(57)【要約】【課題】スロットル開度を検出するための構成を簡素化して組立性の向上等を図ることのできる内燃機関のスロットル装置を提供する。【解決手段】内燃機関のスロットル装置１は、吸気通路３を開閉するスロットルバルブ８が固定されたスロットルシャフト６と、スロットルシャフト６を回転駆動するモータ４と、を備える。スロットルバルブ８は、モータ４の非通電時にスロットルスプリング１５によって所定の開度に保持される。半導体ひずみセンサは、スロットルスプリング１５又はスロットルスプリング１５のフック部１５ａが取り付けられるボス部１６に設置される。スロットル装置１は、前記半導体ひずみセンサの出力信号に基づいてスロットル開度を検出する。【選択図】図１
2013076358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路を開閉するスロットルバルブが固定されたスロットルシャフトと、
前記スロットルシャフトを回転駆動する電動アクチュエータと、
前記スロットルシャフトの回転に伴って弾性変形する所定部位に設置され、当該所定部位のひずみに応じた信号を出力するひずみセンサと、
を含み、
前記ひずみセンサの出力信号に基づいてスロットル開度を検出し、検出されたスロットル開度に基づいて前記電動アクチュエータを制御する、内燃機関のスロットル装置。
【請求項２】
前記ひずみセンサは、前記スロットルシャフトの回転に伴って変形するばね部品に設置されている、請求項１に記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項３】
前記ひずみセンサは、前記スロットルバルブを閉じる方向に付勢するばね部品及び前記スロットルバルブを開く方向に付勢するばね部品の少なくとも一方に設置されている、請求項２に記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項４】
前記ひずみセンサは、前記スロットルシャフトの回転に伴って変形するばね部品のフック部が取り付けられている取付部に設置されている、請求項１に記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項５】
前記スロットルシャフトの回転に伴って変形するばね部品は、前記電動アクチュエータの非通電時に前記スロットルバルブを全開位置又は全閉位置に保持するスロットルスプリングである、請求項２〜４のいずれか一つに記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項６】
前記スロットルバルブを閉じる方向に付勢するリターンスプリングと、前記スロットルバルブを開く方向に付勢するデフォルトスプリングと、前記リターンスプリング及び前記デフォルトスプリングが連結されるデフォルトレバーと、を有し、前記電動アクチュエータの非通電時に前記スロットルバルブを全閉位置よりも開いたデフォルト位置に保持するデフォルト機構をさらに含み、
前記スロットルシャフトの回転に伴って変形するばね部品は、前記リターンスプリング及び前記デフォルトスプリングの少なくとも一方である、請求項２〜４のいずれか一つに記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項７】
前記スロットルシャフトと一体に回転するカム部と、
その自由端が前記カム部のカム面に対向配置され、前記スロットルシャフトの回転位置に応じて変形量が変化する板ばねと、
をさらに含み、
前記ひずみセンサは、前記板ばねに設置されている、請求項２に記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項８】
前記カム部の少なくとも前記カム面は、磁力伝達部材によって形成され、
前記板ばねは、その自由端が前記カム面に非接触状態で対向配置されて当該カム面からの磁力によって変形する、請求項７に記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項９】
前記カム面は、前記板ばねとの間に形成される距離が前記スロットル開度の平方根に比例する値となるように形成されている、請求項８に記載の内燃機関のスロットル装置。
【請求項１０】
前記ひずみセンサは、単結晶半導体基板上に四つの拡散抵抗からなるブリッジ回路が形成された半導体ひずみセンサである、請求項１〜９のいずれか一つに記載の内燃機関のスロットル装置。
【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スロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のスロットル装置は、一般に、吸気通路が形成されたスロットルボディと、吸気通路を開閉するスロットルバルブが固定されたスロットルシャフトと、このスロットルシャフトを回転駆動するモータと、前記スロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出する検出部と、を備える。そして、検出部によって検出されたスロットル開度が目標開度となるようにモータを駆動するようにしている。
【０００３】
従来の内燃機関のスロットル装置に用いられる検出部としては、可変抵抗式のセンサやインダクティブ式のセンサなどが知られている。可変抵抗式のセンサは、例えば、スロットルシャフトと一体に回転する回転子（ロータ）に設けられたブラシがこれに対向配置された抵抗体上を摺動する際の抵抗値に基づいてスロットル開度を検出する。インダクティブ式のセンサは、例えば、電流が流れることによって磁界を発生する励磁導体部と、スロットルシャフトに固定されて前記励磁導体部の磁界の作用によって電流が流れる励起導電部と、この励起導電部に近接して配置された受信導体部と、を有し、スロットルシャフトの回転に応じて前記受信導体部に誘起された電流に基づいてスロットル開度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８８４６１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記可変抵抗式のセンサにおいては、どの回転位置でも前記ブラシと前記抵抗体とが接触するように両者を配置する必要があり、スロットル開度を検出するための構成要素に高い位置精度が要求される。また、前記ブラシの摩耗やこれに伴う接触不良が発生するおそれがあり、耐久性や信頼性の面で課題が残る。
また、前記インダクティブ式のセンサにおいても、前記励磁導電部と前記励起導電部のクリアランスや前記励起導電部と前記受信導体部のクリアランスなどによって前記受信導体部に誘起される電流が変化するため、前記可変抵抗式のセンサと同様に、スロットル開度を検出するための構成要素に高い位置精度が要求される。
そのため、従来のスロットル装置においては、特にスロットル開度を検出するための構成要素の組立作業等に手間がかかり、スロットル装置の組立性などの面で改善する余地があった。
【０００６】
本発明は、このような実情に着目してなされたものであり、スロットル開度を検出するための構成を簡素化して組立性の向上等を図ることのできる内燃機関のスロットル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】
【０００７】
本発明の一側面による内燃機関のスロットル装置は、吸気通路を開閉するスロットルバルブが固定されたスロットルシャフトと、このスロットルシャフトを回転駆動する電動アクチュエータと、前記スロットルシャフトの回転に伴って弾性変形する所定部位に設置され、当該所定部位のひずみに応じた信号を出力するひずみセンサと、を含み、前記ひずみセンサの出力信号に基づいてスロットル開度を検出し、検出されたスロットル開度に基づいて前記電動アクチュエータを制御する。
【発明の効果】
【０００８】
上記内燃機関のスロットル装置によれば、スロットルシャフトの回転に伴って弾性変形する所定部位にひずみセンサを設置するだけでスロットル開度を検出できるので、従来技術に比べて、スロットル開度を検出するための構成が簡素化されると共に、各構成要素について従来技術のような高い位置精度が要求されない。このため、スロットル装置の組立性が向上する。
また、ひずみセンサの出力信号に基づいてスロットル開度を検出するため、従来技術に比べて、特に金属製ギヤなどの摩耗粉の影響も小さくなり、スロットル開度の安定した検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による内燃機関のスロットル装置の基本的な構成を示す断面図である。
【図２】スロットル開度の検出に用いる半導体ひずみセンサの一例を示す図である。
【図３】スロットルスプリングに半導体ひずみセンサを設置した例を示す図である。
【図４】スロットルスプリングに設置された半導体ひずみセンサの出力特性の一例を示す図である。
【図５】スロットルスプリングのフック部を取り付けるボス部（取付部）に半導体ひずみセンサを設置した例を示す図である。
【図６】ボス部（取付部）に設置された半導体ひずみセンサの出力特性の一例を示す図である。
【図７】スロットルシャフトに作用するトルクを説明するための図である。
【図８】無線式の半導体ひずみセンサの一例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態による内燃機関のスロットル装置の基本的な構成を示す断面図である。
【図１０】デフォルト機構の構成及びこのデフォルト機構における半導体ひずみセンサの設置位置を説明するための図である。
【図１１】デフォルト機構に設置された半導体ひずみセンサの出力特性の一例を示す図である。
【図１２】デフォルト機構における半導体ひずみセンサの他の設置位置を説明するための図である。
【図１３】半導体ひずみセンサを用いてスロットル開度を検出する構成の他の例（変形例）を示す図である。
【図１４】半導体ひずみセンサを用いてスロットル開度を検出する構成の他の例（変形例）を示す図である。
【図１５】半導体ひずみセンサを用いてスロットル開度を検出する構成の他の例（変形例）を示す図である。
【図１６】半導体ひずみセンサを用いてスロットル開度を検出する構成の他の例（変形例）を示す図である。
【図１７】半導体ひずみセンサを用いてスロットル開度を検出する構成の他の例（変形例）を示す図である。
【図１８】半導体ひずみセンサを用いてスロットル開度を検出する構成の他の例（変形例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関のスロットル装置の基本的な構成を示す断面図である。図１に示すように、スロットル装置１は、例えばアルミダイキャスト製のスロットルボディ２を有する。このスロットルボディ２には、吸気通路（ボア）３と電動アクチュエータとしてのモータ４を収容するモータハウジング５とが形成されている。
【００１１】
スロットルボディ２には、吸気通路３をその軸線と直交する方向に貫通する例えば金属製のスロットルシャフト６が設けられている。このスロットルシャフト６の両端は、スロットルボディ２に圧入固定されたベアリング７、７によって回転可能に支持されている。
【００１２】
スロットルシャフト６には、その軸方向に延びるスリット６ａが形成されており、このスリット６ａに、例えば金属製の円板で形成されたスロットルバルブ８が差し込まれている。スリット６ａに差し込まれたスロットルバルブ８は、ねじ９によってスロットルシャフト６に固定されている。
【００１３】
スロットルシャフト６の一端側には、スロットルギヤ１０がナット１１によって締め付け固定されている。このスロットルギヤ１０は、金属プレート１０ａとこの金属プレート１０ａに一体化された樹脂製のギヤ部１０ｂとから構成されている。
【００１４】
モータ４は、その出力軸４ａがスロットルシャフト６と平行となるようにモータハウジング５内に収容されている。そして、モータ出力軸４ａの端部には、例えば金属製のギヤ（モータギヤ）１２が固定されている。
【００１５】
スロットルギヤ１０とモータギヤ１２の間には、例えば樹脂製のアイドルギヤ１３が設けられている。このアイドルギヤ１３は、スロットルギヤ１０と噛み合う小径ギヤ部及びモータギヤ１２と噛み合う大径ギヤ部を有する二段ギヤとして形成されており、スロットルボディ２に圧入固定された金属シャフト１４に回転可能に支持されている。
【００１６】
また、スロットルボディ２の側面部とスロットルギヤ１０の間には、ねじりコイルばねからなるスロットルスプリング１５が挟持されている。このスロットルスプリング１５の一端側のフック部（固定側フック部）１５ａは、スロットルボディ２に突出形成されたボス部（取付部）１６に取り付けられており、他端側のフック部（移動側フック部）は、スロットルギヤ１０に形成された切欠部等（図示省略）に取り付けられている。このスロットルスプリング１５は、スロットルバルブ８を開く方向に付勢するものであり、モータ４の非通電時にはスロットルバルブ８を全開位置に保持するように構成されている。
【００１７】
スロットルギヤ１０、モータギヤ１２、アイドルギヤ１３及びスロットルスプリング１５は、スロットルボディ２の側面部とこの側面部を覆う樹脂製等のカバー部材（ギヤカバー）１７との間に形成されるギヤ収容室１８に配置されている。
【００１８】
このような構成において、通電によってモータ４が回転すると、このモータ４の回転は、モータギヤ１２、アイドルギヤ１３及びスロットルギヤ１０を介してスロットルシャフト６に伝達される。すると、スロットルシャフト６が回転してスロットルバルブ８が吸気通路（ボア）３を開閉する。これにより、吸気通路（ボア）３の開口面積が変化して内燃機関の吸入空気量が調整される。
スロットル装置１、あるいはこれを制御する装置は、スロット開度を検出し、この検出されたスロットル開度に基づいてモータ４を制御する。具体的には、検出されたスロットル開度が内燃機関の運転状態等に基づいて設定される目標開度になるようにモータ４の駆動を制御する。
【００１９】
次に、スロットル開度（すなわち、スロットルシャフト６の回転位置）を検出するための構成について説明する。
本実施形態において、スロットル開度は、スロットルシャフト６の回転に伴って弾性変形する所定部位、より具体的には、スロットルシャフト６の回転位置に応じて変形量が変化する所定部位に設置されたひずみセンサの出力信号（ひずみ信号）に基づいて検出される。ひずみセンサは、半導体単結晶を用いて一辺が数百μｍから数ｍｍ、厚さが十から数百μｍの矩形状チップとして形成された半導体ひずみセンサであり、チップ表面にひずみを検出するための不純物拡散層（拡散抵抗）を有している。
【００２０】
図２は、半導体ひずみセンサの一例を示している。
図２に示すように、半導体ひずみセンサ５０は、半導体単結晶基板（例えばシリコン基板）５１を含む。そして、この基板５１の表面に、ピエゾ抵抗効果を利用したひずみ検出部５２が形成されている。このひずみ検出部５２は、図では省略しているが、例えば四つの拡散抵抗からなるブリッジ回路として形成される。また、半導体単結晶基板５１の表面には、ひずみ検出部５２（ブリッジ回路）に入力電圧を供給するためのパッド部５３、及び、ひずみ検出部５２（ブリッジ回路）から出力電圧（ひずみ信号）を取り出すためのパッド部５４が形成されている。半導体ひずみセンサ５０は、例えば半導体単結晶基板５１の裏面が、ひずみの測定対象である前記所定部位に接着等によって固定され、当該所定部位に発生したひずみに応じた電圧（ひずみ信号）を出力する。
そして、スロットル装置１、あるいはこれを制御する装置は、パッド部５３を介してひずみ検出部５２に入力電圧を供給する一方、パッド部５４を介してひずみ信号を入力し、この入力したひずみ信号に基づいてスロットル開度を検出する。
【００２１】
ここで、前記所定部位は、スロットルシャフト６の回転に伴って弾性変形する（すなわち、ひずみが発生）する部位であればよく、特に制限されないが、例えば、ばね部品であるスロットルスプリング１５やこのスロットルスプリング１５のフック部が取り付けられるボス部（取付部）１６が該当する。以下、順に説明する。
【００２２】
図３は、ばね部品であるスロットルスプリング１５に半導体ひずみセンサ５０を設置した場合を示している。
この場合の半導体ひずみセンサ５０の取付位置は、スロットルスプリング１５上であれば特に制限されないが、図３に一点鎖線で示すように、スロットルボディ２に形成されたボス部（取付部）１６に取り付けられるフック部（固定側フック部）１５ａ又はその近傍に設置するのが好ましい。ボス部１６に取り付けられた固定側フック部１５ａは、スロットルシャフト６の回転によって変位しないため、他の位置に比べて、半導体ひずみセンサ５０に入力電圧を供給するための配線や半導体ひずみセンサ５０からひずみ信号を取り出すための配線（以下単に「配線」という）の設置が容易だからである。
なお、固定側フック部１５ａの近傍においては、内周側、外周側のいずれであっても半導体ひずみセンサ５０を設置することが可能となる場合が多く、半導体ひずみセンサ５０を設置し易いというメリットもある。
【００２３】
図４は、スロットル開度とスロットルスプリング１５に発生するひずみ（半導体ひずみセンサ５０の出力）との関係を示している。スロットルスプリング１５は、スロットルバルブ８を開く方向に付勢しており、モータ４の非通電時においては、スロットルバルブ８が全開位置に保持される。このため、スロットルバルブ８を閉じる方向にスロットルシャフト６が回転されるほど、スロットルスプリング１５は変形してスロットルスプリング１５に発生するひずみ（ひずみ信号）は大きくなる。
スロットル装置１、あるいはこれを制御する装置は、図４に示すような関係をテーブル等で有しており、半導体ひずみセンサ５０から出力されるひずみ信号に基づき前記テーブル等を参照することによってスロットル開度を検出する。
【００２４】
図５は、スロットルボディ２に突出形成されたボス部（取付部）１６に半導体ひずみセンサ５０を設置した場合を示している。このボス部１６には、スロットルシャフト６の回転に伴ってスロットルスプリング１５の復元力（戻りトルク）が作用してひずみが発生する。したがって、ボス部１６に発生するひずみは、スロットルシャフト６の回転位置、すなわち、スロット開度に相関する。
この場合、半導体ひずみセンサ５０は、図５に示すように、ボス部１６上において、スロットルスプリング１５の固定側フック部１５ａの取付位置よりもスロットルボディ２側に設置される。
【００２５】
図６は、スロットル開度とボス部１６に発生するひずみとの関係を示している。上述のように、スロットルスプリング１５はスロットルバルブ８を開く方向に付勢しており、スロットルバルブ８を閉じる方向にスロットルシャフト６が回転されるほど、スロットルスプリング１５の復元力（戻りトルク）が大きくなり、ボス部１６に発生するひずみ（ひずみ信号）も大きくなる。
スロットル装置１、あるいはこれを制御する装置は、例えば図６に示すような関係をテーブル等で有しており、半導体ひずみセンサ５０からのひずみ信号に基づき前記テーブル等を参照することによってスロットル開度を検出する。
【００２６】
ここで、スロットルスプリング１５の固定側フック１５ａ部の形状やボス部１６の形状は、図３、５に示されたものに限るものではなく、所望の形状を選択することができる。例えば、スロットルスプリング１５の固定側フック１５ａ部をストレートフックとしたり、ボス部１６の断面形状を円形や楕円形としたりすることができる。また、半導体ひずみセンサ５０の設置場所は、スロットルスプリング１５の固定側フック１５ａ部の形状やボス部１６の形状に応じて適宜選択すればよい。
【００２７】
ところで、スロットルシャフト６の回転に伴ってスロットルシャフト６自身にもスロットルスプリング１５の復元力（戻りトルク）がスロットルギヤ１０を介して作用する。このため、スロットルシャフト６に半導体ひずみセンサ５０を設置することも可能である。
但し、スロットルシャフト６に作用するトルクは、軸受、シール部材、及びモータ４のフリクション等の影響を受けるため、例えば図７に示すように、スロットルバルブ８を閉じる方向と開く方向とでずれが生じる可能性がある。このため、スロットルシャフト６に半導体ひずみセンサ５０を設置した場合には、半導体ひずみセンサ５０の出力のヒステリシスが大きくなって、スロットル開度の検出精度が低下するおそれがある。
【００２８】
一方、上述のように、スロットルスプリング１５（の固定側フック部１５ａの近傍）又はスロットルスプリング１５の固定側フック部を取り付けるボス部１６に半導体ひずみ５０を設置すれば、前記フリクション等の影響をほとんど受けないため、半導体ひずみセンサ５０の出力のヒステリシスは小さくなる。この点で、スロットルシャフト６に半導体ひずみセンサ５０を設置した場合に比べて、スロットル開度を精度よく検出できる。
特にスロットルボディ２に突出形成されたボス部１６は比較的剛性が高いので、このボス部１６に半導体ひずみセンサ５０を設置することにより、振動等の外乱の影響を抑制することができ、スロットル開度の安定した検出が可能になる。
【００２９】
なお、上記第１実施形態によるスロットル装置１では、スロットルスプリング１５がスロットルバルブ８を開く方向に付勢しており、モータ４の非通電時にはスロットルバルブ８が全開位置に保持されるようになっている。しかし、これに限るものではなく、スロットルスプリング１５がスロットルバルブ８を閉じる方向に付勢し、モータ４の非通電時にはスロットルバルブ８が全閉位置又はその近傍に保持されるようにしてもよい。この場合には、図４，６に示された傾向と逆になり、スロットル開度が大きくなるほど、スロットルスプリング１５やボス部１６に発生するひずみ（ひずみ信号）が大きくなる。
【００３０】
また、上記第１実施形態によるスロットル装置１では、配線が必要な有線式の半導体ひずみセンサ５０（図２参照）を用いているが、これに代えて、無線式の半導体ひずみセンサを用いてもよい。このような無線式の半導体ひずみセンサを用いれば、配線の必要がないので、構造がより簡素化されて半導体ひずみセンサの設置が容易になる。例えば、スロットルシャフト６の回転に伴って変位（回動等）する部位に対しても半導体ひずみセンサを容易に設置できる。以下、このような無線式の半導体ひずみセンサの一例を説明する。
【００３１】
図８は、無線式の半導体ひずみセンサの一例を示している。
図８に示すように、無線式の半導体ひずみセンサ６０は、半導体単結晶基板（例えばシリコン基板）６１を含む。そして、この基板６１の表面に、電源回路６２、上述のひずみ検出部（ブリッジ回路）５２、増幅回路６３、アナログ回路６４、Ａ／Ｄ変換部６５、通信制御部６６及び送信アンテナ６７が形成されている。半導体ひずみセンサ６０は、ひずみ検出部５２の出力（ひずみ信号）を増幅し、無線信号に変換して無線送信する。
スロットル装置１は、無線信号を受信可能に構成されており、半導体ひずみセンサ６０から受信した無線信号をひずみ信号に復調し、復調されたひずみ信号に基づいてスロット開度を検出する。なお、無線式の半導体ひずみセンサ６０は上記構成を有するものに限るものではなく、ひずみ検出部５２を有し、このひずみ検出部５２の出力を無線送信できるものであればどのような構成を有するものであってもよい。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態による内燃機関のスロットル装置について説明する。
図９は、第２実施形態によるスロットル装置の基本な構成を示す断面図である。
第２実施形態によるスロットル装置２０は、第１実施形態によるスロットル装置１におけるスロットルスプリング１５に代えて、デフォルト機構２１を有する点が相違する。その他の構成要素については、実質的に第１実施形態によるスロットル装置１と同じであるので、図１と同一の符号を用いてその説明は省略する。デフォルト機構２１は、公知のように、モータ４の非通電時にスロットルバルブ８を全閉位置よりも開いた位置（デフォルト開度）に保持する機能を有するものである。
【００３３】
図１０は、デフォルト機構２１の一例を示している。
図１０に示すように、デフォルト機構２１は、ねじりコイルばねからなるリターンリング２２と、ねじりコイルばねからなるデフォルトスプリング２３と、リターンスプリング２２及びデフォルトスプリング２３が連結されるデフォルトレバー２４と、を含む。
【００３４】
リターンスプリング２２は、スロットルバルブ８を閉じる方向に付勢する。リターンスプリング２２の一端側のフック部２２ａは、スロットルボディ２に形成された取付部（図示省略）に取り付けられ、他端側のフック部２２ｂは、デフォルトレバー２４に形成された切欠部（第１切欠部）２４ａに取り付けられている。このリターンスプリング２２の作用により、モータ４の非通電時に、デフォルトレバー２４は、その係止部２４ｂが例えばスロットルボディ２に形成されたストッパＳに接触する位置まで回転させられる。
【００３５】
デフォルトスプリング２３は、スロットルバルブ８を開く方向に付勢する。デフォルトスプリング２３の一端側のフック部２３ａは、スロットルギヤ１０に形成された切欠部（図示省略）に取り付けられており、他端側のフック部２３ｂは、デフォルトレバー２４に形成された切欠部（第２切欠部）２４ｃに取り付けられている。このデフォルトスプリング２３は、デフォルトレバー２４の突起部２４ｄとスロットルギヤ１０の端面１０ａとが接触している状態を保持するように作用する。
【００３６】
デフォルトレバー２４の係止部２４ｂがストッパＳに接触している状態において、リターンスプリング２２のスプリング力とデフォルトスプリング２３のスプリング力はバランスしており、このときのスロットル開度が上記デフォルト開度となる。そして、この状態（デフォルト開度）からスロットルバルブ８を開く方向にスロットルシャフト６が回転されると、リターンスプリング２２が上記デフォルト開度に戻すように作用する。一方、上記状態（デフォルト開度）からスロットルバルブ８を閉じる方向にスロットルシャフト６が回転されると、デフォルトレバー２４の突起部２４ｄがスロットルギヤ１０の端面１０ａから離れた状態となり、デフォルトスプリング２３は、上記デフォルト開度に戻すように作用する。
【００３７】
すなわち、このデフォルト機構２１において、スロットル開度がデフォルト開度よりも大きい場合にはリターンスプリング２２がスロットル開度をデフォルト開度に戻すように作用し、スロットル開度がデフォルト開度以下の場合にはデフォルトスプリング２３がスロットル開度をデフォルト開度に戻すように作用する。これにより、モータ４の非通電時においては、スロットルバルブ８が上記デフォルト開度に保持される。
【００３８】
この第２実施形態によるスロットル装置２０において、スロットル開度を検出するための半導体ひずみセンサは、図１０に示すように、デフォルトレバー２４の第１切欠部２４ａの近傍及び第２切欠部２４ｃの近傍にそれぞれ設置される。第１切欠部２４ａには、リターンスプリング２２の復元力（戻りトルク）が作用してひずみが発生する。一方、第２切欠部２４ｂには、スロットルシャフト６の回転に伴うデフォルトスプリング２３の復元力（戻りトルク）が作用してひずみが発生する。
【００３９】
図１１は、スロットル開度とデフォルトレバー２４の第１切欠部２４ａ及び第２切欠部２４ｃに発生するひずみとの関係を示している。
図１１に示すように、スロットル開度がデフォルト開度よりも小さくなるほど、デフォルトスプリング２３の復元力が大きくなって第２切欠部２４ｃの近傍に発生するひずみが大きくなる。一方、スロットル開度がデフォルト開度よりも大きくなるほど、リターンスプリング２２の復元力が大きくなって第１切欠部の２４ａ近傍に発生するひずみが大きくなる。そして、リターンスプリング２２のスプリング力とデフォルトスプリング２３のスプリング力がバランスしている上記デフォルト開度において、第１切欠部２４ａ及び第２切欠部２４ｃに発生するひずみは最小となる。
スロットル装置２０、あるいはこれを制御する装置は、図１１に示すような関係をテーブル等で有しており、デフォルトレバー２４の第１切欠部２４ａ、第２切欠部２４ｃにそれぞれ設置された半導体ひずみセンサからのひずみ信号に基づき前記テーブル等を参照することによってスロットル開度を検出する。
【００４０】
ここで、第１切欠部２４ａ及び第２切欠部２４ｃに設置する半導体ひずみセンサは、図２に示したような有線式の半導体ひずみセンサ５０とすることもできるが、第１切欠部２４ａ及び第２切欠部２４ｃは、スロットルシャフト６の回転によって変位（回動）するので配線等が複雑になるおそれがある。このため、図８に示したような無線式の半導体ひずみセンサ６０を採用するのが好ましい。
【００４１】
ところで、上記デフォルト機構２１においては、スロットル開度の検出のために二つの半導体ひずみセンサを用いている。しかし、例えば、図１２に要部構成を示すように、リターンスプリング２２のフック部２２ｂ及びデフォルトスプリング２３のフック部２３ｂを、Ｔ字状に形成された取付部２５に取り付けるようにすれば、一つの半導体ひずみセンサによってスロットル開度を検出することが可能となる。
【００４２】
具体的には、図１２に示すように、Ｔ字状の横線部分２５ａの上面に、リターンスプリング２２のフック部２２ｂ及びデフォルトスプリング２３のフック部２３ｂを、縦線部分２５ｂをその間に挟むようにして取り付ける（当接させる）。そして、Ｔ字状の縦線部分２５ｂのデフォルトスプリング２３側となる面（デフォルト側の側面）に半導体ひずみセンサを設置する。リターンスプリング２２の復元力（戻りトルク）が取付部２５に作用すると前記デフォルト側の側面には引張応力が発生し、デフォルトスプリング２３の復元力（戻りトルク）が取付部２５に作用すると前記デフォルト側の側面には圧縮応力が発生することになる。
【００４３】
図１３は、スロットル開度と上記デフォルト側の側面に発生するひずみとの関係を示している。スロットル開度がデフォルト開度よりも小さくなると、デフォルトスプリング２３の復元力（戻りトルク）が大きくなるため、デフォルト側の側面に発生する圧縮ひずみが大きくなる。一方、スロットル開度がデフォルト開度よりも大きくなると、リターンスプリング２３の復元力（戻りトルク）が大きくなるため、デフォルト側の側面に発生する引張ひずみが大きくなる。
スロットル装置２０、あるいはこれを制御する装置は、図１３に示すような関係をテーブル等で有しており、取付部２５のデフォルト側の側面に設置された半導体ひずみセンサからのひずみ信号に基づき前記テーブル等を参照することによってスロットル開度を検出する。
【００４４】
ここで、図１２において、Ｔ字状の縦線部分２５ｂのリターンスプリング２２側となる面（リターン側の側面）に半導体ひずみセンサを設置するようにしてもよい。この場合、リターンスプリング２２の復元力（戻りトルク）が取付部２５に作用すると前記リターン側の側面には圧縮応力が発生し、デフォルトスプリング２３の復元力（戻りトルク）が取付部２５に作用すると前記リターン側の側面には引張応力が発生することなる。
また、上記第２実施形態においては、リターンスプリング２２のフック部２２ａ及び／又はデフォルトスプリング２３のフック部２３ａが取り付けられる取付部又はその近傍に半導体ひずみセンサを設置しているが、可能であればリターンスプリング２２及びデフォルトスプリング２３のそれぞれに半導体ひずみセンサを設置するようにしてもよい。
【００４５】
以上説明した第１、第２実施形態によるスロットル装置においては、スロットルシャフト６の回転に伴って変形するスプリング（スロットルスプリング１５、リターンスプリング２２、デフォルトスプリング２３）又はそのフック部が取り付けられる取付部に半導体ひずみセンサを設置し、この半導体ひずみセンサから出力されるひずみ信号に基づいてスロットル開度を検出している。これにより、既存の構成要素を利用しつつスロットル開度の安定した検出を可能としている。
しかし、本発明はこれらに限るものではなく、様々な変形が可能である。以下、スロットルスプリング１５、リターンスプリング２２及びデフォルトスプリング２３以外の「ばね部品」のひずみに基づいてスロットル開度を検出する他の例をいくつか説明する。
【００４６】
（変形例１）
スロットル装置１、２０において、スロットルシャフト６と一体に回転するカム部を設けると共に、このカム部のカム面に接触させる弾性部材（例えば板ばね）を設け、この弾性部材の所定位置に半導体ひずみセンサを設置する。そして、半導体ひずみセンサからのひずみ信号に基づいてスロットル開度を検出する。この場合、弾性部材がスロットルシャフトの回転に伴って変形する所定部位及びばね部品に相当する。
【００４７】
例えば、図１４に要部構成を示すように、スロットルシャフト６の端部をカム状に形成する。このカム状の端部（カム部）６ａは、図１４（ｂ）に示すように、スロットルシャフト６の回転位置に応じてスロットルシャフト６の中心からの距離がａからｂへと変化するカム面（外周面）を有している。弾性部材７０は、板ばねからなる部分を含み、板ばねの自由端がカム部６ａの前記カム面に接触状態で対向するように、例えばギヤカバー１７側に取り付けられる。半導体ひずみセンサは、弾性部材７０に設置され、スロットルシャフト６の回転に伴いカム部６ａの前記カム面によって変形する弾性部材７０のひずみを検出する。半導体ひずみセンサからのリード（電源線、リード線等）は、ギヤカバー１７に設置されたターミナル１７ａに溶接、半田等により電気的に接合される。
【００４８】
また、図１５に要部構成を示すように、スロットルギヤ１０の一部（ギヤ形成部以外の部分）にカム部１０ａを形成するようにしてもよい。このカム部１０ａは、図１４に示したスロットルシャフト６のカム部６ａと同様に、スロットルシャフト６の回転位置に応じてスロットルシャフト６の中心からの距離がａからｂまで変化するカム面（外周面）を有している。また、弾性部材７０は、板ばねからなり、その自由端がスロットルギヤ１０に形成されたカム部１０ａのカム面（外周面）に接触状態で対向するように、ギヤカバー１７側に取り付けられる。半導体ひずみセンサは、弾性部材７０に設置され、スロットルシャフト６の回転に伴いカム部１０ａの前記カム面（外周面）によって変形する弾性部材７０のひずみを検出する。半導体ひずみセンサからのリード（電源線、リード線等）は、ギヤカバー１７に設置されたターミナル１７ａに溶接、半田等により電気的に接合される。
【００４９】
なお、図１５に示す構成において、スロットルギヤ１０に形成されたカム部１０ａは、その外周面をカム面としているが、図１６に示すように、その側面（ギヤカバー１７側の側面）をカム面として形成してもよい。この場合、弾性部材７０は、その自由端がカム部１０ａのカム面（側面）に接触状態で対向するように、ギヤカバー１７側に取り付けられる。半導体ひずみセンサは、弾性部材７０に設置され、スロットルシャフト６の回転に伴いカム部１０ａのカム面（側面）によって変形する弾性部材７０のひずみを検出する。
【００５０】
以上の変形例１において、弾性部材７０がスロットルシャフトの回転に伴って変形する所定部位及びばね部品に相当する。変形例１においては、スロットルシャフト６の一部又はスロットルギヤ１０の一部をカム部としているが、スロットルシャフト６と一体に回転するカムを別部品として設けてもよいことはもちろんである。また、半導体ひずみセンサは有線式のものに限られず、無線式の半導体ひずみセンサを用いてもよい。
【００５１】
（変形例２）
変形例１では、カム部と接触して変形する弾性部材７０のひずみを検出する。これに対して、変形例２では、非接触で弾性部材を変形させてそのひずみを検出する。
すなわち、スロットル装置１、２０において、スロットルシャフト６と一体に回転すると共にその外周面の少なくとも一部がカム面として形成された磁力伝達部と、この磁力伝達部のカム面（外周面）に接触しないように対向配置されると共に磁力伝達部からの磁力によって弾性変形する磁性部材（板ばね）と、を設ける。そして、磁性部材（板ばね）の所定位置に設置された半導体ひずみセンサからのひずみ信号に基づいてスロットル開度を検出する。この場合、磁力によって弾性変形する磁性部材がスロットルシャフトの回転に伴って変形する所定部位及びばね部品に相当する。
【００５２】
例えば、図１７に示すように、スロットルギヤ１０の一部（ギヤ形成部以外の部分）にマグネット等の磁力伝達部材からなるカム部１０ｂを形成又は設置する。このカム部１０ｂは、スロットルシャフト６の回転位置に応じてスロットルシャフト６の中心からの距離が変化するカム面（外周面）を有している。磁性部材８０は、例えば磁性を有する板ばねからなり、その自由端がカム部１０ｂのカム面（外周面）に非接状態で対向するように、ギヤカバー１７側に取り付けられる。半導体ひずみセンサは、磁性部材８０に設置され、スロットルシャフト６の回転に伴って変化するカム部１０ｂからの磁力によって変形する磁性部材８０のひずみを検出する。
【００５３】
ここで、磁力は距離の二乗に反比例するので、カム部１０ｂのカム面（外周面）は、当該カム面（外周面）と磁性部材８０との距離がスロットル開度θの平方根（√θ）に比例する値となるように形成されるのが好ましい。このようにすれば、ひずみ特性の線形性を得ることができる。
【００５４】
なお、変形例１と同様、カム部１０ｂは、外周面ではなく側面（ギヤカバー１７側の側面）をカム面として形成されたものであってもよい。この場合、磁性部材８０は、その自由端がスロットルギヤ１０に形成されたカム部１０ｂのカム面（側面）に非接触状態で対向するように、ギヤカバー１７側に取り付けられる。また、変形例２においても半導体ひずみセンサは有線式、無線式のいずれであってもよい。
【００５５】
（変形例３）
この変形例３では、スロットル装置１、２０において、スロットルシャフト６とギヤカバー１７とを連結する連結部材（例えば渦巻ばね）を設ける。そして、連結部材の所定の位置に設置された半導体ひずみセンサからのひずみ信号に基づいてスロットル開度を検出する。この場合、前記連結部材がスロットルシャフトの回転に伴って変形する所定部位及びばね部品に相当する。
【００５６】
例えば、図１８に示すように、渦巻ばね等からなる連結部材９０の一端側のフック部９０ａをギヤカバー１７に突出形成されたボス部（取付部）１７ｂに取り付ける一方、他方側のフック部９０ｂをスロットルシャフト６と一体に回転しかつスロットルギヤ１０よりもギヤカバー１７側に設けられた部材９１に形成された取付部９１ａに取り付ける。半導体ひずみセンサは、連結部材９０（ここではフック部９０ａの近傍）に設置され、スロットルシャフト６の回転に伴って変形する連結部材９０のひずみを検出する。
【００５７】
このようにすると、例えばギヤ収容室１７内の空いている空間を利用してスロットル開度を検出するための構成要素を配置することができる。なお、この変形例３においても図５に示された例と同様に、半導体ひずみセンサをギヤカバー１７に形成されたボス部１７ｂに設置してもよく、半導体ひずみセンサは有線式、無線式のいずれであってもよい。
【００５８】
以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５９】
１…スロットル装置、４…モータ（電動アクチュエータ）、６…スロットルシャフト、６ａ…カム部、８…スロットルバルブ、１０…スロットルギヤ、１０ａ，ｂ…カム部、１１…モータギヤ、１２…アイドルギヤ、１５…スロットルスプリング（ばね部品）、１６…ボス部（取付部）、１７…ギヤカバー、２０…スロットル装置、２１…デフォルト機構、２２…リターンスプリング（ばね部品）、２３…デフォルトスプリング（ばね部品）、２４…デフォルトレバー、２４ａ…第１切欠部（取付部）、２４ｃ…第２切欠部（取付部）、５０，６０…半導体ひずみセンサ、７０…弾性部材（ばね部品）、８０…磁性部材（ばね部品）、９０…連結部材（ばね部品）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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