JP3203274B2 - スロットルアクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのスロットル
バルブを駆動するスロットルアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アクセルペダル踏み込み量に対す
るスロットルバルブ開度の関係をモータなどのアクチュ
エータを用いて任意に設定することにより、アイドルス
ピードコントロール、操作感の向上や燃料消賓量の低
減、あるいは自動変速機の変速時に発生するショックの
低減などを実現するために、通常のアクセル操作時にも
常にアクチュエータによってスロットルバルブ開度を微
調整していこうという要求が高まりつつある。

【０００３】このような要求を実現するためには、アク
セルペダル操作量を検出し、アクセルペダル操作量に対
応する所望の開度になるように、アクチュエータによっ
てスロットルバルブの開度を制御するスロットルアクチ
ュエータが必要である。

【０００４】そして従来技術の第１例として、エンジン
に吸入される空気量を制御するスロットルバルブをモー
タなどのアクチュエータによって駆動することによりス
ロットルバルブの開度を任意に設定して、エンジンの運
転状態を最適に維持したり、あるいは、車両の走行状態
を環境状況に適合させるようにする電子制御のスロット
ルアクチュエータは、例えば、特開平２−２７１２３号
公報に記載されているものである。

【０００５】また、従来技術の第２例として、アクセル
ペダルの踏み込み量に対してスロットルバルブの開度を
単純比例しない所定の開弁特性に制御できるスロットル
アクチュエータとして、例えば特開昭６３−ｌ６７０３
６号公報に記載されているものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の第１例
によるスロットルアクチュエータは、モータ，電磁クラ
ッチ，運転者がアクセルペダルを介して操作する操作レ
バーおよびスロットル軸との間にロストモーションばね
を備えている。その動作は、通常時は電磁クラッチを切
断して、運転者が操作レバーを介してスロットルバルブ
の開度を調整する。車両の走行速度を設定速度に保つオ
ートスピードコントロール、あるいは車両の走行状態に
応じてエンジンの出力を絞るトラクションコントロール
などの、操作レバーの位置に対してスロットルバルブの
開度を大きく変化させる制御を行う際には、電磁クラッ
チを接続して、モータによってスロットルバルブの開度
を調整していた。また、オートスピードコントロールや
トラクションコントロールを行う際に生じる操作レバー
とスロットル軸との相対回転角度の差は、ロストモーシ
ョンばねの変位で吸収していた。

【０００７】つまり、従来技術では、スロットルバルブ
の開度の調整は、運転者がアクセルペダルを介して操作
レバーからスロットル軸を駆動することによって行うの
が主とされており、そのときのアクセルペダルの踏み込
み量とスロットルバルブの開度の関係は、機構的に一対
一にきめられていた。

【０００８】一方、近年では、アクセルペダル踏み込み
量に対するスロットルバルブ開度の関係を任意に設定す
ることによって、操作感の向上や燃料消費量の低減、あ
るいは自動変速機の変速時に発生するショックの低減な
どを実現するために、通常のアクセル操作時にも常にア
クチュエータによってスロットルバルブ開度を微調整し
ていこうという要求が高まりつつある。

【０００９】この要求を実現するためには、アクセルペ
ダル操作量を検出し、アクセルペダル操作量に対応する
開度になるように、モータによってスロットルバルブの
開度を制御する。

【００１０】このような制御は、従来技術のスロットル
アクチュエータによっても構造上は実現可能であるが、
モータがスロットルバルブを駆動すると、モータの駆動
力はロストモーションばねを通して操作レバーに伝達さ
れて、操作レバーをスロットルバルブの方向へ動かそう
とする。スロットルバルブの開度は操作レバーの位置に
基づいて制御されるため、モータがスロットルバルブを
駆動したことによって操作レバーの位置が変化すると、
開度制御が収束しなくなる恐れがある。

【００１１】また、モータやモータの制御装置が故障し
た場合には、制御装置が電磁クラッチを切断し、その後
のスロットルバルブの開度調整は運転者がアクセルペダ
ルから操作レバーを介して行うことになる。しかし、制
御装置が故障した場合には、故障の検出や電磁クラッチ
の切断動作を制御装置自身が行うことができない可能性
が高い。従って、モータやモータの制御装置が故障した
後にもスロットルバルブの開度を調整しながら車両を安
全に走行させることができるようにするためには、制御
装置を介さないでモータによる開度制御を中断でき、運
転者のアクセルペダル操作によって直接スロットルバル
ブの開度調整ができる機構を設ける必要がある。

【００１２】本発明は、上述のアクチュエータとしての
モータによるスロットルバルブ開度の各制御が持つ性格
が以下の二つに分けられることに注目してなされたもの
である。

【００１３】第１は、始動時やアイドリング時のエンジ
ン回転速度を制御するアイドルスピードコントロール
や、上述した操作感の向上を図る、あるいは燃料消費量
や変速ショックを低減するなどのためにスロットルバル
ブ開度を微調整する制御は、工ンジンや車両の固有の特
性として捉えられるものであり、運転者の意図によって
その機能を実行したり中止したりする性格の制御ではな
く、常時、行われるものであること、また、運転者が操
作するレバーはアクチュエータの制御力を受けない構造
となっている必要があることである。

【００１４】一方、オートスピードコントロールやトラ
クションコントロールなどの車両の走行状態をフイード
バックしてスロットルバルブの開度を大きく変化させる
制御は、運転者が意図してその機能を実行させる性格の
制御である。

【００１５】本発明の第一の目的は、アイドルスピード
コントロールなどのスロットルバルブ開度を微調整する
制御を安定して行うことが可能であり、かつ、アクチュ
エータやアクチュエータの制御装置が故障した場合に
は、制御装置の動作を介在させることなくアクチュエー
タによる開度制御を中断して、運転者のアクセルペダル
操作によって、直接、スロットルバルブの開度調整して
車両を安定に走行させることができる機構を備え、ま
た、オートスピードコントロールやトラクションコント
ロールなどのスロットルバルブの開度を大きく変化させ
る制御は、運転者が制御の実行，中断を行うことが可能
なスロットルアクチュエータを提供することにある。

【００１６】また、上記従来技術の第２例によるスロッ
トルアクチュエータは、運転者のアクセルペダル操作に
連動する回転体、回転体の回転角度以下にスロットルバ
ルブの開度を滅少させることができるモータ、および回
転体とスロットル軸とを引き合わせるコイルばねを備え
ている。その動作は、回転体の回転角度を検出して、そ
の回転角度に比例するスロットルバルブ開度以下の範囲
で、スロットルバルブ開度を所定の大きさになるように
モータによって制御しようというものである。また、モ
ータ制御時に生じる回転体とスロットル軸との相対回転
角度の差は、コイルばねの変位で吸収していた。

【００１７】上記従来技術のスロットルアクチュエータ
によると、モータがスロットルバルブを駆動すると、モ
ータの駆動力はコイルばねを通して回転体に伝達され
て、回転体をスロットルバルブの方向へ動かそうとす
る。スロットルバルブの開度は回転体の位置に基づいて
制御されるため、モータがスロットルバルブを駆動した
ことによって回転体の位置が変化すると、開度制御が収
束しなくなる恐れがある。

【００１８】また、モータやモータの制御装置が故障し
た後のスロットルバルブの開度調整は、運転者がアクセ
ルペダルから回転体を介して行うことになる。しかし、
その際には、モータが故障した時点の開度以上にスロッ
トルバルブを開くことができなくなる可能性がある。例
えば、スロットルバルブが全閉となるようにモータが制
御しているときにモータが固着すると、アクセルペダル
操作によってスロットルバルブを開くことができなくな
り、車両を充分安全に走行させることができなくなる。

【００１９】本発明の第２の目的は、モータ制御を安定
して行うことが可能であり、かつ、アクチュエータやア
クチュエータの制御装置が故障した場合には、運転者の
アクセルペダル操作によってスロットルバルブ開度を充
分に広い範囲で調整して車両を安全に走行させることが
できることが可能なスロットルアクチュエータを提供す
ることにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明の第１の解決手段は、エンジンの吸気筒
内に設けられたスロットルバルブを有するスロットル軸
と、アクセルペダルの操作と連動するとともに前記スロ
ットル軸と相対的に回転可能に配置されるアクセルレバ
ーと、前記アクセルレバーに対して前記スロットルバル
ブの閉じ方向のトルクを付勢する戻しばねと、前記スロ
ットルバルブの開閉が可能なアクチュエータと、前記ア
クセルレバーおよび前記スロットル軸と相対的に回転可
能に設置され、前記アクセルレバーの係合部から前記ス
ロットルバルブの閉じ方向のトルクが伝達される第３の
レバー、前記スロットル軸と一体の係合レバーから前記
スロットルバルブの開き方向のトルクが伝達される第１
のレバーおよび前記係合レバーから前記スロットルバル
ブの閉じ方向のトルクが伝達される第２のレバーを備え
た差動レバーと、前記差動レバーの第３のレバーと前記
アクセルレバーの係合部とを互いに密着させるトルクを
前記アクセルレバーおよび差動レバーに付勢する差動ば
ねと、前記アクチュエータおよび前記スロットル軸の間
で前記戻しばねが前記アクセルレバーに付勢するトルク
および前記差動ばねが前記差動レバーの第３レバーと前
記アクセルレバーの係合部とを互いに密着させるトルク
よりも小さなトルクを伝達可能としたトルクリミッタ
と、前記アクチュエータおよび前記スロットル軸の間で
伝達されるトルクに対して、前記トルクリミッタと並列
となる関係に設けられ、前記戻しばねおよび前記差動ば
ねが発生するトルクよりも大きなトルクを伝達可能とし
たクラッチと、を備え、前記クラッチの切断時には、前
記アクチュエータは、前記差動レバーの第１のレバーお
よび第２のレバーと前記スロットル軸の前記係合レバー
との間に空隙が存在するように前記スロットルバルブの
開度を制御し、前記差動レバーの第３のレバーと前記ア
クセルレバーとの係合部は前記差動ばねの付勢力によっ
て密着して動作する構成としたことを特徴とするもので
ある。

【００２１】また、第２の目的を達成するため、本発明
の第２の解決手段は、エンジンの吸気筒内に設けられた
スロットルバルブを有するスロットル軸と、アクセルペ
ダルの操作と連動するとともにスロットル軸と相対的に
回転可能に設置されており、かつ、スロットル軸と一体
の係合レバーからスロットルバルブの開き方向の力が伝
達される第１のレバーおよび前記係合レバーからスロッ
トルバルブの閉じ方向のトルクが伝達される第２のレバ
ーを備えたアクセルレバーと、アクセルレバーに対して
スロットルバルブの閉じ方向のトルクを付勢する戻しば
ねと、スロットルバルブの開閉が可能なアクチュエータ
と、アクチュエータとスロットル軸の間で戻しばねがア
クセルレバーに付勢するトルクよりも小さなトルクを伝
達可能としたトルクリミッタと、を備え、アクチュエー
タは、アクセルレバーの第１のレバーおよび第２のレバ
ーと前記係合レバーとの間に空隙が存在するようにスロ
ットルバルブの開度を制御する構成としたことを特徴と
するものである。

【００２２】

【作用】本発明の第１の解決手段によれば、アイドルス
ピードコントロールなどのスロットルバルブ開度を常時
微調整する制御は、クラッチが切断された状態で、アク
チュエータの駆動力がトルクリミッタを介してスロット
ル軸に伝達されることによって行われる。このとき、ア
クチュエータによって微調整されるスロットルバルブの
開度範囲で、差動レバーの第ｌのレバーおよび第２のレ
バーとスロットル軸との係合部は空隙を持つように設定
されている。従って、アクチュエータの駆動力がスロッ
トル軸，差動レバーを通してアクセルレバーに伝達され
てアクセルレバーの位置を動かしてしまうことがないの
で、アクチュエータによるスロットルバルブの開度制御
を安定して行うことができる。また、差動レバーの第ｌ
のレバーあるいは第２のレバーとスロットル軸との係合
部が係合した際には、アクチュエータの回転位置にかか
わらずに、スロットル軸は差動レバーの第ｌのレバーあ
るいは第２のレバーにより駆動されるように、トルクリ
ミッタの伝達卜ルクと戻しばねおよび差動ばねの発生力
を設定することによって、アクチュエータやアクチュエ
ータの制御装置などの故障のために差動レバーの第ｌの
レバーあるいは第２のレバーとスロットル軸との係合部
とが係合するとトルクリミッタに滑りが生じて、スロッ
トル軸は、スロットルバルブの閉じ方向には差動レバー
の第ｌのレバーによって駆動され、逆にスロットルバル
ブの開き方向には差動レバーの第２のレバーによって駆
動される。従って、アクチュエータやアクチュエータの
制御装置が故障した場合にも、制御装置の動作を介在さ
せることなく、運転者のアクセルペダル操作によって、
直接、スロットルバルブの開度調整して車両を安定に走
行させることが可能である。

【００２３】オートスピードコントロールなどの車両の
走行状態をフイードバックしてスロットルバルブの開度
を大きく変化させる制御は、運転者がその機能を実行さ
せたいときにクラッチを接続して、差動レバーの第ｌの
レバーあるいは第２のレバーとスロットル軸との係合部
とが係合してもトルクリミッタに滑りが生じないように
することによって実現可能となる。また、クラッチの接
続，切断は、運転者によって操作できるので、アクチュ
エータやアクチュエータの制御装置が故障して、制御装
置がクラッチを切断する動作ができない場合にも、運転
者がクラッチを切断することによってアクチュエータと
スロットル軸の結合はトルクリミッタによって結ばれる
状態に戻すことができる。従って、以降は、上述の故障
の際の動作と同様に、差動レバーの第ｌのレバーあるい
は第２のレバーとスロットル軸との係合部とが接触する
とトルクリミッタに滑りが生じて、スロットル軸は、ス
ロットルバルブの閉じ方向には差動レバーの第ｌのレバ
ーによって駆動され、逆に、スロットルバルブの開き方
向には差動レバーの第２のレバーによって駆動される。
よって、運転者のアクセルペダル操作によって、直接、
スロットルバルブの開度調整して車両を安全に走行させ
ることが可能である。

【００２４】本発明の第２の解決手段によれば、アクチ
ュエータの駆動力は、トルクリミッタを介してスロット
ル軸に伝達される。このとき、アクチュエータによって
調整されるスロットルバルブの開度範囲において、アク
セルレバーの第１のレバーおよび第２のレバーとスロッ
トル軸との係合部は空隙を持つように設定されている。
従って、アクチュエータの駆動力がスロットル軸からア
クセルレバーに伝達されてアクセルレバーの位置を動か
してしまうことがないので、アクチュエータによるスロ
ットルバルブの開度制御を安定して行うことができる。
また、アクセルレバーの第１のレバーあるいは第２のレ
バーとスロットル軸との係合部が係合した際には、アク
チュエータの回転位置にかかわらずに、スロットル軸は
アクセルレバーの第１のレバーあるいは第２のレバーに
より駆動されるように、トルクリミッタの伝達トルクと
戻しばねの発生力を設定されている。アクチュエータや
アクチュエータの制御装置などの故障のためにアクセル
レバーの第ｌのレバーあるいは第２のレバーとスロット
ル軸との係合部とが係合すると、トルクリミッタに滑り
が生じて、スロットル軸は、スロットルバルブの閉じ方
向にはアクセルレバーの第ｌのレバーによって駆動さ
れ、逆に、スロットルバルブの開き方向にはアクセルレ
バーの第２のレバーによって駆動される。従って、アク
チュエータやアクチュエータの制御装置が故障した場合
にも、運転者のアクセルペダル操作によって直接スロッ
トルバルブの開度調整して車両を安全に走行させること
が可能である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２６】図２は、システム全体の組立図である。

【００２７】エアクリーナｌから吸入された空気は、吸
気筒２を通ってエンジン３に供給される。吸気筒２に
は、エンジン３に供給する吸入空気量を制御するスロッ
トルバルブ４が配されている。

【００２８】吸気筒２のなかには、スロットル軸５が回
転自在に軸支され、スロットルバルブ４は、スロットル
軸５と一体となって回転するように取り付けられてい
る。スロットル軸５が回転してスロットルバルブ４が開
くとエンジン３に供給される空気量が増加し、逆に、ス
ロットル軸５が反対方向に回転してスロットルバルブ４
が閉じるとエンジン３に供給される空気量が減少する。

【００２９】スロットル軸５の一端には、差動レバー６
およびアクセルレバー７がスロットル軸５に対して回転
自在に設置されている。アクセルレバー７は、アクセル
ワイヤ８を介してアクセルペダル９に接続される。ま
た、アクセルレバー７には、スロットルバルブ４の閉じ
方向のトルクを付勢する戻しばね１６の一端が係合され
ている。差動レバー６は、アクセルレバー７との係合部
からスロットルバルブの閉じ方向の力を伝達される第３
のレバーと、スロットル軸５との係合部からスロットル
バルブ４の開き方向の力を伝達される第ｌのレバーと、
スロットル軸５との係合部からスロットルバルブ４の閉
じ方向の力を伝達される第２のレバーとを備えている。
アクセルペダル９の踏み込み量が変化すると、アクセル
ワイヤ８を介してアクセルレバー７が回転する。アクセ
ルレバー７の回転位置、すなわち、アクセルペダル９の
踏み込み量は、アクセルポジションセンサｌｌによって
検出され、アクセルポジションセンサｌｌの出力信号は
コントロールユニットｌ０に入力される。

【００３０】スロットル軸５の他端は、トルクリミッタ
を内蔵する電磁クラッチｌ２を介してモータｌ３に接続
される。電磁クラッチ１２の詳細構造は後述するが、電
磁クラッチｌ２とトルクリミッタとは、モータｌ３とス
ロットル軸５の間を伝達されるトルクに対して並列関係
となるように構成されている。モータｌ３は、コントロ
ールユニットｌ０からの信号により回転が制御される。
電磁クラッチｌ２が切断状態のときにモータ１３からス
ロットル軸５に伝達される駆動力の大きさは、トルクリ
ミッタの伝達可能トルクが上限となる。また、電磁クラ
ッチ１２が接続状態にあるときには、モータｌ３の駆動
力のすべてがスロットル軸５に伝達される。スロットル
軸５の回転位置、すなわち、スロットルバルブ４の開度
は、スロットルポジションセンサ１４，モータｌ３によ
って検出され、スロットルポジションセンサｌ４の出力
信号はコントロールユニットｌ０に入力される。

【００３１】電磁クラッチｌ２を接続するには、運転者
が操作する指令スイッチｌ７によって、直接、接続され
るスイッチｌ７１と、指令スイッチｌ７が接続された信
号を受けてコントロールユニットｌ０が接続するｌ７２
とが、両方とも接続状態になければならない。一方、電
磁クラッチ１２を切断するには、スイッチ１７１あるい
はｌ７２のいずれかが切断されればよい。つまり、コン
トロールユニットｌ０が故障して、スイッチｌ７２が切
断されない場合にも、運転者が指令スイッチｌ７によっ
てスイッチｌ７１を切断すれば、電磁クラッチｌ２は切
断される。また、モータｌ３などの故障をコントロール
ユニットｌ０が検出した場合には、運転者が故障に気付
かずに指令スイッチｌ７を操作しないときにも、コント
ロールユニットｌ０がスイッチｌ７２を切断することに
よって電磁クラッチｌ２は切断される。

【００３２】続いて、本発明のスロットルアクチュエー
タの開閉機構の詳細を、図を用いて説明する。

【００３３】図ｌにおいて、アクセルペダル９の踏み込
み力はアクセルワイヤ８を介して、スロットル軸５に回
転自在に設置されているアクセルレバー７に伝えられ
る。また同様に、差動レバー６もスロットル軸５に回転
自在に設置されている。アクセルレバー７には、スロッ
トルバルブ４の閉じ方向の卜ルクを付勢する戻しばねｌ
６の一端が係合され、戻しばねｌ６の他端は、吸気筒２
に植設されたピンｌ８に係合されている。さらに、アク
セルレバー７には、差動レバー６と係合する係合部７１
が設けられている。差動レバー６には、アクセルレバー
７の係合部７１からスロットルバルブ４の閉じ方向のト
ルクを伝達される第３のレバー６１が設けられている。
つまり、第３のレバー６１は、係合部７１に対してスロ
ットルバルブ４の閉じ方向の位置に設置されている。

【００３４】アクセルレバー７と差動レバー６の間には
差動ばねｌ５が設けられ、その一端はアクセルレバー７
に植設されたピン７２に係合され、他端は差動レバー６
に植設されたピン６４に係合されている。差動ばねｌ５
は、アクセルレバー７に対してはスロットルバルブ４の
閉じ方向のトルクを付勢しており、差動レバー６に対し
てはスロットルバルブ４の開き方向のトルクを付勢して
いる。つまり、差動ばねｌ５は、アクセルレバー７の係
合部７１および差動レバー６の第３のレバー６１を密着
させるトルクを発生している。

【００３５】また、差動レバー６は、スロットル軸５と
一体となって回転する係合レバー５１からスロットルバ
ルブ４の開き方向のトルクを伝達される第ｌのレバー６
２と、係合レバー５１からスロットルバルブ４の閉じ方
向のトルクを伝達される第２のレバー６３とを備えてい
る。

【００３６】差動レバー６の第１のレバー６２および第
２のレバー６３とスロットル軸５の係合レバー５１との
間には空隙が存在する。空隙の大きさは、アイドルスピ
ードコントロール、操作感の向上や燃料消費量の低減、
あるいは自動変速機の変速ショックの低減などを実現す
るために、アクセルペダル９の踏み込み量に対してモー
タ１３がスロットルバルブ開度を、常時、微調整する制
御を行う際に、差動レバー６の第１のレバー６２および
第２のレバー６３とスロットル軸５の係合レバー５１と
が係合することがないように設定されている。つまり、
第１のレバー６２および第２のレバー６３は、モータ１
３が、常時行うスロットルバルブ開度を微調整する制御
に対して、その制御範囲の上限および下限のリミッタと
して存在している。

【００３７】この制御範囲の上限および下限のリミッタ
としての作用を説明するために、図３，図４を用いて、
トルクリミッタを内蔵する電磁クラッチｌ２の構造を次
に説明する。

【００３８】図３，図４は、電磁クラッチｌ２の構造を
示す断面図である。図３は、電磁クラッチ１２が通電さ
れて接続している状態を示しており、図４は、電磁クラ
ッチｌ２が通電されずに切断されている状態を示してい
る。

【００３９】スロットル軸５の外周にはロータｌ２１
が、スロットル軸５と一体となって回転するように取り
付けられている。ロータｌ２１のフランジ部には、摩擦
板１２２が取り付けられている。磁界を発生するコイル
ｌ２３は、コアｌ２４に収納されて吸気筒２に固定され
ている。アーマチヤｌ２５は、モータｌ３からの回転が
入力されるギアｌ２７に板ばねｌ２６を介して取り付け
られている。ギアｌ２７は、軸受ｌ２８を介してスロッ
トル軸５の外周に回転自在に支持されている。

【００４０】コイルｌ２３に通電があると、コア１２
４，ロータｌ２１およびアーマチヤｌ２５によって磁気
回路が形成され、アーマチヤｌ２５をロータｌ２１に引
きつける電磁力が発生する。このとき、図３に示すよう
に、アーマチャｌ２５は、電磁力によって板ばねｌ２６
のばね力に打ち勝って摩擦板ｌ２２に押しつけられ、ア
ーマチヤ１２５と摩擦板ｌ２２との間の摩擦力により、
ギア１２７の回転はロータｌ２１およびスロットル軸５
に伝達される。一方、コイルｌ２３に通電がない場合に
は、図４に示すように、板ばね１２６のばね力によって
アーマチヤ１２５はギアｌ２７の方向に移動し、アーマ
チヤｌ２５と摩擦板ｌ２２とは切断される。

【００４１】また、電磁クラッチｌ２は、トルクリミッ
タｌ９を内蔵している。

【００４２】トルクリミッタ１９は、ギア１２７とスプ
ライン部によって結合されて一体となって回転する摩擦
板１９２と、ロータ１２１とスプライン部によって結合
されて一体となって回転する摩擦板１９３と、摩擦板１
９２と摩擦板１９３とを押しつける力を発生する波状ば
ね１９１とから構成される。トルクリミッタ１９が伝達
可能なトルクの大きさは、波状ばね１９１の押しつけ力
によって調整される。

【００４３】モータｌ３とスロットル軸５の間を伝達さ
れるトルクに対して、電磁クラッチｌ２のアーマチヤｌ
２５と摩擦板ｌ２２とを介するトルク伝達とトルクリミ
ッタｌ９によるトルク伝達とは、並列関係となるように
構成されている。電磁クラッチｌ２が切断状態のときに
モータｌ３とスロットル軸５との間で伝達されるトルク
の大きさは、トルクリミッタ１９に滑りを生じ始める最
大伝達トルクが上限となる。一方、電磁クラッチｌ２が
接続状態にあるときには、モータｌ３の駆動力のすべて
がスロットル軸５に伝達されるように、電磁クラッチｌ
２の伝達トルクが設定されている。

【００４４】トルクリミッタ１９の最大伝達トルクは、
トルクリミッタ１９を介してモータ１３によって駆動さ
れる部材、すなわち、スロットル軸５やスロットルバル
ブ４などが、モータ１３によってスロットルバルブ開度
を常時微調整する制御を受ける際に発生する慣性トルク
の最大値と等しいかあるいは大きく、すなわち最大値以
上で、かつ、戻しばね１６がアクセルレバー７に付勢す
るトルクおよび差動ばね１５が差動レバー６の第３のレ
バー６１とアクセルレバー７の係合部７１とを互いに密
着させるトルクよりも小さくなるように設定されてい
る。

【００４５】このように構成された本発明のスロットル
アクチュエータの動作について、以下に説明する。

【００４６】図５は、説明を分かりやすくするために、
スロットルアクチュエータの回転の動きを直線の動きと
して表した動作説明図である。図では、スロットルバル
ブ４の開き方向を左向きにとっている。図５で新たに設
けた部材として、５２および５３は、それぞれスロット
ルバルブ４の全閉ストッパおよび全開ストッパを示し、
７３および７４は、それぞれアクセルレバー７の全閉ス
トッパおよび全開ストッパを示している。

【００４７】図５は、電磁クラッチｌ２を切断した状態
で、アクセルペダル９の踏み込み量に応じてスロットル
バルブ４の開度をモータｌ３によって微調整する制御を
行っている様子を示している。このとき、モータｌ３が
発生するトルクは、トルクリミッタｌ９のみを伝わって
スロットル軸５に伝達される。図５では、簡単のために
電磁クラッチｌ２を省略し、トルクリミッタｌ９のみを
記している。モータｌ３の開度制御が正常に行われてい
るときには、スロットル軸５の係合レバー５１と差動レ
バー６の第ｌのレバー６２および第２のレバー６３との
間に空隙が存在し、スロットル軸５と差動レバー６とは
非接触である。従って、差動レバー６を介してアクセル
レバー７がモータｌ３からのトルクを受けて動かされる
ことがないので、モータｌ３によるスロットルバルブ４
の開度制御を安定して行うことができる。このとき、ア
クセルレバー７と差動レバー６とは差動ばねｌ５の作用
によって密着して動いている。

【００４８】また、モータｌ３がトルクリミッタｌ９を
介して駆動するのはスロットル軸５とスロットルバルブ
４であるので、トルクリミッタｌ９が伝達するトルク
は、スロットル軸５およびスロットルバルブ４の慣性ト
ルクに等しい。上述のように、トルクリミッタｌ９の最
大伝達トルクは、この慣性トルク以上となるように設定
されている。従って、モータｌ３によるスロットルバル
ブ４の開度制御中にトルクリミッタｌ９に滑りが生じる
ことがないので、高速で高精度に開度を制御することが
可能である。

【００４９】続いて、電磁クラッチｌ２を切断した状態
で、モータ１３やコントロールユニットｌ０などの故障
によってモータ１３が暴走した場合の動作を説明する。

【００５０】図６は、電磁クラッチｌ２を切断した状態
で、モータｌ３がスロットルバルブ４を開く方向に暴走
したときの動作を説明するための図である。

【００５１】このとき、スロットルバルブ４は、スロッ
トル軸５の係合レバー５１が差動レバー６の第１のレバ
ー６２に係合するまで、トルクリミッタ１９を介してモ
ータ１３によって駆動される。モータ１３がスロットル
バルブ４をさらに開こうとすると、スロットル軸５に
は、戻しばね１６が発生するスロットルバルブ４を閉じ
る方向のトルクがアクセルレバー７および差動レバー６
を介して付勢される。ここで、トルクリミッタ１９の最
大伝達トルクは、戻しばね１６がアクセルレバー７に付
勢するトルクよりも小さくなるように設定されているの
で、トルクリミッタ１９に滑りが生じる。よって、モー
タ１３はさらに開き方向に回転を続けるが、スロットル
バルブ４の開度は差動レバー６の第１のレバー６２の位
置以上の開度に開くことがない。

【００５２】図７は、電磁クラッチｌ２を切断した状態
で、モータｌ３がスロットルバルブ４を閉じる方向に暴
走したときの動作説明図である。

【００５３】このとき、スロットルバルブ４は、スロッ
トル軸５の係合レバー５１が差動レバー６の第２のレバ
ー６３に係合するまで、トルクリミッタ１９を介してモ
ータ１３によって駆動される。モータ１３がスロットル
バルブ４をさらに閉じようとすると、スロットル軸５に
は、差動ばね１５が差動レバー６をアクセルレバー７に
密着させているトルクが伝達される。ここで、トルクリ
ミッタ１９の最大伝達トルクは、差動ばね１５が差動レ
バー６とアクセルレバー７とを互いに密着させるトルク
よりも小さくなるように設定されているので、差動レバ
ー６とアクセルレバー７とは密着状態を保ったまま、ト
ルクリミッタ１９には滑りが生じる。よって、モータ１
３はさらに閉じ方向に回転を続けるが、スロットルバル
ブ４の開度は差動レバー６の第２のレバー６３の位置以
下の開度に閉じることがない。

【００５４】このように、本発明のスロットルアクチュ
エータは、電磁クラッチ１２を切断した状態のときに故
障によってモータ１３が暴走しても、差動レバー６の第
１のレバー６２および第２のレバー６３がそれぞれスロ
ットルバルブ４の開度の上限および下限のリミッタとし
て働くため、スロットルバルブ４が急全開や急全閉とな
って車両が急加速や急減速することがない。さらに、差
動レバー６の第１，第２のレバーのリミッタとしての動
作は、コントロールユニット１０を介さずに行われる。
よって、コントロールユニット１０の故障によりモータ
１３の制御がまったく不能に陥った場合にも、運転者の
アクセルペダル操作によって直接スロットルバルブ４の
開度を調整して車両を安全に走行させることができる。

【００５５】図８に、電磁クラッチｌ２を切断している
場合の、運転者のアクセルペダル踏み込み量に対するモ
ータｌ３によって制御可能なスロットルバルブ４の開度
範囲、およびモータｌ３が制御不能になったときにアク
セルペダル操作によって調整可能なスロットルバルブ４
の開度を示す。

【００５６】図中、斜線でハッチングを施された範囲Ｏ
ＡＣＤＥＧＯが、運転者のアクセルペダル踏み込み量に
対してモータ１３によって制御可能なスロットルバルブ
４の開度範囲を示している。例えば、アクセルペダル踏
み込み量がａのときにモータ１３の制御によって調整し
得るスロットルバルブ４の開度はｂからｃであり、開度
の調整幅ｄ（＝ｃ−ｄ）は、差動レバー６の第１のレバ
ー６２および第２のレバー６３とスロットル軸５の係合
レバー５１の間の空隙の大きさによって決定される。図
８の斜線の範囲内で、モータ１３の制御によってスロッ
トルバルブ４の開度を調整している限り、アクセルレバ
ー７にはモータ１３が発生するトルクは伝達されない。

【００５７】図８中の失印ＧＢ，ＢＣ，ＣＦ，ＦＧは、
モータｌ３の制御が不能になったときにアクセルペダル
踏み込み量を０％からｌ００％およびｌ００％から０％
に変化させたときの、スロットルバルブ４の開度の変化
を示している。つまり、このときのアクセルペダル踏み
込み量に対するスロットルバルブ４の開度変化は、ＧＢ
ＣＦＧで示されるヒステリシスを持つ。

【００５８】点Ｇに対応するスロットルバルブ４の開度
は、アイドルスピードコントロールに使用する開度であ
ると同時に、制御不能時にアクセルペダル操作によって
戻せる最小開度である。従って、点Ｇの位置は、アクセ
ルペダル９を戻したときにエンジン出力を充分に絞るこ
とができるスロットルバルブ４の開度となるように設定
される。

【００５９】点Ｃに対応するスロットルバルブ４の開度
は、制御不能時にアクセルペダル操作によって開くこと
ができる最大開度である。従って、点Ｃの位置は、アク
セルペダル９を最大位置まで踏み込んだときに、車両を
安定に走行させることができるエンジン出力を得ること
ができるスロットルバルブ４の開度となるように設定さ
れる。

【００６０】また、開度制御幅ｄや制御範囲の下限ＡＣ
および上限ＧＥの傾きは、差動レバー６の第１のレバー
６２および第２のレバー６３とスロットル軸５の係合レ
バー５１との間の空隙の大きさやアクセルワイヤ８がか
けられるアクセルレバー７の有効径を変化させることに
よって調整可能である。

【００６１】例えば、図９に示すように、アクセルレバ
ー７の有効径を、図８に示したものに比べて小さくする
と、ＡＣおよびＧＥの傾きが急になる。ここで、制御不
能時のスロットルバルブ４の最大開度を与える点Ｃの位
置が図８の場合と等しくなるように設定すると、図８の
場合に比べて開度制御幅ｄを大きくすることができる。
しかし、同時に、制御不能時のアクセルペダル踏み込み
量に対するスロットルバルブ４の開度変化のヒステリシ
スＧＢＣＦＧは、図８の場合に比ベて大きくなる。

【００６２】また、図ｌ０に示すように、アクセルレバ
ー７の有効径を、図８に示したものに比ベて大きくする
と、ＡＣおよびＧＥの傾きが緩やかになる。制御不能時
のスロットルバルブ４の最大開度を与える点Ｃの位置が
図８の場合と等しくなるように設定すると、図８の場合
に比ベて開度制御幅ｄは小さくなる。しかし、同時に、
制御不能時のアクセルペダル踏み込み量に対するスロッ
トルバルブ４の開度変化のヒステリシスＧＢＣＦＧも、
図８の場合に比べて小さくすることができる。

【００６３】このように、差動レバー６の第１のレバー
６２および第２のレバー６３とスロットル幅５の係合レ
バー５１との間の空隙の大きさとアクセルワイヤ８がか
けられるアクセルレバー７の有効径を変化させることに
よって、制御に必要な開度幅や制御不能時のアクセルペ
ダル操作に対するスロットルバルブ開度の特性を自由に
設定することが可能である。

【００６４】次に、電磁クラッチ１２を接続して、オー
トスピードコントロールやトラクションコントロールな
どをはじめとする、車両の操作状態をフイードバックし
てスロットルバルブの開度を大きく変化させる制御を行
う場合のスロットルアクチュエータの動作について説明
する。これらの制御を実行できる状態にするためには、
図２を用いて説明したように、運転者がその制御機能を
実行させたいときに、指令スイッチ１７を操作して電磁
クラッチ１２を接続し、差動レバー６の第１のレバー６
２あるいは第２のレバー６３とスロットル軸５との係合
レバー５１とが係合してもトルクリミッタ１９に滑りが
生じないようにすることが必要である。

【００６５】図１１は、電磁クラッチ１２を接続した状
態で、オートスピードコントロールのように、アクセル
ペダル９の踏み込み量に対してスロットルバルブ４の開
度を大きくする制御をモータ１３により行っている様子
を示している。このとき、モータ１３が発生するトルク
は、電磁クラッチ１２を伝わってすべてスロットル軸５
に伝達される。図１１では、簡単のためにトルクリミッ
タ１９を省略し、電磁クラッチ１２のみを記している。
モータ１３がスロットルバルブ４を開き方向に駆動する
と、スロットル幅５の係合レバー５１と差動レバー６の
第１のレバー６２とが接触し、アクセルレバー７は、ス
ロットルバルブ４の開き方向に動かされる。オートスピ
ードコントロールなどの制御は、車両の走行状態に応じ
てコントロールユニット１０によって決定された開度と
なるようにスロットルバルブ４の開度をモータ１３によ
って調整するものなので、アクセルレバー７の位置が動
かされてもモータ１３による開度制御を不安定にするこ
とはない。

【００６６】アクセルレバー７が、運転者のアクセルペ
ダル踏み込み量に対して開き側に動かされると、運転者
がアクセルペダル９の踏み込み力で負担していた戻しば
ねｌ６のトルクを、モータ１３が負担することになる。
つまり、運転者はアクセルペダル９が軽くなったことを
感じ、モータｌ３によってスロットルバルブ４が開き側
に大きく動かされたことをアクセルペダル９を通しても
知ることができる。ただし、このとき、アクセルワイヤ
８はたるむので、アクセルペダル９の踏み込み位置が動
かされることはない。

【００６７】図１２は、電磁クラッチ１２を接続した状
態で、トラクションコントロールのように、アクセルペ
ダル９の踏み込み量に対してスロットルバルブ４の開度
を小さくする制御をモータ１３により行っている様子を
示している。図１１と同様、図１２でも、簡単のために
トルクリミッタ１９を省略し、電磁クラッチ１２のみを
記している。モータ１３がスロットルバルブ４を閉じ方
向に駆動すると、スロットル幅５の係合レバー５１と差
動レバー６の第２のレバー６３とが係合し、差動レバー
６はスロットルバルブ４の閉じ方向に動かされる。差動
レバー６が閉じ方向に動かされると、アクセルレバー７
には差動ばね１５のトルクが作用するため、運転者はア
クセルペダル９の踏み込み力で戻しばね１６のトルクと
差動ばね１５のトルクを負担することになる。つまり、
運転者はアクセルペダル９が重くなったことを感じ、モ
ータ１３によってスロットルバルブ４が閉じ側に大きく
動かされたことをアクセルペダル９を通しても知ること
ができる。また、このとき、アクセルレバー７は、運転
者のアクセルペダル９の踏み込み量に対応する位置より
も閉じ側に動くことはない。

【００６８】図１３は、電磁クラッチ１２を接続してい
る場合の、運転者のアクセルペダル踏み込み量に対する
モータｌ３によって制御可能なスロットルバルブ４の開
度範囲を示している。

【００６９】図中、斜線でハッチングを施された範囲
が、運転者のアクセルペダル踏み込み量に対してモータ
１３によって制御可能なスロットルバルブ４の開度範囲
を示している。すなわち、アクセルペダル踏み込み量が
任意の位置で、モータ１３の制御によってスロットルバ
ルブ４の開度を全閉から全開まで調整可能である。範囲
ＯＡＣＤＥＧＯは、モータ１３によってスロットルバル
ブ４の開度を制御しても運転者が操作するアクセルペダ
ル９の踏み込み力に変化を及ぼさない開度範囲を示して
いる。この開度範囲は、差動レバー６の第１のレバー６
２および第２のレバー６３とスロットル軸５の係合レバ
ー５１の間の空隙の大きさによって設定される。また、
範囲ＧＥＨＧおよび範囲ＡＩＣＡは、それぞれ、モータ
１３の開度制御によってアクセルペダル９が軽くなる開
度範囲および重くなる開度範囲を示している。

【００７０】また、図ｌ３中の矢印ＧＢ，ＢＣ，ＣＦ，
ＦＧは、故障時に電磁クラッチｌ２を切断したときに、
アクセルペダル踏み込み量を０％からｌ００％およびｌ
００％から０％に変化させたときのスロットルバルブ４
の開度の変化を示している。

【００７１】電磁クラッチｌ２を接続した状態で、モー
タ１３やコントロールユニットｌ０などの故障によって
モータ１３が暴走した場合の動作は、図２を用いて説明
したように、以下の通りである。

【００７２】すなわち、故障をコントロールユニット１
０が検出した場合には、コントロールユニット１０がス
イッチ１７２を切断することによって電磁クラッチ１２
は切断される。コントロールユニット１０が故障してス
イッチ１７２が切断されない場合には、運転者が指令ス
イッチ１７を操作してスイッチ１７１を切断すれば、電
磁クラッチ１２は切断される。電磁クラッチ１２が切断
された後の動作は、図６，図７を用いて説明した動作と
同じとなり、モータ１３とスロットル軸５はトルクリミ
ッタ１９のみによって結ばれる状態となる。以降は、差
動レバー６の第１のレバー６２および第２のレバー６３
が、それぞれスロットルバルブ４の開度の上限および下
限のリミッタとして働くため、スロットルバルブ４が急
全開や急全閉となって車両が急加速や急減速することが
ない。この差動レバー６の第１，第２のレバーのリミッ
タとしての動作は、コントロールユニット１０を介さず
に行われるものである。よって、コントロールユニット
１０の故障によって、モータ１３の制御がまったくの不
能に陥った場合にも、運転者のアクセルペダル操作によ
って直接スロットルバルブ４の開度調整して車両を安全
に走行させることができる。

【００７３】次に、本発明のスロットルアクチュエータ
の第２の実施例を説明する。

【００７４】図１４は、第２の実施例の主要部の構造を
示す図である。図１に示した第１の実施例との相違点
は、スロットル軸５に対してスロットルバルブ４の閉じ
方向のトルクを付勢する第２の戻しばね２０を備えたこ
とである。第２の戻しばね２０の一端は、吸気筒２に植
設されたピン１８に係合され、他端は、スロットル軸５
と一体となって回転するばねハンガ５４に係合されてい
る。

【００７５】第２の実施例のスロットルアクチュエータ
が備えている電磁クラッチ１２の断面図を図１５に示
す。図ｌ５の電磁クラッチｌ２は、図３，図４に示した
ものと異なる形式のトルクリミッタ２１を内蔵してい
る。図ｌ５において、卜ルクリミッタ２１以外の部分は
図３，図４に示したものと同じものであり、また、図ｌ
５は、電磁クラッチｌ２が切断された状態を示してい
る。

【００７６】トルクリミッタ２１はコイルばねによって
構成される。コイルばねの内径は、ロータ１２１および
ギアｌ２７のボス部の外径に対して若干のしめ代をもっ
て挿入されている。コイルばねの巻き方向は、ギアｌ２
７がロータｌ２１に対してスロットルバルブ４の開き方
向に回転するときに巻き締める方向となるように取付け
られている（図ｌ６参照）。

【００７７】モータｌ３がギアｌ２７をスロットルバル
ブ４の開き方向に回転させると、コイルばねの内径とボ
ス部の間に摩擦力が発生して、モータｌ２１、すなわ
ち、スロットル軸５を回転させることができる。しか
し、モータｌ３のトルクを増していくと、所定のトルク
で摩擦力が負けてコイルばねとボス部との間に滑りが生
じ始める。このときのトルクが、トルクリミッタ２１の
最大伝達トルクである。最大伝達トルクの大きさは、コ
イルばねの内径のボス部の外径に対するしめ代およびボ
ス部ヘのばねの巻きつけ量を調整することによって任意
に設定することができる。モータｌ３がトルクリミッタ
２１を介して駆動するのはスロットル軸５，スロットル
バルブ４、および第２の戻しばね２０であり、トルクリ
ミッタ２１が伝達するトルクは、スロットル軸５とスロ
ットルバルブ４の慣性トルクおよび第２の戻しばね２０
がスロットルバルブ４の閉じ方向に発生するトルクに等
しい。トルクリミッタ２１の最大伝達トルクを、この慣
性トルクと戻しばねのトルクとを加えた値以上となるよ
うに設定すれば、モータｌ３によるスロットルバルブ４
の開度制御中にトルクリミッタｌ９に滑りが発生するこ
とがない。

【００７８】また、モータ１３がギアｌ２７をスロット
ルバルブ４が閉じる方向にまわすと、コイルばねは巻き
戻されるので、ギアｌ２７からロータ１２１ヘのトルク
は、コイルばねとボス部との間に発生するわずかな空転
力によってしか伝達されなくなる。このとき、スロット
ル軸５は、第２の戻しばね２０の付勢トルクによってス
ロットルバルブ４の閉じ方向に回転し、再び、コイルば
ねとボス部の間に摩擦力が発生する開度で停止する。

【００７９】このように、トルクリミッタ２１を介し
て、モータｌ３によってスロットルバルブ４の開度を制
御することが可能である。

【００８０】続いて、電磁クラッチｌ２を切断した状態
で、モータｌ３がスロットルバルブ４を開く方向に暴走
したときの動作を説明する。

【００８１】このとき、スロットルバルブ４は、スロッ
トル軸５の係合レバー５１が差動レバー６の第１のレバ
ー６２に係合するまで、トルクリミッタ２１を介してモ
ータ１３によって開かれる。モータ１３がスロットルバ
ルブ４をさらに開こうとすると、スロットル軸５には、
戻しばね１６が発生するスロットルバルブ４を閉じる方
向のトルクが差動レバー６およびアクセルレバー７を介
して付勢される。このとき、トルクリミッタ２１が伝達
可能なトルクを、戻しばね１６がアクセルレバー７に付
勢するトルクよりも小さくなるように設定しておけば、
トルクリミッタ２１に滑りが生じる。よって、モータ１
３はさらに開き方向に回転を続けるが、スロットルバル
ブ４の開度は差動レバー６の第１のレバー６２の位置以
上の開度に開くことがない。

【００８２】また、電磁クラッチ１２を切断した状態
で、モータ１３がスロットルバルブ４を閉じる方向に暴
走したときには、スロットルバルブ４は、スロットル軸
５の係合レバー５１が差動レバー６の第２のレバー６３
に係合するまで、第２の戻しばね２１によって閉じられ
る。このとき、スロットル軸５には、トルクリミッタ２
１のコイルばねを巻き戻す方向のトルクが作用する。ト
ルクリミッタ２１の空転力によって伝達されるトルクの
大きさを、差動ばね１５が差動レバー６とアクセルレバ
ー７とを互いに密着させるトルクよりも小さくなるよう
に設定すれば、差動レバー６とアクセルレバー７とは密
着状態を保ったまま、トルクリミッタ２１には滑りが生
じる。よって、モータ１３はさらに閉じ方向に回転を続
けるが、スロットルバルブ４の開度は差動レバー６の第
２のレバー６３の位置以下の開度に閉じることがない。

【００８３】本発明の第２の実施例のスロットルアクチ
ュエータでも、第１の実施例と同様、電磁クラッチ１２
を切断した状態のときに故障によってモータ１３が暴走
しても、差動レバー６の第１のレバー６２および第２の
レバー６３がそれぞれスロットルバルブ４の開度の上限
および下限のリミッタとして働くため、スロットルバル
ブ４が急全開や急全閉となって車両が急加速や急減速す
ることがない。さらに、差動レバー６の第１，第２のレ
バーのリミッタの動作は、コントロールユニット１０を
介さずに行われるものである。よって、コントロールユ
ニット１０の故障によって、モータ１３の制御がまった
く不能に陥った場合にも、運転者のアクセルペダル操作
によって、直接、スロットルバルブ４の開度調整して車
両を安全に走行させることができる。

【００８４】なお、第２の実施例でも、電磁クラッチｌ
２が接続状態にあるときには、モータ１３の駆動力のす
べてがスロットル軸５に伝達されるように、電磁クラッ
チｌ２の伝達トルクが設定されている。電磁クラッチｌ
２を接続して行う場合の制御の動作や故障時の動作は、
第１の実施例で説明したものと同じである。

【００８５】次に本発明の第３の実施例を図１７乃至２
２について説明する。

【００８６】図１８において、スロットル軸５の一端に
は、アクセルレバー７がスロットル軸５に対して回転自
在に設置されている。アクセルレバー７は、アクセルワ
イヤ８を介してアクセルペダル９に接続される。また、
アクセルレバー７には、スロットルバルブ４の閉じ方向
のトルクを付勢する戻しばね１６の一端が係合されてい
る。アクセルレバー７の詳細構造は後述するが、アクセ
ルレバー７は、スロットル軸５との係合部からスロット
ルバルブ４の開き方向の力を伝達される第１のレバー
と、スロットル軸５との係合部からスロットルバルブ４
の閉じ方向の力を伝達される第２のレバーとを備えてい
る。アクセルペダル９の踏み込み量が変化すると、アク
セルワイヤ８を介してアクセルレバー７が回転する。ア
クセルレバー７の回転位置すなわちアクセルペダル９の
踏み込み量は、アクセルポジションセンサ１１によって
検出され、アクセルポジションセンサ１１の出力信号は
コントロールユニット１０に入力される。

【００８７】スロットル軸５の他端は、トルクリミッタ
１９を介してモータ１３に接続される。モータ１３は、
コントロールユニット１０からの信号により回転が制御
される。モータ１３からスロットル軸５に伝達される駆
動力の大きさは、トルクリミッタｌ９の伝達可能トルク
が上限となる。スロットル軸５の回転位置すなわちスロ
ットルバルブ４の開度は、スロットルポジションセンサ
１４によって検出され、スロットルポジションセンサ１
４の出力信号はコントロールユニット１０に入力され
る。

【００８８】続いて、本発明の第３の実施例によるスロ
ットルアクチュエータの開閉機構の詳細を、図を用いて
説明する。

【００８９】図１７において、アクセルペダル９の踏み
込み力はアクセルワイヤ８を介して、スロットル軸５に
回転自在に設置されているアクセルレバー７に伝えられ
る。アクセルレバー７には、スロットルバルブ４の閉じ
方向のトルクを付勢する戻しばねｌ６の一端が係合さ
れ、戻しばね１６の他端は、吸気筒２に植設されたピン
１８に係合されている。さらに、アクセルレバー７に
は、スロットル軸５と一体となって回転する係合レバー
５１からスロットルバルブ４の開き方向のトルクを伝達
される第１のレバー７１と、係合レバー５１からスロッ
トルバルブ４の閉じ方向のトルクを伝達される第２のレ
バー７２とを備えている。

【００９０】アクセルレバー７の第１のレバー７１およ
び第２のレバー７２とスロットル軸５の係合レバー５１
との間には空隙が存在する。空隙の大きさは、アイドル
スピードコントロール、操作感の向上や燃料消費量の低
滅、あるいは自動変速機の変速シヨックの低減などを実
現するために、アクセルペダル９の踏み込み量に対して
モータ１３がスロットルバルブ開度を調整する制御を行
う際に、アクセルレバー７の第１のレバー７ｌおよび第
２のレバー７２とスロットル軸５の係合レバー５１とが
係合することがないように設定されている。つまり、第
１のレバー７１および第２のレバー７２は、モータ１３
が常時行うスロットルバルブ開度を調整する制御に対し
て、その制御範囲の上限および下限のリミッタとして存
在している。

【００９１】この制御範囲の上限および下限のリミッタ
としての作用を説明するために、図１９、２０を用い
て、トルクリミッタ１９の構造を次に説明する。

【００９２】図１９は、トルクリミッタｌ９の構造を示
す断面図である。

【００９３】スロットル軸５の外周には、モータｌ３か
らの回転が入力されるギアｌ２７が、軸受１２８を介し
て回転自在に支持されている。

【００９４】トルクリミッタ１９は、ギアｌ２７とスブ
ライン部によって結合されて一体となって回転する摩擦
板１９２と、スロットル軸５と一体となって回転するロ
ータｌ２１とスプライン部によって結合される摩擦板１
９３と、摩擦板１９２と摩擦板１９３とを押しつける力
を発生する波状ばねｌ９１とから構成される。トルクリ
ミッタｌ９が伝達可能なトルクの大きさは、波状ばねｌ
９１の押しつけ力によって調整される。

【００９５】モータ１３とスロットル軸５との間で伝達
されるトルクの大きさは、トルクリミッタｌ９に滑りを
生じ始める最大伝達トルクが上限となる。

【００９６】トルクリミッタ１９の最大伝達トルクは、
トルクリミッタｌ９を介してモータ１３によって駆動さ
れる部材、すなわちスロットル軸５やスロットルバルブ
４などを、モータｌ３によってスロットルバルブ開度を
調整する制御をする際に必要な駆動トルクの最大値と等
しいあるいは大きく、かつ、戻しばね１６がアクセルレ
バー７に付勢するトルクよりも小さくなるように設定さ
れている。

【００９７】上記のように構成された本発明のスロット
ルアクチユエータの動作について、以下に説明する。

【００９８】図２０は、説明を分かりやすくするため
に、スロットルアクチユエータの回転の動きを直線の動
きとして表した動作説明図である。図では、スロットル
バルブ４の開き方向を左向きにとっている。また、図２
０のなかに記された番号は、図１７から図１９に記した
部材の番号に一致させてある。図２０で新たに設けた部
材として、５２および５３は、それぞれスロットルバル
ブ４の全閉ストッパおよび全開ストッパを示し、７３お
よび７４は、それぞれアクセルレバー７の全閉ストッパ
およぴ全開ストッパを示している。

【００９９】図２０は、アクセルペダル９の踏み込み量
に応じてスロットルバルブ４の開度をモータ１３によっ
て調整する制御を行っている様子を示している。このと
き、モータｌ３が発生するトルクは、トルクリミッタ１
９のみを伝わってスロットル軸５に伝達される。モータ
ｌ３の開度制御が正常に行われているときには、スロッ
トル軸５の係合レバー５１とアクセルレバー７の第１の
レバー７１および第２のレバー７２との間に空隙が存在
し、スロットル軸５とアクセルレバー７とは非接触であ
る。従って、アクセルレバー７がモータ１３からのトル
クを受けて動かされることがないので、モータｌ３によ
るスロットルバルブ４の開度制御を安定して行うことが
できる。

【０１００】また、モータ１３がトルクリミッタｌ９を
介して駆動するのはスロットル軸５とスロットルバルブ
４であるので、トルクリミッタ１９が伝達するトルク
は、スロットル軸５およびスロットルバルブ４の慣性ト
ルクおよび摩擦などの損失トルクの和である駆動トルク
に等しい。上述のように、トルクリミッタｌ９の最大伝
達トルクは、この駆動トルク以上となるように設定され
ている。従って、モータ１３によるスロットルバルブ４
の開度制御中にトルクリミッタ１９に滑りが生じること
がないので、高速で高精度に開度を制御することが可能
である。

【０１０１】続いて、モータ１３やコントロールユニッ
ト１０などの故障によってモータ１３が暴走した場合の
動作を説明する。

【０１０２】図２１は、モータ１３がスロットルバルブ
４を開く方向に暴走したときの動作を説明するための図
である。

【０１０３】このとき、スロットルバルブ４は、スロッ
トル軸５の係合レバー５１がアクセルレバー７の第１の
レバー７１に係合するまで、トルクリミッタ１９を介し
てモータｌ３によって駆動される。モータ１３がスロッ
トルバルブ４をさらに開こうとすると、スロットル軸５
には、戻しばね１６が発生するスロットルバルブ４を閉
じる方向のトルクがアクセルレバー７を介して付勢され
る。ここで、トルクリミッタ１９の最大伝達トルクは、
戻しばねｌ６がアクセルレバー７に付勢するトルクより
も小さくなるように設定されているので、トルクリミッ
タｌ９に滑りが生じる。よって、モータ１３はさらに開
き方向に回転を続けるが、スロットルバルブ４の開度は
アクセルレバー７の第１のレバー７１の位置以上の開度
に開くことがない。

【０１０４】図２２は、モータ１３がスロットルバルブ
４を閉じる方向に暴走したときの動作説明図である。

【０１０５】このとき、スロットルバルブ４は、スロッ
トル軸５の係合レバー５１がアクセルレバー７の第２の
レバー７２に係合するまで、トルクリミッタ１９を介し
てモータｌ３によって駆動される。モータ１３がスロッ
トルバルブ４をさらに閉じようとしても、アクセルレバ
ー７の位置は運転者のアクセルペダル９の踏み込み力に
よって支えられているので、やはりトルクリミッタ１９
には滑りが生じる。よって、モータ１３はさらに閉じ方
向に回転を続けるが、スロットルバルブ４の開度はアク
セルレバー７の第２のレバー７２の位置以下の開度に閉
じることがない。

【０１０６】以上、図２１、図２２を用いて動作を説明
してきたように、本発明のスロットルアクチュエータ
は、故障によってモータｌ３が暴走しても、アクセルレ
バー７の第１のレバー７１および第２のレバー７２がそ
れぞれスロットルバルブ４の開度の上限および下限のリ
ミッタとして働くため、スロットルバルブ４が急全開や
急全閉となって車両が急加速や急滅速することがない。
さらに、アクセルレバー７の第ｌ、第２のレバーのリミ
ッタとしての動作は、コントロールユニット１０を介さ
ずに行われるものである。よって、コントロールユニッ
トｌ０の故障によりモータ１３の制御がまったく不能に
陥った場合にも、運転者のアクセルペダル操作によって
直接スロットルバルブ４の開度調整して車両を安全に走
行させることができる。

【０１０７】運転者のアクセルペダル踏み込み量に対す
るモータｌ３によって制御可能なスロットルバルブ４の
開度範囲、およびモータ１３が制御不能になったときに
アクセルペダル操作によって調整可能なスロットルバル
ブ４の開度は、前述のように、図８に示すとおりであ
り、また、アクセルレバーの有効径の変化については、
図９、１０について前述したとおりである。

【０１０８】次に、本発明のスロットルアクチユエータ
の第４の実施例を説明する。

【０１０９】図２３は、第４の実施例の主要部の構造を
示す図である。図１７に示した第３の実施例との相違点
は、スロットル軸５に対してスロットルバルブ４の閉じ
方向のトルクを付勢する第２の戻しばね２０を備えたこ
とである。第２の戻しばね２０の一端は、吸気筒２に植
設されたピンｌ８に係合され、他端は、スロットル軸５
と一体となって回転するばねハンガ５４に係合されてい
る。

【０１１０】第４の実施例は、図１９に示したものとは
異なる形式のトルクリミッタ２１を内蔵している。トル
クリミッタ２１の構造を示す断面図を図２４に示す。

【０１１１】トルクリミッタ２１はコイルばねによって
構成される。コイルばねの内径は、ロータｌ２１および
ギアｌ２７のボス部の外径に対して若干のしめ代をもっ
て挿入されている。コイルばねの巻き方向は、ギア１２
７がロータ１２１に対してスロットルバルブ４の開き方
向に回転するときに巻き締める方向となるように取付け
られている（図２５参照）。

【０１１２】モータｌ３がギア１２７をスロットルバル
ブ４の開き方向に回転させると、コイルばねの内径とボ
ス部の間に摩擦力が発生して、ロータｌ２１すなわちス
ロットル軸５を回転させることができる。しかし、モー
タ１３のトルクを増していくと、所定のトルクで摩擦力
が負けてコイルばねとボス部との間に滑りが生じ始め
る。このときのトルクが、トルクリミッタ２１の最大伝
達トルクである。最大伝達トルクの大きさは、コイルば
ねの内径のボス部の外径に対するしめ代およびボス部ヘ
のばねの巻きつけ量を調整することによって任意に設定
することができる。モータｌ３がトルクリミッタ２１を
介して駆動するのはスロットル軸５、スロットルバルブ
４、および第２の戻しばね２０であり、トルクリミッタ
２１が伝達するトルクは、スロットル軸５とスロットル
バルブ４の駆動トルクおよび第２の戻しばね２０がスロ
ットルバルブ４の閉じ方向に発生するトルクに等しい。
トルクリミッタ２１の最大伝達トルクを、この駆動トル
クと戻しばねのトルクとを加えた値以上となるように設
定すれば、モータｌ３によるスロットルバルブ４の開度
制御中に卜ルクリミッタｌ９に滑りが発生することがな
い。

【０１１３】また、モータ１３がギア１２７をスロット
ルバルブ４が閉じる方向に回すと、コイルばねは巻き戻
されるので、ギア１２７からロータ１２１へのトルク
は、コイルばねとボス部との間に発生するわずかな空転
力によってしか伝達されなくなる。このとき、スロット
ル軸５は、第２の戻しばね２０の付勢トルクによってス
ロットルバルブ４の閉じ方向に回転し、再び、コイルば
ねとボス部の問に摩擦力が発生する開度で停止する。こ
のように、トルクリミッタ２１を介して、モータ１３に
よってスロットルバルブ４の開度を制御することが可能
である。

【０１１４】続いて、モータ１３がスロットルバルブ４
を開く方向に暴走したときの動作を説明する。

【０１１５】このとき、スロットルバルブ４は、スロッ
トル軸５の係合レバー５１がアクセルレバー７の第１の
レバー７１に係合するまで、トルクリミッタ２１を介し
てモータ１３によって開かれる。モータ１３がスロット
ルバルブ４をさらに開こうとすると、スロットル軸５に
は、戻しばね１６が発生するスロットルバルブ４を閉じ
る方向のトルクがアクセルレバー７を介して付勢され
る。このとき、トルクリミッタ２１が伝達可能なトルク
を、戻しばね１６がアクセルレバー７に付勢するトルク
よりも小さくなるように設定しておけば、トルクリミッ
タ２１に滑りが生じる。よって、モータｌ３はさらに開
き方向に回転を続けるが、スロットルバルブ４の開度は
アクセルレバー７の第１のレバー７１の位置以上の開度
に開くことがない。

【０１１６】また、モータ１３がスロットルバルブ４を
閉じる方向に暴走したときには、スロットルバルブ４
は、スロットル軸５の係合レバー５１がアクセルレバー
７の第２のレバー７２に係合するまで、第２の戻しばね
２１によって閉じられる。このとき、スロットル軸５に
は、トルクリミッタ２１のコイルばねを巻き戻す方向の
トルクが作用する。モータ１３がスロットルバルブ４を
さらに閉じようとしても、アクセルレバー７の位置は運
転者のアクセルペダル９の踏み込み力がトルクリミッタ
２１の空転力よりも大きければ、やはりトルクリミッタ
２１には滑りが生じる。よって、モータ１３はさらに閉
じ方向に回転を続けるが、スロットルバルブ４の開度は
アクセルレバー７の第２のレバー７２の位置以下の開度
に閉じることがない。

【０１１７】以上、説明してきたように、本発明の第４
実施例のスロットルアクチュエータにおいても、第３の
実施例と同様、故障によってモータ１３が暴走しても、
アクセルレバー７の第１のレバー７１および第２のレバ
ー７２がそれぞれスロットルバルブ４の開度の上限およ
び下限のリミッタとして働くため、スロットルバルブ４
が急全開や急全閉となって車両が急加速や急滅速するこ
とがない。

【０１１８】図２６は、他の形式のトルクリミッタ２２
の構造を示す断面図である。

【０１１９】トルクリミッタ２２は、磁石と磁性体粉末
を媒体としてトルクの伝達を行ういわゆるパウダーリミ
ッタであり、ギアｌ２７と一体となって回転するケーシ
ング２２１、スロットル軸５と一体となって回転する磁
石２２２、およびケーシング２２１と磁石２２２の間に
封入された磁性体粉末２２３によって構成される。

【０１２０】トルクリミッタ２２の最大伝達卜ルクは、
ケーシング２２１、磁石２２２、磁性体粉末２２３で作
られる磁気回路の磁界の強さによって設定される。な
お、モータ等の故障時のトルクリミッタ２２の動作は、
前記各実施例において説明したものと同様である。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
差動レバー又はアクセルレバーの第１のレバーおよび第
２のレバーとスロットル軸の係合部は空隙を持つように
設定されており、アクチュエータの駆動力によりアクセ
ルレバーの位置を動かしてしまうことがないので、アク
チュエータによるスロットルバルブの開度制御を安定し
て行なうことができる。また、アクチュエータやアクチ
ュエータの制御装置などの故障の場合、差動レバーまた
はアクセルレバーの第１のレバーあるいは第２のレバー
とスロットル軸の係合部が係合すると、トルクリミッタ
に滑りが生じて、スロットル軸は第１又は第２のレバー
によって駆動されることになり、運転者のペダル操作に
よって直接スロットルバルブの開度を調整して車両を安
全に走行することができる。また、オートスピードコン
トロールやトラクションコントロールなどの場合は、電
磁クラッチを接続し、車両の走行状態をフィードバック
してスロットルバルブの開度を大きく変化させる制御を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図ｌ】本発明によるスロットルバルブの開閉機構の第
１実施例を示す組立図。

【図２】図１に示す実施例のシステム全体のブロック図

【図３】図１に示す実施例の電磁クラッチの接続時の断
面図

【図４】図１に示す実施例の電磁クラッチの切断時の断
面図

【図５】図１に示す実施例の電磁クラッチの切断時の作
動説明図

【図６】モータ開き方向暴走時の動作説明図

【図７】モータ閉じ方向暴走時の動作説明図

【図８】電磁クラッチ切断時の制御範囲の説明図

【図９】電磁クラッチ切断時の制御範囲の他の説明図

【図１０】電磁クラッチ切断時の制御範囲のさらに他の
説明図

【図１１】電磁クラッチ接続時の動作説明図

【図１２】電磁クラッチ接続時の他の動作説明図

【図１３】電磁クラッチ接続時の制御範囲の説明図

【図１４】本発明によるスロットルバルブの開閉機構の
第２実施例を示す組立図

【図１５】図１４に示す実施例の電磁クラッチの切断時
の断面図

【図１６】図１４に示す実施例のスロットルバルブの開
閉機構を示す断面図

【図ｌ７】本発明によるスロットルバルブの開閉機構の
第３実施例を示す図

【図１８】図１７に示す実施例のシステム全体の構成図

【図１９】図１７に示す実施例のトルクリミッタの断面
図

【図２０】図１７に示す実施例の動作説明図（正常時）

【図２１】図１７に示す実施例の動作説明図（モータ開
き方向暴走時）

【図２２】図１７に示す実施例の動作説明図｛モータ閉
じ方向暴走時）

【図２３】第４の実施例のスロットルバルブの開閉機構
を示す図

【図２４】他の形式のトルクリミッタの断面図

【図２５】第４の実施例のスロットルバルブの開閉機構
を示す図

【図２６】さらに他の形式のトルクリミッタの断面図

【符号の説明】

２…吸気筒 ４…スロットルバル
ブ ５…スロットル軸 ６…差動レバー ７…アクセルレバー ８…アクセルワイヤ ９…アクセルペダル １０…コントロール
ユニット １２…電磁クラッチ １３…モータ １５…差動ばね １６…戻しばね １７…指令スイッチ １９、２１、２２…
トルクリミッタ ２０…第２の戻しばね

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 11/04 Ｆ０２Ｄ 11/04 Ｊ 11/10 11/10 Ｂ Ｈ Ｑ 29/02 ３０１ 29/02 ３０１Ｃ ３１１ ３１１Ｅ 41/04 ３１０ 41/04 ３１０Ｇ 41/08 ３１０ 41/08 ３１０ 41/14 ３２０ 41/14 ３２０Ａ ３２０Ｄ 41/22 ３１０ 41/22 ３１０Ｈ (72)発明者 田中直行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (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 (56)参考文献 特開 平３−107544（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−242432（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−195932（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−32437（ＪＰ，Ｕ) 特許2809508（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許5103787（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/00 - 11/10

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気筒内に設けられたスロッ
   トルバルブを有するスロットル軸と、 アクセルペダルの操作と連動するとともに前記スロット
   ル軸と相対的に回転可能に配置されるアクセルレバー
   と、 前記アクセルレバーに対して前記スロットルバルブの閉
   じ方向のトルクを付勢する戻しばねと、 前記スロットルバルブの開閉が可能なアクチュエータ
   と、 前記アクセルレバーおよび前記スロットル軸と相対的に
   回転可能に設置され、前記アクセルレバーの係合部から
   前記スロットルバルブの閉じ方向のトルクが伝達される
   第３のレバー、前記スロットル軸と一体の係合レバーか
   ら前記スロットルバルブの開き方向のトルクが伝達され
   る第１のレバーおよび前記係合レバーから前記スロット
   ルバルブの閉じ方向のトルクが伝達される第２のレバー
   を備えた差動レバーと、 前記差動レバーの第３のレバーと前記アクセルレバーの
   係合部とを互いに密着させるトルクを前記アクセルレバ
   ーおよび差動レバーに付勢する差動ばねと、 前記アクチュエータおよび前記スロットル軸の間で前記
   戻しばねが前記アクセルレバーに付勢するトルクおよび
   前記差動ばねが前記差動レバーの第３レバーと前記アク
   セルレバーの係合部とを互いに密着させるトルクよりも
   小さなトルクを伝達可能としたトルクリミッタと、 前記アクチュエータおよび前記スロットル軸の間で伝達
   されるトルクに対して、前記トルクリミッタと並列とな
   る関係に設けられ、前記戻しばねおよび前記差動ばねが
   発生するトルクよりも大きなトルクを伝達可能としたク
   ラッチと、を備え、前記クラッチの切断時には、前記アクチュエータは、前
   記差動レバーの第１のレバーおよび第２のレバーと前記
   スロットル軸の前記係合レバーとの間に空隙が存在する
   ように前記スロットルバルブの開度を制御し、 前記差動
   レバーの第３のレバーと前記アクセルレバーとの係合部
   は前記差動ばねの付勢力によって密着して動作する構成
   としたことを特徴とするスロットルアクチュエータ。
2. 【請求項２】 エンジンの吸気筒内に設けられたスロッ
   トルバルブを有するスロットル軸と、 アクセルペダルの操作と連動するとともにスロットル軸
   と相対的に回転可能に設置されており、かつ、スロット
   ル軸と一体の係合レバーからスロットルバルブの開き方
   向の力が伝達される第１のレバーおよび前記係合レバー
   からスロットルバルブの閉じ方向のトルクが伝達される
   第２のレバーを備えたアクセルレバーと、 アクセルレバーに対してスロットルバルブの閉じ方向の
   トルクを付勢する戻しばねと、 スロットルバルブの開閉が可能なアクチュエータと、 アクチュエータとスロットル軸の間で戻しばねがアクセ
   ルレバーに付勢するトルクよりも小さなトルクを伝達可
   能としたトルクリミッタと、を備え、アクチュエータは、アクセルレバーの第１のレバーおよ
   び第２のレバーと前記係合レバーとの間に空隙が存在す
   るようにスロットルバルブの開度を制御する構 成とした
   ことを特徴とするスロットルアクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のスロットルアク
   チュエータにおいて、 差動レバー又はアクセルレバーの第１のレバーあるいは
   第２のレバーとスロットル軸と一体の係合レバーが係合
   した際には、アクチュエータの回転位置にかかわらず
   に、スロットル軸はアクセルレバーの第１のレバーある
   いは第２のレバーによって駆動されるように、トルクリ
   ミッタの伝達トルクと戻しばねの発生力を設定したこと
   を特徴とするスロットルアクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載のスロットルアク
   チュエータにおいて、差動レバー又はアクセルレバーの第１のレバーおよび第
   ２のレバーとスロットル軸との係合部との間の空隙の大
   きさとアクセルワイヤがかけられるアクセルレバーの有
   効径を変化させることによって、アクチュエータによっ
   て調整されるスロットルバルブの開度が設定される こと
   を特徴とするスロットルアクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項１又は２に記載のスロットルアク
   チュエータにおいて、トルクリミッタは、アクチュエータによって駆動される
   回転軸と一体となって回転する摩擦板と、スロットル軸
   と一体となって回転する摩擦板と、両摩擦板に押しつけ
   力を加えるばねと、によって構成された ことを特徴とす
   るスロットルアクチュエータ。
6. 【請求項６】 請求項１又は２に記載のスロットルアク
   チュエータにおいて、トルクリミッタは、アクチュエータによって駆動される
   回転軸の外径およびスロットル軸と一体となって回転す
   る軸の外径に所定のしめ代をもって挿入されたコイルば
   ねによって構成された ことを特徴とするスロットルアク
   チュエータ。
7. 【請求項７】 請求項１又は２に記載のスロットルアク
   チュエータにおいて、 トルクリミッタは、磁石と磁性体粉末を媒体としてトル
   クの伝達を行ういわゆるパウダーリミッタであることを
   特徴とするスロットルアクチュエータ。
8. 【請求項８】 請求項１又は２に記載のスロットルアク
   チュエータにおいて、スロットル軸に対してスロットルバルブの閉じ方向の力
   を付勢する第２の戻しばねを備えた ことを特徴とすスロ
   ットルアクチュエータ。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のスロットルアクチュエ
   ータにおいて、差動レバー又はアクセルレバーの第１のレバーあるいは
   第２のレバーとスロットル軸との係合部が係合した際に
   は、アクチュエータの回転位置にかかわらずに、スロッ
   トル軸はアクセルレバーの第１のレバーあるいは第２の
   レバーによって駆動されるように、トルクリミッタの伝
   達トルクと戻しばねおよび第２の戻しばねの発生力を設
   定した ことを特徴とするスロットルアクチュエータ。