(57)【要約】  インクリメント・センサ・アセンブリに、アウトプット・シャフトに取り付けられた２極磁石と、アウトプット・シャフトに対して平行に配置されたホール効果センサが含まれている。アウトプット・シャフトが回転すると、第１のホール効果センサが磁石の回転位置を検知し、それとアウトプット・シャフトの回転位置を相関させる。第１のホール効果センサに隣接して、第２のホール効果センサが配置されており、アウトプット・シャフトの回転方向を確認するために利用される。
2009510388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置センサ・アセンブリであって、
回転軸まわりで回転可能なアウトプット・シャフトに取り付けられた磁石と、
前記磁石に近接して取り付けられた少なくとも１つのホール効果センサが含まれており、前記少なくとも１つのホール効果センサの軸が、前記アウトプット・シャフトの前記回転軸に対し平行であることを特徴とするアセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのホール効果センサが、前記アウトプット・シャフトのインクリメンタル位置を測定することを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのホール効果センサに、両方とも、前記回転軸に対して平行に取り付けられた、第１のホール効果センサと第２のホール効果センサが含まれることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記第２のホール効果センサが前記第１のホール効果センサに対して平行であることを特徴とする、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記第１のホール効果センサ及び前記第２のホール効果センサが、アウトプット・シャフトの回転方向を表わした信号を発生することを特徴とする、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記第２のホール効果センサが、前記磁石の角回転に等しい距離だけ、前記第１のホール効果センサから間隔をあけて配置されることを特徴とする、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記角回転が約６０度であることを特徴とする、請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記磁石に２極磁石が含まれることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
エンジン・アクチュエータ・センサ・アセンブリであって、
回転軸まわりで回転可能なアウトプット・シャフトに取り付けられた磁石と、
前記磁石に近接して配置された第１のホール効果センサと、
前記第１のホール効果センサと同じ平面内に、前記第１のホール効果センサから間隔をあけて配置された第２のホール効果センサが含まれており、前記第１のホール効果センサ及び前記第２のホール効果センサが、前記アウトプット・シャフトの前記回転軸に対して平行であることを特徴とする、
アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１のホール効果センサが前記アウトプット・シャフトのインクリメンタル位置を測定することを特徴とする、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記第１のホール効果センサ及び前記第２のホール効果センサが、前記アウトプット・シャフトの回転方向を表した信号を発生することを特徴とする、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記第２のホール効果センサが、前記第１のホール効果センサと前記第２のホール効果センサとの間に６０度の位相遅れを生じさせるため、前記第１のホール効果センサから間隔をあけて配置されていることを特徴とする、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
磁石に２極磁石が含まれることを特徴とする、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
エンジン・アクチュエータに関するアウトプット・シャフトの回転を測定する方法であって、
ａ）前記アウトプット・シャフトと共に回転軸まわりを回転するように磁石を取り付けるステップと、
ｂ）前記アウトプット・シャフトの前記回転軸に対して平行に第１のホール効果センサを配置するステップと、
ｃ）前記第１のホール効果センサによって前記アウトプット・シャフトのインクリメンタル位置を測定するステップが含まれている、
方法。
【請求項１５】
さらに、
ｄ）前記第１のホール効果センサに隣接して第２のホール効果センサを配置して、前記第１のホール効果センサと前記第２のホール効果センサの軸が平行になるようにするステップが含まれることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップｄ）に、さらに、前記第１及び第２のホール効果センサによって、前記アウトプット・シャフトの回転方向を表した信号を発生するステップが含まれることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップｄ）に、さらに、前記第２のホール効果センサと前記第１のホール効果センサとの間に約６０度の位相遅れを生じさせるステップが含まれることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ステップａ）に、２極磁石を設けるステップが含まれることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００５年３月１４日に提出された米国仮特許出願第６０／６６１，６２８号の恩典を請求するものである。
【０００２】
本発明は、エンジン・アクチュエータ用アウトプット・シャフトの回転を測定するための改良型システムに関するものである。とりわけ、本発明は、エンジン・アクチュエータのアウトプット・シャフトの回転を測定するためのインクリメンタル位置センサに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
吸気マニホルドは、エンジン性能を改善するため、自動車エンジンへの空気流量を制御する。エンジン・アクチュエータを用いて、吸気マニホルド内の弁が制御される。弁は、空気流の特性を変えて、燃料節約またはトルク出力に関するエンジン性能を向上させる。センサが、エンジン・アクチュエータのアウトプット・シャフトの回転位置を測定して、弁の位置及び速度を決定する。位置情報は、エンジン・コントローラに送られ、エンジン・コントローラは、この情報を利用して、弁を調整する。
【０００４】
現在のところ、エンジン・アクチュエータの速度及び位置の測定には、絶対位置及びインクリメンタル位置センサが利用されている。従来のインクリメント位置センサには、多極磁石と、少なくとも２つのホール効果センサが含まれている。ホール効果センサは、それぞれ、多極磁石によって生じる磁界に対して垂直になるように、アウトプット・シャフトの回転軸に対して垂直に配置される。正確な測定値を得るには、互いにちょうど９０°間隔をあけて配置された、少なくとも２つのホール効果センサが必要になる。
【０００５】
しかしながら、この構成によれば、限定されたエンジン・スペースへのパッケージングが面倒になる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、エンジン・アクチュエータの速度及び位置を測定するための改良式構成を開発及び設計することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるエンジン・アクチュエータ例では、インクリメンタル位置センサを利用して、自動車エンジン・アクチュエータのアウトプット・シャフトの回転が測定される。
【０００８】
本発明の位置センサ・アセンブリ例は、ギヤ・トレーンを介してエンジン・アクチュエータのアウトプット・シャフトに接続されている。２極磁石が、エンジン・アクチュエータ内において電気モータのアウトプット・シャフトに取り付けられ、第１のホール効果センサが、磁石に近接して配置されている。第１のホール効果センサは、アウトプット・シャフトに対して平行である。アウトプット・シャフトが回転すると、第１のホール効果センサが、磁石の回転を検知し、それとアウトプット・シャフトの回転位置を相関させて、エンジン・アクチュエータの位置を決定する。
【０００９】
第２のホール効果センサは、第１のホール効果センサに隣接して配置され、やはり、アウトプット・シャフトに対して平行である。第２のホール効果センサは、アウトプット・シャフトの回転方向を測定するため、第１のホール効果センサと組み合わせて用いられる。
【００１０】
ホール効果センサは、アウトプット・シャフトに対して平行に配置されているので、必要なパッケージング・スペースが小さくなり、２極磁石だけしか利用する必要がないので、センサ・アセンブリに関するコストとスペースの両方の節約になる。
【００１１】
本発明の以上の及びその他の特徴については、下記の明細書、及び後で簡単に説明される図面から最もよく理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には、エンジン１２と、燃料噴射システム１８に接続された吸気マニホルド・システム１６とを備える自動車１０が例示されている。吸気マニホルド・システム１６には、エンジン・アクチュエータ２０が含まれている。エンジン１２への給気を制御するため、エンジン・アクチュエータ２０には、燃料噴射システム１８内のエンジン・コントローラ２２が接続されている。
【００１３】
エンジン・コントローラ２２は、エンジン・アクチュエータ２０に命じて、吸気マニホルド１６内の弁２３を操作し、エンジン１２内の燃焼を改善する。エンジン１２に燃料点火に適した時間調整を施すため、吸気エンジン・コントローラ２２は、マニホルドの空気圧及びエンジン・アクチュエータ２０の位置といった情報を知る必要がある。エンジン１２の速度及び温度が上昇するにつれて、吸気マニホルド１６を通る空気流量も増加しなければならない。エンジン１２の速度及び温度が低下すると、吸気マニホルド１６を通る空気流量も減少しなければならない。エンジン・アクチュエータ２０は、吸気マニホルド１６内部の弁を調整し、吸気マニホルド・チューニング長または吸気タンブルのような給気パラメータを改善することによって、さまざまなエンジン速度における給気特性を最適化する。センサ・アセンブリ２６が、吸気マニホルド１６内における弁２３の位置及び速度に関して、エンジン・アクチュエータ２０にフィードバックを行う。
【００１４】
センサ・アセンブリ２６は、エンジン・アクチュエータ２０の位置を測定するものとして説明されるが、装置の位置測定が必要とされる他の用途に利用することも可能である。
【００１５】
図２には、本発明のセンサ・アセンブリ２６が例示されている。センサ・アセンブリ２６は、電気モータ２７によってエンジン・アクチュエータ２０に接続されている。電気モータは、ギヤ・トレーン（不図示）を介して吸気マニホルド１６内における弁２３の位置を調整し、アウトプット・シャフト２８を備えている。アウトプット・シャフト２８には、磁石３０が取り付けられており、磁石３０とアウトプット・シャフト２８は、両方とも、同じ軸１４まわりを回転する。図示の例の場合、磁石３０は、アウトプット・シャフト２８に取り付けられたウォーム・ギヤ３２に取り付けられている。ウォーム・ギヤ３２に磁石３０を取り付けることによって、アウトプット・シャフト２８に対するギヤレシオが増し、センサ・アセンブリ２６による分解能が向上する。すなわち、アウトプット・シャフト２８が回転する間に、磁石３０は複数回の回転を完了する。この例の場合、アウトプット・シャフト２８は、ウォーム・ギヤ３２が、従って、磁石３０が１００回転する毎に、１回転する。磁石３０の回転数をセンサ・アセンブリ２６がカウントすることによって、アウトプット・シャフト２８の正確な回転位置及び速度が測定されるという点において、センサ・アセンブリ２６は、インクリメント・センサである。この磁石例３０は、２極磁石である。
【００１６】
第１のホール効果センサ３４が、軸２５に沿って磁石３０から間隔をあけて配置されている。２極磁石を用いることによって、第１のホール効果センサ３４の所望の動作に必要とされるように、第１のホール効果センサ３４の軸２５が、アウトプット・シャフト２８に対して平行で、なおかつ、磁石３０によって生じる磁界Ｂに対しては垂直をなすようにすることが可能になる。アウトプット・シャフト２８が回転すると、第１のホール効果センサ３４は、磁石３０の回転を検知する。磁石３０の半回転毎にカウントされ、この情報がエンジン・アクチュエータ２０内のマイクロコントローラ２４によって収集される。マイクロコントローラ２４は、位置情報を解釈して、弁２３の位置を制御する。位置情報は、エンジン・コントローラ２２にも送られる。エンジン・コントローラ２２は、位置情報を解釈して、燃料点火装置１８を制御する。
【００１７】
第１のホール効果センサ３４は、アウトプット・シャフト２８に対して平行に配置されるので、必要とされるパッケージング空間が小さくなる。さらに、２極磁石３０を利用することによって、センサ・アセンブリ２６に関するコストとスペースの両方を節約して、
インクリメンタル・センサを設けられる。第１のホール効果センサ３４及びアウトプット・シャフト２８を平行に配置することによって、磁石３０の回転の明確な測定値を得るのに、１つのホール効果センサ３４だけしか必要としなくなる。
【００１８】
図３には、第２のホール効果センサ３６を利用した、実施形態例の端面図が例示されている。第２のホール効果センサ３６は、軸２５に沿って第１のホール効果センサ３４に隣接して配置され、アウトプット・シャフト２８の回転軸１４に対しても平行である。第１のホール効果センサ３４と同様、平行配置によって、センサ・アセンブリ２６に関するスペース及びコストが節約される。第２のホール効果センサ３６は、アウトプット・シャフト２８の配向を測定するために用いられる。すなわち、第２のホール効果センサ３６は、アウトプット・シャフト２８の回転方向を測定する。磁石３０が回転するにつれて、磁界方向が変化する。図３に示すように、磁石３０が時計廻り方向に回転すると、第１のホール効果センサ３４は、第２のホール効果センサ３６より先に、磁界の変化を表示することになる。磁石３０の回転方向が変化すると、第２のホール効果センサ３６は、第１のホール効果センサ３４より先に、磁界の変化を表示することになる。この磁界の表示は、第１のホール効果センサ３４及び第２のホール効果センサ３６からエンジン・アクチュエータ２０内のマイクロコントローラ２４に送られ、マイクロコントローラ２４は、この情報を利用して、磁石３０の回転方向を決定する。
【００１９】
第２のホール効果センサ３６は、システムのエラー検査を行って、全ての接続が適正であることを保証するために利用される。アウトプット・シャフト２８の回転方向が期待される方向と逆の場合には、センサ・アセンブリ２６内に不適切な接続があることが表示される。第２のホール効果センサ例３６は、第１のホール効果センサ３４と同様に、磁石３０の回転のインクリメントをカウントして、エンジン速度を測定するために利用することも可能である。この情報を利用して、第１のホール効果センサ３４の結果を検証することが可能である。
【００２０】
第２のホール効果センサ３６から間隔をあけて第１のホール効果センサ３４を配置するため、遅れ３８が付与される。遅れ３８は、シャフト２８の角回転である。第２のホール効果センサ３６は、第１のホール効果センサ３４と第２のホール効果センサ３６が互いに干渉しないことを保証するため、第１のホール効果センサ３４に対して約６０度の位相遅れ３８になっている。すなわち、第１のホール効果センサ３４と第２のホール効果センサ３６は、第１のホール効果センサ３４と第２のホール効果センサ３６のそれぞれの間で、磁石３０が６０°回転するように、互いに間隔をあけて配置されている。
【００２１】
本発明の望ましい実施形態を開示したが、通常の当該技術者には、本発明の範囲内に含まれるいくつかの修正が明らかになるであろう。そのため、付属の請求項を検討して、本発明の真の範囲及び内容を判断すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のセンサ・アセンブリを利用した、自動車エンジン及び吸気マニホルド・アセンブリ例の概略図である。
【図２】本発明のセンサ・アセンブリ例の略側面図である。
【図３】本発明のセンサ・アセンブリ例の略端面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  自動車
１２  エンジン
１４  アウトプット・シャフトの回転軸
１６  吸気マニホルド・システム
１８  燃料噴射システム
２０  エンジン・アクチュエータ
２２  エンジン・コントローラ
２３  弁
２４  マイクロコントローラ
２６  センサ・アセンブリ
２７  電気モータ
２８  アウトプット・シャフト
３０  磁石
３２  ウォーム・ギヤ
３４  第１のホール効果センサ
３６  第２のホール効果センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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