(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と一体になって回転するマグネットからなる主ロータと、前記主ロータに近接した位置にあって従軸と一体になって回転するマグネットからなる従ロータとを磁気的に結合し、前記２つの各ロータを直径位置にて２分割した形状に合わせた主エアーギャップを夫々設けた第１，第２の２枚の対向する磁極片を設けると共に、前記各磁極片には、その２つの磁極片が互いに対向してできるギャップ位置に副エアーギャップを介在させて併設配置したアクチュエータにおいて、前記副エアーギャップ間に生じる磁束密度を計測する手段を設けて、前記計測出力により主軸と従軸との角度差を検することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
主軸と一体になって回転するマグネットからなる主ロータと、前記主ロータに近接した位置にあって従軸と一体になって回転するマグネットからなる従ロータとを磁気的に結合し、前記２つの各ロータを直径位置にて２分割した形状に合わせた主エアーギャップを夫々設けた第１，第２の２枚の対向する磁極片を設けると共に、前記各磁極片には、その２つの磁極片が互いに対向してできるギャップ位置に副エアーギャップを介在させて併設配置したアクチュエータにおいて、前記副エアーギャップ間に生じる磁束密度を計測する手段を設けて、前記計測出力により主軸と従軸との連結トルクを検出することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
主軸と一体になって回転するマグネットからなる主ロータと、前記主ロータに近接した位置にあって従軸と一体になって回転するマグネットからなる従ロータとを磁気的に結合し、前記２つの各ロータを直径位置にて２分割した形状に合わせた主エアーギャップを夫々設けた第１，第２の２枚の対向する磁極片を設けると共に、前記各磁極片には、その２つの磁極片が互いに対向してできるギャップ位置に副エアーギャップを介在させて併設配置したアクチュエータにおいて、前記２つの主エアーギャップと磁極片端部のいずれか一方に対して、前記磁極片間を側路して連結する連絡磁路を設けて、前記連結磁路内に磁気抵抗部と起磁力源とを備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項３記載のアクチュエータにおいて、前記主軸に対してアクセルケーブルレバーを介してスロットル操作量を伝達する手段を付加したことを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式スロットル装置等に適用されるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（例えば自動車用エンジン）を制御する場合、運転者は自分の意志をアクセルペダルに伝え、このアクセルペダルの踏込量をワイヤー等の移動量を介して、スロットル・バルブを開閉する。
【０００３】
しかしながら、近年に至って電動アクチュエータの採用がなされるようになり、フェールセーフの観点からスロットル索と電動アクチュエータとを用いた２系統にてスロットル操作を行なう傾向にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記併用傾向に対処するため夫々の機能を単独に有する部品を、個々に併設するだけでは構造上の問題のみならず、取付スペースも増大し保守上にも問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、従来のアクセルワークに加え、電子制御手段を比較的簡単な構造で付加することの可能なアクチュエータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係るアクチュエータは、主軸と一体になって回転するマグネットからなる主ロータと、前記主ロータに近接した位置にあって従軸と一体になって回転するマグネットからなる従ロータとを磁気的に結合し、前記２つの各ロータを直径位置にて２分割した形状に合わせた主エアーギャップを夫々設けた第１，第２の２枚の対向する磁極片を設けると共に、前記各磁極片には、その２つの磁極片が互いに対向してできるギャップ位置に副エアーギャップを介在させて併設配置したアクチュエータにおいて、前記副エアーギャップ間に生じる磁束密度を計測する手段を設けて、前期計測出力により主軸と従軸との角度差を検するようにした。これにより主軸と従軸との角度差が検出できる。
【０００７】
本発明の［請求項２］に係るアクチュエータは、主軸と一体になって回転するマグネットからなる主ロータと、前記主ロータに近接した位置にあって従軸と一体になって回転するマグネットからなる従ロータとを磁気的に結合し、前記２つの各ロータを直径位置にて２分割した形状に合わせた主エアーギャップを夫々設けた第１，第２の２枚の対向する磁極片を設けると共に、前記各磁極片には、その２つの磁極片が互いに対向してできるギャップ位置に副エアーギャップを介在させて併設配置したアクチュエータにおいて、前記副エアーギャップ間に生じる磁束密度を計測する手段を設けて、前記計測出力により主軸と従軸との連結トルクを検出するようにした。これにより主軸と従軸との連結トルクを検出できる。
【０００８】
本発明の［請求項３］に係るアクチュエータは、主軸と一体になって回転するマグネットからなる主ロータと、前記主ロータに近接した位置にあって従軸と一体になって回転するマグネットからなる従ロータとを磁気的に結合し、前記２つの各ロータを直径位置にて２分割した形状に合わせた主エアーギャップを夫々設けた第１，第２の２枚の対向する磁極片を設けると共に、前記各磁極片には、その２つの磁極片が互いに対向してできるギャップ位置に副エアーギャップを介在させて併設配置したアクチュエータにおいて、前記２つの主エアーギャップと磁極片端部のいずれか一方に対して、前記磁極片間を側路して連結する連絡磁路を設けて、前記連結磁路内に磁気抵抗部と起磁力源とを備えたことを特徴とした。これにより起磁力源にて起磁力を発生すれば主軸と相対的な移動が可能になる。
【０００９】
本発明の［請求項４］に係るアクチュエータは、［請求項３］において、前記主軸に対してアクセルケーブルレバーを介してスロットル操作量を伝達する手段を付加した。これにより従来のアクセルワークとの併用が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態を説明する。
図１は本発明のアクチュエータの実施の形態を示す構成図であり、その構成のうちの主要部のみを示す。図１において１，２は磁極片であり、これらは副エアーギャップ３を介在させて対応配置されている。
【００１２】
４は主軸、５は従軸であって、夫々主エアーギャップ６及び７内に回動自在に設けられ、又、各軸にはＮ，Ｓ極からなる永久磁石と一体になった主ロータ８，従ロータ９が設けられる。
【００１３】
そして、この種の磁気回路の基本的な考え方は、副エアーギャップの磁束に着目し、この部分に磁束がある時は、トルクが発生してロータが回転し、磁束がない時は安定であるため、中立状態でロータが静止する。即ち、図１の位置に停止していることである。
【００１４】
そして、図１は主軸４と従軸５が同じ位相関係にある状態であり、各ロータ内で夫々閉磁路が生じていて、各ロータ間にトルクは発生していない。即ち、主ロータ８と従ロータ９は同じ位置関係（共に副エアーギャップ方向に向って同一位置）になっている。
【００１５】
図２は主軸４に外力が加わって反時計方向に回転した状態である。このときの磁束は図２に示されるように、副エアーギャップ３内に磁束が発生する。この場合は副エアーギャップ３内の磁気エネルギーが小さくなる方向（矢視Ａ）に従軸５が回転するトルクが発生する。これはロータリソレノイドのロータが磁気連結器としての機能を有している。
【００１６】
又、主軸４と従軸５の両者に外力が働いて静止しているときは、副エアーギャップ３内の磁束密度は、位相差（角度）又はトルクに比例している。したがって副エアーギャップ内の磁束密度を検出すれば主軸４と従軸５の角度差あるいは主軸と従軸の連結トルクを検出できる。
【００１７】
図３は主軸４が回転して副エアーギャップ３に磁束が発生した結果、従軸５が主軸４と反対方向に回転して副エアーギャップ３内の磁束を０とし、中立（安定）状態となったことを示す。この場合、主軸４の回転が従軸５に伝達されたことになる。
【００１８】
図４は図１と同様構成のロータリソレノイドに連結磁路１０を設けると共に、この部分に磁気抵抗部１１を設け、かつ連結磁路にコイル１２を設けたものである。
【００１９】
このときロータの位相差によって発生した磁束は、コイルの起磁力により連結磁路１０を通り、副エアーギャップ３内の磁束は０となって静止状態となる。これはコイル起磁力によって主軸と従軸の両者に位相を生じさせたことになる。
【００２０】
図５は既に説明してきたロータを同軸状に配置して、スロットル制御装置として具体化した図である。なお、右図はＸ−Ｘ断面図である。両図において、既に説明した図と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
図５において、１３は従軸５に固定されて吸気管１４内に支持されたスロットル・バルブであって、主軸４と同軸状に配置されている。図からも明らかなように主軸４と従軸５は分割されており、各軸の隣接端部は永久磁石１５，１６を設け、磁気的に結合がなされている。
【００２２】
１７，１８，１９は軸受であって主軸４及び従軸５を支承し、回動可能になっている。一方、２０はスロットルレバーであって主軸４の先端に設けられ、リターンスプリング２１の反力に抗して回動する構成を有している。勿論、スロットルレバー２０にはアクセルペダルの踏込量に応じて動作するワイヤーが接続される。
【００２３】
動作の概要は以下の通りである。
先ず、主軸４と従軸５は磁気的結合がなされているため、主軸４に追従して回転するが、これらの回転力は励磁コイル１２の起磁力によってその結合度が変化する。
【００２４】
ここで、主軸４はスロットル・レバーと一体で、アクセルペダルと連動して動く。このとき励磁コイル１２に起磁力がなければ、スロットル・バルブ１３はスロットル・レバー（主軸）に応動して動くが、励磁コイル１２に起磁力が発生すると、相対的な移動が可能となる。その結果、トラクションコントロール，オートクルーズ，アイドル・スピード・コントロール（ＩＳＣ）などの機能が付加できる。
【００２５】
図６は更に他の実施の形態であり、本例はロータを同心状に配置したものである。図６において、既に説明した図と同一部分は同一符号を付す。図から明らかなように主軸４は磁極片１，２の外側にあり、従軸５は内側にある。磁極片１，２は連結磁路１０にて接続されている。なお、連結磁路１０は現実には立体的配置が可能であるが、本例では点線にて平面的に示している。
【００２６】
そして基本的には同軸状に配置されたものと同じである。図６に対応して示せばアクセルペダルからの機械的動作力を主軸４に接続する手段、及び従軸５とスロットル・バルブとの連結手段等の記載がないだけである。本例においても図５と同様な効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば永久磁石と一体になった主軸と従軸とを磁気的に結合すると共に、磁極片は各回転子と副エアーギャップを介在させて対向配置する構成としたので、磁気連結器，磁気式位置センサ，磁気式トルクセンサ，磁気式差動アクチュエータ及びスロットルアクチュエータ等に適したものとなり、ロータが磁気連結器の構成要素の一部となって、小型，低価格化が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気連結器の実施の形態を示す図。
【図２】図１の作動を示す図。
【図３】図１の他の作動の態様を示す図。
【図４】主軸と従軸とに起磁力によって位相差を生じさせた構成例図。
【図５】ロータを同軸状に配置した場合の実施の形態を示す図。
【図６】ロータを同心状に配置した場合の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１，２  磁極片
３  副エアーギャップ
４  主軸
５  従軸
６，７  主エアーギャップ
８  主ロータ
９  従ロータ
１０  連結磁路
１１  磁気抵抗部
１２  励磁コイル
１３  スロットル・バルブ
１４  吸気管
１５，１６  永久磁石
１７，１８，１９  軸受
２０  スロットルレバー
２１  リターンスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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