JPH0579358A - スロツトル開度制御装置及び車両用定速走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータへの電流カット時にはスロットル部の
ばねで速やかにスロットル開度が閉じるスロットル開度
制御装置を得ることを目的とする。 【構成】 低いディテントトルクモータ１と、クラッチ
のないギヤ部４と、直接または間接的にスロットル開度
を調整する機構からなるアクチュエータ５と、スロット
ル弁が全閉方向に動くようにトルクを与えるばね８と前
記モータに流れる電流を駆動するスイッチング素子2-a
〜2-dと、前記モータのコイルに並列に入れたダイオー
ド20-a〜20-dとで構成される駆動回路とからスロットル
開度制御装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の定速走行装置に
関し、特に自動車のスロットル開度を自動制御するスロ
ットル開度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スロットル開度制御装置は、運転
者がアクセルペダル操作することなく電気的な信号に基
づき、スロットル開度を目的に応じて自動制御するもの
で、車両用定速走行制御装置やトラクションコントロー
ルなどに用いられている。

【０００３】スロットル開度を制御するという用途で
は、その安全性のために、スロットル機構部に必ずスロ
ットル開度が全閉方向に向かう負荷を加えるバネが組み
込まれている。スロットル開度を制御する動力源として
は、エンジン負圧を利用したバキュームアクチュエータ
や、モータ式のものがあるが、最近は制御性等の理由で
モータ式のアクチュエータが増加してきている。従来の
スロットル開度制御装置の例を図７に示す。モータ式の
スロットル開度制御装置においては、スロットル開度の
制御を中止し、スロットル開度を閉じる場合には、電磁
クラッチを用いて、アクチュエータの可動部の拘束をな
くし、前記スロットル部のバネ力によりスロットル開度
を閉じている。図７に示すように、従来のスロットル開
度制御装置では、アクチュエータ機構にモータ部とギヤ
部とクラッチ部とが必要であり、このクラッチ部の機能
は車両運転の安全確保上、非常に高い信頼性が要求され
る。またこのクラッチ部を廃止すると、モータの電流供
給を停止しても、スロットル開度が閉じる方向にモータ
が回転するときにモータが発電機となって電磁ブレーキ
となり、スロットル開度の閉じる動作が遅くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のスロットル開度
制御装置では、クラッチ機構が必要でその機構の動作に
高い信頼性が要求されるため、アクチュエータの構造が
複雑になってしまう。またこのクラッチ部をなくそうと
すると、モータの電流供給を停止して、スロットル開度
が閉じる方向にモータが回転する時に、モータが発電機
となって電磁ブレーキとなり、スロットル開度の閉じる
までの動作時間が長くなるという課題があった。

【０００５】本発明は、上記のような従来の課題に着目
し、クラッチのない機構で、モータの電流供給を停止し
た場合に、スロットル部のバネにより、すみやかにスロ
ットル開度の閉じることができるスロットル開度制御装
置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、アクチュエータと駆動回路からなり、前
記アクチュエータは、クラッチのないギヤ部と、直接ま
たは間接的にスロットル開度を調整するスロットル開度
調整機構と、スロットル弁が全閉方向に動くようにトル
クを与える全閉方向トルク印加手段と、電流を流さない
状態での保持トルク（以下、ディテントトルクという）
が、スロットル弁を閉じる方向に働くトルクよりも小さ
いモータとから構成され、前記駆動回路は前記モータに
流れる電流を制御するスイッチング素子と、前記モータ
のコイルに並列に設けられたダイオードを具備したこと
を特徴とするスロットル開度制御装置である。

【０００７】また、車両の実車速Ｖ(t)を検出する車速
検出装置と、スロットルバルブを通して車速を調整する
アクチュエータと、運転者の意志により目標車速Ｖset
を設定する目標車速設定装置と、定速走行装置の開始及
び解除を行う定速走行指令装置と、前記車両の実車速Ｖ
(t)と前記目標車速Ｖsetが一致するようにアクチュエー
タの目標開度を決定するコントローラと、前記アクチュ
エータを駆動する駆動回路とからなり、前記アクチュエ
ータは、クラッチのないギヤ部と、直接または間接的に
スロットル開度を調整するスロットル開度調整機構と、
スロットル弁が全閉方向に動くようにトルクを与える全
閉方向トルク印加手段と、ディテントトルクが、スロッ
トル弁を閉じる方向に働くトルクよりも小さいモータと
から構成され、前記駆動回路は、前記モータに流れる電
流を制御するスイッチング素子と、前記モータのコイル
に並列に設けられたダイオードを具備したことを特徴と
する車両用定速走行装置である。

【０００８】また、モータはバリアブルレラクタンス型
のステッピングモータであることを特徴とするものであ
り、モータはバリアブルレラクタンス型のステッピング
モータであることを特徴とするものである。

【０００９】また、モータの電源供給部に車両のブレー
キによって遮断されるスイッチを設けることを特徴とす
るものであり、さらに駆動回路のスイッチング素子はＭ
ＯＳＦＥＴであることをを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記構成によりスロットル開度制御動作を解除
する時に、モータの電流供給を停止すると、モータが発
電機となっても電磁ブレーキとなることなく、スロット
ルメカ部のバネにより、すみやかにスロットル開度の閉
じることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の詳細について実施例とともに
説明する。

【００１２】図１は第１の実施例のスロットル開度制御
装置の構成図である。ステッピングモータ１はディテン
トトルクのきわめて小さいバリアブルレラクタンス型
（以下、ＶＲ型と略す）のステッピングモータであり、
ユニポーラ駆動の駆動回路で説明する。駆動回路のスイ
ッチング素子としてはＭ０ＳＦＥＴ（2-a〜2-d）を用
い、ステッピングモータの各コイル部と並列にダイオー
ドを接続する。ステッピングモータのロータ３の回転変
位は、ギヤ部４により分周され、その変位はアクセルワ
イヤ７、スロットルメカ部５を介してスロットル弁６を
駆動し、スロットル開度を制御する。

【００１３】スロットルメカ部５ではスロットル開度が
閉じる方向に力が加わるようにバネ８が接続されてい
る。スロットル開度を制御時には、スロットルワイヤ７
はステッピングモータ１、ギヤ部４とバネ８により引っ
張られた状態である。この時のステッピングモータの動
作はその使用方法のため、連続回転ではなく、起動、停
止を繰り返し、回転方法が絶えず反転する場合が多い。
また常に、バネ８による一方向のトルクが外部から加わ
っている。このため、ステッピングモータとしては方向
反転時にもバネ８による外力に打ち勝つトルクが必要で
ある。実験の結果、図１に示す駆動回路のダイオードが
有効に働く。このダイオード20-a〜20-dはスイッチング
素子2-a〜2-dがオフになる直後にでるサージ電圧を吸収
するだけでなく、ステッピングモータ１に流れる電流の
急な減少を抑えるため、瞬間的な保持トルクの減少を防
ぎ、外部からのトルクに負けることなくステッピングモ
ータの起動、停止、方向反転を繰り返すことが出来る。

【００１４】次にスロットル開度の制御を解除するとき
の動作を説明する。ステッピングモータに共通に接続さ
れたの電源を遮断するか、または４つのＭＯＳＦＥＴを
すべてオフにする。このことによって、ステッピングモ
ータ１に流れる電流はゼロになる。このとき、スロット
ルワイヤ７にはバネ８によりスロットル開度が閉じる方
向の力が働く。一方、ＶＲ型ステッピングモータははき
わめてディテントトルクが小さく、かつロータ部の外力
による回転によって発電することがないため、その結
果、スロットルワイヤ７がのびて、すみやかにスロット
ル開度は全閉状態になり、スロットル開度制御の解除機
能が実現される。図３は本実施例に用いたステッピング
モータアクチュエータの側面図、図４は本実施例に用い
たステッピングモータアクチュエータの正面図 、図５
は本実施例に用いたステッピングモータアクチュエータ
の平面図である。本実施例で用いたステッピングモータ
の出力トルクは500gcm以上（電源電圧１２Ｖ、励磁速度
500PPS、0.72秒毎に2.88度反対方向に駆動、停止を繰り
返す）、ディテントトルクは40gcm以下である。また、
本実施例に用いたモータの外観図を図６にしめす。

【００１５】なお、スロットル開度の制御を解除すると
きの動作としては、モータへの電源を遮断すればよいの
で、例えばブレーキが踏まれたときにモータへの電源を
遮断するようにするとフェールセーフ上有効である。

【００１６】以上説明したように、本実施例によれば、
ディテントトルクの極めて小さなステッピングモータ１
を用い、アクチュエータとしてクラッチのないギア部４
とバネ８、アクセルワイヤ７により、スロットル弁を制
御することで以下のような効果を生ずる。

【００１７】クラッチが無いのでモータと駆動部分との
間に滑りがなく、ステッピングモータの励磁パルスのス
テップ数をカウントすることによりスロットル開度セン
サを用いなくても高精度なスロットル開度位置管理（位
置制御）を行なうことが出来る。

【００１８】クラッチが無いので制御回路自体が簡素化
され、フェールセーフ用の回路が簡素化される。

【００１９】クラッチが無いので構造上、簡素化され、
組立工程での効率の向上、部品点数の削減によるコスト
の低下がはかれる。

【００２０】なお、本実施例においては、バネ８により
スロットル開度が閉じる方向の力を与えスロットル弁が
すぐに全閉になるように構成しているが、このばね８は
スロットルを全閉方向トルクを与える手段であれば何で
もよく、バネ８に限らず、他の手段（例えば逆方向にト
ルクを与えておく磁石など）であってもよい。

【００２１】次に第２の実施例について説明する。この
実施例は第１の実施例のスロットル開度制御装置を車両
用定速走行装置に応用したものである。

【００２２】図２は第２の実施例の構成図である。ステ
ッピングモータと駆動回路については図１と同じである
ので説明を省略する。

【００２３】車両の実車速を検出する車速検出装置１１
と運転者の意志により目標車速を設定し、定速走行装置
の開始／解除及び目的車速を増減速を入力する目標車速
設定装置１２と、前記ステッピングモータ１と前記ギヤ
部４からなるアクチュエータ１３と前記車両の実車速と
前記目標車速とから、前記アクチュエータに制御入力３
１を出力するコントローラ１９と、アクチュエータの変
位３６とアクセル開度４０の大きい方をスロットル開度
に伝達するスロットルメカ部１５を備え、定速走行しな
い時はアクセル開度４０がスロットル開度３２に伝わ
る。

【００２４】次に本実施例の動作について説明する。定
速走行開始信号を出力する定速走行指令装置１４より定
速走行指令信号３０が入力されると、コントローラ１９
は車速検出装置１１により実車速信号３５と目標車速設
定装置１２により設定された目標車速２９を検出し、目
標車速２９と実車速３５が一致するようにアクチュエー
タ１３に目標制御角度３１を出力し車体１７を通して車
速が一定となる定速走行制御を実現する。

【００２５】スロットルメカ部ではアクチュエータ変位
と運転者操作によるアクセル開度の大きい方がスロット
ル弁に伝わるように構成されている。したがって定速走
行が解除されたときには、第１の実施例と同様にすみや
かにアクチュエータ変位はゼロになり、運転者操作によ
るアクセル開度によってスロットル開度が決定される。

【００２６】なお、本実施例ではスイッチング素子とし
てＭＯＳＦＥＴを用いたが、ＭＯＳＦＥＴに限定される
ものではなく、他の素子、例えば、トランジスタやアナ
ログスイッチ、等でもよい。また、本実施例ではモータ
としてステッピングモータを使用したが、これはステッ
ピングモータに限定されるものではなく、ディテントト
ルクが小さく、かつ出力トルクがスペックをみたすもの
であれば、例えば、ＤＣモータなどでもよい。

【００２７】この様に、本実施例によれば、アクチュエ
ータ１３の構成要素としてクラッチのないギアを用いて
いるので、定速走行の解除時に、クラッチ制御が不要と
なりコントローラ内での処理が簡素化され、駆動回路及
びフェールセーフ用の回路の簡素化が図れる。また構造
面では、クラッチの電磁弁が必要でないこと、配線数も
少なくてすむこと、その他の部品点数も少なくてすむこ
とから、従来のものよりも停止動作における信頼性が極
めて向上する。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ディテン
トトルクの低いモータと、クラッチのないギヤ部と、直
接または間接的にスロットル開度を調整する機構からな
るアクチュエータと、前記モータに流れる電流を駆動す
るスイッチング素子と、前記モータのコイルに並列に入
れたダイオードからスロットル開度制御装置を構成する
ことにより駆動時には常にバネによる外部からのトルク
がかかった状態でも、外部トルクにまけることなく起
動、停止、方向反転が可能となる。また定速走行の解除
時などスロットル開度の制御停止時には、ディテントト
ルクが小さいため、外部バネにより速やかにスロットル
開度が閉じる方向に駆動される。その結果、スロットル
開度制御装置、または定速走行装置のアクチュエータに
クラッチを用いない構成にすることができ、従来より部
品点数を減らし、高信頼性のスロットル開度制御装置を
または定速走行装置のアクチュエータを提供でき、その
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のスロットル開度制御装置の構
成図

【図２】本発明の第２の実施例の車両用定速走行装置の
構成図

【図３】本実施例に用いたステッピングモータアクチュ
エータの側面図

【図４】本実施例に用いたステッピングモータアクチュ
エータの正面図

【図５】本実施例に用いたステッピングモータアクチュ
エータの平面図

【図６】本実施例に用いたステッピングモータの外観図

【図７】従来からの車両用定速走行装置に用いられてい
るクラッチ機構とステッピングモータ、ギヤ部からなる
アクチュエータの見取り図

【符号の説明】

１ ステッピングモータ ２ モータ駆動回路 ３ ロータ ４ ギヤ部 ５ スロットルメカ部 ６ スロットル弁 ７ スロットルワイヤ ８ バネ ９ 吸気管 １１ 車速検出装置 １２ 目標車速設定装置 １３ アクチュエータ １４ 定速走行指令装置 １５ スロットルメカ部 １６ エンジン １７ 車体 １９ コントローラ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチュエータと駆動回路からなり、前記
   アクチュエータは、クラッチのないギヤ部と、直接また
   は間接的にスロットル開度を調整するスロットル開度調
   整機構と、スロットル弁が全閉方向に動くようにトルク
   を与える全閉方向トルク印加手段と、電流を流さない状
   態での保持トルクが、スロットル弁を閉じる方向に働く
   トルクよりも小さいモータとから構成され、前記駆動回
   路は前記モータに流れる電流を制御するスイッチング素
   子と、前記モータのコイルに並列に設けられたダイオー
   ドを具備したことを特徴とするスロットル開度制御装
   置。
2. 【請求項２】車両の実車速Ｖ(t)を検出する車速検出装
   置と、スロットルバルブを通して車速を調整するアクチ
   ュエータと、運転者の意志により目標車速Ｖsetを設定
   する目標車速設定装置と、定速走行装置の開始及び解除
   を行う定速走行指令装置と、前記車両の実車速Ｖ(t)と
   前記目標車速Ｖsetが一致するようにアクチュエータの
   目標開度を決定するコントローラと、前記アクチュエー
   タを駆動する駆動回路とからなり、前記アクチュエータ
   は、クラッチのないギヤ部と、直接または間接的にスロ
   ットル開度を調整するスロットル開度調整機構と、スロ
   ットル弁が全閉方向に動くようにトルクを与える全閉方
   向トルク印加手段と、電流を流さない状態での保持トル
   クが、スロットル弁を閉じる方向に働くトルクよりも小
   さいモータとから構成され、前記駆動回路は、前記モー
   タに流れる電流を制御するスイッチング素子と、前記モ
   ータのコイルに並列に設けられたダイオードを具備した
   ことを特徴とする車両用定速走行装置。
3. 【請求項３】モータはバリアブルレラクタンス型のステ
   ッピングモータであることを特徴とする請求項１記載の
   スロットル開度制御装置。
4. 【請求項４】モータはバリアブルレラクタンス型のステ
   ッピングモータであることを特徴とする請求項２記載の
   車両用定速走行装置。
5. 【請求項５】モータの電源供給部に車両のブレーキによ
   って遮断されるスイッチを設けることを特徴とする請求
   項２または４記載の車両用定速走行装置。
6. 【請求項６】駆動回路のスイッチング素子はＭＯＳＦＥ
   Ｔであることをを特徴とする請求項１または３記載のス
   ロットル開度制御装置。
7. 【請求項７】駆動回路のスイッチング素子はＭＯＳＦＥ
   Ｔであることをを特徴とする請求項２、４または５記載
   の車両用定速走行装置。