JPH0630452U - ダイアフラムアクチュエータおよびそれを用いたスロットル弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】負圧作動のダイアフラムアクチュエータを双方
向に作動させる。 【構成】ダイアフラム３３の周縁は外殻３１と外殻３２
で挾まれており、外殻３１の中央開口部に取付けられた
ベローズ３４が内側に延びている。ダイアフラム３３の
中央には作動ロッド３８が取付けられている。圧縮コイ
ルばね３６はベローズ３４の端面をダイアフラム３３側
に押し、圧縮コイルばね３５はダイアフラム３３をベロ
ーズ３４側に押す。図１（ａ）に示す状態は外殻３１，
３２に夫々設けられた負圧導入口３１ａ，３２ａに大気
圧が導入された状態を示しており、ダイアフラム３３は
圧縮コイルばね３６と圧縮コイルばね３５の弾力が釣合
う位置にある。ベローズ３４の端面に設けたリブ３４ａ
はレシーブプレート３７と密着し、外殻３１、ベローズ
３４およびダイアフラム３３は負圧室を形成し、外殻３
２とダイアフラム３３は他の負圧室を形成している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は双方向駆動のダイアフラムアクチュエータおよびそれを用いたスロッ トル弁に関わり、特に、トラクションコントロールとオートクルーズコントロー ルの行われる自動車エンジンに好適なスロットル弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、設定した車速を記憶し走行中の車速を設定車速と比較してエンジン出力 を制御し一定速度で車を走行させるオートクルーズコントロールが普及している 。また、急発進によるタイヤのスリップやコーナリング時のスリップ等を防止す るためにエンジン出力を制限するトラクションコントロールも行われている。

【０００３】 オートクルーズコントロールによるエンジン出力の制御では、アクセルペダル により開閉されるスロットル弁がオートクルーズ設定時にアクセルペダルによる 開度を越えてアクチュエータにより開かれる。

【０００４】 トラクションコントロールによるエンジン出力の制御では、アクセルペダルに より開閉されるスロットル弁がアクセルペダルにより設定された開度以下となる ように閉方向にアクチュエータにより駆動される。

【０００５】 このようなオートクルーズコントロールおよびトラクションコントロールの行 われる従来のスロットル弁の構造および制御系の例を図３に示す。スロットル弁 １の支持体となるスロットルボデーは図示していないが吸気路２が形成されてお り、吸気路２を開閉する弁３は弁軸４に固着されている。

【０００６】 弁軸４はスロットルボデーに設けた軸受に回転自在に支持されており、コイル ばね５により弁開方向に付勢されている。弁軸４の右端には弁軸レバー６が固着 され、左端にはスロットルポジションセンサ７の回転軸が連結されている。

【０００７】 弁軸レバー６の一端には突起６ａが形成され、他端にはピン６ｂが立設されて いる。アクチュエータ８は負圧作動ダイヤフラムアクチュエータであり、スロッ トルボデーに支持されている。アクチュエータ８のロッドはピン６ｂと遊びをも って係合している。アクチュエータ８の負圧室に負圧が導入されるとピン６ｂは 弁３を閉じる方向に引張られる。

【０００８】 弁軸４と同軸に軸９がスロットルボデーに設けた軸受に回転自在に支持されて おり、コイルばね１０により弁閉方向に付勢されている。コイルばね１０の付勢 トルクはコイルばね５の付勢トルクより大きい。

【０００９】 軸９にはアクセルレバー１１が固着されている。アクセルレバー１１には突起 ６ａの回動路に突出するように突起１１ａが形成されている。また、アクセルレ バー１１の周縁円弧部にはワイヤー１２が巻付けられている。アクセルレバー１ １はさらにスロットルボディーに固定されたアクセルポジションセンサ１３の回 転軸とリンク１４およびレバー１５で連結されている。

【００１０】 ワイヤー１２は中間リンク１６の出力リンクに連結されており、中間リンク１ ６の２つの入力リンクが夫々ワイヤーによりアクセルペダルとアクチュエータ１ ７に連結されている。

【００１１】 アクチュエータ１７は負圧作動ダイヤフラムアクチュエータが用いられ、その 負圧はアクチュエータの負圧室にホースで連結された電動負圧ポンプアセンブリ １８により与えられる。電動負圧ポンプアセンブリ１８は電動負圧ポンプとエン ジンコントロールユニットで開閉されるソレノイド弁で構成されておりアクチュ エータ１７の負圧室の負圧を制御する。

【００１２】 アクチュエータ８の負圧室はバキュームソレノイド弁２０を介してバキューム タンク２１に連通されている。また、バキュームソレノイド弁２０に至る通路は ベンチレーションソレノイド弁１９を介して大気に開放される。

【００１３】 バキュームタンク２１はエンジン吸気管のスロットル弁１より下流側に連通さ れており負圧状態に保たれ、バキュームソレノイド弁２０およびベンチレーショ ンソレノイド弁１９はエンジンコントロールユニットにより開閉が制御されアク チュエータ８の負圧が制御される。

【００１４】 上記構成において、アクチュエータ８の負圧室に負圧が導入されていないとき は、アクチュエータ８のロッドはピン６ｂを引張る位置まで後退しておらず、弁 ３の開閉する範囲でピン６ｂはロッドのスリット内を移動する。

【００１５】 このとき、ワイヤー１２が引かれていないとアクセルレバー１１はコイルばね １０の弾力により弁３の全閉側ストッパーに当接するまで回動している。そして 弁軸レバー６もその突起６ａが突起１１ａに押され弁閉方向に回動し弁３が吸気 路２を閉じた状態となる。

【００１６】 アクセルペダルを踏むと、アクセルペダルは中間リンク１６を介してワイヤー １２を引張る。アクセルレバー１１はコイルばね１０の弾力に抗して弁開方向に 回動し、コイルばね５の弾力により突起６ａが突起１１ａに追従するように弁軸 ４が弁開方向に回動して弁３が開かれる。このようにアクセルペダルにより弁３ の開度が調整できる。

【００１７】 電動負圧ポンプアセンブリ１８によりアクチュエータ１７の負圧室に負圧が導 入されると、アクチュエータ１７は中間リンク１６を介してワイヤー１２を引張 る。アクセルレバー１１は弁開方向に回動し弁３が開かれる。このように電動負 圧ポンプアセンブリ１８により弁３はアクセルペダルで設定された開度以上に開 かれる。

【００１８】 バキュームソレノイド弁２０が開かれアクチュエータ８の負圧室に負圧が導入 されると、アクチュエータ８のロッドはダイヤフラムに作用する負圧とアクチュ エータ内部に設けたばねの弾力が釣合う位置まで後退する。そしてピン６ｂを引 くようになると、弁３は閉方向に回動され、アクセルペダルで設定された開度以 下に閉じられる。

【００１９】

【考案が解決しようとする問題点】

トラクションコントロールとオートクルーズコントロールの双方を行う場合に 上記のようにアクチュエータをスロットル弁から離して車体に配置して、アクチ ュエータとスロットル弁を中間リンクを介してワイヤーで連結する構成によると 、中間リンクのような高価な機構が必要となり、また、ワイヤーの余分な這い回 し等が必要となるため製造コストが高くなるという欠点があった。

【００２０】 本考案は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的はワイヤーの 余分な這い回しを行うことなくトラクションコントロールとオートクルーズコン トロールの双方を実施することが可能なスロットル弁とそれに用いるダイアフラ ムアクチュエータを提供することである。

【００２１】 また、本考案の他の目的は、トラクションコントロールとオートクルーズコン トロールの双方を行う場合に全体の省スペース化が達成できるスロットル弁を提 供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】

本考案のダイアフラムアクチュエータは、ダイアフラム周縁を両側から第１お よび第２の外殻で挾み、第１の外殻の中央に設けた開口にダイアフラム側に伸び る円筒状ベローズを連設し、ダイアフラムを中立位置にばねで付勢し、ダイアフ ラム中央に取り付けられた作動ロッドを前記ベローズを通して外部に延ばし、第 １の外殻とダイアフラムとベローズで形成された第１の負圧室と第２の外殻とダ イアフラムで形成された第２の負圧室とに負圧を導入するように構成したもので ある。

【００２３】 また、本考案のスロットル弁は、スロットルボデーに回動自在に支持され弁と 一体に回動する弁軸に弁軸レバーを固着し、前記弁軸を弁開方向にばねで付勢し 、アクセルペダルに駆動されるアクセルレバーを前記弁軸と同軸に弁軸と非固着 状態に回動自在に支持し、アクセルレバーを弁閉方向にばねで前記弁軸レバーを 付勢するトルクより大きいトルクで付勢し、前記弁軸レバーとアクセルレバーと に設けた突起との当接によりアクセルレバーが弁軸レバーを弁閉方向に駆動可能 とし、前記弁軸レバーに対して前記ダイアフラムアクチュエータを作用させるよ うに構成したものである。

【００２４】

【作用】

本考案のダイアフラムアクチュエータの第１の負圧室を大気に解放し、第２の 負圧室に負圧を導入すると、ダイアフラムを中立位置に付勢するばねの弾力と作 動ロッドに加わる力との合力とダイアフラムに加わる負圧による力が釣合う位置 まで作動ロッドが引張られる。

【００２５】 また、第２の負圧室を大気に解放し、第１の負圧室に負圧を導入すると、ダイ アフラムを中立位置に付勢するばねの弾力と作動ロッドに加わる力との合力とダ イアフラムに加わる負圧による力が釣合う位置まで作動ロッドが押出される。

【００２６】 このように作動ロッドを２方向に作用させることができる。また、ダイアフラ ムは可撓性であるので、作動ロッドは周囲のベローズで限られた範囲内で傾くこ とが可能である。

【００２７】 また、本考案のダイアフラムアクチュエータを用いたスロットル弁において、 弁軸レバーに対してダイヤフラムアクチュエータを弁閉方向に作用するように第 １の負圧室を大気に解放し、第２の負圧室の負圧をエンジンコントロールユニッ トにより開閉されるソレノイド弁で制御することによりスロットル弁をアクセル ペダルで設定される開度以下に絞ることができ、トラクションコントロールが行 える。この場合弁軸レバーとアクセルレバーとに設けた突起同士は離れダイヤフ ラムアクチュエータは弁軸を弁開方向に付勢するばねの弾力に抗して弁閉方向に 回動させる。

【００２８】 また、弁軸レバーに対してダイヤフラムアクチュエータを弁開方向に作用する ように第２の負圧室を大気に解放し、第１の負圧室の負圧をエンジンコントロー ルユニットにより開閉されるソレノイド弁で制御することによりスロットル弁は アクセルペダルで設定される開度以上に開くことができオートクルーズコントロ ールが行える。ダイヤフラムアクチュエータはアクセルレバーを弁閉方向に付勢 するばねの弾力に抗してアクセルレバーを弁開方向に回動させる。

【００２９】 従って、スロットルボデーに設けたダイヤフラムアクチュエータの２つの負圧 室をホースにより負圧源に連結すれば、中間リンクのような高価な機構を用いる ことなく、また、ワイヤーの余分な這い回しを行うことなくトラクションコント ロールとオートクルーズコントロールの双方を実施することができる。

【００３０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。図１に本考案の実施例であ るダイヤフラムアクチュエータを示す。図１（ａ）はダイヤフラムアクチュエー タ３０が作動していない状態を示している。

【００３１】 図に示すように、ダイアフラム３３の周縁は第１の外殻３１と第２の外殻３２ で挾まれており、第１の外殻３１の中央開口部に取付けられたベローズ３４が内 側に延びている。

【００３２】 ダイアフラム３３の中央はレシーブプレート３７，３７で挾まれ、それを介し て作動ロッド３８が取付けられている。圧縮コイルばね３６はベローズ３４の端 面をダイアフラム３３側に押し、圧縮コイルばね３５はダイアフラム３３をベロ ーズ３４側に押すように夫々のばねが取付けられている。

【００３３】 図１（ａ）に示す状態は第１および第２の外殻に夫々設けられた負圧導入口３ １ａ，３２ａに大気圧が導入された状態を示しており、ダイアフラム３３は圧縮 コイルばね３６と圧縮コイルばね３５の弾力が釣合う位置にある。

【００３４】 このとき、ベローズ３４の端面に設けたリブ３４ａはレシーブプレート３７と 密着し第１の外殻３１、ベローズ３４およびダイアフラム３３は第１の負圧室を 形成し、第２の外殻３２とダイアフラム３３は第２の負圧室を形成している。

【００３５】 図１（ａ）に示す状態で負圧導入口３２ａに負圧を導入すると、図１（ｂ）に 示すように、ダイアフラム３３は負圧に引かれ、作動ロッド３８が右方向に作用 する。このとき、リブ３４ａとレシーブプレート３７は離れ、第１の負圧室には 大気圧が導入されている。

【００３６】 第２の負圧室の圧力と、圧縮コイルばね３５の弾力および作動ロッド３８の負 荷とは釣合っており、第２の負圧室の圧力を調整することにより作動ロッド３８ のストロークが調整される。

【００３７】 図１（ａ）に示す状態で、負圧導入口３２ａを大気圧に解放し、負圧導入口３ １ａに負圧を導入すると、図１（ｃ）に示すように、ダイアフラム３３は負圧に 引かれ、作動ロッド３８が左方向に作用する。第１の負圧室の圧力および圧縮コ イルばね３５の弾力と圧縮コイルばね３６の弾力および作動ロッド３８の負荷と は釣合っており、第１の負圧室の圧力を調整することにより作動ロッド３８のス トロークが調整される。

【００３８】 このように、負圧を利用したダイアフラムアクチュエータを双方向に作動させ ることができる。なお、ダイアフラムとベローズは常時密着するようにしてもよ い。その場合は第２の負圧室に負圧を導入するとき第１の負圧室を大気に解放す ればよい。

【００３９】 図２に図１で示したダイアフラムアクチュエータをスロットル弁に用いた例を 示す。スロットル弁１として図３に示したものと同一の構造のものが用いられて おり、その詳細な説明を省略する。

【００４０】 図２に示したスロットル弁には図３のアクチュエータ８の代わりにダイアフラ ムアクチュエータ３０が用いられ、ワイヤー１２は直接アクセルペダルに連結さ れている。

【００４１】 ダイアフラムアクチュエータ３０の負圧導入口３１ａは電動負圧ポンプアセン ブリ１８に連通されている。電動負圧ポンプアセンブリ１８は電動負圧ポンプと エンジンコントロールユニットで開閉されるソレノイド弁で構成されておりダイ アフラムアクチュエータ３０の第１の負圧室の負圧を制御する。

【００４２】 ダイアフラムアクチュエータ３０の負圧導入口３２ａはバキュームソレノイド 弁２０を介してバキュームタンク２１に連通されている。バキュームタンク２１ はインレットマニホールドに連通しており負圧状態に保たれる。バキュームソレ ノイド弁２０と負圧導入口３２ａとの通路はベンチレーションソレノイド弁１９ を介して大気に通じる。バキュームソレノイド弁２０とベンチレーションソレノ イド弁１９はエンジンコントロールユニットにより開閉が制御される。

【００４３】 エンジンコントロールユニットには、スロットルポジションセンサ、アクセル ポジションセンサ、車速センサ、車輪回転速度センサ、ステアリング角度センサ 等の信号やオートクルーズ設定スイッチ等の信号が入力されている。

【００４４】 オートクルーズ状態では、エンジンコントロールユニットにより設定速度と車 速とが比較され一定速度となるようにエンジンコントロールユニットによりダイ アフラムアクチュエータ３０の第１の負圧室の負圧が制御される。このとき、ベ ンチレーションソレノイド弁１９は開かれダイアフラムアクチュエータ３０の第 ２の負圧室は大気圧となっている。

【００４５】 ダイアフラムアクチュエータ３０は弁軸レバー６をコイルばね１０の弾力に抗 して弁開方向に回動させ、スロットル弁はアクセルペダルで設定された開度以上 に開かれる。

【００４６】 車速センサと車輪回転速度センサとからスリップ状態が検出された場合やステ アリング角度に対して車速度が過大である場合はトラクションコントロール状態 となり、スリップが一定以下となるように、または、ステアリング角度に対して 車速度が過大とならないようにエンジンコントロールユニットはバキュームソレ ノイド弁２０とベンチレーションソレノイド弁１９の開閉を制御する。

【００４７】 このとき、ダイアフラムアクチュエータ３０の第１の負圧室は先に説明したよ うに大気圧に解放されている。ダイアフラムアクチュエータ３０は弁軸レバー６ をコイルばね５の弾力に抗して弁閉方向に回動させ、スロットル弁はアクセルペ ダルで設定された開度以下に閉じられる。

【００４８】 このように、余分なワイヤーの引き回しをすることなく、トラクションコント ロールとオートクルーズコントロールの双方をスロットル弁に設けた双方向作動 のダイアフラムアクチュエータにより行うことができる。

【００４９】

【考案の効果】

以上、説明したように本考案のダイアフラムアクチュエータによれば、作動ロ ッドの傾きを許容しながら作動ロッドを双方向に作動させることができるので、 従来２つのアクチュエータにより駆動していた装置を１つのアクチュエータで駆 動することが可能となる。

【００５０】 また、それを用いたスロットル弁は２つの負圧源により弁の開度をアクセルペ ダルで設定された開度以上あるいは以下に制御できるので、トラクションコント ロールとオートクルーズコントロールの双方がコンパクトな機構で達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例であるダイアフラムアクチュエ
ータを示す断面図である。

【図２】同ダイアフラムアクチュエータの用いられたス
ロットル弁を自動車エンジンに用いる場合を示す系統図
である。

【図３】従来のスロットル弁とオートクルーズコントロ
ール機構およびトラクションコントロール機構の例を示
す図である。

【符号の説明】

１ スロットル弁 ２ 吸気路 ３ 弁 ４ 弁軸 ５ コイルばね ６ 弁軸レバー ７ スロットルポジョンセンサ ８ アクチュエータ ９ 軸 １０ コイルばね １１ アクセルレバー １２ ワイヤー １３ アクセルポジョンセンサ １４ リンク １５ レバー １６ 中間リンク １７ アクチュエータ １８ 電動負圧ポンプアセンブリ １９ ベンチレーションソレノイド弁 ２０ バキュームソレノイド弁 ２１ バキュームタンク ３０ ダイアフラムアクチュエータ ３１ 第１の外殻 ３２ 第２の外殻 ３３ ダイアフラム ３４ ベローズ ３５，３６ 圧縮コイルばね ３７ レシーブプレート ３８ 作動ロッド

フロントページの続き (72)考案者 関田 康夫 神奈川県小田原市久野2480株式会社ミクニ 小田原工場内 (72)考案者 鬼頭 一和 神奈川県小田原市久野2480株式会社ミクニ 小田原工場内 (72)考案者 橋本 徹 東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工 業株式会社内 (72)考案者 並木 恒一 東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工 業株式会社内 (72)考案者 松本 卓也 東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工 業株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイアフラム周縁を両側から第１および
   第２の外殻で挾み、第１の外殻の中央に設けた開口にダ
   イアフラム側に伸びる円筒状ベローズを連設し、ダイア
   フラムを中立位置にばねで付勢し、ダイアフラム中央に
   取り付けられた作動ロッドを前記ベローズを通して外部
   に延ばし、第１の外殻とダイアフラムとベローズで形成
   された第１の負圧室と第２の外殻とダイアフラムで形成
   された第２の負圧室とに負圧を導入するように構成した
   ダイアフラムアクチュエータ。
2. 【請求項２】 スロットルボデーに回動自在に支持され
   弁と一体に回動する弁軸に弁軸レバーを固着し、前記弁
   軸を弁開方向にばねで付勢し、アクセルペダルに駆動さ
   れるアクセルレバーを前記弁軸と同軸に弁軸と非固着状
   態に回動自在に支持し、アクセルレバーを弁閉方向にば
   ねで前記弁軸レバーを付勢するトルクより大きいトルク
   で付勢し、前記弁軸レバーとアクセルレバーとに設けた
   突起との当接によりアクセルレバーが弁軸レバーを弁閉
   方向に駆動可能とし、前記弁軸レバーに対して請求項１
   のダイアフラムアクチュエータを作用させるように構成
   したスロットル弁。