JP2002081328A

JP2002081328A - 内燃機関用スロットルボディ

Info

Publication number: JP2002081328A
Application number: JP2000269451A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Takenaka; 伸太郎竹中; Yasuo Sekida; 康夫関田
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】電子制御が可能で二輪車に適した内燃機関用
スロットルボディを提供する。【解決手段】スロットルシャフトを駆動する係合レバ
ー１と、該係合レバー１をスロットルシャフトの開方向
に付勢する第１付勢手段２と、上記係合レバーに対しス
ロットルシャフトを閉方向に回転する側から当接するア
クセルレバー３と、該アクセルレバーをスロットルシャ
フトの閉方向に付勢する第２付勢手段４と、モータ１０
と、を有し、アクセルレバーの開度がエンジン回転に応
じた設定開度以下の場合は、スロットルバルブ開度をア
クセルレバー開度に速やかに追従させ、設定開度を越え
る場合は、モータが第１付勢手段２に抗する方向に駆動
して設定開度に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、内燃機関用スロッ
トルボディに関し、特に、二輪車にも適用可能なものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】四輪車向けの電子制御スロットルボディ
は広く普及しているが、二輪車では殆ど使用されていな
い。これは電子制御のスロットルボディが、「運転者の
アクセル操作を検出→目標となるスロットルバルブ開度
を算出→モータ駆動」といった一連の検出、制御動作に
より行われているので、制御遅れが生じることに起因す
る。

【０００３】四輪車の場合、スロットルボディから燃焼
室までの間にサージタンクと呼ばれる大容量の空間が存
在するため、スロットルバルブの作動から空気量が変化
するまでの応答速度は速くない。したがって、制御遅れ
が生じていても問題視されないのである。

【０００４】これに対し、二輪車の場合は、アクセル操
作に対する応答性が重視されているために、１気筒に１
つのスロットルボディを設けるのが標準的であり、さら
に、スロットルバルブから燃焼室までの距離が短いとい
う特徴がある。したがって、仮に四輪車と同じ構成の電
子制御スロットルボディを搭載しても、応答速度が遅す
ぎて実用性に欠けるのである。

【０００５】また、二輪車のスロットルボディにおいて
は、最大出力を重視する傾向もあり、そのような機種で
は吸気通路の面積を大きく設定している。そのため、た
とえば、エンジン回転数が低回転の時に、必要以上にス
ロットルバルブを開くと、吸気の流速が低下してしま
い、吸気効率が悪化する、といった場合がある。この特
性について、図５により以下に詳述する。

【０００６】図５は、スロットルバルブ開度とエンジン
の出力との関係を示す線図である。この図に示すよう
に、エンジン回転数に応じて最大出力となるスロットル
バルブ開度は異なる。すなわち、エンジン回転数が低い
場合はスロットルバルブ開度が小さいところにエンジン
出力の最大ピーク値があり、エンジン回転数が高くなる
に伴い、最大ピーク値に対するスロットルバルブ開度は
大きくなる。したがって、アクセルの操作によりエンジ
ン回転数に応じて最大出力が発生するスロットルバルブ
開度を設定できれば、エンジン出力を効率良く取り出せ
るため、燃費や有害排気ガスの低減にも有効である。

【０００７】このような目的を達成するものとして、ス
ロットルボディの吸気通路内に、通常のスロットルバル
ブとは別の電子制御化された副弁を、その上流側に設け
たものが製品化されている。これによれば、スロットル
バルブが必要以上に開いた場合には、電子制御化された
副弁の方の開度を小さくするようにしている。

【０００８】つまり、この電子制御スロットルボディで
は、スロットルバルブの操作量とエンジン回転数によ
り、全開位置にある副弁を閉じ方向に制御して、吸気通
路内を通過する空気の流速を落さないようにしているの
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ものは、副弁を設けるためにスロットルボディの製造コ
ストが増大する。また、当然のことながら副弁を取り付
ける分だけ吸気通路を長くする必要があるので、スロッ
トルボディが大型化し重量も増加する。また、スロット
ルバルブ（主弁）と副弁の２つのバタフライバルブを近
接して配置するので、スロットルバルブの動きによる気
流の変化が副弁に影響し、副弁の制御性を悪化させてい
る。

【００１０】本発明は、このような実状から考えられた
もので、電子制御が可能で二輪車に適したスロットルボ
ディを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のスロットルボディは、内燃機関の吸気通路
を開閉するスロットルバルブと、該スロットルバルブを
回動自在に支持するスロットルシャフトと、該スロット
ルシャフトに固定された係合レバーと、該係合レバーを
スロットルバルブの開方向に付勢する第１付勢手段と、
上記スロットルシャフトと同軸上に回動するアクセルレ
バーと、該アクセルレバーを上記係合レバーに当接させ
てスロットルバルブを閉方向に付勢する第２付勢手段
と、スロットルシャフトを駆動するアクチュエータと、
を備え、上記アクセルレバーにより指定されるアクセル
レバー開度が、エンジン回転数に応じて定められた設定
開度以内では、上記第１付勢手段及び／又は上記アクチ
ュエータが上記スロットルバルブ開度をアクセルレバー
開度に追従させ、上記アクセルレバー開度が上記設定開
度を越えたときは、上記アクチュエータが上記スロット
ルバルブ開度を設定開度に保持することを特徴とする。

【００１２】また、上記第２付勢手段による上記スロッ
トルバルブ閉方向の付勢力が上記アクチュエータの駆動
力と上記第１付勢手段との合成力による上記スロットル
バルブの開方向の付勢力よりも大きい構成とすることが
できる。

【００１３】また、複数のスロットルボディを各スロッ
トルシャフトがほぼ同一線上になるように配置され、隣
合うスロットルバルブの開閉が同調するように連結され
た連装スロットルボディにおいて、上記連結部に上記ア
クセルレバーと上記係合レバーを配置した構成とした
り、上記アクチュエータが、複数のスロットルボディの
間に配置された構成とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を、図面を
用いて説明する。図１は、本発明の電子制御スロットル
ボディの構成を模式的に示す図である。

【００１５】同図に示す符号１は係合レバーを示し、こ
の実施例ではスロットルレバーである。この係合レバー
１は、図示しない公知のスロットルボディの吸気通路内
に設けられたスロットルバルブを回動自在に支持するス
ロットルシャフトに固定されるものである。この係合レ
バー１は、コイルばね等からなる第１付勢手段２によっ
て、矢印「開」の方向、すなわち、スロットルバルブが
全開する方向に付勢されている。

【００１６】符号３は、アクセルレバーを示す。このア
クセルレバー３は、第２付勢手段４によって、矢印
「閉」の方向、すなわち、スロットルバルブの全閉方向
に付勢されている。また、アクセルグリップ５と、スロ
ットルシャフトなどの中間体６との間に２本のワイヤ
７、８が張設され、夫々のワイヤがアクセルレバー３に
結合されている。

【００１７】上記の構成であるから、アクセルグリップ
５を図１の反時計方向に回すと、ワイヤ７によりアクセ
ルレバー３が図の右方、すなわち、「開」方向に移動す
る。アクセルグリップ５を時計方向に回すと、アクセル
レバー３は第２付勢手段４の付勢力によって図の左方、
すなわち、「閉」方向に移動する。

【００１８】仮に、ワイヤ７がＡ点で引掛かってしまっ
た場合、アクセルグリップ５を時計方向に回せば、ワイ
ヤ８でアクセルレバー３を引っ張り、「閉」方向に移動
する。いわゆる、強制開閉式のアクセル機構になってい
る。

【００１９】係合レバー１には、スロットルポジション
センサ９が取り付けられ、スロットルバルブの開度を検
知している。また、係合レバー１には、さらに、スロッ
トルシャフトの回転を制御するアクチュエータとして、
モータ１０が取り付けられている。一方のアクセルレバ
ー３には、アクセルポジションセンサ１１が設けられ、
アクセル開度を検知している。

【００２０】スロットルバルブの開度信号とアクセル開
度信号は、それぞれコントローラ１２に入力され、この
コントローラ１２には、さらにエンジン回転数αが入力
される。コントローラ１２は、エンジン回転数αに対す
るスロットルバルブ開度を設定開度として記憶してお
り、この設定開度と実際のアクセルレバー開度とを常に
比較してアクチュエータに制御信号を発している。ここ
での設定開度は、図５に示すようなエンジンの回転数α
に応じた最大出力を発生するスロットルバルブ開度とし
ている。

【００２１】次に、図１のスロットルボディの動作を説
明する。係合レバー１は、常に第１付勢手段２によって
スロットルバルブを「開」方向に付勢し、アクセルレバ
ー３が第２付勢手段４によって係合レバー１を「閉」方
向に押しつけるように圧接している。第１付勢手段２と
モータ１０の駆動力との合成力と、第２付勢手段４の付
勢力とでは、第２付勢手段４の付勢力の方が強いので、
初期状態では、係合レバー１はアクセルレバー３に圧接
した状態で全閉位置に停止している。

【００２２】通常のアクセル操作では、この状態からア
クセルグリップ５を反時計方向に回転すると、アクセル
レバー３は「開」方向に移動する。そして、係合レバー
１もアクセルレバー３の動きに追従して動き、スロット
ルバルブが開いていく。係合レバー１がアクセルレバー
３を「開」方向に移動する押しつけ力は、第１付勢手段
２とモータ１０の駆動力であり、その合成力は、前途し
たとおり、第２付勢手段４の「閉」方向の力より小さく
設定されている。したがって、アクセルレバー３が運転
者のアクセル操作以上に「開」方向に動かされることは
ない。

【００２３】運転者がアクセルグリップ５を徐々に反時
計方向に回し、アクセルレバー３を「開」方向に移動し
ていくと、アクセルレバー３によって指定された開度ま
で係合レバー１は追従して、スロットルバルブを開いて
いく。この間、係合レバー１とアクセルレバー３とは当
接した状態を保っている。

【００２４】一方、前述したように、コントローラ１２
は、常時、設定開度と実際のアクセルレバー開度を比較
しており、設定開度を越えないようモータ１０に制御信
号を発している。

【００２５】次に、アクセルレバー３が、この設定開度
を越えるように「開」方向に操作された場合について説
明する。コントローラ１２はアクセルポジションセンサ
１１から入力されたアクセル開度信号により、アクセル
レバー開度が設定開度を越えたと判定し、モータ１０に
制御信号を発する。係合レバー１には、モータ１０から
「閉」方向のトルクが加えられ、設定開度で停止する。
アクセルレバー３は係合レバー１との当接が解除され、
アクセルレバー３のみ「開」方向に回動する。さらに、
コントローラ１２はスロットルポジションセンサ９から
の信号を検出して設定開度に保持するようフィードバッ
ク制御をする。

【００２６】この状態から運転者がアクセルグリップ５
を時計方向に戻していくと、再び、アクセルレバー３が
係合レバー１に当接し、それ以後は、アクセルレバー３
の閉じる力が勝るため、係合レバー１は「閉」方向に移
動し、スロットルバルブ開度は閉じていく。

【００２７】以上のように予め設定された設定開度を越
えない操作では従来の手動スロットルボディと同様の操
作感覚を実現し、電子制御による操作遅れを生じること
がない。そして、設定開度を越える操作が行われた場合
には、モータ１０によりスロットルシャフトの動きを抑
制してスロットルバルブ開度を設定開度に保持し、エン
ジンの状態に応じた適切な出力を取り出すことができ
る。

【００２８】図２は、アクセルレバー３の開度変化と、
係合レバー１（スロットルレバー）の開度変化と設定開
度との関係を示すタイミングチャートである。図２の
（１）と（２）の双方にある２点鎖線ａは設定開度を示
しており同じものである。（１）の実線ｂはアクセルレ
バー３の開度で、（２）の実線ｃは係合レバー１の開
度、すなわち、スロットルバルブ開度である。時間軸上
に図示のようにＡ点からＧ点を選定する。設定開度とし
ては、上述した最大出力を用いている。ただし、燃費を
重視するならば、この開度よりも小さいスロットルバル
ブ開度を設定開度とするエコノミーモードを設定した
り、法律等で規制される最高出力値に対応する規制モー
ドを設定することも可能である。

【００２９】Ａ点に至るアクセルレバー３の開度変化は
小さく設定開度以下なので、係合レバー１もアクセルレ
バー３の動きに追従して変化する。すなわち、アクセル
レバー３の開度（アクセル開度）＝係合レバー１の開度
（スロットルバルブ開度）となる。Ｂ点から全閉に戻る
場合も同じで、アクセルレバー３が戻ると、係合レバー
１も追従して戻ることになる。

【００３０】Ｃ点では、アクセルレバー３の開度が設定
開度を越えている。この時点でコントローラ１２は、ス
ロットルポジションセンサ９によって係合レバー１の開
度＝設定開度となるようにモータ１０を閉方向に制御
し、その結果、係合レバー１は設定開度を維持する。Ｃ
点からＤ点の間では、係合レバー１の開度＜アクセルレ
バー３の開度となる。

【００３１】Ｄ点でアクセルレバー３の開度が設定開度
以下になると、再び係合レバー１とアクセルレバー３と
が当接し、係合レバー１の開度＝アクセルレバー３の開
度となる。

【００３２】Ｅ点以降では再びアクセルレバー３の開度
が設定開度を越えるので、コントローラ１２は係合レバ
ー１の開度＝設定開度となるようにモータ１０を閉方向
に制御する。しかし、この状態が続きエンジン回転数が
上昇すると、Ｆ点で設定開度が修正されて、モータ１０
を開方向に制御し、Ｆ点以降では係合レバー１の開度＝
アクセルレバー３の開度となる。

【００３３】Ｇ点でアクセル開度が再び設定開度以下に
なると、係合レバー１の開度は、アクセルレバー３の開
度に追従し、係合レバー１の開度＝アクセルレバー３の
開度となってスロットルバルブは閉じていく。また、設
定開度も次の操作を想定して低い値に算出し直される。
以上のようにして、スロットルバルブ開度が電子制御さ
れ、どのような操作を行っても設定開度を越えることを
防止することができる。

【００３４】図３は、２輪車の４気筒エンジンに装備さ
れる本発明のスロットルボディを複数の連装スロットル
ボディとした場合の構成を模式的に示す図である。図
中、符号２１から２４は、各気筒に取り付けられるスロ
ットルボディを示している。各スロットルボディ２１か
ら２４は、公知のものでよく、スロットルシャフトにバ
タフライ型のスロットルバルブを固定している。そし
て、４つのスロットルシャフトは、ほぼ同一線上に配置
され、隣合うスロットルバルブの開閉が同調するように
連結されて一体化している。

【００３５】そして、４つのスロットルボディの中央、
すなわち、スロットルボディ２２と２３との間の連結部
には、係合レバー１と、スロットルポジションセンサ９
が取り付けられ、係合レバー１にはモータ１０が接続さ
れている。また、係合レバー１と係合するようにアクセ
ルレバー３が取り付けられ、アクセルレバー３の開度を
検出するアクセルポジションセンサ１１が設けられてい
る。以上の構成は、図１に示す模式図と同じであり、図
３では省略したが、第１付勢手段２及び第２付勢手段４
も設けられている。また、アクセルレバー３には、ワイ
ヤ７、８が接続されている。

【００３６】二輪車では、車体フレームの中にエンジン
が設置されており、連装されたスロットルボディ２１，
２２，２３，２４もこのフレーム内に配置するのが一般
的である。すなわち、横方向に飛び出すようなレイアウ
トは困難である。また、車体から横方向に飛び出した構
造物は、転倒時に破損し易い。そのような理由から、係
合レバー１とアクセルレバー３とは、複数のスロットル
ボディの間に配置するのが望ましい。特に、中央に設け
ると、両側の負荷が同じになるので、バランスがとれ
て、動きが軽快になる。

【００３７】また、スロットルシャフトと直結せずに係
合レバー１との相互規制を行うようにアクセルレバー３
を設置するためには、対向するスロットルボディ２２と
２３のうち、係合レバー１をスロットルボディ２３側に
取り付け、アクセルレバー３をスロットルボディ２２側
に設けるレイアウトが効率的である。

【００３８】モータ１０は、図３の構成から薄型が望ま
しい。この目的に合ったモータとして、図３の実施例で
は、磁路形状に自由度があり、回転ロータにスロットル
シャフトを直接連結できるトルクモータを使用してい
る。

【００３９】図４は、図３とほぼ同じ構成の２輪車の４
気筒エンジンに装備される本発明のスロットルボディの
設置概念図である。この実施例では、アクチュエータと
して、ＤＣモータ３０とギヤボックス３１とを使用して
いる点で相違しているが、他は図３と同じである。この
場合、ＤＣモータ３０の出力はギヤボックス３１を経由
してスロットルシャフトに伝達され、ＤＣモータ３０は
スロットルボディ２１〜２４の間に配置することが困難
であるが、スロットルボディの連結方向に突出しないよ
うに配置されていればよく、ＤＣモータに限らずステッ
パモータを用いてもよい。

【００４０】次に、故障した場合の対策を説明する。ま
ず、モータ１０又はＤＣモータ３０が故障した場合、第
１付勢手段２がスロットルバルブを開方向に付勢してい
るので、係合レバー１はアクセルレバー３に対して常に
当接し、アクセルレバー３の動きに追従するため、通常
とほぼ同じ運転が可能である。

【００４１】第１付勢手段２が折損した場合、モータ１
０又はＤＣモータ３０を駆動して常時開方向のトルクを
発生するようにし、係合レバー１をアクセルレバー３に
対して常に当接させ、係合レバー１の動作をアクセルレ
バー３の動作に追従させる。このとき、前途したように
モータのトルクは第２付勢手段４の付勢力よりも小さい
ため、暴走することはない。スロットルポジションセン
サ９又は、アクセルポジションセンサ１１が故障した場
合も同様に、モータ１０又はＤＣモータ３０を駆動して
常に開方向のトルクを発生するように駆動し、係合レバ
ー１の動作をアクセルレバー３の動作に追従させる。

【００４２】コントローラ１２が故障した場合にはモー
タ駆動が自動的に停止するように構成されており、第１
付勢手段２によって、係合レバー１の動作はアクセルレ
バー３の動作に追従する。なお、上記いずれの場合も、
設定開度に対する制御はできなくなるが、スロットルバ
ルブの開度が運転者の意思に反して急変するようなこと
がないので、転倒の危険性もなく、安全に退避走行がで
きる。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
内燃機関の吸気通路を開閉するスロットルバルブと、該
スロットルバルブを回動自在に支持するスロットルシャ
フトと、該スロットルシャフトに固定された係合レバー
と、該係合レバーをスロットルバルブの開方向に付勢す
る第１付勢手段と、上記スロットルシャフトと同軸上に
回動するアクセルレバーと、該アクセルレバーを上記係
合レバーに当接させてスロットルバルブを閉方向に付勢
する第２付勢手段と、スロットルシャフトを駆動するア
クチュエータと、を備え、上記アクセルレバーにより指
定されるアクセルレバー開度が、エンジン回転数に応じ
て定められた設定開度以内では、上記第１付勢手段及び
／又は上記アクチュエータが上記スロットルバルブ開度
をアクセルレバー開度に追従させ、上記アクセルレバー
開度が上記設定開度を越えたときは、上記アクチュエー
タが上記スロットルバルブ開度を設定開度に保持する構
成としたので、アクセル操作に対する応答時間が速く、
アクチュエータでスロットルバルブ開度を制限すること
ができるため、エンジン回転数に応じた適切な出力とな
り、特にアクセル操作に対する応答性を重視する二輪車
等に適したスロットルボディを得ることができる。ま
た、設定開度としては、最大出力が得られるスロットル
バルブ開度を用いたり、エコノミーモードとしたり、規
制モードとする等、多様な設定が可能になる。また、副
弁が不要となり、小型化、軽量化が可能で製造コストも
安価になる。

【００４４】複数のスロットルボディを各スロットルシ
ャフトがほぼ同一線上になるように配置され、隣合うス
ロットルバルブの開閉が同調するように連結された連装
スロットルボディにおいて、上記連結部に上記アクセル
レバーと上記係合レバーを配置した構成としたり、上記
アクチュエータが、複数のスロットルボディの間に配置
された構成とすれば、二輪車に適した連装スロットルボ
ディを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子制御スロットルボディの構成を模
式的に示す図である。

【図２】係合レバー及びアクセルレバーの開度変化と、
設定開度との関係を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の連装スロットルボディの構成を模式的
に示す図である。

【図４】本発明の連装スロットルボディの他の例を模式
的に示す図である。

【図５】スロットルバルブ開度とエンジンの出力との関
係を示す線図である。

【符号の説明】

１係合レバー２第１付勢手段３アクセルレバー４第２付勢手段１０モータ１２コントローラ２１〜２４スロットルボディ３０、３１ＤＣモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G065 BA01 CA00 CA22 CA23 CA38 DA05 DA06 FA06 FA11 GA41 GA46 HA03 HA14 KA03 KA15 KA16 KA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気通路を開閉するスロット
ルバルブと、該スロットルバルブを回動自在に支持する
スロットルシャフトと、該スロットルシャフトに固定さ
れた係合レバーと、該係合レバーをスロットルバルブの
開方向に付勢する第１付勢手段と、上記スロットルシャ
フトと同軸上に回動するアクセルレバーと、該アクセル
レバーを上記係合レバーに当接させてスロットルバルブ
を閉方向に付勢する第２付勢手段と、スロットルシャフ
トを駆動するアクチュエータと、を備え、上記アクセル
レバーにより指定されるアクセルレバー開度が、エンジ
ン回転数に応じて定められた設定開度以内では、上記第
１付勢手段及び／又は上記アクチュエータが上記スロッ
トルバルブ開度をアクセルレバー開度に追従させ、上記
アクセルレバー開度が上記設定開度を越えたときは、上
記アクチュエータが上記スロットルバルブ開度を設定開
度に保持することを特徴とする請求項１記載の内燃機関
用スロットルボディ。
【請求項２】上記第２付勢手段による上記スロットル
バルブ閉方向の付勢力が上記アクチュエータの駆動力と
上記第１付勢手段との合成力による上記スロットルバル
ブの開方向の付勢力よりも大きいことを特徴とする請求
項１記載の内燃機関用スロットルボディ。
【請求項３】複数のスロットルボディを各スロットル
シャフトがほぼ同一線上になるように配置され、隣合う
スロットルバルブの開閉が同調するように連結された連
装スロットルボディにおいて、上記連結部に上記アクセ
ルレバーと上記係合レバーを配置したことを特徴とする
請求項１又は２記載の内燃機関用スロットルボディ。
【請求項４】上記アクチュエータが、複数のスロット
ルボディの間に配置されたことを特徴とする請求項３記
載のスロットルボディ。