(57)【要約】【課題】  非接触式のスロットルポジションセンサを用いると共に、スロットル開度の検出誤差を小さくできる吸気制御装置を提供することにある。【解決手段】  スロットルバルブ２は、スロットルボディ１に、スロットルシャフト３を介して回動自在に保持される。制御モータ４の駆動力は、歯車伝達機構を介してスロットルバルブ２に伝達される。スロットルポジションセンサ５は、スロットルバルブ２の開度を非接触式で検出する。スロットポジションセンサ５は、下ヨーク９と、２個の永久磁石６と、２個の上ヨーク８と、ホール素子１０とから構成される。下ヨーク９と、永久磁石６と、上ヨーク８とは、樹脂によりインサート成形され、スロットルシャフト３の軸端部に、下ヨーク９が加締めまたは溶接で締結される。【選択図】図１
2007016676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルボディに、スロットルシャフトを介して回動自在に保持されたスロットルバルブと、歯車伝達機構を介して前記スロットルバルブに駆動力を供給するモータと、前記スロットルバルブの開度を非接触式で検出するスロットルポジションセンサとを有する吸気制御装置であって、
前記スロットポジションセンサは、下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークと、ホール素子とから構成され、
前記下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークとは、樹脂によりインサート成形され、
前記スロットルシャフトの軸端部に、前記下ヨークが加締めまたは溶接で締結され、
前記スロットルシャフトは非磁性金属からなり、前記下ヨークは磁性金属からなることを特徴とする吸気制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の吸気制御装置において、
前記スロットルポジションセンサを構成する前記下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークとは、前記スロットルシャフトの軸方向に、前記スロットバルブ側から見て、下ヨーク−永久磁石−上ヨークの順に積層されていることを特徴とする吸気制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の吸気制御装置において、
前記２個の永久磁石は、それぞれ円弧状の形状を有することを特徴とする吸気制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の吸気制御装置において、
前記下ヨークは、前記スロットルシャフトの端部が圧入される嵌着穴部を備え、
前記スロットルシャフトの端部で、前記嵌着穴部に圧入される箇所の外周面には、軸長方向に伸びる複数条の圧印痕が形成され、
前記下ヨークの嵌着穴部が、前記圧印痕により塑性変形を受けるようにして圧入されることを特徴とする吸気制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の吸気制御装置において、
前記下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークとをインサート成形した樹脂の、前記下ヨークの外周側の樹脂部分には、歯車伝達機構を構成するスロットルギアがインサート成形されていることを特徴とする吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸入空気量を制御する吸気制御装置に係り、特に、スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサを備えた吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸気制御装置に用いられるスロットルポジションセンサとしては、例えば、特開平８−２５４１２９号公報に記載のような摺動抵抗を用いた接触式のスロットルポジションセンサが知られている。しかしながら、接触式のスロットルポジションセンサは、ブラシ摩擦により寿命が短いという問題があった。
【０００３】
それに対して、例えば、特開２００２−３７１８６６号公報に記載のように、永久磁石とホール素子を用いた非接触式のスロットルポジションセンサを用いることで長寿命化を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５４１２９号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特開２００２−３７１８６６号公報記載のスロットルポジションセンサは、２個の角柱状の永久磁石と２個の半円弧状のヨークを用いて、これらを円環状に組み合わせて磁束発生手段としている。この磁束発生手段はスロットルシャフトに固定され、スロットルバルブの回動に応じて回動する。一方、スロットルボディ側に固定されたホール素子は、スロットルバルブの回動に伴って変動する磁束の変化を検出することで、スロットルバルブの開度を検出している。
【０００６】
ここで、ヨークは磁性材料からなるが、磁束発生手段から発生した磁束がスロットルバルブ側に漏れないようにするため、磁束発生手段を一旦非磁性材料からなるスロットルギアに取り付けている。磁束発生手段は、接着剤等によりスロットルギアに取り付けられるため、その位置決め精度が低いと、スロットルバルブの開度検出誤差が大きくなると言う問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、非接触式のスロットルポジションセンサを用いると共に、スロットル開度の検出誤差を小さくできる吸気制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、スロットルボディに、スロットルシャフトを介して回動自在に保持されたスロットルバルブと、歯車伝達機構を介して前記スロットルバルブに駆動力を供給するモータと、前記スロットルバルブの開度を非接触式で検出するスロットルポジションセンサとを有する吸気制御装置であって、前記スロットポジションセンサは、下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークと、ホール素子とから構成され、前記下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークとは、樹脂によりインサート成形され、前記スロットルシャフトの軸端部に、前記下ヨークが加締めまたは溶接で締結され、前記スロットルシャフトは非磁性金属からなり、前記下ヨークは磁性金属からなるようにしたものである。  
かかる構成により、非接触式のスロットルポジションセンサを用いると共に、スロットル開度の検出誤差を小さくできるものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記スロットルポジションセンサを構成する前記下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークとは、前記スロットルシャフトの軸方向に、前記スロットバルブ側から見て、下ヨーク−永久磁石−上ヨークの順に積層したものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記２個の永久磁石は、それぞれ円弧状の形状を有するものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記下ヨークは、前記スロットルシャフトの端部が圧入される嵌着穴部を備え、前記スロットルシャフトの端部で、前記嵌着穴部に圧入される箇所の外周面には、軸長方向に伸びる複数条の圧印痕が形成され、前記下ヨークの嵌着穴部が、前記圧印痕により塑性変形を受けるようにして圧入されるものである。
【００１２】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークとをインサート成形した樹脂の、前記下ヨークの外周側の樹脂部分には、歯車伝達機構を構成するスロットルギアがインサート成形されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非接触式のスロットルポジションセンサを用いて長寿命化が可能であり、しかも、スロットル開度の検出誤差を小さくできるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態による吸気制御装置の構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による吸気制御装置の断面図である。図２は、図１の要部側面図ある。なお、図１及び図２において、同一符号は、同一部分を示している。
【００１５】
図１に示すように、吸気制御装置は、スロットルボディ１と、スロットルバルブ２と、制御モータ４と、スロットルポジションセンサ５とを備えている。スロットルボディ１は、アルミニウムダイカストからなり、その内部に、内燃機関に吸気を供給する吸入通路が形成されている。スロットルバルブ２は、金属製のバタフライ型の回転弁であり、スロットルシャフト３にネジ３０により固定されている。スロットルシャフト３は、非磁性材料からなる。例えば、スロットルシャフト３の材料としては、ＳＵＳ３０４Ｋのようなオーステナイト系ＳＵＳが用いられる。スロットルシャフト３は、ベアリング１２，２４によって、スロットルボディ１に対して、回転自在に支持されている。したがって、スロットルシャフト３が回動することで、スロットルバルブ２が吸気通路内で回動し、吸気通路の断面積を可変し、内燃機関に供給する吸入空気量を制御することができる。スロットルギア側の軸受け保持部の開口部にはダストシール５０が装着され、他端側軸受け保持部にはキャップ１１が装着され、開口部を塞いでいる。
【００１６】
スロットルポジションセンサ５は、スロットルバルブ２の開度を電気信号に変換し、コントロールユニットにスロットル開度信号を出力する。また、スロットルボディ１には、スロットルボディのセンサ側開口部を塞ぐためのセンサカバー７が取付けられる。センサカバー７は、スロットルボディ１にねじにより締結される。
【００１７】
スロットルポジションセンサ５は、磁束発生部と、磁束検出部であるホール素子１０（具体的には、２個のホール素子１０Ａ，１０Ｂ）とからなる。磁束発生部は、下ヨーク９と、２個の永久磁石６Ａ，６Ｂと、２個の上ヨーク８Ａ，８Ｂとから構成される。下ヨーク９および２個の上ヨーク８Ａ，８Ｂは、磁性材料からなる。下ヨーク９および２個の上ヨーク８Ａ，８Ｂの材料としては、ＳＵＳ４３０のようなフェライト系ＳＵＳが用いられる。
【００１８】
下ヨーク９は、図２に示すような形状となっている。下ヨーク９は、図２の左上部分に示すように、扇形部９Ａを有している。この扇形部９Ａは、後述するように、その外周に樹脂によりインサートモールドされた場合、その樹脂材の外周に円弧状のギアが形成される。
【００１９】
永久磁石６Ａ，６Ｂは、それぞれ、半円弧状の形状を有している。２個の上ヨーク８Ａ，８Ｂは、それぞれ、永久磁石６Ａ，６Ｂと同様に、半円弧状の形状を有している。２個のホール素子１０Ａ，１０Ｂは、２個の上ヨーク８Ａ，８Ｂが対向する中間位置に配置される。半円弧状の永久磁石６Ａ，６Ｂを用いることで、スロットルシャフト３の軸方向の永久磁石６Ａ，６Ｂの厚さを薄くでき、吸気制御装置を小型化することができる。
【００２０】
図１に示すように、磁束発生部である下ヨーク９と２個の永久磁石６Ａ，６Ｂと２個の分割形の上ヨーク８Ａ，８Ｂは、スロットルシャフト３の軸方向に、スロットルバルブ２の中心側から順に積層された状態で、樹脂製のスロットルギア１３と、インサート成形により成形される。したがって、磁束発生部は、インサート成形により位置決めされるので、位置決め精度を高くすることができる。
【００２１】
スロットルギア１３の扇形形状部分の外周面には、中間ギア１７との噛み合い部となる扇形状のギアが設けられている。インサート成形されたスロットギア１３と磁束発生部の内、磁性体金属板である下ヨーク９が、スロットルシャフト３の一端部に圧入された後、加締めまたは溶接により固定される。
【００２２】
ここで、下ヨーク９とスロットルシャフト３をナット等によりネジ締結することも可能であるが、その場合には、スロットルシャフト３の先端部にねじ切り等の加工工程が必要であり、ネジ締め作業等も必要となるため、加締めまたは溶接により固定する方が、作業性が向上する。また、ナットを用いることで、ナットの高さ分だけ、スロットルシャフト３の軸方向の長さが長くなり、吸気制御装置が大型化する。例えば、Ｍ１０のナットを用いる場合、ナットの高さは約５ｍｍであり、その分、吸気制御装置が大型化する。一方、下ヨーク９とスロットルシャフト３を加締めまたは溶接により固定することで、ナット締めが不要となり、その分、吸気制御装置を小型化することができる。
【００２３】
スロットルシャフト３の一端部の下ヨーク９が圧入される部分の直径は、スロットルバルブ２が取り付けられる部分の直径よりも小さくなっている。すなわち、スロットルシャフト３は、中央部の大径軸部と、一端側の小径軸部とを有し、その間には、肩部（段差部）を有している。小径軸部から圧入された下ヨーク９は、この肩部において、大径軸部の端部と突き当たることで、軸方向の位置決めがされる。また、小径軸部の外周面には、軸長方向に伸びる複数条の突起状の圧印痕が形成されている。圧印痕の形成された部分の小径軸部の外径ｄは、下ヨーク９に形成された円形状の嵌着穴部の内径Ｄよりも僅かに大きく（ｄ＞Ｄ）なっている。これにより、下ヨーク９の嵌着穴部に、スロットルシャフト３の一端部の小径軸部が圧入されたとき、磁性体金属板である下ヨーク９の嵌着穴部が、圧印痕により塑性変形を受けるようにして圧入される。これによって、スロットルシャフト３と下ヨーク９の間の回り止め効果が得られる。
【００２４】
具体例を挙げると、下ヨーク９に形成された円形状の嵌着穴部の内径Ｄを８．１０ｍｍとしたとき、圧印痕の形成された部分の小径軸部の外径ｄを８．２５ｍｍとしている。ここで、下ヨーク９に形成された円形状の嵌着穴部に対して、スロットルシャフト３の一端部の小径軸部を圧入しただけでも、下ヨーク９をスロットルシャフト３に固定することは可能であるが、圧印痕により塑性変形を受けるようにして圧入することで、下ヨーク９とスロットルシャフト３の取付強度が向上し、さらに、後述する制御モータによりスロットルギア，すなわち、下ヨーク９に回転駆動力が付与された場合でも、下ヨーク９の回り止めを図ることができる。
【００２５】
ホール素子１０は、センサカバー７に取り付けられる。センサカバー７は樹脂製であり、ホール素子１０は、インサート成形によりカバー７に一体的に取り付けられる。センサカバー７をスロットルボディ１に嵌着することで、ホール素子１０は、上ヨーク８Ａ，８Ｂの中間の位置に位置決めされる。
【００２６】
永久磁石６から発生する磁場によって、上ヨーク８、磁性体金属板である下ヨーク９が磁化され、磁気回路が構成される。上ヨーク８Ａ，８Ｂの間の空隙部に、磁路が形成され、この磁路にホール素子１０が位置付けられる。ホール素子１０を通過する磁界の強さは、ホール素子１０の上ヨーク８，永久磁石６，磁性体金属板９に対する角度によって変動する。検出磁界の強さに応じてスロットルポジションセンサ５の出力電圧が変化し、スロットルシャフト３すなわちスロットルバルブ２の角度を示す電圧値がホール素子１０から出力される。非磁性材料からなるスロットルシャフト３は、バルブの回転を支持するとともに磁気回路の磁気漏れを防ぐ役割を果たしている。
【００２７】
スロットルボディ１には、モータ収納部１５が形成されている。モータ収納部１５に、スロットルバルブ２を駆動させるための制御モータ４が収納される。制御モータ４は、ねじによりスロットルボディ１に固定される。
【００２８】
制御モータ４の駆動力は、ピニオンギア１６，中間ギア１７及びスロットルギア１３を介して、スロットルシャフト３，スロットルバルブ２に伝達される。ピ二オンギア１６は、制御モータ４の回転軸に固定されている。中間ギア１７は樹脂製であり、スロットルボディ１に軸支られたギアシャフト１８に回転支持される。制御モータ４が回転すると、中間歯車１７を介してスロットルギア１３が回転し、スロットルギア１３と同軸のスロットルバルブ２が回動し、スロットルバルブ２が開閉制御される。
【００２９】
デフォルトレバ２１ーは、スロットルシャフト３の外周にフリーに嵌合されているが、スプリング２２を介してスロットルギア１３と引き付け合うように係合している。スプリング２３は、スロットルシャフト３のリターンスプリングであり、一端がスロットルボディ１に設けたスプリング係付部に係止し、他端部がデフォルトレバー２１に係止している。
【００３０】
スプリング２３は、デフォルトレバー２１、スロットルギア１３を介してスロットルシャフト３に、スロットルバルブ２を全閉方向に戻し力を付与する。一方、スプリング２２は、スロットルバルブ２の開き方向に力を付与し、スプリング２２，スプリング２３及びレバー２１が協働して、スロットルシャフト３に制御モータ４から駆動力が与えられていない状態では、スロットルバルブ２が全閉状体より僅かに開いたデフォルト開度となるように設定される。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態では、磁性体金属板から成る下ヨーク９、分割型の永久磁石６と分割型の上ヨーク８で構成される磁気回路と、非接触式の検出素子であるホール素子１０を用いてスロットバルブ２の開度を高精度に検出することができる。ここで、スロットポジションセンサは、下ヨークと、２個の永久磁石と、２個の上ヨークとは、樹脂によりインサート成形されているため、永久磁石等の位置決め精度が向上し、スロットルポジションセンサとしての検出性能を向上することができ、スロットル開度の検出誤差を小さくできる。また、下ヨーク９を磁性体金属板とすることにより、ナット等も用いずに磁性体金属板と一体成形されたスロットルギア１３と非磁性スロットルシャフト３のセンサ側端部をかしめや溶接により固定が可能で、これらにより内燃機関吸気制御装置全体の部品点数低減とサイズの小型を図ることが可能である。また、スロットルバルブ２の角度検出方法がホール素子１０を用いた非接触型であるため、ブラシ磨耗等の悪影響が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による吸気制御装置の断面図である。
【図２】図１の要部側面図ある。１…スロットルボディ２…スロットルバルブ３…スロットルシャフト４…駆動モータ５…スロットルポジションセンサ６…永久磁石７…センサカバー８…上ロータ９…下ロータ１０…ホール素子１３…スロットルギア１６…ピニオンギア１７…中間ギア２１…デフォルトレバー２２，２３…スプリング３０…ねじ
【図１】
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【図２】
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