JPS6355333A - スロツトルバルブ制御装置 - 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〕 この発明は、スロットルバルブ制御装置に関し、特に電
子制御アクチュエータにより車両用機関のスロットルバ
ルブを制御する装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、排気浄化性能や燃費性能を向上させるためのエン
ジン制御の一環として、スロットルバルブとアクセルペ
ダルの機械的連結をなくしアクセル踏込み量を電気量に
変換した信号（アクセル踏込み量信号）と他のエンジン
運転状態または車輌走行状態を表わす信号（例えばエン
ジン回転数信号、ギヤポジション信号等）に対応してス
ロットルバルブの開閉制御を行なう電子制御アクチュエ
ータによるスロットルバルブ制御装置の開発が進められ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の電子制御アクチュエータによるスロ
ットルバルブ制御装置にあっては、スロットルバルブの
開閉は演算制御部から指令を受けて作動する駆動モータ
により行なわれるため、工ンジン制御上必要とされる高
速応答性と、スロットルバルブの開閉動作に要する駆動
力を実現するため所定値以上の駆動トルクを有する駆動
モータおよびこの駆動力の伝達機構１通常は減速歯車装
置とによって構成されている。したがって高速応答性を
有しかつスロットルバルブの開閉に必要な駆動力を発生
するためには減速歯車装置の減速比を大きめに設定する
ならば高速型のモータ、また小さめに設定するならば高
トルクを発生する大型のモータが必要であり、いずれに
しても高価で大型であり重くなる問題点があった。

さらに、安全上の観点から次のような問題点もあった。

この電子制御アクチュエータによるスロットルバルブ制
御装置においては、スロットルバルブの開閉は、エンジ
ン運転状態又は車両走行状態を表わす信号に対応して最
適の開度を逐次演算する演算制御部からなる車両制御装
置からの指令を受けて作動する駆動モータにより行なわ
れるため、車両走行中に電子制御アクチュエータが動作
不能になっでも車両の暴走を防ぐ安全装置を設ける必要
があり、このような安全装置の例として、（１）制御停
止時にスロットルバルブを閉位置に戻すリターンスプリ
ングをスロットルシャフトに取付けた構成。

（２）制御不能となったときに電子制御アクチュエータ
からスロットルシャフトを切り離す電磁クラッチを設け
た構成。

（３）　　リターンスプリングと電磁クラッチを組み合
せて電磁クラッチの切離し時にリターンスプリングを作
用させる構成、 が特開昭５５−１４５８６７号公報に開示されている。

しかし、これら従来例では、−度、電子制御アクチュエ
ータが動作不能の状態に陥ると、車両の暴走は防止でき
るが一定性が維持できず、修理のため所定の場所に車両
を移動させることもできなくなるという問題があった。

この発明は、かかる従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、電子制御アクチュエータが動作不能の状態
になっても走行が維持できるようにして信頼性が高（で
きると同時に高速応答性にも秀れたスロットルバルブ制
御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るスロットルバルブ制御装置は、機関の出
力を可変するスロットルバルブを開閉するための弁軸と
、第１、第２の原動歯車を有し、上記弁軸を駆動するよ
うに設けられた差動歯車装置と、第１及び第２の原動歯
車をそれぞれ独立に回転駆動する駆動手段とを備えたも
のである。

〔作用〕

この発明における差動歯車装置は、それぞれ独立した駆
動手段で回転駆動される第１．第２原動歯車を有し、こ
の歯車による出力軸でスロットルバルブを開閉するため
の弁軸を駆動するので、１方の原動歯車を駆動する駆動
手段が故障状態になっても他方の原動歯車によってスロ
ットルバルブを開閉できるので、直ちにスロットルバル
ブの開閉動作が不能になることはない。また、正常動作
時には、第１、第２の原動歯車をそれぞれ独立に回転駆
動する駆動手段の合成された駆動力によりスロットルバ
ルブを開閉することが可能なため、従来よりスロットル
バルブの開閉速度を速めることができ、応答性にすぐれ
たものが実現できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）はエンジン（図示せず）の空気吸入
管、（２）はスロットルバルブ、（３）はスロットルバ
ルブ（２）を開閉するための弁軸、（４）は弁軸（３）
に結合した歯車、（５）は差動歯車装置である。６１１
゜ωはカサ歯車で、軸（至）にそれぞれ回転自在であり
、カサ歯車６１１．■の外周にそれぞれ第１および第２
の原動歯車ｔ６）、　＋７１が噛合っている。上記軸（
至）は軸受（財）で支承され、軸Ｑにピニオン軸ωが直
交するように固定されている。ピニオン軸（至）には小
カサ歯車印、ｖＩが取付けられ、小カサ歯車ω、■は上
記カサ歯車５１１．１！＋３と噛合っている。またピニ
オン軸（至）の両端はスロットルバルブ（２）の弁軸（
３）を歯車（４）を介して回転駆動する大歯車■で固定
されている。（９）は第１の原動歯車（６）の軸心に固
定された回転軸で、回転軸（９）にボルトαＤで固設さ
れたセグメント形ディスク叫の溝にはアクセルワイヤ＠
が掛けられ、このワイヤα２はアクセルペダルα３に連
結されている。（神はアクセルワイヤ＠に張力を加える
ために回転軸（９）に配したうず巻型のリターンスプリ
ングで、このスプリングα勾によってスロットルバルブ
（２）を閉位置に戻す方向のトルクを回転軸（９）に加
えている。（１５１はアクセルペダルαＪのリターンス
プリング、αｅはアクセルペダルα３のストッパである
。第１の原動歯車（６）は運転者が操作するアクセルペ
ダルαＪに応動する機械的連結手段によって回転駆動さ
れるように構成されている。

（８）は電子制御アクチュエータで、直流の駆動モータ
のυとこれに電流供給を行なう電流制御回路＠とから構
成されている。αηはスロットルバルブ（２）（７）開
度を検出する例えばポテンショメータかうする開度セン
サで、その出力信号Ｈが電流制御回路＠に入力される。

圓はエンジン動作状態（例えば回転速度Ｎ）および車輌
の走行状態（例えば車速■）を検出するセンサロ印と、
運転者が操作するアクセルペダル（１３の踏込み量を検
知するセンサＯ９との出力信号を入力し、これらの入力
信号の値に対して予め決められた演算処理を行なってス
ロットルバルブ（２）の目標開度Ｈ【を出力する演算制
御部である。スロットルバルブ（２）の目標開度Ｈｔを
指示する信号は上記電流制御回路■に入力され、スロッ
トルバルブ（２）の開度ＨがＨｔに等しくなるように第
２の原動歯車（７）を駆動する駆動モータ（８１Ｊを動
作させる駆動電流が電流制御回路■より出力される。

次にこの発明の動作について説明する。電子制御アクチ
ュエータ（８）の回転駆動力は、＠２の原動歯車（７）
、カサ歯車■、小カサ歯車（至）、啼、ピニオン軸（５
５１によび大歯車（至）を介して弁軸（３）の歯車（４
）に伝わる。このさき、カサ歯車５υが回転しないよう
に、つまりアクセルペダル０３の踏込みが一定に保たれ
ているとすると、電子制御アクチュエータ（８）に入力
される２つの信号ＨとＨｔに従って目標スロットル開度
Ｈｔになるように上記の伝達経路によってスロットルバ
ルブ（２）の開閉が電子制御される。

このスロットルバルブ（２）の動きは目標開度Ｈ（の指
示に対していくらかの応答時間遅れをもって追従する。

一方、アクセルペダルαＪの踏込みの度合か変化すると
、この動きに応じてアクセルワイヤ■、セグメントディ
スクαＯ１第１の原動歯車（６）を介して差動歯車装置
（５）の一方のカサ歯車軌に駆動力か与えられる。この
回転力は小カサ歯車■、＠に作用し、を子制御アクチュ
エータ（８）によって回転されているカサ歯車＠の回転
に対して重畳する形でピニオン軸（至）をカサ歯車５１
Ｊが回転した角度の半分の角度だけ同一方向に回転させ
、上記と同様にして大歯車■、歯車（４）を介してスロ
ットルバルブ（２）を開閉する。そしてアクセルペダル
αＪの踏込みに対するスロットルバルブ（２）の動きは
電子制御アクチュエータ（８）による動きに重畳する形
で行なわれるが、その応答の速度はアクセルワイヤ＠の
弛みやあそびを除くとアクセルペダル１１３の動きＪこ
即時に応答する。

上記の説明によるスロットルバルブ（２）の動きを解り
やすくするために、アクセルペダルあ踏込み度Ａ、電子
制御アクチュエータによる回転角θ、スロットルバルブ
＋２１の実開度Ｈ，スロットルバルブ（２）の目標開度
Ｈｔの各々の動きの時間的変化の一例を第２図に示す。

第２図（ａ）、　（ｂ）は同一の時間軸上でのＡとθお
よびＨとＨ【とを示しており、第２図（ａ）で示したＡ
とθの重ね合わせた角度に対応した形で、第２図（ｂ）
ではスロットルバルブ（２）の開度Ｈが変化している。

目標のスロットル開度Ｈ【の指示ばアクセル踏込み度Ａ
およびセンサａεの信号を入力して演算処理したのちに
出力されるものであるが、演算制御部■として通常用い
られるマイクロコンピュータの処理速度は十分に速く、
スロットルバルブ（２）の機械的動作速度よりも高速で
ある。

上記のようにこの発明は高速に変化する目標スロットル
開度Ｈｔの・指示に対する追従性が電子制御アクチュエ
ータ側で回転駆動される入力軸の回転角度変化の速度が
遅い（第２図（ａ）のθの変化参照）にも拘らず優れて
いることである。したがって電子制御アクチュエータと
しては、駆動モータの出力側に十分な減速比をもつ機構
を設ければ非常に低トルクのモータを使用することがで
き、駆動制御回路も小電流を扱うものとなり装置全体と
して小型で安全性の高いものが得られる。また、大きな
減速比を得る機構として公知の７１−モ二ックドライブ
機構を利用すればさらに小型化できて制御精度も向上す
る。

上記実施例によれば、一方の駆動手段１例えば電子制御
アクチュエータ（８）が故障しても、アクセルペダルα
ｊに応動して第１の原動歯車（６）を回転駆動する機械
的連結手段であるもう一方の駆動手段によりスロットル
バルブ（２）を開閉できるので、信頼性の高いものが実
現できる。また、電子制御アクチュエータ（８）とアク
セルペダルαＪに応動する駆動手段の回転駆動力を合成
することにより、高速応答性にすぐれたものが実現でき
る。さらに、運転者が操作するアクセルペダルα３の応
動に機械的にリンクしてスロットルバルブ（２）が動作
するため、アクセルレスポンスの良いものを提供するこ
とかできる。また、従来より１、車両用の内燃機関では
、アイドル運転やエアコンや大きな電気負荷のＯＮ。

ＯＦＦによる突発的な機関に対する負荷変動に際し、機
関の回転数の変動を抑制するために、別のエンジン出力
可変手段を付加することが行なわれているが、この発明
によれは、２つの入力で動作するスロットル制御装置に
することで、従来の機関の吸気系の構造をほとんど変更
することなく容易に実現できるという効果もある。

なお、実施例では差動歯車装置（５）としてカサ歯車を
用いたものを示したが、これに限定にするものでない。

また差動歯車の原運動に対する往運動の動作が２つの原
運動について均等になる例を示したが、この比率を変化
させた差動歯車装置を使えばアクセル操作に対する高速
応答性を重視したり、あるいは電子制御アクチュエータ
側からの電子制御によるスロットル制御性の重みを場し
たりすることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、機関の出力を可変す
るスロットルバルブを開閉するための弁軸と、第１、第
２の原動歯車を有し、上記弁軸を駆動するように設けら
れた差動歯車装置と、第１及び第２の原動歯車をそれぞ
れ独立に回転駆動する駆動手段とを備えることにより、
第１、第２の原動歯車がそれぞれ独立に駆動され、一方
の原動歯車を駆動する駆動手段の故障があっても、スロ
ットルバルブの開閉動作が直ちに不能になることがなく
、信頼性の高いものが実現できる。さらに−第１、第２
の原動歯車を駆動する駆動手段の回転駆動力を合成する
ことにより、高速応答性にすぐれたスロットルバルブ制
御装置が得られる効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すスロットルバルブ制
御装置の構成図、第２図はこの発明の一実施例による装
置の動作の時間的変化を示す特性図である。 （２１・・・スロットルバルブ、（３）・・・弁軸、（
５）・・・差動歯車装置、（６）・・・第１の原動歯車
、（７）・・・第２の原動歯車、（８）・・・電子制御
アクチュエータ、αり・・・アクセルワイヤ、α３・・
・アクセルペダル、αη・・・スロットル開度センサ、
■・・・演算制御部。（（８）〜刻で駆動手段を構成す
る。）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の出力を可変するスロットルバルブを開閉す
   るための弁軸と、第１、第２の原動歯車を有し、上記弁
   軸を駆動するように設けられた差動歯車装置と、第１及
   び第２の原動歯車をそれぞれ独立に回転駆動する駆動手
   段とを備えたスロットルバルブ制御装置。
2. （２）第１の原動歯車の駆動手段は、運転者が操作する
   アクセルペダルに応動して第１の原動歯車を回転駆動す
   る機械的連結手段であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のスロットルバルブ制御装置。
3. （３）第２の原動歯車の駆動手段は、電子的に制御され
   るアクチュエータであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載のスロットルバルブ制御装置。