JPH1018865A - スロットル弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低コストで種々のスロットル弁開度制御を行な
い得るようにする。 【解決手段】スロットル軸１２の右回動によりスロット
ル弁１３が開度増大方向へ回動する。退避用ばね２４
は、スロットル軸１２に相対回動可能に支持されたアク
セルレバー１７の先端側と、スロットル軸１２に止着さ
れたスロットルレバー１６の先端側とを互いに接近する
方向へ付勢する。スロットルレバー１６の先端部の連結
位置調整孔１６１内にはカムフォロア２１が収容されて
いる。カムフォロア２１はカム板１５のカム面１５１に
係合している。アクセルレバー１７の先端部にはリンク
２２の一端部が相対回動可能に連結されており、リンク
２２の他端部がカムフォロア２１に相対回動可能に連結
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に使用さ
れる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】この種のスロットル弁制御装置が特開昭
６１−２５９３８号公報に開示されている。この従来装
置では、内燃機関の吸気系に介装したスロットル弁をア
クセルペダル位置に電子的に関連づけて目標値に開度制
御するようになっている。スロットル弁を支持するスロ
ットル軸はステッピングモータによって回転駆動される
ようになっており、ステップモータの回転を制御するこ
とによってアイドルスピード制御、スロットル弁開度の
非線型制御等が行える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の電子
制御ではスロットル弁開度を全域で短時間制御するた
め、高速かつ高トルクのモータが必要となるが、高速か
つ高トルクのモータは高価である。又、アクセルペダル
とは連結なしでモータを作動するため、フェイルセーフ
も電子制御で対応することになるが、このようなフェイ
ルセーフ方式は複雑になるという欠点がある。

【０００４】スロットル弁の閉止位置をストッパで規定
し、このストッパの位置をモータで制御する構成もあ
る。フェイルセーフ機能としては、スロットル弁を全閉
位置に規定するようにリターンスプリングで前記ストッ
パを引き戻す方式が採用される。しかし、小トルクのモ
ータで前記ストッパを作動しようとすれば大きな減速比
を持つ減速ギヤ機構をストッパとモータとの間に介在す
る必要がある。このような減速ギヤ機構の介在構成は、
ストッパの作動範囲を狭める。ストッパの作動範囲が小
さいと、スロットル弁開度の制御としてはアイドルスピ
ード制御に限定されてしまう。

【０００５】本発明は、低コストで種々のスロットル弁
開度制御を行ない得るスロットル弁制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために請求項１の発
明では、スロットル弁を支持するスロットル軸に止着さ
れたスロットルレバーと、前記スロットルレバーに対し
て相対位置変位可能なアクセル体と、前記アクセル体の
動作をスロットルレバーに伝達する動作伝達手段と、前
記動作伝達手段における伝達経路を変えてアクセル体に
対するスロットルレバーの相対位置を制御する位相制御
手段とを備えたスロットル弁制御装置を構成した。

【０００７】動作伝達手段における伝達経路が位相制御
手段によって変更されると、アクセル体に対するスロッ
トルレバーの相対位置が変わる。アクセル体が同一位置
にある場合にも、アクセル体に対するスロットルレバー
の相対位置を変えればスロットル弁の弁開度が変わる。
動作伝達手段における伝達経路を変更する構成は簡素で
あり、装置全体のコストは従来よりも少なくて済む。し
かも伝達経路の変更をもたらす動作伝達手段の作動範囲
を大きくとれ、伝達経路の変更によるスロットル弁の弁
開度の変更量を大きくすることができる。

【０００８】請求項２の発明では、一端部をアクセル体
に連結すると共に、他端部をスロットルレバーに連結位
置変位可能に連結したリンクを前記動作伝達手段として
採用し、スロットルレバーに対するリンクの連結位置を
変更するカム機構と、このカム機構の駆動を制御する駆
動制御手段とから前記位相制御手段を構成した。

【０００９】スロットルレバーに対するリンクの連結位
置がカム機構の駆動によって変更されると、アクセル体
からリンクを介してスロットルレバーに至る伝達経路が
変わる。この伝達経路の変更によりアクセル体に対する
スロットルレバーの相対位置が変わる。位相制御手段と
してカム機構を用いた構成は最も簡素である。

【００１０】請求項３の発明では、フェイルセーフ位相
をもたらすストッパ手段及びカム機構のカムフォロアを
前記フェイルセーフ位相側へ弾性付勢する付勢手段を備
えたスロットル弁制御装置を構成した。

【００１１】フェイル時には、前記付勢手段の弾性付勢
によってカムフォロアがフェイルセーフ位相に向けて変
移し、この変移がストッパ手段によってフェイルセーフ
位相で止められる。

【００１２】請求項４の発明では、前記位相制御手段に
よってアイドルスピード制御を行なうようにした。アク
セル体がアイドリング位置にある場合、位相制御手段が
動作伝達手段における伝達経路の変更制御を行なうこと
によってアイドルスピード制御が行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

【００１４】図１に示すように、スロットルボディ１１
にはスロットル軸１２が回動可能に支持されており、ス
ロットルボディ１１内の吸気路１１１にはスロットル弁
１３がスロットル軸１２を介して収容されている。スロ
ットル弁１３はスロットル軸１２と一体的に回動し、吸
気路１１１がスロットル弁１３の回動によって開閉され
る。吸気路１１１におけるスロットル弁１３の弁開度に
よってエンジンにおける吸気が制御される。

【００１５】図１及び図２に示すように、スロットルボ
ディ１１から外部へ突出するスロットル軸１２の突出端
部には歯車１４が相対回動可能に支持されており、歯車
１４の側面にはカム板１５が止着されている。スロット
ル軸１２の前記突出端部にはスロットルレバー１６が止
着されていると共に、アクセルレバー１７がスロットル
軸１２に対して相対回動可能に支持されている。アクセ
ルレバー１７はワイヤ１８を介してアクセルペダル１９
に繋がっている。アクセルペダル１９の踏み込み操作に
よりアクセルレバー１７が復帰ばね２０のばね力に抗し
て図２においてスロットル軸１２を中心にして右回動す
る。この右回動によりスロットル弁１３が開度増大方向
へ回動する。

【００１６】アクセルレバー１７の先端部とスロットル
レバー１６の先端部との間には退避用ばね２４が張設さ
れている。退避用ばね２４はアクセルレバー１７の先端
側とスロットルレバー１６の先端側とを互いに接近する
方向へ付勢する。

【００１７】スロットルレバー１６の先端部には連結位
置調整孔１６１がスロットルレバー１６の長手方向に対
して傾斜するように形成されている。連結位置調整孔１
６１内にはカムフォロア２１が収容されている。カムフ
ォロア２１はカム板１５のカム面１５１に係合してい
る。アクセルレバー１７の先端部にはリンク２２の一端
部が相対回動可能に連結されており、リンク２２の他端
部がカムフォロア２１に相対回動可能に連結されてい
る。リンク２２とスロットル軸１２との間には引っ張り
ばね２３が介在されており、引っ張りばね２３のばね力
によってカムフォロア２１がスロットル軸１２側へ付勢
されている。

【００１８】図３（ａ），（ｂ）に示すように、カム面
１５１は、スロットル軸１２の中心軸線１２１から半径
方向への距離が最も短い角度位置θ１と、この角度位置
θ１から右回り方向へ角度位置θ２まで中心軸線１２１
から半径方向への距離が増大する角度領域〔θ１，θ
２〕と、角度位置θ２から右回り方向へ角度位置θ３ま
で中心軸線１２１から半径方向への距離が不変な角度領
域〔θ２，θ３〕と、角度位置θ２から左回り方向へ角
度θ0 まで中心軸線１２１から半径方向への距離が増大
する角度領域〔θ１，θo 〕とからなる。図４のグラフ
における曲面Ｅはカム面１５１のプロフィール曲線を表
す。横軸は中心軸線１２１を中心とした角度を表し、縦
軸は、角度位置θ１におけるカム面１５１の部位を通る
円周線Ｃから半径方向へのカム面１５１までの距離を表
す。

【００１９】このようなプロフィールを持つカム面１５
１上をカムフォロア２１が相対転動する。カムフォロア
２１がカム面１５１上の角度位置θ１にあるときには、
カムフォロア２１は連結位置調整孔１６１内でスロット
ル軸１２側に最も近い位置にある。カムフォロア２１が
スロットル軸１２を中心に右回りに角度範囲〔θ１，θ
２〕を相対転動してゆくと、カムフォロア２１は連結位
置調整孔１６１内でスロットル軸１２から徐々に離間し
てゆく。カムフォロア２１が角度範囲〔θ２，θ３〕に
配置されると、カムフォロア２１は連結位置調整孔１６
１内でスロットル軸１２から最も離間する。さらにカム
フォロア２１がスロットル軸１２を中心に右回りに角度
範囲〔θ２，θ３〕を相対転動してゆくと、カムフォロ
ア２１はカム板１５上のストッパ手段となる停止壁１５
３に当接して角度位置θ３で右回り方向の回動を規制さ
れる。又、カムフォロア２１がスロットル軸１２を中心
に左回りに角度範囲〔θ１，θo 〕を相対転動してゆく
と、カムフォロア２１は連結位置調整孔１６１内でスロ
ットル軸１２から徐々に離間してゆく。そして、カムフ
ォロア２１はカム板１５上のストッパ手段となる停止壁
１５２に当接して角度位置θ0 で左回り方向の回動を規
制される。

【００２０】即ち、連結位置調整孔１６１内におけるカ
ムフォロア２１の位置はカム板１５の回動位置によって
変化する。この変化によりリンク２２とスロットルレバ
ー１６とのカムフォロア２１を介した連結位置が変化
し、この連結位置の変化によりアクセルレバー１７から
リンク２２を介してスロットルレバー１６に至る伝達経
路が変化する。カムフォロア２１が連結位置調整孔１６
１内をスロットル軸１２から離間する方向へ変移すれ
ば、スロットルレバー１６が図２においてスロットル軸
１２を中心にして右回りに回動される。カムフォロア２
１が連結位置調整孔１６１内をスロットル軸１２に接近
する方向へ変移すれば、スロットルレバー１６が引っ張
りばね２３のばね力によって図２においてスロットル軸
１２を中心にして左回りに回動される。

【００２１】歯車１４には小径歯車２５が噛合されてお
り、小径歯車２５の支軸２６には大径歯車２７が止着さ
れている。大径歯車２７には正逆転可能なモータ２８の
駆動歯車２８１が噛合されている。モータ２８の回転
は、駆動歯車２８１、大径歯車２７及び小径歯車２５か
らなる減速歯車機構を介して歯車１４に伝達される。

【００２２】モータ２８はコントローラ２９の制御を受
ける。コントローラ２９には、アクセルレバー１７の回
動位置を検出するアクセルボジションセンサ３０、エン
ジン回転数検出器３１、スロットル弁１３の回動位置を
検出するスロットルボジションセンサ３２が信号接続さ
れている。コントローラ２９は、アクセルボジションセ
ンサ３０から得られるアクセルレバー１７の回動位置情
報及びエンジン回転数検出器３１から得られる回転数情
報に基づいてモータ２８の回転位置を制御する。又、コ
ントローラ２９はスロットルボジションセンサ３２から
得られるスロットル弁１３の回動位置情報に基づいてモ
ータ２８をフィードバック制御する。

【００２３】図５のグラフにおける曲線Ｆは、コントロ
ーラ２９のメモリ内に設定されたアクセルレバー１７の
回動位置に対する目標スロットル弁開度曲線を表す。横
軸はアクセルレバー１７の回動位置を表し、縦軸はスロ
ットル弁開度を表す。コントローラ２９はこの目標スロ
ットル弁開度をもたらすようにモータ２８をフィードバ
ック制御する。横軸の原点α１は、アクセルペダル１９
をアクセル操作していないときのアクセルレバー１７の
回動位置を表す。縦軸の原点は、スロットル弁１３が吸
気路１１１に対して直交する回動位置を表す。

【００２４】図５のグラフにおける横軸の原点α１と回
動位置α２との間ではカム板１５がモータ２８の作動に
よって図３（ｂ）に実線で示す位置に回動配置される。
この回動配置によりカムフォロア２１が角度位置θ２に
配置される。このカムフォロア２１の角度配置によりス
ロットルレバー１６が図３（ｂ）の鎖線位置に配置され
る。図５のグラフにおける回動位置α２から右側の範囲
ではカム板１５が図３（ａ）の鎖線で示す位置に回動配
置される。この回動配置によりカムフォロア２１が角度
位置θ１に配置される。図３（ｂ）におけるスロットル
レバー１６の回動位置は、図３（ａ）に鎖線で示すスロ
ットルレバー１６の回動位置に対してスロットル弁１３
の弁開度を開度増大方向へτだけ進めた状態にある。

【００２５】コントローラ２９は、エンジン作動状態に
おいてアクセルペダル１９を踏み込んでいないとき、即
ちアイドリング時には図示しない負荷検出手段から得ら
れる負荷検出情報に基づいてアイドル−スピード制御を
行なうようにモータ２８をフィードバック制御する。図
５ではアイドル−スピード制御は範囲τで行われる。こ
の範囲τは図４のグラフの縦軸方向の範囲φに対応し、
カム板１５の回動に伴ってカムフォロア２１がカム面１
５１の角度範囲〔θ１，θ２〕を相対転動することによ
ってアイドル−スピード制御が行われる。

【００２６】スロットルレバー１６は退避用ばね２４の
ばね力によって図２のスロットル軸１２を中心にして左
回りの方向に付勢されており、エンジン作動時にはカム
フォロア２１は角度位置θ１と角度位置θ３との間にあ
る。従って、モータ２８が断線等により作動しなくなっ
た場合、スロットルレバー１６が退避用ばね２４のばね
力によってアクセルレバー１７側へ移動し、カムフォロ
ア２１が角度位置θoへ移行する。又、モータ２８が短
絡して連続通電状態になった場合、モータ２８はスロッ
トル弁１３の弁開度を減少方向あるいは増大方向へ変え
る。弁開度が減少方向に変化すればカムフォロア２１は
停止壁１５２に当接して角度位置θ１に配置される。弁
開度が増大方向に変化すればカムフォロア２１は停止壁
１５３に当接して角度位置θ３に配置される。

【００２７】アイドリング時においてカムフォロア２１
が角度位置θ１にある場合には、スロットル弁１３が吸
気路１１１に対して直交する回動位置、即ち弁開度が零
にあり、エンジン回転数は最低となる。アイドリング時
においてカムフォロア２１が角度位置θo にある場合に
は、スロットル弁１３の弁開度は零よりも大きい。従っ
て、モータ２８のフェイル時においてアクセルペダル１
９をアクセル操作していないときのエンジン回転数は、
スロットル弁１３の弁開度が零の場合のエンジン回転数
よりも高い。同様に、アイドリング時においてカムフォ
ロア２１が角度位置θ３にある場合には、スロットル弁
１３の弁開度は零よりも大きい。そこで、アクセルペダ
ル１９をアクセル操作していないときにおいてカムフォ
ロア２１が角度位置θo あるいは角度位置θ３にあると
きの弁開度がエンジンストールあるいはオーバーランを
もたらさないように設定すれば、モータ２８のフェイル
時のエンジンストール発生、オーバーランを回避するこ
とができる。このようなフェイルセーフ位相となる角度
位置θo ，θ３に対応する弁開度設定は容易である。

【００２８】第１の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 （１-1）動作伝達手段を構成するリンク２２とスロット
ルレバー１６とのカムフォロア２１を介した連結位置
は、モータ２８と共に位相制御手段を構成するカム板１
５の回動によって変更される。この連結位置の変更によ
りアクセルレバー１７に対するスロットルレバー１６の
相対位置が変わる。アクセルレバー１７が同一位置にあ
る場合にも、アクセルレバー１７に対するスロットルレ
バー１６の相対位置を変えればスロットル弁１３の弁開
度が変わる。動作伝達手段における伝達経路を変更する
構成は簡素であり、装置全体のコストは従来よりも少な
くて済む。 （１-2）伝達経路の変更をもたらすリンク２２の作動範
囲はカム機構を用いることによって大きくとれ、伝達経
路の変更によるスロットル弁の弁開度の変更量を大きく
することができる。従って、アイドル−スピード制御以
外の種々のスロットル弁開度制御を行なうことができ
る。 （１-3）カム機構を用いるためにリンク２２の作動範囲
が大きいが、カム機構の採用は、モータ２８から歯車１
４に至る減速歯車機構に関して大きな減速比の採用を可
能とする。従って、モータ２８として小トルクの小型モ
ータを採用することができ、コスト上の有利性が得られ
る。 （１-4）モータ２８のフェイル時には付勢手段となる退
避用ばね２４のばね力によってカムフォロア２１がフェ
イルセーフ位相となる角度位置θo に向けて変移する。
この変移がストッパ手段となる停止壁１５２によって角
度位置θo で止められる。モータ２８のフェイル時には
カムフォロア２１が機械的な復帰機構によって角度位置
θo に確実に移行するため、確実なフェイルセーフが簡
素な機構で達成できる。 （１-5）図５のグラフにおける横軸の原点α１から回動
位置α２付近まではエンジン回転数が低回転領域にあ
る。エンジンがリーンバーン方式のタイプであれば、こ
のような低回転領域ではスロットル弁開度の増加割合を
大きくしてエンジントルクを大きくし、低回転領域から
他回転領域へ移行する付近ではスロットル弁開度を低減
してエンジントルクの増加を抑えるようにするのがよ
い。図５（ａ）の曲線Ｆで示す目標スロットル開度曲線
は、リーンバーン方式のエンジンに適したものである。
このような適正な目標スロットル開度曲線が機構的には
簡素なカム機構の採用によって容易に得られる。

【００２９】次に、第２の実施の形態を図６に基づいて
説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号
が付してある。この実施の形態では、アクセルレバー１
７に回動可能に連結されたリンク３３及びスロットルレ
バー１６に回動可能に連結されたリンク３４がカムフォ
ロア２１に回動可能に連結されている。カム板３５の回
動に伴ってカムフォロア２１とスロットル軸１２との距
離が変化し、アクセルレバー１７からリンク３３，３４
を介してスロットルレバー１６に至る伝達経路が変化す
る。この伝達経路の変化によりアクセルレバー１７とス
ロットルレバー１６との相対位置が変わり、スロットル
弁開度がカム機構の作動によって制御される。この実施
の形態においても第１の実施の形態と同じ効果が得られ
る。

【００３０】次に、第３の実施の形態を図６に基づいて
説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号
が付してある。この実施の形態では、アクセルレバー３
６とスロットルレバー３７との間にカムフォロア３８が
挟み込まれている。カムフォロア３８はカム板３９に形
成されたカム溝３９１に係合している。アクセルレバー
３６とスロットルレバー３７との間に挟み込まれたカム
フォロア３８は、アクセルレバー３６の回動動作をスロ
ットルレバー３７に伝達する動作伝達手段となる。カム
板３９の回動に伴ってカムフォロア３８とスロットル軸
１２との距離が変化し、アクセルレバー３６からカムフ
ォロア３８を介してスロットルレバー３７に至る伝達経
路が変化する。この伝達経路の変化によりアクセルレバ
ー３６とスロットルレバー３７との相対位置が変わり、
スロットル弁開度がカム機構の作動によって制御され
る。この実施の形態においても第１の実施の形態と同じ
効果が得られる。

【００３１】又、本発明では、アクセルボジションセン
サ３０あるいはスロットルボジションセンサ３２が故障
した場合に弁開度を減少する方向へモータ２８を一定時
間通電した後に通電停止してもよい。このようにすれば
カムフォロア２１が角度位置θo に配置され、オーバー
ラン、エンジンストールが回避される。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、アクセ
ル体の動作をスロットルレバーに伝達する動作伝達手段
における伝達経路を変えてアクセル体に対するスロット
ルレバーの相対位置を制御するようにしたので、低コス
トで種々のスロットル弁開度制御を行ない得るという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す側面図。

【図２】要部拡大正面図。

【図３】（ａ）はカムフォロア２１がフェイル位相角に
ある状態を示す要部拡大断面図。（ｂ）はカムフォロア
が角度範囲〔θ２，θ３〕にある状態を示す要部拡大断
面図。

【図４】カムプロフィル曲線を示すグラフ。

【図５】目標スロットル弁開度曲線を示すグラフ。

【図６】第２の実施の形態を示す要部拡大正面図。

【図７】第３の実施の形態を示す要部拡大正面図。

【符号の説明】

１３…スロットル弁、１５，３５，３９…カム機構を構
成するカム板、１５３…ストッパ手段となる停止壁、１
６…スロットルレバー、１６１…連結位置調整孔、１
７，３６…アクセル体となるアクセルレバー、２１…カ
ム機構を構成するカムフォロア、２２…動作伝達手段を
構成するリンク、２４…退避用ばね、２８…位相制御手
段を構成するモータ、２９…位相制御手段を構成するコ
ントローラ、３３，３４…動作伝達手段を構成するリン
ク、３８…カム機構及び動作伝達手段を構成するカムフ
ォロア。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁を支持するスロットル軸に止
   着されたスロットルレバーと、 前記スロットルレバーに対して相対位置変位可能なアク
   セル体と、 前記アクセル体の動作をスロットルレバーに伝達する動
   作伝達手段と、 前記動作伝達手段における伝達経路を変えてアクセル体
   に対するスロットルレバーの相対位置を制御する位相制
   御手段とを備えたスロットル弁制御装置。
2. 【請求項２】前記動作伝達手段は、一端部をアクセル体
   に連結すると共に、他端部をスロットルレバーに連結位
   置変位可能に連結したリンクであり、前記位相制御手段
   は、スロットルレバーに対するリンクの連結位置を変更
   するカム機構と、このカム機構の駆動を制御する駆動制
   御手段とからなる請求項１に記載のスロットル弁制御装
   置。
3. 【請求項３】前記カム機構にはフェイルセーフ位相をも
   たらすストッパ手段及びカム機構のカムフォロアを前記
   フェイルセーフ位相側へ弾性付勢する付勢手段が備えら
   れている請求項２に記載のスロットル弁制御装置。
4. 【請求項４】前記位相制御手段は、アイドルスピード制
   御を行なう請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載
   のスロットル弁制御装置。