JPWO2005047671A1 - 電子スロットル弁の制御システムおよび自動二輪車 - Google Patents

電子スロットル弁の制御システムおよび自動二輪車 Download PDF

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Abstract

【課題】 制御システムに異常発生した際、スロットル弁の急激な回動を抑制できる電子スロットル弁の制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】 内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁１０と、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０と、電動モータ２０を制御する制御部２１を備え、スロットル弁１０には、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢機構３０が設けられている。制御部２１は、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態にすることにより、付勢機構３０の付勢力よってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を制御する。これにより、スロットル弁１０は、付勢機構３０の付勢力よって閉方向にゆっくり回動した後、所定開度位置１０ｂに保持される。【選択図】 図１

Description

本発明は、電子スロットル弁の制御システムに関し、特に、制御システムに異常が発生した際のスロットル弁の制御システムに関する。
電子スロットル弁は、電子制御によってスロットル弁の開度を制御し、エンジン（内燃機関）の吸気量を調整するため、低排気ガス、低燃費が実現でき、一部の乗用車では既に採用され始めている。
この電子スロットル弁では、制御システムに何らかの異常が発生した場合に、電子モータによるスロットル弁の駆動を遮断し、スプリングの付勢力によってスロットル弁を全閉方向に戻すような、いわゆるフェールセーフ機能が備えられている。これにより、エンジンは、退避走行可能な状態が維持され、車両を安全なところに退避させることができる。
なお、スロットル弁をスプリングの付勢力によって全閉状態に戻っても、エンジンが一定量の空気を吸気できるよう、バイパスラインを設けることによって、エンジンは、退避走行可能な状態に維持される。
特許文献１には、このようなバイパスラインを設けなくても、閉方向に付勢するスプリングと、開方向に付勢するスプリングを設けることによって、これらの相対的な付勢力を利用してスロットル弁を回動し、所定の開度位置に維持する方法が開示されている。
ところで、制御システムに異常が発生して、スプリングの付勢力によって、スロットル弁が全閉方向に回動する速度は非常に速い。そのため、エンジンの出力も急激に低下する。乗用車の場合には、車両の重量が重いので、このような急激なエンジン出力の低下が生じても、ドライバに車両の挙動変化を感じさせないが、重量の軽い自動二輪車の場合には、ライダは、車両の挙動変化を感じ、この変化をライダが操作性の低下あるいは不快に感じることがある。
特許文献２には、このようなスロットル弁の急激な回動を起こさないために、スプリングによって閉方向に付勢されるスロットル弁の回動に、抵抗を付加することによって、スロットル弁を緩やかに閉じる方法が開示されている。これにより、エンジンの急激な出力低下は生じなく、車両が低速ギアで走行していても、車両の挙動がギクシャクすることはない。なお、スロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）として、電気粘性流体を利用した電子式ダンパ機能等が用いられている。
なお、自動二輪車において、電子スロットル弁を適用する例が、特許文献３に開示されている。
特開２００３−２０１８６６号公報 特開平６−２４８９７９号公報 特開２００２−１０６３６８号公報
上記特許文献２に記載された方法は、スロットル弁の急激な回動を抑制する点で優れているが、スロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）を、スロットル弁の弁軸に取り付けなければならない。また、緩衝手段として、例えば、電気粘性流体ダンパを用いた場合、制御システムに異常が発生したとき、電気粘性流体の粘性抵抗を大きくするために、電気粘性流体に電界を印加する手段を設けなければならない。
しかしながら、自動二輪車の場合には、乗用車の場合と違って、収容スペースに制限があるので、このような緩衝手段をさらに取り付けることは物理的に難しい。また、電気粘性流体ダンパ等の電子式ダンパ機能を用いた場合、制御システムの異常発生とリンクして、電子式ダンパ機能自体の制御も行う必要がある。その結果、制御システムが複雑になり、コストアップにもつながるという新たな課題も生じる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、収容スペースを増やすことなく、制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御システムを提供することを目的とする。
本発明の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構を備え、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記付勢機構の付勢力よって前記スロットル弁が閉方向に回動する速度を制御することを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記付勢機構の付勢力よって閉方向に回動した後、所定開度位置に保持される。
本発明の他の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢機構と、開方向に付勢する第２の付勢機構とを備え、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって前記スロットル弁が閉方向又は開方向に回動する速度を制御することを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって閉方向又は開方向に回動した後、所定開度位置に保持される。
前記スロットル弁が所定開度位置に保持されているとき、前記内燃機関は、退避走行状態を維持していることが好ましい。
本発明の他の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記スロットル弁の回動を制動することを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記異常が発生した時点の開度位置に保持される。
ある好適な実施形態において、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モ−タに供給される電源を遮断した後、前記電動モータを回生状態にする。
ある好適な実施形態において、前記付勢機構は、スプリングを有する機構で構成されている。
ある好適な実施形態において、前記スロットル弁を手動で駆動するスロットル操作機構をさらに備え、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル操作機構によって前記スロットル弁が閉方向に回動可能に制御される。
本発明の自動二輪車は、上記電子スロットル弁の制御システムを備えていることを特徴とする。
本発明の電子スロットル弁の制御システムによれば、当該制御システムに異常が発生した際、スロットル弁を駆動する電動モータを回生状態にすることによって、付勢力により回動しようとするスロットル弁に対して、その回動速度を減衰させる抵抗力が働き、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。この電動モータは、通常動作のときは、スロットル弁の開閉を駆動する駆動源として使用されているので、制御システムに異常発生したときにのみ作動するような新たな構成を付加する必要はない。また、電動モータの回生状態は、モータの両端子を短絡し、モータを発電機として作用させることによって、簡単に通常動作から切り換えることができる。従って、従来の収容スペースを増やすことなく、かつ、簡単な制御で、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。
また、付勢機構として、開方向スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢機構と、開方向に付勢する第２の付勢機構とを備えることによって、制御システムに異常が発生したとき、第１及び第２の付勢機構の相対的な付勢力によって一義的に決まる開度位置にスロットル弁を保持することができるので、内燃機関を、最適な退避走行状態に維持しておくことができる。
さらに、付勢機構を備えていない場合でも、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁を駆動する電動モータを回生状態にすることによって、スロットル弁を、異常が発生した時点の開度位置に保持しておくことができるので、ライダに車両の急激な挙動変化を感じさせることはない。
本発明に係る電子スロットル弁の制御システムの構成を示す図である。 本発明におけるスロットル弁の開度位置を示す断面図である。 本発明におけるスロットル弁の時間に対する開度変化を示したグラフである。 （ａ）は、電動モータが正転動作する場合の制御回路の状態、（ｂ）は、逆転動作をする場合の制御回路の状態、（ｃ）は、回生状態にある場合の制御回路の状態をそれぞれ示す図である。 本発明における電子スロットル弁の制御システムの他の構成を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明におけるスロットル弁の開度位置を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明におけるスロットル弁の時間に対する開度変化を示したグラフである。 本発明における電子スロットル弁の制御システムの他の構成を示す図である。 本発明におけるスロットル弁と電動モータの構成を示した図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 本発明におけるスロットル操作機構の断面図である。 本発明における自動二輪車の左側面図である。 本発明におけるエンジンユニットの拡大左側面図である。 本発明におけるエンジンユニットの拡大右側面図である。 本発明におけるスロットルバルブ機構の構成を示す図である。 本発明における自動二輪車の制御系の構成を示す図である。 本発明におけるコントールユニットの構成を示す図である。 本発明におけるコントールユニットの他の構成を示す図である。 本発明における電動モータの制御回路の構成を示す図である。
符号の説明
１０ スロットル弁
１１ スロットルボディ
１２ 弁軸
２０ 電動モータ
２１ 制御部
２２ トランスミッション
３０ 第１の付勢機構
３１ 第２の付勢機構
４０ 駆動ギア
４１ 中間大ギア
４２ 中間小ギア
４３ 弁軸駆動ギア
４４ スロットルグリップ
４５ スロットルケーブル
４６ 中間プーリ
４７ 伝達部材
４８ フリーアーム
４９ リンクプレート
５０ ピン
６０ ケース
１０１ 自動二輪車
１０７ エンジンユニット
１１０ 操向ハンドル
１２２ トランスミッション
１２７ クラッチ用電動モータ
１２８ シフト駆動機構
１４０ スロットル機構
１４１ スロットルボディ
１４２ スロットル弁
１４２ａ 弁軸
１４２ｂ 弁板
１４３ａ 各電動モータ
１４３ｂ 駆動ギヤ
１４３ｃ 中間大ギヤ
１４３ｄ 中間小ギヤ
１４３ｅ 弁軸駆動ギヤ
１４３ｆ ケース
１４４ スロットルバルブ開度センサ
１４５ フリーアーム
１４６ リンクプレート
１４７ 中間プーリ
１４８ スロットルケーブル
１４９ スロットルグリップ
１５０ スロットルグリップ開度センサ
１５１ 燃料噴射弁
１５２ 燃料供給パイプ
１６０ スロットル操作機構
１７０ クラッチ
２００ コントロールユニット
２０１ クラッチ位置センサ
２０５ シフトスイッチ
３０１、３０２、３０３，３０４ 入力回路
３０６、３０７ 駆動回路
３０８、３０９ 出力監視回路
３１０、３１１ モータ電源遮断回路
４００ リレー回路
電子スロットル弁は、低排気ガス、低燃費が実現できる点で有益であるが、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生した際に作動するフェールセーフ機能を備えることが必要である。しかしながら、自動二輪車は、乗用車に比べて軽量であるが故に、乗用車で採用されるフェールセーフ機能をそのまま自動二輪車に適用すると、乗用車のドライバには感じなかった車両の急激な挙動変化を、自動二輪車のライダには感じてしまう。
この車両の急激な挙動変化は、スロットル弁の急激な回動に起因するものであるが、このような急激な回動を抑制しようと思えば、特許文献２に開示されているような緩衝手段を別途設けなければならない。しかしながら、自動二輪車には、このような緩衝手段を設けるような収容スペースを確保することは非常に難しい。
本願発明者は、自動二輪車に電子スロットル弁を適用するためには、この収容スペースの制約が障害になると考え、いかに収容スペースを増やさずに、電子スロットル弁の制御システムに緩衝手段を設けることができるかについて検討を行なった結果、本発明を想到するに至った。
以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の電子スロットル弁の制御システムについて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図１は、本実施形態の電子スロットル弁の制御システムの基本的な構成を模式的に示した図である。スロットルボディ１１内に、内燃機関（不図示）の吸気量を調整するスロットル弁１０が配置され、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０が、スロットル弁１０の弁軸１２と連結している。電動モータ２０の正逆の回転は、制御部２１で制御され、これにより、スロットル弁１０の開閉動作が制御される。スロットル弁１０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢機構３０を備え、制御部２１は、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態にすることにより、付勢機構３０の付勢力よってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を制御する。すなわち、回生状態になっている電動モータが、スロットル弁の急激な回動に対する緩衝手段となっている。
図２は、スロットル弁１０の弁軸１２に平行な方向から見た、スロットルボディ１１内のスロットル弁１０の開度位置を示す断面図である。図２において、実線は、通常動作をしているときのスロットル弁１０の開度位置１０ａを示す。制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、付勢機構３０の付勢力によって閉方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。
付勢機構３０は、図２に示す所定開度位置１０ｂにおいて、内燃機関が退避走行状態を維持できる程度の開度を持つように、その付勢力が予め調整されている。付勢機構３０としては、例えば、スプリング等を用いることができる。なお、「退避走行状態」とは、電子スッロトル弁の電気的制御が遮断されても、最低限、車両を路側等の安全なところに退避走行させることができる状態をいい、アイドリング状態も含む。
図３は、スロットル弁１０が、制御システムに異常が発生した時の開度θ１から、閉方向に回動して、所定の開度θ０に達するまでの、時間に対する開度変化を示したグラフである。
点線で示した曲線５０ｂは、従来の、付勢機構３０による付勢力だけでスロットル弁１０を閉方向に回動する場合を示したもので、非常に短時間（ｔ１）のうちに、所定の開度θ０に達している。それに対し、実線で示した曲線５０ａは、電動モータ２０を回生状態にすることによって、スロットル弁１０の回動速度を抑制しながら閉方向に回動する場合を示したもので、ゆっくりとした時間（ｔ２）をかけて所定の開度θ０に達している。
このように、本発明における電子スロットル弁の制御システムにおいては、制御システムに異常が発生して、フェールセーフ機能が働いても、スロットル弁の急激な回動は生じず、その結果、自動二輪車のライダは、車両の急激な挙動変化を感じることはない。
なお、本実施形態では、制御システムに異常が発生した場合に、スロットル弁が閉方向に回動して、所定開度位置に保持されるとしたが、他の手段により、内燃機関を退避走行状態に維持できれば、スロットル弁を全閉状態まで回動させても構わない。例えば、スロットルボディに別途バイパスラインを設けておくことによって、制御システムに異常が発生した際に、バイパスラインを通じて内燃機関に一定量の空気が吸入されるようにしておけば、内燃機関を退避走行状態に維持させることができる。なお、自動二輪車の場合には、車体が軽いので、スロットル弁が全閉状態のままでも、車両を押して動かすことができれば、特段、バイパスラインを設けなくても構わない。
次に、図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、制御システムに異常が発生した時の、電動モータ２０を回生状態に切り換える制御回路について説明をする。
図４（ａ）〜（ｃ）に示す制御回路は、４つのトランジスタＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路で構成されている。図４（ａ）は、電動モータ２０が正転動作する場合を示しており、この場合、ＦＥＴ１、４をＯＮにし、ＦＥＴ２、３をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。図４（ｂ）は、電動モータ２０が逆転動作する場合を示しており、この場合、ＦＥＴ２、３をＯＮにし、ＦＥＴ１、４をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。このように、電動モータ２０に流れる電流の向きを切り換えることによって、電動モータ２０の回転方向を変え、これによって、スロットル弁１０の開閉動作が制御される。
図４（ｃ）は、電動モータ２０が、回生状態になっている場合を示しており、この場合、ＦＥＴ１、２をＯＮにし、ＦＥＴ３、４をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。このとき、電動モータ２０は、発電機として動作し、逆起電力が発生し、逆向きの電流が流れる。この電流によって、電動モータ２０の回転方向とは逆向きのトルクが発生し、電動モータ２０の回転を抑制するブレーキ動作となる。なお、ＦＥＴ１、２をＯＦＦにし、ＦＥＴ３、４をＯＮにすることによっても、電動モータ２０を回生状態にすることができる。また、電動モータ２０を回生状態にするときは、電動モータに供給される電源を遮断しておくことが好ましい。
このように、本発明におけるフェールセーフ機能は、電動モータ２０を回生状態に切り換えることによって動作されるが、かかる動作は、電動モータ２０の通常動作を制御する制御回路と共通の制御回路を用いて制御することが可能となる。すなわち、本発明におけるフェールセーフ機能は、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０自身を、スロットル弁の急激な回動に対する緩衝手段として作用させるとともに、かかる緩衝手段の制御を、電動モータ２０の正逆回転を制御する制御回路をそのまま利用することによって実行することができるので、従来の電子スロットル弁の制御システムに、何ら新たな機構を付加する必要はない。
以上のように、本発明の電子スロットル弁の制御システムによれば、従来の収容スペースを増やすことなく、かつ、簡単な制御で、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。これにより、自動二輪車のライダは、車両の急激な挙動変化を感じることはない。
特に、自動二輪車の場合には、乗用車と違って、スロットル弁が燃焼室に近いところに配され、かつ気筒毎に設置されているので、スロットル弁の急激な回動は、内燃機関の急激な出力低下につながり、ライダは、車両の急激な挙動変化として感じやすくなることから、本発明の効果は、自動二輪車に対して特に有効である。
図５は、本発明の電子スロットル弁の制御システムにおける、他の実施形態の構成を模式的に示した図である。図１に示した構成と異なるところは、付勢機構を２つ設けた点にある。すなわち、スロットル弁１０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する第１の付勢機構３０と、開方向に付勢する第２の付勢機構３１とを備えている。そして、制御部２１は、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態にすることにより、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力によってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を制御する。
図６（ａ）、（ｂ）は、スロットル弁１０の弁軸１２に平行な方向から見た、スロットルボディ１１内のスロットル弁１０の開度位置を示す断面図である。図６（ａ）において、実線は、通常動作をしているときのスロットル弁１０の開度位置１０ａを示す。制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力によって閉方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。
なお、点線で示す所定開度位置１０ｂは、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力の大きさによって一義的に決まり、内燃機関が退避走行状態を維持できる程度の開度を持つように調整される。付勢機構が一つの場合には、開方向に付勢する付勢力と、スロットル弁１０の弁軸１２に働く摩擦力が釣り合ったところで、所定開度位置１０ｂが決まる。そのため、摩擦力の大きさを任意に制御することが難しいが故に、所定開度位置１０ｂを精度良く制御することは難しい。
これに対し、付勢機構が二つの場合には、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢力と、開方向に付勢する付勢力が釣り合ったところで、所定開度位置１０ｂが一義的に決まるので、所定開度位置１０ｂを精度良く制御することができる。
このことから、付勢機構を二つ設けた場合には、図６（ｂ）に示すように、制御システムに異常が発生したときのスロットル弁１０が、実線で示すような全閉状態に近い開度位置１０ａにあった場合には、スロットル弁１０は、開方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。これにより、内燃機関が退避走行状態を維持できる程度の開度を確実に確保することができる。
図７（ａ）、（ｂ）は、スロットル弁１０が、制御システムに異常が発生した時点での開度θ１から回動して、所定の開度θ０に達するまでの、時間に対する開度変化を示したグラフである。図７（ａ）は、制御システムに異常が発生した時の開度θ１が、所定の開度θ０よりも大きい場合を示したもので、スロットル弁１０は、閉方向にゆっくり回動しながら、所定の開度θ０に達する。また、図７（ｂ）は、制御システムに異常が発生した時の開度θ２が、所定の開度θ０よりも小さい場合を示したもので、スロットル弁１０は、開方向にゆっくり回動しながら、所定の開度θ０に達する。
本発明における電子スロットル弁の制御システムの特徴は、制御システムに異常が発生した時に、電動モータを回生状態にする点にある。電動モータを回生状態にするということは、スロットル弁の急激な回動に対して制動をかけるという技術的意味をなす。すなわち、閉方向に付勢する付勢機構が設けられていなければ、スロットル弁は、制御システムに異常が発生した時点の開度位置に保持されることになる。
図８は、このような観点から、本発明の電子スロットル弁の制御システムを捉えた実施形態の構成を模式的に示した図である。すなわち、図１又は図５に示した構成から、付勢機構３０、３１を外した構成となっている。この場合、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、異常が発生した時点の開度位置に保持されることになる。従って、自動二輪車のライダは、電子スロットル弁の制御システムに異常が生じても、車両の急激な挙動変化を防止することができ、ライダが感じる不快感や操作性の変化を防止することができる。
なお、制御システムに異常が発生した際、電動モータを回生状態にすることによって、スロットル弁１０を、異常が発生した時点の開度位置に保持した状態から、スロットル弁１０を手動で駆動することのできるスロットル操作機構を用いて、閉方向に回動することによって、退避走行状態を維持する開度まで閉じることができる。
次に、スロットル弁に付勢機構を設けた構成の例を、図９及び図１０を参照しながら説明する。
図９は、スロットル弁１０と、それを駆動する電動モータ２０の構成を示した図である。スロットルボディ１１は円筒状をなしており、スロットル弁１０は、全てのスロットルボディ１１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸１２に固定されている。電動モータ２０は、その回転軸が弁軸１２と並行になるように配置され、電動モータ２０の回転軸に装着された駆動ギア４０の回転を、中間大ギア４１、中間小ギア４２を介して、弁軸１２に固定された弁軸駆動ギア４３に伝達し、当該弁軸駆動ギア４３により弁軸１２を回転駆動するように構成されている。
図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示した図である。スプリング３０ａが弁軸１２の周りを巻くように取り付けられており、一方の端部は、弁軸駆動ギア４３に設けられたピン５０に係止され、他方の端部は、ケース６０又はスロットルボディ１１に支持されている。このように配置されたスプリング３０ａは、弁軸駆動ギア４３を介して弁軸１２を閉方向に回動させる付勢力を与える。
このように構成されたスプリング３０ａは、電動モータ２０の回転をスロットル弁の弁軸に伝達する減速ギアと一体となった構成にすることができるので、スプリング３０ａを設けるための余分な収容スペースを確保する必要はない。また、付勢機構として設けたスプリング３０ａは、減速ギアのバックラッシュ防止用のリターンスプリングとしても作用させることができるので、一つのスプリングで、付勢力の付与と、バックラッシュ防止の両方を兼ねることが可能となる。
さらに、制御システムに異常が発生した際、スロットル弁１０を手動で駆動するスロットル操作機構においても、付勢機構を設けることができる。
図９の左側が、スロットル操作機構が示す。操向ハンドル（不図示）に取り付けられたスロットルグリップ４４は、スロットルケーブル４５を介して、中間プーリ４６に連結され、さらに、リンクプレート４９を介してフリーアーム４８に連結されている。
図１１は、スロットル操作機構の断面図を示す。スロットルグリップ４４による回動操作が、スロットルケーブル４５を介して中間プーリ４６に伝達され、中間プーリ４６の回動がリンクプレート４９を介して、フリーアーム４８に伝達される。フリーアーム４８には、切欠き部が形成され、フリーアーム４８が矢印の方向に回動したとき、切欠け部の側縁が伝達部材４７を押すことによって、弁軸１２が回動する。これにより、スロットル弁１０の回動が、手動により操作される。
図１１に示すように、スプリング３０ｂが、中間プーリ４６の回転軸の周りを巻くように取り付けられており、一方の端部は、中間プーリ４６に設けられたピンに係止され、他方の端部は、スロットルボディ１１に支持されている。このように配置されたスプリング３０ｂは、伝達部材４７を介して弁軸１２を閉方向に回動させる付勢力を与える。
以上、本発明に係る電子スロットル弁の制御システムについて説明してきたが、動力源を電動モータとする他の機構に対しても、本発明の特徴とする電動モータの回生状態を利用した制御システムを適用することができる。
以下、電動モータで駆動するスロットル弁やクラッチ等の制御システムについて、図１２〜図１９を参照しながら、詳述する。
図１２は、自動二輪車の構成を示す。自動二輪車１０１は、車体フレーム１０２がヘッドパイプ１０３に接続された左右一対のタンクレール１０４の後端に、斜め後方に延びるリヤフレーム１０５が接続されている。タンクレール１０４の上部には燃料タンク１０６が設けられ、下部にはエンジンユニット１０７が配設されている。リヤフレーム１０５の前部にはメインシート１０８が配設されている。
また、ヘッドパイプ１０３にはフロントフォーク１０９が枢支されており、フロントフォーク１０９の上端には操向ハンドル１１０が設けられ、下端には前輪１１１が設けられている。また、タンクレール１０４の後端下部のリヤアームブラケット１１２にはリヤアーム１１３がピボット軸１１４を介して上下揺動可能に枢支されており、リヤアーム１１３の後端には後輪１１５が配設されている。
また、リヤアームブラケット１１２にはステップブラケット１１６が後方に向けて突設されており、運転者の足を掛けるステップ１１７がステップブラケット１１６に車幅方向の外側に向けて設けられている。
エンジンユニット１０７は、水冷式４サイクル並列４気筒の動力源として機能するものであり、シリンダブロック１１８の気筒軸が車体前方に少し傾斜されていると共に、シリンダブロック１１８の下部に位置してクランク軸を収容するクランクケース１１９が車幅方向に向けて車体フレーム１０２に懸架支持されている。なお、シリンダブロック１１８の上面にはシリンダヘッド１２０とヘッドカバー１２１が積層結合された構成となっている。
また、シリンダブロック１１８の後部にはクランク軸と平行に配設された変速装置のメイン軸とドライブ軸と複数段の変速ギヤからなる多段シフト機構を収容する変速機ケース１２２（以下、トランスミッションという）が一体形成されている。このトランスミッション１２２（伝達部）には、変速ギヤ切換時に回転伝達を断続させる図示しないクラッチ（被制御部）が設けられている。クランクケース１１９は、シリンダブロック１１８とトランスミッション１２２の下面に結合されている。
また、リヤアーム１１３の後端に後輪１１５を軸承する軸部１２３には、ドリブンスプロケット１２４が設けられており、このドリブンスプロケット１２４と、エンジンユニット１０７のドライブ軸に固着された図示しない駆動スプロケットとにチェーン１２５が巻回されている。こりにより、エンジン動力がチェーン１２５を介して後輪１１５に伝達される。
また、シリンダブロック１１８の後方で且つトランスミッション１２２の上部にはＡＭＴ（オートメイティド・トランスミッション）機構１２６が設けられている。このＡＭＴ機構１２６は、クラッチの作動やトランスミッション２２の変速ギヤの切り換えを自動的に行うもので、クラッチを作動させるクラッチ用電動モータ１２７、ＡＭＴに必要な他の構成部品を含むものである。
図１３は、シフト駆動機構１２８は示す。自動二輪車１０１の走行方向に向かって左側でトランスミッション１２２の上部に位置しており、ロッド１２９及びレバー１３０のリンク機構によりトランスミッション１２２内部の多段シフト機構を作動するように構成されている。
図１４は、クラッチ用電動モータ１２７を示す。自動二輪車１０１の走行方向に向かって右側でトランスミッション１２２の上部に位置しており、クラッチ機構は、クラッチ用電動モータ１２７と、ロッド１３１と、レバー１３２ａ、１３２ｂにより構成されている。クラッチ用電動モータ１２７が回転するとレバー１３２ａが図中上下方向に揺動し、レバー１３２ａの揺動によりロッド１３１が図中左右方向に移動し、ロッド１３１の移動によりレバー１３２ｂが図中前後方向に揺動して、トランスミッション１２２内部のクラッチを断続するように構成されている。クラッチ用電動モータ１２７、ロッド１３１及びレバー１３２ａ、１３２ｂは、駆動源として機能する。
図１２の左ハンドル１３３のグリップ側には、例えば、図示しないシフトスイッチが備えられており、ライダのシフトスイッチの手動操作により変速ギヤをニュートラルから１速及び最速まで増加又は減少方向にシフト位置が変更される。また、左ハンドル１３３のグリップ側には図示しないＡＭＴ切換スイッチも備えられており、ギヤシフト動作をセミオートモード又はフルオートモードのいずれかで行うかを切り換える。
上記多段シフト機構及びクラッチの切り換えは、共にＡＭＴ機構１２６を用いて図示しないワイヤ又は油圧機構により駆動される。
図１５は、エンジンユニット１０７内の各気筒の吸気ポートに接続されるスロットル機構１４０である。
スロットルボディ１４１は円筒状をなしており、スロットル弁１４２は、各スロットルボディ１４１内に配置された円盤状の弁板１４２ｂを、全てスロットルボディ１４１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸１４２ａに固定したものである。図１５の左右のスロットルボディ１４１同士は接続ボス部１４１ｄにより互いに接続され、また中央のスロットルボディ１４１間に電動駆動機構１４３が配設されている。
電動駆動機構１４３は、電動モータ１４３ａをこれの回転軸が弁軸１４２ａと平行になるように配設し、電動モータ１４３ａの回転軸に装着された駆動ギヤ１４３ｂの回転を中間大ギヤ１４３ｃ、中間小ギヤ１４３ｄを介して弁軸１４２ａに固定された扇形の弁軸駆動ギヤ１４３ｅに伝達している。この弁軸駆動ギヤ１４３ｅにより弁軸１４２ａを回転駆動するように構成されている。この電動駆動機構１４３は、スロットルボディ１４１とは別体に形成されたケース１４３ｆ内に収容されている。
そして、弁軸１４２ａの外方に突出する右端部にはスロットル弁１４２の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ１４４が取り付けられている。また、左端部にはフリーアーム１４５の円盤状のボス部１４５ａが相対回転可能に装着されており、フリーアーム１４５のアーム部１４５ｂ（不図示）は、リンクプレート１４６を介して中間プーリ１４７に連結されている。この中間プーリ１４７は、スロットルケーブル１４８を介して操向ハンドル１１０のスロットルグリップ１４９に連結されている。
リンクプレート１４６、中間プーリ１４７、スロットルケーブル１４８及びスロットルグリップ１４９は、ライダのスロットルグリップ１４９の操作量に応じてスロットル弁１４２を手動開閉するスロットル操作機構１６０を構成する。電動駆動機構１４３及びスロットル操作機構１６０は、駆動源として機能する。
中間プーリ１４７は、中間軸１４７ａの左端にこれと共に回動するように固定支持されており、この中間軸１４７ａは左端のスロットルボディ１４１に形成されたボス部１４１ｃにより回動可能に軸支されている。また、中間軸１４７ａの右端にはスロットルグリップ１４９の操作角度を検出するスロットルグリップ開度センサ１５０が装着されている。
また、各スロットルボディ１４１の下側には気筒毎に燃料噴射弁１５１が配設され、各燃料噴射弁１５１の燃料導入部には共通の燃料供給パイプ１５２が接続されている。
図１６は、自動二輪車１０１の制御系の構成を示すブロック図である。
エンジンユニット１０７は、スロットル機構１４０により各気筒内に導入される吸気量が調整され、燃料噴射弁１５１により各気筒内の燃料噴射量が調整されて、その出力動力が調整される。スロットル機構１４０は、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａの駆動力により弁軸１４２ａが回動されてスロットル弁１４２が開閉される。スロットルバルブ開度センサ１４４は、スロットル弁１４２の開度を検出してスロットル開度検出信号をコントロールユニット２００に出力する。
電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、コントロールユニット２００から入力されるスロットル駆動信号により駆動力を発生し、その駆動力により駆動ギヤ１４３ｂ、中間大ギヤ１４３ｃ、及び中間小ギヤ１４３ｄを介して、スロットル機構１４０内の弁軸１４２ａを回動する。スロットル操作機構１６０は、電動駆動機構１４３の駆動力が遮断された場合に、ライダのスロットルグリップ１４９の操作量に応じてスロットル弁１４２を手動開閉する。
クラッチ１７０は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力により切り換え操作され、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を断続する。クラッチ１７０は、図示しないクラッチスプリング、クラッチプレート及びフリクションプレートを内蔵する。
クラッチ１７０を接続する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力を調整してクラッチスプリングの押圧力によりクラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフト（不図示）に接続する方向に徐々に押圧して、エンジンユニット１０７の動力をトランスミッション１２２に徐々に伝達する。クラッチ１７０を切断する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力によりクラッチスプリングの押圧力を解除して、クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトから切断する方向に作用し、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を切断する。
クラッチ用電動モータ１２７は、コントロールユニット２００から入力されるクラッチ切換信号により駆動力を調整し、その駆動力によりクラッチ１７０の断続動作を制御する。クラッチセンサ２０１は、クラッチ１７０の動作状態を検出してクラッチ位置検出信号をコントロールユニット２００に出力する。上記クラッチスプリング及びクラッチ用電動モータ１２７は、駆動源として機能する。
車速センサ２０３は、後輪１１５の回転数を検出し、その回転数に対応する車速信号をコントロールユニット２００に出力する。スロットルグリップ開度センサ１５０は、スロットルグリップ１４９の操作角度を検出してスロットル操作角度検出信号をコントロールユニット２００に出力する。シフトスイッチ２０５は、ライダの手動操作に応じてシフト位置信号をコントロールユニット２００に出力する。
図１７は、コントロールユニット２００のブロック図である。複数の入力回路３０１〜３０４と、ＣＰＵ３０５と、複数の駆動回路３０６、３０７と、複数の出力監視回路３０８、３０９と、複数のモータ電源遮断回路３１０、３１１とにより構成されている。
入力回路３０１は、スロットルバルブ開度センサ１４４から入力されるスロットル開度検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０２は、スロットルグリップ開度センサ１５０から入力されるスロットル操作角度検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０３は、シフトスイッチ２０５から入力されるシフト位置信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０４は、クラッチ位置センサ２０１から入力されるクラッチ位置検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１〜３０４からそれぞれ入力される各種信号に基づいて、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａ及びクラッチ用電動モータ１２７の各動作を制御する各制御信号を駆動回路３０６、３０７に出力する。
また、ＣＰＵ３０５は、自身の動作状態を監視して動作異常を検出する機能を有しており、その動作異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路３１０、３１１に出力するとともに、各電動モータ１２７、１４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
さらに、ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１〜３０５からそれぞれ入力される各信号に基づいて各センサ１４４、１５０、２０１及びスイッチ２０５の異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出すると、異常信号を各モータ電源遮断回路３１０、３１１に出力するとともに、各電動モータ１２７、１４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
また、ＣＰＵ３０５は、出力監視回路３０８、３０９から入力される信号に基づいて、各駆動回路３０６、３０７及び各電動モータ１４３ａ、１２７の異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出すると、モード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
駆動回路３０６、３０７は、ＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路を構成している（図４参照）。駆動回路３０６、３０７及び電動モータが正転動作する場合、ＦＥＴ１、４をＯＮし、ＦＥＴ２、３をＯＦＦして、図４（ａ）に示す経路で駆動電流が流れる。また、駆動回路３０６、３０７及び電動モータが逆転動作する場合、ＦＥＴ２，３をＯＮし、ＦＥＴ１，４をＯＦＦして、図４（ｂ）に示す経路で駆動電流が流れる。
また、駆動回路３０６，３０７及び電動モータがブレーキ動作する場合、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、図４（ｃ）に示す経路で駆動電流が流れる。この場合、電動モータ１２７，１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れる。この電流によって、電動モータ１２７，１４３ａのもともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
駆動回路３０６，３０７は、ＣＰＵ３０５から入力される各制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して各電動モータ１２７，１４３ａの正転動作、逆転動作を制御する。また、駆動回路３０６，３０７は、ＣＰＵ３０５から入力されるモード切換信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して各電動モータ１２７，１４３ａのブレーキ動作を制御する。
出力監視回路３０８，３０９は、各駆動回路３０６，３０７と各電動モータ１２７，１４３ａの間に流れる駆動電流を検出し、駆動電流信号をＣＰＵ３０５に出力する。
モータ電源遮断回路３１０，３１１は、モータ電源を駆動回路３０６，３０７に供給し、ＣＰＵ３０５から異常信号が入力されると、駆動回路３０６，３０７に供給するモータ電源を遮断する。なお、上記スロットルバルブ開度センサ１４４、スロットルグリップ開度センサ１５０、クラッチセンサ２０１及び車速センサ２０３は、車両の動作状態を検出する検出部として機能する。
次に、自動二輪車１０１における通常時の制御動作について説明する。
自動二輪車１０１では、ライダがスロットルグリップ１４９を操作すると、その操作角度がスロットルグリップ開度センサ１５０により検出され、そのスロットル操作角度検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。また、スロットル弁１４２の開度は、スロットルバルブ開度センサ１４４により検出され、そのスロットル開度検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。
ＣＰＵ３０５は、スロットルグリップ開度センサ１５０から入力されたスロットル操作角度検出信号と、スロットルバルブ開度センサ１４４から入力されるスロットル開度検出信号に基づいて、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａの動作を制御する制御信号を駆動回路３０８に出力する。
駆動回路３０６は、ＣＰＵ３０５から入力される制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、電動モータ１４３ａを正転動作又は逆転動作させ、所望の開度位置にスロットル弁１４２を開閉させる。
また、自動二輪車１０１では、ライダがシフトスイッチ２０５を操作すると、そのシフト位置信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。また、クラッチ１７０の動作状態は、クラッチセンサ２０１により検出され、そのクラッチ位置検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。
ＣＰＵ３０５は、シフトスイッチ２０５から入力されるシフト位置信号と、クラッチセンサ２０１から入力されるクラッチ位置検出信号に基づいて、クラッチ１７０の動作を制御する制御信号を駆動回路３０７に出力する。
駆動回路３０７は、ＣＰＵ３０５から入力される制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、クラッチ用電動モータ１２７を正転動作又は逆転動作させ、クラッチ１７０の断続動作を制御する。駆動回路３０７は、クラッチ１７０を接続する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力を調整しながら、上記クラッチスプリングの押圧力により、上記クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトに接続する方向に徐々に押圧して、エンジンユニット１０７の動力をトランスミッション１２２に徐々に伝達する。
また、駆動回路３０７は、クラッチ１７０を切断する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力によりクラッチスプリングの押圧力を解除して、クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトから切断する方向に作用し、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を切断する。
次に、自動二輪車１０１においてＣＰＵ３０５に異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ３０５は、動作状態の異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路３１０，３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０６，３０７に出力する。各モータ電源遮断回路３１０，３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０６，３０７に供給するモータ電源１，２を遮断する。
そして、駆動回路３０６，３０７は、各モータ電源遮断回路３１０，３１１によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行して電動モータ１２７，１４３ａの急激な動作を抑制する。
したがって、ＣＰＵ３０５が異常を検出した場合は、モータ電源遮断回路３１０，３１１によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０６，３０７はブレーキ動作に移行される。このため、クラッチ用電動モータ１２７及び電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
そして、クラッチ用電動モータ１２７がブレーキ動作に移行することにより、クラッチ１７０の急速動作を抑制することができる。また、電動モータ１４３ａがブレーキ動作に移行することによりスロットル弁１４２の急速動作を抑制することができる。この後、ライダは、スロットルグリップ１４９を操作することにより、スロットル弁１４２を手動で開閉することが可能になる。
その結果、ＣＰＵ３０５が異常を検出した場合に、電動モータ１２７，１４３ａの急激な動作を抑制して、クラッチ１７０及びスロットル弁１４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を防止することができ、ライダの操作性の変化を防止することができる。
次に、自動二輪車１０１において、各センサ１４４，１５０，２０１やスイッチ２０５に異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１又は入力回路３０２から入力されるスロットル開度検出信号又はスロットル操作角度検出信号の異常を検出すると、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１０に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０６に出力する。モータ電源遮断回路３１０は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０６に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路３０６は、モータ電源遮断回路３１０によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行して電動モータ１４３ａの急激な動作を阻止する。
したがって、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路３１０によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０６はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
その結果、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生した場合でも、電動モータ１４３ａの急激な動作を抑制して、スロットル弁１４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を防止することができ、ライダが感じる不快感や操作性の変化を防止することができる。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０４から入力されるクラッチ位置検出信号の異常を検出すると、クラッチセンサ２０１に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０７に出力する。モータ電源遮断回路３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０７に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路３０７は、モータ電源遮断回路３１１によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行してクラッチ用電動モータ１２７の急激な動作を阻止する。
したがって、クラッチセンサ２０１に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路３１１によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０７はブレーキ動作に移行される。このため、クラッチ用電動モータ１２７は、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
その結果、クラッチセンサ２０１に異常が発生した場合でも、クラッチ用電動モータ１２７の急激な動作を抑制して、クラッチ１７０の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を防止することができ、ライダが感じる不快感や操作性の変化を防止することができる。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０３から入力されるシフト位置信号の異常を検出すると、シフトスイッチ２０５に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０７に出力する。モータ電源遮断回路３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０７に供給するモータ電源を遮断する。
以上のように、自動二輪車１０１においては、各センサ１４４，１５０，２０１やスイッチ２０５に異常が発生した場合に、各電動モータ１４３ａ，１２７を駆動する駆動回路３０６，３０７へのモータ電源の供給を遮断した後、駆動回路３０６，３０７により各電動モータ１４３ａ，１２７をブレーキ動作に移行させるようにした。
したがって、制御系に異常が発生した場合に、電動モータの急激な動作によるスロットル弁やクラッチの急速動作を抑制して、自動二輪車の急激な挙動の変化を防止することができ、ライダが感じる不快感や操作性の変化を防止することができる。また、駆動系の新たな機構や、制御系の新たな回路等を追加することが必要ないため、低コストで上記のようなフェールセーフ機能を実現することができる。
なお、図１７では、コントロールユニット２００内に複数の電動モータの駆動回路を備える構成を示したが、この構成に限るものではない。例えば、図１８に示すように、コントロールユニット２００内に、例えば、電動モータ１４３ａに対応する駆動回路３０６を備え、このようなコントロールユニットを、他の電動モータ１２７用に複数用意するようにしてもよい。
また、駆動回路をＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路構成のものを示したが、この場合、ＦＥＴ１〜４が故障すると、ブレーキ動作への移行が困難になる可能性がある。このため、例えば、図１９に示すように、Ｈブリッジ回路にブレーキ動作用のリレー回路４００を接続することが考えられる。
この場合、異常発生時に駆動回路に供給されるモータ電源を遮断するとともに、リレー回路４００を動作させれば、電動モータを確実にブレーキ動作させることが可能になる。その結果、ブレーキ動作の信頼性を向上させることができる。また、リレー回路４００に用いる素子は、リレーに限るものではなく、例えば、スイッチング動作が可能な半導体素子等を用いるようにしてもよい。
また、上記の例では、エンジンユニットを動力源とする車両に適用した場合を説明したが、これに限るものではなく、例えば、電動モータを動力源とする車両にも適用可能である。さらに、スロットル機構において駆動源として電動駆動機構１４３及びスロットル操作機構１６０を含む場合を説明したが、スロットルバルブを付勢するスプリングを駆動源として含む構成にしてもよい。
さらに、上記の例では、電子スロットル弁の制御システムにおいて、各センサ１４４、１５０等に異常が発生した場合を説明したが、これに限るものではなく、電子スロットル弁の制御システムにおいて、何らかの異常が発生した場合に、本発明の制御システムが適応し得る。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。なお、上記実施形態における自動二輪車とは、モーターサイクルの意味であり、原動機付自転車（モーターバイク）、スクータを含み、具体的には、車体を傾動させて旋回可能な車両のことをいう。したがって、前輪および後輪の少なくとも一方を２輪以上にして、タイヤの数のカウントで三輪車・四輪車（またはそれ以上）としても、それは「自動二輪車」に含まれ得る。
本発明によれば、収容スペースを増やすことなく、制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御システムを提供することができる。
【書類名】明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子スロットル弁の制御システムに関し、特に、制御システムに異常が発生した際のスロットル弁の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子スロットル弁は、電子制御によってスロットル弁の開度を制御し、エンジン（内燃機関）の吸気量を調整するため、低排気ガス、低燃費が実現でき、一部の乗用車では既に採用され始めている。
【０００３】
この電子スロットル弁では、制御システムに何らかの異常が発生した場合に、電子モータによるスロットル弁の駆動を遮断し、スプリングの付勢力によってスロットル弁を全閉方向に戻すような機能が備えられている。
【０００４】
なお、スロットル弁をスプリングの付勢力によって全閉状態に戻っても、エンジンが一定量の空気を吸気できるよう、バイパスラインを設けることによって、エンジンは、走行可能な状態に維持される。
【０００５】
特許文献１には、このようなバイパスラインを設けなくても、閉方向に付勢するスプリングと、開方向に付勢するスプリングを設けることによって、これらの相対的な付勢力を利用してスロットル弁を回動し、所定の開度位置に維持する方法が開示されている。
【０００６】
ところで、制御システムに異常が発生して、スプリングの付勢力によって、スロットル弁が全閉方向に回動する速度は非常に速い。そのため、エンジンの出力も急激に低下する。乗用車の場合には、車両の重量が重いので、このような急激なエンジン出力の低下が生じても、ドライバに車両の挙動変化を感じさせないが、重量の軽い自動二輪車の場合には、ライダは、車両の挙動変化を感じることがある。
【０００７】
特許文献２には、このようなスロットル弁の急激な回動を起こさないために、スプリングによって閉方向に付勢されるスロットル弁の回動に、抵抗を付加することによって、スロットル弁を緩やかに閉じる方法が開示されている。これにより、エンジンの急激な出力低下は生じなく、車両が低速ギアで走行していても、車両の挙動がギクシャクすることはない。なお、スロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）として、電気粘性流体を利用した電子式ダンパ機能等が用いられている。
【０００８】
なお、自動二輪車において、電子スロットル弁を適用する例が、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０１８６６号公報
【特許文献２】特開平６−２４８９７９号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献２に記載された方法は、スロットル弁の急激な回動を抑制する点で優れているが、スロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）を、スロットル弁の弁軸に取り付けなければならない。また、緩衝手段として、例えば、電気粘性流体ダンパを用いた場合、制御システムに異常が発生したとき、電気粘性流体の粘性抵抗を大きくするために、電気粘性流体に電界を印加する手段を設けなければならない。
【００１０】
しかしながら、自動二輪車の場合には、乗用車の場合と違って、収容スペースに制限があるので、このような緩衝手段をさらに取り付けることは物理的に難しい。また、電気粘性流体ダンパ等の電子式ダンパ機能を用いた場合、制御システムの異常発生とリンクして、電子式ダンパ機能自体の制御も行う必要がある。その結果、制御システムが複雑になり、コストアップにもつながるという新たな課題も生じる。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、収容スペースを増やすことなく、制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構を備え、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記付勢機構の付勢力よって前記スロットル弁が閉方向に回動する速度を制御することを特徴とする。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記付勢機構の付勢力よって閉方向に回動した後、所定開度位置に保持される。
【００１４】
本発明の他の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢機構と、開方向に付勢する第２の付勢機構とを備え、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって前記スロットル弁が閉方向又は開方向に回動する速度を制御することを特徴とする。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって閉方向又は開方向に回動した後、所定開度位置に保持される。
【００１６】
前記スロットル弁が所定開度位置に保持されているとき、前記内燃機関は、走行状態を維持していることが好ましい。
【００１７】
本発明の他の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記スロットル弁の回動を制動することを特徴とする。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記異常が発生した時点の開度位置に保持される。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モ−タに供給される電源を遮断した後、前記電動モータを回生状態にする。
【００２０】
ある好適な実施形態において、前記付勢機構は、スプリングを有する機構で構成されている。
【００２１】
ある好適な実施形態において、前記スロットル弁を手動で駆動するスロットル操作機構をさらに備え、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル操作機構によって前記スロットル弁が閉方向に回動可能に制御される。
【００２２】
本発明の自動二輪車は、上記電子スロットル弁の制御システムを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の電子スロットル弁の制御システムによれば、当該制御システムに異常が発生した際、スロットル弁を駆動する電動モータを回生状態にすることによって、付勢力により回動しようとするスロットル弁に対して、その回動速度を減衰させる抵抗力が働き、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。この電動モータは、通常動作のときは、スロットル弁の開閉を駆動する駆動源として使用されているので、制御システムに異常発生したときにのみ作動するような新たな構成を付加する必要はない。また、電動モータの回生状態は、モータの両端子を短絡し、モータを発電機として作用させることによって、簡単に通常動作から切り換えることができる。従って、従来の収容スペースを増やすことなく、かつ、簡単な制御で、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。
【００２４】
また、付勢機構として、開方向スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢機構と、開方向に付勢する第２の付勢機構とを備えることによって、制御システムに異常が発生したとき、第１及び第２の付勢機構の相対的な付勢力によって一義的に決まる開度位置にスロットル弁を保持することができるので、内燃機関を、最適な走行状態に維持しておくことができる。
【００２５】
さらに、付勢機構を備えていない場合でも、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁を駆動する電動モータを回生状態にすることによって、スロットル弁を、異常が発生した時点の開度位置に保持しておくことができるので、ライダに車両の急激な挙動変化を感じさせることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】
本発明に係る電子スロットル弁の制御システムの構成を示す図である。
【図２】
本発明におけるスロットル弁の開度位置を示す断面図である。
【図３】
本発明におけるスロットル弁の時間に対する開度変化を示したグラフである。
【図４】
（ａ）は、電動モータが正転動作する場合の制御回路の状態、（ｂ）は、逆転動作をする場合の制御回路の状態、（ｃ）は、回生状態にある場合の制御回路の状態をそれぞれ示す図である。
【図５】
本発明における電子スロットル弁の制御システムの他の構成を示す図である。
【図６】
（ａ）及び（ｂ）は、本発明におけるスロットル弁の開度位置を示す断面図である。
【図７】
（ａ）及び（ｂ）は、本発明におけるスロットル弁の時間に対する開度変化を示したグラフである。
【図８】
本発明における電子スロットル弁の制御システムの他の構成を示す図である。
【図９】
本発明におけるスロットル弁と電動モータの構成を示した図である。
【図１０】
図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１１】
本発明におけるスロットル操作機構の断面図である。
【図１２】
本発明における自動二輪車の左側面図である。
【図１３】
本発明におけるエンジンユニットの拡大左側面図である。
【図１４】
本発明におけるエンジンユニットの拡大右側面図である。
【図１５】
本発明におけるスロットルバルブ機構の構成を示す図である。
【図１６】
本発明における自動二輪車の制御系の構成を示す図である。
【図１７】
本発明におけるコントールユニットの構成を示す図である。
【図１８】
本発明におけるコントールユニットの他の構成を示す図である。
【図１９】
本発明における電動モータの制御回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ スロットル弁
１１ スロットルボディ
１２ 弁軸
２０ 電動モータ
２１ 制御部
２２ トランスミッション
３０ 第１の付勢機構
３１ 第２の付勢機構
４０ 駆動ギア
４１ 中間大ギア
４２ 中間小ギア
４３ 弁軸駆動ギア
４４ スロットルグリップ
４５ スロットルケーブル
４６ 中間プーリ
４７ 伝達部材
４８ フリーアーム
４９ リンクプレート
５０ ピン
６０ ケース
１０１ 自動二輪車
１０７ エンジンユニット
１１０ 操向ハンドル
１２２ トランスミッション
１２７ クラッチ用電動モータ
１２８ シフト駆動機構
１４０ スロットル機構
１４１ スロットルボディ
１４２ スロットル弁
１４２ａ 弁軸
１４２ｂ 弁板
１４３ａ 各電動モータ
１４３ｂ 駆動ギヤ
１４３ｃ 中間大ギヤ
１４３ｄ 中間小ギヤ
１４３ｅ 弁軸駆動ギヤ
１４３ｆ ケース
１４４ スロットルバルブ開度センサ
１４５ フリーアーム
１４６ リンクプレート
１４７ 中間プーリ
１４８ スロットルケーブル
１４９ スロットルグリップ
１５０ スロットルグリップ開度センサ
１５１ 燃料噴射弁
１５２ 燃料供給パイプ
１６０ スロットル操作機構
１７０ クラッチ
２００ コントロールユニット
２０１ クラッチ位置センサ
２０５ シフトスイッチ
３０１、３０２、３０３，３０４ 入力回路
３０６、３０７ 駆動回路
３０８、３０９ 出力監視回路
３１０、３１１ モータ電源遮断回路
４００ リレー回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
電子スロットル弁は、低排気ガス、低燃費が実現できる点で有益であるが、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生した際に作動する機能を備えることが必要である。しかしながら、自動二輪車は、乗用車に比べて軽量であるが故に、乗用車で採用される機能をそのまま自動二輪車に適用すると、乗用車のドライバには感じなかった車両の急激な挙動変化を、自動二輪車のライダには感じてしまう。
【００２９】
この車両の急激な挙動変化は、スロットル弁の急激な回動に起因するものであるが、このような急激な回動を抑制しようと思えば、特許文献２に開示されているような緩衝手段を別途設けなければならない。しかしながら、自動二輪車には、このような緩衝手段を設けるような収容スペースを確保することは非常に難しい。
【００３０】
本願発明者は、自動二輪車に電子スロットル弁を適用するためには、この収容スペースの制約が障害になると考え、いかに収容スペースを増やさずに、電子スロットル弁の制御システムに緩衝手段を設けることができるかについて検討を行なった結果、本発明を想到するに至った。
【００３１】
以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の電子スロットル弁の制御システムについて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００３２】
図１は、本実施形態の電子スロットル弁の制御システムの基本的な構成を模式的に示した図である。スロットルボディ１１内に、内燃機関（不図示）の吸気量を調整するスロットル弁１０が配置され、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０が、スロットル弁１０の弁軸１２と連結している。電動モータ２０の正逆の回転は、制御部２１で制御され、これにより、スロットル弁１０の開閉動作が制御される。スロットル弁１０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢機構３０を備え、制御部２１は、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態にすることにより、付勢機構３０の付勢力よってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を制御する。すなわち、回生状態になっている電動モータが、スロットル弁の急激な回動に対する緩衝手段となっている。
【００３３】
図２は、スロットル弁１０の弁軸１２に平行な方向から見た、スロットルボディ１１内のスロットル弁１０の開度位置を示す断面図である。図２において、実線は、通常動作をしているときのスロットル弁１０の開度位置１０ａを示す。制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、付勢機構３０の付勢力によって閉方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。
【００３４】
付勢機構３０は、図２に示す所定開度位置１０ｂにおいて、内燃機関が走行状態を維持できる程度の開度を持つように、その付勢力が予め調整されている。付勢機構３０としては、例えば、スプリング等を用いることができる。なお、前記「走行状態」とは、電子スッロトル弁の電気的制御が遮断されても、最低限、車両を走行させることができる状態をいい、アイドリング状態も含む。
【００３５】
図３は、スロットル弁１０が、制御システムに異常が発生した時の開度θ１から、閉方向に回動して、所定の開度θ０に達するまでの、時間に対する開度変化を示したグラフである。
【００３６】
点線で示した曲線５０ｂは、従来の、付勢機構３０による付勢力だけでスロットル弁１０を閉方向に回動する場合を示したもので、非常に短時間（ｔ１）のうちに、所定の開度θ０に達している。それに対し、実線で示した曲線５０ａは、電動モータ２０を回生状態にすることによって、スロットル弁１０の回動速度を抑制しながら閉方向に回動する場合を示したもので、ゆっくりとした時間（ｔ２）をかけて所定の開度θ０に達している。
【００３７】
このように、本発明における電子スロットル弁の制御システムにおいては、制御システムに異常が発生しても、スロットル弁の急激な回動は生じず、その結果、自動二輪車のライダは、車両の急激な挙動変化を感じることはない。
【００３８】
なお、本実施形態では、制御システムに異常が発生した場合に、スロットル弁が閉方向に回動して、所定開度位置に保持されるとしたが、他の手段により、内燃機関を走行状態に維持できれば、スロットル弁を全閉状態まで回動させても構わない。例えば、スロットルボディに別途バイパスラインを設けておくことによって、制御システムに異常が発生した際に、バイパスラインを通じて内燃機関に一定量の空気が吸入されるようにしておけば、内燃機関を走行状態に維持させることができる。なお、自動二輪車の場合には、車体が軽いので、スロットル弁が全閉状態のままでも、車両を押して動かすことができれば、特段、バイパスラインを設けなくても構わない。
【００３９】
次に、図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、制御システムに異常が発生した時の、電動モータ２０を回生状態に切り換える制御回路について説明をする。
【００４０】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す制御回路は、４つのトランジスタＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路で構成されている。図４（ａ）は、電動モータ２０が正転動作する場合を示しており、この場合、ＦＥＴ１、４をＯＮにし、ＦＥＴ２、３をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。図４（ｂ）は、電動モータ２０が逆転動作する場合を示しており、この場合、ＦＥＴ２、３をＯＮにし、ＦＥＴ１、４をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。このように、電動モータ２０に流れる電流の向きを切り換えることによって、電動モータ２０の回転方向を変え、これによって、スロットル弁１０の開閉動作が制御される。
【００４１】
図４（ｃ）は、電動モータ２０が、回生状態になっている場合を示しており、この場合、ＦＥＴ１、２をＯＮにし、ＦＥＴ３、４をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。このとき、電動モータ２０は、発電機として動作し、逆起電力が発生し、逆向きの電流が流れる。この電流によって、電動モータ２０の回転方向とは逆向きのトルクが発生し、電動モータ２０の回転を抑制するブレーキ動作となる。なお、ＦＥＴ１、２をＯＦＦにし、ＦＥＴ３、４をＯＮにすることによっても、電動モータ２０を回生状態にすることができる。また、電動モータ２０を回生状態にするときは、電動モータに供給される電源を遮断しておくことが好ましい。
【００４２】
このように、本発明は、電動モータ２０を回生状態に切り換えることによって動作されるが、かかる動作は、電動モータ２０の通常動作を制御する制御回路と共通の制御回路を用いて制御することが可能となる。すなわち、本発明は、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０自身を、スロットル弁の急激な回動に対する緩衝手段として作用させるとともに、かかる緩衝手段の制御を、電動モータ２０の正逆回転を制御する制御回路をそのまま利用することによって実行することができるので、従来の電子スロットル弁の制御システムに、何ら新たな機構を付加する必要はない。
【００４３】
以上のように、本発明の電子スロットル弁の制御システムによれば、従来の収容スペースを増やすことなく、かつ、簡単な制御で、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。
【００４４】
特に、自動二輪車の場合には、乗用車と違って、スロットル弁が燃焼室に近いところに配され、かつ気筒毎に設置されているので、スロットル弁の急激な回動は、内燃機関の急激な出力低下につながり、ライダは、車両の急激な挙動変化として感じやすくなることから、本発明の効果は、自動二輪車に対して特に有効である。
【００４５】
図５は、本発明の電子スロットル弁の制御システムにおける、他の実施形態の構成を模式的に示した図である。図１に示した構成と異なるところは、付勢機構を２つ設けた点にある。すなわち、スロットル弁１０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する第１の付勢機構３０と、開方向に付勢する第２の付勢機構３１とを備えている。そして、制御部２１は、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態にすることにより、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力によってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を制御する。
【００４６】
図６（ａ）、（ｂ）は、スロットル弁１０の弁軸１２に平行な方向から見た、スロットルボディ１１内のスロットル弁１０の開度位置を示す断面図である。図６（ａ）において、実線は、通常動作をしているときのスロットル弁１０の開度位置１０ａを示す。制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力によって閉方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。
【００４７】
なお、点線で示す所定開度位置１０ｂは、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力の大きさによって一義的に決まり、内燃機関が走行状態を維持できる程度の開度を持つように調整される。付勢機構が一つの場合には、開方向に付勢する付勢力と、スロットル弁１０の弁軸１２に働く摩擦力が釣り合ったところで、所定開度位置１０ｂが決まる。そのため、摩擦力の大きさを任意に制御することが難しいが故に、所定開度位置１０ｂを精度良く制御することは難しい。
【００４８】
これに対し、付勢機構が二つの場合には、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢力と、開方向に付勢する付勢力が釣り合ったところで、所定開度位置１０ｂが一義的に決まるので、所定開度位置１０ｂを精度良く制御することができる。
【００４９】
このことから、付勢機構を二つ設けた場合には、図６（ｂ）に示すように、制御システムに異常が発生したときのスロットル弁１０が、実線で示すような全閉状態に近い開度位置１０ａにあった場合には、スロットル弁１０は、開方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。これにより、内燃機関が走行状態を維持できる程度の開度を確実に確保することができる。
【００５０】
図７（ａ）、（ｂ）は、スロットル弁１０が、制御システムに異常が発生した時点での開度θ１から回動して、所定の開度θ０に達するまでの、時間に対する開度変化を示したグラフである。図７（ａ）は、制御システムに異常が発生した時の開度θ１が、所定の開度θ０よりも大きい場合を示したもので、スロットル弁１０は、閉方向にゆっくり回動しながら、所定の開度θ０に達する。また、図７（ｂ）は、制御システムに異常が発生した時の開度θ２が、所定の開度θ０よりも小さい場合を示したもので、スロットル弁１０は、開方向にゆっくり回動しながら、所定の開度θ０に達する。
【００５１】
本発明における電子スロットル弁の制御システムの特徴は、制御システムに異常が発生した時に、電動モータを回生状態にする点にある。電動モータを回生状態にするということは、スロットル弁の急激な回動に対して制動をかけるという技術的意味をなす。すなわち、閉方向に付勢する付勢機構が設けられていなければ、スロットル弁は、制御システムに異常が発生した時点の開度位置に保持されることになる。
【００５２】
図８は、このような観点から、本発明の電子スロットル弁の制御システムを捉えた実施形態の構成を模式的に示した図である。すなわち、図１又は図５に示した構成から、付勢機構３０、３１を外した構成となっている。この場合、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、異常が発生した時点の開度位置に保持されることになる。従って、自動二輪車のライダは、電子スロットル弁の制御システムに異常が生じても、車両の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。
【００５３】
なお、制御システムに異常が発生した際、電動モータを回生状態にすることによって、スロットル弁１０を、異常が発生した時点の開度位置に保持した状態から、スロットル弁１０を手動で駆動することのできるスロットル操作機構を用いて、閉方向に回動することによって、走行状態を維持する開度まで閉じることができる。
【００５４】
次に、スロットル弁に付勢機構を設けた構成の例を、図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００５５】
図９は、スロットル弁１０と、それを駆動する電動モータ２０の構成を示した図である。スロットルボディ１１は円筒状をなしており、スロットル弁１０は、全てのスロットルボディ１１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸１２に固定されている。電動モータ２０は、その回転軸が弁軸１２と並行になるように配置され、電動モータ２０の回転軸に装着された駆動ギア４０の回転を、中間大ギア４１、中間小ギア４２を介して、弁軸１２に固定された弁軸駆動ギア４３に伝達し、当該弁軸駆動ギア４３により弁軸１２を回転駆動するように構成されている。
【００５６】
図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示した図である。スプリング３０ａが弁軸１２の周りを巻くように取り付けられており、一方の端部は、弁軸駆動ギア４３に設けられたピン５０に係止され、他方の端部は、ケース６０又はスロットルボディ１１に支持されている。このように配置されたスプリング３０ａは、弁軸駆動ギア４３を介して弁軸１２を閉方向に回動させる付勢力を与える。
【００５７】
このように構成されたスプリング３０ａは、電動モータ２０の回転をスロットル弁の弁軸に伝達する減速ギアと一体となった構成にすることができるので、スプリング３０ａを設けるための余分な収容スペースを確保する必要はない。また、付勢機構として設けたスプリング３０ａは、減速ギアのバックラッシュ防止用のリターンスプリングとしても作用させることができるので、一つのスプリングで、付勢力の付与と、バックラッシュ防止の両方を兼ねることが可能となる。
【００５８】
さらに、制御システムに異常が発生した際、スロットル弁１０を手動で駆動するスロットル操作機構においても、付勢機構を設けることができる。
【００５９】
図９の左側が、スロットル操作機構が示す。操向ハンドル（不図示）に取り付けられたスロットルグリップ４４は、スロットルケーブル４５を介して、中間プーリ４６に連結され、さらに、リンクプレート４９を介してフリーアーム４８に連結されている。
【００６０】
図１１は、スロットル操作機構の断面図を示す。スロットルグリップ４４による回動操作が、スロットルケーブル４５を介して中間プーリ４６に伝達され、中間プーリ４６の回動がリンクプレート４９を介して、フリーアーム４８に伝達される。フリーアーム４８には、切欠き部が形成され、フリーアーム４８が矢印の方向に回動したとき、切欠け部の側縁が伝達部材４７を押すことによって、弁軸１２が回動する。これにより、スロットル弁１０の回動が、手動により操作される。
【００６１】
図１１に示すように、スプリング３０ｂが、中間プーリ４６の回転軸の周りを巻くように取り付けられており、一方の端部は、中間プーリ４６に設けられたピンに係止され、他方の端部は、スロットルボディ１１に支持されている。このように配置されたスプリング３０ｂは、伝達部材４７を介して弁軸１２を閉方向に回動させる付勢力を与える。
【００６２】
以上、本発明に係る電子スロットル弁の制御システムについて説明してきたが、動力源を電動モータとする他の機構に対しても、本発明の特徴とする電動モータの回生状態を利用した制御システムを適用することができる。
【００６３】
以下、電動モータで駆動するスロットル弁やクラッチ等の制御システムについて、図１２〜図１９を参照しながら、詳述する。
【００６４】
図１２は、自動二輪車の構成を示す。自動二輪車１０１は、車体フレーム１０２がヘッドパイプ１０３に接続された左右一対のタンクレール１０４の後端に、斜め後方に延びるリヤフレーム１０５が接続されている。タンクレール１０４の上部には燃料タンク１０６が設けられ、下部にはエンジンユニット１０７が配設されている。リヤフレーム１０５の前部にはメインシート１０８が配設されている。
【００６５】
また、ヘッドパイプ１０３にはフロントフォーク１０９が枢支されており、フロントフォーク１０９の上端には操向ハンドル１１０が設けられ、下端には前輪１１１が設けられている。また、タンクレール１０４の後端下部のリヤアームブラケット１１２にはリヤアーム１１３がピボット軸１１４を介して上下揺動可能に枢支されており、リヤアーム１１３の後端には後輪１１５が配設されている。
【００６６】
また、リヤアームブラケット１１２にはステップブラケット１１６が後方に向けて突設されており、運転者の足を掛けるステップ１１７がステップブラケット１１６に車幅方向の外側に向けて設けられている。
【００６７】
エンジンユニット１０７は、水冷式４サイクル並列４気筒の動力源として機能するものであり、シリンダブロック１１８の気筒軸が車体前方に少し傾斜されていると共に、シリンダブロック１１８の下部に位置してクランク軸を収容するクランクケース１１９が車幅方向に向けて車体フレーム１０２に懸架支持されている。なお、シリンダブロック１１８の上面にはシリンダヘッド１２０とヘッドカバー１２１が積層結合された構成となっている。
【００６８】
また、シリンダブロック１１８の後部にはクランク軸と平行に配設された変速装置のメイン軸とドライブ軸と複数段の変速ギヤからなる多段シフト機構を収容する変速機ケース１２２（以下、トランスミッションという）が一体形成されている。このトランスミッション１２２（伝達部）には、変速ギヤ切換時に回転伝達を断続させる図示しないクラッチ（被制御部）が設けられている。クランクケース１１９は、シリンダブロック１１８とトランスミッション１２２の下面に結合されている。
【００６９】
また、リヤアーム１１３の後端に後輪１１５を軸承する軸部１２３には、ドリブンスプロケット１２４が設けられており、このドリブンスプロケット１２４と、エンジンユニット１０７のドライブ軸に固着された図示しない駆動スプロケットとにチェーン１２５が巻回されている。こりにより、エンジン動力がチェーン１２５を介して後輪１１５に伝達される。
【００７０】
また、シリンダブロック１１８の後方で且つトランスミッション１２２の上部にはＡＭＴ（オートメイティド・トランスミッション）機構１２６が設けられている。このＡＭＴ機構１２６は、クラッチの作動やトランスミッション１２２の変速ギヤの切り換えを自動的に行うもので、クラッチを作動させるクラッチ用電動モータ１２７、ＡＭＴに必要な他の構成部品を含むものである。
【００７１】
図１３は、シフト駆動機構１２８は示す。自動二輪車１０１の走行方向に向かって左側でトランスミッション１２２の上部に位置しており、ロッド１２９及びレバー１３０のリンク機構によりトランスミッション１２２内部の多段シフト機構を作動するように構成されている。
【００７２】
図１４は、クラッチ用電動モータ１２７を示す。自動二輪車１０１の走行方向に向かって右側でトランスミッション１２２の上部に位置しており、クラッチ機構は、クラッチ用電動モータ１２７と、ロッド１３１と、レバー１３２ａ、１３２ｂにより構成されている。クラッチ用電動モータ１２７が回転するとレバー１３２ａが図中上下方向に揺動し、レバー１３２ａの揺動によりロッド１３１が図中左右方向に移動し、ロッド１３１の移動によりレバー１３２ｂが図中前後方向に揺動して、トランスミッション１２２内部のクラッチを断続するように構成されている。クラッチ用電動モータ１２７、ロッド１３１及びレバー１３２ａ、１３２ｂは、駆動源として機能する。
【００７３】
図１２の左ハンドル１３３のグリップ側には、例えば、図示しないシフトスイッチが備えられており、ライダのシフトスイッチの手動操作により変速ギヤをニュートラルから１速及び最速まで増加又は減少方向にシフト位置が変更される。また、左ハンドル１３３のグリップ側には図示しないＡＭＴ切換スイッチも備えられており、ギヤシフト動作をセミオートモード又はフルオートモードのいずれかで行うかを切り換える。
【００７４】
上記多段シフト機構及びクラッチの切り換えは、共にＡＭＴ機構１２６を用いて図示しないワイヤ又は油圧機構により駆動される。
【００７５】
図１５は、エンジンユニット１０７内の各気筒の吸気ポートに接続されるスロットル機構１４０である。
【００７６】
スロットルボディ１４１は円筒状をなしており、スロットル弁１４２は、各スロットルボディ１４１内に配置された円盤状の弁板１４２ｂを、全てスロットルボディ１４１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸１４２ａに固定したものである。図１５の左右のスロットルボディ１４１同士は接続ボス部１４１ｄにより互いに接続され、また中央のスロットルボディ１４１間に電動駆動機構１４３が配設されている。
【００７７】
電動駆動機構１４３は、電動モータ１４３ａをこれの回転軸が弁軸１４２ａと平行になるように配設し、電動モータ１４３ａの回転軸に装着された駆動ギヤ１４３ｂの回転を中間大ギヤ１４３ｃ、中間小ギヤ１４３ｄを介して弁軸１４２ａに固定された扇形の弁軸駆動ギヤ１４３ｅに伝達している。この弁軸駆動ギヤ１４３ｅにより弁軸１４２ａを回転駆動するように構成されている。この電動駆動機構１４３は、スロットルボディ１４１とは別体に形成されたケース１４３ｆ内に収容されている。
【００７８】
そして、弁軸１４２ａの外方に突出する右端部にはスロットル弁１４２の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ１４４が取り付けられている。また、左端部にはフリーアーム１４５の円盤状のボス部１４５ａが相対回転可能に装着されており、フリーアーム１４５のアーム部１４５ｂ（不図示）は、リンクプレート１４６を介して中間プーリ１４７に連結されている。この中間プーリ１４７は、スロットルケーブル１４８を介して操向ハンドル１１０のスロットルグリップ１４９に連結されている。
【００７９】
リンクプレート１４６、中間プーリ１４７、スロットルケーブル１４８及びスロットルグリップ１４９は、ライダのスロットルグリップ１４９の操作量に応じてスロットル弁１４２を手動開閉するスロットル操作機構１６０を構成する。電動駆動機構１４３及びスロットル操作機構１６０は、駆動源として機能する。
【００８０】
中間プーリ１４７は、中間軸１４７ａの左端にこれと共に回動するように固定支持されており、この中間軸１４７ａは左端のスロットルボディ１４１に形成されたボス部１４１ｃにより回動可能に軸支されている。また、中間軸１４７ａの右端にはスロットルグリップ１４９の操作角度を検出するスロットルグリップ開度センサ１５０が装着されている。
【００８１】
また、各スロットルボディ１４１の下側には気筒毎に燃料噴射弁１５１が配設され、各燃料噴射弁１５１の燃料導入部には共通の燃料供給パイプ１５２が接続されている。
【００８２】
図１６は、自動二輪車１０１の制御系の構成を示すブロック図である。
【００８３】
エンジンユニット１０７は、スロットル機構１４０により各気筒内に導入される吸気量が調整され、燃料噴射弁１５１により各気筒内の燃料噴射量が調整されて、その出力動力が調整される。スロットル機構１４０は、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａの駆動力により弁軸１４２ａが回動されてスロットル弁１４２が開閉される。スロットルバルブ開度センサ１４４は、スロットル弁１４２の開度を検出してスロットル開度検出信号をコントロールユニット２００に出力する。
【００８４】
電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、コントロールユニット２００から入力されるスロットル駆動信号により駆動力を発生し、その駆動力により駆動ギヤ１４３ｂ、中間大ギヤ１４３ｃ、及び中間小ギヤ１４３ｄを介して、スロットル機構１４０内の弁軸１４２ａを回動する。スロットル操作機構１６０は、電動駆動機構１４３の駆動力が遮断された場合に、ライダのスロットルグリップ１４９の操作量に応じてスロットル弁１４２を手動開閉する。
【００８５】
クラッチ１７０は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力により切り換え操作され、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を断続する。クラッチ１７０は、図示しないクラッチスプリング、クラッチプレート及びフリクションプレートを内蔵する。
【００８６】
クラッチ１７０を接続する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力を調整してクラッチスプリングの押圧力によりクラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフト（不図示）に接続する方向に徐々に押圧して、エンジンユニット１０７の動力をトランスミッション１２２に徐々に伝達する。クラッチ１７０を切断する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力によりクラッチスプリングの押圧力を解除して、クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトから切断する方向に作用し、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を切断する。
【００８７】
クラッチ用電動モータ１２７は、コントロールユニット２００から入力されるクラッチ切換信号により駆動力を調整し、その駆動力によりクラッチ１７０の断続動作を制御する。クラッチセンサ２０１は、クラッチ１７０の動作状態を検出してクラッチ位置検出信号をコントロールユニット２００に出力する。上記クラッチスプリング及びクラッチ用電動モータ１２７は、駆動源として機能する。
【００８８】
車速センサ２０３は、後輪１１５の回転数を検出し、その回転数に対応する車速信号をコントロールユニット２００に出力する。スロットルグリップ開度センサ１５０は、スロットルグリップ１４９の操作角度を検出してスロットル操作角度検出信号をコントロールユニット２００に出力する。シフトスイッチ２０５は、ライダの手動操作に応じてシフト位置信号をコントロールユニット２００に出力する。
【００８９】
図１７は、コントロールユニット２００のブロック図である。複数の入力回路３０１〜３０４と、ＣＰＵ３０５と、複数の駆動回路３０６、３０７と、複数の出力監視回路３０８、３０９と、複数のモータ電源遮断回路３１０、３１１とにより構成されている。
【００９０】
入力回路３０１は、スロットルバルブ開度センサ１４４から入力されるスロットル開度検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０２は、スロットルグリップ開度センサ１５０から入力されるスロットル操作角度検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０３は、シフトスイッチ２０５から入力されるシフト位置信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０４は、クラッチ位置センサ２０１から入力されるクラッチ位置検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。
【００９１】
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１〜３０４からそれぞれ入力される各種信号に基づいて、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａ及びクラッチ用電動モータ１２７の各動作を制御する各制御信号を駆動回路３０６、３０７に出力する。
【００９２】
また、ＣＰＵ３０５は、自身の動作状態を監視して動作異常を検出する機能を有しており、その動作異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路３１０、３１１に出力するとともに、各電動モータ１２７、１４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
【００９３】
さらに、ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１〜３０４からそれぞれ入力される各信号に基づいて各センサ１４４、１５０、２０１及びスイッチ２０５の異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出すると、異常信号を各モータ電源遮断回路３１０、３１１に出力するとともに、各電動モータ１２７、１４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
【００９４】
また、ＣＰＵ３０５は、出力監視回路３０８、３０９から入力される信号に基づいて、各駆動回路３０６、３０７及び各電動モータ１４３ａ、１２７の異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出すると、モード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
【００９５】
駆動回路３０６、３０７は、ＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路を構成している（図４参照）。駆動回路３０６、３０７及び電動モータが正転動作する場合、ＦＥＴ１、４をＯＮし、ＦＥＴ２、３をＯＦＦして、図４（ａ）に示す経路で駆動電流が流れる。また、駆動回路３０６、３０７及び電動モータが逆転動作する場合、ＦＥＴ２，３をＯＮし、ＦＥＴ１，４をＯＦＦして、図４（ｂ）に示す経路で駆動電流が流れる。
【００９６】
また、駆動回路３０６，３０７及び電動モータがブレーキ動作する場合、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、図４（ｃ）に示す経路で駆動電流が流れる。この場合、電動モータ１２７，１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れる。この電流によって、電動モータ１２７，１４３ａのもともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
【００９７】
駆動回路３０６，３０７は、ＣＰＵ３０５から入力される各制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して各電動モータ１２７，１４３ａの正転動作、逆転動作を制御する。また、駆動回路３０６，３０７は、ＣＰＵ３０５から入力されるモード切換信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して各電動モータ１２７，１４３ａのブレーキ動作を制御する。
【００９８】
出力監視回路３０８，３０９は、各駆動回路３０６，３０７と各電動モータ１２７，１４３ａの間に流れる駆動電流を検出し、駆動電流信号をＣＰＵ３０５に出力する。
【００９９】
モータ電源遮断回路３１０，３１１は、モータ電源を駆動回路３０６，３０７に供給し、ＣＰＵ３０５から異常信号が入力されると、駆動回路３０６，３０７に供給するモータ電源を遮断する。なお、上記スロットルバルブ開度センサ１４４、スロットルグリップ開度センサ１５０、クラッチセンサ２０１及び車速センサ２０３は、車両の動作状態を検出する検出部として機能する。
【０１００】
次に、自動二輪車１０１における通常時の制御動作について説明する。
【０１０１】
自動二輪車１０１では、ライダがスロットルグリップ１４９を操作すると、その操作角度がスロットルグリップ開度センサ１５０により検出され、そのスロットル操作角度検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。また、スロットル弁１４２の開度は、スロットルバルブ開度センサ１４４により検出され、そのスロットル開度検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。
【０１０２】
ＣＰＵ３０５は、スロットルグリップ開度センサ１５０から入力されたスロットル操作角度検出信号と、スロットルバルブ開度センサ１４４から入力されるスロットル開度検出信号に基づいて、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａの動作を制御する制御信号を駆動回路３０８に出力する。
【０１０３】
駆動回路３０６は、ＣＰＵ３０５から入力される制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、電動モータ１４３ａを正転動作又は逆転動作させ、所望の開度位置にスロットル弁１４２を開閉させる。
【０１０４】
また、自動二輪車１０１では、ライダがシフトスイッチ２０５を操作すると、そのシフト位置信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。また、クラッチ１７０の動作状態は、クラッチセンサ２０１により検出され、そのクラッチ位置検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。
【０１０５】
ＣＰＵ３０５は、シフトスイッチ２０５から入力されるシフト位置信号と、クラッチセンサ２０１から入力されるクラッチ位置検出信号に基づいて、クラッチ１７０の動作を制御する制御信号を駆動回路３０７に出力する。
【０１０６】
駆動回路３０７は、ＣＰＵ３０５から入力される制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、クラッチ用電動モータ１２７を正転動作又は逆転動作させ、クラッチ１７０の断続動作を制御する。駆動回路３０７は、クラッチ１７０を接続する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力を調整しながら、上記クラッチスプリングの押圧力により、上記クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトに接続する方向に徐々に押圧して、エンジンユニット１０７の動力をトランスミッション１２２に徐々に伝達する。
【０１０７】
また、駆動回路３０７は、クラッチ１７０を切断する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力によりクラッチスプリングの押圧力を解除して、クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトから切断する方向に作用し、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を切断する。
【０１０８】
次に、自動二輪車１０１においてＣＰＵ３０５に異常が発生した時の制御動作について説明する。
【０１０９】
ＣＰＵ３０５は、動作状態の異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路３１０，３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０６，３０７に出力する。各モータ電源遮断回路３１０，３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０６，３０７に供給するモータ電源１，２を遮断する。
【０１１０】
そして、駆動回路３０６，３０７は、各モータ電源遮断回路３１０，３１１によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行して電動モータ１２７，１４３ａの急激な動作を抑制する。
【０１１１】
したがって、ＣＰＵ３０５が異常を検出した場合は、モータ電源遮断回路３１０，３１１によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０６，３０７はブレーキ動作に移行される。このため、クラッチ用電動モータ１２７及び電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
【０１１２】
そして、クラッチ用電動モータ１２７がブレーキ動作に移行することにより、クラッチ１７０の急速動作を抑制することができる。また、電動モータ１４３ａがブレーキ動作に移行することによりスロットル弁１４２の急速動作を抑制することができる。この後、ライダは、スロットルグリップ１４９を操作することにより、スロットル弁１４２を手動で開閉することが可能になる。
【０１１３】
その結果、ＣＰＵ３０５が異常を検出した場合に、電動モータ１２７，１４３ａの急激な動作を抑制して、クラッチ１７０及びスロットル弁１４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を抑止することができ、ライダの操作性の変化を抑制することができる。
【０１１４】
次に、自動二輪車１０１において、各センサ１４４，１５０，２０１やスイッチ２０５に異常が発生した時の制御動作について説明する。
【０１１５】
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１又は入力回路３０２から入力されるスロットル開度検出信号又はスロットル操作角度検出信号の異常を検出すると、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１０に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０６に出力する。モータ電源遮断回路３１０は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０６に供給するモータ電源を遮断する。
【０１１６】
そして、駆動回路３０６は、モータ電源遮断回路３１０によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行して電動モータ１４３ａの急激な動作を阻止する。
【０１１７】
したがって、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路３１０によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０６はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
【０１１８】
その結果、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生した場合でも、電動モータ１４３ａの急激な動作を抑制して、スロットル弁１４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。
【０１１９】
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０４から入力されるクラッチ位置検出信号の異常を検出すると、クラッチセンサ２０１に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０７に出力する。モータ電源遮断回路３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０７に供給するモータ電源を遮断する。
【０１２０】
そして、駆動回路３０７は、モータ電源遮断回路３１１によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行してクラッチ用電動モータ１２７の急激な動作を阻止する。
【０１２１】
したがって、クラッチセンサ２０１に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路３１１によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０７はブレーキ動作に移行される。このため、クラッチ用電動モータ１２７は、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
【０１２２】
その結果、クラッチセンサ２０１に異常が発生した場合でも、クラッチ用電動モータ１２７の急激な動作を抑制して、クラッチ１７０の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。
【０１２３】
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０３から入力されるシフト位置信号の異常を検出すると、シフトスイッチ２０５に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０７に出力する。モータ電源遮断回路３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０７に供給するモータ電源を遮断する。
【０１２４】
以上のように、自動二輪車１０１においては、各センサ１４４，１５０，２０１やスイッチ２０５に異常が発生した場合に、各電動モータ１４３ａ，１２７を駆動する駆動回路３０６，３０７へのモータ電源の供給を遮断した後、駆動回路３０６，３０７により各電動モータ１４３ａ，１２７をブレーキ動作に移行させるようにした。
【０１２５】
したがって、制御系に異常が発生した場合に、電動モータの急激な動作によるスロットル弁やクラッチの急速動作を抑制して、自動二輪車の急激な挙動の変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。また、駆動系の新たな機構や、制御系の新たな回路等を追加することが必要ないため、低コストで上記のような機能を実現することができる。
【０１２６】
なお、図１７では、コントロールユニット２００内に複数の電動モータの駆動回路を備える構成を示したが、この構成に限るものではない。例えば、図１８に示すように、コントロールユニット２００内に、例えば、電動モータ１４３ａに対応する駆動回路３０６を備え、このようなコントロールユニットを、他の電動モータ１２７用に複数用意するようにしてもよい。
【０１２７】
また、駆動回路をＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路構成のものを示したが、この場合、ＦＥＴ１〜４が故障すると、ブレーキ動作への移行が困難になる可能性がある。このため、例えば、図１９に示すように、Ｈブリッジ回路にブレーキ動作用のリレー回路４００を接続することが考えられる。
【０１２８】
この場合、異常発生時に駆動回路に供給されるモータ電源を遮断するとともに、リレー回路４００を動作させれば、電動モータを確実にブレーキ動作させることが可能になる。その結果、ブレーキ動作の信頼性を向上させることができる。また、リレー回路４００に用いる素子は、リレーに限るものではなく、例えば、スイッチング動作が可能な半導体素子等を用いるようにしてもよい。
【０１２９】
また、上記の例では、エンジンユニットを動力源とする車両に適用した場合を説明したが、これに限るものではなく、例えば、電動モータを動力源とする車両にも適用可能である。さらに、スロットル機構において駆動源として電動駆動機構１４３及びスロットル操作機構１６０を含む場合を説明したが、スロットルバルブを付勢するスプリングを駆動源として含む構成にしてもよい。
【０１３０】
さらに、上記の例では、電子スロットル弁の制御システムにおいて、各センサ１４４、１５０等に異常が発生した場合を説明したが、これに限るものではなく、電子スロットル弁の制御システムにおいて、何らかの異常が発生した場合に、本発明の制御システムが適応し得る。
【０１３１】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。なお、上記実施形態における自動二輪車とは、モーターサイクルの意味であり、原動機付自転車（モーターバイク）、スクータを含み、具体的には、車体を傾動させて旋回可能な車両のことをいう。したがって、前輪および後輪の少なくとも一方を２輪以上にして、タイヤの数のカウントで三輪車・四輪車（またはそれ以上）としても、それは「自動二輪車」に含まれ得る。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明によれば、収容スペースを増やすことなく、制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御システムを提供することができる。
本発明は、電子スロットル弁の制御システムに関し、特に、制御システムに異常が発生した際のスロットル弁の制御システムに関する。
電子スロットル弁は、電子制御によってスロットル弁の開度を制御し、エンジン（内燃機関）の吸気量を調整するため、低排気ガス、低燃費が実現でき、一部の乗用車では既に採用され始めている。
この電子スロットル弁では、制御システムに何らかの異常が発生した場合に、電子モータによるスロットル弁の駆動を遮断し、スプリングの付勢力によってスロットル弁を全閉方向に戻すような機能が備えられている。
なお、スロットル弁をスプリングの付勢力によって全閉状態に戻っても、エンジンが一定量の空気を吸気できるよう、バイパスラインを設けることによって、エンジンは、走行可能な状態に維持される。
特許文献１には、このようなバイパスラインを設けなくても、閉方向に付勢するスプリングと、開方向に付勢するスプリングを設けることによって、これらの相対的な付勢力を利用してスロットル弁を回動し、所定の開度位置に維持する方法が開示されている。
ところで、制御システムに異常が発生して、スプリングの付勢力によって、スロットル弁が全閉方向に回動する速度は非常に速い。そのため、エンジンの出力も急激に低下する。乗用車の場合には、車両の重量が重いので、このような急激なエンジン出力の低下が生じても、ドライバに車両の挙動変化を感じさせないが、重量の軽い自動二輪車の場合には、ライダは、車両の挙動変化を感じることがある。
特許文献２には、このようなスロットル弁の急激な回動を起こさないために、スプリングによって閉方向に付勢されるスロットル弁の回動に、抵抗を付加することによって、スロットル弁を緩やかに閉じる方法が開示されている。これにより、エンジンの急激な出力低下は生じなく、車両が低速ギアで走行していても、車両の挙動がギクシャクすることはない。なお、スロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）として、電気粘性流体を利用した電子式ダンパ機能等が用いられている。
なお、自動二輪車において、電子スロットル弁を適用する例が、特許文献３に開示されている。
特開２００３−２０１８６６号公報 特開平６−２４８９７９号公報 特開２００２−１０６３６８号公報
上記特許文献２に記載された方法は、スロットル弁の急激な回動を抑制する点で優れているが、スロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）を、スロットル弁の弁軸に取り付けなければならない。また、緩衝手段として、例えば、電気粘性流体ダンパを用いた場合、制御システムに異常が発生したとき、電気粘性流体の粘性抵抗を大きくするために、電気粘性流体に電界を印加する手段を設けなければならない。
しかしながら、自動二輪車の場合には、乗用車の場合と違って、収容スペースに制限があるので、このような緩衝手段をさらに取り付けることは物理的に難しい。また、電気粘性流体ダンパ等の電子式ダンパ機能を用いた場合、制御システムの異常発生とリンクして、電子式ダンパ機能自体の制御も行う必要がある。その結果、制御システムが複雑になり、コストアップにもつながるという新たな課題も生じる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、収容スペースを増やすことなく、制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御システムを提供することを目的とする。
本発明の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構を備え、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記付勢機構の付勢力よって前記スロットル弁が閉方向に回動する速度を制御することを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記付勢機構の付勢力よって閉方向に回動した後、所定開度位置に保持される。
本発明の他の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢機構と、開方向に付勢する第２の付勢機構とを備え、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって前記スロットル弁が閉方向又は開方向に回動する速度を制御することを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって閉方向又は開方向に回動した後、所定開度位置に保持される。
前記スロットル弁が所定開度位置に保持されているとき、前記内燃機関は、走行状態を維持していることが好ましい。
本発明の他の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記スロットル弁の回動を制動することを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記異常が発生した時点の開度位置に保持される。
ある好適な実施形態において、前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モ−タに供給される電源を遮断した後、前記電動モータを回生状態にする。
ある好適な実施形態において、前記付勢機構は、スプリングを有する機構で構成されている。
ある好適な実施形態において、前記スロットル弁を手動で駆動するスロットル操作機構をさらに備え、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル操作機構によって前記スロットル弁が閉方向に回動可能に制御される。
本発明の自動二輪車は、上記電子スロットル弁の制御システムを備えていることを特徴とする。
本発明の電子スロットル弁の制御システムによれば、当該制御システムに異常が発生した際、スロットル弁を駆動する電動モータを回生状態にすることによって、付勢力により回動しようとするスロットル弁に対して、その回動速度を減衰させる抵抗力が働き、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。この電動モータは、通常動作のときは、スロットル弁の開閉を駆動する駆動源として使用されているので、制御システムに異常発生したときにのみ作動するような新たな構成を付加する必要はない。また、電動モータの回生状態は、モータの両端子を短絡し、モータを発電機として作用させることによって、簡単に通常動作から切り換えることができる。従って、従来の収容スペースを増やすことなく、かつ、簡単な制御で、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。
また、付勢機構として、開方向スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢機構と、開方向に付勢する第２の付勢機構とを備えることによって、制御システムに異常が発生したとき、第１及び第２の付勢機構の相対的な付勢力によって一義的に決まる開度位置にスロットル弁を保持することができるので、内燃機関を、最適な走行状態に維持しておくことができる。
さらに、付勢機構を備えていない場合でも、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁を駆動する電動モータを回生状態にすることによって、スロットル弁を、異常が発生した時点の開度位置に保持しておくことができるので、ライダに車両の急激な挙動変化を感じさせることはない。
本発明に係る電子スロットル弁の制御システムの構成を示す図である。 本発明におけるスロットル弁の開度位置を示す断面図である。 本発明におけるスロットル弁の時間に対する開度変化を示したグラフである。 （ａ）は、電動モータが正転動作する場合の制御回路の状態、（ｂ）は、逆転動作をする場合の制御回路の状態、（ｃ）は、回生状態にある場合の制御回路の状態をそれぞれ示す図である。 本発明における電子スロットル弁の制御システムの他の構成を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明におけるスロットル弁の開度位置を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明におけるスロットル弁の時間に対する開度変化を示したグラフである。 本発明における電子スロットル弁の制御システムの他の構成を示す図である。 本発明におけるスロットル弁と電動モータの構成を示した図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 本発明におけるスロットル操作機構の断面図である。 本発明における自動二輪車の左側面図である。 本発明におけるエンジンユニットの拡大左側面図である。 本発明におけるエンジンユニットの拡大右側面図である。 本発明におけるスロットルバルブ機構の構成を示す図である。 本発明における自動二輪車の制御系の構成を示す図である。 本発明におけるコントールユニットの構成を示す図である。 本発明におけるコントールユニットの他の構成を示す図である。 本発明における電動モータの制御回路の構成を示す図である。
符号の説明
１０ スロットル弁
１１ スロットルボディ
１２ 弁軸
２０ 電動モータ
２１ 制御部
２２ トランスミッション
３０ 第１の付勢機構
３１ 第２の付勢機構
４０ 駆動ギア
４１ 中間大ギア
４２ 中間小ギア
４３ 弁軸駆動ギア
４４ スロットルグリップ
４５ スロットルケーブル
４６ 中間プーリ
４７ 伝達部材
４８ フリーアーム
４９ リンクプレート
５０ ピン
６０ ケース
１０１ 自動二輪車
１０７ エンジンユニット
１１０ 操向ハンドル
１２２ トランスミッション
１２７ クラッチ用電動モータ
１２８ シフト駆動機構
１４０ スロットル機構
１４１ スロットルボディ
１４２ スロットル弁
１４２ａ 弁軸
１４２ｂ 弁板
１４３ａ 各電動モータ
１４３ｂ 駆動ギヤ
１４３ｃ 中間大ギヤ
１４３ｄ 中間小ギヤ
１４３ｅ 弁軸駆動ギヤ
１４３ｆ ケース
１４４ スロットルバルブ開度センサ
１４５ フリーアーム
１４６ リンクプレート
１４７ 中間プーリ
１４８ スロットルケーブル
１４９ スロットルグリップ
１５０ スロットルグリップ開度センサ
１５１ 燃料噴射弁
１５２ 燃料供給パイプ
１６０ スロットル操作機構
１７０ クラッチ
２００ コントロールユニット
２０１ クラッチ位置センサ
２０５ シフトスイッチ
３０１、３０２、３０３，３０４ 入力回路
３０６、３０７ 駆動回路
３０８、３０９ 出力監視回路
３１０、３１１ モータ電源遮断回路
４００ リレー回路
電子スロットル弁は、低排気ガス、低燃費が実現できる点で有益であるが、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生した際に作動する機能を備えることが必要である。しかしながら、自動二輪車は、乗用車に比べて軽量であるが故に、乗用車で採用される機能をそのまま自動二輪車に適用すると、乗用車のドライバには感じなかった車両の急激な挙動変化を、自動二輪車のライダには感じてしまう。
この車両の急激な挙動変化は、スロットル弁の急激な回動に起因するものであるが、このような急激な回動を抑制しようと思えば、特許文献２に開示されているような緩衝手段を別途設けなければならない。しかしながら、自動二輪車には、このような緩衝手段を設けるような収容スペースを確保することは非常に難しい。
本願発明者は、自動二輪車に電子スロットル弁を適用するためには、この収容スペースの制約が障害になると考え、いかに収容スペースを増やさずに、電子スロットル弁の制御システムに緩衝手段を設けることができるかについて検討を行なった結果、本発明を想到するに至った。
以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の電子スロットル弁の制御システムについて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図１は、本実施形態の電子スロットル弁の制御システムの基本的な構成を模式的に示した図である。スロットルボディ１１内に、内燃機関（不図示）の吸気量を調整するスロットル弁１０が配置され、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０が、スロットル弁１０の弁軸１２と連結している。電動モータ２０の正逆の回転は、制御部２１で制御され、これにより、スロットル弁１０の開閉動作が制御される。スロットル弁１０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢機構３０を備え、制御部２１は、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態にすることにより、付勢機構３０の付勢力よってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を制御する。すなわち、回生状態になっている電動モータが、スロットル弁の急激な回動に対する緩衝手段となっている。
図２は、スロットル弁１０の弁軸１２に平行な方向から見た、スロットルボディ１１内のスロットル弁１０の開度位置を示す断面図である。図２において、実線は、通常動作をしているときのスロットル弁１０の開度位置１０ａを示す。制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、付勢機構３０の付勢力によって閉方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。
付勢機構３０は、図２に示す所定開度位置１０ｂにおいて、内燃機関が走行状態を維持できる程度の開度を持つように、その付勢力が予め調整されている。付勢機構３０としては、例えば、スプリング等を用いることができる。なお、前記「走行状態」とは、電子スッロトル弁の電気的制御が遮断されても、最低限、車両を走行させることができる状態をいい、アイドリング状態も含む。
図３は、スロットル弁１０が、制御システムに異常が発生した時の開度θ１から、閉方向に回動して、所定の開度θ０に達するまでの、時間に対する開度変化を示したグラフである。
点線で示した曲線５０ｂは、従来の、付勢機構３０による付勢力だけでスロットル弁１０を閉方向に回動する場合を示したもので、非常に短時間（ｔ１）のうちに、所定の開度θ０に達している。それに対し、実線で示した曲線５０ａは、電動モータ２０を回生状態にすることによって、スロットル弁１０の回動速度を抑制しながら閉方向に回動する場合を示したもので、ゆっくりとした時間（ｔ２）をかけて所定の開度θ０に達している。
このように、本発明における電子スロットル弁の制御システムにおいては、制御システムに異常が発生しても、スロットル弁の急激な回動は生じず、その結果、自動二輪車のライダは、車両の急激な挙動変化を感じることはない。
なお、本実施形態では、制御システムに異常が発生した場合に、スロットル弁が閉方向に回動して、所定開度位置に保持されるとしたが、他の手段により、内燃機関を走行状態に維持できれば、スロットル弁を全閉状態まで回動させても構わない。例えば、スロットルボディに別途バイパスラインを設けておくことによって、制御システムに異常が発生した際に、バイパスラインを通じて内燃機関に一定量の空気が吸入されるようにしておけば、内燃機関を走行状態に維持させることができる。なお、自動二輪車の場合には、車体が軽いので、スロットル弁が全閉状態のままでも、車両を押して動かすことができれば、特段、バイパスラインを設けなくても構わない。
次に、図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、制御システムに異常が発生した時の、電動モータ２０を回生状態に切り換える制御回路について説明をする。
図４（ａ）〜（ｃ）に示す制御回路は、４つのトランジスタＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路で構成されている。図４（ａ）は、電動モータ２０が正転動作する場合を示しており、この場合、ＦＥＴ１、４をＯＮにし、ＦＥＴ２、３をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。図４（ｂ）は、電動モータ２０が逆転動作する場合を示しており、この場合、ＦＥＴ２、３をＯＮにし、ＦＥＴ１、４をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。このように、電動モータ２０に流れる電流の向きを切り換えることによって、電動モータ２０の回転方向を変え、これによって、スロットル弁１０の開閉動作が制御される。
図４（ｃ）は、電動モータ２０が、回生状態になっている場合を示しており、この場合、ＦＥＴ１、２をＯＮにし、ＦＥＴ３、４をＯＦＦにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。このとき、電動モータ２０は、発電機として動作し、逆起電力が発生し、逆向きの電流が流れる。この電流によって、電動モータ２０の回転方向とは逆向きのトルクが発生し、電動モータ２０の回転を抑制するブレーキ動作となる。なお、ＦＥＴ１、２をＯＦＦにし、ＦＥＴ３、４をＯＮにすることによっても、電動モータ２０を回生状態にすることができる。また、電動モータ２０を回生状態にするときは、電動モータに供給される電源を遮断しておくことが好ましい。
このように、本発明は、電動モータ２０を回生状態に切り換えることによって動作されるが、かかる動作は、電動モータ２０の通常動作を制御する制御回路と共通の制御回路を用いて制御することが可能となる。すなわち、本発明は、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０自身を、スロットル弁の急激な回動に対する緩衝手段として作用させるとともに、かかる緩衝手段の制御を、電動モータ２０の正逆回転を制御する制御回路をそのまま利用することによって実行することができるので、従来の電子スロットル弁の制御システムに、何ら新たな機構を付加する必要はない。
以上のように、本発明の電子スロットル弁の制御システムによれば、従来の収容スペースを増やすことなく、かつ、簡単な制御で、電子スロットル弁の制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。
特に、自動二輪車の場合には、乗用車と違って、スロットル弁が燃焼室に近いところに配され、かつ気筒毎に設置されているので、スロットル弁の急激な回動は、内燃機関の急激な出力低下につながり、ライダは、車両の急激な挙動変化として感じやすくなることから、本発明の効果は、自動二輪車に対して特に有効である。
図５は、本発明の電子スロットル弁の制御システムにおける、他の実施形態の構成を模式的に示した図である。図１に示した構成と異なるところは、付勢機構を２つ設けた点にある。すなわち、スロットル弁１０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する第１の付勢機構３０と、開方向に付勢する第２の付勢機構３１とを備えている。そして、制御部２１は、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態にすることにより、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力によってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を制御する。
図６（ａ）、（ｂ）は、スロットル弁１０の弁軸１２に平行な方向から見た、スロットルボディ１１内のスロットル弁１０の開度位置を示す断面図である。図６（ａ）において、実線は、通常動作をしているときのスロットル弁１０の開度位置１０ａを示す。制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力によって閉方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。
なお、点線で示す所定開度位置１０ｂは、第１及び第２の付勢機構３０、３１との相対的な付勢力の大きさによって一義的に決まり、内燃機関が走行状態を維持できる程度の開度を持つように調整される。付勢機構が一つの場合には、開方向に付勢する付勢力と、スロットル弁１０の弁軸１２に働く摩擦力が釣り合ったところで、所定開度位置１０ｂが決まる。そのため、摩擦力の大きさを任意に制御することが難しいが故に、所定開度位置１０ｂを精度良く制御することは難しい。
これに対し、付勢機構が二つの場合には、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢力と、開方向に付勢する付勢力が釣り合ったところで、所定開度位置１０ｂが一義的に決まるので、所定開度位置１０ｂを精度良く制御することができる。
このことから、付勢機構を二つ設けた場合には、図６（ｂ）に示すように、制御システムに異常が発生したときのスロットル弁１０が、実線で示すような全閉状態に近い開度位置１０ａにあった場合には、スロットル弁１０は、開方向（矢印の方向）に回動し、点線で示す所定開度位置１０ｂに保持される。これにより、内燃機関が走行状態を維持できる程度の開度を確実に確保することができる。
図７（ａ）、（ｂ）は、スロットル弁１０が、制御システムに異常が発生した時点での開度θ１から回動して、所定の開度θ０に達するまでの、時間に対する開度変化を示したグラフである。図７（ａ）は、制御システムに異常が発生した時の開度θ１が、所定の開度θ０よりも大きい場合を示したもので、スロットル弁１０は、閉方向にゆっくり回動しながら、所定の開度θ０に達する。また、図７（ｂ）は、制御システムに異常が発生した時の開度θ２が、所定の開度θ０よりも小さい場合を示したもので、スロットル弁１０は、開方向にゆっくり回動しながら、所定の開度θ０に達する。
本発明における電子スロットル弁の制御システムの特徴は、制御システムに異常が発生した時に、電動モータを回生状態にする点にある。電動モータを回生状態にするということは、スロットル弁の急激な回動に対して制動をかけるという技術的意味をなす。すなわち、閉方向に付勢する付勢機構が設けられていなければ、スロットル弁は、制御システムに異常が発生した時点の開度位置に保持されることになる。
図８は、このような観点から、本発明の電子スロットル弁の制御システムを捉えた実施形態の構成を模式的に示した図である。すなわち、図１又は図５に示した構成から、付勢機構３０、３１を外した構成となっている。この場合、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁１０は、異常が発生した時点の開度位置に保持されることになる。従って、自動二輪車のライダは、電子スロットル弁の制御システムに異常が生じても、車両の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。
なお、制御システムに異常が発生した際、電動モータを回生状態にすることによって、スロットル弁１０を、異常が発生した時点の開度位置に保持した状態から、スロットル弁１０を手動で駆動することのできるスロットル操作機構を用いて、閉方向に回動することによって、走行状態を維持する開度まで閉じることができる。
次に、スロットル弁に付勢機構を設けた構成の例を、図９及び図１０を参照しながら説明する。
図９は、スロットル弁１０と、それを駆動する電動モータ２０の構成を示した図である。スロットルボディ１１は円筒状をなしており、スロットル弁１０は、全てのスロットルボディ１１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸１２に固定されている。電動モータ２０は、その回転軸が弁軸１２と並行になるように配置され、電動モータ２０の回転軸に装着された駆動ギア４０の回転を、中間大ギア４１、中間小ギア４２を介して、弁軸１２に固定された弁軸駆動ギア４３に伝達し、当該弁軸駆動ギア４３により弁軸１２を回転駆動するように構成されている。
図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示した図である。スプリング３０ａが弁軸１２の周りを巻くように取り付けられており、一方の端部は、弁軸駆動ギア４３に設けられたピン５０に係止され、他方の端部は、ケース６０又はスロットルボディ１１に支持されている。このように配置されたスプリング３０ａは、弁軸駆動ギア４３を介して弁軸１２を閉方向に回動させる付勢力を与える。
このように構成されたスプリング３０ａは、電動モータ２０の回転をスロットル弁の弁軸に伝達する減速ギアと一体となった構成にすることができるので、スプリング３０ａを設けるための余分な収容スペースを確保する必要はない。また、付勢機構として設けたスプリング３０ａは、減速ギアのバックラッシュ防止用のリターンスプリングとしても作用させることができるので、一つのスプリングで、付勢力の付与と、バックラッシュ防止の両方を兼ねることが可能となる。
さらに、制御システムに異常が発生した際、スロットル弁１０を手動で駆動するスロットル操作機構においても、付勢機構を設けることができる。
図９の左側が、スロットル操作機構が示す。操向ハンドル（不図示）に取り付けられたスロットルグリップ４４は、スロットルケーブル４５を介して、中間プーリ４６に連結され、さらに、リンクプレート４９を介してフリーアーム４８に連結されている。
図１１は、スロットル操作機構の断面図を示す。スロットルグリップ４４による回動操作が、スロットルケーブル４５を介して中間プーリ４６に伝達され、中間プーリ４６の回動がリンクプレート４９を介して、フリーアーム４８に伝達される。フリーアーム４８には、切欠き部が形成され、フリーアーム４８が矢印の方向に回動したとき、切欠け部の側縁が伝達部材４７を押すことによって、弁軸１２が回動する。これにより、スロットル弁１０の回動が、手動により操作される。
図１１に示すように、スプリング３０ｂが、中間プーリ４６の回転軸の周りを巻くように取り付けられており、一方の端部は、中間プーリ４６に設けられたピンに係止され、他方の端部は、スロットルボディ１１に支持されている。このように配置されたスプリング３０ｂは、伝達部材４７を介して弁軸１２を閉方向に回動させる付勢力を与える。
以上、本発明に係る電子スロットル弁の制御システムについて説明してきたが、動力源を電動モータとする他の機構に対しても、本発明の特徴とする電動モータの回生状態を利用した制御システムを適用することができる。
以下、電動モータで駆動するスロットル弁やクラッチ等の制御システムについて、図１２〜図１９を参照しながら、詳述する。
図１２は、自動二輪車の構成を示す。自動二輪車１０１は、車体フレーム１０２がヘッドパイプ１０３に接続された左右一対のタンクレール１０４の後端に、斜め後方に延びるリヤフレーム１０５が接続されている。タンクレール１０４の上部には燃料タンク１０６が設けられ、下部にはエンジンユニット１０７が配設されている。リヤフレーム１０５の前部にはメインシート１０８が配設されている。
また、ヘッドパイプ１０３にはフロントフォーク１０９が枢支されており、フロントフォーク１０９の上端には操向ハンドル１１０が設けられ、下端には前輪１１１が設けられている。また、タンクレール１０４の後端下部のリヤアームブラケット１１２にはリヤアーム１１３がピボット軸１１４を介して上下揺動可能に枢支されており、リヤアーム１１３の後端には後輪１１５が配設されている。
また、リヤアームブラケット１１２にはステップブラケット１１６が後方に向けて突設されており、運転者の足を掛けるステップ１１７がステップブラケット１１６に車幅方向の外側に向けて設けられている。
エンジンユニット１０７は、水冷式４サイクル並列４気筒の動力源として機能するものであり、シリンダブロック１１８の気筒軸が車体前方に少し傾斜されていると共に、シリンダブロック１１８の下部に位置してクランク軸を収容するクランクケース１１９が車幅方向に向けて車体フレーム１０２に懸架支持されている。なお、シリンダブロック１１８の上面にはシリンダヘッド１２０とヘッドカバー１２１が積層結合された構成となっている。
また、シリンダブロック１１８の後部にはクランク軸と平行に配設された変速装置のメイン軸とドライブ軸と複数段の変速ギヤからなる多段シフト機構を収容する変速機ケース１２２（以下、トランスミッションという）が一体形成されている。このトランスミッション１２２（伝達部）には、変速ギヤ切換時に回転伝達を断続させる図示しないクラッチ（被制御部）が設けられている。クランクケース１１９は、シリンダブロック１１８とトランスミッション１２２の下面に結合されている。
また、リヤアーム１１３の後端に後輪１１５を軸承する軸部１２３には、ドリブンスプロケット１２４が設けられており、このドリブンスプロケット１２４と、エンジンユニット１０７のドライブ軸に固着された図示しない駆動スプロケットとにチェーン１２５が巻回されている。こりにより、エンジン動力がチェーン１２５を介して後輪１１５に伝達される。
また、シリンダブロック１１８の後方で且つトランスミッション１２２の上部にはＡＭＴ（オートメイティド・トランスミッション）機構１２６が設けられている。このＡＭＴ機構１２６は、クラッチの作動やトランスミッション１２２の変速ギヤの切り換えを自動的に行うもので、クラッチを作動させるクラッチ用電動モータ１２７、ＡＭＴに必要な他の構成部品を含むものである。
図１３は、シフト駆動機構１２８は示す。自動二輪車１０１の走行方向に向かって左側でトランスミッション１２２の上部に位置しており、ロッド１２９及びレバー１３０のリンク機構によりトランスミッション１２２内部の多段シフト機構を作動するように構成されている。
図１４は、クラッチ用電動モータ１２７を示す。自動二輪車１０１の走行方向に向かって右側でトランスミッション１２２の上部に位置しており、クラッチ機構は、クラッチ用電動モータ１２７と、ロッド１３１と、レバー１３２ａ、１３２ｂにより構成されている。クラッチ用電動モータ１２７が回転するとレバー１３２ａが図中上下方向に揺動し、レバー１３２ａの揺動によりロッド１３１が図中左右方向に移動し、ロッド１３１の移動によりレバー１３２ｂが図中前後方向に揺動して、トランスミッション１２２内部のクラッチを断続するように構成されている。クラッチ用電動モータ１２７、ロッド１３１及びレバー１３２ａ、１３２ｂは、駆動源として機能する。
図１２の左ハンドル１３３のグリップ側には、例えば、図示しないシフトスイッチが備えられており、ライダのシフトスイッチの手動操作により変速ギヤをニュートラルから１速及び最速まで増加又は減少方向にシフト位置が変更される。また、左ハンドル１３３のグリップ側には図示しないＡＭＴ切換スイッチも備えられており、ギヤシフト動作をセミオートモード又はフルオートモードのいずれかで行うかを切り換える。
上記多段シフト機構及びクラッチの切り換えは、共にＡＭＴ機構１２６を用いて図示しないワイヤ又は油圧機構により駆動される。
図１５は、エンジンユニット１０７内の各気筒の吸気ポートに接続されるスロットル機構１４０である。
スロットルボディ１４１は円筒状をなしており、スロットル弁１４２は、各スロットルボディ１４１内に配置された円盤状の弁板１４２ｂを、全てスロットルボディ１４１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸１４２ａに固定したものである。図１５の左右のスロットルボディ１４１同士は接続ボス部１４１ｄにより互いに接続され、また中央のスロットルボディ１４１間に電動駆動機構１４３が配設されている。
電動駆動機構１４３は、電動モータ１４３ａをこれの回転軸が弁軸１４２ａと平行になるように配設し、電動モータ１４３ａの回転軸に装着された駆動ギヤ１４３ｂの回転を中間大ギヤ１４３ｃ、中間小ギヤ１４３ｄを介して弁軸１４２ａに固定された扇形の弁軸駆動ギヤ１４３ｅに伝達している。この弁軸駆動ギヤ１４３ｅにより弁軸１４２ａを回転駆動するように構成されている。この電動駆動機構１４３は、スロットルボディ１４１とは別体に形成されたケース１４３ｆ内に収容されている。
そして、弁軸１４２ａの外方に突出する右端部にはスロットル弁１４２の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ１４４が取り付けられている。また、左端部にはフリーアーム１４５の円盤状のボス部１４５ａが相対回転可能に装着されており、フリーアーム１４５のアーム部１４５ｂ（不図示）は、リンクプレート１４６を介して中間プーリ１４７に連結されている。この中間プーリ１４７は、スロットルケーブル１４８を介して操向ハンドル１１０のスロットルグリップ１４９に連結されている。
リンクプレート１４６、中間プーリ１４７、スロットルケーブル１４８及びスロットルグリップ１４９は、ライダのスロットルグリップ１４９の操作量に応じてスロットル弁１４２を手動開閉するスロットル操作機構１６０を構成する。電動駆動機構１４３及びスロットル操作機構１６０は、駆動源として機能する。
中間プーリ１４７は、中間軸１４７ａの左端にこれと共に回動するように固定支持されており、この中間軸１４７ａは左端のスロットルボディ１４１に形成されたボス部１４１ｃにより回動可能に軸支されている。また、中間軸１４７ａの右端にはスロットルグリップ１４９の操作角度を検出するスロットルグリップ開度センサ１５０が装着されている。
また、各スロットルボディ１４１の下側には気筒毎に燃料噴射弁１５１が配設され、各燃料噴射弁１５１の燃料導入部には共通の燃料供給パイプ１５２が接続されている。
図１６は、自動二輪車１０１の制御系の構成を示すブロック図である。
エンジンユニット１０７は、スロットル機構１４０により各気筒内に導入される吸気量が調整され、燃料噴射弁１５１により各気筒内の燃料噴射量が調整されて、その出力動力が調整される。スロットル機構１４０は、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａの駆動力により弁軸１４２ａが回動されてスロットル弁１４２が開閉される。スロットルバルブ開度センサ１４４は、スロットル弁１４２の開度を検出してスロットル開度検出信号をコントロールユニット２００に出力する。
電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、コントロールユニット２００から入力されるスロットル駆動信号により駆動力を発生し、その駆動力により駆動ギヤ１４３ｂ、中間大ギヤ１４３ｃ、及び中間小ギヤ１４３ｄを介して、スロットル機構１４０内の弁軸１４２ａを回動する。スロットル操作機構１６０は、電動駆動機構１４３の駆動力が遮断された場合に、ライダのスロットルグリップ１４９の操作量に応じてスロットル弁１４２を手動開閉する。
クラッチ１７０は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力により切り換え操作され、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を断続する。クラッチ１７０は、図示しないクラッチスプリング、クラッチプレート及びフリクションプレートを内蔵する。
クラッチ１７０を接続する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力を調整してクラッチスプリングの押圧力によりクラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフト（不図示）に接続する方向に徐々に押圧して、エンジンユニット１０７の動力をトランスミッション１２２に徐々に伝達する。クラッチ１７０を切断する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力によりクラッチスプリングの押圧力を解除して、クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトから切断する方向に作用し、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を切断する。
クラッチ用電動モータ１２７は、コントロールユニット２００から入力されるクラッチ切換信号により駆動力を調整し、その駆動力によりクラッチ１７０の断続動作を制御する。クラッチセンサ２０１は、クラッチ１７０の動作状態を検出してクラッチ位置検出信号をコントロールユニット２００に出力する。上記クラッチスプリング及びクラッチ用電動モータ１２７は、駆動源として機能する。
車速センサ２０３は、後輪１１５の回転数を検出し、その回転数に対応する車速信号をコントロールユニット２００に出力する。スロットルグリップ開度センサ１５０は、スロットルグリップ１４９の操作角度を検出してスロットル操作角度検出信号をコントロールユニット２００に出力する。シフトスイッチ２０５は、ライダの手動操作に応じてシフト位置信号をコントロールユニット２００に出力する。
図１７は、コントロールユニット２００のブロック図である。複数の入力回路３０１〜３０４と、ＣＰＵ３０５と、複数の駆動回路３０６、３０７と、複数の出力監視回路３０８、３０９と、複数のモータ電源遮断回路３１０、３１１とにより構成されている。
入力回路３０１は、スロットルバルブ開度センサ１４４から入力されるスロットル開度検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０２は、スロットルグリップ開度センサ１５０から入力されるスロットル操作角度検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０３は、シフトスイッチ２０５から入力されるシフト位置信号をＣＰＵ３０５に出力する。入力回路３０４は、クラッチ位置センサ２０１から入力されるクラッチ位置検出信号をＣＰＵ３０５に出力する。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１〜３０４からそれぞれ入力される各種信号に基づいて、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａ及びクラッチ用電動モータ１２７の各動作を制御する各制御信号を駆動回路３０６、３０７に出力する。
また、ＣＰＵ３０５は、自身の動作状態を監視して動作異常を検出する機能を有しており、その動作異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路３１０、３１１に出力するとともに、各電動モータ１２７、１４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
さらに、ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１〜３０４からそれぞれ入力される各信号に基づいて各センサ１４４、１５０、２０１及びスイッチ２０５の異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出すると、異常信号を各モータ電源遮断回路３１０、３１１に出力するとともに、各電動モータ１２７、１４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
また、ＣＰＵ３０５は、出力監視回路３０８、３０９から入力される信号に基づいて、各駆動回路３０６、３０７及び各電動モータ１４３ａ、１２７の異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出すると、モード切換信号を各駆動回路３０６、３０７に出力する。
駆動回路３０６、３０７は、ＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路を構成している（図４参照）。駆動回路３０６、３０７及び電動モータが正転動作する場合、ＦＥＴ１、４をＯＮし、ＦＥＴ２、３をＯＦＦして、図４（ａ）に示す経路で駆動電流が流れる。また、駆動回路３０６、３０７及び電動モータが逆転動作する場合、ＦＥＴ２，３をＯＮし、ＦＥＴ１，４をＯＦＦして、図４（ｂ）に示す経路で駆動電流が流れる。
また、駆動回路３０６，３０７及び電動モータがブレーキ動作する場合、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、図４（ｃ）に示す経路で駆動電流が流れる。この場合、電動モータ１２７，１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れる。この電流によって、電動モータ１２７，１４３ａのもともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
駆動回路３０６，３０７は、ＣＰＵ３０５から入力される各制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して各電動モータ１２７，１４３ａの正転動作、逆転動作を制御する。また、駆動回路３０６，３０７は、ＣＰＵ３０５から入力されるモード切換信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して各電動モータ１２７，１４３ａのブレーキ動作を制御する。
出力監視回路３０８，３０９は、各駆動回路３０６，３０７と各電動モータ１２７，１４３ａの間に流れる駆動電流を検出し、駆動電流信号をＣＰＵ３０５に出力する。
モータ電源遮断回路３１０，３１１は、モータ電源を駆動回路３０６，３０７に供給し、ＣＰＵ３０５から異常信号が入力されると、駆動回路３０６，３０７に供給するモータ電源を遮断する。なお、上記スロットルバルブ開度センサ１４４、スロットルグリップ開度センサ１５０、クラッチセンサ２０１及び車速センサ２０３は、車両の動作状態を検出する検出部として機能する。
次に、自動二輪車１０１における通常時の制御動作について説明する。
自動二輪車１０１では、ライダがスロットルグリップ１４９を操作すると、その操作角度がスロットルグリップ開度センサ１５０により検出され、そのスロットル操作角度検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。また、スロットル弁１４２の開度は、スロットルバルブ開度センサ１４４により検出され、そのスロットル開度検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。
ＣＰＵ３０５は、スロットルグリップ開度センサ１５０から入力されたスロットル操作角度検出信号と、スロットルバルブ開度センサ１４４から入力されるスロットル開度検出信号に基づいて、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａの動作を制御する制御信号を駆動回路３０８に出力する。
駆動回路３０６は、ＣＰＵ３０５から入力される制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、電動モータ１４３ａを正転動作又は逆転動作させ、所望の開度位置にスロットル弁１４２を開閉させる。
また、自動二輪車１０１では、ライダがシフトスイッチ２０５を操作すると、そのシフト位置信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。また、クラッチ１７０の動作状態は、クラッチセンサ２０１により検出され、そのクラッチ位置検出信号がコントロールユニット２００内のＣＰＵ３０５に入力される。
ＣＰＵ３０５は、シフトスイッチ２０５から入力されるシフト位置信号と、クラッチセンサ２０１から入力されるクラッチ位置検出信号に基づいて、クラッチ１７０の動作を制御する制御信号を駆動回路３０７に出力する。
駆動回路３０７は、ＣＰＵ３０５から入力される制御信号に基づいて、ＦＥＴ１〜４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、クラッチ用電動モータ１２７を正転動作又は逆転動作させ、クラッチ１７０の断続動作を制御する。駆動回路３０７は、クラッチ１７０を接続する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力を調整しながら、上記クラッチスプリングの押圧力により、上記クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトに接続する方向に徐々に押圧して、エンジンユニット１０７の動力をトランスミッション１２２に徐々に伝達する。
また、駆動回路３０７は、クラッチ１７０を切断する場合は、クラッチ用電動モータ１２７の駆動力によりクラッチスプリングの押圧力を解除して、クラッチプレート及びフリクションプレートをドライブシャフトから切断する方向に作用し、エンジンユニット１０７の動力のトランスミッション１２２への伝達を切断する。
次に、自動二輪車１０１においてＣＰＵ３０５に異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ３０５は、動作状態の異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路３１０，３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０６，３０７に出力する。各モータ電源遮断回路３１０，３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０６，３０７に供給するモータ電源１，２を遮断する。
そして、駆動回路３０６，３０７は、各モータ電源遮断回路３１０，３１１によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行して電動モータ１２７，１４３ａの急激な動作を抑制する。
したがって、ＣＰＵ３０５が異常を検出した場合は、モータ電源遮断回路３１０，３１１によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０６，３０７はブレーキ動作に移行される。このため、クラッチ用電動モータ１２７及び電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
そして、クラッチ用電動モータ１２７がブレーキ動作に移行することにより、クラッチ１７０の急速動作を抑制することができる。また、電動モータ１４３ａがブレーキ動作に移行することによりスロットル弁１４２の急速動作を抑制することができる。この後、ライダは、スロットルグリップ１４９を操作することにより、スロットル弁１４２を手動で開閉することが可能になる。
その結果、ＣＰＵ３０５が異常を検出した場合に、電動モータ１２７，１４３ａの急激な動作を抑制して、クラッチ１７０及びスロットル弁１４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を抑止することができ、ライダの操作性の変化を抑制することができる。
次に、自動二輪車１０１において、各センサ１４４，１５０，２０１やスイッチ２０５に異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０１又は入力回路３０２から入力されるスロットル開度検出信号又はスロットル操作角度検出信号の異常を検出すると、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１０に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０６に出力する。モータ電源遮断回路３１０は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０６に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路３０６は、モータ電源遮断回路３１０によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行して電動モータ１４３ａの急激な動作を阻止する。
したがって、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路３１０によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０６はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構１４３内の電動モータ１４３ａは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
その結果、スロットルバルブ開度センサ１４４又はスロットルグリップ開度センサ１５０に異常が発生した場合でも、電動モータ１４３ａの急激な動作を抑制して、スロットル弁１４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０４から入力されるクラッチ位置検出信号の異常を検出すると、クラッチセンサ２０１に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０７に出力する。モータ電源遮断回路３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０７に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路３０７は、モータ電源遮断回路３１１によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ３０５からモード切換信号が入力されると、図４（ｃ）に示したように、ＦＥＴ１，２をＯＮし、ＦＥＴ３，４をＯＦＦして、ブレーキ動作に移行してクラッチ用電動モータ１２７の急激な動作を阻止する。
したがって、クラッチセンサ２０１に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路３１１によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路３０７はブレーキ動作に移行される。このため、クラッチ用電動モータ１２７は、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
その結果、クラッチセンサ２０１に異常が発生した場合でも、クラッチ用電動モータ１２７の急激な動作を抑制して、クラッチ１７０の急速動作を抑制することができ、自動二輪車１０１の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。
ＣＰＵ３０５は、入力回路３０３から入力されるシフト位置信号の異常を検出すると、シフトスイッチ２０５に異常が発生したことを判別し、遮断信号をモータ電源遮断回路３１１に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路３０７に出力する。モータ電源遮断回路３１１は、ＣＰＵ３０５から遮断信号が入力されると、駆動回路３０７に供給するモータ電源を遮断する。
以上のように、自動二輪車１０１においては、各センサ１４４，１５０，２０１やスイッチ２０５に異常が発生した場合に、各電動モータ１４３ａ，１２７を駆動する駆動回路３０６，３０７へのモータ電源の供給を遮断した後、駆動回路３０６，３０７により各電動モータ１４３ａ，１２７をブレーキ動作に移行させるようにした。
したがって、制御系に異常が発生した場合に、電動モータの急激な動作によるスロットル弁やクラッチの急速動作を抑制して、自動二輪車の急激な挙動の変化を抑制することができ、ライダが感じる操作性の変化を抑制することができる。また、駆動系の新たな機構や、制御系の新たな回路等を追加することが必要ないため、低コストで上記のような機能を実現することができる。
なお、図１７では、コントロールユニット２００内に複数の電動モータの駆動回路を備える構成を示したが、この構成に限るものではない。例えば、図１８に示すように、コントロールユニット２００内に、例えば、電動モータ１４３ａに対応する駆動回路３０６を備え、このようなコントロールユニットを、他の電動モータ１２７用に複数用意するようにしてもよい。
また、駆動回路をＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路構成のものを示したが、この場合、ＦＥＴ１〜４が故障すると、ブレーキ動作への移行が困難になる可能性がある。このため、例えば、図１９に示すように、Ｈブリッジ回路にブレーキ動作用のリレー回路４００を接続することが考えられる。
この場合、異常発生時に駆動回路に供給されるモータ電源を遮断するとともに、リレー回路４００を動作させれば、電動モータを確実にブレーキ動作させることが可能になる。その結果、ブレーキ動作の信頼性を向上させることができる。また、リレー回路４００に用いる素子は、リレーに限るものではなく、例えば、スイッチング動作が可能な半導体素子等を用いるようにしてもよい。
また、上記の例では、エンジンユニットを動力源とする車両に適用した場合を説明したが、これに限るものではなく、例えば、電動モータを動力源とする車両にも適用可能である。さらに、スロットル機構において駆動源として電動駆動機構１４３及びスロットル操作機構１６０を含む場合を説明したが、スロットルバルブを付勢するスプリングを駆動源として含む構成にしてもよい。
さらに、上記の例では、電子スロットル弁の制御システムにおいて、各センサ１４４、１５０等に異常が発生した場合を説明したが、これに限るものではなく、電子スロットル弁の制御システムにおいて、何らかの異常が発生した場合に、本発明の制御システムが適応し得る。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。なお、上記実施形態における自動二輪車とは、モーターサイクルの意味であり、原動機付自転車（モーターバイク）、スクータを含み、具体的には、車体を傾動させて旋回可能な車両のことをいう。したがって、前輪および後輪の少なくとも一方を２輪以上にして、タイヤの数のカウントで三輪車・四輪車（またはそれ以上）としても、それは「自動二輪車」に含まれ得る。
本発明によれば、収容スペースを増やすことなく、制御システムに異常が発生したときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御システムを提供することができる。

Claims (11)

  1. 内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、
    前記スロットル弁を駆動する電動モータと、
    前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、
    前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構を備え、
    前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記付勢機構の付勢力よって前記スロットル弁が閉方向に回動する速度を制御することを特徴とする、電子スロットル弁の制御システム。
  2. 前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記付勢機構の付勢力よって閉方向に回動した後、所定開度位置に保持されることを特徴とする、請求項３１に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  3. 内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、
    前記スロットル弁を駆動する電動モータと、
    前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、
    前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向に付勢する第１の付勢機構と、開方向に付勢する第２の付勢機構とを備え、
    前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって前記スロットル弁が閉方向又は開方向に回動する速度を制御することを特徴とする、電子スロットル弁の制御システム。
  4. 前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記第１及び第２の付勢機構との相対的な付勢力によって閉方向又は開方向に回動した後、所定開度位置に保持されることを特徴とする、請求項３に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  5. 前記スロットル弁が所定開度位置に保持されているとき、前記内燃機関は、退避走行状態を維持していることを特徴とする、請求項２または４に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  6. 内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、
    前記スロットル弁を駆動する電動モータと、
    前記電動モータを制御する制御部を備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、
    前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータを回生状態にすることにより、前記スロットル弁の回動を制動することを特徴とする、電子スロットル弁の制御システム。
  7. 前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記異常が発生した時点の開度位置に保持されることを特徴とする、請求項６に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  8. 前記制御部は、前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モ−タに供給される電源を遮断した後、前記電動モータを回生状態にすることを特徴とする、請求項１から７の何れか一つに記載の電子スロットル弁の制御システム。
  9. 前記付勢機構は、スプリングを有する機構で構成されていることを特徴とする、請求項１から５の何れか一つに記載の電子スロットル弁の制御システム。
  10. 前記スロットル弁を手動で駆動するスロットル操作機構をさらに備え、
    前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル操作機構によって前記スロットル弁が閉方向に回動可能に制御されることを特徴とする、請求項１から７の何れか一つに記載の電子スロットル弁の制御システム。
  11. 請求項１から１０の何れか一つに記載の電子スロットル弁の制御システムを備えた自動二輪車。
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