JPH02298802A - スロットルポジションセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関に装着されるスロットルポジションセ
ンサに関し、特に磁気センサを利用したスロットルポジ
ションセンサに係る。

［従来の技術］ 電子制御燃料噴射装置を搭載した内燃機関においては、
スロットルポジションセンサが装着され、その出力信号
が燃料噴射制御に供されている。このスロットルポジシ
ョンセンサはスロットルバルブシャフトに連結され、通
常、スロットルバルブ開度（以下、スロットル開度とい
う）に応じて変化するスロットル開度信号と、アイドル
域か出力域かによりオンオフするアイドル信号が出力さ
れる。

前者のスロットル開度信号はスロットル開度に応じて出
力するオンオフ信号とされる場合もあるが、実開昭５９
−４１７０８号、実開昭５９−１１５３０４号、あるい
は実開昭６２−８１００４号公報に記載のようにスロッ
トル開度に比例するアナログ電圧出力とされるのが一般
的である。このため、スロットルポジションセンサにお
いては上記公報に記載のようにスロットルバルブに連動
するポテンショメータが構成されている。即ち、スロッ
トルバルブの閉作動に応じて可動接点が抵抗体上を摺動
し、抵抗体の一端と可動接点間の電圧が出力される。ま
た、スロットルバルブ閉作動　　　　一時には、スロッ
トルバルブに連動する別の可動接点により常開のアイド
ル信号用固定接点間が閉成され、アイドル域を示すオン
信号が出力される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のスロットルポジションセンサにおいてはポテ
ンショメータが用いられているため、抵抗体と可動接点
たるブラシ間の摺動作用が必須であり、両者間の機械的
接触関係が基本となっている。従って、ブラシあるいは
抵抗体の摩耗等の機械的接触に伴なう不具合に対し種々
の対策を講する必要がある。この解決策として無接触型
回転角度センサの利用が有効であり、スロットル開度の
検出には比較的容易に利用し得るが、アイドル域の検出
は容易ではなく別途スイッチ手段等を設ける必要が生じ
無接触型を採用した意義が薄れることどなる。例えば、
磁気抵抗素子を有する磁気センサを用いた場合にはスロ
ットル開度即ち回転角度が小さい領域では出力変化が緩
やかであるため、的確なスレショルドレベルを設定する
ことが困難である。

そこで、本発明は磁気センサを有する無接触型回転角度
センサをスロットルポジションセンサに利用すると共に
、スロットル開度のみならずアイドル域も容易に検出し
得るようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明のスロットルポジシ
ョンセンサは、スロットルバルブに連動して回転するシ
ャフトと、該シャフトを回動自在に支持するハウジング
と、所定方向に平行磁束を有する磁界を形成する磁石部
材と、該磁石部材に対向し前記ハウジング内に収容する
検出素子であって、前記スロットルバルブの閉位置にお
ける前記磁石部材の磁束方向に対し長手方向成分が所定
角度偏位したパターン形状の磁気抵抗素子を基板の板面
に付着して成る検出素子とを備え、該検出素子と前記磁
石部材の何れか一方を前記シャフトの一端に装着し他方
を前記ハウジング内の前記シャフトの一端に対向する所
定位置に固定したものである。

又、本発明のスロットルポジションセンサは、スロット
ルバルブに連動して回転するシャフトと、該シャフトを
回動自在に支持するハウジングと、該ハウジング内に収
容する検出素子であって、基板の板面に所定のパターン
形状の第１の磁気抵抗素子を付着すると共に該第１の磁
気抵抗素子のパターン形状に対し所定角度偏位したパタ
ーン形状の第２の磁気抵抗素子を付着して成る検出素子
と、該検出素子に対向する磁石部材とを備え、該磁石部
材と前記検出素子の何れか一方を前記シャフトの一端に
装着し他方を前記ハウジング内の前記シャフトの一端に
対向する所定位置に固定したものとしてもよい。

前記磁石部材は、前記基板の両側面に夫々対向する一対
の磁極を有し、少くとも前記基板の板面を含む磁界を形
成するようにするとよい。

［作用］ 上記の構成になるスロットルポジションセンサにおいて
は、スロットルバルブが実質的に閉位置にあるアイドル
域の検出用として、所定のパターン形状の磁気抵抗素子
を有する検出素子が用いられる。即ち、磁気抵抗素子は
その長手方向成分がスロットルバルブ閉位置における磁
石部材の磁束方向に対し所定角度偏位しているため、シ
ャフトの停止位置近傍で磁気抵抗素子の出力信号がシャ
フトの回転角度に対しリニアとなるように入出力信号特
性を設定し得る。これにより、所定のスロットル開度範
囲のアイドル域が峻別され、確実に検出される。

また、第１及び第２の磁気抵抗素子を備えたものにあっ
てはスロットルバルブの回動に応じて回転するシャフト
の回転角度を検出する回転角度センサ用として第１の磁
気抵抗素子が用いられ、アイドル域検出用として第２の
磁気抵抗素子が用いられる。而して、スロットル開度が
、第１の磁気抵抗素子の出力信号として検出され、スロ
ットルバルブがアイドル状態にあるか否かが第２の磁気
抵抗素子の出力信号として検出される。このとき、第２
の磁気抵抗素子は第１の磁気抵抗素子に対し所定角度偏
位しているため、シャフトの停止　　　−位置近傍で第
２の磁気抵抗素子の出力信号がシャフトの回転角度に対
しリニアとなるように入出力信号特性を設定し得る。こ
れにより、アイドル域が確実に検出される。

［実施例］ 以下、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図乃至第３図は本発明のスロットルポジションセン
サに用いられる磁気センサの一実施例に係るもので、第
１図は磁気センサ１０を構成する第１及び第２の強磁性
磁気抵抗素子１２．１３（以下、単に第１及び第２の磁
気抵抗素子１２゜１３という）のパターンを示している
。

第１の磁気抵抗素子１２は高抵抗化を図るため帯状のＮ
ｉ−Ｃｏ合金等の薄膜強磁性合金が折曲され、第１図に
示すようなパターンに形成されている。即ち、長手方向
が水平な素子を中心とするブロックと長手方向が垂直な
素子を中心とするブロックとが交互に接続され、四つの
ブロックが構成されている。そして、各ブロック間の接
続点には端子１２ａ乃至１２ｄが形成されている。端子
１２ａ、１２ｂは所謂電流端子で、端子１２ａは電源Ｖ
ｃに接続され、端子１２ｂは接地されている。端子１２
ｃ、１２ｄは所謂電圧端子であり、これらから検出信号
が出力される。

第２の磁気抵抗素子１３は本発明にいう磁束方向に対し
長手方向成分が所定角度偏位したパターン形状の磁気抵
抗素子を構成し、第１の磁気抵抗素子１２と同一材料で
水平方向に対して角度αをなすブロックと垂直方向に対
して角度αをなすブロックとが接続されたパターン形状
に形成されている。そして、第２の磁気抵抗素子１３は
第１図に示すように第１の磁気抵抗素子１２のパターン
に対し角度α偏位している。この角度αは４５゜を避け
４０°前後とするのが好ましい、６１Ｎ子１３ａ、１３
ｂは電流端子で端子１３ａは電源Ｖｃに接続され、端子
１３ｂは接地されている。端子１３ｃは電圧端子であり
、これから検出信号が出力される。尚、上記第２の磁気
抵抗素子１３は第６図に示すように抵抗Ｒ１及びＲ２と
共にオペアンプｏＰに接続され、比較回路が構成される
。

而して、第１の磁気抵抗素子１２がスロットル開度検出
用、第２の磁気抵抗素子がアイドル域検出用に供される
。これら第１及び第２の磁気抵抗素子１２．１３を備え
た磁気センサ１０は、第２図に示すように回路基板３０
に実装され、回路基板３０上に印刷された複数のリード
３１に端子１２ａ乃至１２ｄ及び端子１３ａ乃至１３ｃ
が接続される。

そして、この磁気センサ１０に対向して第３図に示すよ
うに磁石部材２０が所定間隙を隔てて配置される。磁石
部材２０は永久磁石２１とその両側面に接合された一対
の断面略し字状の磁性体腕部２２，２°３から成り、こ
れら磁性体腕部２２゜２３の長手方向に平行に、シャフ
ト２が永久磁石２１に固着されている。磁性体腕部２２
，２３は各屈曲部の先端部２２ａ、２３ａの端面が対向
するように夫々永久磁石２１側面に接着等により接合さ
れており、先端部２２ａ、２３ａの端面間に空隙が形成
されている。而して、永久磁石２１により磁性体腕部２
２，２３の先端部２２ａ、２３ａに夫々Ｎ８ｉ、　Ｓ＆
が形成され、両者間に磁束密度が均一な平行磁束の磁界
が形成される。

上記磁気センサ１０及び磁石部材２０は第４図及び第５
図に示すようにスロットルポジションセンサ１内に収容
されている。スロットルポジションセンサ１は図示しな
いスロットルボデーに装着され、シャフト２が図示しな
いスロットルシャフトに連動して回動するように支持さ
れている。即ち、スロットルポジションセンサ１は隣接
する二つの凹部３ａ、３ｂを有する合成樹脂製のハウジ
ング３を備え、これら凹部３ａ、３ｂ間の隔壁３Ｃに、
軸受４を介してシャフト２が回動自在に支持されている
。

シャフト２の一端にはハウジング３の一方の凹部３ａ内
に収容されたレバー５が固着されており、レバー５は図
示しないスロットルシャフトに連結されている。ハウジ
ング３とレバー５との間にはリターンスプリング６が介
装されており、レバー５が所定の初期位置方向、即ち図
示しないス　　　−ロットルバルブの閉位置方向に付勢
されている。

従って、スロットルバルブの開作動に伴ない、スロット
ルシャフトに連動するレバー５がリターンスプリング６
の付勢力に抗して駆動され、シャフト２が回動するよう
に構成されている。尚、軸受４としては、本実施例では
焼結含油軸受が用いられているが、もちろんボールベア
リング等を用いることとしてもよい。

シャフト２の他端には磁石部材２０が固着され、ハウジ
ング３の他方の凹部３ｂ内に収容されている。そして、
磁石部材２０を構成する永久磁石２１に対向し、且つそ
の両端の磁性体腕部２２．２３間に位置するように磁気
センサ１０が配設される。これらの磁気センナ１０が実
装された回路基板３０には複数の端子３２及び複数のり
−ド部材７が接続されている。リード部材７はハウジン
グ３内に埋設されており、側方に延出してハウジング３
と一体にコネクタ８が形成されている。回路基板３０は
ハウジング３の凹部３ｂ内に収容、固定され、この凹部
３ｂは合成樹脂製のカバー９により密閉されている。

面シて、本実施例のスロットルポジションセンサ１によ
れば、図示しないスロットルバルブに連動して第４図に
示すレバー５が駆動されシャフト２が軸受４内を回動す
る。このシャフト２の回動に応じ第１の磁気抵抗素子１
２の抵抗値が変化する。第１の磁気抵抗素子１２は端子
１２ａ乃至１２ａ間の各ブロックによりブリッジ回路が
構成されており、これに定電流が供給されている。従っ
て、第１の磁気抵抗素子１２の各ブロックの抵抗値の変
化に応じて端子１２ｃ、１２ｄの出力電圧が変化し、図
示しない差動増幅回路を経てスロットル開度信号たる電
圧出力が得られる。

即ち、第１の磁気抵抗素子１２は磁性体腕部２２．２３
の先端部２２ａ、２３ａ間に形成された均一な平行磁界
中にあって、素子基板１１の板、面はこれに平行に位置
し、従って第１の磁気抵抗素子１２には板面に平行な均
一磁束が付与される。そして、シャフト２の回転により
永久磁石２１が磁気センサ１０回りを回転すると、先端
部２２ａ、２３ａ間の磁界が回転し、第１の磁気抵抗素
子１２に対する磁化方向と電流方向のなす角度が変化す
る。この場合において、第１の磁気抵抗素子１２に供給
される電流と先端部２２ａ。

２３ａ間の磁界による磁化方向が平行になった時に第１
の磁気抵抗素子１２の抵抗値が最大となり、直交した時
最小となる。これにより、端子１２ｃ、１２ｄの出力は
略正弦波となり最大値と最小値近傍を除く部分でシャフ
ト２・の回転角度に対し略リニアな出力特性が得られる
。

上記スロットルポジションセンサの作動において、シャ
フト２の支持構造等に起因してシャフト２に軸方向の変
位が生じあるいは芯ずれにより磁気センサ１０に平行な
方向に変位が生じた場合、磁石部材２０は磁気センサ１
０に対して変位することとなるが、先端部２２ａ、２３
ａ間に形成された磁界は均一な平行磁束であるので第１
の磁気抵抗素子１２に付与される磁束が変化することは
ない。従って、端子１２ｃ、１２ｄからはシャフト２の
変位に影響されることなく安定した電圧信号が出力され
る。

また、シャフト２の回動に応じ、磁気センサ１０のＮ２
の磁気抵抗素子１３の抵抗値が変化する。即ち、磁石部
材２０の磁性体腕部２２．２３が初期位置にあるときに
は、第２の磁気抵抗素子１３に対してこれを含む平行磁
束の磁界が第１図の水平方向に付与される。従って、第
２の磁気抵抗素子１３の端子１３ｃの出力電圧は第７図
に示すように第６図中抵抗Ｒ１及びＲ２によって決定さ
れるスレショルドレベル以下となっている。

そして、シャフト２の回転に伴ない磁性体腕部２２．２
３間の磁界も回転し、端子１３ｃの出力電圧がリニアに
上昇し、シャフト２の回転角度が所定の角度に達すると
上記スレショルドレベルを超える。

而して、第６図の端子１３ｃの電位が第７図（ｂ）に示
すように変化し、上記スレショルドレベルを基準にオペ
アンプｏＰから第７図（ａ）に示す出力が得られる。こ
れにより、第７図中αで示したスロットル開度範囲がア
イドル域として峻　　　　−別される。これに対し、第
８図に第１の磁気抵抗素子１２の出力電圧を用いてアイ
ドル域を検出する場合の入出力特性を示したように、第
２の磁気抵抗素子１３を用いない場合にはアイドル域の
スロットル開度近傍の出力電圧がスレショルドレベルに
対し峻別されず、従ってアイドル域信号を出力するスロ
ットル開度範囲αが不安定となる。

以上のように、本実施例によれば第１の磁気抵抗素子１
２によりスロットル開度が検出され、同時に第２の磁気
抵抗素子１３によりアイドル域が確実に検出される。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているので、以下に記載
する効果を奏する。

即ち、本発明のスロットルポジションセンサにおいては
検出素子に対し磁石部材が相対的に回転するように構成
されており、検出素子はスロットルバルブ閉位置の磁束
方向に対して長手方向成分が所定角度偏位したパターン
形状の磁気抵抗素子を備え、スレショルドレベルに対し
容易に峻別し得る入出力特性が得られるので、スロット
ルバルブのアイドル域を高精度で検出することができる
。

第１及び第２の磁気抵抗素子を備えた検出素子を用いた
ものにあっては同時にスロットル開度を高精度で検出す
ることができ、部品点数の低減となる。

また、磁石部材が検出素子の基板の両側面に対向する一
対の磁極を有するものにあっては基板の板面を含む磁界
が形成され、基板に付着された磁気抵抗素子は常時均一
な磁界中に配置されることとなるので、シャフトの軸方
向変位あるいは基板に平行な方向の変位が生じても検出
素子の出力が変化することはなく安定した検出精度を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】 ′ｓ１図は本発明の一実施例のスロットルポジションセ
ンサに収容される磁気センサを構成する磁気検出素子の
平面図、第２図は同、磁気センサが実装された回路基板
の平面図、第３図は同、磁気センサ及び磁石部材の斜視
図、第４図は同、スロットルポジションセンサの縦断面
図、第５図は同、スロットルポジションセンサのカバー
を取り除いた状態の平。−図、第６図は同、アイドル域
検出用の回路図、１１′第７図（ａ）は同、アイドル域
信号の特性図、ｉ７図（ｂ）はアイドル域検出用磁□ 気抵抗素子の入出力特性図、第８図（ａ）はスロットル
開度検出用磁気抵抗素子をアイドル域検出用として用い
た場合のアイドル域信号の特性図、第８図（ｂ）はスロ
ットル開度検出用磁気抵抗素子の人出力特性図である。 １・・・スロットルポジションセンサ。 ２・・・シャフト、　３・・・ハウジング。 １０・・・磁気センサ（検出素子）。 １１・・・素子基板、　　１２・・・第１の磁気抵抗素
子。 １３・・・第２の磁気抵抗素子。 ２０・・・磁石部材、　　２１・・・永久磁石。 ２２．２３・・・磁性体腕部。 ２２ａ、２３ａ・・・先端部、　　３０・・・回路基板
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットルバルブに連動して回転するシャフトと
   、該シャフトを回動自在に支持するハウジングと、所定
   方向に平行磁束を有する磁界を形成する磁石部材と、該
   磁石部材に対向し前記ハウジング内に収容する検出素子
   であって、前記スロットルバルブの閉位置における前記
   磁石部材の磁束方向に対し長手方向成分が所定角度偏位
   したパターン形状の磁気抵抗素子を基板の板面に付着し
   て成る検出素子とを備え、該検出素子と前記磁石部材の
   何れか一方を前記シャフトの一端に装着し他方を前記ハ
   ウジング内の前記シャフトの一端に対向する所定位置に
   固定したことを特徴とするスロットルポジションセンサ
   。
2. （２）スロットルバルブに連動して回転するシャフトと
   、該シャフトを回動自在に支持するハウジングと、該ハ
   ウジング内に収容する検出素子であって、基板の板面に
   所定のパターン形状の第１の磁気抵抗素子を付着すると
   共に該第１の磁気抵抗素子のパターン形状に対し所定角
   度偏位したパターン形状の第２の磁気抵抗素子を付着し
   て成る検出素子と、該検出素子に対向する磁石部材とを
   備え、該磁石部材と前記検出素子の何れか一方を前記シ
   ャフトの一端に装着し他方を前記ハウジング内の前記シ
   ャフトの一端に対向する所定位置に固定したことを特徴
   とするスロットルポジションセンサ。
3. （３）前記磁石部材が、前記基板の両側面に夫々対向す
   る一対の磁極を有し、少くとも前記基板の板面を含む磁
   界を形成することを特徴とする請求項１又は２記載のス
   ロットルポジションセンサ。