JPH06264779A - 内燃機関の絞り弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、車載用の内燃機関における絞り弁制
御装置に係り、その目的は、モータ等のアクチュエータ
により、絞り弁をフィードバック制御するときの、高速
応答性，高精度制御性及び、通常のアクセルペダル操作
時での操作性をそれぞれ向上させること、又、構造上の
小型化もはかることにある。 【構成】アクチュエータにより、絞り弁をフィードバッ
ク制御する駆動系における、減速歯車部材をすべてモー
タ側部材へ取付け配置することで高速応答性，高精度制
御性を向上させるようにした。 【効果】トラクションコントロール機能の制御時におけ
る高速応答性，高精度制御性及び、通常のアクセルペダ
ル操作時での操作性をそれぞれ向上させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絞り弁開閉操作用のア
クチュエータと、絞り弁の制御位置を検出する検出手段
と、その検出手段の出力と絞り弁の制御目標開度を比較
判断して絞り弁開度をフィードバック制御する駆動ユニ
ットを備え、絞り弁の開度を高速，高精度に制御するこ
とができるようにした内燃機関における絞り弁制御装置
に係り、特に自動車用のエンジンに好適な内燃機関の絞
り弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば自動車など、車両用内燃機
関の絞り弁（スロットルバルブ）制御方式として、従来
のアクセルペダル操作による直接的な絞り弁の操作に代
えて、アクセルペダルの操作量をセンサにより電気信号
として取り込み、所定の演算処理を施してからモータ等
からなるアクチュエータに供給し、このアクチュエータ
により絞り弁を開閉制御する。いわゆる電子スロットル
方式の絞り弁制御装置が注目されるようになり、エンジ
ンの高出力化等自動車の高性能化に際して、有効なスリ
ップ運転制御（トラクション制御）などの各種のエンジ
ン制御に適用されるようになっている。

【０００３】又、減速歯車の取付け構成については、支
持体であるアクチュエータに固定したカラーにて制御レ
バー，減速歯車等の係合部材を枢支する方式がある（特
開平3−50349号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した如
く絞り弁をアクチュエータを用いて閉方向の制御をする
場合には、一般に、アクチュエータ（モータ）のシャフ
トと絞り弁と直結したスロットルシャフトとを歯車を介
して連結し、モータの回転駆動力を歯車によってスロッ
トルシャフトに伝達することでおこなわれる。

【０００５】この場合、上記連結する複数の歯車の取付
け構造に関して、第１にスロットルシャフト側の歯車に
おいては、閉方向のみの制御であるため、スロットルシ
ャフトに対し、自由に回転できるように嵌装し、スロッ
トルシャフトに直結した連結板を介してモータからの回
転駆動力を伝達しトラクション制御を行う時、該歯車
は、スロットルシャフト外周へ接面し嵌装される構成と
なっている。

【０００６】そのため通常のアクセルペダル操作時、ス
ロットルシャフトの回転に対し静止しているスロットル
シャフト外周上の歯車との摺動抵抗によりアクセルペダ
ル操作に対する絞り弁の追従性が低下し、その結果運転
性を阻害させる。

【０００７】第２にモータ軸の歯車及び、スロットルシ
ャフト側の歯車、上記両者間の中間歯車はトルクの伝達
上適切な歯車のかみあいとすべく、歯車間の距離寸法の
高精度が要求されている。従来構造はモータ軸の歯車に
対し、スロットルシャフト側の歯車及び、上記両者間の
中間歯車はそれぞれ別部材に取付けられており、そのた
め特別な位置決め形状を設置する必要があった。

【０００８】本発明の目的は、アクセルペダル操作に対
するスロットルバルブの追従性を低下させることなく、
又、トラクション制御時等モータにより駆動される減速
歯車系の取付け位置の精度を安易な構造にて確保するこ
とで、高精度に制御可能な内燃機関の絞り弁制御装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】モータと一体形成され、
アクチュエータ本体へネジによって取付けられているモ
ータ側のハウジング部分に歯車の軸受部を設け、該軸受
部へ前記スロットルシャフト側の歯車部材及び、モータ
軸固定の歯車とスロットルシャフト側の歯車との間に配
置される中間歯車の両者を取付け配置することで上記目
的が達成される。

【００１０】

【作用】電子スロットル方式の絞り弁制御装置におい
て、スロットルシャフト側の減速歯車をスロットルシャ
フト外周上に嵌装せず完全に離別したモータ側のフラン
ジ部材ヘ設置することで、スロットルシャフトと歯車間
の摺動抵抗を低減し、その結果、アクセルペダル操作に
対する絞り弁回転動作の追従性を向上させる。

【００１１】また、個々の減速歯車全て上記モータ側の
フランジ部材ヘ設置することで、取付けの寸法精度を向
上させ（バックラシ等のない適切なかみあいとなる）、
モータ制御時における制御精度を向上させる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の対象となる内燃機関の絞り弁
制御装置について、実施例により詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明による内燃機関の絞り弁制
御装置の構成図を示す。

【００１４】１０１は、絞り弁開閉操作用のアクチュエ
ータで、絞り弁の開閉駆動部材103（モータ）と、アク
チュエータ１０１からの駆動力を開閉駆動部材１０３に
伝達する。

【００１５】減速機１０２と、絞り弁の開閉駆動部材１
０３の制御位置を検出する検出手段１０４と、その検出
手段１０４の出力と絞り弁の制御目標開度を比較判断し
て絞り弁開度をフィードバック制御する駆動ユニット１
０５により構成されている。スロットルアクチュエータ
として、モータ１８の駆動により絞り弁３を閉方向へ制
御する従来の構造を図２に示す。又、動作を簡単に表し
た原理図を図３に、制御領域を図４に示す。

【００１６】すなわち、スロットルボデイ１（支持体）
に形成されている管路２内を開閉する絞り弁３と一体に
設けて、該絞り弁３を開閉させるスロットルシャフト４
を、上記管路２を貫通させてスロットルボデイ１に組み
込まれた軸受５ａ，５ｂにて回転自在に支持させ、該ス
ロットルシャフト４の一端側はそのまま延長し、ギアケ
ーシング６内へ突出している。そしてその延長部分での
外周上へ、歯車７ｃ（スロットルシャフト４に対し、自
由に回転可能）及びスロットルシャフト４に固定され、
歯車７ｃが絞り弁３を閉方向へ回転させる時、スロット
ルシャフト４を一緒に連動させるためのギアレバー８、
又、上記閉方向へ回転時、開方向へ付勢のトルクを歯車
７ｃへ与えるギアリターンスプリング２４，絞り弁開度
を検知するスロットルセンサ９、及び前記と連動するセ
ンサレバー１０が設置されている。

【００１７】つぎにスロットルシャフト４の前述と他端
側は、スロットルシャフト４に固定されているコントロ
ールレバー１１，逆にスロットルシャフト４へ自由に回
転可能な状態にて取付けられているスロットルレバー１
２，スロットルレバー１２とコントロールレバー１１間
に引っかけられているロストモーションスプリング１３
等がスロットルシャフト４外周上に取付けられている。

【００１８】アクセルワイヤ１９はスロットルレバー１
２のワイヤガイド溝１２ａをとおって、玉掛け部１２ｂ
でスロットルレバー１２に固定され、アクセルペダル１
４の繰作により、ロストモーションスプリング１３を介
し、コントロールレバー１１及びスロットルシャフト
４，絞り弁３を開閉させ通常の運転を行う。

【００１９】一方、スロットルシャフト軸と並列したア
クセルセンサ軸１５上へリターンスプリング１６及びア
クセルセンサ１７が設置されている。リターンスプリン
グ１６は、スロットルレバー１２を閉方向へ付勢のトル
クを与えるためのものであり、上記スロットルレバー１
２はこの付勢トルクに反して絞り弁３の開方向へ回転出
来る構造になっている（該スロットルレバーの作動角は
全閉ストッパ３１，全開ストッパ３２により規制す
る）。

【００２０】アクセルセンサ１７は、スロットルレバー
１２の回転角（アクセルペダルの踏み込み量）を検知
し、駆動ユニット１０５ヘ必要な電気信号を送るための
ものである。

【００２１】駆動源であるモータ１８は、スクリュー２
７ａ，２７ｂにてモータフランジ１８ｂと一体構成され
ており、この状態でアクチュエータ本体１へスクリュー
３３ａ，３３ｂによって取付けられている。

【００２２】トラクション制御による絞り弁３を閉方向
に回転させる場合、モータ１８中のモータシャフト１８
ａ，歯車７ａの回転により、スロットルボデイ１へ圧入
固定されているギアシャフト２０とその外周上に配置さ
れている中間歯車７ｂ（ギアシャフト２０に対し自由に
回転可能であり、Ｅリング２５ａ，ワッシャ２６ａによ
りスラスト軸方向の位置規制をしている）を介し、スロ
ットルシャフト４側の歯車７ｃへ閉方向の必要トルクが
伝達され絞り弁３が閉方向へ回転する。

【００２３】この時、該スロットルシャフト４側の歯車
７ｃが、スロットルシャフト外周上に接触し嵌装されて
いるため、上記部材間に生じる摺動抵抗によりスロット
ルレバー１２の回転に対する絞り弁３の追従性が悪化
し、通常運転時及び、制御時に於いて支障をきたす結果
となる。

【００２４】又、モータ１８側の歯車７ａに対し、中間
歯車７ｂ及びスロットルシャフト４側の歯車７ｃが別部
材（スロットルボデイ１）取付けられているため、該歯
車７ａと中間歯車７ｂの取付け位置精度が低下し、両歯
車間の適切なかみあいが出来ず、駆動力の伝達に支障を
きたす。このため、モータ１８のフランジ部１８ｂと、
スロットルボデイ１の取付け部分へ位置ぎめピン２１形
成するなど特別な配慮が必要とされていた。

【００２５】上記不具合を解消すべく本発明による実施
例を図５及び、図６に示す（図６はモータフランジ１８
ａ部の部分拡大図である）。

【００２６】モータ１８のスロットルボデイ１への取付
け部であるフランジ部１８ｂへ軸受部３４ａ，３４ｂを
設け、中間歯車７ｂ及びスロットルシャフト４側の歯車
７ｃの両方を取付け可能な形状とすることで、（Ｅリン
グ２５ｂがＥリング溝３５に取付けられて、ワッシャ２
６ｂを介し、これによって軸スラスト方向への位置規制
をする）スロットルシャフト４の回転に対し非接触とな
り、この部分での摺動抵抗は生じない。又、個々の歯車
系が同一部材に取付けられている為、歯車間の距離寸法
の必要とする精度が確保でき、上記の位置決めピンなど
の特別な配慮の必要はない。

【００２７】尚、モータフランジ部１８ｂの形状変更に
より、フランジ部１８ｂはスクリュー２２ａ，２２ｂ等
によって直接スロットルボデイ１へ取付けられる構造と
なる、そして、スクリュー２３ａ，２３ｂ等によって、
上記フランジ部１８ｂとギアケーシング６がとりつけら
れる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、電子スロットル方式の
絞り弁制御装置において、アクチュエータ側のモータに
より駆動される減速歯車系取付け配置に関し、モータ側
のフランジ部材へ全て配置することで、絞り弁と一体で
連動するスロットルシャフト部の回転時の摺動抵抗をな
くし、且つ歯車間の適切なかみあいを計ることができる
ので、絞り弁の開度を高速，高精度に制御することがで
きる内燃機関の絞り弁制御装置を提供することが出来
る。また、組立作業性の向上及び、構造の小型化を計る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となる内燃機関の絞り弁制御装置
の構成図である。

【図２】本発明の対象となる（従来の）内燃機関の絞り
弁制御装置の構成を示す断面展開図である。

【図３】本発明の対象となる内燃機関の絞り弁制御装置
の動作を示す原理図である。

【図４】本発明の対象となる絞り弁制御装置の制御領域
を示す特性図である。

【図５】本発明による内燃機関の絞り弁制御装置の構成
を示す断面展開図である。

【図６】本発明による内燃機関の絞り弁制御装置の構成
を示すモータフランジ部の詳細図である。

【符号の説明】

１…スロットルボディ（支持体）、２…管路（支持
体）、３…絞り弁、４…スロットルシャフト（絞り弁
軸）、５ａ，５ｂ…絞り弁軸受、６…ギアケーシング、
７ａ，７ｂ，７ｃ…減速歯車、８…ギアレバー、９…ス
ロットルセンサ、１０…センサレバー、１１…コントロ
ールレバー、１２…スロットルレバー、１２ａ…ワイヤ
ガイド溝、１２ｂ…玉掛け部、１３…ロストモーション
スプリング、１４…アクセルペダル、１５…アクセルセ
ンサ軸、１６…スロットルリターンスプリング、１７…
アクセルセンサ、１８…モータ、１８ａ…モータ軸、１
８ｂ…モータフランジ部、１９…アクセルワイヤ、２０
…ギアシャフト、２１…位置決めピン、２２ａ，２２
ｂ，２３ａ，２３ｂ，２７ａ，２７ｂ，３３ａ，３３ｂ
…スクリュー、２４…ギアリターンスプリング、２５…
Ｅリング、２６…ワッシャ、２８ａ，２８ｂ…出力電
圧、２９…目標開度信号、３０…駆動信号、３１…全閉
ストッパ、３２…全開ストッパ、３４ａ，３４ｂ…歯車
軸受部、３５…Ｅリング挿入溝、１０１…アクチュエー
タ、１０２…減速機、１０３…絞り弁開閉駆動部材、１
０４…位置制御検出手段、１０５…駆動ユニット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絞り弁開閉操作用のアクチュエータの駆動
   源となるモータと、該モータの駆動力を上記絞り弁に直
   結したスロットルシャフトに伝達する歯車とを備え、該
   歯車のうちスロットルシャフト側に装着される歯車要素
   を前記スロットルシャフトに対し相対回転可能に嵌装
   し、この歯車要素と前記スロットルシャフトに直結した
   連結板を介して駆動力をスロットルシャフトへ伝達し、
   絞り弁の開閉を行う内燃機関の絞り弁制御装置におい
   て、上記複数の歯車部材を全て同一部材へ取付け配置す
   ることを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
2. 【請求項２】請求項１の記載において、該モータと一体
   形成され、アクチュエータ本体へ取付けられているモー
   タ側のハウジング部分に軸受部を設け、前記スロットル
   シャフト側の歯車部材及び、モータ軸固定の歯車とスロ
   ットルシャフト側の歯車との間に配置される中間歯車の
   両者を取付け配置することを特徴とする内燃機関の絞り
   弁制御装置。
3. 【請求項３】請求項２の記載において、スロットルシャ
   フト側の歯車をスロットルシャフトに対し、完全に独
   立、切り離すことで、スロットルシャフトの回転時の摺
   動抵抗を低減させることを特徴とする内燃機関の絞り弁
   制御装置。