JPH06117802A - 摺動抵抗式電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、例えばスロットルセンサとして効
果的に使用でき、アイドル位置が正確に検出できるよう
にした摺動抵抗式電圧検出装置を提供することを目的と
する。 【構成】絶縁基板11にスロットルバルブと一体的に回転
される回転軸12が設定され、この回転軸12と一体に摺動
子13が円弧状に走査される。基板11面上には、前記円弧
に対応して抵抗体パターン14および導体パターン15が形
成され、摺動子13はこの両者を短絡するように構成され
る。そして、回転軸11のスロットル全閉位置に対応する
回転角位置に対応して、抵抗体パターン14に導出配線16
を設け、この導出配線16部からの検出電圧が基準電圧と
して設定され、摺動子13部からの検出電圧との一致で、
スロットル全閉のアイドル位置が検出されるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば内燃機関の吸
気管内に設定され、アクセル操作に対応して駆動される
スロットルバルブの、特に機関制御に重要なスロットル
全閉位置が高精度に検出できるようにしたスロットルセ
ンサとして使用される、ポテンショメターを構成する摺
動抵抗式電圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関において、燃料噴射量等の電子
的な制御を行うためには、吸気管に設定されるスロット
ルバルブの開度を高精度に検出する必要があり、特にア
イドル状態を検出するためには、スロットルバルブの全
閉状態を高精度に検出する必要がある。

【０００３】スロットルバルブの開度を検出するスロッ
トルセンサは、例えばポテンショメータとしての摺動抵
抗式電圧検出装置によって構成される。すなわち、スロ
ットルバルブの駆動軸と一体的に回動される摺動子を備
え、この摺動子の摺接路に対応して円弧状に抵抗体を形
成して、摺動子と抵抗体との接触位置に対応した電圧信
号が出力されるようにしている。すなわち、スロットル
バルブの開度に応じて摺動子が回動され、この摺動子と
抵抗体との接触位置が変化して、スロットルバルブの開
度に対応した出力電圧が検出信号として出力される。

【０００４】この様なスロットルセンサにおいては、ス
ロットルバルブが全閉状態に設定される状態で、そのと
きの摺動子からの検出電圧をスロットル全閉のアイドル
位置として記憶するようにしているもので、出力電圧が
この記憶電圧値に一致した状態でアイドル状態を検出す
るようにしている。

【０００５】しかし、この様に構成されるスロットルセ
ンサにあっては、長期間にわたり使用することによって
抵抗体の膜厚が摺動子との接触による磨耗によって、摺
動子の接触位置と出力電圧との関係の直線性が変化し、
スロットルバルブの全閉位置に対応する摺動子の位置が
変化しなくとも、その位置に対応する出力電圧が変化し
てしまう。このため、スロットルの全閉位置を高精度に
検出することができなくなる。

【０００６】図５はアイドル位置がより効果的に検出で
きるようにしてスロットルセンサの例を示すもので、ス
ロットルバルブの駆動軸51と一体的に回動されるように
した摺動子52を備え、この摺動子52の摺接位置に対応し
て円弧状の導体パターン53を形成すると共に、この導体
パターン53と同軸的にされるようにガイドパターン54を
形成する。そして、摺動子52はその摺接位置において導
体パターン53とガイドパターン54との間を短絡接続する
ようにしている。

【０００７】ここでガイドパターン54は、角度θの第１
の範囲541 は導体パターンによって構成され、残りの部
分である第２の範囲542 が絶縁体パターンによって構成
されるようにしている。したがって、摺動子52が第１範
囲内にある状態では、この摺動子52によって導体パター
ン53と第１の範囲541 の導体パターンとが電気的な接続
され、摺動子52が第１の範囲541 内に存在することが確
認できる。そして、この第１の範囲541 と第２の範囲54
2 との境界位置をスロットル全閉位置に対応させること
によって、アイドル位置が検出できるようになる。

【０００８】図６はガイドパターン54の第１の範囲541
と第２の範囲542 との境界部分の断面構造を示したもの
で、第１の範囲541 の導体によるパターン55と、第２の
範囲542 である絶縁体によるパターン56とが突き合わさ
れる状態で形成されている。したがって、摺動子52によ
る摺接が繰り返されると、導体あるいは絶縁物の一方の
磨耗粉が図６（Ａ）（Ｂ）でそれぞれ示すように他方の
表面を覆うようになって、本来ａの位置であるべきアイ
ドル検出位置が、図６の（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ
ｂで示す位置にがずれるようになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、長期間の繰り返し使用に際
して摺動子によって抵抗体面が磨耗するようなことがあ
っても、例えば内燃機関の制御において重要なスロット
ル全閉位置、すなわちアイドル検出位置が常に高精度に
検出できるようにしたスロットルセンサとしても効果的
に応用できる摺動抵抗式電圧検出装置を提供しようとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る摺動抵抗
式電圧検出装置は、被検出体と一体的に作動される摺動
子が摺接する面にその摺接路に沿って摺接抵抗体パター
ンを形成し、この摺接抵抗体パターンと前記摺動子との
接触位置に対応した電圧信号が出力されるようにする。
また、前記被検出体の特定位置状態で前記摺動子が接触
する位置に対応して前記摺接抵抗体パターンに導出配線
を形成し、この導出配線から出力される電圧が、前記被
検出体の特定位置基準電圧として設定されるようにして
いる。

【００１１】

【作用】この様に構成される摺動抵抗式電圧検出装置に
よって、例えばスロットルセンサを構成する場合には、
摺動子がスロットルバルブと共に回動されるもので、摺
接抵抗体パターンはスロットル全閉位置に対応して導出
配線で分割されるようになり、その分割位置に対応した
アイドル位置に対応する基準電圧信号が常に導出配線か
ら出力されるようになる。この場合、摺動抵抗体パター
ンが磨耗された状態においても、摺動子がこの導出配線
位置に設定された状態において、常に基準電圧と同じ値
の検出電圧が出力されるようになり、この摺動子からの
出力電圧と基準電圧との一致でスロットル全閉位置が検
出されるようになる。この場合、摺接抵抗体パターンが
磨耗したような場合においても、必ずそのときに得られ
る基準電圧と摺動子が導出配線位置に達したときの検出
電圧とは等しくなるものであり、出力電圧の直線性が損
なわれるような状況においても、アイドル位置は常に正
確に検出できるようになる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１の（Ａ）は摺動抵抗式電圧検出装置によ
って構成されるスロットルセンサ10の平面構造を示すも
ので、絶縁性の基板11には図示しないスロットルバルブ
の駆動軸と一体的に回転される回転軸12が貫通設定さ
れ、この回転軸12と一体的に回動されるようにした回動
腕（図では省略）の先端に摺動子13が取り付けられ、こ
の摺動子13が回転軸12の回転、すなわちスロットルバル
ブの回転に伴って摺動子13が基板11上で円弧状に回動さ
れる。

【００１３】基板11の面上には、摺動子13の回動円弧に
沿って抵抗体パターン14が抵抗体被膜によって形成さ
れ、またこの抵抗体パターン14に近接して同軸の円弧に
対応して導体パターン15が形成される。そして、摺動子
13は抵抗体パターン14と導体パター15とを短絡する２つ
の摺動接点を有するように構成される。具体的には、同
図の（Ｂ）で示すように摺動子13は２つの摺動接点131
および132 を有し、この両摺動接点131 と132 は導電体
133 によって一体的に結合するように構成されている。

【００１４】この場合、抵抗体パターン14の両端に直流
電源Ｖccおよび接地点GND が接続され、摺動接点131 が
接触する位置で抵抗体パターン14が分割されて、その分
割位置に対応した分圧電圧が導体パターン15から出力さ
れるようになり、回転軸12の回転角位置、すなわちスロ
ットルバルブの開度位置に対応した電圧信号Ｖ1 が導体
パターン15から出力されるようになる。

【００１５】この様に構成される検出装置において、抵
抗体パターン14には、その途中から導出するようにして
導出配線16が接続されているもので、この導出配線16の
設定位置と、スロットルバルブが全閉のアイドル位置に
設定されたときに摺動子13の位置とが一致されるように
している。そして、この導出配線16から電圧Ｖ2 が基準
電圧として出力されるようにする。

【００１６】図２はこの様に構成されるスロットルセン
サ10の電気的な等価回路を示すもので、抵抗体パターン
14による抵抗141 の一端部に、この検出装置10の接続さ
れる電子制御ユニット21の端子22から電源Ｖccが供給さ
れ、抵抗141 の他端は端子23から接地GND に接続され
る。そして、摺動子13の接続される端子24から出力電圧
Ｖ1 が導出されて電子制御ユニット21に入力され、また
抵抗141 の途中に接続される導出配線16からの出力Ｖ2
は、端子25を介して電子制御ユニット21に入力される。
電子制御ユニット21においては、検出電圧Ｖ1 およびＶ
2 を処理するマイクロプロセッサ、さらに電源電圧Ｖcc
を設定する電源回路等が内蔵される。

【００１７】この様に構成されるスロットルセンサ10に
おいて、抵抗体パターン14の初期の状態においては、ス
ロットルバルブの回転角、すなわち回転軸12の回転角と
摺動子13からの検出出力電圧Ｖ1 との関係は、図３に実
線で示すように直線的な関係に設定されている。

【００１８】そして、この様な初期の状態において導出
配線16部で検出される電圧Ｖ2 は、アイドル位置に対応
する回転軸12の回転角θ1 においてＶ2aとされる。した
がって、回転軸12の回転に伴って摺動子13が抵抗体パタ
ーン14上を摺接して、スロットルバルブの全閉位置であ
るアイドル検出位置に達すると、端子24部の出力電圧Ｖ
1 は端子25部の出力電圧Ｖ2aと同じになり、 ｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜＝｜Ｖ2a−Ｖ2a｜＝０ となる。

【００１９】そこで、電子制御ユニット21の内部に置い
て電圧Ｖ1 およびＶ2 を監視して、｜Ｖ1 −Ｖ2 ｜＝０
となる位置をアイドル位置と認定しておけば、この電子
制御ユニット21においてアイドル位置が確実に検知でき
るようになる。

【００２０】ここで、抵抗体パターン14が磨耗等によっ
てその出力特性が図３の破線で示すようになった場合に
おいても、スロットル全閉の回転角θ1 において導出配
線16からの出力Ｖ2 はＶ2bとなるものであるが、この回
転角θ1 の状態における摺動子13からの出力電圧Ｖ1 は
このＶ2bと等しくなり、したがって導出配線16で検出さ
れた電圧Ｖ2 を基準として、摺動子13からの出力電圧Ｖ
1 を監視することにより、スロットル全閉位置に対応す
るアイドル位置が常に正確に検出できるようになる。

【００２１】この様な電圧検出装置において、被検出体
と一体的に駆動される摺動子は種々の構成を取ることが
できるものであり、要するに抵抗体パターン14と導体パ
ターンの両者に同期的に摺接し、この両者を短絡接続で
きるものであればよく、例えば図４のように構成するこ
ともできる。

【００２２】この様な検出装置10は実施例のようにスロ
ットルセンサに限らず、基準位置を検出したいポテンシ
ョメータにおいて応用できる。また実施例においては、
アイドル位置が効果的に検出できるように１つの位置を
基準として設定したが、複数の導出配線を抵抗体パター
ンに対して設定することにより、複数の基準位置が高精
度に検出できるようになって、各種制御機器において効
果的なセンサ機構として応用できるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る摺動抵抗式
電圧検出装置によれば、抵抗体パターンの特性が変化す
るような状態となっても、常に基準とされる位置に対応
した基準電圧が検出され、摺動子からの検出電圧をこの
基準電圧と対比することによって、被検出体の基準位置
が電圧信号によって高精度に検出できるようになる。例
えばスロットルセンサの場合、スロットル全閉に対応す
るアイドル位置が確実に且つ正確に検出できるものであ
り、内燃機関の電子的な制御に際して効果的に使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例に係るスロットル
センサの構成を説明する平面構成図、（Ｂ）は同じく摺
動子部分を拡大して示す図。

【図２】上記スロットルセンサの電気的な等価回路を示
す図。

【図３】上記スロットルセンサの出力特性を説明する
図。

【図４】摺動子の他の例を示す図。

【図５】従来のスロットルセンサの構成を説明する図。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ上記センサのガ
イドパターン部の変化状況を説明する図。

【符号の説明】

10…スロットルセンサ、11…基板、12…回転軸、13…摺
動子、14…抵抗体パターン、15…導体パターン、16…導
出配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出体の動作と一体的に作動される摺
   動子と、 この摺動子の作動に伴って摺接する面に、その摺接路に
   沿って形成された摺接抵抗体パターンと、 この摺接抵抗体パターンと前記摺動子との接触位置に対
   応した電圧信号を出力する出力手段と、 前記被検出体の特定基準設定状態で前記摺動子が接触す
   る位置に対応して前記摺接抵抗体パターンに形成された
   導出配線とを具備し、 この導出配線から出力される電圧が、前記被検出体の特
   定位置基準電圧として設定されるようにしたことを特徴
   とする摺動抵抗式電圧検出装置。