JP2001132494A - 内燃機関用吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂成形品（センサカバー）７に耐熱用の補
強板３６を一体的に配設するという簡便な構成を採用す
ることで、ホール素子３１のスロットル弁２の開度を高
精度に検出することのできるスロットルポジションセン
サ５を備えた内燃機関用吸気制御装置を提供する。 【解決手段】 スロットル弁２のシャフト３と一体的に
回転する永久磁石６の内周側に対向配置されるホール素
子３１およびターミナル３２、３３を樹脂一体成形した
センサカバー７の本体部５１および取付固定部５２内
に、耐熱用の補強板３６をインサート成形することによ
り、高温環境下で使用してもセンサカバー７の熱による
影響を抑制し、ホール素子３１のスロットル弁２の開度
を高精度に検出することができ、且つ安価に製造できる
効果を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルボディ
内に収容されたスロットル弁の開度をセンサ等を使用し
て高精度に検出することで、内燃機関の吸入空気量を制
御する内燃機関用吸気制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図３に示したように、スロッ
トル弁の開度をスロットルポジションセンサ１００を使
用して高精度に検出することで、内燃機関の吸入空気量
を制御する内燃機関用吸気制御装置が提案されている。
そのスロットルポジションセンサ１００は、バルブボデ
ィ１０１内に回転自在に支持されたスロットル弁のシャ
フト１０２と一体的に回転する回転体１０３の側壁面に
固定されたコンタクト１０４と、このコンタクト１０４
が摺接するセンサ基板１０５を固定するセンサカバー１
０６とから構成されている。そして、バルブボディ１０
１とセンサカバー１０６との間には、ガスケット１０７
が装着されている。そして、バルブボディ１０１とセン
サカバー１０６とは、クリップ１０８によって締結され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、自動車用に使用
される吸気制御装置においては、制御上から従来よりも
スロットル弁の開度を更に高精度に検出するスロットル
ポジションセンサ等が嘱望されている。また、自動車の
使用環境条件は、温度や振動等において非常にシビアで
あり、センサカバーを単なる樹脂成形品で構成すると、
センサカバーのソリや歪み等によりセンサ出力が影響さ
れ、スロットル弁の開度が高精度に検出できないという
問題があった。なお、樹脂成形品のみで構成されるセン
サカバーの製造時において、樹脂成形によるソリや歪み
の発生で、センサ出力が影響され、スロットル弁の開度
が高精度に検出できないという問題があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、樹脂成形品に耐熱用の
補強部材を一体的に配設するという簡便な構成を採用す
ることで、検出素子のスロットル弁の開度を高精度に検
出することのできる内燃機関用吸気制御装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内部に検出素子を収容する樹脂成形品を補強す
る耐熱用の補強部材を設けることにより、高温環境下で
使用しても樹脂成形品の熱による影響を抑制することが
できるので、検出素子のスロットル弁の開度の検出精度
を向上することができる。また、樹脂成形品を補強する
耐熱用の補強部材を設けるだけで、耐熱用の樹脂成形品
を安価に製造できる。

【０００６】請求項２に記載の発明によれば、内部に検
出素子を収容する樹脂成形品を補強する耐熱用の補強部
材を設けることにより、高温環境下で使用しても樹脂成
形品の熱による影響を抑制することができるので、検出
素子と磁石との位置関係がズレることはなく、検出素子
のスロットル弁の開度の検出精度を向上することができ
る。

【０００７】請求項３に記載の発明によれば、樹脂成形
品に耐熱用の補強部材を一体的に配設するという簡便な
構成を採用することで、高温環境下で使用しても樹脂成
形品の熱による影響を抑制することができる。これによ
り、樹脂成形品に固定された検出素子によってスロット
ル弁の開度を高精度に検出することができる。

【０００８】請求項４に記載の発明によれば、樹脂成形
品に、検出素子と外部とを電気的に接続する外部接続端
子を取り付ける取付固定部を設け、取付固定部に耐熱用
の補強部材を一体的に配設することで、高温環境下で使
用しても取付固定部の熱による影響を抑制することがで
きる。これにより、検出素子と外部接続端子との位置関
係がズレることはなく、検出素子の出力に誤差がなくな
る。

【０００９】請求項５に記載の発明によれば、樹脂成形
品に、検出素子と外部とを電気的に接続する外部接続端
子を一体的に配設し、外部接続端子が耐熱用の補強部材
を兼ねることにより、部品点数を軽減することができ、
且つ外部接続端子と耐熱用の補強部材との電気的な絶縁
作業が不要となる。また、樹脂成形品の板厚を薄くする
こともできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】〔実施例の構成〕発明の実施の形
態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、
図１は内燃機関用吸気制御装置の全体構成を示した図
で、図２はセンサカバーの主要構成を示した図である。

【００１１】本実施例の内燃機関用吸気制御装置は、内
燃機関（エンジン）への吸気通路を形成するスロットル
ボディ１と、このスロットルボディ１内に回動自在に支
持されたスロットル弁（スロットルバルブ）２と、この
スロットル弁２のシャフト部であるスロットルバルブシ
ャフト（以下シャフトと略す）３と、このシャフト３を
回転駆動するアクチュエータ４と、このアクチュエータ
４を電子制御するエンジン制御装置（以下ＥＣＵと呼
ぶ）とを備えている。

【００１２】そして、内燃機関用吸気制御装置は、自動
車のアクセルペダル（図示せず）の踏み加減に基づいて
エンジンに流入する吸入空気量を制御することでエンジ
ンの回転速度をコントロールするものである。なお、Ｅ
ＣＵには、アクセルペダルの踏み加減を電気信号（アク
セル開度信号）に変換し、ＥＣＵへどれだけアクセルペ
ダルが踏み込まれているかを出力するアクセル開度セン
サが接続されている。

【００１３】また、内燃機関用吸気制御装置は、スロッ
トル弁２の開度を電気信号（スロットル開度信号）に変
換し、ＥＣＵへどれだけスロットル弁２が開いているか
を出力するスロットルポジションセンサ５を備えてい
る。スロットルボディ１は、スロットル弁２を保持する
装置である。そして、スロットルボディ１は、エンジン
のインテークマニホールドにボルト等の締結具を用いて
固定されている。

【００１４】このスロットルボディ１には、シャフト３
の一端部をボールベアリング（ころがり玉軸受）１１を
介して回転自在に支持するベアリングホルダ１２と、シ
ャフト３の他端部をボールベアリング（ころがり玉軸
受）１３を介して回転自在に支持するベアリングホルダ
１４と、モータ９を収容するモータ収容部１５とを有し
ている。

【００１５】スロットル弁２は、回転体に相当するもの
で、エンジンに吸入される空気量をコントロールするバ
タフライ形の回転弁で、シャフト３の外周にねじ等の締
結具を用いて固定されている。本実施例のスロットル弁
２は、略円板形状に形成されている。

【００１６】シャフト３は、回転体のシャフト部に相当
するものである。このシャフト３の一端部には、樹脂ギ
ヤ１６をインサート成形したロータ１７がかしめ等の手
段を用いて固定されている。そして、ロータ１７の外周
には、スロットル弁２およびそのシャフト３をエンジン
がアイドル回転速度の時の初期位置に戻すためのコイル
状のリターンスプリング１９が装着されている。

【００１７】アクチュエータ４は、ＥＣＵにより電子制
御されるモータ９と、このモータ９の出力軸の外周に固
定されたピニオンギヤ２０と、このピニオンギヤ２０と
噛み合って回転する中間減速ギヤ２１と、この中間減速
ギヤ２１と噛み合って回転する前述した樹脂ギヤ１６と
を有し、スロットル弁２およびそのシャフト３を回転駆
動する回転体駆動手段である。

【００１８】モータ９は、センサカバー７内に埋設され
たモータ用通電端子２２、このモータ用通電端子２２に
一体的に接続されて、センサカバー７内よりモータ９側
に突出したモータ接続端子２３、およびこのモータ接続
端子２３に着脱自在に接続するモータ給電端子２４を介
して通電されて作動する駆動源である。ピニオンギヤ２
０は、出力軸と一体的に回転する。

【００１９】中間減速ギヤ２１は、樹脂により一体成形
され、回転中心を成す固定軸２５の外周に回転自在に嵌
め合わされて、一端部の外周に一体的に設けられた大径
ギヤ２６、および他端部の外周に一体的に設けられた小
径ギヤ２７等から構成されている。

【００２０】スロットルポジションセンサ５は、回転角
度検出装置に相当するもので、磁界発生源である円筒形
状の永久磁石６と、樹脂成形品（センサカバー）７側に
一体的に配置されたホール素子３１と、このホール素子
３１と外部のＥＣＵとを電気的に接続するための導電性
金属薄板よりなるターミナル３２、３３と、ホール素子
３１への磁束を集中させる鉄系の金属（磁性材料）より
なるステータ３４とから構成されている。

【００２１】永久磁石６は、スロットル弁２およびその
シャフト３と一体的に回転する鉄系の金属（磁性材料）
製のロータ１７の内周面に接着剤等を用いて固定され、
あるいは樹脂と一体モールドにより固定され、スロット
ルポジションセンサ５の磁気回路に磁束を与える部品で
ある。

【００２２】本実施例の永久磁石６は、着磁方向が径方
向（内周側がＮ極、外周側がＳ極）の半円弧形状の磁石
部分と、着磁方向が径方向（内周側がＳ極、外周側がＮ
極）の半円弧形状の磁石部分とから構成されている。な
お、ロータ１７には、シャフト３に対してアイドルリン
グ位置に取り付けるための位置決め用孔１８が開設され
ている。

【００２３】ホール素子３１は、本発明の検出素子に相
当するもので、永久磁石６の内周側に対向して配置さ
れ、感面にＮ極またはＳ極の磁界が発生すると、その磁
界に感応して起電力（Ｎ極の磁界が発生すると＋電位が
生じ、Ｓ極の磁界が発生すると−電位が生じる）を発生
するように設けられている。ターミナル３２、３３は、
本発明の外部接続端子に相当するもので、一方が入力信
号用端子で、他方が出力信号用端子である。

【００２４】なお、ホール素子３１とターミナル３２、
３３との接続部分は、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂よりなる
コネクトホルダー３５により被覆されている。２分割さ
れたステータ３４は、コネクトホルダー３５の外周にそ
れぞれ嵌め合わされて固定されている。

【００２５】センサカバー７は、スロットルボディ１の
開口側を閉塞すると共に、軽量で製造容易、且つ安価
で、スロットルポジションセンサ５の各端子間を電気的
に絶縁するＰＢＴ等の熱可塑性樹脂よりなる樹脂成形品
が採用されている。このセンサカバー７は、スロットル
ボディ１の開口側に設けられた凸状部４６に嵌め合わさ
れる凹状部４７を有し、略円筒形状のクリップ４９によ
ってスロットルボディ１の開口側端部に締結により組み
付けられている。

【００２６】したがって、凸状部４６と凹状部４７とを
嵌合するようにスロットルボディ１とセンサカバー７と
を組み付けることにより、センサカバー７側に配置固定
されたホール素子３１とスロットルボディ１に回転自在
に支持されるシャフト３と一体的に回転するロータ１７
の内周に配置固定された永久磁石６との位置関係のズレ
を解消できる。

【００２７】また、センサカバー７は、モータ用通電端
子２２、ターミナル３２、３３、ステータ３４、ホール
素子３１を保持するコネクトホルダー３５および耐熱用
の補強板３６を一体的に配設（例えばインサート成形
等）している。耐熱用の補強板３６は、本発明の耐熱用
の補強部材に相当するもので、センサカバー７の本体部
５１、およびモータ用通電端子２２、ターミナル３２、
３３を埋設している取付固定部５２の全体に埋設されて
いる。

【００２８】なお、耐熱用の補強板３６は、板厚が例え
ば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の鉄系の金属板が使用されてお
り、モータ用通電端子２２、ターミナル３２、３３との
間にクリアランスが有り、しかもそのクリアランスに樹
脂が存在することで、モータ用通電端子２２、ターミナ
ル３２、３３との間の電気的な絶縁が施されている。

【００２９】〔実施例の作用〕次に、本実施例の内燃機
関用吸気制御装置の作用を図１および図２に基づいて簡
単に説明する。

【００３０】運転者がアクセルペダルを踏み込むと、ア
クセル開度センサよりアクセル開度信号がＥＣＵに入力
される。そして、ＥＣＵによってスロットル弁２が所定
の開度となるようにモータ９が通電されて、モータ９の
出力軸が回転する。そして、出力軸が回転することによ
りピニオンギヤ２０が回転して中間減速ギヤ２１の大径
ギヤ２６にトルクが伝達される。

【００３１】そして、大径ギヤ２６の回転に伴って小径
ギヤ２７が回転すると、小径ギヤ２７と噛み合う樹脂ギ
ヤ１６が回転する。これにより、樹脂ギヤ１６をインサ
ート成形したロータ１７が回転するので、シャフト３が
所定の回転角度だけ回転し、スロットルボディ１に形成
されるエンジンへの吸気通路内においてスロットル弁２
が所定の回転角度に保持される。

【００３２】一方、スロットルポジションセンサ５は、
ロータ１７と一体的に回転する永久磁石６の位置をホー
ル素子３１によって検出して、ターミナル３２、３３を
介してＥＣＵにスロットル開度信号を送る。このスロッ
トル開度信号によってＥＣＵはどれだけ燃料を噴射する
かを判断する。

【００３３】〔実施例の効果〕ここで、スロットル弁２
の開度をスロットルポジションセンサ５で検出する内燃
機関用吸気制御装置の多くは、センサカバー７に、軽量
で製造容易、且つ安価で電気的な絶縁が可能なＰＢＴ等
の熱可塑性樹脂よりなる樹脂成形品を採用している。ま
た、自動車用に使用される内燃機関用吸気制御装置にお
いては、その使用環境条件（温度や振動等）がシビアで
あり、特に温度では１２０℃という極めて高温環境下で
使用される場合がある。

【００３４】このため、センサカバー７を単なる樹脂成
形品で構成すると、スロットルポジションセンサ５の使
用時や製造時のセンサカバー７のソリや歪み等により、
センサカバー７側に配設されているホール素子３１と永
久磁石６との位置関係がズレ、センサ出力が影響され
て、スロットル弁の開度が高精度に検出できない不具合
があった。

【００３５】そこで、スロットル弁２の開度をスロット
ルポジションセンサ５を使用して高精度に検出すること
で、エンジンの吸入空気量を制御する内燃機関用吸気制
御装置において、センサカバー（樹脂成形品）７に耐熱
用の補強板３６を一体的に配設（例えばインサート成形
等）するという簡便な構成を採用することで、高温環境
下で使用してもセンサカバー７の熱による影響を抑制
し、スロットルポジションセンサ５のスロットル弁２の
開度を高精度に検出することができ、且つ安価に製造で
きる効果がある。

【００３６】〔変形例〕本実施例では、非接触式の検出
素子としてホール素子３１を使用した例を説明したが、
非接触式の検出素子としてホールＩＣまたは磁気抵抗素
子等を使用しても良い。

【００３７】本実施例では、スロットル弁２のシャフト
３と一体的に回転するロータ１７に固定された永久磁石
６とセンサカバー７に一体化されたホール素子３１との
位置関係のズレを解消するようにしたが、スロットル弁
側に一体のコンタクトとセンサカバーに一体のセンサ基
板との相対位置のズレ、磁気検出素子等の検出素子と磁
石との位置関係や、磁石と摺動抵抗体と接点との位置関
係のズレを解消するようにしても良い。

【００３８】本実施例では、耐熱用の補強板３６等の耐
熱用の補強部材を、センサカバー７の本体部５１および
取付固定部５２の全体に埋設したが、耐熱用の補強部材
を、センサカバー７の本体部５１のみに一体的に配設し
ても良く、また、センサカバー７の取付固定部５２のみ
に一体的に配設しても良い。

【００３９】なお、耐熱用の補強板として２分割以上の
ものを使用しても良い。さらに、補強部材は、鉄板等の
耐熱仕様（ソリや歪みの小さい材質）の金属が望まし
い。また、センサカバー７等の樹脂成形品にインサート
成形される電気配線に剛性の高い金属板を使用すること
で、耐熱用の補強板を電気配線と兼ねるようにしても良
い。

【００４０】本実施例では、本発明をアクチュエータ４
によりスロットル弁２およびそのシャフト３を回転駆動
するようにした内燃機関用吸気制御装置に適用した例を
説明したが、本発明をアクセルペダルの踏み込み量をワ
イヤーケーブルやアクセルレバーを介して機械的にスロ
ットル弁２およびそのシャフト３に伝えて、スロットル
弁２およびそのシャフト３を作動させるようにした内燃
機関用吸気制御装置に適用しても良い。

【００４１】本実施例では、磁界発生源として円筒形状
の永久磁石６を採用した例を説明したが、磁界発生源と
して分割型の永久磁石を採用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関用吸気制御装置の全体構成を示した断
面図である（実施例）。

【図２】センサカバーの主要構成を示した断面図である
（実施例）。

【図３】内燃機関用吸気制御装置の主要構成を示した断
面図である（従来の技術）。

【符号の説明】

１ スロットルボディ ２ スロットル弁 ３ シャフト（シャフト部） ４ アクチュエータ 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（樹脂成形品） ９ モータ １７ ロータ ３１ ホール素子（検出素子） ３２ ターミナル（外部接続端子） ３３ ターミナル（外部接続端子） ３６ 耐熱用の補強板（耐熱用の補強部材） ５２ 取付固定部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）スロットル弁の開度を検出する検出
   素子と、 （ｂ）内部に前記検出素子を収容する樹脂成形品と、 （ｃ）この樹脂成形品を補強する耐熱用の補強部材とを
   備えた内燃機関用吸気制御装置。
2. 【請求項２】（ａ）スロットル弁のシャフト部と一体的
   に回転する磁石と、 （ｂ）この磁石に対向して配置されて、前記磁石の磁力
   を受けて前記スロットル弁の開度を検出する非接触式の
   検出素子と、 （ｃ）内部に前記検出素子を収容する樹脂成形品と、 （ｄ）この樹脂成形品を補強する耐熱用の補強部材とを
   備えた内燃機関用吸気制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の内燃機関
   用吸気制御装置において、 前記樹脂成形品には、前記検出素子が一体的に固定さ
   れ、且つ前記耐熱用の補強部材が一体的に配設されてい
   ることを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のうちいずれかに
   記載の内燃機関用吸気制御装置において、 前記樹脂成形品は、前記検出素子と外部とを電気的に接
   続する外部接続端子を取り付ける取付固定部を有し、 前記取付固定部には、前記耐熱用の補強部材が一体的に
   配設されていることを特徴とする内燃機関用吸気制御装
   置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項３のうちいずれかに
   記載の内燃機関用吸気制御装置において、 前記樹脂成形品には、前記検出素子と外部とを電気的に
   接続する外部接続端子が一体的に配設されており、 前記外部接続端子は、前記耐熱用の補強部材を兼ねるこ
   とを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。