JPH09112299A

JPH09112299A - スロットル弁制御装置

Info

Publication number: JPH09112299A
Application number: JP26417295A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shimizu; 泰清水; Hideki Kato; 秀樹加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】通常走行時に所定開度以上にスロットル弁を
開かないようにしたクルーズコントロール可能なスロッ
トル弁制御装置を提供する。【解決手段】スプリング２２はスロットル弁１３を開
方向に付勢し、スプリング５５はアクセル軸５１を閉方
向に付勢している。スプリング５５の付勢力はスプリン
グ２２の付勢力よりも大きい。上限ガード５６はアクセ
ル軸５１とともに回動し、スロットル弁１３の開方向へ
の開度を規制することができる。図示しないＥＣＵは、
通常運転時およびＩＳＣ時にはトルクモータ３０の二つ
のコイル３７ａ、３７ｂのうち一方にだけ通電し、クル
ーズコントロール時に両方のコイル３７ａ、３７ｂに通
電する。一方のコイル３７ａにだけ通電したときのトル
クモータ３０の駆動力はスロットル弁１３を閉方向に付
勢する付勢力よりも小さいので、ＥＣＵに異常が発生し
た場合でも、アクセル操作によりスロットル弁１３の開
度を制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クルーズコントロ
ールを行う内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンと
いう）のスロットル弁制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種モータを用いてスロット
ル弁を回動駆動することによりクルーズコントロールを
可能とするスロットル弁制御装置が知られている。この
ようなスロットル弁制御装置としてトルクモータを用い
た米国特許第５２８７８３５号明細書に開示されている
ものが知られている。

【０００３】米国特許第５２８７８３５号明細書に開示
されているものは、トルクモータにより回動駆動される
スロットル弁の応答速度を上昇させるためスロットル弁
を一方向に付勢するリターンスプリングを排除してい
る。リターンスプリングを排除することによりトルクモ
ータはリターンスプリングの付勢力に影響されることな
くスロットル弁を回動駆動できるのでスロットル弁の応
答速度が上昇する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、米国特
許第５２８７８３５号明細書に開示されているように、
リターンスプリングを排しトルクモータの駆動力により
スロットル弁を回動駆動するスロットル弁制御装置で
は、トルクモータへの通電を制御する制御装置等が故障
した場合、トルクモータが常にスロットル弁を開方向に
駆動しスロットル弁が閉じなくなる恐れがある。また、
トルクモータへの通電経路中で断線した場合、トルクモ
ータに駆動力が働かないことにより吸気管内の空気流れ
がスロットル弁を全開させることも起こりうる。

【０００５】このような問題を解決するため、スロット
ル弁開度の上限を規制するいわゆるメカガードレバーを
スロットル弁と一体となって動くレバーとは別に設け、
このメカガードレバーをアクセルに連動させることで制
御装置が故障した場合においてもアクセル踏込量に応じ
てスロットル弁を回動させるスロットル弁制御装置も提
言されている。ところがこのものでは、クルーズコント
ロールを行うためにはメカガードレバーが邪魔になるの
で、トルクモータによるスロットル弁の駆動範囲の開度
から離れた部分まで負圧アクチュエータでメカガードレ
バーを引っ張って移動させるものも提言されている。し
かしながら、このようなスロットル弁制御装置において
も負圧アクチュエータのようなメカガードレバーの排除
装置が必要となり、装置全体の大型化を招くという問題
がある。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
成されたものであり、通常走行時に所定開度以上にスロ
ットル弁を開かないようにし、しかも簡単な構成でクル
ーズコントロール可能なスロットル弁制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
スロットル弁制御装置によると、スロットル弁の開方向
への開度を規制可能な上限ガードを設け、通常走行時ト
ルクモータの複数のコイルの一部にだけ通電することに
より、アクセル操作系で規定される上限ガードの開度以
上にトルクモータがスロットル弁を開方向に駆動できな
くしている。これにより、トルクモータへの通電を制御
する制御装置に異常が生じた場合でもスロットル弁の開
度は上限ガードにより規制され、アクセル操作によるス
ロットル弁の開度制御が可能である。

【０００８】またクルーズコントロール時には通常走行
時よりも多くのコイルに通電することによりトルクモー
タの駆動力を増加させているので、上限レバーを押し上
げてスロットル弁を開方向に駆動できる。これにより、
クルーズコントロールが可能となる。本発明の請求項２
記載のスロットル弁制御装置によると、通常運転時に通
電していなかったコイルへの通電をクルーズコントロー
ル中において機械的に遮断可能な通電遮断手段を備えて
いることにより、クルーズコントロール中に制御装置等
に異常が起こっても、この異常に関係なくトルクモータ
の駆動力を減少することができるので、アクセル操作に
よるスロットル弁の開度制御が可能になる。

【０００９】本発明の請求項３記載のスロットル弁制御
装置によると、スロットル弁の全閉位置と上限ガードの
全閉位置との間でスロットル弁によりアイドルスピード
コントロール（以下、「アイドルスピードコントロー
ル」をＩＳＣという）を行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。（第１実施例）本発明の第１実施例を図１〜図４に示
す。スロットル弁制御装置１０のスロットルボディ１１
はベアリング１４および１５を介してスロットル軸１２
を回動自在に支持している。スロットル軸１２にはスロ
ットル弁１３が固定されており、スロットル軸１２とと
もにスロットル弁１３が回動することにより吸気通路面
積が変更されるのでエンジンへの吸入吸気量を調節する
ことができる。スロットル軸１２の一方の端部にはスロ
ットルレバー２１が圧入されナットで固定されているの
で、スロットルレバー２１はスロットル弁１３とともに
回動する。第１の付勢手段としてのスプリング２２は両
端をそれぞれスロットルボディ１１およびスロットルレ
バー２１を掛け、スロットル弁１３を開方向に付勢して
いる。ウェーブワッシャ２３はエンジン振動下でもスロ
ットル軸１２が軸方向に動かないようにスロットル軸１
２を軸方向に付勢している。

【００１１】スロットル軸１２の他方の端部にはストッ
パレバー３１が圧入されている。ストッパレバー３１が
図２に示すストッパスクリュウ３９に係止されることに
よりスロットル弁１３の全閉位置が規定される。ストッ
パスクリュウ３９のねじ込み量を変更することによりス
ロットル弁１３の全閉位置を調節できる。トルクモータ
３０は、ストッパレバー３１よりもさらにスロットル軸
１２の軸方向端部に配設され、スペーサ３２、スペーサ
３３、磁石３４、コア３５、スプール３６ａ、スプール
３６ｂ、および二つのスプール３６ａ、３６ｂにそれぞ
れ巻回された二つのコイル３７ａ、３７ｂを有する。ス
ペーサ３２および３３はスロットル軸１２に圧入され、
さらにスペーサ３２はかしめ固定されている。

【００１２】磁石３４はスペーサ３２および３３により
挟持され、スペーサ３３に設けた突起部３３ａにより位
置決めされスペーサ３２およびスペーサ３３と接着剤等
で固定されている。磁石３４の周囲には珪素鋼板を数十
枚かしめて積層したコア３５が配設されている。磁石３
４は円筒形状であり、磁石３４のＮＳ極が図２に示すよ
うな位置になるように、すなわち円筒軸に対し１８０°
回転した位置にＮ極、Ｓ極がくるように位置決めされて
いる。

【００１３】コイル３７ａ、３７ｂを巻回したスプール
３６ａ、３６ｂは磁石３４の直径方向両端のコア３５に
それぞれ取付けられている。コア３５は、スプール３６
ａ、３６ｂを取付け易いように二つのスプール３６ａ、
３６ｂを結ぶ方向と直角方向に二分割されている。コイ
ル３７ａ、３７ｂはコア３５に発生するＮＳ極が図２に
示す位置になる方向に、すなわち磁石３４の円筒軸に対
し１８０°回転した位置にＮ極、Ｓ極がくるように巻か
れている。

【００１４】また、コア３５は長方形形状をなし、長方
形形状にくりぬかれたスプール孔３５０ａ、３５０ｂが
短辺３５ａと平行に二箇所形成されている。短辺３５ａ
の外側およびスプール孔３５０ａ、３５０ｂにそれぞれ
スプール３６ａ、３６ｂが挿入され、そのまわりにコイ
ル３７ａ、３７ｂが巻回されている。カバー４０はトル
クモータ３０を覆うようにスロットルボディ１１に取付
けられており、カバー４０とスロットルボディ１１との
間はゴム製のシール部材４１により気密を保たれてい
る。

【００１５】図３に示すように、電子制御装置（以下、
「電子制御装置」をＥＣＵという）４２はエンジンの運
転状態等に応じてコイル３７ａ、３７ｂに供給する電力
量を制御する。このような構成により、クルーズコント
ロー時にコイル３７ａ、３７ｂの両方に通電することに
より、一方のコイル３７ａだけへの通電時に比較し、磁
力およびトルクモータ３０の駆動力を二倍にすることが
できる。ＥＣＵ４２は、通常運転時およびＩＳＣ時には
ブレーキスイッチ４３の配設されていないコイル３７ａ
にだけ通電し、クルーズコントロール時に両方のコイル
３７ａ、３７ｂに通電する。ブレーキスイッチ４３は通
常オンされており、後述するようにクルーズコントロー
ル中にブレーキを踏むとオフされる。図４に示すアクセ
ルセンサ６０はアクセル開度を検出しＥＣＵ４２に開度
信号を送出するものである。

【００１６】図１に示すように、アクセル軸５１は、ベ
アリング５２および５３を介してハウジング５０に回動
自在に支持されており、スロットル軸１２の一方の端部
側にスロットル軸１２と同軸上に位置している。アクセ
ルレバー５４はアクセル軸５１の反スロットル軸側端部
に圧入固定されており、アクセル軸５１とともに回動す
る。アクセルレバー５４は図示しないアクセルケーブル
を介して図示しないアクセルペダルと連結されており、
運転者がアクセルペダルを踏むとアクセルペダルの踏み
込み量に応じてアクセル軸５１が回動する。

【００１７】第２の付勢手段としてのスプリング５５
は、両端をそれぞれハウジング５０およびアクセルレバ
ー５４に掛け、スロットル弁１３の閉方向にアクセル軸
５１を付勢している。スプリング５５の閉方向への付勢
力は、スプリング２２の開方向への付勢力よりも大きく
なるように設定されている。アクセル軸５１のスロット
ル軸側端部には上限ガード５６がレーザー溶接等で固定
されており、上限ガード５６はアクセル軸５１とともに
回動する。上限ガード５６の当接部５６ａはスロットル
レバー２１の当接部２１ａよりも開側に位置し、当接部
２１ａと当接可能である。これにより上限ガード５６は
スロットルレバー２１とともに回動するスロットル弁１
３の開方向への開度を規制することができる。

【００１８】ロータ５７は上限ガード５６よりも反スロ
ットル軸側のアクセル軸５１に一体成形等で固定されて
おり、このロータ５７にコンタクト５８が取付けられて
いる。コンタクト５８はセンサ基板８０に接しており、
センサ基板８０にコネクタ５９が接続している。コンタ
クト５８の回転量によって出力が変化するような抵抗体
がセンサ基板８０に印刷されているので、運転者がアク
セルペダルを操作するとアクセルペダルの踏み込み量に
応じてアクセル軸５１が回動し、このアクセル軸５１の
回動量がコネクタ５９から電気的に出力される。

【００１９】スプリング２２の開方向への付勢力を
Ｆ_S1、スプリング５５の閉方向への付勢力をＦ_S2、二つ
のコイル３７ａ、３７ｂのうち一方にだけ通電したとき
のトルクモータ３０の駆動力をＦ_T1、両方のコイル３７
ａ、３７ｂに通電したときのトルクモータ３０の駆動力
をＦ_T2とすると、それぞれの力には次式(1) 〜(4) に示
す関係がある（図４参照）。

【００２０】Ｆ_S1＜Ｆ_T1 ・・・(1) Ｆ_S2＞Ｆ_S1 ・・・(2) Ｆ_S2−Ｆ_S1＞Ｆ_T1 ・・・(3) Ｆ_S2−Ｆ_S1＜Ｆ_T2 ・・・(4) 式(1) から判るように、スプリング５５の付勢力Ｆ_S2が
働かなければ、トルクモータ３０によりスロットル弁１
３を開度制御可能である。式(2) および式(3) から判る
ように、運転者がアクセルペダルを操作しない場合二つ
のコイル３７ａ、３７ｂの一方にだけ通電しているとス
ロットル弁１３は閉方向に回転される。また、式(4) か
ら判るように、両方のコイル３７ａ、３７ｂに通電した
場合、スロットル弁１３を閉方向に付勢する付勢力に抗
してトルクモータ３０はスロットル弁１３を開方向に駆
動可能である。

【００２１】スロットル弁１３の全閉位置を規定する全
閉ストッパとしてのストッパスクリュウ３９の開度は、
アクセル軸５１の全閉位置を規定する図４に示す全閉ス
トッパ７０の開度よりも小さくなるように設定されてい
る。このため、運転者がアクセルペダルを操作しないア
イドル運転時、スロットル弁１３はストッパスクリュウ
３９の開度と全閉ストッパ７０の開度との間で回動可能
であり、トルクモータ３０はこの開度範囲内においてス
ロットル弁１３の開度を調節可能である。

【００２２】次にスロットル弁制御装置１０の作動につ
いて説明する。 (1) ＩＳＣ時トルクモータ３０の二つのコイル３７ａ、３７ｂのうち
一方のコイル３７ａにだけ通電されており、スプリング
５５の付勢力はスロットル弁１３に働かない。スロット
ル弁１３はスロットル弁１３の全閉位置とアクセル軸５
１の全閉位置との間で回動可能であり、トルクモータ３
０はエンジンの運転状況等に応じてＥＣＵ４２から送出
される制御信号によりこの回動範囲内においてアクセル
弁１３の開度を調節する。 (2) 通常走行時トルクモータ３０の二つのコイル３７ａ、３７ｂのうち
一方のコイル３７ａにだけ通電される。運転者のアクセ
ルペダル踏み込み量に応じてアクセル軸５１は回動し、
スロットル弁１３はスプリング２２の開方向への付勢力
によりアクセル軸５１に追随して回動する。式(3) よ
り、一方のコイル３７ａにだけ通電したときの駆動力は
スロットル弁１３を閉方向に付勢する付勢力よりも小さ
いので、ＥＣＵ４２に異常が発生したとしてもスロット
ル弁１３の開度は上限ガード５６により規制される。 (3) クルーズコントロール時運転者がクルーズコントロールスイッチをオンしクルー
ズ速度を設定すると両方のコイル３７ａ、３７ｂに通電
される。ＥＣＵ４２はエンジン運転状態に応じて両方の
コイル３７ａ、３７ｂに供給する電力を制御する。この
二つのコイル３７ａ、３７ｂへの通電により発生するト
ルクモータ３０の駆動力は式(4) に示すようにスロット
ル弁１３を閉方向に付勢する付勢力よりも大きいため、
トルクモータ３０はスロットル弁１３の開度を調節可能
である。

【００２３】運転者がクルーズコントロールスイッチを
オフするかアクセルペダルを踏むかブレーキペダルを踏
むかすることによりＥＣＵ４２はクルーズコントロール
終了と判断して再び一方のコイル３７ａにだけ通電する
ことになる。ブレーキペダルを踏んだ場合、通常走行時
に通電を遮断されるべきコイル３７ｂへの通電がブレー
キスイッチ４３を機械的にオフすることにより遮断され
る。

【００２４】クルーズコントロール中にＥＣＵ４２に異
常が発生してＥＣＵ４２がトルクモータ３０を制御不能
になると、二つのコイル３７ａ、３７ｂに通電されたま
まトルクモータ３０が常に開方向にスロットル弁１３を
駆動する事態が発生しうる。この場合、運転者が異常を
察知してブレーキペダルを踏むと、ブレーキスイッチ４
３が機械的にオフにされ一方のコイル３７ｂへの通電が
オフになる。すると、式(3) よりトルクモータ３０の駆
動力よりもスロットル弁１３を閉方向に付勢する付勢力
の方が大きくなるので、アクセル開度が過大になるのを
防ぐことができる。また、ブレーキスイッチ４３がオフ
になった状態で、運転者がさらにアクセル操作をするこ
とにより通常走行が可能となる。

【００２５】本発明の第１実施例では二つのスプール３
６ａ、３６ｂを用いて二つのコイル３７ａ、３７ｂを巻
回したが、本発明では１つのスプールに二つのコイルを
巻回することも可能である。また本発明では、スプール
ではなくステータにコイルを巻回する構造とすることも
可能である。さらに本発明では、３つ以上の複数のコイ
ルを使用し、ＩＳＣ時および通常走行時に複数のコイル
のうち一部のコイルに通電し、クルーズコントロール時
に通常走行時よりも多くのコイルに通電する制御を行う
ことも可能である。

【００２６】（第２実施例）本発明の第２実施例を図５
に示す。第２実施例では、スロットル弁１３を開方向に
付勢するスプリングとして一端をアクセル軸５１または
上限レバー５６に掛け、他端をスロットル軸１２または
スロットルレバー２１に掛けるスプリング６１を用い
る。スプリング６１はアクセル軸５１とスロットル軸１
２とを連結する作用をするだけであり、スプリング５５
がスロットル弁１３を閉方向に付勢する妨げにはならな
いので、スプリング５５の付勢力を小さくしスプリング
５５を小型化できる。これにともないトルクモータ３０
の駆動力を小さくしトルクモータ３０も小型化できるの
で装置の体格が小さくなる。

【００２７】（第３実施例）本発明の第３実施例を図６
に示す。第３実施例ではアクセル軸を２分割し第１アク
セル軸６２および第２アクセル軸６３を設けている。第
１アクセル軸６２および第２アクセル軸６３はそれぞれ
スプリング５５およびスプリング６４により閉方向に付
勢されている。第２アクセル軸６３は第２アクセル軸６
３の開方向で第１アクセル軸６２に当接する。第２アク
セル軸６３の全閉位置を規制する全閉ストッパ７１の開
度は全閉ストッパ７０の開度よりも小さい。

【００２８】運転者がアクセルペダルから足を離したク
ルーズコントロール時、第２アクセル軸６３は全閉スト
ッパ７１に係止されており第１アクセル軸６２と当接す
ることはない。トルクモータ３０によりスロットル弁１
３の開度が調節され、スロットル弁１３の回動とともに
第１アクセル軸６２が回動したとしても第２アクセル軸
６３は全閉ストッパ７１に停止されたままである。これ
により、クルーズコントロール時においてアクセルペダ
ルはアイドル運転時と同じ位置に保持され動くことはな
いのでクルーズコントロール時にアクセルペダルが動く
違和感を解消することができる。

【００２９】（第４実施例）本発明の第４実施例を図７
に示す。第４実施例では、スロットル弁１３を開方向に
付勢するスプリングとして第３実施例のスプリング２２
に代えて第２実施例と同様の作用をするスプリング６１
を使用している。これ以外の構成は第３実施例と同一で
ある。

【００３０】このため第４実施例では、クルーズコント
ロール時においてアクセルペダルが動かないことに加
え、装置の体格が小さくなるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるスロットル弁制御装
置を示す断面図である。

【図２】図１においてカバー４０を外した状態における
II方向矢視図である。

【図３】第１実施例のコイルとＥＣＵとの接続を示す模
式的回路図である。

【図４】第１実施例のスロットル弁制御装置を示す模式
的構成図である。

【図５】第２実施例のスロットル弁制御装置を示す模式
的構成図である。

【図６】第３実施例のスロットル弁制御装置を示す模式
的構成図である。

【図７】第４実施例のスロットル弁制御装置を示す模式
的構成図である。

【符号の説明】

１０スロットル弁制御装置１１スロットルボディ１２スロットル軸（回転軸）１３スロットル弁２２スプリング（第１の付勢手段）３０トルクモータ３４磁石３５コア３７ａ、３７ｂコイル５１アクセル軸５５スプリング（第２の付勢手段）５６上限レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転者によって操作されるアクセル操作
系と、制御装置によって制御されるトルクモータを有す
る電気操作系との両方で内燃機関のスロットル弁の開度
を調節可能にしたスロットル弁制御装置において、内燃機関の吸気管内の空気流量を調節するスロットル弁
と、複数のコイルを有し、前記制御装置から前記複数のコイ
ルに送出される信号に応じて前記スロットル弁を回動可
能な駆動力を発生するトルクモータと、前記スロットル弁を開方向に付勢する第１の付勢手段
と、前記アクセル操作系により運転者の操作量に応じて回動
するとともに、前記スロットル弁の開方向への開度を規
制可能な上限ガードと、前記スロットル弁の閉方向に前記上限ガードを付勢する
第２の付勢手段とを備え、通常走行時、前記複数のコイルの一部にだけ通電するこ
とにより、前記トルクモータは前記アクセル操作系によ
り規定される前記上限ガードの開度よりも開側に前記ス
ロットル弁を駆動できず、クルーズコントロール時、通常走行時よりも多くの前記
コイルに通電することにより、前記スロットル弁の閉方
向に前記上限ガードを付勢する付勢力に抗して前記トル
クモータは前記スロットル弁を開方向に駆動可能である
ことを特徴とするスロットル弁制御装置。
【請求項２】クルーズコントロール中に前記制御の異
常検出に基づいて前記一部のコイル以外のコイルへの通
電を機械的に遮断可能な通電遮断手段を備えることを特
徴とする請求項１記載のスロットル弁制御装置。
【請求項３】前記スロットル弁の全閉位置は前記上限
ガードの全閉位置よりも開度が小さく、アイドル運転時
に前記一部のコイルに通電することにより、前記スロッ
トル弁の全閉位置と前記上限ガードの全閉位置との間で
前記トルクモータは前記スロットル弁の開度を調節可能
であることを特徴とする請求項１または２記載のスロッ
トル弁制御装置。