JPH03156132A - スロットル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の出力′Ｍ制御に供されるスロットル
装置に関する。

〈従来の技術〉 −ＪＨに、自動車に搭載されるエンジンの出力は人為的
操作部材たるアクセルペダルやスロットルレバーなと（
以下、アクセルペダルで代表させる）とアクセルレータ
ケーブルで連結されたスロットル装置により機械的に制
御される。ところが、アクセルペダルとスロットル装置
が１＝１で作動する場合、運転者の技量不足や不注意に
より過大な出力を発生させ、凍結路走行時などにスピン
などを招いたり、急加速時にタイヤのスキッド（空転）
を生じるようなことがあった。

そこで、スロットル装置内に主スロツトルバルブと副ス
ロツトルバルブを併設して、副スロツトルバルブ側を電
子制御するデュアルスロットル方式や、アクセルペダル
とスロットルバルブとをアクセルレータケーブルで連結
せず、アクセルペダルの踏み込み量はポテンショメータ
などのセンサで検出し、スロットルバルブはステップモ
ータなどで駆動するいわゆるドライブバイワイヤ方式な
どを用いたトラクションコントロール（駆動力制御）が
提案されている。

これらの方式のトラクションコントロールでは通常、ア
クセルペダルなどの踏み込み畳量外に前後輪の回転状態
のデータからＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ　Ｕｎｉｔ　　）を用いて副スロツトルバルブや
スロットルバルブの最適開度を演算し、エンジン出力を
車輪が空転しない範囲に抑えるべく制御する（減少させ
る）ようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述した従来のトラクションコントロールで
は、前者においては副スロツトルバルブを必要とすると
共に、その駆動機構も複雑であるために装置の大型化や
コスト高を招くという問題点があった。また、後者にお
いても機械系たるアクセルペダルとスロットルバルブと
の間に電気系を介する都合上、フェールセーフ回路など
に多大な注意を払う必要があると共に、ポテンショメー
タやステップモータなどと共に複雑な制御装置を必要と
しやはりコスト高となる問題点があった。

そこで、スロットルバルブ駆動機構に付加８１椙を設け
ることにより、副スロツトルバルブを必要とすることな
く、しがちアクセルペダルとスロットルバルブとの間を
機械的に連結した状態で、エンジン出力をアクチュエー
タによっても駆動制御できるようにしたスロットル装置
が提案されてきた。

この装置は、第１のスロットルバルブ駆動手段たるアク
セルペダルに連動する第１のレバー、スロットルバルブ
と一体に回動する第２のレバーおよびバキュームアクチ
ュエータなどの第２のスロットルバルブ駆動手段などか
ら成るもので、アクセルペダルではスロットルバルブを
開放側に駆動する一方、第２のスロットルバルブ駆動手
段では第２のレバーすなわちスロットルバルブを閉鎖側
に駆動する。したがって、簡便、低コストで、且つ安全
な出力制御が行えるのである。

ところが、上記装置では第１のレバーと第２のレバーと
を当接させるべくスロットルバルブを開放側に付勢する
付勢手段が設けられていたり、第２のスロットルバルブ
駆動手段などにも同様の付勢手段が内蔵されていること
が多い、そのため、第１のレバーには当然のことながら
これらの付勢手段に打ち勝つ付勢力を有するリターンス
プリングが設けられている。ところが、このリターンス
プリングが切損した場合などにはスロットルバルブが全
開状態となり、エンジンが吹は上がってしまう虞があっ
た。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、簡便且つ極め
て安全性の高いスロットル装置を提供することを目的と
する。

く課題を解決するための手段〉 そこで、本発明ではこの課題を解決するために 内燃機関の吸気系に設けられ、当該内燃機関の出力制御
に供されるスロットル装置において、 スロットルバルブを開放する方向に付勢する第１のスロ
ットルバルブ付勢手段と、複数個の付勢部材から成り前
記スロットルバルブを閉鎖する方向に付勢する手段であ
って、その内の少なくとも一つの付勢部材が機能しない
状態でも、前記第１のスロットルバルブ付勢手段の付勢
力よりも残部を総合した付勢力が勝るように形成された
第２のスロットルバルブレバー付勢手段と を具えたことを特徴とするスロットル装置を提案するも
のである。

〈作用〉 第２のスロットルバルブレバー付勢手段を構成する付勢
部材の内、少なくとも一つが切損などにより機能しなく
なった場合でも、他の付勢部材の付勢力によりスロット
ルバルブは閉鎖する方向に付勢される。

〈実施例〉 本発明の一実施例を図面に基づき具体的に説明する。

第５図には本装置を採用したガソリンエンジンシステム
（以下、エンジン）の概略構成を示しである。

第５図に示すように、本実施例に係るエンジンは電子制
御燃料噴射型４サイクルエンジンであり、燃料を噴射す
るインジェクタ１０１や点火を行う点火プラグ１０２な
ど種々の装置がＥＣＵ　１０　Ｂの制御下に置かれてい
る。

以下、本エンジンの全体構成を吸気の流れに沿って簡略
に述べる。

エンジン本体Ｅ内のピストンＥ１の下降によりエアクリ
ーナボデー１０４内のエアクリーナエレメント１０５か
ら負圧吸引された空気は、吸気管１０６を経由してスロ
ットル装置１に流入する。尚、エアクリーナボデー１０
４内にはエアフローセンサや大気圧センサなどの計測装
置が設けられ、吸気に関する各種のデータが計測されて
ＥＣＵ　１０３に入力するが、繁雑となるためその説明
は省略する。

スロットル装置１内に流入した空気はバタフライ型のス
ロットルバルブ２によりその通″１１ＡｊＬを制御され
る。スロットルバルブ２は運転者が踏むアクセルペダル
１０７によりアクセルレータケーブル１０８を介して開
閉駆動されると共に、バキュームアクチュエータ４によ
っても閉Ｍｒ！ｓに駆動される０図中、１１０と１１１
とは、それぞれアクセルレータケーブル１０８により駆
動される第１のレバーたるアクセルレバ−３の開度を検
出するアクセルポジションセンサ（以下、アクセルセン
サ）とスロットルバルブ２自体の開度を検出するスロッ
トルポジションセンサ（以下、スロットルセンサ）であ
り、共にＥＣＵｌｏＢに信号を入力する。

バキュームアクチュエータ４はボデー５にダイヤフラム
６とスプリング７とを内蔵したもので、ボデー内室８が
負圧になることにより、アクチュエータロッド９が図中
斜め上方に牽引される構造となっている。

バキュームアクチュエータ４には吸気管１０６すなわち
略大気圧側とパイプ１１２．マグネットバルブ１１３を
介して連通する一方、バキュームタンク１１４すなわち
負圧側ともパイプ１１５．マグネットバルブ１１６を介
して連通している。バキュームタンク１１４は、スロッ
トル装置１の下流側に接続するサージタンク１１７にパ
イプ１１８を介して接続しており、チエツクバルブ１１
４ａにより内部が略一定の負圧に維持されるようになっ
ている。そして、ＥＣＵ　１０３が両マグネットバルブ
１１３，１１６を適宜のデユーティ−比で駆動すること
により、アクチュエータロッド９の位置が決定されるよ
うになっている°。

スロットル装置１からサージタンク１１７を介してイン
テークマニホールド１１つに空気が到達すると、その下
流側でＥＣＵ１０３の指令によりインジェクタ１０１か
ら燃料が噴射されて混合気となる。そして、同時にエン
ジン本体Ｅの吸気弁Ｅ２が開くことにより燃焼室Ｅ３内
にこの混合気が吸引され、圧縮上死点付近でＥＣＵ１０
３の指令により点火プラグ１０２により点火される。

爆発・膨張工程が終了して排気ガスとなった混合気は今
度は排気弁Ｅ４が開くことにより排気マニホールド１２
０に流入し、図示しない排気ガス浄化装置を経由して有
害成分が除去された後、図示しないマフラから大気中に
放出される。

図中、１２１はトラクションコントロールの制御装置た
るトルクコントロールユニットであり、前車輪速度セン
サ１２２と後車輪速度センサ１２３からの信号が入力す
る。トルクコントロールユニット１２１内では直進や旋
回時における車輪の空転状態を検出し、制御マツプなど
に基づきＥＣＵ１０３に適正駆動トルクを指示する。そ
して、ＥＣＵ１０３ではその適正駆動トルクに見合うス
ロットル開度を演算し、バキュームアクチュエータ４の
駆動量すなわち両マグネットバルブ１１３゜１１６のデ
ユーティ−比を決定し、これらの駆動制御を行う。

次に、本実施例におけるスロットル装置の構造を第１図
〜第４図を参照して詳細に説明する。

第１図には当該スロットル装置を縦断面に２、より示し
、第２図には第１図中左端視を、第３図には第１図中Ｂ
−Ｂ拡大断面をそれぞれ示しである。

図中、１０はスロットル装置１の本体たるスロットルボ
デーであり、アルミ合金ダイキャストなどにより製作さ
れている。スロットルバルブ２は、このスロットルボデ
ー１０を貫通して回動自在に保持されたスロットルシャ
フト１１にビス止めされており、これと一体に回動する
ようになっている。

スロットルシャフト１１の第１図中左端にはスロットル
バルブ２を駆動する第２のレバーたるスロットルレバー
１２が加締めにより固定され、右端にはスロットルバル
ブ２の開度を検出する前述のスロットルセンサ１１１の
ロータ１１１ａがナツト１３により結合されている０図
中、１４はスロットルボデー１０とスロットルレバー１
２との間にフック掛けされた、第１のスロットルバルブ
付勢手段の一部を構成する捩りコイルばね（以下、第１
スプリング）であり、スロットルバルブ２を開放する方
向に付勢力ｆ、で付勢している。

バキュームアクチュエータ４は本実施例の場合スロット
ルボデー１０とブラケット１５に跨って固定されており
、アクチュエータロッド９の下端はビン１６を軸にして
スロットルレバー１２に揺動自在に固定されている。第
１図、第３図中、１７はピン１６の端部付近に嵌合する
Ｅ型止め輪であり、アクチュエータロッド９の脱落を防
止している。尚、第１図に示すようにバキュームアクチ
ュエータ４内のスプリング（以下、第２スプリング）７
はスロットルバルブ２を開放する方向に付勢力ｆ２で付
勢している。すなわち、第２スプリングも第１のスロッ
トルバルブ付勢手段の一部を構成している。

一方、ブラケット１５には、上記スロットルシャフト１
１と同軸にアクセルシャフト１８が遊嵌している。そし
て、アクセルシャフト１８のスロットルボデー１０＠の
端部にはアクセルレバ−３がすγ）１９により固定され
、他端側にはスラストベアリングを兼ねた樹脂製のロケ
ータ２０と係止爪２１ａを有する板金製のプレート２１
とが一体化されている。

アクセルレバ−３とロケータ２０およびプレート２１は
ブラケット１５に対して一体に回動する。また、アクセ
ルレバ−３の一部には係止部３ａが形成され、スロット
ルレバー１２に形成された係止部１２ａと当接していル
、シたがって、アクセルレバ−３とスロットルレバー１
２とは互いに押しあった状態では共に回動するようにな
っている。第２図中１１０はアクセルセンサであり、ブ
ラケット１５に取り付けられ、アクセルシャフト１８の
開度を検出する。

ブラケット１５とロケータ２０およびプレート２１間に
は第２のスロットルバルブ付勢手段たる２条・２組、計
４個のリターンスプリング（以下、第３〜第６スプリン
グ）２２〜２５が介装されている。各組のスプリング２
２．２３および２４．２５はそれぞれに同−径且つ同−
巻き数の捩りコイルばねを第４図に示すように組み合わ
せたもので、プレート２１の係止爪２１ａに係止されて
アクセルレバ−３を閉鎖方向に付勢している。第３．第
４スプリング２２．２３の不勢力ｆ３　、ｆ。

と第５．第６スプリング２４．２５の不勢力ｆｓ　、ｆ
ａとはそれぞれに等しく、且つｆ３（ｒ４）＞ｆｓ　　
ｕｓ　）となっている。

第２のスロットルバルブ付勢手段としてはこれら第３〜
第６スプリング２２〜２５の他、アクセルセンサ１１０
とスロットルセンサ１１１内に設けられたリターンスプ
リング（図示せず、以下第７および第８スプリングと呼
ぶ）があり、それらもスロットルバルブ２を閉鎖方向に
付勢している。第７および第８リターンスプリングの不
勢力ｆ７．ｆ６は前述した第５．第６スプリング２４．
２５の不勢力ｆｓ　、ｆｓに対して小さく設定されてい
る。

以上述べたように、第２のスロットルバルブ付勢手段は
第３〜第８からなる６本のスプリングから構成されてお
り、その付勢力の総和は＜ｔ３＋ｆ４＋ｆｓ　＋ｆｓ　
＋ｆｔ　＋ｆｓ　）Ｆ２となる。一方、第１のスロット
ルバルブ付勢手段は、前述したように第１．第２スプリ
ング１４．７から構成されており、その付勢力の総和は
（ｆｌ　＋ｆ２　）Ｆ、である、そして、本実施例の場
合Ｆ２　　ｆｉ（ｆ４）＞Ｆｌとなっている。つまり、
一番不勢力の大きい第３．第４スプリング２２．２３い
ずれかがない状態でも、スロットルバルブ２を閉鎖させ
る方向の不勢力が開放させる方向の不勢力に勝るように
設定されているのである。

一方、図に示すように、本実施例のスロットルボデー１
０の下部にはエンジンの暖機状態に応じてスロットルバ
ルブ２に併設された図示しないバイパス通路を開閉する
ためのＦＩ　ＡＶ　（Ｆａｓｔ　Ｉｄｌｅ　Ａｉｒ　Ｖ
ａｌｖｅ　）　２６が取り付けられている。ＦＩＡＶ２
６は冷却水温により作動するため、内部に冷却水が循環
する温水通路２７が形成され、図示しないホースを介し
てインレットニップル２８から冷却水が流入する。第１
図には冷却水の流れを模式的に示すが、冷却水はスロッ
トルボデー１０の下面を経由して該部を暖めた後、アウ
トレットニップル２つからホース３０に流入する。

ホース３０はブラケット１５＠のインレットニップル３
１に接続しており、ブラケット１５の下部に形成された
温水通路３２に冷却水が供給される。そして、冷却水は
ブラケット１５を暖めた後、アウトレットニップル３３
から図示しないホースを介して流出する。

このように、スロットルボデー１０やブラケット１５を
冷却水により暖める理由は、極寒地などを走行する際に
氷雪がスロットルシャフト１１やアクセルシャフト１８
などに付着して凍結・固着することにより、これらが作
動不良を起こすことを防止するものである。

尚、図中３４は公知のＩ　Ｓ　ＣＶ　（Ｉｄｌｅ　５ｐ
ｅ−ｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｖａｌｖｅ　）であるが、
その説明は省略する。

以下、本実施例の作用を述べる。

運転者がアクセルペダル１０７を踏み込むと、アクセル
レータケーブル１０８を介してアクセルレバ−３が第３
図中矢印に示す方向（時計回り）に回転する。すると、
アクセルレバ−３と互いの係止部３ａ、１２ａにより当
接しているスロットルレバー１２が、第１のスロットル
バルブ付勢手段たる第１スプリング１４および第２スプ
リング７の付勢力により、アクセルレバ−３に追従して
回動する、。

その結果、スロットルバルブ２が開放され、吸気管１０
６からサージタンク１１７．インテークマニホールド１
１９を介してエンジンＥに流入する吸気量が増大し、Ｅ
ＣＵ　１０３からの燃料噴射量も増加して出力が上昇す
る。

尚、同図にはスロットルバルブ２が半開の状態を破線に
より示しである。

一方、凍結路走行時などにおいて車輪が空転すると、前
車輪速度センサ１２２や後車輪速度センサ１２３などか
らの情報を総合してトルクコントロールユニット１２１
からＥＣＵ１０３に適正駆動トルクが指示される。ＥＣ
Ｕ１０Ｂ内では前述したように、この適正駆動トルクに
見合うスロットルバルブ２の開度すなわちバキュームア
クチュエータ４の駆動量を演算し、マグネットバルブ１
１３，１１６を所定のデユーティ−比で駆動する。

すると、バキュームアクチュエータ４のボデー内室８が
負圧となり、第１スプリング１４および第２スプリング
７の付勢力に打ち勝つてアクチュエータロッド９が図中
上方に所定量牽引される。そして、アクチュエータロッ
ド９と連結されているスロットルレバー１１が第３図に
二点頷線で示すようにアクセルレバ−３から離反する方
向（反時計回り）に回動し、スロットルレバー１１と一
体のスロットルバルブ２も閉鎖方向に駆動される。その
結果、エンジンＥの出力も適宜低下し、車輪の空転が防
止されるのである。

ところで、前述したように従来は走行中などに第２のス
ロットルバルブ付勢手段を構成するスプリングが切損し
た場合、第１のスロットルバルブ付勢手段たる第１スプ
リング１４および第２スプリング７の付勢力によりスロ
ットルバルブ２が開放する方向に付勢されてしまいエン
ジンが吹は上がることがあった。

ところが、本実施例では第１のスロットルバルブ付勢手
段の付勢力の総和Ｆ、と、第２のスロットルバルブ付勢
手段の付勢力の総和Ｆ２との関係がＦ２　　ｆ３　＜ｆ
−）＞Ｆ、となっている、そのため、第３〜第６スプリ
ング２２〜２５のいずれか１本、あるいはアクセルセン
サ１１０およびスロットルセンサ１１１の内部のリター
ンスプリングのいずれかが切損しても、スロットルバル
ブ２は依然として閉鎖方向に付勢される。その結果、運
転者は切損前の状態と同様にエンジンの出力制御を行う
ことができ、更にアクセルペダル１０７の踏力（反発力
）の変化を以て切損状態を認識して修理（スプリングな
どの交換）を行えるのである。

以上で具体的な実施例の説明を終えるが、本発明の態様
はこの実施例に限るものではない０例えば、本発明をト
ラクションコントロール以外の通常の燃料噴射エンジン
のスロットル装置に適用してもよいし、キャブレタ内の
スロットル装置に適用してもよい、そして、第２のスロ
ットルバルブ付勢手段を構成する付勢部材は６個に限る
ものではなく２個以上あればよいし、付勢部材としても
捩りコイルばね以外のもの（引張コイルばねや板ばねあ
るいは空気ばねなと）を用いてもよい。

また、上記実施例は第２のスロットルバルブ付勢手段を
ｙ１或する付勢部材の内１個が切損した場合を考慮した
ものであるが、２個以上の付勢部材が切損しても第１の
スロットルバルブ付勢手段の付勢力に打ち勝ってスロッ
トルバルブ２を閉鎖方向に付勢するような構成としても
よい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、スロットルバルブを閉鎖させる方向に
付勢する付勢手段を複数の付勢部材で構成し、これらの
付勢手段のうちの少なくとも一つが機能しない状態であ
ってもその付勢力が開放させる方向に付勢する付勢手段
の付勢力に勝るようにしたため、付勢部材の切損などに
よりスロットルバルブが不用意に開放されることがなく
なってエンジンの吹き上がりなどが防止されるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスロットル装置の一実施例を示１
従断面図であり、第２図は第１図中Ａ矢視図、第３図は
第１図中Ｂ−Ｂ拡大断面図である。また、第４図は上記
スロットル装置に用いられる捩りコイルばねの斜視図で
あり、第５図は上記スロットル装置を採用したガソリン
エンジンシステムの概略構成図である。 図中、 １はスロットル装置、 ２はスロットルバルブ、 ３はアクセルレバ− ４はバキュームアクチュエータ、 １０はスロットルボデー １１はスロットルシャフト、 １２はスロットルレバー １４は捩りコイルばね、 １５はブラケット、 １８はアクセルシャフト、 ２２〜２５は捩りコイルばね、 １ ０はアクセルポジションセンサ、 １はスロットルポジションセンサである。 特 許 出 願 人 三菱自動車工業株式会社 代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気系に設けられ、当該内燃機関の出力制御
   に供されるスロットル装置において、スロットルバルブ
   を開放する方向に付勢する第１のスロットルバルブ付勢
   手段と、 複数個の付勢部材から成り前記スロットルバルブを閉鎖
   する方向に付勢する手段であって、その内の少なくとも
   一つの付勢部材が機能しない状態でも、前記第１のスロ
   ットルバルブ付勢手段の付勢力よりも残部を総合した付
   勢力が勝るように形成された第２のスロットルバルブレ
   バー付勢手段と を具えたことを特徴とするスロットル装置。