JP5437147B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回転角度検出装置に関する。
例えば車両のスロットルバルブの回転動作を制御するスロットル制御装置には、磁気を利用して非接触にてスロットルバルブの回転角度を検出する回転角度検出装置が用いられている。
ここで、図１５（Ａ）〜（Ｃ）にて従来の回転角度検出装置１４０の外観及び断面の例を示し、図１６（Ａ）及び（Ｂ）にて従来の回転角度検出装置１４０を樹脂成形する製造方法の例を示す。
まず図１５（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、従来の回転角度検出装置１４０の外観及び内部構造等について説明する。
図１５（Ａ）は従来の回転角度検出装置１４０の外観を示す斜視図であり、図１５（Ｂ）は当該回転角度検出装置１４０の外観を示す正面図であり、図１５（Ｃ）は当該回転角度検出装置１４０の内部構造を示す断面図である。
従来の回転角度検出装置１４０は、略円柱状の樹脂モールド部１５２の底面から複数の端子４９が突出した形状を有している。そして樹脂モールド部１５２の内部には、磁気の変化を検出する磁気検出部１４５と、磁気検出部１４５からの検出信号を回転角度信号に変換する信号演算部１４７と、磁気検出部１４５と信号演算部１４７とを接続する導電体のリード１４６と、端子側リード１４８を介して信号演算部１４７に接続される端子４９と、を有する磁電変換ＩＣ１４４が２個配置されている。
この回転角度検出装置１４０は、スロットルバルブと一体となって回転軸ＺＳ回りに回転するスロットルギヤ（図５（Ａ）のスロットルギヤ２２と類似した形状である）の回転角度を検出するために、磁気検出部１４５を回転軸ＺＳに対して垂直に配置する必要があるため、信号演算部１４７に対して磁気検出部１４５がほぼ直角となるようにリード１４６をＬ字形状に湾曲させている。
またスロットルギヤに形成された比較的小さな磁場空間内に磁気検出部１４５を配置する必要があるため、径Ｄ１００が、より小さくなるように形成されている。
次に図１６（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、従来の回転角度検出装置１４０を樹脂成形する製造方法について説明する。
樹脂モールド部１５２となる凹状空洞部１６３が形成された下金型１６２に、リード１４６をＬ字形状に曲げた磁電変換ＩＣ１４４を２個挿入して位置決めし、その上から凸状の支持型１６５を有する上金型１６０で蓋をした後、凹状空洞部１６３を樹脂で充填して冷却後、上金型１６０を抜き取って樹脂成形する。
磁電変換ＩＣ１４４の磁気検出部には凸状の位置決め部１４５ｃ（図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す位置決め部４５ｃと類似した形状である）が形成されており、この位置決め部１４５ｃを、凹状空洞部１６３の奥に形成されている位置決め溝１６６ａ〜１６６ｃに合致させて、磁気検出部１４５の位置決めを行っている。
また、他の従来技術として、特許文献１に記載された従来技術には、磁電変換ＩＣのリードをＬ字形状に曲げて信号演算部に対して磁場検出部を直角に設定し、凸状の樹脂ホルダに２個の磁電変換ＩＣを載置して樹脂モールド被覆した内燃機関の吸気制御装置が開示されている。
また特許文献２に記載された従来技術には、磁電変換ＩＣのリードをＬ字形状に曲げて信号演算部に対して磁場検出部を直角に設定し、金型に形成した凹状の空洞部に２個の磁電変換ＩＣを位置決めして配置して樹脂成形した回転角度検出装置が開示されている。
また特許文献３に記載された従来技術には、磁電変換ＩＣのリードをＬ字形状に曲げて信号演算部に対して磁場検出部を直角に設定し、ホルダに２個の磁電変換ＩＣを固定して樹脂成形した回転検出センサが開示されている。
特開２００７−９２６０８号公報 特開２００８−８７５４号公報 特開２００８−１４５２５８号公報
磁気の変化を利用した回転角度検出装置の検出精度をより向上させるには、磁束密度をより多くする必要があり、例えば図５（Ａ）に示すスロットルギヤ２２の場合では回転角度検出装置を挿入する磁場空間Ａ１内の磁束密度をより多くする必要がある。この場合は対向配置している永久磁石４１の間隔をより小さくして磁場空間Ａ１の径をより小さくする必要がある。
ところが、特許文献１〜特許文献３、及び図１５〜図１６に記載された従来技術では、樹脂成形した回転角度検出装置の径を、これ以上小さくしようとしても、磁電変換ＩＣの寸法、及びリードをＬ字形状に曲げて信号演算部に対して磁場検出部を直角となる位置に設定した形状の寸法にて限界が決まってしまい、これ以上径を小さくすることは非常に困難である。
また、回転角度検出装置を樹脂モールドする場合については、特許文献１に記載された従来技術では、樹脂ホルダの面に磁電変換ＩＣの磁場検出部の底面を載置するだけであり、位置決め精度が甘い。
また特許文献３に記載された従来技術では、磁場検出部を直接的に位置決めしていないので位置決め精度が甘い。
また特許文献２及び図１５〜図１６に記載された従来技術では、磁場検出部の位置決め部１４５ｃを用いて磁場検出部の位置決めをしているので、位置決め精度は良いが、磁電変換ＩＣは長さが２０［ｍｍ］程度の大きさであり、作業者は下金型の凹状の空洞部の奥に形成されている位置決め溝（小さな穴の奥にある小さな位置決め溝であり、更に薄暗くて見にくい個所）に、この位置決め部１４５ｃを合わせる必要があるので、作業性が良くない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、信号演算部に対して磁場検出部をほぼ直角に設定した磁電変換ＩＣを用いているにもかかわらず、その径をより小さくすることが可能な回転角度検出装置、及び、信号演算部に対して磁場検出部をほぼ直角に設定した磁電変換ＩＣをより容易に、効率良く樹脂成形することができる回転角度検出装置の製造方法、を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る回転角度検出装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、界磁部材を有して所定の回転軸回りに回転する回転部材との相対的な回転にともなう前記回転軸に直交する磁気の変化を検出する略平板形状の磁場検出部と、当該磁場検出部からの検出信号を処理して磁気の変化に応じた回転角度信号を出力する略平板形状の信号演算部と、を有するとともに、略平板形状の前記磁場検出部と略平板形状の前記信号演算部は、対向するように配置された互いの側面が導電体のリードにて接続されて、前記磁場検出部の底面と前記信号演算部の底面とがほぼ直角となるように前記リードが曲げられている、磁電変換ＩＣを備えた回転角度検出装置である。
前記回転角度検出装置には、２個の前記磁電変換ＩＣが用いられており、それぞれの前記磁電変換ＩＣは、前記信号演算部の底面が前記回転軸に対して平行に配置され、且つ前記磁場検出部の底面が前記回転軸に対して垂直に配置され、それぞれの前記磁電変換ＩＣの前記磁場検出部は、いずれも前記回転軸上に配置されている。
そして、それぞれの前記磁電変換ＩＣにおける前記リードは、前記信号演算部から前記磁場検出部に至る間において、前記回転軸から遠ざかる方向に曲げられた第１湾曲部が形成された後、９０度よりも大きな角度となるように逆方向に曲げられた第２湾曲部が形成され、２個所の湾曲部にて略Ｓ字形状に曲げられており、前記回転軸から前記リードの前記第２湾曲部の端部までの距離が小さくなるように、前記リードは前記磁場検出部から確保しなければならない直線状態の長さまで直線状態が維持された後で前記第２湾曲部が形成され、前記信号演算部が前記回転軸に近づけられている。
この第１の発明によれば、図７の例に示すように、磁場検出部４５と信号演算部４７とを接続しているリード４６を略Ｓ字形状に湾曲させることで、回転軸ＺＳから直交方向の距離Ｌ１を、従来のＬ字形状に曲げた場合の距離Ｌ４０よりも短くすることができるので、図５（Ｂ）の例に示すように、略円柱形状の回転角度検出装置４０の径Ｄ１を、より小さくすることができる。
次に、本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法は、界磁部材を有して所定の回転軸回りに回転する回転部材との相対的な回転にともなう前記回転軸に直交する磁気の変化を検出する略平板形状の磁場検出部と、当該磁場検出部からの検出信号を処理して磁気の変化に応じた回転角度信号を出力する略平板形状の信号演算部と、を有するとともに、略平板形状の前記磁場検出部と略平板形状の前記信号演算部は、対向するように配置された互いの側面が導電体のリードにて接続されている、磁電変換ＩＣを、樹脂成形にて封止する回転角度検出装置の製造方法である。
そして、略平板形状の前記磁場検出部の底面が略平板形状の信号演算部の底面に対してほぼ直角となるように前記リードを曲げ加工するステップ、凸状形状を有するとともに先端部に前記磁場検出部を案内するガイド溝が形成された下金型を用いて、前記リードを曲げ加工した磁電変換ＩＣの磁場検出部を前記ガイド溝に合致させて載置するステップ、前記下金型を覆う凹状形状の封止空間が形成された上金型を用いて、前記磁電変換ＩＣを載置した前記下金型の上から前記上金型を被せるステップ、前記封止空間内に樹脂を充填して前記磁電変換ＩＣを樹脂成形にて封止するステップ、とからなる回転角度検出装置の製造方法である。
この本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法によれば、２０［ｍｍ］程度の小さな部品である磁電変換ＩＣを、作業者が金型に位置決めする作業において、作業者から見て最も手前側となる凸状の下金型の先端のガイド溝に磁場検出部を位置決めすればよいので、容易に、且つ作業効率良く位置決めすることができる。
次に、本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法は、上記の回転角度検出装置の製造方法であって、略平板形状の前記磁場検出部の側面には、当該磁場検出部を位置決め可能な凸状に突出した位置決め部を備えており、前記磁場検出部の前記位置決め部を案内する前記ガイド溝と、当該ガイド溝の先方に配置されて前記磁場検出部の底面の位置を位置決めする底面基準面と、を備えた下金型を用いる、回転角度検出装置の製造方法である。
この本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法によれば、下金型のガイド溝と底面基準面を用いて、磁場検出部を適切に位置決めすることができる。
次に、本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法は、上記の回転角度検出装置の製造方法であって、略平板形状の前記磁場検出部の側面には、当該磁場検出部を位置決め可能な凸状に突出した位置決め部を備えており、前記磁場検出部の前記位置決め部を案内するとともに前記位置決め部の位置を位置決めするガイド基準面が終端部に形成された前記ガイド溝、を備えた下金型を用いる、回転角度検出装置の製造方法である。
この本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法によれば、下金型のガイド溝及びガイド溝のガイド基準面を用いて、磁場検出部を適切に位置決めすることができる。
次に、本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法は、上記のいずれか１つの回転角度検出装置の製造方法であって、前記回転角度検出装置は、複数の端子を有しており、更に、樹脂成形にて封止した回転角度検出装置における前記下金型を抜き取ったあとの空洞空間に、前記回転角度検出装置の端子のいずれかに接続する電子部品を配置するステップを有する、回転角度検出装置の製造方法である。
この本実施の形態に記載の回転角度検出装置の製造方法によれば、回転角度検出装置に他の電子部品を接続する必要がある際、当該電子部品を適切に接続、且つ他の部材に干渉させることなく適切な位置に収容することができるので便利である。
次に、本実施の形態に記載の回転角度検出装置では、前記リードは、少なくとも前記磁場検出部から所定長さまでは、曲げ加工されることなく、直線状態が維持されている。
この本実施の形態に記載の回転角度検出装置によれば、磁場検出部の内部の電子素子に機械的なストレスを与えず、検出特性に影響を与えることなく、適切にリードを略Ｓ字形状に湾曲させることが可能であり、略円柱形状の回転角度検出装置４０の径Ｄ１を、より小さくすることができる。
本発明の回転角度検出装置４０を適用したスロットル制御装置１０の一実施の形態を説明する断面図である。 センサカバー３０を示す斜視図である。 配線ターミナル５４に取り付けられた状態の回転角度検出装置４０を示す図である。 回転角度検出装置４０の外観を示す図である。 スロットルギヤ２２の外観（Ａ）及びスロットルギヤ２２と回転角度検出装置４０の位置関係を説明する断面図（Ｂ）である。 磁電変換ＩＣ４４におけるリード４６を曲げる前の外観（Ａ）と、リード４６を曲げた後の外観（Ｂ）、（Ｃ）を示す図である。 リード４６をＳ字形状に曲げた磁電変換ＩＣ４４の外観を示す図である。 磁電変換ＩＣ４４のリード４６をＳ字形状に曲げる手順を説明する図である。 回転角度検出装置を樹脂成形する際の凸状の下金型Ｋ２の外観の例を示す図である。 下金型Ｋ２に２個の磁電変換ＩＣ４４を位置決めして載置した状態を示す図である。 ２個の磁電変換ＩＣ４４を載置した下金型Ｋ２の上から上金型Ｋ１を被せた状態を示す断面図（Ａ）、及び上金型Ｋ１と下金型Ｋ２を用いて樹脂成形された回転角度検出装置４０の断面図である。 下金型の他の例を説明する図である。 下金型Ｋ３に２個の磁電変換ＩＣ４４を位置決めして載置した状態（Ａ）、及び上金型Ｋ１と下金型Ｋ３を用いて樹脂成形された回転角度検出装置４０の断面図である。 スロットルギヤ２２に設ける永久磁石４１の特性を説明する図である。 従来の回転角度検出装置１４０の外観（Ａ）、（Ｂ）、及び断面図（Ｃ）である。 従来の回転角度検出装置１４０を樹脂成形する従来の製造方法を説明する図である。
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の回転角度検出装置４０を適用したスロットル制御装置１０の一実施の形態の断面図を示している。なお、各図においてＸ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、スロットルバルブ１８の回転軸方向をＺ軸方向、ボア１３の軸方向をＹ軸方向としている。
●［スロットル制御装置１０の全体構成（図１）］
次に図１を用いて、自動車等の車両に搭載されている電子制御式のスロットル制御装置１０の全体構成について説明する。なお、スロットル制御装置１０の説明については、図１における上下左右を基準として説明を行い、左方向をＺ軸方向、下方向をＸ軸方向、紙面の奥から手前に向かう方向をＹ軸方向としている。
図１に示すように、スロットル制御装置１０は、スロットルボデー１２に各部材が組み付けられており、スロットルボデー１２は例えば樹脂で形成されている。
スロットルボデー１２はＹ軸方向に貫通するように形成された吸入空気の通路となる中空円筒状のボア１３を形成するボア壁部１４と、スロットルバルブ１８を駆動する駆動モータ２８を収容するモータハウジング部１７と、右側部にギヤ収容部を備えている。
ボア壁部１４には、ボア１３を径方向に（この場合、Ｚ軸方向）に横切る金属製のスロットルシャフト１６が、左右に設けられた軸受部１５にて回転可能に支持されている。
スロットルシャフト１６には、円板状をなすバタフライ式のスロットルバルブ１８がスクリュ１８ｓにて固定されている。
スロットルバルブ１８は、スロットルシャフト１６と一体となって回転することにより、ボア１３を開閉制御する。
スロットルシャフト１６の右端部には、スロットルギヤ２２（Ｚ軸方向から見た形状は図５（Ａ）参照）が同軸上に回り止め状態で取り付けられており、スロットルシャフト１６（すなわちスロットルバルブ１８）とスロットルギヤ２２は一体となって回転する。
スロットルギヤ２２と、スロットルギヤ２２と対向しているスロットルボデー１２との間には、コイルスプリングからなるバックスプリング２６が設けられており、バックスプリング２６はスロットルギヤ２２を常に閉じる方向に付勢している。
モータハウジング部１７は、右方に開口し、且つスロットルシャフト１６に平行する有底円筒状に形成されて、例えばＤＣモータ等の駆動モータ２８を収容する。
駆動モータ２８は、運転者のアクセルペダルの踏み込み量等に基づいて、エンジン制御装置（図示省略）から出力される駆動信号により回転駆動される。
また駆動モータ２８の出力回転軸は右方に突出されており、先端にはピニオンギヤ２９が設けられている。
スロットルボデー１２の右側面には、互いに平行な回転軸回りに回転可能に支持されたピニオンギヤ２９、カウンタギヤ２４、スロットルギヤ２２が配置されている。そしてピニオンギヤ２９はカウンタギヤ２４の大径ギヤ部２４ａと噛合いされており、カウンタギヤ２４の小径ギヤ部２４ｂはスロットルギヤ２２のギヤ部２２ｗ（図５（Ａ）参照）と噛合いされている。
このように、ピニオンギヤ２９、カウンタギヤ２４、スロットルギヤ２２にて減速ギヤ機構が構成され、ピニオンギヤ２９の正転方向の回転、または逆転方向の回転が、カウンタギヤ２４を介してスロットルギヤ２２に伝達され、スロットルシャフト１６を正転方向（スロットルバルブ１８がボア１３を開く側）に回転、または逆転方向（スロットルバルブ１８がボア１３を閉じる側）に回転させる。
また、スロットルギヤ２２の回転軸上（図１に示すスロットルギヤ２２の右側）には、スロットルギヤ２２の回転角度を検出するための回転角度検出装置４０が配置されている。
そして、スロットルボデー１２の右側から、回転角度検出装置４０、スロットルギヤ２２、カウンタギヤ２４、ピニオンギヤ２９を覆うセンサカバー３０にて蓋がされている。
●［センサカバー３０の外観（図２）と、配線ターミナル５４が取り付けられた回転角度検出装置４０（図３）と、回転角度検出装置４０（図４）］
次に図２を用いてセンサカバー３０の外観について説明する。図２はセンサカバー３０におけるスロットルボデー１２と対向する側から見た斜視図を示している。
センサカバー３０のカバー本体３１は例えば樹脂製であり、インサート成形により、略円柱形状の回転角度検出装置４０が一体化されている。またセンサカバー３０におけるスロットルボデー１２と対向する側には、図２に示すように回転角度検出装置４０が突出している。そして回転角度検出装置４０の先端部は、図１及び図５（Ｂ）に示すように、スロットルギヤ２２の磁場空間Ａ１内に、同軸状に且つ遊嵌状に挿入されている。すなわち、回転角度検出装置４０は、スロットルギヤ２２の永久磁石４１及びヨーク４３に対して非接触の状態を保っている。
なお、回転角度検出装置４０は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように配線ターミナル５４が接続された状態でインサート成形されており、センサカバー３０には、配線ターミナル５４の端部である接続端子部５４ａを他の機器と接続するためのコネクタ５５が形成されている。
回転角度検出装置４０は、図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように略円柱形状であり、２個の磁電変換ＩＣ４４と樹脂モールド部５２にて形成され、端子４９を有している。また、回転角度検出装置４０は、界磁部材を有するスロットルギヤ２２の回転にともなう磁気の変化を検出するものであり、フェイルセーフを考慮して磁電変換ＩＣを２個使用し、一方の磁電変換ＩＣが故障しても他方の磁電変換ＩＣを用いて検出機能を確保できるように構成されている。
そして図４（Ａ）に示すように、回転角度検出装置４０の各端子４９は、配線ターミナル５４に接続されている。また、配線ターミナル５４が接続された回転角度検出装置４０の外観は図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すとおりである。なお、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示す図では、回転角度検出装置４０の内部の空洞部に電子部品（コンデンサ等）を挿入して配線ターミナル５４に接続している例を示している。後述するように回転角度検出装置４０は下金型を抜き取ったあとの空洞部が形成されるので、この空洞部を利用して、配線ターミナル５４に接続するべき電子部品を収容するとスペースメリットが大きい。
●［スロットルギヤ２２の外観と、スロットルギヤ２２と回転角度検出装置４０の位置関係（図５）］
次に図５（Ａ）を用いてスロットルギヤ２２の外観及び構造を説明する。
図５（Ａ）は図１の右側からスロットルギヤ２２を見た図である。
スロットルギヤ２２は、回転軸ＺＳ回りに回転し、当該回転軸ＺＳの周囲は回転角度検出装置４０を挿入するための円柱状空洞部である磁場空間Ａ１が形成されている（図５（Ｂ）参照）。
この磁場空間Ａ１の側面部には、磁性材料にて形成された円筒形状のヨーク４３、及びヨーク４３の内側に配置された一対の永久磁石４１（界磁部材に相当）が一体的に設けられている。一対の永久磁石４１は、対向するように固定されており、互いに異なる磁極を対向させている。
この構成により、磁場空間Ａ１内には、図１（Ａ）に示すように、Ｎ極を対向させている永久磁石４１からＳ極を対向させている永久磁石４１に向けて、回転軸ＺＳに直交する磁束線（図１（Ａ）内で一点鎖線にて示す線）が発生している。
次に図５（Ｂ）を用いてスロットルギヤ２２と回転角度検出装置４０との位置関係について説明する。図５（Ｂ）は、図１におけるスロットルボデー１２の右肩部分から、スロットルギヤ２２と回転角度検出装置４０を抜き出して拡大した図である。
回転角度検出装置４０は、図４に示すように略円柱形状であり、スロットルギヤ２２の回転軸ＺＳと同軸上に配置され、スロットルギヤ２２の磁場空間Ａ１内に挿入されている。
回転角度検出装置４０には、磁気の変化を検出する磁場検出部４５（図６参照）と、磁場検出部からの検出信号を処理して磁気の変化に応じた回転角度信号を出力する信号演算部４７（図６参照）と、を有する（２個の）磁電変換ＩＣ４４（図６参照）が、樹脂モールド５２にて封入されている。
この図５（Ｂ）に示す状態からスロットルギヤ２２が、回転角度検出装置４０に対して相対的に、回転軸ＺＳ回りに回転すると、磁場空間Ａ１内の磁束の方向が変化する。
そして変化した磁束の方向は磁場検出部４５にて検出され、変化した磁束の方向に応じた回転角度信号が信号演算部４７から出力される。
上記の構成において、より安定的、且つより高精度に回転角度を検出するためには、永久磁石４１による磁束線がより多い（すなわち、磁束密度が大きい）ことが好ましい。
そのためには、希土類等を含んで磁力の大きな永久磁石４１を使用するか、より大きな永久磁石４１を使用するか、対向配置する２個の永久磁石４１の間隔を小さくする必要がある。
図５（Ｂ）に示すように、本実施の形態にて説明するスロットル制御装置１０では、永久磁石４１の間隔（径Ｄ２）をより小さくし、且つ間隔を小さくした分、厚さ４１Ｌがより厚い永久磁石４１（すなわち、より大きな永久磁石）を使用することで磁束密度を大きくする。
従って、図５（Ｂ）に示すように磁場空間Ａ１内の径Ｄ２がより小さくなるので、回転角度検出装置４０の径Ｄ１もより小さくする必要がある。
ところが、回転角度検出装置４０内に設ける磁電変換ＩＣ４４の磁場検出部４５の大きさは変わらない。
そこで、磁電変換ＩＣ４４のリード４６の曲げ形状を工夫することで、回転角度検出装置４０の径Ｄ１を、より小さくする。
●［リード４６を曲げる前の磁電変換ＩＣ４４の外観と、リード４６を曲げた後の磁電変換ＩＣ４４の外観（図６、図７）］
次に図６を用いて磁電変換ＩＣの外観等について説明する。
磁電変換ＩＣは既存のものであり、磁気の変化を検出する略平板状の磁場検出部４５と、磁場検出部４５からの検出信号を処理して磁気の変化に応じた回転角度信号を出力する略平板状の信号演算部４７と、を有している。
また、略平板状の磁場検出部４５と略平板状の信号演算部４７は、対向するように配置された互いの側面が導電体のリード４６にてストレート状に接続されている。また信号演算部４７には、回転信号を出力する端子や電源等を供給する端子である端子側リード４８が接続されている。
例えば信号演算部４７は、半導体集積回路を備えており、磁場検出部４５から入力された磁束の方向に応じた検出信号を処理して回転角度に応じたリニアな回転角度信号（電圧信号）を出力する。
磁場検出部４５は、例えばＭＲ素子と呼ばれる磁気抵抗素子を備えており、当該磁気抵抗素子は、金属製の板状部材である位置決め部４５ｃの中央部に取り付けられている。そして位置決め部４５ｃは、磁場検出部４５における対向する側面（リード４６が接続されていない側面）の双方から突出している。
また図５（Ｂ）に示すように、平板状の磁場検出部４５の上面と底面（磁場検出部４５において最も面積が大きい面）は、スロットルギヤ２２の回転軸ＺＳと直交するように配置され、且つ磁場検出部４５内の磁気抵抗素子（位置決め部４５ｃの中央）は回転軸ＺＳ上に配置される。
このため、図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、信号演算部４７の底面４７Ｍ（磁場検出部において最も面積が大きい面）と磁場検出部４５の底面４５Ｍ（磁場検出部４５において最も面積が大きい面）とがほぼ直角となるようにリード４６を湾曲させる。
図１５、図１６に示す従来では、リード１４６をＬ字形状に湾曲させていたが、本実施の形態では図６、図７に示すように、信号演算部４７から磁場検出部４５に至る間においてリード４６を回転軸ＺＳから遠ざかる方向に曲げた後、逆方向に曲げて、略Ｓ字形状に湾曲させている。
なお、リード４６を曲げ加工する際、図７に示すように磁場検出部４５から所定距離Ｌ２まで、及び信号演算部４７から所定距離Ｌ３まで、は直線状態を確保しなければならない。また湾曲部Ｒ１、Ｒ２の径は、所定曲率以上を確保しなければならない。
本実施の形態におけるリード４６の湾曲形状（図７に実線にて示す）は、従来のリード４６０の湾曲形状（点線にて示す）と比較して、回転角度検出装置４０における径Ｄ１方向の長さ（図５（Ｂ）参照）を、より小さくすることができる。
図７に示すように、位置決め部４５ｃの中央部に回転軸ＺＳを一致させた場合、回転軸ＺＳに直交する方向において、本実施の形態における回転軸ＺＳから最も遠くなる位置までの距離Ｌ１または距離Ｌ４（回転軸ＺＳからリード４６の湾曲部の端部までの距離、または回転軸ＺＳから信号演算部４７における最も遠くなる位置までの距離）は、従来における回転軸ＺＳから最も遠くなる位置までの距離Ｌ４０よりも小さい。
これにより、図５（Ｂ）に示す回転角度検出装置４０の径Ｄ１を従来よりも、より小さくすることができるので、永久磁石４１の間隔（径Ｄ２）をより小さくすることが可能であり、間隔を小さくした分、永久磁石４１のＢ−Ｈ曲線上の動作点が高くなる（パーミアンス係数が大きくなる（図１４参照））。
従って、磁束密度をより大きくすることが可能であり、より安定的、且つより高精度に回転角度を検出することができる。また、永久磁石４１の間隔を小さくすることで、従来では用いることができなかった安価な比較的性能の低い磁石や薄型の磁石を用いても、十分な磁束密度が得られ、コストの低減、スロットルギヤ２２の小型化及び軽量化が可能となる。また、永久磁石４１の間隔（径Ｄ２）を小さくした分、永久磁石４１の厚さ４１Ｌをより厚くすることも可能である。この場合、磁束密度をさらに大きくすることができ、角度検出の安定性及び精度がさらに向上する。また、従来と同じ厚さでも、永久磁石の動作点が上がるため、より高い磁束密度が得られる。
●［磁電変換ＩＣ４４のリード４６をＳ字形状に曲げる手順（図８）］
次に図８（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、磁電変換ＩＣのリード４６を略Ｓ字形状に曲げる手順について説明する。
まず図８（Ａ）に示すように、磁場検出部４５とリード４６と信号演算部４７と端子側リード４８が直線状につながっている磁電変換ＩＣ４４に対して、リード４６における磁場検出部４５に隣接する位置を、Ｚ軸方向（磁電変換ＩＣ４４の底面４５Ｍに直交する方向）から治具Ｊ１、Ｊ２を用いて挟み込み、保持する。
そして図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、治具Ｊ３を用いて、治具Ｊ１に隣接するリード４６を底面４５Ｍの方向に押し込み、リード４６の湾曲部Ｒ１（図７参照）の一部を形成する。
次に図８（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、リード４６の湾曲部Ｒ２及び湾曲部Ｒ１の一部の形状（図７参照）を有する治具Ｊ４をＸ軸方向に移動させてリード４６を押し込み、湾曲部Ｒ１の残りの形状と湾曲部Ｒ２の形状を形成する。なお、治具Ｊ５は信号演算部４７の位置を規制するものであり、信号演算部４７の底面が当接する治具である。
以上に説明した手順及び治具にて、磁電変換ＩＣのリード４６の形状を適切なＳ字形状に湾曲させることが容易にできる。
そして以降では、磁場検出部４５の底面４５Ｍと信号演算部４７の底面４７Ｍとが直角となるようにリード４６を湾曲させた２個の磁電変換ＩＣ４４を樹脂モールド部５２にて一体化した回転角度検出装置４０の製造方法（インサート成形方法）について説明する。また、図９〜図１３の説明に使用している磁電変換ＩＣ４４は、リード４６が湾曲加工されて端子４９も接続された状態のものを用いている。
なお、以降の説明ではリード４６をＳ字形状に湾曲させた磁電変換ＩＣ４４を用いた例の製造方法を説明するが、従来のようにリード４６をＬ字形状に湾曲させた磁電変換ＩＣを用いた製造方法にも適用することができる。
●［回転角度検出装置４０の第１の製造方法（図９〜図１１）］
次に図９〜図１１を用いて回転角度検出装置４０の第１の製造方法について説明する。第１の製造方法は、下金型Ｋ２の形状（図９（Ａ）〜（Ｃ）参照）が第２の製造方法における下金型Ｋ３の形状（図１２参照）とは異なる。
回転角度検出装置４０の第１の製造方法は、図１１（Ａ）に示すように、下金型Ｋ２に２個の磁電変換ＩＣ４４を位置決めして載置し、その上から上金型Ｋ１を被せ、注入口Ｉｎから封止空間５２Ｋに樹脂を充填してインサート成形する方法である。
まず図９（Ａ）〜（Ｃ）を用いて下金型Ｋ２の外観について説明する。図９（Ａ）は下金型Ｋ２の平面図を示しており、図９（Ｂ）は下金型Ｋ２の正面図を示しており、図９（Ｃ）は下金型Ｋ２に２個の磁電変換ＩＣ４４を載置する様子を説明する斜視図を示している。
下金型Ｋ２は樹脂モールド部５２の空洞空間Ｋ２Ｋ（図１１（Ｂ）参照）を形成する金型であり、上方に向かって凸状に突出している。
そして下金型Ｋ２の先端部には、磁電変換ＩＣ４４の位置決め部４５ｃを案内する上下方向（この場合、Ｚ軸に平行な方向）に形成されたガイド溝Ｋ２Ｍが形成されている。また、ガイド溝Ｋ２Ｍの先方（ガイド溝Ｋ２Ｍに沿って移動する移動先の方向、この場合、Ｚ軸と反対方向）には、磁場検出部４５の底面４５Ｍの位置（Ｚ軸方向の位置）を位置決めする底面基準面Ｋ２３が形成されている。例えば底面基準面Ｋ２３は、下金型Ｋ２の下端からＺ軸方向に基準距離ＬＫ２となる位置に形成されている。
次に図１０（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、下金型Ｋ２に２個の磁電変換ＩＣ４４を位置決めして載置した状態を説明する。図１０（Ａ）は、下金型Ｋ２に２個の磁電変換ＩＣ４４を位置決めして載置した正面図を示しており、図１０は同側面図を示しており、図１０（Ｃ）は同平面図を示している。
図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ガイド溝Ｋ２Ｍにて、それぞれの磁電変換ＩＣ４４の位置決め部４５ｃ（すなわち磁場検出部４５）のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置が位置決めされ、底面基準面Ｋ２３にて下方の磁電変換ＩＣ４４の磁場検出部４５のＺ軸方向の位置が位置決めされ、当該下方の磁電変換ＩＣ４４（図１０（Ａ）の場合、左側の磁電変換ＩＣ４４）の磁場検出部４５の上面にて上方の磁電変換ＩＣ４４（図１０（Ａ）の場合、右側の磁電変換ＩＣ４４）のＺ軸方向の位置が位置決めされる。
図１０（Ａ）に示すように、下金型Ｋ２に載置された２個の磁電変換ＩＣ４４は、左右方向（この場合、Ｘ軸方向）に向かい合わせて、且つ互いの磁場検出部４５を上下（この場合、Ｚ軸方向）に重ねた状態に載置される。そして、それぞれの磁電変換ＩＣ４４の位置決め部４５ｃは、ガイド溝Ｋ２ＭにてＺ軸方向（図１０（Ａ）の場合、上下方向）に整列されている。
これにより、それぞれの磁場検出部４５の磁気抵抗素子（位置決め部４５ｃの中央に配置されている）は、いずれも回転軸ＺＳ上に位置決めされる。
また、それぞれの磁電変換ＩＣ４４の信号演算部４７は、Ｘ軸方向（図１０（Ａ）の場合、左右方向）に底面を対向させて平行に、所定間隔となるように配置される。
また、２個の磁電変換ＩＣ４４の信号演算部４７における各端子側リード４８の先端部には、Ｌ字形状の端子４９のそれぞれの一方の端部が接続されている。そして、それぞれの端子４９の他方の端部は、樹脂モールド部５２の後端部から外側に開くように（図１０（Ｃ）の場合、左側の磁電変換ＩＣ４４からは左側に向けて、右側の磁電変換ＩＣ４４からは右側に向けて）突出する。
磁電変換ＩＣは、磁場検出部４５の端部から端子側リード４８の先端まで、全体の長さが約２０［ｍｍ］程度の小さなものである。
図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示す従来の製造方法では、作業者は図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示す従来の下金型１６２の小さな径の薄暗い穴の奥に形成された位置決め位置に、磁場検出部４５の位置決め部４５ｃを一致させるように載置する必要があり、非常に繊細な作業が要求され、手間と時間がかかっている。
しかし、本実施の形態にて説明した製造方法では、下金型Ｋ２の凸形状部の先端、すなわち作業者から見て最も手前側となる位置に磁場検出部４５の位置決め部４５ｃを一致させればよいので、非常に容易に磁電変換ＩＣ４４を下金型Ｋ２に載置することができる。また上金型Ｋ１を被せる際も、非常に容易に上金型Ｋ１を被せることができる。従って、従来と比較して、非常に作業効率が良い。
次に図１１（Ａ）に示すように、下金型Ｋ２を覆う凹状形状の封止空間５２Ｋが形成された上金型Ｋ１を、２個の磁電変換ＩＣ４４が載置されて位置決めされた下金型Ｋ２の上から被せる。
そして上金型Ｋ１の上方に形成された注入口Ｉｎから樹脂を注入し、封止空間５２Ｋを樹脂で充填して樹脂モールド部５２を形成する。なお、樹脂モールド部５２を形成する樹脂には、例えば成形樹脂材料（ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等）に発泡剤が添加された発泡樹脂を用いる。
樹脂を充填している際、磁電変換ＩＣ４４の磁場検出部４５は力Ｆ１にて下金型Ｋ２の方向に押し付けられ、磁電変換ＩＣ４４の信号演算部４７は力Ｆ２にて下金型Ｋ２の方向に押し付けられるので、磁電変換ＩＣ４４の位置がずれることはない。
このように、本実施の形態の製造方法において、最初のステップでは、まず、磁場検出部４５の底面４５Ｍが、信号演算部４７の底面４７Ｍに対してほぼ直角となるようにリード４６を曲げ加工する（ただし、リード４６はＳ字形状でもＬ字形状でも良いが、Ｓ字形状に曲げ加工するほうが、より好ましい）。
次のステップでは、下金型Ｋ２のガイド溝Ｋ２Ｍにて磁場検出部４５を位置決めし、下金型Ｋ２に２個の磁電変換ＩＣ４４を載置する。
次のステップでは、磁電変換ＩＣ４４を載置した下金型Ｋ２の上から、下金型Ｋ２を覆う封止空間５２Ｋが形成された上金型Ｋ１を被せる。
そして次のステップでは、封止空間５２Ｋ内に樹脂を充填して２個の磁電変換ＩＣ４４を樹脂モールド部５２にて封止する。
樹脂モールド部５２が形成されて上金型Ｋ１及び下金型Ｋ２から取り出した回転角度検出装置４０は、外観は図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す形状であり（ただし図４（Ａ）において配線ターミナル５４は除く）、断面は図１１（Ｂ）に示すとおりである。
樹脂モールド部５２は、略円柱形状に形成されており、２個の磁電変換ＩＣ４４、及び端子４９における信号演算部４７の端子側リード４８に接続した側をモールドしている。
また回転角度検出装置４０には、下金型Ｋ２を抜き取った後の空洞空間Ｋ２Ｋが形成されている。図３（Ａ）に示すように回転角度検出装置４０に配線ターミナル５４を接続した後、図１３（Ｃ）に示すように配線ターミナル５４に接続した電子部品を空洞空間Ｋ２Ｋに収容すると、非常に便利である。例えばセンサノイズ除去用のコンデンサを収容して接続すると、磁電変換ＩＣに非常に近い位置で、より効果的にノイズ除去が可能であるとともに、図２に示すようにセンサカバー３０にモールドした際、このコンデンサが他の部材に干渉するような位置に配置されることがない。
なお、この空洞空間Ｋ２Ｋは、図２に示すセンサカバー３０としてインサート成形した際、カバー本体３１を形成する樹脂にて充填され、密封される。
なお、回転角度検出装置４０の樹脂モールド部５２は、図１１（Ａ）に示すように２個の磁電変換ＩＣ４４をすっぽりと覆う封止空間５２Ｋを充填して形成されているので、略円柱形状の回転角度検出装置４０の外側上面（端子４９と反対側の端面）、及び外側側面（円柱形状の外周面）は、樹脂モールド部５２で完全に密封され、磁電変換ＩＣ４４のいずれの部分も露出しないので、図２に示すセンサカバー３０としてインサート成形した後、外部からの水等の浸入を適切に防止できる。
●［回転角度検出装置４０の第２の製造方法（図１２、図１３）］
次に図１２、図１３を用いて回転角度検出装置４０の第２の製造方法について説明する。第２の製造方法は、下金型Ｋ３の形状（図１２（Ａ）〜（Ｃ）参照）が第１の製造方法の下金型Ｋ２の形状（図９参照）とは異なり、他は第１の製造方法と同じである。以下、この相違点について主に説明する。
次に図１２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて下金型Ｋ３の外観について説明する。図１２（Ａ）は下金型Ｋ３の平面図を示しており、図１２（Ｂ）は下金型Ｋ３の正面図を示しており、図１２（Ｃ）は下金型Ｋ３に２個の磁電変換ＩＣ４４を載置する様子を説明する斜視図を示している。
下金型Ｋ３は樹脂モールド部５２の空洞空間Ｋ３Ｋ（図１３（Ｂ）参照）を形成する金型であり、上方に向かって凸状に突出している。
そして下金型Ｋ３の先端部には、磁電変換ＩＣ４４の位置決め部４５ｃを案内する上下方向（この場合、Ｚ軸に平行な方向）に形成されたガイド溝Ｋ３Ｍが形成されている。第１の製造方法の下金型Ｋ２との相違点としては、ガイド溝Ｋ３Ｍの終端部に位置決め部４５ｃのＺ軸方向の位置を位置決めするガイド基準面Ｋ３３が形成されている点と、第１の製造方法の下金型Ｋ２の底面基準面Ｋ２３に対応する面Ｋ３４から下金型Ｋ３の下端までのＺ軸方向の距離ＬＫ３４が、第１の製造方法における基準距離ＬＫ２よりも短い点である。
下金型Ｋ３においては、ガイド基準面Ｋ３３から下金型Ｋ３の下端までのＺ軸方向の距離が基準距離ＬＫ３（ただし、基準距離ＬＫ２とは長さが異なる）であり、面Ｋ３４から下金型Ｋ３の下端までのＺ軸方向の距離ＬＫ３４は基準となる距離ではない。
上記に説明した下金型Ｋ３の相違点により、成形された回転角度検出装置４０は、外観は第１の製造方法にて製造したものと同じであるが、図１３（Ｂ）に示す断面において、磁電変換ＩＣ４４の磁場検出部４５と空洞空間Ｋ３Ｋの間に、距離ＬＫ３１の樹脂モールド部が形成されている点（空洞空間Ｋ３Ｋの高さが低い点）が異なる。ただし、２個の磁電変換ＩＣ４４の位置は第１の製造方法にて製造した場合と同じであり、磁電変換ＩＣ４４による検出特性も同じである。
●［スロットルギヤ２２に設ける永久磁石４１の特性（図１４）］
次に図１４に示すＢ−Ｈカーブ特性を用いて、本実施の形態にて説明した回転角度検出装置４０のメリットについて説明する。
図４に示すＢ−Ｈカーブ特性は、磁石の特性を示すものであり、縦軸は残留磁束密度Ｂ［Ｔ］、横軸は磁界強度Ｈ［ｋＡ／ｍ］を示している。
例えば安価なフェライト系の永久磁石の場合、温度が２０℃の場合はグラフＧ２の曲線の特性を示し、温度が−４０℃の場合はグラフＧ１の曲線の特性を示す。
グラフＧ１において、領域Ｇ１ａの部分では残留磁束密度の変化に応じて磁界強度がほぼリニアに変化する好ましい特性を示しているが、領域Ｇ１ｂでは残留磁束密度の変化に対して磁界強度の変化が無く好ましくない特性となる。グラフＧ２においても、領域Ｇ２ａは好ましい特性であるが、領域Ｇ２ｂは好ましくない特性である。
これに対してレアメタル等を含む高価な永久磁石の場合、グラフＧ１の領域Ｇ１ｂは点線で示した領域Ｇ１Ｓのように修正され、グラフＧ２の領域Ｇ２ｂは点線で示した領域Ｇ２Ｓのように修正される。
例えば、対象とする永久磁石が、領域Ｇ１ａ及びＧ１ｂ（−４０℃の場合）、領域Ｇ２ａ及びＧ２ｂ（２０℃の場合）の特性を有する永久磁石である場合、図１５に示す従来の回転角度検出装置１４０、及びこの回転角度検出装置１４０に対応する磁場空間の径を有するスロットルギヤを用いると、パーミアンス係数が低く、例えば図１４のパーミアンス線Ｐ２を示す。この場合、２０℃の磁石の動作点は好ましい領域Ｇ２ａ上のＰＺ（２０）であるが、−４０℃の磁石の動作点は好ましくない領域Ｇ１ｂ上のＰＺ（−４０）となる。この場合、環境温度が２０℃から−４０℃に変化した後、２０℃に戻っても磁石の動作点がＰＺ（２０）に戻らない可能性があり、回転角度の検出精度が低下する可能性がある。もちろん、領域Ｇ１Ｓ、領域Ｇ２Ｓの形状のように修正される高価な永久磁石を用いれば問題はない。
これに対して本実施の形態にて説明した回転角度検出装置４０は、図５（Ｂ）に示す径Ｄ１がより小さくなり、これにより、スロットルギヤ２２の径Ｄ２がより小さくなり、永久磁石の間隔がより小さくなる。このため、パーミアンス線の位置が、例えば図１４のパーミアンス線Ｐ１の位置へと変化する。この場合、２０℃の磁石の動作点は好ましい領域Ｇ２ａ上のＰＡ（２０）であり、−４０℃の磁石の動作点も好ましい領域Ｇ１ａ上のＰＡ（−４０）となる。この場合、環境温度が２０℃から−４０℃に変化した後、２０℃に戻っても磁石の動作点がＰＡ（２０）に戻り、回転角度の検出精度が低下することはない。従って、特に高価な永久磁石を用いる必要がない。
本発明の回転角度検出装置４０、及び回転角度検出装置の製造方法は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
１０ スロットル制御装置
１２ スロットルボデー
１３ ボア（吸気通路）
１８ スロットルバルブ
２２ スロットルギヤ
３０ センサカバー
３１ カバー本体
４０ 回転角度検出装置
４１ 永久磁石（界磁部材）
４３ ヨーク
４４ 磁電変換ＩＣ
４５ 磁場検出部
４５ｃ 位置決め部
４６ リード
４７ 信号演算部
４８ 端子側リード
４９ 端子
５２ 樹脂モールド部
５４ 配線ターミナル
Ａ１ 磁場空間
Ｃ１ 電子部品
Ｋ１ 上金型
Ｋ２、Ｋ３ 下金型
Ｋ２３ 底面基準面
Ｋ３３ ガイド基準面
Ｋ２Ｋ、Ｋ３Ｋ 空洞空間
Ｋ２Ｍ、Ｋ３Ｍ ガイド溝
ＺＳ 回転軸

Claims (2)

  1. 界磁部材を有して所定の回転軸回りに回転する回転部材との相対的な回転にともなう前記回転軸に直交する磁気の変化を検出する略平板形状の磁場検出部と、当該磁場検出部からの検出信号を処理して磁気の変化に応じた回転角度信号を出力する略平板形状の信号演算部と、を有するとともに、略平板形状の前記磁場検出部と略平板形状の前記信号演算部は、対向するように配置された互いの側面が導電体のリードにて接続されて、前記磁場検出部の底面と前記信号演算部の底面とがほぼ直角となるように前記リードが曲げられている、磁電変換ＩＣを備えた回転角度検出装置において、
    前記回転角度検出装置には、２個の前記磁電変換ＩＣが用いられており、
    それぞれの前記磁電変換ＩＣは、前記信号演算部の底面が前記回転軸に対して平行に配置され、且つ前記磁場検出部の底面が前記回転軸に対して垂直に配置され、
    それぞれの前記磁電変換ＩＣの前記磁場検出部は、いずれも前記回転軸上に配置されており、
    それぞれの前記磁電変換ＩＣにおける前記リードは、前記信号演算部から前記磁場検出部に至る間において、前記回転軸から遠ざかる方向に曲げられた第１湾曲部が形成された後、９０度よりも大きな角度となるように逆方向に曲げられた第２湾曲部が形成され、２個所の湾曲部にて略Ｓ字形状に曲げられており、前記回転軸から前記リードの前記第２湾曲部の端部までの距離が小さくなるように、前記リードは前記磁場検出部から確保しなければならない直線状態の長さまで直線状態が維持された後で前記第２湾曲部が形成され、前記信号演算部が前記回転軸に近づけられている、
    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であって、
    それぞれの前記磁場検出部の内部には、磁束の方向に応じた検出信号を出力する磁気抵抗素子が設けられており、いずれの前記磁気抵抗素子も前記回転軸上に配置されている、
    回転角度検出装置。
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