(57)【要約】【課題】磁気感応式の非接触スロットルセンサにおける無駄な変換処理を無くし、ホール素子の出力をできるだけ早く後処理回路に出力できるようにして、機器の制御遅れ等を生じないようにする。【解決手段】電子制御式絞り弁装置において、スロットルポジションセンサは、絞り弁軸４０に設けた磁石３１と、磁石３１の回転変位により出力が変化するホール素子とを備える。ホール素子は増幅回路と共に一つのセンサチップ６に内蔵される。センサチップ６と別体のコントロールユニットに、前記増幅回路を介して出力されるホール素子のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路５０（５１）と、ホール素子の温度補償及び零スパン調整をデジタル的に行うデジタル処理回路５４（５５）とを設けた。【選択図】　図１
2004003404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けた絞り弁を制御信号に基づき駆動する電動アクチュエータと、絞り弁開度を検出するスロットルポジションセンサとを備えた電子制御式絞り弁装置において、
前記スロットルポジションセンサは、絞り弁軸に設けた磁石と、前記磁石の回転変位により出力が変化するホール素子とを備え、前記ホール素子は増幅回路と共に一つのセンサチップに内蔵され、一方、前記センサチップと別体のコントロールユニットに、前記増幅回路を介して出力される前記ホール素子のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記ホール素子の温度補償及び零スパン調整をデジタル的に行うデジタル処理回路とを設けたことを特徴とする電子制御式絞り弁装置。
【請求項２】
回転軸に取付けられた磁石と、前記磁石の磁場に配置されたホール素子との相互作用によって、前記ホール素子に前記回転軸の回転角度に関連した電気信号を発生させるように構成した非接触式の回転角度検出装置において、
前記ホール素子とこのホール素子の出力を増幅する増幅器とを一緒にモールド樹脂に封入してなる回路モールドチップと、
前記回路モールドチップの出力端子から出力される前記増幅器の出力を前記回路モールドチップの外部でアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記回路モールドチップと前記Ａ／Ｄ変換器との間を接続する電気導体と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力にデジタル的に零スパン調整及び温度補償を与える補助回路と、を備えたことを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項３】
ホール素子の出力をアナログからデジタルに変換してマイクロコンピュータに取り込み、前記ホール素子の出力に関連した電気信号を前記マイクロコンピュータから出力するように構成したホール素子の信号処理装置において、
前記ホール素子の出力端から前記マイクロコンピュータの入力インターフェースまでの信号伝達経路に唯一のＡ／Ｄ変換器を有することを特徴とするホール素子の信号処理装置。
【請求項４】
前記Ａ／Ｄ変換器の出力を通信線に乗せて前記マイクロコンピュータまで搬送するように構成した請求項３記載のホール素子の信号処理装置。
【請求項５】
回転軸の回転に感応し、前記回転軸の回転方向に対して異なる位置に配置された２つのホール素子を有し、前記２つのホール素子の出力信号から前記回転軸の回転位置に関連する信号を出力させるように構成したホール素子の出力信号処理装置において、
前記２つのホール素子を保持する筐体に前記２つのホール素子の出力を増幅する２つの増幅器を装着し、前記筐体には前記２つの増幅器の出力を取り出すコネクタを形成し、前記コネクタに接続されて前記ホール素子の出力信号を受け取る回路装置にホール素子出力信号のＡ／Ｄ変換器を設けたことを特徴とするホール素子の出力信号処理装置。
【請求項６】
機関の運転状態に応じて絞り弁の制御に必要な信号をデジタル演算するマイクロコンピュータと、前記デジタル演算された電気信号によって駆動されるモータと、このモータによって開度制御される絞り弁と、ホール素子の出力によって前記絞り弁の回転角度を検出するスロットルポジションセンサと、を備えた電子制御絞り弁装置において、
前記ホール素子の出力信号の入力処理に要する時間が、前記モータを制御する電気信号をデジタル演算する演算周期より短いことを特徴とする電子制御式絞り弁装置。
【請求項７】
絞り弁軸に取付けられて回転する磁石と、前記磁石に磁気感応するホール素子とを備え、前記ホール素子により前記絞り弁軸の回転角度に関連した電気信号を発生させるように構成した電子制御式絞り弁装置において、
前記絞り弁装置には、前記ホール素子の出力信号を取り出すための信号取り出し端子を有するコネクタが設けられ、前記ホール素子に発生した信号が前記信号取り出し端子に現れるまでの時間が、Ａ／Ｄ変換に要する時間より早くなるように、前記ホール素子の出力端子から前記コネクタの端子までの信号伝達経路を構成したことを特徴とする電子制御式絞り弁装置
【請求項８】
前記信号伝達経路は、前記ホール素子の出力を増幅する増幅器と、前記増幅器と前記コネクタとの端子との間を接続する電気導体と、からなる請求項７記載の電子制御式絞り弁装置。
【請求項９】
機関の運転状態に応じて絞り弁の制御に必要な信号をデジタル演算するマイクロコンピュータと、前記デジタル演算された電気信号によって駆動されるモータと、前記モータによって開度制御される絞り弁と、絞り弁軸の回転位置を検出するスロットルポジションセンサと、を備えた電子制御式絞り弁装置において、
前記スロットルポジションセンサは、前記絞り弁軸の回転に応動して変位する磁石と、前記絞り弁軸の回転方向に対して異なる位置に配置された２個のホール素子とを有してなり、前記２つのホール素子から前記絞り弁軸の回転位置に関連する信号を出力するように構成し、前記各ホール素子とその出力を増幅する各増幅器とを組にして各組ごとにモールド樹脂により封入されてなる２つの回路モールドチップと、
前記回路モールドチップを保持する筐体と、
当該筐体に形成され、前記２つの増幅器の出力を取り出す１つのコネクタと、
前記回路モールドチップの出力端と前記コネクタとを接続するように前記筐体にモールド成形された電気導体と、
を備えたことを特徴とする電子制御式絞り弁装置。
【請求項１０】
前記モータの出力軸と前記絞り弁軸との間に減速ギア機構が設けられており、前記筐体は前記ギア機構を覆うギアカバーを兼ねている請求項９記載の電子制御式絞り弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホール素子を用いた回転角度検出装置、ホール素子の信号処理装置に関し、さらには、前記回転角度検出装置を用いた自動車の絞り弁装置、好適にはモータで駆動される絞り弁を備えた、所謂電子制御式絞り弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、回転軸に磁石を取付け、この磁石と回転軸の周辺に配置されたホール素子との協働により、回転軸の回転角度を検出する非接触式の回転角度検出装置（回転角度センサ）が知られている。
【０００３】
この種の回転角度検出装置では、ホール素子と、当該ホール素子の出力を零スパン調整するための回路（零スパン調整回路）及び／又はホール素子の温度ドリフトを補償するための回路（温度補償回路）とを、一つの半導体パッケージ（チップ）として構成し、センサの機能を高めることが知られている（一般的にホールＩＣと呼ばれている）。
【０００４】
例えば、特開平８−６８６０６号公報には、回転角度検出のためのセンシングユニットとして、ホール素子からなる感磁素子を含めて、増幅回路や調整回路などを構成するＥＰＲＯＭおよびレジスタを集積化して１チップとした技術が記載されている。
【０００５】
また、特開２０００−７４６１３号公報には、スロットルセンサにおいて、スロットル開度に応じて変化する磁束密度に感応してホール素子がホール電圧を発生し、このホール電圧がＩＣに入力されて温度特性補償等の各種処理が行われる技術が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記絞り弁装置において、零スパン調整あるいは温度補償を精度良く実施するためには、ホール素子の出力をアナログからデジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）してデジタル的に信号処理する必要がある。
【０００７】
そのため、従来の半導体パッケージ方式（ホールＩＣ）では、ホール素子、Ａ／Ｄ変換回路、零スパン調整回路、温度補償回路とを、一つのモールド樹脂にまとめて収納している。さらに、ホールＩＣの出力を外部の制御ユニットに伝送する場合には、信号受け入れ側のマイクロコンピュータがアナログ入力をデジタル変換する構成になっているため、アナログ伝送方式が採用されている。そのため、上記ホールＩＣのモールド樹脂には、上記デジタル信号を再度アナログ信号に変換（Ｄ／Ａ変換）して出力するＤ／Ａ変換回路も収納されている。
【０００８】
上記のように、ホールＩＣにＡ／Ｄ回路とＤ／Ａ回路とを設けた場合には、信号処理時間として、ホールＩＣから出力されるまでには、Ａ／Ｄ変換に２ミリ秒、Ｄ／Ａ変換に２ミリ秒の時間を要することになる。
【０００９】
上記処理時間によれば、例えば自動車の内燃機関制御では、次のような不具合が生じる。すなわち、空気量を制御する絞り弁の開度検出（回転角度検出）センサとして、上記したようなホールＩＣを用いると、開度変化に対するホール素子自身の出力変化がセンサの出力端子、つまりホールＩＣの出力端子に出力変化になって現れるまでに、時間遅れが生じ、リアルタイムな開度検出及び開度制御ができず応答遅れが生じる。
【００１０】
この問題は、マイクロコンピュータ（例えばエンジン制御ユニット）のようにアナログ信号をデジタル信号に変換して取り込む場合に顕著で、マイクロコンピュータの取り込み処理の為のＡ／Ｄ変換処理を考えると、更に２ミリ秒の信号遅れが生じる。
【００１１】
また、別の観点から考えると、マイクロコンピュータのようにアナログ信号をデジタル信号に変換して取り込む場合に、その前にＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換することは、Ａ／Ｄ変換が重複するため合理的な処理ではない。
【００１２】
本発明の目的は、無駄な変換処理を無くし、ホール素子の出力をできるだけ早く後処理回路に出力できるようにして、例えば機器の制御遅れ等を生じないようにすることにある。
【００１３】
また、本発明の別の目的は、このようなホール素子を用いた自動車用の絞り弁軸の回転角度検出装置として好適な構成を提供する。
【００１４】
また、そのようなセンサを装着した絞り弁装置も提案する。
【００１５】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基本的には次のように構成する。
（１）ホール素子と、回転軸に取付けられた磁石との相互作用によって、前記ホール素子に前記回転軸の回転角度に関連した電気信号を発生させるように構成した回転角度検出装置において、
前記ホール素子とこのホール素子の出力を増幅する増幅器とを一緒にモールド樹脂に封入してなる回路モールドチップと、
前記回路モールドチップの出力端子から出力される前記増幅器の出力を前記回路モールドチップの外部でアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記回路モールドチップと前記Ａ／Ｄ変換器との間を接続する電気導体と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力にデジタル的に零スパン調整及び温度補償を与える補助回路と、を備える。
【００１６】
また、同じ課題を達成する関連発明として次のようなものを提案する。
（２）ホール素子の出力をＡ／Ｄ変換してマイクロコンピュータに取り込み、前記ホール素子の出力に関連した電気信号を前記マイクロコンピュータから出力するように構成したホール素子の信号処理装置において、前記ホール素子の出力端から前記マイクロコンピュータの入力インターフェースまでの信号伝達経路に唯一のＡ／Ｄ変換器を有する構成にした。
【００１７】
好適には、前記Ａ／Ｄ変換器の出力を通信線に乗せて前記マイクロコンピュータまで搬送するように構成すると良い。
（３）回転軸の回転に感応し、前記回転軸の回転方向に対して異なる位置に配置された２つのホール素子を有し、前記２つのホール素子の出力信号から前記回転軸の回転位置に関連する信号を出力させるように構成したホール素子の出力信号処理装置において、
前記２つのホール素子を保持する筐体に前記２つのホール素子の出力を増幅する２つの増幅器を装着し、前記筐体には前記２つの増幅器の出力を取り出すコネクタを形成し、前記コネクタに接続されて前記ホール素子の出力信号を受け取る回路装置にホール素子出力信号のＡ／Ｄ変換器を設けた。
（４）機関の運転状態に応じて絞り弁の制御に必要な信号をデジタル演算するマイクロコンピュータと、前記デジタル演算された電気信号によって駆動されるモータと、このモータによって開度制御される絞り弁と、ホール素子の出力によって前記絞り弁の回転角度を検出するスロットルポジションセンサと、を備えた電子制御絞り弁装置において、
前記ホール素子の出力信号の入力処理に要する時間が、前記モータを制御する電気信号をデジタル演算する演算周期より短い絞り弁装置とした。
（５）絞り弁軸に取付けられて回転する磁石と、前記磁石に磁気感応するホール素子とを備え、前記ホール素子により前記絞り弁軸の回転角度に関連した電気信号を発生させるように構成した電子制御式絞り弁装置において、
前記絞り弁装置には、前記ホール素子の出力信号を取り出すための信号取り出し端子を有するコネクタが設けられ、前記ホール素子に発生した信号変化が前記信号取り出し端子に現れるまでの時間が、Ａ／Ｄ変換に要する時間より早くなるように、前記ホール素子の出力端子から前記コネクタの端子までの信号伝達経路を構成した。
【００１８】
好適には、前記信号伝達経路は前記ホール素子の出力を増幅する増幅器と、
前記増幅器と前記コネクタとの端子との間を接続する電気導体とからなる絞り弁装置とすると良い。
（６）機関の運転状態に応じて絞り弁の制御に必要な信号をデジタル演算するマイクロコンピュータと、前記デジタル演算された電気信号によって駆動されるモータと、前記モータによって開度制御される絞り弁と、絞り弁軸の回転位置を検出するスロットルポジションセンサと、を備えた電子制御式絞り弁装置において、
前記スロットルポジションセンサは、前記絞り弁軸の回転に応動して変位する磁石と、前記絞り弁軸の回転方向に対して異なる位置に配置された２個のホール素子とを有してなり、前記２つのホール素子から前記絞り弁軸の回転位置に関連する信号を出力するように構成し、前記各ホール素子とその出力を増幅する各増幅器とを組にして各組ごとにモールド樹脂に封入してなる２つの回路モールドチップと、
前記回路モールドチップを保持する筐体と、
当該筐体に形成され、前記２つの増幅器の出力を取り出す１つのコネクタと、
前記回路モールドチップの出力端と前記コネクタとを接続する前記筐体にモールド成形された電気導体と、を備える。
【００１９】
好適には、前記モータの出力軸と前記絞り弁軸との間に減速ギア機構が設けられており、前記筐体は前記ギア機構を覆うギアカバーを兼ねるようにすると良い。
（７）内燃機関の吸気通路に設けた絞り弁を制御信号に基づき駆動する電動アクチュエータと、絞り弁開度を検出するスロットルポジションセンサとを備えた電子制御式絞り弁装置において、
前記スロットルポジションセンサは、絞り弁軸に設けた磁石と、前記磁石の回転変位により出力が変化するホール素子とを備え、前記ホール素子は増幅回路と共に一つのセンサチップに内蔵され、一方、前記センサチップと別体のコントロールユニットに、Ａ／Ｄ変換回路と、前記ホール素子の温度補償及びゼロ点補償回路とを設けた。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施例に係る電子制御式絞り弁装置のブロック回路図である。
【００２２】
本実施例の絞り弁装置は、大別すると、▲１▼スロットルボディ３００に内装される絞り弁３１０、モータ（電動アクチュエータ）３０２の動力を絞り弁軸４０に伝達する減速ギア機構３０３等で構成される絞り弁機構Ａと、▲２▼絞り弁３１０の回転角度（開度）を検出するためのセンサモジュールＢと、▲３▼センサモジュールＢからの出力信号に基づき絞り弁制御信号を演算するスロットルコントロールモジュール（以下、ＴＣＭと称する）とを備えてなる。
【００２３】
スロットルボディ３００は、内燃機関の吸気通路の一部となり、吸気通路に絞り弁３１０が配置される。
【００２４】
センサモジュールＢは、絞り弁開度を検出するスロットルポジションセンサとして機能し、絞り弁軸の一端４１に設けた磁石３１と、磁石３１の回転変位により出力が変化するセンサチップ６よりなる。センサチップ６は、ホール素子（磁気感応素子）とその出力を増幅する増幅回路とをワンチップ化したものであり、ホールＩＣと称されることもある。また、片方だけでも機能するが、故障時の相互のバックアップあるいは故障診断のチェックを可能にするために２個用いる。
【００２５】
ここで、ホール素子を用いたセンサチップ６によるセンシング原理を図６〜図１０により説明する。
【００２６】
図８は、回転角度検出装置の構成要素である上ステータ４を透視して、上ステータ４、下ステータ２（２Ａ、２Ｂ）、およびロータ（永久磁石）３１、センサチップ６の配置を示したものである。
【００２７】
図８に示すように、被検出体となる回転軸（絞り弁軸）４１の先端にリング状の永久磁石３１を装着して、ロータを構成する。このロータ３１は、図７，図８に示すように上下に対向配置した磁性板（上ステータ、下ステータ）４，２（２Ａ，２Ｂ）の間に配置される。上下のステータのうち少なくとも一方は、左右に分けて配置される。本実施例では、下ステータ２を２Ａ，２Ｂのように分けて配置することにより、エアギアップＧを確保する。
【００２８】
上ステータ４及び下ステータ２Ａ，２Ｂは、それぞれ磁束絞り部（磁束収束部）となる磁性突起４０１、４０２、２０１、２０２を有する。磁性突起４０１と２０１は、均一のギアップを保って対向するように配置される。磁性突起４０２と２０２も同様にして対向配置される。ホール素子（磁気感応素子）を有するセンサチップ６は、それぞれ磁性突起４０１，２０１間と、磁性突起４０２，２０２間に挟み込まれる。
【００２９】
本実施例では、上記磁性突起を上ステータ、下ステータと一体に成形するが、予め別体に成形したものを溶接などで接合してもよい。この磁性突起はエアギアップを介してロータ３１の外周と対向する位置に配置される。
【００３０】
センサチップ６は、ホール素子と増幅回路を集積化しこれらをモールド樹脂に封入してチップ状に形成した回路モールドチップにより構成される。
【００３１】
ロータ３１は、図９の矢印で示すように、概ね上下方向に磁化されている。ロータ３１の磁化の向きは、回転方向１８０度の領域で上向きに、残りの１８０度の領域で下向きである。
【００３２】
このときの磁束密度ベクトルは、図１０の矢印で示すような分布をなす。すなわち、ロータ３１による磁場は、上下のステータ４０１，４０２を通るような磁路を形成し、磁性突起４０１，２０１及び磁性突起４０２，２０２により収束される磁束はそれぞれのセンサチップ６を通過する。センサチップを通過する磁束量はロータ３１の回転位置により変化する。この磁束量の変化に応じた信号をセンサチップ６より出力することで、回転位置（回転角度）を検出することが可能になる。
【００３３】
上記回転角度検出装置の回路構成は、図６によって説明される。
【００３４】
図６は、２個のセンサチップ（回路モールドチップ）６を使用した場合の回路構成例である。それぞれのセンサチップ６は、電源ＶＤＤとグランドＧＮＤ間に接続され、一方のホールＩＣ６の出力は、出力端子Ｓ１から取り出せ、もう一方のホールＩＣ６の出力は、出力端子Ｓ２から取り出せるようにしてある。
【００３５】
また、本実施例の場合、電源ＶＤＤとグランドＧＮＤ間にコンデンサＣ３を、出力端子Ｓ１とグランドＧＮＤ間にコンデンサＣ１を、出力端子Ｓ２とグランドＧＮＤ間にコンデンサＣ２を接続している。
【００３６】
コンデンサＣ３は電気的外乱ノイズやサージ保護用として用いられ、Ｃ１，Ｃ２は電気的外乱ノイズやサージ保護用の他にホールＩＣ内部ノイズのフィルタ用として動作する。なお、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、必要に応じ単独でもよく、また、ツェナダイオードや抵抗素子と併用しても構わない（図示せず）。
【００３７】
次に図１のＴＣＭについて説明する。
【００３８】
ＴＣＭは、各センサチップ６に対応する入出力インターフェース５０、５１、センサチップ６からの出力に関する零スパンデータ（零点データ）及び温度特性テーブルを記憶する記憶装置５２、５３、デジタル処理によりセンサチップ６の出力を零スパン（零点）調整及び温度補正するデジタル処理回路（温度補償回路、零スパン調整回路）５４、５５、スロットル開度制御を行うマイクロコンピュータ５６、絞り弁駆動用モータの駆動回路５７を備える。
【００３９】
各センサチップ６の出力は、インターフェース５０、５１でデジタル変換された後にデジタル処理回路５４、５５に送られる。零スパンデータは、予めスロットル開度を零（最小）にしてそのときに得られる各センサチップ６の出力をデジタル処理して、零点出力として記憶装置５２、５３に記憶することで実行される。
【００４０】
記憶装置５２、５３は、ホール素子の出力に関する温度特性テーブルを温度範囲に対応して複数備えている。デジタル処理回路５４、５５は、センサチップ６の出力（スロットル開度信号、回転角度信号）に対して、Ａ／Ｄ変換後に零点調整しセンサチップ６の周囲温度に応じた温度特性テーブルを用いて温度補償（温度補正）し、マイクロコンピュータ５６に送る。
【００４１】
マイクロコンピュータ５６は、スロットル開度制御の中枢をなし、制御プログラムを記憶するＲＯＭと、スロットル開度信号などを随時書き換え可能に記憶するＲＡＭと、外部のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）から入力したスロットル目標開度と実スロットル開度信号を入力して、絞り弁が目標開度になるよう制御信号を演算する中央演算ユニット（ＣＰＵ）とを備える。ＣＰＵの制御信号により駆動回路５７が駆動してモータ電流が制御される。駆動回路５７は、例えばパルス幅変調回路（ＰＷＭ）よりなる。
【００４２】
センサチップ（回路モールドチップ）６は、スロットルボディ３００に装着される樹脂製のギアカバー１００内にステータ４、２（２Ａ，２Ｂ）と共に組み込まれる（その実装構造の詳細例は、図１１により後述する）。図２は、上記ステータを省略して２つのセンサチップ６をギアカバー１００内に組み込んだ模式図を示す。センサチップ６の大きさは、誇張して示されており、実際には、例えば図１３に示すようにギアカバー１００での占める割合は小さい。
【００４３】
センサチップ６は、磁気感応素子（ホール素子）６１と増幅回路（ＡＭＰ）６２を一緒にモールド樹脂（一点鎖線で示す）で封入したものであり、端子として電源端子（Ｖｃｃ）８Ａ、グランド端子（ＧＮＤ）８Ｂ、出力端子（Ｓ１，Ｓ２）８Ｃとを備える。
【００４４】
また、樹脂カバー１００には、コネクタケース６０が一体に成形されている。さらに、樹脂カバー１００中に電源線７Ａ、グランド線７Ｂ、出力信号線７Ｃ１，７Ｃ２がインサート成形により埋設されており、その一端７Ａ´、７Ｂ´、出力信号線７Ｃ１´，７Ｃ２´がカバー１００の内面に露出してセンサチップ６の対応の端子８Ａ，８Ｂ，８Ｃと接続されている。他端７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ１，７０Ｃ２はコネクタ端子となってコネクタケース６０内に突出している。
【００４５】
また、樹脂カバー１００には、絞り弁の駆動モータ３０２の電源線（＋線）７Ｄと（−線）７Ｅとがインサート成形により埋設され、その一端７Ｄ´と７Ｅ´とがカバー１００内面に露出してモータ３０２の電源端子と接続され、他端７０Ｄと７０Ｅとがコネクタ端子となってコネクタケース６０内に突出している。
【００４６】
図１、図２の態様によれば、ホール素子６１の出力信号は、回路モールドチップ６の外部でＡ／Ｄ変換されることになる。ホール素子の信号処理装置としては、ホール素子６１の出力端からマイクロコンピュータ５４の入力インターフェースまでの信号伝達経路に唯一のＡ／Ｄ変換器５０（５１）を有する。このようにすれば、センサチップ（ホールＩＣ）６からマイクロコンピュータ５４までに従来のようにＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ、Ａ／ＤすることなくＡ／Ｄだけで済む。したがって、信号伝達速度を速め、応答性に優れた回転角度検出装置（スロットルポジションセンサ）を実現することができる。すなわち、ホール素子６１の出力信号の入力処理に要する時間が、モータを制御する電気信号をデジタル演算する演算周期より短くすることができる。また、ホール素子６１に発生した信号が信号取り出し端子７０Ｃ１，７０Ｃ２に現れるまでの時間が、Ａ／Ｄ変換に要する時間より早くなるように、ホール素子の出力端子からコネクタの端子までの信号伝達経路を構成することができる。
【００４７】
図１１は本発明の一実施例に係る非接触式絞り弁装置の縦断面図（図１４のＡ−Ａ断面図）、図１２はそのうちの回転角度検出装置（スロットルポジションセンサ）部分だけを示した断面図、図１３は図１４に示すギアカバー１００からセンサカバー５及び下ステータ４を取り外してハウジングの内側を示した上面図及びそのコネクタ部の正面図、図１４はスロットルボディ３００に装着するギアカバー１００の平面図、図１５は図１３の部分斜視図、図１６は図１３の一部拡大図である。
【００４８】
本実施例では、絞り弁３１０を有するスロットルボディ３００に、モータ動力伝達用のギア機構３０３のギアカバー１００を装着する。ギアカバー１００には、スロットルポジションセンサ（絞り弁回転角検出装置）が装着される。
【００４９】
図１３、図１４に示すようにギアカバー１００は、合成樹脂製であり、外部機器及び電源と電気的に接続するための外部接続端子７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ１、７０Ｃ２、７０Ｄ、７０Ｅを備えたコネクタ６０と一体に成形されている。
【００５０】
スロットルボディ３００には、絞り弁軸４０を駆動するモータ３０２を収容するモータハウジング３０１と、ギア機構３０３，ディフォルト機構を配置するギアハウジング３０６とが一体に成形される。このギアハウジング３０６を覆うのがギアカバー１００であり、このギアカバー１００にセンサハウジング１が形成されている。
【００５１】
モータ３０２の電源端子３０２Ａ及びそのグラウンド端子３０２Ｂは、接続金具３１１を介してギアカバー１００に設けた中間端子３１２Ａ，３１２Ｂと接続されている。
【００５２】
モータ３０２の動力は、ギア機構３０３（ピニオン３０３Ａ、中間ギア３０３Ｂ、ファイナルギア３０３Ｃ）を介して絞り弁軸４０に伝達され、絞り弁３１０が駆動される。
【００５３】
ハウジング１は、図１２に示すように、底壁に回転軸４０の一端４１を導くための軸穴４５を有する。ハウジング１の内底には、この軸穴４５の周囲に下ステータ２Ａ，２Ｂを収容するための２つの凹部３が左右に分けて形成されている。各凹部３には、下ステータ２Ａ、２Ｂが接着により装着されている。ハウジング１は、下ステータ２Ａ、２Ｂを接着により保持するが、接着に代わってハウジング１に下ステータ２Ａ、２Ｂをインサート成形することにより保持してもよい。
【００５４】
ハウジング１には、上ステータ４と下ステータ２Ａ、２Ｂとの相対的な位置合わせと両ステータ間の間隔を保つ機能を兼ねるスペーサ１２（図１５参照）がハウジング１と一体に成形されている。
【００５５】
このスペーサ１２は、下ステータ２Ａ、２Ｂの四隅を覆うように形成され、スペーサ上面に、上ステータ４のコーナーを受け入れるＬの字の凸部１２Ａが形成されている。
【００５６】
コネクタ６０は、図１４に示すようにギアカバー１００の側面にカバー１００と一体に成形されている。コネクタ６０にインサート成形される外部接続端子には、図１３に示すように回転位置センサの２個のホールＩＣ６に用いる端子７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ１、７０Ｃ２と、スロットル駆動用のモータ端子７０Ｄ，７０Ｅとがある。本実施例では、２個のセンサチップ６の電源端子ＶＤＤ（外部接続端子７０Ａ）とＧＮＤ端子（外部接続端子７０Ｂ）については、２個のセンサチップ６が共用するようにしている。なお、図１３の平面図では、外部接続端子７０Ｂは７０Ｃ２の陰に隠れて図示されておらず、同様に外部接続端子７０Ｃ１は７０Ａの陰に隠れ、外部接続端子７０Ｅは７０Ｄの陰に隠れて図示されていない。
【００５７】
図１３に示すように、回転位置センサ（スロットルポジションセンサ）に関係する外部接続端子は、１個の電源端子７０Ａ（ＶＤＤ）と１個のグラウンド端子７０Ｂ（ＧＮＤ）と２個のセンサ入出力端子７０Ｃ１、７０Ｃ２（Ｓ１，Ｓ２）の計４個としている。外部接続端子は、この４個のセンサ関連端子とモータ用の電源端子７０Ｄとそのグラウンド端子７０Ｅとの総計６個である。これらの端子を３個づつ２列に配置している。
【００５８】
電源端子ＶＤＤ（外部接続端子７０Ａ）に対応の導体７Ａ、グラウンド端子（外部接続端子７０Ｂ）に対応の導体７Ｂ、センサ出力端子Ｓ１，Ｓ２（外部接続端子７０Ｃ１，７０Ｃ２）に対応の導体７Ｃ１，７Ｃ２及びモータ端子７０Ｄ、７０Ｅ対応の導体７Ｄ、７Ｅは、ギアカバー１００にインサート成形により埋設される。
【００５９】
導体７Ａ、７Ｂ、７Ｃ１、７Ｃ２のうち、電源用導体７Ａについては途中で二つに分かれて、各一端７Ａ′が各ホールＩＣ６の電源端子８Ａとの接合部に引き出されている。グラウンド用導体７Ｂについても途中で二つに分かれて、各一端７Ｂ′が各ホールＩＣ６のグラウンド端子８Ｂとの接合部に引き出されている。
【００６０】
また、導体７Ａ、導体７Ｂ、導体７Ｃ１、７Ｃ２は、コンデンサ２０などの回路素子と接続するためにその一部７Ａ″、７Ｂ″、７Ｃ１″、７Ｃ２″が露出するようにしてある。このうち、電源用導体７Ａに対応の露出部７Ａ″は１つ、グラウンド用導体７Ｂに対応の露出部７Ｂ″は２つ、センサ出力用導体７Ｃ１、７Ｃ２に対応の露出部７Ｃ１″、７Ｃ２″は１つづつとしてある（図１３、図１４参照）。
【００６１】
その導体露出部の配列は、センサ出力用導体露出部７Ｃ１″、グラウンド用導体露出部７Ｂ″、電源用導体露出部７Ａ″、グラウンド用導体露出部７Ｂ″、センサ出力用導体露出部７Ｃ２″の順としてある。
【００６２】
そして、センサ出力用導体露出部７Ｃ１″とグラウンド用導体露出部７Ｂ″との間、電源用導体露出部７Ａ″とグラウンド用導体露出部７Ｂ″との間、グラウンド用導体露出部７Ｂ″とセンサ出力用導体露出部７Ｃ２″の間に、それぞれコンデンサ２０などの回路素子を接続している。この回路素子は、ギアカバー１００内面における導体露出部間に設けた凹部（穴部）１５に挿入されている。
【００６３】
図１５に示すように、導体７Ａ、７Ｂ、７Ｃ１、７Ｃ２の一端７Ａ′、７Ｂ′、７Ｃ′１、７Ｃ′２は、ホールＩＣ６の入出力端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃの在る所定の位置でハウジング内壁の面上に露出する。この導体一端７Ａ′、７Ｂ′、７Ｃ′１、７Ｃ′２は、ハウジング内壁の面上に突出するように折り曲げ成形されている。
【００６４】
ハウジング１の下ステータ２Ａ，２Ｂ設置箇所の周辺内壁には、図１６に示すようにホールＩＣ６の入出力端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃを導体一端７Ａ′、７Ｂ′、７Ｃ′１、７Ｃ′２との端子接合部に導く溝状のガイド１０が設けられている。入出力端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、ガイド１０に嵌まり込むことによりガイドされる。ガイド１０は、センサチップ６の位置決めとしても機能している。
【００６５】
センサチップ６の端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、導体一端７Ａ′、７Ｂ′、７Ｃ′１、７Ｃ′２′と溶接により接合される。端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、その端部が導体一端７Ａ′、７Ｂ′、７Ｃ′１、７Ｃ′２と合わさるように垂直に折り曲げ成形されている。
【００６６】
図１１、図１２に示すように、回転軸４０の一端４１には、マグネットホルダー３０が取り付けられている。マグネットホルダー３０は、環状の永久磁石（ロータ）３１を保持している。３２はホルダー３０に設けた軸穴である（図１３）。回転軸４０には、リターンスプリング３０５により戻し力が付勢されている。４４はＣリングである。
【００６７】
図１２に示すように、上ステータ４は、センサハウジング１のカバー５の内側に設けた突起５′に接着されることで、カバー５に保持されている。上ステータ４の４つ角部がスペーサ１２の上面に位置決め保持されるようにして、カバー５をハウジング１の上部開口に被着する。上ステータ４は、スペーサ１２により下ステータ２Ａ、２Ｂに対する位置決めがなされる。また、スペーサ１２には、上ステータと下ステータ間に均一のギアップを保持する。また、センサチップ６が磁性突起４０１、２０１間及び磁性突起突起４０２、２０２間に位置する。
【００６８】
非接触式回転位置センサのハウジング１内のワイヤハーネスは、ほとんどインサート成形されるので、ハウジング内が配線により煩雑化することなく、部品の組み立てや回路素子の電気接続作業を可能にする。
【００６９】
また、位置決め精度が要求されるセンサチップ６もそれらの端子８Ａ〜８Ｃをガイド溝１０に嵌め込むだけで簡単に位置決めを行うことができ、さらに端子８Ａ〜８Ｃと導体７Ａ〜７Ｃの端子との位置合わせも容易に行うことができる。
【００７０】
上ステータ４と下ステータ２Ａ、２Ｂの相対的位置決めと両者間の均一なギアップ保持もハウジング１に設けたＬ字突起１２Ａ付きのスペーサ１２により簡単かつ精度良く行うことができる。
【００７１】
コネクタ６０はギアカバー１００の一辺に形成され、その中に外部接続端子７０Ａ〜７０Ｅがインサート成形されている。
【００７２】
比較的簡単な構成でセンサチップへの電気的外乱ノイズやサージ保護ができる。さらに、電気的外乱ノイズやサージ保護用の回路素子のコンデンサやツェナダイオード等を高集積化ＩＣに内蔵することがないので、センサチップの大形化を防ぎ、また、コンデンサ２０などの回路素子は、凹部１５に挿入した状態で導体露出部７Ａ″、７Ｂ″、７Ｃ″間に接続できるので、ハウジング１内の回路素子スペースの合理化を図り、ひいては回路素子の実装密度を高めることができる。
【００７３】
したがって、部品の集約化、小形化、組立の簡便化、高精度化を図り得る非接触式回転位置センサを実現することができる。
【００７４】
また、上下のステータ４，２Ａ、２Ｂは、カバー５及びハウジング１に組立前から保持されており、カバーをハウジングに装着することで、自ずと上下のステータ同士の相対的な位置決めがなされ、かつ磁性突起及びホールＩＣもステータと合わせて上下方向に配置される構成なので、より一層のセンサの小形化、組立の簡便化、高精度化を図り、部品の集約化を図り得る。
【００７５】
図３は、本発明の第２実施例に係る絞り弁装置の概要図である。
【００７６】
第１実施例との相違点は、ギアカバー１００にスロットルポジションセンサの回路モールドチップ（センサチップ）６のほかにＴＣＭをも組み込んだ点にある。回路モールドチップ６及びＴＣＭの回路構成は、図１同様である。回路モールドチップ６とＴＣＭを接続する導体は、ギアカバー１００にインサートモールドにより配線すればよい。
【００７７】
図４は、本発明の第３実施例に係る絞り弁装置の概要図である。本実施例では、ギアカバー１００にスロットルポジションセンサの回路モールドチップ（センサチップ）６のほかにＴＣＭとＥＣＵ（エンジン制御ユニット）も組み込んだ点にある。回路モールドチップ６及びＴＣＭの回路構成は、図１同様である。
【００７８】
ＥＣＭは、アクセル踏み込み量センサからの信号を入力して目標開度指令信号を演算し、入出力インターフェース、制御プログラムを有するＲＯＭ、制御プログラムを呼び出すと共に各種エンジン状態のセンサ信号を記憶するＲＡＭ、演算処理を行うＣＰＵよりなる。
【００７９】
図５は、本発明の第４実施例に係る絞り弁装置の概要図である。本実施例では、ギアカバー１００にスロットルポジションセンサの回路モールドチップ（センサチップ）６とＥＣＵを組み込み、ＥＣＵのＣＰＵにＴＣＭの制御機能を含ませたものである。ギアカバー１００には、ＥＣＵの前段の回路となるＡ／Ｄ変換器、デジタル零スパン調整回路と温度補償回路とが組み込まれる。また、モータドライバ回路が組み込まれる。ＥＣＵのＣＰＵでモータ駆動電流の演算とフィードバック制御が行われる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、回転角度検出素子、ホール素子信号処理装置、絞り弁制御装置において、ホール素子の出力の無駄な変換処理を無くし、できるだけ早く後処理回路に出力できるようにして、例えば機器の制御遅れ等を生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る電子制御式絞り弁装置のブロック回路図。
【図２】上記実施例におけるギアカバーとセンサチップ（回路モールドチップ）との関係を示す概略図。
【図３】本発明の第２実施例に係る電子制御式絞り弁装置のブロック回路図。
【図４】本発明の第３実施例に係る電子制御式絞り弁装置のブロック回路図。
【図５】本発明の第４実施例に係る電子制御式絞り弁装置のブロック回路図。
【図６】上記実施例におけるセンサチップの回路構成図。
【図７】磁気感応式回転位置センサの原理を示す斜視図。
【図８】図９の透視斜視図。
【図９】図９に磁化方向を加えた透視斜視図。
【図１０】図９に磁束密度のベクトルを加えた透視斜視図。
【図１１】上記第１実施例に係る回転位置センサ（スロットルポジションセンサ）をスロットルボディに搭載した状態を示す縦断面図（図１４のＣ−Ｃ断面図）。
【図１２】図１１のうちの回転位置センサの部分だけを示した断面図。
【図１３】図１４に示す回転位置センサからカバー５及び下ステータ４を取り外してハウジングの内部構造を示した上面図及びそのコネクタ部の正面図。
【図１４】ギアカバーの平面図。
【図１５】図１３の部分拡大斜視図。
【図１６】図１３の部分拡大図。
【符号の説明】
６…センサチップ（回路モールドチップ）、４０…絞り弁軸、５０、５１…インターフェース（Ａ／Ｄ変換回路）、５２、５３…記憶装置、５４、５５…デジタル処理回路（温度補償回路、零スパン調整回路）、５６…マイクロコンピュータ（絞り弁開度制御回路）、５７…モータ駆動回路、６１…ホール素子、６２…増幅回路、３０２…モータ、３０３…ギア機構。
【図１】
2004003404.tif 000003
【図２】
2004003404.tif 000004
【図３】
2004003404.tif 000005
【図４】
2004003404.tif 000006
【図５】
2004003404.tif 000007
【図６】
2004003404.tif 000008
【図７】
2004003404.tif 000009
【図８】
2004003404.tif 000010
【図９】
2004003404.tif 000011
【図１０】
2004003404.tif 000012
【図１１】
2004003404.tif 000013
【図１２】
2004003404.tif 000014
【図１３】
2004003404.tif 000015
【図１４】
2004003404.tif 000016
【図１５】
2004003404.tif 000017
【図１６】
2004003404.tif 000018