JPH0729232Y2 - 車両用スロツトル弁制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は車両におけるスロットル弁の開度を調節制御す
るスロットル弁制御装置に関し、特に機械的制御装置か
ら電気的制御装置への切替時において、モータへの衝撃
力の作用を取除く装置に関する。

〔従来の技術〕

周知の如く自動車においてはアクセルペダルとスロット
ル弁とがワイヤ等により機械的に連結されていて、アク
セルペダルの踏込み量によってスロットル弁の開度が一
義的に決まるように構成されている。こうした構成のア
クセルシステムでは、アクセルペダルの変位量に対する
スロットル弁開度の変化率を大きく設定して加速感の良
い特性を与えると定速走行での速度の微妙な制御が困難
になる。一方、定速走行路の微妙な制御性を重視してア
クセルペダルの変位量に対するスロットル弁開度の変化
率を小さく設定すると、ペダル操作に対する加速感が悪
くなる。更には雪路でのスリップに対する場合や排気ガ
ス及び燃費の制御を考慮したスロットル弁の開度制御は
困難である。こうしたアクセルペダルとスロットル弁と
を機械的に連結した方式のアクセルシステムでは、あら
ゆる運転条件下で適切な制御特性を得ることは困難であ
った。

そこでスロットル弁をアクセルペダルと機械的に連結し
た方式ではなく、運転者の意志を反映したアクセルペダ
ルの踏込み量を検知して、スロットル弁にこの踏込み量
に対応させたある適宜量のスロットル弁開度を付与すべ
く、ステップモータやDCモータ等を使用して電気的制御
機構によってスロットル弁の開度制御を行なう装置が考
えられている。特公昭58-25853号公報はこの代表例であ
る。しかし電気的制御によりスロットル弁を駆動制御す
る場合において、モータの故障時や制御系に何らかの異
常を生じた場合には運転者の意志に反して、内燃機関の
制御ができなくなる。そこで例えば特開昭59-190440号
公報にこうした異常時にもアクセルペダルを戻せばスロ
ットル弁が閉じるようにする装置が開示されている。と
ころがこの装置においても問題があり、モータ等の異常
時において一旦スロットル弁が閉じられてしまうと再度
開けることができず、機関の最低限の再操作が不可能で
あるという問題点があった。更にサーボモータがロック
するとスロットル弁が動かなくなり、しかも機構が重く
なり且つアクセルペダルも重くなるという問題点があっ
た。

こうした問題点を解決すべく本出願人は特願昭61-14807
1号を出願した。これはモータにより制御されるスロッ
トル弁の開き角度をアクセルペダルと連動するアクセル
リンクにより制限することによって、モータが異常にな
ってもアクセルペダルの踏込み量に応じてスロットル弁
の開閉を制御することができるようにしたものである。
このアクセルリンクは通常時はスロットル弁と連動する
スロットルレバーの上方でスロットルレバーに接触しな
い位置を占めるようになっているが、異常時にスロット
ルレバーが無秩序に開こうとするとアクセルリンクに当
たり、それ以上開かれないようにしたものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

然しながら上記装置においては、アクセルリンクにより
スロットルレバーが高速で作動されている途中に、スロ
ットル弁をモータによって駆動制御すべくモータの出力
軸に固定されたモータレバーをモータを通電作動させる
ことによって前記スロットルレバーと当接係合させる
と、不必要な衝撃力をモータに作用させることとなる。
このためモータが故障して、異常作動の発生原因となり
得る。

依って本考案はスロットルレバー、即ちスロットル弁が
アクセルリンクにより高速で開閉作動されている最中に
スロットル弁をモータにより開閉制御し始める場合、衝
撃によりモータが故障することのないようにすることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は上記考案目的に鑑みて、車両用スロットル弁に
固定されて２つのアーム部を有する係合手段と、アクセ
ルペダルの踏込みに応じて駆動されるアクセルリンク
と、該アクセルリンクを前記係合手段の一方のアームに
当接させてスロットル弁を閉じる方向に付勢している第
１のばね手段と、該第１のばね手段の付勢力よりも小さ
な付勢力を有して前記スロットル弁を開く方向に付勢し
ている第２のばね手段と、前記係合手段の他方のアーム
に当接させてスロットル弁を閉じる方向に駆動すること
の可能なモータレバーを出力軸に固定した電動機と、前
記第２のばね手段の付勢力よりも小さな付勢力を有して
前記電動機が非通電時の場合に前記モータレバーを前記
係合手段の前記他方のアームに当接させる方向に付勢し
ている第３のばね手段と、車両の運転状態に応じて前記
電動機の駆動を制御すると共に、該電動機による駆動制
御開始時に該電動機への通電を止めると共に非通電時間
の制御を行なう非通電時間制御手段を有した制御回路手
段とを具備したことを特徴とする車両用スロットル弁制
御装置を提供する。

〔作用〕

通常時はアクセルリンクと係合手段との係合によりスロ
ットル弁の開閉を制御しているが、要時には制御回路手
段の制御のもとに電動機を駆動制御してモータレバーを
係合手段に係合させることによりスロットル弁の開閉を
制御する。この場合に、制御回路手段からの信号によっ
て電動機への通電を一旦遮断し、この間に第３のばね手
段の作用によってモータレバーは係合手段に当接するよ
う移動する。一方非通電時間制御手段により所定時間経
過後には前記制御回路手段から再び通電の信号が送信さ
れて、その後は電動機によってスロットル弁の開閉制御
が行なわれる。

〔実施例〕

以下本考案を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細
に説明する。第１図は本考案に係る機械的装置を一部略
示的に示した正面図、第２図は第１図の装置に制御回路
手段を連結させた側面図、第３図はアクセルペダル開度
に対するスロットル弁開度のグラフ図を示す。

まず第１図は第２図とを参照すると、内燃機関の吸気系
に配置されたスロットルボディ10に回転可能に軸受支持
された弁用軸14にはスロットル弁12が固定されている。
弁用軸14の一端にはスロットル弁用捩りコイルばね20が
軸14の外周から離れて巻設配備されている。該ばね20は
スロットル弁12が開く方向に常に力を作用させている。
また軸14に固定されたレバー24にはスロットル弁開度セ
ンサ26が固定されている。一方、弁用軸14の他端には２
つのアーム16a,16bを具備したスロットルレバー（係合
手段）16が固定されている。

前記弁用軸14の近くには該軸14と出力軸50が平行となる
ようにステップモータ28がスロットルボディ10に対して
固定されている。この出力軸50にはモータレバー52が固
定されており、その適宜位置にはローラ54が取付けられ
ている。このモータレバー52と前述のスロットルレバー
16のアーム16bとはローラ54を介して互いに接触可能な
構成となっている。更にはこのモータレバー52には、該
モータレバー52をステップモータ28の出力軸50を中心と
して図の矢印線Ａと逆の方向に回転させるよう常時付勢
している捩りコイルばね58が作用している。第１図には
該ばね58を模式的に示してあり、第２図では図面の繁雑
さを避けるために省略してある。この捩りコイルばね58
の作用力は前述の捩りコイルばね20がスロットルレバー
16を介してモータレバー52に作用する作用力よりも十分
小さく、通電時のステップモータ28のトルク力よりも十
分小さく、更には非通電時のステップモータ28の抵抗力
よりも小さく設定しなければならない。従ってステップ
モータ28を使ってスロットル弁14の開閉を制御しない場
合には、後述の制御回路手段60によって該ステップモー
タ28に通電をして、モータレバー52を前述の矢印線Ａの
方向に退避させておく必要がある。このモータレバー52
の退避位置にはストッパ57が設けられており、このスト
ッパ57による停止位置はスロットル弁12の全開対応位置
でもある。

スロットル弁12の上流側には前述の弁用軸14と平行にア
クセル軸30がスロットルボディ10に対して固定されてい
る。該軸30の一端側にはアクセルペダル11と連結された
ワイヤ22によって駆動されるアクセルリンク42が該軸30
の回りに回転可能に取付けられている。更には前述の捩
りコイルばね20のばね力よりも十分大きなばね力を有し
たアクセルリンク用捩りコイルばね40がアクセル軸30に
挿通配備されて、アクセルリンク42を第１図の矢印線Ｂ
の方向に回転させるようアクセルリンク42を常時付勢し
ている。即ちアクセルペダル11の踏込みを離せば、捩り
コイルばね40の作用によってアクセルリンク42が矢印線
Ｂの方向に回転し、該アクセルリンク42の先端部に取付
けられたローラ44を介して前述のスロットルレバー16の
アーム16aに当接してスロットル弁12を閉じることがで
きる。この時スロットル弁12が全閉となる位置にアクセ
ルリンク42を係止させるためのストッパ46とスロットル
レバー16を係止させるための他のストッパ56とが設けら
れている。

アクセルペダル11を踏込むとワイヤ22を介してアクセル
リンク42が矢印線Ｂと反対の方向に回動する。こうして
スロットルレバー16が前述のコイルばね20の作用によっ
てアクセルリンク42に追従し、スロットル弁12が開かれ
る。この時、機関出力状態を検出した信号、車輪のスリ
ップの有無信号、自動変速機の変速信号等が第２図に示
す制御回路手段60に入力される。この入力信号に応じ
て、必要ならば該制御回路手段60は適切なスロットル弁
開度を得るべくステップモータ28を駆動する。実際には
アイドル信号、回転数信号、冷却水温信号等の機関作動
状態を表わす信号をも駆動制御手段60に入力して、適切
なスロットル弁開度を決定するのである。実際のスロッ
トル弁開度は前述のスロットル弁開度センサ26によって
検知してその値を制御回路手段60にフィードバックさせ
ている。

ここで、ステップモータ28によりスロットル弁12の開閉
を駆動制御するに際して、制御回路手段60からの信号に
応じて、まだアクセルリンク42がスロットルレバー16を
介してスロットル弁の開閉を制御している状態の時に、
アクセルペダル11の踏み込みを急激に放してスロットル
レバー16を矢印線Ａと反対方向に回動させた場合、モー
タレバー52はスロットルレバーの急激な動きに追従し得
ずにスロットルレバーのアーム16bと離れる。このよう
な状態になったときは制御回路手段60はステップモータ
28への通電を切る。そうするとモータレバー52は捩りコ
イルばね58の作用により矢印線Ａとは反対の方向に回転
してスロットルレバー16のアーム16bと当接係合する。
この当接する前にアクセルペペダルの急激な踏み込みが
行われ、スロットルレバー16が矢印線Ａの方向に高速に
回動してモータレバー52に衝突しても、ステップモータ
28は非通電状態でトルクを発生していない状態なのでス
ロットルレバー16とモータレバー52との衝突により発生
する衝撃力は、ステップモータ28がトルクを発生してい
る時よりも小さくなるためステップモータに異常を発生
させることは無い。こうしてモータレバー52がスロット
ルレバー16のアーム16bと当接した後、前述の制御回路
手段60の有する非通電時間制御手段62の作用によりステ
ップモータ28へ通電の信号が送信される。こうして以後
は、スロットル弁12の開閉操作を制御回路手段60の制御
のもとにステップモータ28によって駆動制御される。上
述の非通電時間制御手段62は、ステップモータ28の通電
を遮断した時点から再び通電を始めるまでの時間を予め
記憶させておく。この設定時間は、ステップモータ28へ
の通電遮断後モータレバー52がスロットルレバー28に当
接するまでの時間を調査しておき、必要かつ十分な時間
に設定しておく。こうしてステップモータ28に再通電し
た後は、制御回路手段60がスロットル弁開度センサ26か
らの信号等によって最適な内燃機関出力となるようステ
ップモータ28を制御する。

こうしてスロットルレバー16がモータレバー52によって
操作される様になると、それまでワイヤ22には捩りコイ
ルばね40による作用力から他の捩りコイルばね20による
作用力を差し引いた力が作用していたものが、捩りコイ
ルばね40による作用力がそのまま作用する様になる。従
ってアクセルペダル11の踏み込み力が増加し、このこと
によって運転者はスロットル弁12がステップモータ52に
よって駆動制御されている事が認知でき、機関出力が過
剰であることが分かる。

以上の本装置の構成から明らかなように、ステップモー
タ28によってスロットル弁12の開閉制御が可能な範囲
は、その上限開度はスロットルレバー16のアーム16aが
アクセルリンク42のローラ44に当接する位置に対応し、
下限は前記アーム16aがストッパ56に当接する位置、即
ち全閉位置である。従って、運転者の意志を反映したア
クセルペダル11の操作によって開かれた範囲内において
のみ開閉制御が可能となり、万が一制御回路手段60やス
テップモータ28に何らかの異常が発生してもスロットル
弁12の上限開度は上述の如くアクセルリンク42のローラ
44によって規制され、またアクセルペダル11の操作をや
めればスロットル弁12は閉じられ、安全である。この様
子を第３図に示してある。ラインＺがその上限開度を示
す。この上限ラインをＸやＹの如く変更したい場合に
は、アクセルリンク42のローラ44と当接するスロットル
レバー16のアーム16aの側面形状を変更することにより
可能である。

更には、上述の異常時の中でも特にステップモータ28が
ロック状態となった場合を考える。この場合以外の場合
は勿論のこと、この場合においてもこのロック位置を上
限として通常のアクセルペダル操作によってスロットル
弁12の開閉操作は可能であり、最低限度の再操作性を確
保している。

以上の実施例においては、ステップモータ28を駆動手段
として用いているが、捩りコイルばね58の作用力よりも
無通電時の駆動手段の回転抵抗力の方が十分に小さく、
かつ通電時のトルク力が捩りコイルばね58の作用力より
も十分大きいという条件を満足すれば他の電動機でもよ
い。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように本考案によれば、機械的
制御方式から電気的制御方式に切替える際に、電動機へ
の通電を切り、ばね力によってモータレバーをスロット
ルレバーと当接させ、その後電動機によってスロットル
弁の開閉を制御する方式のため、通電時の電動機にスロ
ットルレバーとの衝突力を作用させない。従って電動機
に過負荷を作用させないため異常作動や故障を未然に防
止可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る機械的装置を一部略示表示した正
面図、第２図は第１図の装置に制御回路手段を連結させ
た側面図、第３図はアクセルペダル開度に対するスロッ
トル弁開度のグラフ図。 12……スロットル弁、16……スロットルレバー、16a,16
b……アーム、28……ステップモータ、42……アクセル
リンク、52……モータレバー、58……モータレバーに作
用する捩りコイルばね。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 松本 真一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−152739（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用スロットル弁に固定されて２つのア
   ーム部を有する係合手段と、アクセルペダルの踏込みに
   応じて駆動されるアクセルリンクと、該アクセルリンク
   を前記係合手段の一方のアームに当接させてスロットル
   弁を閉じる方向に付勢している第１のばね手段と、該第
   １のばね手段の付勢力よりも小さな付勢力を有して前記
   スロットル弁を開く方向に付勢している第２のばね手段
   と、前記係合手段の他方のアームに当接させてスロット
   ル弁を閉じる方向に駆動することの可能なモータレバー
   を出力軸に固定した電動機と、前記第２のばね手段の付
   勢力よりも小さな付勢力を有して前記電動機が非通電時
   の場合に前記モータレバーを前記係合手段の前記他方の
   アームに当接させる方向に付勢している第３のばね手段
   と、車両の運転状態に応じて前記電動機の駆動を制御す
   ると共に、該電動機による駆動制御開始時に該電動機へ
   の通電を止めると共に非通電時間の制御を行なう非通電
   時間制御手段を有した制御回路手段とを具備したことを
   特徴とする車両用スロットル弁制御装置。