JPH11132708A - 回転角度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の回転角度を検出する閉磁路型の回転
角度センサにおいて、回転軸を回転させる際の応答性悪
化を抑制する。 【解決手段】 スロットルセンサ３０はケース３１、基
板３２１及びホール素子３２２を有する磁気検出部３２
０、及び磁路構成体３５を備える。磁路構成体３５は２
つの分割された可動部３６０及び固定部３７０から構成
される。可動部３６０はスロットルバルブ２０のバルブ
シャフト２１に、固定部３７０はケース３１にそれぞれ
固定される。ホール素子３２２は可動部３６０の可動板
３６２に形成された段部３６２ａと固定部３７０のコア
３７１に形成された段部３７１ａとの間に位置するよう
に基板３２１上に配設される。可動板３６２の段部３６
２ａは傾斜した面３６２ｂを有しており、可動板３６２
がバルブシャフト２１とともに回転することによりホー
ル素子３２２を通過する磁束の密度が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は回転軸の回転角度
を検出するための回転角度センサに係り、詳しくは、内
燃機関におけるスロットルバルブの開度を検出するスロ
ットルセンサとして好適な回転角度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】スロットルセンサ等に用いられる回転角
度センサとしては、例えば特開平７−２６０４１２号公
報に記載された「回転位置センサ」が知られている。

【０００３】図７に示すように、この回転位置センサ２
００は磁石構造体（磁路構成体）２０１とホール効果装
置２０５とを備えている。磁路構成体２０１は図示しな
い回転軸（その軸線を「Ｃ」で示す）と一体に回転する
断面略Ｃ字形状の透磁性極片２０２と、この透磁性極片
２０２において相互に対向する部分に固定され、その各
対向面（磁極面）が斜状に形成された一対の磁石２０
３，２０４とによって構成されている。ホール効果装置
２０５は各磁石２０３，２０４の間に各対向面と所定間
隔を隔てて配設されている。

【０００４】この回転位置センサ２００では、磁路構成
体２０１が回転軸とともに回転するとホール効果装置２
０５の位置における各磁石２０３，２０４間の間隙の大
きさが変化して磁束密度が変化するため、この磁束密度
の大きさから回転軸の回転角度を検出することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記回
転位置センサ２００においては、磁路構成体２０１を回
転軸と一体に回転させるようにしているため、同磁路構
成体２０１の慣性モーメント分だけ回転軸の慣性モーメ
ントが実質的に増大してしまうこととなる。その結果、
回転軸を回転させる際の回転力を増大させてその応答性
を悪化させてしまうという問題があった。

【０００６】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は回転軸の回転角度を検出する回転角
度センサにおいて、回転軸を回転させる際の応答性悪化
を抑制することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、支持体に対して回転可能に支持された
回転軸の回転角度を検出する回転角度センサであって、
磁束を発生する磁石と磁気検出体を挟んで対向する一対
の対向部とを含み、対向部の各対向面のうち少なくとも
一方の対向面を回転軸の軸線回りに螺旋状に延びる傾斜
面とした磁路構成体を備え、対向部を回転軸の回転に応
動させて磁気検出体の位置における各対向面間の間隔を
変化させることにより同位置における磁束密度を変化さ
せ、この磁束密度の大きさから回転軸の回転角度を検出
するようにした回転角度センサにおいて、磁路構成体を
傾斜面を有した一方の対向部を含む第１の構成部材と他
方の対向部及び磁石を含む第２の構成部材とに分割し、
第１の構成部材を回転軸に固定するとともに、第２の構
成部材を支持体に対して固定している。

【０００８】上記構成では回転軸の回転に伴って第１の
構成部材が回転することにより同構成部材の対向部と第
２の構成部材の対向部との位置関係が相対的に変化す
る。第１の構成部材における対向部の対向面は回転軸の
軸線回りに螺旋状に延びる傾斜面となっているため、こ
の相対的な位置関係の変化によって磁気検出体の位置に
おける各対向面間の間隔が変化する。その結果、対向面
間における磁束密度が変化し、この磁束密度の大きさに
基づいて磁気検出体からは回転軸の回転角度に応じた検
出信号が出力される。

【０００９】更に上記構成では、磁路構成体を第１の構
成部材と第２の構成部材とに分割し、回転軸に対して第
１の構成部材のみを固定するようにしているため、第１
の構成体及び第２の構成部材を一体にして回転軸に対し
固定するようにした構成と比較して回転軸の実質的な慣
性モーメントが小さくなり、同回転軸を回転させる際の
回転力が減少する。

【００１０】

【発明の実施の形態】

［第１の実施形態］以下、本発明を車輌用エンジンのス
ロットルセンサに適用した第１の実施形態について図１
〜３を参照して説明する。

【００１１】図１はエンジン吸気系の一部を構成するス
ロットルボディ１０の断面を示し、図２はスロットルボ
ディ１０に設けられたスロットルセンサ３０の主要部を
示している。また、図３は後述する磁路構成体３５の構
成を示している。

【００１２】スロットルボディ１０にはエンジン（図示
略）に吸気を供給するための吸気通路１１の一部が形成
されており、この吸気通路１１内には吸気量を調節する
スロットルバルブ２０が設けられている。このスロット
ルバルブ２０のバルブシャフト２１は一対のベアリング
２２ａ，２２ｂによりその両端部がスロットルボディ１
０に対して回転可能に支持されている。

【００１３】バルブシャフト２１の一端部には被駆動ギ
ヤ１２が固定されており、この被駆動ギヤ１２はスロッ
トルボディ１０に取り付けられたスロットルモータ１３
の駆動ギヤ１３ａに対し減速ギヤ１４を介して駆動連結
されている。そして、スロットルモータ１３によってバ
ルブシャフト２１が回転駆動されることにより、スロッ
トルバルブ２０の開度（スロットル開度）が変更され
る。

【００１４】スロットルセンサ３０はバルブシャフト２
１の回転角度、即ちスロットル開度を検出する機能を有
している。このスロットルセンサ３０はスロットルボデ
ィ１０の側壁に取り付けられた樹脂製のケース３１、同
ケース３１に取り付けられた磁気検出部３２０、及び磁
路構成体３５を備えている。

【００１５】ケース３１はスロットルボディ１０の一側
面を覆うようにして複数のねじ１５により同スロットル
ボディ１０に対し脱着可能に取り付けられている。図
１，２に示すように、磁気検出部３２０は複数のねじ１
６によりケース３１に対し脱着可能に取り付けられた基
板３２１と同基板３２１上に配設されたホール素子３２
２とを備えている。基板３２１にはホール素子３２２を
駆動するための駆動回路、温度補償回路、及び信号変換
回路（いずれも図示略）が配設されている。

【００１６】磁路構成体３５はバルブシャフト２１と一
体に回転する可動部３６０とケース３１に固定された固
定部３７０とによって構成されている。以下、これら各
部材３６０，３７０について説明する。

【００１７】図３に示すように、固定部３７０は高透磁
率材料（例えば、鉄、綱等）によりなる一対のコア３７
１，３７２と各コア３７１，３７２の間に介在された磁
石３７３とを有しており、全体が略Ｃ字形状に形成され
ている。これら各部材３７１〜３７３は、各コア３７
１，３７２が磁石３７３に固着されることにより一体化
されている。各コア３７１，３７２には所定間隔を隔て
て対向する段部３７１ａ，３７２ａ（図２に示す）がそ
れぞれ形成されている。固定部３７０はこれら段部３７
１ａ，３７２ａの間に前記ホール素子３２２が位置する
ようにしてケース３１に取り付けられている。ケース３
１には取付部３７４が一体形成されており、この取付部
３７４に嵌合されることによって固定部３７０はケース
３１に対して脱着可能に取り付けられている。

【００１８】可動部３６０は前記各コア３７１，３７２
と同様、高透磁率材料により形成されており、円筒部３
６１と同円筒部３６１の側壁から各コア３７１，３７２
の段部３７１ａ，３７２ａ間の間隙まで延びる扇状の可
動板３６２とを有している。可動板３６２の外周部分に
は段部３６２ａが形成されており、この段部３６２ａと
各コア３７１，３７２の段部３７１ａ，３７２ａとの間
に間隙が形成されるようにして前記円筒部３６１がバル
ブシャフト２１の一端部に固定されている。従って、こ
の可動部３６０はバルブシャフト２１と一体回転可能で
ある。

【００１９】また、ホール素子３２２を挟んで対向する
各段部３６２ａ，３７１ａの対向面３６２ｂ，３７１ｂ
のうち、可動板３６２の段部３６２ａにおける対向面３
６２ｂはバルブシャフト２１の軸線回りに螺旋状に延び
る傾斜面となっている。そして、これら各対向面３６２
ｂ，３７２ｂ間における間隙が検出用ギャップ３２３と
なっている。また、本実施形態におけるスロットルセン
サ３０では、図２に一点鎖線Ｂで示すように、磁石３７
３において発生する磁束により閉磁路が構成されてお
り、同磁束の大部分は磁路構成体３５における各構成部
材３６０，３７０の内部を通過するようになっている。

【００２０】このスロットルセンサ３０からは以下のよ
うにしてスロットル開度に応じた検出信号が出力され
る。スロットルモータ１３によってバルブシャフト２１
が回転されると、同シャフト２１とともに可動部３６０
が回転して検出用ギャップ３２３の大きさが変化する。
そして、この変化に伴い検出用ギャップ３２３における
磁束密度が変化する。ホール素子３２２は駆動回路によ
って電気的に駆動されることにより、この検出用ギャッ
プ３２３における磁束密度の大きさに応じたホール電圧
を発生する。そして、温度補償回路及び信号変換回路に
よってこのホール電圧に基づく、換言すればスロットル
開度に応じた検出信号が生成される。

【００２１】以上説明したように本実施形態におけるス
ロットルセンサ３０では、閉磁路を構成する磁路構成体
３５を可動部３６０と固定部３７０とに分割し、これら
各部材３６０，３７０のうち可動部３６０をバルブシャ
フト２１に固定し、固定部３７０をスロットルボディ１
０に対して脱着可能なケース３１に対して固定するよう
にしている。

【００２２】従って、磁路構成体３５を一体にしてバル
ブシャフト２１に対し固定するようにした構成と比較し
て、同バルブシャフト２１の実質的な慣性モーメントが
小さくなり、同バルブシャフト２１を回転させる際の回
転力が減少する。

【００２３】その結果、本実施形態によればバルブシャ
フト２１の応答性、即ち、スロットルバルブ２０の開閉
時における応答性の悪化を抑制することができる。この
ため、スロットルバルブ２０をエンジンの運転状態に応
じた開度に速やかに変更することができるようになり、
更に、バルブシャフト２１を支持するベアリング２２
ａ，２２ｂの耐久性低下、スロットルモータ１３の大型
化、或いは駆動トルク増大に起因した発熱及び消費電流
の増大を未然に防止することができる。

【００２４】ところで、固定部３７０の磁石３７３に発
生する磁束の磁束密度が経時変化により減少したような
場合にはスロットルセンサ３０におけるセンサ特性が変
化してしまうことから、この磁石３７３の交換が必要に
なる。

【００２５】ここで、本実施形態とは異なり磁路構成体
３５を一体にしてバルブシャフト２１に対し固定するよ
うにした構成にあっては、上記のように磁石３７３の交
換が必要になった場合に、その交換作業をバルブシャフ
ト２１がスロットルボディ１０に取り付けられた状態の
ままで行うか、或いはバルブシャフト２１をスロットル
ボディ１０から取り外した後に行うことになる。ところ
が、バルブシャフト２１がスロットルボディ１０に取り
付けられた状態のままで磁石３７３の交換作業を行うこ
とはその作業効率が極めて悪く、また、バルブシャフト
２１をスロットルボディ１０から取り外すようにした場
合でも、同シャフト２１がベアリング２２ａ，２２ｂに
よって支持されていることから同ベアリング２２ａ，２
２ｂの取り外し作業を行わなければならず煩雑な作業と
なる。

【００２６】この点、本実施形態に係る構成によれば、
スロットルボディ１０からケース３１を取り外した後、
取付部３７４から固定部３７０を取り外した状態で磁石
３７３の交換作業を行うことができる。その結果、本実
施形態によれば磁石の交換作業を容易に行うことができ
るようになり、メンテナンス性の向上を図ることができ
る。

【００２７】［第２の実施形態］次に本発明に係る第２
の実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に
説明する。尚、上記第１の実施形態と同様の構成につい
ては同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２８】本実施形態は磁束の開磁路を構成するよう
にした点が閉磁路を構成するようにした第１の実施形態
と相違している。図４はスロットルボディ１０の断面を
示し、図５は本実施形態におけるスロットルセンサ３０
の主要部を示している。また、図６は磁路構成体３５の
構成を示している。

【００２９】これら各図に示すように、本実施形態にお
ける固定部３７０は各コア３７１，３７２が省略されて
磁石３７５のみよって構成されている。この磁石３７５
は可動板３６２の段部３６２ａとの間でホール素子３２
２を挟むようにしてケース３１に固定されている。そし
て、この磁石３７５と可動板３６２の段部３６２ａとの
それぞれ対向面３７５ｂ，３６２ｂ間における間隙が検
出用ギャップ３２３になっている。また、上記のように
磁路構成体３５が構成されることにより、図５に一点鎖
線Ｂで示すように磁石３７５において発生する磁束によ
って開磁路が構成されている。

【００３０】このように構成された本実施形態によれ
ば、第１の実施形態と同等の作用効果を奏することがで
きることに加えて、各コア３７１，３７２を省略してよ
り簡易な構成により磁路構成体３５を構成することがで
きるため、スロットルセンサ３０の低コスト化を図るこ
とができる。

【００３１】上記各実施形態は以下のように構成を変更
することもできる。このように構成を変更しても上記各
実施形態と同等の作用効果を奏することができる。 ・上記第１の実施形態では固定部３７０を一対のコア３
７１，３７２と磁石３７３によって構成するようにした
が、例えば固定部３７０全体を磁石によって構成するこ
ともできる。

【００３２】・上記各実施形態では固定部３７０をケー
ス３１に対して固定するようにしたが、例えば基板３２
１に対して固定するようにしてもよい。 ・上記各実施形態では本発明に係る回転角度センサをス
ロットルセンサに適用したが、車輌のアクセルペダルの
踏込量を検出するアクセルセンサ等にも適用することも
できる。

【００３３】・上記各実施形態はいずれも電子制御式ス
ロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ３０
について説明したが、同センサ３０が適用されるスロッ
トルバルブはアクセルペダルに機械的に連結され同ペダ
ルの踏込みに応じて開閉されるタイプのものであっても
よい。

【００３４】

【発明の効果】本発明では、磁路構成体を傾斜面を有し
た一方の対向部を含む第１の構成部材と他方の対向部及
び磁石を含む第２の構成部材とに分割し、第１の構成部
材を回転軸に固定するとともに、第２の構成部材を支持
体に対して固定するようにしている。

【００３５】従って、第１の構成体及び第２の構成部材
を一体にして回転軸に対し固定するようにした構成と比
較して回転軸の実質的な慣性モーメントが小さくなり、
同回転軸を回転させる際の回転力が減少する。その結
果、本発明によれば、回転軸を回転させる際の応答性悪
化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるスロットルセンサを示
す断面図。

【図２】同スロットルセンサの主要部を示す断面図。

【図３】同スロットルセンサの磁路構成体を示す斜視
図。

【図４】第２の実施形態におけるスロットルセンサを示
す断面図。

【図５】同スロットルセンサの主要部を示す断面図。

【図６】同スロットルセンサの磁路構成体を示す斜視
図。

【図７】従来における回転位置センサの主要部を示す斜
視図

【符号の説明】

１０…スロットルボディ、２１…バルブシャフト、３０
…スロットルセンサ、３５…磁路構成体、３２２…ホー
ル素子、３２３…検出用ギャップ、３６０…可動部、３
６２…可動板、３６２ａ…段部、３６２ｂ，３７１ｂ，
３７５ｂ…対向面、３７０…固定部、３７１，３７２…
コア、３７１ａ…段部、３７３，３７５…磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体に対して回転可能に支持された回
   転軸の回転角度を検出する回転角度センサであって、磁
   束を発生する磁石と磁気検出体を挟んで対向する一対の
   対向部とを含み、前記対向部の各対向面のうち少なくと
   も一方の対向面を前記回転軸の軸線回りに螺旋状に延び
   る傾斜面とした磁路構成体を備え、前記対向部を前記回
   転軸の回転に応動させて前記磁気検出体の位置における
   前記各対向面間の間隔を変化させることにより同位置に
   おける磁束密度を変化させ、この磁束密度の大きさから
   前記回転軸の回転角度を検出するようにした回転角度セ
   ンサにおいて、 前記磁路構成体を前記傾斜面を有した一方の対向部を含
   む第１の構成部材と他方の対向部及び前記磁石を含む第
   ２の構成部材とに分割し、前記第１の構成部材を前記回
   転軸に固定するとともに、前記第２の構成部材を前記支
   持体に対して固定したことを特徴とする回転角度セン
   サ。