JP2974682B2 - スロットル弁開閉制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両用内燃機関のスロットル弁の開度を電
気的，機械的に制御するスロットル弁開閉制御装置に関
する。

（従来の技術とその問題点） 車両用内燃機関のスロットル弁の開閉制御は、例え
ば、モータ，モータの制御装置，各種センサ等種々の電
気系統を経て行なわれている。しかしながら、これら電
気系統の故障によりスロットル弁の開閉制御が不可能に
なる場合がある。車両の走行中に上記問題が生じた場合
には、車両をできるだけ安全な場所にまで移動させる必
要がある。そこで、主に電気的な機構によるスロットル
弁の開閉を機械的な機構に切替えて危険を回避する装置
が種々提案されている。

例えば、特開昭59−122742号公報等においては、アク
セルペダルの操作量に応じてスロットル弁開度を制御す
る電気的制御手段に加えて、スロットル弁の最小開度を
保障するようにアクセルペダルとスロットル弁とが機械
的に連結されて制御する機械的手段を有する装置が提案
されている。

すなわち、上記装置において、スロットル弁はモータ
の出力軸の回動により開閉させられる。このモータの出
力軸には第１プーリが取付けられており、この第１プー
リには、スロットル弁に取付けられたワイヤが巻掛けら
れており、出力軸の回動とともに第１プーリが回動する
ことによってスロットル弁が開閉する。なお、第１プー
リには係合突片が取付けられており、スロットル弁には
常時スロットル弁を全閉方向へ付勢するばねが取付けら
れている。

又、モータの出力軸には出力軸のまわりを回動可能に
第２プーリが取付けられており、アクセルペダルと連動
してモータの出力軸のまわりを回動する。なお、第２プ
ーリにも第１プーリの係合突片と係合する係合突片が設
けられている。

したがって、上記装置の電気的制御手段が故障し、モ
ータへの通電がなされない場合には、スロットル弁に対
するモータからの規制力が解除されるため、アクセルペ
ダルの踏込量に連動する第２プーリの係合突片により、
第１プーリの回動が行なわれる。

しかしながら上記提案では、アクセルペダルの操作量
が大きい場合に、トラクション制御でスロットル弁が閉
方向に回動するに際し、第２プーリの係合突片と第１プ
ーリの係合突片が係合すると、スロットル弁がそれより
閉方向に回動できないため、電気的な制御範囲が狭くな
るという問題がある。また、アクセルペダルによるスロ
ットル弁を開けようとする力と、モータによるスロット
ル弁を閉じようとする力が、前記両係合突片を介してか
ち合って過剰な力が加わることにより、故障を生じるお
それがある。

（発明が解決しようとする課題） そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とすることは、アクセル
ペダルの操作量が大きい場合でもスロットル弁の電気的
な制御範囲を広くとることができ、またアクセルペダル
によるスロットル弁を開けようとする力とモータによる
スロットル弁を閉じようとする力とのかち合いによる故
障を防止す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。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するために以下の手段から
構成される。

すなわち、本発明に係わるスロットル弁制御装置は、 スロットルボディの吸気路を回動によって開閉するス
ロットル弁の開度をモータにより電気的に制御するとと
もにアクセルペダルの操作に連動して機械的に制御可能
としたスロットル弁開閉制御装置であって、 前記スロットル弁を全閉方向へ付勢する第１弾性手段
と、 前記アクセルペダルの操作によって回動する回動部材
と、 前記第１弾性手段の弾性力よりも大きくまた前記モー
タの駆動力よりも小さい弾性力を有しかつ前記回動部材
の弁開方向の所定以上の回動時に前記スロットル弁を開
方向へ付勢する第２弾性手段と、 を備えている。

（作 用） 次に、上記のような構成を有する本発明の作用につい
て、モータによるスロットル弁開閉動作が正常時の場合
の作用と異常時の場合の作用とに分けて説明する。

＜正常時＞ スロットル弁の開度がモータにより電気的に制御され
る。しかし、例えば急発進や加速時等において、必要以
上にアクセルペダルの操作量を大にしている場合があ
る。そのような場合には、アクセルペダルの操作量の大
きさにかかわらず、モータによりスロットル弁が閉じら
れる。このとき、スロットル弁は第２弾性手段の弾性に
抗して閉じられることから、たとえアクセルペダルの操
作量が大きくともスロットル弁を閉じることが可能とな
り、スロットル弁の電気的な制御範囲を広くとることが
できる。また、アクセルペダルによるスロットル弁を開
けようとする力とモータによるスロットル弁を閉じよう
とする力とのかち合いが第２弾性手段の弾性によって吸
収されることから、その力のかち合いによる故障を防止
することができる。

＜異常時＞ 電気系統の何らかの故障により、モータへの通電が全
くなされない場合には、アクセルペダルの操作によって
回動部材を弁開方向へ所定以上回動させることにより、
第２弾性手段を介してスロットル弁を開方向へ付勢する
ことができ、これによりたとえ車両運転中にモータへの
通電が遮断されたとしても、アクセルペダルの操作に連
動して機械的にスロットル弁を開閉制御できるので、車
両を安全な場所へ移動させることが可能となる。

（実施例） ＜第１実施例＞ 本発明に係る第１実施例について、第１図〜第３図に
従って説明する。

第１図は第１実施例の全体概略斜視図である。図中10
は、図示しないスロットルボディ本体の吸気路である。
吸気路10には吸気量を調整するスロットル弁22がスロッ
トルシャフト20に固定されている。スロットルシャフト
20はスロットルボディに軸受支持されている。スロット
ルシャフト20にはその中央に突起片24が設けられてい
る。突起片24には第１ばね26が掛けられ、スロットル弁
22を常時全閉方向へ付勢している。第１ばね26はその一
端26bが突起片24に掛けられ、他端26aがスロットルボデ
ィの突起部12に固定され、付勢力をスロットルシャフト
20に付与している。又、スロットルシャフト20には、そ
のまわりを回動可能に第１レバー29が取付けられてい
る。第１レバー29と突起片24には第２ばね28が掛けられ
ている。第２ばね28の弾力は第１ばね26よりも大きく設
定されており、第１レバー29が図示Ｅ方向（スロットル
シャフト20に平行かつ本実施例においてはスロットル弁
22からモータ30側への方向）に向って時計回りの方向
（以下Ｃ方向とする）に回動する場合は、スロットル弁
22を十分開けさせることができる。なお、第１レバー29
は第２ばね28により常時図示Ｅ方向に向って反時計回り
の方向（以下Ｄ方向とする）に付勢されている。

スロットルシャフト20の一端には第２ギア36が固着さ
れている。スロットル弁22を電気的に開閉するモータ30
のモータシャフト32の一端には第１ギア34が固着されて
おり、スロットルシャフト20の第２ギア36と係合する。

第２ギア36と第１レバー29との間にはプーリ64がスロ
ットルシャフト20のまわりを回動可能に取付けられてい
る。プーリ64には第２レバー66が固定され、プーリ64の
回動とともにスロットルシャフト20の回りを回動し、第
１レバー29と係合する向きに固定されている。又、プー
リ64は常時図示しないばねにより図示Ｄ方向へ付勢され
ており、プーリ64の外周に巻掛けられたワイヤ62を図示
Ａ方向へ引張っている。ワイヤ62の一端側はアクセルペ
ダル60の側に取付けられており、アクセルペダル60を踏
込むことによりワイヤ62は図示Ｂ方向へ引張され、プー
リ64は図示Ｃ方向へ回動する。

アクセルペダル60はアクセルシャフト68を介してアク
セル開度センサ50に連結されており、アクセルペダル60
の操作量を検出する。アクセル開度センサ50は検出され
たアクセル開度信号を制御ユニット40へ出力する。制御
ユニット40はアクセル開度センサ50以外の図示しない各
種センサ等からも情報を受けて演算処理を行ない、スロ
ットル弁の適宜量の開度制御をモータ30によって行なわ
せる。

次に、上記構成の第１実施例の作用について述べる。

第１図はアクセルペダル60が全く操作されていない状
態であり、モータ30も非通電状態にあることを示す。こ
のような状態ではスロットルシャフト20は第１ばね26に
よりスロットル弁22が全閉となるように付勢されてお
り、スロットル弁22は全閉状態に維持されている。

この状態からアクセルペダル60を操作すると、アクセ
ル開度センサ50はその操作量を検出し、制御ユニット40
へアクセル開度信号を出力する。制御ユニット40は図示
しない各種センサ等からも出力信号を受け、モータ30を
通電し、スロットル弁22を適宜量の開度に開ける。すな
わち、モータシャフト32の一端に固着されたギア34を図
示Ｄ方向へ回動させることにより、スロットルシャフト
20の一端に固着され、モータ30側のギア34に係合するギ
ア36を図示Ｃ方向へ回動させることによってスロットル
弁22を開けるのである。なお、このときモータ30による
スロットルシャフト20を回動させる力は少なくとも第１
ばね26の弾力より大きい。

又、上記動作とほぼ同時にアクセルペダル60の操作量
に連動してワイヤ62が図示Ｂ方向に引かれ、プーリ64は
図示Ｃ方向へ回動する。このとき、プーリ64の第２レバ
ー66が第１レバー29に係合してもスロットル弁22はモー
タ30により図示C,Dいずれの方向にも回動させることが
できる。このとき、スロットル弁22が図示Ｄ方向へ閉じ
る場合、モータ30による回動力は少なくとも第２ばね28
の弾力から第１ばね26の弾力を差し引いた力より大き
い。

従って、例えば急発進時や加速時等において、必要以
上のアクセルペダル６の操作量で運転しているような場
合に、アクセルペダル６の操作量の多さにかかわらずス
ロットル弁開度を小さく制御することが可能となる。

次に、電気系統の何らかの故障により、モータ30への
通電が全く行なわれずに、モータ30によるスロットル弁
22の開閉動作が全くできない状態になった場合の作用に
ついて述べる。

例えばスロットル弁22が第１図に図示されているよう
に全閉状態のときに上記のような異常が発生したとす
る。このとき、スロットル弁22を開けるには、プーリ64
に設けられた第２レバー66が少なくともスロットルシャ
フト20に取付けられた第１レバー29に係合するまで回動
するようにアクセルペダル60を操作しなくてはならな
い。

第２図はアクセルペダル60の操作量とスロットル弁22
の開度との関係を図示したものである。図中、太い実線
は上記のようなモータ30が非通電状態のときにアクセル
ペダル60を操作したときに、スロットル弁22がどれだけ
開けられるかを示した一例である。この例では第１図に
おいて、アクセルペダル60がその全操作量の約70％の操
作量で操作され、プーリ64に設けられた第２レバー66が
第１レバー29の位置する位置を越えたときに始めてスロ
ットル弁22が開くことを示している。このとき、アクセ
ルペダル60の操作力は少なくとも第１ばね26の弾力より
大きい。

アクセルペダルの操作量を100％にすれば、スロット
ル弁22の開度は全開度に対して約25％となるが、この開
度は上記異常事態が発生したときに、車両を安全な場所
へ退避させるのに必要な吸気量を十分維持できるような
開度に設定してある。なお、第２図における太い実線の
態様は一例であってこれに限らない。

アクセルペダル60の操作量を小さくすれば、第１ばね
26によるスロットル弁22を全閉方向にする付勢力が常時
働いているので、その操作量に従ってスロットル弁開度
は小さくなる。

なお、上記のような異常が例えばスロットル弁22が全
閉でない開度のときに発生したときには、まず、スロッ
トル弁22は第１ばね26の付勢力によりスロットル弁22を
閉じる側へ回動させられる。このスロットル弁22の回動
はスロットルシャフト20に取付けられた第１レバー29が
プーリ64に取付けられた第２レバー66に係合する位置当
りまで行なわれるか、スロットル弁22が全閉位置になっ
たときの回動位置で停止するかのどちらかである。その
後はアクセルペダルの操作量に応じて第２図の太い実線
で示したスロットル弁開度で制御することができる。な
お、第２図の斜線で示した領域はモータ30によって制御
可能な開度領域を示しており、ワイヤ62、プーリー64、
第1,第２レバー29,66等からなる機械的補償手段によっ
て実現される開度よりも大きな開度及び小さな開度の両
方に制御可能なことが理解される。

＜第２実施例＞ 本発明に係る第２実施例を第４図に従って説明する。

第２実施例は第１実施例の第１図における第２ばね28
及び第１レバー29の代わりにゴム等のエラストマー100
をスロットルシャフト20に設けられた突起片24に取付け
たものである。

エラストマー100はプーリ64に設けられた第２レバー6
6が回動して、第２レバー66が当接するように突起片24
に取付けられている。このエラストマー100の弾力は第
１ばね26がスロットルシャフト20を全閉方向に付勢して
いる力にモータ30の駆動力を加えた値よりも小さく設定
されている。このため、アクセルペダル60が最大限に踏
込まれて第２レバー66がエラストマー100に接するよう
に回動していても、モータ30に全閉方向の駆動力を与え
れば、スロットル弁22は閉じられる。なおスロットル弁
22は、エラストマー100の圧縮可能な範囲で閉じること
ができる。

従って、第２実施例においても第１実施例とほぼ同様
な作用・効果を得ることができるが、第１実施例に比べ
ると簡単な構成となっている。

＜第３実施例＞ 本発明に係る第３実施例について第５図及び第３図に
従って説明する。

第５図は第３実施例の全体概略斜視図である。第３実
施例は第２実施例における第２図のエラストマー100を
カム110、第１ロッド112、第２ロッド116、及び圧縮ば
ね114等で代替させたものである。

まず、その構成について説明する。スロットルボディ
本体には軸受部111が設けられており、その中を軸方向
（図示ＪＫ方向）に運動可能なように第２ロッド116
を支持している。ここで軸受部111と第２ロッド116は部
分断面にて図示してある。第２ロッド116の先端面116a
には常にカム110の外周部110aが接するように構成され
ている。ここでカム110はアクセルペダル60の操作量に
連動して回動するプーリ64に固定されており、軸120の
回りを回転運動する。またカム110の外周110aと軸120の
中心（カム110の回転中心）との距離は図示ＧからＨ方
向へ行くに従って長くなるような扇形状をしている。第
２ロッド116には圧縮ばね114が取付けてあり、その圧縮
ばね114は第２ロッド116内を図示ＪＫ方向に運動可能
なように取付けてある第１ロッド112を図示Ｋ方向に押
している。また、第１ロッド112はスロットルシャフト2
0に設けられた突起片124を図示Ｆ方向に押すように取付
けてある。他の構成については第２実施例と同様である
ので説明を省略する。

次に第３実施例の作用について述べる。

モータ30によるスロットル弁22の開閉動作が正常な場
合はアクセルペダル60の操作量の大小にかかわらず、ス
ロットル弁22をどのような開度にも制御させることが可
能である。すなわちモータ30の駆動力はばね114の弾力
等に比して大きく設定されており、カム110の回転位置
によらずモータ30のみでスロットルバルブ22の開度を調
整する。これは第２実施例とほぼ同様な作用であるので
詳しい説明を省略する。

次に電気系統の何らかの故障により、モータ30への通
電が全くなされない場合についてのスロットル弁22の開
閉動作について説明する。第５図は第１ばね26によって
スロットル弁22が全閉状態に維持されている様子を図示
したものである。この状態においてモータ30が非通電状
態であるとする。アクセルペダル60を操作すると、プー
リ64に巻かれたワイヤ62は図示Ｂ方向へ引かれる。ワイ
ヤ62の引張動作と同時にプーリ64が図示Ｇ方向へ回動す
るため、プーリ64に固定されたカム110は第２ロッド116
の端面116aを図示Ｋ方へ押し下げるように図示Ｇ方向へ
回動する。第２ロッド116を押し下げる力は、圧縮ばね1
14を介して第１ロッド112へ伝えられるため、突起片24
は図示Ｆ方向へ回動し、スロットル弁22は開けられる。
なお、スロットル弁22の最大開度は車両を安全な場所へ
退避させる走行に十分な吸気量を供給できる値に設定さ
れている。

第３図は第３実施例のアクセルペダル60の操作量とス
ロットル弁22の開度との関係を図示したものである。カ
ム110の扇形状を適当に変えることにより、例えば図示
A,B,Cのような関係を実現することができる。

従って、第３実施例においては、カム110を交換でき
る構成であるので、アクセルペダル60の操作量とスロッ
トル弁22の開度との関係を多様に実現させることができ
る。

なお第１〜第３の各実施例において、第１ばね26が本
発明でいう第１弾性手段に相当し、またプーリ64が本発
明でいう回動部材に相当している。また第１実施例の第
２ばね28、第２実施例のエラストマー100、第３実施例
の圧縮ばね114がそれぞれ本発明でいう第２弾性手段に
相当している。

（発明の効果） 本発明によれば、アクセルペダルの操作量が大きい場
合でもモータによりスロットル弁が第２弾性手段の弾性
に抗して閉じることができるから、スロットル弁の電気
的な制御範囲を広くとることができ、またアクセルペダ
ルによるスロットル弁を開けようとする力とモータによ
るスロットル弁を閉じようとする力とのかち合いが第２
弾性手段の弾性によって吸収されることから、その力の
かち合いによる故障を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係る実施例を説明する図であ
り、第１図は第１実施例の全体概略斜視図、第２図は第
１及び第２実施例のアクセルペダル操作量とスロットル
弁開度との関係図、第３図は第３実施例のアクセルペダ
ル操作量とスロットル弁開度との関係図、第４図は第２
実施例の全体概略斜視図、第５図は第３実施例の全体概
略斜視図である。 10……吸気路 20……スロットルシャフト 22……スロットル弁 24……突起片 26……第１ばね 28……第２ばね 29……第１レバー 30……モータ 40……制御ユニット 50……アクセル開度センサ 60……アクセルペダル 62……ワイヤ 64……プーリ 66……第２レバー 100……エラストマー 110……カム 111……軸受部 112……第１ロッド 116……第２ロッド 114……圧縮ばね

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−122742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−75024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−1724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−129028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−298632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−277826（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−99832（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−152739（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−156437（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】スロットルボディの吸気路を回動によって
   開閉するスロットル弁の開度をモータにより電気的に制
   御するとともにアクセルペダルの操作に連動して機械的
   に制御可能としたスロットル弁開閉制御装置であって、 前記スロットル弁を全閉方向へ付勢する第１弾性手段
   と、 前記アクセルペダルの操作によって回動する回動部材
   と、 前記第１弾性手段の弾性力よりも大きくまた前記モータ
   の駆動力よりも小さい弾性力を有しかつ前記回動部材の
   弁開方向の所定以上の回動時に前記スロットル弁を開方
   向へ付勢する第２弾性手段と、 を備えたことを特徴とするスロットル弁開閉制御装置。