JPH03172542A - 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制御に供されるスロットル装置
に関する。

〈従来の技術〉 一般に、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量以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。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、簡便且つ安価
な構成でありながらトラクションコントロールが可能と
なるスロットル装置を提供することを目的とする。

〈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、当該内燃機一 関の出力制御に供されるスロットル装置において、 人為的操作部材に連動して回転するアクセルシャフトと
、 スロットルバルブと一体に回転するスロットルシャフト
と、 前記アクセルシャフトとスロットルシャフトとを当接さ
せ、当該スロットルシャフトを当該アクセルシャフトに
追従させるべく付勢する付勢手段と、 前記スロットルシャフトを前記アクセルシャフトから離
反する方向に駆動して前記内燃機関の出力を制御するア
クチュエータと、前記アクチュエータロッドが前記アク
セルシャフト側からの入力によっては駆動されないよう
にするべく、当該アクチュエータロッドとアクセルシャ
フトとの間に遊嵌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〉 人為的操作部材によりアクセルシャフトが回転させられ
ると、付勢手段によりアクセルシャフト側に付勢されて
いるスロットルシャフトも一体に回転し、スロットルバ
ルブが開閉されて通常の出力制御が行われる。そして、
トラクションコントロール装置などによりアクチュエー
タを介してスロットルシャフトがアクセルシャフトから
離反する方向に駆動されると、スロットルバルブが原位
置より閉鎖方向に駆動され出力の減少制御が行われる。

また、遊嵌手段の存在によりアクセルシャフト側からの
入力でアクチュエータロッドが駆動されないため、人為
的繰作部材のみによる通常運転時においてはアクチュエ
ータは強制的には駆動されない。

〈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ＥＣＵ１０３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Ｅ、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によりその通過量を制御される。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
鎖側に駆動される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ＥＣ
Ｕ　１０　Ｂ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
略大気圧側とバイブ１１２．マ７− グネットバルブ１１３を介して連通ずる一方、バキュー
ムタンク１１４すなわち負圧側ともバイブ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にバイブ１１８を介して接続してお
り、チエツクバルブ１１４ａ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　１０
３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１１９に空気が到達すると、その下
流側でＥＣＵ　１０　Ｂの指令によりインジェクタ１０
１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Ｅ
３内にこの混合気が吸引され、圧縮上死点付近でＥＣＵ
ｌｏＢ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ＥＣＵ　１０　Ｂに適正駆動トルクを指示する
。そして、ＥＣＵｌｏＢ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。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、スロットルバルブの開放
付勢手段の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Ｆ１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の下端部はスロットルレバー
１２に一体化されたピン１６を介してスロットルレバー
１２に結合されている。アクチュエータロッド９の下端
部には円弧状の長穴９ａが形成され、ピン１６すなわち
スロットルレバー１２はこの長穴９ａ内を回動できる。

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、スロットルレバー１２からアクチ
ュエータロッド９が脱落することを防止している。

第１図にはスロットルバルブ２が全閉且つ＝１１ アクチュエータ４が非駆動である状態を示し、第３図に
はスロットルバルブ２が半開且つアクチュエータ４が非
駆動である状態を破線と実線で示す。これらの図に示す
ように、アクチュエータ４が非駆動である場合にはピン
１６が前記長穴９ａ内を全閉時から全開時まで自由に回
動し、アクチュエータロッド９は上下動しない。すなわ
ち、本実施例においてはアクチュエータロッド９に形成
された長穴９ａとピン１６により遊嵌手段が構成されて
いるのである。

尚、第１図に示すようにバキュームアクチュエータ４内
のリターンスプリング（以下、第２スプリング）７はア
クチュエータロッド９を下降させる方向に付勢力ｆ２で
付勢しているが、第２スプリングはアクチュエータ４が
非駆動には当然のことながら作動しないためスロットル
バルブ２の開放付勢手段とはなっていない。

一方、ブラケット１５には、上記スロット２ ルシャフト１１と同軸にアクセルシャフト１８が回動自
在に嵌合している。そして、アクセルシャフト１８のス
ロットルボデー１０側の端部にはアクセルレバ−３がナ
ツト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と当接している
。したがって、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およびブレ〒ト２１間
にはスロットルバルブの閉鎖付勢手段たる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
２２．２３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．ｆ４と第５．
第６スプリング２４．２５の不勢力ｆｓ　、ｆｓ　とは
それぞれに等しく、且つｆ。

（ｆ４）＞ｆ５　（ｆ６　）となっている。

スロットルバルブの閉鎖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ｆｔ　、ｆｅは前述した第５．第６スプリング２４
．２５の不勢力ｆＳ　、ｆ、に対して小さく設定されて
いる。

以上述べたように、スロットルバルブの閉鎖付勢手段は
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（ｆ３＋ｆ４＋ｆｓ　＋ｆ６＋
ｆｔ　＋ｆｓ　）Ｆ２となる。一方、スロットルバルブ
の開放付勢手段は、前述したように第１スプリング１４
であり、その付勢力はＦ、である、そして本実施例の場
合には、前述したようにＦ２ｆｚ　　（ｆ４）＞Ｆ、　
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５ ６− 図示しないバイパス通路を開閉するためのＦＩ　ＡＶ　
（Ｆａｓｔ　Ｉｄｌｅ　Ａｉｒ　Ｖａｌｖｅ　）　２６
が取り付けられている。ＦＩＡＶ２６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
面を経由して核部を暖めた後、アウトレットニップル２
９からホース３０に流入する。

ホース３０はブラケット１５側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以外にブラケット１
５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
防止するものであり、アクセルシャフト１８とスロット
ルシャフト１１とが分離されているこのようなスロット
ル装置１の構造においては大きな効果を奏する。

尚、図中３４は公知のＩ　ＳＣＶ　（Ｉｄｌｅ　５ｐｅ
−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、スロットルバルブ
の開放付勢手段たる第１スプリング１４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１０６からサージ
タンク１１７．インテークマニホールド１１９を介して
エンジンＥに流入する吸気量が増大し、ＥＣＵ　１０３
の指令によりインジェクタ１０１からの燃料噴射量も増
加して出力が上昇する。

この際、前述したようにアクチュエータロッド９とスロ
ットルレバー１２間には長穴９ａとビン１６による遊嵌
手段が設けられているため、スロットルレバー１２はア
クチュエータロッド９を駆動することなく回動する。し
たがって、アクチュエータロッド９はもとより、ダイヤ
フラム６やスプリング７も通常の走行時（トラクション
コントロール時以外）には変形（交番の折り返し変形や
圧縮変形）が無くなり、バキュームアクチュエータ４の
耐久性が非常に高くなる。尚、第３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１トルクコントロールユニツト１２１
からＥＣＵ１０３に適正駆動トルクが指示される。ＥＣ
Ｕ１０３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の付勢力に打ち勝ってアクチュエータロッド９が図中
上方に牽引される。そして、アクチュエータロッド９の
長穴９ａ内をスロットルレバー１１のピン１６が相対的
に下降することによって長穴９ａの下端と当接し、アク
チュエータロッド９とスロットルレバー１１とが機械的
に連結される。その後、更にアクチュエータロッド９が
上方に牽引されるとスロットルレバー１１は第３図に二
点鎖線で示すようにアクセルパー３から離反する方向（
反時計回り）に回動し、１９ スロットルレバー１１と一体のスロットルバルブ２が閉
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、本発明のようにスロットルバルブの開放付勢
手段を具えたスロットル装置では、走行中などに閉鎖付
勢手段を構成するスプリングが切損した場合にスロット
ルバルブの開放付勢手段の付勢力によってスロットルバ
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、本実施例ではスロットルバルブの開放付勢手
段の付勢力Ｆ、と、スロットルバルブの閉鎖付勢手段の
付勢力Ｆ２との関係がＦ２　　ｆｓ　　（ｆ４）＞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＝２０ 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制御（エンジンのオーバ
レブ防止制御やオートマチックトランスミッション付車
のシフトショック防止制御など）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。

また、上記実施例ではアクチュエータロッドとアクセル
シャフト間に具えられる遊嵌手段をアクチュエータロッ
ド側の長大とアクセルレバ−側のビンとで形成したが、
例えばこの関係を逆にし、アクチュエータロッド側にピ
ンを設け、アクセルシャフト（アクセルレバ−）側に長
穴を形成するようにしてもよい。

また、本発明におけるアクチュエータはバキュームアク
チュエータに限るものではなく、例えばりニアソレノイ
ドなどを用いたアクチュエータであってもよい。

更に、スロットルバルブの閉鎖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１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ど）を用いてもよい
、また、上記実施例はスロットルバルブの閉鎖付勢手段
を構成する付勢部材の内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スロッ
トルバルブの開放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、人為的繰作部材に連動して回転するア
クセルシャフトと、スロットルバルブと一体のスロット
ルシャフトとを具えてスロットルシャフトをアクチュエ
ータにより閉鎖方向に駆動するようにする一方、アクチ
ュエータロッドとアクセルシャフト間に遊嵌手段を具え
てアクチュエータロッドがアクセルシャフト側からの入
力により駆動されないようにしたため、トラクションコ
ントロールなどが安価且つ簡単な構成で行えるようにな
ると同時に、アクチュエータを不要時に作動させること
による耐久性の悪化が防止されるという効果を奏する。

【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す
縦断面図であり、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、 ３− ２４ 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、 ９はアクチュエータロッド、 ９ａは長大、 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、 １６はビン、 １８はアクセルシャフト、 ２２〜２５は捩りコイルばね、

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、人為的操作部材に
   連動して回転するアクセルシャフトと、 スロットルバルブと一体に回転するスロットルシャフト
   と、 前記アクセルシャフトとスロットルシャフトとを当接さ
   せ、当該スロットルシャフトを当該アクセルシャフトに
   追従させるべく付勢する付勢手段と、 前記スロットルシャフトをアクチュエータロッドを介し
   て前記アクセルシャフトから離反する方向に駆動して前
   記内燃機関の出力を制御するアクチュエータと、 前記アクチュエータロッドが前記アクセルシャフト側か
   らの入力によっては駆動されないようにするべく、当該
   アクチュエータロッドとアクセルシャフトとの間に遊嵌
   手段と を具えたことを特徴とするスロットル装置。