JPH0823314B2 - スロットルバルブ開度制御装置 - Google Patents

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スロットルバルブ開度を制御する
装置に関し、特にスロットルバルブ開度を目標値に電子
制御するもののフェールセーフ対策技術に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関のスロットルバルブ開度を目標値に電子制御
するものとして従来例えば特開昭60−190626号公報に示
されるようなものがある。このものは、アクセルペダル
の操作信号（操作量，操作速度等）によって設定された
スロットルバルブ開度の目標値と、実際のバルブ開度と
の偏差を演算し、演算結果に基づいてバルブ駆動用のモ
ータを作動してスロットルバルブを目標値に制御するよ
うにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この種の従来の電子制御式のスロット
ルバルブ開度制御装置にあっては、モータ等の駆動源に
よってのみスロットルバルブを開閉する構成となってい
たため以下のような問題を生じていた。

例えば低温状態で機関停止中にスロットルバルブの回
転軸と軸受部との間にガム質が固着してスティックを生
じた場合、スロットルバルブを開くために大きなトルク
が必要となるため、駆動源として駆動トルクの大きなも
のを用いる必要がある。これは駆動源のコスト高，電力
消費増大を招くのみならず、駆動源に暴走等を生じた場
合、駆動源の駆動力に打ち勝ってスロットルバルブを閉
じるためには強いリターンスプリングを要し、このため
にアクセル操作力（踏力）が大きくなって運転疲労を招
くこととなる。

また、駆動源が断線等の故障で作動しなくなった場
合、スロットルバルブを開度制御することができなくな
り、運転不能となってしまうという問題も発生してい
た。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、リターンスプリングの付勢力を増強すること
なく、スロットルバルブのスティック発生時等に必要な
大トルクをアクセル操作力でアシストすることによって
確保できると共に、駆動源の故障時等でも最小限にスロ
ットルバルブ開度制御を行って運転を継続できるように
したスロットルバルブ開度制御装置を提供することを目
的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、内燃機関の吸気系に介装されたス
ロットルバルブの回転軸に固定されたレバーと、 アクセル操作部材の操作に連動し前記レバーとの係合
によりスロットルバルブの最小開度をアクセル操作量に
応じて可変に規制する最小開度規制手段と、 同じくアクセル操作部材に連動し、前記レバーとの係
合によりスロットルバルブの最大開度をアクセル操作量
に応じて可変に規制する最大開度規制手段と、 前記レバーを介してスロットルバルブを前記最小開度
規制部材と最大開度規制部材とによって規制された最小
開度と最大開度との範囲内で設定された目標開度まで駆
動するバルブ駆動手段と、 アクセル操作手段を前記バルブ駆動手段のスロットル
バルブ開方向の駆動力より強い力でスロットルバルブ閉
方向に付勢するリターンスプリングとを備えて構成す
る。

〈作用〉 通常運転時は、アクセル操作部材を操作するとこれに
連動して最小開度規制手段と最大開度規制手段とが、夫
々アクセル操作量に応じたスロットルバルブの最小開度
と最大開度とを規制する位置にセットされる。

一方、バルブ駆動手段はレバーの駆動を介してスロッ
トルバルブを前記規制された最小開度と最大開度との間
で設定された目標開度となるように駆動する。

また、スロットルバルブが機関停止時にスティックし
て開弁方向の大トルクを要する場合でも、アクセル操作
により最小開度規制手段を介してスロットルバルブが強
制的に開かれるためバルブ駆動手段の必要駆動力を小さ
くすることができる。

一方、バルブ駆動手段が暴走してスロットルバルブを
目標値を上回って開こうとするような場合は、アクセル
操作手段をスロットルバルブ閉方向に操作することによ
り、リターンスプリングの付勢力がバルブ駆動手段の駆
動力に打ち勝ってスロットルバルブを閉じることができ
るため機関の暴走を防止できる。そして、前記したよう
にバルブ駆動手段の駆動力を小ささくできるため、前記
暴走防止のためのリターンスプリングの付勢力も小さく
することができアクセル操作力を軽減できるので運転性
が向上する。

さらにバルブ駆動手段が断線等により故障して作動し
なくなった場合でもアクセル操作により最小開度規制手
段を介してスロットルバルブの最小限の開度制御を行
え、機関運転を継続することができる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１の実施例を示す第１図〜第３図において、スロッ
トルボディ１内には図示しないスロットルバルブが回転
自由に収納され、その回転軸２にレバー３が固定されて
いる。

前記スロットルボディ１の端壁に固定されたプレート
４には、カム５及び該カム５と相対回転不能に重合され
たギア６が軸７を介して回転自由に支持されており、ま
た、前記ギア６に噛合するギア８が回転軸２に嵌挿され
たサポート９を介して回転自由に支持されている。

また、図示しないアクセルペダル（アクセル操作部
材）にアクセルワイヤを介して連結されたアクセルドラ
ム10が前記サポート９を介して回転軸２に回転自由に支
持されており、該アクセルドラム10と前記ギア８とはサ
ポート９を介して一体に連結されている。

そして、アクセルペダルを踏み込むと、アクセルワイ
ヤを介して前記アクセルドラム10が回転軸２回りに回転
し、サポート９を介してギア８も一体に回転する。する
と、ギア８に噛合するギア６及び該ギア６と一体にカム
５が軸７回りに回転する。

前記カム５は、前記レバー３のスロットルバルブ閉方
向側の端面と係合可能な位置に取り付けられ、レバー３
と係合してカム５が回転するときには、レバー３を揺動
させレバー３を介してスロットルバルブを全閉から小開
度の範囲で動かせるようになっている。ここでアクセル
ペダルの踏込量に対しての前記カム５とレバー３との係
合によるスロットルバルブの最小開度特性が第４図のＡ
に示すように設定してある。即ちアクセルペダルに連動
するアクセルワイヤ，アクセルドラム10,ギア6,8,カム
５がレバー３を介してスロットルバルブの最小開度をア
クセル操作量に応じて可変に規制する最小開度規制手段
を構成する。

一方、前記アクセルドラム10のスロットルバルブ開方
向側の端部には、爪部10aが屈曲して形成され、該爪部1
0aは前記レバー３のスロットルバルブ開方向側の端面と
係合可能な位置に設けられる。

したがって、レバー３がアクセルドラム10の爪部10a
に係合した位置でスロットルバルブの最大開度が規制さ
れ、アクセルペダルの踏込量に対する前記レバー３と爪
部10a係合時のスロットルバルブの最大開度特性が第４
図のＢに示すように設定してある。

即ち、アクセルペダルに連動するアクセルワイヤ，ア
クセルドラム10（爪部10a）がスロットルバルブの最大
開度をアクセル操作量に応じて可変に規制する最大開度
規制手段を構成する。

また、スロットルバルブの回転軸２のアクセルドラム
10取付部より外側の先端部には回転軸２の回転量によっ
てスロットルバルブの開度を検出するポテンショメータ
11が連結されており、一方、回転軸２の他端部には、バ
ルブ駆動手段としての電動モータ12が連結されている。

そして、前記ポテンショメータ11によって検出される
スロットルバルブ開度と、図示しないセンサによって検
出されるアクセルペダル踏込量に対して設定されるスロ
ットルバルブの目標開度との偏差に応じて前記電動モー
タ12を駆動することによりスロットルバルブを目標開度
に制御するようにしている。ここで前記目標開度は、前
記カム５によって規制される最小開度と爪部10aによっ
て規制される最大開度との間（第４図でＡ線とＢ線との
間）の値に設定されている。

さらに前記プレート４には、コイル状のリターンスプ
リング13の一端を係止する溝4aが形成されると共に、リ
ターンスプリング13のコイル内を通した軸14が固定さ
れ、該軸14の端部にはスプリング取付具15が回転自由に
軸受され、該取付具15にリターンスプリング13の他端が
係止して取り付けられる。

前記スプリング取付具15とアクセルドラム10との間に
リンク16が連結され、リターンスプリング13により取付
具15からリンク16,アクセルドラム10を介してアクセル
ペダルをスロットルバルブ閉方向に付勢するようになっ
ている。

ここで、前記リターンスプリング13のスロットルバル
ブ閉方向の付勢力は前記電動モータ12によるスロットル
バルブ開方向の駆動力を上回る大きさに設定されてい
る。

次に本実施例の一連の作用を説明する。

通常運転時は前記したように電動モータ12によりカム
５で規制された最小開度と爪部10aで規制された最大開
度との間に設定された目標開度となるようにスロットル
バルブ開度が制御される。

一方、低温状態で機関が停止中にスロットルバルブの
回転軸２とスロットルボディ１壁との間にガム質が付着
してスティックを生じ電動モータ12による駆動力のみで
はスロットルバルブを開く力が不足するような場合で
も、アクセルペダルの踏込みによりカム５が回転してレ
バー３を介してスロットルバルブを強制的に所定開度開
かせることができるため、スティック状態が解かれてそ
の後は電動モータ12の駆動力のみで容易にスロットルバ
ルブを目標開度まで開かせることができる。

そして、このように、最小開度規制手段によってスロ
ットルバルブの大きな開弁力が得られるため、電動モー
タ12は駆動力が小さくて済み、小型のものを使用できる
のでコスト低減を図れ、消費電力の節約により燃費低減
も図れる。

一方、電動モータ12が断線等の故障により作動不能と
なったような場合でもアクセル操作により最小開度規制
手段によってスロットルバルブを強制的に所定開度まで
は開かせることができるからエンジンストールを防止で
き機関運転を継続できるためフェールセーフ機能を確保
できる。

逆に、制御系統の故障等により電動モータ12が暴走し
てスロットルバルブ開度を異常に開かせようとしても、
リターンスプリング13の閉方向の付勢力が電動モータ12
の駆動力を上回っているため爪部10aによって規制され
る最大開度を上回ることはなく、かつ、アクセルペダル
を戻し操作することで早目に機関の暴走を抑制でき、ア
クセルペダルを完全に離したときにはスロットルバルブ
を全閉にできる。さらに、この状態では常に電動モータ
12の駆動力によりレバー３が爪部10aに係合しているの
でアクセルペダル操作で通常のマニュアル式にスロット
ルバルブ開度を制御できる。

尚、アクセルドラム10の形状を変更すること等によっ
て最大開度特性を第４図でＢ′,B″のようにしてアクセ
ルペダル踏込量Qaの小さいところからスロットルバルブ
開度の立ち上りを大きくして応答性を重視した特性とす
ることもでき、また、カム５の形状を変更することによ
り、同図のＡ′,A″に示すようにアクセル踏込量の全閉
から全開に亘って滑らかに開度が増大するような特性と
することもできる。

第５図，第６図には第２の実施例を示す。但し、この
実施例で第１の実施例と同一の構成要素には同一符号を
付し説明を省略する。

即ち、このものでは、回転軸２端部のアクセルドラム
10等を連結したサポート９の外側に軸承部材21とその外
周に軸方向に分割された一対のスプリング取付具22を回
転自由に嵌挿し、該取付具22の両端壁にリターンスプリ
ング23の両端を前記一対の取付具22に係止してあり、一
方の取付具22はアクセルドラム10に係止され、他方の取
付具22は組付具24に固定されることによりスロットルボ
ディ１に対して固定されている。

その他の構成は第１実施例と同様であり、アクセルペ
ダルの踏込操作によりアクセルドラム10,サポート9,ギ
ア6,8,カム5,レバー３を介してスロットルバルブの最小
開度が規制され、アクセルドラム10の爪部10aを介して
最大開度が規制されることは第１実施例同様であり、リ
ターンスプリング23によりアクセルドラム10を介してス
ロットルバルブで閉方向の付勢力が作用する機能も同様
である。

本実施例ではリターンスプリング23を回転軸２の延長
部分に装着することによりコンパクト化を図れる。

第７図及び第８図は第３の実施例を示す。

図において、スロットルボディ31の一端壁に固定され
たプレート32にアクセルドラム33が支軸34を介して回転
自由に支持されており、支軸34に嵌挿されたリターンス
プリング35の一端がアクセルドラム33に係止され、他端
がプレート32に係止されている。

一方、プレート32に軸支されたカム36がリンク37,38
を介してアクセルドラム33に連結され、アクセルペダル
の踏込時アクセルワイヤ，アクセルドラム33,リンク37,
38を介してカム36が所定角度回転する。

スロットルバルブの回転軸39には、２つのレバー40,4
1が固定されており、一方のレバー40は、前記カム36と
の係合によってスロットルバルブを全閉から小開度の範
囲で動かせるようになっている。即ち、アクセルペダル
に連動するアクセルワイヤ，アクセルドラム33,リンク3
7,38,カム36,レバー40が最小開度規制手段を構成する。

また、回転軸39に軸回り回転自由なレバー42が支持さ
れ、このレバー42はリンク43を介してアクセルドラム33
に連結されておりレバー42に固定されたピン42aが前記
レバー41と係合自由に設けられる。そしてアクセルドラ
ム33の回転によりリンク43を介してレバー42,ピン42aが
回転し、レバー41との係合によりスロットルバルブの最
大開度が規制される。即ち、アクセルドラム33,リンク4
3,レバー42,ピン42aが最大開度規制手段を構成する。

これら、最小開度規制手段及び最大開度規制手段によ
るスロットルバルブの最小開度特性及び最大開度特性を
前記第1,第２実施例と同様に設定できる。

また回転軸39の前記各手段取付側の端部にスロットル
バルブ開度検出用のポテンショメータ44,他端部に電動
モータ45が連結され、検出されたスロットルバルブ開度
に応じて電動モータ45が目標開度に近づけるように駆動
され、リターンスプリング35の付勢力が電動モータ45の
駆動力より大きく設定されている。

したがって、本実施例においても第1,第２実施例同様
最小開度規制手段及び最大開度規制手段によるフェイル
セーフ機能が得られ、また本実施例のようにアクセルド
ラムをスロットルバルブの回転軸39とは独立した軸上に
支持したことによりリターンスプリング35の付勢力が回
転軸39に直角に作用することを防止できるのでアクセル
ドラム35と回転軸39との摩擦を小さくでき耐久性を向上
できる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば通常運転時はバ
ルブ駆動手段により、スロットルバルブ目標開度まで駆
動して良好な開度特性を得る一方、最小開度規制手段に
よって最小開度特性が保証されることによりバルブ駆動
手段の非作動時でも機関運転を継続でき、これに伴い、
バルブ駆動手段の駆動力を小さくでき小型，低コスト化
を図れると共に、リターンスプリングの付勢力を小さく
できアクセル操作力を軽減できるので運転疲労が減少す
る等アクセル操作性が向上する。

また、最大開度規制手段と、バルブ駆動手段の駆動力
より大きな付勢力を有するリターンスプリングとでバル
ブ駆動手段暴走時でも最大開度を規制して機関回転の暴
走を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の全体構成を示す正面
図、第２図は第１図の左側面図、第３図は第１図の一部
拡大正面図、第４図は同上実施例のスロットルバルブ開
度特性を示すグラフ、第５図は本発明の第２の実施例を
示す要部拡大断面図、第６図は第５図の左側面図、第７
図は本発明の第３の実施例の全体構成を示す正面図、第
８図は第７図の左側面図である。 2,39……スロットルバルブの回転軸、3,40,41……レバ
ー、5,36……カム、6,8……ギア、10,33……アクセルド
ラム、10a……爪部、12,45……電動モータ、13,35……
リターンスプリング、16,37,38,43……リンク、42……
レバー、42a……ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気系に介装されたスロットル
   バルブの回転軸に固定されたレバーと、 アクセル操作部材の操作に連動し前記レバーとの係合に
   よりスロットルバルブの最小開度をアクセル操作量に応
   じて可変に規制する最小開度規制手段と、 同じくアクセル操作部材に連動し、前記レバーとの係合
   によりスロットルバルブの最大開度をアクセル操作量に
   応じて可変に規制する最大開度規制手段と、 前記レバーを介してスロットルバルブを前記最小開度規
   制部材と最大開度規制部材とによって規制された最小開
   度と最大開度との範囲内で設定された目標開度まで駆動
   するバルブ駆動手段と、 アクセル操作手段を前記バルブ駆動手段のスロットルバ
   ルブ開方向の駆動力より強い力でスロットルバルブ閉方
   向に付勢するリターンスプリングとを備えて構成したこ
   とを特徴とするスロットルバルブ開度制御装置。