回転角検出装置およびその組み付け方法
【課題】吸気弁１１の回転角の検出精度を向上する。
【解決手段】電子スロットル１を製造する工程において、信号処理回路２２ａは、磁気検出素子３１の検出信号を補正するための補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出するとともに、この算出された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇをメモリに記憶する。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０から指令を受けたときに、メモリに記憶された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを用いて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を算出して電子制御装置４０に出力する。
【解決手段】電子スロットル１を製造する工程において、信号処理回路２２ａは、磁気検出素子３１の検出信号を補正するための補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出するとともに、この算出された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇをメモリに記憶する。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０から指令を受けたときに、メモリに記憶された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを用いて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を算出して電子制御装置４０に出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置およびその組み付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン制御用の電子スロットルにおいて、吸気路を備えるスロットルボディと、吸気路の開度を回転により調節する空気量調節弁と、吸気路の開度として空気量調節弁の回転角を検出する回転角センサや吸気路内の空気温度を検出する温度センサを有するセンサアッセンブリとから構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、空気量調節弁の回転角の検出精度の高精度化が求められている。空気量調節弁の回転角を検出する回転角センサには、接触式（摺動抵抗式）と非接触式（磁気検出方式、電磁誘導方式）等があるが、最近では非接触式がよく用いられており、なかでも磁気検出方式が主流になっている。磁気検出方式の回転角センサは主に磁気検出ＩＣと磁石で構成される。
【０００４】
磁気検出方式の検出精度の高精度化には、磁気検出ＩＣ自体の精度の他に、磁石と磁気検出ＩＣの位置関係が重要である。このため、上記特許文献１のセンサアッセンブリでは温度センサを収納する収納室を有する突起部を設け、この突起部をスロットルボディの穴に挿入することで磁石に対する回転角センサの位置決めをしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、センサアッセンブリの突起部をスロットルボディの穴に挿入したときに、突起部とスロットルボディの穴の内壁との間に隙間が生じ、スロットルボディに対してセンサアッセンブリをネジ止めした際に微妙な位置誤差(数十um〜数百um)が生じる可能性がある。ここで、大きな位置誤差(数mm)は調整可能ではあるが、近年の高精度化に対応できるだけの組み付け誤差にまでは低減することは困難である。このため、微妙な位置誤差が原因で磁気検出ＩＣによる回転角の検出精度の低下を招く場合がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、回転角の検出精度を向上するようにした回転角検出装置およびその組み付け方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転体の回転に伴って回転する磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備え、前記主素子は、その中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付けられている回転角検出装置であって、
前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量に基づいて前記主素子から出力される検出信号を補正する信号処理手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのズレ量を求め、それにより回転角検出用磁気検出素子から出力される検出信号を補正しているから、回転角検出用磁気検出素子の組み付け誤差による影響を低減し、回転角の検出精度を向上することができる。
【００１０】
具体的には、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転角検出装置において、前記主素子は、前記複数の補素子のそれぞれの位置を頂点とする多角形における重心に配置してもよい。頂点とは、多角形において２つの辺が交わって角をなす点のことである。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の回転角検出装置において、前記磁石の回転軸をＺ軸とし、それに直交しかつ互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とするＸＹＺ座標系において、前記複数の補素子は、前記Ｘ軸方向において前記主素子のＸ座標位置に対し対称となる位置に配置されるとともに、前記Ｙ軸方向において前記主素子のＹ座標位置に対し対称となる位置に配置されており、
前記信号処理手段は、前記磁石のＮ極とＳ極が並ぶ方向と前記Ｘ軸とのなす角度が０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＸ軸方向のズレ量を求め、前記角度が９０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＹ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする。
【００１２】
このようにすれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレ量を求め、その補正を行うことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の回転角検出装置において、前記信号処理手段は、前記角度が０度から９０度に変化したときに前記主素子から出力される検出信号の最大振幅値に基づいて前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＺ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする。
【００１４】
このようにすれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレ量に加え、Ｚ軸方向のズレ量を求め、その補正を行うことができる。
【００１５】
具体的には、請求項５に記載の発明のように、前記磁石をそのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が前記回転軸の軸方向に対して直交するように配置してもよい。請求項６に記載の発明のように、前記主素子および前記複数の補素子を、基板に搭載してもよい。請求項７に記載の発明のように、前記基板を正方形に形成し、前記複数の補素子としての４つの補素子を前記基板の四隅に分散して配置してもよい。
請求項８に記載の発明のように、前記基板に、前記信号処理手段を構成する信号処理回路を搭載してもよい。請求項９に記載の発明のように、前記信号処理回路を、前記基板のうち前記主素子および前記複数の補素子が搭載されている一面に配置してもよい。
【００１６】
請求項１０に記載の発明では、回転体の回転に伴って回転する磁石を有するボディに対し、前記磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備えた回転角検出装置を、前記主素子の中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付ける回転角検出装置の組み付け方法であって、
前記回転角検出装置には、前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記回転角検出装置の前記ボディに対する組み付け位置を調整する調整工程を有し、
この調整工程では、前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量を前記組み付け位置の調整のために出力することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量を組み付け位置の調整のために出力しているから、手動もしくは自動で、回転角検出装置の組み付け位置を調整することができる。
【００１８】
なお、この請求項１０に記載の発明に対しても、上記した請求項２〜９に記載の発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態における電子スロットルの断面構成を示す図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図１の磁気検出ＩＣの上面図である。
【図４】図１の電子スロットルの電気的構成を示す図である。
【図５】図１のセンサアッセンブリに対する磁石の角度を示す図である。
【図６】図１の電子スロットルの製造工程の順序を示すフローチャートである。
【図７】図３の信号処理回路の信号処理を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態における磁気検出素子と磁石との配置関係を模式的に示した図である。
【図９】第１実施形態における磁気検出素子と磁石との配置関係を模式的に示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態において電気的構成を示す図である。
【図１１】第２実施形態において磁気検出ＩＣ出力演算装置の信号処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の変形例である電子スロットルの断面構成を示す図である。
【図１３】本発明の第１の変形例である磁気検出ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
図１、図２に本発明に係る電子スロットル１の第１実施形態を示す。図１は電子スロットル１の断面図、図２は図１中のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
電子スロットル１は、内燃機関に吸気される空気量を制御するもので、図１および図２に示すように、センサアッセンブリ２およびスロットルボディアッセンブリ３から構成される。
【００２３】
スロットルボディアッセンブリ３は、スロットルボディ１０、吸気弁（回転体）１１、ギア１３、１３ａ、１３ｅ、保護ケース１４、支持部材１５、および電動モータ１６、磁石１７を備える。
【００２４】
スロットルボディ１０は、図１に示すように、吸気路１０Ａ、および軸受け１０ａ、１０ｂを備える。吸気路１０Ａは、内燃機関に空気を導く通路である。
【００２５】
軸受け１０ａは、スロットルボディ１０からその凹部１０ｄ内に図示上側に突出するように形成されている。凹部１０ｄは、軸受け１０ａを中心とする環状に形成されたもので、後述するようにセンサアッセンブリ２に対するスロットルボディ１０の位置決めを行うために用いられる。軸受け１０ｂは、スロットルボディ１０から図示下側に突出するように形成されている。
【００２６】
吸気弁１１は、弁本体１１ｃに回転軸１１ａ、１１ｂが取り付けられて構成されている空気量調節弁である。回転軸１１ａ、１１ｂは互いに軸方向が一致するように配置されている。吸気弁１１は、その回転軸１１ａ、１１ｂを中心とする回転により、吸気路１０Ａ内の開度を調整して内燃機関に吸気される空気量を調整するものである。回転軸１１ａは、スロットルボディ１０の軸受け１０ａにより回転自在に支持されている。回転軸１１ｂは、スロットルボディ１０の軸受け１０ｂにより回転自在に支持されている。
【００２７】
支持部材１５は、回転軸１１ａの軸方向一方側（図示上側）に配置されたもので、円形の開口部１５ａを有する筒状に形成されている。支持部材１５は、回転軸１１ａによりネジ１５ａにより締結されている。磁石１７は、円板状の永久磁石を構成するもので、支持部材１５の開口部１５ａに嵌められている。磁石１７は、その中心が回転軸１１ａの軸心と一致し、かつ回転軸１１ａの軸方向に対して直交するように配置されている。磁石１７を２分割する２つの半円部のうち一方がＮ極で他方がＳ極となっている。このことにより、磁石１７においてＮ極とＳ極とを結ぶ方向が回転軸１１ａの軸方向に対して直交することになる。磁石１７は、後述するように、回転軸１１ａの回転に伴って回転して吸気弁１１の回転角を検出するために用いられる。
【００２８】
ギア１３は、平歯車を構成するもので、スロットルボディ１０の図示下側に配置されている。ギア１３は、回転軸１１ｂの軸方向一端側（図示下側）に支持されている。ギア１３ａ、１３ｅは、図２に示すように、平歯車を構成するもので、スロットルボディ１０の図示下側に配置されている。ギア１３ａは、軸１３ｂにより回転自在に支持されている。軸１３ｂは、スロットルボディ１０の図示下側に配置されている。ギア１３ｅは、電動モータ１６の出力軸１３ｄに支持されている。電動モータ１６は、スロットルボディ１０の凹部１０ｃ内に収納されている。電動モータ１６はその回転力をギア１３ｅ、１３ａ、１３を介して吸気弁１１に出力する軸回転用モータである。保護ケース１４は、電動モータ１６およびギア１３、１３ａ、１３ｅを図示下側から覆うように形成されている。保護ケース１４は、スロットルボディ１０に対してネジ１２ａ、１２ｂにより締結されている。
【００２９】
センサアッセンブリ２は、回転角検出装置を構成するもので、図１に示すように、センサケース２０、基板２１、および磁気検出ＩＣ２２から構成されている。
【００３０】
センサケース２０は、スロットルボディ１０に対して回転軸１１ａの軸方向一方側（図示上側）に配置されたものである。
【００３１】
センサケース２０のうち回転軸１１ａの軸方向他方側（図示下側）には凸部２０ａが設けられている。凸部２０ａは、回転軸１１ａを中心とする環状に形成されている。凸部２０ａは、スロットルボディ１０の凹部１０ｄのうち支持部材１５の外周側に嵌合されている。凸部２０ａは、スロットルボディ１０に対するセンサアッセンブリ２の位置を決める。センサケース２０には、回転軸１１ａの軸方向一方側（図示上側）に開口する凹部２３が設けられている。センサケース２０のうち回転軸１１ａの軸方向他方側（図示下側）には、凹部２４が設けられている。凹部２４には、支持部材１５および磁石１７が入り込んでいる。このため、磁石１７は、凹部２４の天井面２４ａに対向することになる。
【００３２】
基板２１は、プリント基板であって、センサケース２０の凹部２３内に配置されて、回転軸１１ａ、１１ｂの軸方向に対して直交するように配置されている。基板２１は開口部２３内の底部に対してネジ２１ａ、２１ｂにより締結されている。基板２１上には、磁気検出ＩＣ２２以外に、吸気路１０Ａ内の空気温度を検出する温度センサ（図示省略）などが搭載されている。磁気検出ＩＣ２２は、板状に形成されたもので、基板２１上に配置されている。磁気検出ＩＣ２２はそのリード２２ｂにより基板２１に対して接続されている。
【００３３】
図３は、図１中の磁気検出ＩＣ２２を図示上側から視た上面図である。
【００３４】
磁気検出ＩＣ２２は、基板３０、および磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを備える。基板３０は、正方形に形成されているシリコン基板である。基板３０はその上面を回転軸１１ａの軸方向一方側（図１中上側）に向けて配置されている。基板３０はその上面の中心が回転軸１１ａの軸方向に重なるように配置されている。
【００３５】
磁気検出素子３１は、基板３０の上面のうち中心に搭載されている。すなわち、磁気検出素子３１は、吸気弁１１の回転中心と重なる位置に配置され、その中心位置と磁石１７の回転軸とが一致している。本実施形態の磁気検出素子３１は、主素子を構成するもので、後述するように、吸気弁１１の回転角検出用の磁気検出素子を構成するもので、磁石１７から発生する磁界を検出するホール素子である。
【００３６】
磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、基板３０の上面にて、分散して配置されている。磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、重心位置が上面の中心（すなわち、磁気検出素子３１の位置）に一致するように配置されている。重心位置は、磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのそれぞれの位置を頂点（角部）とする四角形の重心の位置である。頂点とは、当該四角形においてその２つの辺が交わって角をなす点である。本実施形態では、磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、基板３０の上面のうち四隅にそれぞれ分散して配置されている。磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、補素子を構成するもので、後述するように、センサアッセンブリ２の組み付け誤差検出用の磁気検出素子を構成するもので、磁石１７から発生する磁界を検出するホール素子である。
【００３７】
信号処理回路２２ａは、基板３０の上面のうち磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを除いた領域に実装されている。当該領域は、上面の４辺に向けてそれぞれ突出する略十の字の形状である。
【００３８】
また、図１のセンサケース２０の凹部１５ａには樹脂材料５０が充填されている。樹脂材料５０は、基板２１および磁気検出ＩＣ２２を覆うように配置されている。樹脂材料５０は、基板２１および磁気検出ＩＣ２２を水、油、および塵から保護するために設けられている。
【００３９】
次に、本実施形態の電子スロットル１の電気的構成について図４を参照して説明する。図４は電子スロットル１の電気的構成を示す図である。以下、磁気検出素子３１における位置誤差の無い正規の位置を原点として、回転軸１１ａの軸方向に対してそれぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸とし、回転軸１１ａの軸方向をＺ軸とするＸＹＺ座標を設定した例にとり説明する。
【００４０】
磁気検出素子３１は、磁石１７から発生する磁界に基づいて磁石１７の回転角θを示す検出信号を出力する。回転角θは、センサアッセンブリ２に対する磁石１７（すなわち、吸気弁１１）の角度を示すもので、Ｘ軸を磁石１７の初期位置としたときに、図５に示すように、磁石１７においてＮ極とＳ極とを結ぶ方向Ｙ１とＸ軸とが成す角度である。本実施形態では回転角θの範囲は、０度から９０度の間に設定されている。磁気検出素子３１は検出信号としての出力電圧を出力するものであり、磁気検出素子３１は、角度θが０度から９０度まで変化すると出力電圧が正弦波を描くように設定されている。
【００４１】
磁気検出素子３２ａは、磁石１７から発生される磁界に基づいて磁石１７からの磁界強度を示す検出信号を出力する。磁気検出素子３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、磁気検出素子３２ａと同様、磁石１７から発生される磁界に基づいて磁石１７からの磁界強度を示す検出信号をそれぞれ出力する。
【００４２】
信号処理回路２２ａは、信号処理手段を構成しており、ＣＰＵ、メモリ等から構成されている。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０からの指令にしたがって、磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの検出信号に基づいて、磁気検出素子３１の検出信号のうちセンサアッセンブリ２の組み付け誤差分をキャンセルするための補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出する。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０からの指令にしたがって、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇに基づいて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を出力する。メモリには、補正値関数α、β、およびゲイン補正値Ｇを算出する為に用いる数式およびグラフ等が記憶されている。なお、数式およびグラフなどの詳細は、後述する。
【００４３】
電子制御装置４０は、信号処理回路２２ａに対して、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇの算出、磁気検出素子３１の検出信号の補正等を指令する以外に、電動モータ１６を制御する制御処理を実行する。
【００４４】
次に、本実施形態の電子スロットル１の製造工程について図６を参照して説明する。図６は電子スロットル１の製造工程の順序を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ステップＳ５０の工程では、スロットルボディ１０をダイキャスト等の成型により準備する。これに加えて、吸気弁１１として、弁本体１１ｃ、および回転軸１１ａ、１１ｂを別々に用意する。次のステップＳ５１の工程では、スロットルボディ１０に回転軸１１ａ、１１ｂを取り付け、次のステップＳ５２の工程では、電動モータ（図中軸回転用モータと記す）１６、およびギア１３、１３ａ、１３ｅをスロットルボディ１０に取り付け、その後、次のステップＳ５３の工程では、吸気弁１１をスロットルボディ１０に取り付ける。次のステップＳ５４の工程では、支持部材１５をスロットルボディ１０に取り付ける。次のステップＳ５５の工程では、磁石１７を支持部材１５に取り付ける。その後、ステップＳ５６の工程では、スロットルボディ１０にセンサアッセンブリ（図中センサＡＳＳＹと記す）２を取り付ける。このとき、センサアッセンブリ２のセンサケース２０の凸部２０ａをスロットルボディ１０の凹部１０ｄに嵌合することにより、位置決めを行う。その後、ネジ（図示省略）によりセンサケース２０をスロットルボディ１０に対して締結する。
【００４６】
このとき、センサケース２０の凸部２０ａとスロットルボディ１０の凹部１０ｄの内壁との間に隙間が生じ、スロットルボディ１０に対してセンサアッセンブリ２をネジ止めした際に微妙な位置誤差が生じる。このため、磁石１７に対するセンサアッセンブリ２の磁気検出ＩＣ２２の磁気検出素子３１の微妙な位置誤差が生じることになる。当該位置誤差が原因で磁気検出素子３１の検出信号に誤差が生じることになる。そこで、次のステップＳ５７の調整工程では、信号処理回路２２ａは、磁気検出素子３１の検出信号を補正するための、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを求めてメモリに記憶させる。補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇの算出の詳細について後述する。次のステップＳ５８の工程では、各種の検査を行う。その後、ステップＳ５９の工程で、電子スロットル１を出荷する。
【００４７】
次に、本実施形態の補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを求める処理について図７を参照して説明する。図７は、信号処理回路２２ａにおいて補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを求めるための処理を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、治具用電子制御装置を電子スロットル１の信号処理回路２２ａおよび電動モータ１６を接続する。
【００４９】
まず、ステップＳ１００では、回転角θ＝０度のとき、信号処理回路２２ａが磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの検出信号を測定する。磁気検出素子３２ａの検出信号に基づいて磁石１７からの磁界強度（以下、磁界強度Ｋａという）と、磁気検出素子３２ｂの検出信号に基づいて磁石１７からの磁界強度（以下、磁界強度Ｋｂという）とを求める。
【００５０】
ここで、センサアッセンブリ２の磁気検出ＩＣ２２の磁気検出素子３１が位置誤差のない正規の位置（すなわち、ＸＹＺ座標の原点）に配置されているときには、図８に示すように、磁気検出素子３２ａと磁石１７の中心との間の距離と、磁気検出素子３２ｂと磁石１７の中心との間の距離とが同じになる。図８は磁気検出素子３２ａ、３２ｂと磁石１７との配置関係を模式的に示した図である。この場合、磁界強度Ｋａと磁界強度Ｋｂとは、同じになる。図８中矢印は磁界を示す
また、図９に示すように、センサアッセンブリ２がＸ軸方向（図示左右方向）の位置ずれが生じて磁石１７のＳ極に対してセンサアッセンブリ２が近づいた場合には、磁気検出素子３２ａと磁石１７の中心との間の距離は、磁気検出素子３２ｂと磁石１７のＳ極との間の距離よりも短くなる。このため、磁界強度Ｋａよりも磁界強度Ｋｂの方が大きくなる。このため、磁界強度Ｋｂに対する磁界強度Ｋａの差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）がＸ軸ズレ量を示していることになる。Ｘ軸ズレ量は、センサアッセンブリ２の位置誤差におけるＸ軸方向の成分を示す。
【００５１】
信号処理回路２２ａ内のメモリには、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）とＸ軸ズレ量との関係を示すグラフＧ１（図７参照）が予め記憶されている。すなわち、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）とＸ軸ズレ量との関係が予めマトリックスで規定されている。グラフＧ１は、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）とＸ軸ズレ量とは１対１で特定されるものであって、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）が大きくなるほどＸ軸ズレ量が大きくなっている。
【００５２】
ステップＳ１１０では、グラフＧ１に基づいて差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）からＸ軸ズレ量を求める。Ｘ軸ズレ量ｘとして数式１に代入して補正値関数αの算出を行う。補正値関数αは、磁気検出素子３１の検出信号においてＸ軸ズレ量に基づく誤差を補正するための関数である。
【００５３】
α＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ・・・数式（１）
このようにして求められた補正値関数αをメモリに記憶させる。
【００５４】
ここで、数式１中のａ、ｂ、ｃは、予め決められた数値である。補正値関数αを求めるためには、磁気検出素子３２ａ、３２ｂの検出信号に代えて、磁気検出素子３２ｃ、３２ｄの検出信号を用いてもよい。
【００５５】
次に、ステップＳ１２０では、治具用電子制御装置が電動モータ１６を制御する。このとき、電動モータ１６はギア１３、１３ａ、１３ｅを介して吸気弁１１を回転角θが９０度になるまで回転させる。このとき、磁石１７のＮ極とＳ極とが並ぶ方向において磁気検出素子３２ａ、３２ｃがＹ軸を挟んで並ぶことになる。
【００５６】
このため、上記ステップＳ１１０と同様、磁気検出素子３２ａで検出される磁石１７からの磁界強度を磁界強度Ｋａとし、磁気検出素子３２ｃで検出される磁石１７からの磁界強度を磁界強度Ｋｃとしたとき、磁界強度Ｋｃに対する磁界強度Ｋａの差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）がＹ軸ズレ量を示すことになる。磁界強度Ｋａは、磁気検出素子３２ａの検出信号に基づいて求められるものである。磁界強度Ｋｃは、磁気検出素子３２ｃの検出信号に基づいて求められるものである。
【００５７】
信号処理回路２２ａ内のメモリには、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）とＹ軸ズレ量との関係を示すグラフＧ２（図７参照）が予め記憶されている。すなわち、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）とＹ軸ズレ量との関係がマトリックスで規定されていることになる。グラフＧ２は、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）とＹ軸ズレ量とは１対１で特定されるものであって、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）が大きくなるほどＹ軸ズレ量が大きくなっている。
【００５８】
ステップＳ１３０では、グラフＧ２に基づいて差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）からＹ軸ズレ量を求める。Ｙ軸ズレ量をｙとして数式２に代入して補正値関数βの算出を行う。補正値関数βは、磁気検出素子３１の検出信号においてＹ軸ズレ量に基づく誤差を補正するための関数である。
【００５９】
β＝ａ’ｙ２＋ｂ’ｙ＋ｃ’・・・数式（２）
このようにして求められた補正値関数βをメモリに記憶させる。ここで、数式２中のａ’、ｂ’、ｃ’は、予め決められた数値である。なお、補正値関数βを求めるためには、磁気検出素子３２ａ、３２ｃの検出信号に代えて、磁気検出素子３２ｂ、３２ｄの検出信号を用いてもよい。
【００６０】
また、上述の如く、電動モータ１６を駆動して回転角θが０度から９０度になるまで吸気弁１１を回転させた際に、信号処理回路２２ａが磁気検出素子３１の検出信号を測定し、この測定した検出信号の最大振幅値を求める。最大振幅値は、Ｚ軸ズレを示す情報である。
【００６１】
信号処理回路２２ａ内のメモリには、最大振幅値とＺ軸ズレとの関係を示すグラフ（図示省略）が予め記憶されている。すなわち、最大振幅値とＺ軸ズレとの関係が予めマトリックスで規定されていることになる。最大振幅値とＺ軸ズレとは、１対１で特定されるものであって、最大振幅値が大きくなるほどＺ軸ズレが大きくなる関係にある。
【００６２】
ステップＳ１４０では、最大振幅値とＺ軸ズレとの関係を示すグラフと、上述の如く測定した検出信号の最大振幅値とに基づいてＺ軸ズレを求める。この求められたＺ軸ズレに基づいて、ゲイン補正値Ｇの算出を行う。ゲイン補正値Ｇは、磁気検出素子３１の検出信号においてＺ軸ズレ量に基づく誤差を補正するためのゲインである。Ｚ軸ズレとゲイン補正値Ｇとは、１対１で特定されるものであって、Ｚ軸ズレが大きくなるほどゲイン補正値Ｇが小さくなる関係にある。このようにして求められたゲイン補正値Ｇをメモリに記憶させる。
【００６３】
次に、本実施形態の電子スロットル１の作動について説明する。
【００６４】
まず、電子制御装置４０は、電動モータ１６を駆動して吸気弁１１の回転角を制御する際、信号処理回路２２ａに対して磁気検出素子３１の補正後の検出信号を出力させるように指令する。すると、信号処理回路２２ａは、メモリから補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを読み出す。磁気検出素子３１の検出信号をＡとし、Ｘ軸ズレ分を補正した補正後の検出信号をＡ’とすると、検出信号をＡに補正値関数αを加算することにより補正後の検出信号Ａ’を求める（Ａ’＝Ａ＋α）。
【００６５】
次に、信号処理回路２２ａは、補正後の検出信号Ａ’に対して補正値関数βを加算することによりＹ軸ズレ分を補正した補正後の検出信号Ｂ（＝A’+β）を求めることができる。これに加えて、ゲイン補正値Gに補正後の検出信号Ｂを乗算してＺ軸ズレ分を補正した補正後の検出信号C（=G×B）を求めることができる。
【００６６】
以上説明した本実施形態によれば、電子スロットル１の製造時の調整工程において、信号処理回路２２ａは、磁気検出素子３１の検出信号を補正するための補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出するとともに、この算出された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇをメモリに記憶する。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０から指令を受けたときに、メモリに記憶された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを用いて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を算出して電子制御装置４０に出力する。このため、回転角の検出精度を向上することができる。
【００６７】
本実施形態では、基板２１の上面に回転角検出用の磁気検出素子３１を有する磁気検出ＩＣ２２を搭載している。
【００６８】
上記特許文献１では、基板２１に対して直交する方向に伸びる支持部材を配置し、その先端部に回転角検出用の磁気検出素子を設けていた。このため、基板２１に対する回転角検出用の磁気検出素子の組み付け工程が煩雑になっていた。これに加えて、電子スロットル１の基板２１に対する直交方向の体格の大型化を招いていた。
【００６９】
これに対して、回転角検出用の磁気検出素子３１を有する磁気検出ＩＣ２２は、上述の如く、基板２１の上面に対して搭載されている。このため、磁気検出素子３１の組み付けを容易に行うことができる。さらに、基板２１に対して直交するように配置された支持部材を用いなくなったので、電子スロットル１の基板２１に対する直交方向の体格の大型化を抑制できる。
【００７０】
上記特許文献１では、センサアッセンブリにおいて温度センサを収納する収納室を有する突起部を設け、この突起部をスロットルボディの穴に挿入することで磁石に対する回転角センサの位置決めをしている。
【００７１】
これに対して、本実施形態では、信号処理回路２２ａは、上述の如く、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを用いて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を算出している。このため、センサアッセンブリの突起部とスロットルボディの穴とによる位置決めの精度に関係なく、回転角の検出精度を向上することができる。このため、センサアッセンブリ２において温度センサを収納する収納室を有する突起部を設ける必要がなくなる。
【００７２】
本実施形態では、センサケース２０の凹部２３内に磁気検出ＩＣ２２が収納されている。センサケース２０の凹部２４には、磁石１７が入り込んで、凹部２４の天井面２４ａに対向する。このため、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄと磁石１７との間の距離を短くすることができる。このため、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、磁石１７から発生する磁界を精度良く検出することができる。このため、吸気弁１１の回転角θおよび補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを精度良く求めることができる。
【００７３】
上記の第１実施形態では、磁気検出素子３１の検出信号に対してX軸ズレ分およびＹ軸ズレ分を補正した後にZ軸ズレ分を補正した例について説明したが、これに代えて、磁気検出素子３１の検出信号に対してZ軸ズレ分を補正した後にX軸ズレ分およびＹ軸ズレ分を補正してもよい。
【００７４】
上記の第１実施形態では、信号処理回路２２ａのメモリに、補正値関数α、β、およびゲイン補正値Ｇを算出する為に用いる数式およびグラフを記憶した例について説明したが、これに限らず、当該数式およびグラフを電子制御装置のメモリに記憶させるようにしてもよい。当該数式およびグラフを記憶させる電子制御装置として、電子制御装置４０を用いてもよく、或いは電子制御装置４０以外の他の電子制御装置を用いてよい。
【００７５】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、電子スロットル１の製造時の調整工程において、信号処理回路２２ａは、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出してメモリに記憶した例を示したが、本実施形態では、これに代えて、電子スロットル１の製造時の調整工程において、組み付け誤差を表示する。
【００７６】
本実施形態の磁気検出ＩＣ２２の基板３０上には、信号処理回路２２ａが除かれて、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが搭載されている。
【００７７】
本実施形態では、電子スロットル１の製造時の調整工程が上記第１実施形態の調整工程と異なる。このため、以下、本実施形態の調整工程について説明する。
【００７８】
まず、治具として、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２、治具用電子制御装置４３、および治具用パソコン４１を用意する。その後、図１０に示すように、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２と治具用パソコン４１とを接続し、磁気検出ＩＣ２２、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２および治具用電子制御装置４３を接続し、治具用電子制御装置４３に電動モータ１６を接続する。このとき、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２は、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄから出力されるアナログ信号としての検出信号に基づいて組み付け誤差を求める処理を実施する。以下、当該処理について図１１を参照して説明する。
【００７９】
図１１中のステップ１００、１２０と図７中のステップ１００、１２０とはそれぞれ同一ステップである。
【００８０】
まず、ステップＳ１００では、回転角θ＝０度のとき、磁気検出素子３２ａ、３２ｂの検出信号を測定する。磁気検出素子３２ａ、３２ｂの検出信号に基づいて磁界強度Ｋａ、Ｋｂを求める。次に、ステップＳ１１０ａでは、図７のステップＳ１１０と同様、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）からＸ軸ズレ量を求める。
【００８１】
次のステップＳ１２０では、治具用電子制御装置４３を介して電動モータ１６を制御して、吸気弁１１を回転角θが９０度になるまで回転させる。このとき、磁気検出素子３２ａ、３２ｃの検出信号を測定する。磁気検出素子３２ａ、３２ｃの検出信号に基づいて磁界強度Ｋａ、Ｋｃを求める。これに伴い、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）からＹ軸ズレ量を求める。これに加えて、上述の如く、治具用電子制御装置４３を介して電動モータ１６を駆動して回転角θが０度から９０度になるまで吸気弁１１を回転させた際に、磁気検出素子３１の検出信号の最大振幅値を求める。ステップＳ１４０ａにおいて、この測定した検出信号の最大振幅値に基づいてＺ軸ズレ量を算出する。このようにして求められたＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を治具用パソコン４１に出力する。これに伴い、治具用パソコン４１は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量をディスプレイに同時に表示させる。このため、作業者は、ディスプレイにおけるＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量の表示を見ながら、センサアッセンブリ２の位置調整を実施することができる。すなわち、作業者は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量のモニタしながら、センサアッセンブリ２の位置調整を実施することができる。
【００８２】
以上説明した本実施形態によれば、電子スロットル１の製造時の調整工程において、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２は、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの検出信号に基づいてＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出してディスプレイに表示させる。このため、作業者に対して磁石１７に対するセンサアッセンブリ２の位置調整を補助することができる。これにより、作業者は、センサアッセンブリ２の位置の微調整が可能になる。よって、磁石に対する回転角検出用磁気検出素子の位置を精度良く調整することが可能になる。したがって、上記第１実施形態と同様に、回転角の検出精度を向上することができる。
【００８３】
また、本実施形態では、電子スロットル１の製造時の調整工程において、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出する。このため、治具として磁気検出ＩＣ出力演算装置４２を用いることにより、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２を磁気検出ＩＣ２２内に設ける必要が無くなる。このため、磁気検出ＩＣ２２の回路構成を簡素化することができる。
【００８４】
上記第２実施形態では、治具用パソコン４１は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量をディスプレイに同時に表示させる例を示したが、これに代えて、治具用パソコン４１においてＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量のうちいずれか１つを表示し、この表示するズレ量を切り替えるようにしてもよい。
【００８５】
上記第２実施形態では、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２がＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出して出力した治具用パソコン４１に出力して作業員がセンサアッセンブリ２の位置調整した例を示したが、これに代えて、センサアッセンブリ２の位置調整する自動組み立て装置を用いて、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２がＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出して自動組み立て装置に出力して、自動組み立て装置が磁気検出ＩＣ出力演算装置４２から出力されるＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、Ｚ軸ズレ量に基づいて、センサアッセンブリ２の位置調整の制御を実施する。この場合、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２がＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を自動組み立て装置に出力することにより、自動組み立て装置によるセンサアッセンブリ２の位置調整の制御を補助することができる。よって自動組み立て装置がセンサアッセンブリ２の位置の微調整が可能になる。
【００８６】
上記第１、第２実施形態では、基板２１上に温度センサを搭載した例を示したが、これに代えて、図１２に示すように、センサアッセンブリ２では温度センサ２５を収納する収納室を有する突起部２４を設け、この突起部２４をスロットルボディ１０の穴に挿入することで磁石１７に対するセンサアッセンブリ２の位置決めをしてもよい。
【００８７】
上記第１、第２実施形態では、回転角検出装置として磁気検出ＩＣ２２（図３参照）を用いた例を示したが、これに限らず、図１３に示すように、回転角検出装置として、基板３０上に 磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを搭載してなる磁気検出ユニット２２を用いてもよい。
【００８８】
上記第１、第２実施形態では、組み付け誤差検出用磁気検出素子として４つの磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを設けた例を示したが、回転角検出用磁気検出素子３１の周りに複数の誤差検出用磁気検出素子が配置されて組み付け誤差を示すズレ量を求めるようになっていればよく、その数も４つに限らず、３つ或いは５つ以上の磁気検出素子を設けてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のズレ量を求めるようになっていてもよい。
【００８９】
上記第１、第２実施形態では、回転体として吸気弁１１を用いた例を示したが、これに代えて、回転体として吸気弁１１以外のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１ 電子スロットル
２ センサアッセンブリ
３ スロットルボディアッセンブリ
１０ スロットルボディ
１０Ａ 吸気路
１１ 吸気弁（回転体）
１１ａ、１１ｂ 回転軸
１３、１３ａ、１３ｅ ギア
１４ 保護ケース
１５ 支持部材
１６ 電動モータ
１７ 磁石
２０ センサケース
２１ 基板（プリント基板）
３０ 基板（シリコン基板）
２２ 磁気検出ＩＣ
３１ 回転角検出用磁気検出素子
３２ａ〜３２ｄ 誤差検出用磁気検出素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置およびその組み付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン制御用の電子スロットルにおいて、吸気路を備えるスロットルボディと、吸気路の開度を回転により調節する空気量調節弁と、吸気路の開度として空気量調節弁の回転角を検出する回転角センサや吸気路内の空気温度を検出する温度センサを有するセンサアッセンブリとから構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、空気量調節弁の回転角の検出精度の高精度化が求められている。空気量調節弁の回転角を検出する回転角センサには、接触式（摺動抵抗式）と非接触式（磁気検出方式、電磁誘導方式）等があるが、最近では非接触式がよく用いられており、なかでも磁気検出方式が主流になっている。磁気検出方式の回転角センサは主に磁気検出ＩＣと磁石で構成される。
【０００４】
磁気検出方式の検出精度の高精度化には、磁気検出ＩＣ自体の精度の他に、磁石と磁気検出ＩＣの位置関係が重要である。このため、上記特許文献１のセンサアッセンブリでは温度センサを収納する収納室を有する突起部を設け、この突起部をスロットルボディの穴に挿入することで磁石に対する回転角センサの位置決めをしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、センサアッセンブリの突起部をスロットルボディの穴に挿入したときに、突起部とスロットルボディの穴の内壁との間に隙間が生じ、スロットルボディに対してセンサアッセンブリをネジ止めした際に微妙な位置誤差(数十um〜数百um)が生じる可能性がある。ここで、大きな位置誤差(数mm)は調整可能ではあるが、近年の高精度化に対応できるだけの組み付け誤差にまでは低減することは困難である。このため、微妙な位置誤差が原因で磁気検出ＩＣによる回転角の検出精度の低下を招く場合がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、回転角の検出精度を向上するようにした回転角検出装置およびその組み付け方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転体の回転に伴って回転する磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備え、前記主素子は、その中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付けられている回転角検出装置であって、
前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量に基づいて前記主素子から出力される検出信号を補正する信号処理手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのズレ量を求め、それにより回転角検出用磁気検出素子から出力される検出信号を補正しているから、回転角検出用磁気検出素子の組み付け誤差による影響を低減し、回転角の検出精度を向上することができる。
【００１０】
具体的には、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転角検出装置において、前記主素子は、前記複数の補素子のそれぞれの位置を頂点とする多角形における重心に配置してもよい。頂点とは、多角形において２つの辺が交わって角をなす点のことである。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の回転角検出装置において、前記磁石の回転軸をＺ軸とし、それに直交しかつ互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とするＸＹＺ座標系において、前記複数の補素子は、前記Ｘ軸方向において前記主素子のＸ座標位置に対し対称となる位置に配置されるとともに、前記Ｙ軸方向において前記主素子のＹ座標位置に対し対称となる位置に配置されており、
前記信号処理手段は、前記磁石のＮ極とＳ極が並ぶ方向と前記Ｘ軸とのなす角度が０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＸ軸方向のズレ量を求め、前記角度が９０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＹ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする。
【００１２】
このようにすれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレ量を求め、その補正を行うことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の回転角検出装置において、前記信号処理手段は、前記角度が０度から９０度に変化したときに前記主素子から出力される検出信号の最大振幅値に基づいて前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＺ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする。
【００１４】
このようにすれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのＸ軸方向およびＹ軸方向のズレ量に加え、Ｚ軸方向のズレ量を求め、その補正を行うことができる。
【００１５】
具体的には、請求項５に記載の発明のように、前記磁石をそのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が前記回転軸の軸方向に対して直交するように配置してもよい。請求項６に記載の発明のように、前記主素子および前記複数の補素子を、基板に搭載してもよい。請求項７に記載の発明のように、前記基板を正方形に形成し、前記複数の補素子としての４つの補素子を前記基板の四隅に分散して配置してもよい。
請求項８に記載の発明のように、前記基板に、前記信号処理手段を構成する信号処理回路を搭載してもよい。請求項９に記載の発明のように、前記信号処理回路を、前記基板のうち前記主素子および前記複数の補素子が搭載されている一面に配置してもよい。
【００１６】
請求項１０に記載の発明では、回転体の回転に伴って回転する磁石を有するボディに対し、前記磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備えた回転角検出装置を、前記主素子の中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付ける回転角検出装置の組み付け方法であって、
前記回転角検出装置には、前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記回転角検出装置の前記ボディに対する組み付け位置を調整する調整工程を有し、
この調整工程では、前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量を前記組み付け位置の調整のために出力することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、回転角検出用磁気検出素子の中心位置と磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量を組み付け位置の調整のために出力しているから、手動もしくは自動で、回転角検出装置の組み付け位置を調整することができる。
【００１８】
なお、この請求項１０に記載の発明に対しても、上記した請求項２〜９に記載の発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態における電子スロットルの断面構成を示す図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図１の磁気検出ＩＣの上面図である。
【図４】図１の電子スロットルの電気的構成を示す図である。
【図５】図１のセンサアッセンブリに対する磁石の角度を示す図である。
【図６】図１の電子スロットルの製造工程の順序を示すフローチャートである。
【図７】図３の信号処理回路の信号処理を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態における磁気検出素子と磁石との配置関係を模式的に示した図である。
【図９】第１実施形態における磁気検出素子と磁石との配置関係を模式的に示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態において電気的構成を示す図である。
【図１１】第２実施形態において磁気検出ＩＣ出力演算装置の信号処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の変形例である電子スロットルの断面構成を示す図である。
【図１３】本発明の第１の変形例である磁気検出ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
図１、図２に本発明に係る電子スロットル１の第１実施形態を示す。図１は電子スロットル１の断面図、図２は図１中のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
電子スロットル１は、内燃機関に吸気される空気量を制御するもので、図１および図２に示すように、センサアッセンブリ２およびスロットルボディアッセンブリ３から構成される。
【００２３】
スロットルボディアッセンブリ３は、スロットルボディ１０、吸気弁（回転体）１１、ギア１３、１３ａ、１３ｅ、保護ケース１４、支持部材１５、および電動モータ１６、磁石１７を備える。
【００２４】
スロットルボディ１０は、図１に示すように、吸気路１０Ａ、および軸受け１０ａ、１０ｂを備える。吸気路１０Ａは、内燃機関に空気を導く通路である。
【００２５】
軸受け１０ａは、スロットルボディ１０からその凹部１０ｄ内に図示上側に突出するように形成されている。凹部１０ｄは、軸受け１０ａを中心とする環状に形成されたもので、後述するようにセンサアッセンブリ２に対するスロットルボディ１０の位置決めを行うために用いられる。軸受け１０ｂは、スロットルボディ１０から図示下側に突出するように形成されている。
【００２６】
吸気弁１１は、弁本体１１ｃに回転軸１１ａ、１１ｂが取り付けられて構成されている空気量調節弁である。回転軸１１ａ、１１ｂは互いに軸方向が一致するように配置されている。吸気弁１１は、その回転軸１１ａ、１１ｂを中心とする回転により、吸気路１０Ａ内の開度を調整して内燃機関に吸気される空気量を調整するものである。回転軸１１ａは、スロットルボディ１０の軸受け１０ａにより回転自在に支持されている。回転軸１１ｂは、スロットルボディ１０の軸受け１０ｂにより回転自在に支持されている。
【００２７】
支持部材１５は、回転軸１１ａの軸方向一方側（図示上側）に配置されたもので、円形の開口部１５ａを有する筒状に形成されている。支持部材１５は、回転軸１１ａによりネジ１５ａにより締結されている。磁石１７は、円板状の永久磁石を構成するもので、支持部材１５の開口部１５ａに嵌められている。磁石１７は、その中心が回転軸１１ａの軸心と一致し、かつ回転軸１１ａの軸方向に対して直交するように配置されている。磁石１７を２分割する２つの半円部のうち一方がＮ極で他方がＳ極となっている。このことにより、磁石１７においてＮ極とＳ極とを結ぶ方向が回転軸１１ａの軸方向に対して直交することになる。磁石１７は、後述するように、回転軸１１ａの回転に伴って回転して吸気弁１１の回転角を検出するために用いられる。
【００２８】
ギア１３は、平歯車を構成するもので、スロットルボディ１０の図示下側に配置されている。ギア１３は、回転軸１１ｂの軸方向一端側（図示下側）に支持されている。ギア１３ａ、１３ｅは、図２に示すように、平歯車を構成するもので、スロットルボディ１０の図示下側に配置されている。ギア１３ａは、軸１３ｂにより回転自在に支持されている。軸１３ｂは、スロットルボディ１０の図示下側に配置されている。ギア１３ｅは、電動モータ１６の出力軸１３ｄに支持されている。電動モータ１６は、スロットルボディ１０の凹部１０ｃ内に収納されている。電動モータ１６はその回転力をギア１３ｅ、１３ａ、１３を介して吸気弁１１に出力する軸回転用モータである。保護ケース１４は、電動モータ１６およびギア１３、１３ａ、１３ｅを図示下側から覆うように形成されている。保護ケース１４は、スロットルボディ１０に対してネジ１２ａ、１２ｂにより締結されている。
【００２９】
センサアッセンブリ２は、回転角検出装置を構成するもので、図１に示すように、センサケース２０、基板２１、および磁気検出ＩＣ２２から構成されている。
【００３０】
センサケース２０は、スロットルボディ１０に対して回転軸１１ａの軸方向一方側（図示上側）に配置されたものである。
【００３１】
センサケース２０のうち回転軸１１ａの軸方向他方側（図示下側）には凸部２０ａが設けられている。凸部２０ａは、回転軸１１ａを中心とする環状に形成されている。凸部２０ａは、スロットルボディ１０の凹部１０ｄのうち支持部材１５の外周側に嵌合されている。凸部２０ａは、スロットルボディ１０に対するセンサアッセンブリ２の位置を決める。センサケース２０には、回転軸１１ａの軸方向一方側（図示上側）に開口する凹部２３が設けられている。センサケース２０のうち回転軸１１ａの軸方向他方側（図示下側）には、凹部２４が設けられている。凹部２４には、支持部材１５および磁石１７が入り込んでいる。このため、磁石１７は、凹部２４の天井面２４ａに対向することになる。
【００３２】
基板２１は、プリント基板であって、センサケース２０の凹部２３内に配置されて、回転軸１１ａ、１１ｂの軸方向に対して直交するように配置されている。基板２１は開口部２３内の底部に対してネジ２１ａ、２１ｂにより締結されている。基板２１上には、磁気検出ＩＣ２２以外に、吸気路１０Ａ内の空気温度を検出する温度センサ（図示省略）などが搭載されている。磁気検出ＩＣ２２は、板状に形成されたもので、基板２１上に配置されている。磁気検出ＩＣ２２はそのリード２２ｂにより基板２１に対して接続されている。
【００３３】
図３は、図１中の磁気検出ＩＣ２２を図示上側から視た上面図である。
【００３４】
磁気検出ＩＣ２２は、基板３０、および磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを備える。基板３０は、正方形に形成されているシリコン基板である。基板３０はその上面を回転軸１１ａの軸方向一方側（図１中上側）に向けて配置されている。基板３０はその上面の中心が回転軸１１ａの軸方向に重なるように配置されている。
【００３５】
磁気検出素子３１は、基板３０の上面のうち中心に搭載されている。すなわち、磁気検出素子３１は、吸気弁１１の回転中心と重なる位置に配置され、その中心位置と磁石１７の回転軸とが一致している。本実施形態の磁気検出素子３１は、主素子を構成するもので、後述するように、吸気弁１１の回転角検出用の磁気検出素子を構成するもので、磁石１７から発生する磁界を検出するホール素子である。
【００３６】
磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、基板３０の上面にて、分散して配置されている。磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、重心位置が上面の中心（すなわち、磁気検出素子３１の位置）に一致するように配置されている。重心位置は、磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのそれぞれの位置を頂点（角部）とする四角形の重心の位置である。頂点とは、当該四角形においてその２つの辺が交わって角をなす点である。本実施形態では、磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、基板３０の上面のうち四隅にそれぞれ分散して配置されている。磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、補素子を構成するもので、後述するように、センサアッセンブリ２の組み付け誤差検出用の磁気検出素子を構成するもので、磁石１７から発生する磁界を検出するホール素子である。
【００３７】
信号処理回路２２ａは、基板３０の上面のうち磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを除いた領域に実装されている。当該領域は、上面の４辺に向けてそれぞれ突出する略十の字の形状である。
【００３８】
また、図１のセンサケース２０の凹部１５ａには樹脂材料５０が充填されている。樹脂材料５０は、基板２１および磁気検出ＩＣ２２を覆うように配置されている。樹脂材料５０は、基板２１および磁気検出ＩＣ２２を水、油、および塵から保護するために設けられている。
【００３９】
次に、本実施形態の電子スロットル１の電気的構成について図４を参照して説明する。図４は電子スロットル１の電気的構成を示す図である。以下、磁気検出素子３１における位置誤差の無い正規の位置を原点として、回転軸１１ａの軸方向に対してそれぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸とし、回転軸１１ａの軸方向をＺ軸とするＸＹＺ座標を設定した例にとり説明する。
【００４０】
磁気検出素子３１は、磁石１７から発生する磁界に基づいて磁石１７の回転角θを示す検出信号を出力する。回転角θは、センサアッセンブリ２に対する磁石１７（すなわち、吸気弁１１）の角度を示すもので、Ｘ軸を磁石１７の初期位置としたときに、図５に示すように、磁石１７においてＮ極とＳ極とを結ぶ方向Ｙ１とＸ軸とが成す角度である。本実施形態では回転角θの範囲は、０度から９０度の間に設定されている。磁気検出素子３１は検出信号としての出力電圧を出力するものであり、磁気検出素子３１は、角度θが０度から９０度まで変化すると出力電圧が正弦波を描くように設定されている。
【００４１】
磁気検出素子３２ａは、磁石１７から発生される磁界に基づいて磁石１７からの磁界強度を示す検出信号を出力する。磁気検出素子３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、磁気検出素子３２ａと同様、磁石１７から発生される磁界に基づいて磁石１７からの磁界強度を示す検出信号をそれぞれ出力する。
【００４２】
信号処理回路２２ａは、信号処理手段を構成しており、ＣＰＵ、メモリ等から構成されている。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０からの指令にしたがって、磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの検出信号に基づいて、磁気検出素子３１の検出信号のうちセンサアッセンブリ２の組み付け誤差分をキャンセルするための補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出する。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０からの指令にしたがって、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇに基づいて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を出力する。メモリには、補正値関数α、β、およびゲイン補正値Ｇを算出する為に用いる数式およびグラフ等が記憶されている。なお、数式およびグラフなどの詳細は、後述する。
【００４３】
電子制御装置４０は、信号処理回路２２ａに対して、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇの算出、磁気検出素子３１の検出信号の補正等を指令する以外に、電動モータ１６を制御する制御処理を実行する。
【００４４】
次に、本実施形態の電子スロットル１の製造工程について図６を参照して説明する。図６は電子スロットル１の製造工程の順序を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ステップＳ５０の工程では、スロットルボディ１０をダイキャスト等の成型により準備する。これに加えて、吸気弁１１として、弁本体１１ｃ、および回転軸１１ａ、１１ｂを別々に用意する。次のステップＳ５１の工程では、スロットルボディ１０に回転軸１１ａ、１１ｂを取り付け、次のステップＳ５２の工程では、電動モータ（図中軸回転用モータと記す）１６、およびギア１３、１３ａ、１３ｅをスロットルボディ１０に取り付け、その後、次のステップＳ５３の工程では、吸気弁１１をスロットルボディ１０に取り付ける。次のステップＳ５４の工程では、支持部材１５をスロットルボディ１０に取り付ける。次のステップＳ５５の工程では、磁石１７を支持部材１５に取り付ける。その後、ステップＳ５６の工程では、スロットルボディ１０にセンサアッセンブリ（図中センサＡＳＳＹと記す）２を取り付ける。このとき、センサアッセンブリ２のセンサケース２０の凸部２０ａをスロットルボディ１０の凹部１０ｄに嵌合することにより、位置決めを行う。その後、ネジ（図示省略）によりセンサケース２０をスロットルボディ１０に対して締結する。
【００４６】
このとき、センサケース２０の凸部２０ａとスロットルボディ１０の凹部１０ｄの内壁との間に隙間が生じ、スロットルボディ１０に対してセンサアッセンブリ２をネジ止めした際に微妙な位置誤差が生じる。このため、磁石１７に対するセンサアッセンブリ２の磁気検出ＩＣ２２の磁気検出素子３１の微妙な位置誤差が生じることになる。当該位置誤差が原因で磁気検出素子３１の検出信号に誤差が生じることになる。そこで、次のステップＳ５７の調整工程では、信号処理回路２２ａは、磁気検出素子３１の検出信号を補正するための、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを求めてメモリに記憶させる。補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇの算出の詳細について後述する。次のステップＳ５８の工程では、各種の検査を行う。その後、ステップＳ５９の工程で、電子スロットル１を出荷する。
【００４７】
次に、本実施形態の補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを求める処理について図７を参照して説明する。図７は、信号処理回路２２ａにおいて補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを求めるための処理を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、治具用電子制御装置を電子スロットル１の信号処理回路２２ａおよび電動モータ１６を接続する。
【００４９】
まず、ステップＳ１００では、回転角θ＝０度のとき、信号処理回路２２ａが磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの検出信号を測定する。磁気検出素子３２ａの検出信号に基づいて磁石１７からの磁界強度（以下、磁界強度Ｋａという）と、磁気検出素子３２ｂの検出信号に基づいて磁石１７からの磁界強度（以下、磁界強度Ｋｂという）とを求める。
【００５０】
ここで、センサアッセンブリ２の磁気検出ＩＣ２２の磁気検出素子３１が位置誤差のない正規の位置（すなわち、ＸＹＺ座標の原点）に配置されているときには、図８に示すように、磁気検出素子３２ａと磁石１７の中心との間の距離と、磁気検出素子３２ｂと磁石１７の中心との間の距離とが同じになる。図８は磁気検出素子３２ａ、３２ｂと磁石１７との配置関係を模式的に示した図である。この場合、磁界強度Ｋａと磁界強度Ｋｂとは、同じになる。図８中矢印は磁界を示す
また、図９に示すように、センサアッセンブリ２がＸ軸方向（図示左右方向）の位置ずれが生じて磁石１７のＳ極に対してセンサアッセンブリ２が近づいた場合には、磁気検出素子３２ａと磁石１７の中心との間の距離は、磁気検出素子３２ｂと磁石１７のＳ極との間の距離よりも短くなる。このため、磁界強度Ｋａよりも磁界強度Ｋｂの方が大きくなる。このため、磁界強度Ｋｂに対する磁界強度Ｋａの差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）がＸ軸ズレ量を示していることになる。Ｘ軸ズレ量は、センサアッセンブリ２の位置誤差におけるＸ軸方向の成分を示す。
【００５１】
信号処理回路２２ａ内のメモリには、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）とＸ軸ズレ量との関係を示すグラフＧ１（図７参照）が予め記憶されている。すなわち、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）とＸ軸ズレ量との関係が予めマトリックスで規定されている。グラフＧ１は、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）とＸ軸ズレ量とは１対１で特定されるものであって、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）が大きくなるほどＸ軸ズレ量が大きくなっている。
【００５２】
ステップＳ１１０では、グラフＧ１に基づいて差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）からＸ軸ズレ量を求める。Ｘ軸ズレ量ｘとして数式１に代入して補正値関数αの算出を行う。補正値関数αは、磁気検出素子３１の検出信号においてＸ軸ズレ量に基づく誤差を補正するための関数である。
【００５３】
α＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ・・・数式（１）
このようにして求められた補正値関数αをメモリに記憶させる。
【００５４】
ここで、数式１中のａ、ｂ、ｃは、予め決められた数値である。補正値関数αを求めるためには、磁気検出素子３２ａ、３２ｂの検出信号に代えて、磁気検出素子３２ｃ、３２ｄの検出信号を用いてもよい。
【００５５】
次に、ステップＳ１２０では、治具用電子制御装置が電動モータ１６を制御する。このとき、電動モータ１６はギア１３、１３ａ、１３ｅを介して吸気弁１１を回転角θが９０度になるまで回転させる。このとき、磁石１７のＮ極とＳ極とが並ぶ方向において磁気検出素子３２ａ、３２ｃがＹ軸を挟んで並ぶことになる。
【００５６】
このため、上記ステップＳ１１０と同様、磁気検出素子３２ａで検出される磁石１７からの磁界強度を磁界強度Ｋａとし、磁気検出素子３２ｃで検出される磁石１７からの磁界強度を磁界強度Ｋｃとしたとき、磁界強度Ｋｃに対する磁界強度Ｋａの差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）がＹ軸ズレ量を示すことになる。磁界強度Ｋａは、磁気検出素子３２ａの検出信号に基づいて求められるものである。磁界強度Ｋｃは、磁気検出素子３２ｃの検出信号に基づいて求められるものである。
【００５７】
信号処理回路２２ａ内のメモリには、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）とＹ軸ズレ量との関係を示すグラフＧ２（図７参照）が予め記憶されている。すなわち、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）とＹ軸ズレ量との関係がマトリックスで規定されていることになる。グラフＧ２は、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）とＹ軸ズレ量とは１対１で特定されるものであって、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）が大きくなるほどＹ軸ズレ量が大きくなっている。
【００５８】
ステップＳ１３０では、グラフＧ２に基づいて差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）からＹ軸ズレ量を求める。Ｙ軸ズレ量をｙとして数式２に代入して補正値関数βの算出を行う。補正値関数βは、磁気検出素子３１の検出信号においてＹ軸ズレ量に基づく誤差を補正するための関数である。
【００５９】
β＝ａ’ｙ２＋ｂ’ｙ＋ｃ’・・・数式（２）
このようにして求められた補正値関数βをメモリに記憶させる。ここで、数式２中のａ’、ｂ’、ｃ’は、予め決められた数値である。なお、補正値関数βを求めるためには、磁気検出素子３２ａ、３２ｃの検出信号に代えて、磁気検出素子３２ｂ、３２ｄの検出信号を用いてもよい。
【００６０】
また、上述の如く、電動モータ１６を駆動して回転角θが０度から９０度になるまで吸気弁１１を回転させた際に、信号処理回路２２ａが磁気検出素子３１の検出信号を測定し、この測定した検出信号の最大振幅値を求める。最大振幅値は、Ｚ軸ズレを示す情報である。
【００６１】
信号処理回路２２ａ内のメモリには、最大振幅値とＺ軸ズレとの関係を示すグラフ（図示省略）が予め記憶されている。すなわち、最大振幅値とＺ軸ズレとの関係が予めマトリックスで規定されていることになる。最大振幅値とＺ軸ズレとは、１対１で特定されるものであって、最大振幅値が大きくなるほどＺ軸ズレが大きくなる関係にある。
【００６２】
ステップＳ１４０では、最大振幅値とＺ軸ズレとの関係を示すグラフと、上述の如く測定した検出信号の最大振幅値とに基づいてＺ軸ズレを求める。この求められたＺ軸ズレに基づいて、ゲイン補正値Ｇの算出を行う。ゲイン補正値Ｇは、磁気検出素子３１の検出信号においてＺ軸ズレ量に基づく誤差を補正するためのゲインである。Ｚ軸ズレとゲイン補正値Ｇとは、１対１で特定されるものであって、Ｚ軸ズレが大きくなるほどゲイン補正値Ｇが小さくなる関係にある。このようにして求められたゲイン補正値Ｇをメモリに記憶させる。
【００６３】
次に、本実施形態の電子スロットル１の作動について説明する。
【００６４】
まず、電子制御装置４０は、電動モータ１６を駆動して吸気弁１１の回転角を制御する際、信号処理回路２２ａに対して磁気検出素子３１の補正後の検出信号を出力させるように指令する。すると、信号処理回路２２ａは、メモリから補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを読み出す。磁気検出素子３１の検出信号をＡとし、Ｘ軸ズレ分を補正した補正後の検出信号をＡ’とすると、検出信号をＡに補正値関数αを加算することにより補正後の検出信号Ａ’を求める（Ａ’＝Ａ＋α）。
【００６５】
次に、信号処理回路２２ａは、補正後の検出信号Ａ’に対して補正値関数βを加算することによりＹ軸ズレ分を補正した補正後の検出信号Ｂ（＝A’+β）を求めることができる。これに加えて、ゲイン補正値Gに補正後の検出信号Ｂを乗算してＺ軸ズレ分を補正した補正後の検出信号C（=G×B）を求めることができる。
【００６６】
以上説明した本実施形態によれば、電子スロットル１の製造時の調整工程において、信号処理回路２２ａは、磁気検出素子３１の検出信号を補正するための補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出するとともに、この算出された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇをメモリに記憶する。信号処理回路２２ａは、電子制御装置４０から指令を受けたときに、メモリに記憶された補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを用いて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を算出して電子制御装置４０に出力する。このため、回転角の検出精度を向上することができる。
【００６７】
本実施形態では、基板２１の上面に回転角検出用の磁気検出素子３１を有する磁気検出ＩＣ２２を搭載している。
【００６８】
上記特許文献１では、基板２１に対して直交する方向に伸びる支持部材を配置し、その先端部に回転角検出用の磁気検出素子を設けていた。このため、基板２１に対する回転角検出用の磁気検出素子の組み付け工程が煩雑になっていた。これに加えて、電子スロットル１の基板２１に対する直交方向の体格の大型化を招いていた。
【００６９】
これに対して、回転角検出用の磁気検出素子３１を有する磁気検出ＩＣ２２は、上述の如く、基板２１の上面に対して搭載されている。このため、磁気検出素子３１の組み付けを容易に行うことができる。さらに、基板２１に対して直交するように配置された支持部材を用いなくなったので、電子スロットル１の基板２１に対する直交方向の体格の大型化を抑制できる。
【００７０】
上記特許文献１では、センサアッセンブリにおいて温度センサを収納する収納室を有する突起部を設け、この突起部をスロットルボディの穴に挿入することで磁石に対する回転角センサの位置決めをしている。
【００７１】
これに対して、本実施形態では、信号処理回路２２ａは、上述の如く、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを用いて磁気検出素子３１の検出信号を補正して補正後の検出信号を算出している。このため、センサアッセンブリの突起部とスロットルボディの穴とによる位置決めの精度に関係なく、回転角の検出精度を向上することができる。このため、センサアッセンブリ２において温度センサを収納する収納室を有する突起部を設ける必要がなくなる。
【００７２】
本実施形態では、センサケース２０の凹部２３内に磁気検出ＩＣ２２が収納されている。センサケース２０の凹部２４には、磁石１７が入り込んで、凹部２４の天井面２４ａに対向する。このため、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄと磁石１７との間の距離を短くすることができる。このため、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、磁石１７から発生する磁界を精度良く検出することができる。このため、吸気弁１１の回転角θおよび補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを精度良く求めることができる。
【００７３】
上記の第１実施形態では、磁気検出素子３１の検出信号に対してX軸ズレ分およびＹ軸ズレ分を補正した後にZ軸ズレ分を補正した例について説明したが、これに代えて、磁気検出素子３１の検出信号に対してZ軸ズレ分を補正した後にX軸ズレ分およびＹ軸ズレ分を補正してもよい。
【００７４】
上記の第１実施形態では、信号処理回路２２ａのメモリに、補正値関数α、β、およびゲイン補正値Ｇを算出する為に用いる数式およびグラフを記憶した例について説明したが、これに限らず、当該数式およびグラフを電子制御装置のメモリに記憶させるようにしてもよい。当該数式およびグラフを記憶させる電子制御装置として、電子制御装置４０を用いてもよく、或いは電子制御装置４０以外の他の電子制御装置を用いてよい。
【００７５】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、電子スロットル１の製造時の調整工程において、信号処理回路２２ａは、補正値関数α、β、ゲイン補正値Ｇを算出してメモリに記憶した例を示したが、本実施形態では、これに代えて、電子スロットル１の製造時の調整工程において、組み付け誤差を表示する。
【００７６】
本実施形態の磁気検出ＩＣ２２の基板３０上には、信号処理回路２２ａが除かれて、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが搭載されている。
【００７７】
本実施形態では、電子スロットル１の製造時の調整工程が上記第１実施形態の調整工程と異なる。このため、以下、本実施形態の調整工程について説明する。
【００７８】
まず、治具として、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２、治具用電子制御装置４３、および治具用パソコン４１を用意する。その後、図１０に示すように、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２と治具用パソコン４１とを接続し、磁気検出ＩＣ２２、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２および治具用電子制御装置４３を接続し、治具用電子制御装置４３に電動モータ１６を接続する。このとき、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２は、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄから出力されるアナログ信号としての検出信号に基づいて組み付け誤差を求める処理を実施する。以下、当該処理について図１１を参照して説明する。
【００７９】
図１１中のステップ１００、１２０と図７中のステップ１００、１２０とはそれぞれ同一ステップである。
【００８０】
まず、ステップＳ１００では、回転角θ＝０度のとき、磁気検出素子３２ａ、３２ｂの検出信号を測定する。磁気検出素子３２ａ、３２ｂの検出信号に基づいて磁界強度Ｋａ、Ｋｂを求める。次に、ステップＳ１１０ａでは、図７のステップＳ１１０と同様、差分量（＝Ｋａ−Ｋｂ）からＸ軸ズレ量を求める。
【００８１】
次のステップＳ１２０では、治具用電子制御装置４３を介して電動モータ１６を制御して、吸気弁１１を回転角θが９０度になるまで回転させる。このとき、磁気検出素子３２ａ、３２ｃの検出信号を測定する。磁気検出素子３２ａ、３２ｃの検出信号に基づいて磁界強度Ｋａ、Ｋｃを求める。これに伴い、差分量（＝Ｋａ−Ｋｃ）からＹ軸ズレ量を求める。これに加えて、上述の如く、治具用電子制御装置４３を介して電動モータ１６を駆動して回転角θが０度から９０度になるまで吸気弁１１を回転させた際に、磁気検出素子３１の検出信号の最大振幅値を求める。ステップＳ１４０ａにおいて、この測定した検出信号の最大振幅値に基づいてＺ軸ズレ量を算出する。このようにして求められたＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を治具用パソコン４１に出力する。これに伴い、治具用パソコン４１は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量をディスプレイに同時に表示させる。このため、作業者は、ディスプレイにおけるＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量の表示を見ながら、センサアッセンブリ２の位置調整を実施することができる。すなわち、作業者は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量のモニタしながら、センサアッセンブリ２の位置調整を実施することができる。
【００８２】
以上説明した本実施形態によれば、電子スロットル１の製造時の調整工程において、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２は、磁気検出素子３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの検出信号に基づいてＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出してディスプレイに表示させる。このため、作業者に対して磁石１７に対するセンサアッセンブリ２の位置調整を補助することができる。これにより、作業者は、センサアッセンブリ２の位置の微調整が可能になる。よって、磁石に対する回転角検出用磁気検出素子の位置を精度良く調整することが可能になる。したがって、上記第１実施形態と同様に、回転角の検出精度を向上することができる。
【００８３】
また、本実施形態では、電子スロットル１の製造時の調整工程において、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出する。このため、治具として磁気検出ＩＣ出力演算装置４２を用いることにより、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２を磁気検出ＩＣ２２内に設ける必要が無くなる。このため、磁気検出ＩＣ２２の回路構成を簡素化することができる。
【００８４】
上記第２実施形態では、治具用パソコン４１は、Ｘ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量をディスプレイに同時に表示させる例を示したが、これに代えて、治具用パソコン４１においてＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量のうちいずれか１つを表示し、この表示するズレ量を切り替えるようにしてもよい。
【００８５】
上記第２実施形態では、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２がＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出して出力した治具用パソコン４１に出力して作業員がセンサアッセンブリ２の位置調整した例を示したが、これに代えて、センサアッセンブリ２の位置調整する自動組み立て装置を用いて、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２がＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を算出して自動組み立て装置に出力して、自動組み立て装置が磁気検出ＩＣ出力演算装置４２から出力されるＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、Ｚ軸ズレ量に基づいて、センサアッセンブリ２の位置調整の制御を実施する。この場合、磁気検出ＩＣ出力演算装置４２がＸ軸ズレ量、Ｙ軸ズレ量、およびＺ軸ズレ量を自動組み立て装置に出力することにより、自動組み立て装置によるセンサアッセンブリ２の位置調整の制御を補助することができる。よって自動組み立て装置がセンサアッセンブリ２の位置の微調整が可能になる。
【００８６】
上記第１、第２実施形態では、基板２１上に温度センサを搭載した例を示したが、これに代えて、図１２に示すように、センサアッセンブリ２では温度センサ２５を収納する収納室を有する突起部２４を設け、この突起部２４をスロットルボディ１０の穴に挿入することで磁石１７に対するセンサアッセンブリ２の位置決めをしてもよい。
【００８７】
上記第１、第２実施形態では、回転角検出装置として磁気検出ＩＣ２２（図３参照）を用いた例を示したが、これに限らず、図１３に示すように、回転角検出装置として、基板３０上に 磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを搭載してなる磁気検出ユニット２２を用いてもよい。
【００８８】
上記第１、第２実施形態では、組み付け誤差検出用磁気検出素子として４つの磁気検出素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを設けた例を示したが、回転角検出用磁気検出素子３１の周りに複数の誤差検出用磁気検出素子が配置されて組み付け誤差を示すズレ量を求めるようになっていればよく、その数も４つに限らず、３つ或いは５つ以上の磁気検出素子を設けてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のズレ量を求めるようになっていてもよい。
【００８９】
上記第１、第２実施形態では、回転体として吸気弁１１を用いた例を示したが、これに代えて、回転体として吸気弁１１以外のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１ 電子スロットル
２ センサアッセンブリ
３ スロットルボディアッセンブリ
１０ スロットルボディ
１０Ａ 吸気路
１１ 吸気弁（回転体）
１１ａ、１１ｂ 回転軸
１３、１３ａ、１３ｅ ギア
１４ 保護ケース
１５ 支持部材
１６ 電動モータ
１７ 磁石
２０ センサケース
２１ 基板（プリント基板）
３０ 基板（シリコン基板）
２２ 磁気検出ＩＣ
３１ 回転角検出用磁気検出素子
３２ａ〜３２ｄ 誤差検出用磁気検出素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転に伴って回転する磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備え、前記主素子は、その中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付けられている回転角検出装置であって、
前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量に基づいて前記主素子から出力される検出信号を補正する信号処理手段を備えることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記主素子は、前記複数の補素子のそれぞれの位置を頂点とする多角形における重心に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記磁石の回転軸をＺ軸とし、それに直交しかつ互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とするＸＹＺ座標系において、前記複数の補素子は、前記Ｘ軸方向において前記主素子のＸ座標位置に対し対称となる位置に配置されるとともに、前記Ｙ軸方向において前記主素子のＹ座標位置に対し対称となる位置に配置されており、
前記信号処理手段は、前記磁石のＮ極とＳ極が並ぶ方向と前記Ｘ軸とのなす角度が０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＸ軸方向のズレ量を求め、前記角度が９０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＹ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、前記角度が０度から９０度に変化したときに前記主素子から出力される検出信号の最大振幅値に基づいて前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＺ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする請求項３に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記磁石はそのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が前記回転軸の軸方向に対して直交するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記主素子および前記複数の補素子は、基板に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記基板は、正方形に形成されており、
前記複数の補素子としての４つの補素子が前記基板の四隅に分散して配置されていることを特徴とする請求項６に記載の回転角検出装置。
【請求項８】
前記基板には、前記信号処理手段を構成する信号処理回路が搭載されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項９】
前記信号処理回路は、前記基板のうち前記主素子および前記複数の補素子が搭載されている一面に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の回転角検出装置。
【請求項１０】
回転体の回転に伴って回転する磁石を有するボディに対し、前記磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備えた回転角検出装置を、前記主素子の中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付ける回転角検出装置の組み付け方法であって、
前記回転角検出装置には、前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記回転角検出装置の前記ボディに対する組み付け位置を調整する調整工程を有し、
この調整工程では、前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量を前記組み付け位置の調整のために出力することを特徴とする回転角検出装置の組み付け方法。
【請求項１】
回転体の回転に伴って回転する磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備え、前記主素子は、その中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付けられている回転角検出装置であって、
前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量に基づいて前記主素子から出力される検出信号を補正する信号処理手段を備えることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記主素子は、前記複数の補素子のそれぞれの位置を頂点とする多角形における重心に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記磁石の回転軸をＺ軸とし、それに直交しかつ互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とするＸＹＺ座標系において、前記複数の補素子は、前記Ｘ軸方向において前記主素子のＸ座標位置に対し対称となる位置に配置されるとともに、前記Ｙ軸方向において前記主素子のＹ座標位置に対し対称となる位置に配置されており、
前記信号処理手段は、前記磁石のＮ極とＳ極が並ぶ方向と前記Ｘ軸とのなす角度が０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＸ軸方向のズレ量を求め、前記角度が９０度のとき、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＹ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、前記角度が０度から９０度に変化したときに前記主素子から出力される検出信号の最大振幅値に基づいて前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのＺ軸方向のズレ量を求めることを特徴とする請求項３に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記磁石はそのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が前記回転軸の軸方向に対して直交するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記主素子および前記複数の補素子は、基板に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記基板は、正方形に形成されており、
前記複数の補素子としての４つの補素子が前記基板の四隅に分散して配置されていることを特徴とする請求項６に記載の回転角検出装置。
【請求項８】
前記基板には、前記信号処理手段を構成する信号処理回路が搭載されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項９】
前記信号処理回路は、前記基板のうち前記主素子および前記複数の補素子が搭載されている一面に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の回転角検出装置。
【請求項１０】
回転体の回転に伴って回転する磁石を有するボディに対し、前記磁石によって形成される磁界に基づいて前記回転体の回転角度を示す検出信号を出力する主素子を備えた回転角検出装置を、前記主素子の中心位置が前記磁石の回転軸と一致するように組み付ける回転角検出装置の組み付け方法であって、
前記回転角検出装置には、前記主素子の周りに、前記磁石によって形成される磁界に基づいて検出信号をそれぞれ出力する複数の補素子が配置されており、
前記回転角検出装置の前記ボディに対する組み付け位置を調整する調整工程を有し、
この調整工程では、前記複数の補素子から出力される検出信号に基づいて、前記主素子の中心位置と前記磁石の回転軸とのズレ量を求め、このズレ量を前記組み付け位置の調整のために出力することを特徴とする回転角検出装置の組み付け方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−５２９６０（Ｐ２０１２−５２９６０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６９２２（Ｐ２０１０−１９６９２２）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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