(57)【要約】  【目的】弁体の回転方向の回転角を確実に電気信号として検出し、検出装置の耐久性の向上と小型化を図る。  【構成】回転移動型流体制御装置は、流体制御装置本体１に穿設される流体通路２と、流体通路２を回転することによって開閉する弁体４と、弁体４を閉方向に向けて付勢するスプリング１０とを備える。前記スプリング１０の一端は、弁体４又は弁体と同期的に回転する回転軸３に係止され、スプリング１０の他端は、荷重を検出する圧力センサ８に係止される。圧力センサ８は、弁体４の回転移動に伴い変化するスプリング１０の押圧荷重に応じた電気信号を出力する。【選択図】  図２
2005194920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体制御装置本体内を流体通路が貫通して設けられ、
該流体通路が回転移動する弁体によって開閉されるとともに該弁体はスプリングによって閉方向に付勢される回転移動型流体制御装置において、
弁体の回転移動によって変位するスプリングの一端を弁体又は弁体と同期的に回転する回転部材に係止するとともに他端を荷重を検出する圧力センサに係止し、弁体の回転により変化するスプリングの荷重に応じ電気信号を圧力センサを介して出力したことを特徴とする回転移動型流体制御装置における回転角検出装置。
【請求項２】
前記流体制御装置本体は、内部を吸気路が貫通して穿設されたスロットルボデーであり、前記弁体は、スロットルボデーに回転自在に支承された絞り弁軸に取着されたバタフライ弁であり、
前記スプリングは、バタフライ弁を閉方向に付勢する絞り弁リターンスプリングであり、
前記絞り弁リターンスプリングの一端を、絞り弁軸又は絞り弁軸と同期的に回転する絞り弁レバーに係止し、他端をスロットルボデーに固定配置された圧力センサに係止したことを特徴とする請求項１記載の回転移動型流体制御装置における回転角検出装置。
【請求項３】
前記圧力センサの一端面に、スプリングの他端が係止して配置されるとともに圧力センサの他端面に、前記スプリングのバネ力より弱いバネ力を有する第２スプリングを配置し、前記第２スプリングのバネ力を調整手段をもって可変調整したことを特徴とする請求項２記載の回転移動型流体制御装置における回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御装置本体内を貫通する流体通路が、回転する弁体によって開閉される回転移動型流体制御装置において、弁体の回転角度を電気信号に変換して検出する回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスロットルボデーにおいて、スロットルボデーを貫通して吸気路が穿設され、吸気路を開閉するバタフライ型の絞り弁は、吸気路を横断してスロットルボデーに回転自在に支承されたスロットルシャフトに取着される。そしてスロットルシャフトが回転操作されることによって絞り弁は同期的に回転し、吸気路を開閉制御する。
一方スロットルシャフトの一端にはスロットルセンサが取着される。スロットルセンサはロータを介してスロットルシャフトと同期的に回転するようスロットルシャフトと連結され、ロータに植設された摺動子が絶縁基板上に配置した抵抗体上を円周方向に摺接して移動する。
従って、スロットルシャフトが回転することによると、ロータもまたスロットルシャフトと同期的に回転し、ロータに植設された摺動子が抵抗体上を摺動して回転し、これによって絞り弁の回転角度に応じたリニアな電気信号を出力できる。
【特許文献１】特開平３−２８１９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる従来の回転移動型流体制御装置における回転角検出装置によると、摺動子はスロットルシャフトと同期して抵抗体上を摺動しつつ回転するもので、これによると接触部において摩耗が生ずることになり短期間の間にメンテナンス作業が必要となる。
又、スロットルシャフトの回転をロータに伝達する為に、ロータに切欠き溝が設けられスロットルシャフトの端部の平取り部を前記切欠き溝に挿入し、スロットルシャフトとロータを連結する必要があり、更にロータはスロットルセンサ内において回転自在に支承される。
以上によると、スロットルシャフトとロータとの連結部及びロータの軸受部における摩耗について特別な配慮（例えば材料の組あわせの選択、嵌合、軸受長さ及び間隙）を必要とする。
更に又、スロットルシャフトとロータとは直接上に配置されるもので、これによるとスロットルセンサがスロットルシャフトの軸方向において外方へ突出して配置されることになり、流体制御装置を小型化できない。
【０００４】
本発明は上記不具合に鑑み成されたもので、弁体の回転方向における回転角度を確実に電気信号として検出し、装置の耐久性の向上を図るとともに小型化が可能な回転移動型流体制御装置における回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明になる回転移動型流体制御装置における回転角度検出装置は、前記目的達成の為に、流体制御装置本体内を流体通路が貫通して設けられ、該流体通路が回転移動する弁体によって開閉されるとともに該弁体はスプリングによって閉方向に付勢される回転移動型流体制御装置において、
弁体の回転移動によって変位するスプリングの一端を弁体又は弁体と同期的に回転する回転部材に係止するとともに他端を荷重を検出する圧力センサに係止し、弁体の回転により変化するスプリングの荷重に応じ電気信号を圧力センサを介して出力したことを第１の特徴とする。
【０００６】
又、本発明は前記第１の特徴に加え、前記流体制御装置本体は、内部を吸気路が貫通して穿設されたスロットルボデーであり、前記弁体は、スロットルボデーに回転自在に支承された絞り弁軸に取着されたバタフライ弁であり、
前記スプリングは、バタフライ弁を閉方向に付勢する絞り弁リターンスプリングであり、
前記絞り弁リターンスプリングの一端を、絞り弁軸又は絞り弁軸と同期的に回転する絞り弁レバーに係止し、他端をスロットルボデーに固定配置された圧力センサに係止したことを第２の特徴とする。
【０００７】
更に本発明の前記第２の特徴に加え、前記圧力センサの一端面に、スプリングの他端が係止して配置されるとともに圧力センサの他端面に、前記スプリングのバネ力より弱いバネ力を有する第２スプリングを配置し、前記第２スプリングのバネ力を調整手段をもって可変調整したことを第３の特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１の特徴によると、弁体が回転すると、弁体に係止されたスプリングは弁体の回転移動に応じて圧力センサに作用する押圧荷重を変化させ、これによって圧力センサは弁体の回転位置に応じた電気信号を出力できる。
以上によると、スプリングと圧力センサとの接点は常に定位置に固定された係止状態にあって、弁体と圧力センサとが非接触状態に保持されるので検出部としての圧力センサには何等の摺動接触部の存在がなく長手の使用時にあっても摩耗を生ずることがなく、検出部としての圧力センサの耐久性を大きく向上できる。
又、弁体から圧力センサへはスプリングを介して押圧荷重が伝達されるもので、これによると圧力センサをスロットルシャフトの側方に配置することが可能となり、流体制御装置を小型化できる。
【０００９】
又、本発明の第２の特徴によると、バタフライ弁が回転移動して吸気路を開閉すると、絞り弁リターンスプリングはバタフライ弁の開度に応じた押圧荷重を圧力センサに作用させ、圧力センサはバタフライ弁の開度に応じた電気信号を出力できる。
ここでバタフライ弁の回転移動を荷重変換して圧力センサに加えるスプリングを絞り弁リターンスプリングを利用したことによると、従来のスロットルボデーが備える部材をそのまま使用できるので部品点数が増加することがなく、又圧力センサをスロットルボデーに固定配置したことによると圧力センサを固定配置する為の新たな保持部材を必要としない。
【００１０】
更に本発明の第３の特徴によると、第２スプリングの圧力センサの他端面に作用するバネ力を調整手段をもって調整することによってスプリングの圧力センサの一端面に作用するバネ力を調整できる。
これによると、バタフライ弁の設定開度におけるスプリングの圧力センサに対する押圧荷重を正確に調整して設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明になる回転移動型流体制御装置における回転角検出装置の一実施例について図１，図２により説明する。
図１は本発明の装置の要部縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線における要部縦断面図を含む右側面図、である。
１は内部を側方に流体通路２が貫通して穿設された流体制御装置本体であり、流体通路２を横断して回転軸３が配置され、回転軸３の両端は流体制御装置本体１に回転自在に支承される。
４は流体通路２を開閉するバタフライ型の弁体であり、該弁体は回転軸３にビスを介して取着される。
従って回転軸３の左端に取着された操作レバー５によって回転軸３を回転すると弁体４は流体通路２を開閉する。
すなわち図２において弁体４が時計方向に回転することによって流体通路２は開放され、弁体４が反時計方向に回転することによって流体通路２は閉塞される。
６は略環状の鍔部６ａから図２において右側方に突出するコネクタ６ｂと鍔部６ａより左側方に突出する筒部６ｃとによって形成されるセンサ本体でありコネクタ６ｂ内に配設される端子６ｄはセンサ本体６を合成樹脂材料を用いて射出成形する際同時にアウトモールドされる。
かかるセンサ本体６は流体制御装置本体１の側部に形成されるとともに図２において左右方向に貫通して取付け孔１ａが形成された取付けボス１ｂに取着される。
具体的には鍔部６ａを取付けボス１ｂの右端面上に配置するとともに筒部６ｃを取付け孔１ａ内に挿入し、ビス７を介して鍔部６ａが取付けボス１ｂに螺着される。
以上によってセンサ本体６は取付けボス１ｂに取着されるもので、筒部６ｃの左端６ｅは図２において左方に向かって開口配置される。
そして筒部６ｃの左端６ｅの開口を介して筒部６ｃ内に圧力センサ８が挿入配置され、この圧力センサ８と端子６ｄとは電気的に接続される。
この圧力センサ８は、それに加えられる押圧荷重を検出し、その荷重に応じて外部に向けて電気信号を出力するもので、圧力センサ８としては、例えば、歪みゲージをロードセル（荷重変換器）に貼着し、この歪みゲージで検出された歪みを電圧変化として出力してもよい。又機械的な歪みが生ずることにより電圧を発生するピエゾ素子等の圧電素子を用いてもよい。
尚、９は圧力センサ８の左端面上に配置される押圧プレートであり、押圧プレート９の右端面は筒部６ｃ内において圧力センサ８の左端面に当接して配置され、押圧プレート９の左端面は左方に向かって露出する。
１０は渦巻形状をなす板状のスプリングであり、回転軸３の右端の外周を囲繞するように配置され、中心部に折曲げ形成される第１片部１０ａが回転軸３のスリット溝３ａ内に挿入されて係止される。又外端部に折曲げ形成された第２片部１０ｂは、押圧プレート９の左端面９ａ上に当接されて係止される。
かかるスプリング１０は弁体４に対して閉方向のバネ力を付与するものであり、図２において、回転軸３に対して反時計方向のバネ力を付与する。
従ってスプリング１０の第２片部１０ｂは押圧プレート９を介して圧力センサ８の左端面を押圧することになる。
【００１２】
次にその作用について説明する。
図２に示された状態は、弁体４がもっとも反時計方向へ回転した位置にあって流体通路２の開口はもっとも閉塞された状態にある。
前記弁体４の第１開度状態（閉塞状態）において、スプリング１０はもっとも伸びた状態（自由状態に近い側を意味する）にあり、スプリング１０は第２片部１０ｂ、押圧プレート９を介して圧力センサ８に対して小なる押圧力Ｆ１を作用させる。
これによると圧力センサ８にあってはこの押圧力Ｆ１に基いた電気信号をコネクタ６ｂの端子６ｄを介して外部の制御回路（図示せず）へと出力する。
そして、制御回路においては、前記電気信号に基いて弁体４の弁開度位置を算出し、これによって弁体４の前記第１開度状態を検出することができる。
【００１３】
一方、操作レバー５が操作されて、弁体４が図２において時計方向に回転されると、弁体４は徐々に流体通路２を開放し、遂には弁体４は流体通路２を全開状態とする。（この弁体４の全開状態は図２において一点鎖線で示される）
かかる弁体４の第２開度状態（全開状態）において、スプリング１０はもっとも縮んだ状態にあり、スプリング１０はその第２片部１０ｂ、押圧プレート９を介して圧力センサ８に対して大なる押圧力Ｆ２を作用させる。
これによると圧力センサ８にあってはこの押圧力Ｆ２に基いた電気信号をコネクタ６ｂの端子６ｄを介して外部の制御回路（図示せず）へと出力する。
そして、制御回路においては、前記電気信号に基いて弁体４の弁開度位置を算出し、これによって弁体４の前記第２開度状態を検出することができる。
尚、弁体４は操作レバー５が操作されることによって前記閉塞状態から全開状態へと任意に操作されて流体通路２の開口を適当に制御するものであり、弁体４が閉塞状態から全開状態へ移動する際、スプリング１０は徐々に圧縮され、圧力センサ８に対する押圧力もＦ１からＦ２に向けて徐々に増加する。
いいかえると弁体４のそれぞれの開度時において、それぞれの開度に応じた押圧力Ｆｘを圧力センサ８に加えることができて、それぞれの開度に応じた電気信号を圧力センサ８が出力するもので、これによると制御回路にあっては、前記それぞれの電気信号に基いて弁体４の弁開度位置を検出し、これによって弁体４のそれぞれの開度状態を検出できる。
【００１４】
以上のように、圧力センサ８は、荷重計でよく、可動部分を有しない非接触センサであるので長期間の使用に際しても摩耗を発生することがなく、回転角検出装置のメンテナンス作業サイクルをのばすことができる。
又、回転角の検出をスプリングの変形に伴う押圧荷重の変化を利用し、弁体の移動と同期して移動する可動部材を有しないことから構造が簡単で安価な検出装置を提供できる。
更に、スプリング１０は回転軸３の外周に配置され、圧力センサ８はスプリング１０の外端部に折曲げ形成された第２片部１０ｂに臨んで配置されるもので、圧力センサ８が回転軸３の軸心方向に沿って大きく外側に配置されることがなく、これによると流体制御装置の小型化を達成できる。
又、前記によると、第２片部１０ｂはスプリング１０を中心として円周方向の何れの位置にも形成できるもので、これによって圧力センサ８もまたスプリング１０を中心として円周方向において所望の位置に配置でき、圧力センサ８のレイアウトの自由度を向上できる。
【００１５】
次に本発明の第２の実施例について図３、図４により説明する。
この第２の実施例は燃料噴射装置におけるスロットルボデーに適用した例であり、図３はスロットルボデーの要部横断面を含む上部平面図、図４は図３のＢ−Ｂ線における縦断面図である。
２０は内部を吸気路２１が貫通して穿設されたスロットルボデーであり、絞り弁軸２２は吸気路２１を横断して配置されるとともに絞り弁軸２２の両端はスロットルボデー２０に回転自在に支承される。
又、吸気路２１内にある絞り弁軸２２にはバタフライ弁２３がビスにて取着され、スロットルボデー２０より突出する絞り弁軸２２の一端には運転者によって操作される絞り弁レバー２４が取着される。
以上によると、絞り弁軸２２が絞り弁レバー２４によって図４において時計方向に回転されるとバタフライ弁２３は吸気路２１を開放し、一方絞り弁軸２２が反時計方向に回転されるとバタフライ弁２３は吸気路２１を閉塞する。
２５は略環状の鍔部２５ａから図４において下方に突出するコネクタ２５ｂと鍔部２５ａより上方に突出する筒部２５ｃとによって形成されるセンサ本体であり、コネクタ２５ｂ内に配設される端子２５ｄはセンサ本体２５を合成樹脂材料を用いて射出成形する際、同時にアウトモールドされる。
かかるセンサ本体２５はスロットルボデー２０の側部に形成されるとともに図４において上下方向に貫通して取付け孔２０ａが形成された取付けボス２０ｂに取着される。
具体的には鍔部２５ａを取付けボス２０ｂの下端面上に配置するとともに筒部２５ｃを取付け孔２０ａ内に挿入し、ビス２６を介して鍔部２５ａが取付けボス２０ｂに螺着される。
以上によってセンサ本体２５は取付けボス２０ｂに取着されるもので、筒部２５ｃの上端２５ｅは図４において上方に向かって開口配置される。
そして筒部２５ｃの上端２５ｅの開口を介して筒部２５ｃ内に圧力センサ８が挿入配置され、この前記実施例と同様の圧力センサ８と端子２５ｄとは電気的に接続される。
２７はバタフライ弁２３に対して閉方向（図４において反時計方向）のバネ力を付勢する絞り弁リターンスプリングであり、絞り弁軸２２の外周を囲繞して配置されるとともにその一端２７ａは絞り弁レバー２４に係止され、その他端２７ｂは圧力センサ８の上端面８ａ上に配置される押圧プレート２８に係止して配置される。
尚、２９は取付けボス２０ｂの上端面上に配置され、押圧プレート２８の上端面及び絞り弁リターンスプリング２７の他端２７ｂ上をおおうカップ状の保護カバーであり、Ｊはバタフライ弁２３より下流側の吸気路２１内に臨んで配置される電磁式の燃料噴射弁であり、その先端部がスロットルボデー２０に挿入され、後端部が燃料分配管３０に挿入され、スロットルボデー２０と燃料分配管３０とによって狭持される。
【００１６】
かかる第２の実施例によると、バタフライ弁２３の回転に応じて絞り弁リターンスプリング２７が伸縮し、バタフライ弁２３の回転角に応じた絞り弁リターンスプリング２７のバネ力を、他端２７ｂ、押圧プレート２８を介して圧力センサ８に作用させる。
これによると、前記実施例と同様にバタフライ弁２１の開度に応じた電気信号を圧力センサ８を介して外部の制御回路に出力し、制御回路によってバタフライ弁２３の開度が検出される。
【００１７】
そして、この第２の実施例のものによると、従来のスロットルボデーが本来備える絞り弁リターンスプリングをバタフライ弁２３が回転変化する際に押圧荷重の変化としてとらえるスプリングとして使用できること。及び本来備えるスロットルボデー２０に一体形成される取付けボス２０ｂに圧力センサ８を配置したこと。によりコネクタを含む圧力センサ以外に特別に新規な部品を用意する必要がないのでその実施が極めて容易なものである。
又、スロットルボデー２０が、二輪車、船外機等の自動車に比較して収納空間の狭いものに搭載する際にあってその搭載性を大きく向上できる。
これは、コネクタ２５ｂを備える圧力センサ８を絞り弁軸２２の長手軸心より側方に配置できること。絞り弁レバー２４より吸気路の中心側に配置できること。絞り弁軸２２の全円周方向において、自在に配置できること。によるものである。
【００１８】
更に本発明の第３の実施例について図５により説明する。
尚、図４と同一構造部分は同一符号を使用し説明を省略する。
コネクタ２５ｂにはその下端から筒部２５ｃの内底部２５ｆに向けて筒部の内径より小径をなす調整用孔２５ｇが穿設され、調整用孔２５ｇの下端近傍にはメネジ２５ｈが形成される。前記調整用孔２５ｇ内には絞り弁リターンスプリング２７のバネ力よりも弱いバネ力を有する第２スプリング３０が縮設されるもので、この第２スプリング３０の上端はカップ部材３１を介して圧力センサ８の下端面８ｂに当接配置され、第２スプリング３０の下端は、調整用孔２５ｇのメネジ２５ｈに螺着される調整手段３２としての調整スクリューに当接配置される。
【００１９】
かかる実施例によると、バタフライ弁２３が所定の開度に設定された状態において、絞り弁リターンスプリング２７の圧力センサ８に対する押圧荷重の設定を行なうことができる。
例えば、バタフライ弁２３が図５に示された最低アイドリング開度に設定された状態において、調整手段３２を基準位置より締めつけて上方へ移動させると、この上方移動に応じて第２スプリング３０の圧力センサ８の下端面８ｂに対する押圧力を強くすることができ、これによると、絞り弁リターンスプリング２７の圧力センサ８の上端面８ａに対する押圧荷重を弱く設定することができる。
一方、調整手段３２を基準位置よりユルメ下方へ移動させると、この下方移動に応じて第２スプリング３０の圧力センサ８の下端面８ｂに対する押圧力を弱くすることができ、これによると、絞り弁リターンスプリング２７の圧力センサ８の上端面８ａに対する押圧荷重を強く設定することができる。
【００２０】
以上の如く、本実施例によれば、バタフライ弁２３が所定の開度に設定された状態において、絞り弁リターンスプリング２７の圧力センサ８に対する押圧荷重を常に一定に設定することができ、正確なバタフライ弁２３の位置を検出する上で効果的である。
すなわち、絞り弁リターンスプリング２３自身が有するバネ力のバラツキ、あるいは絞り弁リターンスプリング２７の一端２７ａと他端２７ｂとのスプリングセット時における円周方向のセット角度のバラツキ、を確実に補正することができる。尚、上記実施例は図２に示される流体制御装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明になる回転移動型流体制御装置における回転角検出装置の第１実施例を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線における縦断面図。
【図３】本発明になる回転移動型流体制御装置における回転角検出装置の第２実施例としてのスロットルボデーを示す縦断面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における縦断面図。
【図５】本発明になる回転移動型流体制御装置における回転角検出装置の第３実施例を示す要部縦断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１        流体制御装置本体
２        流体通路
３        回転軸
４        弁体
６        センサ本体
８        圧力センサ
１０      スプリング
【図１】
2005194920.tif 000003
【図２】
2005194920.tif 000004
【図３】
2005194920.tif 000005
【図４】
2005194920.tif 000006
【図５】
2005194920.tif 000007