JPH0550871A - 電動スロツトルアクチユエータ - Google Patents
電動スロツトルアクチユエータInfo
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- JPH0550871A JPH0550871A JP3209487A JP20948791A JPH0550871A JP H0550871 A JPH0550871 A JP H0550871A JP 3209487 A JP3209487 A JP 3209487A JP 20948791 A JP20948791 A JP 20948791A JP H0550871 A JPH0550871 A JP H0550871A
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- shaft
- motor
- link
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
- F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
- F02D2009/0262—Arrangements; Control features; Details thereof having two or more levers on the throttle shaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
- F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
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-
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- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
- F02D2011/103—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being alternatively mechanically linked to the pedal or moved by an electric actuator
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 モータ回転と操作者のアクセル操作との合成
でスロットル弁を駆動し、しかもモータの回転力がアク
セルペダルにあまり伝わらない様にした電動スロットル
アクチュエータを提供し、更に、これに機械的フェイル
セーフ機能を持たせる。 【構成】 スロットル軸１に固定のリンク部材６，スロ
ットル軸上で回転自在なリンク部材１１（これはワイヤ
２４でアクセルペダル２５と連動），リンク部材１１上
で回転自在な軸１５に固定されたリンク部材９，及びリ
ンク部材９と６にピン結合したリンク部材７により平行
四辺形リンクを構成する。スロットル軸とモータ１６の
軸１７とは同一軸線上にある。モータ軸１７に固定した
歯車１８と噛み合う歯車１４を軸１５に固定し、差動歯
車機構を構成する。スロットル軸１、リンク部材１１に
はスロットル弁２を閉じる方向に夫々ばね２２，２３の
力が作用している。モータの暴走によるスロットルの開
き過ぎ、閉じ過ぎを防ぐためモータ回転角をストッパ２
０，２１で制限する。
でスロットル弁を駆動し、しかもモータの回転力がアク
セルペダルにあまり伝わらない様にした電動スロットル
アクチュエータを提供し、更に、これに機械的フェイル
セーフ機能を持たせる。 【構成】 スロットル軸１に固定のリンク部材６，スロ
ットル軸上で回転自在なリンク部材１１（これはワイヤ
２４でアクセルペダル２５と連動），リンク部材１１上
で回転自在な軸１５に固定されたリンク部材９，及びリ
ンク部材９と６にピン結合したリンク部材７により平行
四辺形リンクを構成する。スロットル軸とモータ１６の
軸１７とは同一軸線上にある。モータ軸１７に固定した
歯車１８と噛み合う歯車１４を軸１５に固定し、差動歯
車機構を構成する。スロットル軸１、リンク部材１１に
はスロットル弁２を閉じる方向に夫々ばね２２，２３の
力が作用している。モータの暴走によるスロットルの開
き過ぎ、閉じ過ぎを防ぐためモータ回転角をストッパ２
０，２１で制限する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子制御により制御さ
れるモータを用いてスロットル弁開度を調節してエンジ
ンの吸入空気量を変える電動スロットルアクチュエータ
に関し、特に、モータの回転力がアクセルペダルに反力
として伝わるのを防ぐようにした電動スロットルアクチ
ュエータに関する。
れるモータを用いてスロットル弁開度を調節してエンジ
ンの吸入空気量を変える電動スロットルアクチュエータ
に関し、特に、モータの回転力がアクセルペダルに反力
として伝わるのを防ぐようにした電動スロットルアクチ
ュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】操作者によるアクセル操作量とモータ
（スロットル操作用モータ）の回転がそれぞれ独立に動
作し、これら２つの動作の合成によってスロットル弁が
開く電動スロットルアクチュエータは、電子制御装置が
故障してもアクセル操作量をゼロにするとスロットル弁
を全閉にできることから、機械的フェイルセイフ機構を
一般的に有している。このような駆動機構として、例え
ば特開昭６３−５５３３３に見られる差動機構がある。
（スロットル操作用モータ）の回転がそれぞれ独立に動
作し、これら２つの動作の合成によってスロットル弁が
開く電動スロットルアクチュエータは、電子制御装置が
故障してもアクセル操作量をゼロにするとスロットル弁
を全閉にできることから、機械的フェイルセイフ機構を
一般的に有している。このような駆動機構として、例え
ば特開昭６３−５５３３３に見られる差動機構がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の差動
機構は、歯車の数が多く複雑で加工組立てに多くの工数
を必要とすることから、高価格になる。また、アクセル
操作量を一定にしてモータだけを動作させた時にその反
力がアクセルペダルに伝達され、操作者は違和感を感じ
るという問題がある。
機構は、歯車の数が多く複雑で加工組立てに多くの工数
を必要とすることから、高価格になる。また、アクセル
操作量を一定にしてモータだけを動作させた時にその反
力がアクセルペダルに伝達され、操作者は違和感を感じ
るという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、簡単な機構で操作者によ
るアクセル操作量とモータ回転の２つの動作を合成して
スロットル弁を駆動し、しかも、モータの回転力がアク
セルペダルにあまり伝達されない電動スロットルアクチ
ュエータを提供することにあり、他の目的は該電動スロ
ットルアクチュエータに更に機械的フェイルセイフ機能
を有せしめることにある。
るアクセル操作量とモータ回転の２つの動作を合成して
スロットル弁を駆動し、しかも、モータの回転力がアク
セルペダルにあまり伝達されない電動スロットルアクチ
ュエータを提供することにあり、他の目的は該電動スロ
ットルアクチュエータに更に機械的フェイルセイフ機能
を有せしめることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明の電動スロットルアクチュエータは特許請求の範
囲の夫々の請求項に記載の構成を有する。
本発明の電動スロットルアクチュエータは特許請求の範
囲の夫々の請求項に記載の構成を有する。
【０００６】
【作用】本発明の電動スロットルアクチュエータにおい
ては、その構成から明らかなように、第１リンク部材に
枢支されたリンク用歯車軸はモータ軸の軸線の周りに回
動でき、このリンク用歯車軸の結合されているリンク用
歯車はモータ軸に結合されているモータ用歯車に噛み合
ってその周りを公転でき、かくて、これらは差動歯車機
構を構成していることになる。このような機構とするこ
とにより、モータの回転を固定してアクセル操作を行う
と、第１リンク部材（アクセル操作用リンク部材と呼
ぶ）がリンク用歯車とともに回転し、この回転が四辺形
リンク機構を介してスロットル軸に伝達される。逆に、
アクセル操作用リンク部材を固定し、モータを回転させ
ると、その回転がリンク用歯車、四辺形リンク機構を介
してスロットル軸に伝達される。特に請求項３の構成で
は、モータの回転角度を機械的ストッパーにより制限す
ることによって機械的フェイルセイフ機能を持たせるこ
と、及び制御装置が故障した時にエンジン出力をある程
度調整できるようにすることを可能としている。
ては、その構成から明らかなように、第１リンク部材に
枢支されたリンク用歯車軸はモータ軸の軸線の周りに回
動でき、このリンク用歯車軸の結合されているリンク用
歯車はモータ軸に結合されているモータ用歯車に噛み合
ってその周りを公転でき、かくて、これらは差動歯車機
構を構成していることになる。このような機構とするこ
とにより、モータの回転を固定してアクセル操作を行う
と、第１リンク部材（アクセル操作用リンク部材と呼
ぶ）がリンク用歯車とともに回転し、この回転が四辺形
リンク機構を介してスロットル軸に伝達される。逆に、
アクセル操作用リンク部材を固定し、モータを回転させ
ると、その回転がリンク用歯車、四辺形リンク機構を介
してスロットル軸に伝達される。特に請求項３の構成で
は、モータの回転角度を機械的ストッパーにより制限す
ることによって機械的フェイルセイフ機能を持たせるこ
と、及び制御装置が故障した時にエンジン出力をある程
度調整できるようにすることを可能としている。
【０００７】次に、より詳しく作用を説明する。ちなみ
に、以下の説明中に現われる「スロットル軸を閉じる
（又は開く）」等の表現は、スロットル弁を閉じる方向
に（又は開く方向に）スロットル軸を回転するの意であ
り、また、「スロットル軸の開度」等の表現は、スロッ
トル弁の開度に対応するスロットル軸の回転角度の意で
ある。
に、以下の説明中に現われる「スロットル軸を閉じる
（又は開く）」等の表現は、スロットル弁を閉じる方向
に（又は開く方向に）スロットル軸を回転するの意であ
り、また、「スロットル軸の開度」等の表現は、スロッ
トル弁の開度に対応するスロットル軸の回転角度の意で
ある。
【０００８】スロットル軸を絶えず閉める方向に付勢力
を与えるスロットル軸用リターンスプリングがスロット
ル軸に作用しており、またアクセル操作用リンク部材に
もスロットル軸を閉める方向に付勢力を与えるアクセル
用リターンスプリングが作用している。
を与えるスロットル軸用リターンスプリングがスロット
ル軸に作用しており、またアクセル操作用リンク部材に
もスロットル軸を閉める方向に付勢力を与えるアクセル
用リターンスプリングが作用している。
【０００９】操作者がアクセル操作によって第１リンク
部材（アクセル操作用リンク部材と呼ぶ）を動かして
も、モータが電流入力のないフリーな状態の場合、スロ
ットル軸用リターンスプリングの付勢力によりスロット
ル軸は閉じた状態になっている。更にアクセル操作用リ
ンク部材を動かすとモータは閉じ側ストッパーの位置で
止まるので、この位置以上においてアクセル操作量とス
ロットル軸の回転は比例して動作する。逆に、アクセル
操作量をゼロとし、スロットル軸開き方向にモータを駆
動すると、スロットル軸はモータの回転角度に比例して
開く。この時のスロットル軸の最大開度は開き側ストッ
パーの位置で決まるので、モータ暴走によってエンジン
が暴走しないようにストッパー位置を設定しておく。
部材（アクセル操作用リンク部材と呼ぶ）を動かして
も、モータが電流入力のないフリーな状態の場合、スロ
ットル軸用リターンスプリングの付勢力によりスロット
ル軸は閉じた状態になっている。更にアクセル操作用リ
ンク部材を動かすとモータは閉じ側ストッパーの位置で
止まるので、この位置以上においてアクセル操作量とス
ロットル軸の回転は比例して動作する。逆に、アクセル
操作量をゼロとし、スロットル軸開き方向にモータを駆
動すると、スロットル軸はモータの回転角度に比例して
開く。この時のスロットル軸の最大開度は開き側ストッ
パーの位置で決まるので、モータ暴走によってエンジン
が暴走しないようにストッパー位置を設定しておく。
【００１０】通常動作においては、アクセル踏力とモー
タの回転力との合成力がスロットル軸用リターンスプリ
ングとアクセル用リターンスプリングの付勢力に釣り合
う位置までスロットル軸は開く。ここで、スロットル軸
用リターンスプリングの付勢力がスロットル軸の回転の
影響をあまり受けないようにすると（例えば、スロット
ル軸用リターンスプリングのばね定数を小さくする）、
アクセル踏力とアクセル用リターンスプリングの付勢力
が釣合い、モータの回転力はスロットル軸用リターンス
プリングの付勢力と釣り合うようになる。従って、モー
タの回転力がアクセルペダルに反力として伝達されるこ
とはなく、スロットル軸の動きはアクセル操作量とモー
タ回転の動作が合成されたものになる。
タの回転力との合成力がスロットル軸用リターンスプリ
ングとアクセル用リターンスプリングの付勢力に釣り合
う位置までスロットル軸は開く。ここで、スロットル軸
用リターンスプリングの付勢力がスロットル軸の回転の
影響をあまり受けないようにすると（例えば、スロット
ル軸用リターンスプリングのばね定数を小さくする）、
アクセル踏力とアクセル用リターンスプリングの付勢力
が釣合い、モータの回転力はスロットル軸用リターンス
プリングの付勢力と釣り合うようになる。従って、モー
タの回転力がアクセルペダルに反力として伝達されるこ
とはなく、スロットル軸の動きはアクセル操作量とモー
タ回転の動作が合成されたものになる。
【００１１】スロットル軸用リターンスプリングとし
て、通常のばね定数を有するものを用いる場合は請求項
２の構成を採るとよい。この構成の場合は、モータの回
転力によって補助歯車を駆動し、補助歯車の回転力を補
助スプリングを介してアクセル操作用リンク部材に伝達
する。これにより、モータが回転することによって生じ
るスロットル軸用リターンスプリングの反力は補助スプ
リングのばね力と釣り合うようにできるので、モータの
回転力はアクセルペダルに反力として伝達されない。
て、通常のばね定数を有するものを用いる場合は請求項
２の構成を採るとよい。この構成の場合は、モータの回
転力によって補助歯車を駆動し、補助歯車の回転力を補
助スプリングを介してアクセル操作用リンク部材に伝達
する。これにより、モータが回転することによって生じ
るスロットル軸用リターンスプリングの反力は補助スプ
リングのばね力と釣り合うようにできるので、モータの
回転力はアクセルペダルに反力として伝達されない。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の１実施例の基本構成を模式
的に示す図である。スロットル軸１にはスロットル弁２
及びスロットル開度センサ３が取り付けられている。こ
のスロットル軸１は、軸受４，５により支持されて回転
できるようになっており、その回転角度はスロットル開
度センサ３により検出される。スロットル軸１にはリン
ク部材６が固定されており、リンク部材６はリンク部材
７とピン８で結合されており、リンク部材７はリンク部
材９とピン１０で結合されている。アクセル操作用リン
ク部材を兼ねたワイヤドラム１１（これを図１の右から
見た図を図２に示す）は２つの軸受部１２，１３を持
ち、軸受部１２によってスロットル軸１を中心としてス
ロットル軸１に対して相対的に回転できるようにスロッ
トル軸１上に支持されている。リンク用歯車１４とリン
ク部材９はリンク用歯車軸１５に固定され、リンク用歯
車軸１５はワイヤドラム１１に対して相対的に回転でき
るように軸受部１３によってワイヤドラム１１に支持さ
れている。これにより、図３に示す如く、アクセル操作
用リンク部材（ワイヤドラム）１１とリンク部材９，
７，６とで平行四辺形リンク機構が構成されている。こ
れらのリンク部材１１，９，７および６は特許請求の範
囲の請求項１に規定した第１，第２，第３及び第４のリ
ンク部材に夫々相当するものであり、軸受１２，１３、
結合ピン１０および８は平行四辺形リンク機構の第１，
第２，第３及び第４節を夫々形成している。この四辺形
リンク機構は、必ずしも平行四辺形をなす必要はなく、
それに近い機能をする四辺形リンク機構であってもよ
い。
的に示す図である。スロットル軸１にはスロットル弁２
及びスロットル開度センサ３が取り付けられている。こ
のスロットル軸１は、軸受４，５により支持されて回転
できるようになっており、その回転角度はスロットル開
度センサ３により検出される。スロットル軸１にはリン
ク部材６が固定されており、リンク部材６はリンク部材
７とピン８で結合されており、リンク部材７はリンク部
材９とピン１０で結合されている。アクセル操作用リン
ク部材を兼ねたワイヤドラム１１（これを図１の右から
見た図を図２に示す）は２つの軸受部１２，１３を持
ち、軸受部１２によってスロットル軸１を中心としてス
ロットル軸１に対して相対的に回転できるようにスロッ
トル軸１上に支持されている。リンク用歯車１４とリン
ク部材９はリンク用歯車軸１５に固定され、リンク用歯
車軸１５はワイヤドラム１１に対して相対的に回転でき
るように軸受部１３によってワイヤドラム１１に支持さ
れている。これにより、図３に示す如く、アクセル操作
用リンク部材（ワイヤドラム）１１とリンク部材９，
７，６とで平行四辺形リンク機構が構成されている。こ
れらのリンク部材１１，９，７および６は特許請求の範
囲の請求項１に規定した第１，第２，第３及び第４のリ
ンク部材に夫々相当するものであり、軸受１２，１３、
結合ピン１０および８は平行四辺形リンク機構の第１，
第２，第３及び第４節を夫々形成している。この四辺形
リンク機構は、必ずしも平行四辺形をなす必要はなく、
それに近い機能をする四辺形リンク機構であってもよ
い。
【００１３】モータ１６の回転軸１７にはモータ用歯車
１８が取り付けられており、モータ用歯車１８はリンク
用歯車１４とかみ合っている。スロットル軸１とモータ
軸１７は同一軸線上に配置されている。これにより、差
動歯車機構が形成されている。モータ１６にはストッパ
ピン２０，２１が取り付けられており、モータ軸１７に
取り付けられたレバー１９がストッパピン２０，２１に
接触するまでモータ１６は回転できる。スロットル軸用
リターンスプリング２２はスロットル軸１に巻き掛けら
れたコイルばねの形をしており、その付勢力はスロット
ル軸１を閉じる方向（図の右から見たとき反時計方向）
に作用している。ワイヤドラム１１に取り付けられたリ
ンク用リターンスプリンク２３の付勢力もスロットル軸
１を閉じる方向（同上）に作用している。
１８が取り付けられており、モータ用歯車１８はリンク
用歯車１４とかみ合っている。スロットル軸１とモータ
軸１７は同一軸線上に配置されている。これにより、差
動歯車機構が形成されている。モータ１６にはストッパ
ピン２０，２１が取り付けられており、モータ軸１７に
取り付けられたレバー１９がストッパピン２０，２１に
接触するまでモータ１６は回転できる。スロットル軸用
リターンスプリング２２はスロットル軸１に巻き掛けら
れたコイルばねの形をしており、その付勢力はスロット
ル軸１を閉じる方向（図の右から見たとき反時計方向）
に作用している。ワイヤドラム１１に取り付けられたリ
ンク用リターンスプリンク２３の付勢力もスロットル軸
１を閉じる方向（同上）に作用している。
【００１４】ワイヤドラム１１の周部（これは軸受部１
２の中心を中心とする円弧の形である）には、一端を該
ドラム１１に固定されたワイヤ２４が巻きつけられてお
り、ワイヤ２４はアクセルペダル２５に接続されてい
る。ワイヤ２４には電磁石２６の吸引鉄片２６´が取付
けられており、アクセルペダル２５にはアクセル操作量
（アクセルペダル踏み込み量）センサ２７が取り付けら
れている。アクセル操作量センサ２７は、ワイヤドラム
１１に取り付けることも可能である。または、モータ軸
１７の回転角度を検出し、センサ３で検出したスロット
ル軸開度とモータ軸１７の回転角度からアクセル操作量
を求めることもできる。電磁石２６の電気回路は、バッ
テリ２８を電源とし、オートクルーズ用スイッチ２９と
ブレーキペダル３０の動作と連動するブレーキスイッチ
３１が直列に設けられている。スロットル開度センサ３
とアクセル操作量センサ２７の検出量は、スロットル用
コントローラ３２に送信され、また他のコントローラや
検出器からの指令信号３３もスロットル用コントローラ
３２に送信され、これらの信号にもとづいてスロットル
用コントローラ３２はモータ１６を駆動する。
２の中心を中心とする円弧の形である）には、一端を該
ドラム１１に固定されたワイヤ２４が巻きつけられてお
り、ワイヤ２４はアクセルペダル２５に接続されてい
る。ワイヤ２４には電磁石２６の吸引鉄片２６´が取付
けられており、アクセルペダル２５にはアクセル操作量
（アクセルペダル踏み込み量）センサ２７が取り付けら
れている。アクセル操作量センサ２７は、ワイヤドラム
１１に取り付けることも可能である。または、モータ軸
１７の回転角度を検出し、センサ３で検出したスロット
ル軸開度とモータ軸１７の回転角度からアクセル操作量
を求めることもできる。電磁石２６の電気回路は、バッ
テリ２８を電源とし、オートクルーズ用スイッチ２９と
ブレーキペダル３０の動作と連動するブレーキスイッチ
３１が直列に設けられている。スロットル開度センサ３
とアクセル操作量センサ２７の検出量は、スロットル用
コントローラ３２に送信され、また他のコントローラや
検出器からの指令信号３３もスロットル用コントローラ
３２に送信され、これらの信号にもとづいてスロットル
用コントローラ３２はモータ１６を駆動する。
【００１５】次に、このように構成された電動スロット
ルアクチュエータの基本動作を説明する。モータ１６に
電流を流さない状態（この状態ではモータ軸１７は、ス
トッパピン２０，２１による拘束を受けない限り、フリ
ーに回転自在になっている）においてアクセルペダル２
５を踏むと、ワイヤドラム１１はリンク用リターンスプ
リング２３の付勢力とアクセルペダルを踏む力とが釣り
合うところまで回転するが、この場合、スロットル軸１
は、スロットル軸用リターンスプリング２２の付勢力に
よって全閉になっている（すなわち、スロットル弁２を
全閉にする様な回転角度になっている）。ここで、スロ
ットル用コントローラ３２によってモータ軸１７をＡ方
向に回転させると、その回転力は歯車１８，１４、リン
ク用歯車軸１５、リンク部材９，７，６を介してスロッ
トル軸１に伝達され、スロットル軸用リターンスプリン
グ２２の付勢力に打ち勝ってスロットル軸１は開く。し
かし、スロットル軸用リターンスプリング２２の反力は
アクセルペダル２５にも伝達されるので、操作者に違和
感を与えないためには、スロットル軸用リターンスプリ
ング２２の付勢力はスロットル軸の回転に対してあまり
変化しないようなばねを用いる必要がある。例えば、ス
ロットル軸用リターンスプリング２２のばね定数を小さ
いものにすると、モータ軸１７の回転によって生じるア
クセルペダル２５への反力は小さくなる。他方、モータ
軸１７の回転角度を一定にしてアクセルペダル２５を踏
むと、ワイヤドラム１１はスロットル軸１上をＢ方向に
回転し、リンク用歯車１４はモータ用歯車１８上を転が
り、この動きがリンク用歯車軸１５、リンク部材９，
７，６を介してスロットル軸１に伝達され、スロットル
軸１は開く。このように、スロットル軸１の回転角度
は、アクセルペダル２５の踏み込み量（すなわちワイヤ
ドラム１１の回転角度）とモータ軸１７の回転角度とを
合成したものとなる。
ルアクチュエータの基本動作を説明する。モータ１６に
電流を流さない状態（この状態ではモータ軸１７は、ス
トッパピン２０，２１による拘束を受けない限り、フリ
ーに回転自在になっている）においてアクセルペダル２
５を踏むと、ワイヤドラム１１はリンク用リターンスプ
リング２３の付勢力とアクセルペダルを踏む力とが釣り
合うところまで回転するが、この場合、スロットル軸１
は、スロットル軸用リターンスプリング２２の付勢力に
よって全閉になっている（すなわち、スロットル弁２を
全閉にする様な回転角度になっている）。ここで、スロ
ットル用コントローラ３２によってモータ軸１７をＡ方
向に回転させると、その回転力は歯車１８，１４、リン
ク用歯車軸１５、リンク部材９，７，６を介してスロッ
トル軸１に伝達され、スロットル軸用リターンスプリン
グ２２の付勢力に打ち勝ってスロットル軸１は開く。し
かし、スロットル軸用リターンスプリング２２の反力は
アクセルペダル２５にも伝達されるので、操作者に違和
感を与えないためには、スロットル軸用リターンスプリ
ング２２の付勢力はスロットル軸の回転に対してあまり
変化しないようなばねを用いる必要がある。例えば、ス
ロットル軸用リターンスプリング２２のばね定数を小さ
いものにすると、モータ軸１７の回転によって生じるア
クセルペダル２５への反力は小さくなる。他方、モータ
軸１７の回転角度を一定にしてアクセルペダル２５を踏
むと、ワイヤドラム１１はスロットル軸１上をＢ方向に
回転し、リンク用歯車１４はモータ用歯車１８上を転が
り、この動きがリンク用歯車軸１５、リンク部材９，
７，６を介してスロットル軸１に伝達され、スロットル
軸１は開く。このように、スロットル軸１の回転角度
は、アクセルペダル２５の踏み込み量（すなわちワイヤ
ドラム１１の回転角度）とモータ軸１７の回転角度とを
合成したものとなる。
【００１６】次に、スロットル用コントローラ３２が故
障したり、モータが故障した場合の上記実施例のフェイ
ルセイフ機能について説明する。この機能は、上記実施
例が有する差動機構とストッパピン２０，２１によって
実現している。ストッパピン２０はモータ１６がＡ方向
（開き側方向）に暴走してスロットル軸１が操作者の意
図に反して開き過ぎるのを防止し、ストッパピン２１は
逆にＢ方向（閉じ側方向）の暴走を防止している。
障したり、モータが故障した場合の上記実施例のフェイ
ルセイフ機能について説明する。この機能は、上記実施
例が有する差動機構とストッパピン２０，２１によって
実現している。ストッパピン２０はモータ１６がＡ方向
（開き側方向）に暴走してスロットル軸１が操作者の意
図に反して開き過ぎるのを防止し、ストッパピン２１は
逆にＢ方向（閉じ側方向）の暴走を防止している。
【００１７】まず、通常動作時として、モータ軸１７の
回転角度はスロットル用コントローラ３２による制御で
変化するものであるが、その時の本電動スロットルアク
チュエータの動作範囲を図４に示す。横軸はアクセル操
作量であり、縦軸はスロットル軸開度である。モータ軸
１７の回転角度をほぼ一定にした場合には、アクセル操
作量とスロットル軸の開度は線Ｃのように比例関係にあ
る。アクセル操作量がゼロの状態においてモータ１６の
Ａ方向回転によりレバー１９がストッパピン２０に接触
したときスロットル軸１が図４に示すように開度Ｘだけ
開くようにストッパピン２０の位置を定めておけば、モ
ータ軸１７がＡ方向（スロットル弁を開く方向）に暴走
してもスロットル軸１の開度はＸ以上にならない。この
スロットル軸１の開度Ｘをエンジンが暴走しない範囲内
に定めておくことにより、安全性を確保できる。これ
は、エンジンのアイドリング回転の制御に使用すること
ができる。これにより、アイドリングスピードの制御
を、従来ではスロットル弁以外の別の補助弁で行なって
いたのを、スロットル弁によって行うことができる。反
対に、モータ１６がスロットル軸１を閉じる方向（Ｂ方
向）に暴走した場合、エンジン出力は低下するのでこれ
は安全方向に作用する。しかし、モータ１６のＢ方向回
転によってスロットル軸１が全閉になると、アクセルを
踏んでもエンジン出力を上げることができず、走行不可
能になる。このような場合、アクセルペダル２５を最大
限に踏み込んだアクセル全開状態においてモータ１６に
よってスロットル軸１を閉じることのできる角度を図４
に示すようにＹとなるようにすると（すなわち、そのよ
うにストッパピン２１の位置を定めておくと）、モータ
１６のＢ方向の暴走やロック時においても図４に示すＺ
だけアクセルペダル２５によってスロットル軸１の開度
を操作できる。
回転角度はスロットル用コントローラ３２による制御で
変化するものであるが、その時の本電動スロットルアク
チュエータの動作範囲を図４に示す。横軸はアクセル操
作量であり、縦軸はスロットル軸開度である。モータ軸
１７の回転角度をほぼ一定にした場合には、アクセル操
作量とスロットル軸の開度は線Ｃのように比例関係にあ
る。アクセル操作量がゼロの状態においてモータ１６の
Ａ方向回転によりレバー１９がストッパピン２０に接触
したときスロットル軸１が図４に示すように開度Ｘだけ
開くようにストッパピン２０の位置を定めておけば、モ
ータ軸１７がＡ方向（スロットル弁を開く方向）に暴走
してもスロットル軸１の開度はＸ以上にならない。この
スロットル軸１の開度Ｘをエンジンが暴走しない範囲内
に定めておくことにより、安全性を確保できる。これ
は、エンジンのアイドリング回転の制御に使用すること
ができる。これにより、アイドリングスピードの制御
を、従来ではスロットル弁以外の別の補助弁で行なって
いたのを、スロットル弁によって行うことができる。反
対に、モータ１６がスロットル軸１を閉じる方向（Ｂ方
向）に暴走した場合、エンジン出力は低下するのでこれ
は安全方向に作用する。しかし、モータ１６のＢ方向回
転によってスロットル軸１が全閉になると、アクセルを
踏んでもエンジン出力を上げることができず、走行不可
能になる。このような場合、アクセルペダル２５を最大
限に踏み込んだアクセル全開状態においてモータ１６に
よってスロットル軸１を閉じることのできる角度を図４
に示すようにＹとなるようにすると（すなわち、そのよ
うにストッパピン２１の位置を定めておくと）、モータ
１６のＢ方向の暴走やロック時においても図４に示すＺ
だけアクセルペダル２５によってスロットル軸１の開度
を操作できる。
【００１８】本実施例による電動アクチュエータによっ
て制御できるスロットル軸の回転角度の範囲は図４に示
す破線Ｄ，Ｅで挟まれた領域になる。特に、モータ１６
によってスロットル軸１を閉じる動作は自動車のトラク
ション制御（タイヤのスリップを防止するように自動車
のタイヤに働く駆動力を制御する制御）やオートクルー
ズ制御（自動車の目標速度を設定すれば、自動車の速度
を該目標速度に自動的に維持する様な制御）に用いられ
る。トラクション制御の場合は、駆動時のタイヤのスリ
ップ率が指令信号３３としてスロットル用コントローラ
３２に送られ、スロットル用コントローラ３２はモータ
１６を駆動して、スロットル軸１を閉める方向に制御す
る。オートクルーズ制御の場合には、操作者が設定スイ
ッチ２９を入れると電磁石２６が励磁され、そしてアク
セルペダル２５をある程度踏むとワイヤ２４は電磁石２
６によって固定される。従って、ワイヤドラム１１は固
定され、車両の速度はモータ１６によりスロットル軸１
を閉じる方向だけで制御される。電磁石２６によって固
定されるアクセルの位置は、図４においてＦの位置以下
（例えば図のＦ´の位置）となるように設定してある。
このときの動作領域は図４中の破線Ｄ，Ｅで挟まれた領
域のうちＦ´より左側の領域になる。オートクルーズの
解除は、設定スイッチ２９を切るか、または、ブレーキ
ペダル３０を踏むことによってスイッチ３１が切れるこ
とにより、行う。設定スイッチ２９は、一度切れると再
度操作しないかぎり入らない構造のものを使用してい
る。
て制御できるスロットル軸の回転角度の範囲は図４に示
す破線Ｄ，Ｅで挟まれた領域になる。特に、モータ１６
によってスロットル軸１を閉じる動作は自動車のトラク
ション制御（タイヤのスリップを防止するように自動車
のタイヤに働く駆動力を制御する制御）やオートクルー
ズ制御（自動車の目標速度を設定すれば、自動車の速度
を該目標速度に自動的に維持する様な制御）に用いられ
る。トラクション制御の場合は、駆動時のタイヤのスリ
ップ率が指令信号３３としてスロットル用コントローラ
３２に送られ、スロットル用コントローラ３２はモータ
１６を駆動して、スロットル軸１を閉める方向に制御す
る。オートクルーズ制御の場合には、操作者が設定スイ
ッチ２９を入れると電磁石２６が励磁され、そしてアク
セルペダル２５をある程度踏むとワイヤ２４は電磁石２
６によって固定される。従って、ワイヤドラム１１は固
定され、車両の速度はモータ１６によりスロットル軸１
を閉じる方向だけで制御される。電磁石２６によって固
定されるアクセルの位置は、図４においてＦの位置以下
（例えば図のＦ´の位置）となるように設定してある。
このときの動作領域は図４中の破線Ｄ，Ｅで挟まれた領
域のうちＦ´より左側の領域になる。オートクルーズの
解除は、設定スイッチ２９を切るか、または、ブレーキ
ペダル３０を踏むことによってスイッチ３１が切れるこ
とにより、行う。設定スイッチ２９は、一度切れると再
度操作しないかぎり入らない構造のものを使用してい
る。
【００１９】本実施例では、ワイヤドラム１１の固定に
電磁石２６を用いているが、エンジン吸気系の負圧を利
用する空気アクチュエータを用いてもよい。また、ワイ
ヤドラム１１をワイヤ２４により直接駆動しているが、
ワイヤ２４とワイヤドラム１１の間に別のリンク機構
（図示してない）を介在させてワイヤ２４によって間接
的に駆動することもできる。
電磁石２６を用いているが、エンジン吸気系の負圧を利
用する空気アクチュエータを用いてもよい。また、ワイ
ヤドラム１１をワイヤ２４により直接駆動しているが、
ワイヤ２４とワイヤドラム１１の間に別のリンク機構
（図示してない）を介在させてワイヤ２４によって間接
的に駆動することもできる。
【００２０】図５に示す他の実施例は、スロットル軸用
リターンスプリング２２のばね定数が大きくても、モー
タ１６の回転力がアクセルペダルに伝達されないような
構成にした実施例である。図１の構成に対して、図５の
構成では、モータ用歯車１８と噛み合うように補助歯車
３４を設け、この補助歯車３４は補助歯車用軸３５上で
回転できるようになっている。モータ１６の回転範囲
は、補助歯車３４の回転をストッパピン２０，２１によ
って制限することにより実現している。ワイヤドラム１
１にはリンク部材３６を固定してあり、リンク部材３６
とリンク部材３７はピン３８によって結合されている。
リンク部材３７とリンク部材３９はピン４０によって結
合され、リンク部材３９は補助歯車軸３５を中心として
該軸３５に対して回転できるように補助歯車軸３５上に
軸受部で支持されている。リンク部材３９と補助歯車３
４の間には両端がこれらに係着された補助スプリング４
１が介在している。この補助スプリング４１は、図の右
方から見て時計方向の付勢力をリンク部材３９に及ぼし
ており、その付勢力は補助歯車３４が時計方向に回動す
るほど大きくなる。図５において、以上述べた点以外の
構成は図１と同様である。
リターンスプリング２２のばね定数が大きくても、モー
タ１６の回転力がアクセルペダルに伝達されないような
構成にした実施例である。図１の構成に対して、図５の
構成では、モータ用歯車１８と噛み合うように補助歯車
３４を設け、この補助歯車３４は補助歯車用軸３５上で
回転できるようになっている。モータ１６の回転範囲
は、補助歯車３４の回転をストッパピン２０，２１によ
って制限することにより実現している。ワイヤドラム１
１にはリンク部材３６を固定してあり、リンク部材３６
とリンク部材３７はピン３８によって結合されている。
リンク部材３７とリンク部材３９はピン４０によって結
合され、リンク部材３９は補助歯車軸３５を中心として
該軸３５に対して回転できるように補助歯車軸３５上に
軸受部で支持されている。リンク部材３９と補助歯車３
４の間には両端がこれらに係着された補助スプリング４
１が介在している。この補助スプリング４１は、図の右
方から見て時計方向の付勢力をリンク部材３９に及ぼし
ており、その付勢力は補助歯車３４が時計方向に回動す
るほど大きくなる。図５において、以上述べた点以外の
構成は図１と同様である。
【００２１】このような構成において、ワイヤドラム１
１を固定した場合、モータ１６の回転がワイヤドラム１
１ひいてはアクセルペダルに与える回転力を図６に示
す。図６において、横軸はモータ軸１７の回転角度であ
り、縦軸はワイヤドラム１１に作用する回転力である。
モータ軸１７の回転角度とスロットル軸用リターンスプ
リング２２の付勢力の関係から、該スプリング２２がワ
イヤドラム１１に与える回転力は、Ｇのように右下がり
になる。一方、補助スプリング４１がリンク部材３９，
３７，３６を介してワイヤドラム１１に与える回転力
は、Ｈのように右上がりになる。これら２つの回転力が
合成されるので、ワイヤドラム１１に作用する回転力は
Ｉのように、モータ軸１７の回転角度に対して平坦にな
る。従って、モータ１６が回転することによるアクセル
ペダルへの反力は伝達されない。
１を固定した場合、モータ１６の回転がワイヤドラム１
１ひいてはアクセルペダルに与える回転力を図６に示
す。図６において、横軸はモータ軸１７の回転角度であ
り、縦軸はワイヤドラム１１に作用する回転力である。
モータ軸１７の回転角度とスロットル軸用リターンスプ
リング２２の付勢力の関係から、該スプリング２２がワ
イヤドラム１１に与える回転力は、Ｇのように右下がり
になる。一方、補助スプリング４１がリンク部材３９，
３７，３６を介してワイヤドラム１１に与える回転力
は、Ｈのように右上がりになる。これら２つの回転力が
合成されるので、ワイヤドラム１１に作用する回転力は
Ｉのように、モータ軸１７の回転角度に対して平坦にな
る。従って、モータ１６が回転することによるアクセル
ペダルへの反力は伝達されない。
【００２２】モータ１６が暴走した場合、モータ用歯車
１７にかみ合っている補助歯車３４の端部がストッパピ
ン２０又は２１に接触し、スロットル軸１の動作範囲は
図４と同じになるから、エンジンの暴走の防止、安全性
を確保することができる。また、コントローラの故障に
よって、モータ１６がフリーの状態になっても、スロッ
トル軸用リターンスプリング２２の初期の付勢力とリン
ク用リターンスプリング２３の初期の付勢力の合力が補
助スプリング４１の初期の付勢力よりも大きくなるよう
に設定することにより、スロットル軸１は全閉になり、
安全性を確保する。
１７にかみ合っている補助歯車３４の端部がストッパピ
ン２０又は２１に接触し、スロットル軸１の動作範囲は
図４と同じになるから、エンジンの暴走の防止、安全性
を確保することができる。また、コントローラの故障に
よって、モータ１６がフリーの状態になっても、スロッ
トル軸用リターンスプリング２２の初期の付勢力とリン
ク用リターンスプリング２３の初期の付勢力の合力が補
助スプリング４１の初期の付勢力よりも大きくなるよう
に設定することにより、スロットル軸１は全閉になり、
安全性を確保する。
【００２３】
【発明の効果】本発明のよれば、アクセル操作とモータ
回転を合成してスロットル軸を動かす機構を歯車の個数
が少ない簡単な機構で実現できることから、安価な構成
にできるとともに、コントローラの故障時においてアク
セル操作をゼロにするとスロットル弁が閉じてエンジン
出力を低下させ、車両等の安全性を確保できるといった
効果がある。また、モータ動作時に反力がアクセルペダ
ルに伝達されないことから、操作者に違和感を与えない
といった効果もある。
回転を合成してスロットル軸を動かす機構を歯車の個数
が少ない簡単な機構で実現できることから、安価な構成
にできるとともに、コントローラの故障時においてアク
セル操作をゼロにするとスロットル弁が閉じてエンジン
出力を低下させ、車両等の安全性を確保できるといった
効果がある。また、モータ動作時に反力がアクセルペダ
ルに伝達されないことから、操作者に違和感を与えない
といった効果もある。
【図１】本発明による電動スロットルアクチュエータの
１実施例の構成図、
１実施例の構成図、
【図２】同実施例の電動スロットルアクチュエータの動
作範囲を示す図、
作範囲を示す図、
【図３】同実施例におけるワイヤドラムの正面図、
【図４】同実施例における平行四辺形リンク機構の正面
図
図
【図５】本発明による電動スロットルアクチュエータの
他の実施例の要部構成図、
他の実施例の要部構成図、
【図６】図５に示した電動スロットルアクチュエータの
ワイヤドラムに作用する回転力を示した図である。
ワイヤドラムに作用する回転力を示した図である。
１…スロットル軸 ２…スロットル
弁 ６，７，９…リンク部材 １１…ワイヤド
ラム １４…リンク用歯車 １６…モータ １８…モータ用歯車 ２０，２１…ス
トッパピン ２２…スロットル軸用リターンスプリング ２３…リンク用リターンスプリング ２５…アクセル
ペダル ３６，３７，３９…リンク部材 ３４…補助歯車 ４１…補助スプリング
弁 ６，７，９…リンク部材 １１…ワイヤド
ラム １４…リンク用歯車 １６…モータ １８…モータ用歯車 ２０，２１…ス
トッパピン ２２…スロットル軸用リターンスプリング ２３…リンク用リターンスプリング ２５…アクセル
ペダル ３６，３７，３９…リンク部材 ３４…補助歯車 ４１…補助スプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門向裕三 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 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 嶺岸輝彦 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモテイブエンジニアリング 株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 スロットル弁を有するスロットル軸をモ
ータの回転と操作者のアクセル操作とによって駆動する
電動アクチュエータであって、下記の構成要件（イ）な
いし（チ）を具備するもの。 （イ）スロットル軸とモータ軸とは同一軸線上にある。 （ロ）順次の第１リンク部材、第２リンク部材、第３リ
ンク部材および第４リンク部材、ならびに、第４リンク
部材と第１リンク部材との相互間の第１節、第１リンク
部材と第２リンク部材との相互間の第２節、第２リンク
部材と第３リンク部材との相互間の第３節および第３リ
ンク部材と第４リンク部材との相互間の第４節から成る
四辺形リンク機構を有する。 （ハ）四辺形リンク機構の第１節は、第４リンク部材を
スロットル軸に固定結合すると共に、第１リンク部材を
前記（イ）の軸線上のスロットル軸に対して相対的に回
転自在に枢支したことにより、構成されている。 （ニ）四辺形リンク機構の第２節は、第１リンク部材に
リンク用歯車軸を該第１リンク部材に対して相対的に回
転自在に枢支し、このリンク用歯車軸に第２リンク部材
を固定結合したことにより、構成されている。 （ホ）モータ軸にモータ用歯車が固定結合されており、
これに噛み合うリンク用歯車がリンク用歯車軸に固定結
合されている。 （ヘ）スロットル弁を閉じる方向にスロットル軸が回動
する方向の付勢力をスロットル軸に常に及ぼすスロット
ル軸用リターンスプリングを有する。 （ト）スロットル弁を閉じる方向にスロットル軸が回動
する方向の付勢力を第１リンク部材に常に及ぼすアクセ
ル用リターンスプリングを有する。 （チ）第１リンク部材は操作者のアクセル操作力をアク
セル用リターンスプリングの付勢力とは逆向きに受ける
様になっている。 - 【請求項２】 モータ用歯車と噛み合う補助歯車を設
け、この補助歯車と第１リンク部材との間には、スロッ
トル軸用リターンスプリングの付勢力とは逆向きの付勢
力を補助歯車から第１リンク部材へ及ぼす補助スプリン
グを設けたことを特徴とする請求項１の電動スロットル
アクチュエータ。 - 【請求項３】 モータの回転角度を制限する機械的スト
ッパを具えたことを特徴とする請求項１又は２の電動ス
ロットルアクチュエータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209487A JPH0550871A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 電動スロツトルアクチユエータ |
| US07/931,376 US5215057A (en) | 1991-08-21 | 1992-08-18 | Electrically-operated throttle actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209487A JPH0550871A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 電動スロツトルアクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0550871A true JPH0550871A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16573642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3209487A Pending JPH0550871A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 電動スロツトルアクチユエータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5215057A (ja) |
| JP (1) | JPH0550871A (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3124812B2 (ja) * | 1992-01-17 | 2001-01-15 | 日本ケーブル・システム株式会社 | アクセルアクチュエータ |
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| JP2784871B2 (ja) * | 1993-04-13 | 1998-08-06 | 株式会社ユニシアジェックス | 制御弁制御装置 |
| US5381770A (en) * | 1993-09-22 | 1995-01-17 | Cummins Engine Company, Inc. | Breakover throttle lever |
| DE4333701A1 (de) * | 1993-10-02 | 1995-04-06 | Vdo Schindling | Vorrichtung zur Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine |
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| KR100325161B1 (ko) * | 1999-03-12 | 2002-02-25 | 이계안 | 내연기관의 스로틀 밸브 개도 제어장치 |
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| US7114411B2 (en) * | 2001-05-09 | 2006-10-03 | Ksr Industrial Corporation | Pedal adjuster |
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| JP3700682B2 (ja) * | 2002-06-20 | 2005-09-28 | 日産自動車株式会社 | アクセルペダル装置 |
| KR100510305B1 (ko) * | 2003-08-11 | 2005-08-26 | 현대모비스 주식회사 | 자동차의 주행속도 유지장치 |
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| US7530289B2 (en) | 2004-01-23 | 2009-05-12 | Ksr Technologies Co. | Manual adjustable pedal assembly |
| US8069750B2 (en) | 2007-08-09 | 2011-12-06 | Ksr Technologies Co. | Compact pedal assembly with improved noise control |
| DE102008015932B4 (de) | 2008-03-27 | 2024-07-11 | Zf Cv Systems Hannover Gmbh | Ventilanordnung |
| KR100942590B1 (ko) * | 2009-12-24 | 2010-02-16 | 강미영 | 자동차의 급발진 방지장치 |
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| US11486319B2 (en) * | 2018-11-27 | 2022-11-01 | Kohler Co. | Engine with remote throttle control and manual throttle control |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1991
- 1991-08-21 JP JP3209487A patent/JPH0550871A/ja active Pending
-
1992
- 1992-08-18 US US07/931,376 patent/US5215057A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5215057A (en) | 1993-06-01 |
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