JPH02140436A - スロットル装置 - Google Patents

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、自動車等のエンジンに供給される吸気量（空
気量、或いは混合気量）を制御する電子制御式のスロッ
トル装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、自動車分野では、エンジン制御の電子化に伴い、
エンジン吸気流量制御（スロットル制御）についても電
子制御化されつつある。

このような吸気流量制御を実行するスロットル装置は、
種々のものが提案され、例えばアクセルペダルの踏込量
（アクセルポジション）を検出し、このペダル踏込量に
応じてマイクロコンピュータ（エンジン制御ユニット・
）が予め設定されたＱ適なスロットル開度を割出し、こ
の開度信号に基づきスロットルアクチュエータ　（モー
タ）を駆動させて、スロットルバルブの開度を制御しよ
うとするものがある。

電子制御式のスロットルｆｌＩ１１御は、スロットル開
度の高精度制御が可能なため、燃費や排気１↑化の向上
化等を図り得ると共に、オートクルーズ制御（車速−量
制御）やトラクション制御（スリップ防止制御）も行な
い得るものと期待されている。

しかし、実用化する場合には１次のような対策を講じる
必要がある。すなわち、この種のスロットル制御方式で
は、例えば、万一、スロットルアクチュエータ、スロッ
トルアクチュエータ駆動回路等が故障して、スロットル
が開き放しになると、エンジン暴走につながるおそれが
あり、従ってフェイルセーフ対策を講じる必要がある。

そのため、例えば、特開昭５８−１５５２５５号に開示
されるように、異常時にモータ（スロットルアクチュエ
ータ）とスロットルバルブ間にあるクラッチを切り離し
て、リターンスプリングでスロットルバルブを強制的に
閉じたり、特開昭６０−５０２３５号に開示される如く
、スロットルアクチュエータで電子制御されるスロット
ルバルブの他に、アクセルペダルと連動するリターンス
プリング付のフェイルセーフ用のスロットルバルブを設
け、電子制御用のスロットルバルブが開放のままロック
しても、アクセルペダルを離すことによりフェイルセー
フ用のスロワ１−ルバルブがリターンスプリングの力で
閉じて、エンジンの暴走化を防ぐ等の方法が提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した如く、この種のスロットル装置には。

スロットルアクチュエータ、スロットルアクチュエータ
駆動回路等に故障が生じた場合の安全対策として、スロ
ットルバルブがリターンスプリングと連動して緊急に閉
じる等の対策が提案されるが、その他の応急対処として
、スロットルアクチュエータ等の故障後にも、自動車の
自刃走行（いわゆるリンプホーム機能）を可能にして自
宅や自動車修理工場等まで走行できれば便利である。し
かし、この点についての配慮は充分になされていなかっ
た。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、スロットルアクチュエータ等に故障
が生じた場合には、フェイルセーフ機能を発揮する他に
、その後の応急対処として自動車の安全な自刃走行を可
能にし、更にこれらの機能を簡単な機構を用いて実現す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、エンジンに供給す
る吸気流量を制御するスロットルバルブを備え、そのス
ロットルシャフトがスロットルボディに軸受を介して支
持されるスロットル装置において。

前記スロットルシャフトの−・部に、入力ギアＡ。

Ｂと出力ギアＣとよりなる差動ギア機構を組込み、且つ
前記入力ギアＡ、Ｂの双方は前記スロットルシャフトに
対して回転自在な取付は構造ととし、且つその一方の人
力ギアＡがアクセルペダルからの機械的な動力を入力し
て回転し、他方の入力ギアＢが制御信号により駆動する
モータ（アクチュエータ）の動力を入力して回転し、ま
た、前記出力ギアＣは、前記スロットルシャフトと機械
的に結合して、前記入力ギアＡ、Ｂの差動による回転動
力を前記スロットルシャフトに伝わるよう設定してなる
。

〔作用〕

このような構成よりなる本発明によれば、定常運転時は
、アクセルペダルを踏むと、入力ギアＡがアクセルペダ
ルからの機械的動力を入力して回転し、他方の入力ギア
Ｂがモータ（このモータは、スロットル制御信号により
駆動する）の動力を入力して回転する。このような定常
運転時に人力ギアＡ、Ｂの回転方向を一致させ、等速と
しておけば、双方の入力ギアＡ、Ｂの回転動力がそのま
ま出力ギアＣに伝達され、出力ギアＣは自転することな
く入力ギアＡ、Ｂの軸心周りを正・逆回転可能に公転す
る。そして、出力ギアＣはスロットルシャフトに機械的
に結合するので、この出力ギアＣの回転動力（公転力）
がスロットルシャツ１−に伝達されて、スロットルバル
ブが、出力ギアＣに追従して開閉動作を行なう。

また、次のようにしてオートクルーズ制御、トラクショ
ン制御が可能となる。

すなわち、オートクルーズ制御の場合には、アクセルペ
ダルからの機械的伝達系を一時的に不通としてアクセル
側の入力ギアＡを作動させず、専ら入力ギアＢをモータ
の動力で作ｆｌｊＪさせる。また、トラクション制御の
場合には、アクセルペダルはそのままの状態（入力ギア
Ａがそのままの状態）で、人力ギアＢをモータで作動さ
せる。そして、これらの制御の場合には、入力ギアＢと
入力ギア八との差動によって出力ギアＣが自転しながら
公転するので、その公転可能な範囲でスロットルバルブ
の開閉制御、ひいてはオートクルーズ制御。

トラクション制御が可能となる。なお、オートクルーズ
制御とトラクション制御を行なう場合の、入力ギアＢへ
与えるモータの回転動力方向は、前者が速度設定のため
スロットルバルブを開き、後者がエンジン回転数を減ら
すためスロットルバルブを閉じる制御なので、互いに反
対方向となる。

次にモータ、モータ駆動回路等に万一故障が生じて、モ
ータが運転中にロックした場合には、入力ギアＢがロッ
ク状態となり、専らアクセルペダルの操作により入力ギ
アＡのみが作動する。従って、この場合には、入力ギア
ＡとギアＢとの差動によって出力ギアＣが自転しながら
公転するので、その公転可能な範囲でスロットルバルブ
の開閉制御が可能となる。従って、定常走行時にスピー
ドが出ている状態でモータにロックが生じた場合には、
アクセルペダルで減速操作を行なえば、入力ギアＡがス
ロットルバルブを閉じる方向に回転し、ひいては出力ギ
アＣがギアＡ、Ｂの差動による回転動力でスロットルバ
ルブを閉じる方向に回転させるので、自動車運転の暴走
を防止しフェイルセーフ機能を発揮することができる。

この場合、アクセルペダルを離した時には、リターンス
プリングやソレノイド等で強制的にアクセル側の入力ギ
アＡが強制的に初期の位置（スロットルバルブを全開に
する位置）まで戻せるようにしておけば、緊急停止も可
能となる。

また、以上のようにモータがロックした場合でも、アク
セルペダルの操作で専ら入力ギアＡに回転動力を与えて
、出力ギアＣを差動動作させることができるので、スロ
ットルバルブを出力ギアＣの回転（公転）範囲で開閉制
御することで、その自刃走行も可能となる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は第１実施例のシステム構成図である。

詐１図において、１はスロットルバルブ動車用エンジン
の空気量（吸気量）は、スロットルバルブ１で制御され
る。スロットルバルブ１は。

スロットルシャフト２に２本のボルト３により固定され
、２個の軸受即ちボールベアリング４により、スロット
ルボディ（図示省略）にてそのスロットルシャツ１−両
端が支持されている。

スロットルシャフト２はスロットルボディを貫通し、そ
の一端にスロットルセンサ５が、他端に差動ギア機構６
が組込まれている。

差動ギア機構６は，入力ギアＡを有するドラム７と、入
力ギアＢを有するドラム８と、出力ギアＣとで構成され
る。この差動ギア機構６は、各ギアがベベルギアで構成
され、入力ギアＡ，Ｂが等速で同一方向に回転した場合
には，出力ギアＣは自転することなく、入力ギアＡ，Ｂ
の軸心周りを公転し、入力ギアＡ，Ｂの回転に差動が生
じた場合には、出力ギアＣは自転しつつ入力ギアＡ，　
Ｂの軸心周りを公転する機構である。

入力ギアＡ付きのドラム７は、ボールベアリング９を介
してスロットルシャフト２に回転自在に嵌装され、アク
セルペダル１１とワイヤ１２を介して接続される。

入力ギアＢ付きのドラム８は、ボールベアリング１ｏを
介してスロットルシャフト２に回転自在に嵌装され、そ
の−面には、モータ１３のピニオンギア１４と噛合うギ
ア８ａが設けである。

出力ギヤＣは、スロットルシャフト２と一体になったシ
ャフト１５（シャフト１５はシャフト２に対して直角方
向に延設しである）にボールベアリング１６を介して回
転自在に嵌装される。スロットルシャフト２は、入力ギ
アＡ，Ｂの軸心と一致する。また、出力ギアＣは，入力
ギアＡ，Ｂの動きに１対１で対応し，入力ギアＡ，Ｂに
差動が生じた場合には，シャフト１５を中心に自転しな
がら、スロットルシャフト２と結合関係を保ちつつ、こ
のスロットルシャフト２のまわりを公転する機能を有し
ている．この公転によって，スロットルバルブ１は、開
閉動作を行なう。

１７はリターンスプリングで、リターンスプリング１７
は、一端が例えばスロットルボディ等に固定され、その
他端を介して常にスロットルバルブ１に対して閉じる方
向に引っ張り力を与えている。これにより、アクセルペ
ダル１１を離せばアイドル位置にスロットルバルブ１が
もどされる。

１３はスロットルアクチュエータ、１８は制御ユニット
、１９はアクセルセンサである。

制御ユニット１８は，アクセル信号，スロットル開度信
号，車速信号，車両スリップ信号，エンジン回転数信号
等の入力データに基づき、状況に応じたスロットル制御
信号（モータ制御信号）をアクチュエータ１３に出力す
るもので、アクセル信号（或いはスロットル開度信号）
に基づく定常走行制御，車速設定信号によるオートクル
ーズ制御，車両スリップ信号によるトラクション制御等
を行う機能を有する。

次に本実施例の動作を説明する。

定常運転時は、アクセルペダル１１を踏むと、入力ギア
Ａ付きドラム７がアクセルワイヤ１２を介してスロット
ルバルブ１を開く方向（これを正方向とする）に回転し
、入力ギアＢ付きドラム８もこれに対応して制御信号に
基づきモータ駆動力でギアＡと同一方向に等速で回転す
る。アクセルペダル１１の踏力を緩めれば、逆にギアＡ
，Ｂ付きドラム７、８は、スロットルバルブ１を閉じる
方向（これを負方向とする）に等速で回転する。

そして、これらの入力ギアＡ，Ｂの回転動力がそのまま
出力ギアＣに伝達され、出力ギアＣは自転することなく
正，負いずれの方向にも公Ｖ．動作を行い，この公転（
回転動力）によりシャフト１５を介して、スロットルシ
ャフト２が回転し，スロットルバルブ１が開閉動作を行
なう。従って、定常の加速，減速双方の運転が可能とな
る。

また、オートクルーズ制御の場合には，車速設定信号に
基づいて、制御ユニット１８が走行条件に応じて設定車
速に必要な制御信号をモータ１３に送り、又アクセルペ
ダルの機械伝達系を何らかの手段で一時的に不通にして
、入力ギアＡを作動させず、専ら入力ギアＢを、モータ
１３の動力で正方向に作動させる。この場合には、入力
ギアＢと入力ギアＡとの差動によって出力ギアＣが自転
しながら公転し、スロットルバルブ２はギアＣの動力を
受けて開方向に動作する。この公転可能な範囲は、出力
ギアＣが自転する分制限を受け、定常走行の場合の１７
２となる。

トラクション制御の場合には、車両スリップ信号に基づ
いて、制御ユニット１８がスリップ防止に必要な制御信
号（スロットル開度減少信号）をモータ１３に送り、入
力ギアＡはそのまま、換言すれば、アクセルペダルはそ
のままで、専ら入力ギアＢを、モータ１３の動力で負方
向に作動させる。この場合にも、入力ギアＢと入力ギア
Ａとの差動によって出力ギアＣが自転しながら公転し、
スロットルバルブ２はギアＣの動力を受けて閉方向に動
作する。この公転範囲は、前述の如く定常走行の１／２
である。

次に、モータ、モータ駆動回路等に万一故障が生じて、
モータが運転中にロックした場合には、入力ギアＢがロ
ックし、専らアクセルペダル１１の操作により入力ギア
Ａのみが回転する。この場合には、ギアＡとＢとの差動
によって出力ギアＣが自転しながら公転するので、その
公転可能な範囲でスロットルバルブの開閉制御が可能と
なる。

従って、定常走行時にモータ１３にロックが生じた場合
には、アクセルペダル１１で減速操作を行なえば、入力
ギアＡが負方向に回転し、ひいては出力ギアＣがギアＡ
、Ｂの差動による回転動力でスロワ１−ルバルブ１を閉
じる方向１３回転させるので、自動車運転の暴走を防止
しフェイルセーフ機能を発揮することができる。この場
合、アクセルペダル１１を離した時には、リターンスプ
リング１７で強制的にアクセル側の入力ギアＡを強制的
に初期の位置（スロットルバルブを全開にする位置）ま
で戻すので、緊急停止も可能となる。

また、以上のようにモータ１３がロックした場合でも、
アクセルペダル１１の操作で専ら入力ギアＡに回転動力
を与えて、出力ギアＣを差動動作させることができるの
で、出力ギアＣの回転（公転）範囲でスロットルバルブ
１の開閉制御することで、その自刃走行も可能となる。

これらのスロットル機能を整理すると第１表の如く表さ
れる。

第１表においては、入力ギアＡの回転をｎ＆、入力ギア
Ｂの回転をｎｌ、出力ギアＣの回転をｎ。

とする。

また、ｎａ　Ｈｎｍ　ｇ　ｎｔの回転が正方向（スロッ
トル開方向）の場合はＩｔ　ｌ　ＩＩ、負方向（スロッ
トル閉方向）の場合は゛ｆｆ−′ｌｌｊ、正方向回転が
半分になった場合は”　１　／　２　”　、負方向回転
が半分になった場合は”−１／２”、スロットル全開（
アイドル開度）状態をＩＩ　ＯＰ＋で表わす。また。

表中のスロットルバルブは全開が１０°で、全開が９０
’の弁開度に設定されるものを使用した。

策よ衣−各旦之上四機舟ゴ峨 （次頁に続く） （次頁に続く） しかして、本実施例によれば電子制御方式のスロットル
装置において、万一故障が生じてもフェイルセーフ及び
自刃走行機能の双方を満足させることができる。しかも
、リターンスプリング１７によって発生する引張り力は
、アクセルワイヤ１２を介してアクセル踏力とバランス
する為入力ギアＢには大きな力が加わらない。その結果
モータ１３の必要発生１〜ルクを小さくすることができ
る為、モータ１３の大きさを小さくすることが１７能で
ある。

第２図は本発明の第２実施例を示すもので、第１実施例
と同一符号は、同−或いは共通する要素を示す。

本実施例は、モータ１３の出力軸にベベルギア４′を取
付け、このギア４′を入力ギアＢに噛合させることで、
直接入力ギアＢを駆動するものである。

本実施例によれば、モータ１３を、その出力軸がスロッ
トルシャフト２に対して９０°向きが異なるよう配置で
きるので、搭載性等を考慮し、長手方向に制約のある場
合等には有利なレイアウトと言える。

〔発明の効果〕

以」二のように本発明によれば、電子制御式のスロット
ル装置を用いて、万一故障が生じた場合には、フェイル
セーフ機能を発揮する他に、その後に応急対処として自
動車の安全な自刃走行を可能にし、更にこれらの機能を
差動ギア機構といった簡単な機構を用いて実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すシステム構成図、第
２図は本発明の第２実施例を示すシステム構成図である
。 １・・・スロットルバルブ、２・・・スロットルシャフ
ト、４・・−軸受、６・・・差動ギア機構（入力ギアＡ
、Ｂ、出力ギアＣ）、７．８・・・ドラム、８ａ・・・
付加ギア。 ９．１０・・軸受、１１・・・アクセルペダル、１３・
・・モータ、１４・・・ピニオン、１４′・・・ベベル
ギア、１５・・・第２のシャフト、１６・・軸受、１７
・・・ワタスロット１シバルフ ２−−−スＯ，ト１し′−／ヤフト 牛−釉つ ６−・−寿動Ｎヤを汗ｋ （入力宍アＡ、ＢとカギアＣ） １８−−−ドラム ８１−（”を郭（ア ｑ、ｔｏ−一釉受 １　−ｍ−アクセルへζ〕゛１し ３−−−モー２ １４−一〜ビニ昇り ＋５−一一第２のシャフト ＩＧ−−一軸つ １ｑ−−−リターンスフ１リン２ ６−−−左動〜ア砦Ｕ嚢 ３〜−−　七−フ 岸〜−−ベベルギア 自〜　１１′９−ン又ブリ〉ブ゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンに供給する吸気流量を制御するスロットル
   バルブを備え、そのスロットルシャフトがスロットルボ
   ディに軸受を介して支持されるスロットル装置において
   、 前記スロットルシャフトの一端に、入力ギアＡ、Ｂと出
   力ギアＣとよりなる差動ギア機構を組込み、これらのギ
   ヤのうち前記入力ギヤＡ、Ｂの双方を前記スロットルシ
   ャフトに対して回転自在な取付け構造とし、且つその一
   方の入力ギアＡがアクセルペダルからの機械的な動力を
   入力して回転し、他方の入力ギアＢが制御信号により駆
   動するモータの動力を入力して回転し、また、前記出力
   ギアＣは、前記スロットルシャフトと機械的に結合して
   、前記入力ギアＡ、Ｂの差動による回転動力が前記スロ
   ットルシャフトに伝わるよう設定してなることを特徴と
   するスロットル装置。 ２、第１請求項において、前記差動ギア機構の各ギアは
   、ベベルギアで構成され、これらのベベルギアのうち、
   前記入力ギアＡ、Ｂが前記スロットルシャフトにベアリ
   ングを介して対向配置され、前記出力ギアＣは、前記ス
   ロットルシャフトから直角に延びた第２のシャフトにベ
   アリングを介して自転可能に取付けられ、且つこの出力
   ギアＣは、前記入力ギアＡ、Ｂ間に位置して、この入力
   ギアＡ、Ｂの同一方向の等速運動及び差動のいずれにも
   対応して前記入力ギアＡ、Ｂの軸心周りを公転する構造
   とし、この公転力が前記第２のシャフトを介して前記ス
   ロットルシャフトに伝わるよう設定してなるスロットル
   装置。 ３、第１請求項において、前記差動ギア機構の入力ギア
   Ａは、リターンスプリングにより前記スロットルバルブ
   を閉じる方向に付勢されてなるスロットル装置。 ４、第１請求項ないし第３請求項のいずれか１項におい
   て、前記モータには、制御ユニットを介して定常走行時
   のスロットル制御信号が送られる他に、オートクルーズ
   制御信号、トラクション制御信号が送られるよう設定し
   てなるスロットル装置。 ５、第１請求項ないし第４請求項のいずれか１項におい
   て、前記入力ギアＢはドラムに形成され、このドラムの
   一面にもう１つのギアを付加し、一方、前記モータの出
   力軸にピニオンを取付け、このピニオンと前記付加ギア
   とを嵌合させることで、前記モータの回転動力が前記入
   力ギアＢに伝わるよう設定してなるスロットル装置。 ６、第１請求項ないし第４請求項のいずれか１項におい
   て、前記差動ギア機構の各ギアはベベルギアで、一方、
   前記モータの出力軸に動力伝達用のベベルギアを取付け
   、このモータ側のベベルギアが前記入力ギアＢに噛合し
   、且つ前記モータを、その出力軸が前記スロットルシャ
   フトに対し９０°向きが異なるよう配置してなるスロッ
   トル装置。