JP4846705B2 - 車両のスロットル装置 - Google Patents

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本発明は、車両のスロットル装置に係り、特に、ハンドルパイプに回動自在に挿嵌されたスロットルパイプのリターンスプリングを、ハンドルパイプの内側に収納するようにした車両のスロットル装置に関する。
従来から、ハンドルパイプの外側に回動可能に挿嵌されたスロットルグリップ(スロットルパイプ)と、動力源の出力を調整するスロットルバルブとをワイヤ等で連結することなく、スロットルグリップの回動位置をセンサで検知して、このセンサからの出力に基づいてスロットルバルブをアクチュエータで駆動するようにした、いわゆる、TBW(スロットル・バイ・ワイヤ)方式のスロットル装置が知られている。
特許文献1には、TBW方式のスロットル装置において、スロットルグリップの車体中央側にハンドルスイッチのケースを設け、このケースの内部にスロットル開度センサを収納するようにした構成が開示されている。
特開2002−264876号公報
通常、スロットルグリップには、スロットルバルブに取り付けられたリターンスプリングによってその回動位置を初期位置に戻す弾発力が与えられるが、TBW方式のスロットル装置では、スロットルバルブとスロットルグリップとを連結するワイヤがないので、スロットルグリップに直接リターンスプリングが取り付けられることとなる。
特許文献1に開示される構成では、ハンドルパイプの外周部に巻回するねじりコイルばねをリターンスプリングとして使用し、これをハンドルスイッチのケース内に配置している。この構成によれば、ハンドルスイッチのケース内に、スロットル開度センサだけでなく、リターンスプリングの収納スペースも確保する必要が生じる。このため、ケース内におけるスロットル開度センサのレイアウトが制限されたり、ハンドルスイッチのケースが大型化しやすくなる可能性があった。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ハンドルパイプに回動自在に挿嵌されたスロットルパイプのリターンスプリングを、ハンドルパイプの内側に収納するようにした車両のスロットル装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明は、ハンドルパイプの外側にスロットルパイプが回動可能に挿嵌された車両のスロットル装置において、前記ハンドルパイプの軸方向に延設された第1の長孔と、前記スロットルパイプの軸方向に対して所定角度傾斜された第2の長孔と、前記ハンドルパイプの内側に設けられてその軸方向に摺動可能なスライダと、前記ハンドルパイプの内側に設けられて前記スライダを一方側に弾発するリターンスプリングと、前記第1の長孔および前記第2の長孔を貫通し、前記スライダの外周部に立設されたガイドピンとを具備し、前記スロットルパイプの回動動作に伴い、前記スライダが前記リターンスプリングの弾発力に抗して他方側に摺動するように構成されている点に第1の特徴がある。
また、前記スライダの摺動面に摩擦部材が設けられている点に第2の特徴がある。
また、前記ハンドルパイプの内側に円柱状のハンドルウェイトを備え、前記スライダが、前記ハンドルパイプの内周面と前記ハンドルウェイトの外周面との間を摺動する略円環状に形成されている点に第3の特徴がある。
さらに、前記スロットルパイプの車体中央側にハンドルスイッチケースが設けられ、前記ハンドルスイッチケースの内部に、前記スロットルパイプに取り付けられた被センサ体の回動位置に基づいてスロットル開度を検知するスロットル開度センサが収納されている点に第4の特徴がある。
第1の特徴によれば、ハンドルパイプの軸方向に延設された第1の長孔と、スロットルパイプの軸方向に対して所定角度傾斜された第2の長孔と、ハンドルパイプの内側に設けられてその軸方向に摺動可能なスライダと、ハンドルパイプの内側に設けられてスライダを一方側に弾発するリターンスプリングと、第1の長孔および前記第2の長孔を貫通し、スライダの外周部に立設されたガイドピンとを具備し、スロットルパイプの回動動作に伴い、スライダがリターンスプリングの弾発力に抗して他方側に摺動するように構成されているので、スロットルパイプを初期位置に戻すための弾発力を与えるリターンスプリングが、ハンドルパイプの内部に収められることとなり、ハンドルパイプの外周側にリターンスプリングを配置する方式に比して、リターンスプリングの設置スペースが縮小されてスロットル装置の小型化が可能となる。また、リターンスプリングをハンドルスイッチケースに収納する方式に比して、ハンドルスイッチケース内のスペースに余裕を持たせることが可能となる。さらに、スライダをハンドルパイプの軸方向に弾発することでスロットルパイプの回動反力を得ることができるので、リターンスプリングを、回動方向の弾発力を得るためのねじりコイルばねではなく、直線方向の弾発力を得るコイルばね等に替えることができる。
第2の特徴によれば、スライダの摺動面に摩擦部材が設けられているので、簡単な構成によって、スロットルパイプの回動動作に適度な摩擦抵抗を与えることが可能となる。これにより、スロットルパイプとスロットルバルブとを連結するワイヤを持たないTBW(スロットル・バイ・ワイヤ)方式を適用した場合でも、従来のワイヤ式スロットルにおけるワイヤの摺動抵抗を擬似的に再現して、自然な操作感を得ることが可能となる。
第3の特徴によれば、ハンドルパイプの内側に円柱状のハンドルウェイトを備え、スライダが、ハンドルパイプの内周面とハンドルウェイトの外周面との間を摺動する略円環状に形成されているので、スライダが軽量化されると共に、スライダの摺動面が増えることで傾き等が生じにくくなり、安定した摺動動作が可能となる。
第4の特徴によれば、スロットルパイプの車体中央側にハンドルスイッチケースが設けられ、ハンドルケースの内部に、スロットルパイプに取り付けられた被センサ体の回動位置に基づいてスロットル開度を検知するスロットル開度センサが収納されているので、ハンドルスイッチケース内にリターンスプリングがないぶん、内部スペースに余裕ができ、スロットル開度センサのレイアウトの自由度を高めることが可能となる。また、ハンドルスイッチケースに取り付けられる各種ハンドルスイッチのレイアウトの自由度も高められる。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るスロットル装置20が適用された自動二輪車の部分構成図である。スロットル装置20は、自動二輪車のパイプ状ハンドルの右側端部に取り付けられ、乗員がスロットルグリップ21を把持して回動操作することで、駆動源としてのエンジン1の出力を任意に調整するものである。本実施形態に係るスロットル装置20は、以下に説明するように、スロットルグリップとスロットルバルブとをワイヤ等で連結せずに、アクチュエータによってスロットルバルブを開閉駆動する、いわゆるTBW(スロットル・バイ・ワイヤ)方式が適用されている。スロットルグリップ21の車体中央側に隣接して配設されるハンドルスイッチケース22には、スロットルグリップ21の初期位置からの回動角度を検知するスロットル開度センサ30が収納されている。
エンジン1は、吸気管3および排気管4を備えており、吸気管3の内部には、ステッピングモータ等のアクチュエータ6で開閉動作されることで、吸気管3の開口面積を変化させるスロットルバルブ5が設けられている。制御部7は、前記スロットル開度センサ30からの出力信号のほか、エンジン回転数、ギヤ段数等の情報に基づいて、スロットルバルブ5が最適な開度となるようにアクチュエータ6を駆動する。なお、制御部7は、スロットルバルブ5の開度と共に、点火プラグ2への点火時期および燃料噴射装置(不図示)の燃料噴射時期を総合的に制御するように構成されている。
図2は、本発明の一実施形態に係るスロットル装置20の断面正面図である。また、図3は、スロットル装置20の分解斜視図である。スロットル装置20は、自動二輪車の右側のハンドル基部35に取り付けられている。ハンドル基部35には、ハンドルパイプ40が固定されており、該ハンドルパイプ40の外側に、スロットルパイプ50が回動可能に挿嵌されている。ゴム等で形成されるスロットルグリップ21は、スロットルパイプ50の外周面に密着固定されており、乗員がスロットルグリップ21を回動させると、スロットルパイプ50が一体的に回動することとなる。
スロットルパイプ50の車体中央側の端部には、略円盤形状の延出部25が設けられている。また、ハンドルパイプ40には、箱状のハンドルスイッチケース22が回動不能に固定されており、前記スロットルパイプ50の延出部25は、このハンドルスイッチケース22の内部で回動するように構成されている。前記スロットルセンサ30は、スロットルパイプ50の延出部25に埋設された磁石等の被センサ体31と、ハンドルスイッチケース22の内側に取り付けられたホール素子等のセンサ部32とから構成されている。なお、延出部25の形状は、半円状や扇形等の種々の変形が可能である。また、ハンドルスイッチケース22の外壁部には、スタータスイッチ71およびキルスイッチ70が取り付けられている。
通常、このようなTBW方式のスロットル装置では、スロットルパイプに直接取り付けられるリターンスプリングによって、スロットルパイプの回動位置を初期位置に戻す弾発力を得ることが多い。このリターンスプリングに、直接回動方向の弾発力を得ることができる「ねじりコイルばね」を使用した場合には、これをスロットルパイプの外周側に取り付ける必要があるので、リターンスプリングの配設箇所は、ハンドルスイッチケースの内部とされるのが一般的である。これに対し、本発明に係るスロットル装置では、スロットルパイプの回動位置を初期位置に戻す弾発力を与えるリターンスプリングを、ハンドルパイプの内部に収めるようにした点に特徴がある。
ハンドルパイプ40の内部には、ゴム等からなる円環状の固定部材23を介して円柱状のハンドルウェイト26が固定されている。ハンドルウェイト26の車幅方向外側の端部には、防振およびハンドル保護の機能を有するエンド部材29がネジによって固定されている。略円環状のスライダ60は、ハンドルパイプ40の内周面とハンドルウェイト26の外周面との間に、軸方向に摺動可能に遊嵌されている。スライダ60は、係止部材28との間に配設される圧縮コイルばね27に当接しており、これにより、スライダ60に常に車体中央側(図2において図示左方)へ摺動させる弾発力が与えられることとなる。本実施形態では、この圧縮コイルばね27が、スロットルパイプ50のリターンスプリングとして機能することとなる。
ハンドルパイプ40には、その軸方向に伸びる第1の長孔41が形成されており、一方、スロットルパイプ50には、その軸方向、換言すれば、第1の長孔41に対して所定角度(例えば、30度)傾斜された第2の長孔51が形成されている。スライダ60の外周部には、略円柱状のガイドピン61が設けられている。このガイドピン61は、ハンドルパイプ40の外側にスロットルパイプ50を挿嵌させてから、前記第1の長孔41および第2の長孔51の両者を貫通するよう、ガイド部材62に対してネジ構造等で結合されるように構成されている。
図4は、スライダ60の斜視図であり、図5は、図2のA−A線断面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、略円環状のガイド部材62を有するスライダ60は、ハンドルパイプ40の内周面と、ハンドルウェイト26の外周面との間を摺動する。本実施形態に係るスライダ60には、その内周部および外周部に摩擦部材63,64が設けられており、これにより、摺動動作に適度な摩擦抵抗を与えることができる。図5に示すように、スライダ60のガイドピン61は、ハンドルパイプ40の第1の長孔41およびスロットルパイプ50の第2の長孔51(図3参照)の両者に挿通されるように構成されている。このとき、スライダ60のガイド部材62は、第1の長孔41に挿通されたガイドピン61が移動できる範囲内で、軸方向に摺動することが可能である。しかし、このガイドピン61は、第1の長孔41に対して所定角度傾斜された第2の長孔51にも挿通しているので、ガイドピン61は、第1の長孔41と第2の長孔51とが交差する位置に規制されることになる。なお、第2の長孔51には、ガイドピン61の頭頂部がハンドルグリップ21の内周部と接触しないように薄板状の蓋部材を設けてもよい。以下、図6を参照して、スロットルパイプの回動動作とスライダの摺動動作との関係を説明する。
図6は、スロットルパイプの回動動作とスライダの摺動動作との関係を示す模式図である。図6(a)は、スロットルパイプ50を全開位置まで回動させた状態を示し、同図(b)は、スロットルパイプ50が全閉位置(初期位置)にある状態を示す。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、スライダ60は、第1の長孔41と第2の長孔51との交差点に位置するガイドピン61によってその軸方向の位置が規制される。これにより、スロットルパイプ50の全閉位置から全開位置までの回動角度も、第1の長孔41および第2の長孔51の形状により決定されることとなる。
そして、スロットルパイプ50を全閉位置から全開方向へ回動させていくと、第1の長孔41に対して第2の長孔51が周方向に移動する。これにより、両者の交差点が図示右方に移動すると共に、第2の長孔52の内壁面に押されたガイドピン61が図示右方に移動する。したがって、ガイドピン61に固定されたスライダ60が、圧縮コイルばね27を縮めながら図示右方に摺動することとなる。以上より、スロットルバルブ5(図1参照)を開く方向へのスロットルパイプ50の回動動作は、圧縮コイルばね27の弾発力に抗して行われることとなり、一方、スロットルパイプ50へ操作力を与えない場合には、この弾発力によって全閉位置に戻されることとなる。
本実施形態に係るスロットル装置20では、スライダ60、第1の長孔41および第2の長孔51の組み合わせによって、弾発力の方向を直線方向から回転方向に変換し、リターンスプリングを圧縮コイルばね27で構成することを可能にしている。なお、リターンスプリングは、スライダ60の車体中央側に配置すると共に、スライダ60にその一端側を係合させる引っ張りコイルばねとしてもよい。また、第2の長孔の傾斜方向を、上記実施形態の右上がりから右下がりに変更すると共に、スライダ60の車体中央側に圧縮コイルばねを配置することもでき、リターンスプリングの構成や配置は、種々の変形が可能である。また、例えば、スロットルパイプ50の回動範囲や回動反力を変更するために、第1の長孔41の形状や圧縮コイルばね27はそのままで第2の長孔51の傾斜角度のみを変更する等、第1および第2の長孔の形状は任意に変更することができる。さらに、ハンドルウェイトを備えていない場合には、前記スライダを円柱状として、スライダの外周面のみで摺動動作させるようにしてもよい。
ここで、スロットルパイプに連結されたワイヤによってスロットルバルブを直接開閉する方式のスロットル装置では、スロットルパイプの操作感に、リターンスプリングによる弾発力のみならず、スロットル開度に依存しない一定の抵抗としてワイヤの摺動抵抗が影響を与えている。これに対して、TBW方式のスロットル装置では、ワイヤの摺動抵抗が存在しないため、スロットルパイプの操作感が軽くなりすぎることがある。そこで、本実施形態では、図4に示したように、スライダ60の摺動面に、樹脂等で形成された摩擦部材63,64を設けることで、ハンドルパイプ40およびハンドルウェイト26との間に適度な摺動抵抗を発生させて、自然な操作感が得られるようにしている。なお、摩擦部材は、スライダ60の外周面または内周面の一方に設けたり、また、ハンドルパイプ40の内周面またはハンドルウェイト26の外周面に設けてもよい。
図7は、本発明の第2実施形態に係るスロットル装置80の一部拡大図である。また、図8は、図7のB−B線断面図である。本実施形態では、スロットルパイプ90の回転操作に与える摺動抵抗を、ハンドルスイッチケース81に収められた小型な摺動抵抗発生装置82で得るようにした点に特徴がある。スロットル装置80は、前記実施形態と同様、自動二輪車の右側のハンドルパイプ85に取り付けられており、スロットルパイプ90の車体中央側が、ハンドルスイッチケース81の内部に収納されている。スロットルパイプ90には、スロットル開度センサの被センサ体(不図示)が取り付けられる略円盤状の延出部92が設けられている。
摺動抵抗発生装置82は、スロットルパイプ90に対向する一面が開放された箱体の内部に、鋼球83と該鋼球83を一方側に弾発するコイルばね84とを収納した構成とされている。スロットルパイプ90の表面には、軸方向に対して所定角度傾斜された長孔溝91が設けられており、摺動抵抗発生装置82は、スロットルパイプ90に近接した位置でハンドルスイッチケース81の内壁に固定されている。これにより、摺動抵抗発生装置82からその一部が突出した鋼球83が長孔溝91に係合し、鋼球83は、長孔溝91の移動に伴って箱体の内部を軸方向に移動することとなる。
図8を参照して、スロットルパイプ90の回動動作と摺動抵抗発生装置82の動作との関係を説明する。図8(a)は、スロットルパイプ90が全閉位置(初期位置)にある状態を示し、同(b)は全開位置にある状態を示す。スロットルパイプ90を全閉位置から全開方向に回転させていくと、長孔溝91の左端部91bの位置にあった鋼球83が、長孔溝91の凹部に押されて図示右方に移動する。このとき、スロットルパイプ90の回転には、鋼球83の転がり抵抗や、箱体の内壁と鋼球83との間の摺動抵抗による適度な回転抵抗が加わることとなり、自然な操作感を得ることが可能となる。なお、スロットルパイプ90を初期位置に戻す動作は、前記実施形態と同様、ハンドルパイプ内に設けられたスライダおよび圧縮コイルばねによって行われる。なお、コイルばね84は、鋼球83を、安定した転がり抵抗が得られる程度に長孔溝91に押し当てる弾発力を有していればよい。このような摺動抵抗発生装置82によれば、スロットル操作に自然な摺動抵抗を発生させる機能を、スロットルパイプの回転方向の弾発力を与える機能とは分離して、ハンドルスイッチケースの内部に独立して収納することが可能となる。
上記したように、本実施形態に係るスロットル装置によれば、スロットルパイプを初期位置に戻す方向の弾発力を与えるリターンスプリングをハンドルパイプの内部に収納したので、リターンスプリングがハンドルパイプの外部に配置されない分、スロットル装置の小型化が可能となる。特に、TBW方式のスロットル装置においては、リターンスプリングをハンドルスイッチケースの内部に収納する構成に比して、スロットル開度センサや各種ハンドルスイッチのレイアウトの自由度を高めることができる。
なお、ハンドルパイプ、スロットルパイプ、スライダ、スライダの摩擦部材およびガイドピンの形状や材質、第1の長孔、第2の長孔の形状等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、本発明に係るスロットル装置は、バーハンドルを適用する三輪車等の種々の車両に適用することができ、また、車両の駆動源はモータ等であってもよい。
本発明の一実施形態に係るスロットル装置が適用された自動二輪車の部分構成図である。 本発明の一実施形態に係るスロットル装置の断面正面図である。 スロットル装置の分解斜視図である。 スライダの斜視図である。 図2のA−A線断面図である。 スロットルグリップの回動動作とスライダの摺動動作との関係を示す模式図である。 本発明の第2実施形態に係るスロットル装置の一部拡大図である。 図7のB−B線断面図である。
符号の説明
1…エンジン、3…吸気管、5…スロットルバルブ、6…アクチュエータ、7…制御部、20…スロットル装置、21…スロットルグリップ、22…ハンドルスイッチケース、26…ハンドルウェイト、27…圧縮コイルばね(リターンスプリング)、30…スロットル開度センサ、31…被センサ体、32…センサ部、40…ハンドルパイプ、41…第1の長孔、50…スロットルパイプ、51…第2の長孔、60…スライダ、61…ガイドピン、63,64…摩擦部材

Claims (4)

  1. ハンドルパイプの外側にスロットルパイプが回動可能に挿嵌された車両のスロットル装置において、
    前記ハンドルパイプの軸方向に延設された第1の長孔と、
    前記スロットルパイプの軸方向に対して所定角度傾斜された第2の長孔と、
    前記ハンドルパイプの内側に設けられてその軸方向に摺動可能なスライダと、
    前記ハンドルパイプの内側に設けられて前記スライダを一方側に弾発するリターンスプリングと、
    前記第1の長孔および前記第2の長孔を貫通し、前記スライダの外周部に立設されたガイドピンとを具備し、
    前記スロットルパイプの回動動作に伴い、前記スライダが前記リターンスプリングの弾発力に抗して他方側に摺動するように構成されていることを特徴とする車両のスロットル装置。
  2. 前記スライダの摺動面に摩擦部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の車両のスロットル装置。
  3. 前記ハンドルパイプの内側に円柱状のハンドルウェイトを備え、
    前記スライダが、前記ハンドルパイプの内周面と前記ハンドルウェイトの外周面との間を摺動する略円環状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両のスロットル装置。
  4. 前記スロットルパイプの車体中央側にハンドルスイッチケースが設けられ、
    前記ハンドルスイッチケースの内部に、前記スロットルパイプに取り付けられた被センサ体の回動位置に基づいてスロットル開度を検知するスロットル開度センサが収納されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の車両のスロットル装置。
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