JPH0579357A

JPH0579357A - 内燃機関用スロツトルアクチユエータ

Info

Publication number: JPH0579357A
Application number: JP32282691A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Minegishi; 輝彦嶺岸; Naoyuki Tanaka; 直行田中; Yuuzou Kadomukai; 裕三門向
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-07-23
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JP2810266B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は制御の柔軟性が高く、かつ、制御適用
範囲の広い、内燃機関吸入空気制御するものに関し、信
頼性を確保しようとするものである。【構成】スロットルシャフト５の両端部に、一対のクラ
ッチ６，１２を設け、アクセルレバー８側のクラッチ６
を定位置噛み合い式のクラッチとした。【効果】本発明によれば、より完全なフェイルセイフ機
構を備えた電子制御スロットルアクチュエータを得るこ
とが出来るので、信頼性の高いシステムを得ることが出
来る。また、クラッチによるスロットルバルブの駆動系
を切り替える方式なので、モータ動作時アクセル系との
干渉がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関用スロットルバ
ルブを駆動するスロットルアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンに吸入空気を供給する吸入筒に
はスロットルバルブが設けられている。このスロットル
バルブを開閉することによってエンジンに吸入される空
気を制御する。このスロットルバルブをモータ等によっ
て駆動しスロットルバルブの開度を任意に設定すること
によって、エンジンの運転状態を最適に維持したり、あ
るいは、車両の走行状態を環境状態に適合させるように
する技術は知られている。

【０００３】一方、スロットルバルブを駆動するモータ
等の装置が故障したときは、スロットルバルブの制御が
不能になる。そのため、例えば、特開平2−30933号公報
に記載されているように、モータとスロットルバルブの
間に通電があるとトルクを伝達するモータ側クラッチを
設け、さらに、アクセルペダルとスロットルバルブの間
に通電があるとトルクを遮断するアクセル側クラッチを
設け、モータが故障したときには、モータ側クラッチと
アクセル側クラッチの通電を停止して、モータとスロッ
トルバルブを切り離すと共にアクセルペダルとスロット
ルバルブを機械的に接続する技術が考え出された。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術では、アクセル側クラッチによりアクセルペ
ダルとスロットルバルブが接続された後の、スロットル
バルブの開閉動作について何の配慮もされていなかっ
た。

【０００５】すなわち、アクセルペダルが踏み込まれて
いたにもかかわらずモータによりスロットルバルブが閉
じるように制御されていたときに、アクセルペダルとス
ロットルバルブがアクセル側クラッチにより機械的に接
続された場合は、その後、アクセルをかなり踏み込んで
もスロットルバルブの開度が大きくならず、エンジンに
吸入空気が充分に供給できないという問題が生じた。逆
に、アクセルペダルが踏まれていないにもかかわらずモ
ータによりスロットルバルブが開くように制御されてい
たときに、アクセルペダルとスロットルバルブがアクセ
ル側クラッチにより機械的に接続された場合は、その
後、アクセルペダルを戻しても、スロットルバルブが閉
じる状態まで戻らず、車両が減速しないという問題が生
じた。

【０００６】本発明の第１の目的は、スロットルバルブ
の開閉がモータ等の駆動装置から切り離されて、クラッ
チにより、スロットルバルブがアクセルペダルと機械的
に接続された後にも、運転者のアクセルペダルの操作に
より適切にスロットルバルブが開閉されるスロットルア
クチュエータを提供することにある。

【０００７】また、上記の従来技術は、モータ等の駆動
装置とスロットルバルブをモータ側クラッチを用いて接
続し、アクセルペダルとスロットルバルブをアクセル側
クラッチを用いて接続しているが、このモータ側クラッ
チは通電があるとトルクが伝達するものを、また、アク
セル側クラッチは通電があるとトルクを遮断するものを
用いている。このようなクラッチを用いているために、
運転者がキースイッチを入れるまでは、モータ側クラッ
チ及びアクセル側クラッチには通電がなされない。その
ために、モータ等の駆動装置によってスロットルバルブ
の開閉をおこなうには、モータ側クラッチ及びアクセル
側クラッチに通電することが必要である。しかしなが
ら、上記の従来技術では、運転開始時の、モータ側クラ
ッチ及びアクセル側クラッチの通電のタイミングについ
て何の配慮もされていなかった。

【０００８】本発明の第２の目的は、運転開始時に、モ
ータ側クラッチ及びアクセル側クラッチへの通電が適切
におこなわれ、適切にスロットルバルブが開閉されるス
ロットルアクチュエータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、第１の発明では、エンジンに吸入される吸入
空気量を増減するスロットルバルブを吸気筒内に配し、
スロットルシャフトにより前記スロットルバルブを回転
させ、駆動装置の回転力を第１のクラッチを介して前記
スロットルシャフトに伝達すると共に、アクセルペダル
の踏み込み力を第２のクラッチを介して前記スロットル
シャフトに伝達するように構成した内燃機関用スロット
ルアクチュエータにおいて、前記スロットルバルブの開
度と前記アクセルペダルの踏み込みが予め定められた所
定の関係になったときに前記第２のクラッチが前記アク
セルペダルの踏み込み力を前記スロットルシャフトに伝
達するように動作するように構成した。

【００１０】第２の目的を達成するために、第２の発明
では、エンジンに吸入空気を供給する吸気筒と、前記吸
気筒内に設けられたスロットルバルブと、電気的な信号
に応じて回転する駆動手段と、運転者によって操作され
るアクセルペダルと、印加される電圧の上昇に応じて前
記駆動手段の回転力の多くを前記スロットルバルブに伝
える第１のクラッチと、通電があると前記アクセルペダ
ルの踏み込み力を前記スロットルバルブに伝達しないと
共に通電がないと前記アクセルペダルの踏み込み力を前
記スロットルバルブに伝達する第２のクラッチを有する
内燃機関用スロットルアクチュエータにおいて、前記第
１のクラッチに第１の電圧を印加し、前記第１のクラッ
チに第１の電圧を印加した後に、第２のクラッチに通電
し、さらに、第２のクラッチの通電の後に第１のクラッ
チに第１の電圧より高い第２の電圧を印加するコントロ
ールユニットを備えるように構成した。

【００１１】さらに、第２の目的を達成するために、第
３の発明では、エンジンに吸入空気を供給する吸気筒
と、前記吸気筒内に設けられたスロットルバルブと、電
気的な信号に応じて回転する駆動手段と、運転者によっ
て操作されるアクセルペダルと、通電があると前記駆動
手段の回転力を前記スロットルバルブに伝達すると共に
通電がないと前記駆動手段の回転力を前記スロットルバ
ルブに伝達しない第１のクラッチと、通電があると前記
アクセルペダルの踏み込み力を前記スロットルバルブに
伝達しないと共に通電がないと前記アクセルペダルの踏
み込み力を前記スロットルバルブに伝達する第２のクラ
ッチとを有する内燃機関用スロットルアクチュエータに
おいて、前記スロットルバルブの開度を検出するスロッ
トルポジションセンサと、前記アクセルペダルの踏み込
み量を検出するアクセルポジションセンサと、前記スロ
ットルポジションセンサが前記スロットルバルブがほぼ
閉じられていることを示す信号を出力し、かつ、前アク
セルポジションセンサがほぼアクセルペダルが踏み込ま
れていない信号を出力した後に、前記第１のクラッチ及
び前記第２のクラッチに通電するように制御するコント
ロールユニットを備えるように構成した。

【００１２】さらに、第２の目的を達成するために、第
４の発明では、エンジンに吸入空気を供給する吸気筒
と、前記吸気筒内に設けられたスロットルバルブと、電
気的な信号に応じて回転する駆動手段と、運転者によっ
て操作されるアクセルペダルと、通電があると前記駆動
手段の回転力を前記スロットルバルブに伝達すると共に
通電されないと前記駆動手段の回転力を前記スロットル
バルブに伝達しない第１のクラッチと、通電があると前
記アクセルペダルの踏み込み力を前記スロットルバルブ
に伝達しないと共に通電がないと前記アクセルペダルの
踏み込み力を前記スロットルバルブに伝達する第２のク
ラッチとを有する内燃機関用スロットルアクチュエータ
において、エンジンの始動を検出する検出手段と、前記
検出手段がエンジンの始動を示す信号を出力するまでは
前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチに通電せ
ず、前記検出手段がエンジンの始動を示す信号を出力し
た後に前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチに通
電をおこなうように制御するコントロールユニットを備
えるように構成した。

【００１３】

【作用】上記の第１の発明の構成によれば、アクセルペ
ダルとスロットルバルブが所定の関係まで移動してか
ら、クラッチが、アクセルぺダルとスロットルシャフト
を機械的に結合する。

【００１４】上記第２の発明によれば、運転開始時、ま
ず、モータ等の駆動装置とスロットルバルブが軽く接続
され、その後、アクセルペダルとスロットルバルブの接
続が解除され、その後、モータ等の駆動装置とスロット
ルバルブが充分に接続される。

【００１５】上記第３の発明によれば、スロットルバル
ブが閉じられ、かつ、アクセルペダルが踏み込まれてい
ない状態のとき、モータ等の駆動装置とスロットルバル
ブが接続され、アクセルペダルとスロットルバルブの接
続が解除される。

【００１６】上記第４の発明によれば、エンジンの始動
後に、モータ等の駆動装置とスロットルバルブが接続さ
れ、アクセルペダルとスロットルバルブの接続が解除さ
れる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図面を用いて
説明する。図２はシステム全体の構成図である。エアク
リーナ１から吸入された空気は吸気筒２を通りエンジン
３に供給される。吸気筒２にはエンジン３に供給する吸
入空気量を制御するスロットルバルブ４が配されてい
る。

【００１８】吸気筒２のなかにスロットルシャフト５が
軸支されるように設けられ、また、スロットルシャフト
５はスロットルバルブ４に固着される。そのために、ス
ロットルシャフト５が回転されスロットルバルブ４が開
かれるとエンジン３に供給される空気量が増加し、逆
に、スロットルシャフト５が反対方向に回転されスロッ
トルバルブ４が閉じられるとエンジン３に供給される空
気量が減少する。

【００１９】一方、スロットルシャフト５の一端はアク
セル側クラッチ６を介してアクセルレバー７に接続され
る。さらに、アクセルレバー７はアクセルワイア８を介
してアクセルペダル９に接続される。アクセルペダル９
が踏み込まれるとアクセルワイア８を介してアクセルレ
バー７が回転されるが、コントロールユニット１０から
の信号によりアクセル側クラッチ６が“接”状態となっ
たときのみ、この回転力はスロットルシャフト５に伝わ
る。また、アクセルレバー７の回転位置はアクセルポジ
ションセンサ１１により検出され、アクセルポジション
センサ１１の出力信号はコントロールユニット１０に入
力される。

【００２０】さらに、スロットルシャフト５の他端はモ
ータ側クラッチ１２を介してモータ１３に接続される。
このモータ１３はコントロールユニット１０からの信号
により回転が制御される。モータ１３の回転力は、コン
トロールユニット１０からの信号によりモータ側クラッ
チ１２が“接”状態となったときのみ、スロットルシャ
フト５に伝わる。また、スロットルシャフト５の回転位
置はスロットルポジションセンサ１４により検出され、
スロットルポジションセンサ１４の出力信号はコントロ
ールユニット１０に入力される。

【００２１】さらに、スロットルバルブ４を開閉する機
構について、図１を用いて、詳細に説明する。前述のよ
うに、アクセルペダル９の踏み込み力はアクセル側クラ
ッチ６を介してスロットルシャフト５に伝えられるが、
このアクセル側クラッチ６はクラッチコイル２１及びア
ーマチュア２２より構成されている。アクセル側クラッ
チ６の詳細は後述するが、アクセル側クラッチ６は電流
が供給されない状態でトルクを導達するようになってい
る。すなわち、クラッチコイル２１に通電がないと、ア
クセルペダル９の踏み込み力がスロットルシャフト５の
回転力として伝達される。逆に、クラッチコイル２１に
通電があると、アクセルペダル９の踏み込み力は遮断さ
れ、スロットルシャフト５に伝達されない。

【００２２】また、アクセル側クラッチ６は、スロット
ルシャフト５とスロットルレバー７の相対的変位が所定
の関係になったときのみに、アクセルペダル９の踏み込
み力をスロットルシャフト５の回転力として伝達するよ
うになっている。アーマチュア２２には凸状の噛み合い
歯部３１が設けられており、また、クラッチコイル２１
には凹状の噛み合い歯部３０が設けられている。この凸
状の噛み合い歯部３１と凹状の噛み合い歯部３０が噛み
合ったときにアクセルペダル９の踏み込み力はスロット
ルシャフト５の回転力として伝達される。凸状の噛み合
い歯部３１と凹状の噛み合い歯部３０が互いに噛み合っ
たときに、アクセルペダル９から足が離されていると、
スロットルバルブ４が全閉状態となるように凸状の噛み
合い歯部３１と凹状の噛み合い歯部３０は設定されてい
る。

【００２３】アクセル側クラッチ６のクラッチコイル２
１にはリターンスプリング２６が係合され、リターンス
プリング２６の他端はスプリングピン２７に係合され
る。このリターンスプリング２６は、スロットルバルブ
４が閉じる方向に、スロットルシャフト５を付勢してい
る。したがって、アクセルペダル９の踏み込みが、アク
セルレバー７及びアクセル側クラッチ６を介して、スロ
ットルシャフト４に伝達されないときは（正確には、な
おかつ、モータ１３のトルクがスロットルバルブ４に伝
達されていないとき）、このリターンスプリング２６に
より、スロットルバルブ４は閉じた状態にある。

【００２４】モータ１３の回転力は、トライブギア２９
とトリブンギア２８により減速されて、モータ側クラッ
チ１２に伝達される。モータ側クラッチ１２はアーマチ
ュア２３及びクラッチコイル２４より構成されている。
このモータ側クラッチ１２の詳細は後述するが、モータ
側クラッチ１２は電流が供給されるとトルクを伝達す
る。すなわち、モータ側クラッチ１２に通電がないとモ
ータ１３の回転力はスロットルシャフト５に伝達され
ず、逆に、モータ側クラッチ１２に通電があるとモータ
１３の回転力はスロットルシャフト５に伝達される。

【００２５】次に、アクセル側クラッチ６及びモータ側
クラッチ１２の詳細をそれぞれ図３及び図４を用いて説
明する。

【００２６】図３はアクセル側クラッチ６の詳細を示す
図である。スロットルシャフト５の外周にはロータ３６
が圧入され、スロットルシャフト５の外周にロータ３６
が固着される。ロータ３６の外周に係合しスロットルシ
ャフト５の軸方向に摺動可能に移動板３７が設けられて
いる。ロータ３６の外周には軸受メタル３２を介して回
転自在に取付板３３が設けられている。取付板３３と移
動板３７の間にはコイル巻線３５が配される。コイル巻
線３５は、取付板３３に固着され、取付板３３と一体と
なってロータ３６の外周を回転する。移動板３７と対向
して、スロットルシャフト５の外周にメタル軸受３１を
介して自在にアーマチュア２２が配される。移動板３７
は、戻しバネ３４により付勢されて、アーマチュア２２
の方向に移動し、アーマチュア２２に接するまで移動す
る。なお、移動体３７には凹状の噛み合い歯部３１が設
けられてあり、一方、アーマチュア２２には凸状の噛み
合い歯部３０が設けられている。この凸状の噛み合い歯
部３０と凹状の噛み合い歯部３１はアクセルペダル９と
スロットルバルブ４が相対的に所定の位置になったとき
に、噛み合うものである。具対的には、アクセルペダル
９が全く踏み込まれていない状態でスロットルバルブ４
が全閉になる状態に対応するように、凸状の噛み合い歯
部３０と凹状の噛み合い歯部３１の相対的な変位が規定
されたときに、凸状の噛み合い歯部３０と凹状の噛み合
い歯部３１が互いに噛み合う。

【００２７】また、コイル巻線３５に通電がないときに
は移動板３７は戻しバネ３４によりアーマチュア２２に
接するまで移動する。この状態のときに、アクセルペダ
ル９の踏み込み力はアクセルワイヤ８及びアクセルレバ
ー７を介してアーマチュア２２に伝えられる。この伝え
られたアクセルペダル９の踏み込み力はさらに、移動板
３７及びロータ３６を介してスロットルシャフト５に伝
えられる。一方、コイル巻線３５に通電がなされると、
移動板３７は戻しバネ３４の付勢力に抗して取付板３３
の方向に吸引される。これにより、アーマチュア２２と
移動板３７の結合は解かれる。そして、スロットルシャ
フト５は、再び、アクセルペダル９の踏み込み力から解
き放される。

【００２８】図４はモータ側クラッチ７の詳細を示す図
である。スロットルシャフト５の外周に、フランジ部を
持ったロータ４４が固着されている。さらにロータ４４
の外周にはコイル巻線４３及び取付板４１がメタル軸受
４２を介して回転自在に支持されている。ロータ４４の
フランジ部にはフリクションプレート４５が埋め込まれ
ている。フリクションプレート４５と対向してアーマチ
ュア２３がロータシャフト５の外周に回転自在に設けら
れている。アーマチュア２３は中間板４６，連動板４８
及び板ばね４７より構成されている。連動板４８は、モ
ータ１３のトルクを受けるものであり、スロットルシャ
フト５の外周にメタル軸受４９を介して回転自在に支持
されている。連動板４８とロータ４４との間には中間板
４６が設けられており、この中間板４６と連動板４８は
板バネ４７によって連結されている。

【００２９】コイル巻線４３に通電がないと中間板４６
とロータ４４は、板バネ４７により、所定の間隙を保
つ。一方、コイル巻線４３に通電があると、中間板４６
はロータ４４の方向に移動し、中間板４６はロータ４４
に設けられたフリクションプレート４５に押しつけられ
た状態となる。コイル巻線４３に通電がなされると、連
動板４８，板バネ４７，中間板４６，フリクションプレ
ート４５，ロータ４４の順にトルクが伝わる。

【００３０】次に再び図１を用いて、スロットルバルブ
４の開閉の動作を説明する。

【００３１】(１)エンジン始動前キースイッチに差し込まれたキーが回転されておらず、
キーがアクセサリーの位置に滞っているときには、ま
だ、エンジンが始動されていない。この状態では、アク
セル側クラッチ６のクラッチコイル２１及びモータ側ク
ラッチ１２のクラッチコイル２４には共に電流が供給さ
れない。

【００３２】そのために、クラッチコイル２１とアーマ
チュア２２は結合し、アクセルペダルの踏み込み力はア
クセル側クラッチ６を介してスロットルシャフト５に伝
達される。また、クラッチコイル２４とアーマチュア２
３は切り離され、モータ側クラッチ１２によって、スロ
ットルシャフト４はモータ１３の回転力から切り離され
る。このように、エンジン始動前では、アクセルペダル
９の踏み込み力によってスロットルバルブ４が開閉され
る。

【００３３】(２)エンジン始動後エンジンが始動されると、アクセル側クラッチ６のクラ
ッチコイル２１及びモータ側クラッチ１２のクラッチコ
イル２４に共に電流が供給される。

【００３４】そのために、クラッチコイル２１とアーマ
チュア２２は切り離され、スロットルシャフト５はアク
セルペダル９の踏み込み力から切り離される。また、ク
ラッチコイル２３とアーマチュア２４は給合され、モー
タ１３の回転力はモータ側クラッチ１２を介してスロッ
トルシャフト４に伝達される。このように、エンジン始
動後では、スロットルバルブ４はモータ１３によって開
閉される。

【００３５】(３)異常時モータ１３等に故障が生じ、異常が検出されたときに
は、再び、アクセル側クラッチ６のクラッチコイル２１
及びモータ側クラッチ１２のクラッチコイル２４への電
流が遮断される。

【００３６】そのために、モータ１３のトルクはスロッ
トルシャフト５に伝達されなくなり、スロットルバルブ
４の開度はモータ１３の回転位置とは無関係に決定され
るようになる。一方、アクセルペダル９の踏み込み力
は、アクセルペダル側クラッチ６を介してスロットルシ
ャフト５に伝達されるようになる。しかしながら、アク
セル側クラッチ６のクラッチコイル２１に通電が開始さ
れると、直ちに、アクセルペダル９の踏み込み力がスロ
ットルシャフト５に伝わるわけではない。すなわち、凸
状の噛み込み歯部３１が凹状の噛み込み歯部３０に噛み
込む位置まで移動し、アーマチュア２２とクラッチコイ
ル２１の相対的位置が所定関係になったときに、アクセ
ルペダル９の踏み込み力がスロットルシャフト５に伝達
されるようになる。

【００３７】図５を用いて、この動作をさらに詳細に説
明する。まず、図５の故障点５２に於いて故障が発生し
た場合、リターンスプリング２６の付勢力により、スロ
ットルバルブ４は閉じ方向に動く。関係線５１は、噛み
合い歯部３０，噛み合い歯部３１が互いに噛み合った場
合のアクセルペダル９の踏み込み量に対して決まるスロ
ットルバルブ４の開度を示している。関係線５１の線上
の、噛み合い点５３に於いて、噛み合い歯部３０，噛み
合い歯部３１の位置関係が一致し、噛み合い歯部３０と
噛み合い歯部３１が噛み合い、アクセルレバー７の動作
がスロットルバルブ４に伝わる様になる。それ以後スロ
ットルバルブ４の動作は、関係線５１の上を辿るように
動作する。

【００３８】次に図５の故障点５４に於いて故障が発生
した場合、リターンスプリング２６の付勢力により、ス
ロットルバルブ４は閉じ方向に動く。さらに、スロット
ルバルブ４は全閉位置５５に達する。この場合アクセル
ペダル９を離すと原点に於いて噛み合い歯部３０と噛み
合い歯部３１が噛み合う。以後スロットルバルブ４の動
作は関係線５１の上を辿るように動作する。

【００３９】本発明に於いては、以上のようにして、制
御系またはモータに故障が生じた場合にも安全に車両を
運行するフェイルセーフ機能及び故障が生じた場合でも
車両を移動させるリンプホーム機能を達成している。な
お、本発明中のクラッチは電磁式に限らず、機械式のク
ラッチであっても良い。更に、モータに関しても電動式
に限らず、油圧式もしくは空気式等であっても良く、ま
た、歯車機構を平歯車以外のウォームギア及び傘歯車を
用いても良い。

【００４０】次に、エンジン始動時のコントロールユニ
ット１０の動作を図６に示すフローチャートを用いて説
明する。まず、キースイッチが回されるとステップ６０
１で初期設定をおこなう。すなわち、ステップ６０１で
は、アクセル側クラッチ６及びモータ側クラッチ１２に
電流を供給しないようにする。この状態では、アクセル
ペダル９の踏み込み力はスロットルシャフト５に伝わる
が、モータ１３のトルクはスロットルシャフト５には伝
わらないようになっている。ステップ６０２では、エン
ジンが完爆して始動し、エンジン動作があるか否か判断
する。エンジン動作がなければステップ６０１で初期設
定をおこなう。エンジン動作がなされていれば、ステッ
プ６０３で、アクセルポジションセンサ１１の出力に基
づいて、アクセル踏み込み量ＡＣＰが０か否か判断す
る。アクセル踏み込み量ＡＣＰが０でなければ、ステッ
プ６０１に戻り、初期設定をおこなう。ステップ６０３
でアクセル踏み込み量ＡＣＰが０であれば、ステップ６
０４で、スロットルポジションセンサ１４の出力に基づ
いて、スロットルバルブ開度ＴＶＯが０か否か判断す
る。スロットルバルブ開度ＴＶＯが０でなければ、ステ
ップ６０１に戻る。スロットルバルブ開度ＴＶＯが０で
あれば、ステップ６０５に進む。

【００４１】ステップ６０５では、アクセル側クラッチ
６に電流を供給し（図７(ａ)）、スロットルバルブ４を
アクセルペダル９の動作から解放する。ステップ６０６
で、所定時間経過したことを判断し、さらに、ステップ
６０７でモータ側クラッチ１２に電流を供給し（図７
(ｂ)）、スロットルバルブ４をモータ１３により開閉す
る。ステップ６０８で、再び、エンジン動作がなされて
いるか判断する。エンジン動作がなされていれば、ステ
ップ６０９で、アクセル側クラッチ６及びモータ側クラ
ッチ１２に共に電流の供給を続ける。ステップ６０８で
エンジン動作がなされていないと判断させれば、ステッ
プ６０１に戻り初期設定をおこなう。

【００４２】次に、第２の実施例について説明する。第
２の実施例では、エンジン始動時に、コントロールユニ
ット１０が図８及び図９のフローチャートに示されるよ
うに動作する。なお、それ以外は第１の実施例と同様で
ある。

【００４３】まず、ステップ８０２で初期設定をおこな
う。すなわち、アクセル側クラッチ６及びモータ側クラ
ッチ１２に電流を供給しないようにする。ステップ８０
４でエンジン動作がなされているか否か判断する。エン
ジン動作がなされていなければステップ８０２に戻り再
び初期設定をおこなう。ステップ８０２でエンジン動作
がなされていればステップ８０６で、不揮発性のメモリ
から、ＴＶＯ（スロットルポジションセンサ１４の出力
するスロットルバルブ開度の値)に基づいて、ステップ
アップ時間ｔ₁を読み出す。ステップ８０８で、初期電
圧Ｖ_in（図１０(ｂ)）をモータ側クラッチ１２に印加す
る。（なお、以後、モータ側クラッチ１２に印加される
電圧をモータ側電圧Ｖ_Mと記す。)ステップ８１２でス
テップアップ時間ｔ₁を経過したか否か判断する。経過
していなければステップ８１０でクロック出力に応じて
時間の計測を続ける。ステップ８１２でステップアップ
時間ｔ₁が経過ｔされていると判断されれば、ステップ
８１４で経過時間ｔを初期に設定しなおす。ステップ８
１６でモータ側電圧をステップアップ電圧Ｖ_ad（図１０
(ｂ)）だけ増加してモータ側クラッチ１２に印加する。
ステップ８１８で、ＡＣＰ（アクセルポジションセンサ
１１の出力するアクセルの踏み込み量を示す値）に基づ
いて、図５に示される開係線５１より、目標のスロット
ル開度を求め、この目標のスロットルバルブ開度とＴＶ
Ｏ（実際のスロットルバルブ開度：スロットルポジショ
ンセンサ１４の出力値）と比較する。両者の値が予め定
められた範囲内にあればステップ８２２にジャンプす
る。しかし、予め定められた範囲内になければ、このと
きのＴＶＯを記憶し、フラグＣを１とする。

【００４４】ステップ８２２では、モータ側電圧Ｖ_Mが
中間電圧Ｖ_av（図１０(ｂ))に到達したか否か判断す
る。到達していなければ、ステップ８２６にジャンプす
る。ステップ８２４では、予め定められた電圧Ｖ_acをア
クセル側クラッチ６に印加する。ステップ８２６ではモ
ータ側電圧Ｖ_Mが最終電圧Ｖ_fi（図１０(ｂ)）に到達し
たか否か判断する。到達していなければ、ステップ８１
２に戻る。

【００４５】ステップ８２６でモータ側電圧Ｖ_Mが最終
電圧Ｖ_fiに到達しているか否か判断する。最終電圧Ｖ_fi
に到達していると判断されると、まず、ステップ８２８
でフラグＣが１か否か判断する。フラグＣが１（ステッ
プ８２０で処理）であるのは、モータ側クラッチ１２に
印加する電圧を徐々に増加させているときに、目標のス
ロットル開度と実際のスロットル開度とが大きくずれた
ことを示している。このために、ステップ８３０で、ス
テップアップ時間Ｔ₁を設定Ｔｃｏだけ小さくする。こ
れによって、次の制御から、モータ側クラッチ１２が速
く接続状態に至るようになる。ステップ８３２で、フラ
グＣをクリアする。ステップ８３４で、新しくもとめた
ステップアップＴ₁を、ステップ８２０で記憶したＴＶ
Ｏに応じた不揮発性メモリの所定の領域に書き込む。

【００４６】ステップ８３６でエンジン動作がなされて
いるか否か判断する。エンジン動作がなされていれば、
ステップ８３８でアクセル側クラッチ６及びモータ側ク
ラッチ１２に所定の電圧を印加する。

【００４７】次に、第３の実施例について説明する。第
３の実施例では、図１１に示されるように、クラッチコ
イル２３とアーマーチャ２４から成るクラッチが噛み合
い式となっており、クラッチコイル２３の噛み合い歯部
６０，アーマーチャ２４の噛み合い歯部６１が噛み合い
部を構成している。なお、この部分以外は第１の実施例
又は第２の実施例と同様である。

【００４８】この様な構成では噛み合い式を用いている
のでモータ１３からのトルク伝達がより確実なものとな
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、スロットルバルブがモータ等のスロットルバルブを
駆動する装置から切り離された場合、スロットルバルブ
とアクセルペダルが所定の位置関係となった後に、クラ
ッチにより、スロットルバルブがアクセルペダルと機械
的に結合される。そのために、アクセルペダルによりス
ロットルバルブが充分に開閉できるように、アクセルペ
ダルとスロットルバルブを機械的に結合でき、もって、
モータ等のスロットルバルブを駆動する装置が故障した
ときでも、アクセルペダルにより適切にスロットルバル
ブの開閉が可能となる。

【００５０】また、第２の発明，第３の発明及び第４の
発明によれば、運転開始時に、モータ等の駆動手段の回
転がスロットルバルブに適切に伝達され、また、スロッ
トルバルブがアクセルペダルの踏み込み力から適切に遮
断される。そのために、運転開始時に、適切にスロット
ルバルブの開閉が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スロットルバルブの開閉機構の詳細を示す図で
ある。

【図２】システム全体の構成図である。

【図３】アクセル側クラッチの詳細図である。

【図４】モータ側クラッチの詳細図である。

【図５】モータ故障時のスロットルバルブの動作を示す
図である。

【図６】コントロールユニットの動作を示すフローチャ
ート図である。

【図７】アクセル側クラッチ及びモータ側クラッチの電
圧印加のタイミングチャート図である。

【図８】第２の実施例におけるコントロールユニットの
動作を示すフローチャート図である。

【図９】第２の実施例におけるコントロールユニットの
動作を示すフローチャート図である。

【図１０】第２の実施例におけるアクセル側クラッチ及
びモータ側クラッチの電圧印加のタイミングチャート図
である。

【図１１】第３の実施例を示す図である。

【符号の説明】

２…吸気筒、４…スロットルバルブ、５…スロットルシ
ャフト、６…アクセル側クラッチ、９…アクセルペダ
ル、１０…コントロールユニット、１２…モータ側クラ
ッチ、２１…クラッチコイル、２２…アーマチュア、３
１…凸状噛み合い歯部、３２…凹状噛み合い歯部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中直行茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者門向裕三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンに吸入空気を供給する吸気筒と、
前記吸気筒内に設けられたスロットルバルブと、電気的
な信号に応じて回転する駆動手段と、運転者によって操
作されるアクセルペダルと、前記駆動手段の回転力を前
記スロットルバルブに伝達又は遮断する第１のクラッチ
と、前記アクセルペダルの踏み込み力を前記スロットル
バルブに伝達又は遮断する第２のクラッチと、前記第２
のクラッチに設けられる第１のクラッチ板と、前記第２
のクラッチに設けられた第２のクラッチ板とを有し、前
記第１のクラッチ板と前記第２のクラッチ板とが接触す
ることによって前記アクセルペダルの踏み込み力が前記
スロットルバルブに伝達されるように構成した内燃機関
用スロットルアクチュエータにおいて、前記第１のクラ
ッチ板と前記第２のクラッチ板は相対する面に凹凸を形
成し、前記第２のクラッチは、前記凸部が前記凹部と噛
み合った後に前記アクセルペダルの踏み込み力が前記ス
ロットルバルブに伝達されるように構成したことを特徴
とする内燃機関用スロットルアクチュエータ。
【請求項２】請求項１において、前記スロットルバルブ
を閉じ方向に付勢するリターンスプリングを備えたこと
を特徴とする内燃機関用スロットルアクチュエータ。
【請求項３】請求項２において、前記リターンスプリン
グは前記スロットルバルブと前記第２のクラッチとの間
に設けられていることを特徴とする内燃機関用スロット
ルアクチュエータ。
【請求項４】請求項３において、前記アクセルペダルが
踏み込まれていないときに前記スロットルバルブがほぼ
全閉となるように、前記凸部及び前記凹部が噛み合うよ
うに構成されていることを特徴とする内燃機関用スロッ
トルアクチュエータ。
【請求項５】請求項４において、前記第２のクラッチは
電磁クラッチであることを特徴とする内燃機関用スロッ
トルアクチュエータ。
【請求項６】請求項５において、前記駆動手段の回転力
は減速ギアを介して前記スロットルバルブに伝えられる
ように構成されていることを特徴とする内燃機関用スロ
ットルアクチュエータ。
【請求項７】エンジンに吸入される吸入空気量を増減す
るスロットルバルブを吸気筒内に配し、スロットルシャ
フトにより前記スロットルバルブを回転させ、駆動手段
の駆動力を第１のクラッチを介して前記スロットルシャ
フトに伝達すると共にアクセルペダルの踏み込み力を第
２のクラッチを介して前記スロットルシャフトに伝達す
るように構成した内燃機関用スロットルアクチュエータ
において、前記スロットルバルブの開度と前記アクセル
ペダルの踏み込みが予め定められた所定の関係になった
ときに、前記第２のクラッチは前記アクセルペダルの踏
み込み力を前記スロットルシャフトに伝達するように構
成したことを特徴とする内燃機関用スロットルアクチュ
エータ。
【請求項８】エンジンに吸入空気を供給する吸気筒と、
前記吸気筒内に設けられたスロットルバルブと、電気的
な信号に応じて回転する駆動手段と、運転者によって操
作されるアクセルペダルと、印加される電圧の上昇に応
じて前記駆動手段の回転力を多く前記スロットルバルブ
に伝える第１のクラッチと、通電があると前記アクセル
ペダルの踏み込み力を前記スロットルバルブに伝達しな
いと共に通電がないと前記アクセルペダルの踏み込み力
を前記スロットルバルブに伝達する第２のクラッチを有
する内燃機関用スロットルアクチュエータにおいて、前
記第１のクラッチに第１の電圧を印加し、前記第１のク
ラッチに第１の電圧を印加した後に、第２のクラッチに
通電し、さらに、第２のクラッチの通電の後に第１の電
圧より高い第２の電圧を前記第１のクラッチに印加する
コントロールユニットを備えたことを特徴とする内燃機
関用スロットルアクチュエータ。
【請求項９】エンジンに吸入空気を供給する吸気筒と、
前記吸気筒内に設けられたスロットルバルブと、電気的
な信号に応じて回転する駆動手段と、運転者によって操
作されるアクセルペダルと、通電があると前記駆動手段
の回転力を前記スロットルバルブに伝達すると共に通電
がないと前記駆動手段の回転力を前記スロットルバルブ
に伝達しない第１のクラッチと、通電があると前記アク
セルペダルの踏み込み力を前記スロットルバルブに伝達
しないと共に通電がないと前記アクセルペダルの踏み込
み力を前記スロットルバルブに伝達する第２のクラッチ
とを有する内燃機関用スロットルアクチュエータにおい
て、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル
ポジションセンサと、前記アクセルペダルの踏み込み量
を検出するアクセルポジションセンサと、前記スロット
ルポジションセンサが前記スロットルバルブがほぼ閉じ
られていることを示す信号を出力し、かつ、前記アクセ
ルポジションセンサがほぼアクセルペダルが踏み込まれ
ていないことを示す信号を出力した後に、前記第１のク
ラッチ及び前記第２のクラッチに通電するように制御す
るコントロールユニットを備えたことを特徴とする内燃
機関用スロットルアクチュエータ。
【請求項１０】エンジンに吸入空気を供給する吸気筒
と、前記吸気筒内に設けられたスロットルバルブと、電
気的な信号に応じて回転する駆動手段と、運転者によっ
て操作されるアクセルペダルと、通電があると前記駆動
手段の回転力を前記スロットルバルブに伝達すると共に
通電がないと前記駆動手段の回転力を前記スロットルバ
ルブに伝達しない第１のクラッチと、通電があると前記
アクセルペダルの踏み込み力を前記スロットルバルブに
伝達しないと共に通電がないと前記アクセルペダルの踏
み込み力を前記スロットルバルブに伝達する第２のクラ
ッチとを有する内燃機関用スロットルアクチュエータに
おいて、エンジンの始動を検出する検出手段と、前記検
出手段がエンジンの始動を示す信号を出力するまでは前
記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチに通電せず、
前記検出手段がエンジンの始動を示す信号を出力した後
に前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチに通電を
おこなうように制御するコントロールユニットを備えた
ことを特徴とする内燃機関用スロットルアクチュエー
タ。