(57)【要約】【課題】回転角度検出センサの取り付け位置精度公差が緩和されるエンジン用吸気制御装置を得る。【解決手段】この発明に係るエンジン用吸気制御装置では、シャャフト６と、このシャフト６に固定され回転角度により吸気通路内の開口度を調整する絞り弁７と、シャフト６の端部にＮ極、Ｓ極が径方向に位置して設けられた磁石１２と、この磁石１２と平行に離間して設けられ磁石１２の磁束の方位の変化を検出する磁気抵抗素子を有するとともに絞り弁７の回転角度を検出する回転角度検出センサ１４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
このシャフトに固定され回転角度により吸気通路内の開口度を調整する絞り弁と、
前記シャフトの端部にＮ極、Ｓ極が径方向に位置して設けられた永久磁石と、
この永久磁石と平行に離間して設けられ永久磁石の磁束の方位の変化を検出する磁気抵抗素子を有するとともに前記絞り弁の回転角度を検出する回転角度検出センサと
を備えたエンジン用吸気制御装置。
【請求項２】
シャフトと、
このシャフトに固定され回転角度により吸気通路内の開口度を調整する絞り弁と、
前記シャフトの端部の外周部にシャフトの軸線に沿ってＮ極、Ｓ極に位置して設けられた第１の永久磁石と、
前記シャフトの端部の外周部に前記第１の永久磁石に対向してシャフトの軸線に沿ってＳ極、Ｎ極に位置して設けられた第２の永久磁石と、
この第２の永久磁石および前記第１の永久磁石による磁路であって前記シャフトに離間して設けられ磁束の方位の変化を検出する磁気抵抗素子を有するとともに前記絞り弁の回転角度を検出する回転角度検出センサと
を備えたエンジン用吸気制御装置。
【請求項３】
前記シャフトの端部には駆動モータからのトルクをシャフトに伝達するとともにシャフトに固定されたプレートと一体の歯車が設けられ、このプレートに前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、取り付けられている請求項２に記載のエンジン用吸気制御装置。
【請求項４】
前記回転角度検出センサは、Ｎ極側、またはＳ極側に偏位している請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のエンジン用吸気制御装置。
【請求項５】
前記吸気通路を有し、前記シャフト、前記絞り弁を収納したボディは、カバーで閉じられており、このカバーに前記回転角度検出センサがインサートモールド成形で一体化されている請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のエンジン用吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、吸気通路内の開口度を調整する絞り弁の回転角度を検出する回転角度検出センサを備えたエンジン用吸気制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジン用吸気制御装置では、シャフトに固定された絞り弁の回転角度を検出するセンサとして、ホール素子を備えた磁束密度検出型センサが用いられていた。
即ち、永久磁石と磁性体で構成した磁気回路を有する測定ターゲットを、シャフトに固定された扇形形状の最終平歯車に設け、最終平歯車に離間したカバーに最終平歯車の中心軸線上でホール素子を埋設し、最終平歯車と連動した測定ターゲットの回転によりホール素子を通過する磁束密度の変化をホール素子が検出して絞り弁の回転角度を検出していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８９６１０号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記エンジン用吸気制御装置では、絞り弁の回転角度を検出するのに、ホール素子を備えた磁束密度検出型センサを用いていたが、このものの場合、筒状の磁性体に永久磁石を配置し、センサは測定ターゲットからの磁束の向きの変化から磁束密度の変化を検出していた。この場合、センサを通過する磁束密度ベクトルの合成値が変化するとセンサ出力にバラツキが生じるため、検出する角度範囲においてセンサを通過する磁束密度ベクトルの合成値を安定化させる必要性があり、測定ターゲットとセンサとの位置精度（例えばシャフトの軸線方向、シャフトの回転方向）のバラツキを極力抑えなければならず、高い取り付け精度が要求されるという問題点があった。
特に、最近では、部品の軽量化及びコスト低減の目的で、最終平歯車及びカバーとも樹脂化されることが多く、雰囲気温度変化及び吸水による樹脂の寸法変化による影響も考慮して取り付けなければならないという問題点もあった。
【０００５】
また、仮に、センサ出力が不安定（リニアリティ不足、ヒステリシス）になると、エンジン制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）からの制御信号に対し絞り弁の挙動が不安定となり、必要とする吸入量が得られなくなる等の不都合が生じる虞があるという問題点もあった。
特に、最近は燃費、ドライバビリティ等の向上のため制御の要求精度が高く、上記の問題点が大きく取り上げられるようになっている。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであり、回転角度検出センサの取り付け位置精度公差が緩和されるエンジン用吸気制御装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るエンジン用吸気制御装置では、シャフトと、このシャフトに固定され回転角度により吸気通路内の開口度を調整する絞り弁と、前記シャフトの端部にＮ極、Ｓ極が径方向に位置して設けられた永久磁石と、この永久磁石と平行に離間して設けられ磁石の磁束の方位の変化を検出する磁気抵抗素子を有するとともに前記絞り弁の回転角度を検出する回転角度検出センサとを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るエンジン用吸気制御装置では、回転角度検出センサの取り付け位置精度公差が緩和されるとともに、回転角度検出センサ等の加工精度のバラツキも許容され、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１.
以下、この発明の実施の形態１のエンジン用吸気制御装置（以下、吸気制御装置と呼ぶ。）について説明する。
図１はこの吸気制御装置の側断面図、図２は図１のカバーを取り除いたときの吸気制御装置の左側面図である。
この吸気制御装置は、直流電流により駆動する駆動モータ１と、この駆動モータ１のシャフトに固定されたモータ平歯車２と、このモータ平歯車２と歯合した樹脂製の中間歯車３と、この中間歯車３と歯合し扇形形状の樹脂製の最終平歯車４と、この最終平歯車４に埋設された鋼材で形成された円板状のプレート５と、一端部に最終平歯車４が固定され他端部が軸受９を介してボディ８に回転自在に支持されたシャフト６と、シャフト６に螺子止めされ空気流量を調整する絞り弁７と、シャフト６の外周に設けられエンジンがアイドル回転速度の時の初期位置に戻すためのコイル状のリターンスプリング１０とを備えている。シャフト６にはプレート５がかしめにより固定され、最終平歯車４はインサートモールド成形によりプレート５と一体化されている。
【００１０】
また、この吸気制御装置は、シャフト６の最終平歯車４側の端面に固定された受け部１１と、この受け部１１に嵌着された永久磁石１２と、この永久磁石１２と等間隔に離間しているとともにカバー１３に埋設された磁束方位検出型の磁気抵抗素子を用いた回転角度検出センサ（以下、センサと略称する。）１４とを備えている。
【００１１】
永久磁石１２は、シャフト６に対し半径方向にＮ極／Ｓ極の極性となるように配置されている。永久磁石１２は、直方体形状であり、センサ１４との間の離間寸法でセンサ１４に対する磁束密度が調整される。
この実施の形態では、永久磁石１２の各寸法は、図３および図４において、シャフト６の軸線方向寸法Ａで３〜６ｍｍ、Ｎ極−Ｓ極方向（縦方向）寸法Ｂで５〜１０ｍｍ、横方向寸法Ｃで５〜１０ｍｍであり、センサ１４と永久磁石１２との離間寸法Ｄは、２〜５ｍｍである。
【００１２】
磁束方位検出型であるセンサ１４は、図５に示すように永久磁石１２からの磁束の流れ１５により磁束を受け、また図６に示すように磁束の動作範囲θ内で磁束の方位に応じて出力信号が変動するものである。具体的には、磁束の動作範囲θは絞り弁７が全閉である０°から全開である９０°〜１１０°の範囲であり、この範囲でセンサ１４はリニアリティに応答する。また、永久磁石１２は、センサ１４の検出部である磁気抵抗素子が安定出力するために必要な磁場の下限値が必要とされる。
磁気抵抗素子の場合は磁性材にＮｉＦｅ、巨大磁気抵抗素子の場合はＮｉＦｅＣｏを使用し、従来のホール素子と比較すると１/１０〜１/１００程度の弱い磁界でセンサ１４の出力が可能となる。このため、従来装置では磁石を希土類磁石（サマコバ磁石またはネオジウム磁石）という高保磁力の永久磁石を使用していたが、この実施の形態では安価なフェライト磁石でも設定が可能となる。
【００１３】
上記構成の吸気制御装置では、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度センサ（図示せず）よりアクセル開度信号がＥＣＵに入力される。ＥＣＵでは絞り弁７が所定の開度となるように駆動モータ１に通電し、駆動モータ１の出力軸が回転する。そして、出力軸が回転することにより、中間歯車３、最終平歯車４が回転する。これにより、最終平歯車４と一体のシャフト６が所定の回転角度だけ回転し、ボディ８に形成された吸気通路内において絞り弁７は所定の回転角度に保持される。
一方、センサ１４は、シャフト６と一体的に回転する永久磁石１２からの磁力線の方位を検出し、このセンサ１４からＥＣＵに絞り弁７の開度信号を送る。この開度信号によってＥＣＵはどれだけ燃料をシリンダ内に噴射するかを判断する。
【００１４】
上記構成の吸気制御装置では、永久磁石１２とセンサ１４との位置関係は、シャフト６の軸線上に永久磁石１２を配置し、またこの永久磁石１２に平行に離間して、シャフト６の軸線上にカバー１３にインサートモールド成形で一体化された磁束方位検出型のセンサ１４を設けたので、センサを筒状の測定ターゲットの中心軸線に配置する必要性があった従来のものと比較して、永久磁石１２およびセンサ１４それぞれの組み付け精度が緩和され、製造コストが低減される。
このことは、カバー１３のボディ８に対する組み付け、および最終平歯車４のシャフト６に対する組み付け精度の緩和を可能にし、さらに雰囲気温度および吸水による寸法変化の影響が受け易い樹脂であってもカバー１３および最終平歯車４の材料として使用することを可能にする。
【００１５】
実施の形態２．
図７、図８はこの発明の実施の形態２の吸気制御装置を説明するための図であり、永久磁石１２の中心軸線Ｅが、シャフト６の中心軸線Ｆ上のセンサ１４に対して偏位されている。具体的には、センサ１４は、永久磁石１２の長さＬに対して、永久磁石１２の中心線から０．１５Ｌ〜０．３５Ｌ偏位されている。
なお、シャフト６の中心軸線Ｆ上に永久磁石１２が配置され、センサ１４がこの中心軸線Ｆから離れて配置されていてもよいし、さらに永久磁石１２、センサ１４がともに中心軸線から離れて配置されていてもよい。
図９はセンサ１４の近傍においての永久磁石１２の磁界強さ分布を示す図であり、点線はセンサ１４の偏位可能な範囲を示している。図１０は図９の永久磁石１２を底面から視たときの永久磁石１２の磁界強さ分布を示す図であり、点線は永久磁石１２から離間したセンサ１４が測定可能な領域を示している。
【００１６】
永久磁石１２の磁束は、永久磁石１２のセンサ１４側の面の中心部ではほぼ平行に流れるが、この中心部では、Ｎ極およびＳ極の中立位置となるため磁界の強さが低下する領域となる。これに対して、センサ１４を０．１５Ｌ〜０．３５Ｌ偏位（極性は問わない）させた場合、その位置では永久磁石１２のセンサ１４側の面での磁束の向きは多少勾配があるもののセンサ１４の磁束の流れ１５の方向は図８に示すようにほぼ平行であり、かつ永久磁石１２による磁界は中心部より高くなる。
このように、この実施の形態の吸気制御装置では、センサ１４は、Ｎ極側、またはＳ極側に偏位しているので、センサ１４が永久磁石１２の中心部に配置されていたときと比較して磁界が高くなり、永久磁石１２の保磁力バラツキ及び外部から流入してくる磁束に対して、センサ１４の出力が安定化する。
【００１７】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３の吸気制御装置を説明するための図であり、円板状のプレート５にはカバー１３側に延びた第１の永久磁石３０、第２の永久磁石３１が取り付けられている。
この実施の形態では、永久磁石３０、３１の磁路３２の途中にシャフト６の端面に平行に離間してセンサ１４が設けられているので、永久磁石３０、３１の漏れ磁束は低減され、永久磁石３０、３１の小型化が可能となり、吸気制御装置は小型化される。
また、このプレート５は、最終平歯車４の補強用としてインサートモールドにより最終平歯車４と一体化された部材であり、永久磁石３０、３１を支持する専用部材を用意する必要性はない。
さらに、永久磁石３０、３１はシャフト６に取り付けられたプレート５に固定されているので、永久磁石３０、３１、プレート５とともにインサートモールド成形で一体化されて最終平歯車４が形成されたときに、永久磁石３０、３１の位置がずれたりすることはない。このことは、シャフト６に固定された絞り弁７と永久磁石３０、３１との位置関係が一定であり、センサ１４は絞り弁７の正確な開度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１の吸気制御装置の側断面図である。
【図２】図１のカバーを取り除いたときの吸気制御装置の左側面図である。
【図３】図１の要部断面図である。
【図４】図１の永久磁石と回転角度検出センサとの位置関係を示す図である。
【図５】図１の永久磁石の磁束の流れをシャフトの径方向から視たときの図である。
【図６】図１の永久磁石の磁束の流れをシャフトの軸線方向から視たときの図である。
【図７】この発明の実施の形態２の吸気制御装置の永久磁石の磁束の流れをシャフトの径方向から視たときの図である。
【図８】図７の永久磁石の磁束の流れをシャフトの軸線方向から視たときの図である。
【図９】永久磁石の磁界強さ分布を示す図である。
【図１０】図９の永久磁石を側面から視たときの永久磁石の磁界強さ分布を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３の吸気制御装置の永久磁石の磁束の流れをシャフトの径方向から視たときの図である。
【符号の説明】
【００１９】
４  最終平歯車、５  プレート、６  シャフト、７  絞り弁、８  ボディ、１２  永久磁石、１３  カバー、１４  回転角度検出センサ、３０  第１の永久磁石、３１  第２の永久磁石。
【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】
2005048671.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005048671.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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