JPH01232128A - エンジンのスロットル弁制御装置 - Google Patents

エンジンのスロットル弁制御装置

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JPH01232128A
JPH01232128A JP63056018A JP5601888A JPH01232128A JP H01232128 A JPH01232128 A JP H01232128A JP 63056018 A JP63056018 A JP 63056018A JP 5601888 A JP5601888 A JP 5601888A JP H01232128 A JPH01232128 A JP H01232128A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車などのエンジンのスロットルかの開度
を調節するスロットル弁ＩＵ御装置に関し、゛さらに詳
しくはアクセルペダルの踏込量に対応して電気的にスロ
ットル弁を遠隔操作するスロットル弁制御装置に関する
。
（従来の技術） 一般に、自動車などでは、エンジンの吸気路に設けられ
たスロットル弁をｒｍ閉することにより、通路面積を変
えて空気と燃料の混合気の流入量を調節してエンジン出
力を制御している。
そして、このスロットル弁は、アクセルペダルの踏込量
に連動して開閉するようになっている。
従来におけるスロットル弁の開閉制御は、アクセルペダ
ルの踏込量をリンクまたはワイヤなど機械的手段を介し
てスロットル弁に伝達するものが一般的であった。
ところが、最近では、アクセルペダルの踏込量に対応し
て電気的にスロットル弁を遠隔操作するスロットル弁制
御装置が種々提案されている。
従来公知の前記電気的スロットル制御装置の一例を上げ
ると、第４図に示すようなものがある。
第４図を参照して、スロットル弁３１は、直流モータ３
２により開閉駆動されるようになっている。すなわち、
スロットル弁３１の開度を検出する弁開度検出手段３３
からの出力信号と、アクセルペダル３４の踏込量を検出
するアクセル操作量検出手段３５からの出力信号を比較
演算部３６により比較し、該比較演算部３６に予め設定
されたアクセル操作量−スロットル弁挽作量特性に基づ
いてモータドライバー３７に信号を与え、該モータドラ
イバー３７により直流モータ３２の回転を制御するよう
になっている。
一方、吸気負圧によりスロットル弁３１がばたついて制
御が不安定となることを防止するため、スロットル弁３
１はリターンスプリング３８により閉方向に付勢されて
いる。
ところで、前記直流モータ３２は、このリターンスプリ
ング３８による閉方向の付勢力を上回るトルクが必要と
されるのは勿論、スロ・ントル弁３１を安定に制御する
ためには、大きなトルクを必要とされる。
ところが、本来直流モータ３２は高速回転で小トルクで
あるため、直流モータ３２とスロットル弁３１の回転軸
３９との間に減速歯車などの減速機構４０を介装する必
要があった。
一方、圧電素子を用いた超音波モータは、公知である（
特開昭５８−１４６８２号参照）。この超音波モータは
、小形、軽量で低速、大トルクの特性を有しており、さ
らに応答性も良いという特徴を有している。
（発明が解決しようとする課題）。
しかし、上記従来の電気的スロットル制御装置では、次
のような問題点があった。
まず、スロットル弁３１と直流モータ３２とを減速機構
４０を介して連結しているため、装置が複雑かつ大形化
していた。
また、直流モータ３２は、起動時の回転数の立ち上がり
が遅（、応答性の面で問題があった。
さらに、万一故障により直流モータ３２に対する通電が
遮断された場合には、７エイルセー７の立場からスロッ
トル弁３１を閉じる必要があるが、リターンスプリング
３８によりスロットル弁３１を閉位置に復帰させようと
しでも直流モータ３２と減速機構４０が負荷となってス
ロットル弁３１が開いた状態のままで固定されてしまう
という問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みなされたも
のである。すなわち、本発明の目的は小形かつ簡素で、
応答性の良好なスロットル弁制御装置を提供することに
あり、他の目的はさらにモータに対する通電不能となる
故障が生じた時にスロットル弁が閉じられる７工イルセ
ー７機能を備えたスロットル弁制御装置を提供すること
にある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の特徴は、スロットル
弁駆動用のモータが弾性体に複数個の圧電素子を配設し
て固定子として該弾性体の表面に進行波を発生させて回
転子を回転させる超音波モータから成り、該超音波モー
タと前記スロットル弁の開とが直結されているところに
ある。
また、別の本発明の特徴は、超音波モータの固定子に電
磁石が設けられ、回転子には磁性体が設けられ、前記電
磁石が励磁すると回転子の磁性体が固定子側に吸引され
て固定子と回転子が加圧接触するようになっており、電
磁石が消磁すると固定子と回転子の加圧接触状態が解除
され、前記リターンスプリングの付勢力によりスロット
ル弁が閉じられるようになっているところにある。
（実施例） 以下に、図を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図を参照して、スロットル本体１のエア流通路２内
にスロットル弁３が回転軸４を介して回転自在に支持さ
れている。回転軸４の両端は、スロットル本体１に回転
自在に支承されている。
スロットル本体１の一側面では、スロットル弁３を閉方
向に付勢するリターンスプリング５が前記スロットル弁
３の回転軸４に装着されていると共に、スロットル弁３
の開度を検出し弁開度信号を出力する弁開度検出手段６
が配設され、該弁開度検出手段６に前記スロットル弁３
の回転軸４の一端延長部が連結されている。ここで弁開
度検出手段６としては、ボテンシ３メータ、タコジェネ
レータまたはエンコーグなど任意のものが採用される。
また、弁開度検出手段６の位置の反対側のス、ロットル
本体１にはスロットル弁３を駆動する弁駆動部７が配設
されており、該弁駆動部７ではケース８内に超音波モー
タ９が組み付けられており、前記スロットル弁３の回転
軸４の他端延長部が該超音波モータ９の回転軸を兼用さ
れている。この弁駆動部７の詳細な構造については後で
述べるものとする。
該超音波モータ９は、アクセルペダル１ｏの踏み込みに
電気的に連動して駆動するものとなっている。すなわち
、第２図をも併せて参照して、アクセルペダル１０の踏
み込み量を検出してアクセル信号を出力するアクセル操
作量検出手段１１が設けられ、該アクセル操作量検出手
段１１の後段には該アクセル操作量検出手段１１のアク
セル信号を入力すると共に前記弁開度検出手段６からの
弁開度信号をフィードバック信号として入力し、予め設
定されたアクセル操作量−スロットル弁操作量特性に基
づいて前記超音波モータ９の回転をフィードバック制御
する比較演算部１２が設けられ、該比較演算部１２の後
段には、比較演算部１２の出力信号を入力して超音波モ
ータ９の回転を制御する信号を出力するモータドライバ
１３が設けられている。
ここで、前記超音波モータ９を詳しく説明する。超音波
モータ９は、環状に形成された固定子１４と、該固定子
１４に面対向する円板状に形成された回転子１５を有し
ている。固定子１４は、スロットル本体１側に配置され
、スロットル本体１に突設されたブラケット１６にナツ
ト１７によって固定されている。これに対して、回転子
１５は、前記スロット２ル弁３の回転軸４と一体に回転
自在に、かつ該回転軸４の軸方向にｒａ＃自在になって
いる。
固定子１４は、環状の弾性体部分にａ敗の分極処理され
た圧電体１８が固着されて成り、圧電体１８に高周波電
圧を印加すると回転子１５に面する進行波発生面１９に
屈曲振動による進行波が発生する。一方、回転子１５は
、円板状の回転環２０に前記固定子１４の進行波発生面
１９と面対向して環状の摺動体２１が固着されて成る。
また、固定子１４の回転子１５に対向する側には環状に
電磁石２２が設けられ、該電磁石２２と対向して回転子
１５には環状に磁性体２３が設けられており、前記電磁
石２２が励磁して回転子１５を吸引することにより固定
子１４と回転子１５を圧接状態として、固定子１４に発
生している進行波を回転子１５が受けて回転可能となる
ようになっている。ここで電磁石２２の励磁は、図示し
ないイグニッションスイッチがオンされた時に通電され
ることにより行なわれようになっている。なお、超音波
モータ９の駆動のメカニズムは公知であるのでその詳細
は省略する。
ケース８内面に配設した軸受２４と回転子１５との開に
は、回転子１５を固定子１４側に押圧する加圧スプリン
グ２５が介装されており、回転子１５と固定子１４とが
常時接触状態（ただし圧接ではない）に保持されるよう
になっている。
前記電磁石２２が消磁すると固定子１４と回転子１５の
圧接状態は解除され（接触はしている）、負荷を軽減さ
れたリターンスプリング５の復元力によりスロットル弁
３が復帰するようになっており、このような非圧接状態
では超音波モータ９は回転不可能となる。
以上のように構成された本実施例は、次のように作用す
る。
イグニッションスイッチのオフ時には、回転子１５は加
圧スプリング２５により固定子１４と接触状態にされて
いるが、圧接ではないので固定子１４に進行波が発生し
ても回転子１５が回転することはない。
これに対して、イグニッションスイッチがオンされると
、超音波モータ９の固定子１４に設けられた電磁石２２
に通電され、該電磁石２２が励磁され、磁性体２３を有
する回転子１５を吸引して、固定子１４と回転子１５と
が圧接される。このため、固定子１４の進行波発生面１
９に発生している進行波を回転子１５の摺動面２１が受
けて回転できる状態となる。
この状態において、アクセルペダル１０が踏み込まれる
と、アクセルペダル１０の踏み込み量を検出したアクセ
ル操作量検出手段１１からアクセル信号が出力され、該
アクセル信号が比較演算部１２に入力される。比較演算
部１２には、該アクセル信号と弁開度検出手段６からの
スロットル弁３の開度信号が入力され、両信号を比較し
て、予め設定されたアクセル操作量−スロットル弁操作
量特性に基づいてスロ７）ル弁３の開度を補正演算し、
駆動信号をモータドライバ１３に出力する。すると、該
モータドライバ１３は超音波モータ９へ信号を与え、ス
ロットル弁３を開閉動作させる。
以上に説明した、本発明の超音波モータを使用したスロ
ットル弁制御装置では、従来公知め直流モータ使用のス
ロットル弁制御装置と比べて次のような特徴を有してい
る。
第３図は直流モータと超音波モータとの立ち上がり特性
を示す線図であるが、図に示すように、直流モータでは
起動から定格回転数に達するまでの立ち上がり時間が長
いのに対して、超音波モータでは立ち上がり時間が非常
に短（応答性が良いという特性がある。
また、直流モータは高速回転、低トルクのため、減速機
構を介装させる盛宴があるが、超音波モータでは低速回
転、大トルクのため減速機構が不要であるから、応答特
性は一層優れたものとなる。
さらに、超音波モータ９の固定子１４と回転子１５とが
圧接状態にあるので、その接触摩擦力によりスロットル
弁３の停止位置を確実に維持できる。このため、吸気負
圧によるスロットル弁３のばたつきや、機械の振動によ
りスロットル弁３の制御が不安定となることが防止され
る。
今、本発明の前記スロットル弁制御装置において、制御
系の事故により超音波モータ９の電磁石２２に対する通
電が停止する事態が発生したとすると、電磁石２２が消
磁し、固定子１４と回転子１５との圧接状態は解除され
（加圧スプリングにより接触はしている）、負荷を軽減
されたリターンスプリング５の復元力によりスロットル
弁３は全閉状態となる。このため、本発明では７工イル
セー７機能が発揮される。このような非圧接状態では、
超音波モータ９は回転できないので、仮に誤まって回転
信号が超音波モータ９に与えられたとしても、超音波モ
ータ９が回転するようなことがない。
また、イグニッションスイッチがオフの時には、超音波
モータ９の電磁石２２には通電されないので、超音波モ
ータ９が駆動されることはない。
（発明の効果） 本発明では、スロットル弁を低回転、大トルクの超音波
モータにより駆動し、該超音波モータと前記スロットル
弁との間とが直結されているので、減速機構がない分だ
け装置を小形化、簡素化でき、また制御の応答性が良好
なものとなる。
また、制御系の事故により超音波モータに設置された回
転子吸引用の電磁石に対する通電が停止する事態が発生
すると、該電磁石が消磁し、固定子と回転子の圧接状態
は解除され、負荷を軽減されたリターンスプリングの復
元力によりスロットル弁が全閉となるため、７エイルセ
ー７Ｂ！能が発揮される。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例の断面図である。 第２図は、！＠１図の実施例のブロック図である。 第３図は、超音波モータと直流モータの起動特性図であ
る。 第４図は、在米公知のスロットル弁制御装置の一例を示
す概略図である。 １：スロットル本体　３：スロットル弁４：回転軸　５
：リターンスプリング ６：弁開度検出手段　７：弁駆動部 ９：超音波モータ　１０：アクセルペブル１１：アクセ
ル繰作量検出手段 １２：比較演算部　１４：固定子　１５：回転子２２：
電磁石　２３：磁性体 代理人　弁理士　辻　三部（ほか１名）第１図 第２図 第３図 Ｑ　　Ｔｉ　　　　　　Ｔ２ ＴＡＲＴ ｍ−時間（ｍ　５ｅａ） 第４図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）スロットル本体に回転自在に支持されたスロット
    ル弁と、該スロットル弁を閉方向に付勢するリターンス
    プリングと、スロットル弁を駆動するモータと、スロッ
    トル弁の開度を検出する弁開度検出手段と、アクセルペ
    ダルの踏込量を検出するアクセル操作量検出手段と、該
    アクセル操作量検出手段の出力信号と前記弁開度検出手
    段の出力信号を比較してあらかじめ設定されたアクセル
    操作量−スロットル弁操作量特性に基づいて前記モータ
    の回転を制御する比較演算部とから成るエンジンのスロ
    ットル弁制御装置において、 前記スロットル弁駆動用のモータが弾性体 に複数個の圧電素子を配設して固定子として該弾性体の
    表面に進行波を発生させて回転子を回転させる超音波モ
    ータから成り、該超音波モータの回転子と前記スロット
    ル弁とが連結されていることを特徴とするエンジンのス
    ロットル弁制御装置。
  2. （２）前記超音波モータの固定子に電磁石が設けられ、
    前記回転子に磁性体が設けられ、前記電磁石が励磁する
    と回転子が固定子側に吸引されて固定子と回転子が加圧
    接触するようになっており、電磁石が消磁すると固定子
    と回転子の加圧接触状態が解除され、前記回転子が回転
    自在となって前記リターンスプリングの付勢力により前
    記スロットル弁が閉じられることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載のエンジンのスロットル弁制御装置。
JP63056018A 1988-03-11 1988-03-11 エンジンのスロットル弁制御装置 Granted JPH01232128A (ja)

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JP63056018A JPH01232128A (ja) 1988-03-11 1988-03-11 エンジンのスロットル弁制御装置
US07/319,151 US4915074A (en) 1988-03-11 1989-03-03 Throttle valve control system of engine

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JPH01232128A true JPH01232128A (ja) 1989-09-18
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