JPH0861909A - 回転角センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数が少なく薄型化の可能な回転角セン
サを提供する。 【構成】 スロットルポジションセンサ１のセンサ軸４
の端部には両端に二つのバネ部１２を有する結合部材１
１が固定されている。バネ部１２は、スロットルバルブ
の弁シャフト１６の端部に固定された突起部材２０の二
つの突起部２０１ａ、２０２ａを両側から保持してい
る。これにより、弁シャフト１６の正逆両方向の回転を
突起部材２０から結合部材１１を通してセンサ軸４に伝
える。弁シャフト１６の軸ずれによるシャフト１６の回
転方向以外の変位は突起部２０１ａ、２０２ａとバネ部
１２との間の摺動によって緩衝される。戻し回転および
弁シャフト１６の軸ずれ防止用の圧縮コイルスプリング
を省略できるため回転角センサを薄型化することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸の回転角を検出する
回転角センサに関し、特に自動車用内燃機関のスロット
ルバルブのスロットルポジションセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車用内燃機関のスロット
ルバルブのスロットルポジションセンサとして、スロッ
トルバルブの回転に対応してスロットルポジションセン
サのロータが回転し、このロータの回転角に応じて変化
する出力電圧を検出することによりスロットルバルブの
回転角を検出する装置が知られている。このような従来
のスロットルポジションセンサにおいては、スロットル
バルブの回転に対応してロータを回転させるためにスロ
ットルバルブシャフトとの駆動モータ側の端部と反対側
の端部がスロットルポジションセンサのロータと結合さ
れている。この結合部の構造は、軸ずれによるスロット
ルバルブシャフトとスロットルポジションセンサのロー
タとの間のがたつきをなくすために、圧縮コイルスプリ
ングによりインサート成型のレバーを付勢する構成とな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスロッ
トルポジションセンサの結合部の構造によると、圧縮コ
イルスプリングがスロットルバルブシャフトと平行に設
けられるためスロットルポジションセンサの体格が厚く
なり、スロットルポジションセンサの取付けに大きなス
ペースを要するためエンジンへの搭載性が悪いという問
題がある。また、ロータとレバーとが一体成形されてい
るため部品が高価である。

【０００４】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、スロットルバルブシャフトとス
ロットルポジションセンサとの結合部の部品点数を減ら
してコストダウンを図ることの可能な回転角センサを提
供することを目的とする。本発明の他の目的は、従来に
比べて薄型化された回転角センサを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに本発明の請求項１記載の回転角センサは、回転角を
検出すべき軸の一端に設けられた被挾持部材と、センサ
ハウジング内に収容されるロータと、前記ロータの一端
に固定された弾性を有する結合部材と、前記結合部材に
形成され、前記被挾持部材を弾性挾持する挾持部と、ロ
ータの回転角を電気信号に置き換えて検出する検出部と
を備え、前記ロータの回転角を電気抵抗の変化として出
力することを特徴とする。

【０００６】また、本発明の請求項２記載の回転角セン
サは、請求項１記載の回転角センサにおいて、前記挾持
部は前記軸の回転方向から前記被挾持部材を挾み込み、
前記結合部材と前記被挾持部材とのずれにより前記軸の
回転軸方向の動きおよび前記軸の回転軸に垂直な平面方
向の動きを緩衝することを特徴とする。また、本発明の
請求項３記載の回転角センサは、請求項１または２記載
の回転角センサにおいて、前記結合部材が板バネであり
バネ付勢力により前記被挾持部材を挟み込むことを特徴
とする。

【０００７】また、本発明の請求項４記載の回転角セン
サは、請求項１から３のいずれか１項記載の回転角セン
サにおいて、前記結合部材の端部が樹脂により絶縁され
ていることを特徴とする。また、本発明の請求項５記載
の回転角センサは、請求項１または２記載の回転角セン
サにおいて、前記結合部材が樹脂製であり樹脂の弾性力
により前記被挾持部材を挟み込むことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の請求項６記載の回転角セン
サは、請求項１から５のいずれか１項記載の回転角セン
サにおいて、前記軸が内燃機関用スロットルバルブのシ
ャフトであることを特徴とする。

【０００９】

【作用および発明の効果】本発明によれば、回転角を検
出すべき軸の回転は、その一端に設けられた被挾持部材
から挾持部と結合部材を経て同一位相でロータに伝達さ
れる。このとき、結合部材の挾持部は弾性力によって軸
の回転方向から被挾持部を挟み込んでいるため、軸の回
転方向の力は、正逆両方向とも結合部材を介してロータ
に伝えられる。

【００１０】一方、回転角を検出すべき軸の軸ずれによ
る軸の回転軸方向の力および軸の回転軸に垂直な平面方
向の力は結合部材と被挾持部とのずれによって緩衝され
るためロータには伝えられない。従って、結合部材と被
挾持部材とにより軸とロータとの間のがたつきを緩衝す
ることができる。またこの回転角センサによれば、軸と
ロータとの結合が結合部材によって行われるため回転角
センサの薄型化が可能となりエンジンへの搭載性が向上
する。また、部品点数が削減されるためコストダウンを
図ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）自動車用内燃機関のスロットルバルブの
開度を検出するスロットルセンサに本発明を適用した一
実施例を図１〜図７に示す。

【００１２】本発明の第１実施例に用いられるスロット
ルポジションセンサの断面図を図２に示す。スロットル
ポジションセンサ１の樹脂製のセンサハウジング２は、
ベアリング３を介してセンサ軸４を回動自在に保持して
いる。センサ軸４の一方の端部４ａには円板上のロータ
５が一体に定着されており、このロータ５の反センサ軸
側面には電気ブラシ６ａ、６ｂが設けられている。

【００１３】ロータ５と対向してセラミック製の基板７
が配置され、この基板７のロータ５側の面には電気ブラ
シ６ａ、６ｂと摺接して電気信号を発する図示しない導
電片が設けられている。基板７上の導電片とこれに摺接
する電動ブラシ６ａ、６ｂとからセンサ軸４に応動して
電気的出力を発生するスイッチ手段８が構成されてい
る。

【００１４】このスイッチ手段８の電気出力はコネクタ
部９内のターミナル１０を介して外部に取り出される。
ターミナル１０には図示しないエンジン制御のための電
子回路が接続される。一方、センサ軸４の他方の端部４
ｂはセンサハウジング２の側面に形成された凹部２ａ内
に突出しており、このセンサ軸４の他方の端部４ｂに結
合部材１１が定着される。

【００１５】本発明の第１実施例においては、図３、４
に示すように、結合部材１１は厚さ０．５ｍｍのバネ用
ステンレス鋼を低温焼なましした材料によって作製され
た板バネである。この結合部材１１の一方の端部は結合
部材１１の一方の側面１１ａ側に円弧状に曲げられて接
点１２ａにおいて再び側面１１ａに接し、また結合部材
１１の他方の端部は結合部材１１の他方の側面１１ｂ側
に円弧状に曲げられて接点１２ｂにおいて再び側面１１
ｂに接することにより二つのバネ部１２を形成してい
る。結合部材１１の二つのバネ部１２の間にはバネ部１
２に比べ細幅の直線薄板状に軸部１１ｃが形成されてい
る。

【００１６】このスロットルポジションセンサ１をスロ
ットルボディ１４に装着した状態を図１に示す。スロッ
トルボディ１４の内部には中空のスロットルボア１５が
形成され、このスロットルボア１５を横断するように弁
シャフト１６が配設されている。スロットルボディ１４
に固定される軸受部材１７は、弁シャフト１６をスロッ
トルボディ１４に回転自在に支持している。スロットル
弁本体をなすバタフライバルブ１８は、弁シャフト１６
に固定されている。図１はバタフライバルブ１８がスロ
ットルボア１５を閉塞しているエンジンアイドリング状
態を示している。

【００１７】弁シャフト１６の一方の端部（図１で上
側）１６ａには図示しないアクセルワイアからの駆動力
が伝達され、他方の端部（図１で下側）１６ｂはスロッ
トルボディ１４の側面の凹部２１内に突出している。こ
の弁シャフト１６の他方の端部１６ｂにナット１９を用
いて金属製の突起部材２０が固定されている。突起部材
２０は２枚の羽根２０１、２０２を有するプロペラ状の
部材であり、各羽根２０１、２０２の回転方向側の外周
部付近にはスロットルボディ１４側から突出するように
突起部２０１ａ、２０２ａが形成されている。

【００１８】図５は、スロットルセンサ１を取除いたス
ロットルボディ１４の図１に示すＢ方向矢視図である。
スロットルボディ１４の凹部２１内に突出した弁シャフ
ト１６の他方の端部１６ｂにナット１９を介して突起部
材２０が締付固定されている。突起部材２０は弁シャフ
ト１６の端部１６ｂから凹部２１の外周方向に延びた二
つの羽根２０２０１、２０２を有する。各羽根２０１、
２０２の半径方向の外周部付近にはそれぞれ突起部２０
１ａ、２０２ａが形成される。この羽根２０１、２０２
は弁シャフト１６の軸に垂直な面内でナット１９に対し
て点対称の形状となっており、二つの突起部２０１ａ、
２０２ａはほぼナット１９を通る直線上に配置されてい
る。凹部２１の両側のスロットルボディ側面には、スロ
ットルセンサ１を固定するための二つの取付穴２２が設
けられている。

【００１９】図６はスロットルポジションセンサ１の図
２に示す矢印Ａ方向矢視図である。結合部材１１は、側
面１１ａ、１１ｂがセンサ軸４の軸方向と平行になるよ
うにして、軸部１１ｃの中央部がセンサ軸４の端部４ｂ
に固定されている。この結合部材１１のセンサ軸４への
固定方法はこの場合溶接固定されているが、この他例え
ば、かしめ、ピン固定またはハンダ付けなどの方法によ
っても可能である。センサハウジング２の凹部２ａの両
側には、スロットルボディ１４への取付用の二つの取付
穴２３が設けられている。

【００２０】次に、本実施例の作動について説明する。
スロットルポジションセンサ１は、図５に示したスロッ
トルボディ１４の側面にコネクタ部９が図５において下
側に位置するように取り付けられる。このとき、センサ
ハウジング２の取付穴２３がスロットルボディ１４の取
付穴２２に重ねられ、図示しないビスによって締付固定
される。そして、この固定された状態において突起部材
２０の二つの突起部２０１ａ、２０２ａが結合部材１１
の二つのバネ部１２にそれぞれ弾性的に挟み込まれる。

【００２１】弁シャフト１６が回転すると、その端部に
固定された突起部材２０が弁シャフト１６と共に同一位
相で回転し、この突起部材２０に設けられた突起部２０
１ａ、２０２ａが結合部材１１のバネ部１２に挟み込ま
れていることにより結合部材１１もまた弁シャフト１６
と共に同一位相で回転する。このとき、結合部材１１が
バネ部１２によって突起部２０１ａ、２０２ａを両面か
ら保持しているため、スロットル軸側突起部材２０が図
５に示す矢印Ｃ、Ｄのいずれの方向に回転しても突起部
２０１ａ、２０２ａによって弁シャフト１６の回転を結
合部材１１に同一位相で伝えることができる。また、突
起部２０１ａ、２０２ａと結合部材１１とが固定されて
おらず結合部材１１のバネ弾性のみによって突起部２０
１ａ、２０２ａが結合部材１１に保持されているため、
弁シャフト１６の軸ずれによって生じる弁シャフト１６
の回転方向以外の変位は結合部材１１には伝えられな
い。

【００２２】結合部材１１の回転はセンサ軸４を介して
ロータ５に伝えられる。以上のようにして弁シャフト１
６の回転が突起部材２０、結合部材１１、センサ軸４を
介してロータ５に伝えられる。ロータ５の回転は、ロー
タ５の反センサ軸側面に取付けられた電気ブラシ６ａ、
６ｂが基板７上の導電片上を摺動して発する電気信号と
してターミナル１０から取り出される。

【００２３】上記のように、本発明の第１実施例による
と結合部材１１により弁シャフト１６の双方向の回転を
ロータ５に伝えることができるため、戻し回転を与える
コイルスプリングを設ける必要がない。また、突起部２
０１ａ、２０２ａと結合部材１１とが固定されておらず
弁シャフト１６の軸ずれを突起部２０１ａ、２０２ａと
結合部材１１のバネ部１２との間の摺動によって緩衝し
弁シャフト１６の回転方向の変位をロータ５に伝えるた
め、従来のようにコイルスプリングによってスロットル
軸のがたつきを押える必要がない。このため、コイルス
プリングおよびこのコイルスプリングを保持するための
部材を省略することにより部品点数を削減しコストダウ
ンを図ることが可能である。

【００２４】さらに、コイルスプリングを省略すること
によりスロットルポジションセンサを薄型化しエンジン
への搭載性を向上させることが可能である。図７および
図８に示すように本発明を適用したスロットルポジショ
ンセンサによれば、従来のセンサ厚さｔ₂ が例えば２７
ｍｍであったものがセンサ厚さｔ₁ を２１ｍｍに薄型化
することができた。

【００２５】本実施例ではスイッチ手段８は電気ブラシ
６と導電片との組み合わせによったが、本発明としては
電気ブラシとセラミック製の基板上に配設された抵抗体
との組み合わせで構成してもよい。すなわち、スイッチ
手段を電気ブラシと抵抗体との組合わせによる可変抵抗
体として構成することも可能である。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図９に示す。これ
は、第１実施例における結合部材のバネ部を絶縁性材料
によって被覆した例である。

【００２６】結合部材３１は第１実施例と同様にバネ用
ステンレス鋼製の板バネである。この結合部材３１の両
端部は樹脂またはゴムなどの絶縁性材料によって被覆さ
れている。本発明の第２実施例においてはゴムを吹付け
ることにより結合部材３１の両端を被覆している。この
絶縁性材料によって被覆された両端部が実施例１と同様
に円弧状に曲げられて二つのバネ部３２を形成してい
る。

【００２７】本発明の第２実施例によれば、結合部材３
１の両端のバネ部３２が絶縁性材料によって覆われてい
ることによりスロットルポジションセンサ３０とスロッ
トルボディ１４との間の絶縁が行なわれる。このため電
気火花による燃料への引火を防止できるという効果があ
る。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図１０に示す。こ
れは、第１実施例における結合部材を樹脂材料によって
作製した例である。

【００２８】結合部材４１は樹脂製の板状部材であり、
その形状は菱形部分の二つの鋭角を円弧状にカットした
薄板状である。この結合部材４１は、接着、ねじまたは
熱かしめなどの方法により菱形部分の中央部でセンサ軸
４に固定されている。結合部材４１の両端部４２におい
ては円弧状の縁４１ａの中央からセンサ軸４側に向かっ
て二つの切り込み４２ａ、４２ｂが形成され、この二つ
の切り込み４２ａ、４２ｂのセンサ軸側端部にはそれぞ
れ円形の切欠穴４１１ａ、４１１ｂが形成されている。
これにより、結合部材４１の材料である樹脂の有する弾
性によって両端部４２の切り込み４２ａ、４２ｂの部分
に挟まれた物体を両側から保持することができる。すな
わち、両端部４２はバネの働きをすることが可能であ
る。

【００２９】このスロットスポジションセンサ４０を第
１実施例と同様にスロットルボディ１４に取付ける際、
突起部材２０に設けられた二つの突起部２０１ａ、２０
２ａがそれぞれ結合部材４１の二つの切り込み４２ａ、
４２ｂに挟まれて両側から保持される。結合部材４１が
切り込み４２ａ、４２ｂによって突起部２０１ａ、２０
２ａを両面から保持しているため、突起部材２０が図５
に示す矢印Ｃ、Ｄのいずれの方向に回転しても突起部２
０１ａ、２０２ａによって弁シャフト１６の回転を同一
位相で結合部材４１に伝えることができる。また、突起
部２０１ａ、２０２ａと結合部材４１とが固定されてお
らず結合部材４１の材料である樹脂の弾性によって突起
部２０１ａ、２０２ａが結合部材４１に保持されている
ため、弁シャフト１６の軸ずれによって生じる弁シャフ
ト１６の回転方向以外の変位は結合部材４１には伝えら
れない。

【００３０】本発明の第３実施例によれば、結合部材４
１が樹脂製であることによりスロットルポジションセン
サ３０とスロットルボディ１４との間の絶縁効果がある
とともに、第２実施例に比べ結合部材４１の作成が容易
である。また、部品の形状が薄板状であるためにスロッ
トルポジションセンサ１をさらに薄型化することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるスロットルポジショ
ンセンサを取付けた状態を示す部分切欠断面図である。

【図２】本発明の第１実施例によるスロットルポジショ
ンセンサを示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例による結合部材を示す平面
図である。

【図４】本発明の第１実施例による結合部材を示す側面
図である。

【図５】本発明の第１実施例のスロットルボディの図１
に示すＢ方向矢視図である。

【図６】本発明の第１実施例によるスロットルポジショ
ンセンサの図２に示すＡ方向矢視図である。

【図７】本発明の第１実施例によるスロットルポジショ
ンセンサを示す側面図である。

【図８】従来のスロットルポジションセンサを示す側面
図である。

【図９】図６に対応する本発明の第２実施例によるスロ
ットルポジションセンサを示す図である。

【図１０】図６に対応する本発明の第３実施例によるス
ロットルポジションセンサを示す図である。

【符号の説明】

１ スロットルポジションセンサ ２ センサハウジング ４ センサ軸 ５ ロータ ６ａ、６ｂ 電気ブラシ ７ 基板 １１ 結合部材 １２ バネ部（挾持部） １６ シャフト １９ ナット ２０ 突起部材（被挾持部材） ３０ スロットルポジションセンサ ３１ 結合部材 ３２ バネ部（挾持部） ４０ スロットルポジションセンサ ４１ 結合部材 ４２ 両端部（挾持部） ４２ａ、４２ｂ 切り込み ２０１ａ、２０２ａ 突起部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転角を検出すべき軸の一端に設けられ
   た被挾持部材と、 センサハウジング内に収容されるロータと、 前記ロータの一端に固定された弾性を有する結合部材
   と、 前記結合部材に形成され、前記被挾持部材を弾性挾持す
   る挾持部と、 ロータの回転角を電気信号に置き換えて検出する検出部
   とを備え、 前記ロータの回転角を電気抵抗の変化として出力するこ
   とを特徴とする回転角センサ。
2. 【請求項２】 前記挾持部は前記軸の回転方向から前記
   被挾持部材を挾み込み、前記結合部材と前記被挾持部材
   とのずれにより前記軸の回転軸方向の動きおよび前記軸
   の回転軸に垂直な平面方向の動きを緩衝することを特徴
   とする請求項１記載の回転角センサ。
3. 【請求項３】 前記結合部材が板バネでありバネ付勢力
   により前記被挾持部材を挟み込むことを特徴とする請求
   項１または２記載の回転角センサ。
4. 【請求項４】 前記結合部材の端部が樹脂により絶縁さ
   れていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１
   項記載の回転角センサ。
5. 【請求項５】 前記結合部材が樹脂製であり樹脂の弾性
   力により前記被挾持部材を挟み込むことを特徴とする請
   求項１または２記載の回転角センサ。
6. 【請求項６】 前記軸が内燃機関用スロットルバルブの
   シャフトであることを特徴とする請求項１から５のいず
   れか１項記載の回転角センサ。