JP2505738B2 - スロツトル制御装置 - Google Patents

スロツトル制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はスロツトル制御装置に係り、特に内燃機関に
使用するに好適な電動式スロツトル制御装置に関する。
〔発明の背景〕 従来、スロツトルバルブの開度制御には、特開昭50-6
0043号に開示されているような電動式であるが、速応性
を高めると、安定性(分解能、閉じ動作性)が低下し、
運転性が低下する欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、スロツトルの速応性を良くし、かつ
スロツトルの開閉の安定性を良くすることのできるスロ
ツトル制御装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、差動歯車装置を電動モータとスロツトルの
間に介在させ、この差動歯車装置により、2個以上のモ
ータの回転速度を加算することによつて、速応性を高
め、かつ、1個のモータを停止させる等して、安定性を
向上させるようにしたものである。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について説明する。第1図に
は、ガソリン機関の場合のスロツトル制御装置の一実施
例が示されている。
図において、絞り弁1が軸2に固定され、軸2は軸受
3で支持され、回動できるようになつている。この軸2
の一端には、開度センサ4(ポテンシヨメータ)が接続
されている。また、軸2の他端には、差動歯車装置5が
接続されており、かつ、2個のモータ6,7に機械的に結
合されている。また、軸2には、ばね8(閉じ動作用)
が接続されている。
第2図はモータ6,7の制御回路の詳細が示されてい
る。図において、端子14の電圧が高くなると、モータ6
が正転、端子15の電圧が高くなると、モータ7が正転、
それぞれの端子の電圧が低くなると、モータ6,7が逆転
するように構成されている。このモータ6,7の制御回路
は電源10、トランジスタ11,16,17,18、制御回路12等か
ら構成されており、回路12には開度センサ4、アクセル
ペタル位置センサ13(ポテンシヨメータ)の信号が入力
するように構成されている。
次に、本実施例の動作を説明する。
まず、位置センサ13の出力信号は、第3図に示したご
とく、アクセルペダルのふみ込み量に比例する。このア
クセルペダルのふみ込み量が零のときは、制御回路12の
端子14,15の電圧も零になるように、設定されている。
また、絞り弁1の位置は、ばね8によつて戻され、アイ
ドル位置に設定される。このとき、モータ6,7には、電
流が流れない。一般に、電流がしや断されると、ばね8
によつて、絞り弁1が閉じ、安全性が確保される。
いま、アクセルペタルが第3図のa点までふみ込まれ
ると、出力Vbが、回路12に入力される。これ応じ、端子
14、端子15の電圧が高まり、モータ6、モータ7が正転
する。このモータ6,7の正転によつて、歯車51が軸Sを
中心に回動し、これと接続しているかさ歯車52が回動
し、絞り弁1を開く。絞り弁1の動きは開度センサ4で
検出され、第4図のθに達したら、回路12の端子14,1
5の電圧を零にし、モータ6,7の回転を停止する。
この状態において、ふみ込み量が零に戻つた場合は、
端子14,15の電圧を低くし、モータ6、モータ7を逆転
させて、絞り弁1をすばやくアイドル位置に戻す。この
ように、制御回路12でサーボ制御動作を行わせることに
よつて、アクセルペダルのふみ込みに応じた絞り弁1の
開度が得られる。
一方、アイドル時の回転速度制御等、分解能が要求さ
れる場合は、端子15の電圧を零にし、端子14の電圧制御
で、モータ6のみを正,逆転させる。このとき、モータ
7は内蔵ブレーキで固定されているので、モータ6の回
転に対し、歯車51の回転角が小さくなり、絞り弁1の単
位時間あたりの回転が遅くなり、分解能を高めることが
できる。
第1図の構成において、モータ6の回転角を小さくす
ると分解能がより高まる。モータ7の方の回転角を大き
くしておけば、速応性は確保できる。モータ6を回転
し、モータ7を停止した場合の軸2の回転を第11図に示
す。ここで、各歯車をそれぞれ71,72,73,74とし、歯数
を同一とする。モータ6が回転すると歯車71が矢印方向
に回転する。そのため、歯車73は矢印方向に回転し、歯
車72を紙面に向かう方向に公転する反力が働く。また歯
車74も矢印方向に回転し、歯車72を紙面より離れる方向
に公転する反力が働く。このため、歯車51,52は、矢印
方向に回転し軸2が軸方向から見て時計回りに回転す
る。各歯車71,72,73,74が同一歯数の場合は、歯車71に
対し歯車51は1/2回転となる。モータ6,7が同一回転数で
同一方向に回転する場合を第12図に示す。歯車71,72は
矢印方向に回転し、回転数が同一であるため、歯車73,7
4は自転しないで歯車72,73を公転する。このため、モー
タの2倍(モータ6とモータ7の回転を加算した値)の
回転数となる。以上のように、差動歯車装置は、2個の
モータの回転を加算できる。そこでモータ6とモータ7
の特性を例えばモータ7を高回転数とし、モータ6を高
分解能のモータとすることにより、目標値近くまではモ
ータ7で高速に移動し、目標値近くでモータ7を停止
し、モータ6で高精度の位置決めをすることにより、高
分解能(速応性と安定性)が達成できる。
絞り弁1が氷等で固着した場合は、絞り弁1を動かす
のに、大きな力を必要とする。このときは、ブレーキに
よつて、差動歯車装置5の軸53,54の回動を停止し、モ
ータ6,7のトルクを歯車51,52を介して、そのまま、軸2
に伝える。軸53,54を自由にすると、モータ6,7のトルク
が平衡した状態で動作する。
第5,第6図に、本発明の変形例を示した。かさ歯車の
かわりに、内接歯車から構成された差動歯車装置を用い
ている。第1図に比べ、小形化が可能である。
モータ7の動きは、歯車62、歯車64を介して、歯車61
に伝わり、歯車61に固定されている、絞り弁1の軸2を
動かす。一方、モータ6の動きは、歯車65,66を介し
て、アーム63に伝わる。アーム63が第6図の中心Oのま
わりを回動すると、歯車64が回動し、その動きが歯車61
に伝わる。モータ7の動きを固定すると、モータ6のみ
によつて、歯車61が動かされる。歯車64をブレーキで、
その動きを封じると、モータ7,6のトルクの和が歯車61
に作用する。このように、かさ歯車の差動歯車装置と同
じような作用,効果を上げることができる。
第7図は、デイーゼル機関への応用例を示したもので
ある。燃料噴射ポンプ101の制御ラツク102を、ねじ結合
103を介して、軸2に接続する。軸2には、第1図の差
動歯車装置5が接続されている。軸2が回動すると、制
御ラツク102が左右に動き、燃料噴射ポンプ101の噴射量
を制御することができる。第1図の場合と同じように、
アクセルのふみ込みが違うときは、制御ラツク102をす
ばやく動かし、アイドル時の制御のときは、分解能を高
め、制御精度を向上することができる。
第8図に速応性と安定性の両立を図る、他の実施例を
示した。モータ201の動きは、クラツチ202、歯車203,20
4を介して、絞り弁1の軸2に伝えられる。歯車203に比
べ、歯車204の径が大きいので、モータ201の動きが減速
され、分解能が高い。一方、モータ201の動きがクラツ
チ205、歯車206,207によつて軸2に伝わるときは、増速
されるので、分解能は低いが、速応性を高めることがで
きる。第8図には、2段変速を例示したが、無段変速機
構を用いることもできる。
電動モータ6,7,201には、直流モータが用いられる
が、ステツピングモータでもよい。一般に、ステツピン
グモータは高トルクであるが、分解能が低い。したがつ
て、第1のモータ7として、ステツピングモータを、モ
ータ6として、直流モータを用い、速応性と安定性を両
立させることができる。ステツピングモータ7で、絞り
弁1を10度毎に開く。10度以内の微調は、直流モータ6
を行う。これにより、速応性と安定性が両立する。
第9図に、第6図の変形例を示した。第6図の構成に
おいて、歯車211、アーム210を追加し、アーム210を別
のモータで駆動する。したがつて、モータの数は3個と
なり、これらがすべて、歯車61の動きに使用されるの
で、1個のモータ自体は小さくなり、慣性を小さくする
ことができる モータ以外の回転部、例えば、歯車62等は、プラスチ
ツク等で造られる。スロツトル制御器が誤動作すると、
機関が暴走する恐れがある。これを回避するため、モー
タ6,7の電流を制御する端子14,15の信号は、ノイズの影
響を防止するよう、第10図に示したごとく、光ケーブル
303で伝送される。
制御回路12は、電磁ノイズを受けない乗員室内に設け
られる。一方、第2図のトランジスタ16等は、絞り弁1
の近く、すなわち、機関室内に設けられる。この間は光
ケーブル303で接続される。このようにすることによつ
て、制御信号がノイズに影響されにくくなり、暴走の問
題を解消することができた。
第1図の構成においては、モータ6,7の1つが固着し
ても、固着しない方のモータで絞り弁2を動かすことが
できるので、信頼性も大幅に向上することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、スロツトル制
御器の安定性と速応性を両立することができるので、運
転性向上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のスロツトル制御器の構成図、第2図は
制御回路の略線図、第3,第4図は、本発明の動作を説明
する特性図、第5図,第6図は本発明の他の実施例の構
成図、第7図は応用例の説明図、第8図,第9図は変形
例の説明図、第10図は制御回路の他の実施例の略線図、
第11,12図は差動歯車装置の動作の説明図である。 1……絞り弁、2……軸、5……差動歯車装置、6,7…
…モータ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スロツトル弁と該スロツトル弁の開閉を制
    御する少なくとも一つのモータとを備えたスロツトル制
    御装置において、2個のモータを設けるとともにそれぞ
    れのモータの軸を、差動歯車装置を介して前記スロツト
    ル弁の回転軸に接続したことを特徴とするスロツトル制
    御装置。
  2. 【請求項2】2個のモータは、1個のステツプモータ
    と、1個の直流モータとよりなることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のスロツトル制御装置。
JP21417485A 1985-09-27 1985-09-27 スロツトル制御装置 Expired - Lifetime JP2505738B2 (ja)

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US4909214A (en) * 1986-09-12 1990-03-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Throttle valve control device
JP5274224B2 (ja) * 2008-12-02 2013-08-28 ヤマハ発動機株式会社 スロットル装置およびそれを備えた輸送機器

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