JPH04324302A - 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】

【０００１】

【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、特に磁気抵抗素子
を用いた無接触型のスロットルポジションセンサに係る
。

【０００２】

【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等に供されている。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。このようなスロットルポジショ
ンセンサに関し、無接触機構を構成し、あるいはシャフ
トの慣性損失を小さくする等の要請から磁気センサが利
用されており、シャフトの先端に装着された永久磁石に
対向するように磁気抵抗素子が配置されている。

【０００３】上記磁気抵抗素子としては半導体磁気抵抗
素子と強磁性磁気抵抗素子が知られている。前者は半導
体の電気抵抗が磁界中で変化する性質を利用したもので
ある。また、後者は磁界中の強磁性体に関し磁化方向と
電流方向のなす角度によって抵抗が異方的に変化する性
質を利用したものである。そして、例えば特開昭６２−
２３７３０２号公報に記載のように、強磁性磁気抵抗素
子がシャフトの端面とこの端面の対向位置の何れか一方
に設けられ、他方に永久磁石が設けられた回転位置検出
装置が知られている。

【０００４】上記回転位置検出装置はスロットルポジシ
ョンセンサに適用し得るが、上記公報に記載のように永
久磁石と磁気抵抗素子の板面とが対向して配置されるも
のにあっては、シャフトの軸方向移動により磁気抵抗素
子に印加される磁界が変化する。上記の強磁性磁気抵抗
素子は比較的小さな磁界で機能し得るが、永久磁石との
距離が大となって磁気抵抗素子に対し十分な磁束が加え
られないと測定誤差を惹起する。このため、磁気抵抗素
子の板面と永久磁石間を所定距離に維持する必要がある
。上記公報には具体的に開示されていないが、シャフト
を少くとも軸方向移動が生じないように支持しなければ
ならず、シャフトの支持構造は精密さが要求され、また
正確な組付が必要となる。

【０００５】この問題に対し、磁気抵抗素子を常時均一
な磁界中に配置し得るようにするため、本件出願人は種
々の回転角度センサを提案しており、特開平２−２９８
８１５号公報に開示されている。例えば、磁石部材を略
コ字状断面の永久磁石で形成し、この永久磁石の両開放
端間に基板を介装すると共に、基板の板面が永久磁石の
両開放端間の磁束方向と平行となるように基板を配置し
た回転角度センサを提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記の回転
角度センサにおいては、基板と永久磁石との間にシャフ
トの軸方向の間隙を形成する必要があるので、スロット
ルポジションセンサに適用した場合には、微小ながらこ
の間隙分だけ軸方向の全体寸法が大となる。また、組付
時において、永久磁石と回路基板との間隙を磁気センサ
の厚さ以下に設定する必要があり、しかもシャフトの許
容軸方向変位はこの間隙より小さい値となる。従って、
上記の回転角度センサは特開昭６２−２３７３０２号公
報に記載の装置と比較すれば、製造が極めて容易となる
が、依然シャフト組付時の調整に困難性を伴う。

【０００７】そこで、本発明は無接触型のスロットルポ
ジションセンサにおいて、製造が容易で、シャフトの通
常の軸方向変位に影響されることなく安定した検出精度
を確保し得るスロットルポジションセンサを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【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、基板に貫
通孔を穿設すると共に該貫通孔回りの板面に磁気抵抗素
子を付着して成る検出素子と、該検出素子を収容し所定
の位置に支持するハウジングと、軸方向先端部が前記基
板の貫通孔を貫通するように配置すると共に前記ハウジ
ングに回動自在に支持するシャフトと、該シャフトの軸
方向先端部の前記基板と交差する位置に設ける磁石部材
であって、前記磁気抵抗素子の厚さに相当する軸方向長
さに少くとも前記シャフトの所定の許容軸方向変位を加
えた軸方向長さを有する磁石部材とを備えることとした
ものである。

【０００９】

【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、スロットルバルブに連動してシャフトが回
転すると、磁石部材が検出素子に対して相対的に回転す
る。この相対的な回転に応じ、検出素子の磁気抵抗素子
に対して、これを含む平行磁束の磁界が変化するので、
この磁界の変化に応じて抵抗値が変化し、検出素子から
シャフトの回転に応じた信号が出力される。

【００１０】この場合において、シャフトは検出素子の
基板の貫通孔を貫通して配置され、シャフトの軸方向先
端部の基板と交差する位置に、前記所定の軸方向長さの
磁石部材が設けられているので、シャフトに対する通常
の軸方向変位では磁石部材が基板面から逸脱することは
ない。従って、検出素子は常時均一な磁界中に配置され
、安定した検出精度が確保される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例に係るスロットルポジシ
ョンセンサ１を示すもので、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３
ａ，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。

【００１２】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
方向に付勢されている。従って、図示しないスロットル
バルブの開作動に伴い、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。

【００１３】そして、シャフト２を囲繞するように、検
出素子１０がハウジング３の凹部３ｂ内に配設されてい
る。即ち、検出素子１０は、略中央に貫通孔１１ａが穿
設された方形の基板１１を有し、貫通孔１１ａにシャフ
ト２の軸方向先端部２ａが貫通するようにハウジング３
に支持されている。そして、貫通孔１１ａ回りの基板１
１の板面に磁気抵抗素子１２が付着されている。

【００１４】基板１１の端部には複数のリード部材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。更に、基板１１には検出素子
１０の出力信号を処理する検出回路等（図示せず）が実
装されているが、周知であるので説明は省略する。尚、
基板１１の形状は方形に限らず、どのような形状であっ
てもよい。

【００１５】磁気抵抗素子１２は強磁性磁気抵抗素子で
形成され、図２に示すように４つの素子１２ａ，１２ｂ
，１２ｃ及び１２ｄから成る。そして、図３に示すよう
に素子１２ａと素子１２ｄの接続点に定電流源ＣＳが接
続され、素子１２ｂと素子１２ｃの接続点は接地される
。このときに、素子１２ａと素子１２ｂの接続点と、素
子１２ｃと素子１２ｄの接続点との間に発生する電位差
が検出信号となる。

【００１６】シャフト２の軸方向先端部２ａには本発明
にいう磁石部材たるマグネット２０が設けられ、ハウジ
ング３の他方の凹部３ｂ内に収容されている。マグネッ
ト２０は所定の軸方向長さａの柱状の永久磁石で、シャ
フト２の軸方向先端部２ａに埋設されており、シャフト
２と一体となって回転する。尚、マグネット２０はシャ
フト２の軸方向先端部２ａの一部を軸方向に切除し、そ
の側面に付着するように構成してもよく、また軸方向先
端部２ａ全体を永久磁石で構成することとしてもよい。

【００１７】マグネット２０の軸方向長さａは、磁気抵
抗素子１２の厚さに相当する軸方向長さに、少くともシ
ャフト２の所定の許容軸方向変位を加えた軸方向長さに
設定されている。許容軸方向変位としては、シャフト２
に対し通常生じ得る軸方向変位以上の値が設定される。 例えば、シャフト２の通常の軸方向変位が５ｍｍとする
と、マグネット２０の軸方向長さａは例えば１０ｍｍに
設定されている。そして、マグネット２０が基板１１と
交差する位置、特にマグネット２０の軸方向略中央部が
磁気抵抗素子１２の付着面に位置するように、シャフト
２と基板１１との相対的位置関係が設定されている。

【００１８】以上のように、検出素子１０及びマグネッ
ト２０はハウジング３の凹部３ｂ内に収容されており、
この凹部３ｂはゴム製のシール部材９を介して合成樹脂
製のカバー１３により密閉されている。

【００１９】以上の構成になる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、検出素子
１０の磁気抵抗素子１２の抵抗値が変化する。即ち、シ
ャフト２の回転に伴い、マグネット２０による磁界も回
転し、各磁気抵抗素子に印加される磁界の向きが変化す
るので、素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各々の
抵抗値が変化する。而して、各抵抗値の比に応じて、素
子１２ａと素子１２ｂの接続点と、素子１２ｃと素子１
２ｄの接続点の間に発生する電位差が変化し、検出素子
１０からシャフト２の回転に応じた信号が出力される。

【００２０】上記スロットルポジションセンサ１におい
て、磁気抵抗素子１２にはマグネット２０による磁界が
図４に示すように印加されており、軸方向長さａに亘っ
て平行磁束が形成されている。尚、図４において破線は
等磁位線を示す。そして、マグネット２０の軸方向長さ
ａはシャフト２の通常の軸方向変位以上に設定されてい
るので、軸方向長さａの範囲内でシャフト２に軸方向変
位が生じても、マグネット２０は常に磁気抵抗素子１２
と交差する位置に保持され、磁気抵抗素子１２に印加さ
れる磁界には、シャフト２の通常の軸方向変位に伴う変
化が生ずることはない。従って、検出回転角度の誤差を
低減することができ、検出精度が向上する。

【００２１】また、上記スロットルポジションセンサ１
の製造時において、基板１１とシャフト２の位置関係は
シャフト２に対し垂直方向にのみ厳密に管理すればよく
、シャフト２の軸方向に対してはマグネット２０の軸方
向の長さａの範囲で管理すればよいので公差を拡大でき
、従って不良率が低下し、製造価格を低減することがで
きる。

【００２２】尚、磁気抵抗素子１２として本実施例では
強磁性磁気抵抗素子が用いられているが、これに替え半
導体磁気抵抗素子を用いることとしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明のスロット
ルポジションセンサによれば、磁気抵抗素子は常時均一
な磁界中に配置され、シャフトの通常の軸方向変位が生
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。しかも、シャフトは
基板の貫通孔を貫通して配置され、シャフトに対し所定
の許容軸方向変位が確保される精度で組付ければよいの
で、容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のスロットルポジションセン
サの縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例における検出素子及びシャフ
トの平面図である。

【図３】本発明の一実施例における強磁性磁気抵抗素子
の接続状態を示す回路図である。

【図４】本発明の一実施例において、シャフトに埋設し
たマグネットによる磁界と検出素子との関係を示す正面
図である。

【符号の説明】

２　　シャフト ３　　ハウジング １０　　検出素子 １１　　基板 １２　　磁気抵抗素子 １３　　カバー ２０　　マグネット（磁石部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板に貫通孔を穿設すると共に該貫通
   孔回りの板面に磁気抵抗素子を付着して成る検出素子と
   、該検出素子を収容し所定の位置に支持するハウジング
   と、軸方向先端部が前記基板の貫通孔を貫通するように
   配置すると共に前記ハウジングに回動自在に支持するシ
   ャフトと、該シャフトの軸方向先端部の前記基板と交差
   する位置に設ける磁石部材であって、前記磁気抵抗素子
   の厚さに相当する軸方向長さに少くとも前記シャフトの
   所定の許容軸方向変位を加えた軸方向長さを有する磁石
   部材とを備えたことを特徴とするスロットルポジション
   センサ。