JP5961414B2

JP5961414B2 - スロットル開度検出装置

Info

Publication number: JP5961414B2
Application number: JP2012072907A
Authority: JP
Inventors: 佳寛野村; 雄一川崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: EP2644870B1; JP2013205141A; EP2644870A1; ES2535964T3; US9448054B2; CN103359244A; CN103359244B; US20130257416A1

Description

本発明は、自動二輪車において、スロットルの開度を検出するためのスロットル開度検出装置に関する。

自動二輪車においては、ハンドルバーにアクセルグリップが設けられる。運転者が該アクセルグリップを周方向に沿って回動動作させることに伴い、内燃機関に設けられたスロットルバルブが開閉動作する。

スロットルバルブの開閉動作は、その開閉量がアクセルグリップの回動量に対応するように制御する必要がある。そこで、ハンドルバーに、アクセルグリップの回動量を検出するためのスロットル開度検出装置を設けることが知られている。

この種のスロットル開度検出装置は、アクセルグリップの操作に連動して回転するロータを有する。特許文献１の図６に示されるように、該ロータには複数個の磁石が設けられる。従って、前記複数個の磁石は、ロータが回転することに追従し、その位置が変化する。

スロットル開度検出装置は、さらに、ホール素子等の磁気センサを有する。該磁気センサは、磁石の当該位置における磁束密度に応じた電気信号を出力する。この電気信号に基づき、ロータの回転量（回転角度）、ひいてはアクセルグリップの回動量が求められる。

特開２００６−１１２２８４号公報

特許文献１の図６に示されるように、磁気センサは、ロータの径方向外方に配設される。この理由は、磁石と磁気センサとがこのような位置関係である場合、ロータの回転角度に対する磁束密度をグラフ上にプロットすると、その相関関係が線形となるので、磁気センサが出力した電気信号、ひいてはアクセルグリップの回動量を精度よく評価することが容易となるからである。

しかしながら、このため、磁気センサの配置箇所に制限を受けることになるので、その他の部品につき、配置レイアウトの自由度が小さくなる。また、スロットル開度検出装置が、ロータの径方向に沿って大型化することを回避することが困難である。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、配置レイアウトの自由度が大きく、しかも、ロータの径方向に沿う方向の小型化を図り得るスロットル開度検出装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ハンドルバー（１２）に取り付けられ、アクセルグリップ（１４）の操作に連動して回転するロータ（１６）と、前記ロータ（１６）に設けられた少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）と、前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）による磁力を検出する磁気センサ（３０）と、前記ロータ（１６）及び前記磁気センサ（３０）を収容して前記ハンドルバー（１２）に取り付けられるハウジング（２４）とを有するスロットル開度検出装置（１０）において、
互いに離間した前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）同士の間に介在する別の磁石（２８ｅ、２８ｆ）をさらに有し、
前記ロータ（１６）の径方向外方に、円弧状に膨出した膨出部が形成されるとともに、前記膨出部に、前記ロータ（１６）の周方向に沿って凹部（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）が陥没形成され、
前記磁気センサ（３０）は、前記ロータ（１６）の軸方向で前記膨出部に対向して配設され、
前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）と前記別の磁石（２８ｅ、２８ｆ）は、前記凹部（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）に収容されるとともに、ハルバッハ配列をなすことを特徴とする。

すなわち、従来技術に係るスロットル開度検出装置では、磁気センサが、ロータの径方向外方に配設されるのに対し、本発明においては、ロータ（１６）の軸線方向に沿って配設される。従って、ハウジング（２４）の、ロータ（１６）の径方向に沿う寸法を小さくすることが可能となる。この分、スロットル開度検出装置（１０）の小型化を図ることができる。また、配置レイアウトの自由度が大きくなる。

その上、ロータ（１６）の回転角度に対する磁束密度をグラフ上にプロットすると、比較的広い範囲で、線形の相関関係が得られる。従って、磁気センサ（３０）が出力した電気信号、ひいてはアクセルグリップ（１４）の回動量を精度よく評価することが容易となる。

磁気センサ（３０）は、例えば、アクセルグリップ（１４）に対し、ロータ（１６）を挟む反対側の位置に設けることができる。

なお、少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）同士を、ロータ（１６）の周方向に沿う方向で互いに離間させることが好ましい。この場合、ロータ（１６）の回転角度と磁束密度との間に、一層良好な線形の相関関係が保たれる。このため、ロータ（１６）の回転角度の相違に対応する磁束密度及び電気信号の相違を認識することが容易である。このため、アクセルグリップ（１４）の回動量、換言すれば、スロットル開度を精度よく評価することが容易である。

そして、離間した前記磁石（２８ａ、２８ｃ）同士の間に、さらに別の磁石（２８ｅ、２８ｆ）を設ける。これにより中間域の磁力のバランスが良好となるので、検出精度が一層向上する。

少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）同士を離間させる場合、その離間間隔は、スロットル開度の中間域でのスロットル開度に対する磁束密度の変化の度合いを低減することが可能な距離に設定することが好ましい。この場合、上記の線形の相関関係において、ロータ（１６）の回転角度が変化することに伴って、磁束密度及び電気信号が敏感に変化する。このため、アクセルグリップ（１４）の回動量、換言すれば、スロットル開度が如何なる程度であるかを一層精度よく判断することができる。

いずれにおいても、少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）の各々に、磁束が異なる別個の磁石（２８ｂ、２８ｄ）を積層することが好ましい。この場合、別個の磁石（２８ｂ、２８ｄ）は、いわゆるバックヨークとして機能する。このように構成した場合であっても、磁石（２８ａ〜２８ｄ）と磁気センサ（３０）を対向配置することから、磁石（２８ａ〜２８ｄ）の厚みを小さくすることができる。

また、磁気センサ（３０ａ、３０ｂ）を複数個設けるようにしてもよい。この場合、ロータ（１６）の回転中心と、複数個の磁気センサ（３０ａ、３０ｂ）とを結ぶ仮想線をＬ１、Ｌ２等とするとき、Ｌ１とＬ２が０°を超え且つ９０°未満である所定の角度θで交わるようにする。すなわち、磁気センサ（３０ａ、３０ｂ）同士は、ロータ（１６）の周方向に沿って互いに離間するように設けられる。

例えば、磁気センサ（３０ａ、３０ｂ）が２個である場合、１個の磁気センサ（３０ａ）と、その他の磁気センサ（３０ｂ）とで、角度θ分だけ位相が相違する２つの出力が得られる。この差分を算出し、異常値が認められた場合には、磁気センサ（３０ａ、３０ｂ）が故障したと判定することが可能となる。

請求項１記載の本発明によれば、磁気センサを、ロータの軸線方向に沿って配設するようにしてスロットル開度検出装置を構成するようにしているので、ハウジングの、ロータの径方向に沿う寸法を小さくすることが可能である。その分、小型化を図ることができるとともに、配置レイアウトの自由度を大きくすることができる。

しかも、ロータの回転角度と磁束密度との間に、良好な線形の相関関係が得られる。従って、磁気センサが出力した電気信号を精度よく評価することが容易となり、結局、アクセルグリップの回動量（スロットル開度）が如何なる程度であるかを精度よく判断することができる。

また、請求項２記載の本発明によれば、上記した線形の相関関係が良好となる。

しかも、この場合、２個の磁石の間に、ハルバッハ配列をなすように別の磁石が介在しているため、ロータの回転角度と磁束密度との間に一層良好な線形の相関関係が保たれるので、スロットル開度を一層精度よく評価することが容易である。

また、中間域の磁力のバランスが良好となるので、検出精度が一層向上する。

さらに、請求項３記載の本発明によれば、上記の線形の相関関係において、ロータの回転角度が変化することに伴って、磁束密度及び電気信号が敏感に変化する。このため、スロットル開度が如何なる程度であるかを一層精度よく判断することができる。

さらにまた、請求項４記載の本発明によれば、バックヨークとして機能する別個の磁石を設ける場合であっても、磁石と磁気センサを軸線方向で対向配置することから、磁石の厚みを小さくすることができる。

そして、請求項５記載の本発明によれば、磁気センサが故障したか否かを容易に判定することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るスロットル開度検出装置の概略縦断面図である。図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、図１のスロットル開度検出装置を構成するロータ、磁石及び磁気センサ（ホール素子）の位置関係を示す要部平面図、要部側面図である。図１及び図２に示すスロットル開度検出装置において、ロータの回転角度と磁束密度との関係を示すグラフである。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、別の実施の形態に係るスロットル開度検出装置におけるロータ、磁石及びホール素子の位置関係を示す要部平面図、要部側面図である。また別の実施の形態に係るスロットル開度検出装置におけるロータ、磁石及びホール素子の位置関係を示す要部平面図である。図５に示すスロットル開度検出装置において、ロータの回転角度と磁束密度との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係るスロットル開度検出装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るスロットル開度検出装置１０の概略縦断面図である。このスロットル開度検出装置１０は、自動二輪車のハンドルバー１２に取り付けられ、アクセルグリップ１４が運転者に操作されて回動した際のロータ１６の回転量（回転角度）を、電気信号に変換して図示しない電子制御装置（ＥＣＵ等）に送信する。

すなわち、前記ロータ１６には挿通孔１８が貫通形成され、前記ハンドルバー１２は、該挿通孔１８に通されている。挿通孔１８の内壁とハンドルバー１２との間には所定のクリアランスが形成され、このため、ロータ１６は、ハンドルバー１２の周方向に沿って回転可能である。

ロータ１６には、その軸線方向（図１における左右方向）に沿って収容溝２０が形成されており、該収容溝２０には、リターンスプリング２２が収容される。図示していないが、該リターンスプリング２２の一端はロータ１６に係止され、他端はハウジング２４に係止されている。

ロータ１６の一部は、径方向外方に指向して膨出している。図１及び図２Ａに示すように、この膨出した部位の周縁部近傍には、２個の嵌合凹部２６ａ、２６ｂが互いに隣接するようにして陥没形成される。一方の嵌合凹部２６ａには磁石２８ａ、２８ｂが嵌合され、残余の嵌合凹部２６ｂには磁石２８ｃ、２８ｄが嵌合される。すなわち、この場合、ロータ１６の一底面に４個の磁石２８ａ〜２８ｄが設けられ、且つ磁石２８ａ、２８ｂが嵌合凹部２６ａ内で積層されるとともに、磁石２８ｃ、２８ｄが嵌合凹部２６ｂ内で積層されている。また、嵌合凹部２６ａ、２６ｂが隣接している関係上、磁石２８ａが磁石２８ｃに隣接するとともに、磁石２８ｂが磁石２８ｄに隣接する。

なお、磁石２８ａ、２８ｄは同一極性であり、磁石２８ｂ、２８ｃは、磁石２８ａ、２８ｄとは異なる極性である。例えば、磁石２８ａ、２８ｄはＳ極であり、磁石２８ｂ、２８ｃはＮ極である。

嵌合凹部２６ａ、２６ｂ同士は若干離間している。従って、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄも互いに離間している。この離間により、後述するように、ロータ１６の回転角度に対する磁束密度をグラフ上にプロットしたとき、その相関関係が線形となる。

磁石２８ａ〜２８ｄによって形成される磁界の磁束密度は、磁気センサであるホール素子３０によって検出される。ホール素子３０は、検出した磁束密度の高低に対応する電気信号を出力する。

ホール素子３０は、図２Ａに示すように、基板３１に支持されるとともに、ロータ１６における磁石２８ａ〜２８ｄが設けられた一底面に対向する位置に配設される。換言すれば、ホール素子３０は、アクセルグリップ１４に対し、ロータ１６を挟んで反対側の位置に設けられる。すなわち、従来技術に係るスロットル開度検出装置では、ホール素子（磁気センサ）が、ロータの径方向外方に配設されるのに対し、本実施の形態においては、ロータ１６の軸線方向に沿って配設される。

図２Ｂに示すように、この場合、ホール素子３０は、互いに離間した嵌合凹部２６ａ、２６ｂの間のクリアランスに対向する。換言すれば、ホール素子３０は、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄとの間に位置する。

ロータ１６及びホール素子３０は、ハウジング２４に収容される。このため、ロータ１６及びホール素子３０が保護される。

ロータ１６における図１中の右端部には、係合凹部３２が陥没形成される。一方、アクセルグリップ１４が外嵌されたスロットルパイプ３４には、図１中の右端部に、係合凸部３６が突出形成される。この係合凸部３６は、前記係合凹部３２に係合している。従って、アクセルグリップ１４が回動されることに追従してスロットルパイプ３４が回動すると、係合凸部３６が係合凹部３２の内壁を押圧するようになる。その結果として、ロータ１６が回転する。

本実施の形態に係るスロットル開度検出装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。

上記したように、このスロットル開度検出装置１０においては、ホール素子３０（磁気センサ）が、ロータ１６の軸線方向に沿って配設される。すなわち、ロータ１６の径方向外方にホール素子３０を配設する必要はない。その分、ハウジング２４の、ロータ１６の径方向に沿う寸法を小さくすることが可能となる。結局、スロットル開度検出装置１０の小型化を図ることができる。

また、ロータ１６の径方向外方にホール素子３０を配置する必要がないことから、配置レイアウトの自由度が大きくなる。

ロータ１６が回転していない初期状態においては、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ホール素子３０が磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄとの間に位置する。このとき、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄとの間で、その磁力線が図２Ｂに示すように指向する磁界が発生する。

運転者が、二輪車のハンドルバー１２の先端に取り付けられたアクセルグリップ１４を周方向に沿って回動させると、これに追従してスロットルパイプ３４が回動する。その結果、スロットルパイプ３４に形成された係合凸部３６が、ロータ１６に形成された係合凹部３２の内壁を押圧し、これにより、ロータ１６が回転するに至る。この際には、リターンスプリング２２が引っ張られて伸張する。

この回転に伴い、該ロータ１６に設けられた磁石２８ａ〜２８ｄの位置が変化する。従って、ホール素子３０近傍の磁束密度が変化する。ホール素子３０は、ＥＣＵ等に向け、磁束密度の変化量に対応する出力量で電気信号を発信する。

このときのロータ１６の回転角度と、磁束密度の大小との関係を図３に示す。ここで、図３中の実線は、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄとの間を離間させた場合のものであり、破線は、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄを離間させることなく隣接させた場合のものである。

この図３から、実線及び破線の双方とも、いわゆる中間域において、ロータ１６の回転角度の変化に対し、磁束密度が直線形状に変化していることが分かる。すなわち、ロータ１６の回転角度と磁束密度との相関関係は線形である。このため、アクセルグリップ１４の回動量の大小と、検出された磁束密度に基づいてホール素子３０が発信する電気信号の大小とが対応する。従って、アクセルグリップ１４の回動量、換言すれば、スロットル開度が如何なる程度であるかを判断することが容易である。

ここで、図３中の実線と破線の中間域を対比すると、実線の方が、その傾きが小さくなる結果、直線形状となる領域が長くなっている。このことは、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄとの間に適切な離間距離を設けることにより、中間域の比較的広い範囲において、アクセルグリップ１４の回動量（スロットル開度）の変化の度合いに対する磁束密度の変化の度合いを低減し得ることを意味する。すなわち、いわゆるなまし効果が発現する。

このような状況下では、広い範囲で、アクセルグリップ１４の回動量が変化することに伴って、磁束密度及び電気信号が敏感に変化する。従って、電気信号の出力量の相違に基づき、アクセルグリップ１４の回動量が如何なる程度であるかを正確に判断することが可能である。

すなわち、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄとが互いに離間している場合、中間域の広い領域において、アクセルグリップ１４の回動量（ロータ１６の回転量）を、精度よく判断することができる。

以上のように、本実施の形態に係るスロットル開度検出装置１０によれば、配置レイアウトの自由度を大きくすることができ、しかも、ロータ１６の径方向に沿う方向の小型化を図ることができる。その上、スロットル開度を精度よく評価することもできる。

運転者がアクセルグリップ１４から手を離すと、伸張していたリターンスプリング２２がその弾性によって元の状態に戻ることにより、ロータ１６、スロットルパイプ３４及びアクセルグリップ１４が元の位置に復帰する。

なお、図１、図２Ａ及び図２Ｂにおいては、磁石２８ａ、２８ｂと磁石２８ｃ、２８ｄの間に所定のクリアランスを設けたものを例示しているが、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、このクリアランスに嵌合凹部２６ｃを形成し、該嵌合凹部２６ｃに、さらに別の磁石２８ｅ、２８ｆを嵌合するようにしてもよい。

この場合、磁石２８ｅ、２８ｆを、互いに隣接するようにして嵌合凹部２６ｃに圧入するとともに、磁石２８ｅの極性を磁石２８ａ、２８ｄと同一とし、且つ磁石２８ｆの極性を磁石２８ｂ、２８ｃと同一とする。これにより中間域の磁力のバランスが良好となるので、検出精度が一層向上する。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、磁石の個数を、互いに隣接する２個のみとしてもよい。この場合においても、隣接する２個同士の間にクリアランスを設けるようにしてもよいし、クリアランスを設けることなく２個同士を密着させるようにしてもよい。

また、図５に示すように、ホール素子（磁気センサ）を複数個設けるようにしてもよい。ここで、図５では、２個のホール素子３０ａ、３０ｂを設けた場合を示している。なお、ロータ１６の回転中心Ｏとホール素子３０ａを結ぶ仮想線Ｌ１、前記回転中心Ｏとホール素子３０ｂを結ぶ仮想線Ｌ２は、所定の角度θで交わる。換言すれば、ホール素子３０ａ、３０ｂは、ロータ１６の同一直径上ではなく、異なる直径上に配設され、結局、周方向に沿って互いに離間する。

このような配置では、図６に示すように、ホール素子３０ａと、ホール素子３０ｂとで、角度θ分だけ位相が相違する２つの出力が得られる。この差分を算出し、異常値が認められた場合には、ホール素子３０ａ、３０ｂのいずれか、または双方が故障したと判定することが可能となる。

１０…スロットル開度検出装置１２…ハンドルバー
１４…アクセルグリップ１６…ロータ
２２…リターンスプリング２４…ハウジング
２８ａ〜２８ｆ…磁石３０、３０ａ、３０ｂ…ホール素子
３２…係合凹部３４…スロットルパイプ
３６…係合凸部

Claims

ハンドルバー（１２）に取り付けられ、アクセルグリップ（１４）の操作に連動して回転するロータ（１６）と、前記ロータ（１６）に設けられた少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）と、前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）による磁力を検出する磁気センサ（３０）と、前記ロータ（１６）及び前記磁気センサ（３０）を収容して前記ハンドルバー（１２）に取り付けられるハウジング（２４）とを有するスロットル開度検出装置（１０）において、
互いに離間した前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）同士の間に介在する別の磁石（２８ｅ、２８ｆ）をさらに有し、
前記ロータ（１６）の径方向外方に、円弧状に膨出した膨出部が形成されるとともに、前記膨出部に、前記ロータ（１６）の周方向に沿って凹部（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）が陥没形成され、
前記磁気センサ（３０）は、前記ロータ（１６）の軸方向で前記膨出部に対向して配設され、
前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）と前記別の磁石（２８ｅ、２８ｆ）は、前記凹部（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）に収容されるとともに、ハルバッハ配列をなすことを特徴とするスロットル開度検出装置（１０）。
請求項１記載の検出装置（１０）において、前記磁気センサ（３０）は、前記アクセルグリップ（１４）に対し、前記ロータ（１６）を挟む反対側の位置に設けられることを特徴とするスロットル開度検出装置（１０）。
請求項１又は２記載の検出装置（１０）において、前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）同士の離間間隔が、スロットル開度の中間域でのスロットル開度に対する磁束密度の変化の度合いを低減することが可能な距離に設定されることを特徴とするスロットル開度検出装置（１０）。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出装置（１０）において、前記少なくとも２個の磁石（２８ａ、２８ｃ）の各々に、磁束が異なる別個の磁石（２８ｂ、２８ｄ）が積層されることを特徴とするスロットル開度検出装置（１０）。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の検出装置（１０）において、前記磁気センサ（３０ａ、３０ｂ）を複数個有することを特徴とするスロットル開度検出装置（１０）。