JP2853390B2 - スロットル弁開閉制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等のエンジンにお
いて、スロットル弁の開閉制御を電子制御によって行う
ようにしかつ異常時には前記スロットル弁の開閉制御を
機械的に行うことで退避走行を可能としたスロットル弁
開閉制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のスロットル弁開閉制御装置のひ
とつとして、例えば実開平１−１７３３５５号公報にて
提案された車両のアクセル装置がある。このアクセル装
置は、図７の概略構成図に示されているように、内燃機
関に供給される燃料と空気との混合気の量を調整するス
ロットル弁７０と、該弁７０を駆動するアクセルペダル
７１と、該ペダル７１の回動角を電気量に変換しアクチ
ュエータ７２を介して前記スロットル弁７０を駆動する
電気的連結手段７３とを具備している。そして、前記電
気的連結手段７３に並列にワイヤ７４によって前記アク
セルペダル７１と前記スロットル弁７０とを連結する機
械的連結手段７５を設けるとともに、前記電気的連結手
段７３の正常時には該連結手段７３のみを連結し、該電
気的連結手段７３の異常発生時には前記機械的連結手段
７５のみを連結するソレノイド７６が設けられている。
前記ソレノイド７６は、電気的連結手段７３及び機械的
連結手段７５のそれぞれに設けられ、前記電気的連結手
段７３の異常発生信号の有無によってコイル７７への通
電を切り換え、通電時に２個の鉄片７８をケース７９に
吸着させて一体的に結合する。前記アクセル装置におい
て、電気的連結手段７３に異常が発生した場合、アクセ
ルペダル７１とスロットル弁７０との結合を電気的連結
手段７３から機械的連結手段７５に切り換えることによ
り、車両の退避走行を可能にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記アク
セル装置によると、異常時のみ作動する連結切換手段と
して、正常時に作動するソレノイドと同一の高価なソレ
ノイド７６が採用されているため、コストが高く付くこ
とになる。また前記ソレノイド７６のケース７９がその
作動時にスラスト方向に摺動するため、異常時まで作動
されない機械的連結手段７５のソレノイド７６ではケー
ス７９の案内部材８０に対する軸受部に固着が生じ、異
常時の作動が損なわれることが予測されるため信頼性に
問題が残る。また電気的連結手段７３における動力伝達
にワイヤ７４を採用しているため、ワイヤ７４の弛み、
ヒステリシス等によってアクチュエータ７２の作動量と
スロットル弁７０の回動量との間に誤差が生じ、制御性
が損なわれることがある。

【０００４】そこで本発明は、前記した問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的は安価にして高
い信頼性及び制御性を得ることのできるスロットル弁開
閉制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のスロットル弁開閉制御装置は、エンジンの吸気量を
調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を常には閉
方向に付勢する付勢手段と、前記スロットル弁のスロッ
トルシャフトに連結され、アクセルペダルの踏み込み量
に応じて制御回路から発信される制御信号により前記ス
ロットル弁を開閉制御するアクチュエータと、前記スロ
ットルシャフトとアクチュエータとの間に介在されて正
常時にはその間を動力伝達可能に接続し、また異常時に
は前記制御回路から発信される異常発生信号により前記
接続を解除する電磁クラッチと、前記アクセルペダルの
踏み込みに連動する第１ダイヤフラムと、前記第１ダイ
ヤフラムに気密室を介して並設された第２ダイヤフラム
と、前記気密室を正常時には大気開放させて前記第１ダ
イヤフラムを空動状態とし、また異常時には前記制御回
路からの異常発生信号により前記気密室に負圧を導入さ
せて前記第２ダイヤフラムを第１ダイヤフラムと連動さ
せる切替え弁と、前記第２ダイヤフラムの作動に連動し
て前記スロットルシャフトを回動させる開弁機構と、を
備えている。

【０００６】

【作用】前記手段によれば、正常時には電磁クラッチが
スロットルシャフトとアクチュエータとを動力伝達可能
に接続し、また切替え弁が気密室を大気開放にする。こ
の状態で、アクセルペダルが踏み込まれると、その踏み
込み量に応じて制御回路から発信される制御信号により
アクチュエータが作動することでスロットル弁が開閉制
御される。このとき、前記気密室の大気開放によって第
１ダイヤフラムがアクセルペダルの踏み込みに連動して
空動するので、第２ダイヤフラム及び開弁機構は作動さ
れない。そして前記アクチュエータ及び制御回路等に異
常が発生した場合には、その制御回路からの異常発生信
号により電磁クラッチが前記動力伝達の接続を解除し、
これに伴いスロットル弁が付勢手段によって閉方向に付
勢される。また前記異常発生信号により切替え弁が切り
替わり前記気密室に負圧が導入される。この状態で、ア
クセルペダルが踏み込まれると、第１ダイヤフラムの作
動に第２ダイヤフラムが連動するに伴い、開弁機構がス
ロットルシャフトを回動させてスロットル弁を開閉させ
るので、車両の退避走行が可能となる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図面にしたがって説明す
る。 〔実施例１〕実施例１のスロットル弁開閉制御装置につ
いて、その概略を示した図１の斜視図に基づいて説明す
る。車両等のエンジンにおけるスロットルボデイの吸気
通路２０には、その通路２０を開閉することでエンジン
の吸気量を調整するスロットル弁２８が配置されてい
る。このスロットル弁２８を固定しているスロットルシ
ャフト２７は、前記スロットルボデイに開閉回動可能に
軸支されている。

【０００８】前記スロットルシャフト２７の一端部（図
示左端部）には連結ピン２４を先端に有するレバー２３
が取り付けられている。前記連結ピン２４と前記スロッ
トルボデイとの間には、前記スロットル弁２８を常には
閉方向に付勢するバックスプリング２６が介在されてい
る。なおバックスプリング２６は、本発明でいう付勢手
段に該当する。さらに前記スロットルシャフト２７の軸
端にはスロットル開度センサ１７が設けられている。こ
のセンサ１７は、スロットルシャフト２７の回動量から
スロットル弁２８の開度を検出し、その検出信号を制御
回路（ＥＣＵ）２１に入力する。

【０００９】また前記車両の運転席のフロア上には、ア
クセルペダル２が踏み込み操作可能に配置されている。
このペダル２の支軸にはアクセルセンサ１が設けられて
いる。アクセルセンサ１は、アクセルペダル２の踏み込
み量を検出し、その検出信号を電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）からなる制御回路２１に入力する。

【００１０】また前記スロットルシャフト２７の他端部
（図示左端部）には、電磁クラッチ２９を介してステッ
プモータからなるアクチュエータ２２が連結されてい
る。アクチュエータ２２は、前記制御回路２１から発信
される制御信号により前記スロットル弁２８を開閉制御
する。また前記電磁クラッチ２９は、正常時には前記ス
ロットルシャフト２７とアクチュエータ２２とを動力伝
達可能に接続し、異常時に前記制御回路２１から発信さ
れる異常発生信号により前記接続を解除する。また前記
制御回路２１は、アクセルペダル操作量（踏み込み量）
並びにエンジンの運転状態をもとに前記アクチュエータ
２２を駆動制御するもので、詳しくは前記スロットル開
度センサ１７及びアクセルセンサ１の他、図示はしない
が車両の速度を検出する車速センサ、エンジン回転数セ
ンサ等からの検出信号を取り込み、これらの検出信号に
基づいて前記アクチュエータ２２に制御信号を出力す
る。さらに、この制御回路２１は、その回路自体及び前
記アクチュエータ２２等に異常が発生した場合に、前記
電磁クラッチ２９及び後述する切替え弁８に異常発生信
号を出力する。

【００１１】前記アクセルペダル２とスロットルシャフ
ト２７との間には次に詳述する機械的連結手段が設けら
れる。この機械的連結手段は、二重ダイヤフラム装置３
０と開弁機構４０を主体として構成されるもので、図１
の他、その断面図を示した図２を参照して詳述する。

【００１２】二重ダイヤフラム装置３０は、第１、第２
のダイヤフラム３，４を備えた両ダイヤフラム装置３
１，３２のハウジング３１ａ，３２ａを直列的に並設し
たもので、各ダイヤフラム３，４の間に気密室３３が形
成されている。各ダイヤフラム３，４は、ダイヤフラム
スプリング３１ｂ，３２ｂによって常には図示下方へ付
勢されている。なお前記二重ダイヤフラム装置３０は、
前記スロットルボデイ、あるいは車両のエンジンルーム
内の空いた空間に面する固定部材に取り付けられてい
る。前記第１ダイヤフラム３には、ハウジング上方へ突
出する第１ロッド７が取り付けられている。このロッド
７には、アクセルワイヤ６を介して前記アクセルペダル
２が連結されている。また前記第２ダイヤフラム４に
は、ハウジング下方へ突出する第２ロッド１０が取り付
けられている。このロッド１０には、連結リンク５を介
して後述する開弁機構４０が連結される。なお第２ダイ
ヤフラム４上には、前記第１ダイヤフラム３に当接可能
でかつそのダイヤフラム３との間を所定間隔に保持する
保持ロッド１０ａが突出されている。前記気密室３３に
は、図１に示されているように切替え弁８が接続されて
いる。切替え弁８の大気開放管１２は大気開放されてお
り、また負圧導入管１１には前記エンジンの負圧が導入
されるように配管されている。切替え弁８は、前記制御
回路２１からの異常発生信号によって切り替えられる電
磁弁で、正常時には気密室３３を大気開放させ、また異
常時には前記信号により切り替わり前記気密室３３に負
圧を導入させる。

【００１３】また開弁機構４０について、図１，２を参
照して詳述する。前記スロットルボデイの一部（符号１
４を付す）に第３ロッド１５が上下方向に摺動可能に設
けられている。このロッド１５は、その上下端部に設け
たストッパ１８，１９によってその移動量が規制されて
いる。下側のストッパ１９と前記スロットルボデイの一
部１４との間には、同ロッド１５を常には下方へ付勢す
るバックスプリング１６が介在されている。前記第３ロ
ッド１５の上端部には、前記第４ロッド１３及び連結リ
ンク５を介して前記第２ロッド１０が連結されている。
また第３ロッド１５の下端部には、略円弧状をした連結
孔２５ａをもつカムレバー２５が回動可能に取り付けら
れている。前記連結孔２５ａに前記レバー２３の連結ピ
ン２４が係入されている。連結孔２５ａは、前記第３ロ
ッド１５が最下位置にある状態における前記連結ピン２
４の回動軌跡に対応して形成されており、前記アクチュ
エータ２２の作動によるスロットルシャフト２７の回動
を許容する。なお前記スロットル弁２８の全閉時におい
て前記連結ピン２４は連結孔２５ａの下端部分に位置す
る。

【００１４】次に、前記スロットル弁開閉制御装置のエ
ンジン運転中での作動について説明する。まず正常時
（いわゆる通常走行時）には、電磁クラッチ２９がスロ
ットルシャフト２７とアクチュエータ２２とを動力伝達
可能に接続し、また切替え弁８が気密室３３を大気開放
にする。そしてアクセルペダル２が踏み込まれていない
状態では、図１，２に示されているように、スロットル
弁２８はバックスプリング２６によって全閉状態に付勢
されている。また前記アクセルペダル２は二重ダイヤフ
ラム装置３０の第１ダイヤフラム装置３１のダイヤフラ
ムスプリング３１ａの付勢力によってリターン位置に保
持される。また第２ダイヤフラム装置３２のダイヤフラ
ムスプリング３２ａの付勢力によって第２ロッド１０が
下方位置に付勢されるととともに開弁機構４０のバック
スプリング１６の付勢力によって第３ロッド１５が下方
位置に付勢されている。

【００１５】この状態で、アクセルペダル２が踏み込ま
れると、その踏み込み量に応じて制御回路２１から発信
される制御信号によりアクチュエータ２２が作動し、そ
の動力が電磁クラッチ２９を通じてスロットルシャフト
２７に伝達されることで、スロットル弁２８が開閉制御
される。なおスロットル弁２８の全開状態が図３に作動
説明図で示されている。

【００１６】一方、アクセルペダル２からの踏み込み力
は、アクセルワイヤ６及び第１ロッド７を通じて第１ダ
イヤフラム３をダイヤフラムスプリング３１ａの付勢力
に抗して図示上方へ引き上げる（図３参照）。このとき
気密室３３が大気開放の状態にあるため、第２ダイヤフ
ラム４はダイヤフラムスプリング３２ａの付勢力で下方
位置に保持された状態を続ける。従ってアクセルペダル
２の踏み込みに連動して第１ダイヤフラム３が空動し、
その踏み込み力が第２ロッド１０以降の伝達経路、すな
わち連結リンク５を通じて開弁機構４０に伝わらない。
また、前記アクチュエータ２２の作動に伴いスロットル
シャフト２７が回動されるものの、レバー２３の連結ピ
ン２４がカムレバー２５の連結孔２５ａ内を空動するた
め、カムレバー２５は原状位置に保持される。結局、通
常走行時のスロットル弁２８の開度は、制御回路２１に
よるアクチュエータ２２の作動によって電子制御され
る。

【００１７】そして前記アクチュエータ２２及び制御回
路２１等に異常が発生した場合には、その制御回路２１
から異常発生信号が出力される。この異常発生信号によ
り電磁クラッチ２９が前記動力伝達の接続を解除するこ
とにより、アクチュエータ２２がどんな状態であっても
スロットル弁２８が付勢手段によって全閉位置に付勢さ
れる（図２参照）。また前記異常発生信号により切替え
弁８が切り替わり、気密室３３に負圧が導入される。こ
れにより、第２ダイヤフラム４は第１ダイヤフラム３に
対し保持ロッド１０ａを介して所定間隔を保った状態で
連動可能となる。なお気密室３３に導入される負圧によ
って発生する力は、バックスプリング１６，２６の付勢
力の合力より大きく設定されている。

【００１８】この状態で、アクセルペダル２を踏み込む
と、図４の作動説明図に示されているように、第１ダイ
ヤフラム３の作動に第２ダイヤフラム４が連動し、これ
に伴い第２ロッド１０、連結リンク５を通じて開弁機構
４０の第４ロッド１３及び第３ロッド１５が上昇させら
れる。するとカムレバー２５の上昇によって連結ピン２
４を介してレバー２３がスロットルシャフト２７ととも
に回動され、スロットル弁２８が開かれる。すなわちカ
ムレバー２５の位置により連結ピン２４の位置が決ま
り、それによりスロットル弁２８の開度が決定される。
このようにしてスロットル弁２８が開閉制御されること
で、車両の退避走行が可能となる。結局、異常時のスロ
ットル弁２８の開度は、二重ダイヤフラム装置３０と開
弁機構４０を主体として構成された機械的連結手段を経
由することで、アクセルペダル２の踏み込み量に応じて
機械制御される。

【００１９】前記したスロットル弁開閉制御装置によれ
ば、異常時のみ作動する連結切換手段として第１，第２
ダイヤフラム３，４を含む二重ダイヤフラム装置３０を
採用したことにより、従来のソレノイドを採用したもの
に比べてコストが安くて済む。また、開弁機構４０に要
する作動力としてダイヤフラム径の設定をもって大きな
力を得ることで、部材相互の固着などによる作動不良を
容易に回避することができ、よって高い信頼性が得られ
る。なお、スロットル弁２８のデポジット等による固着
時対策も前記ダイヤフラム径の設定をもって低コストで
容易に実施することができる。また、スロットル弁２８
のスロットルシャフト２７にアクチュエータ２２が連結
されているので、従来のワイヤを用いる場合と異なり、
アクチュエータ２２の作動量とスロットル弁２８の回動
量との間の誤差が小さく、よって高い制御性が得られ
る。

【００２０】〔実施例２〕実施例２のスロットル弁開閉
制御装置について、その要部を示した図５の断面図及び
図６の斜視図に基づいて説明する。なお本例は、実施例
１の開弁機構４０を変更したものであるから、変更部分
について詳述し、実施例１と同一もしくは均等構成と考
えられる部分には図面に同一符号を付して重複する説明
は省略する。本例は、前記開弁機構４０のカムレバー２
５を排除して部品点数の削減を図ったものである。すな
わち前記第３ロッド１５を長尺のものとし、その下端部
がスロットルボデイの一部１４ａに上下方向に摺動可能
に設けられている。このロッド１５の側面には、前記レ
バー１３の中央部が係入される凹所１５ａが形成されて
いる。この凹所１５ａは、前記アクチュエータ２２の作
動に伴うレバー２３の回動を許容し、また前記スロット
ル弁２８の全閉時においてその下端部にレバー２３の当
該部分が位置され、前記第３ロッド１５の上昇時にその
凹所１５ａの下端段差部によりレバー２３を図５に二点
鎖線で示されるように回動させる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、異常時のみ作動する連
結切換手段として第１，第２ダイヤフラムを含むダイヤ
フラム式を採用したことにより、従来のソレノイドを採
用したものに比べてコストが安くて済む。また、開弁機
構に要する作動力としてダイヤフラム径の設定をもって
大きな力を得ることで部材相互の固着などによる作動不
良を容易に回避することができ、よって高い信頼性が得
られる。また、スロットル弁のスロットルシャフトにア
クチュエータが連結されているので、従来のワイヤを用
いるものと異なり、アクチュエータの作動量とスロット
ル弁の回動量との間の誤差が小さく、よって高い制御性
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のスロットル弁開閉制御装置の概略を
示す斜視図である。

【図２】同装置の要部断面図である。

【図３】正常時を示す作動説明図である。

【図４】異常時を示す作動説明図である。

【図５】実施例２のスロットル弁開閉制御装置の要部を
示す断面図である。

【図６】同斜視図である。

【図７】従来例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２ アクセルペダル ３ 第１ダイヤフラム ４ 第２ダイヤフラム ８ 切替え弁 ２１ 制御回路 ２２ アクチュエータ ２６ バックスプリング（付勢手段） ２７ スロットルシャフト ２８ スロットル弁 ２９ 電磁クラッチ ３３ 気密室 ４０ 開弁機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 伸一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−267330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−34436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5720（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−173355（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−19943（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 9/00 - 11/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気量を調整するスロットル
   弁と、 前記スロットル弁を常には閉方向に付勢する付勢手段
   と、 前記スロットル弁のスロットルシャフトに連結され、ア
   クセルペダルの踏み込み量に応じて制御回路から発信さ
   れる制御信号により前記スロットル弁を開閉制御するア
   クチュエータと、 前記スロットルシャフトとアクチュエータとの間に介在
   されて正常時にはその間を動力伝達可能に接続し、また
   異常時には前記制御回路から発信される異常発生信号に
   より前記接続を解除する電磁クラッチと、 前記アクセルペダルの踏み込みに連動する第１ダイヤフ
   ラムと、 前記第１ダイヤフラムに気密室を介して並設された第２
   ダイヤフラムと、 前記気密室を正常時には大気開放させて前記第１ダイヤ
   フラムを空動状態とし、また異常時には前記制御回路か
   らの異常発生信号により前記気密室に負圧を導入させて
   前記第２ダイヤフラムを第１ダイヤフラムと連動させる
   切替え弁と、 前記第２ダイヤフラムの作動に連動して前記スロットル
   シャフトを回動させる開弁機構と、を備えたスロットル
   弁開閉制御装置。