JP3052058B2 - エンジンのスロットル弁駆動装置 - Google Patents

エンジンのスロットル弁駆動装置

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのスロッ
トル弁に、これを開閉駆動すべくステップモータを連結
し、このステップモータには、これをステップ作動させ
るための複数の通電相を構成する第1及び第2励磁回路
を設けた、エンジンのスロットル弁駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かゝるスロットル弁駆動装置は、例えば
特開平6−213012号公報に開示されているよう
に、既に知られている。
【0003】ところで、上記公報に開示されているスロ
ットル弁駆動装置では、ステップモータの第1及び第2
励磁回路の一方が故障した場合でも、正常な他方の励磁
回路に通電を行うことにより、スロットル弁を微小開度
ながら開いて、エンストを防止するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報開示のものでは、第1励磁回路のみを通電する場合
と、第2励磁回路のみを通電する場合とでは、スロット
ル弁の開度に差違が生じる。
【0005】本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたも
ので、第1及び第2励磁回路のいずれの通電不能時で
も、正常な片側の励磁回路を作動することにより、スロ
ットル弁を常に一定の所定開度に開き得る前記スロット
ル弁駆動装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、前記スロットル弁駆動装置において、ス
ロットル弁の弁軸と、それに相対回転可能に嵌合するス
トッパ板との間に、ストッパ板が弁軸に対し相対的にス
ロットル弁の閉じ方向へ回転するとき、弁軸及びストッ
パ板間を連結する係合手段を設け、ストッパ板には、こ
れをスロットル弁の閉じ方向へ付勢する戻しばねを接続
すると共に、スロットル弁の所定開度に対応した位置で
ストッパ板の戻しばねによる戻り回転を阻止するストッ
パ手段を対置する一方、弁軸には、これを戻しばねより
も弱いばね力でスロットル弁の開き方向へ付勢する補助
ばねを接続し、ステップモータの第1及び第2励磁回路
のいずれか一方が通電不能になったとき、正常な他方の
励磁回路への通電により発生する該モータの開き側への
駆動トルクと補助ばねの開弁力との協働によりスロット
ル弁を一定の所定開度に開くようにしたことを第1の特
徴とする。
【0007】また本発明は、上記特徴に加えて、弁軸に
スロットルセンサの検出軸をジョイントを介して連結す
ると共に、このジョイントのバックラッシュを除去すべ
く補助ばねのばね力により検出軸を回転方向に付勢した
ことを第2の特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付図面
に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【0009】図1及び図2において、自動車に搭載され
る吸気マニホルドMの入口端に連結されるスロットルボ
ディ1には、その吸気道1aを開閉するバタフライ型ス
ロットル弁2の弁軸3が左右一対のボールベアリング
7,7を介して回転可能に支持される。
【0010】スロットルボディ1の左側面にはステップ
モータ4が、その出力軸5を弁軸3と同軸に並べて取付
けられ、これら出力軸5及び弁軸3はロストモーション
機構6を介して連結される。
【0011】そのロストモーション機構6は、出力軸5
及び弁軸3の対向端にそれぞれ固着された駆動板8及び
被動板9を備える。これら駆動及び被動板8,9には、
互いにそれらの周方向に沿って対向する係合片10,1
1が形成されており、これら係合片10,11は、駆動
板8が被動板9に対し相対的にスロットル弁2の開き方
向へ回動するとき、互いに当接するように配置される。
また駆動及び被動板8,9には、これらを係合片10,
11の当接方向へ付勢する連結ばね12が接続される。
さらに被動板9には、ストッパ片13が形成されてお
り、このストッパ片13に衝合してスロットル弁2の全
閉位置0(図3参照)を規定するストッパボルト14が
スロットルボディ1に螺着される。
【0012】したがって、ステップモータ4をスロット
ル弁2の開き方向(正転方向)へ作動させれば、出力軸
5により駆動される駆動板8が係合片10,11を互い
に当接させて被動板9を正方向に駆動し、弁軸3を介し
てスロットル弁2を開くことができる。またステップモ
ータ4をスロットル弁2の閉じ方向(逆方向)へ作動さ
せれば、駆動板8が連結ばね12を介して被動板9を逆
方向に駆動し、スロットル弁2を閉じることができる。
この場合、スロットル弁2が所定の全閉位置0に達する
と、被動板9のストッパ片13が第1ストッパボルト1
4に衝合するので、それ以後のステップモータ4の逆転
は、両係合片10,11間を離間させつつ、連結ばね1
2を変形させることになり、これによりスロットル弁2
に過大な閉止トルクが加わることが回避される。
【0013】ステップモータ4は、図4に示すようなユ
ニポーラ式励磁回路、又は図5に示すバイパーラ式励磁
回路を有する。これらのいずれの回路も第1及び第2励
磁回路16,17を備えており、第1励磁回路16に
は、第1及び第3相a,cの通電をそれぞれ確立させる
トランジスタ18a,18cが設けられ、また第2励磁
回路17には、第2及び第4相b,dの通電をそれぞれ
確立させるトランジスタ18b,18dが設けられる。
【0014】而して、第1〜第4相a〜dの通電を、
a,bの同時通電→bの単独通電→b,cの同時通電→
cの単独通電→c,dの同時通電→dの単独通電→d,
aの同時通電→aの単独通電→(以下繰り返し) 上記のように制御することによりステップモータ4は一
定角度(図示例では0.9°)宛ステップ回転するよう
になっている。このような通電制御は電子制御ユニット
15(図1参照)により行われる。
【0015】再び図1及び図2において、スロットルボ
ディ1の右側面にはスロットルセンサ20が、その検出
軸21を弁軸3と同軸に並べて取付けられ、これら弁軸
3及び検出軸21はジョイント22を介して連結され
る。このジョイント22は、弁軸3の右端に固着された
ジョイント板23と、検出軸21の左端に固設されて半
径方向に延びるジョイントピン24とを備え、ジョイン
ト板23には、ジョイントピン24を検出軸21の周方
向で挟むフォーク25が形成されている。
【0016】したがって、スロットル弁2の開度変化は
弁軸3からジョイント22を介して検出軸21に伝えら
れる。こうしてスロットルセンサ20がスロットル弁2
の開度が検出すると、これに応じた信号を前記電子制御
ユニット15に出力する。
【0017】また弁軸3の右端部には、ジョイント板2
3に隣接してストッパ板30のボス30aが回転可能に
嵌合される。これらジョイント板23及びストッパ板3
0には、互いにそれらの周方向に沿って対向する係合片
31,32が形成されており、これら係合片31,32
は、ジョイント板23がストッパ板30に対し相対的に
スロットル弁2の開き方向へ回転するとき、互いに当接
するように配置される。これら係合片31,32は、ス
トッパ板30及び弁軸3間を一定の回転方向で連結する
係合手段36を構成する。
【0018】またストッパ板30には、これをスロット
ル弁2の閉じ方向に付勢する戻しばね23が接続され
る。而して、この戻しばね23の弾発力は、ストッパ板
30からジョイント板23を介して弁軸3にスロットル
弁2を閉じるように作用することになる。
【0019】ストッパ板30の係合片32には、これに
当接してストッパ板30の戻しばね33による戻り回転
限界を規定する第2ストッパボルト34(ストッパ手
段)が対置される。このボルト34はスロットルボディ
1に螺着される。この第2ストッパボルト34によりス
トッパ板30の回転限界を規定することにより、スロッ
トル弁2には、所定開度、図示例では2.3°のファス
トアイドル開度が与えられる。
【0020】さらに前記検出軸21には、これをスロッ
トル弁2の開き方向へ付勢する補助ばね35が装着され
る。この補助ばね35のばね力は前記戻しばね33のそ
れに比し遙かに弱く設定される。しかも、該ばね力は前
記ジョイント22のバックラッシュを除去すると共に、
前記両係合片31,32を常に当接させるように作用す
る。
【0021】前記電子制御ユニット15には、前記スロ
ットルセンサ20の他に、エンジンのブースト圧力を検
出するブーストセンサ37、アクセルペダル等のアクセ
ル操作子の操作量を検出するアクセルセンサ38及びエ
ンジンの回転数を検出するエンジン回転センサ39等の
出力信号が入力される。
【0022】次に、この実施例の作用について説明す
る。
【0023】先ず、ステップモータ4の作動に際して
は、図6の(I)に示すように、先ず第1及び第2相
a,bの同時通電を行う。すると、スロットル弁2は、
a,bの通電によりステップモータ4がスロットル弁2
を全閉位置0に保持しようとする力と、補助ばね35の
開弁力とが釣合う点、即ち全閉位置0から僅かに開いた
アイドル開度Bに保持される。
【0024】次に、エンジンの回転を加速すべく、アク
セルペダルを踏込むと、その踏込量に応じたアクセルセ
ンサ38の出力信号に基づき電子制御ユニット15は前
述のような第1〜第4相a〜dの通電制御によりステッ
プモータ4を作動させて、スロットル弁2を開いてい
く。そして、このスロットル弁2の開度はスロットルセ
ンサ20により、またエンジン回転数の変化はエンジン
回転センサ39により、ブースト圧力はブーストセンサ
37によりそれぞれ検出され、各検出量に応じた信号が
電子制御ユニット15に入力される。そこで電子制御ユ
ニット15は、それら入力信号に基づいて、エンジン回
転数及びブースト圧力がアクセルペダルの踏込量に目合
うようにステップモータ4の作動量を補正する。
【0025】いま、何等かの故障により第1励磁回路1
6が通電不能になったとすると、電子制御ユニット15
は図7のフローチャートに従って次のような作業を行
う。
【0026】先ずステップS1からステップS2を経て
ステップS3に移り、所定時間第2相bの通電を実行す
る。これにより図6の(II)に示すように、ステップモ
ータ4はスロットル弁2を第2相bに対応した最小開度
0.9°の位置に保持しようとする。しかし、スロット
ル弁2は、0°〜2.3°の開度範囲にあるときは補助
ばね35による開弁力を受けるので、その影響によりス
ロットル弁2が0.9°より微小開度Aだけ開き側へオ
フセットされた位置で第2相bの通電による保持力と補
助ばね35による開弁力とが釣合う。即ち、スロットル
弁2の開度位置は、該位置の両側に並ぶ二つの第4相
d,dのうち開き側に位置するものに近づいたことにな
る。
【0027】そこで、ステップS4に移り、第4相dの
通電状態に切換えると、ステップモータ4は開き側に位
置する第4相dに対応する開度4.5°の位置に向って
スロットル弁2を駆動する。尚、このときの第4相dへ
の通電量は、それにより発生するステップモータ4の駆
動トルクが戻しばね33のセット荷重による閉弁トルク
を上回らないように設定される。
【0028】したがって、スロットル弁2が2.3°の
開き位置まで駆動されると、係合片31,32の当接に
より戻しばね33のセット荷重がスロットル弁2のそれ
以上の開きを阻止するので、スロットル弁2は2.3°
の開き位置に保持される。この開度は、図示例ではファ
ストアイドル開度であるから、エンスト防止び自動車
の微速走行を可能にする。
【0029】また、第2励磁回路17が通電不能になっ
たとすると、ステップS1からステップS5を経てステ
ップS6に移り、第3相cの通電を実行する。このとき
の通電量も、それにより発生するステップモータ4の駆
動トルクが戻しばね33のセット荷重による閉弁トルク
を上回らないように設定される。したがって、図6の
(III)に示すように、ステップモータ4は第3相cに対
応する最小開度2.7°の位置に向ってスロットル弁2
を駆動するが、2.3°の開き位置までくると、先刻と
同様に係合片31,32の当接により戻しばね33のセ
ット荷重がスロットル弁2のそれ以上の開きを阻止す
る。その結果、この場合も第1励磁回路16の通電不能
時と同様に、スロットル弁2は2.3°のファストアイ
ドル開度に保持され、エンスト防止び車両の微速走行
を可能にする。
【0030】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が
可能である。例えば、第2相bのみの初期通電により、
スロットル弁2にアイドル開度Bを与えるようにするこ
ともできる。また所定開度θは、ファストアイドル開度
以外の開度に設定することもできる。上記実施例におい
ては、片方の励磁回路の通電不能時、第4相dあるいは
第3相cへの通電量を、ステップモータ4の駆動トルク
が戻しばね33のセット荷重による閉弁トルクと釣合う
ように設定して、スロットル弁2に前記開度2.3°よ
り大きい一定開度、例えば2.5°を与えることもでき
る。またステップモータ4は4相以外の多相式のものを
用いることもできる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明の第1の特徴によれ
ば、第1及び第2励磁回路のいずれが通電不能となって
も、正常な片方の励磁回路の一方の相又は両方の相を適
宜通電することにより、補助ばねと協働してスロットル
弁を常に一定の所定開度に開くことができ、両の微速
走行を可能にする。
【0032】また本発明の第2の特徴によれば、前記補
助ばねがスロットル弁及びスロットルセンサ間を連結す
るジョイントのバックラッシュを除去するばねを兼ねる
ことになり、スロットルセンサの検出精度の向上と構造
の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスロットル弁駆動装置の縦断平面図
【図2】同装置の要部分解斜視図
【図3】図1の3−3線断面図
【図4】ステップモータの一例の励磁回路図
【図5】ステップモータの他の例の励磁回路図
【図6】本発明装置の作動説明図
【図7】第1,第2励磁回路の一方の通電不能時、スロ
ットル弁を所定開度開くためのフローチャート
【符号の説明】
a 第1相 b 第2相 c 第3相 d 第4相 2 スロットル弁 3 弁軸 4 ステップモータ 15 電子制御ユニット 16 第1励磁回路 17 第2励磁回路 20 スロットルセンサ 21 検出軸 22 ジョイント 30 ストッパ板 33 戻しばね 34 ストッパ手段としての第2ストッパボルト 35 補助ばね 36 係合手段

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンのスロットル弁(2)に、これ
    を開閉駆動すべくステップモータ(4)を連結し、この
    ステップモータ(4)には、これをステップ作動させる
    ための複数の通電相(a〜b)を構成する第1及び第2
    励磁回路(16,17)を設けた、エンジンのスロット
    ル弁駆動装置において、 スロットル弁(2)の弁軸(3)と、それに相対回転可
    能に嵌合するストッパ板(30)との間に、ストッパ板
    (30)が弁軸(3)に対し相対的にスロットル弁
    (2)の閉じ方向へ回転するとき、弁軸(3)及びスト
    ッパ板(30)間を連結する係合手段(36)を設け、 ストッパ板(30)には、これをスロットル弁(2)の
    閉じ方向へ付勢する戻しばね(33)を接続すると共
    に、スロットル弁(2)の所定開度(θ)に対応した位
    置でストッパ板(30)の戻しばね(33)による戻り
    回転を阻止するストッパ手段(34)を対置する一方、 弁軸(3)には、これを戻しばね(33)よりも弱いば
    ね力でスロットル弁(2)の開き方向へ付勢する補助ば
    ね(35)を接続し、 ステップモータ(4)の第1及び第2励磁回路(16,
    17)のいずれか一方が通電不能になったとき、正常な
    他方の励磁回路への通電により発生する該モータ(4)
    の開き側への駆動トルクと補助ばね(35)の開弁力
    の協働によりスロットル弁(2)を一定の所定開度
    (θ)に開くようにしたことを特徴とする、エンジンの
    スロットル弁駆動装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のものにおいて、 弁軸(3)にスロットルセンサ(20)の検出軸(2
    1)をジョイント(22)を介して連結すると共に、こ
    のジョイント(22)のバックラッシュを除去すべく補
    助ばね(35)のばね力により検出軸(21)を回転方
    向に付勢したことを特徴とする、エンジンのスロットル
    弁駆動装置。
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