JP2500200Y2 - スロットル装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は内燃機関の出力制御に供されるスロットル装
置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、自動車に搭載されるエンジンの出力は人為的
操作部材たるアクセルペダルやスロットルレバーなど
（以下、アクセルペダルで代表させる）とアクセルレー
タケーブルで連結されたスロットル装置により機械的に
制御される。ところが、アクセルペダルとスロットル装
置が1:1で作動する場合、運転者の技量不足や不注意に
より過大な出力を発生させ、凍結路走行時などにスピン
などを招いたり、急加速時にタイヤのスキッド（空転）
を生じるようなことがあった。

そこで、スロットル装置内に主スロットルバルブと副
スロットルバルブを併設して、副スロットルバルブ側を
電子制御するデュアルスロットル方式や、アクセルペダ
ルとスロットルバルブとをアクセルレータケーブルで連
結せず、アクセルペダルの踏み込み量はポテンショメー
タなどのセンサで検出し、スロットルバルブはステップ
モータなどで駆動するいわゆるドライブバイワイヤ方式
などを用いたトラクションコントロール（駆動力制御）
が提案されている。

これらの方式のトラクションコントロールでは通常、
アクセルペダルなどの踏み込み量以外に前後輪の回転状
態のデータからECU（Electronic Control Unit）を用い
て副スロットルバルブやスロットルバルブの最適開度を
演算し、エンジン出力を車輪が空転しない範囲に抑える
べく制御する（減少させる）ようにしている。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところで、上述した従来のトラクションコントロール
では、前者においては副スロットルバルブを必要とする
と共に、その駆動機構も複雑であるために装置の大型化
やコスト高を招くという問題点があった。また、後者に
おいても機械系たるアクセルペダルとスロットルバルブ
との間に電気系を介する都合上、フェールセーフ回路な
どに多大な注意を払う必要があると共に、ポテンショメ
ータやステップモータなどと共に複雑な制御装置を必要
としやはりコスト高となる問題点があった。

本考案は上記状況に鑑みなされたもので、簡便且つ安
価な構成でありながらトラクションコントロールが可能
となるスロットル装置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〉 そこで、本考案ではこの課題を解決するために、 内燃機関の吸気系に設けられ、当該内燃機関の出力制
御に供されるスロットル装置において、 人為的操作部材に連動して回転するアクセルシャフト
と、 スロットルバルブと一体に回転するスロットルシャフ
トと、 前記アクセルシャフトとスロットルシャフトとを当接
させ、当該スロットルシャフトを当該アクセルシャフト
に追従させるべく付勢する付勢手段と、 前記スロットルシャフトを前記アクセルシャフトから
離反する方向に駆動して前記内燃機関の出力を制御する
アクチュエータと、 前記アクセルシャフトを保持する軸受の周囲にエンジ
ン冷却水を導く冷却水通路と、 を具えたことを特徴とするスロットル装置を提案する
ものである。

〈作用〉 人為的操作部材によりアクセルシャフトが回転させら
れると、付勢手段によりアクセルシャフト側に付勢され
ているスロットルシャフトも一体に回転し、スロットル
バルブが開閉されて通常の出力制御が行われる。そし
て、トラクションコントロール装置などによりアクチュ
エータを介してスロットルシャフトがアクセルシャフト
から離反する方向に駆動されると、スロットルバルブが
原位置より閉鎖方向に駆動され出力の減少制御が行われ
る。また、アクセルシャフトを保持する軸受けの周囲に
エンジン冷却水が導かれているため、該部の温度が上昇
して厳冬期などにおけるアイシング（氷雪の付着・凍結
によるアクセルシャフトと軸受との固着現象）による作
動不良が防止される。

〈実施例〉 本考案の一実施例を図面に基づき具体的に説明する。

第５図には本装置を採用したガソリンエンジンシステ
ム（以下、エンジン）の概略構成を示してある。

第５図に示すように、本実施例に係るエンジンは電子
制御燃料噴射型４サイクルエンジンであり、燃料を噴射
するインジェクタ101や点火を行う点火プラグ102など種
々の装置がECU103の制御下に置かれている。以下、本エ
ンジンの全体構成を吸気の流れに沿って簡略に述べる。

エンジン本体Ｅ内のピストンE₁の下降によりエアクリ
ーナボデー104内のエアクリーナエレメント105から負圧
吸引された空気は、吸気管106を経由してスロットル装
置１に流入する。尚、エアクリーナボデー104内にはエ
アフローセンサや大気圧センサなどの計測装置が設けら
れ、吸気に関する各種のデータが計測されてECU103に入
力するが、繁雑となるためその説明は省略する。

スロットル装置１内に流入した空気はバタフライ型の
スロットルバルブ２によりその通過量を制御される。ス
ロットルバルブ２は運転者が踏むアクセルペダル107に
よりアクセルレータケーブル108を介して開閉駆動され
ると共に、バキュームアクチュエータ４によっても閉鎖
側に駆動される。図中、110と111とは、それぞれアクセ
ルレータケーブル108により駆動される第１のレバーた
るアクセルレバー３の開度を検出するアクセルポジショ
ンセンサ（以下、アクセルセンサ）とスロットルバルブ
２自体の開度を検出するスロットルポジションセンサ
（以下、スロットルセンサ）であり、共にECU103に信号
を入力する。

バキュームアクチュエータ４はボデー５にダイヤフラ
ム６とスプリング７とを内蔵したもので、ボデー内室８
が負圧になることにより、アクチュエータロッド９が図
中斜め上方に牽引される構造となっている。

バキュームアクチュエータ４には吸気管106すなわち
略大気圧側とパイプ112,マグネットバルブ113を介して
連通する一方、バキュームタンク114すなわち負圧側と
もパイプ115,マグネットバルブ116を介して連通してい
る。バキュームタンク114は、スロットル装置１の下流
側に接続するサージタンク117にパイプ118を介して接続
しており、チェックバルブ114aにより内部が略一定の負
圧に維持されるようになっている。そして、ECU103が両
マグネットバルブ113,116を適宜のデューティー比で駆
動することにより、アクチュエータロッド９の位置が決
定されるようになっている。

スロットル装置１からサージタンク117を介してイン
テークマニホールド119に空気が到達すると、その下流
側でECU103の指令によりインジェクタ101から燃料が噴
射されて混合気となる。そして、同時にエンジン本体Ｅ
の吸気弁E₂が開くことにより燃焼室E₃内にこの混合気が
吸引され、圧縮上死点付近でECU103の指令により点火プ
ラグ102により点火される。

爆発・膨張工程が終了して排気ガスとなった混合気は
今度は排気弁E₄が開くことにより排気マニホールド120
に流入し、図示しない排気ガス浄化装置を経由して有害
成分が除去された後、図示しないマフラから大気中に放
出される。

図中、121はトラクションコントロールの制御装置た
るトルクコントロールユニットであり、前車輪速度セン
サ122と後車輪速度センサ123からの信号が入力する。ト
ルクコントロールユニット121内では直進や旋回時にお
ける車輪の空転状態を検出し、制御マップなどに基づき
ECU103に適正駆動トルクを指示する。そして、ECU103で
はその適正駆動トルクに見合うスロットル開度を演算
し、バキュームアクチュエータ４の駆動量すなわち両マ
グネットバルブ113,116のデューティー比を決定し、こ
れらの駆動制御を行う。

次に、本実施例におけるスロットル装置の構造を第１
図〜第４図を参照して詳細に説明する。

第１図には当該スロットル装置を縦断面により示し、
第２図には第１図中Ａ矢視を、第３図には第１図中Ｂ−
Ｂ拡大断面をそれぞれ示してある。

図中、10はスロットル装置１の本体たるスロットルボ
デーであり、アルミ合金ダイキャストなどにより製作さ
れている。スロットルバルブ２は、このスロットルボデ
ー10を貫通して回動自在に保持されたスロットルシャフ
ト11にビス止めされており、これと一体に回動するよう
になっている。

スロットルシャフト11の第１図中左端にはスロットル
バルブ２を駆動する第２のレバーたるスロットルレバー
12が加締めにより固定され、右端にはスロットルバルブ
２の開度を検出する前述のスロットルセンサ111のロー
タ111aがナット13により結合されている。図中、14はス
ロットルボデー10とスロットルレバー12との間にフック
掛けされた、スロットルバルブの開放付勢手段の一部を
構成する捩りコイルばね（以下、第１スプリング）であ
り、スロットルバルブ２を開放する方向に付勢力f₁で付
勢している。

バキュームアクチュエータ４は本実施例の場合スロッ
トルボデー10とブラケット15に跨って固定されており、
アクチュエータロッド９の下端はピン16を軸にしてスロ
ットルレバー12に揺動自在に固定されている。第１図，
第３図中、17はピン16の端部付近に嵌合するＥ型止め輪
であり、アクチュエータロッド９の脱落を防止してい
る。尚、第１図に示すようにバキュームアクチュエータ
４内のリターンスプリング（以下、第２スプリング）７
はスロットルバルブ２を開放する方向に付勢力f₂で付勢
している。すなわち、第２スプリングもスロットルバル
ブの開放付勢手段の一部を構成している。

一方、ブラケット15には、上記スロットルシャフト11
と同軸にアクセルシャフト18が遊嵌している。そして、
アクセルシャフト18のスロットルボデー10側の端部には
アクセルレバー３がナット19により固定され、他端側に
はスライドベアリングを兼ねた樹脂製のロケータ20と係
止爪21aを有する板金製のプレート21とが一体化されて
いる。

アクセルレバー３とロケータ20およびプレート21はブ
ラケット15に対して一体に回動する。また、アクセルレ
バー３の一部には係止部3aが形成され、スロットルレバ
ー12に形成された係止部12aと当接している。したがっ
て、アクセルレバー３とスロットルレバー12とは互いに
押しあった状態では共に回動するようになっている。第
２図中110はアクセルセンサであり、ブラケット15に取
り付けられ、アクセルシャフト18の開度を検出する。

ブラケット15とロケータ20およびプレート21間にはス
ロットルバルブの閉鎖付勢手段たる２条・２組、計４個
のリターンスプリング（以下、第３〜第６スプリング）
22〜25が介装されている。各組のスプリング22,23およ
び24,25はそれぞれに同一径且つ同一巻き数の捩りコイ
ルばねを第４図に示すように組み合わせたもので、プレ
ート21の係止爪21aに係止されてアクセルレバー３を閉
鎖方向に付勢している。第3,第４スプリング22,23の不
勢力f₃,f₄と第5,第６スプリング24,25の不勢力f₅,f₆と
はそれぞれに等しく、かつf₃（f₄）＞f₅（f₆）となって
いる。

スロットルバルブの閉鎖付勢手段としてはこれら第３
〜第６スプリング22〜25の他、アクセルセンサ110とス
ロットルセンサ111内に設けられたリターンスプリング
（図示せず、以下第７および第８スプリングと呼ぶ）が
あり、それらもスロットルバルブ２を閉鎖方向に付勢し
ている。第７および第８リターンスプリングの不勢力
f₇,f₈は前述した第5,第６スプリング24,25の不勢力f₅,f
₆に対して小さく設定されている。

以上述べたように、スロットルバルブの閉鎖付勢手段
は第３〜第８からなる６本のスプリングから構成されて
おり、その付勢力の総和は(f₃+f₄+f₅+f₆+f₇+f₈)F₂とな
る。一方、スロットルバルブの開放付勢手段は，前述し
たように第1,第２スプリング14,7から構成されており、
その付勢力の総和は(f₁+f₂)F₁である。そして、本実施
例の場合F₂-f₃(f₄)＞F₁となっている。つまり、一番不
勢力の大きい第3,第４スプリング22,23いずれかがない
状態でも、スロットルバルブ２を閉鎖させる方向の不勢
力が開放させる方向の不勢力に勝るように設定されてい
るのである。

一方、図に示すように、本実施例のスロットルボデー
10の下部にはエンジンの暖機状態に応じてスロットルバ
ルブ２に併設された図示しないバイパス通路を開閉する
ためのFIAV（Fast Idle Air Valve）26が取り付けられ
ている。FIAV26は冷却水温により作動するため、内部に
冷却水が循環する温水通路27が形成され、図示しないホ
ースを介してインレットニップル28から冷却水が流入す
る。第１図には冷却水の流れを模式的に示すが、冷却水
はスロットルボデー10の下面を経由して該部を暖めた
後、アウトレットニップル29からホース30に流入する。

ホース30はブラケット15側のインレットニップル31に
接続しており、ブラケット15の下部に形成された温水通
路32に冷却水が供給される。そして、冷却水はブラケッ
ト15を暖めた後、アウトレットニップル33から図示しな
いホースを介して流出する。このように、スロットルボ
デー10以外にブラケット15を冷却水により暖める理由
は、極寒地などを走行する際に氷雪がアクセルシャフト
18などに付着して凍結・固着することにより、これらが
作動不良を起こすことを防止するものであり、アクセル
シャフト18とスロットルシャフト11とが分離されている
このようなスロットル装置１の構造においては大きな効
果を奏する。

尚、図中34は公知のISCV（Idle Speed Control Valv
e）であるが、その説明は省略する。

以下、本実施例の作用を述べる。

運転者がアクセルペダル107を踏み込むと、アクセル
レータケーブル108を介してアクセルレバー３が第３図
中矢印に示す方向（時計回り）に回転する。すると、ア
クセルレバー３と互いの係止部3a,12aにより当接してい
るスロットルレバー12が、スロットルバルブの開放付勢
手段たる第１スプリング14および第２スプリング７の付
勢力により、アクセルレバー３に追従して回動する。そ
の結果、スロットルバルブ２が開放され、吸気管106か
らサージタンク117,インテークマニホールド119を介し
てエンジンＥに流入する吸気量が増大し、ECU103からの
燃料噴射量も増加して出力が上昇する。尚、同図にはス
ロットルバルブ２が半開の状態を破線により示してあ
る。

一方、凍結路走行時などにおいて車輪が空転すると、
前車輪速度センサ122や後車輪速度センサ123などからの
情報を総合してトルクコントロールユニット121からECU
103に適正駆動トルクが指示される。ECU103内では前述
したように、この適正駆動トルクに見合うスロットルバ
ルブ２の開度すなわちバキュームアクチュエータ４の駆
動量を演算し、マグネットバルブ113,116を所定のデュ
ーティー比で駆動する。

すると、バキュームアクチュエータ４のボデー内室８
が負圧となり、第１スプリング14および第２スプリング
７の付勢力に打ち勝ってアクチュエータロッド９が図中
上方に所定量牽引される。そして、アクチュエータロッ
ド９と連結されているスロットルレバー11が第３図に二
点鎖線で示すようにアクセルレバー３から離反する方向
（反時計回り）に回動し、スロットルレバー11と一体の
スロットルバルブ２も閉鎖方向に駆動される。その結
果、エンジンＥの出力も適宜低下し、車輪の空転が防止
されるのである。

ところで、本考案のようにスロットルバルブの開放付
勢手段を具えたスロットル装置では、走行中などに閉鎖
付勢手段を構成するスプリングが切損した場合にスロッ
トルバルブの開放付勢手段の付勢力によってスロットル
バルブ２が開放する方向に付勢されてしまい、エンジン
が吹け上がることがあった。

ところが、本実施例ではスロットルバルブの開放付勢
手段の付勢力総和F₁と、スロットルバルブの閉鎖付勢手
段の付勢力総和F₂との関係がF₂-f₃(f₄)＞F₁となってい
る。そのため、第３〜第６スプリング22〜25のいずれか
１本、あるいはアクセルセンサ110およびスロットルセ
ンサ111の内部のリターンスプリングのいずれかが切損
しても、スロットルバルブ２は依然として閉鎖方向に付
勢される。その結果、運転者は切損前の状態と同様にエ
ンジンの出力制御を行うことができ、更にアクセルペダ
ル107の踏力（反発力）の変化を以て切損状態を認識し
て修理（スプリングなどの交換）を行えるのである。

以上で具体的な実施例の説明を終えるが、本考案の態
様はこの実施例に限るものではない。例えば、本考案を
トラクションコントロール以外の制御（エンジンのオー
バレブ防止制御やオートマチックトランスミッション付
車のシフトショック防止制御など）に適用してもよい
し、キャブレタ内のスロットル装置に適用してもよい。

そして、スロットルバルブの閉鎖付勢手段を構成する
付勢部材は６個に限るものではなく１個以上あればよい
し、付勢部材としても捩りコイルばね以外のもの（引張
コイルばねや板ばねあるいは空気ばねなど）を用いても
よい。また、上記実施例はスロットルバルブの閉鎖付勢
手段を構成する付勢部材の内１個が切損した場合を考慮
したものであるが、２個以上の付勢部材が切損してもス
ロットルバルブの開放付勢手段の付勢力に打ち勝ってス
ロットルバルブ２を閉鎖方向に付勢するような構成とし
てもよい。

更に、アクセルシャフトを保持する軸受けの周囲にエ
ンジン冷却水を導く冷却水通路も上記実施例の態様に限
るものでなく、FIAV以外からエンジン冷却水を供給する
ような構造としてもよいし、冷却水通路を円環状に形成
するようにしてもよい。

〈考案の効果〉 本考案によれば、人為的操作部材に連動して回転する
アクセルシャフトと、スロットルバルブと一体のスロッ
トルシャフトとを具え、スロットルシャフトをアクチュ
エータにより閉鎖方向に駆動するようにする一方、アク
セルシャフトの周囲に冷却水通路を形成したため、トラ
クションコントロールなどを安価且つ簡単な構成で行え
るようになる一方、極寒時におけるアクセルシャフトの
アイシングに起因する作動不良が防止されるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るスロットル装置の一実施例を示す
縦断面図であり、第２図は第１図中Ａ矢視図、第３図は
第１図中Ｂ−Ｂ拡大断面図である。また、第４図は上記
スロットル装置に用いられる捩りコイルばねの斜視図で
あり、第５図は上記スロットル装置を採用したガソリン
エンジンシステムの概略構成図である。 図中、 １はスロットル装置、２はスロットルバルブ、３はアク
セルレバー、４はバキュームアクチュエータ、10はスロ
ットルボデー、11はスロットルシャフト、12はスロット
ルレバー、14は捩りコイルばね、15はブラケット、18は
アクセルシャフト、22〜25は捩りコイルばね、30はホー
ス、31はインレットニップル、32は温水通路、33はアウ
トレットニップル、110はアクセルポジションセンサ、1
11はスロットルポジションセンサである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 三宅 光浩 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−78537（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−44941（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−71753（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−126560（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気系に設けられ、当該内燃機
   関の出力制御に供されるスロットル装置において、 人為的操作部材に連動して回転するアクセルシャフト
   と、 スロットルバルブと一体に回転するスロットルシャフト
   と、 前記アクセルシャフトとスロットルシャフトとを当接さ
   せ、当該スロットルシャフトを当該アクセルシャフトに
   追従させるべく付勢する付勢手段と、 前記スロットルシャフトを前記アクセルシャフトから離
   反する方向に駆動して前記内燃機関の出力を制御するア
   クチュエータと、 前記アクセルシャフトを保持する軸受の周囲にエンジン
   冷却水を導く冷却水通路と、 を具えたことを特徴とするスロットル装置。