JPS63295824A - スロットルバルブ開度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（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口してなされた
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のスロッ
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保合に
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、前記レバーとの保合
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１
０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ｌＯ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
側の端面と保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７スＯツトルバルプを全閉から小開度
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
示すように設定しである。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１０ａは前記レバー３のスロットルバルブ開方向側の
端面と保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１０
ａ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である。

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１
０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。

さらに前記スレート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ＩＯ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＜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
バルブを全開にできる。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ｆｆ１Ｑａ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１
０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１
０ａ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
．４１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３
３．リンク３７．３８．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と保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４３、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パル
プ駆動手段により、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パルプ駆動手
段の非作動時でも機関運転を継続でき、これに伴い、パ
ルプ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パルプ
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 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 ＪＩ２１！！ 第３図 １ら 第４図 アクで２し）ト囚ｉ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。