JP3632037B2 - 回動角検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば回動軸の回動角等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、アクセルペダル開度等を検出するのに用いられる回動角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回動角検出装置は、自動車用エンジンのスロットルバルブ開度、アクセルペダル開度等を検出するのに広く用いられている。そこで、回動角検出装置によってスロットルバルブ開度の検出を行う場合を例に挙げて説明する。
【０００３】
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スロットルバルブを設け、該スロットルバルブの開度を回動角検出装置により検出する構成としている。そして、該回動角検出装置からの信号は、エンジンの吸入空気量に対応した信号としてコントロールユニットに出力され、該コントロールユニット側では吸入空気量に従って燃料の噴射量を演算するものである。このような自動車用エンジン等に用いる回動角検出装置として、マグネット、ヨーク等を用いた非接触型のものが知られている（例えば特開平９−１８９５０８号公報、特開平９−１８９５０９号公報等）。
【０００４】
ここで、従来技術による回動角検出装置は、スロットルバルブの弁開度に応じて回動する回動軸に設けられたマグネットと、該マグネットの周囲をほぼ全周に亘って取り囲む複数個のヨークと、該各ヨーク間に配設された複数のホール素子とから構成されている。
【０００５】
そして、従来技術の回動角検出装置では、マグネットと複数個のヨークとによって複数の磁気回路を構成し、各磁気回路毎に独立してホール素子を配設している。これにより、複数のホール素子によって複数の磁気回路の磁束密度を検出し、これらのホール素子による信号を用いることによって回動軸の回動角、即ちスロットルバルブの弁開度を検出している。
【０００６】
【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、各磁気回路毎にそれぞれ１個のホール素子を配設し、磁気回路の磁束密度を検出する構成としている。また、ホール素子は、マグネットとヨークとからなる磁気回路において、２個のヨーク間に配設されている。ここで、ホール素子周囲の磁束密度は、ホール素子がヨーク間でいずれの位置に配設されているかによって大きく変化する。従って、１個のホール素子で磁気回路の磁束密度を検出するときには、ホール素子の配置される位置によってホール素子から出力される信号が大きく変化する。また、ホール素子が配置される位置は、回動角検出装置毎に僅かに異なる。このため、従来技術による回動角検出装置では、製品毎にホール素子周囲の磁束密度にばらつきが生じ、回動角の検出精度が低下し易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、本発明はヨーク間の磁束密度を正確に検出し、回動角の検出精度を高めることが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の発明は、回動可能に設けられたマグネットと、該マグネットを挟んで径方向で対向した第１，第２の磁極片部から径方向内向きに延びた第１，第２のオーバハング部をマグネットの回動中心上で互いに重なり合って形成してなる第１，第２のヨークと、該第１，第２のヨークを構成する第１，第２のオーバハング部間に位置して、それぞれ異なる場所に設けられた複数個の磁電変換素子とからなる回動角検出装置において、前記第１，第２のヨークの第１，第２のオーバハング部は、マグネットの回動軸と直交するＸ軸に対しほぼ対称な扇形状に形成された扇形面部と、該扇形面部の先端に設けられ前記マグネットの回動中心を越える位置まで延びて形成された延長部とよって構成し、前記各磁電変換素子は該各延長部間に位置して前記回動軸およびＸ軸と直交するＹ軸上に配列したことを特徴としている。
【０００９】
このように構成したことにより、回動角に応じてマグネットと第１，第２の磁極片部との対向面積が変化する。そして、各磁電変換素子はマグネットと第１，第２のヨークとの対向面積に対応した信号を出力するから、各磁電変換素子から出力される信号を用いることによってマグネットの回動角を検出することができる。
【００１０】
また、複数個の磁電変換素子をオーバハング部間に位置してそれぞれ異なる場所に設けたから、各磁電変換素子は、マグネットと第１，第２のヨークとからなる磁気回路に対して並列に配置される。このため、各磁電変換素子によって第１，第２のオーバハング部間を通過する磁束を同時かつ独立に検出することができる。そして、これらの複数個の磁電変換素子から出力される信号を用いることによって、オーバハング部間の磁束をより正確に検出することができる。
また、第１，第２のオーバハング部は扇形面部と延長部とによってＸ軸に対しほぼ対称な形状に形成し、各磁電変換素子を各延長部間に位置してＹ軸上に配列したから、第１，第２のオーバハング部間の磁束は、Ｙ軸上でほぼ同程度にすることができる。このため、各磁電変換素子の周囲に形成される磁束をほぼ均等化し、各磁電変換素子から出力される信号の偏差を小さくすることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明は、各磁電変換素子を前記第１，第２のオーバハング部間で前記マグネットの回動中心の近傍に設けたことにある。
【００１２】
これにより、各磁電変換素子はマグネットからの磁束が最も通過しにくい位置に配設される。このため、マグネットからの磁束がヨークを通過せずに各磁電変換素子に到達するショートカット磁束の発生を防止でき、このようなショートカット磁束の影響を受けることなく各ヨークを通過する磁束を検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回動角検出装置の実施の形態を、図１ないし図８を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図において、１は回動角検出装置の外形をなすケーシングで、該ケーシング１は、軸方向に延びる筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向の途中に設けられ後述するカバー１８と共に筒部１Ａ内に収容室Ａを画成した隔壁部１Ｂと、該隔壁部１Ｂから軸方向上向きに突設され、後述のヨーク支持筒３を位置決めする筒状突部１Ｃと、前記隔壁部１Ｂから軸方向下向きに突設され、内周側が収容室Ａ内に連通する筒状の軸受保持部１Ｄと、前記筒部１Ａの外周側から径方向外向きに突設された２個のコネクタ部１Ｅ，１Ｅとから構成されている。そして、隔壁部１Ｂの下側部分は、筒部１Ａと軸受保持部１Ｄとの間が後述する戻しばね１７用のばね室Ｂとなっている。
【００１９】
また、ケーシング１にはコネクタ部１Ｅから収容室Ａ内に延びる複数本のピン端子２（１本のみ図示）が埋設されると共に、ばね室Ｂ内には例えば１００°程度の角度範囲に亘って切欠き（図示せず）が設けられ、この切欠きによって後述するレバー１６の回動範囲を規制している。
【００２０】
３はケーシング１の隔壁部１Ｂ上に筒状突部１Ｃによって位置決めされたヨーク支持筒で、該ヨーク支持筒３は樹脂材料等の非磁性材料によって有蓋筒状に形成され、後述する第１，第２のヨーク８，９を樹脂モールド等の手段により一体に保持するものである。そして、ヨーク支持筒３は第１，第２のヨーク８，９と共にケーシング１の筒状突部１Ｃ内に着脱可能に嵌着され、後述のマグネット７に対する第１，第２のヨーク８，９の位置決めを行なっている。
【００２１】
４はケーシング１内に回動可能に設けられた回動軸で、該回動軸４は軸受５を用いて軸受保持部１Ｄ内に取付けられ、該回動軸４の先端側は軸受保持部１Ｄ内から収容室Ａ内に向けて突出し、後述の回動板６が一体に形成されている。また、回動軸４の基端側は軸受保持部１Ｄから軸方向下向きに突出し、レバー１６が取付けられている。
【００２２】
６は回動軸４の先端側に一体に形成された回動板で、該回動板６は略円板状に形成され、該回動板６上には後述のマグネット７が固着されている。
【００２３】
７は回動板６上に接着剤等によって固着されたマグネットで、該マグネット７は、長さ方向の両側が磁極となった矩形状または小判状に形成されている。また、該マグネット７は、図３ないし図６に示すように、長さ方向両端が凸円弧面部７Ａ，７Ｂとなり、凸円弧面部７Ａ，７Ｂ間は平行面部７Ｃ，７Ｄとなっている。
【００２４】
そして、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して約９０°の角度α１ をもって形成されている。また、凸円弧面部７Ａ，７Ｂの角度α１ は、後述するヨーク８，９の磁極片部８Ａ，９Ａの角度α２ とほぼ等しい値に設定されている。
【００２５】
また、マグネット７は、最大エネルギ積が２０×１０６ ガウスエルステッド以下の磁気特性を有する材料（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｃｏの希土類ボンドマグネット等）のよって形成されている。
【００２６】
８はヨーク支持筒３によってケーシング１内に設けられた第１のヨークで、該第１のヨーク８は、マグネット７を挟んで後述する第２のヨーク９と径方向（図６中のＸ軸方向）で対向し、マグネット７による磁束を後述するホール素子１３，１４へと導くものである。このため、ヨーク８は、例えば電磁純鉄（ＳＵＹＢ，ＳＵＹＰ）、Ｆｅ−Ｎｉ合金等のように保磁力が１エルステッド以下となる磁性材料によって形成されている。また、ヨーク８は、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂと一定の間隔を保って対向する湾曲板状の第１の磁極片部８Ａと、該第１の磁極片部８Ａから径方向内側に向けて折曲げて形成され、マグネット７を上側から跨ぐように平板状に延びた第１のオーバハング部８Ｂとから構成されている。
【００２７】
そして、第１の磁極片部８Ａは、図６に示すようにマグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対し一定の曲率半径をもって円弧状に湾曲して形成され、その内周側が回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して凸円弧面部７Ａ，７Ｂと同軸に対向する凹円弧面部８Ａ１ となっている。また、第１の磁極片部８Ａは、約９０°の角度α２ をもって延びている。
【００２８】
一方、第１のオーバハング部８Ｂは、外周端側が第１の磁極片部８Ａの軸方向端部と一体に連結され、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を要位置Ｐとする扇形状に形成された扇形面部８Ｂ１ と、該扇形面部８Ｂ１ の要位置Ｐ側に設けられ、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を越える位置まで延びた略正方形または長方形の延長部８Ｂ２ とから構成されている。そして、該延長部８Ｂ２ は、後述する第２のオーバハング部９Ｂの延長部９Ｂ２ との間でホール素子１３，１４を上，下から挟む構成となっている。
【００２９】
ここで、オーバハング部８Ｂの扇形面部８Ｂ１ は、Ｘ軸に対しほぼ対称な扇形状に形成され、該扇形面部８Ｂ１ の先端に延長部８Ｂ２ が設けられている。このため、ヨーク８はＸ軸に対しほぼ対称な形状となっている。
【００３０】
９はケーシング１内に設けられ第１のヨーク８とほぼ同様の磁性材料からなる第２のヨークで、該第２のヨーク９は、マグネット７を挟んで第１のヨーク８と径方向（Ｘ軸方向）に対向することによって磁気回路を形成し、マグネット７による磁束を後述するホール素子１３，１４へと導くものである。また、第２のヨーク９は、第１のヨーク８と同様にマグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂと一定の間隔を保って対向する第２の磁極片部９Ａと、該第２の磁極片部９Ａから径方向内向きに折曲げて形成され、マグネット７を上側から跨ぐように平板状に延びた第２のオーバハング部９Ｂとから構成されている。
【００３１】
そして、第２の磁極片部９Ａは、マグネット７を挟んで第１の磁極片部８ＡとＸ軸方向に対向している。また、第２の磁極片部９Ａは、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対し一定の曲率半径をもって円弧状に湾曲して形成され、その内周側が回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して凸円弧面部７Ａ，７Ｂと同軸に対向する凹円弧面部９Ａ１ となっている。そして、第２の磁極片部９Ａは、第１の磁極片部８Ａとほぼ同様に約９０°の角度α２ をもって延びている。
【００３２】
一方、第２のオーバハング部９Ｂは、第１のオーバハング部８Ｂと同様に外周端側が第２の磁極片部９Ａの軸方向端部と一体に連結され、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を要位置Ｐとする扇形状に形成された扇形面部９Ｂ１ と、該扇形面部９Ｂ１ の要位置Ｐ側に設けられ、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を越える位置まで延びた略正方形または長方形の延長部９Ｂ２ とから構成されている。そして、延長部９Ｂ２ は、第１のオーバハング部８Ｂの延長部８Ｂ２ に例えば１．７ｍｍ程度の隙間１０をもって重なり合っている。
【００３３】
ここで、オーバハング部９Ｂの扇形面部９Ｂ１ は、Ｘ軸に対しほぼ対称な扇形状に形成され、該扇形面部９Ｂ１ の先端に延長部９Ｂ２ が設けられている。このため、ヨーク９はＸ軸に対しほぼ対称な形状となっている。
【００３４】
ここで、図７に示す如く、マグネット７の回動角±θは、凸円弧面部７Ａの中心部位が第１の磁極片部８Ａと第２の磁極片部９Ａとの間の中間位置にあるときを初期位置Ｏ２ とし、マグネット７が右側に回動したときを正方向（＋θ）、左側に回動したときを負方向（−θ）とする。このとき、マグネット７（回動軸４）が回動する範囲は±４５°の間であり、回動角θが＋４５°のときに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。
【００３５】
１１，１１は第１，第２の磁極片部８Ａ，９Ａとの間に設けられた磁束遮断部で、該各磁束遮断部１１は、図３に示すように互いにマグネット７を挟んで径方向（図６中のＹ軸方向）で対向し、ヨーク支持筒３の一部を構成している。そして、磁束遮断部１１は、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して、約９０°の角度α３ を有している。特に、この角度α３ は、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂの角度α１ とほぼ等しい値に設定することが好ましい。
【００３６】
１２は樹脂材料等によって形成されたフレキシブル基板で、該フレキシブル基板１２は、図１に示すようにその一部が略Ｖ字状に折曲げられて収容室Ａ内に収容されている。そして、フレキシブル基板１２の一端側にはホール素子１３，１４が取付けられ、隙間１０内に配設されている。また、フレキシブル基板１２の他端側はピン端子２に半田付け等の手段によって接続されている。
【００３７】
１３は第１の磁電変換素子としての第１のホール素子で、該ホール素子１３は、フレキシブル基板１２に取付けられ、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の隙間１０内に配置されている。また、ホール素子１３の磁気検出方向は、回動軸４の軸方向に平行で、かつマグネット７の磁極線と直交する方向となっている。そして、ホール素子１３は、マグネット７、第１のヨーク８、第２のヨーク９からなる磁気回路内を通る磁束密度に比例した第１の検出信号Ｓ１ を出力するものである。
【００３８】
１４は第２の磁電変換素子としての第２のホール素子で、該ホール素子１４は、フレキシブル基板１２に取付けられ、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の隙間１０内に位置して第１のホール素子１３とは異なる場所に設けられている。また、ホール素子１４の磁気検出方向も、マグネット７の磁極線と直交する方向となっている。そして、ホール素子１４は、マグネット７、第１のヨーク８、第２のヨーク９からなる磁気回路内を通る磁束密度に比例した第２の検出信号Ｓ２ を出力するものである。
【００３９】
また、第２のホール素子１４は、第１のホール素子１３と共に第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂの延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に位置し、Ｘ軸と直交して回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を通るＹ軸上に配列されている。このため、第１，第２のホール素子１３，１４の中心位置は、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ の近傍に位置して、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ からほぼ等しい寸法ＬだけＹ軸方向に離間している。ここで、第１，第２のホール素子１３，１４は、できるだけ回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に近い位置に設けることが好ましい。
【００４０】
そして、第１，第２のホール素子１３，１４は、図５に示すように第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の軸方向中央部付近として第１のオーバハング部８Ｂから例えば１ｍｍ程度の寸法Ｈだけ離間した位置に配置されている。
【００４１】
１５，１５はフレキシブル基板１２に搭載された回路部品で、該各回路部品１５は、その入力側がホール素子１３，１４に接続されている。そして、回路部品１５は、例えばホール素子１３，１４からの２つの検出信号の平均値を演算し、増幅するものである。そして、回路部品１５は、その出力側がピン端子２に接続され回動角θに応じた信号を外部に出力している。なお、ホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は比較的微弱な信号であるため、ホール素子１３，１４と回路部品１５とを接続する配線（図示せず）には、外部からの電気的なノイズが混入し易い。このため、回路部品１５をホール素子１３，１４にできるだけ近付けて設け、この配線をできるだけ短くすることが好ましい。
【００４２】
１６は回動軸４の下端側に一体的に固着されたレバーで、該レバー１６はその中央部が回動軸４にかしめ固定されると共に、径方向外側に向って延び、その先端はスロットルバルブ側のレバー（図示せず）と係合している。そして、レバー１６はスロットルバルブが開閉操作されるのに応じ、回動軸４を回動させるものである。
【００４３】
１７はケーシング１のばね室Ｂ内に配設された戻しばねで、該戻しばね１７はコイルスプリング等によって形成され、その一端側が隔壁部１Ｂの底部側に掛け止めされ、他端側がレバー１６に掛け止めされている。そして、該戻しばね１７は、レバー１６を回動軸４、回動板６と共に図７に示す初期位置Ｏ２ へと常時付勢するものである。
【００４４】
１８はケーシング１の筒部１Ａを施蓋するカバーで、該カバー１８はケーシング１の収容室Ａを閉塞し、外部のダスト等から収容室Ａを保護する。また、カバー１８は、ヨーク支持筒３の上面側に当接し、該ヨーク支持筒３をケーシング１の隔壁部１Ｂとの間に挟んで固定するものである。
【００４５】
本実施の形態による回動角検出装置は、上述の如く２個のヨーク８，９によって２極方式の回動角検出装置を構成するもので、次にその作動について図７を参照しつつ説明する。
【００４６】
まず、マグネット７が初期位置Ｏ２ にあるときには、マグネット７の凸円弧面部７Ａは周方向に離間した第１の磁極片部８Ａと第２の磁極片部９Ａとの中央に位置している。このとき、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは、いずれの磁極片部８Ａ，９Ａにも対向していないから、マグネット７からの磁束は、ヨーク８，９を殆ど通過しない。
【００４７】
次に、スロットルバルブを開弁したときには、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは初期位置Ｏ２ から回動角＋θをもって周方向右側に回動する。このとき、マグネット７の凸円弧面部７Ａは第１の磁極片部８Ａの凹円弧面部８Ａ１ と対向し、凸円弧面部７Ｂは第２の磁極片部９Ａの凹円弧面部９Ａ１ と対向する。これにより、マグネット７の磁束は、第１のヨーク８と第２のヨーク９とを通して第１，第２のホール素子１３，１４に導かれる。このとき、各ホール素子１３，１４からは、図８中の特性線ａ，ｂに示すようにヨーク８，９を通る磁束密度に対応した正の検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ が出力される。
【００４８】
一方、スロットルバルブを閉弁したときには、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは初期位置Ｏ２ から回動角−θをもって周方向左側に回動する。このとき、マグネット７の凸円弧面部７Ａは第２の磁極片部９Ａの凹円弧面部９Ａ１ と対向し、凸円弧面部７Ｂは第１の磁極片部８Ａの凹円弧面部８Ａ１ と対向する。これにより、マグネット７の磁束は、第１のヨーク８と第２のヨーク９とを通して第１，第２のホール素子１３，１４に導かれる。このとき、各ホール素子１３，１４からは、図８中の特性線ａ，ｂに示すようにヨーク８，９を通る磁束密度に対応した負の検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ が出力される。
【００４９】
ここで、ホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は、ホール素子１３，１４の配設位置等によって増減する。このため、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は、図８中の特性線ａ，ｂに示すように同一の回動角θに対して異なる値になり易い。
【００５０】
しかし、本実施の形態による回動角検出装置では、ホール素子１３，１４から出力された検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は、回路部品１５に入力される。このとき、回路部品１５は、例えば検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の平均値を演算する。これにより、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の平均値は図８中の特性線ｃに示すような回動角θに対して線形な特性に近付けることができる。
【００５１】
このように、回路部品１５からほぼ回動角θに比例した信号を出力することができるから、回動軸４の回動角θ、即ちスロットルバルブの弁開度を検出することができる。
【００５２】
また、回路部品１５は、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の値を比較する。これにより、ホール素子１３，１４のうち少なくともいずれか一方の素子に不具合が生じたことを検知することができる。このため、回動角検出装置の不具合を容易に検知でき、回動角検出装置の信頼性を高めることができる。
【００５３】
かくして、本実施の形態による回動角検出装置によれば、２個のホール素子１３，１４を各オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間に位置してそれぞれ異なる場所に設けたから、ホール素子１３，１４をマグネット７とヨーク８，９からなる磁気回路に並列に配置でき、オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間を通過する磁束をホール素子１３，１４によって同時かつ独立に検出することができる。このため、これらのホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の平均値等を求めることによって、ホール素子１３，１４の配設位置の影響を少なくし、回動角θにほぼ比例した信号を出力することができる。これにより、回動角θの検出精度を高めることができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、ホール素子１３，１４を各オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間でそれぞれ異なる位置に設けている。ここで、例えばホール素子１３，１４を各オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の同じ位置で上，下に重ねて配設した場合には、ホール素子１３，１４は磁気回路内に直列に配置されることになる。この場合には、マグネット７からの磁束は２個のホール素子１３，１４を通過するから、磁束はこれらのホール素子１３，１４の影響によって低減し、検出感度が低下し易い傾向がある。これに対し、本実施の形態では、ホール素子１３，１４を互いに異なる位置に配設したから、ホール素子１３，１４相互の影響を抑制し、ホール素子１３，１４の検出感度を高めることができる。
【００５５】
一方、ホール素子１３，１４からの検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ を比較することにより、ホール素子１３，１４のうち少なくともいずれか一方の素子に不具合が生じたことを検知することができる。これにより、回動角検出装置の不具合を容易に検知でき、回動角検出装置の信頼性を高めることができる。
【００５６】
また、ホール素子１３，１４を第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間でマグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ の近傍に設けたから、各ホール素子１３，１４はマグネット７からの磁束が最も通過しにくい位置に配置される。このため、マグネット７からの磁束がヨーク８，９を通過せずに各ホール素子１３，１４に到達するショートカット磁束の発生を防止できる。これにより、このようなショートカット磁束の影響を受けることなく各ヨーク８，９を通過する磁束を検出することができ、回動角θの検出精度を高めることができる。
【００５７】
また、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂは扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ と、該扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ の要側に設けられ延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ とよって構成し、ホール素子１３，１４を延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に設けている。これにより、各ヨーク８，９によってホール素子１３，１４に導かれる磁束は扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ を通過することによって要側に集められる。このため、マグネット７からの磁束は延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に集中するから、ホール素子１３，１４近傍の磁束密度を高めることができ、回動角θの検出感度を高めることができる。
【００５８】
また、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂは扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ と延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ とによってＸ軸に対しほぼ対称な形状に形成し、ホール素子１３，１４を延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に位置してＹ軸上に配列している。このため、各延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間の磁束をＹ軸上でほぼ同程度にすることができ、ホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の偏差を減少させることができる。これにより、いずれのホール素子１３，１４からもほぼ回動角θに比例した検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ を出力することができ、回動角θの検出精度を高めることができる。
【００５９】
さらに、ホール素子１３，１４を第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間のほぼ軸方向中央部に設ける構成としたから、オーバハング部８Ｂ，９Ｂ近傍の磁束の乱れに影響を抑制し、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ を安定化することができ、回動角検出装置の信頼性を向上することができる。
【００６０】
なお、前記実施の形態ではヨーク８，９間に磁電変換素子として２個のホール素子１３，１４を設ける構成としたが、３個以上の磁電変換素子をヨーク８，９間に設ける構成としてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、複数個の磁電変換素子を各オーバハング部間に位置してそれぞれ異なる場所に設けたから、第１，第２のオーバハング部間を通過する磁束を複数個の磁電変換素子によって同時かつ独立に検出することができる。このため、これらの磁電変換素子から出力される検出信号の平均値等を求めることによって、回動角にほぼ比例した信号を出力することができ、回動角の検出精度を高めることができる。また、各磁電変換素子をそれぞれ異なる位置に設けたから、磁電変換素子相互の影響を抑制し、磁電変換素子の検出感度を高めることができる。
【００６２】
そして、複数個の磁電変換素子からの検出信号を比較することにより、複数個の磁電変換素子のうち少なくともいずれか一の素子に不具合が生じたことを検知することができる。これにより、回動角検出装置の不具合を容易に検知でき、回動角検出装置の信頼性を高めることができる。
また、第１，第２のオーバハング部は扇形面部と延長部とによってＸ軸に対しほぼ対称な形状に形成し、各磁電変換素子を各延長部間に位置してＹ軸上に配列している。このため、各延長部間の磁束をＹ軸上でほぼ同程度にすることができ、磁電変換素子から出力される検出信号の偏差を減少させることができる。これにより、いずれの磁電変換素子からもほぼ回動角に比例した検出信号を出力することができ、回動角の検出精度を高めることができる。
【００６３】
また、請求項２の発明によれば、各磁電変換素子を第１，第２のオーバハング部間でマグネットの回動中心の近傍に設けたから、マグネットからの磁束が第１，第２のヨークを通過せずに各磁電変換素子に到達するショートカット磁束の発生を防止できる。これにより、ショートカット磁束の影響を受けることなく、第１，第２のヨークを通過する磁束を検出でき、回動角の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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】実施の形態による回動角検出装置のうちカバーの一部を破断にして示す平面図である。
【図３】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク等を示す図１中の矢示 ＩＩＩ−ＩＩＩ 方向からみた横断面図である。
【図４】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク等を示す斜視図である。
【図５】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク、ホール素子を拡大して示す縦断面図である。
【図６】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク等を示す平面図である。
【図７】回動角検出装置に用いるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク、ホール素子の配置関係を示す模式的構成図である。
【図８】回動角に対するホール素子から出力される検出信号との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
７ マグネット
７Ａ，７Ｂ 凸円弧面部
８ 第１のヨーク
８Ａ 第１の磁極片部
８Ｂ 第１のオーバハング部
８Ｂ１ ，９Ｂ１ 扇形面部
８Ｂ２ ，９Ｂ２ 延長部
９ 第２のヨーク
９Ａ 第２の磁極片部
９Ｂ 第２のオーバハング部
１３，１４ ホール素子（磁電変換素子）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば回動軸の回動角等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、アクセルペダル開度等を検出するのに用いられる回動角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回動角検出装置は、自動車用エンジンのスロットルバルブ開度、アクセルペダル開度等を検出するのに広く用いられている。そこで、回動角検出装置によってスロットルバルブ開度の検出を行う場合を例に挙げて説明する。
【０００３】
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スロットルバルブを設け、該スロットルバルブの開度を回動角検出装置により検出する構成としている。そして、該回動角検出装置からの信号は、エンジンの吸入空気量に対応した信号としてコントロールユニットに出力され、該コントロールユニット側では吸入空気量に従って燃料の噴射量を演算するものである。このような自動車用エンジン等に用いる回動角検出装置として、マグネット、ヨーク等を用いた非接触型のものが知られている（例えば特開平９−１８９５０８号公報、特開平９−１８９５０９号公報等）。
【０００４】
ここで、従来技術による回動角検出装置は、スロットルバルブの弁開度に応じて回動する回動軸に設けられたマグネットと、該マグネットの周囲をほぼ全周に亘って取り囲む複数個のヨークと、該各ヨーク間に配設された複数のホール素子とから構成されている。
【０００５】
そして、従来技術の回動角検出装置では、マグネットと複数個のヨークとによって複数の磁気回路を構成し、各磁気回路毎に独立してホール素子を配設している。これにより、複数のホール素子によって複数の磁気回路の磁束密度を検出し、これらのホール素子による信号を用いることによって回動軸の回動角、即ちスロットルバルブの弁開度を検出している。
【０００６】
【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、各磁気回路毎にそれぞれ１個のホール素子を配設し、磁気回路の磁束密度を検出する構成としている。また、ホール素子は、マグネットとヨークとからなる磁気回路において、２個のヨーク間に配設されている。ここで、ホール素子周囲の磁束密度は、ホール素子がヨーク間でいずれの位置に配設されているかによって大きく変化する。従って、１個のホール素子で磁気回路の磁束密度を検出するときには、ホール素子の配置される位置によってホール素子から出力される信号が大きく変化する。また、ホール素子が配置される位置は、回動角検出装置毎に僅かに異なる。このため、従来技術による回動角検出装置では、製品毎にホール素子周囲の磁束密度にばらつきが生じ、回動角の検出精度が低下し易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、本発明はヨーク間の磁束密度を正確に検出し、回動角の検出精度を高めることが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の発明は、回動可能に設けられたマグネットと、該マグネットを挟んで径方向で対向した第１，第２の磁極片部から径方向内向きに延びた第１，第２のオーバハング部をマグネットの回動中心上で互いに重なり合って形成してなる第１，第２のヨークと、該第１，第２のヨークを構成する第１，第２のオーバハング部間に位置して、それぞれ異なる場所に設けられた複数個の磁電変換素子とからなる回動角検出装置において、前記第１，第２のヨークの第１，第２のオーバハング部は、マグネットの回動軸と直交するＸ軸に対しほぼ対称な扇形状に形成された扇形面部と、該扇形面部の先端に設けられ前記マグネットの回動中心を越える位置まで延びて形成された延長部とよって構成し、前記各磁電変換素子は該各延長部間に位置して前記回動軸およびＸ軸と直交するＹ軸上に配列したことを特徴としている。
【０００９】
このように構成したことにより、回動角に応じてマグネットと第１，第２の磁極片部との対向面積が変化する。そして、各磁電変換素子はマグネットと第１，第２のヨークとの対向面積に対応した信号を出力するから、各磁電変換素子から出力される信号を用いることによってマグネットの回動角を検出することができる。
【００１０】
また、複数個の磁電変換素子をオーバハング部間に位置してそれぞれ異なる場所に設けたから、各磁電変換素子は、マグネットと第１，第２のヨークとからなる磁気回路に対して並列に配置される。このため、各磁電変換素子によって第１，第２のオーバハング部間を通過する磁束を同時かつ独立に検出することができる。そして、これらの複数個の磁電変換素子から出力される信号を用いることによって、オーバハング部間の磁束をより正確に検出することができる。
また、第１，第２のオーバハング部は扇形面部と延長部とによってＸ軸に対しほぼ対称な形状に形成し、各磁電変換素子を各延長部間に位置してＹ軸上に配列したから、第１，第２のオーバハング部間の磁束は、Ｙ軸上でほぼ同程度にすることができる。このため、各磁電変換素子の周囲に形成される磁束をほぼ均等化し、各磁電変換素子から出力される信号の偏差を小さくすることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明は、各磁電変換素子を前記第１，第２のオーバハング部間で前記マグネットの回動中心の近傍に設けたことにある。
【００１２】
これにより、各磁電変換素子はマグネットからの磁束が最も通過しにくい位置に配設される。このため、マグネットからの磁束がヨークを通過せずに各磁電変換素子に到達するショートカット磁束の発生を防止でき、このようなショートカット磁束の影響を受けることなく各ヨークを通過する磁束を検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回動角検出装置の実施の形態を、図１ないし図８を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図において、１は回動角検出装置の外形をなすケーシングで、該ケーシング１は、軸方向に延びる筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向の途中に設けられ後述するカバー１８と共に筒部１Ａ内に収容室Ａを画成した隔壁部１Ｂと、該隔壁部１Ｂから軸方向上向きに突設され、後述のヨーク支持筒３を位置決めする筒状突部１Ｃと、前記隔壁部１Ｂから軸方向下向きに突設され、内周側が収容室Ａ内に連通する筒状の軸受保持部１Ｄと、前記筒部１Ａの外周側から径方向外向きに突設された２個のコネクタ部１Ｅ，１Ｅとから構成されている。そして、隔壁部１Ｂの下側部分は、筒部１Ａと軸受保持部１Ｄとの間が後述する戻しばね１７用のばね室Ｂとなっている。
【００１９】
また、ケーシング１にはコネクタ部１Ｅから収容室Ａ内に延びる複数本のピン端子２（１本のみ図示）が埋設されると共に、ばね室Ｂ内には例えば１００°程度の角度範囲に亘って切欠き（図示せず）が設けられ、この切欠きによって後述するレバー１６の回動範囲を規制している。
【００２０】
３はケーシング１の隔壁部１Ｂ上に筒状突部１Ｃによって位置決めされたヨーク支持筒で、該ヨーク支持筒３は樹脂材料等の非磁性材料によって有蓋筒状に形成され、後述する第１，第２のヨーク８，９を樹脂モールド等の手段により一体に保持するものである。そして、ヨーク支持筒３は第１，第２のヨーク８，９と共にケーシング１の筒状突部１Ｃ内に着脱可能に嵌着され、後述のマグネット７に対する第１，第２のヨーク８，９の位置決めを行なっている。
【００２１】
４はケーシング１内に回動可能に設けられた回動軸で、該回動軸４は軸受５を用いて軸受保持部１Ｄ内に取付けられ、該回動軸４の先端側は軸受保持部１Ｄ内から収容室Ａ内に向けて突出し、後述の回動板６が一体に形成されている。また、回動軸４の基端側は軸受保持部１Ｄから軸方向下向きに突出し、レバー１６が取付けられている。
【００２２】
６は回動軸４の先端側に一体に形成された回動板で、該回動板６は略円板状に形成され、該回動板６上には後述のマグネット７が固着されている。
【００２３】
７は回動板６上に接着剤等によって固着されたマグネットで、該マグネット７は、長さ方向の両側が磁極となった矩形状または小判状に形成されている。また、該マグネット７は、図３ないし図６に示すように、長さ方向両端が凸円弧面部７Ａ，７Ｂとなり、凸円弧面部７Ａ，７Ｂ間は平行面部７Ｃ，７Ｄとなっている。
【００２４】
そして、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して約９０°の角度α１ をもって形成されている。また、凸円弧面部７Ａ，７Ｂの角度α１ は、後述するヨーク８，９の磁極片部８Ａ，９Ａの角度α２ とほぼ等しい値に設定されている。
【００２５】
また、マグネット７は、最大エネルギ積が２０×１０６ ガウスエルステッド以下の磁気特性を有する材料（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｃｏの希土類ボンドマグネット等）のよって形成されている。
【００２６】
８はヨーク支持筒３によってケーシング１内に設けられた第１のヨークで、該第１のヨーク８は、マグネット７を挟んで後述する第２のヨーク９と径方向（図６中のＸ軸方向）で対向し、マグネット７による磁束を後述するホール素子１３，１４へと導くものである。このため、ヨーク８は、例えば電磁純鉄（ＳＵＹＢ，ＳＵＹＰ）、Ｆｅ−Ｎｉ合金等のように保磁力が１エルステッド以下となる磁性材料によって形成されている。また、ヨーク８は、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂと一定の間隔を保って対向する湾曲板状の第１の磁極片部８Ａと、該第１の磁極片部８Ａから径方向内側に向けて折曲げて形成され、マグネット７を上側から跨ぐように平板状に延びた第１のオーバハング部８Ｂとから構成されている。
【００２７】
そして、第１の磁極片部８Ａは、図６に示すようにマグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対し一定の曲率半径をもって円弧状に湾曲して形成され、その内周側が回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して凸円弧面部７Ａ，７Ｂと同軸に対向する凹円弧面部８Ａ１ となっている。また、第１の磁極片部８Ａは、約９０°の角度α２ をもって延びている。
【００２８】
一方、第１のオーバハング部８Ｂは、外周端側が第１の磁極片部８Ａの軸方向端部と一体に連結され、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を要位置Ｐとする扇形状に形成された扇形面部８Ｂ１ と、該扇形面部８Ｂ１ の要位置Ｐ側に設けられ、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を越える位置まで延びた略正方形または長方形の延長部８Ｂ２ とから構成されている。そして、該延長部８Ｂ２ は、後述する第２のオーバハング部９Ｂの延長部９Ｂ２ との間でホール素子１３，１４を上，下から挟む構成となっている。
【００２９】
ここで、オーバハング部８Ｂの扇形面部８Ｂ１ は、Ｘ軸に対しほぼ対称な扇形状に形成され、該扇形面部８Ｂ１ の先端に延長部８Ｂ２ が設けられている。このため、ヨーク８はＸ軸に対しほぼ対称な形状となっている。
【００３０】
９はケーシング１内に設けられ第１のヨーク８とほぼ同様の磁性材料からなる第２のヨークで、該第２のヨーク９は、マグネット７を挟んで第１のヨーク８と径方向（Ｘ軸方向）に対向することによって磁気回路を形成し、マグネット７による磁束を後述するホール素子１３，１４へと導くものである。また、第２のヨーク９は、第１のヨーク８と同様にマグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂと一定の間隔を保って対向する第２の磁極片部９Ａと、該第２の磁極片部９Ａから径方向内向きに折曲げて形成され、マグネット７を上側から跨ぐように平板状に延びた第２のオーバハング部９Ｂとから構成されている。
【００３１】
そして、第２の磁極片部９Ａは、マグネット７を挟んで第１の磁極片部８ＡとＸ軸方向に対向している。また、第２の磁極片部９Ａは、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対し一定の曲率半径をもって円弧状に湾曲して形成され、その内周側が回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して凸円弧面部７Ａ，７Ｂと同軸に対向する凹円弧面部９Ａ１ となっている。そして、第２の磁極片部９Ａは、第１の磁極片部８Ａとほぼ同様に約９０°の角度α２ をもって延びている。
【００３２】
一方、第２のオーバハング部９Ｂは、第１のオーバハング部８Ｂと同様に外周端側が第２の磁極片部９Ａの軸方向端部と一体に連結され、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を要位置Ｐとする扇形状に形成された扇形面部９Ｂ１ と、該扇形面部９Ｂ１ の要位置Ｐ側に設けられ、マグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を越える位置まで延びた略正方形または長方形の延長部９Ｂ２ とから構成されている。そして、延長部９Ｂ２ は、第１のオーバハング部８Ｂの延長部８Ｂ２ に例えば１．７ｍｍ程度の隙間１０をもって重なり合っている。
【００３３】
ここで、オーバハング部９Ｂの扇形面部９Ｂ１ は、Ｘ軸に対しほぼ対称な扇形状に形成され、該扇形面部９Ｂ１ の先端に延長部９Ｂ２ が設けられている。このため、ヨーク９はＸ軸に対しほぼ対称な形状となっている。
【００３４】
ここで、図７に示す如く、マグネット７の回動角±θは、凸円弧面部７Ａの中心部位が第１の磁極片部８Ａと第２の磁極片部９Ａとの間の中間位置にあるときを初期位置Ｏ２ とし、マグネット７が右側に回動したときを正方向（＋θ）、左側に回動したときを負方向（−θ）とする。このとき、マグネット７（回動軸４）が回動する範囲は±４５°の間であり、回動角θが＋４５°のときに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。
【００３５】
１１，１１は第１，第２の磁極片部８Ａ，９Ａとの間に設けられた磁束遮断部で、該各磁束遮断部１１は、図３に示すように互いにマグネット７を挟んで径方向（図６中のＹ軸方向）で対向し、ヨーク支持筒３の一部を構成している。そして、磁束遮断部１１は、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に対して、約９０°の角度α３ を有している。特に、この角度α３ は、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂの角度α１ とほぼ等しい値に設定することが好ましい。
【００３６】
１２は樹脂材料等によって形成されたフレキシブル基板で、該フレキシブル基板１２は、図１に示すようにその一部が略Ｖ字状に折曲げられて収容室Ａ内に収容されている。そして、フレキシブル基板１２の一端側にはホール素子１３，１４が取付けられ、隙間１０内に配設されている。また、フレキシブル基板１２の他端側はピン端子２に半田付け等の手段によって接続されている。
【００３７】
１３は第１の磁電変換素子としての第１のホール素子で、該ホール素子１３は、フレキシブル基板１２に取付けられ、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の隙間１０内に配置されている。また、ホール素子１３の磁気検出方向は、回動軸４の軸方向に平行で、かつマグネット７の磁極線と直交する方向となっている。そして、ホール素子１３は、マグネット７、第１のヨーク８、第２のヨーク９からなる磁気回路内を通る磁束密度に比例した第１の検出信号Ｓ１ を出力するものである。
【００３８】
１４は第２の磁電変換素子としての第２のホール素子で、該ホール素子１４は、フレキシブル基板１２に取付けられ、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の隙間１０内に位置して第１のホール素子１３とは異なる場所に設けられている。また、ホール素子１４の磁気検出方向も、マグネット７の磁極線と直交する方向となっている。そして、ホール素子１４は、マグネット７、第１のヨーク８、第２のヨーク９からなる磁気回路内を通る磁束密度に比例した第２の検出信号Ｓ２ を出力するものである。
【００３９】
また、第２のホール素子１４は、第１のホール素子１３と共に第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂの延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に位置し、Ｘ軸と直交して回動中心Ｏ１ −Ｏ１ を通るＹ軸上に配列されている。このため、第１，第２のホール素子１３，１４の中心位置は、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ の近傍に位置して、回動中心Ｏ１ −Ｏ１ からほぼ等しい寸法ＬだけＹ軸方向に離間している。ここで、第１，第２のホール素子１３，１４は、できるだけ回動中心Ｏ１ −Ｏ１ に近い位置に設けることが好ましい。
【００４０】
そして、第１，第２のホール素子１３，１４は、図５に示すように第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の軸方向中央部付近として第１のオーバハング部８Ｂから例えば１ｍｍ程度の寸法Ｈだけ離間した位置に配置されている。
【００４１】
１５，１５はフレキシブル基板１２に搭載された回路部品で、該各回路部品１５は、その入力側がホール素子１３，１４に接続されている。そして、回路部品１５は、例えばホール素子１３，１４からの２つの検出信号の平均値を演算し、増幅するものである。そして、回路部品１５は、その出力側がピン端子２に接続され回動角θに応じた信号を外部に出力している。なお、ホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は比較的微弱な信号であるため、ホール素子１３，１４と回路部品１５とを接続する配線（図示せず）には、外部からの電気的なノイズが混入し易い。このため、回路部品１５をホール素子１３，１４にできるだけ近付けて設け、この配線をできるだけ短くすることが好ましい。
【００４２】
１６は回動軸４の下端側に一体的に固着されたレバーで、該レバー１６はその中央部が回動軸４にかしめ固定されると共に、径方向外側に向って延び、その先端はスロットルバルブ側のレバー（図示せず）と係合している。そして、レバー１６はスロットルバルブが開閉操作されるのに応じ、回動軸４を回動させるものである。
【００４３】
１７はケーシング１のばね室Ｂ内に配設された戻しばねで、該戻しばね１７はコイルスプリング等によって形成され、その一端側が隔壁部１Ｂの底部側に掛け止めされ、他端側がレバー１６に掛け止めされている。そして、該戻しばね１７は、レバー１６を回動軸４、回動板６と共に図７に示す初期位置Ｏ２ へと常時付勢するものである。
【００４４】
１８はケーシング１の筒部１Ａを施蓋するカバーで、該カバー１８はケーシング１の収容室Ａを閉塞し、外部のダスト等から収容室Ａを保護する。また、カバー１８は、ヨーク支持筒３の上面側に当接し、該ヨーク支持筒３をケーシング１の隔壁部１Ｂとの間に挟んで固定するものである。
【００４５】
本実施の形態による回動角検出装置は、上述の如く２個のヨーク８，９によって２極方式の回動角検出装置を構成するもので、次にその作動について図７を参照しつつ説明する。
【００４６】
まず、マグネット７が初期位置Ｏ２ にあるときには、マグネット７の凸円弧面部７Ａは周方向に離間した第１の磁極片部８Ａと第２の磁極片部９Ａとの中央に位置している。このとき、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは、いずれの磁極片部８Ａ，９Ａにも対向していないから、マグネット７からの磁束は、ヨーク８，９を殆ど通過しない。
【００４７】
次に、スロットルバルブを開弁したときには、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは初期位置Ｏ２ から回動角＋θをもって周方向右側に回動する。このとき、マグネット７の凸円弧面部７Ａは第１の磁極片部８Ａの凹円弧面部８Ａ１ と対向し、凸円弧面部７Ｂは第２の磁極片部９Ａの凹円弧面部９Ａ１ と対向する。これにより、マグネット７の磁束は、第１のヨーク８と第２のヨーク９とを通して第１，第２のホール素子１３，１４に導かれる。このとき、各ホール素子１３，１４からは、図８中の特性線ａ，ｂに示すようにヨーク８，９を通る磁束密度に対応した正の検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ が出力される。
【００４８】
一方、スロットルバルブを閉弁したときには、マグネット７の凸円弧面部７Ａ，７Ｂは初期位置Ｏ２ から回動角−θをもって周方向左側に回動する。このとき、マグネット７の凸円弧面部７Ａは第２の磁極片部９Ａの凹円弧面部９Ａ１ と対向し、凸円弧面部７Ｂは第１の磁極片部８Ａの凹円弧面部８Ａ１ と対向する。これにより、マグネット７の磁束は、第１のヨーク８と第２のヨーク９とを通して第１，第２のホール素子１３，１４に導かれる。このとき、各ホール素子１３，１４からは、図８中の特性線ａ，ｂに示すようにヨーク８，９を通る磁束密度に対応した負の検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ が出力される。
【００４９】
ここで、ホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は、ホール素子１３，１４の配設位置等によって増減する。このため、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は、図８中の特性線ａ，ｂに示すように同一の回動角θに対して異なる値になり易い。
【００５０】
しかし、本実施の形態による回動角検出装置では、ホール素子１３，１４から出力された検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ は、回路部品１５に入力される。このとき、回路部品１５は、例えば検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の平均値を演算する。これにより、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の平均値は図８中の特性線ｃに示すような回動角θに対して線形な特性に近付けることができる。
【００５１】
このように、回路部品１５からほぼ回動角θに比例した信号を出力することができるから、回動軸４の回動角θ、即ちスロットルバルブの弁開度を検出することができる。
【００５２】
また、回路部品１５は、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の値を比較する。これにより、ホール素子１３，１４のうち少なくともいずれか一方の素子に不具合が生じたことを検知することができる。このため、回動角検出装置の不具合を容易に検知でき、回動角検出装置の信頼性を高めることができる。
【００５３】
かくして、本実施の形態による回動角検出装置によれば、２個のホール素子１３，１４を各オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間に位置してそれぞれ異なる場所に設けたから、ホール素子１３，１４をマグネット７とヨーク８，９からなる磁気回路に並列に配置でき、オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間を通過する磁束をホール素子１３，１４によって同時かつ独立に検出することができる。このため、これらのホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の平均値等を求めることによって、ホール素子１３，１４の配設位置の影響を少なくし、回動角θにほぼ比例した信号を出力することができる。これにより、回動角θの検出精度を高めることができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、ホール素子１３，１４を各オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間でそれぞれ異なる位置に設けている。ここで、例えばホール素子１３，１４を各オーバハング部８Ｂ，９Ｂ間の同じ位置で上，下に重ねて配設した場合には、ホール素子１３，１４は磁気回路内に直列に配置されることになる。この場合には、マグネット７からの磁束は２個のホール素子１３，１４を通過するから、磁束はこれらのホール素子１３，１４の影響によって低減し、検出感度が低下し易い傾向がある。これに対し、本実施の形態では、ホール素子１３，１４を互いに異なる位置に配設したから、ホール素子１３，１４相互の影響を抑制し、ホール素子１３，１４の検出感度を高めることができる。
【００５５】
一方、ホール素子１３，１４からの検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ を比較することにより、ホール素子１３，１４のうち少なくともいずれか一方の素子に不具合が生じたことを検知することができる。これにより、回動角検出装置の不具合を容易に検知でき、回動角検出装置の信頼性を高めることができる。
【００５６】
また、ホール素子１３，１４を第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間でマグネット７の回動中心Ｏ１ −Ｏ１ の近傍に設けたから、各ホール素子１３，１４はマグネット７からの磁束が最も通過しにくい位置に配置される。このため、マグネット７からの磁束がヨーク８，９を通過せずに各ホール素子１３，１４に到達するショートカット磁束の発生を防止できる。これにより、このようなショートカット磁束の影響を受けることなく各ヨーク８，９を通過する磁束を検出することができ、回動角θの検出精度を高めることができる。
【００５７】
また、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂは扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ と、該扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ の要側に設けられ延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ とよって構成し、ホール素子１３，１４を延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に設けている。これにより、各ヨーク８，９によってホール素子１３，１４に導かれる磁束は扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ を通過することによって要側に集められる。このため、マグネット７からの磁束は延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に集中するから、ホール素子１３，１４近傍の磁束密度を高めることができ、回動角θの検出感度を高めることができる。
【００５８】
また、第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂは扇形面部８Ｂ１ ，９Ｂ１ と延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ とによってＸ軸に対しほぼ対称な形状に形成し、ホール素子１３，１４を延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間に位置してＹ軸上に配列している。このため、各延長部８Ｂ２ ，９Ｂ２ 間の磁束をＹ軸上でほぼ同程度にすることができ、ホール素子１３，１４から出力される検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ の偏差を減少させることができる。これにより、いずれのホール素子１３，１４からもほぼ回動角θに比例した検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ を出力することができ、回動角θの検出精度を高めることができる。
【００５９】
さらに、ホール素子１３，１４を第１，第２のオーバハング部８Ｂ，９Ｂ間のほぼ軸方向中央部に設ける構成としたから、オーバハング部８Ｂ，９Ｂ近傍の磁束の乱れに影響を抑制し、検出信号Ｓ１ ，Ｓ２ を安定化することができ、回動角検出装置の信頼性を向上することができる。
【００６０】
なお、前記実施の形態ではヨーク８，９間に磁電変換素子として２個のホール素子１３，１４を設ける構成としたが、３個以上の磁電変換素子をヨーク８，９間に設ける構成としてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、複数個の磁電変換素子を各オーバハング部間に位置してそれぞれ異なる場所に設けたから、第１，第２のオーバハング部間を通過する磁束を複数個の磁電変換素子によって同時かつ独立に検出することができる。このため、これらの磁電変換素子から出力される検出信号の平均値等を求めることによって、回動角にほぼ比例した信号を出力することができ、回動角の検出精度を高めることができる。また、各磁電変換素子をそれぞれ異なる位置に設けたから、磁電変換素子相互の影響を抑制し、磁電変換素子の検出感度を高めることができる。
【００６２】
そして、複数個の磁電変換素子からの検出信号を比較することにより、複数個の磁電変換素子のうち少なくともいずれか一の素子に不具合が生じたことを検知することができる。これにより、回動角検出装置の不具合を容易に検知でき、回動角検出装置の信頼性を高めることができる。
また、第１，第２のオーバハング部は扇形面部と延長部とによってＸ軸に対しほぼ対称な形状に形成し、各磁電変換素子を各延長部間に位置してＹ軸上に配列している。このため、各延長部間の磁束をＹ軸上でほぼ同程度にすることができ、磁電変換素子から出力される検出信号の偏差を減少させることができる。これにより、いずれの磁電変換素子からもほぼ回動角に比例した検出信号を出力することができ、回動角の検出精度を高めることができる。
【００６３】
また、請求項２の発明によれば、各磁電変換素子を第１，第２のオーバハング部間でマグネットの回動中心の近傍に設けたから、マグネットからの磁束が第１，第２のヨークを通過せずに各磁電変換素子に到達するショートカット磁束の発生を防止できる。これにより、ショートカット磁束の影響を受けることなく、第１，第２のヨークを通過する磁束を検出でき、回動角の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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】実施の形態による回動角検出装置のうちカバーの一部を破断にして示す平面図である。
【図３】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク等を示す図１中の矢示 ＩＩＩ−ＩＩＩ 方向からみた横断面図である。
【図４】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク等を示す斜視図である。
【図５】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク、ホール素子を拡大して示す縦断面図である。
【図６】実施の形態によるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク等を示す平面図である。
【図７】回動角検出装置に用いるマグネット、第１のヨーク、第２のヨーク、ホール素子の配置関係を示す模式的構成図である。
【図８】回動角に対するホール素子から出力される検出信号との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
７ マグネット
７Ａ，７Ｂ 凸円弧面部
８ 第１のヨーク
８Ａ 第１の磁極片部
８Ｂ 第１のオーバハング部
８Ｂ１ ，９Ｂ１ 扇形面部
８Ｂ２ ，９Ｂ２ 延長部
９ 第２のヨーク
９Ａ 第２の磁極片部
９Ｂ 第２のオーバハング部
１３，１４ ホール素子（磁電変換素子）
Claims (2)
- 回動可能に設けられたマグネットと、
該マグネットを挟んで径方向で対向した第１，第２の磁極片部から径方向内向きに延びた第１，第２のオーバハング部をマグネットの回動中心上で互いに重なり合って形成してなる第１，第２のヨークと、
該第１，第２のヨークを構成する第１，第２のオーバハング部間に位置してそれぞれ異なる場所に設けられた複数個の磁電変換素子とからなる回動角検出装置において、
前記第１，第２のヨークの第１，第２のオーバハング部は、マグネットの回動軸と直交するＸ軸に対しほぼ対称な扇形状に形成された扇形面部と、該扇形面部の先端に設けられ前記マグネットの回動中心を越える位置まで延びて形成された延長部とよって構成し、前記各磁電変換素子は該各延長部間に位置して前記回動軸およびＸ軸と直交するＹ軸上に配列したことを特徴とする回動角検出装置。 - 前記各磁電変換素子は、前記第１，第２のオーバハング部間で前記マグネットの回動中心の近傍に設けてなる請求項１に記載の回動角検出装置。
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-
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