JP5963189B2 - Rotation angle detector - Google Patents
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本発明は,回転軸に取り付けられてそれと共に回転する,磁石を有する回転子と,前記磁石と協働して前記回転軸の回転角度を磁電変換的に検出するよう前記回転子に対置される非回転の磁電変換素子とを備えてなる回転角度検出装置の改良に関する。 The present invention is a rotor having a magnet attached to and rotating with a rotating shaft, and is opposed to the rotor so as to detect the rotation angle of the rotating shaft in a magnetoelectric manner in cooperation with the magnet. The present invention relates to an improvement in a rotation angle detecting device including a non-rotating magnetoelectric conversion element.
かゝる回転角度検出装置は,例えば,エンジンのスロットル弁の開度検出に使用されるもので,特許文献1に開示されるように既に知られている。 Such a rotation angle detection device is used, for example, for detecting the opening of an engine throttle valve, and is already known as disclosed in Patent Document 1.
特許文献1に記載された回転角度検出装置では,磁石を有する回転子は,ねじによって回転軸に固着されるので,ねじの頭部が回転子の上面より突出してしまい,その頭部が磁電変換素子の回転子への近接を妨げることになり,これが回転角度検出装置のコンパクト化の障害となる。 In the rotation angle detection device described in Patent Document 1, since the rotor having a magnet is fixed to the rotation shaft by a screw, the head of the screw protrudes from the upper surface of the rotor, and the head is magnetoelectrically converted. This hinders the proximity of the element to the rotor, which is an obstacle to the compactness of the rotation angle detector.
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,回転子となる磁石を回転軸へ容易にねじ止めすることができ,しかもねじの頭部に干渉されることなく,磁電変換素子の磁石への近接配置を可能にしたコンパクトな前記回転角度検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. A magnet serving as a rotor can be easily screwed to a rotating shaft, and the magnetoelectric conversion element is not interfered with by the screw head. It is an object of the present invention to provide a compact rotation angle detection device that can be arranged close to a magnet.
上記目的を達成するために,本発明は,スロットル弁の回転軸に取り付けられてそれと共に回転する回転子と,該回転子が有する磁石と協働して前記回転軸の回転角度を磁電変換的に検出するよう前記回転子に対置される非回転の磁電変換素子とを備えてなる回転角度検出装置において,前記回転子は,非磁性材料のねじ部材と,合成樹脂製の前記磁石とからなり,前記磁石は,前記ねじ部材の頭部外周に,環状にモールド成形されて前記ねじ部材と一体化された合成樹脂からなり,前記ねじ部材が前記回転軸に同軸状に螺合締結されることで回転子が回転軸に取り付けられていることを第1の特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a magnetoelectric and times rotor you rotation therewith mounted on the rotary shaft of the throttle valve, the rotational angle of the rotating shaft in cooperation with the magnet to which the rotor has In the rotation angle detecting device comprising a non-rotating magnetoelectric conversion element opposed to the rotor for conversion detection, the rotor includes a screw member made of a non-magnetic material, the magnet made of synthetic resin, The magnet is formed of a synthetic resin that is molded annularly and integrated with the screw member on the outer periphery of the head of the screw member, and the screw member is screwed and fastened coaxially to the rotation shaft. Thus , the first feature is that the rotor is attached to the rotating shaft .
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記ねじ部材の前記頭部が有する工具係合溝の一部に前記磁石の一部が食い込むことにより,工具係合溝に工具係合の機能を残したまま,前記磁石と前記ねじ部材とが一体化されていることを第2の特徴とする。 The present invention, in addition to the first feature, by the the bite write Mukoto part of the magnet to a portion of the tool engagement groove in which the head has the threaded member, the tool engages the tool engagement groove The second feature is that the magnet and the screw member are integrated while maintaining the above function .
また本発明は,第1または第2の特徴に加えて,前記頭部の外周に環状のアンカ突起が形成され,該アンカ突起が前記磁石の内周面に食い込んで一体化されていることを第3の特徴とする。According to the present invention, in addition to the first or second feature, an annular anchor protrusion is formed on the outer periphery of the head, and the anchor protrusion is integrated into the inner peripheral surface of the magnet. The third feature.
また本発明は,第1−3のいずれかの特徴に加えて,前記磁石が,前記スロットル弁の取り付け位置を基準とした所定の直径線上にN,S極が来るように着磁されていることを第4の特徴とする。According to the present invention, in addition to any one of the first to third features, the magnet is magnetized so that N and S poles are located on a predetermined diameter line with respect to a position where the throttle valve is attached. This is the fourth feature.
また本発明は,第1−4のいずれかの特徴に加えて,前記磁電変換素子は,検出角度を90°ずらした一対の磁電変換素子と,この一対の磁電変換素子から得られる出力電圧を前記磁石の回転角度の変化に比例する出力電圧にするリニアライザ部とからなり,360°にわたる前記磁石の回転角度の変化に比例する出力電圧を出力可能とされていることを第5の特徴とする。According to the present invention, in addition to any one of the first to fourth features, the magnetoelectric conversion element includes a pair of magnetoelectric conversion elements whose detection angles are shifted by 90 °, and an output voltage obtained from the pair of magnetoelectric conversion elements. A fifth feature is that it comprises a linearizer unit that makes an output voltage proportional to a change in the rotation angle of the magnet, and is capable of outputting an output voltage proportional to the change in the rotation angle of the magnet over 360 °. .
本発明の第1の特徴によれば,スロットル弁の回転軸にそれと同軸状に螺合締結される,非磁性材料製のねじ部材と,このねじ部材の頭部外周にモールド成形される合成樹脂製の磁石とで回転子を構成したことで,ねじ部材の頭部に干渉されることなく,磁電変換素子を磁石に近接配置することが可能となり,回転角度検出装置のコンパクト化を図ることができる。またねじ部材は非磁性材料で構成されるので,磁石による回転軸の磁化がねじ部材によって防ぐことができる。またねじ部材及び磁石は一体不可分の単一部品となり,ねじ部材を回転軸に螺合緊締するだけで磁石を定位置に連結することができ,その取り付けが容易になると共に,分解時には,ねじ部材等の紛失を防ぐことができる。 According to the first aspect of the present invention, a screw member made of a non-magnetic material, which is screwed and fastened coaxially with the rotary shaft of the throttle valve, and a synthetic resin molded on the outer periphery of the head of the screw member By constructing the rotor with magnets made of magnets, the magnetoelectric transducer can be placed close to the magnet without interference with the head of the screw member, and the rotation angle detector can be made compact. it can. Further, since the screw member is made of a non-magnetic material, magnetization of the rotating shaft by the magnet can be prevented by the screw member. The screw member and magnet are inseparable single parts, and the screw can be connected to a fixed position simply by screwing and tightening the screw member to the rotating shaft. Etc. can be prevented.
本発明の第2の特徴によれば,ねじ部材の頭部が有する工具係合溝の一部に磁石の一部を食い込ませたので,工具係合溝が磁石の一部を食い込ませるアンカ溝の役割を果たすことになり,簡単な構造により,工具係合溝に工具係合の機能を残したまま,ねじ部材の頭部と磁石との結合強度を強化することができる。 According to the second feature of the present invention, since a part of the magnet is bitten into a part of the tool engaging groove of the head of the screw member, the tool engaging groove bites a part of the magnet. With a simple structure, it is possible to reinforce the coupling strength between the head of the screw member and the magnet while leaving the tool engagement function in the tool engagement groove .
本発明の実施の形態を,添付図面に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2に示す本発明の第1実施形態の説明より始める。先ず図1において,符号1は,エンジンの吸気系の一部を構成するスロットルボディであり,内部にエンジンの吸気ポート(図示せず)に連通する吸気道1aを有する。このスロットルボディ1には,吸気道1aを横断するように配置される回転軸2が回転自在に支承され,この回転軸2に,吸気道1aを開閉するバタフライ型のスロットル弁3がねじ止めされる。回転軸2の一端部には,これをマニュアル操作するためのスロットルレバー又は自動操作するための電動モータ(何れも図示せず。)が連結され,その他端部には,スロットル弁3の開度を検出する本発明の回転角度検出装置5が接続される。
The description starts with the description of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. First, in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a throttle body constituting a part of an intake system of an engine, and has an
この回転角度検出装置5について,図1〜図3により詳細に説明する。
The rotation
スロットルボディ1の両側面には,吸気道1aの半径方向外方に突出する一対の円筒状の軸受ボス6(図には,その一方のみ示す。)が形成され,その軸受ボス6の軸受孔6aによって前記回転軸2が回転自在に支持される。回転軸2には,軸受ボス6の内周面に密接させるシール部材7を装着する環状のシール溝8が形成されている。また軸受ボス6の端面には,軸受孔6aと同軸で,それより大径の環状凹部9が形成されており,この環状凹部9の底面に当接する止環10が回転軸2に係止され,これにより回転軸2の軸方向位置が規制される。
A pair of cylindrical bearing bosses 6 (only one of them is shown in the figure) projecting outward in the radial direction of the
回転角度検出装置5は,回転軸2の端部にねじ止めされる回転子12と,軸受ボス6に取り付けられる磁電変換ユニット13とよりなっている。
The rotation
回転子12は,回転軸2の一端面に開口するねじ孔14にそれと同軸状に螺合緊締される非磁性材料製のねじ部材15と,合成樹脂製の磁石16とからなり,磁石16は,このねじ部材15の頭部15a外周にモールド成形することにより一体化したものであり,その磁石16は,回転軸2と同軸の環状をなしており,その磁石16は,その頂面がねじ部材15の頭部15aの頂面と略同一高さになるように配置される。またねじ部材15の頭部15aの頂面には,ドライバ用の工具係合溝17が形成されており,磁石16のモールド成形時,この工具係合溝17の一部に前記磁石16の一部が食い込ませてある。また前記頭部15aの外周には環状のアンカ突起18が形成されており,それが環状の磁石16の内周面に食い込ませてある。これらによってねじ部材15の頭部15aと磁石16との結合強度が強化される。したがって,工具係合溝17は,ドライバ用の工具係合の機能を残したまま頭部15aと磁石16との結合強度を強化するアンカ溝の役割を果たす。
The
ねじ部材15を構成する非磁性材料としては,例えばアルミニュームが好適である。また合成樹脂製の磁石16は,磁性粉末をゴムやプラスチック等のバインダ材と混合してなるもので,ねじ部材15の頭部15a外周にモールド成形した後,ねじ部材15を回転軸2に螺合,緊締してから,回転軸2おけるスロットル弁3の取り付け位置を基準にしてN,S極が所定の直径線上に来るように着磁される。
As the nonmagnetic material constituting the screw member 15, for example, aluminum is suitable. The
磁電変換ユニット13は,絶縁性合成樹脂製で円筒状のパッケージ20と,このパッケージに,その外周面より突出するように一体成形されるカプラ21と,パッケージ20の中心部に埋設される磁電変換素子22と,これら素子の出力信号を外部に取り出すべくカプラ21に保持される複数の信号端子23とよりなっており,磁電変換素子22には,例えばホール素子が使用される。
The
円筒状のパッケージ20の内端面には,前記回転子12を無接触で収容し得る円筒状の収容凹部25と,この収容凹部25を囲むようにして突出する位置決め筒部26と,この位置決め筒部26を囲繞しながらシール部材19を装着する環状のシール溝24とが形成され,またパッケージ20の外周面には複数の耳部27(図には,その一つのみを示す。)が一体に突設される。而して,収容凹部25に回転子12を収めながら位置決め筒部26を軸受ボス6の環状凹部9の内周面に嵌合し,シール部材19を軸受ボス6の端面に密接させた状態で,耳部27のボルト孔28に挿通したボルト29を,軸受ボス6の端面の所定位置に開口するねじ孔30に螺合緊締する。こうして,パッケージ20は,軸受ボス6の端面上の所定定位置に取り付けられる。この取り付け状態において,磁電変換素子22は,回転子12の磁石16の磁界に配置される。
On the inner end surface of the
而して,スロットル弁3,即ち回転軸2が回転すると,それと共に磁石16を備えた回転子12が回転し,磁電変換素子22周りの磁石16の磁界の方向が変化すると,磁電変換素子22が感受する磁気量が変化するので,磁電変換素子22は,その磁気量に応じた電圧信号を発生し,その電圧信号が,信号端子23に接続される電子制御ユニットに出力され,そこでスロットル弁3の開度に演算され,そのデータは,回転軸2を駆動する電動モータや,エンジンの燃料噴射量,点火時期等の制御に利用される。
Thus, when the
このような回転角度検出装置5において,回転子12は,回転軸2にそれと同軸状に螺合締結される,非磁性材料製のねじ部材15と,このねじ部材15の頭部15a外周にモールド成形される合成樹脂製の磁石16とで構成されるので,ねじ部材15及び磁石16は一体不可分の単一部品となり,ねじ部材15を回転軸2に螺合緊締するだけで磁石16を定位置に連結することができ,その取り付けが容易になると共に,分解時には,ねじ部材15等の紛失を防ぐことができる。しかも,磁石16の頂面からねじ部材15の頭部15aが突出しないようにできるので,ねじ部材15の頭部15aに干渉されることなく,磁電変換素子22及びそれを埋設するパッケージ20を磁石16に近接することが可能となり,回転角度検出装置5のコンパクト化を図ることができる。またねじ部材15は非磁性材料で構成されるので,磁石16による回転軸2の磁化がねじ部材15によって防ぐことができる。
In such a rotation
ところで,図2(A)に示すように,磁電変換素子22の出力電圧は,磁石16の回転角度の変化に応じて正弦波を描くように変化するので,スロットル弁3の全閉から全開に至る90°未満の検出領域では,図2(B)に示すように,磁電変換素子22の出力電圧のリニアライズされたものがスロットル弁3の開度増加に比例することが要求される。そこで,スロットル弁3の全閉から全開に至る90°未満の検出領域を上記正弦波の上り勾配領域a又は下り勾配領域bに対応させるべく,回転子12の回転軸2への取り付け後,回転軸2におけるスロットル弁3の取り付け位置を基準にして,磁石16の素材に,その所定の直径線上にN,S極が来るように着磁する。
By the way, as shown in FIG. 2A, the output voltage of the
次に,図3及び図4に示す本発明の第2実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 4 will be described.
この第2実施形態は,図3に示すように,回転子12において,磁石16を,その頂面がねじ部材15の頭部15aの頂面より高くなるように形成して,頭部15aの上方に磁石16に囲まれる空所31を形成し,この空所31に集積磁電変換素子22′が配置されるようにパッケージ20は形成される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, in the
上記集積磁電変換素子22′は,それぞれの検出軸を90°ずらした一対の磁電変換素子と,この両磁電変換素子から得られる出力電圧を磁石16の回転角度の変化に比例する出力電圧にするリニアライザ部(図示せず)とを備えている。この集積磁電変換素子22′における一対の磁電変換素子から得られる正弦波形の出力電圧X,Yは,図4(A)に示すように,互いに90°ずれており,これら出力電圧X,Yが前記リニアライザ部に入力され,そのリニアライザ部は,上記電圧X,Yに基づいて,図4(B)に示すように,360°にわたり磁石16の回転角度の変化に比例する出力電圧を出力する。尚,その他の構成は,前記第1実施形態と同様であるので,図3中,第1実施形態と対応する部分には同一の参照符号を付して,重複する説明を省略する。
The integrated
この第2実施形態によれば,集積磁電変換素子22′が磁石16に囲繞され,その磁界の安定した箇所に配置されることになり,集積磁電変換素子22′から安定した電圧信号を取り出すことができる。しかもその出力電圧を磁石16の回転角度を360°にわたり希望通り検出し得るから,前記第1実施形態のように,スロットル弁3の全閉から全開に至る検出領域を集積磁電変換素子22′の正弦波の上り又は下り勾配領域に対応させるべく磁石2のN,S極が回転軸2の所定の所定の直径線上に来るように磁石2の素材に着磁するといった必要がなくなり,スロットル弁3を支持する回転軸2に回転子12を,またスロットルボディ1に磁電変換ユニット13をそれぞれ取り付ける作業が極めて簡単なものとなる。さらに,ねじ部材15の頭部15aに干渉されることなく,磁石16及び集積磁電変換素子22′が相互に近接することで,第1実施形態と同様に回転角度検出装置5のコンパクト化を図ることができる。
According to the second embodiment, the integrated
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく,その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes can be made without departing from the scope of the invention.
2・・・・・回転軸
12・・・・回転子
15・・・・ねじ部材
15a・・・頭部
16・・・・磁石
17・・・・工具係合溝
22・・・・磁電変換素子
22′・・・磁電変換素子(集積磁電変換素子)
2... Rotating
Claims (5)
前記回転子(12)は,非磁性材料のねじ部材(15)と,合成樹脂製の前記磁石(16)とからなり,前記磁石(16)は,前記ねじ部材(15)の頭部(15a)外周に,環状にモールド成形されて前記ねじ部材(15)と一体化された合成樹脂からなり,前記ねじ部材(15)が前記回転軸(2)に同軸状に螺合締結されることで回転子(12)が回転軸(2)に取り付けられていることを特徴とする回転角度検出装置。 And you rotate rotating rotor mounted therewith to a rotating shaft (2) of the throttle valve (3) (12), said rotary shaft in cooperation with the magnet (16) to which the rotor (12) has (2 And a non-rotating magnetoelectric conversion element (22, 22 ') opposed to the rotor (12) so as to detect the rotation angle in a magnetoelectric conversion manner.
The rotor (12) includes a screw member (15) made of a non-magnetic material and the magnet (16) made of synthetic resin, and the magnet (16) is a head (15a) of the screw member (15). ) The outer periphery is made of a synthetic resin which is molded in an annular shape and integrated with the screw member (15), and the screw member (15) is screwed and fastened coaxially to the rotating shaft (2). A rotation angle detection device characterized in that a rotor (12) is attached to a rotation shaft (2) .
前記ねじ部材(15)の前記頭部(15a)が有する工具係合溝(17)の一部に前記磁石(16)の一部が食い込むことにより,工具係合溝(17)に工具係合の機能を残したまま,前記磁石(16)と前記ねじ部材(15)とが一体化されていることを特徴とする回転角度検出装置。 The rotation angle detection device according to claim 1,
By the screw member (15) said head (15a) is a tool engagement groove (17) of the part of eating write Mukoto of the part magnet (16) having the tool to the tool engagement groove (17) The rotation angle detection device characterized in that the magnet (16) and the screw member (15) are integrated while leaving the function of engagement .
前記頭部(15a)の外周に環状のアンカ突起(18)が形成され,該アンカ突起(18)が前記磁石(16)の内周面に食い込んで一体化されていることを特徴とする回転角度検出装置。An annular anchor protrusion (18) is formed on the outer periphery of the head (15a), and the anchor protrusion (18) bites into the inner peripheral surface of the magnet (16) and is integrated. Angle detection device.
前記磁石(16)が,前記スロットル弁(3)の取り付け位置を基準とした所定の直径線上にN,S極が来るように着磁されていることを特徴とする回転角度検出装置。The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein the magnet (16) is magnetized so that N and S poles are located on a predetermined diameter line with reference to a mounting position of the throttle valve (3).
前記磁電変換素子(22′)は,検出角度を90°ずらした一対の磁電変換素子と,この一対の磁電変換素子から得られる出力電圧を前記磁石(16)の回転角度の変化に比例する出力電圧にするリニアライザ部とからなり,360°にわたる前記磁石(16)の回転角度の変化に比例する出力電圧を出力可能とされていることを特徴とする回転角度検出装置。The magnetoelectric conversion element (22 ′) has a pair of magnetoelectric conversion elements with detection angles shifted by 90 °, and an output voltage obtained from the pair of magnetoelectric conversion elements is proportional to the change in the rotation angle of the magnet (16). A rotation angle detection device comprising a linearizer for converting voltage into an output voltage proportional to a change in rotation angle of the magnet (16) over 360 °.
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