(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束密度が、第１のしきい値以上となった場合および前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値以下となった場合に、その出力が反転する第１〜第ｎ（ｎは３以上の整数）の磁束検出手段と、
内燃機関のスロットルに連動し、その開度が零のときに前記第１の磁束検出手段での磁束密度が前記第２のしきい値以下となり、かつ、前記各磁束検出手段における磁束密度が、前記スロットルの回転に伴なって増大し、前記第１のしきい値を超えて極大を迎え、さらなる回転に伴なって低下して前記第１のしきい値を下回るように配置された磁石と
を備えるスロットル開度検出装置であって、
前記第２〜第ｎの磁束検出手段を、
前記スロットルの開度が大きくなるにつれて前記磁石と順次対向するように、かつ、
第ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎを満たす整数）の磁束検出手段における磁束密度が第１のしきい値以上となるスロットル開度が、第（ｋ−１）の磁束検出手段における磁束密度が第１のしきい値以下となるスロットル開度よりも小さくなるように設け、
前記第１〜第ｎの磁束検出手段の各出力状態により、前記スロットルの開度を検出することを特徴とするスロットル開度検出装置。
【請求項２】
前記第１〜第ｎの磁束検出手段は、それぞれ、磁束密度が第１のしきい値以上となった場合に“Ｈ”から“Ｌ”に反転するとともに、第２のしきい値以下となった場合に“Ｌ”から“Ｈ”に反転するものであり、
第（ｋ−１）の磁束検出手段の出力から第ｋの磁束検出手段の出力にそれぞれダイオードを介挿したことを特徴とする請求項１記載のスロットル開度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、オートバイにおけるスロットルグリップの開度、特にその戻し位置を確実に検出することができるスロットル開度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、オートバイ等に用いられる内燃機関（エンジン）の出力調整は、スロットルグリップ（アクセル）と連動するスロットルバルブを開閉させて、燃焼室に送り込む空気量を増減させることにより行なわれている。燃焼室へ送り込まれる空気量が増加すれば、同時に供給される燃料も増加するので、これにより爆発力が増加するのである。
【０００３】
ところで、本願発明者らは、スロットルグリップの開度検出を行なってエンジンの点火を制御する装置を提案している。これは、操作者とエンジンとの間の最も重要なインターフェイスはスロットルグリップであると考えられるからである。
【０００４】
さて、スロットルグリップの開度を検出するには種々の装置が考えられるが、本願発明者らは、経年変化の影響を受けにくいという理由から、磁気的に検出することを提案している。次に、このような装置を、図５〜図８を参照して説明する。
【０００５】
図５において、１，２はホールＩＣであり、それぞれ次のように構成される。すなわち、ホールＩＣ１，２は、それぞれ磁束密度に応じて抵抗値が変化するホール素子を、電源電圧ＶCCおよびアース間に介挿されるブリッジ抵抗の１つとするとともに、ブリッジ抵抗の出力同士を比較して、この比較出力により内蔵されるトランジスタをスイッチングするようになっている。なお、ホールＩＣ１，２からセンサユニットＳＵが構成される。
【０００６】
ここで、ホールＩＣ１，２の出力特性について図６を参照して説明する。この図に示すように、ホールＩＣ１，２は、それぞれ磁束密度がしきい値＋ＴＨに小側から達すると、その出力レベルが“Ｈ”から“Ｌ”に反転する一方、しきい値−ＴＨに大側から達すると、その出力レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に反転するという角形ヒステリシス曲線を有するものである。
【０００７】
ホールＩＣ１，２は、図７（ａ）に示すようにハンドル１０側の端面に取り付けられたプリント基板１７に設けられている。詳細には、ホールＩＣ１，２は同一円周上に配置されており、スロットルグリップ１１の端面に埋め込まれた磁石１２の磁力を受けるようになっている。さらに、ホールＩＣ１は、スロットルグリップ１１を戻したとき、すなわちアクセル開度が零のときに磁石１２と対向するように配置される。厳密に言えば、スロットルグリップ１１を戻して開度が零となる位置では、ホールＩＣ１の出力が“Ｌ”から“Ｈ”レベルに反転するように設定している（図８（ｂ）参照）。また、ホールＩＣ２は、スロットルグリップ１１をある程度回転させたときに、磁石１２と対向する位置に配置される。磁石１２の磁界は、図７（ｂ）に示すように、スロットルグリップ１１の開方向に沿ってＮ→Ｓ極となっている。これらホールＩＣ１，２の各出力信号は、ＣＤＩ（Capacitive Discarge Ignition）ユニット２０に供給される。なお、図７（ａ）および（ｂ）は説明のため、ハンドル１０とスロットルグリップ１１とを分離したものとなっている。
【０００８】
一方、エンジン（図示省略）のクランク軸には、円板３１が取り付けられ、その基準点に一対の磁性体からなる小突起３２ａ，３２ｂが設けられる。小突起３２ａ，３２ｂの外周にはピックアップ３３が設けられ、これら突起の通過時点に基準信号を発生してＣＤＩユニット２０に供給する。これにより、ピックアップ３３は、エンジン回転における基準点を検出することになる。
【０００９】
ＣＤＩユニット２０は、主にマイコン部２１、電源回路２２から構成されるものであり、さらにマイコン部２１は、開度検出器２３、マップ２４および点火制御回路２５から構成される。
ホールＩＣ１，２の各出力信号は、ＣＤＩユニット２０において、まず抵抗４１，４２によりそれぞれプルアップされ、さらにバッファ７１，７２を介してそれぞれ開度検出器２３に供給される。開度検出器２３は、ホールＩＣ１，２の出力状態からスロットルの開度領域を検出して、この検出結果を点火制御回路２５に供給する。
【００１０】
マップ２４は、点火マップＡ〜Ｃの変換テーブルから構成される。点火マップＡ〜Ｃの各々は、それぞれ、エンジンのアイドリング、中速域、および高速域に対応するものであって、基準点に対する進角・遅角データを記憶している。点火制御回路２５は、開度検出器２３により検出された実際のスロットルの開度領域に対応する点火マップを選択し、この選択されたマップから進角・遅角データを読み出すとともに、ピックアップ３３により検出された基準点に対して、読み出した進角・遅角データが示す角度分だけ点火時期を進めた、あるいは遅延させた点火タイミング信号ＩＴを出力する。
【００１１】
点火装置は、電源回路２２に接続されたチャージコイル５１と、チャージコイル５１への逆バイアスを阻止するダイオード５２と、点火タイミング信号ＩＴをゲート入力とするサイリスタ５３と、電源回路２２の電圧をチャージするコンデンサ５４と、コンデンサ５４から放電された電圧を一次コイルに流して２次コイルに高電圧を発生させる点火コイル５５と、点火コイル５５の誘起電圧によりスパークを発生させて燃焼室内の圧縮混合気に点火する点火プラグ５６とから構成される。なお、この点火装置は、周知のものである。
【００１２】
次に、この装置の動作について説明する。まず、スロットルグリップ１１の開度と、ホールＩＣ１，２の出力状態との関係を図８を参照して説明する。この図（ａ）に示すように、また前述したように、スロットルグリップ１１の開度が零（すなわち、アイドリング）ならば、ホールＩＣ１の出力は“Ｈ”である。
【００１３】
続いて、操作者が、エンジンを中速域に移行するべく、スロットルグリップ１１の開度を若干大きくすると、ホールＩＣ１における磁束密度（Ｎ→Ｓ）が急激に増大し極大を迎える。この際、磁束密度がしきい値＋ＴＨを超えると、ホールＩＣ１の出力が“Ｌ”となる（同図（ｂ）参照）。
【００１４】
そして、操作者が、エンジンが高速域とするべく、スロットルグリップ１１の開度をさらに大きくすると、ホールＩＣ２における磁束密度は、スロットルグリップ１１の回転に伴う磁石１２の接近によって、極小を迎えた後、負から正に反転し極大を迎える（同図（ｃ）参照）。この際、磁束密度がしきい値＋ＴＨを超えると、ホールＩＣ２の出力も“Ｌ”となる（同図（ｄ）参照）。なお、ホールＩＣ１，２の出力信号は、一旦“Ｌ”となると、スロットルグリップ１１を戻さない限り、再び“Ｈ”となることはない。これは、スロットル１１の開度が大きくなり、ホールＩＣ１あるいは２における磁束密度が、徐々に低下しても、しきい値−ＴＨ以下にはならないためである。
【００１５】
次に、開度検出器２３は、ホールＩＣ１、２の各出力状態により、スロットルグリップ１１が実際どの開度領域に属するかを、次のようにして判別する。
▲１▼  ホールＩＣ１，２の出力がともに“Ｈ”であるならば、スロットルグリップ１１の開度は零であり、アイドリング状態を指定している。
▲２▼  ホールＩＣ１の出力が“Ｌ”であって、ホールＩＣ２の出力が“Ｈ”であるならば、スロットルグリップ１１は中速域を指定している。
▲３▼  ホールＩＣ１，２の出力がともに“Ｌ”であるならば、スロットルグリップ１１は高速域を指定している。
【００１６】
そして、点火制御回路２２は、実際のスロットルグリップ１１の開度に応じて点火マップを選択し、この点火マップに基づいて点火タイミングを制御する。このようにして、各領域において最適な点火制御が行なわれる結果、ノッキングの発生防止や、アイドリングを除く領域での高トルク化を図ることが可能となる。
【００１７】
なお、ホールＩＣ１，２の出力がともに“Ｈ”の場合に、スロットルの開度を零として判断するのは、次の理由による。すなわち、仮にＣＤＩユニット２０とセンサユニット５との間のハーネス、例えばホールＩＣ１の出力信号線が断線した場合であっても、制御不能とさせずに、スロットルの開度を零と判断するためである。また、このためにホールＩＣ１，２の出力信号は、ＣＤＩユニット２０の側でプルアップされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置では、次のような問題があった。すなわち、スロットルグリップ１１を、例えば高速域に保ったまま電源オンさせると、ホールＩＣ１における磁束密度はしきい値＋ＴＨ以下であるので、ホールＩＣ１の出力信号は、図８（ｂ）において一点鎖線で示すように“Ｈ”となり、正しいスロットルの開度を示さない。この場合、スロットルグリップ１１を、いったん開度零の位置まで戻さないと、センサ出力は正しくならない。
【００１９】
この発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、いかなる場合においても、スロットルの開度を正しく検出することができるスロットル開度検出装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明にあっては、磁束密度が、第１のしきい値以上となった場合および前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値以下となった場合に、その出力が反転する第１〜第ｎ（ｎは３以上の整数）の磁束検出手段と、内燃機関のスロットルに連動し、その開度が零のときに前記第１の磁束検出手段での磁束密度が前記第２のしきい値以下となり、かつ、前記各磁束検出手段における磁束密度が、前記スロットルの回転に伴なって増大し、前記第１のしきい値を超えて極大を迎え、さらなる回転に伴なって低下して前記第１のしきい値を下回るように配置された磁石とを備えるスロットル開度検出装置であって、前記第２〜第ｎの磁束検出手段を、前記スロットルの開度が大きくなるにつれて前記磁石と順次対向するように、かつ、第ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎを満たす整数）の磁束検出手段における磁束密度が第１のしきい値以上となるスロットル開度が、第（ｋ−１）の磁束検出手段における磁束密度が第１のしきい値以下となるスロットル開度よりも小さくなるように設け、前記第１〜第ｎの磁束検出手段の各出力状態により、前記スロットルの開度を検出することを特徴としている。
【００２１】
本発明にあっては、前記第１〜第ｎの磁束検出手段が、それぞれ、磁束密度が第１のしきい値以上となった場合に“Ｈ”から“Ｌ”に反転するとともに、第２のしきい値以下となった場合に“Ｌ”から“Ｈ”に反転するものとされ、第（ｋ−１）の磁束検出手段の出力から第ｋの磁束検出手段の出力にそれぞれダイオードが介挿され得る。
【００２２】
【作用】
本発明によれば、第１〜第ｎの磁束検出手段の出力が、スロットルの開度が大きくなるにつれて順次反転していく。また、スロットルの開度が零のとき以外は、第１〜第ｎの磁束検出手段の少なくとも１つ以上において、必ず、磁束密度が第１のしきい値以上となり、当該磁束検出手段の出力が反転している。
【００２３】
各磁束出力手段の出力間にダイオードが介挿された構成によれば、正常時では、第１〜第ｎの磁束検出手段の出力は、スロットルの開度が大きくなるにつれて順次“Ｌ”に反転していく。ここで、スロットルがある開度を保ったまま、電源オンすると、その開度において磁束密度が第１のしきい値以上となっている第ｋの磁束検出手段の出力が“Ｌ”となる。第（ｋ−１）以前の磁束検出手段の出力が“Ｈ”であっても、各磁束検出手段の出力間に介挿されるダイオードによって、“Ｌ”となる。結果的に、この出力状態は、正常時の状態と何等変わることがなくなるので、後段の処理回路において特別な付加回路が不要となる。
【００２４】
【実施例】
以下、この発明による実施例について図面を参照して説明する。
図１は、この発明による第１の実施例の電気的構成を示すブロック図である。この図に示す実施例において、図５と相違するところは、ホールＩＣ３を追加した点である。ホールＩＣ１〜３は、後述するようにそれらの磁束密度としきい値との特性を考慮して配置されている。
【００２５】
ホールＩＣ３の出力信号は、ホールＩＣ１、２の出力信号と同様に、ＣＤＩユニット２０側で抵抗４３で電源電圧ＶCCにプルアップされ、バッファ７３を介して、開度検出器８３に供給される。開度検出器８３は、ホールＩＣ１〜３の出力信号を監視するとともに、ホールＩＣ１〜３の出力信号の状態からスロットルグリップ１１の開度領域が次のどの領域であるかを検出する。すなわち、開度検出器８３は、スロットルグリップ１１が戻し位置（アイドリング）、低速域、中速域および高速域のどの領域にあるかを検出する。点火制御回路８５は、基本的には図５における点火制御回路２５と同一であるが、検出領域に低速域が加わった関係上、マップ８４から低速域に対応する点火マップＤを読み出すことができるようになっている。
【００２６】
次に、ホールＩＣ１〜３の取り付け位置について説明する。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ホールＩＣ３は、スロットルグリップ１１の開度を大きくしたときに、磁石１２がホールＩＣ２の次に対向するように配置される。さらに、ホールＩＣ１〜３の取り付け位置を詳述するために、図３を参照して説明する。
【００２７】
まず、ホールＩＣ１は、スロットルグリップ１１の戻し位置において、その出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転する位置、すなわち磁石１２による磁束密度がしきい値−ＴＨ以下となる位置に配置される。
次に、図３におけるαは、ホールＩＣ１における磁束密度がしきい値＋ＴＨとなるスロットルグリップ１１の角度であり、ホールＩＣ２は、αよりも小さい角度において、その出力が反転するように配置される。すなわち、ホールＩＣ２は、開度零から角度αに向けてスロットルグリップを回転させたときに、出力信号がその途中で“Ｈ”から“Ｌ”に反転するように配置される。
また、図３におけるβは、ホールＩＣ２における磁束密度がしきい値＋ＴＨ以下となる角度であり、ホールＩＣ３は、αからβの間の角度においてその出力信号が反転するように配置される。すなわち、スロットルグリップ１１の開度を大きくした場合に、角度αから角度βの間において、ホールＩＣ３の出力が“Ｈ”から“Ｌ”に反転する。
【００２８】
次に、この実施例の動作について説明する。ホールＩＣ１〜３は、図３に示すような特性で配置される結果、これらの出力結果は次のようになる。
▲４▼  アイドリング時では、ホールＩＣ１〜３のいずれの出力も“Ｈ”となる。▲５▼  低速域では、ホールＩＣ１の出力が“Ｌ”となり、ホールＩＣ２，３の出力が“Ｈ”となる。
▲６▼  中速域では、ホールＩＣ１，２の出力が“Ｌ”となり、ホールＩＣ３の出力が“Ｈ”となる。
▲７▼  高速域では、ホールＩＣ１〜３のいずれの出力も“Ｌ”となる。
すなわち、ホールＩＣ１〜３の出力信号は、スロットルグリップ１１の開度が大きくなるにつれて、順次“Ｌ”となる。
【００２９】
かかる出力結果から開度検出器８３は、スロットルグリップ１１の開度がどの領域にあるかを検出し、そして、点火制御回路２２は、実際のスロットルグリップ１１の開度に応じて点火マップを選択し、この点火マップに基づいて点火タイミングを制御する。
【００３０】
以上がスロットルグリップ１１に対して通常の操作が行われた場合の動作である。ここで、スロットルグリップ１１がある開度、例えば、中速域に相当する開度を保たれた状態で、電源がオンされた場合を考える。なお、このようにスロットルグリップ１１がある開度を持った状態で電源がオンされる操作を、以下においては異常操作という。
さて、上述の場合、ホールＩＣ１での磁束密度がしきい値＋ＴＨであるならば、ヒステリシス特性のためその出力は“Ｈ”となるが、ホールＩＣ２の磁束密度はしきい値＋ＴＨ以上となるのでホールＩＣ２の出力は“Ｌ”となる。この状態は、上記▲４▼〜▲７▼のいずれの状態にも属さない。しかしながら、“Ｌ”の出力のホールＩＣにおいては、その位置での磁束密度がしきい値＋ＴＨ以上となっているはずであるから、ホールＩＣ２の出力に基づいてスロットルグリップ１１の開度が中領域であると判断できるのである。
【００３１】
すなわち、ホールＩＣ１〜３の出力状態が、上記▲４▼〜▲７▼のいずれの状態とならないような異常操作時であっても、スロットルグリップ１１の開度に応じていずれかのホールＩＣの出力が必ず“Ｌ”となる。これを検出するこによって、異常操作時におけるスロットルグリップ１１の開度を検出することができる。この異常操作時での開度検出は、通常操作時と同様に開度検出器８３が行なう。
【００３２】
上述した第１の実施例では、開度検出器８３における位置検出機能は、通常操作時と異常操作時とでは異なっていた。このため、開度検出器８３の構成は、若干複雑となる、という問題が残る。次に述べる第２の実施例では、この問題を解決するものである。
【００３３】
図４は、この発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。この図において、図１と相違するところは、センサユニットＳＵ側において、ダイオード６１をホールＩＣ１の出力からホールＩＣ２の出力に、ダイオード６２をホールＩＣ２の出力からホールＩＣ３の出力にそれぞれ介挿した点と、図１における開度検出器８３から異常操作時の検出機能を省略した開度検出器９３に置き換えた点である。
【００３４】
かかる実施例によれば、正常時におけるスロットルグリップ１１の開度検出は、第１の実施例と同じである。そこで次に、前述第１の実施例と同様に、スロットルグリップ１１が中速域に相当する開度をもった状態で、電源がオンされた場合を考える。この場合、ホールＩＣ２の出力は、前述した理由から“Ｌ”となる。またこの場合、ホールＩＣ１の出力は、そこの磁束密度がしきい値＋ＴＨ以下であるならば“Ｈ”となるはずである。しかし、ホールＩＣ２の出力は“Ｌ”であるので、ホールＩＣ１の出力は、ダイオード６１によって強制的に“Ｌ”となる。この状態は、正常時における状態▲６▼となんらかわらないものである。
【００３５】
これは、電源がオンされたときに、スロットルグリップ１１がいかなる開度であっても同様である。すなわち、スロットルグリップ１１の開度に応じていずれかのホールＩＣの出力が必ず“Ｌ”となり、その前のホールＩＣの出力が“Ｈ”であっても、ダイオードによって強制的に“Ｌ”となる。この結果、ホールＩＣ１〜３の出力は、異常操作時であっても、通常操作時の状態▲４▼〜▲７▼となんら変わらないものとなり、開度検出器８３の位置検出機能を通常操作時のみのもので済ますことができる。
【００３６】
なお、上述した実施例では、説明のためホールＩＣの数を「３」としたが、本願は、これにとらわれずに「２」以上であれば良い。一般的に、ホールＩＣの数を「ｎ」（ｎは２以上の整数）とすると、これらのホールＩＣは、次のようにして取り付けられる。すなわち、第ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎを満たす整数）番目のホールＩＣは、スロットルグリップ１１の開度を大きくした場合に、第（ｋ−１）番目のホールＩＣでの磁束密度がしきい＋ＴＨ以下となるスロットルグリップ１１の角度よりも小さい角度において、第ｋ番目の出力が“Ｈ”から“Ｌ”に反転するように、プリント基板１７に取り付けられる。
【００３７】
なお、上述した各実施例においては、スロットルグリップ１１に直接磁石を設置する例であったが、これに代えて、例えば、スロットルグリップ１１に連動するワイヤーやその他のアクチェータに磁石を設置し、その磁石の可動行程に沿ってホールＩＣを設けるように構成してもよい。また、スロットルグリップに限らず、自動車のアクセル（スロットル）に連動する部分に磁石を設け、その可動行程に沿ってホールＩＣを設置してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によれば、次のような効果がある。
第１〜第ｎの磁束検出手段の出力が、スロットルの開度が大きくなるにつれて順次反転していく。また、スロットルの開度が零のとき以外は、第１〜第ｎの磁束検出手段の少なくとも１つ以上において、必ず、磁束密度が第１のしきい値以上となり、当該磁束検出手段の出力が反転している。したがって、いかなる場合であっても、前記第１〜第ｎの磁束検出手段の各出力状態により、前記スロットルの開度を検出することが可能となる。
正常時では、第１〜第ｎの磁束検出手段の出力は、スロットルの開度が大きくなるにつれて順次“Ｌ”に反転していく。ここで、スロットルがある開度を保ったまま、電源オンすると、その開度において磁束密度が第１の所定値以上となっている第ｋの磁束検出手段の出力が“Ｌ”となる。第（ｋ−１）以前の磁束検出手段の出力が“Ｈ”であっても、各磁束検出手段の出力間に介挿されるダイオードによって、“Ｌ”となる。結果的に、この出力状態は、正常時の状態と何等変わることがなくなるので、後段の処理回路において特別な付加回路を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、この発明の第２の実施例の要部構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、ホールＩＣ１〜３の位置関係を説明するための図である。
【図４】この発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】スロットルグリップ開度検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】同装置におけるホールＩＣの特性を示す図である。
【図７】（ａ）は、同装置におけるホールＩＣと磁石との位置関係を示す斜視図であり、（ａ）の対応平面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、同装置におけるホールＩＣ１の出力を説明するための図であり、（ｃ）および（ｄ）は、同装置におけるホールＩＣ２の出力を説明するための図である。
【符号の説明】
１……ホールＩＣ（第１の磁束検出手段）、２……ホールＩＣ（第２の磁束検出手段）、３……ホールＩＣ（第３の磁束検出手段）、
１１……スロットルグリップ（スロットル）、１２……磁石、６１，６２……ダイオード、＋ＴＨ……しきい値（第１のしきい値）、−ＴＨ……しきい値（第２のしきい値）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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