JPH0324577B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、絞弁開度の制御を制御回路からの
信号によつて行えるようにした内燃機関の吸気量
制御装置に関する。

従来技術 例えば自動車に搭載された内燃機関の絞弁は、
一般にアクセルペダルにワイヤ機構を介して機械
的に連動する構成となつているが、アクセル操作
量と絞弁開度との関係が固定的に定まつてしま
う。これに対し、アクセル操作量を電気的に検出
し、絞弁をモータ等により駆動する構成とすれ
ば、アクセル操作量と絞弁開度との間が必ずしも
固定的な関係に限定されず、例えば車速や変速ギ
ア位置等の運転状態に応じて絞弁開度に補正を付
加したり、あるいは人為的な切換により両者間の
特性を適宜に選択したりすることが可能となる。

このような絞弁の電子制御を行うための絞弁駆
動機構としては、従来例えば特開昭51−138235号
公報や特開昭56−132428号公報に記載されている
ように、サーボモータ等により絞弁を回動する構
成が考えられている。

ところで、この種の装置を実際に自動車用機関
に適用する場合には、制御回路やモータ等の万一
の故障をも考慮して十分な安全性を確保する必要
があり、仮にモータが焼損したような場合でも機
関の出力を運転者の意志通りに制御し得るものと
しなければ、到底実用化することができない。し
かし、従来はこのような対策が何らなされていな
かつた。

発明の目的 この発明は上記のような従来の問題に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、通常は
絞弁開度を制御回路からの信号によつて制御し得
る一方、万一の故障時には機械的な運動機構を介
したアクセル操作による絞弁開度制御が可能な内
燃機関の吸気量制御装置を提供することにある。

発明の構成 この発明に係る内燃機関の吸気量制御装置は、
スロツトルボデイ内に回動可能に配設された絞弁
と、アクセル操作量を基本入力とした制御回路か
らの駆動信号によつて動作するモータおよび減速
機構等からなる主駆動機構と、上記絞弁の回動軸
と上記主駆動機構とを連結し、かつ万一の故障等
非常時には断状態とされる電磁クラツチ機構と、
上記絞弁に閉方向への復帰力を付与し、つまり電
磁クラツチ機構の断状態で閉方向へ回動させるた
めのばね部材と、上記回動軸の一端に固設され、
絞弁と一体的に回動する例えばレバー状の従動部
材と、アクセルに例えばワイヤ機構を介して連係
され、上記電磁クラツチ機構の断状態つまり上記
主駆動機構を離れて絞弁が閉方向に付勢されてい
る状態でのみ上記従動部材に連係して回動力を伝
達するように回動範囲が定められたカム部材とを
備えて構成される。

実施例 第１図はこの発明に係る吸気量制御装置の全体
を示す断面図である。

この吸気量制御装置は、絞弁４を備えたスロツ
トルボデイ１と、通常時における絞弁４の開度制
御を司る制御駆動部２と、非常時の絞弁４の開度
制御を司る補助駆動部３とから大略構成されてい
る。第２図は上記制御駆動部２の内部構造を示す
側面図であり、また第３図は補助駆動部３側の側
面図である。

上記スロツトルボデイ１は、ボデイベース５と
一対のボデイブロツク６，６とからなり、これら
を組み合わせて中央部に吸気通路７が形成されて
いるとともに、上記ボデイベース５を貫通したス
ロツトルシヤフト８に絞弁４が固定されている。
ここで上記絞弁４は、第４図に示すように、両側
の端縁の一部を上記スロツトルシヤフト８と平行
に截断した形状をしている。そして、これに対応
して絞弁４近傍における吸気通路７の断面形状が
定められているとともに、第５図および第６図に
示すように、絞弁４の一定回動範囲（第５図の
θ）では絞弁４の平行端縁部分がボデイブロツク
６の内壁面に密接状態を保ち続けるように、ボデ
イブロツク６中央部分が一部円筒面に形成されて
いる。これは、吸気流量が少ない領域での微小制
御を重視したものであり、第５図のθの範囲で
は、実質的な通路開口形状が第７図に斜線を施し
て示すような形に現われるため、絞弁４の角度変
化に対する開口面積変化を小さく抑制することが
できる。これによつて、アイドル流量調整用のバ
イパス通路や電磁弁等を要さずに、絞弁４の回動
角制御のみでアイドル回転数制御を可能としてい
る。第８図は、従来の円形絞弁による開口面積変
化（）と本実施例の絞弁による開口面積変化
（）とを比較して示したものである。

尚、上記スロツトルシヤフト８は、補助駆動部
３側の端部８ａがボデイベース５に含油軸受９を
介して支持されており、かつその外側にシール用
のゴムブツシユ１０が挿入されている。

次に制御駆動部２は、上記スロツトルボデイ１
の側面に固着された円筒形のハウジング１１内に
各種機構部品が収納されたものであつて、その先
端開口部を閉塞するように、薄型の直流駆動モー
タ１２が取り付けられている。上記駆動モータ１
２は、主駆動機構を構成するものであり、上記ス
ロツトルシヤフト８と同軸上に配置された駆動軸
１２ａに小歯車１３が固着されているとともに、
回転自在な中間歯車１４を介してロータ１５の内
歯１５ａに、その小歯車１３が連係している（第
２図参照）。尚、上記中間歯車１４は、駆動モー
タ１２のハウジングに固設された軸１６に含油軸
受１８を介して支持され、かつＥリング１７によ
つて保持されている。

上記ロータ１５は、円盤状をなし、上記スロツ
トルシヤフト８の端部８ｂにスリーブ１９を介し
て回転自在に支持されているとともに、外周縁に
略180゜の範囲で上記の内歯１５ａを備えた円筒部
１５ｂが形成されており、かつ中央部には円環状
にスプリング収納部２０が凹設されている。

上記スプリング収納部２０には、一端がロータ
１５に、他端がスロツトルシヤフト８に夫々係止
された捩りコイル型のリターンスプリング２１が
収納されており、上記スロツトルシヤフト８つま
り絞弁４を閉方向（第２図の時計回り方向）に付
勢し、ロータ１５を第２図の反時計回り方向に付
勢している。そして、上記ロータ１５の円筒部１
５ｂ外周面に、端部が夫々閉止されたガイド溝１
５ｃが形成されているとともに、このガイド溝１
５ｃ内に嵌合するストツパ２２がハウジング１１
に植設されており、これらの作用によつて、ロー
タ１５の回動可能範囲が規制され、かつ上記リタ
ーンスプリング２１に付勢されたロータ１５の自
由状態における静止位置が定められている。

一方、上記ロータ１５は磁性体からなり、電磁
クラツチ機構の一部をも構成している。２３は電
磁コイル、２４は上記ロータ１５を磁路の一部に
含むように形成されたヨークであつて、上記スロ
ツトルシヤフト８の端部８ｂに一体に形成された
円板状をなすクラツチデイスク部８ｃが、上記ロ
ータ１５と上記電磁コイル２３との間の微小な間
隙に配置され、かつこれに対向してロータ１５の
能動面にクラツチフエイシング２５が貼着されて
いる。すなわち、電磁コイル２３の通電時にはロ
ータ１５がクラツチデイスク部８ｃに圧接され
て、ロータ１５と絞弁４とが一体的に回動する状
態となり、かつ非通電時には両者が切離され、上
述のように夫々リターンスプリング２１の回転付
勢力を受けることになる。

尚、上記ヨーク２４の内周に一対のボールベア
リング２６，２６がスペーサ２６ａとともに収納
されており、上記スロツトルシヤフト８を回転自
在に支持している。また２７は上記ボールベアリ
ング２５を固定保持するためのＣリング、２８は
上記スロツトルシヤフト８の軸方向の移動を規制
するＥリングである。

一方、上記スロツトルシヤフト８の端面には、
円板状のセンサプレート２９がスペーサ３０を介
してボルト３１により固定されている。このセン
サプレート２９は、その外周面の一定範囲（約
100゜程度の範囲）に抵抗体（図示せず）が設けら
れたもので、ハウジング１１に固設した検出部３
２先端の摺動子３３がその抵抗体と摺接すること
により、上記スロツトルシヤフト８の回動角つま
り絞弁４の回動角を抵抗値変化として検出する構
成となつている。尚、このセンサプレート２９の
抵抗体には積極的に非線形特性を与えてあり、絞
弁４の開度が小さい領域では角度変化に対する抵
抗値変化を急激なものとし、絞弁４の開度が大き
い領域ではそれを緩慢なものとしている。これに
より、開度が小さい領域での検出精度を相対的に
高め、ひいてはアイドル時等の微小な吸気流量の
制御精度を高めているのである。

次に補助駆動部３の構成を説明する。３４は、
補助駆動部３の各種構成部品が取り付けられるベ
ースプレートであつて、このベースプレート３４
は略直方形をなし、第３図に示すように、スロツ
トルボデイ１の側面に傾斜した形でボルト３５…
にて固定されている。

前述したスロツトルシヤフト８の一端部８ａ
は、上記ベースプレート３４を貫通して外部に突
出しており、ここに従動部材となる回動レバー３
６がナツト３７により固定されている。上記回動
レバー３６は、絞弁４と常に一体的に回動するも
のであつて、絞弁４全閉時には第３図の実線に示
すようにベースプレート３４と略平行な位置であ
り、かつここから略90゜の範囲でのみ回動可能な
ようにストツパ３８が設けられている。換言すれ
ば、絞弁４の最大開度が上記ストツパ３８によつ
て規制されている。

一方、上記ベースプレート３４の一端部にはア
クセルリンクシヤフト３９が固設されており、こ
こに第９図に示すように、含油軸受４０を介して
アクセルリンクスリーブ４１が回転自在に軸支さ
れている。このアクセルリンクスリーブ４１は、
その中間部に、扇形をなすアクセルワイヤレバー
４２が固設され、かつ基端部にカムプレート４３
が固設されたものであつて、上記アクセルワイヤ
レバー４２が図外のアクセルペダルにアクセルワ
イヤを介して連係しており、アクセルペダル操作
に伴つて回動する構成となつている。そして、上
記カムプレート４３には、アクセルリンクシヤフ
ト３９に対し偏心した位置にローラ軸４４を介し
てローラ４５が回転自在に装着されており、かつ
このローラ４５は上述した回動レバー３６と当接
し得るように、回動レバー３６と同一の回動面に
配置されている。

また４６はアクセルリターンスプリングであつ
て、これは上記アクセルリンクスリーブ４１に固
定したスプリングガイドドラム４７の外周に、感
情のスプリングガイド４８，４８（第９図参照）
とともに嵌合保持されており、一端が上記アクセ
ルワイヤレバー４２に係止され、かつ他端が係止
プレート４９を介してアクセルリンクシヤフト３
９に対し固定されている。尚、上記係止プレート
４９はアクセルリンクシヤフト３９先端にナツト
５０により非回転状態に固定されている。上記ア
クセルリターンスプリング４６によつて、図外の
アクセルペダルに操作反力が付与され、同時にア
クセルワイヤレバー４２が第３図の時計回り方向
に付勢されている。そして、この付勢力に抗して
上記アクセルワイヤレバー４２の初期位置を規制
するように、アクセルワイヤレバーに突起４２ａ
が、ベースプレート３４にストツパ５１が夫々設
けられている。

次に上記実施例の作用について説明する。

先ずイグニツシヨンスイツチがオフとなつてい
る初期状態では、電磁コイル２３による電磁クラ
ツチ機構は「断」状態であるから、ロータ１５お
よびスロツトルシヤフト８は互いにリターンスプ
リング２１の付勢力を受け、ロータ１５が第２図
の実線で示すように最も反時計回り方向に回動し
た位置にあるとともに、絞弁４が全閉位置にあ
る。また、このとき補助駆動部３ではアクセルワ
イヤレバー４２がストツパ５１により位置決めさ
れ、かつカムプレート４３のローラ４５に回動レ
バー２６が当接している。尚、絞弁４自体には、
これを全閉位置に規制するストツパが設けられて
おらず、回動レバー２６が上記のようにアクセル
ワイヤレバー４２を介して位置決めされる結果、
絞弁４が全閉位置に保持されるようになつてい
る。

ここでイグニツシヨンスイツチがONになる
と、図示しないマイクロコンピユータシステムか
らなる制御回路が初期化動作を行う。これは、具
体的には、絞弁４に対しロータ１５を相対的に第
２図の時計回り方向に回動し、その状態で電磁ク
ラツチ機構を「接」状態とするものである。すな
わち、先ず駆動モータ１２によつてロータ１５が
第２図時計回り方向に駆動されるが、絞弁４は上
述のように回動レバー２６を介して全閉位置に位
置決めされて回動することができないので、両者
はリターンスプリング２１の付勢力に抗して相対
的に回動する。そして、ガイド溝１５ｃの反対側
の端部にストツパ２２が当接したことを駆動モー
タ１２の負荷変化などから検出した時点で、電磁
コイル２３をオンとし、かつ駆動モータ１２を停
止する。これによつて、ロータ１５と絞弁４とが
直結された状態となる。そして以後は、両者間で
作用するリターンスプリング２１の付勢力が駆動
モータ１２の負荷に影響しないようになる。

以上の初期化動作の後、通常の絞弁開度制御が
開始する。これは、図外のアクセルペダルの操作
量を基本入力として制御回路が目標開度を設定
し、これに実際の絞弁４の開度を追従させるもの
であり、センサプレート２９の抵抗体および検出
部３２によつて絞弁４の開度が検出され、そのフ
イードバツク制御によつて駆動モータ１２が正逆
転駆動される。このとき、リターンスプリング２
１の付勢力は上述のように駆動系に無関係であ
り、制御応答性などに全く影響することがない。
また、目標開度で静止した状態において、絞弁４
に負圧の変動等により多少の力が作用しても、ロ
ータ１５等の慣性や歯車系のフリクシヨン等が適
度に与えられているので、絞弁４の揺動を来すこ
とはない。

一方、この絞弁開度制御の間、補助駆動部３に
おいては、回動レバー２６が常に絞弁４と一体に
回動し、かつアクセルワイヤレバー４２等が常に
アクセルペダルに連動して回動しているが、前述
した全閉位置を除いては、回動レバー２６とロー
ラ４５とは互いに干渉しない。つまり、絞弁４の
実際の開度はアクセルペダル操作量と必ずしも一
対一の関係にないが、アクセルペダル操作量に概
むね沿つた値として与えられるものであり、回動
レバー２６の腕の長さとローラ４５の腕の長さ
（アクセルリンクシヤフト３９からの距離）との
関係や、アクセルペダルの全閉〜全開に対応する
アクセルワイヤレバー４２の全回動角（図示例で
は90゜に設定してある）などを、両者の干渉が生
じることのないように設定してあるのである。そ
して、このように両者が干渉しないことから、通
常の絞弁開度制御がなされている間は、補助駆動
部３は、アクセルペダルに操作反力を付与する以
外に何ら機能していない。

次に何らかの異常が発生した場合の動作を説明
する。先ず異常発生時には電磁コイル２３への通
電が停止され、電磁クラツチ機構が「断」状態と
される。これは、例えば電源系統の故障であれ
ば、そのまま発生し、またその他の異常に対して
は、その検出により電磁コイル２３をオフとする
ように回路構成することによつて実現できる。

電磁クラツチ機構が「断」状態となると、スロ
ツトルシヤフト８がロータ１５から解放され、リ
ターンスプリング２１の付勢力を受けて直ちに閉
方向に回動する。尚、ロータ１５は駆動モータ１
２等の抵抗が存在するため、絞弁４の動作よりも
遅れて比較的緩慢に初期の状態へ回動することに
なる。

一方、上記のようにスロツトルシヤフト８がロ
ータ１５から解放されると、絞弁４が本来の目標
絞弁開度よりも閉方向に回動することから、回動
レバー３６とローラ４５との非干渉の関係が崩
れ、回動レバー２６がローラ４５に当接する。す
なわち、この状態では第３図の想像線に示すよう
に、ローラ４５の回動位置によつて回動レバー２
６の回動位置が定められるようになり、アクセル
ペダル操作によつてアクセルワイヤレバー４２等
が回動するとカムプレート４３およびローラ４５
が一種のカムとして機能して回動レバー２６が駆
動される。つまり絞弁４を人為的に開閉させるこ
とが可能となる。もつとも、カムプレート４３の
回動角に対し回動レバー２６の回動角は縮小され
た形となるので、絞弁４開度は一定範囲内に限定
されたものとなる。図示例ではアクセルペダルの
全閉〜全開によるカムプレート４３等の０〜90゜
の回動に対し絞弁４が０〜25゜程度の範囲で回動
するように設定されており、所謂10モード領域に
相当する走行が十分に可能になつている。

尚、この非常時における回動可能な範囲は、通
常の制御時に目標絞弁開度がアクセルペダル操作
量からどの程度の範囲内で制御されるかによつて
制約を受けることになるが、上記実施例よりも更
に広範囲なものとすることができるのは勿論であ
る。

また、互いに当接する回動レバー２６等の形状
を適宜に設定することにより、アクセルペダルと
絞弁４との間の特性を任意な形に得ることも可能
である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る
内燃機関の吸気量制御装置においては、制御回路
からの駆動信号によつて動作する主駆動機構の故
障や制御回路自体の異常に対し、電磁クラツチ機
構を断状態とすることによつて、機械的連係によ
る絞弁開度制御を行うことができ、制御不能に陥
る虞れがない。しかも、この機械的連係は通常の
制御時には何ら関与せず、制御回路により運転状
態等に応じた自由度の高い制御を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る吸気量制御装置の全体
的構成を示す正面図、第２図はその制御駆動部の
内部構造を示す側面図、第３図はその補助駆動部
を示す側面図、第４図は絞弁の形状を示す平面
図、第５図はボデイブロツクの断面図、第６図は
このボデイブロツクと絞弁との関係を示す説明
図、第７図は絞弁が僅かに開いた状態における通
路開口形状を示す説明図、第８図は絞弁開度に対
する開口面積変化を示す特性図、第９図は補助駆
動部の要部を示す断面図である。 １……スロツトルボデイ、２……制御駆動部、
３……補助駆動部、４……絞弁、８……スロツト
ルシヤフト、１１……ハウジング、１２……駆動
モータ、１３……小歯車、１４……中間歯車、１
５……ロータ、２１……リターンスプリング、２
２……ストツパ、２３……電磁コイル、２４……
ヨーク、２５……クラツチフエイシング、２９…
…センサプレート、３２……検出部、３４……ベ
ースプレート、３６……回動レバー、３８……ス
トツパ、３９……アクセルリンクシヤフト、４１
……アクセルリンクリーブ、４２……アクセルワ
イヤレバー、４３……カムプレート、４５……ロ
ーラ、４６……アクセルリターンスプリング、５
１……ストツパ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スロツトルボデイ内に回動可能に配設された
   絞弁と、アクセル操作量を基本入力とした制御回
   路からの駆動信号によつて動作する主駆動機構
   と、上記絞弁の回動軸と上記主駆動機構とを連結
   する電磁クラツチ機構と、上記絞弁に閉方向への
   復帰力を付与するばね部材と、上記回動軸の一端
   に固設され、絞弁と一体的に回動する従動部材
   と、アクセル操作に機械的に連係して回動すると
   ともに、上記電磁クラツチ機構の断状態でのみ上
   記従動部材に回動力を伝達するように回動範囲が
   定められたカム部材とを備えてなる内燃機関の吸
   気量制御装置。