JP2765608B2 - 絞り弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガソリンエンジンなど
の内燃機関の絞り弁制御機構に係り、特に自動車用エン
ジンに好適な絞り弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大出力のエンジンを搭載した高性
能の自動車が広く使用されるようになっているが、この
結果、走行路面の状態やアクセル(アクセルペダル)操作
の具合によっては過剰なトルクが発生し、駆動輪がスリ
ップして自動車の走行安定性が損なわれてしまう。そこ
で、このような場合には、アクセル操作とは独立に、絞
り弁を閉じる方向に制御してスリップの発生を抑えるよ
うにした、いわゆる駆動力制御(トラクション・コント
ロール：ＴＣという)が従来から使用されており、その
ための絞り弁制御装置を、例えば特開平２−２７５０３
１号公報に見ることができる。

【０００３】そして、この従来技術では、絞り弁の回動
軸端部に設けられたレバー機構により、アクセルレバー
が開状態であっても、モータなどのアクチュエータによ
り絞り弁を閉じることができるようにしており、さら
に、この従来技術では、そのアクチュエータによりアイ
ドル回転数制御(ＩＳＣ)も行なえるように構成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、フェ
イルセーフ機能の付与と、構成の簡略化についての配慮
が充分にされているとはいえず、信頼性の点やコストダ
ウンの見地かからは問題があった。

【０００５】つまり、前記従来技術では、スロットルバ
ルブ(絞り弁)の軸に直接、このスロットルバルブを開く
方向に付勢するばねが設けてあり、最悪の場合、スロッ
トルバルブが開いたままになる虞れがあり、他方、アク
セルペダルで駆動される旋回部からスロットルバルブま
での駆動力伝達系に設定部が含まれているので、構成が
複雑になってしまうのである。

【０００６】本発明は、以上のような課題を鑑み、簡単
な構成で充分にフェイルセーフ性を与えることができ、
るローコストの絞り弁制御装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的は、バタフライ
バルブからなる絞り弁と、この絞り弁の回動軸に取付け
られた第１と第２のレバー部材と、前記絞り弁の回動軸
に回動可能に保持された第１と第２の回動部材と、前記
第１の回動部材を前記絞り弁が閉じる方向と同じ方向に
回動付勢する第１の弾性部材と、前記第２の回動部材を
前記絞り弁が閉じる方向と反対の方向に回動付勢する第
２の弾性部材と、前記第１のレバー部材と前記第１の回
動部材の間を結合した第３の弾性部材とを備えた絞り弁
制御装置において、前記第１と第２のレバー部材及び前
記第１と第２の回動部材は夫々突起部を有し、前記第１
のレバー部材は、前記第３の弾性部材により、その突起
部が前記第１の回動部材の突起部に当接する方向に付勢
されており、前記第１の回動部材は、アクセルペダルの
操作により前記第１の弾性部材による付勢方向と反対の
方向に回動させられると共に、この第１の弾性部材によ
る戻り位置を規制する第１のストッパ部材を有してお
り、前記第２のレバー部材は、絞り弁が閉じる方向に回
動したときの最小開度位置を規制する第２のストッパ部
材を有しており、前記第２の回動部材は、アクチュエー
タにより回動可能であり、前記第２の弾性部材による付
勢方向と反対の方向に回動させられて、その突起部が前
記第２のレバー部材の突起部に当接したとき、前記第２
のレバー部材を絞り弁が閉じる方向に回動させるもので
あり、前記第２のストッパ部材により規制される絞り弁
の最小開度よりも、前記第１のストッパ部材により規制
される絞り弁の最小開度の方が大となるように構成する
ことにより達成される。

【０００８】

【作用】アクセルペダルにより動かされる第１の回動部
材は、第３の弾性部材の弾性力により、第１のレバー部
材に突起部で係合しているから、アクセルペダルの操作
により絞り弁の開度を任意に制御できる。一方、アクチ
ュエータにより動かされる第２の回動部材は、第２のレ
バー部材に突起部で係合したときだけ、第３の弾性部材
の弾性力に対抗して絞り弁を閉じる方向に制御すること
ができる。

【０００９】しかして、絞り弁は、この第３の弾性部材
により第１の回動部材に結合しているだけで、別途、こ
の絞り弁を開く方向の力を働かす部材は何もないから、
フェイルセーフ機能を充分に与えることができる。この
とき、第１の回動部材と第１のレバー部材の結合は、そ
れらの突起部で直接得られるので、構成の簡略化が得ら
れる。

【００１０】また、第２のストッパ部材により規制され
る絞り弁の最小開度よりも、第１のストッパ部材により
規制される絞り弁の最小開度の方が大となるように構成
したので、アクセルペダルが戻し位置にあるときでも、
アクチュエータにより絞り弁の開度が制御できるから、
アイドル回転数制御機能も与えることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による絞り弁制御装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施例で、図において、１はエンジンの吸気管の
一部で、内部にはバタフライバルブ形式の絞り弁(スロ
ットルバルブ)２がスロットルシャフト(回動軸)３によ
り回動自在に保持されている。このスロットルシャフト
３は、絞り弁２の両側から吸気管１の外側に延びてお
り、その一方にはアクセルレバー(第１の回動部材)４が
回動自在に保持されており、さらに、その端部にはレバ
ー(第１のレバー部材)５が固定して取付けられている。

【００１２】また、アクセルレバー４にはストッパー部
４ａが設けてあり、これが吸気管１に設けてあるストッ
パ部材(第１のストッパ部材)１ａに当接することによ
り、アクセルレバー４の全閉位置を規定している。そし
て、このアクセルレバー４は、一点鎖線の矢印で示すよ
うに、図示して無いアクセルペダルに接続されており、
従って、アクセルペダルが踏み込み操作されると、その
踏込量に対応して、絞り弁２の開度が開く方向に開度さ
れることになる。

【００１３】次に、６はロストモーション用のスプリン
グで、アクセルレバー４とレバー５の間に係設されてお
り、アクセルレバー４に、レバー５に対して絞り弁２が
開く方向の付勢力を与えるようになっている。

【００１４】７はリターンスプリング(第１の弾性部材)
で、吸気管１とアクセルレバー４の間に係設されてお
り、このアクセルレバー４に対して、絞り弁２が閉じる
方向の付勢力を与えるようになっている。

【００１５】さらに、アクセルレバー４には突起部４ｂ
が設けてあり、スプリング６の付勢力により、通常は、
この突起部４ｂがレバー５の突起部５ａに当接してい
る。従って、レバー５は、スプリング６を変位(図では
巻き締める方向に変位)させることにより、アクセルレ
バー４に対して、絞り弁２が閉じる方向にだけ自由に回
動することができる。つまり、アクセルレバー４の回動
位置を変化させずに絞り弁２の開度を変えることができ
ることになる。なお、これ故に、スプリング６はロスト
モーション用スプリングと呼ばれるのである。

【００１６】次に、スロットルシャフト３の他方にはレ
バー(第２のレバー部材)８が固定して取付けてある。そ
して、このレバー８に設けてある突起部８ａが吸気管１
に設けてあるストッパ部材(第２のストッパ部材)１ｂに
当接することにより、絞り弁２の全閉位置が規定される
ようになっている。

【００１７】さらに、このスロットルシャフト３の他方
の端部にはギア(第２の回動部材)１０が回動自在に保持
されている。そして、このギア１０には、スロットルア
クチュエータとなるモータ(電動機)１２の回転軸に取付
けてあるピニオン(小歯車)１１が噛み合っており、従っ
て、このモータ１２に電力を供給して所定の方向に回転
させることにより、ギア１０を回動させることができ
る。

【００１８】また、このギア１０には突起部１０ａが設
けてあり、これがレバー８の突起部８ｂに当接すること
により、絞り弁２が閉じる方向にだけ、ギア１０の動き
(回動)をレバー８に伝えることができる。

【００１９】次に、９は、ギア１０と吸気管１との間に
係設されたスプリング(第２の弾性部材)で、ギア１０
を、絞り弁２が開く方向に回動させるような付勢力を発
生している。従って、モータ１２が動作していないとき
には、このスプリング９の弾性力により、ギア１０は絞
り弁２の全開位置に対応した位置に戻されている。

【００２０】従って、この状態では、絞り弁２の回動動
作とモータ１２の回転動作とは、お互いに干渉すること
が無く、アクセルペダルの操作により絞り弁２の回動動
作は自在に行われる。そして、モータ１２が動作された
場合には、ギア１０が回動され、この回動が突起部１０
ａと突起部８ｂを介してレバー８に伝えられ、絞り弁２
を閉方向に回動させることができる。

【００２１】次に、この実施例の動作について、図２〜
図５を用いて更に詳細に説明する。これら図２〜図５
は、図１における回動方向の動きを左右方向の動きでシ
ミュレートして模式的に示したもので、矢印で示すよう
に、左方向の動きが絞り弁２の開度が開く方向であり、
従って、右方向の動きは、絞り弁２が閉じる方向を表わ
している。そして、図中、図１と同一記号は同一部分を
示しており、１３はアクセルペダルを、そして１４はア
クセルワイヤである。なお、突起部８ｂについては省略
し、突起部８ａで代表して一体に示してある。

【００２２】まず、図２を用いて、モータ１２を用いて
いない通常時での動作について説明する。アクセルペダ
ル１３を踏み込ま無い状態では、リターンスプリング７
の弾性力により、突起部４ａはストッパ部材１ａに当接
しており、アクセルレバー４は全閉位置にある。一方、
アクセルレバー４の突起部４ｂとレバー５の突起部５ａ
は、スプリング６の弾性力により当接させられているの
で、アクセルレバー４の開度位置と絞り弁２の開度位置
とは同一位置に保たれる。

【００２３】このとき、絞り弁２の開度位置は、レバー
８の突起部８ａが吸気管１のストッパ部材１ｂに当接す
ることにより規定される絞り弁２の全閉位置に対して、
所定の角度θだけ開いた位置になるように、夫々のスト
ッパ部材１ａ、１ｂの取付位置が、予め設定してある。
一方、このとき、ギア１０は、スプリング９により全開
位置にあるので、ギア１０の突起部１０ａと、レバー８
の突起部８ｂとは当接せず、離れている。

【００２４】そこで、アクセルペダル１３を踏み込み操
作したとすれば、アクセルワイヤ１４を介してアクセル
レバー４が、絞り弁２が開く方向に回動されるので、絞
り弁２は、その全閉位置から角度θだけ開いた位置か
ら、ギア１０の突起部１０ａとレバー部材８の突起部８
ｂとが当接する位置までの範囲内で、アクセルペダル１
３の踏込量に応じて操作され、通常のアクセルペダルに
よる絞り弁の制御を行なうことができる。

【００２５】次に、この実施例におけるモータ１２によ
る絞り弁２の開度制御は、アイドル回転数制御と、駆動
力制御に大別される。そこで、まず、アイドル回転数制
御(ＩＳＣ)動作させた場合について、図３により説明す
る。上記したように、この実施例では、アクセルペダル
１３が踏み込まれていない状態では、絞り弁２は全閉位
置から角度θだけ開いた位置にあり、他方、ギア１０は
スプリング９により全開位置にある。

【００２６】そこで、この状態でモータ１２を制御し、
ギア１０を閉方向に回動させ、ギア１０の突起部１０ａ
をレバー部材８の突起部８ａに当接させる位置にもたら
してやれば、以後、モータ１２の制御により、開度θの
範囲で任意に絞り弁２の開度を制御することができ、従
って、エンジンの回転数に応じてモータ１２をフィード
バック制御してやれば、アイドル回転数制御が得られる
ことになる。

【００２７】次に、駆動力制御(ＴＣ)動作させた場合に
ついて、図４により説明する。いま、アクセルペダル１
３を踏み込んで、スロットルレバー４の全閉位置から角
度θ₁だけ開いた状態にしたとすれば、絞り弁２は角度
(θ＋θ₁)の開度に開いている。

【００２８】そこで、この状態で、スプリング９の弾性
力により全開位置にあるギア１０をモータ１２により閉
方向に回動動作させ、その突起部１０ａと、レバー部材
８の突起部８ａとが当接される位置まで動かしてやれ
ば、以後は、角度(θ＋θ₁)と角度θの範囲でモータ１
２により絞り弁２の開度の制御が可能になり、従って、
駆動輪のスリップを検出してモータ１２制御し、絞り弁
２を、そのときのアクセルペダル１３の踏込操作量で決
まる開度位置から閉方向に回動させてやることにより、
駆動力制御動作をさせることができる。

【００２９】次に、この実施例における故障時での動作
をについて説明する。図１〜図４から明らかなように、
この実施例においては、ギア１０の突起１０ａと、レバ
ー部材８の突起部８ａとの当接関係が、絞り弁２を閉方
向に動作させる方向での力だけが伝達可能になっている
ので、万一、モータ１２、或いは図示されないコントロ
ールユニットが故障したとしても、モータ１２の誤動作
により絞り弁２が開く方向に動かされてしまうことはな
い。従って、万一の場合でも、アクセルペダル１３の踏
み込みを止め、それを戻してやれば、エンジンをアイド
ル回転状態に戻すことができ、平常時と変わらず、自動
車などの車両を停止させることができる。

【００３０】また、その後の車両の運行も、アクセルペ
ダル１３の踏み込み操作によって、通常通り可能であ
り、従って、この実施例によれば、最小限の可動部材に
より、アクセルペダルが全閉位置に戻されているとき
と、それが踏み込み操作されているときの何れの場合で
もモータ１２による絞り弁２の開度制御が可能になり、
簡単な構成で、１個のモータにより駆動力制御とアイド
ル回転数制御の双方に対応可能で、しかもフェイルセー
フ機能やリンプホーム機能の付与も可能な絞り弁制御装
置を容易に提供することができる。

【００３１】なお、以上の実施例は、絞り弁の開度を制
御するためのアクチュエータとして電動機(モータ)を用
いているが、本発明は、電動式のアクチュエータに限ら
ず、空圧式、負圧式、油圧式、或いは水圧式など任意の
形式のアクチュエータによっても実施可能で、同様の効
果を得ることができるものであることは言うまでもな
い。

【００３２】また、アクチュエータから絞り弁への駆動
力伝達機構もギア式に限らず、ベルト式、リンクを用い
た方式、液体の圧力を利用した方式など、任意の形式の
ものを用いても実施かのうであり、同様の効果を得るこ
とができるものであることはいうまでもない。

【００３３】次に、本発明の他の実施例について、図５
と図６により説明する。なお、図５において、図２〜図
４の実施例の場合と同一記号は同一部分を示している。
図５は、アイドル回転数制御動作に入ったときの初期状
態を示したもので、モータ１２が閉じ側に動作して、ギ
ア１０の突起部１０ａ、とレバー部材８の突起部８ａと
が当接し始めた状態を示している。

【００３４】モータ１２は、この状態からスプリング６
と、スプリング９の弾性力のよる荷重を負担しつつ、角
度θから角度が０になる範囲で絞り弁２を回動制御す
る。図６は、このときでの絞り弁２の開度に対して、モ
ータ２が負担すべきトルク(負荷トルク)の関係を示した
もので、ここで、絞り弁２の開度θに於けるモータ１２
の負荷トルクはＴ２で表されており、他方、モータ２自
身が持っている摩擦トルク(摺動トルク)はＴ１で表され
ている。

【００３５】そこで、この実施例では、これらのトルク
について、Ｔ１＜Ｔ２の関係が成立するように構成して
ある。これは、次の理由による。すなわち、もしもい
ま、これらのトルクについて、Ｔ１＞Ｔ２と言う関係に
あったとすると、絞り弁２の開度が或る角度θから全閉
になるまでの範囲で、モータ１２に掛っている負荷トル
クの方向が変化してしまう領域が生じてしまい、しかも
このとき、モータ１２が発生するトルクが変化しても、
絞り弁２の開度が変化しないような領域、言い替えれば
不安定な領域で動作してしまうことになり、絞り弁２の
開度を微少角度で制御するのが困難になってしまうから
である。

【００３６】しかるに、この実施例では、これらのトル
クについて、上記したように、Ｔ１＜Ｔ２と言う関係が
成立するように構成されているので、微少角度での絞り
弁２の開度制御も容易に安定して得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、正確でかつ柔軟な制御
が得られる電子制御方式の絞り弁制御装置として、確実
なフェイルセーフ機能やリンプホーム機能を成立さつ
つ、制御機能の拡大や制御の容易化を図ることが出来る
ので、電子制御方式の絞り弁制御装置の機能性向上に大
きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による絞り弁制御装置の一実施例を示す
斜視図である。

【図２】本発明の一実施例の動作を説明するための或る
状態における模式図である。

【図３】本発明の一実施例の動作を説明するための他の
状態における模式図である。

【図４】本発明の一実施例の動作を説明するための更に
別の状態における模式図である。

【図５】本発明の他の一実施例の動作を説明するための
或る状態における模式図である。

【図６】本発明の一実施例における動作説明用の特性図
である。

【符号の説明】

１ 吸気管 １ａ ストッパ部材(第１のストッパ部材) １ｂ ストッパ部材(第２のストッパ部材) ２ 絞り弁(スロットルバルブ) ３ スロットルシャフト ４ アクセルレバー(第１の回動部材) ４ａ 突起部 ４ｂ 突起部 ５ レバー部材(第１のレバー部材) ５ａ 突起部 ６ スプリング(第３の弾性部材 ７ リターンスプリング(第１の弾性部材) ８ レバー部材(第２のレバー部材) ８ａ 突起部 ８ｂ 突起部 ９ スプリング(第２の弾性部材) １０ ギア(第２の回動部材) １１ ピニオン(小歯車) １２ モータ(アクチュエータ) １３ アクセルペダル １４ アクセルワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 恭彦 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 審査官 関 義彦 (56)参考文献 特開 平４−179836（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−32137（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 9/00 - 11/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バタフライバルブからなる絞り弁と、こ
   の絞り弁の回動軸に取付けられた第１と第２のレバー部
   材と、前記絞り弁の回動軸に回動可能に保持された第１
   と第２の回動部材と、前記第１の回動部材を前記絞り弁
   が閉じる方向と同じ方向に回動付勢する第１の弾性部材
   と、前記第２の回動部材を前記絞り弁が閉じる方向と反
   対の方向に回動付勢する第２の弾性部材と、前記第１の
   レバー部材と前記第１の回動部材の間を結合した第３の
   弾性部材とを備えた絞り弁制御装置において、 前記第１と第２のレバー部材及び前記第１と第２の回動
   部材は夫々突起部を有し、 前記第１のレバー部材は、前記第３の弾性部材により、
   その突起部が前記第１の回動部材の突起部に当接する方
   向に付勢されており、 前記第１の回動部材は、アクセルペダルの操作により前
   記第１の弾性部材による付勢方向と反対の方向に回動さ
   せられると共に、この第１の弾性部材による戻り位置を
   規制する第１のストッパ部材を有しており、 前記第２のレバー部材は、絞り弁が閉じる方向に回動し
   たときの最小開度位置を規制する第２のストッパ部材を
   有しており、 前記第２の回動部材は、アクチュエータにより回動可能
   であり、前記第２の弾性部材による付勢方向と反対の方
   向に回動させられて、その突起部が前記第２のレバー部
   材の突起部に当接したとき、前記第２のレバー部材を絞
   り弁が閉じる方向に回動させるものであり、 前記第２のストッパ部材により規制される絞り弁の最小
   開度よりも、前記第１のストッパ部材により規制される
   絞り弁の最小開度の方が大となるように構成したことを
   特徴とする絞り弁制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１の発明において、前記第２と第
   ３の弾性部材により与えられる初期弾性力が、前記アク
   チュエータによる絞り弁の駆動に際して発生する摩擦力
   の合計よりも大きくなるように構成されていることを特
   徴とする絞り弁制御装置。