JPH0941994A - スロットル弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化可能なスロットル弁制御装置を提供す
る。 【解決手段】 モータ３６が故障しモータ３６のトルク
がサブバルブ３１に伝達しない場合、リターンスプリン
グ３５およびポテンショメータ３９に内蔵したリターン
スプリングがサブバルブ３１を開方向に付勢する付勢力
は、メインバルブ２１が全開し、吸気通路１２を流れる
吸気流量が最大となる場合においてもサブバルブ３１の
開度を１０°程度に保持するように設定されている。こ
のためモータ３６の正常動作時、サブバルブ３１を開閉
制御するトルクを小さくできるのでモータ３６を小型化
できる。サブバルブ３１の開度が１０°程度であれば、
アクセルペダルの操作によるメインバルブ２１の開閉に
より車両を走行させることが可能である。またメインバ
ルブ２１が全閉するとサブバルブ３１が全開保持される
ので、以後メインバルブ２１の開閉により通常通り車両
走行可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に吸入す
る空気量を調整するスロットル弁制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクセルペダルと機械的に連
結したメインバルブと、電子制御装置（以下、「電子制
御装置」をＥＣＵという）からの制御信号にもとづいて
モータにより開閉駆動されるサブバルブを内燃機関（以
下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気通路に設け
たスロットル弁制御装置として実開昭６４−４６４４３
号公報に開示されているものが知られている。

【０００３】このように吸気通路中にメインバルブおよ
びサブバルブを設けたスロットル弁制御装置では、運転
者のアクセルペダルの踏み込み量に応じて機械的に開閉
するメインバルブと、各種センサからの検知信号に基づ
いてＥＣＵがエンジン運転状態を把握し、ＥＣＵからの
制御信号によりモータで開閉されるサブバルブとにより
エンジンに吸入される空気量が調整される。ところが、
たとえば急発進や雪道走行等によりタイヤが空回りして
路面とのグリップ力が低下するような場合、タイヤの回
転数を検出するセンサ等からの検知信号によりＥＣＵは
タイヤの空回りを検出し、モータに制御信号を送出して
サブバルブを閉方向に回転させる。これにより、エンジ
ン回転数が低下しタイヤの空回りが抑制される。このよ
うに車両の運転状態等に応じてサブバルブの開度を調整
することにより路面に対するタイヤのグリップ力を確実
なものとし、安全走行を可能としている。また、モータ
が故障してサブバルブに駆動力（以下、「駆動力」をト
ルクという）が伝達されなくなった場合でもサブバルブ
を全開方向に付勢するリターンスプリングを設けている
ので、アクセルペダルの操作によりメインバルブを開閉
して車両の走行を可能としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のスロットル弁制御装置では、サブバルブ
を開方向に付勢するリターンスプリングの付勢力は、メ
インバルブが全開し吸気通路の空気流量が最大となった
場合でも任意の開度からサブバルブを全開できる大きさ
に設定されている。このため、モータの正常動作時この
リターンスプリングの付勢力に抗してモータがサブバル
ブを閉方向に回転させるためには、サブバルブに大きな
トルクを伝達する必要がある。この大きなトルクを発生
するためには、モータ自体のトルクを増加させたり、
モータ側に対してサブバルブ側をギア減速し、すなわ
ちモータ側よりもサブバルブ側のギア径を大きくしてモ
ータの発生トルクよりもサブバルブに伝達するトルクを
大きくすること等が考えられる。しかしでは、モータ
が大型化するため装置自体の体格が大きくなるという問
題がある。またでは、サブバルブの回動速度が小さく
なるのでサブバルブの応答性が低下するという問題があ
る。さらにでは、モータ側およびサブバルブ側にギア
を用いるので部品点数が増加し製造コストが増加すると
いう問題がある。

【０００５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、小型化可能なスロットル弁制御装
置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、
応答性が良好で部品点数が少なく安価なスロットル弁制
御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（解決手段）前記目的を達成するための本発明の請求項
１記載のスロットル弁制御装置は、エンジンの吸気通路
中に第１のスロットル弁および第２のスロットル弁を配
設しエンジンに吸入する空気量を調整するスロットル弁
制御装置であって、前記第１のスロットル弁はアクセル
ペダルに連動して開閉し、制御装置からの制御信号をも
とに前記第２のスロットル弁を開閉駆動するモータと前
記第２のスロットル弁を開方向に付勢する第１の付勢手
段とを有し、前記モータのトルクが前記第２のスロット
ル弁に伝達されない前記モータの故障時、前記第１の付
勢手段の付勢力は、前記第１のスロットル弁の全開時
前記吸気通路を流れる空気流れから前記第２のスロット
ル弁が閉方向に最大の力を受ける開度よりも小さい開度
に前記第２のスロットル弁を保持し、前記第１のスロ
ットル弁が全閉位置にあると前記第２のスロットル弁を
全開位置に保持するように設定されていることを特徴と
する。

【０００７】本発明の請求項２記載のスロットル弁制御
装置は、請求項１記載のスロットル弁制御装置におい
て、前記第２のスロットル弁の開度を検出する回転角度
センサを有し、前記回転角度センサを回転基準位置に付
勢する第２の付勢手段の付勢力は前記第２のスロットル
弁を開方向に付勢することを特徴とする。本発明の請求
項３記載のスロットル弁制御装置は、請求項１または２
記載のスロットル弁制御装置において、前記モータから
前記第２のスロットル弁へのトルク伝達比はほぼ１：１
であることを特徴とする。

【０００８】（作用および発明の効果）本発明の請求項
１記載のスロットル弁制御装置によると、エンジンの吸
気通路中に第１のスロットル弁および第２のスロットル
弁を配設してエンジンへの空気流量を調整している。そ
して、モータが故障しモータのトルクが第２のスロット
ル弁に伝達されない場合、第２のスロットル弁を開方向
に付勢する第１の付勢手段の付勢力は、第１のスロット
ル弁の全開時吸気通路を流れる空気流れから第２のスロ
ットル弁が閉方向に最大の力を受ける開度よりも小さい
開度に前記第２のスロットル弁を保持する大きさに設定
されているので第１の付勢手段の付勢力が小さくなる。
このため、第２のスロットル弁を開閉駆動するモータの
トルクを小さくできるので、モータの小型化が可能にな
り装置の体格を小さくできる。

【０００９】本発明の請求項２記載のスロットル弁制御
装置によると、第２のスロットル弁の開度を検出する回
転角度センサを有し、この回転角度センサを回転基準位
置に付勢する第２の付勢手段の付勢力が第２のスロット
ル弁を開方向に付勢することにより第１の付勢手段の開
方向への付勢力をさらに小さくできるので、モータのト
ルクをさらに小さくできる。

【００１０】本発明の請求項３記載のスロットル弁制御
装置によると、モータから第２のスロットル弁へのトル
ク伝達比をほぼ１：１にすることにより、モータ側およ
び第２のスロットル弁側にトルク伝達比を小さくするギ
ア等の部品が不要になるので製造コストが低下する。ま
た、モータの回転速度がほぼ１：１で第２のスロットル
弁に伝達されるので、第２のスロットル弁の応答性が向
上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本発明のスロットル弁制御装置の一実
施例を図１に示す。第１のスロットル弁であるメインバ
ルブ２１はメインシャフト２２に固定されておりメイン
シャフト２２とともに回動する。メインシャフト２２は
軸受２３により回動可能に支持されている。軸受２３の
メインシャフト２２の両端側にはメインシャフト２２の
周囲にオイルシール２４が配設されている。スロットル
レバー２５は図示しないアクセルペダルとワイヤー等に
より連結されており、アクセルペダルの踏み込み量に連
動してメインバルブ２１が開閉する。メインシャフト２
２の一方の端部に設けられた二個のリターンスプリング
２６は一方の端部をスロットルボディ１１に固定し他方
の端部をメインシャフト２２に固定している。リターン
スプリング２６はメインバルブ２１を閉方向に付勢して
いる。本実施例においてリターンスプリング２６を二つ
配設したのは、一方のリターンスプリング２６が欠損し
ても他方のリターンスプリング２６によりメインバルブ
２１を閉方向に付勢するためである。さらにメインシャ
フト２２の端部外側にはポテンショメータ２７が取付け
らている。ポテンショメータ２７は、メインバルブ２１
の回転角度位置を検知するためのものであり検出した角
度検知信号を図示しないＥＣＵに送出する。ポテンショ
メータ２７にはポテンショメータ２７を回転基準位置に
戻す図示しないリターンスプリングが内蔵されている。
このリターンスプリングの付勢力はメインシャフト２２
を閉方向に付勢するように働く。メインバルブ２１の全
閉位置は全閉ストッパ２８により規制されている。

【００１２】メインバルブ２１の流入空気上流側にはサ
ブシャフト３２に固定されサブシャフト３２とともに回
動する第２のスロットル弁としてのサブバルブ３１が配
設されている。サブシャフト３２はスロットルボディ１
１に取付けられた軸受３３により回動自在に支持されて
いる。軸受３３のサブバルブ３２方向内側にはオイルシ
ール３４がサブシャフト３２の周囲に配設されている。

【００１３】リターンスプリング３５の一方の端部はス
ロットルボディ１１に固定され他方の端部はサブシャフ
ト３２に固定されている。リターンスプリング３５はサ
ブバルブ３１を開方向に付勢している。サブシャフト３
２の一方の端部にはＥＣＵからの制御信号によりサブバ
ルブ３１を開閉制御するモータ３６が配設されている。
図２に示すように、モータ３６の回転軸３７の先端部３
７ａは軸方向に径方向両側が切欠かれ断面小判状に形成
されている。またサブシャフト３２の先端部３８には回
転軸３７の先端部３７ａと嵌合可能なように凹部３８ａ
が形成されている。回転軸３７と先端部３８はほぼ同径
に形成されているので、モータ３６からサブシャフト３
２にほぼ１：１の関係でトルクが伝達される。

【００１４】サブシャフト３２の反モータ側にはポテン
ショメータ３９が配設されている。ポテンショメータ３
９はサブバルブ３１の回転角度位置を検出するためのも
のであり検出した角度検知信号をＥＣＵに送出する。ポ
テンショメータ３９にはポテンショメータ３９を回転基
準位置に戻す第２の付勢手段としての図示しないリター
ンスプリングが内蔵されている。このリターンスプリン
グの付勢力はサブシャフト３２を開方向に付勢するよう
に働く。

【００１５】次に、スロットル弁制御装置１０の作動に
ついて説明する。 (1) モータ正常時 通常走行時、エンジンの空気流量はアクセルペダルの踏
み込み量に応じて開閉するメインバルブ２１とモータ３
６により開閉駆動されるサブバルブ３１とにより調整さ
れている。急発進や雪道等の走行においてタイヤが空回
りし路面に対してタイヤのグリップ力が低下するような
場合、タイヤの回転数を検知するセンサ等からＥＣＵに
検知信号が送出され、ＥＣＵではこの検知信号に基づい
てタイヤの空回りを検知し、モータ３６を駆動してサブ
バルブ３１を閉方向に回転させる。そしてエンジンに吸
入する空気量を減少させエンジン回転数を低下させるこ
とにより路面に対するタイヤのグリップ力を回復させ
る。タイヤのグリップ力が増加するとサブバルブ３１を
開方向に回転させる。

【００１６】このようなサブバルブ３１の開閉制御にお
いて、モータ３６はモータ自体の回転抵抗、およびサブ
シャフト３２の軸受抵抗により開方向および閉方向のい
ずれにも回転抵抗を受ける。吸気通路１２の空気流れに
よりサブバルブ３１は閉方向に力を受けているので、サ
ブバルブ３１を開方向に回転させるためにモータ３６
は、モータ３６自体の回転抵抗およびサブシャフト３２
の軸受抵抗に加え空気流れから受ける力に抗してサブバ
ルブ３１を開方向に回転させなければならない。

【００１７】また、サブバルブ３１を閉方向に回転させ
るためにモータ３６は、モータ３６自体の回転抵抗およ
びサブシャフト３２の軸受抵抗に加えリターンスプリン
グ３５およびポテンショメータ３９に内蔵したリターン
スプリングの付勢力に抗してサブバルブ３１を閉方向に
回転させなければならない。本実施例では、リターンス
プリング３５およびポテンショメータ３９に内蔵したリ
ターンスプリングから回転抵抗を差し引いてサブバルブ
３１が開方向に受ける力は、吸気通路１２を流れる空気
流れからサブバルブ３１が閉方向に受ける最大の力より
も小さい。

【００１８】(2) モータ故障時 モータ３６が故障してモータ３６からのトルクがサブシ
ャフト３２に伝達されない場合、リターンスプリング３
５およびポテンショメータ３９に内蔵したリターンスプ
リングがサブバルブ３１を開方向に付勢する付勢力は、
メインバルブ２１が全開し、吸気通路１２を流れる吸気
流量が最大となる場合においてもサブバルブ３１の開度
を１０°程度に保持するように設定されている。サブバ
ルブ３１の開度が１０°程度に設定されていればアクセ
ルぺダルの踏み込み量に応じて開閉するメインバルブ２
１により車両は最大時速１００キロ程度で走行可能とな
るため、修理工場等に車両を持ち込むことが可能であ
る。

【００１９】一般に、円板状のスロットル弁が空気流れ
から閉方向に受ける力は、約４０〜５０°の開度のとき
が一番大きく、開度がこの範囲よりも小さくなるかまた
は大きくなるにしたがい閉方向に受ける力は小さくな
る。このため、サブバルブ３１の開度を１０°に保持す
るために必要な力は４０〜５０°に較べ小さいので、リ
ターンスプリング３５の付勢力が小さくなる。また、ポ
テンショメータ３９に内蔵されたリターンスプリングも
サブバルブ３１を開方向に付勢するので、リターンスプ
リング３５およびポテンショメータ３９に内蔵されたリ
ターンスプリングの付勢力の和によりサブバルブ３１の
開度を１０°に保持できればよいので、リターンスプリ
ング３５の付勢力をさらに小さくできる。その結果モー
タ正常時において、サブバルブ３１を開閉制御するトル
クを小さくできるのでモータ３６を小型化できる。

【００２０】一旦アクセルペダルを離しメインバルブ２
１を全閉位置に回転させることにより吸気通路１２を流
れる空気流量が低下してサブバルブ３１に働く閉方向へ
の力が減少すれば、リターンスプリング３５およびポテ
ンショメータ３９に内蔵したリターンスプリングの開方
向への付勢力によりサブバルブ３１は全開位置に保持さ
れる。すると、サブバルブ３１のバルブ面がほぼ空気流
れと平行になりサブバルブ３１は空気流れから閉方向に
殆ど力を受けなくなるので、メインバルブ２１が例え全
開してもサブバルブ３１は全開位置を保持し続けること
ができる。これにより以降アクセルペダルの操作による
メインバルブ２１の開閉制御により車両の通常走行が可
能となる。

【００２１】本実施例の効果を図３および図４に示す比
較例と比較して説明する。比較例では本実施例のモータ
と同じモータを用いている。図３および図４に示す比較
例によるスロットル弁制御装置４０では、ポテンショメ
ータ３９に内蔵されたリターンスプリングの付勢力はサ
ブバルブ３１を閉方向に付勢する。さらにリターンスプ
リング４１の付勢力は、モータ３６の故障時メインバル
ブ２１が全開位置にある場合でもサブバルブ３１を全開
位置に回転可能な付勢力を有している。このため、サブ
バルブ３１を開方向に付勢するリターンスプリング４１
の付勢力は本実施例のリターンスプリング３５の付勢力
よりも大きくなっている。

【００２２】モータ３６の正常動作時、リターンスプリ
ング４１およびポテンショメータ３９に内蔵されたリタ
ーンスプリングの付勢力に抗してサブバルブ３１を開閉
制御するためには大きなトルクを必要とする。大きなト
ルクを発生するために比較例では、図４に示すように、
モータ３６の回転軸３７にモータギア４３を取付け、サ
ブシャフト３２にバルブギア４４を取付けている。モー
タギア４３のバルブギア４４に対するギア比は、例えば
モータギア：バルブギア＝１：３に設定されている。こ
れによりモータ３６を大型化することなくサブバルブ３
１に伝達するトルクを大きくすることができるが、トル
ク伝達速度が低下するためサブバルブ３１の応答速度が
低下するという問題がある。

【００２３】これに対して本実施例では、モータ故障
時、メインバルブ２１が全開位置にあってもサブバルブ
３１の開度を１０°程度に保持することにより、サブバ
ルブ３１を開方向に回転させるリターンスプリング３５
の付勢力を小さくすることができる。さらに、ポテンシ
ョメータ３９に内蔵されたスプリングの付勢力がサブバ
ルブの開方向に働くことにより、リターンスプリング３
５の付勢力をさらに小さくできる。その結果、サブバル
ブ３１を開閉駆動するトルクが減少するのでモータ３６
からサブシャフト３２へのトルク伝達経路にギア等を設
定する必要がなくトルク伝達比をほぼ１：１にすること
ができる。このためモータギアまたはバルブギア等の部
品が減少し装置の製造が容易となるとともに、サブバル
ブ３１の応答性が向上する。また逆に、ギア等を用いる
ことによりモータの発生トルクをさらに低下させモータ
をさらに小型化することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスロットル弁制御装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】サブシャフトとモータ回転軸との連結構造を示
す模式図である。

【図３】本実施例の比較例を示す断面図である。

【図４】比較例のモータからサブシャフトへのトルク伝
達構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ スロットル弁制御装置 １１ スロットルボディ １２ 吸気通路 ２１ メインバルブ（第１のスロットル弁） ３１ サブバルブ（第２のスロットル弁） ３５ リターンスプリング（第１の付勢手段） ３６ モータ ３９ ポテンショメータ（回転角度センサ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 憲司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路中に第１のスロット
   ル弁および第２のスロットル弁を配設し内燃機関に吸入
   する空気量を調整するスロットル弁制御装置であって、 前記第１のスロットル弁はアクセルペダルに連動して開
   閉し、 制御装置からの制御信号をもとに前記第２のスロットル
   弁を開閉駆動するモータと前記第２のスロットル弁を開
   方向に付勢する第１の付勢手段とを有し、 前記モータの駆動力が前記第２のスロットル弁に伝達さ
   れない前記モータの故障時、前記第１の付勢手段の付勢
   力は、前記第１のスロットル弁の全開時前記吸気通路
   を流れる空気流れから前記第２のスロットル弁が閉方向
   に最大の力を受ける開度よりも小さい開度に前記第２の
   スロットル弁を保持し、前記第１のスロットル弁が全
   閉位置にあると前記第２のスロットル弁を全開位置に保
   持するように設定されていることを特徴とするスロット
   ル弁制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２のスロットル弁の開度を検出す
   る回転角度センサを有し、前記回転角度センサを回転基
   準位置に付勢する第２の付勢手段の付勢力は前記第２の
   スロットル弁を開方向に付勢することを特徴とする請求
   項１記載のスロットル弁制御装置。
3. 【請求項３】 前記モータから前記第２のスロットル弁
   への駆動力伝達比はほぼ１：１であることを特徴とする
   請求項１または２記載のスロットル弁制御装置。