JP2949990B2

JP2949990B2 - 電子式スロットル駆動装置

Info

Publication number: JP2949990B2
Application number: JP2027492A
Authority: JP
Inventors: 英夫中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH05214965A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンの電
子式スロットル駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子式スロットル駆動装置として
は、例えば特開平２−３０９３３号公報に示されるもの
が挙げられる。これは、非通電時に連結状態であるノー
マルクローズタイプの第１の電磁クラッチと、非通電時
に開放状態であるノーマルオープンタイプの第２の電磁
クラッチとを有し、アクセルペダルとスロットルバルブ
との連結系統中に第１の電磁クラッチを介装し、モータ
とスロットルバルブとの連結系統中に第２の電磁クラッ
チを介装したものである。

【０００３】これによれば、正常時には、第１及び第２
の電磁クラッチへ通電することにより、モータでスロッ
トルバルブを開閉し、異常時には、第１及び第２の電磁
クラッチへの通電を遮断することにより、アクセルペダ
ルで直接スロットルバルブを開閉して走行が可能とな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の効果
は、特性の異なった２つの電磁クラッチを、同時に通電
状態にするか、又は同時に非通電状態にすることによっ
て、初めてもたらされるものであり、この状態が満足さ
れない場合、例えば、第１の電磁クラッチのみが通電状
態となった場合は、双方の電磁クラッチとも開放状態に
なって、アクセルペダルによるスロットル駆動も、モー
タによるスロットル駆動も困難になる。また、第２の電
磁クラッチのみが通電状態となった場合には、双方の電
磁クラッチとも連結状態になり、モータとスロットルバ
ルブとアクセルペダルの三者が同時に連動して動作して
しまうために、アクセルペダルに不快な反力を及ぼした
り、スロットルの制御方法によっては、制御系が発散し
てしまうおそれもある。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、常に２つの電磁クラッチを同時に通電状態又は同時
に非通電状態とすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、非
通電時に連結状態、通電時に開放状態となる第１の電磁
クラッチと、非通電時に開放状態、通電時に連結状態と
なる第２の電磁クラッチとを有し、アクセルペダルとス
ロットルバルブとの連結系統中に第１の電磁クラッチを
介装し、モータとスロットルバルブとの連結系統中に第
２の電磁クラッチを介装した電子式スロットル駆動装置
において、前記第１及び第２の電磁クラッチの双方の電
磁コイルを直列に結線して、単一の駆動回路により駆動
電圧を直列に印加する回路構成とすると共に、前記第１
の電磁クラッチの電磁コイルを電源側、前記第２の電磁
クラッチの電磁コイルをグランド側に配置する。

【０００７】

【作用】上記の構成においては、電磁クラッチへの駆動
電圧供給ラインの断線やショート等の電気的故障が発生
しても、双方の電磁クラッチが同時に非通電状態（又は
通電状態）となる。但し、第１及び第２の電磁クラッチ
間のハーネスがグランド側へショートした場合は、片方
にのみ通電されるが、第１の電磁クラッチを電源側、第
２の電磁クラッチをグランド側に配置することにより、
第１の電磁クラッチにのみ通電されるので、第１及び第
２の電磁クラッチが共に開放状態となり、走行不能に陥
るだけである。つまり、第２の電磁クラッチにのみ通電
されて、第１及び第２の電磁クラッチが共に連結状態と
なるような危険な状態には至らない。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本実施例は、前述したタイプの電子式スロット
ル駆動装置を用い、モータによるスロットル制御とし
て、アクセルを踏まない状態での自動定車速制御（ＡＳ
ＣＤ制御）と、アクセルを踏んだ状態での駆動力特性味
付け制御（アクセルバイワイヤ制御）との双方を行うシ
ステムである。

【０００９】図１に電子式スロットル駆動装置の構造を
示す。スロットルバルブ１には、そのバルブシャフト２
に、スロットルバルブ１を閉方向に付勢するスロットル
バルブ用リターンスプリング３を作用させてある。スロ
ットルバルブ１のバルブシャフト２の一端部には、アク
セルペダル４（図２参照）にワイヤ５を介して連結した
アクセルドラム６を回転自在に支承させてある。アクセ
ルドラム６にはこれを閉方向に付勢するアクセルドラム
用リターンスプリング７を作用させてある。

【００１０】そして、アクセルドラム６とバルブシャフ
ト２との間に、第１の電磁クラッチ８を介装してある。
第１の電磁クラッチ８は、アクセルドラム６に取付けた
クラッチ板８ａと、バルブシャフト２と一体に回動し軸
方向にスライド可能なクラッチ板８ｂとを備える。この
第１の電磁クラッチ８では、クラッチ板８ｂがクラッチ
板８ａとの連結方向にスプリング８ｃで常時付勢されて
いて、コイル８ｄへの非通電時に連結状態、通電時に開
放状態となる（ノーマルクローズ）。

【００１１】また、スロットルバルブ１のバルブシャフ
ト２の他端部には、ＤＣモータ９により減速ギヤ10を介
して駆動されるモータドラム11を回転自在に支承させて
ある。そして、モータドラム11とバルブシャフト２との
間に、第２の電磁クラッチ12を介装してある。

【００１２】第２の電磁クラッチ12は、モータドラム11
に取付けたクラッチ板12ａと、バルブシャフト２と一体
に回動し軸方向にスライド可能なクラッチ板12ｂとを備
える。この第２の電磁クラッチ12では、クラッチ板12ｂ
がクラッチ板12ａとの開放方向にスプリング12ｃで常時
付勢されていて、コイル12ｄへの非通電時に開放状態、
通電時に連結状態となる（ノーマルオープン）。

【００１３】さらに、アクセルドラム６の回転角を計測
するポテンショメータ式のアクセルセンサ21を所定位置
に配置してある。尚、アクセルセンサについては、アク
セルペダル４の踏み角を計測するアクセルセンサ22（図
２参照）を配置して、二重系としてある。さらにまた、
スロットルバルブ１の回転角を計測するポテンショメー
タ式のスロットルセンサ23を所定位置に配置してある。

【００１４】図２にシステム構成を示す。上記の電子式
スロットル駆動装置（ＤＣモータ９、第１及び第２の電
磁クラッチ８，12）は、スロットルコントロールモジュ
ール30により駆動され、このスロットルコントロールモ
ジュール30には下記の21〜28のセンサ・スイッチから信
号が入力されている。

【００１５】21，22はアクセルセンサ（二重系）であ
り、アクセル開度Ａccをポテンショメータの出力電圧に
よって検出する。23はスロットルセンサであり、スロッ
トル開度Ｔvoをポテンショメータの出力電圧によって検
出する。24は車速センサであり、トランスミッション出
力軸に設けられた電磁ピックアップ等により車速Ｖspに
比例した周波数のパルス信号を出力する。

【００１６】25は自動定車速制御（ＡＳＣＤ制御）の開
始を指示するＡＳＣＤ用セットスイッチである。26は自
動定車速制御（ＡＳＣＤ制御）の解除を指示するＡＳＣ
Ｄ用キャンセルスイッチである。27はアクセルペダル４
の非操作時のみオフされるアクセルリミットスイッチで
ある。

【００１７】28はブレーキペダル（図示せず）の非操作
時のみオンされるブレーキリミットスイッチである。ス
ロットルコントロールモジュール30は、下記の31〜34の
ブロックから構成される。31はワンチップマイコンであ
り、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄポート、デジタル
ポート、各種タイマー等を内蔵している。

【００１８】このマイコン31は、システム正常時には、
第１及び第２の電磁クラッチ８，12への通電を指示する
ＣＬＵＴＣＨ信号を出力し、さらに、各種センサ・スイ
ッチ信号に基づいて目標スロットル開度を演算し、実ス
ロットル開度がこの目標スロットル開度に一致するよう
に、ＤＣモータ９の正逆回転方向を指示するＤＩＲ信
号、ＤＣモータ９の駆動電流を指示するＤＵＴＹ信号を
出力する。

【００１９】また、システム故障時には、モータ制御信
号（ＤＩＲ，ＤＵＴＹ）及びクラッチ制御信号（ＣＬＵ
ＴＣＨ）を初期化、すなわちモータ駆動電流及びクラッ
チ駆動電流の遮断を指示する出力を行い、ＤＣモータ９
によるスロットル制御からアクセルペダル４によるスロ
ットル直接駆動に移行させる。32はＤＣモータ駆動回路
であり、マイコン31からのモータ制御信号（ＤＩＲ，Ｄ
ＵＴＹ）に基づいて、ＤＣモータ駆動用ブリッジ回路の
対角位置にあるどちらか一組のパワートランジスタのみ
がオン状態となるようにして、モータ駆動電流及び電流
方向を制御する。

【００２０】33は自己保持リレー回路であり、ＡＳＣＤ
用セットスイッチ25が押されて初めてオン状態となり、
以降キャンセルスイッチ26が押されるか又はブレーキペ
ダルが踏まれてブレーキリミットスイッチ28がオフとな
るか又はイグニッションスイッチ（図示せず）がオフさ
れるまで、オン状態を保持する。このような機能の回路
は公知であり、具体的回路構成は従来例に従う。

【００２１】34は電磁クラッチ駆動回路であり、マイコ
ン31からのクラッチ制御信号（ＣＬＵＴＣＨ）に基づい
て、パワートランジスタをオン・オフする。このパワー
トランジスタと、第１の電磁クラッチ８（詳しくはその
電磁コイル８ｄ）と、第２の電磁クラッチ12（詳しくは
その電磁コイル12ｄ）とは、直列に接続されている。す
なわち、第１及び第２の電磁クラッチ８，12の双方の電
磁コイルを直列に結線して、単一の駆動回路34により駆
動電圧を直列に印加する回路構成としてある。また、結
線に際し、第１の電磁クラッチ８を電源側、第２の電磁
クラッチ12をグランド側に配置してある。

【００２２】図３はスロットルコントロールモジュール
30のマイコン31の行う制御動作を示し、一定の周期（例
えば10msec）ごとに実行される。Ｐ１では、センサ・ス
イッチ信号等に基づいてシステムの診断を行い、故障の
有無を確認する。Ｐ２では、Ｐ１の結果に基づいて、故
障があればＰ３へ進み、正常であればＰ４に進む。

【００２３】故障時、Ｐ３では、モータ制御信号（ＤＩ
Ｒ，ＤＵＴＹ）及びクラッチ制御信号（ＣＬＵＴＣＨ）
をゼロに初期化する。そして、後述するＰ17に進んで、
出力をオフとする。これにより、ＤＣモータ９への駆動
電流が断たれて回転停止すると共に、第１及び第２の電
磁クラッチ８，12への通電が遮断されて、第１の電磁ク
ラッチ８が連結状態、第２の電磁クラッチ12が開放状態
となり、ＤＣモータ９によるスロットル制御からアクセ
ルペダル４によるスロットル直接駆動に移行する。

【００２４】正常時、Ｐ４〜Ｐ６では、アクセル開度Ａ
cc、スロットル開度Ｔvo、車速Ｖspを各センサから読込
み、また計算する。そして、Ｐ７へ進む。Ｐ７では、今
までＡＳＣＤ制御中であったか若しくはアクセルバイワ
イヤ制御中であったかをフラグスイッチＦmodeの値より
判断する。Ｆmode＝１（アクセルバイワイヤ制御中）で
あればＰ８に進み、Ｆmode＝０（ＡＳＣＤ制御中）であ
ればＰ11へ進む。

【００２５】アクセルバイワイヤ制御中、Ｐ８では、Ａ
ＳＣＤ制御の開始を指示するセットスイッチ25がオンさ
れたかを判断する。オンされていればＡＳＣＤ制御の開
始のためＰ９へ進み、そうでなければアクセルバイワイ
ヤ制御の続行のためＰ15へ進む。ＡＳＣＤ制御に移る場
合、Ｐ９では、フラグスイッチＦmode＝０をセットし、
次のＰ10で、現在の車速Ｖsp₀を目標車速Ｖspr として
記憶する。そして、Ｐ13へ進む。

【００２６】Ｐ13では、ＡＳＣＤ制御の演算を行う。す
なわち、ＰＩＤ制御等の公知の制御手法を用いて、現在
の車速Ｖsp₀と目標車速Ｖspr との車速偏差（Ｖspr −
Ｖsp ₀）から目標スロットル開度Ｔvor を演算する。そ
して、Ｐ16へ進む。Ｐ16では、スロットルサーボ制御の
演算を行う。すなわち、ＰＩＤ制御等の公知の制御手法
を用いて、現在のスロットル開度Ｔvo₀と目標スロット
ル開度Ｔvor とのスロットル開度偏差（Ｔvor −Ｔv
o₀）に基づいて、モータ回転方向を指示するＤＩＲ信
号及びモータ駆動電流を指示するＤＵＴＹ信号を演算す
る。そして、Ｐ17へ進む。

【００２７】Ｐ17では、マイコン31の所定のＩ／Ｏレジ
スタに前記のＤＩＲ，ＤＵＴＹを書込み、これらを出力
する。ＡＳＣＤ制御中、Ｐ11では、ＡＳＣＤ制御の解除
を指示するキャンセルスイッチ26がオンされたかを判断
する。オンされていればアクセルバイワイヤ制御の開始
のためＰ14へ進み、そうでなければＰ12へ進む。

【００２８】Ｐ12では、ブレーキリミットスイッチ28の
オン・オフからブレーキペダルが踏まれたかどうかを判
断する。ブレーキペダルが踏まれていればアクセルバイ
ワイヤ制御の開始のためＰ14へ進み、そうでなければＡ
ＳＣＤ制御の続行のためＰ13へ進む。アクセルバイワイ
ヤ制御に移る場合、Ｐ14では、フラグスイッチＦmode＝
１をセットする。そして、Ｐ15へ進む。

【００２９】Ｐ15では、アクセルバイワイヤ制御の演算
を行う。すなわち、エンジンや車両の特性を考慮して予
め定めたアクセル開度−スロットル開度対応マップに基
づいて、実際のアクセル開度Ａccから目標スロットル開
度Ｔvor を演算する。そして、Ｐ16のスロットルサーボ
制御の演算、Ｐ17の出力へと進む。このように、正常時
は、第１及び第２の電磁クラッチ８，12へ通電されて、
第１の電磁クラッチ８が開放状態、第２の電磁クラッチ
12が連結状態となり、ＤＣモータ９によるスロットル制
御（ＡＳＣＤ制御又はアクセルバイワイヤ制御）がなさ
れる。

【００３０】ここにおいて、本発明に係る構成として、
第１及び第２の電磁クラッチ８，12は、双方の電磁コイ
ルを直列に結線して、単一の駆動回路34により駆動電圧
を直列に印加する回路構成としてある（図２参照）。従
って、この駆動電圧供給ラインのどこかが断線又はショ
ートしたり（電源の故障、駆動回路の故障、コネクタの
接触不良、ハーネスの断線や車体とのショート等）、電
磁クラッチ駆動回路34の出力が異常になっても、第１及
び第２の電磁クラッチ８，12のうち片方のみが通電状態
となるような故障モードは存在しない。従って、電気的
な故障によって、双方の電磁クラッチ８，12が共に開放
状態になって、走行不能に陥ったり、双方の電磁クラッ
チ８，12が共に連結状態になって、制御系が発散するよ
うな状態にはならない。

【００３１】但し、第１及び第２の電磁クラッチ８，12
間のハーネスがグランド側へショートした場合は、片方
にのみ通電されるが、第１の電磁クラッチ８を電源側、
第２の電磁クラッチ12をグランド側に配置しておけば、
第１の電磁クラッチ８にのみ通電されるので、第１及び
第２の電磁クラッチ８，12が共に開放状態となり、走行
不能に陥るだけである。つまり、第２の電磁クラッチ12
にのみ通電されて、第１及び第２の電磁クラッチ８，12
が共に連結状態となるような危険な状態には至らないの
である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
クセルペダルとスロットルバルブとの連結系統中にノー
マルクローズタイプの第１の電磁クラッチを介装し、モ
ータとスロットルバルブとの連結系統中にノーマルオー
プンタイプの第２の電磁クラッチを介装した電子式スロ
ットル駆動装置において、前記第１及び第２の電磁クラ
ッチの双方の電磁コイルを直列に結線して、単一の駆動
回路により駆動電圧を直列に印加する回路構成としたた
めに、駆動電圧供給ラインの断線やショート等の電気的
故障が発生しても、双方の電磁クラッチが同時に非通電
状態（又は通電状態）とすることができる。但し、第１
及び第２の電磁クラッチ間のハーネスがグランド側へシ
ョートした場合は、片方にのみ通電されるが、第１の電
磁クラッチを電源側、第２の電磁クラッチをグランド側
に配置することにより、第１の電磁クラッチにのみ通電
されるので、第１及び第２の電磁クラッチが共に開放状
態となり、走行不能に陥るだけである。従って、第１及
び第２の電磁クラッチが共に連結状態となるような危険
な状態には至らないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電子式スロットル駆
動装置の構造図

【図２】同上実施例のシステム構成図

【図３】同上実施例の制御内容を示すフローチャート

【符号の説明】

１スロットルバルブ２バルブシャフト４アクセルペダル５ワイヤ６アクセルドラム８第１の電磁クラッチ８ｄ電磁コイル９ＤＣモータ 11 モータドラム 12 第２の電磁クラッチ 12ｄ電磁コイル 30 スロットルコントロールモジュール 31 ワンチップマイコン 32 ＤＣモータ駆動回路 34 電磁クラッチ駆動回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非通電時に連結状態、通電時に開放状態と
なる第１の電磁クラッチと、非通電時に開放状態、通電
時に連結状態となる第２の電磁クラッチとを有し、アク
セルペダルとスロットルバルブとの連結系統中に第１の
電磁クラッチを介装し、モータとスロットルバルブとの
連結系統中に第２の電磁クラッチを介装した電子式スロ
ットル駆動装置において、前記第１及び第２の電磁クラッチの双方の電磁コイルを
直列に結線して、単一の駆動回路により駆動電圧を直列
に印加する回路構成とすると共に、前記第１の電磁クラ
ッチの電磁コイルを電源側、前記第２の電磁クラッチの
電磁コイルをグランド側に配置したことを特徴とする電
子式スロットル駆動装置。