JP5274224B2 - Throttle device and transport equipment provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スロットル弁をモータで駆動することによってスロットル開度を調整するスロットル装置およびそれを備えた輸送機器に関する。輸送機器には、四輪車両および自動二輪車に代表される自動車が含まれる。 The present invention relates to a throttle device that adjusts a throttle opening by driving a throttle valve with a motor, and a transport device including the throttle device. The transportation equipment includes automobiles represented by four-wheeled vehicles and motorcycles.
車両に電子制御式スロットル装置を搭載することが提案されている。たとえば、下記特許文献1に開示された先行技術に係る装置は、スロットル軸を駆動するメインモータおよびサブモータと、これらに供給する駆動電流を制御するコントローラ(ECU)とを備えている。コントローラは、アクセル開度等に応じてモータへの駆動電流を制御することによってスロットル開度を調整する。メインモータに故障がない通常時には、メインモータだけが駆動され、サブモータは空回りする。一方、メインモータが故障すると、コントローラはメインモータの制御を中止し、サブモータを駆動して全閉位置近傍の低開度範囲内でスロットル開度を制御する。このとき、メインモータは空回りする。 It has been proposed to install an electronically controlled throttle device in a vehicle. For example, a device according to the prior art disclosed in Patent Document 1 below includes a main motor and a sub motor that drive a throttle shaft, and a controller (ECU) that controls a drive current supplied to these. The controller adjusts the throttle opening by controlling the drive current to the motor according to the accelerator opening or the like. At normal times when there is no failure in the main motor, only the main motor is driven and the sub motor is idle. On the other hand, when the main motor fails, the controller stops the control of the main motor and drives the sub motor to control the throttle opening within the low opening range near the fully closed position. At this time, the main motor runs idle.
一つの構成例では、メインモータおよびサブモータのモータギヤは、中間ギヤに共通に噛合している。この中間ギヤの回転がスロットルギヤからスロットル軸へと伝達されるようになっている。また、別の構成例では、メインモータおよびサブモータは、同じ回転軸を共有している。この回転軸に固定されたモータギヤが中間ギヤに噛合している。
前述の先行技術のように、複数のモータの駆動力をスロットル軸に伝達する構成を採ることで、一つのモータの故障時に他のモータでスロットル開度を調整することができる。
しかし、モータの故障の態様は様々であり、単なる断線故障の場合もあるが、モータの軸が固着して回転し難くなる場合もある。このような場合には、正常なモータによってスロットル軸を駆動するときに、固着したモータが大きな負荷となり、消費電力が大きくなるという問題がある。
By adopting a configuration in which the driving force of a plurality of motors is transmitted to the throttle shaft as in the prior art described above, the throttle opening can be adjusted by another motor when one motor fails.
However, there are various modes of failure of the motor, and there may be a simple disconnection failure, but there are cases where the motor shaft is fixed and difficult to rotate. In such a case, there is a problem that when the throttle shaft is driven by a normal motor, the fixed motor becomes a large load and power consumption increases.
そこで、この発明の目的は、一つのモータが固着したときでも他のモータによって大電力を要することなくスロットル開度を調整できるスロットル装置およびそれを備えた輸送機器を提供することである。
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、エンジンの吸気通路に設けられるスロットル弁と、第1モータおよび第2モータを含む駆動手段と、前記第1モータの軸に固定され、所定の回転軸線まわりに自転する第1リングギヤと、前記第2モータの軸に固定され、前記所定の回転軸線まわりに自転する第2リングギヤと、前記第1リングギヤおよび第2リングギヤに係合し、前記回転軸線に直交する自転軸線まわりに自転し、前記回転軸線まわりに公転するプラネタリギヤと、前記プラネタリギヤを自転可能に支持するギヤ軸と、前記ギヤ軸が固定され前記プラネタリギヤの公転を前記スロットル弁に伝達するためのプラネタリキャリヤと、前記第1モータの回転範囲を規制する第1規制手段と、前記第2モータの回転範囲を規制する第2規制手段とを含み、前記第1規制手段および前記第2規制手段が、前記第1モータの回動範囲および前記第2モータの回動範囲を個別に規制する、スロットル装置である。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a throttle device capable of adjusting the throttle opening degree without requiring a large amount of electric power by another motor even when one motor is fixed, and a transportation device including the throttle device.
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is fixed to a throttle valve provided in an intake passage of an engine, drive means including a first motor and a second motor, and a shaft of the first motor, A first ring gear that rotates about a predetermined rotation axis; a second ring gear that is fixed to the shaft of the second motor and rotates about the predetermined rotation axis; and the first ring gear and the second ring gear; A planetary gear that rotates about a rotation axis orthogonal to the rotation axis and revolves around the rotation axis, a gear shaft that supports the planetary gear so as to rotate, and a rotation of the planetary gear that is fixed to the gear shaft to the throttle valve a planetary carrier for transmitting a first regulating means for regulating the rotation range of the first motor, regulating the rotation range of the second motor Look including a second regulating means that, the first regulating means and said second regulating means regulates individually pivoting range and the range of rotation of the second motor of the first motor is the throttle device .
この構成によれば、第1および第2リングギヤ、プラネタリギヤおよびプラネタリキャリヤによって差動ギヤ機構(ディファレンシャルギヤ機構)が構成されている。第1および第2モータによって第1および第2リングギヤを共通の回転軸線まわりに同方向に回転させると、プラネタリギヤは前記回転軸線まわりを公転する。このプラネタリギヤの公転がギヤ軸を介してプラネタリキャリヤに伝達される。プラネタリキャリヤの回転は、スロットル弁に伝達される。これによって、吸気通路内でスロットル弁が変位するから、スロットル開度を調整できる。 According to this configuration, a differential gear mechanism (differential gear mechanism) is configured by the first and second ring gears, the planetary gear, and the planetary carrier. When the first and second motors rotate the first and second ring gears around the common rotation axis in the same direction, the planetary gear revolves around the rotation axis. The revolution of the planetary gear is transmitted to the planetary carrier through the gear shaft. The rotation of the planetary carrier is transmitted to the throttle valve. As a result, the throttle valve is displaced in the intake passage, so that the throttle opening can be adjusted.
第1モータの軸が固着すると、第1リングギヤの回転抵抗が大きくなる。この状態で第2モータのみを駆動して第2リングギヤを回転させると、プラネタリギヤは第1リングギヤ上を転動し、前記回転軸線まわりを公転する。これにより、ギヤ軸を介してプラネタリギヤを支持しているプラネタリキャリヤが当該回転軸線まわりに回転する。したがって、スロットル弁を駆動してスロットル開度を調整できる。第2モータが固着すれば、第2リングギヤの回転抵抗が大きくなる。この状態で第1モータのみを駆動して第1リングギヤを回転させると、プラネタリキャリヤは第2リングギヤ上を転動し、前記回転軸線まわりを公転する。これにより、プラネタリキャリヤが回転するので、スロットル弁を駆動してスロットル開度を調整できる。このように、第1および第2モータの一方が固着しても、当該固着したモータは正常な他方のモータを駆動するときの負荷とならない。そのため、正常なモータのみでスロットル弁を駆動するときに消費電力が過大になることがない。 When the shaft of the first motor is fixed, the rotational resistance of the first ring gear increases. When only the second motor is driven in this state to rotate the second ring gear, the planetary gear rolls on the first ring gear and revolves around the rotation axis. Thereby, the planetary carrier supporting the planetary gear via the gear shaft rotates around the rotation axis. Therefore, the throttle opening can be adjusted by driving the throttle valve. If the second motor is fixed, the rotational resistance of the second ring gear increases. When only the first motor is driven in this state to rotate the first ring gear, the planetary carrier rolls on the second ring gear and revolves around the rotation axis. Thereby, since the planetary carrier rotates, the throttle valve can be adjusted by driving the throttle valve. Thus, even if one of the first and second motors is fixed, the fixed motor does not become a load when driving the other normal motor. Therefore, power consumption does not become excessive when the throttle valve is driven only by a normal motor.
一つの実施形態では、前記第1および第2リングギヤは、対向配置されていて、互いの対向面にギヤ歯を形成したものである。プラネタリギヤは、これらの一対のギヤ歯の間に配置され、当該一対のギヤ歯に噛合している。
また、この発明では、第1規制手段および第2規制手段が、前記第1モータの回転範囲および前記第2モータの回転範囲を個別に規制している。
In one embodiment, the first and second ring gears are arranged to face each other, and gear teeth are formed on opposite surfaces of each other. The planetary gear is disposed between the pair of gear teeth and meshes with the pair of gear teeth.
Further, in this invention, the first regulating means and second regulating means, the rotation range and rotation range of the second motor of the first motor you are regulated separately.
この構成により、モータの固着に加えて、モータの断線故障、全閉側に駆動し続ける故障、および全開側に駆動し続ける故障に対応することができる。
たとえば、第1モータに断線故障が生じると、第1リングギヤは自由に回転できる状態となる。このとき、第2モータを駆動して第2リングギヤを回転させると、この回転がプラネタリギヤに伝達されて当該プラネタリギヤを自転させ、このプラネタリギヤの自転が第1リングギヤに伝達される。その結果、第1リングギヤは第2リングギヤとは反対方向に回転するので、プラネタリギヤの公転を引き起こすことができない場合がある。
With this configuration, it is possible to cope with a motor disconnection failure, a failure that continues to drive to the fully closed side, and a failure that continues to drive to the fully open side, in addition to the fixing of the motor.
For example, when a disconnection failure occurs in the first motor, the first ring gear can be freely rotated. At this time, when the second motor is driven to rotate the second ring gear, this rotation is transmitted to the planetary gear to rotate the planetary gear, and the rotation of the planetary gear is transmitted to the first ring gear. As a result, since the first ring gear rotates in the opposite direction to the second ring gear, it may not be possible to cause the planetary gear to revolve.
そこで、第1モータの回転範囲を第1規制手段によって規制しておく。すると、第1モータが回転範囲の一端まで回転したところで、第1リングギヤの回転が規制される。この状態からさらに第2リングギヤが回転されると、プラネタリギヤは、回転が規制された第1リングギヤ上を転動し、回転軸線まわりを公転する。これにより、プラネタリキャリヤの回転を引き起こすことができるので、スロットル開度を調整できる。 Therefore, the rotation range of the first motor is regulated by the first regulating means. Then, when the first motor rotates to one end of the rotation range, the rotation of the first ring gear is restricted. When the second ring gear is further rotated from this state, the planetary gear rolls on the first ring gear whose rotation is restricted, and revolves around the rotation axis. As a result, rotation of the planetary carrier can be caused, so that the throttle opening can be adjusted.
第1モータに全閉側または全開側に駆動し続ける故障が生じた場合も同様である。すなわち、この場合にも、第1リングギヤの回転が回転範囲の一端で規制された状態で、第2モータによって第2リングギヤを駆動することで、プラネタリギヤの公転を引き起こすことができる。これにより、プラネタリキャリヤを介してスロットル弁を駆動できる。
第2モータに断線故障、または全開側もしくは全閉側に回転し続ける故障が生じた場合も同様である。すわなち、第2モータ(第2リングギヤ)の回転が回転範囲の一端で規制された状態に至ると、その後の第1モータ(第1リングギヤ)の回転によって、プラネタリキャリヤを回転させることができる。これにより、スロットル開度を調整できる。
The same applies when a failure occurs in the first motor that keeps driving fully closed or fully open. That is, also in this case, the revolution of the planetary gear can be caused by driving the second ring gear by the second motor while the rotation of the first ring gear is restricted at one end of the rotation range. Thereby, a throttle valve can be driven via a planetary carrier.
The same applies when a disconnection failure occurs in the second motor or a failure that continues to rotate toward the fully open side or the fully closed side occurs. That is, when the rotation of the second motor (second ring gear) reaches a state restricted at one end of the rotation range, the planetary carrier can be rotated by the subsequent rotation of the first motor (first ring gear). . Thereby, the throttle opening can be adjusted.
前記第1規制手段は、第1モータの軸の回転範囲を規制するものであってもよいし、前記第1リングギヤの回転範囲を規制するものであってもよい。同様に、前記第2規制手段は、第2モータの軸の回転範囲を規制するものであってもよいし、前記第2リングギヤの自転範囲を規制するものであってもよい。これらの規制手段は、具体的には、モータ軸またはリングギヤの回転範囲を規制するストッパであってもよい。また、規制手段は、モータ軸の回転にブレーキをかける電磁ブレーキなどのブレーキ機構によって構成することもできる。 The first restricting means may restrict the rotation range of the shaft of the first motor, or may restrict the rotation range of the first ring gear. Similarly, the second restricting means may restrict the rotation range of the shaft of the second motor, or restrict the rotation range of the second ring gear. Specifically, these restricting means may be stoppers that restrict the rotation range of the motor shaft or the ring gear . Also, regulating means may be constituted by a brake mechanism such as an electromagnetic brake for braking the rotation of the motor shaft.
請求項2記載の発明は、前記第1モータおよび第2モータのいずれかに異常が発生したかどうかを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段によって前記第1モータおよび第2モータのうちの一方が異常であると判定されたときに、当該一方のモータ(異常が生じたモータ)の回転抵抗を他方のモータよりも大きくする回転抵抗制御手段と、をさらに含む、請求項1記載のスロットル装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an abnormality determination unit that determines whether an abnormality has occurred in any of the first motor and the second motor, and the abnormality determination unit that includes the first motor and the second motor. when one is determined to be abnormal, further comprising, according to claim 1, wherein the throttle and the rotation resistance control unit to be larger than the other motor rotational resistance of said one motor (motor abnormality occurs), the Device.
この構成によれば、異常が生じたモータの回転抵抗を大きくして、異常が生じたモータに対応するリングギヤを制動することができる。その結果、正常側モータを駆動したときに、この正常側モータに対応するリングギヤの回転によって、プラネタリギヤの公転を速やかに生じさせることができる。すなわち、異常側モータが回転範囲の一端まで回転するのを待つことなく、正常側モータによってスロットル弁の駆動を開始させることができる。 According to this configuration, it is possible to increase the rotational resistance of the motor in which the abnormality has occurred and brake the ring gear corresponding to the motor in which the abnormality has occurred. As a result, when the normal motor is driven, the revolution of the planetary gear can be promptly caused by the rotation of the ring gear corresponding to the normal motor. That is, the drive of the throttle valve can be started by the normal side motor without waiting for the abnormal side motor to rotate to one end of the rotation range.
モータの回転抵抗を大きくするための一つの具体例は、回転抵抗制御手段によって、モータの端子を短絡し、このモータに対していわゆるモータブレーキをかけることである。むろん、前述のブレーキ機構のような他の回転抵抗付与手段によっても、モータに対して回転抵抗を付与することができる。
請求項3記載の発明は、前記スロットル弁の回転位置に対応するスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記第1モータの軸と前記第2モータの軸とがそれぞれ回動可能であるか否かを判定し、いずれか一方のモータの軸が回動不能であると判定した場合に、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値になるように他方のモータを駆動させる制御手段と、をさらに含む、請求項1記載のスロットル装置である。
One specific example for increasing the rotational resistance of the motor is to short-circuit the motor terminal by the rotational resistance control means and apply a so-called motor brake to the motor. Of course, the rotational resistance can be applied to the motor also by other rotational resistance applying means such as the brake mechanism described above.
According to a third aspect of the present invention, the throttle opening detecting means for detecting the throttle opening corresponding to the rotational position of the throttle valve, the shaft of the first motor and the shaft of the second motor are respectively rotatable. Control to drive the other motor so that the detection result of the throttle opening detection means becomes a predetermined value when it is determined whether or not the shaft of one of the motors is non-rotatable The throttle device according to claim 1, further comprising: means.
この構成によれば、第1モータおよび第2モータのうちのいずれかの軸が回転不能となったとき(すなわち、モータの軸の固着が生じたとき)、いずれのモータの軸が回転不能となったのかが特定される。そして、回転可能な側のモータを駆動することによって、スロットル開度が所定値(たとえば全閉値)へと導かれる。こうして、モータ固着時のフェールセーフ動作を行うことができる。 According to this configuration, when any shaft of the first motor and the second motor becomes non-rotatable (that is, when the shaft of the motor is fixed), any motor shaft becomes non-rotatable. It is specified whether it became. Then, the throttle opening is led to a predetermined value (for example, a fully closed value) by driving the rotatable motor. Thus, a fail-safe operation when the motor is fixed can be performed.
請求項4記載の発明は、前記スロットル開度検出手段は、前記第1モータの回転角を検出する第1回転角検出手段と、前記第2モータの回転角を検出する第2回転角検出手段とを含み、前記制御手段は、一方のモータの軸が回転不能であると判定した場合に、他方のモータに対応する前記回転角検出手段が前記一方のモータに対応する回転角検出手段の検出結果に対して所定の関係にある回転角を検出するように、当該他方のモータを駆動させる、請求項3記載のスロットル装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the throttle opening degree detection means includes first rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the first motor, and second rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the second motor. When the control means determines that the shaft of one motor is not rotatable, the rotation angle detection means corresponding to the other motor detects the rotation angle detection means corresponding to the one motor. 4. The throttle device according to
この構成によれば、第1および第2モータは、それぞれ第1および第2回転角検出手段によって検出される回転角に基づいて制御される。いずれか一方のモータの軸が回転不能となると、このことは当該モータに対応した回転角検出手段の出力信号に基づいて判定できる。そして、他方の正常なモータが、これに対応する回転角検出手段が、異常側モータに対応する回転角検出手段の検出結果に対して所定の関係にある回転角を検出するように制御される。これにより、スロットル開度を所定値(たとえば全閉値)へと導くことができる。 According to this configuration, the first and second motors are controlled based on the rotation angles detected by the first and second rotation angle detecting means, respectively. If the shaft of one of the motors cannot rotate, this can be determined based on the output signal of the rotation angle detecting means corresponding to the motor. Then, the other normal motor is controlled such that the rotation angle detection means corresponding thereto detects a rotation angle having a predetermined relationship with the detection result of the rotation angle detection means corresponding to the abnormal motor. . Thereby, the throttle opening degree can be led to a predetermined value (for example, a fully closed value).
請求項5記載の発明は、前記スロットル開度θth、前記第1モータの回転角θm1および前記第2モータの回転角θm2は、θth=(θm1+θm2)/2なる関係にあり、前記制御手段は、一方のモータの軸が回転不能であると判定した場合に、スロットル開度を所定値θにするために、正常な他方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果が「2θ−前記一方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果」となるように前記他方のモータを駆動させる、請求項4記載のスロットル装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, the throttle opening θth, the rotation angle θm1 of the first motor, and the rotation angle θm2 of the second motor are in a relationship of θth = (θm1 + θm2) / 2, and the control means includes: When it is determined that the shaft of one motor is not rotatable, the detection result of the rotation angle detecting means corresponding to the other motor in order to set the throttle opening to the predetermined value θ is “2θ−the one The throttle device according to claim 4 , wherein the other motor is driven so as to obtain a “detection result of the rotation angle detection means corresponding to the other motor”.
第1モータの回転角(すなわち、第1リングギヤの回転角)をθm1と表し、第2モータの回転角(すなわち、第2リングギヤの回転角)をθm2と表す。このとき、プラネタリキャリヤの回転角θthは、次式(a)で表される。
θth=(θm1+θm2)/2 …… (a)
プラネタリキャリヤの回転角は、スロットル弁の回転角に対応するので、スロットル開度を表す指標である。そこで、この回転角を「スロットル開度θth」ということにする。
The rotation angle of the first motor (that is, the rotation angle of the first ring gear) is represented by θm1, and the rotation angle of the second motor (that is, the rotation angle of the second ring gear) is represented by θm2. At this time, the rotation angle θth of the planetary carrier is expressed by the following equation (a).
θth = (θm1 + θm2) / 2 …… (a)
Since the rotation angle of the planetary carrier corresponds to the rotation angle of the throttle valve, it is an index representing the throttle opening. Therefore, this rotation angle is referred to as “throttle opening θth”.
たとえば、第1モータの軸が回転角θm1=θm1Fで固着その他の理由で回転不能となったとする。この場合、第2モータの回転角θm2を、次式(b)に従って定めることにより、スロットル開度θthを所定値θに制御できる。
θm2=2θ−θm1F ……(b)
同様に、第2モータが固着その他の理由で回転不能となったときには、そのときの第2モータの回転角θm2Fを用いて、第1モータの回転角θm1を次式(c)に従って定めればよい。これによって、スロットル開度θthを所定値θに制御できる。
For example, it is assumed that the shaft of the first motor is fixed at the rotation angle θm1 = θm1F and cannot be rotated for other reasons. In this case, the throttle opening degree θth can be controlled to the predetermined value θ by determining the rotation angle θm2 of the second motor according to the following equation (b).
θm2 = 2θ−θm1F (b)
Similarly, when the second motor becomes unable to rotate due to sticking or other reasons, the rotation angle θm1 of the first motor can be determined according to the following equation (c) using the rotation angle θm2F of the second motor at that time. Good. Thereby, the throttle opening degree θth can be controlled to a predetermined value θ.
θm1=2θ−θm2F ……(c)
請求項6記載の発明は、アクセル操作部材の操作量に相当するアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段をさらに含み、前記制御手段は、一方のモータの軸が回転不能であると判定した場合に、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度よりも小さいときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が前記アクセル開度検出手段の検出結果に対応したスロットル開度になるように他方のモータを駆動し、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度以上のときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値になるように前記他方のモータを所定速度で駆動する、請求項3〜5のいずれか一項に記載のスロットル装置である。
θm1 = 2θ−θm2F (c)
The invention according to claim 6 further includes accelerator opening detecting means for detecting an accelerator opening corresponding to an operation amount of the accelerator operating member, and the control means determines that the shaft of one of the motors is not rotatable. If the throttle opening corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means is smaller than the throttle opening detected by the throttle opening detecting means, the detection of the throttle opening detecting means The other motor is driven so that the result is the throttle opening corresponding to the detection result of the accelerator opening detecting means, and the throttle opening corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means is the throttle opening. When the throttle opening detected by the opening detection means is greater than or equal to the throttle opening, the detection result of the throttle opening detection means is set to a predetermined value. Driving a serial other motor at a predetermined speed, a throttle device according to any one of claims 3-5.
この構成によれば、アクセル操作部材を操作すると、その操作量がアクセル開度検出手段によって検出される。その検出された操作量に応じて、制御手段により、駆動手段が制御され、それに応じてスロットル弁が吸気通路内で変位する。これにより、スロットル開度が変化する。スロットル開度はスロットル開度検出手段によって検出される。その検出されるスロットル開度がアクセル操作部材の操作量に対応するように、制御手段による駆動手段の制御が行われる。 According to this configuration, when the accelerator operation member is operated, the operation amount is detected by the accelerator opening detection means. The drive means is controlled by the control means in accordance with the detected operation amount, and the throttle valve is displaced in the intake passage accordingly. As a result, the throttle opening changes. The throttle opening is detected by throttle opening detection means. The drive means is controlled by the control means so that the detected throttle opening corresponds to the operation amount of the accelerator operation member.
第1および第2モータのいずれかの軸が回転不能になると、制御手段は、スロットル開度を所定値(たとえば全閉値)に導くように正常側のモータを制御する。このとき、制御手段は、アクセル開度に対応するスロットル開度が実際のスロットル開度よりも小さいときには、スロットル開度がアクセル開度に対応するように正常側のモータを制御する。これにより、操作者がエンジンの急減速を意図してアクセル開度を急減させるときには、これに追従して、スロットル開度を速やかに減少させることができる。すなわち、操作者の意思を反映しながら、スロットル開度を所定値に導くことができる。一方、アクセル開度に対応するスロットル開度が実際のスロットル開度以上のときには、操作者には急減速の意図はない。そこで、この場合には、制御手段は、スロットル開度が所定値になるように、正常側のモータを所定速度で駆動する。したがって、前記所定速度を適切に定めておくことにより、減速の意思のない操作者に過大な違和感を与えることなく、スロットル開度を所定値へと導くことができる。 When one of the shafts of the first and second motors cannot rotate, the control means controls the normal motor so as to guide the throttle opening to a predetermined value (for example, a fully closed value). At this time, when the throttle opening corresponding to the accelerator opening is smaller than the actual throttle opening, the control means controls the normal motor so that the throttle opening corresponds to the accelerator opening. Thus, when the operator intends to suddenly decelerate the engine and decreases the accelerator opening rapidly, the throttle opening can be quickly decreased following this. That is, the throttle opening can be led to a predetermined value while reflecting the operator's intention. On the other hand, when the throttle opening corresponding to the accelerator opening is equal to or greater than the actual throttle opening, the operator has no intention of sudden deceleration. Therefore, in this case, the control means, so that the throttle opening becomes a predetermined value, the dynamic drive at a predetermined speed to the normal side motor. Therefore, by appropriately setting the predetermined speed, it is possible to lead the throttle opening to a predetermined value without giving an excessive sense of discomfort to an operator who does not intend to decelerate.
前記「所定速度」とは、車速が所定の割合(たとえば−2.0m/s2)で低下するようなモータ駆動速度である。
請求項7記載の発明は、スロットル弁の回転位置に対応するスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記第1モータおよび第2モータのそれぞれが異常であるかどうかを判定し、一方のモータが異常であると判定した場合に、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値となるように他方のモータを駆動させる制御手段と、をさらに含む、請求項1記載のスロットル装置である。
The “predetermined speed” is a motor drive speed at which the vehicle speed decreases at a predetermined rate (for example, −2.0 m / s 2 ).
According to a seventh aspect of the present invention, the throttle opening degree detecting means for detecting the throttle opening degree corresponding to the rotational position of the throttle valve and whether each of the first motor and the second motor is abnormal are determined, If the motor is abnormal, and further comprising a detection result of the throttle opening degree detecting means and a control means for driving the other motor to a predetermined value, and the throttle device according to claim 1, wherein is there.
この構成によれば、第1モータおよび第2モータのうちのいずれかに異常が生じたとき、いずれのモータに異常が生じたのかが特定される。そして、正常側のモータを駆動することによって、スロットル開度が所定値(たとえば全閉)へと導かれる。こうして、モータ異常時のフェールセーフ動作を行うことができる。
請求項8記載の発明は、前記スロットル開度検出手段は、前記第1モータの回転角を検出する第1回転角検出手段と、前記第2モータの回転角を検出するする第2回転角検出手段とを含み、前記制御手段は、一方のモータが異常であると判定した場合に、他方のモータに対応する前記回転角検出手段が前記一方のモータに対応する回転角検出手段の検出結果に対して所定の関係にある回転角を検出するように、当該他方のモータを駆動させる、請求項7記載のスロットル装置である。
According to this configuration, when an abnormality occurs in any one of the first motor and the second motor, it is specified which motor has the abnormality. Then, by driving the normal motor, the throttle opening is led to a predetermined value (for example, fully closed). Thus, a fail safe operation can be performed when the motor is abnormal.
According to an eighth aspect of the present invention, the throttle opening degree detection means includes first rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the first motor, and second rotation angle detection for detecting the rotation angle of the second motor. And when the control means determines that one of the motors is abnormal, the rotation angle detection means corresponding to the other motor indicates the detection result of the rotation angle detection means corresponding to the one motor. The throttle device according to claim 7 , wherein the other motor is driven so as to detect a rotation angle having a predetermined relationship with the motor.
この構成によれば、第1および第2モータは、それぞれ第1および第2回転角検出手段によって検出される回転角に基づいて制御される。いずれか一方のモータに異常が生じると、他方の正常なモータが、これに対応する回転角検出手段が異常側モータの回転角に対して所定の関係にある回転角を検出するように制御される。これによって、スロットル開度を所定値へと導くことができる。 According to this configuration, the first and second motors are controlled based on the rotation angles detected by the first and second rotation angle detecting means, respectively. When an abnormality occurs in one of the motors, the other normal motor is controlled so that the corresponding rotation angle detection means detects a rotation angle that has a predetermined relationship with the rotation angle of the abnormal motor. The Thereby, the throttle opening can be led to a predetermined value.
請求項9記載の発明は、前記スロットル開度θth、前記第1モータの回転角θm1および前記第2モータの回転角θm2は、θth=(θm1+θm2)/2なる関係にあり、前記制御手段は、一方のモータが異常であると判定した場合に、スロットル開度を所定値θにするために、正常な他方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果が「2θ−前記一方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果」となるように前記他方のモータを駆動させる、請求項8記載のスロットル装置である。 According to a ninth aspect of the present invention, the throttle opening degree θth, the rotation angle θm1 of the first motor, and the rotation angle θm2 of the second motor are in a relationship of θth = (θm1 + θm2) / 2, and the control means When it is determined that one of the motors is abnormal, in order to set the throttle opening to a predetermined value θ, the detection result of the rotation angle detecting means corresponding to the other normal motor is “2θ−in the one motor. The throttle device according to claim 8 , wherein the other motor is driven so as to obtain a “detection result of the corresponding rotation angle detection means”.
前記式(b)は、第1モータの回転角θm1が変動する場合にまで拡張することができる。すなわち、第1モータに異常が生じたときには、その回転角θm1に応じて、次式(d)に従って第2モータの回転角θm2を定めればよい。これにより、第2モータを駆動することによって、スロットル開度θthを所定値θに導くことができる。
θm2=2θ−θm1 ……(d)
同様に、前記式(c)は、第2モータの回転角θm2が変動する場合にまで拡張することができる。すなわち、第2モータに異常が生じたときには、第1モータの回転角θm1を次式(e)に従って定めればよい。これにより、第1モータを駆動することによって、スロットル開度θthを所定値θに導くことができる。
The expression (b) can be extended to the case where the rotation angle θm1 of the first motor varies. That is, when an abnormality occurs in the first motor, the rotation angle θm2 of the second motor may be determined according to the following equation (d) according to the rotation angle θm1. Thereby, the throttle opening degree θth can be led to the predetermined value θ by driving the second motor.
θm2 = 2θ−θm1 (d)
Similarly, the equation (c) can be extended to the case where the rotation angle θm2 of the second motor varies. That is, when an abnormality occurs in the second motor, the rotation angle θm1 of the first motor may be determined according to the following equation (e). Accordingly, the throttle opening degree θth can be led to the predetermined value θ by driving the first motor.
θm1=2θ−θm2 ……(e)
請求項10記載の発明は、アクセルの操作量に相当するアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段をさらに含み、前記制御手段は、一方のモータが異常であると判定した場合に、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度よりも小さいときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が前記アクセル開度の検出結果に対応したスロットル開度になるように他方のモータを駆動し、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度以上のときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値になるように前記他方のモータを所定速度で駆動する、請求項7〜9のいずれか一項に記載のスロットル装置である。
θm1 = 2θ−θm2 (e)
The invention according to claim 10 further includes accelerator opening detection means for detecting an accelerator opening corresponding to an operation amount of the accelerator, and when the control means determines that one of the motors is abnormal, When the throttle opening corresponding to the accelerator opening detected by the opening detecting means is smaller than the throttle opening detected by the throttle opening detecting means, the detection result of the throttle opening detecting means is the accelerator opening. The other motor is driven so that the throttle opening corresponding to the degree detection result is obtained, and the throttle opening corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means is detected by the throttle opening detecting means. When the throttle opening is greater than or equal to the throttle opening, the other motor is set to a predetermined value so that the detection result of the throttle opening detection means becomes a predetermined value. Driven in degrees, it is the throttle device according to any one of claims 7-9.
第1および第2モータのいずれかに異常が生じると、制御手段は、スロットル開度を所定値(たとえば全閉値)に導くように正常側のモータを制御する。このとき、制御手段は、アクセル開度に対応するスロットル開度が実際のスロットル開度よりも小さいときには、スロットル開度がアクセル開度に対応するように正常側のモータを制御する。これにより、操作者がエンジンの急減速を意図してアクセル開度を急減させるときには、これに追従して、スロットル開度を速やかに減少させることができる。すなわち、操作者の意思を反映しながら、スロットル開度を所定値に導くことができる。一方、アクセル開度に対応するスロットル開度が実際のスロットル開度以上のときには、操作者には急減速の意図はない。そこで、この場合には、制御手段は、スロットル開度が所定値になるように、正常側のモータを所定速度で駆動する。したがって、前記所定速度を適切に定めておくことにより、減速の意思のない操作者に過大な違和感を与えることなく、スロットル開度を所定値へと導くことができる。 When an abnormality occurs in one of the first and second motors, the control means controls the normal motor so as to guide the throttle opening to a predetermined value (for example, a fully closed value). At this time, when the throttle opening corresponding to the accelerator opening is smaller than the actual throttle opening, the control means controls the normal motor so that the throttle opening corresponds to the accelerator opening. Thus, when the operator intends to suddenly decelerate the engine and decreases the accelerator opening rapidly, the throttle opening can be quickly decreased following this. That is, the throttle opening can be led to a predetermined value while reflecting the operator's intention. On the other hand, when the throttle opening corresponding to the accelerator opening is equal to or greater than the actual throttle opening, the operator has no intention of sudden deceleration. Therefore, in this case, the control means drives the motor on the normal side at a predetermined speed so that the throttle opening becomes a predetermined value. Therefore, by appropriately setting the predetermined speed, it is possible to lead the throttle opening to a predetermined value without giving an excessive sense of discomfort to an operator who does not intend to decelerate.
前記「所定速度」とは、車速が所定の割合(たとえば−2.0m/s2)で低下するようなモータ駆動速度である。
請求項11記載の発明は、エンジンと、このエンジンへの吸気量を調整するための請求項1〜10のいずれか一項に記載のスロットル装置とを含む、輸送機器である。
この構成により、一つのモータが固着したときでも他のモータによって大電力を要することなくスロットル開度を調整できるスロットル装置を備えた輸送機器を提供できる。
The “predetermined speed” is a motor drive speed at which the vehicle speed decreases at a predetermined rate (for example, −2.0 m / s 2 ).
The invention according to claim 11 is a transportation device including an engine and the throttle device according to any one of claims 1 to 10 for adjusting an intake air amount to the engine.
With this configuration, it is possible to provide a transportation device including a throttle device that can adjust the throttle opening without requiring a large amount of power by another motor even when one motor is fixed.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る自動二輪車の構成を示す図解的な側面図である。自動二輪車1は、車体フレーム2と、エンジン3と、前輪4と、後輪5とを備えている。車体フレーム2にエンジン3が搭載されている。車体フレーム2の前部には、ヘッドパイプ6が設けられている。このヘッドパイプ6に、フロントフォーク7が左右方向への揺動が可能なように支持されている。このフロントフォーク7の下端に前輪4が軸支されている。車体フレーム2の後部には、リヤアーム8が支持されている。このリヤアーム8の後端部に後輪5が支持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a motorcycle according to an embodiment of the present invention. The motorcycle 1 includes a body frame 2, an
フロントフォーク7の上端には、自動二輪車1を操向するためのハンドル10が固定されている。ハンドル10の両端には、ライダーが左右の手で保持する一対のグリップが設けられている。その一方(通常は右側のグリップ)は、ライダーによってハンドル軸まわりに回動操作されるアクセルグリップ11(アクセル操作部材)である。アクセルグリップ11には、その操作量を検出するためのアクセル開度検出ユニット12(アクセル開度検出手段)が付設されている。アクセルグリップ11の操作量を以下では「アクセル開度」ということにする。すなわち、アクセル開度検出ユニット12は、アクセル開度を検出する。エンジン3のスロットル開度は、アクセル開度検出ユニット12の出力、すなわち、アクセル開度に応じて調整されるようになっている。したがって、ライダーは、アクセルグリップ11の操作によってエンジン3の回転速度を調節することができる。
A
エンジン3は、たとえば、水冷式4サイクル4気筒エンジンである。エンジン3は、クランク軸が収容されたクランクケース15を下部に有している。クランクケース15上の前部にシリンダブロック16が結合されている。シリンダブロック16上に、シリンダヘッド17が固定されている。
クランクケース15内には、変速機構(図示せず)が内蔵されている。この変速機構の出力軸と、後輪5に固定されたスプロケット18との間には、チェーン19が巻き掛けられている。これにより、エンジン3の駆動力が、変速機構およびチェーン19を介して後輪5に伝達されるようになっている。
The
A transmission mechanism (not shown) is built in the
エンジン3の上方には、燃料タンク20が配置され、車体フレーム2に支持されている。燃料タンク20の後方には、シート21が配置されている。このシート21の下部に、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)22が設けられている。
エンジン3のシリンダヘッド17の前壁には、排気ポートが開口している。この排気ポートに排気管23が接続されている。排気管23は、後方に向けて屈曲されており、後輪5の側方に配置されたマフラ24に接続されている。
A
An exhaust port is opened in the front wall of the
シリンダヘッド17の後壁には、吸気ポートが開口している。この吸気ポートには、スロットル装置60が接続されている。
図2は、エンジン3に関連する構成を説明するための図である。エンジン3は、クランクケース15と、このクランクケース15に連通するシリンダブロック16と、このシリンダブロック16の頭部に結合されたシリンダヘッド17と、シリンダブロック16に収容されたピストン26とを備えている。クランクケース15には、クランク軸27が回転可能に軸支されている。クランク軸27には、発電機(ACM)41のロータが結合されている。
An intake port is opened in the rear wall of the
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration related to the
シリンダヘッド17には、吸気管42および排気管23が結合されており、これらはピストン26の上方の燃焼室43と連通している。また、シリンダヘッド17には、点火プラグ44が取り付けられており、この点火プラグ44の放電部は燃焼室43内に位置している。点火プラグ44には、イグニッションコイル45から、放電用の電圧が印加されるようになっている。
An
吸気管42の途中部には、インジェクタ40が取り付けられている。インジェクタ40には、燃料タンク20に貯留された燃料が、燃料ポンプ47によって供給されるようになっている。吸気管42には、スロットル装置60が介装されている。このスロットル装置60は、スロットル弁66を備えている。吸気管42には、さらに、吸気温度センサ52、および吸気圧センサ53が取り付けられている。スロットル装置60は、ライダーのアクセル操作に応じて吸気通路の開度(スロットル開度)を変化させることによってエンジン3への吸気量を調整するための装置である。このスロットル装置60は、インジェクタ40よりも吸入空気流入方向の上流側に配置されている。吸気温度センサ52は、吸気管42に導入された空気の温度を検出する。吸気圧センサ53は、スロットル装置60とインジェクタ40との間に配置されており、吸気管42内の吸入空気の気圧を検出する。
An
さらに、シリンダブロック16に水温センサ54が取り付けられており、クランクケース15にクランク角センサ55が取り付けられている。水温センサ54は、エンジン3を冷却する冷却水の温度を検出する。クランク角センサ55は、クランク軸27の回転角を検出する。
上記のセンサ類の出力信号はECU22(図1参照)に与えられている。ECU22は、イグニッションコイル45の制御(点火制御)、インジェクタ40の制御(燃料噴射制御)、燃料ポンプ47の制御(燃料供給制御)、およびスロットル装置60の制御(吸気量制御)を実行する。
Further, a
Output signals from the sensors are given to the ECU 22 (see FIG. 1). The
図3は、スロットル装置60の図解的な構成図である。スロットル装置60は、この実施形態では、4気筒エンジンに適用されるものである。スロットル装置60は、4つの吸気ポートに結合される4つの吸気通路61をそれぞれ画定する4つのスロットルボディ62を備えている。4つのスロットルボディ62は、直線的に配列された状態でフレーム63に結合されて支持されている。これにより、吸気通路61が直線的に配列されている。両側の2対のスロットルボディ62の間には、スペーサ64がそれぞれ介装されていて、スロットルボディ62の間隔を吸気ポートの間隔と整合させている。これらの4つのスロットルボディ62および2つのスペーサを貫通するように、スロットル軸(スロットル弁の弁軸)65が配置されている。スロットル軸65は、たとえば、スロットルボディ62に設けられた軸受け(図示せず)によって、その軸線まわりに回動自在に支持されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
スロットル軸65の途中部には、4個のスロットル弁66が間隔を開けて結合されている。4個のスロットル弁66は、4個の吸気通路61内にそれぞれ位置している。スロットル弁66は、スロットル軸65をその軸線まわりに回動させることによって、全閉位置と全開位置との間の任意の角度位置をとることができるようになっている。全閉位置とは、スロットル弁66が吸気通路61の気体流通方向(吸気通路61の軸方向)に対してほぼ直交する姿勢となる位置である。全開位置とは、スロットル弁66が吸気通路61の気体流通方向にほぼ平行な姿勢となる位置である。たとえば、スロットル弁66の角度位置を吸気通路61の気体流通路に直角な方向を基準として表すとすれば、全閉位置は0度、全開位置はたとえば85度などと表すことができる。スロットル弁66の角度位置は、スロットル開度、すなわち、スロットル弁66によって調整される吸気通路61の開き具合を表す。4個のスロットル弁66は互いに平行な姿勢でスロットル軸65に固定されている。したがって、スロットル軸65の回動によって、4個の吸気通路61におけるスロットル開度を同期して同じ値に調整することができる。
Four
中央の2つのスロットルボディ62の間、換言すれば中央の2つの吸気通路61の間には、スロットル軸65を回動させてスロットル開度を変動させるための駆動機構70が結合されている。駆動機構70は、第1および第2モータM1,M2と、差動ギヤ機構90と、復帰スプリング73と、これらを保持するブラケット74と、スロットル軸65に結合されたスロットルギヤ75を備えている。モータM1,M2には、これらの回転角をそれぞれ検出するための回転角センサ81,82がそれぞれ取り付けられている。
A
図4は、差動ギヤ機構90の構造を説明するための分解斜視図である。差動ギヤ機構90は、第1リングギヤ91と、第2リングギヤ92と、複数のプラネタリギヤ93と、複数のギヤ軸94と、プラネタリキャリヤ95とを備えている。モータM1,M2の駆動軸71,72は、いずれも、スロットル軸65に平行な回転軸線80に沿って配置されている。第1リングギヤ91は、第1モータM1の駆動軸71に固定されており、この駆動軸71とともに、回転軸線80まわりに自転するようになっている。第2リングギヤ92は、第2モータM2の駆動軸72に固定されており、この駆動軸72とともに、回転軸線80まわりに自転するようになっている。第1および第2リングギヤ91,92は、互いに対向する一対の円盤状ギヤ部材であり、互いに対向する表面(内側表面)の周縁部に、ベベルギヤ部91a,92aがそれぞれ形成されている。これらのベベルギヤ部91a,92aの間に、複数(この実施形態では4個)のプラネタリギヤ93が等間隔に配置されている。各プラネタリギヤ93は、ベベルギヤからなり、第1および第2リングギヤ91,92のベベルギヤ部91a,92aの両方に噛合している。各プラネタリギヤ93は、ギヤ軸94に自転可能に軸支されている。すなわち、プラネタリギヤ93は、ギヤ軸94に沿う自転軸まわりに自転可能である。複数(この実施形態では4個)のギヤ軸94は、回転軸線80に直交する平面に沿って配置されており、回転軸線80を中心とした放射状に配置されている。各ギヤ軸94の内側端部は結合部材96で互いに結合されている。各ギヤ軸94の外側端部は、プラネタリキャリヤ95に結合されている。
FIG. 4 is an exploded perspective view for explaining the structure of the
プラネタリキャリヤ95は、その内側にギヤ軸94を介してプラネタリギヤ93を支持しているとともに、その外側にはスロットルギヤ75に噛合するギヤ部97を有している。さらに、プラネタリキャリヤ95は、ギヤ部97を両側から支持する一対の支持部材98,99(図3参照。図4では図示省略)を備えている。支持部材98は、第1モータM1の駆動軸71に対して回転自在に結合されている。また、支持部材99は、第2モータM2の駆動軸72に対して回転自在に結合されている。したがって、プラネタリキャリヤ95は、駆動軸71,72とは独立に、回転軸線80まわりに回転することができる。それゆえ、プラネタリギヤ93は、回転軸線80まわりに公転することができる。プラネタリキャリヤ95の回転(プラネタリギヤ93の公転)は、ギヤ部97からスロットルギヤ75に伝達され、スロットル軸65の回転を引き起こす。したがって、プラネタリキャリヤ95が回転することによって、スロットル軸65に結合されたスロットル弁66が吸気通路61内で回転することになる。その結果、スロットル開度が変化する。
The
図3に示すように、スロットルギヤ75は、中央の2つのスロットルボディ62の間において、スロットル軸65に固定されている。このスロットルギヤ75は、スロットル弁66の全閉位置から全開位置までに対応するほぼ90度の角度範囲に渡る歯列を有していればよいが、図3では、全周に歯列を有している構成が表されている。
第1モータM1には、駆動軸71の回転角範囲を規制するための一対の規制部材83が固定されている。第1モータM1の駆動軸71には、回転軸線80に直交する方向に延びるロッド84が固定されている。このロッド84が規制部材83に当接することによって、駆動軸71の回転角範囲、すなわち、第1モータM1の回転角範囲が規制される。同様に、第2モータM2には、駆動軸72の回転角範囲を規制するための一対の規制部材85が固定されている。第2モータM2の駆動軸72には、回転軸線80に直交する方向に延びるロッド86が固定されている。このロッド86が規制部材85に当接することによって、駆動軸72の回転角範囲、すなわち、第2モータM2の回転角範囲が規制される。
As shown in FIG. 3, the
A pair of regulating
回転角センサ81は、駆動軸71の回転角を検出する。また、回転角センサ82は、駆動軸72の回転角を検出する。回転角センサ81,82は、たとえば、駆動軸71,72の回転角に応じた信号を生成するポテンショメータで構成することができる。
復帰スプリング73は、スロットル軸65に巻装された捩りばねで構成されている。この復帰スプリング73の一端はブラケット74の所定部に保持されており、その他端はスロットルギヤ75に固定されている。復帰スプリング73には予め捩りが付与されており、これにより、復帰スプリング73はスロットル弁66を全閉位置に導く方向にスロットルギヤ75を介してスロットル軸65を弾性的に付勢している。復帰スプリング73の主たる機能は、ギヤ間のバックラッシュを解消することである。すなわち、復帰スプリング73の働きによって、差動ギヤ機構90を構成するギヤ間、およびプラネタリキャリヤ95のギヤ部97とスロットルギヤ75との間は、それぞれ常時一方向に付勢された状態で噛合している。そのため、駆動軸71,72の回転は、スロットル軸65の回転に正確に対応することになる。したがって、回転角センサ81,82の出力に基づいて、スロットル軸65に固定されたスロットル弁66の角度位置、すなわちスロットル開度を正確に検出することができる。
The
The
図5は、差動ギヤ機構90の動作原理を説明するための図解的な説明図である。両モータM1,M2の駆動軸71,72を回転軸線80まわりに同方向に同じ速さで回転させる場合を考える。この場合、同行回転する第1および第2リングギヤ91,92に挟持されたプラネタリギヤ93は自転せず、専ら、回転軸線80まわりに公転する。これにより、プラネタリキャリヤ95が回転軸線80まわりに回転し、スロットルギヤ75を回転させる。
FIG. 5 is an illustrative diagram for explaining the operating principle of the
第2モータM2の駆動軸72の回転を規制し、第1モータM1の駆動軸71を回転させると、プラネタリギヤ93は、停止状態の第2リングギヤ92上を転動する。すなわち、プラネタリギヤ93は、自転しつつ回転軸線80まわりを公転する。これにより、プラネタリキャリヤ95が回転軸線80まわりに回転し、スロットルギヤ75を回転させる。第1モータM1の駆動軸71の回転を規制し、第2モータM2の駆動軸72を回転させる場合も、同様である。
When the rotation of the
第2モータM2の駆動軸72を自由回転状態とし、第1モータM1の駆動軸71を回転させると、第1リングギヤ91の回転によりプラネタリギヤ93が自転し、このプラネタリギヤ93の自転によって第2リングギヤ92が第1リングギヤ91とは反対方向に回転する。したがって、プラネタリキャリヤ95は回転せず、スロットル弁66は駆動されない。
When the
よって、モータM1,M2の両方の駆動軸71,72を回転させるか、あるいは一方の駆動軸の回転を規制した状態で他方の駆動軸を回転させることによって、プラネタリキャリヤ95を回転させることができ、スロットル弁66を駆動することができる。
図6は、スロットル装置60の制御に関連する電気的構成を説明するためのブロック図である。一対の回転角センサ81,82の出力信号は、ECU22に入力されている。さらに、アクセルグリップ11の操作量を検出するアクセル開度検出ユニット12の出力信号(アクセル開度)がECU22に入力されている。
Therefore, the
FIG. 6 is a block diagram for explaining an electrical configuration related to the control of the
ECU22は、制御ユニット30と、第1および第2モータM1,M2にそれぞれ対応した一対のモータ駆動回路35,36と、第1および第2モータM1,M2にそれぞれ対応した一対の電流検出回路37,38とを備えている。モータ駆動回路35,36は、第1および第2モータM1,M2にそれぞれモータ電流を供給する。電流検出回路37,38は、モータ駆動回路35,36から第1および第2モータM1,M2に供給されるモータ電流を検出する。モータ駆動回路35,36は、制御ユニット30からの制御信号に応じた電流を第1および第2モータM1,M2に供給する。電流検出回路37,38は、検出したモータ電流を表す検出信号を制御ユニット30にフィードバックする。
The
制御ユニット30は、モータ駆動回路35および36に対して制御信号を与えることができ、電流検出回路37,38からの検出信号を受け取ることができる。さらに、制御ユニット30には、アクセル開度検出ユニット12の出力信号が入力され、回転角センサ81,82の出力信号が入力されるようになっている。
図7は、制御ユニット30が所定の制御周期毎に繰り返し実行する処理を説明するためのフローチャートである。制御ユニット30は、センサ類の信号を取り込み、アクセル開度およびスロットル開度を演算する(ステップS0)。より具体的には、アクセル開度検出ユニット12の出力信号を取り込んでアクセル開度を求め、回転角センサ81,82の出力信号を取り込んでスロットル開度を求める。
The
FIG. 7 is a flowchart for explaining a process that the
さらに、制御ユニット30は、モータ異常判定処理を実行する(ステップS1)。このモータ異常判定処理では、モータM1,M2のいずれかに異常が生じているかどうかが判定される。さらに、異常が生じているときには、異常が生じているモータ、および正常なモータが特定され、さらに異常の種類が特定される。異常の種類とは、この実施形態では、モータ断線、モータ軸固着、全開異常、および全閉異常である。モータ軸固着とは、モータの駆動軸が機械的に動かせなくなる故障であり、ギヤの噛み込みやベアリングの焼き付きなどが原因となる故障である。全開異常とは、モータが全開側に回り続ける異常である。全閉異常とは、モータが全閉側に回り続ける異常である。
Further, the
異常が生じていなければ(ステップS2:NO)、通常の制御を行う(ステップS3)。通常の制御とは、アクセル開度に対応する目標スロットル開度と回転角センサ81,82の出力値から求められるスロットル開度(実開度)とを一致させるようにモータM1,M2をフィードバック制御することをいう。より具体的には、モータM1,M2の両方の駆動軸71,72が同じ回転角に制御される。これにより、ライダーのアクセル操作に応じて、スロットル開度が制御されることになる。フィードバック制御は、比例積分微分(PID)制御によって行われてもよい。
If no abnormality has occurred (step S2: NO), normal control is performed (step S3). The normal control is feedback control of the motors M1 and M2 so that the target throttle opening corresponding to the accelerator opening and the throttle opening (actual opening) obtained from the output values of the
異常が生じていると判定されると(ステップS2:YES)、フェールセーフ処理が実行される。具体的には、まず、スロットル開度が全閉値かどうか、すなわち、スロットル弁66が全閉位置かどうかが判断される(ステップS4)。スロットル弁66が全閉位置にあれば、モータM1,M2への通電を停止して(ステップS5)処理を終える。
スロットル弁66が全閉位置になければ(ステップS4:NO)、制御ユニット30は、ステップS1において特定された異常側のモータの通電を停止する(ステップS6)。したがって、以後の動作は、正常側のモータのみを駆動して実行される。異常側のモータへの通電を停止するときに、制御ユニット30は、当該モータの回転を制動するために、モータの端子間を短絡するための制御を実行する(ステップS7)。
If it is determined that an abnormality has occurred (step S2: YES), fail-safe processing is executed. Specifically, it is first determined whether or not the throttle opening is a fully closed value, that is, whether or not the
If the
次に制御ユニット30は、スロットル開度を所定の全閉速度で変化させて全閉値に導くためのスロットル開度指令(フェール時用スロットル開度指令)を生成する(ステップS8)。このスロットル開度指令は、異常発生と判定されたときのスロットル開度から前記全閉速度でスロットル全閉に導くように時系列に従って生成される目標スロットル開度を表す。前記全閉速度は、スロットル開度の減少に伴うエンジン3の回転速度減少により生じる自動二輪車1の減速度を考慮して定められる。すなわち、このときの減速度が、減速の意思のないライダーに過大な違和感を与えないように、自動二輪車1の仕様に応じて前記全閉速度が定められる。
Next, the
次に、制御ユニット30は、このように設定されるスロットル開度指令とアクセル開度とを大小比較する(ステップS9)。この場合、アクセル開度とは、アクセル開度検出ユニット12によって検出されるアクセル開度に対応する目標スロットル開度である。スロットル開度指令よりもアクセル開度の方が小さい場合(ステップS9:YES)とは、ライダーの意思でスロットル弁66を急閉しようとしている場合である。そこで、制御ユニット30は、アクセル開度に従って正常側モータを制御する(ステップS10)。すなわち、回転角センサ81,82の出力値から求められるスロットル開度をアクセル開度に一致させるべく、正常側モータの制御が行われる。これにより、ライダーの意思に従って、スロットル弁66を急速に全閉位置へと導くことができる。このような状況におけるアクセル開度およびスロットル開度の時間変化の一例を図8Aに示す。破線は、前記スロットル開度指令値に従って前記全閉速度でスロットル開度を全閉値に導く場合に対応している。
Next, the
一方、アクセル開度がスロットル開度指令以上である場合(ステップS9:NO)とは、ライダーにはスロットル弁66を急閉する意思がない場合である。そこで、制御ユニット30は、スロットル開度指令(フェール時用スロットル開度指令)に基づいて、正常側モータを制御する(ステップS11〜S15)。これにより、スロットル開度が前記全閉速度で全閉値に向かうように正常側モータが駆動される。したがって、スロットル弁66が全閉位置に向けて駆動される。このような状況におけるアクセル開度およびスロットル開度の時間変化の一例を図8Bに示す。
On the other hand, when the accelerator opening is equal to or greater than the throttle opening command (step S9: NO), the rider does not intend to rapidly close the
より詳細に説明すると、制御ユニット30は、回転角センサ81,82によって検出される回転角から演算されるスロットル開度の変化速度(スロットル弁66の回転角速度)が全閉速度(たとえば、8.5deg/sec)に達しているかどうかを判断する(ステップS11)。スロットル開度の変化速度が全閉速度に達していなければ(ステップS11:NO)、制御ユニット30は、所定加速度でスロットル弁66が加速するように、スロットル開度指令値を修正する(ステップS12)。これにより、スロットル弁66は、全閉速度に達するまでは、前記所定加速度で加速されることになる。スロットル弁66の角速度が前記全閉速度に達した後(ステップS11:YES)には、ステップS12の処理は省かれる。すなわち、スロットル弁66が全閉速度で等速駆動されるように、正常側モータが所定速度で駆動される。前記所定加速度は、スロットル開度の変動によるエンジン回転速度の変動に伴って自動二輪車1のライダーが過大な違和感を受けないように、自動二輪車1の仕様等に応じて適切に定められればよい。なお、スロットル弁66の「加速」とは、スロットル弁66の変位速度(すなわち、モータの回転速度)の絶対値が増加する場合をいい、当該絶対値の変化率が「加速度」である。前記所定加速度は、たとえば、現在の速度から全閉速度になるまでの所要時間が500ミリ秒となるような速度変化率であってもよい。
More specifically, in the
さらに、制御ユニット30は、スロットル開度が所定開度以下かどうかを判断する(ステップS13)。スロットル開度が所定開度以下の場合(ステップS13:YES)には、制御ユニット30は、スロットル全閉になってスロットル弁66の角速度が零になるまでの減速度が所定減速度となるように、スロットル開度指令を修正する。これにより、スロットル全閉になったときにスロットル弁66が急停止することを防ぎ、スロットル全閉直前におけるスロットル開度変化を緩和できる。スロットル開度が前記所定開度を超えている場合(ステップS13:NO)には、ステップS14の処理が省かれる。すなわち、ステップS8で設定され、必要に応じてステップS12で修正が加えられたスロットル開度指令に従って正常側モータが駆動される。前記所定減速度は、スロットル開度の変動によって自動二輪車1のライダーが過大な違和感を受けないように、自動二輪車1の仕様等に応じて適切に定められればよい。なお、スロットル弁66の「減速」とは、スロットル弁66の変位速度(すなわち、モータの回転速度)の絶対値が減少する場合をいい、当該絶対値の変化率が「減速度」である。前記所定減速度は、たとえば、500ミリ秒で速度が零になるような速度変化率であってもよい。
Further, the
こうして、ステップS8で設定され、必要に応じてステップS12,S14での修正を受けたスロットル開度指令に従ってモータM1,M2が駆動される(ステップS15)。その結果、図8Bに例示するようにアクセル開度を変化させて、スロットル全閉状態に導くことができる。
図9は、モータ異常判定処理(図11のステップS1)の内容を説明するためのフローチャートである。モータ異常判定処理は、いずれかのモータの異常の有無を判定する有無判定(ステップS100)と、異常側モータを特定する異常側モータ特定(ステップS101)と、モータ断線判定(ステップS102)、モータ軸固着判定(ステップS103)、および全開・全閉異常判定(ステップS104)とを含む。いずれのモータにも異常がなければ(ステップS100:NO)、モータ異常判定処理を終了する。
Thus, the motors M1 and M2 are driven in accordance with the throttle opening command set in step S8 and corrected in steps S12 and S14 as necessary (step S15). As a result, as illustrated in FIG. 8B, the accelerator opening can be changed and the throttle can be fully closed.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the contents of the motor abnormality determination process (step S1 in FIG. 11). In the motor abnormality determination process, presence / absence determination (step S100) for determining presence / absence of abnormality of any motor, abnormality-side motor specification (step S101) for specifying an abnormal motor, motor disconnection determination (step S102), motor It includes a shaft sticking determination (step S103) and a fully open / fully closed abnormality determination (step S104). If there is no abnormality in any of the motors (step S100: NO), the motor abnormality determination process is terminated.
モータM1,M2の異常の有無(ステップS100)は、モータ駆動回路35,36からモータM1,M2に印加されるモータ印加電圧と、電流検出回路37,38によって検出されるモータ電流と、モータ回転速度とを用いて行われる。モータ回転速度は、前回(前制御周期)に回転角センサ81,82が検出した回転角と今回(今制御周期)に回転角センサ81,82が検出した回転角との差分から計算される。より具体的には、制御ユニット30には、モータ印加電圧およびモータ回転速度を入力としてモータ電流値を推定する解析モデルが備えられている。この解析モデルは、モータ回転速度に基づいてモータ誘起電圧を求める。解析モデルは、さらに、モータ印加電圧とモータ誘起電圧との差を求め、この差の値とモータM1,M2のコイル抵抗とに基づいてモータ電流値を推定する。制御ユニット30は、こうして求められたモータ電流推定値と、電流検出回路37,38によって検出されたモータ電流検出値とを比較する。
The presence / absence of abnormality of the motors M1 and M2 (step S100) is determined based on the motor application voltage applied to the motors M1 and M2 from the
制御ユニット30は、モータ電流推定値とモータ電流検出値との偏差が所定のしきい値以上であれば、当該偏差に対応するモータに異常が生じていると判断する。モータ電流推定値とモータ電流検出値との偏差が前記しきい値未満であれば、当該偏差に対応するモータは正常であると判断される。こうして、制御ユニット30は、いずれかのモータM1,M2に異常が生じたことを検出し(ステップS100)、異常が生じたモータおよび正常なモータを特定する(ステップS101)。
If the deviation between the estimated motor current value and the detected motor current value is greater than or equal to a predetermined threshold value,
なお、モータ印加電圧としては、制御ユニット30によって演算される電圧指令値を用いればよい。ただし、モータ駆動回路35,36からモータM1,M2に印加される電圧を検出する電圧検出器を設け、この電圧検出器の検出値を「モータ印加電圧」として用いてもよい。
制御ユニット30は、電流検出回路37,38が検出する出力電流値が零であれば、モータ断線と判定する(ステップS102)。また、制御ユニット30は、異常側モータの回転速度が零であれば、モータ軸固着と判定する(ステップS103)。また、制御ユニット30は、異常側モータの回転速度が開き方向の値であれば全開異常と判定し(ステップS104)、異常側モータの回転速度が閉じ方向の値であれば全閉異常と判定する(ステップS105)。
Note that a voltage command value calculated by the
If the output current value detected by the
図10は、2つのモータがいずれも正常であるときの差動ギヤ機構の動作を説明するための説明図である。たとえば、プラネタリキャリヤ95のギヤ部97とスロットルギヤ75とのギヤ比が1:1であるとする。この場合、プラネタリキャリヤ95の回転角をスロットル軸65の回転角とみなすことができる。ギヤ比が1:1でない場合でも、スロットルギヤ75の回転角(すなわち、スロットル弁66の回転角)とプラネタリキャリヤ95の回転角とは対応関係にある。したがって、プラネタリキャリヤ95の回転角をスロットル開度を表す指標として用いることができる。そこで、以下では、プラネタリキャリヤ95の回転角θthを「スロットル開度θth」ということにする。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the differential gear mechanism when both of the two motors are normal. For example, assume that the gear ratio between the
また、スロットル軸65は、全閉時の回転角が0度、全開時の回転角が85度であるものとする。すなわち、スロットル開度θthの全閉値は0度、全開値は85度である。この場合、第1リングギヤ91が−85度〜+85度の回転角範囲で回動するように、駆動軸71の回転角範囲が規制部材83によって規制される。また、第2リングギヤ92が−85度〜+85度の回転角範囲で回動するように、駆動軸72の回転角範囲が規制部材85によって規制される。
The
図10において、左側の縦軸上の黒丸「●」は第1モータM1の回転角θm1(すなわち第1リングギヤ91の回転角)を表す。また、中央の縦軸上の黒丸「●」はスロットル開度θth(すなわちプラネタリキャリヤ95の回転角)を表す。さらに、右側の縦軸上の黒丸「●」は第2モータM2の回転角θm2(すなわち第2リングギヤ92の回転角)を表す。 In FIG. 10, a black circle “●” on the left vertical axis represents the rotation angle θm1 of the first motor M1 (that is, the rotation angle of the first ring gear 91). A black circle “●” on the vertical axis in the center represents the throttle opening θth (that is, the rotation angle of the planetary carrier 95). Further, the black circle “●” on the right vertical axis represents the rotation angle θm2 of the second motor M2 (that is, the rotation angle of the second ring gear 92).
スロットル開度θthおよび回転角θm1,θm2を表す黒丸「●」は一直線状に位置することになる。すなわち、モータM1およびモータM2の回転角θm1,θm2とスロットル開度θthとの関係は、次式(1)のとおりである。制御ユニット30は、この計算を行ってスロットル開度θthを求める(図7のステップS0)。
θth=(θm1+θm2)/2 ……(1)
2つのモータM1,M2がいずれも正常であるときは、第1および第2リングギヤ91,92が同行回転させられる。すなわち、θm1=θm2=θthとなるように、制御ユニット30は、モータM1,M2を制御する。したがって、θm1=θm2=θthの関係を保ちながら、回転角θm1,θm2,θthが0度〜+85度の範囲で変化することになる。制御ユニット30は、アクセル開度に対応したスロットル開度指令値にスロットル開度θthが一致するように、モータM1,M2を制御する。
The black circles “●” representing the throttle opening θth and the rotation angles θm1 and θm2 are positioned in a straight line. That is, the relationship between the rotation angles θm1 and θm2 of the motor M1 and the motor M2 and the throttle opening θth is expressed by the following equation (1). The
θth = (θm1 + θm2) / 2 (1)
When both the motors M1 and M2 are normal, the first and second ring gears 91 and 92 are rotated together. That is, the
モータM1,M2のうちのいずれかに異常が生じると、前述のとおり、制御ユニット30は、異常側モータの端子間を短絡する。より具体的には、制御ユニット30は、異常側モータに対応するモータ駆動回路35,36を制御することによって、異常側モータの両端子をグランド電位に接続する。これにより、当該異常側モータにいわゆるモータブレーキをかけることができる。すなわち、異常側モータの回転角が回転範囲の一方端に達して規制部材83,84によって規制されるのを待つことなく、当該異常側モータの回転を制動することができる。そして、以後は、正常側モータの制御によって、スロットル全閉へと導かれることになる。一方のモータのみが駆動されるとき、スロットル開度θthの変化が抑制されるので、スロットル開度の急変を抑制できる。具体的には、モータM1,M2を同じ速さで駆動するとすれば、両方を同行回転させる場合に比較して、一方のモータのみを駆動する場合には、スロットル開度の変化速度は半分になる。
When an abnormality occurs in one of the motors M1 and M2, as described above, the
たとえば、モータM1が故障した場合には、制御ユニット30は、回転角センサ81によって検出される第1モータM1の回転角θm1を用い、次式(2)のとおりの回転角θm2が回転角センサ82によって検出されるように、正常側モータM2を制御する。ただし、θdはスロットル開度指令値である。
θm2=2×θd−θm1 ……(2)
この式(2)は、前記式(1)を変形し、θthにθdを代入して得られる関係式である。したがって、この式(2)に従って正常側モータM2を制御することによって、スロットル開度θthをスロットル開度指令値θdに導くことができる。
For example, when the motor M1 fails, the
θm2 = 2 × θd−θm1 (2)
This expression (2) is a relational expression obtained by modifying the expression (1) and substituting θd for θth. Therefore, by controlling the normal side motor M2 according to the equation (2), the throttle opening degree θth can be led to the throttle opening degree command value θd.
同様に、モータM2が故障した場合には、制御ユニット30は、回転角センサ82によって検出される第2モータM2の回転角θm2を用い、次式(3)のとおりの回転角θm1が回転角センサ82によって検出されるように、正常側モータM1を制御する。
θm1=2×θd−θm2 ……(3)
この式(3)も、前記式(1)を変形し、θthにθdを代入して得られる関係式である。したがって、この式(3)に従って正常側モータM1を制御することによって、スロットル開度指令θthをスロットル開度指令値θdに導くことができる。
Similarly, when the motor M2 fails, the
θm1 = 2 × θd−θm2 (3)
This expression (3) is also a relational expression obtained by modifying the expression (1) and substituting θd for θth. Therefore, by controlling the normal motor M1 in accordance with the equation (3), the throttle opening command θth can be led to the throttle opening command value θd.
図11は、一方のモータ軸に固着故障が生じたときの差動ギヤ機構の動作を説明するための説明図である。たとえば、第2モータM2が回転角θm2=θm2Fで固着したとする。このとき、第1モータM1の回転角θm1が変化すると、プラネタリキャリヤ95の回転角(スロットル開度θth)はその2分の1だけ変化することになる(前記式(1)参照)。したがって、第1モータM1の回転角θm1を閉じ方向(−85度の方向)に変化させていくことによって、スロットル開度θthを零(全閉値)に導くことができる。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation of the differential gear mechanism when a fixing failure occurs in one of the motor shafts. For example, it is assumed that the second motor M2 is fixed at a rotation angle θm2 = θm2F. At this time, if the rotation angle θm1 of the first motor M1 changes, the rotation angle (throttle opening θth) of the
制御ユニット30は、回転角センサ81,82によって検出される回転角θm1およびθm2(=θm2F)に基づき、前記式(3)に従って第1モータM1を制御する。
第1モータM1側に固着故障が生じたときも同様である。このとき、制御ユニット30は、回転角センサ81,82によって検出される回転角θm1,θm2を用いて、前記式(2)に従って第2モータM2を制御する。
The
The same applies when a fixing failure occurs on the first motor M1 side. At this time, the
モータの断線故障が生じたときには、前述の通り、異常側モータの端子間が短絡されるこれによって、いわゆるモータブレーキを掛けることができる。これにより、故障側モータの駆動軸の回転を規制できるから、固着故障の場合と同様にして、正常側のモータの駆動によって、スロットル開度を変化させることができる。
図12は、一方のモータに全開方向への回転が継続する故障(全開異常)が生じたときの動作を説明するための説明図である。前述のとおり、異常発生時には、制御ユニット30は、異常側モータの端子間を短絡してモータブレーキをかける。しかし、異常の種類によっては、モータの回転を停止させることができない場合がある。
When a disconnection failure of the motor occurs, as described above, the terminals of the abnormal motor are short-circuited, so that a so-called motor brake can be applied. Thereby, since the rotation of the drive shaft of the failure side motor can be regulated, the throttle opening can be changed by driving the normal side motor in the same manner as in the case of the fixing failure.
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an operation when a failure (full open abnormality) in which rotation in the fully open direction continues in one motor occurs. As described above, when an abnormality occurs, the
たとえば、第1モータM1に、全開方向への回転が継続する故障が生じたとする。このとき、制御ユニット30は、第2モータM2を閉方向に回転させることによって、スロットル開度θth(プラネタリキャリヤ95の回転角)の開方向への変化を阻止する。そして、第1モータM1の回転が規制部材83によって規制される状態(θm1=+85度)に至ると、その後は、第2モータM2の回転角変化の2分の1だけスロットル開度θthが全閉方向に変化する。これにより、スロットル開度θthを零(全閉値)に導くことができる。スロットル開度θthの変化は、モータM2の回転角θm2の変化の半分の速度で生じる。したがって、急速にスロットルが閉じられることがなく、スロットル開度急変に伴う違和感を緩和できる。
For example, it is assumed that a failure has occurred in the first motor M1 that continues to rotate in the fully open direction. At this time, the
この場合にも、制御ユニット30は、回転角センサ81,82によって検出される回転角θm1およびθm2に基づき、前記式(2)に従って第2モータM2を制御する。
第2モータM2側に全開異常が生じたときも同様である。このとき、制御ユニット30は、回転角センサ81,82によって検出される回転角θm1,θm2を用いて、前記式(3)に従って第1モータM1を制御する。
Also in this case, the
The same applies when a fully open abnormality occurs on the second motor M2 side. At this time, the
図13は、一方のモータに全閉方向への回転が継続する故障(全閉異常)が生じたときの動作を説明するための説明図である。たとえば、第1モータM1に、全閉方向への回転が継続する故障が生じたとする。この場合にも、制御ユニット30は、回転角センサ81,82によって検出される回転角θm1およびθm2に基づき、前記式(2)に従って第2モータM2を制御する。
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an operation when a failure (full closing abnormality) in which one motor continues to rotate in the full closing direction occurs. For example, it is assumed that a failure has occurred in the first motor M1 that continues to rotate in the fully closed direction. Also in this case, the
具体的には、制御ユニット30は、第2モータM2を開方向に回転させることによって、スロットル開度θthの急変を阻止することができる。そして、第1モータM1の回転が規制部材83によって規制される状態(θm1=−85度)に至ると、その後は、第2モータM2の回転角変化の2分の1だけスロットル開度θthを変化させることができる。また、第2モータM2の回転を停止すれば、第1モータM1の閉方向への回転によって、スロットル開度θthを零(全閉値)に導くことができる。
Specifically, the
第1モータM1の回転速度よりも速い速度でスロットル開度θthを閉じ方向に変化させるべきときには、制御ユニット30は、第2モータM2を第1モータM1よりも速く閉じ方向へ回転させる。また、第1モータM1の回転速度よりも遅くスロットル開度θthを閉じ方向に変化させるべきときには、制御ユニット30は、第2モータM2を、第1モータM1よりも遅く閉じ方向へ回転させるか、または開き方向へと回転させる。ただし、第2モータM2を開き方向に回転させていくと、第2モータM2の回転角は規制部材85によって規制されることになる。したがって、第2モータM2の回転角が開き側端部に規制部材85によって規制される値(+85度)になると、それ以後は、第1モータM1の回転速度の半分の速度でスロットル開度θthが全閉値へと導かれることになる。
When the throttle opening θth should be changed in the closing direction at a speed faster than the rotation speed of the first motor M1, the
第2モータM2側に全閉異常が生じたときも同様である。このとき、制御ユニット30は、回転角センサ81,82によって検出される回転角θm1,θm2を用いて、前記式(3)に従って第1モータM1を制御する。
以上のようにこの実施形態によれば、一対のモータM1,M2の回転が、差動ギヤ機構90を介してスロットル軸65に伝達される。これにより、一方のモータの軸が固着した場合でも、この固着したモータが大きな負荷になることがない。したがって、正常な他方のモータを駆動することによって、スロットル軸65を支障なく回転させることができ、スロットル開度を調整することができる。したがって、一方のモータの軸が固着した場合でも、正常側モータでスロットル開度を調整する際に、消費電力が過大になることがない。
The same applies when a fully closed abnormality occurs on the second motor M2 side. At this time, the
As described above, according to this embodiment, the rotation of the pair of motors M1 and M2 is transmitted to the
また、異常が生じたモータの端子間を短絡してモータブレーキを利用することによって、断線故障に際しても、正常側モータの駆動によってスロットル開度を調整できる。
さらに、全開側または全閉側へのモータの回転を停止できない異常(全開異常または全閉異常))が生じたときでも、正常側モータを駆動することで、適切にスロットル開度を調整しつつ、スロットル全閉へと導くことができる。
Further, by using the motor brake by short-circuiting between the terminals of the motor in which an abnormality has occurred, the throttle opening can be adjusted by driving the normal motor even in the event of a disconnection failure.
Furthermore, even when an abnormality that prevents the rotation of the motor to the fully open side or fully closed side (full open error or fully closed error) has occurred, the normal side motor is driven to adjust the throttle opening appropriately. , Can lead to the throttle fully closed.
また、モータ異常発生時において、ライダーにスロットル急閉の意思がないときは、正常側モータの駆動によって所定の全閉速度に従ってスロットル弁66が駆動され、スロットル弁66を全閉位置に導くようにしている。つまり、復帰スプリング73のばね力によってスロットル弁66が一気に全閉されるのではない。これにより、エンジン3の回転速度が急減しないので、自動二輪車1が急減速しないから、減速の意思のないライダーに過大な違和感を与えることがない。その一方で、ライダーがスロットル急閉のためのアクセル操作を行えば、その操作に追従してスロットル開度を急減させるようにしている。これにより、ライダーの意思を反映できる。
If the rider does not intend to close the throttle suddenly when a motor abnormality occurs, the
また、スロットル弁66を全閉速度で駆動するときには、全閉速度まで所定加速度で加速される。また、スロットル弁66が全閉位置に達する直前には、全閉速度から所定減速度でスロットル弁66の回転が減速される。これにより、スロットル開度の変動に伴う違和感を低減している。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。アクセル開度検出ユニット12は、2つ以上のアクセル開度センサを用いた二重系以上の多重系としてもよい。また、各回転角センサ81,82を2つ以上の素子で構成し、各回転角センサを二重系以上の多重系としてもよい。さらに、制御ユニット30は、たとえば、3個以上の演算装置を備えた三重系以上の多重系としてもよい。これにより、多重系を構成するいずれかの系に異常が生じたときでも、正常な残りの系を用いて、スロットル開度を確実に全閉値へと導くことができる。これにより、信頼性の高いスロットル装置60を実現できる。
When the
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can be implemented with another form. The accelerator opening
たとえば、アクセル開度センサを二重系とする場合、制御ユニット30は、2つのアクセル開度センサの異常の有無を判定する処理をそれぞれ実行する。具体的には、制御ユニット30に、通常のアクセル開度センサに対する解析モデルを備える。この解析モデルは、予め記憶されている、ライダーのアクセル操作の標準パターンに従って、アクセル開度出力信号を生成するものである。制御ユニット30は、アクセル開度センサの出力信号間の偏差(センサ間偏差)が所定のしきい値以上かどうかを判断する。センサ間偏差がしきい値以上であるときには、各センサの出力信号と前記解析モデルの出力信号との偏差が求められる。この偏差が大きい方のアクセル開度センサに異常が生じていると判断され、他方のアクセル開度センサが正常側であると特定される。判定対象の異常には、アクセル開度センサ自体の故障のほか、アクセル開度検出ユニット12とECU22との間の配線における断線故障や短絡故障も含まれる。
For example, when the accelerator opening sensor is a dual system, the
アクセル開度センサを3個以上設けてアクセル開度検出ユニットを三重系以上とすることも考えられる。この場合には、3個以上のアクセル開度センサの出力信号の多数決をとることによって、いずれかのアクセル開度センサの異常を判定でき、残余のアクセル開度センサを正常なセンサであると特定できる。この場合、「多数決」とは、多数のセンサ出力が属する所定幅の分布域を求める処理である。この分布域に属しないセンサ出力があれば、対応するアクセル開度センサに異常が生じていると判断される。 It is also conceivable that three or more accelerator opening sensors are provided and the accelerator opening detecting unit is set to a triple system or more. In this case, the majority of the output signals of three or more accelerator opening sensors can be taken to determine the abnormality of any accelerator opening sensor, and the remaining accelerator opening sensors are identified as normal sensors. it can. In this case, the “majority decision” is processing for obtaining a distribution area having a predetermined width to which a large number of sensor outputs belong. If there is a sensor output that does not belong to this distribution range, it is determined that an abnormality has occurred in the corresponding accelerator opening sensor.
複数のアクセル開度センサが正常であるとき、これらのうちの一つのアクセル開度センサが検出するアクセル開度を用いてスロットル開度を制御すればよい。むろん、複数の正常なアクセル開度センサがそれぞれ検出するアクセル開度の平均値を求め、これをスロットル開度の制御のために用いてもよい。
また、各回転角センサに2つの回転角検出素子を備えて二重系とする場合、制御ユニット30は、当該2つの回転角検出素子の異常の有無を判定する処理をそれぞれ実行する。具体的には、制御ユニット30には、通常の回転角検出素子に対する解析モデルを備える。この解析モデルは、前回(直前の演算周期)における、一対の回転角検出素子および電流検出回路37,38の出力信号に基づいて、今回(今演算周期)における回転角検出素子の推定出力信号を生成するものである。制御ユニット30は、2つの回転角検出素子の出力信号間の偏差(素子間偏差)が所定のしきい値以上かどうかを判断する。素子間偏差がしきい値以上であるときには、各回転角検出素子の出力信号と前記解析モデルの出力信号との偏差が求められる。この偏差が大きい方の回転角検出素子に異常が生じていると判断され、他方の回転角検出素子が正常側であると特定される。判定対象の異常には、回転角検出素子自体の故障のほか、回転角センサ81,82とECU22との間の配線における断線故障や短絡故障も含まれる。各回転角センサに回転角検出素子を3個以上設けて三重系以上とすることも考えられる。この場合には、3個以上の回転角検出素子の出力信号の多数決をとることによって、いずれかの回転角検出素子の異常を判定でき、残余の回転角検出素子を正常な素子であると特定できる。この場合、「多数決」とは、多数の素子出力が属する所定幅の分布域を求める処理である。この分布域に属しない素子出力があれば、対応する回転角検出素子に異常が生じていると判断される。
When a plurality of accelerator opening sensors are normal, the throttle opening may be controlled using the accelerator opening detected by one of the accelerator opening sensors. Of course, an average value of the accelerator opening detected by each of the plurality of normal accelerator opening sensors may be obtained and used for controlling the throttle opening.
When each rotation angle sensor is provided with two rotation angle detection elements to form a double system, the
複数の回転角検出素子が正常であるとき、これらのうちの一つの回転角検出素子が検出する回転角(スロットル開度)を用いてモータを制御すればよい。むろん、複数の正常な回転角検出素子がそれぞれ検出する回転角の平均値を求め、これをモータの制御のために用いてもよい。
制御ユニット30に3個の演算装置を備える場合、演算装置の異常判定を行うことができる。いずれか一つの演算装置に異常が生じると、残る2つの演算装置による演算結果が一致する(誤差が所定のしきい値以下となる)のに対して、当該異常が生じた演算装置による演算結果が他の2つの演算装置の演算結果に一致しない(誤差が所定のしきい値を超える。そこで、3つの演算装置による演算結果の多数決がとられる。そして、多数決に従う演算結果と整合しない演算結果を生成した演算装置があれば、当該演算装置に異常が生じていると判断される。こうして、正常な演算装置および異常な演算装置をそれぞれ特定できる。
When a plurality of rotation angle detection elements are normal, the motor may be controlled using the rotation angle (throttle opening) detected by one of these rotation angle detection elements. Of course, an average value of rotation angles detected by a plurality of normal rotation angle detection elements may be obtained and used for motor control.
When the
たとえば、いずれの演算装置にも異常のない正常時には、一つの演算装置によってモータ駆動回路35,36を制御すればよい。そして、当該演算装置に異常が生じたときには、当該演算装置による制御を無効化し、別の正常な演算装置によってモータ駆動回路35,36を制御すればよい。
さらに、モータ駆動回路の異常判定を行う構成としてもよい。モータ駆動回路35,36の異常の有無は、電流検出回路37,38の出力信号を用いて行われる。具体的には、制御ユニット30は、電流検出回路37,38がそれぞれ検出するモータ電流値の偏差(電流偏差)を求める。この電流偏差が所定のしきい値を超えている場合、制御ユニット30は、いずれかのモータ駆動回路35,36に異常が発生したと判断する。さらに、制御ユニット30は、モータ駆動回路の解析モデルを用いて、いずれのモータ駆動回路が異常で、いずれのモータ駆動回路が正常かを判定する。前記解析モデルは、モータ駆動回路に与えられる制御信号を入力として、当該制御信号に対応した推定モータ電流値を生成するものである。制御ユニット30は、各電流検出回路37,38の検出値と前記推定モータ電流値とを比較する。そして、検出値と推定モータ電流値との偏差が所定のしきい値を超えていれば、当該検出値に対応するモータ駆動回路に異常が生じているものと判断する。また、検出値と推定モータ電流値との偏差が前記しきい値以下である方のモータ駆動回路は正常であると判定する。
For example, when there is no abnormality in any of the arithmetic devices, the
Furthermore, it is good also as a structure which performs abnormality determination of a motor drive circuit. The presence / absence of abnormality in the
また、前述の実施形態では、アクセル操作部材としてアクセルグリップを例示したけれども、アクセル操作部材は、アクセルグリップに限らず、アクセルレバーやアクセルペダルの形態を有していてもよい。
また、前述の実施形態では、自動二輪車を例にとったけれども、この発明のスロットル装置は、自動二輪車以外の車両その他の輸送機器、およびその他の機械装置の駆動源として用いられるエンジンに対しても適用することができる。むろん、エンジンの気筒数は4個に限られない。
In the above-described embodiment, the accelerator grip is exemplified as the accelerator operation member. However, the accelerator operation member is not limited to the accelerator grip, and may have a form of an accelerator lever or an accelerator pedal.
In the above-described embodiment, the motorcycle is taken as an example. However, the throttle device of the present invention is also applicable to an engine used as a drive source for vehicles other than motorcycles, other transport equipment, and other mechanical devices. Can be applied. Of course, the number of cylinders in the engine is not limited to four.
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
以下に、特許請求の範囲に記載された構成要素と前述の実施形態における構成要素との対応関係を示す。
エンジン:エンジン3
スロットル装置:スロットル装置60
吸気通路:吸気通路61
スロットル弁:スロットル弁66
第1モータ:モータM1
第2モータ:M2
駆動手段:駆動機構70
第1リングギヤ:第1リングギヤ91
第2リングギヤ:第2リングギヤ92
プラネタリギヤ:プラネタリギヤ93
ギヤ軸:ギヤ軸94
プラネタリキャリヤ:プラネタリキャリヤ95
第1規制手段:規制部材83
第2規制手段:規制部材85
異常判定手段:ステップS1(図7)
制御手段、回転抵抗制御手段:制御ユニット30
スロットル開度検出手段:回転角センサ81,82、ステップS0(図7)
第1回転角検出手段:回転角センサ81
第2回転角検出手段:回転角センサ82
アクセル操作部材:アクセルグリップ11
アクセル開度検出手段:アクセル開度検出ユニット12
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
The correspondence between the constituent elements described in the claims and the constituent elements in the above-described embodiment will be shown below.
Engine:
Throttle device:
Intake passage:
Throttle valve:
First motor: Motor M1
Second motor: M2
Drive means: drive
1st ring gear:
Second ring gear:
Planetary gear:
Gear shaft:
Planetary carrier:
First regulating means: regulating
Second regulating means: regulating
Abnormality determination means: Step S1 (FIG. 7)
Control means, rotation resistance control means: control
Throttle opening detection means:
First rotation angle detection means:
Second rotation angle detection means:
Accelerator operation member: Accelerator grip 11
Accelerator opening detection means: Accelerator opening
1 自動二輪車
3 エンジン
4 前輪
5 後輪
10 ハンドル
11 アクセルグリップ
12 アクセル開度検出ユニット
18 スプロケット
19 チェーン
22 ECU
30 制御ユニット
35,36 モータ駆動回路
37,38 電流検出回路
60 スロットル装置
61 吸気通路
62 スロットルボディ
65 スロットル軸
66 スロットル弁
70 駆動機構
71,72 駆動軸
72 減速機構
73 復帰スプリング
74 ブラケット
75 スロットルギヤ
80 回転軸線
81,82 回転角センサ
83,85 規制部材
84,86 ロッド
90 差動ギヤ機構
91 第1リングギヤ
92 第2リングギヤ
93 プラネタリギヤ
94 ギヤ軸
95 プラネタリキャリヤ
96 結合部材
97 ギヤ部
98,99 支持部材
M1 第1モータ
M2 第2モータ
1
30
Claims (11)
第1モータおよび第2モータを含む駆動手段と、
前記第1モータの軸に固定され、所定の回転軸線まわりに自転する第1リングギヤと、
前記第2モータの軸に固定され、前記所定の回転軸線まわりに自転する第2リングギヤと、
前記第1リングギヤおよび第2リングギヤに係合し、前記回転軸線に直交する自転軸線まわりに自転し、前記回転軸線まわりに公転するプラネタリギヤと、
前記プラネタリギヤを自転可能に支持するギヤ軸と、
前記ギヤ軸が固定され前記プラネタリギヤの公転を前記スロットル弁に伝達するためのプラネタリキャリヤと、
前記第1モータの回転範囲を規制する第1規制手段と、
前記第2モータの回転範囲を規制する第2規制手段とを含み、
前記第1規制手段および前記第2規制手段が、前記第1モータの回動範囲および前記第2モータの回動範囲を個別に規制する、スロットル装置。 A throttle valve provided in the intake passage of the engine;
Drive means including a first motor and a second motor;
A first ring gear fixed to the shaft of the first motor and rotating around a predetermined rotation axis;
A second ring gear fixed to the shaft of the second motor and rotating around the predetermined rotation axis;
A planetary gear that engages with the first ring gear and the second ring gear, rotates around a rotation axis perpendicular to the rotation axis, and revolves around the rotation axis;
A gear shaft that supports the planetary gear in a rotatable manner;
A planetary carrier for transmitting the revolution of the planetary gear to the throttle valve with the gear shaft fixed ;
First restricting means for restricting a rotation range of the first motor;
Look including a second regulating means for regulating the rotation range of the second motor,
The throttle device, wherein the first restricting means and the second restricting means individually restrict the turning range of the first motor and the turning range of the second motor .
前記異常判定手段によって前記第1モータおよび第2モータのうちの一方が異常であると判定されたときに、当該一方のモータ回転抵抗を他方のモータよりも大きくする回転抵抗制御手段と、
をさらに含む、請求項1記載のスロットル装置。 An abnormality determining means for determining whether an abnormality has occurred in either the first motor or the second motor;
Rotation resistance control means for making one motor rotation resistance larger than the other motor when one of the first motor and the second motor is determined to be abnormal by the abnormality determination means;
Further comprising a throttle device according to claim 1.
前記第1モータの軸と前記第2モータの軸とがそれぞれ回動可能であるか否かを判定し、いずれか一方のモータの軸が回動不能であると判定した場合に、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値になるように他方のモータを駆動させる制御手段と、
をさらに含む、請求項1記載のスロットル装置。 Throttle opening detection means for detecting the throttle opening corresponding to the rotational position of the throttle valve;
It is determined whether the shaft of the first motor and the shaft of the second motor are rotatable. If it is determined that the shaft of one of the motors is not rotatable, the throttle opening is performed. Control means for driving the other motor so that the detection result of the degree detection means becomes a predetermined value;
The throttle device according to claim 1, further comprising:
前記制御手段は、一方のモータの軸が回転不能であると判定した場合に、他方のモータに対応する前記回転角検出手段が前記一方のモータに対応する回転角検出手段の検出結果に対して所定の関係にある回転角を検出するように、当該他方のモータを駆動させる、請求項3記載のスロットル装置。 The throttle opening detection means includes first rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the first motor, and second rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the second motor,
When the control unit determines that the shaft of one motor is not rotatable, the rotation angle detection unit corresponding to the other motor detects the detection result of the rotation angle detection unit corresponding to the one motor. The throttle device according to claim 3 , wherein the other motor is driven so as to detect a rotation angle having a predetermined relationship.
前記制御手段は、一方のモータの軸が回転不能であると判定した場合に、スロットル開度を所定値θにするために、正常な他方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果が「2θ−前記一方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果」となるように前記他方のモータを駆動させる、請求項4記載のスロットル装置。 The throttle opening θth, the rotation angle θm1 of the first motor, and the rotation angle θm2 of the second motor are in a relationship of θth = (θm1 + θm2) / 2.
When the control means determines that the shaft of one motor is not rotatable, the detection result of the rotation angle detection means corresponding to the other motor is normal in order to set the throttle opening to a predetermined value θ. 5. The throttle device according to claim 4 , wherein the other motor is driven such that “2θ−the detection result of the rotation angle detection unit corresponding to the one motor” is obtained.
前記制御手段は、一方のモータの軸が回転不能であると判定した場合に、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度よりも小さいときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が前記アクセル開度検出手段の検出結果に対応したスロットル開度になるように他方のモータを駆動し、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度以上のときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値になるように前記他方のモータを所定速度で駆動する、請求項3〜5のいずれか一項に記載のスロットル装置。 An accelerator opening detecting means for detecting an accelerator opening corresponding to an operation amount of the accelerator operating member;
When the control means determines that the shaft of one motor is not rotatable, the throttle opening degree detection means detects a throttle opening degree corresponding to the accelerator opening degree detected by the accelerator opening degree detection means. When the throttle opening is smaller than the throttle opening, the other motor is driven so that the detection result of the throttle opening detection means becomes the throttle opening corresponding to the detection result of the accelerator opening detection means, and the accelerator opening When the throttle opening corresponding to the accelerator opening detected by the detecting means is equal to or larger than the throttle opening detected by the throttle opening detecting means, the detection result of the throttle opening detecting means becomes a predetermined value. The throttle device according to any one of claims 3 to 5 , wherein the other motor is driven at a predetermined speed.
前記第1モータおよび第2モータのそれぞれが異常であるかどうかを判定し、一方のモータが異常であると判定した場合に、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値となるように他方のモータを駆動させる制御手段と、
をさらに含む、請求項1記載のスロットル装置。 Throttle opening detection means for detecting the throttle opening corresponding to the rotational position of the throttle valve;
It is determined whether each of the first motor and the second motor is abnormal. When it is determined that one of the motors is abnormal, the other is set so that the detection result of the throttle opening detection means becomes a predetermined value. Control means for driving the motor;
Further comprising a throttle device according to claim 1.
前記制御手段は、一方のモータが異常であると判定した場合に、他方のモータに対応する前記回転角検出手段が前記一方のモータに対応する回転角検出手段の検出結果に対して所定の関係にある回転角を検出するように、当該他方のモータを駆動させる、請求項7記載のスロットル装置。 The throttle opening detection means includes first rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the first motor, and second rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the second motor,
When the control means determines that one motor is abnormal, the rotation angle detection means corresponding to the other motor has a predetermined relationship with the detection result of the rotation angle detection means corresponding to the one motor. The throttle device according to claim 7 , wherein the other motor is driven so as to detect a rotation angle at a certain angle.
前記制御手段は、一方のモータが異常であると判定した場合に、スロットル開度を所定値θにするために、正常な他方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果が「2θ−前記一方のモータに対応する前記回転角検出手段の検出結果」となるように前記他方のモータを駆動させる、請求項8記載のスロットル装置。 The throttle opening θth, the rotation angle θm1 of the first motor, and the rotation angle θm2 of the second motor are in a relationship of θth = (θm1 + θm2) / 2,
When the control means determines that one of the motors is abnormal, the detection result of the rotation angle detection means corresponding to the other normal motor is “2θ−” in order to set the throttle opening to the predetermined value θ. The throttle device according to claim 8 , wherein the other motor is driven so that the detection result of the rotation angle detection unit corresponding to the one motor is obtained.
前記制御手段は、一方のモータが異常であると判定した場合に、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度よりも小さいときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が前記アクセル開度の検出結果に対応したスロットル開度になるように他方のモータを駆動し、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に対応するスロットル開度が前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度以上のときは、前記スロットル開度検出手段の検出結果が所定値になるように前記他方のモータを所定速度で駆動する、請求項7〜9のいずれか一項に記載のスロットル装置。 An accelerator opening detecting means for detecting an accelerator opening corresponding to an operation amount of the accelerator;
When the control means determines that one of the motors is abnormal, the throttle opening corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means is detected by the throttle opening detecting means. When the angle is smaller than the degree, the other motor is driven so that the detection result of the throttle opening detection means becomes the throttle opening corresponding to the detection result of the accelerator opening, and is detected by the accelerator opening detection means. When the throttle opening corresponding to the accelerator opening is equal to or greater than the throttle opening detected by the throttle opening detecting means, the other motor is operated so that the detection result of the throttle opening detecting means becomes a predetermined value. The throttle device according to any one of claims 7 to 9 , which is driven at a predetermined speed.
このエンジンへの吸気量を調整するための請求項1〜10のいずれか一項に記載のスロットル装置とを含む、輸送機器。 Engine,
Transportation equipment including the throttle device according to any one of claims 1 to 10 for adjusting an intake air amount to the engine.
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