回路出力判定回路１６からの判定信号Ｓ2 との
ＮＯＲ演算等を行う切換回路で、該切換回路３３の入力
側は素子出力判定回路１４と回路出力判定回路１６とに
接続され、切換回路３３の出力側は抵抗器３２の出力側
に接続されている。また、切換回路３３は、例えばＭＯ
Ｓトランジスタ等のＮＯＲ回路により構成され、その出
力端はＭＯＳトランジスタのドレイン側の端子に接続さ
れると共に、ソース側の端子はグランドに接続されたオ
ープンドレイン接続となっている。

【００７６】そして、切換回路３３は素子出力判定回路
１４と回路出力判定回路１６とのうちいずれか一方から
５Ｖ（ボルト）の判定信号Ｓ1 ，Ｓ2 が出力されたとき
には、当該回動角検出装置に不具合が生じた非正常な状
態であるとしてＭＯＳトランジスタが作動し、出力側の
端子がグランド側に短絡される。これにより、演算信号
出力回路１３から出力される演算信号Ｖ0 は抵抗器３２
によって電圧降下し、切換回路３３は、０Ｖ（ボルト）
の診断信号Ｓ0 を出力すると共に、演算信号Ｖ0 が出力
されるのを禁止する。

【００７７】一方、切換回路３３は素子出力判定回路１
４、回路出力判定回路１６のいずれからも０Ｖ（ボル
ト）の判定信号Ｓ1 ，Ｓ2 が出力されたとき、即ち、素
子出力判定回路１４、回路出力判定回路１６のいずれか
らも電圧が出力されないときには、当該回動角検出装置
は正常な状態であるとしてＭＯＳトランジスタが作動ぜ
ず、出力側の端子がグランドに対して遮断される。これ
により、切換回路３３の出力側の端子には演算信号Ｖ0
とほぼ同一の電圧が印加されるから、切換回路３３は演
算信号Ｖ0 が診断信号Ｓ0 として出力されるのを許すこ
とになる。

【００７８】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態と同様の作用効果が得
られるが、本実施の形態では、診断信号出力手段を抵抗
器３２と切換回路３３とによって構成したから、回動角
検出装置が正常となるときには、診断信号Ｓ0 として演
算信号Ｖ0 を出力し、回動角検出装置が非正常となると
きには、診断信号Ｓ0 として予め決められた例えば０Ｖ
（ボルト）の電圧を出力することができる。これによ
り、１つの出力端子からの電圧によって回動角θを検出
しつつ、回動角検出装置が正常であるか否かを判定する
ことができる。

【００７９】なお、前記各実施の形態では参照信号出力
回路１５は第１，第２のホール素子１０，１１からの出
力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を減算し、参照信号Ｖr を演算し出力
するものとしたが、例えば第２のホール素子１０からの
出力電圧Ｖ1 のみを用いて参照信号を出力するものとし
てもよく、参照信号出力回路１５は演算信号出力回路１
３と同様に数１に示す演算を行うものとしてもよい。

【００８０】また、前記各実施の形態ではホール素子１
０，１１によって第１，第２の磁束密度検出手段を構成
するものとしたが、磁気抵抗素子によって磁束密度検出
手段を構成してもよい。

【００８１】また、前記各実施の形態では、演算信号出
力回路１３等からなる演算回路１２をケーシング本体３
内の回路基板８に実装するものとしたが、端子ピン９に
よって接続される外部の回路に設けるものとしてもよ
い。

【００８２】また、前記各実施の形態では、３極型の回
動角検出装置について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば特開平９−１８９５０８号公報に示すよう
に、４極型の回動角検出装置に適用してもよい。

【００８３】また、前記各実施の形態では回動角検出装
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
挙げて説明したが、アクセルペダルの操作量に応じて回
動する回動体を用いることによって、アクセルペダルの
操作量検出に適用してもよく、電動モータ等によって回
動する回動体の回動角検出に適用してもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、検出信号判定手段、演算信号判定手段、診断信号
出力手段を備える構成としたから、検出信号判定手段に
よって第１，第２の磁束密度検出手段が正常であるか否
かを判定し、演算信号判定手段によって回動角演算手段
が正常であるか否かを判定できると共に、検出信号判定
手段と演算信号判定手段による判定結果に従って診断信
号出力手段は当該回動角検出装置が正常であるか否かを
示す診断信号を出力することができる。

【００８５】このため、診断信号出力手段からの診断信
号に基づき、回動角検出装置が正常であるか否かを検出
し、回動角検出装置が非正常となっているときに、回動
角検出装置からの演算信号を用いて燃料噴射量等を制御
するのを防止することができる。

【００８６】また、検出信号判定手段、演算信号判定手
段、診断信号出力手段によって回動角検出装置が正常で
あるか否かを検出できるから、第１，第２の磁束密度検
出手段、回動角演算手段からなる検出系統を２系統設け
る必要がなく、製造コストを低減することができる。

【００８７】また、請求項２の発明によれば、参照信号
出力器、判定器によって回動角演算手段が正常であるか
否かを判定するから、参照信号出力器によって回動角演
算手段からの演算信号に近似した参照信号を出力するこ
とができ、演算信号と参照信号との差が一定値を越える
か否かによって回動角演算手段が正常であるか否かを容
易に判定することができる。

【００８８】また、請求項３の発明によれば、診断信号
出力手段を検出信号判定手段と演算信号判定手段がいず
れも正常判定を行ったときに回動角演算手段からの演算
信号が外部に出力されるのを許し、これ以外のときには
演算信号の出力を禁止する構成としたから、当該回動角
検出装置に不具合が生じたときに演算信号の出力を禁止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による回動角検出装置を示す
縦断面図である。

【図２】第１の実施の形態による回動角検出装置のマグ
ネット、磁極片等を示す図１中の矢示II−II方向からみ
た横断面図である。

【図３】第１の実施の形態による回動角検出装置のマグ
ネット、ヨーク、ホール素子の配置関係を示す全体構成
図である。

【図４】第１の実施の形態による演算回路等を示すブロ
ック図である。

【図５】第１の実施の形態による第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６】第１の実施の形態による演算信号出力回路から
の演算信号、参照信号出力回路からの参照信号と回動角
との関係を示す特性線図である。

【図７】第２の実施の形態による演算回路等を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１スロットルボディ２弁軸（回動体）３ケーシング本体４マグネット５第１のヨーク（第１のコア部材）６第２のヨーク（第２のコア部材）１０第１のホール素子（第１の磁束密度検出手段）１１第２のホール素子（第２の磁束密度検出手段）１３演算信号出力回路（回動角演算手段）１４素子出力判定回路（検出信号判定手段）１５参照信号出力回路（参照信号出力器）１６回路出力判定回路（判定器）１７ＯＲ回路（診断信号出力手段）３２抵抗器３３切換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−189509（ＪＰ，Ａ) 特開平５−157506（ＪＰ，Ａ) 特開平２−298814（ＪＰ，Ａ) 特開平１−150812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、該ケーシングに回動可能
に設けられた回動体と、該回動体に設けられ、前記ケー
シング内で回動体と一体に回動するマグネットと、該マ
グネットの周囲に互いに離間して配設され、該マグネッ
トとの対向面積に応じて磁束密度が変化する第１，第２
のコア部材と、該コア部材内の磁束密度を検出する第
１，第２の磁束密度検出手段と、該第１，第２の磁束密
度検出手段から出力される第１，第２の検出信号を用い
て回動体の回動角を演算する回動角演算手段とからなる
回動角検出装置において、前記第１，第２の磁束密度検出手段から出力される第
１，第２の検出信号が正常範囲にあるか否かを判定する
検出信号判定手段と、前記回動角演算手段から出力され
る演算信号が正常範囲にあるか否かを判定する演算信号
判定手段と、前記検出信号判定手段と演算信号判定手段
との判定結果に従って正常か否かの診断信号を出力する
診断信号出力手段とを備えたことを特徴とする回動角検
出装置。
【請求項２】前記演算信号判定手段は、第１，第２の
磁束密度検出手段のうち少なくともいずれか一方の磁束
密度検出手段から出力される検出信号を用いて回動角に
対応した参照信号を出力する参照信号出力器と、該参照
信号出力器からの参照信号と前記回動角演算手段からの
演算信号との差が予め決められた一定値の範囲内である
か否かを判定する判定器とから構成してなる請求項１に
記載の回動角検出装置。
【請求項３】前記診断信号出力手段は、前記検出信号
判定手段と演算信号判定手段とが共に正常判定を行った
ときに前記回動角演算手段からの演算信号が外部に出力
されるのを許し、これ以外のときには前記演算信号の出
力を禁止する構成としてなる請求項１または２に記載の
回動角検出装置。