JP6759134B2 - 回転検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関への空気の供給量を制御する吸気制御装置に用いられ、弁体の開度を検出するための回転検出装置に関する。
従来から、二輪車や自動車等の車両に搭載された内燃機関には、該内燃機関への吸入空気量を制御可能な吸気制御装置が用いられている。この吸気制御装置は、例えば、特許文献1に開示されるように、ボディに設けられたスロットルバルブの開度を制御することにより通路を流れる吸入空気量を制御可能に構成され、スロットルバルブの開度(回転量)を検出するための回転検出装置を備えている。
この回転検出装置は、スロットルバルブのスロットルシャフトの端部に連結された有底筒状のロータホルダを有し、該ロータホルダの底部には励起導体を有したロータが設けられている。そして、モータの駆動作用下に中間ギア、スロットルギアを介してスロットルシャフトへと駆動力が伝達され、スロットルバルブが所定量だけ回動すると共に、前記スロットルシャフトと共にロータホルダが回転することで、ロータに臨むように設けられたギアカバー内の基板によって磁界の変化が検出され、この磁気変化に基づいたスロットルバルブの開度が検出される。
特開2011−1860号公報
上述したような吸気制御装置では、ロータを含むロータホルダをスロットルギアと別体とした場合、一般的に両者の固定を熱カシメによって行っていたが、この熱カシメを行った際にバリが生じ、そのバリ取り作業の工数が発生するという課題がある。
そこで、上述した特許文献1の吸気制御装置では、スロットルシャフトの外周側にロータホルダを圧入して連結することで、固定時におけるバリの発生を防止し、該バリに起因した検出精度の低下を防止している。しかしながら、ロータの装着されたロータホルダのスロットルシャフトへの圧入によって該ロータホルダが変形してしまい、この変形に起因してロータに歪み等が伝播されることで検出精度の低下を招くことが懸念される。
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、バリ取り作業の負担を軽減しつつ高精度で安定的に回転検出を行うことが可能な回転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、基板が設けられ被回転検出体を覆うケース部材と、基板に設けられ電流の印加によって磁界を発生する励磁導体部と、被回転検出体に固定され励磁導体部と離間した非接触状態に配置され、電磁作用によって被回転検出体の回転位置に応じた電流を発生する励起導体部とを備え、励起導体部を保持するホルダと被回転検出体とが接続された回転検出装置であって、
被回転検出体の端部には軸方向に窪み、被回転検出体の回転軸を中心とした径方向に一定の幅をもった凹部が形成され、
ホルダは、凹部の少なくとも一部を覆うカバー部と、カバー部から被回転検出体側に向かって軸方向に突出し、径方向に一定の幅をもった脚部とを有し、
凹部における径方向外側の外壁には、外壁から径方向内側に隆起すると共に、凹部の軸方向の底部から底部よりも浅い位置まで形成されて、脚部の溶着される溶着部が配置されており、
凹部には外壁と対向する内壁を有し、内壁と溶着部との径方向の距離は脚部の幅よりも大きく設定されると共に、内壁には、径方向外側に向かって突出した突起部が形成されており、突起部における径方向外側の先端が、脚部における径方向内側の面よりも径方向における内側に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、回転検出装置を構成するケース部材によって被回転検出体が覆われ、この被回転検出体の端部には軸方向に窪み、被回転検出体の回転軸を中心とした径方向に一定の幅をもった凹部が形成される。一方、ホルダには、凹部の少なくとも一部を覆うカバー部と、カバー部から被回転検出体側に向かって軸方向に突出し、径方向に一定の幅をもった脚部とが形成されている。また、凹部における径方向外側の外壁、外壁から径方向内側に隆起すると共に、凹部の軸方向の底部から底部よりも浅い位置まで形成されて、脚部の溶着される溶着部が配置されている。そして、凹部には外壁と対向する内壁を有し、内壁と溶着部との径方向の距離は脚部の幅よりも大きく設定されると共に、内壁には、径方向外側に向かって突出した突起部が形成されており、突起部における径方向外側の先端が、脚部における径方向内側の面よりも径方向における内側に配置されている。
従って、ホルダの脚部を被回転検出体の凹部へと挿入して互いに溶着して接続することで、スロットルシャフトに対してロータホルダを圧入することで互いに固定していた従来技術に係る回転検出装置と比較し、ホルダに変形が生じることがないため励起導体部による検出精度の低下が防止されると共に、溶着時に生じるバリは好適にカバー部で覆われることで、当該溶着バリの励起導体部側への飛び出しを極力低減することができる。
その結果、熱カシメを行った場合に対しバリ取り作業の負担を軽減しつつ、励起導体部の接続された被回転検出体の回転量を高精度且つ安定的に検出することが可能となる。
また、溶着部と突起部とを凹部の延在方向に沿って交互となるように互い違いに配置するとよい。
さらにまた、ホルダには、カバー部に対して被回転検出体とは反対側に円筒部を一体成形し、円筒部の端面に励導体部を設け、回転軸と平行な方向から見た軸方向視において、励起導体部が円筒部の範囲内に収まっており、軸方向視において円筒部の全域が、溶着部よりも径方向内側にオフセットして配置されるとよい。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、ケース部材に覆われた被回転検出体には軸方向に窪んだ凹部が形成され、励起導体部を保持するホルダは、その被回転検出体側に向かって軸方向に突出した脚部が凹部へと挿入され溶着されることで接続されると共に、凹部の少なくとも一部がカバー部によって覆われると共に、凹部には脚部の溶着される溶着部を備えている。そのため、ホルダの脚部を被回転検出体の凹部の溶着部へと溶着することで、スロットルシャフトに対してロータホルダを圧入することで互いに固定していた従来技術に係る回転検出装置と比較し、ホルダに変形が生じることがないため励起導体部による検出精度の低下が防止されると共に、溶着時に生じるバリは好適にカバー部で覆われることで、当該溶着バリの励起導体部側への飛び出しを極力低減することができる。
その結果、熱カシメを行った場合に対しバリ取り作業の負担を軽減しつつ、励起導体部の接続された被回転検出体の回転量を高精度且つ安定的に検出することができる。
本発明の実施の形態に係る回転検出装置の用いられた吸気制御装置の全体断面図である。 図2Aは、図1の吸気制御装置におけるスロットルギア近傍の拡大断面図であり、図2Bは、図2Aにおけるスロットルギアの脚部及び凹部近傍を示すさらなる拡大断面図である。 図2に示すスロットルギアの全体平面図である。 図2に示すロータホルダの全体平面図である。
本発明に係る回転検出装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る回転検出装置の適用された吸気制御装置を示す。
この吸気制御装置10は、例えば、自動車等の車両に搭載された吸気マニホールドに接続されて使用され、図1に示されるように、スロットルボディ12と、該スロットルボディ12の内部に収納される駆動部14と、前記スロットルボディ12の吸気通路16を開閉する弁体18を有した弁機構部20と、前記駆動部14の駆動力を前記弁機構部20へと伝達するギア機構22と、前記弁体18の開度(回転量)を検出するための回転検出機構(回転検出装置)24とを含む。
スロットルボディ12は、例えば、金属製材料から形成され、駆動部14の収容される収容室26と、該収容室26と直交方向に貫通した吸気通路16とを備える。そして、収容室26の開口部46側(矢印A方向)となる一端部が開口し、後述するギア機構22が内部に収納されボディカバー(ケース部材)28が装着されることで閉塞される。
また、スロットルボディ12には、吸気通路16の延在方向と略直交して連通した一組のシャフト孔30を有し、このシャフト孔30には軸受32がそれぞれ設けられ、後述する弁機構部20のスロットルシャフト38が回転自在に支持される。
駆動部14は、例えば、ステッピングモータやDCモータからなり、スロットルボディ12の収容室26へ収納され固定されている。そして、駆動部14の駆動軸34には、複数の歯部を有したピニオンギア36が装着され、該ピニオンギア36を介して駆動部14からの駆動力がギア機構22へと伝達される。
弁機構部20は、円盤状の弁体18と、該弁体18の中央に連結されたスロットルシャフト38とを含み、前記弁体18が吸気通路16内に配置されると共に、前記スロットルシャフト38の略中央部に対して一組のねじ40によって締結される。
スロットルシャフト38の両端部は、スロットルボディ12のシャフト孔30にそれぞれ挿通され、軸受32を介して回転自在に支持されると共に、その一端部が開口したスロットルボディ12の一端部側(矢印A方向)に突出し、後述するギア機構22のスロットルギア42が装着される。
ギア機構22は、駆動部14の駆動軸34に連結されたピニオンギア36と、スロットルシャフト38の端部に連結されたスロットルギア(被回転検出体)42と、前記ピニオンギア36と前記スロットルギア42にそれぞれ噛合される中間ギア44とを含み、前記ピニオンギア36、中間ギア44及びスロットルギア42が前記スロットルボディ12の開口部46へと収納されている。なお、中間ギア44は、ピニオンギア36とスロットルギア42との間に配置され、スロットルボディ12及びボディカバー28に支持されたギアシャフト48を介して回転自在に設けられる。
このスロットルギア42は、図1〜図3に示されるように、有底筒状の本体部50と、該本体部50の端部において拡径した外縁部に形成されるギア部52とを有し、このギア部52には中間ギア44が噛合される。
この本体部50の内部には、後述するロータホルダ72の収納される収納孔54が形成されると共に、前記収納孔54の底部中央には、スロットルシャフト38の端部が挿通され連結される連結孔56が形成される(図2A参照)。スロットルシャフト38は、連結孔56に挿通された状態でリング部材58が係合されることでスロットルギア42に対して連結される。
また、収納孔54は、図2A〜図3に示されるように、開口した一端部側(矢印A方向)に形成された大径部60と、該大径部60に対して連結孔56側(矢印B方向)に形成された小径部62とを有し、前記小径部62の径方向外側には軸方向(矢印B方向)に窪んだ複数の凹部64が形成される。凹部64は、図3に示されるように、収納孔54の周方向に沿って互いに等間隔離間し、且つ、径方向外側に向かって膨出した断面円弧状に形成されると共に、本体部50の径方向に所定幅で形成される。なお、ここでは、3つの凹部64が設けられる場合について説明する。
この凹部64には、その周方向中央で内周側の内壁から径方向外側へと突出した突起部66を有し、後述するロータホルダ72における脚部82の先端が当接可能に形成される。一方、凹部64における外周側の壁面には、径方向内側へと突出した溶着部68が形成される。この溶着部68は、凹部64の周方向に沿った両端部側となるように一対ずつ設けられ、前記脚部82の先端が当接して溶着されるように形成される。
すなわち、図3に示されるように、凹部64の周方向において溶着部68が突起部66に臨まない位置に形成され、該溶着部68と前記突起部66とが前記周方向に沿って互い違いとなるように形成される。
また、図1に示されるように、スロットルギア42には、本体部50の外周側にリターンスプリング70が挿通され、その一端部が前記本体部50に係止され、他端部がスロットルボディ12に対して係止される。これにより、リターンスプリング70は、その弾発力によってスロットルギア42を介して弁体18が吸気通路16を閉塞する全閉状態となるように、前記スロットルギア42を回転方向に付勢している。このリターンスプリング70は、例えば、コイルスプリングから構成される。
そして、駆動部14の駆動作用下に駆動力が駆動軸34からピニオンギア36を介して中間ギア44へ伝達され、噛合されたスロットルギア42をリターンスプリング70の弾発力に抗して回転させることで、スロットルシャフト38及び弁体18が所定角度だけ回転した弁開状態となる。
回転検出機構24は、図1、図2A及び図4に示されるように、スロットルギア42の本体部50に収納されるロータホルダ72と、該ロータホルダ72の端部に設けられるロータ(励起導体部)74と、前記ロータ74に臨むようにボディカバー28の内部に設けられたステータ(励磁導体部)76(図1参照)とを含む。
ロータホルダ72は、有底円筒状に形成されたホルダ本体(円筒部)78と、該ホルダ本体78の端部に形成され径方向外側に拡径した複数のカバー部80と、前記カバー部80に対して軸方向に突出した脚部82とからなる。
ホルダ本体78には、その底状となる一端部に励起誘導体からなるロータ74が設けられ、このロータ74は、中心に形成されたコア部から放射状に延びる3枚のブレードを有している。そして、ロータホルダ72は、図1に示されるように、そのロータ74がボディカバー28に臨み、軸方向(矢印A、B方向)に所定間隔離間するように配置される。
このカバー部80は、ロータ74の設けられる一端部とは反対側となる他端部側(矢印B方向)に設けられ、スロットルギア42の凹部64に対応した数量でホルダ本体78の周方向に沿って互いに等間隔離間するように設けられる。一方、脚部82はカバー部80から離間する方向(矢印B方向)に向かってそれぞれ同一長さだけ突出すると共に、カバー部80に対応して径方向外側に向かって膨出した断面円弧状で径方向に所定厚さで形成され、且つ、前記カバー部80の外縁部より径方向内側となるように形成される。
そして、ロータホルダ72がスロットルギア42の収納孔54へと収納される際、カバー部80及びホルダ本体78の他端部が大径部60へ挿入されると共に脚部82が凹部64へと挿入され、該脚部82の先端が溶着部68へと当接した状態で、例えば、振動溶着によって溶着され固定される。この際、図2A及び図2Bに示されるように、溶着された脚部82の先端と凹部64の底部との間には、ロータホルダ72から離間する方向(矢印B方向)へと延在する空間部84が設けられている。
また、凹部64は、そのロータホルダ72側(矢印A方向)がカバー部80によって覆われている。
一方、ステータ76は、ボディカバー28の内部に保持される基板86に設けられる。
このように、ロータ74及びステータ76によりインダクタンス式の回転検出機構24が構成され、弁機構部20を構成する弁体18の開度(回転量)を検出可能に設けられる。
本発明の実施の形態に係る回転検出機構24の適用された吸気制御装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にロータ74を含むロータホルダ72をスロットルギア42へと固定する場合について説明する。
先ず、図示しない作業者がロータホルダ72を把持し、その他端部に形成された脚部82をスロットルギア42の凹部64へとそれぞれ挿入し、その先端を溶着部68に当接させた状態とする。この際、収納孔54の軸線に対してロータホルダ72の軸線が一直線状となるように挿入されることが望ましいが、前記収納孔54に対してロータホルダ72が若干だけ傾いて挿入された場合でも、脚部82の先端が凹部64の突起部66へと接触することで径方向外側へと戻されるため、前記脚部82を含むロータホルダ72が、収納孔54に対して同軸上に配置された所望位置へと補正される。換言すれば、突起部66は、脚部82を所定位置へと補正するガイド部として機能する。
そして、スロットルギア42の収納孔54に対してロータホルダ72が所定位置へと挿入された状態で、前記ロータホルダ72と前記スロットルギア42とを互いに接近する方向に押圧した状態で振動を加えることで、脚部82の先端と溶着部68とが摩擦熱によって溶融して溶着される(図2B中、破線形状参照)。
これにより、ロータ74を含むロータホルダ72が、スロットルギア42の収納孔54へと収納され同軸上に配置された状態で一体的に固定される。
次に、上述したようにロータホルダ72がスロットルギア42に固定された回転検出機構24を含む吸気制御装置10の動作について説明する。
なお、図1に示すように、弁体18が弁閉状態となり、該弁体18によって吸気通路16の上流側と下流側との連通が遮断された全閉状態を初期状態として説明する。
この初期状態では、図示しないコントローラから駆動部14に通電が行われていない非通電状態にあり、リターンスプリング70の弾発力によってスロットルギア42が回転方向に付勢されることで、スロットルシャフト38を介して弁体18が回転した弁閉状態となる。
そして、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて、駆動部14に対して制御信号を入力することで該駆動部14の駆動作用下に駆動軸34が所定方向に回転し、駆動力がピニオンギア36からギア機構22の中間ギア44及びスロットルギア42へと伝達され、このスロットルギア42がリターンスプリング70の弾発力に抗して所定角度だけ回転する。これにより、スロットルシャフト38と共に弁体18が吸気通路16内で回転し、この吸気通路16の上流側と下流側とが連通した弁開状態となる。これにより、吸気制御装置10の吸気通路16を通じて空気が上流側から下流側へと流通し、図示しない内燃機関へと供給される。
また、この際、スロットルギア42と共にロータホルダ72に保持されたロータ74が回転することで、ステータ76によって該ロータ74の回転に伴った磁気変化が検出され、検出信号として図示しない電子制御ユニットへと出力される。これにより、スロットルギア42に連結された弁体18の開度(回転量)が算出される。この弁体18の開度は、例えば、内燃機関の駆動制御に利用される。
一方、駆動部14に対する通電を停止することで、ギア機構22を介した弁体18への駆動力の付与が滅勢され、リターンスプリング70の弾発力によってスロットルギア42が初期状態へと復帰するように回転し、それに伴って、スロットルシャフト38及び弁体18が回転することで前記弁体18によって吸気通路16が閉塞された全閉状態となる。
以上のように、本実施の形態では、吸気制御装置10に用いられる回転検出機構24において、弁体18及びスロットルシャフト38に連結されたスロットルギア42に軸方向に窪んだ凹部64を形成し、ロータ74の保持されたロータホルダ72が、前記凹部64を覆うように設けられるカバー部80と、該カバー部80から前記スロットルギア42側(矢印B方向)に向かって突出した脚部82とを備えている。また、凹部64には、脚部82の溶着される溶着部68と対向した内壁を有し、前記溶着部68と凹部64の底部との間に空間部84を形成している。そして、ロータホルダ72の脚部82をスロットルギア42の凹部64に挿入し溶着部68に対して当接させた状態で、振動溶着によって互いに溶着して固定している。
そのため、ロータ74の保持されたロータホルダ72が変形することなくスロットルギア42に対して溶着されることで、変形に起因した検出精度の低下が回避されると共に、振動溶着によって溶着部68で生じるバリが好適に空間部84へと収納され、且つ、カバー部80で凹部64が覆われることで、バリが凹部64からロータ74側(矢印A方向)へと飛び出すことを極力低減させることができる。
その結果、熱カシメを行った場合に対しバリ取り作業の負担を軽減しつつ、スロットルギア42に連結された弁体18の開度(回転量)を、ロータ74の磁気変化をステータ76において確実に検出することで高精度且つ安定的に検出することが可能となる。
また、スロットルギア42における凹部64の内壁に、径方向外側に向かって突出した突起部66を形成することにより、ロータホルダ72をスロットルギア42の収納孔54へと組み付ける際、前記凹部64内に脚部82を挿入した際に傾きが生じた場合でも突起部66によって該傾きが好適に補正され所定位置へと確実に挿入することができると共に、前記脚部82を溶着部68へと振動溶着した際に生じるバリが空間部84へと収納され突起部66によってロータ74側へと飛び出すことが防止される。
さらに、ロータホルダ72における脚部82、該脚部82の挿入される凹部64を、それぞれ径方向外側に向かって膨出した断面円弧状に形成することにより、例えば、脚部等を断面直線状に形成した場合と比較して前記脚部82の剛性を高めることが可能となる。その結果、脚部82の先端を凹部64の溶着部68に対して振動溶着によって固定する際、前記脚部82の変形が抑制され所望の位置に確実に溶着することが可能となる。
さらにまた、脚部82及び凹部64を、それぞれ周方向に沿って分離するように複数形成することにより、前記脚部82を有したロータホルダ72をスロットルギア42の周方向に対して所定位置で容易且つ確実に位置決めして固定することが可能となる。
またさらに、スロットルギア42において溶着部68と突起部66とを凹部64の延在方向に沿って交互となるように互い違いに配置することで、前記脚部82を有したロータホルダ72をスロットルギア42の周方向に対して所定位置で容易且つ確実に位置決めして固定できる。
また、ロータホルダ72の脚部82を、カバー部80の外縁部よりも径方向内側に配置することで、前記脚部82がスロットルギア42の溶着部68へと振動溶着される際の溶着代を高精度に管理することが可能となる。
さらに、ロータホルダ72は、カバー部80に対してスロットルギア42とは反対側に延在したホルダ本体78を一体成形し、このホルダ本体78の一端部にロータ74を設けることにより、前記スロットルギア42に溶着される脚部82と前記ロータ74との間にホルダ本体78が配置されるため、ロータホルダ72の剛性を高めて溶着によって生じる歪み等のロータ74への伝播を抑制することが可能となる。その結果、ロータ74が溶着による歪み等の影響を受けることがなく、高精度な検出を実現可能となる。
さらにまた、ホルダ本体78を、溶着部68よりも径方向内側にオフセットして配置することにより、ロータ74の装着されたホルダ本体78の剛性を高めることが可能となり、しかも、溶着した際の歪み等の伝播が抑制されるため、前記ロータ74に歪み等が生じることが回避され高精度な回転検出が可能となる。
なお、本発明に係る回転検出装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…吸気制御装置 12…スロットルボディ
18…弁体 20…弁機構部
22…ギア機構 24…回転検出機構
28…ボディカバー 38…スロットルシャフト
42…スロットルギア 54…収納孔
64…凹部 66…突起部
68…溶着部 72…ロータホルダ
74…ロータ 76…ステータ
78…ホルダ本体 80…カバー部
82…脚部 84…空間部

Claims (3)

  1. 基板が設けられ被回転検出体を覆うケース部材と、該基板に設けられ電流の印加によって磁界を発生する励磁導体部と、前記被回転検出体に固定され前記励磁導体部と離間した非接触状態に配置され、電磁作用によって前記被回転検出体の回転位置に応じた電流を発生する励起導体部とを備え、前記励起導体部を保持するホルダと前記被回転検出体とが接続された回転検出装置であって、
    前記被回転検出体の端部には軸方向に窪み、前記被回転検出体の回転軸を中心とした径方向に一定の幅をもった凹部が形成され、
    前記ホルダは、該凹部の少なくとも一部を覆うカバー部と、該カバー部から前記被回転検出体側に向かって軸方向に突出し、前記径方向に一定の幅をもった脚部とを有し、
    前記凹部における前記径方向外側の外壁には、該外壁から前記径方向内側に隆起すると共に、前記凹部の前記軸方向の底部から該底部よりも浅い位置まで形成されて、前記脚部の溶着される溶着部が配置されており、
    前記凹部には前記外壁と対向する内壁を有し、該内壁と前記溶着部との前記径方向の距離は前記脚部の幅よりも大きく設定されると共に、前記内壁には、径方向外側に向かって突出した突起部が形成されており、該突起部における前記径方向外側の先端が、前記脚部における前記径方向内側の面よりも前記径方向における内側に配置されることを特徴とする回転検出装置。
  2. 請求項1記載の回転検出装置において、
    前記溶着部と前記突起部とが前記凹部の延在方向に沿って交互となるように互い違いに配置されることを特徴とする回転検出装置。
  3. 請求項1又は2記載の回転検出装置において、
    前記ホルダには、前記カバー部に対して前記被回転検出体とは反対側に円筒部が一体成形され、該円筒部の端面には前記励起導体部が設けられ、
    前記回転軸と平行な方向から見た軸方向視において、前記励起導体部は前記円筒部の範囲内に収まっており、前記軸方向視において前記円筒部の全域が、前記溶着部よりも前記径方向内側にオフセットして配置されることを特徴とする回転検出装置。
JP2017050751A 2017-03-16 2017-03-16 回転検出装置 Active JP6759134B2 (ja)

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