JP3315815B2 - 感温アクチュエータとこれを用いたアイドル・スピード・コントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環境あるいは特定機器
の温度変化を検知して駆動力を発生する感温アクチュエ
ータとこれを用いたアイドル・スピード・コントローラ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境あるいは機器の温度変化に応じて所
定機器の応動条件を変化させたい場合はいろいろある。
例えば自動車のアイドリング運転状態における吸入空気
量の制御等がこれである。この種の従来装置としては、
例えば温度検知作動素子としてワックスを用いたもの、
あるいはバイメタルを用いたもの、更には必要とする部
位に温度検知素子を取り付け、各温度検知素子からの検
知信号を集めて所定の制御をするもの等、各方式が多数
既に提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記方式における従来
装置は、以下に示す不都合がある。例えば、自動車のア
イドリング状態ではその吸入空気量はエンジン温度によ
っても影響を受ける。即ち、エンジン温度が高ければバ
イパス空気量を小さくし、逆にエンジン温度が低ければ
バイパス空気量を大きくすることを要する。

【０００４】したがって、この種の制御をする場合に
は、複数の温度検知素子や温度検知作動素子を必要と
し、かつ温度条件を加味した制御回路を構成する必要が
あって、構造が複雑になるばかりか、信頼性も低下し、
それにつれてコストアップする。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、温度検知素子や温度
検知作動素子を不要とし、高信頼性かつ低コストな感温
アクチュエータとこれを用いたアイドル・スピード・コ
ントローラを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係る感温アクチュエータは、ヨークを形成する磁性材か
らなる固定子と、前記固定子内の開口にあって回転自在
に設けられた回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的
に連結するために、前記固定子と接続されて配置した複
数の磁極片と、少なくとも１つの永久磁石が前記各部の
いずれかに配置された感温アクチュエータにおいて、温
度によって磁気特性（ここでは透磁率，飽和磁束密度，
残留磁束密度及び起磁力のいずれかを意味する。以下同
じ。）が変化する感温磁性部材を前記固定子の一部に設
けると共に、前記感温磁性部材の周縁に起磁力源である
電磁コイルを巻回するよう構成した。

【０００６】本発明の［請求項２］に係る感温アクチュ
エータは、ヨークを形成する磁性材からなる固定子と、
前記固定子に設けた電磁コイルと、固定子内の偏倚した
開口にあって回転自在に設けられた円筒磁石からなる回
転子と、前記円筒磁石回転子と電磁コイルより発生する
磁束とから回転子に回転力を発生する感温アクチュエー
タにおいて、前記偏倚して設けた開口を挟む磁束通路に
負特性あるいは正特性の感温磁性材のいずれか一方ある
いは両方を夫々対峙して交叉する形状に配置した。

【０００７】本発明の［請求項３］に係る感温アクチュ
エータは、［請求項２］において、感温磁性材は負特性
あるいは正特性のいずれか一方とし、かつ偏倚した開口
を挟む磁束通路の一方のみに設けるようにした。

【０００８】本発明の［請求項４］に係るアイドル・ス
ピード・コントローラは、スロットル弁を有する主空気
通路と、この主空気通路に並列に設けたバイパス通路
と、前記バイパス通路への空気流を制御するために設け
た弁体と一体に回転するシャフトと、前記シャフトの端
部に設けた回転子としての円筒磁石とを有し、電磁コイ
ルよりの磁束により前記回転子を介してシャフトに回転
力を発生させて弁体を作動し、バイパス通路への空気流
を制御するアイドル・スピード・コントローラにおい
て、前記円筒磁石の設置した開口を挟む磁路の一部に感
温磁性材を設けるようにした。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【作用】本発明の［請求項１］〜［請求項３］に係る感
温アクチュエータは、磁路内に温度に応じて磁気特性の
変化する感温磁性材を入れてある。そこで正常時は、起
磁力源から出た磁束は、例えば感温磁性材の温度特性が
負である場合は所定の磁路を経由して戻る動作をする。
しかし温度上昇があると、その温度に応じて磁気特性が
低下する。その結果、正常時には形成された磁路と異な
る磁路を経由する磁束が通過することによって作動する
機能を設けておけば、温度による作動力を取り出すこと
が可能となる。

【００１８】本発明の［請求項４］に係るアイドル・ス
ピード・コントローラは、既に説明してきた感温アクチ
ュエータをアイドル・スピード・コントローラの駆動源
として用いたものである。したがって基本的な動作は既
に説明した通りであるが、温度変化を検出した後の被作
動対象物が弁体（コントローラ・バルブ）となり、その
結果バイパス通路の空気量が制御できる。

【００１９】

【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図１
は本発明による感温アクチュエータの一実施例の構成図
である。図１において、１は感温アクチュエータの本体
を示し、磁性材料からなる固定子（ヨーク）１０と、こ
の固定子と接続された磁極片１１−１，１１−２，１１
−３，１１−４と、シャフト１２に固定された回転子１
３とからなり、本実施例の場合回転子１３はＮ，Ｓ極か
らなる磁石である。なお、磁極片１１−１，１１−４に
感温磁性材（梨地部分として示す）１４、例えばサーモ
フェライトの負特性のものを用いている。

【００２０】図２は感温磁性材の特性図を示し、縦軸に
透磁率μをとり、横軸に温度Ｔをとって示している。図
に示されるよに温度の上昇につれて透磁率の増加するも
の（正特性）と、逆に温度の上昇につれて透磁率の減少
するもの（負特性）とがある。

【００２１】次に作用について説明する。本実施例の場
合、感温磁性材としてサーモフェライトを用いているた
め、通常時は回転子１３を形成する磁石のＮ極からの磁
力線Ａは、実線に示されるように磁極片１１−１，１１
−２からヨークへ流れ出し、磁極片１１−３，１１−４
を均等に経由してＳ極へ戻るループとなる。したがって
回転子１３は図示（中立）位置を維持する。

【００２２】温度が上昇すると、磁極片１１−１，１１
−４の透磁率が減少するため、磁極片１１−１，１１−
４を経由していた磁力線は弱まり、点線に示されるよう
に磁極片１１−２，１１−３側に強まる。したがって磁
石１３はシャフト１２を中心にして反時計方向に回転す
る。そこでシャフト１２を弁体の閉方向とすれば、温度
上昇につれて弁体を閉路させることができる。

【００２３】上記実施例では、磁極片１１−１，１１−
４の全体（梨地部分）を、負特性のサーモフェライトの
ような感温磁性材としたが、これに限定されるものでは
なく、磁極片のうちの一部分としても同様な効果が得ら
れる。この場合の一部分とは磁力線の方向に沿って部分
的（磁極片の左右の一部分）に設けることを意味してい
る。上記実施例によれば別体としての感温検知作動素子
を不要とし、構造が簡単でコスト低下が可能である。

【００２４】図３は他の実施例の構成図である。図３に
おいて、１５は起磁力源としてのコイルであり、シャフ
ト１２に取り付けた回転子（磁石）１３はヨークの一部
に設けた開口１６内によって回転可能に設けられる。な
お、磁石１３の周囲は両側面（左右）に広い開口（偏倚
した溝）１６−１があり、上方と下方は隙間が狭くなっ
ている。

【００２５】開口１６を挟んで負特性の感温磁性材１４
を設けることは前記実施例（図１）と同様であるが、本
実施例では残余の対応部分に正特性の感温磁性材１７を
設ける構成とした。したがって、温度上昇に伴なって感
温磁性材１４の部分が透磁率を減少し、反対に感温磁性
材料１７の部分が透磁率が増大する。これらの作用は互
いに偏磁を増大させる。即ち、温度上昇に伴なう透磁率
の差が顕著となり、より一層動作を確実なものとする。

【００２６】図４は他の実施例の構成図である。図４に
おいて、図３と同一部分については同一符号を付して説
明を省略する。本実施例では磁石１３を挟んだ磁路の一
方側のみに感温磁性材（負特性）１４を設けたものであ
る。本実施例では温度の上昇に伴なって感温磁性材１４
の透磁率が減少するため、結果として点線部分への磁束
が増大する。したがって透磁率の差が顕著となり、より
一層動作が確かになる。

【００２７】図５は更に他の実施例の構成図であり、図
１と同一部分については同一符号を付して説明を省略す
る。本実施例では感温磁性材１８を、対峙して設けた磁
極片の一部分（梨地部分）のみに設けたものである。そ
して感温磁性材１８として例えば負特性のものを用いた
場合には、温度上昇につれて磁極片１１−１，１１−４
側の磁束が減少し、その分だけ他方の磁極片１１−２，
１１−３側が増大する。したがって回転子の回転角度を
調整できる。

【００２８】図６は更に他の実施例の構成図であり、図
５と同一部分については同一符号を付して説明を省略す
る。本実施例では起磁力源である２個の永久磁石１９−
１，１９−２を固定子に設け、かつ回転子１３を永久磁
石でなくしたものである。その他の構成は図５と同様で
ある。本実施例においても上記図５の場合と同様の効果
が得られることに加えて、起磁力源の大きさを比較的簡
単に変更でき、適用に際しての自由度を拡げることがで
きる。

【００２９】図７は図６の変形例であり、固定子に起磁
力源である永久磁石１９を１個設け、かつ固定子の他方
を開放して磁束の通路を限定するようにした。その他の
構成は図６と同様であり、前記同様の効果が得られるこ
とは明らかである。

【００３０】図８は更に他の実施例の構成図である。本
実施例では永久磁石からなる回転子１３の凸部に感温磁
性材を貼着し、磁極片側には何らの処理を施さないよう
にした。図では例えば梨地部分２０は負特性とし、斜線
部分２１は正特性としている。本実施例によれば温度上
昇に応じて感温磁性材の透磁率が夫々変化し、上記同様
の作用をすることは勿論のこと、回転子１個に特定機能
を集約でき、この部分のみを専門メーカーにて製造する
ことにより部品の管理に都合がよい。

【００３１】図９は更に他の実施例の構成図である。本
実施例では感温磁性材として磁極片側を磁石とし、回転
子は磁石としないものである。図では磁極片１１−１，
１１−４を例えば温度上昇により起磁力が低下する（負
特性）フェライト磁石とし、対応する１１−２，１１−
３を安定（弱い負特性を有する）なサマリウムコバルト
磁石を用いた場合が示される。この場合の動作は通常時
は実線に従った磁路であるものが、温度上昇に伴なって
フェライト磁石の起磁力が減少し、回転子を反時計方向
に回転させる。本実施例も上記各実施例と同様な効果が
得られる。

【００３２】図１０は更に他の実施例の構成図である。
本実施例では負特性あるいは正特性を有する感温磁性材
としての永久磁石と温度的に安定な永久磁石を組合せて
回転子１３を構成したものである。即ち、梨地部分２２
と斜線部分２３とからなる各永久磁石を組合せたもので
ある。作用については既に説明した通りである。本実施
例においても、上記各実施例と同様の効果が得られるこ
とは明らかである。

【００３３】図１１は更に他の実施例の構成図である。
本実施例は固定子１０に、起磁力源として２つの永久磁
石２４−１，２４−２を設けたものである。即ち、負特
性あるいは正特性を有する感温磁性材を組合せて回転子
１３を構成したものである。本実施例においても、上記
実施例のものと同様な効果が得られる。

【００３４】図１２は更に他の実施例の構成図である。
本実施例は一方の磁極片１１−１，１１−４と回転子１
３との間のエアーギャップｌと他方の磁極片１１−２，
１１−３と回転子１３との間のそれ（図示せず）とアン
バランスにしている。つまり図ではｌの方が他方のそれ
より大となっている。更に固定子の各磁極片間に負特性
の感温磁性材２５−１，２５−２を設けるようにした。

【００３５】したがって常時（低温時）は磁束は実線の
経路をたどるが、温度上昇に際しては透磁率の低下によ
って感温磁性材２５−１，２５−２部分がオフとなり、
点線で示す磁路を形成する。その結果、回転子１３を時
計方向に回転する。本実施例においても、上記実施例の
ものと同様の効果が得られる。

【００３６】図１３は更に他の実施例の構成図である。
本実施例は図５をもとにし、コアの一部を感温磁性材２
７とし、その上部に電磁コイル２６を巻回したものであ
る。本実施例では既に説明してきた原理を用いて電磁コ
イルの電流が流れっぱなしになったとき、電磁コイルの
下部に設けた負特性の感温磁性材により高温時に発生す
る磁束を低下させるものであり、いわゆるフェイルセー
フとして使用するものである。動作原理は再三説明して
いるため、ここでは省略する。

【００３７】図１４は図１３と同様に使用の態様図であ
り、この場合はチョークバルブの駆動源として用いるも
のである。側面図（ａ）において２８はチョークバルブ
であり、感温アクチュエータ２９にてラック３０を駆動
し、正面図（ｂ）に示されるようにピニオン３１を介し
てチョークバルブ２８を回動させる方式である。感温ア
クチュエータはバルブの偏心による発生トルクにバラン
スする位置まで回転するので、直接ピニオンとバルブを
連結できる。又、感温アクチュエータを電磁駆動可能な
タイプとすれば、積極的な空燃比制御も可能となる。

【００３８】図１５は上記した感温アクチュエータを自
動車のアイドル・スピード・コントローラ（ＩＳＣ）に
適用した実施例である。本実施例で使用する感温アクチ
ュエータ本体はヨーク１０に起磁力源としてコイル１５
を巻回し、開口１６内に回転子（磁石からなる）１３を
設けると共に、感温磁性材１４を開口を挟んで設けたも
のであり、既に十分説明がなされている。

【００３９】図１５（ａ）は正面図であり、この中心線
（一点鎖線）よりみた概要断面図が図１５（ｂ）であ
り、軸受３２を支点にしてシャフト１２が取り付けら
れ、更にシャフトに固定されたコントロール・バルブ３
３がシャフトと共に回転する構成を有している。図１５
（ｃ）はボディ３４の内部の概要を断面図で示し、取り
込まれた空気は主空気通路とは別のバイパス通路側に流
れる。この場合の空気量を制御するのがコントロール・
バルブ３３である。しかし、これらの構成そのものは公
知のものであるため説明は割愛する。

【００４０】本実施例によれば磁路の一部に感温磁性材
を挿入した感温アクチュエータを用いてコントロール・
バルブを回動させるように構成したので、感温検知素子
を別体として設けことなく、温度に応じたアイドル制御
が可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
路の一部に温度に応じて磁気特性の変化する感温磁性材
を挿入する構成としたので、別体として温度検知作動素
子を設けることなく、温度に応じた制御が可能な感温ア
クチュエータとこれを用いたアイドル・スピード・コン
トローラを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の［請求項１］に係る感温アクチュエー
タの一実施例の構成図。

【図２】感温磁性材の温度と透磁率との関係を示す特性
図。

【図３】本発明の［請求項２］に係る感温アクチュエー
タの一実施例の構成図。

【図４】本発明の［請求項３］に係る感温アクチュエー
タの一実施例の構成図。

【図５】本発明の［請求項４］に係る感温アクチュエー
タの一実施例の構成図。

【図６】本発明の［請求項５］に係る感温アクチュエー
タの一実施例の構成図。

【図７】図６の変形例図。

【図８】本発明の［請求項６］に係る感温アクチュエー
タの一実施例の構成図。

【図９】本発明の［請求項７］に係る感温アクチュエー
タの一実施例の構成図。

【図１０】本発明の［請求項８］に係る感温アクチュエ
ータの一実施例の構成図。

【図１１】本発明の［請求項９］に係る感温アクチュエ
ータの一実施例の構成図。

【図１２】本発明の［請求項１０］に係る感温アクチュ
エータの一実施例の構成図。

【図１３】使用態様を示す一例図。

【図１４】使用態様を示す他の例図。

【図１５】本発明の感温アクチュエータを自動車のアイ
ドル・スピード・コントローラに適用した一実施例の構
成図。

【符号の説明】１ 感温アクチュエータ本体 １０ 固定子（ヨーク） １１ 磁極片 １２ シャフト １３ 回転子 １４，１８，２０，２２，２５ 感温磁性材（負特性） １５ 起磁力源（コイル） １６ 開口 １６−１ 広い開口（偏倚した溝） １７，２１，２３ 感温磁性材（正特性） １９，１９−１，１９−２ 永久磁石 ３２ 軸受 ３３ コントロール・バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 10/00 F02D 45/00 360 F02M 69/32 H01F 7/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヨークを形成する磁性材からなる固定子
   と、前記固定子内の開口にあって回転自在に設けられた
   回転子と、前記固定子と回転子とを磁気的に連結するた
   めに、前記固定子と接続されて配置した複数の磁極片
   と、少なくとも１つの永久磁石が前記各部のいずれかに
   配置された感温アクチュエータにおいて、温度によって
   磁気特性が変化する感温磁性部材を前記固定子の一部に
   設けると共に、前記感温磁性部材の周縁に起磁力源であ
   る電磁コイルを巻回したことを特徴とする感温アクチュ
   エータ。
2. 【請求項２】 ヨークを形成する磁性材からなる固定子
   と、前記固定子に設けた電磁コイルと、固定子内の偏倚
   した開口にあって回転自在に設けられた円筒磁石からな
   る回転子と、前記円筒磁石回転子と電磁コイルより発生
   する磁束とから回転子に回転力を発生する感温アクチュ
   エータにおいて、前記偏倚して設けた開口を挟む磁束通
   路に負特性あるいは正特性の感温磁性材のいずれか一方
   あるいは両方を夫々対峙して交叉する形状に配置したこ
   とを特徴とする感温アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の感温アクチュエータにお
   いて、感温磁性材は負特性あるいは正特性のいずれか一
   方とし、かつ偏倚した開口を挟む磁束通路の一方のみに
   設けることを特徴とする感温アクチュエータ。
4. 【請求項４】 スロットル弁を有する主空気通路と、こ
   の主空気通路に並列に設けたバイパス通路と、前記バイ
   パス通路への空気流を制御するために設けた弁体と一体
   に回転するシャフトと、前記シャフトの端部に設けた回
   転子としての円筒磁石とを有し、電磁コイルよりの磁束
   により前記回転子を介してシャフトに回転力を発生させ
   て弁体を作動し、バイパス通路への空気流を制御するア
   イドル・スピード・コントローラにおいて、前記円筒磁
   石の設置した開口を挟む磁路の一部に感温磁性材を設け
   たことを特徴とするアイドル・スピード・コントロー
   ラ。