JPH0968403A - スロットルバルブ開度センサ - Google Patents

スロットルバルブ開度センサ

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JPH0968403A
JPH0968403A JP7223975A JP22397595A JPH0968403A JP H0968403 A JPH0968403 A JP H0968403A JP 7223975 A JP7223975 A JP 7223975A JP 22397595 A JP22397595 A JP 22397595A JP H0968403 A JPH0968403 A JP H0968403A
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throttle valve
hall element
temperature
circuit board
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JP7223975A
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Takahisa Ban
隆央 伴
Hideki Kawamura
秀樹 河村
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Denso Corp
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえ雰囲気温度が急変するような状況下に
あっても、それら温度変化に影響されない高い精度にて
スロットルバルブの開度を検出する。 【解決手段】 同センサは、スロットルシャフト１に装
着されたロータ３、該ロータ３の先端に設けられてシャ
フト１及びロータ３と一体に回転する永久磁石５、該磁
石５の回転中心部に固定されてその磁界方向に対応した
電気信号を出力するホール素子１０、そして磁石５及び
ホール素子１０の温度特性を補償しつつホール素子１０
を駆動してその出力を処理する回路基板２０を具えて構
成される。ここでは、回路室７にシリコンゲル３０を充
填して回路基板２０の熱容量を増大せしめ、ロータ３の
スロットルシャフト１との結合部３ａには周囲に切り欠
きの設けられた樹脂材を配してシャフト１側から磁石５
に伝達される熱を遮断し、回路基板２０、磁石５、及び
ホール素子１０をほぼ同一の温度環境とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車載用エンジン
の吸気調量バルブであるスロットルバルブの開度を検出
するスロットルバルブ開度センサに関し、特にスロット
ルバルブの開閉を電子制御するシステム等、その開度を
モニタする上で高い検出精度が要求されるシステムに採
用して好適なセンサ構造の具現に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記スロットルバルブの開閉機構（以
下、単にスロットルという）としては、アクセルペダル
とのリンクによってメカニカルにその開閉を行うメカニ
カル式のもの、或いはアクセル開度やその他の条件に応
じて電子的にその開閉を制御する電子式のものが一般に
知られている。
【０００３】図６に、メカニカル式スロットルについて
その構成を模式的に示す。このメカニカル式スロットル
は、同図６に示されるように、エンジン（図示せず）の
吸気管１００内に図示の如く配設されてその吸気量を調
量するスロットルバルブ１０１と、このスロットルバル
ブ１０１に機械的にリンクされたアクセルペダル１０２
とを基本的に有して構成される。
【０００４】すなわちこのメカニカル式スロットルにあ
っては、アクセルペダル１０２の踏み込み量に直接対応
して上記スロットルバルブ１０１の開度が決定されるよ
うになり、アクセルペダル１０２の踏み込み量が「０」
すなわち踏み込みのない状態では、上記スロットルバル
ブ１０１も全閉状態に維持される。
【０００５】また、こうしたメカニカル式スロットルが
採用される場合には通常、同図６に併せ示されるＩＳＣ
（アイドルスピードコントロール）機構を通じてアイド
ル時におけるエンジン回転数の制御が行われる。
【０００６】このＩＳＣ機構は、上記スロットルバルブ
１０１を迂回するよう吸気管１００に対し図示の如く設
けられたバイパス通路１０４と、このバイパス通路１０
４を開閉するＩＳＣバルブ１０５とによって構成され
る。そして、スロットルバルブ１０１の開度を検出する
スロットルバルブ開度センサ１１０によって同スロット
ルバルブ１０１の全閉が検出されるアイドル運転時、所
望のエンジン回転数が得られるよう、上記ＩＳＣバルブ
１０５の開度が電子制御装置１３０によって制御され
る。
【０００７】スロットルバルブ１０１の全閉時、ＩＳＣ
機構を通じてこうした吸気量制御が実行されることによ
り、極めて安定した且つ木目の細かいエンジン回転数制
御が実現されるようになる。
【０００８】一方、こうしたメカニカル式スロットルに
対し、電子式スロットルは、図７に示されるように、吸
気管１００内に図示の如く配設されて上記同様エンジン
の吸気量を調量するスロットルバルブ２０１と、このス
ロットルバルブ２０１とは機械的に独立に設けられたア
クセルペダル２０２とを有して構成される。そして、こ
れらスロットルバルブ２０１及びアクセルペダル２０２
にはそれぞれその開度を検出するためのセンサ２１０及
び２２０が設けられており、通常は、電子制御装置２３
０を通じて、 （１）アクセル開度センサ２２０からの出力に基づきア
クセルペダル２０２の踏み込み量を検知する。 （２）このアクセルペダル２０２の踏み込み量に対応し
たスロットルバルブ２０１の開度が得られるよう、スロ
ットルバルブ開度センサ２１０の出力をモニタしつつ、
モータ２４０を通じて同スロットルバルブ２０１を開閉
駆動する。 といったフィードバック制御が実行されるようになる。
【０００９】電子制御装置２３０を通じてこのような制
御が行われることにより、上記スロットルバルブ２０１
とアクセルペダル２０２とが機械的に独立した関係にお
かれる場合であれ、上記メカニカル式スロットルに準じ
た態様で、それら作動関係が維持されるようになる。な
お、該電子式スロットルとしての異常時等には、一種の
フェールセーフ機能として、これらスロットルバルブ２
０１とアクセルペダル２０２とが適宜の機構を介してメ
カニカルにリンクされることもある。
【００１０】また、電子式スロットルとしての同構成に
よれば、例えば上記ＩＳＣにかかる制御なども、電子制
御装置２３０による上記スロットルバルブ２０１の開閉
制御を通じて実現されるようになる。
【００１１】すなわちこの場合、電子制御装置２３０で
は、 （１）アイドル時の目標エンジン回転数を求めてこれを
スロットルバルブ２０１の開度情報に変換する。 （２）この目標とする開度情報に対応したスロットルバ
ルブ２０１の開度が得られるよう、スロットルバルブ開
度センサ２１０の出力をモニタしつつ、モータ２４０を
通じて同スロットルバルブ２０１を開閉駆動する。 といったフィードバック制御を実行することとなる。
【００１２】何れにせよ、こうした電子式スロットルに
あっては、スロットルバルブ２０１の開度を適正に制御
し、またモニタする上で、上記スロットルバルブ開度セ
ンサ２１０の検出精度が極めて重要な意味を持つように
なる。
【００１３】図８に、上記スロットルバルブ開度センサ
２１０も含めて、こうした電子式スロットルの具体構造
についてその一例を示す。この図８に示される電子スロ
ットルにおいて、スロットルボディー２００は、上記吸
気管１００に対して組み付けられる部分であり、その内
部に、上記スロットルバルブ２０１がスロットルシャフ
ト１によって軸支されている。
【００１４】また、このスロットルシャフト１は、上記
電子制御装置２３０によりその駆動が制御されるモータ
２４０の回転軸にギア群２４１並びに電磁クラッチ２４
２を介して連結されている。
【００１５】したがって、上記電磁クラッチ２４２のオ
ン状態でモータ２４０が駆動されることにより、その回
転が上記ギア群２４１を介してスロットルシャフト１に
伝達され、上記スロットルバルブ２０１の開閉が行われ
ることとなる。
【００１６】一方、上記スロットルシャフト１の一方端
にはフランジ部２が設けられ、このフランジ部２に、円
筒部を有する金属製のロータ３がビス４によって固定さ
れている。
【００１７】ロータ３は、ホール素子１０及びその駆動
並びに信号処理用の回路基板２０と共にスロットルバル
ブ開度センサ２１０を構成する部分であり、その円筒部
の内部にそれぞれ半円筒形状を有する一対の永久磁石５
を有している。そして、この一対の永久磁石５共々、上
記スロットルシャフト１の回転に伴って回転する。
【００１８】また、ホール素子１０は、この回転する一
対の永久磁石５の回転中心部に位置するよう、樹脂製の
センサハウジング６内に上記回路基板２０と共に固定さ
れている。
【００１９】すなわち、同スロットルバルブ開度センサ
２１０にあっては、このホール素子１０に対する上記永
久磁石５の磁界付与方向に基づいてスロットルシャフト
１の回転角度、すなわちスロットルバルブ２０１の開度
を非接触にて検出するようになっている。
【００２０】以下、図９及び図１０に基づき、こうした
スロットルバルブ開度センサ２１０による開度検出原理
を更に詳述する。同スロットルバルブ開度センサにあっ
ては、図９にその概要を模式的に示すように、スロット
ルシャフト１に連動して回転するロータ３に対し、その
回転軸と直交する方向に着磁されたそれぞれ半円筒形状
の一対の永久磁石５が設けられている。そして、該永久
磁石５の中空部内に、ロータ３の回転軸に沿った面に平
行且つ回転軸を中心に対称に、同永久磁石５の磁界方向
を検出するホール素子１０が配設されている。
【００２１】このため、スロットルシャフト１の回動に
伴い永久磁石５がホール素子１０の周りを同図９に示さ
れる態様で回転すると、該ホール素子１０の感磁面に対
する磁界方向が変化し、その変化した角度θに対応した
電気信号すなわちホール電圧ＶＨが、 ＶＨ ＝ ＫＨ・Ｂ・Ｒｄ・Ｉ・ｓｉｎθ ＝ ＶＡ・ｓｉｎθ …（１） といったかたちで、同ホール素子１０から出力されるよ
うになる。
【００２２】ここで、値ＶＡは、値「ＫＨ・Ｂ・Ｒｄ・
Ｉ」に対応した定数である。図１０に示されるように、
ロータ３が「−９０（＝θ）」度から「＋９０（＝
θ）」度まで回転する間に、上記ホール電圧ＶＨは、
「−ＶＡ」から「＋ＶＡ」へと正弦波上を連続的に変化
するようになる。また、同（１）式において、ＫＨはホ
ール素子１０の感度であり、Ｂは磁石５の磁束密度であ
り、Ｒｄはホール素子１０の内部抵抗であり、Ｉはホー
ル素子１０の駆動電流である。
【００２３】図８に例示したスロットルバルブ開度セン
サ２１０において、回路基板２０では、上記駆動電流Ｉ
をホール素子１０に対し供給するとともに、ホール素子
１０からこうした態様で出力されるホール電圧ＶＨを所
要に処理して、上記スロットルバルブ２０１の開度に対
応した電気信号を出力することとなる。なおこの出力
は、図示しないコネクタ等を介して電子制御装置２３０
（図７）に取り込まれるようになる。
【００２４】ところで、上記ホール素子１０や永久磁石
５は本来、負の温度特性を持つことから、通常であれば
周囲の温度に応じてその駆動条件が変化し、上記出力さ
れるホール電圧ＶＨにも、それら温度特性に応じた変動
が来たすようになる。そして、ホール電圧ＶＨにこのよ
うな変動が来たす場合、上記回路基板２０を通じて処理
される信号、すなわち上記スロットルバルブ２０１の開
度を示す信号の信頼性も自ずと低いものとなる。
【００２５】そこで、こうした回路基板２０には通常、
上記駆動電流Ｉに対し正の温度特性を持たせる温度特性
補償回路を設け、該補償回路を通じて上記ホール素子１
０や永久磁石５の温度特性を補償するようにしている。
【００２６】なお、このような温度特性補償回路を有す
るホール素子の駆動並びに信号処理回路としては従来、
例えば特開平５−１５７５０６号公報に記載されている
回路が知られている。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】このように、ホール素
子や磁石の温度特性を、その駆動用の基準電圧若しくは
駆動電流を通じて補償するようにすれば、その出力され
るホール電圧ＶＨの信頼性も自ずと高まるようになる。
そして、こうしてホール電圧ＶＨの信頼性が高まれば、
上記スロットルバルブ開度センサとしてもそのセンサ出
力を常に高い精度に維持することができるようになる。
【００２８】しかし、上記回路基板２０はそもそも、該
基板２０自身の温度環境においてホール素子１０や永久
磁石５の温度特性を補償するものであることから、回路
基板２０がそれらホール素子１０や永久磁石５と異なる
温度環境におかれる場合には、自ずとその補償される温
度特性にもずれが生じるようになる。
【００２９】例えば、当該車両が登坂して一時停車した
後、降坂する場合等、そのエンジンルームの雰囲気温度
が急変するような状況下では、同スロットルバルブ開度
センサにあっても、上記ホール素子１０や永久磁石５と
上記回路基板２０とで、その温度に差が生じることとな
る。この車両の「登坂−停車−降坂」を例とした主にス
ロットルバルブ開度センサ内部における温度環境変化の
推移、並びにその影響について、図８並びに図１１を参
照して更に詳述する。
【００３０】まず、登坂後の停車時には、エンジンの余
熱によって、エンジンルーム内の雰囲気温度も高温とな
っている。そしてその後の降坂時には、該降坂に伴う冷
えた新気がエンジンルーム内に流入することとなり、該
エンジンルーム内の温度は、図１１（ａ）に示される態
様で急激に低下する。このとき、上記スロットルバルブ
開度センサにあっては図８に矢印Ｆ１及びＦ２にて付記
する方向でスロットルボディー２００側からエンジンル
ーム（雰囲気）側への熱伝導が起こり、時間的には、 ・エンジンルーム（雰囲気）→センサハウジング６→回
路基板２０→ホール素子１０→永久磁石５→ロータ３→
スロットルシャフト１→スロットルボディー２００ といった順序でその冷却が行われるようになる。
【００３１】しかも、同スロットルバルブ開度センサに
おいては、 （イ）回路基板２０は、それ自身の熱容量が小さいた
め、エンジンルーム（雰囲気）側からの冷却によって、
その温度が速く変化（低下）する。 （ロ）永久磁石５は、熱伝導率の高い金属製のロータ３
及びスロットルシャフト１を介して、熱容量が大きく温
度の変化しにくいスロットルボディー２００に連結され
ているため、その温度変化は遅い。 （ハ）ホール素子１０は、電気的にも機械的にも上記回
路基板２０に連結されているものの、上記温度変化の遅
い永久磁石５によって囲繞されているなど、その温度環
境は回路基板２０とは多少異なったものとなっている。
このためその温度変化は、永久磁石５よりは速く、回路
基板２０よりは遅い。 といった、要素毎に異なる温度環境におかれており、結
局、上記降坂に伴う冷却の過程において、これら回路基
板２０、ホール素子１０、及び永久磁石５には、図１１
（ｂ）に示されるような温度差が生じることとなる。
【００３２】そしてこのとき、回路基板２０では上述し
たように、自らの温度環境において上記ホール素子１０
や永久磁石５の温度特性補償を行うことにより、その出
力にも、図１１（ｃ）に示されるような大きな検出誤差
が生じるようになる。なお、同図１１（ｃ）において、
レベル線ＡＣＲは、該電子式スロットルとしての必要精
度境界を示している。
【００３３】このように、スロットルバルブ開度センサ
にあっては通常、ホール素子の駆動並びに信号処理を行
う回路基板に設けられた温度特性補償回路によってホー
ル素子や永久磁石の温度特性が補償されるとはいえ、エ
ンジンルームの雰囲気温度が急変するような状況下で
は、同回路による温度補償が正しく行われず、上述した
大きな検出誤差を生じることとなる。
【００３４】そして特に、前記ＩＳＣ等にかかる制御を
もスロットルバルブの開閉を通じて行う電子式スロット
ル等、その開度をモニタする上で高い検出精度が要求さ
れるシステムにあっては、スロットルバルブ開度センサ
によるこのような検出誤差の発生も深刻である。
【００３５】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、たとえ雰囲気温度が急変するような状況
下にあっても、それら温度変化に影響されない高い精度
にてスロットルバルブの開度を検出することのできるス
ロットルバルブ開度センサを提供することを目的とす
る。
【００３６】
【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、請求項１記載の発明では、スロットルバルブを軸
支するスロットルシャフトに装着され、該スロットルシ
ャフトの回転に伴って回転するロータと、このロータに
装着され、その回転軸と直交する方向に着磁されて一体
に回転する磁石手段と、この磁石手段の中空部内に位置
するようハウジングに固定され、同磁石手段の磁界方向
に対応した電気信号を出力する磁電変換素子と、前記ハ
ウジングに設けられた回路室に装着されて、前記磁石手
段及び磁電変換素子の温度特性を補償しつつ、同磁電変
換素子から出力される電気信号を所要に処理する回路基
板と、前記磁石手段及び前記磁電変換素子及び前記回路
基板の温度推移にかかる時間特性を物理的に近似せしめ
る温度推移補償手段とを具えてスロットルバルブ開度セ
ンサを構成する。
【００３７】また、請求項２記載の発明では、該請求項
１記載の発明の構成において、前記温度推移補償手段
を、前記回路基板の装着されたハウジング回路室に充填
された保温部材を具えるものとして構成する。
【００３８】また、請求項３記載の発明では、同請求項
１記載の発明の構成において、前記温度推移補償手段
を、前記ロータの前記スロットルシャフトとの結合部に
設けられた断熱部材を具えるものとして構成する。
【００３９】また、請求項４記載の発明では、同請求項
１記載の発明の構成において、前記温度推移補償手段
を、前記回路基板の装着されたハウジング回路室に充填
された保温部材、及び前記ロータの前記スロットルシャ
フトとの結合部に設けられた断熱部材を具えるものとし
て構成する。
【００４０】また、請求項５記載の発明では、上記請求
項２または４記載の発明の構成において、前記保温部材
を、ゲル若しくはポッティング材によって構成する。ま
た、請求項６記載の発明では、該請求項５記載の発明の
構成において、前記ゲル若しくはポッティング材を、前
記回路基板の表面に１ｍｍ以上堆積する構成とする。
【００４１】また、請求項７記載の発明では、上記請求
項３または４記載の発明の構成において、前記断熱部材
を、前記ロータの前記磁石手段の装着されるヨーク部と
前記スロットルシャフトとの結合部とを連結する樹脂材
によって構成する。
【００４２】また、請求項８記載の発明では、該請求項
７記載の発明の構成において、前記樹脂材を、その周囲
に多数の切り欠きが設けられている構成とする。また、
請求項９記載の発明では、請求項１記載の発明の構成に
おいて、前記磁電変換素子がホール素子であるとすると
き、前記回路基板を、基準電圧を帰還増幅する帰還増幅
回路と、温度に応じて降下電圧が変化する電圧降下素子
を含んで該帰還増幅回路の帰還路に接続され、同帰還路
を流れる電流を制御する帰還電流制御回路と、同じく電
圧降下素子を含んで前記帰還増幅回路の帰還路中に配設
され、前記帰還増幅回路の出力電圧を制御する出力電圧
制御回路とを具え、前記帰還電流制御回路及び出力電圧
制御回路により出力電圧が制御される帰還増幅回路の出
力に基づき、前記ホール素子に駆動信号を供給するもの
として構成する。
【００４３】また、請求項１０記載の発明では、該請求
項９記載の発明の構成において、前記帰還電流制御回路
を、第１のダイオードと第１の抵抗との直列回路を具え
る構成とし、前記出力電圧制御回路を、第２のダイオー
ドと第２の抵抗との直列回路を具える構成とし、これら
第１の抵抗と第２の抵抗との 第１の抵抗の抵抗値 ＞ 第２の抵抗の抵抗値 なる関係に基づいて、前記帰還増幅回路の出力を正の温
度特性に設定する。
【００４４】また、請求項１１記載の発明では、該請求
項１０記載の発明の構成において、前記帰還増幅回路の
帰還路を流れる電流が１０μ〜１ｍアンペアに制御され
るよう、前記帰還電流制御回路の前記第１の抵抗の抵抗
値を設定する。
【００４５】また、請求項１２記載の発明では、これら
請求項９〜１１記載の発明の構成において、前記回路基
板を、前記ホール素子に直列接続された抵抗と、該抵抗
の電圧降下と前記帰還増幅回路の出力とを比較し、同抵
抗の電圧降下が一定となるよう前記ホール素子に印加さ
れる電圧を制御する演算増幅器とを有して前記駆動信号
を前記ホール素子に供給する定電流制御回路を具える構
成とする。
【００４６】これら各発明による作用は以下の通りであ
る。前述のように、本来異なる温度環境におかれる永久
磁石等の磁石手段、ホール素子等の磁電変換素子、そし
てその駆動や信号処理を行う回路基板ではあるが、請求
項１記載の発明によるように、 ・前記磁石手段及び前記磁電変換素子及び前記回路基板
の温度推移にかかる時間特性を物理的に近似せしめる温
度推移補償手段。 を具える構成によれば、該温度推移補償手段を通じて、
それら要素の温度環境はほぼ均一化されるようになる。
【００４７】したがって、たとえ前記雰囲気温度が急変
するような状況に際しても、これら磁石手段、磁電変換
素子、及び回路基板間での温度差は生じ難くなり、回路
基板がそれ自身の温度環境に基づいて磁石手段や磁電変
換素子の温度特性を補償する場合においても、該補償は
常に適正に行われるようになる。
【００４８】そしてこのため、同スロットルバルブ開度
センサとしての検出誤差も最小限に抑制されることとな
り、雰囲気温度の変化に影響されない高い精度にてスロ
ットルバルブの開度を検出することができるようにな
る。
【００４９】また、請求項２記載の発明によるように、
上記温度推移補償手段を、 ・前記回路基板の装着されたハウジング回路室に充填さ
れた保温部材を具えるもの。 として構成すれば、本来熱容量の小さい前記回路基板に
ついて、その熱容量を増大せしめることができ、前記雰
囲気温度が急変する際の同回路基板の温度変化を緩やか
なものとすることができるようになる。すなわち、回路
基板の温度推移にかかる時間特性を前記磁電変換素子、
或いは前記磁石手段のそれに近づけることができるよう
になる。
【００５０】また、請求項３記載の発明によるように、
上記温度推移補償手段を、 ・前記ロータの前記スロットルシャフトとの結合部に設
けられた断熱部材を具えるもの。 として構成すれば、熱伝導率の高いスロットルシャフト
を介して熱容量の大きいスロットルボディーに物理的に
連結される前記磁石手段について、その熱の伝達経路を
好適に断熱することができるようになる。すなわち、前
記雰囲気温度が急変する際の同磁石手段の温度変化を速
めることができ、磁石手段の温度推移にかかる時間特性
を前記磁電変換素子、或いは前記回路基板のそれに近づ
けることができるようになる。
【００５１】また、請求項４記載の発明によるように、
上記温度推移補償手段を、 ・前記回路基板の装着されたハウジング回路室に充填さ
れた保温部材、及び前記ロータの前記スロットルシャフ
トとの結合部に設けられた断熱部材をそれぞれ具えるも
の。 として構成すれば、本来熱容量の小さい前記回路基板に
ついてはその熱容量を増大せしめて、前記雰囲気温度が
急変する際の同回路基板の温度変化を緩やかなものとす
ることができ、また熱伝導率の高いスロットルシャフト
を介して熱容量の大きいスロットルボディーに物理的に
連結される前記磁石手段についてはその熱の伝達経路を
好適に断熱して、前記雰囲気温度が急変する際の同磁石
手段の温度変化を速めることができるようになる。すな
わち、回路基板の温度推移にかかる時間特性、並びに磁
石手段の温度推移にかかる時間特性をそれぞれ前記磁電
変換素子のそれに近づけることができるようになる。
【００５２】またこの場合には、上記保温部材及び断熱
部材を通じて、上記回路基板、磁石手段、及び磁電変換
素子の各温度推移にかかる時間特性を適合し、それら温
度環境の均一化を図ることも容易となる。
【００５３】なお、上記保温部材としては、例えば請求
項５記載の発明によるように、ゲル若しくはポッティン
グ材が有効である。これらゲル若しくはポッティング材
によれば、その堆積（充填）する層厚によって、同保温
部材としての保温効果を任意に設定することができるよ
うになる。
【００５４】またこの場合、その堆積（充填）する層厚
としては、請求項６記載の発明によるように、１ｍｍ以
上とすることが望ましい。前記回路基板の表面にこれら
ゲル若しくはポッティング材が１ｍｍ以上堆積されるこ
とで、当該スロットルバルブ開度センサが前記電子式ス
ロットルに適用される場合であれ、その必要精度が確保
されることが発明者等による実験によって確認されてい
る。
【００５５】一方、上記断熱部材としては、例えば請求
項７記載の発明によるように、前記ロータの前記磁石手
段の装着されるヨーク部と前記スロットルシャフトとの
結合部とを連結する樹脂材が有効である。そもそも樹脂
材は金属等に比べて熱伝導率が低いことから、前記ロー
タの同結合部に対してこうした樹脂材を導入すること
で、熱容量の大きいスロットルボディーから磁石手段へ
の熱伝導は好適に低減若しくは遮断されるようになる。
【００５６】そしてこの場合には、特に請求項８記載の
発明によるように、同樹脂材としてその周囲に多数の切
り欠きが設けられているものを用いることとすれば、そ
の断熱材としての断熱効果も更に高められるようにな
る。
【００５７】ところで、前記磁電変換素子の１つである
ホール素子や該ホール素子に対する磁界発生源としてそ
の周囲に配設される磁石が負の温度特性を有すること、
またこれらホール素子や磁石の温度特性をホール素子の
駆動電流等を通じて補償することでその出力されるホー
ル電圧の信頼性も自ずと高まるようになること、等々は
前述した通りである。
【００５８】そこで、請求項９記載の発明では、前記磁
電変換素子がホール素子である場合に、 （ａ）基準電圧を帰還増幅する帰還増幅回路。 （ｂ）温度に応じて降下電圧が変化する電圧降下素子を
含んで該帰還増幅回路の帰還路に接続され、同帰還路を
流れる電流を制御する帰還電流制御回路。 （ｃ）同じく電圧降下素子を含んで前記帰還増幅回路の
帰還路中に配設され、前記帰還増幅回路の出力電圧を制
御する出力電圧制御回路。 をそれぞれ具えて前記回路基板を構成し、前記帰還電流
制御回路及び出力電圧制御回路により出力電圧が制御さ
れる帰還増幅回路の出力に基づき、ホール素子に駆動信
号を供給するようにしている。
【００５９】ここで、上記帰還電流制御回路や出力電圧
制御回路を構成する上記電圧降下素子としては各種ダイ
オードやトランジスタがあるが、これらは何れも、ホー
ル素子や磁石と同様、負の温度特性を持つ。
【００６０】このため、上記出力電圧制御回路がその帰
還路中に配設される帰還増幅回路にあっては、その出力
として、上記基準電圧が該出力電圧制御回路による電圧
制御を通じて所要レベルに安定化された信号が生成され
るようにはなるが、該生成される信号は通常、負の温度
特性を持つようになる。
【００６１】しかし、同請求項９記載の発明の上記構成
によるように、帰還電流制御回路をこの帰還増幅回路の
帰還路に更に接続するようにすれば、それら帰還電流制
御回路及び出力電圧制御回路による電流、電圧制御量を
通じて、正負の極性も含めてこの帰還増幅回路の出力と
して生成される信号の温度特性を変えることができるよ
うになる。
【００６２】したがって、同帰還増幅回路の出力に、こ
の帰還電流制御回路及び出力電圧制御回路による電流、
電圧制御量に応じた正の温度特性を持たせるようにすれ
ば、上記定電流制御される駆動信号も自ずと正の温度特
性を持つようになり、上記ホール素子や磁石の温度特性
も良好に補償されるようになる。
【００６３】しかも、同請求項９記載の発明の上記構成
によれば、その温度補償の度合いが上記帰還電流制御回
路及び出力電圧制御回路による電流、電圧制御量に応じ
て任意に決定されるようになるため、ホール素子や磁石
の温度特性にばらつきがあったとしても、それらばらつ
きに容易に対処することができるようにもなる。
【００６４】一方、上記帰還増幅回路はもとより、帰還
電流制御回路及び出力電圧制御回路を構成する上記ダイ
オードやトランジスタ等も、それらの回路を一括して含
む例えば１個のモノシリックＩＣとして半導体チップ化
することが可能であり、また容易である。
【００６５】したがって同請求項９記載の発明によれ
ば、ホール素子駆動回路としての高い温度補償性能を維
持しながら、部品点数の削減も含め、その小型化を好適
に促進することができるようにもなる。
【００６６】また、請求項１０記載の発明によるよう
に、前記帰還電流制御回路が第１のダイオードと第１の
抵抗との直列回路を有して構成され、前記出力電圧制御
回路が第２のダイオードと第２の抵抗との直列回路を有
して構成されるものとすれば、これら第１の抵抗と第２
の抵抗との 第１の抵抗の抵抗値 ＞ 第２の抵抗の抵抗値 なる関係に基づいて、前記帰還増幅回路の出力を正の温
度特性に設定することができる。
【００６７】すなわち、上記帰還電流制御回路における
第１のダイオードの電圧降下分と上記出力電圧制御回路
における第２のダイオードの電圧降下分とは逆極性とな
るため、第１の抵抗と第２の抵抗との上記関係によっ
て、そもそも負の温度特性を持つそれらダイオードの電
圧降下に基づき帰還電流が制御される上記帰還増幅回路
の出力は、その温度特性の極性が反転されるようにな
る。
【００６８】そして、同請求項１０記載の発明による上
記構成によれば、上記帰還電流制御回路及び出力電圧制
御回路としての極めて簡素な回路構成をもって、ホール
素子や磁石の温度特性を高精度に補償することができる
ようになる。
【００６９】因みにこの場合、第１の抵抗と第２の抵抗
との上記関係が満たされさえすれば、それら抵抗値の比
に応じて、ホール素子や磁石の温度特性のばらつきが吸
収されるようになる。
【００７０】また、請求項１１記載の発明によるよう
に、上記帰還電流制御回路を、 ・前記帰還増幅回路の帰還路を流れる電流が１０μ〜１
ｍアンペアに制御されるよう前記第１の抵抗の抵抗値が
設定されるもの。 として構成すれば、通常、数十ｎ（ナノ）〜数百ｎアン
ペア程度流れる上記帰還増幅回路のオフセット電流の影
響が無視できて且つ、同帰還増幅回路の出力容量を、Ｉ
Ｃ化する上で実用的な容量に設定することができるよう
になる。
【００７１】すなわち、１０μアンペアという電流は、
上記帰還増幅回路のオフセット電流のばらつき等によっ
て温度補償精度が悪化することを防ぐに十分な電流であ
る。また１ｍアンペアという電流は、上記第１及び第２
のダイオードや帰還増幅回路出力部に大容量の素子を要
しない、すなわちＩＣチップを不必要に大型化せずに済
む適当な電流である。
【００７２】また、請求項１２記載の発明によるよう
に、 （ｄ１）前記ホール素子に直列接続された抵抗。 （ｄ２）該抵抗の電圧降下と帰還増幅回路の出力とを比
較し、同抵抗の電圧降下が一定となるようホール素子に
印加される電圧を制御する演算増幅器。 を有する定電流制御回路を通じてホール素子に駆動信号
を供給する構成とすれば、これも極めて簡素な回路に
て、同駆動信号の定電流制御機能が果たされるようにな
る。
【００７３】
【発明の実施の形態】図１に、この発明にかかるスロッ
トルバルブ開度センサについてその一実施形態を示す。
【００７４】この実施形態のセンサは、開度検出素子と
してホール素子を用い、先の図９及び図１０に示した原
理に基づき、非接触にてスロットルバルブの開度を検出
するセンサとして構成されている。
【００７５】はじめに、図１を参照して、同実施形態に
かかるスロットルバルブ開度センサの構成について説明
する。この図１において、スロットルシャフト１は、例
えば先の図８に例示したような電子式スロットルにあっ
て、そのスロットルバルブ（図１では図示を割愛）を軸
支する金属製のシャフトである。該シャフト１は通常、
これも図示を割愛した熱容量の大きいスロットルボディ
ーに熱的に接続されている。
【００７６】また、このスロットルシャフト１の先端に
はフランジ部２が設けられ、該フランジ部２に対して、
当該センサのいわば回転入力部を構成するロータ３がビ
ス４によって装着されている。
【００７７】このロータ３は、樹脂等、熱伝導率の低い
材料からなるとともに、その周囲に多数の切り欠き３ｃ
が設けられて上記フランジ部２に結合される円筒形の結
合部３ａと、その上部に一体に結合された鉄等の磁性体
材料からなるヨーク部３ｂとを有して構成される。なお
結合部３ａも、そのフランジ部２と結合される底辺はフ
ランジ状に加工されており、またヨーク部３ｂには、そ
の内周面に、先の図９に示されるような円筒形状を有し
て、その回転軸と直交する方向に着磁された一対の永久
磁石５が取り付けられている。
【００７８】ロータ３のこうした構成により、上記スロ
ットルボディーに熱的に接続されているスロットルシャ
フト１からの熱伝導は、樹脂等の低熱伝導率材料からな
り、しかも上記切り欠き３ｃによってその経路断面積を
縮小する結合部３ａによって好適に遮断若しくは減衰さ
れるようになる。
【００７９】また、ロータ３の上記構成により、スロッ
トルバルブを開閉すべくスロットルシャフト１が回動さ
れるとき、上記ヨーク部３ｂに装着された一対の永久磁
石５も、同ロータ３共々、その回動に伴って回転される
こととなる。そして、この回転に伴う同永久磁石５の磁
界方向が、当該センサのいわば回転検出部を構成するホ
ール素子１０によって検知される。
【００８０】ホール素子１０は、図示しないスロットル
ボディーに対してビス等により装着された樹脂等からな
るセンサハウジング６に、同図１に示される態様で、上
記回転する永久磁石５の回転中心に位置するよう、一体
に固定されている。こうしてホール素子１０には、上記
一対の永久磁石５によって、先の図９に示されるような
平行磁界が印加されるようになる。
【００８１】一方、上記センサハウジング６には、エン
ジンルーム等、前述した雰囲気側に回路室７が設けられ
ており、この回路室７の底部７ａに、上記ホール素子１
０を駆動し、更にはその出力を所要に処理する回路基板
２０が接着剤等により固定されている。
【００８２】因みに、同実施形態にかかるセンサにあっ
ては、この回路基板２０にアルミナ基板等、加工が難し
く、ホール素子１０を直接取り付けにくい基板が用いら
れている。このため、これら回路基板２０とホール素子
１０とは、同図１に示される態様でハウジング６を介し
て離間され、ホール素子接続リード１１によって電気的
に接続されることとなっている。換言すれば、これら回
路基板２０とホール素子１０とは、先の図８に例示した
スロットルバルブ開度センサ２１０よりも更に、熱的に
異なる環境におかれることとなっている。
【００８３】そこで同実施形態にかかるセンサでは、セ
ンサハウジング６の、上記回路基板２０が装着された回
路室７内部にシリコンゲル３０を充填した状態でカバー
８を施すようにしている。
【００８４】センサハウジング６のこうした構成によ
り、本来熱容量の小さい回路基板２０についてその熱容
量を増大せしめることができ、カバー８側において雰囲
気温度が急変するような場合でも、この回路基板２０の
温度変化を緩やかなものとすることができるようにな
る。すなわち、この回路基板２０と上記ホール素子１０
とで、その温度推移にかかる時間特性をほぼ同等のもの
とすることができるようになる。
【００８５】なお、同センサハウジング６において、符
号９にて示す部位は、上記回路基板２０による処理信
号、すなわちスロットルバルブの開度信号を前述した電
子制御装置（図７参照）に出力するためのコネクタであ
る。このコネクタ９には、電極となるコネクタターミナ
ル２８が設けられ、このターミナル２８と上記回路基板
２０の出力端子とは、ターミナル−基板接続リード２７
によって電気的に接続される。
【００８６】図２は、ホール素子１０を駆動し、更には
その出力を所要に処理する上記回路基板２０について、
そこに搭載されるホール素子駆動回路、並びにその信号
処理回路の一例を示したものである。
【００８７】次に、同図２を参照して、該ホール素子駆
動回路、並びにその信号処理回路の構成について説明す
る。まず駆動回路において、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の直
列回路からなる分圧回路２１は、端子Ｔ１及びＴ２間に
供給される電源電圧Ｖｃｃを所要に分圧して基準電圧Ｖ
１を生成する回路である。この生成された基準電圧Ｖ１
は、演算増幅器Ａ１の非反転入力端子（＋端子）に与え
られる。
【００８８】この基準電圧Ｖ１が与えられる演算増幅器
Ａ１は同駆動回路において、ホール素子１０の駆動信号
を生成するための基準電圧Ｖ２を出力する帰還増幅回路
２２を構成する。
【００８９】帰還増幅回路２２は、その出力端子と反転
入力端子（−端子）とを結ぶ帰還路に対し、抵抗Ｒ３と
ダイオードＤ１との直列回路からなる帰還電流制御回路
２３が図示の如く接続されるとともに、同帰還路中に
は、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ４との直列回路からなる出
力電圧制御回路２４を具える構成となっている。後に詳
述するように、同帰還増幅回路２２の帰還路中を流れる
電流Ｉ２は、上記帰還電流制御回路２３を通じてその流
量が制御されるようになる。
【００９０】また、この帰還増幅回路２２の出力である
基準電圧Ｖ２が非反転入力端子に与えられる演算増幅器
Ａ２は、ホール素子１０に直列に接続される抵抗Ｒ５と
共に、同ホール素子１０に供給する駆動信号を定電流制
御する定電流制御回路２５を構成する。
【００９１】この定電流制御回路２５では、抵抗Ｒ５の
電圧降下と上記基準電圧Ｖ２との比較のもとに、同抵抗
Ｒ５の電圧降下が一定となるよう、ホール素子１０に印
加される電圧を制御する。この結果ホール素子１０に
は、その駆動電流Ｉとして、 Ｉ ＝ （Ｖ２／Ｒ５） …（２） なる一定の電流が供給されるようになる。
【００９２】一方、同ホール素子１０から先の（１）式
に示される態様で出力されるホール電圧ＶＨを処理する
信号処理回路２６は、例えば以下のように構成される。
すなわちこの信号処理回路２６において、上記ホール電
圧ＶＨがそれぞれ非反転入力端子に入力される演算増幅
器Ａ３及びＡ４と抵抗Ｒ６〜Ｒ８とは、同ホール電圧Ｖ
Ｈを高入力インピーダンス受入してこれを安定化するバ
ッファ回路２６１を構成する。このバッファ回路２６１
の出力は、抵抗Ｒ１１及びＲ１２と演算増幅器Ａ６、並
びにその帰還抵抗Ｒ１３と入力抵抗Ｒ１４とを有して構
成される差動増幅回路２６３に入力されて差動増幅され
る。そして、その差動増幅出力が、センサ出力Ｖｏとし
て端子Ｔ３から出力されるようになる。
【００９３】なお、同信号処理回路２６において、抵抗
Ｒ９及びＲ１０からなる分圧回路とその分圧電圧を非反
転入力端子に受入する演算増幅器Ａ５とは、上記差動増
幅回路２６３の基準電圧を生成する基準電圧生成回路２
６２を構成する。差動増幅回路２６３では、この生成さ
れる基準電圧に応じて、上記バッファ回路２６１の出力
（ホール電圧ＶＨ）を所要に差動増幅するようになる。
【００９４】また、コンデンサＣ１、Ｃ２は、端子Ｔ１
及びＴ３に生じるノイズ、サージ等を除去するためのコ
ンデンサである。次に、上記ホール素子駆動回路の動
作、並びに同駆動回路の温度特性補償機能について更に
詳述する。
【００９５】上記帰還電流制御回路２３及び出力電圧制
御回路２４に各々配設されるダイオードＤ１及びＤ２の
順方向電圧（端子間電圧）をそれぞれＶＦ１及びＶＦ
２、また電源電圧をＶｃｃとすると、これら帰還電流制
御回路３及び出力電圧制御回路２４を流れる電流Ｉ１及
びＩ２は、それぞれ Ｉ１ ＝ （Ｖｃｃ−Ｖ１−ＶＦ１）／Ｒ３ …（３） Ｉ２ ＝ Ｉ１＋ＩＡ …（４） となる。
【００９６】ここで、上記（４）式におけるＩＡは、帰
還増幅回路２２（演算増幅器Ａ１）のオフセット電流で
あり、通常同電流は、数十ｎ（ナノ）〜数百ｎアンペア
程度の電流となる。したがって、上記電流Ｉ１を１０μ
アンペア以上に設定することができれば、電流Ｉ２の値
は、実質的に Ｉ２ ＝ Ｉ１ …（４）’ と考えることができるようになる。すなわち、以下に説
明する温度特性補償精度が、このオフセット電流ＩＡの
ばらつき等に起因して悪化するようなことはなくなる。
【００９７】他方、上記電流Ｉ１の値が必要以上に大き
くなると、上記ダイオードＤ１及びＤ２をはじめ、演算
増幅器Ａ１の出力部には大容量の素子が必要になる。す
なわち、上記信号処理回路２６も含めて同駆動回路をモ
ノシリックＩＣ化しようとする際、ＩＣチップが不必要
に大型化したり、若しくは１チップ化が不可能になる。
このため、同電流Ｉ１としては、１０μ〜１ｍアンペア
が最適であり、電流Ｉ１がこのような最適な値に設定さ
れるよう上記抵抗Ｒ３の抵抗値が選ばれる。
【００９８】また、同駆動回路の上記構成によれば、帰
還増幅回路２２の出力である上記基準電圧Ｖ２は、 Ｖ２ ＝ Ｖ１（１＋Ｒ４／Ｒ３） −Ｖｃｃ（Ｒ４／Ｒ３） ＋ＶＦ１（Ｒ４／Ｒ３） −ＶＦ２ …（５） となる。
【００９９】ここで、分圧回路１の出力である基準電圧
Ｖ１は、 Ｖ１ ＝ （Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））Ｖｃｃ …（６） であり、また、ダイオードＤ１及びＤ２の順方向電圧Ｖ
Ｆ１及びＶＦ２は、それぞれ ＶＦ１ ＝ ＶＦ１(25)｛１−Ｋ１（Ｔ−２５）｝ …（７） ＶＦ２ ＝ ＶＦ２(25)｛１−Ｋ２（Ｔ−２５）｝ …（８） ただし、 ＶＦ１(25)、ＶＦ２(25)：温度２５℃時の順方向電圧 Ｋ１、Ｋ２ ：温度係数 Ｔ ：温度 として表される負の温度特性を持っている。
【０１００】そこで、これら（６）式〜（８）式を
（５）式に代入して整理すると、 Ｖ２ ＝ Ｖｃｃ｛（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））×（１＋Ｒ４／Ｒ３） −Ｒ４／Ｒ３｝ ＋ＶＦ１(25)｛１−Ｋ１（Ｔ−２５）｝（Ｒ４／Ｒ３） −ＶＦ２(25)｛１−Ｋ２（Ｔ−２５）｝ …（９） となる。
【０１０１】またここで、上記ダイオードＤ１及びＤ２
が同回路（ＩＣ）中に近接して設けられるとすると、上
記順方向電圧ＶＦ１(25)及びＶＦ２(25)はＶＦ(25)とし
て、また上記温度係数Ｋ１及びＫ２はＫとして、それぞ
れ同一の値にて表すことができるようになる。このた
め、上記（９）式も、結局は Ｖ２ ＝ Ｖｃｃ｛（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））×（１＋Ｒ４／Ｒ３） −（Ｒ４／Ｒ３）｝ ＋ＶＦ(25)｛１−Ｋ（Ｔ−２５）｝（Ｒ４／Ｒ３−１） …（１０） として表されるようになる。この基準電圧Ｖ２が定電流
制御回路２５に与えられ、同制御回路２５を通じて、先
の（２）式に示される駆動電流Ｉ（＝Ｖ２／Ｒ５）がホ
ール素子１０に供給されるようになることは上述した通
りである。
【０１０２】ところで、ホール素子１０及び前記永久磁
石５が負の温度特性を有していることは前述した。すな
わち、先の（１）式に示されるホール素子１０の感度Ｋ
Ｈ及び内部抵抗Ｒｄ、更には永久磁石５の磁束密度Ｂ
は、温度が高くなるにつれて低い値を示すようになる。
【０１０３】また、ホール素子１０の出力であるホール
電圧ＶＨは、同（１）式に示されるように、上記駆動電
流Ｉに比例する。したがって、ホール素子１０及び永久
磁石５の上記負の温度特性を補償するためには、上記駆
動電流Ｉすなわち上記基準電圧Ｖ２に、これとは逆の正
の温度特性を持たせればよいことになる。
【０１０４】そこでこの回路では、上記帰還電流制御回
路２３及び出力電圧制御回路２４を構成するダイオード
Ｄ１及びＤ２が負の温度特性を有しているとはいえ、上
記（５）式によるように、それらダイオードによる電圧
降下分（右辺の第３項及び第４項）は互いに逆極性とな
っていることに着目して、抵抗Ｒ３及びＲ４を Ｒ３ ＞ Ｒ４ …（１１） といった関係に設定する。
【０１０５】すなわち、上記（１０）式からも明らかな
ように、抵抗Ｒ３及びＲ４をこうした関係に設定するこ
とにより、同（１０）式の項 ＶＦ(25)｛１−Ｋ（Ｔ−２５）｝ にかかる「（Ｒ４／Ｒ３−１）」の部分が負の値にな
り、同項の温度係数−Ｋは正の値をとるようになる。す
なわち、抵抗Ｒ３及びＲ４のこうした設定を通じて、上
記基準電圧Ｖ２に正の温度特性を持たせることができる
ようになる。
【０１０６】図３に、同駆動回路によるこうした温度特
性補償態様を示す。同図３に示されるように、ホール素
子１０の感度ＫＨ及び内部抵抗Ｒｄが特性線Ｌ１のよう
な負の温度特性を示し、また永久磁石５の磁束密度Ｂが
特性線Ｌ２のような同じく負の温度特性を示すとする
と、ホール素子１０と永久磁石５とでは、それらが合成
された特性として、特性線Ｌ３のような温度特性を示す
ようになる。
【０１０７】ホール素子１０と永久磁石５とのこうした
負の温度特性に対し、同回路では、抵抗Ｒ３及びＲ４を
上記（１１）式の関係に設定するとともに、同抵抗Ｒ３
及びＲ４の比の大きさを通じて、更には（１０）式に含
まれる （Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）） といった関係を通じて、同図３に特性線Ｌ４として示さ
れるような正の温度特性を、上記基準電圧Ｖ２（駆動電
流Ｉ）に持たせるようにする。
【０１０８】その結果、ホール素子１０から出力される
ホール電圧ＶＨは、その温度特性が同図３に特性線Ｌ５
として示される態様で補正されるようになり、周囲温度
の如何なる変化に対しても、常に適正な値を示すように
なる。
【０１０９】このように、上記ホール素子駆動回路によ
れば、それぞれダイオードＤ１或いはＤ２を具える帰還
電流制御回路２３及び出力電圧制御回路２４を通じてホ
ール素子の駆動電流Ｉに正の温度特性を持たせることが
でき、ホール素子並びに永久磁石の温度特性を好適に補
償することができるようになる。
【０１１０】しかも同駆動回路の上記構成によれば、そ
の温度特性の補償量（図３の特性線Ｌ４の傾き）を、上
記帰還電流制御回路２３及び出力電圧制御回路２４によ
る電流、電圧制御量（抵抗比Ｒ４／Ｒ３）に応じて、或
いは分圧回路２１の分圧比（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））に
応じて任意に設定することができる。このため、ホール
素子や永久磁石の温度特性にばらつきがあったとして
も、それらばらつきに容易に対処することができるよう
にもなる。
【０１１１】ところで、回路基板２０に配設された同駆
動回路を通じて、ホール素子１０や永久磁石５の温度特
性をこのように補償することができるとはいえ、先の課
題の欄において述べたように、エンジンルームの雰囲気
温度が急変するような状況下では通常、これら回路基板
２０、ホール素子１０、及び永久磁石５の間に温度差が
生じ、上記温度特性補償が正しく行われない懸念があ
る。
【０１１２】しかし、図１に示した同実施形態にかかる
センサでは上述のように、その （Ａ）ロータ３の前記構成により、スロットルボディー
に熱的に接続されているスロットルシャフト１からの熱
伝導は、樹脂等の低熱伝導率材料からなり、しかも切り
欠き３ｃによってその経路断面積を縮小する結合部３ａ
によって好適に遮断若しくは減衰されるようになる。 （Ｂ）センサハウジング６の上記回路基板２０が装着さ
れた回路室７内部にシリコンゲル３０を充填した構造に
より、本来熱容量の小さい回路基板２０についてその熱
容量を増大せしめることができるようになる。すなわ
ち、上記雰囲気温度が急変するような場合でも、この回
路基板２０の温度変化を緩やかなものとすることができ
るようになる。 といった構造によって、永久磁石５の温度推移にかかる
時間特性並びに回路基板２０の温度推移にかかる時間特
性をそれぞれホール素子１０のそれに近づけることがで
きるようになる。
【０１１３】図４は、従来のセンサの図１１に示される
それら各要素の温度推移特性と対比して、同実施形態に
かかるセンサのそれら各要素の温度推移特性を示したも
のであり、以下、同図４を併せ参照して、同実施形態に
かかるセンサによるそれら各要素の温度環境補償機能を
更に詳述する。
【０１１４】エンジンルームの雰囲気温度が急変する状
況として、ここでも前述のように、当該車両が登坂して
一時停車した後、降坂する場合を想定する。まず、登坂
後の停車時には前述した通り、エンジンの余熱によっ
て、エンジンルーム内の雰囲気温度も高温となってい
る。そしてその後の降坂時には、該降坂に伴う冷えた新
気がエンジンルーム内に流入することとなり、該エンジ
ンルーム内の温度は、図４（ａ）に示される態様で急激
に低下する。なお、この図４（ａ）に示される状況は、
先の図１１（ａ）に示される状況と同一である。
【０１１５】このため、図１に示した同実施形態のセン
サにあっても、先の図８に矢印Ｆ１及びＦ２にて付記し
た方向に準じて図示しないスロットルボディー側からエ
ンジンルーム（雰囲気）側への熱伝導が起こり、時間的
には、 ・エンジンルーム（雰囲気）→センサハウジング６（カ
バー８→回路室７→シリコンゲル３０）→回路基板２０
→センサハウジング６→ホール素子１０→永久磁石５→
ロータ３（ヨーク部３ｂ→結合部３ａ）→スロットルシ
ャフト１→スロットルボディー（図示せず） といった順序でその冷却が行われるようになる。
【０１１６】ただしここで、同実施形態にかかるセンサ
にあっては、同センサとしての上記（Ｂ）として示した
構造によって回路基板２０の温度変化は遅くなり、且
つ、同センサとしての上記（Ａ）として示した構造によ
って永久磁石５の温度変化は速くなる。
【０１１７】こうして結局、同実施形態のセンサでは、
上記回路基板２０及び永久磁石５の温度推移にかかる時
間特性がホール素子１０のそれに互いに近づくこととな
り、たとえエンジンルームの雰囲気温度が急変する状況
下にあっても、それら各要素の温度差は、図４（ｂ）に
示されるように極めて小さなものとなる。
【０１１８】したがって、回路基板２０が上述のよう
に、それ自身の温度を基準に上記永久磁石５及びホール
素子１０の温度特性を補償する場合であれ、該温度補償
は常に適正に行われるようになり、同センサとしての検
出誤差も、図４（ｃ）に示されるように極めて小さなも
のとなる。なお、同図４（ｃ）においても、レベル線Ａ
ＣＲは、電子式スロットルとしての必要精度境界を参考
までに示している。
【０１１９】このように、同実施形態にかかるスロット
ルバルブ開度センサによれば、 （１）たとえ雰囲気温度が急変するような状況に際して
も、永久磁石５、ホール素子１０、及び回路基板２０間
での温度差は生じ難くなり、回路基板２０がそれ自身の
温度環境に基づいて永久磁石５やホール素子１０の温度
特性を補償する場合においても、該補償は常に適正に行
われるようになる。
【０１２０】（２）そしてこのため、同スロットルバル
ブ開度センサとしての検出誤差も最小限に抑制されるこ
ととなり、雰囲気温度の変化に影響されない高い精度に
てスロットルバルブの開度を検出することができるよう
になる。
【０１２１】（３）また、回路基板２０に搭載されるホ
ール素子駆動回路にあっては、それぞれダイオードＤ１
或いはＤ２を具える帰還電流制御回路２３及び出力電圧
制御回路２４を通じてホール素子の駆動電流Ｉに正の温
度特性を持たせるようにしている。このため、サーミス
タ等、それ自らに温度特性のばらつきが大きい温度特性
補償素子を用いる前記特開平５−１５７５０６号公報記
載の回路などに比べて、より正確にホール素子１０並び
に永久磁石５の温度特性を補償することができるように
なる。
【０１２２】（４）しかも同駆動回路の前記構成によれ
ば、その温度特性の補償量（図３の特性線Ｌ４の傾き）
が、上記帰還電流制御回路２３及び出力電圧制御回路２
４による電流、電圧制御量（抵抗比Ｒ４／Ｒ３）に応じ
て、或いは分圧回路２１の分圧比（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ
２））に応じて任意に設定されるようになる。このた
め、ホール素子１０や永久磁石５の温度特性にばらつき
があったとしても、それらばらつきに容易に対処するこ
とができるようにもなる。
【０１２３】（５）そして、上記サーミスタ等を用いず
に、ダイオードＤ１及びＤ２を通じて温度特性の補償を
行う同駆動回路は、信号処理回路２６をも含めて、これ
を１個のモノシリックＩＣとして実現することも容易で
ある。
【０１２４】（６）また、同駆動回路をこうしてＩＣ化
することにより、上記ダイオードＤ１及びＤ２も同ＩＣ
中に自ずと近接して設けられることとなり、上記（１
０）式への変換、すなわち ・順方向電圧ＶＦ１(25)及びＶＦ２(25)をＶＦ(25)とす
る。 ・温度係数Ｋ１及びＫ２をＫとする。 として同一化したことが意味を持つようになる。
【０１２５】（７）また、これらダイオードＤ１及びＤ
２は、単に同一特性というだけではなく、半導体装置と
しての製造プロセスを通じて物性的にも高精度に管理さ
れるため、製品間のばらつきも極めて少ない。すなわ
ち、駆動対象となるホール素子や磁石自体が負の一定の
温度特性を有するものであれば、製品によらずに、極め
て高い精度で上述した温度特性補償機能が維持されるよ
うにもなる。
【０１２６】（８）更に、アルミナ基板等が用いられる
回路基板２０の図２に示される各抵抗は、いわゆる厚膜
抵抗体として形成することができ、これを前記回路室７
に装着した後も、例えばレーザートリミングによる抵抗
値の微調整が可能である。因みに、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３、及びＲ４の抵抗値によって上記駆動回路による温度
特性の補償量が調整され、抵抗Ｒ６、Ｒ７、及びＲ８の
抵抗値によって上記信号処理回路２６の出力ゲインが調
整され、抵抗Ｒ９及びＲ１０の抵抗値によって同信号処
理回路２６の出力オフセットが調整される。等々、多く
の優れた効果を得ることができるようになる。
【０１２７】なお、同実施形態のセンサにおいて、セン
サハウジング６の上記回路室７に充填するシリコンゲル
３０の注入量について、その厚さと同センサによる検出
誤差との関係を測定したところ、図５に示されるような
結果を得ることができた。
【０１２８】すなわち、この図５においても、レベル線
ＡＣＲは、電子式スロットルとしての必要精度境界を示
すものであり、同図５の結果によれば、シリコンゲル３
０の厚さが１ｍｍ以上あれば、前記電子式スロットルの
必要精度を満足する良好な温度環境補償機能が得られる
ことが判る。
【０１２９】なお因みに、先の図４は、このシリコンゲ
ル３０の厚さを２ｍｍとしたときの同センサによる温度
環境補償態様、並びに検出誤差を示している。適用され
るスロットル構造並びにその環境によって多少の差があ
るとはいえ、先のロータ３の構造も含めて、同シリコン
ゲル３０の厚さが２ｍｍ以上であれば、ほぼ確実に、上
記各要素（特に回路基板２０）の温度環境が補償される
ようになる。
【０１３０】そして、この回路室７に充填される保温部
材は、シリコンゲル３０に限らず、注入後に硬化するポ
ッティング材などであっても勿論よい。ところで、同実
施形態にかかるセンサでは前述のように、回路基板２０
にアルミナ基板等、ホール素子１０を直接取り付けにく
い基板が用いられ、これら回路基板２０とホール素子１
０とは、図１に示される態様で、ハウジング６を介して
離間されるとした。しかし、同センサの、こうして回路
室に保温部材を充填して回路基板２０の温度環境を補償
する構造は、先の図８に示される関係におかれる回路基
板２０とホール素子１０とに対しても同様に適用するこ
とができる。そして、そのロータ３の構造も含め、その
回路基板２０に対して上記シリコンゲルやポッティング
材を施すようにすることで、同図８に示されるセンサに
ついても、上記に準じた温度環境補償機能を付与するこ
とができるようになる。
【０１３１】また、これら回路基板２０及びホール素子
１０の関係について同実施形態の構造を採用する場合で
あれ、ホール素子１０のハウジング６に対する取付構造
は任意である。例えば、 ・ホール素子１０をハウジング６の底壁に一体成型す
る。 ・成型されたハウジング６の底壁にホール素子１０を接
着する。 ・ハウジング６に適宜のホルダを設け、該ホルダにホー
ル素子１０装着する。 等々、任意の構造で取り付けることができる。
【０１３２】また、同実施形態のセンサでは、前記
（Ａ）として示したロータ３の構造と、前記（Ｂ）とし
て示したハウジング回路室７の構造とを同時に採用する
構成としたが、実用上は、これら構造の何れか一方のみ
を採用する構成とすることもできる。適用されるスロッ
トルの構造、或いは同スロットルの配設環境によって
は、これら構造の何れか一方のみを採用することでも上
記に準じた温度環境補償機能が満たされることとなる。
【０１３３】また、特に前記（Ａ）として示したロータ
３の構造については、結合部３ａが樹脂等の低熱伝導率
材からなるだけでも、それなりの熱伝導遮断効果を得る
ことはできる。
【０１３４】また、同実施形態のセンサにあっては、ホ
ール素子１０に対する磁界付与手段として永久磁石５を
用いることとしたが、これは、いわゆる電磁石などによ
って代用することもできる。
【０１３５】また、こうした磁石手段によって付与され
る磁界情報を電気信号に変換する磁電変換素子として、
同実施形態のセンサではホール素子を用いたが、これに
代えて、磁気抵抗素子なども適宜採用することができ
る。
【０１３６】また、回路基板２０に搭載される前記ホー
ル素子駆動回路に関しても、同実施形態においては、ダ
イオードＤ１及びＤ２の順方向電圧を利用してホール素
子や磁石の温度特性を補償するようにしたが、これら温
度特性を補償するために使用することのできる素子はダ
イオードには限られない。
【０１３７】すなわち、温度に応じて降下電圧が変化す
る電圧降下素子であればよく、上記ダイオードに代えて
適宜のトランジスタを用いることもできる。例えばＮＰ
Ｎ接合されるトランジスタにあっては、そのベース−エ
ミッタ間の電圧（ＶBE）が、それらダイオードの順方向
電圧ＶＦと同様、温度に応じて降下電圧が変化する。こ
のため、同トランジスタのベース−エミッタ間電圧を利
用してホール素子や磁石の温度特性を補償する構成とす
ることもできる。
【０１３８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、たとえ雰囲気温度が急変するような状況下にあって
も、それら温度変化に影響されない高い精度にてスロッ
トルバルブの開度を検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のスロットルバルブ開度センサの一実
施形態を示す断面図。
【図２】同センサに用いられるホール素子駆動回路の一
例を示す回路図。
【図３】同ホール素子駆動回路による温度特性補償態様
を示すグラフ。
【図４】同センサによる各要素の温度環境補償態様を示
すグラフ。
【図５】回路基板上のシリコンゲル厚と検出誤差との関
係を示すグラフ。
【図６】メカニカル式スロットルの一般構成を模式的に
示す略図。
【図７】電子式スロットルの一般構成を模式的に示す略
図。
【図８】電子式スロットルの具体構成例を示す正面及び
部分断面図。
【図９】ホール素子によるスロットルバルブ開度検出原
理を示す略図。
【図１０】同検出原理におけるホール素子の出力特性を
示すグラフ。
【図１１】従来のセンサにおける各要素の温度推移を示
すグラフ。
【符号の説明】
１…スロットルシャフト、２…フランジ部、３…ロー
タ、４…ビス、５…永久磁石、６…センサハウジング、
７…回路室、８…カバー、９…コネクタ、１０…ホール
素子、１１…ホール素子接続リード、２０…回路基板、
２１…分圧回路、２２…帰還増幅回路、２３…帰還電流
制御回路、２４…出力電圧制御回路、２５…定電流制御
回路、２６…信号処理回路、２７…ターミナル−基板接
続リード、２８…コネクタターミナル、３０…シリコン
ゲル（保温部材）、１００…吸気管、１０１、２０１…
スロットルバルブ、１０２、２０２…アクセルペダル、
１０４…バイパス通路、１０５…ＩＳＣバルブ、１１
０、２１０…スロットルバルブ開度センサ、１３０、２
３０…電子制御装置、２００…スロットルボディー、２
４０…モータ。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スロットルバルブを軸支するスロットルシ
    ャフトに装着され、該スロットルシャフトの回転に伴っ
    て回転するロータと、 このロータに装着され、その回転軸と直交する方向に着
    磁されて一体に回転する磁石手段と、 この磁石手段の中空部内に位置するようハウジングに固
    定され、同磁石手段の磁界方向に対応した電気信号を出
    力する磁電変換素子と、 前記ハウジングに設けられた回路室に装着されて、前記
    磁石手段及び磁電変換素子の温度特性を補償しつつ、同
    磁電変換素子から出力される電気信号を所要に処理する
    回路基板と、 前記磁石手段及び前記磁電変換素子及び前記回路基板の
    温度推移にかかる時間特性を物理的に近似せしめる温度
    推移補償手段と、 を具えることを特徴とするスロットルバルブ開度セン
    サ。
  2. 【請求項２】前記温度推移補償手段は、前記回路基板の
    装着されたハウジング回路室に充填された保温部材を具
    える請求項１記載のスロットルバルブ開度センサ。
  3. 【請求項３】前記温度推移補償手段は、前記ロータの前
    記スロットルシャフトとの結合部に設けられた断熱部材
    を具える請求項１記載のスロットルバルブ開度センサ。
  4. 【請求項４】前記温度推移補償手段は、前記回路基板の
    装着されたハウジング回路室に充填された保温部材、及
    び前記ロータの前記スロットルシャフトとの結合部に設
    けられた断熱部材を具える請求項１記載のスロットルバ
    ルブ開度センサ。
  5. 【請求項５】前記保温部材は、ゲル若しくはポッティン
    グ材である請求項２または４記載のスロットルバルブ開
    度センサ。
  6. 【請求項６】請求項５記載のスロットルバルブ開度セン
    サにおいて、 前記ゲル若しくはポッティング材は、前記回路基板の表
    面に１ｍｍ以上堆積されることを特徴とするスロットル
    バルブ開度センサ。
  7. 【請求項７】前記断熱部材は、前記ロータの前記磁石手
    段の装着されるヨーク部と前記スロットルシャフトとの
    結合部とを連結する樹脂材である請求項３または４記載
    のスロットルバルブ開度センサ。
  8. 【請求項８】請求項７記載のスロットルバルブ開度セン
    サにおいて、 前記樹脂材は、その周囲に多数の切り欠きが設けられて
    いることを特徴とするスロットルバルブ開度センサ。
  9. 【請求項９】前記磁電変換素子はホール素子であり、 前記回路基板は、 基準電圧を帰還増幅する帰還増幅回路と、 温度に応じて降下電圧が変化する電圧降下素子を含んで
    該帰還増幅回路の帰還路に接続され、同帰還路を流れる
    電流を制御する帰還電流制御回路と、 同じく電圧降下素子を含んで前記帰還増幅回路の帰還路
    中に配設され、前記帰還増幅回路の出力電圧を制御する
    出力電圧制御回路と、 を具え、前記帰還電流制御回路及び出力電圧制御回路に
    より出力電圧が制御される帰還増幅回路の出力に基づ
    き、前記ホール素子に駆動信号を供給するものである請
    求項１記載のスロットルバルブ開度センサ。
  10. 【請求項１０】前記帰還電流制御回路は、第１のダイオ
    ードと第１の抵抗との直列回路を有して構成され、 前記出力電圧制御回路は、第２のダイオードと第２の抵
    抗との直列回路を有して構成され、 前記帰還増幅回路の出力は、前記第１の抵抗と前記第２
    の抵抗との 第１の抵抗の抵抗値 ＞ 第２の抵抗の抵抗値 なる関係に基づいて正の温度特性に設定される請求項９
    記載のスロットルバルブ開度センサ。
  11. 【請求項１１】前記帰還電流制御回路は、前記帰還増幅
    回路の帰還路を流れる電流が１０μ〜１ｍアンペアに制
    御されるよう前記第１の抵抗の抵抗値が設定される請求
    項１０記載のスロットルバルブ開度センサ。
  12. 【請求項１２】請求項９または１０または１１記載のス
    ロットルバルブ開度センサにおいて、 前記回路基板は、前記ホール素子に直列接続された抵抗
    と、該抵抗の電圧降下と前記帰還増幅回路の出力とを比
    較し、同抵抗の電圧降下が一定となるよう前記ホール素
    子に印加される電圧を制御する演算増幅器とを有して前
    記駆動信号を前記ホール素子に供給する定電流制御回路
    を具えることを特徴とするスロットルバルブ開度セン
    サ。
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