| 【発明の名称】 |
回動角検出装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】木暮 吉宏
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| 【要約】 |
【課題】磁気シールド手段を設けることにより、外部の磁界がケーシング内に影響するのを防止する。
【解決手段】マグネット４を、スロットルボディ２側のシャフト３に固定し、ケーシング１内に収容する。また、マグネット４は、ケーシング１内に固定した磁極片部５，６，７、ホール素子８と協働して閉磁路を形成する。そして、スロットルバルブの開閉動作に連動してシャフト３が回動すると、前記閉磁路中の磁束密度がシャフト３の回動角に応じて変化し、この変化量をホール素子８によって検出する。また、ケーシング１に塗布された非磁性の導電性塗料１０は、外部磁界の変動がケーシング１内に伝播するのを防止する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ケーシングと、該ケーシング内に設けられたマグネットと、前記ケーシング内に設けられ該マグネットと対向して配置された磁極片部と、該磁極片部と前記マグネットとを相対回転させる回動手段と、該回動手段による前記マグネットと磁極片部との相対回転を磁界の変化として検出する磁気検出手段と、前記ケーシング内を外部の磁界からシールドする磁気シールド手段とから構成してなる回動角検出装置。
【請求項２】 前記磁気シールド手段は、前記ケーシングに塗布した非磁性の導電性塗料によって構成してなる請求項１に記載の回動角検出装置。
【請求項３】 前記磁気シールド手段は、前記ケーシングに埋設した非磁性の導電性部材によって構成してなる請求項１に記載の回動角検出装置。
【請求項４】 前記磁気シールド手段は、前記ケーシングを非磁性の導電性材料によって構成してなる請求項１に記載の回動角検出装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エンジンに設けられるスロットルバルブの開度等をシャフトの回動角として検出するのに用いて好適な回動角検出装置に関し、特にシャフトの回動角を磁気的に検出してなる回動角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、シャフト等の回動角を検出する回動角検出装置は、ケーシングと、該ケーシング内にシャフトを介して設けられたマグネットと、該マグネットの回転を磁界の変化として検出する磁気検出手段とから構成され、例えばスロットルバルブの開度等を検出するためのスロットルセンサとして用いられる（特開平５−１５７５０６号公報等）。
【０００３】この種の従来技術によるスロットルセンサでは、スロットルバルブの開閉動作に連動して回転するシャフトにマグネットが取付けられ、このマグネットは、例えば樹脂材料等からなるケーシング内に回転可能に収容されている。また、ケーシング内には、マグネットの回転を磁界の変化として検出する例えばホール素子等の磁気検出手段が設けられている。
【０００４】そして、スロットルセンサは、マグネットがスロットルバルブの開閉動作に連動してシャフトと共に回転することにより、その回転角に応じた磁束密度の変化をホール素子によって検出し、スロットルバルブの開度に対応した検出信号をエンジン制御用のコントロールユニット等に出力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来技術によるスロットルセンサは、例えば自動車等のエンジン室内に配設される場合が多く、このエンジン室内では、エンジンの運転に伴って点火装置、発電装置等から磁気的なノイズ等が発生する傾向がある。
【０００６】このため、従来技術では、エンジン室内の磁気ノイズ等がスロットルセンサのケーシング内に侵入し、ホール素子による磁束密度の検出値がスロットルバルブの開度に対して変動する場合があり、これによってスロットルセンサの検出精度が不安定となり、信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は、外部の磁気ノイズ等によりケーシング内の磁界が悪影響を受けるのを確実に防止でき、シャフト等の回動角を安定して検出できると共に、検出精度を高めることができ、信頼性を大幅に向上できるようにした回動角検出装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ケーシングと、該ケーシング内に設けられたマグネットと、前記ケーシング内に設けられ該マグネットと対向して配置された磁極片部と、該磁極片部と前記マグネットとを相対回転させる回動手段と、該回動手段による前記マグネットと磁極片部との相対回転を磁界の変化として検出する磁気検出手段と、前記ケーシング内を外部の磁界からシールドする磁気シールド手段とからなる構成を採用している。
【０００９】このように構成することにより、外部の磁気ノイズ等がケーシング内に伝播するのを磁気シールド手段によって阻止し、マグネットによりケーシング内に形成される磁界が外部の磁界によって悪影響を受けるのを防ぐことができる。
【００１０】また、請求項２の発明では、前記磁気シールド手段は、前記ケーシングに塗布した非磁性の導電性塗料によって構成している。
【００１１】これにより、ケーシングの外部に生じた磁界の変動は、導電性塗料の表面で反射されたり、導電性塗料内で減衰したりするため、ケーシング内に伝播するのを阻止される。また、非磁性の導電性塗料を用いることによりマグネットと磁極片部との間に形成される磁界が影響されるのを防止することができる。
【００１２】さらに、請求項３の発明では、前記磁気シールド手段は、前記ケーシングに埋設した非磁性の導電性部材によって構成している。
【００１３】これにより、導電性部材をケーシングに対して強固に取付けることができ、磁気シールドとしての耐久性を向上させることができる。
【００１４】また、請求項４の発明では、前記磁気シールド手段は、前記ケーシングを非磁性の導電性材料によって構成している。
【００１５】これにより、ケーシングが複雑な形状をもつ場合でも、ケーシング全体に磁気シールド性能を容易に与えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を、図１ないし図５を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１７】ここで、図１ないし図３は第１の実施例を示し、本実施例では、回動角検出装置としてスロットルバルブの開度を検出するためのスロットルセンサを例に挙げて述べる。
【００１８】１はスロットルセンサのケーシングを示し、該ケーシング１は、図１ないし図３に示す如く、樹脂材料等により形成された略筒状のケーシング本体１Ａと、例えばアルミニウムまたは合成樹脂板等の非磁性材料により形成され、該ケーシング本体１Ａの一端側を閉塞した蓋体１Ｂとからなり、ケーシング本体１Ａには、径方向に突出したコネクタ１Ａ1 が一体的に設けられている。
【００１９】そして、ケーシング１は、ケーシング本体１Ａの他端側が例えばアルミニウム等の非磁性材料からなるエンジンのスロットルボディ２内に嵌合され、一端側がスロットルボディ２から突出した状態で、取付ねじ（図示せず）等によりスロットルボディ２に取付けられている。また、スロットルボディ２には、スロットルバルブ（図示せず）の開閉動作に連動して回動する回動手段としてのシャフト３が設けられている。
【００２０】４はケーシング１内に収容されたマグネットで、該マグネット４は、図２および図３に示す如く、シャフト３の端部に一体的に取付けられ、両端側がシャフト３から径方向に突出した磁極（Ｎ極、Ｓ極）となっている。
【００２１】５，６，７は磁性材料により横断面が略円弧状に形成された磁極片部で、該磁極片部５，６，７は、図２および図３に示す如く、ケーシング本体１Ａの内周側に固着され、マグネット４と隙間を介して径方向で対向すると共に、所定の長さをもって周方向に延びている。そして、磁極片部５，６は、図３に示す如く、マグネット４がシャフト３と共に回動することにより、その回動角θに応じてマグネット４との対向面積（角度θ1 ，θ2 ）がそれぞれ変化する。
【００２２】また、マグネット４は、Ｎ極から磁極片部５、後述のホール素子８、磁極片部７を介してＳ極に延びる第１の閉磁路と、Ｎ極から磁極片部６、他のホール素子８、磁極片部７を介してＳ極に延びる第２の閉磁路とを形成している。
【００２３】８，８は前記第１，第２の閉磁路中の磁束密度を検出する磁気検出手段としてのホール素子（一方のみ図示）で、該各ホール素子８は、図２に示す如く、ケーシング１内に設けられた基板９上に搭載されている。そして、各ホール素子８は、マグネット４と磁極片部５，６との対向面積に応じて変化する第１，第２の閉磁路中の磁束密度をそれぞれ検出し、これらの磁束密度の差を検出信号としてエンジン制御用のコントロールユニット（図示せず）等に出力する。
【００２４】１０はケーシング１内を外部の磁界変化から遮蔽する磁気シールド手段としての導電性塗料で、該導電性塗料１０は、図１および図２に示す如く、非磁性材料からなり、スロットルボディ２から突出したケーシング本体１Ａの一端側外周（コネクタ１Ａ1 を含む）から蓋体１Ｂの上側面に亘って塗布され、所定の厚さ寸法をもってケーシング１を覆っている。
【００２５】そして、導電性塗料１０は、ケーシング１の外部で磁界が変動すると、この変動磁界の一部を導電性塗料１０の表面で反射させると共に、例えば変動磁界により導電性塗料１０内を流れるうず電流等を誘起させて変動磁界を減衰させる。この場合、導電性塗料１０による変動磁界の反射量、減衰量は、変動磁界の周波数と、導電性塗料１０を構成する材料の性質（例えば導電率、透磁率等）と、導電性塗料１０の厚さ寸法等とに応じて変化することが一般的に知られている。
【００２６】これにより、導電性塗料１０は、外部の磁界変化がケーシング１内に伝播するのを阻止している。また、導電性塗料１０は非磁性材料であるため、マグネット４等により形成される磁路に影響を与えたり、この磁路中の磁束密度を変動させたりすることはない。
【００２７】本実施例によるスロットルセンサは上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００２８】まず、スロットルバルブが開閉されると、その開閉動作に連動してシャフト３と共にマグネット４が回動する。そして、例えばマグネット４が図３中に示す回動角θだけ時計廻りに回動した場合には、角度θ1 に対応したマグネット４と磁極片部５との対向面積が小さくなり、角度θ2 に対応したマグネット４と磁極片部６との対向面積が大きくなるから、これに伴って第１の磁路中の磁束密度は減少し、第２の磁路中の磁束密度は増大する。そこで、各ホール素子８では各閉磁路中の磁束密度を検出し、これらの差に応じた検出信号をスロットルバルブの開度（シャフト３の回動角）としてコントロールユニット等に出力する。
【００２９】ここで、本実施例では、スロットルボディ２から突出したケーシング１の部位を覆うようにケーシング本体１Ａおよび蓋体１Ｂに非磁性の導電性塗料１０を塗布する構成としている。これにより、ケーシング１の外部で磁界が変動した場合でも、この変動磁界がケーシング１内に伝播するのを導電性塗料１０によって確実に阻止でき、マグネット４等により形成される各閉磁路中の磁束密度を外部磁界の変動に対して安定した状態に保持することができる。
【００３０】従って、本実施例によれば、外部の磁気ノイズ等によりケーシング１内の磁界が悪影響を受けるのを確実に防止でき、スロットルバルブの開度を高い精度で検出できると共に、信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３１】また、非磁性の導電性塗料１０を用いることにより、マグネット４等による磁界が導電性塗料１０によって影響されるのを未然に防ぐことができ、各ホール素子８による検出精度を安定化できると共に、導電性塗料１０を塗布するだけでケーシング１全体に磁気シールド性能を容易に与えることができる。
【００３２】さらに、導電性塗料１０の導電率、透磁率、厚さ寸法等に応じて変動磁界に対するシールド性能の周波数特性を定めることができるから、導電性塗料１０の構成材料を適切に選択することにより、例えばエンジンの点火装置、発電装置等から発生し易い固有周波数の磁気ノイズ等を効率よくシールドすることができる。
【００３３】次に、図４は本発明による第２の実施例を示し、本実施例では、前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施例の特徴は、ケーシング２１のケーシング本体２１Ａに磁気シールド手段としての導電性部材２２を埋設したことにある。
【００３４】ここで、ケーシング２１は、前記第１の実施例とほぼ同様に、樹脂材料からなる略筒状のケーシング本体２１Ａと、アルミニウム板等の非磁性材料からなる蓋体２１Ｂとから構成されているものの、ケーシング本体２１Ａには、例えば銅、アルミニウム等の非磁性金属板または金網から筒状に形成された導電性部材２２がインサート成形等の手段によって埋設されている。
【００３５】かくして、このように構成される本実施例でも、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施例では、導電性部材２２をケーシング２１に対して強固に取付けることができ、例えばエンジンの振動等により導電性部材２２がケーシング２１から脱落するのを確実に防止できると共に、磁気シールドとしての耐久性を向上させることができる。
【００３６】次に、図５は本発明による第３の実施例を示し、本実施例では、前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施例の特徴は、ケーシング３１のケーシング本体３１Ａと蓋体３１Ｂとを非磁性の導電性樹脂材料によって構成したことにある。
【００３７】かくして、このように構成される本実施例でも、前記第１および第２の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施例では、ケーシング３１が複雑な形状をもつ場合でも、ケーシング３１全体に磁気シールド性能を容易に与えることができ、ケーシング３１の軽量化を図ることができる。
【００３８】なお、前記第１および第２の実施例では、ケーシング１，２１の蓋体１Ｂ，２１Ｂをアルミニウム等の非磁性金属材料によって構成したが、本発明はこれに限らず、蓋体１Ｂ，２１Ｂをケーシング本体１Ａ，２１Ａと同様に樹脂材料によって構成してもよい。
【００３９】また、前記第１の実施例では、ケーシング１の外側に導電性塗料１０を塗布する構成としたが、本発明はこれに限らず、導電性塗料１０に代えて第２の実施例と同様の導電性部材２２をケーシング１の外側に設ける構成としてもよい。
【００４０】さらに、前記第３の実施例では、ケーシング３１を非磁性の導電性樹脂材料によって構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば銅、アルミニウム等の非磁性金属材料によって構成してもよい。
【００４１】さらにまた、前記各実施例では、回動角検出装置によりスロットルバルブの開度を検出する場合を例に挙げて述べたが、本発明はこれに限らず、可動部の回動角をシャフト等を介して検出する場合であれば適用でき、例えば自動車等のアクセルペダルに対する踏込み操作量を回動角として検出するアクセルセンサ等に適用してもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発明によれば、磁気シールド手段を設ける構成としたから、ケーシングの外部で磁界が変動した場合でも、この変動磁界がケーシング内に伝播するのを磁気シールド手段によって確実に阻止でき、マグネット等により形成されるケーシング内の磁界を外部磁界の変動に対して安定した状態に保持することができる。従って、シャフト等の回動角を高い精度で検出でき、信頼性を大幅に向上させることができる。また、磁気シールド手段の構成材料を適切に選択することにより、回動角検出装置の周囲で生じ易い固有周波数の磁気ノイズ等を効率よくシールドすることができる。
【００４３】また、請求項２に記載の発明によれば、磁気シールド手段を非磁性の導電性塗料により構成したから、導電性塗料を塗布するだけでケーシング全体に磁気シールド性能を容易に与えることができる。そして、マグネット等による磁界が導電性塗料によって影響されるのを未然に防ぐことができ、この磁界を磁気検出手段により安定して検出することができる。
【００４４】さらに、請求項３に記載の発明によれば、磁気シールド手段をケーシングに埋設した非磁性の導電性部材により構成したから、導電性部材をケーシングに対して強固に取付けることができ、導電性部材が振動等によりケーシングから脱落するのを確実に防止できると共に、磁気シールドとしての耐久性を向上させることができる。
【００４５】また、請求項４に記載の発明によれば、ケーシングを非磁性の導電性材料により構成したから、ケーシングが複雑な形状をもつ場合でも、ケーシング全体に磁気シールド性能を容易に与えることができると共に、長期間に亘って安定した磁気シールド性能を保持することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１６７４０６
【氏名又は名称】株式会社ユニシアジェックス
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】広瀬 和彦
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３２１３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１９０７００ |
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