JPWO2005054647A1 - 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が発生したときでも、確実に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。【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の回転を減速してスロットル弁１０の回動を制御する回転減速機構３０とを備え、回転減速機構３０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢機構３１を備えている。制御システムに異常が発生した際、回転減速機構３０は、付勢機構３１の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減衰させる減衰機構３８（２０）に連結されている。減衰機構３８は、電動モータ２０の回生状態、または、空気ダンパ等で構成される。【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（自動四輪車など）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を閉方向に付勢するスプリング、及びスロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）は、スロットル弁の弁軸に取り付けられており、これらの機構を設置するためには、弁軸の周辺に一定の収容スペースを確保しなければならない。
例えば、特許文献２に開示された例では、スロットル弁の弁軸が、スロットル弁の左右一方に延長され、この延長されて弁軸に、電子式ダンパ（緩衝手段）のピストンと、リターンスプリングが連結されているので、スロットルボディ本体とほぼ同程度の収容スペースを要している。
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、このような機構を新たに設置するための収容スペースを確保することは難しく、また、設置する場所が、弁軸の周辺に限定されるという制約も受けることから、自動二輪車にこのような機構を採用するには至っていない。
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、確実に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、前記電動モータの回転を減速して、前記スロットル弁の回動を制御する回転減速機構とを備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構と、前記制御システムに異常が発生した際、前記付勢機構の付勢力によって前記スロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構とをさらに備え、前記付勢機構および前記減衰機構の少なくとも一方は、前記回転減速機構に連結されていることを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記付勢機構は、前記回転減速機構に配設され、前記減衰機構は、前記回転減速機構に連結されている。
ある好適な実施形態において、前記回転減速機構は、前記電動モータに連結されており、 前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータが回生状態に切り替わることによって、該電動モータが前記減衰機構をなす。
ある好適な実施形態において、前記内燃機関は、気筒毎にスロットル弁を備えた多気筒内燃機関よりなり、前記回転減速機構は、前記複数のスロットル弁の間に配置されている。
ある好適な実施形態において、前記回転減速機構は、前記電動モータと前記スロットル弁の間に設けられた複数の回転体で構成され、前記付勢機構は、前記複数の回転体の少なくとも一つに取り付けられている。
ある好適な実施形態において、前記減衰機構は、シリンダ内を往復動作するピストンで構成され、該ピストンは前記回転減衰機構に連結されており、前記制御システムに異常が発生した際、前記ピストンの往復動作に抵抗が付加されるように制御されている。
前記ピストンは、前記スロットル弁に最も近い前記回転体に連結されていることが好ましい。
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。
ある好適な実施形態において、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向又は開方向に付勢する第２の付勢機構をさらに備えている。
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が好ましい。
前記回転体は、減速ギアで構成されていることが好ましい。
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、電動モータの回転を減速して、スロットル弁の回動を制御する回転減速機構に、スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構、及び付勢機構の付勢力によってスロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構が連結されているので、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際、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、電動モータでスロットル弁の開閉を制御するには、電動モータの回転を減速させる回転減速機構が必須であることから、かかる回転減速機構に、スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構、及び付勢機構の付勢力によってスロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構を連結することによって、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際、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。さらに、かかる回転減速機構の動作に連動して、付勢機構及び減衰機構の作用が生じるので、スロットル弁の急激な回動の抑制を確実なものにすることができる。
また、制御システムに異常が発生した際、回転減速機構に連結された電動モータを回生状態に切り換えることによって、電動モータ自身を減衰機構となすことができるので、減衰機構として特別な構成を加える必要がなく、収容スペースを増やすことはない。
加えて、制御システムに異常が発生した際、回転減速機構に連結されたピストンに、ピストンの往復動作に抵抗が付加することによって減衰機構となすことにより、確実に減衰機構の作用効果を生じさせることができる。なお、回転減速機構が複数の回転体（減速ギア等）で構成されている場合、ピストンをスロットル弁の最も近い回転体に連結しておくことによって、回転体の回動に伴うピストンの往復動作の範囲を最小限にすることができ、減衰機構をコンパクトにすることができる。
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。 本発明における付勢機構を備えた回転減速機構の構成を示す側面図である。 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、（ａ）は電動モータが正転動作する場合、（ｂ）は電動モータが逆転動作をする場合、（ｃ）は電動モータが回生状態にある場合をそれぞれ表す図である。 本発明の電子スロットル弁の制御システムの構成を等価的に表した図である。 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。 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機構の構成を示した図である。 本発明における付勢機構と減衰機構を備えた電動駆動機構の断面図である。 本発明におけるスロットル機構の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明におけるコントルールユニット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、４１ スロットルボディ
１２、４２ スロットル弁
１２、４２ｂ 弁軸
２０，４３ｂ 電動モータ
２１ 制御部
３０ 回転減衰機構
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 回転体（減速ギア）
３１ 付勢機構（スプリング）
３３、７３ ピストン
３４、７２ シリンダ
３５、７４ 空気抜穴
３６、７６ 開口部
３７、７５ 電磁バルブ
３８ 減衰機構
４０ スロットル機構
４３ 電動駆動機構
４３ｂ 駆動ギヤ
４３ｃ 中間大ギヤ
４３ｅ 弁軸駆動ギヤ
４３ｄ 中間小ギヤ
４３ｆ ケース
４４ スロットルバルブ開度センサ
４５ フリーアーム
４６ リンクプレート
４７ 中間プーリ
４８ スロットルケーブル
４９ スロットルグリップ
５０ スロットルグリップ開度センサ
５１ 燃料噴射弁
５２ 燃料供給パイプ
６０ スロットル操作機構
７０ 空気ダンパ
７１ ロッド
１００ コントロールユニット
１０３ 車速センサ
１０７ エンジンユニット
１４３ 電動駆動機構
２０１ 、２０２ 入力回路
２０６ 駆動回路
２０８ 出力監視回路
２１４ モータ電源遮断回路
３００ 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スロットル弁の弁軸に設置しなければならない。しかしながら、自動二輪車には、このような緩衝手段をスロットル弁の弁軸に設置するような収容スペースを確保することは難しい。
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〜図３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、回転減速機構３０を介して、スロットル弁１０の弁軸１２と連結している。回転減速機構３０は、電動モータ２０の回転を減速して、スロットル弁１０の回動を制御するもので、図１に示した例では、異なる減速比を有する３種類の回転体３０ａ、３０ｂ、３０ｃで構成されている。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。なお、回転体３０ａ、３０ｂ、３０ｃとしては、例えば減速ギア、リンク等を用いることができる。
図２は、回転体の一部（３０ｂ、３０ｃ）を、スロットル弁１０の弁軸１２の方向から見た側面図である。付勢機構（例えば、スプリング等）３１が、回転体３０ｃ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３１ａは、回転体３０ｃに設けられたピン３２に係止され、他方の端部３１ｂは、スロットルボディ１１（不図示）等の外部に支持されている。このように配置された付勢機構３１は、回転体３０ｃを介して弁軸１２（不図示）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付勢機構３１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回転減速機構と一体となった構成にすることができるので、付勢機構３１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、回転減速機構のバックラッシュ防止用のリターンスプリングを付勢機構３１として用いることも可能である。
なお、回転減速機構３０が複数の回転体で構成されている場合には、付勢機構３１は、少なくとも一つの回転体に取り付けられていればよい。また、スロットル弁１０が気筒毎に設置された多気筒内燃機関の場合には、回転減速機構を、複数のスロットル弁の間に配置しておけば、全体のスロットル機構をコンパクトなものにすることができる。
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３１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３（ａ）〜（ｃ）は、制御部２１において、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態に切り換える制御回路を示した図で、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３（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３（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３（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。
図１〜図３に示した電子スロットル弁の制御システムの構成を等価的に表すと、図４のようになる。
すなわち、スロットルボディ１１内に配置されたスロットル弁１０の回動は、スロットル弁１０に連結した電動モータ２０によって駆動され、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構３１と、その付勢機構３１の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減衰させる減衰機構３８との協働により、スロットル弁１０は、ゆっくりと閉方向に回動し、所定の開度位置に保持される。
ここでの特徴的な点は、付勢機構３１および減衰機構３８の少なくとも一方が、回転減速機構３０に連結されていることである。すなわち、回転減速機構３０の動作に応じて、付勢機構３１または／および減衰機構３８の作用が生じることによって、確実にこれら付勢機構または／および減衰機構の効果を得ることができる。
なお、図１〜図３に示した例では、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、電動モータ２０自身が減衰機構３８をなしている。
図５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５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３１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３１は、図５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。なお、「退避走行状態」とは、電子スロッ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６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。
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。
点線で示した曲線Ａは、従来の付勢機構３１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Ｂ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。
図７は、減衰機構３８として、いわゆる空気ダンパを用いた例を示した図である。シリンダ３４内を往復動作するピストン３３の一端が、回転体３０ｃに連結されている。シリンダ３４の端部には、空気抜穴３５と開口部３６が形成され、開口部３６には電磁バルブ３７が取り付けられている。電磁バルブ３７の開閉動作により、シリンダ３４内のピストン３４の往復動作に付加される抵抗の大きさを制御している。
電子スロットル弁の通常動作時は、電磁バルブ３７は開放されており、これにより、回転体３０ｃの回動に連動したピストン３４の往復動作に対して抵抗は付加されない。一方、制御システムに異常が発生したときは、電磁バルブ３７は閉じられ、これにより、ピストン３４の往復動作に抵抗が付加される。
すなわち、電子スロットル弁の通常動作時は、回転減速機構３０の回動によるスロットル弁１０の開閉動作には影響を与えないが、制御システムに異常が発生したときは、回転減速機構３０の回動に抵抗が付加されるので、付勢機構３１の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減衰させることができる。
なお、ピストン３４は、スロットル弁１０に最も近い回転体３０ｃに連結することが好ましい。電動モータ２０の回転を減速する回転減速機構３０は、複数に組み合わさって構成されているのが普通で、スロットル弁１０に最も近い回転体３０ｃが、最も回動範囲が小さい。そのため、回転体３０ｃに連結されたピストン３３の往復動作の範囲も最も小さくなるので、減速機構としての空気ダンパをよりコンパクトなものにすることができる。
ところで、スロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させるのに必要な力（減衰力）は、付勢機構によってスロットル弁を閉方向に付勢する力との相対的な関係で決まるので、付勢力が小さい場合には、減衰力も小さくてよい。従って、電子スロットル弁の通常動作時においても、かかる減衰力が電動モータのトルクよりも小さければ、減衰機構は、常時、回転減速機構に連結されていても、通常動作に支障はない。この場合、例えば、減衰機構として空気ダンパを用いたとき、空気抜孔３５を適当な大きさに設定しておけば、電磁バルブ３７による開口部３６の開閉動作は必要なくなり、減衰機構の構成を簡単なものにすることができる。
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、電子スロットル弁の制御システムの具体的な構成について、以下、図８〜図１２を参照しながら詳説する。
図８は、エンジンユニット（不図示）の各気筒の吸気ポートに接続されるスロットル機構４０の構成を示した図である。
スロットルボディ４１は円筒状をなしており、スロットル弁４２は、各スロットルボディ４１内に配置された円盤状の弁板４２ｂを、全てスロットルボディ４１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸４２ａに固定したものである。図８の左右のスロットルボディ４１同士は接続ボス部４１ｄにより互いに接続され、また中央のスロットルボディ４１間に電動駆動機構４３が配設されている。
電動駆動機構４３は、電動モータ４３ａをこれの回転軸が弁軸４２ａと平行になるように配設し、電動モータ４３ａの回転軸に装着された駆動ギヤ４３ｂの回転を中間大ギヤ４３ｃ、中間小ギヤ４３ｄを介して弁軸４２ａに固定された扇形の弁軸駆動ギヤ４３ｅに伝達している。この弁軸駆動ギヤ４３ｅにより弁軸４２ａ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４３は、スロットルボディ４１とは別体に形成されたケース４３ｆ内に収容されている。
そして、弁軸４２ａの外方に突出する右端部にはスロットル弁４２の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ４４が取り付けられている。また、左端部にはフリーアーム４５の円盤状のボス部４５ａが相対回転可能に装着されており、フリーアーム４５のアーム部４５ｂ（不図示）は、リンクプレート４６を介して中間プーリ４７に連結されている。この中間プーリ４７は、スロットルケーブル４８を介して操向ハンドルのスロットルグリップ４９に連結されている。
リンクプレート４６、中間プーリ４７、スロットルケーブル４８及びスロットルグリップ４９は、ライダのスロットルグリップ４９の操作量に応じてスロットル弁４２を手動開閉するスロットル操作機構６０を構成する。電動駆動機構４３及びスロットル操作機構６０は、駆動源として機能する。
中間プーリ４７は、中間軸４７ａ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４７ａは左端のスロットルボディ４１に形成されたボス部４１ｃにより回動可能に軸支されている。また、中間軸４７ａの右端にはスロットルグリップ４９の操作角度を検出するスロットルグリップ開度センサ５０が装着されている。
また、各スロットルボディ４１の下側には気筒毎に燃料噴射弁５１が配設され、各燃料噴射弁５１の燃料導入部には共通の燃料供給パイプ５２が接続されている。
図９は、電動駆動機構４３に、付勢機構としてのスプリング３１、及び減衰機構としての空気ダンパ７０を配した構成を示した図である。
スプリング３１は、弁軸駆動ギヤ４３ｅの回転軸の周りを巻くように取り付けられており、スプリング３１の一方の端部は、弁軸駆動ギヤ４３ｅに設けられたピン３２に係止され、他方の端部は、ケース４３ｆ又はスロットルボディ（不図示）に支持されている。このように配置されたスプリング３１は、弁軸駆動ギヤ４３ｅを介して弁軸４２ａを閉方向に回動させる付勢力を与える。
また、空気ダンパ７０のピストン７３は、そのロッド７１が弁軸駆動ギヤ４３ｅに支持され、シリンダ７２の端部は、ケース４３ｆに結合されており、これにより、空気ダンパ７０と電動駆動機構４３は一体化されている。
シリンダ７２の端部には、空気抜穴７４と開口部７６が形成され、開口部７６には電磁バルブ７５が取り付けられている。電磁バルブ７５の開閉動作により、シリンダ７２内のピストン７３の往復動作に付加される抵抗の大きさを制御している。
電子スロットル弁の通常動作時は、電磁バルブ７５は開放されており、これにより、弁軸駆動ギヤ４３ｅの回動に連動したピストン７３の往復動作に対して抵抗は付加されない。一方、制御システムに異常が発生したときは、電磁バルブ７５は閉じられ、これにより、ピストン７３の往復動作に抵抗が付加される。
なお、空気抜穴７４は、ピストン７３の往復動作に抵抗を付加する程度に小さく形成され、開口部７６は、開方時に、ピストン７３の往復動作に抵抗を付加しない程度に大きく形成されている。
また、ピストン７３のロッド７１は、スロットル弁１０に最も近い回転減速機構である弁軸駆動ギヤ４３ｅに連結されている。スロットル弁１０に最も近い弁軸駆動ギヤ４３ｅが、最も回動範囲が小さいので、弁軸駆動ギヤ４３ｅに連結されたピストン７３の往復動作の範囲を最も小さくでき、これにより、空気ダンパ７０をよりコンパクトなものにすることができる。
図１０は、スロットル機構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４０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５１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４０は、電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａの駆動力により弁軸４２ａが回動されてスロットル弁４２が開閉される。スロットルバルブ開度センサ４４は、スロットル弁４２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１００に出力する。
電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａは、コントロールユニット１００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４３ｂ、中間大ギヤ４３ｃ、及び中間小ギヤ４３ｄを介して、スロットル機構４０内の弁軸４２ａを回動する。スロットル操作機構６０は、電動駆動機構４３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４９の操作量に応じてスロットル弁４２を手動開閉する。
車速センサ１０３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１００に出力する。スロットルグリップ開度センサ５０は、スロットルグリップ４９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１００に出力する。シフトスイッチ１０５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１００に出力する。
図１１は、コントロールユニット１００のブロック図である。複数の入力回路２０１、２０２と、ＣＰＵ２０５と、駆動回路２０６と、出力監視回路２０８と、モータ電源遮断回路２１４とにより構成されている。
入力回路２０１は、スロットルバルブ開度センサ４４から入力されるスロットル開度検出信号をＣＰＵ２０５に出力する。入力回路２０２は、スロットルグリップ開度センサ５０から入力されるスロットル操作角度検出信号をＣＰＵ２０５に出力する。ＣＰＵ２０５は、入力回路２０１、２０２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４３内の電動モータ４３ａの各動作を制御する制御信号を駆動回路２０６に出力する。
また、ＣＰＵ２０５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２１４に出力するとともに、電動モータ４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を駆動回路２０６に出力する。
さらに、ＣＰＵ２０５は、入力回路２０１、２０２からそれぞれ入力される各信号に基づいて各センサ４４、５０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２１４に出力するとともに、電動モータ４３ａ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２０６に出力する。
また、ＣＰＵ２０５は、出力監視回路２０８から入力される信号に基づいて、駆動回路２０６及び電動モータ４３ａ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、モード切換信号を駆動回路２０６に出力する。
駆動回路２０６は、ＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路を構成している（図３参照）。駆動回路２０６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３（ａ）に示す経路で駆動電流が流れる。また、駆動回路２０６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３（ｂ）に示す経路で駆動電流が流れる。
また、駆動回路２０６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３（ｃ）に示す経路で駆動電流が流れる。この場合、電動モータ４３ａ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４３ａ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２０６は、ＣＰＵ２０５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４３ａの正転動作、逆転動作を制御する。また、駆動回路２０６は、ＣＰＵ２０５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４３ａのブレーキ動作を制御する。
出力監視回路２０８は、駆動回路２０６と電動モータ４３ａの間に流れる駆動電流を検出し、駆動電流信号をＣＰＵ２０５に出力する。
モータ電源遮断回路２１４は、モータ電源を駆動回路２０６に供給し、ＣＰＵ２０５から異常信号が入力されると、駆動回路２０６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４４、車速センサ１０３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、電子スロットル弁の通常時の制御動作について説明する。
自動二輪車では、ライダがスロットルグリップ４９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５０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１００内のＣＰＵ２０５に入力される。また、スロットル弁４２の開度は、スロットルバルブ開度センサ４４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１００内のＣＰＵ２０５に入力される。
ＣＰＵ２０５は、スロットルグリップ開度センサ５０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４４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４３内の電動モータ４３ａの動作を制御する制御信号を駆動回路２０６に出力する。
駆動回路２０６は、ＣＰＵ２０５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４３ａ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４２を開閉させる。
次に、電子スロット弁の制御システムに異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ２０５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２１４に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路２０６に出力する。モータ電源遮断回路２１４は、ＣＰＵ２０５から遮断信号が入力されると、駆動回路２０６に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路２０６は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ２０５からモード切換信号が入力されると、図３（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４３ａの急激な動作を抑制する。
したがって、ＣＰＵ２０５が異常を検出した場合は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路２０６はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａ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、電動モータ４３ａがブレーキ動作に移行することにより、スロットル弁４２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４９を操作することにより、スロットル弁４２を手動で開閉することが可能になる。
以上により、ＣＰＵ２０５が異常を検出した場合に、電動モータ４３ａの急激な動作を抑制して、スロットル弁４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車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、各センサ４４、５０に異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ２０５は、入力回路２０１又は入力回路２０２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４４又はスロットルグリップ開度センサ５０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２１４に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路２０６に出力する。モータ電源遮断回路２１４は、ＣＰＵ２０５から遮断信号が入力されると、駆動回路２０６に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路２０６は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ２０５からモード切換信号が入力されると、図３（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４３ａ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４４又はスロットルグリップ開度センサ５０に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路２０６はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａ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４４又はスロットルグリップ開度センサ５０に異常が発生した場合でも、電動モータ４３ａの急激な動作を抑制して、スロットル弁４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車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。
以上のように、電子スロットル弁の制御システムにおいては、各センサ４４、５０に異常が発生した場合に、電動モータ４３ａを駆動する駆動回路２０６へのモータ電源の供給を遮断した後、駆動回路２０６により各電動モータ４３ａ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、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１２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３００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３００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３００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６０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４４、５０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。
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。これにより、エンジンは、走行可能な状態が維持される。
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（自動四輪車など）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を閉方向に付勢するスプリング、及びスロットル弁の回動に抵抗を付加する手段（緩衝手段）は、スロットル弁の弁軸に取り付けられており、これらの機構を設置するためには、弁軸の周辺に一定の収容スペースを確保しなければならない。
例えば、特許文献２に開示された例では、スロットル弁の弁軸が、スロットル弁の左右一方に延長され、この延長されて弁軸に、電子式ダンパ（緩衝手段）のピストンと、リターンスプリングが連結されているので、スロットルボディ本体とほぼ同程度の収容スペースを要している。
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、このような機構を新たに設置するための収容スペースを確保することは難しく、また、設置する場所が、弁軸の周辺に限定されるという制約も受けることから、自動二輪車にこのような機構を採用するには至っていない。
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、確実に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、前記電動モータの回転を減速して、前記スロットル弁の回動を制御する回転減速機構とを備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、前記スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構と、前記制御システムに異常が発生した際、前記付勢機構の付勢力によって前記スロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構とをさらに備え、前記付勢機構および前記減衰機構の少なくとも一方は、前記回転減速機構に連結されていることを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記付勢機構は、前記回転減速機構に配設され、前記減衰機構は、前記回転減速機構に連結されている。
ある好適な実施形態において、前記回転減速機構は、前記電動モータに連結されており、 前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータが回生状態に切り替わることによって、該電動モータが前記減衰機構をなす。
ある好適な実施形態において、前記内燃機関は、気筒毎にスロットル弁を備えた多気筒内燃機関よりなり、前記回転減速機構は、前記複数のスロットル弁の間に配置されている。
ある好適な実施形態において、前記回転減速機構は、前記電動モータと前記スロットル弁の間に設けられた複数の回転体で構成され、前記付勢機構は、前記複数の回転体の少なくとも一つに取り付けられている。
ある好適な実施形態において、前記減衰機構は、シリンダ内を往復動作するピストンで構成され、該ピストンは前記回転減衰機構に連結されており、前記制御システムに異常が発生した際、前記ピストンの往復動作に抵抗が付加されるように制御されている。
前記ピストンは、前記スロットル弁に最も近い前記回転体に連結されていることが好ましい。
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。
ある好適な実施形態において、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向又は開方向に付勢する第２の付勢機構をさらに備えている。
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が好ましい。
前記回転体は、減速ギアで構成されていることが好ましい。
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、電動モータの回転を減速して、スロットル弁の回動を制御する回転減速機構に、スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構、及び付勢機構の付勢力によってスロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構が連結されているので、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際、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、電動モータでスロットル弁の開閉を制御するには、電動モータの回転を減速させる回転減速機構が必須であることから、かかる回転減速機構に、スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構、及び付勢機構の付勢力によってスロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構を連結することによって、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際、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。さらに、かかる回転減速機構の動作に連動して、付勢機構及び減衰機構の作用が生じるので、スロットル弁の急激な回動の抑制を確実なものにすることができる。
また、制御システムに異常が発生した際、回転減速機構に連結された電動モータを回生状態に切り換えることによって、電動モータ自身を減衰機構となすことができるので、減衰機構として特別な構成を加える必要がなく、収容スペースを増やすことはない。
加えて、制御システムに異常が発生した際、回転減速機構に連結されたピストンに、ピストンの往復動作に抵抗が付加することによって減衰機構となすことにより、確実に減衰機構の作用効果を生じさせることができる。なお、回転減速機構が複数の回転体（減速ギア等）で構成されている場合、ピストンをスロットル弁の最も近い回転体に連結しておくことによって、回転体の回動に伴うピストンの往復動作の範囲を最小限にすることができ、減衰機構をコンパクトにすることができる。
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。 本発明における付勢機構を備えた回転減速機構の構成を示す側面図である。 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、（ａ）は電動モータが正転動作する場合、（ｂ）は電動モータが逆転動作をする場合、（ｃ）は電動モータが回生状態にある場合をそれぞれ表す図である。 本発明の電子スロットル弁の制御システムの構成を等価的に表した図である。 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。 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機構の構成を示した図である。 本発明における付勢機構と減衰機構を備えた電動駆動機構の断面図である。 本発明におけるスロットル機構の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明におけるコントルールユニット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、４１ スロットルボディ
１２、４２ スロットル弁
１２、４２ｂ 弁軸
２０，４３ｂ 電動モータ
２１ 制御部
３０ 回転減衰機構
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 回転体（減速ギア）
３１ 付勢機構（スプリング）
３３、７３ ピストン
３４、７２ シリンダ
３５、７４ 空気抜穴
３６、７６ 開口部
３７、７５ 電磁バルブ
３８ 減衰機構
４０ スロットル機構
４３ 電動駆動機構
４３ｂ 駆動ギヤ
４３ｃ 中間大ギヤ
４３ｅ 弁軸駆動ギヤ
４３ｄ 中間小ギヤ
４３ｆ ケース
４４ スロットルバルブ開度センサ
４５ フリーアーム
４６ リンクプレート
４７ 中間プーリ
４８ スロットルケーブル
４９ スロットルグリップ
５０ スロットルグリップ開度センサ
５１ 燃料噴射弁
５２ 燃料供給パイプ
６０ スロットル操作機構
７０ 空気ダンパ
７１ ロッド
１００ コントロールユニット
１０３ 車速センサ
１０７ エンジンユニット
１４３ 電動駆動機構
２０１ 、２０２ 入力回路
２０６ 駆動回路
２０８ 出力監視回路
２１４ モータ電源遮断回路
３００ 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スロットル弁の弁軸に設置しなければならない。しかしながら、自動二輪車には、このような緩衝手段をスロットル弁の弁軸に設置するような収容スペースを確保することは難しい。
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〜図３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、回転減速機構３０を介して、スロットル弁１０の弁軸１２と連結している。回転減速機構３０は、電動モータ２０の回転を減速して、スロットル弁１０の回動を制御するもので、図１に示した例では、異なる減速比を有する３種類の回転体３０ａ、３０ｂ、３０ｃで構成されている。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。なお、回転体３０ａ、３０ｂ、３０ｃとしては、例えば減速ギア、リンク等を用いることができる。
図２は、回転体の一部（３０ｂ、３０ｃ）を、スロットル弁１０の弁軸１２の方向から見た側面図である。付勢機構（例えば、スプリング等）３１が、回転体３０ｃ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３１ａは、回転体３０ｃに設けられたピン３２に係止され、他方の端部３１ｂは、スロットルボディ１１（不図示）等の外部に支持されている。このように配置された付勢機構３１は、回転体３０ｃを介して弁軸１２（不図示）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付勢機構３１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回転減速機構と一体となった構成にすることができるので、付勢機構３１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、回転減速機構のバックラッシュ防止用のリターンスプリングを付勢機構３１として用いることも可能である。
なお、回転減速機構３０が複数の回転体で構成されている場合には、付勢機構３１は、少なくとも一つの回転体に取り付けられていればよい。また、スロットル弁１０が気筒毎に設置された多気筒内燃機関の場合には、回転減速機構を、複数のスロットル弁の間に配置しておけば、全体のスロットル機構をコンパクトなものにすることができる。
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３１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３（ａ）〜（ｃ）は、制御部２１において、制御システムに異常が発生した際、電動モータ２０を回生状態に切り換える制御回路を示した図で、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３（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３（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３（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。
図１〜図３に示した電子スロットル弁の制御システムの構成を等価的に表すと、図４のようになる。
すなわち、スロットルボディ１１内に配置されたスロットル弁１０の回動は、スロットル弁１０に連結した電動モータ２０によって駆動され、制御システムに異常が発生したとき、スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構３１と、その付勢機構３１の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減衰させる減衰機構３８との協働により、スロットル弁１０は、ゆっくりと閉方向に回動し、所定の開度位置に保持される。
ここでの特徴的な点は、付勢機構３１および減衰機構３８の少なくとも一方が、回転減速機構３０に連結されていることである。すなわち、回転減速機構３０の動作に応じて、付勢機構３１または／および減衰機構３８の作用が生じることによって、確実にこれら付勢機構または／および減衰機構の効果を得ることができる。
なお、図１〜図３に示した例では、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、電動モータ２０自身が減衰機構３８をなしている。
図５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５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３１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３１は、図５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。なお、前記「走行状態」とは、電子スロッ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６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。
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。
点線で示した曲線Ａは、従来の付勢機構３１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Ｂ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。
図７は、減衰機構３８として、いわゆる空気ダンパを用いた例を示した図である。シリンダ３４内を往復動作するピストン３３の一端が、回転体３０ｃに連結されている。シリンダ３４の端部には、空気抜穴３５と開口部３６が形成され、開口部３６には電磁バルブ３７が取り付けられている。電磁バルブ３７の開閉動作により、シリンダ３４内のピストン３３の往復動作に付加される抵抗の大きさを制御している。
電子スロットル弁の通常動作時は、電磁バルブ３７は開放されており、これにより、回転体３０ｃの回動に連動したピストン３３の往復動作に対して抵抗は付加されない。一方、制御システムに異常が発生したときは、電磁バルブ３７は閉じられ、これにより、ピストン３４の往復動作に抵抗が付加される。
すなわち、電子スロットル弁の通常動作時は、回転減速機構３０の回動によるスロットル弁１０の開閉動作には影響を与えないが、制御システムに異常が発生したときは、回転減速機構３０の回動に抵抗が付加されるので、付勢機構３１の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減衰させることができる。
なお、ピストン３４は、スロットル弁１０に最も近い回転体３０ｃに連結することが好ましい。電動モータ２０の回転を減速する回転減速機構３０は、複数に組み合わさって構成されているのが普通で、スロットル弁１０に最も近い回転体３０ｃが、最も回動範囲が小さい。そのため、回転体３０ｃに連結されたピストン３３の往復動作の範囲も最も小さくなるので、減速機構としての空気ダンパをよりコンパクトなものにすることができる。
ところで、スロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させるのに必要な力（減衰力）は、付勢機構によってスロットル弁を閉方向に付勢する力との相対的な関係で決まるので、付勢力が小さい場合には、減衰力も小さくてよい。従って、電子スロットル弁の通常動作時においても、かかる減衰力が電動モータのトルクよりも小さければ、減衰機構は、常時、回転減速機構に連結されていても、通常動作に支障はない。この場合、例えば、減衰機構として空気ダンパを用いたとき、空気抜孔３５を適当な大きさに設定しておけば、電磁バルブ３７による開口部３６の開閉動作は必要なくなり、減衰機構の構成を簡単なものにすることができる。
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、電子スロットル弁の制御システムの具体的な構成について、以下、図８〜図１２を参照しながら詳説する。
図８は、エンジンユニット（不図示）の各気筒の吸気ポートに接続されるスロットル機構４０の構成を示した図である。
スロットルボディ４１は円筒状をなしており、スロットル弁４２は、各スロットルボディ４１内に配置された円盤状の弁板４２ｂを、全てスロットルボディ４１を貫通するように配置された１本の共通の弁軸４２ａに固定したものである。図８の左右のスロットルボディ４１同士は接続ボス部４１ｄにより互いに接続され、また中央のスロットルボディ４１間に電動駆動機構４３が配設されている。
電動駆動機構４３は、電動モータ４３ａをこれの回転軸が弁軸４２ａと平行になるように配設し、電動モータ４３ａの回転軸に装着された駆動ギヤ４３ｂの回転を中間大ギヤ４３ｃ、中間小ギヤ４３ｄを介して弁軸４２ａに固定された扇形の弁軸駆動ギヤ４３ｅに伝達している。この弁軸駆動ギヤ４３ｅにより弁軸４２ａ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４３は、スロットルボディ４１とは別体に形成されたケース４３ｆ内に収容されている。
そして、弁軸４２ａの外方に突出する右端部にはスロットル弁４２の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ４４が取り付けられている。また、左端部にはフリーアーム４５の円盤状のボス部４５ａが相対回転可能に装着されており、フリーアーム４５のアーム部４５ｂ（不図示）は、リンクプレート４６を介して中間プーリ４７に連結されている。この中間プーリ４７は、スロットルケーブル４８を介して操向ハンドルのスロットルグリップ４９に連結されている。
リンクプレート４６、中間プーリ４７、スロットルケーブル４８及びスロットルグリップ４９は、ライダのスロットルグリップ４９の操作量に応じてスロットル弁４２を手動開閉するスロットル操作機構６０を構成する。電動駆動機構４３及びスロットル操作機構６０は、駆動源として機能する。
中間プーリ４７は、中間軸４７ａ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４７ａは左端のスロットルボディ４１に形成されたボス部４１ｃにより回動可能に軸支されている。また、中間軸４７ａの右端にはスロットルグリップ４９の操作角度を検出するスロットルグリップ開度センサ５０が装着されている。
また、各スロットルボディ４１の下側には気筒毎に燃料噴射弁５１が配設され、各燃料噴射弁５１の燃料導入部には共通の燃料供給パイプ５２が接続されている。
図９は、電動駆動機構４３に、付勢機構としてのスプリング３１、及び減衰機構としての空気ダンパ７０を配した構成を示した図である。
スプリング３１は、弁軸駆動ギヤ４３ｅの回転軸の周りを巻くように取り付けられており、スプリング３１の一方の端部は、弁軸駆動ギヤ４３ｅに設けられたピン３２に係止され、他方の端部は、ケース４３ｆ又はスロットルボディ（不図示）に支持されている。このように配置されたスプリング３１は、弁軸駆動ギヤ４３ｅを介して弁軸４２ａを閉方向に回動させる付勢力を与える。
また、空気ダンパ７０のピストン７３は、そのロッド７１が弁軸駆動ギヤ４３ｅに支持され、シリンダ７２の端部は、ケース４３ｆに結合されており、これにより、空気ダンパ７０と電動駆動機構４３は一体化されている。
シリンダ７２の端部には、空気抜穴７４と開口部７６が形成され、開口部７６には電磁バルブ７５が取り付けられている。電磁バルブ７５の開閉動作により、シリンダ７２内のピストン７３の往復動作に付加される抵抗の大きさを制御している。
電子スロットル弁の通常動作時は、電磁バルブ７５は開放されており、これにより、弁軸駆動ギヤ４３ｅの回動に連動したピストン７３の往復動作に対して抵抗は付加されない。一方、制御システムに異常が発生したときは、電磁バルブ７５は閉じられ、これにより、ピストン７３の往復動作に抵抗が付加される。
なお、空気抜穴７４は、ピストン７３の往復動作に抵抗を付加する程度に小さく形成され、開口部７６は、開方時に、ピストン７３の往復動作に抵抗を付加しない程度に大きく形成されている。
また、ピストン７３のロッド７１は、スロットル弁１０に最も近い回転減速機構である弁軸駆動ギヤ４３ｅに連結されている。スロットル弁１０に最も近い弁軸駆動ギヤ４３ｅが、最も回動範囲が小さいので、弁軸駆動ギヤ４３ｅに連結されたピストン７３の往復動作の範囲を最も小さくでき、これにより、空気ダンパ７０をよりコンパクトなものにすることができる。
図１０は、スロットル機構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４０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５１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４０は、電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａの駆動力により弁軸４２ａが回動されてスロットル弁４２が開閉される。スロットルバルブ開度センサ４４は、スロットル弁４２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１００に出力する。
電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａは、コントロールユニット１００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４３ｂ、中間大ギヤ４３ｃ、及び中間小ギヤ４３ｄを介して、スロットル機構４０内の弁軸４２ａを回動する。スロットル操作機構６０は、電動駆動機構４３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４９の操作量に応じてスロットル弁４２を手動開閉する。
車速センサ１０３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１００に出力する。スロットルグリップ開度センサ５０は、スロットルグリップ４９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１００に出力する。シフトスイッチ１０５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１００に出力する。
図１１は、コントロールユニット１００のブロック図である。複数の入力回路２０１、２０２と、ＣＰＵ２０５と、駆動回路２０６と、出力監視回路２０８と、モータ電源遮断回路２１４とにより構成されている。
入力回路２０１は、スロットルバルブ開度センサ４４から入力されるスロットル開度検出信号をＣＰＵ２０５に出力する。入力回路２０２は、スロットルグリップ開度センサ５０から入力されるスロットル操作角度検出信号をＣＰＵ２０５に出力する。ＣＰＵ２０５は、入力回路２０１、２０２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４３内の電動モータ４３ａの各動作を制御する制御信号を駆動回路２０６に出力する。
また、ＣＰＵ２０５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２１４に出力するとともに、電動モータ４３ａをブレーキモードに移行させるモード切換信号を駆動回路２０６に出力する。
さらに、ＣＰＵ２０５は、入力回路２０１、２０２からそれぞれ入力される各信号に基づいて各センサ４４、５０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２１４に出力するとともに、電動モータ４３ａ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２０６に出力する。
また、ＣＰＵ２０５は、出力監視回路２０８から入力される信号に基づいて、駆動回路２０６及び電動モータ４３ａ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、モード切換信号を駆動回路２０６に出力する。
駆動回路２０６は、ＦＥＴ１〜４からなるＨブリッジ回路を構成している（図３参照）。駆動回路２０６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３（ａ）に示す経路で駆動電流が流れる。また、駆動回路２０６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３（ｂ）に示す経路で駆動電流が流れる。
また、駆動回路２０６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３（ｃ）に示す経路で駆動電流が流れる。この場合、電動モータ４３ａ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４３ａ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２０６は、ＣＰＵ２０５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４３ａの正転動作、逆転動作を制御する。また、駆動回路２０６は、ＣＰＵ２０５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４３ａのブレーキ動作を制御する。
出力監視回路２０８は、駆動回路２０６と電動モータ４３ａの間に流れる駆動電流を検出し、駆動電流信号をＣＰＵ２０５に出力する。
モータ電源遮断回路２１４は、モータ電源を駆動回路２０６に供給し、ＣＰＵ２０５から異常信号が入力されると、駆動回路２０６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４４、車速センサ１０３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、電子スロットル弁の通常時の制御動作について説明する。
自動二輪車では、ライダがスロットルグリップ４９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５０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１００内のＣＰＵ２０５に入力される。また、スロットル弁４２の開度は、スロットルバルブ開度センサ４４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１００内のＣＰＵ２０５に入力される。
ＣＰＵ２０５は、スロットルグリップ開度センサ５０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４４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４３内の電動モータ４３ａの動作を制御する制御信号を駆動回路２０６に出力する。
駆動回路２０６は、ＣＰＵ２０５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４３ａ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４２を開閉させる。
次に、電子スロット弁の制御システムに異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ２０５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２１４に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路２０６に出力する。モータ電源遮断回路２１４は、ＣＰＵ２０５から遮断信号が入力されると、駆動回路２０６に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路２０６は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ２０５からモード切換信号が入力されると、図３（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４３ａの急激な動作を抑制する。
したがって、ＣＰＵ２０５が異常を検出した場合は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路２０６はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａ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、電動モータ４３ａがブレーキ動作に移行することにより、スロットル弁４２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４９を操作することにより、スロットル弁４２を手動で開閉することが可能になる。
以上により、ＣＰＵ２０５が異常を検出した場合に、電動モータ４３ａの急激な動作を抑制して、スロットル弁４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダの操作性の変化を抑制することができる。
次に、各センサ４４、５０に異常が発生した時の制御動作について説明する。
ＣＰＵ２０５は、入力回路２０１又は入力回路２０２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４４又はスロットルグリップ開度センサ５０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２１４に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路２０６に出力する。モータ電源遮断回路２１４は、ＣＰＵ２０５から遮断信号が入力されると、駆動回路２０６に供給するモータ電源を遮断する。
そして、駆動回路２０６は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、ＣＰＵ２０５からモード切換信号が入力されると、図３（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４３ａ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４４又はスロットルグリップ開度センサ５０に異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路２１４によりモータ電源の供給が遮断され、駆動回路２０６はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構４３内の電動モータ４３ａ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４４又はスロットルグリップ開度センサ５０に異常が発生した場合でも、電動モータ４３ａの急激な動作を抑制して、スロットル弁４２の急速動作を抑制することができ、自動二輪車の急激な挙動変化を抑制することができ、ライダが感じる不快感や操作性の変化を抑制することができる。
以上のように、電子スロットル弁の制御システムにおいては、各センサ４４、５０に異常が発生した場合に、電動モータ４３ａを駆動する駆動回路２０６へのモータ電源の供給を遮断した後、駆動回路２０６により各電動モータ４３ａ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、ライダが感じる不快感や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、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１２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３００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３００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３００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６０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４４、５０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。
１０ スロットル弁
１１、４１ スロットルボディ
１２、４２ａ 弁軸
２０，４３ａ 電動モータ
２１ 制御部
３０ 回転減衰機構
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 回転体（減速ギア）
３１ 付勢機構（スプリング）
３３、７３ ピストン
３４、７２ シリンダ
３５、７４ 空気抜穴
３６、７６ 開口部
３７、７５ 電磁バルブ
３８ 減衰機構
４０ スロットル機構
４２ スロットル弁
４３ 電動駆動機構
４３ｂ 駆動ギヤ
４３ｃ 中間大ギヤ
４３ｅ 弁軸駆動ギヤ
４３ｄ 中間小ギヤ
４３ｆ ケース
４４ スロットルバルブ開度センサ
４５ フリーアーム
４６ リンクプレート
４７ 中間プーリ
４８ スロットルケーブル
４９ スロットルグリップ
５０ スロットルグリップ開度センサ
５１ 燃料噴射弁
５２ 燃料供給パイプ
６０ スロットル操作機構
７０ 空気ダンパ
７１ ロッド
１００ コントロールユニット
１０３ 車速センサ
１０７ エンジンユニット
２０１ 、２０２ 入力回路
２０６ 駆動回路
２０８ 出力監視回路
２１４ モータ電源遮断回路
３００ リレー回路
なお、ピストン３３は、スロットル弁１０に最も近い回転体３０ｃに連結することが好ましい。電動モータ２０の回転を減速する回転減速機構３０は、複数に組み合わさって構成されているのが普通で、スロットル弁１０に最も近い回転体３０ｃが、最も回動範囲が小さい。そのため、回転体３０ｃに連結されたピストン３３の往復動作の範囲も最も小さくなるので、減速機構としての空気ダンパをよりコンパクトなものにすることができる。
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４３及びスロットル操作機構６０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。

Claims (12)

  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、
    前記電動モータの回転を減速して、前記スロットル弁の回動を制御する回転減速機構とを備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、
    前記スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構と、
    前記制御システムに異常が発生した際、前記付勢機構の付勢力によって前記スロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構とをさらに備え、
    前記付勢機構および前記減衰機構の少なくとも一方は、前記回転減速機構に連結されてい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. 前記付勢機構は、前記回転減速機構に配設され、
    前記減衰機構は、前記回転減速機構に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  3. 前記回転減速機構は、前記電動モータに連結されており、
    前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータが回生状態に切り替わることによって、該電動モータが前記減衰機構をなすことを特徴とする、請求項１に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  4. 前記内燃機関は、気筒毎にスロットル弁を備えた多気筒内燃機関よりなり、
    前記回転減速機構は、前記複数のスロットル弁の間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  5. 前記回転減速機構は、前記電動モータと前記スロットル弁の間に設けられた複数の回転体で構成され、
    前記付勢機構は、前記複数の回転体の少なくとも一つに取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  6. 前記減衰機構は、シリンダ内を往復動作するピストンで構成され、該ピストンは前記回転減速機構に連結されており、
    前記制御システムに異常が発生した際、前記ピストンの往復動作に抵抗が付加されるように制御されていることを特徴とする、請求項１または５に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  7. 前記ピストンは、前記スロットル弁に最も近い前記回転体に連結されてい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１に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  9. 前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向又は開方向に付勢する第２の付勢機構をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  10. 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に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  11. 前記回転体は、減速ギアで構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の電子スロットル弁の制御システム。
  12. 請求項１から１１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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