JP4523397B2 - スロットルボデーにおける回転角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸の回転と同期してロータを回転させ、ロータに固定されたブラシを抵抗体上で摺動変位させ、これによって回転軸の角度変位に比例した電圧信号を出力する回転角度検出装置に関し、そのうち特に燃料噴射装置において、空気量を制御するスロットルボデーにおける絞り弁の開度を検出する回転角度検出装置に関する。

従来のスロットルボデーにおける回転角度検出装置について図９から図１４にて説明する。
まず、絞り弁軸２０について図９から図１２により説明する。
図９は絞り弁軸を上方よりみた上部平面図。図１０は図９の右側面図。図１１は図９のＧ−Ｇ線における縦断面図。図１２は図９のＨ−Ｈ線における縦断面図である。
絞り弁軸２０は断面円形をなし長手軸心線Ａ−Ａに沿って側方に延び、絞り弁取付け部２０ａと係合部２０ｂとを備える。
絞り弁取付け部２０ａは後述するバタフライ型の絞り弁を取着する為の取付け部であり、絞り弁軸２０の長手軸心線Ａ−Ａに沿って穿設される。
本例における絞り弁取付け部２０ａは、板状の絞り弁の板厚よりわずかに大なる溝巾ａを有するとともに絞り弁の直径よりわずかに大なる溝長さｂを有し、絞り弁軸２０の略中心部に貫通溝として穿設される。
絞り弁取付け部２０ａは図１１によって理解される。
係合部２０ｂは、絞り弁軸２０の右端より更に右方に向けて突出して小判型に形成されるもので、絞り弁軸２０の長手軸心線Ａ−Ａを挟んで互いに対向する平取り面部２０ｃ、２０ｄを有し、このとき前記平取り面部は、絞り弁取付け部２０ａと平行に形成される。
この係合部２０ｂは図１０によって理解される。
又、絞り弁軸２０には、絞り弁を絞り弁取付け部２０ａを介して絞り弁軸２０に螺着するためのネジ孔２０ｅが貫通して２ヶ所穿設されるもので、このネジ孔２０ｅは絞り弁取付け部２０ａに直交して穿設される。
このネジ孔２０ｅは図１２によって理解される。

そして、絞り弁軸２０は以下によってスロットルボデー２１に取着される。
すなわち、スロットルボデー２１には吸気通路２２が側方に貫通して穿設されるもので、絞り弁軸２０を回転自在に支持する絞り弁軸支持孔２３は吸気通路２２の中心を通るとともに吸気通路２２を横断してスロットルボデー２１に同芯に穿設される。そして、一方の絞り弁軸支持孔２３は、ケーシングガイド孔２４ｂを介してスロットルボデー２１より突出する絞り弁軸ボス２４の端部２４ａに開口する。このケーシングガイド孔２４ｂは絞り弁軸支持孔２３より大径をなす。
ここで、ケーシングガイド孔２４ｂを介して絞り弁軸２０が絞り弁軸支持孔２３内に挿入配置され、この状態において吸気通路２２内に臨んで開口する絞り弁取付け部２０ａ内に向けてバタフライ型の絞り弁２５が挿入され、次いでネジ（図示せず）を絞り弁軸２０のネジ孔２０ｅに向けて螺着することにより、吸気通路２２内に臨んで絞り弁２５が絞り弁軸２０に取着される。
一方、絞り弁軸２０が絞り弁軸支持孔２３内に挿入された状態において、係合部２０ｂはケーシングガイド孔２４ｂ内に突出して配置される。角度センサ２６は、ケーシング２７の内方にロータ２８、ブラシ、抵抗体が収納配置されるもので、ロータ２８は回転軸心Ｊ−Ｊを中心としてケーシング２７に回転自在に支持され、ロータ２８の上部に配置されたブラシがケーシング２７内に配置された抵抗体上を摺動接触して移動する。（ブラシ、抵抗体は図示されない）
又、ケーシング２７は、図１４において上方に平坦面をなす取付け端面２７ａが形成されるとともに取付け端面２７ａから更に上方に向けてガイド筒部２７ｂが形成される。
尚、前記ロータの図１４における上方部分は、ガイド筒部２７ｂ内にあってガイド筒部２７ｂと同芯に回転自在に配置され、更にロータ２８の上方部分には上端２８ａから下方に向かって係止凹部２８ｂが凹設されるとともに係止凹部２８ｂには中心方向に向かう一対の係止突部２８ｃ、２８ｄが形成される。

そして、前記角度センサは以下によってスロットルボデー２１に取着される。
ケーシング２７のガイド筒部２７ｂがスロットルボデー２１のケーシングガイド孔２４ｂ内に挿入されるとともにケーシング２７の取付け端面２７ａが絞り弁軸ボス２４の端面２４ａに当接配置され、この状態にてケーシングが図示せぬネジによってスロットルボデー２１に螺着される。
以上によると、絞り弁軸２０の係合部２０ｂは開度センサ２６のロータ２８の係止凹部２８ｂ内に進入して配置され、このとき絞り弁軸２０の係合部２０ｂの一側の平取り面部２０ｃがロータ２８の一側の係止突部２８ｃに係合配置され、他側の平取り面部２０ｄが他側の係止突部２８ｄに係合配置される。
又、ロータ２８の回転軸心Ｊ−Ｊは絞り弁軸２０の長手軸心線Ａ−Ａと同芯に配置される。尚、図１３に示される絞り弁２５は、吸気通路２２を全閉に保持した状態を示す。
以上によると、運転者によって絞り弁軸２０が時計方向に回転されて開弁操作されると、絞り弁２５は絞り弁軸２０の回転と同期して図１３において時計方向に回転し、吸気通路２２を開放する。
一方、前記絞り弁軸の時計方向への回転によると、この回転は絞り弁軸２０の係合部２０ｂの平取り面部２０ｃ、２０ｄを介してロータ２８の係止突部２８ｃ、２８ｄに伝達されるもので、これによって絞り弁軸２０とロータ２８とを同期的に回転させることができ、もって角度センサ２６より絞り弁２５を含む絞り弁軸２０の角度変位に比例した電圧信号を出力することができる。

かかる従来のスロットルボデーの回転角度検出装置において、絞り弁２５が吸気通路２２を全閉状態に保持し、且つ機関が停止された状態は図１５に示される。
かかる状態において、吸気通路２２内には空気流れが生ずることがないので、絞り弁軸２０は絞り弁軸支持孔２３に対して同芯に配置されるもので、絞り弁軸２０と絞り弁軸支持孔２３との間には全周に渡って均一な環状間隙Ｋが形成され、絞り弁軸２０の長手軸心線Ａ−Ａとロータ２８の回転軸心Ｊ−Ｊを同芯配置できる。
以上によると、絞り弁軸２０の係合部２０ｂの平取り面部２０ｃ、２０ｄとロータ２８の係止突部２８ｃ、２８ｄとは面接触状態に維持され、ロータ２８の回転軸心Ｊ−Ｊを通る基準垂線Ｌ−Ｌとロータ２８との回転角はＭ度に保持される。
いいかえると、絞り弁２５の全閉時においてロータ２８は基準垂線Ｌ−Ｌに対してＭ度回転して維持される。

次いで、前記状態から機関の運転状態に入ると、吸気通路２２内には図１５、図１６において左方から右方に向かう空気流れが発生するもので、全閉状態にある絞り弁２５には右方に向けて大なる吸引力が作用し、これによると絞り弁２５を含む絞り弁軸２０は、絞り弁軸２０の右側外周２０ｇが絞り弁軸支持孔２３の右側内周壁２３ａに当接する迄右方へ移動する。
いいかえると絞り弁２５を含む絞り弁軸２０は環状間隙Ｋに相当して右方へ移動することになる。
以上によると、絞り弁軸２０の長手軸心線Ａ−Ａはロータ２８の回転軸心Ｊ−ＪよりＫ離れて右方へ配置されることになり、これによると絞り弁軸２０の係合部２０ｂの一側の平取り面部２０ｃがロータ２８の一側の係止突部２８ｃを押圧し、一側の係止突部２８ｃが一側の平取り面部２０ｃによって点接触状態にて時計方向に回転される。
すなわち絞り弁２５の全閉状態において機関が運転されると、ロータ２８は基準線Ｌ−Ｌに対して、前述した機関の停止状態におけるロータ２８の回転角Ｍ度より大なるＮ度回転して維持されることになる。
以上によると、機関の停止状態における絞り弁の全閉時において、角度センサ２６から出力される電圧信号と、機関の運転時における絞り弁の全閉時において、角度センサ２６から出力される電圧信号との間に出力変動が生ずることになり、角度センサ２６の出力精度にバラツキが生じ、高いシステムの制御精度を得ることができない。

本発明は、かかる不具合に鑑み成されたもので、機関の停止状態、いいかえると、スロットルボデーを製造する際において、角度センサから出力される調整された電圧信号と、機関の運転時において角度センサから出力される電圧信号とのバラツキを防止し、角度センサから出力される電圧信号を高精度に維持することのできるスロットルボデーにおける回転角度検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、スロットルボデー内の吸気通路を開閉するバタフライ型の絞り弁が、スロットルボデーに回転自在に支承される絞り弁軸に取着され、この絞り弁軸の回転角度を、絞り弁軸の回転に連動して回転するロータに固定されたブラシを抵抗体上で摺動し、絞り弁軸の角度変位に比例した電圧信号を角度センサより出力することにより検出するようにされた、スロットルボデーにおける回転角度検出装置であって、断面円形をなす絞り弁軸には係合部と絞り弁取付け部とが形成され、前記係合部は、絞り弁軸の端部に突出して形成されるとともに絞り弁軸の長手軸心線を挟んで互いに対向する平取り面部を有し、一方、絞り弁取付け部は、これに取着される絞り弁を絞り弁軸の長手軸心線上に配置するように形成され、前記平取り面部に角度センサのロータに形成される係止突部を係合したものにおいて、前記絞り弁の全閉状態では，前記平取り面部を前記吸気通路の長手軸心線に対し平行に配置して、機関の吸引力による前記絞り弁軸の吸気通路下流側への微小移動時、前記平取り面部が前記係止突部に対して滑って回転させないようにしたことを特徴とする。

本発明のスロットルボデーにおける回転角度検出装置によると、機関の停止状態における絞り弁の全閉時において、絞り弁軸の長手軸心線とロータの回転軸心線は同一線上に配置されるとともに絞り弁軸の係合部の平取り面部にロータの係止突部が平行状態に当接配置され、これによってロータの回転角度が決定され、角度センサから一定の電圧信号が出力される。
一方、機関の運転状態における絞り弁の全閉時において、絞り弁軸は、絞り弁軸と絞り弁軸支持孔との間隙相当分、機関側へ微小移動するもので、絞り弁軸の長手軸心線はロータの回転軸心線より機関側へ前記間隙に相当して移動する。
かかる状態において、絞り弁軸の係合部の平取り面部は、ロータの係止突部上を平行に摺動して移動するもので、ロータは絞り弁軸の前記移動によっても何等回転するものでなく、機関の停止時と同一の電圧信号を出力できる。
従って、角度センサから出力される電圧信号を高精度に維持することができ、高い制御性を有するスロットルボデーを提供できる。

以下、本発明になるスロットルボデーにおける回転角度検出装置の一実施例について図により説明する。
絞り弁軸１について図１から図４により説明する。
図１は絞り弁軸１の上部平面図。
図２は図１の右側面図。
図３は図１のＰ−Ｐ線における縦断面図。
図４は図１のＱ−Ｑ線における縦断面図。である。
絞り弁軸１は断面円形をなし、長手軸心線Ａ−Ａに沿って延び、絞り弁取付け部１ａと係合部１ｂとを備える。
図１において、係合部１ｂは、絞り弁軸１の右端より更に右方に向かって突出して形成されるとともに小判型に形成されるもので、絞り弁軸１の長手軸心線Ａ−Ａを挟んで互いに対向する平取り面部１ｃ、１ｄを有し、この平取り面部１ｃ、１ｄは、図２において長手軸心線Ａ−Ａを通る垂直線Ｃ−Ｃに沿って平行に形成される。
この平取り面部１ｃ、１ｄを含む係合部１ｂは図２に示される。
絞り弁取付け部１ａは、板状をなすバタフライ型の絞り弁２５を取着するための取着部であり、絞り弁軸１の長手方向に沿って穿設される。
この絞り弁取付け部１ａは、絞り弁２５の板厚よりわずかに大なる溝巾ａを有するとともに絞り弁２５の直径よりわずかに大なる溝長さｂを有し、絞り弁軸１の略中心部を貫通して穿設される。
又、この絞り弁取付け部１ａは、絞り弁軸１の長手軸心線Ａ−Ａを通る垂直線Ｃ−Ｃに直交する水平線Ｄ−Ｄに対し、絞り弁２５の全閉角度Ｅに相当して傾斜して形成される。
この全閉角度、すなわち傾斜角度は、一般的に５度から２０度の範囲に設定される。
この絞り弁取付け部１ａは図３に示される。
又、絞り弁軸１には、絞り弁２５を絞り弁取付け部１ａを介して絞り弁軸１に螺着するためのネジ孔１ｅが貫通して２ヶ所穿設されるもので、このネジ孔１ｅは絞り弁取付け部１ａに直交して穿設される。
このネジ孔１ｅは図４によって理解される。

そして、絞り弁軸１は以下によってスロットルボデー２１に取着される。
すなわち、スロットルボデー２１には吸気通路２２が側方に貫通して穿設されるもので、絞り弁軸１を回転自在に支持する絞り弁軸支持孔２３は吸気通路２２の中心を通るとともに吸気通路２２を横断してスロットルボデー２１に同芯に穿設される。そして、一方の絞り弁軸支持孔２３は、ケーシングガイド孔２４ｂを介してスロットルボデー２１より突出する絞り弁軸ボス２４の端部２４ａに開口する。このケーシングガイド孔２４ｂは絞り弁軸支持孔２３より大径をなす。
ここで、ケーシングガイド孔２４ｂを介して絞り弁軸１が絞り弁軸支持孔２３内に挿入配置され、この状態において吸気通路２２内に臨んで開口する絞り弁取付け部１ａ内に向けてバタフライ型の絞り弁２５が挿入され、次いでネジ（図示せず）を絞り弁軸２０のネジ孔２０ｅに向けて螺着することにより、吸気通路２２内に臨んで絞り弁２５が絞り弁軸１に取着される。
一方、絞り弁軸１が絞り弁軸支持孔２３内に挿入された状態において、係合部１ｂはケーシングガイド孔２４ｂ内に突出して配置される。角度センサ２６は、ケーシング２７の内方にロータ２８、ブラシ、抵抗体が収納配置されるもので、ロータ２８は回転軸心Ｊ−Ｊを中心としてケーシング２７に回転自在に支持され、ロータ２８の上部に配置されたブラシがケーシング２７内に配置された抵抗体上を摺動接触して移動する。（ブラシ、抵抗体は図示されない）
又、ケーシング２７は、図６において上方に平坦面をなす取付け端面２７ａが形成されるとともに取付け端面２７ａから更に上方に向けてガイド筒部２７ｂが形成される。
尚、前記ロータの図６における上方部分は、ガイド筒部２７ｂ内にあってガイド筒部２７ｂと同芯に回転自在に配置され、更にロータ２８の上方部分には上端２８ａから下方に向かって係止凹部２８ｂが凹設されるとともに係止凹部２８ｂには中心方向に向かう一対の係止突部２８ｃ、２８ｄが形成される。

そして、前記角度センサは以下によってスロットルボデー２１に取着される。
ケーシング２７のガイド筒部２７ｂがスロットルボデー２１のケーシングガイド孔２４ｂ内に挿入されるとともにケーシング２７の取付け端面２７ａが絞り弁軸ボス２４の端面２４ａに当接配置され、この状態にてケーシングが図示せぬネジによってスロットルボデー２１に螺着される。
以上によると、絞り弁軸１の係合部１ｂは開度センサ２６のロータ２８の係止凹部２８ｂ内に進入して配置され、このとき絞り弁軸１の係合部１ｂの一側の平取り面部１ｃがロータ２８の一側の係止突部２８ｃに係合配置され、他側の平取り面部１ｄが他側の係止突部２８ｄに係合配置される。又、ロータ２８の回転軸心Ｊ−Ｊは絞り弁軸１の長手軸心線Ａ−Ａと同芯に配置される。
そして、前記状態において、絞り弁軸１の係合部１ｂの一側及び他側の平取り面部１ｃ、１ｄは吸気通路２２の長手軸心線Ｆ−Ｆに沿って平行に配置され、ロータ２８の一側、他側の係止突部２８ｃ、２８ｄもまた吸気通路２２の長手軸心線Ｆ−Ｆに沿って平行に配置され、係止突部２８ｃ、２８ｄは一側及び他側の平取り面部１ｃ、１ｄ上に平面接触状態に当接配置される。
一方、かかる状態において、絞り弁取付け部１ａを介して絞り弁軸１に取着された絞り弁２５は吸気通路２２を全閉状態に保持する。
これは、絞り弁取付け部１ａを、線Ｃ−Ｃに対して直交する線Ｄ−Ｄに対して絞り弁軸１の全閉角度Ｅに相当して傾斜して形成したことによる。かかる状態は図７に示される。
そして、図７に示される状態は、機関の停止状態における絞り弁２５の全閉状態を示すもので、かかる状態において、絞り弁軸１の長手軸心線Ａ−Ａとロータ２８の回転中心Ｊ−Ｊとは同芯に配置され、絞り弁軸１と絞り弁軸支持孔２３との間には環状間隙Ｋが形成される。
以上によると、絞り弁２５は全閉状態にあり、ロータ２８の係止突部２８ｃ、２８ｄは吸気通路２２の長手軸心方向Ｆ−Ｆと平行状態にあり、このロータ２８の位置に応じた電圧信号を角度センサ２６が出力する。

次いで、前記状態から機関の運転状態に入ると、吸気通路２２内には図５、図６において左方から右方に向かう空気流れが発生するもので、全閉状態にある絞り弁２５には右方に向けて大なる吸引力が作用し、これによると絞り弁２５を含む絞り弁軸１は、絞り弁軸１の右側外周１ｇが絞り弁軸支持孔２３の右側内周壁２３ａに当接する迄右方へ移動する。
いいかえると絞り弁２５を含む絞り弁軸１は環状間隙Ｋに相当して右方へ移動することになる。かかる状態は、図８に示される。

ここで本発明によると、絞り弁１の全閉状態において、絞り弁軸１の係合部１ｂの一側及び他側の平取り面部１ｃ、１ｄは吸気通路２２の長手軸心線Ｆ−Ｆに沿って平行に配置し、ロータ２８の一側、他側の係止突部２８ｃ、２８ｄもまた吸気通路２２の長手軸心線Ｆ−Ｆに沿って平行に配置し、係止突部２８ｃ、２８ｄを一側及び他側の平取り面部１ｃ、１ｄ上に平面接触状態に当接配置したので、前記によって絞り弁軸１を含む係合部１ｂが右側方にＫ移動したとしても平取り面部１ｃ、１ｄは係止突部２８ｃ、２８ｄ上を単に平行移動するのみで、ロータ２８は何等回転することがない。
以上によれば、かかる機関の運転時において、角度センサ２６は、機関の停止状態における電圧信号と同一電圧信号を出力できるもので、角度センサ２６の出力精度にバラツキを生ずることがなく、安定して正確な電圧信号を出力できる。
尚、絞り弁取付け部１ａは溝に代えて切欠き段部状に形成してもよい。

本発明のスロットルボデーにおける回転角度検出装置に用いられる絞り弁軸の上部平面図。 図１の右側面図。 図１のＰ−Ｐ線における縦断面図。 図１のＱ−Ｑ線における縦断面図。 本発明のスロットルボデーにおける回転角度検出装置の側面図。 図５のＲ−Ｒ線における要部横断面図。 本発明の機関停止時における絞り弁、絞り弁軸、ロータの位置関係を示す概略図。 図７における機関の運転状態を示す概略図。 従来のスロットルボデーにおける回転角度検出装置に用いられる絞り弁軸の上部平面図。 図９の右側面図。 図９のＧ−Ｇ線における縦断面図。 図９のＨ−Ｈ線における縦断面図。 従来のスロットルボデーにおける回転角度検出装置の側面図。 図１３のＳ−Ｓ線における要部横断面図。 従来の機関停止時における絞り弁、絞り弁軸、ロータの位置関係を示す概略図。 図１５における機関の運転状態を示す概略図。

１ 絞り弁軸
１ａ 絞り弁取付け部
１ｂ 係合部
１ｃ、１ｄ 平面取り部
２２ 吸気通路
２５ 絞り弁
２６ 角度センサ
２８ ロータ
２８ｃ、２８ｄ 係止突部

Claims (1)

1. スロットルボデー（２１）内の吸気通路（２２）を開閉するバタフライ型の絞り弁（２５）が、スロットルボデー（２１）に回転自在に支承される絞り弁軸（１）に取着され、この絞り弁軸（１）の回転角度を、絞り弁軸（１）の回転に連動して回転するロータ（２８）に固定されたブラシを抵抗体上で摺動し、絞り弁軸（１）の角度変位に比例した電圧信号を角度センサ（２６）より出力することにより検出するようにされたスロットルボデーにおける回転角度検出装置であって、
   断面円形をなす絞り弁軸（１）には係合部（１ｂ）と絞り弁取付け部（１ａ）とが形成され、前記係合部（１ｂ）は、絞り弁軸（１）の端部に突出して形成されるとともに絞り弁軸（１）の長手軸心線（Ａ−Ａ）を挟んで互いに対向する平取り面部（１ｃ、１ｄ）を有し、一方、絞り弁取付け部（１ａ）は、これに取着される絞り弁（２５）を絞り弁軸（１）の長手軸心線（Ａ−Ａ）上に配置するように形成され、前記平取り面部（１ｃ、１ｄ）に角度センサ（２６）のロータ（２８）に形成される係止突部（２８ｃ、２８ｄ）を係合したものにおいて、
   前記絞り弁（２５）の全閉状態では，前記平取り面部（１ｃ、１ｄ）を前記吸気通路（２２）の長手軸心線（Ｆ−Ｆ）に対し平行に配置して、機関の吸引力による前記絞り弁軸（１）の吸気通路（２２）下流側への微小移動時、前記平取り面部（１ｃ、１ｄ）が前記係止突部（２８ｃ、２８ｄ）に対して滑って回転させないようにしたことを特徴とするスロットルボデーにおける回転角度検出装置。

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