電子制御スロットル装置
【課題】 電子式制御システムに異常や故障を生じた場合に機械的にスロットルを開閉させる電子制御スロットル装置について、リンプホーム機構をよりシンプルな構造としてコストの低減，装置の軽量化を実現し、高い信頼性を確保する。
【解決手段】 アクチュエータレバー１４上で軸支され係合位置でスロットル軸レバー１６に係合してアクチュエータレバー１４の回転をスロットル軸レバー１６に伝達し連動させるフック部材１４Ａを設け、リンプホーム機構の作動により、先ずリンプホームレバー３２の回転でフック部材１４Ａを回転させることでアクチュエータレバー１４とスロットル軸レバー１６との連動を解除するように分離手段が働き、次にリンプホームレバー３２の回転によりスロットル軸レバー１６を回転させることで、補助アクチュエータ２５のピストンロッド２８のストロークに応じてスロットル３を開閉動作させるように操作手段が働くものとした。
【解決手段】 アクチュエータレバー１４上で軸支され係合位置でスロットル軸レバー１６に係合してアクチュエータレバー１４の回転をスロットル軸レバー１６に伝達し連動させるフック部材１４Ａを設け、リンプホーム機構の作動により、先ずリンプホームレバー３２の回転でフック部材１４Ａを回転させることでアクチュエータレバー１４とスロットル軸レバー１６との連動を解除するように分離手段が働き、次にリンプホームレバー３２の回転によりスロットル軸レバー１６を回転させることで、補助アクチュエータ２５のピストンロッド２８のストロークに応じてスロットル３を開閉動作させるように操作手段が働くものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子式制御システムによって開閉動作させる車両用エンジンの吸気系に設置されるスロットルにおいて、電子式制御システムにスロットルの開閉動作を不可能とする異常や故障が発生したとき、車両の停止または暴走を防止し安全を確保するリンプホーム機構を備えた電子制御スロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの制御を高精度に行うため、スロットルを運転者のアクセル操作により機械的に開閉動作させる代わりに、電子式制御システムを用いて電子的に開閉動作させる技術は広く知られており、この制御システムはスロットルを目標開度位置に開閉動作させるアクチュエータ、アクセル操作量とスロットル位置とに基いてアクチュエータに所要の駆動信号を送るコントロールユニットを含んでいる。
【０００３】
ここで、前記の制御システムに異常や故障を生じたとき、車両が走行不能となったり暴走したりする事態を避けるため、アクチュエータにステッピングモータを用いたものについて一つの励磁巻線に異常を生じたとき正常なもう一つの励磁巻線を使用してスロットルを一定の小開度に保持させること（特許文献１参照）、コントロールユニットについてスロットルの開度信号記憶部に異常を生じたときアクセル操作量に応じた代替開度信号を算出してアクチュエータに出力すること、或いはコントロールユニットやアクチュエータに異常を生じたとき補助コントロールユニットを用いてアクチュエータを作動させること（特許文献２参照）、が提案されている。
【０００４】
しかしながら、前者はステッピングモータの二つの励磁巻線の一方に異常を生じたときという極めて特異な場合における対策手段であり、しかも一定の低速走行に固定されるため事故を回避できない事態を生じるという心配がある。これに対して、後者は電子制御による開閉動作を継続して任意速度で走行を継続できる利点を有しているが、このものはコントロールユニットに異常を生じたとき或いはアクチュエータに生じた異常が電子制御可能な程度という著しく限定され場合での対応手段である。従って、スロットルの電子制御による開閉動作を不能とするコントロールユニットの異常やアクチュエータの故障のいずれを生じたときもこれらに対応できるものではない。更に、例えばアクチュエータの軸受けや減速歯車などの機械要素部分が破損したときスロットルが破損発生時の開度位置に固定され、開度位置によっては車両を暴走させる心配があるが、前記提案のものでは対応不可能である。
【０００５】
この問題に対し本願出願人は、電子式制御システムに異常や故障を発生したときに補助アクチュエータを作動させることでアクチュエータとスロットル軸との連動を切り離すとともにスロットルを全開と設定最大開度との間で機械的に開閉動作させるリンプホーム機構を備えた電子制御スロットル装置を提案した（特願２００４−６５０３１号）。
【０００６】
この電子制御スロットル装置は、リンプホーム機構が作動することにより分離手段でアクチュエータとスロットル軸との連動を切り離し、次いでこのアクチュエータとは別の動力源（例えば流体圧シリンダ）である補助アクチュエータを用いた操作手段でスロットルを所定範囲内で開閉動作するようにして、少なくとも車両を退避場所まで安全に走行できるようにしたものである。ところが、この装置はリンプホーム機構においてスロットル軸レバーとアクチュエータレバーとの連動を解除するためにスロットル軸レバーを軸線方向に移動させる機構を採用しているが、構成がやや複雑で部品点数が多いため重量が嵩みやすく製造コストも高いものとなりやすかった。
【０００７】
また、この装置を含む従来の装置において、スロットルを開放側から閉鎖側に作動させるのはスロットルボディ内に配置されたリターンスプリングの付勢力によるものであるが、スロットル軸の軸受け異常等によりスロットル軸の回転に戻り不良が発生した場合に、アクチュエータおよび補助アクチュエータによるスロットル開度制御が不可能となってしまうことから、暴走防止のためにエンジンを停止させざるを得なくなって車両はその場で立ち往生することになる。
【特許文献１】特開平６−２１３０１２号公報
【特許文献２】特開平６−１３７２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、電子式制御システムに異常や故障を生じてスロットルを電子的に開閉動作することができなくなった場合にリンプホーム機構で機械的にスロットルを開閉動作させる電子制御スロットル装置について、リンプホーム機構をよりシンプルな構造としてコストの低減および装置の軽量化を実現しながら、様々な状況に対応可能な信頼性の高いものを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、コントロールユニットが出力するアクセル操作量に応じた指令により作動するアクチュエータ、スロットル軸上で回転自由なアクチュエータレバー、スロットル軸上に固定され一体回転可能なスロットル軸レバーを含み、アクチュエータの回転をアクチュエータレバー、スロットル軸レバーを経てスロットル軸に伝達しスロットルを開閉動作させる電子式開閉手段と、直動出力軸を備えた補助アクチュエータを有し、アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除する分離手段、およびスロットルを機械的に開閉動作させる操作手段を有するリンプホーム機構と、を備えた電子制御スロットル装置において、その分離手段をアクチュエータレバー上で軸支され係合位置でスロットル軸レバーに係合しアクチュエータレバーの回転をスロットル軸レバーに伝達して連動させるフック部材を有したものとし、その操作手段を補助アクチュエータの直動出力軸の動作に連動して回転するリンプホームレバーを有したものとする。そして、コントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたとき、リンプホーム機構が補助アクチュエータを作動させることにより、先ず補助アクチュエータの作動前期段階でリンプホームレバーを回転させてフック部材に当接させ、これを回転させることでアクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除するとともにリターンスプリングによってスロットルを閉弁位置とするように分離手段が働き、次に補助アクチュエータの作動後期段階でリンプホームレバーを回転させてスロットル軸レバーに当接させ、これを回転させることで直動出力軸のストロークに応じてスロットルを開閉動作させるように操作手段が働くものとした。
【００１０】
このような構成とすることで、コントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたときに作動するリンプホーム機構を、補助アクチュエータでリンプホームレバーを回転させるだけのシンプルな動作で、アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動の解除およびスロットルの開閉動作を実現させることができ、その分離手段はスロットル軸レバーに係合するとともにリンプホームレバーで押されて係合が外されるフック部材をアクチュエータレバー上に配置するという極めて簡単な構成で実現することができるため、全体として部品数が少なく軽量化および製造コストの低廉化が容易となるとともに、故障の少ない信頼性の高いものとすることができる。
【００１１】
また、このリンプホームレバーを、そのフック部材への当接部およびスロットル軸レバーへの当接部がその側端部とされ、且つフック部材への当接部がスロットル軸レバーへの当接部よりも補助アクチュエータの作動による回転方向に突出した湾曲形状とされており、補助アクチュエータの作動開始によりスロットル軸レバーに当接するよりも先にフック部材に当接するとともにアクチュエータレバーの回転によるフック部材の位置変化に対応してスロットル軸レバーとの係合を外すものとする。これにより、補助アクチュエータでリンプホームレバーを回転させるだけで総てのスロットル開度位置に対応してアクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除させてスロットルを一端閉弁方向に戻し、更にリンプホームレバーを回転させることによりスロットル軸レバーの開閉を確実に実施することができる。
【００１２】
更に、上述したフック部材およびスロットル軸レバーのリンプホームレバーが当接する部分を、フック部材先端面上に突設したピン状凸部およびスロットル軸レバー先端面上に突設したピン状凸部とすれば、スロットル軸レバーとアクチュエータレバーとをスロットル軸上で重ねて配置してもリンプホームレバー側端部をこれらに当接させて各々回転させやすいものとなるため、構成をコンパクトにしながらその分離手段および操作手段を円滑に作動させることができる。
【００１３】
更にまた、上述した電子制御スロットル装置において補助アクチュエータの作動後期段階で機械的に開閉動作させるスロットルの最大開弁位置を、全開とアイドリング開度との間で可調節とすれば、車両の走行を設定した最大速度以下で適宜調節しながら安全に継続させることができる。
【００１４】
加えて、上述した電子制御スロットル装置において補助アクチュエータを作動流体の送入量・排出量が可調節とされている流体圧シリンダとし、そのピストンの動きに対応する直動出力軸のストロークに応じてリンプホームレバーを揺動させて、スロットルを閉弁位置と設定最大開弁位置との間で任意に開閉動作させるものとすれば、比較的コンパクトな補助アクチュエータでもスロットルの開閉動作を確実に実行することができることから、装置を全体としてコンパクトなものとすることができる。
【００１５】
更に加えて、上述した電子制御スロットル装置においてスロットル軸レバーのフック部材係合部を、フック部材が係合した状態でスロットル軸レバーが所定幅で揺動可能なあそびを有する係合切り欠きとし、コントロールユニットがスロットルに閉弁方向への動作不良が発生した場合にアクチュエータでスロットルを強制的に閉弁させるものとされ、強制的に閉弁させた際のエンジン回転数とスロットルの全閉位置におけるエンジン回転数との差からスロットル軸の戻り不良の発生をコントロールユニットが検知するものとすれば、スロットル軸のリターンスプリングが作用しても閉弁方向に戻らないスロットル軸の戻り不良を、スロットル軸レバーのフック係合部に設けた遊びによるエンジン回転数増加分から容易に判断することができる。
【００１６】
そして、このコントロールユニットがスロットル軸の戻り不良を検知することで、エンジン回転数を所定レベル以下に下げるように制御するものとすれば、例えばエンジンの点火時期を所定量遅角させる等して通常のアイドリング回転数までエンジン回転数を下げることができ、スロットル軸の不具合によるエンジンの暴走を有効に回避して、車両を停止させることなく安全に走行させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
補助アクチュエータで動作するリンプホームレバーの動作でフック部材を回転させてアクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除するとともに、スロットル軸レバーを回転させてスロットルを開閉操作するものとした本発明によると、リンプホーム機構をよりシンプルな構造としてコストの低減および装置の軽量化を実現するとともに、様々な状況に対応可能なものとして電子制御スロットル装置の信頼性を高めることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の概要を示すものであり、吸気路２を遮断してスロットルボディ１に回転可能に支持したスロットル軸４の一方の端部にスロットル戻しレバー５が取付けられ、ねじりコイルばねからなるリターンスプリング６がこのスロットル戻しレバー５に係合してスロットル３を閉じる方向の回転力をスロットル軸４に付勢している。また、スロットル軸４の軸端にはスロットル位置センサ７が設けられている。
【００１９】
スロットルボディ１またはエンジン周辺の適宜箇所に設けた図示しない取付台にアクチュエータ８が設置されている。アクチュエータ８は直流モータであって、アクセルペダル９の踏込み量を検知するアクセル位置センサ１０が検出したアクセル操作量、およびスロットル位置センサ７が検出したスロットル位置に基いてコントロールユニット１１が出力する駆動信号により、スロットル３を目標開度位置に開閉動作させるものであり、これらはよく知られた電子制御システムを構成している。
【００２０】
アクチュエータ８の回転は、減速歯車１２を経て原動レバー１３とアクチュエータレバー１４とに両端をそれぞれ回転自由に結合したリンク部材１５を介してアクチュエータレバー１４に伝えられる。アクチュエータレバー１４は、リング状の軸受け２１を介してスロットル軸４に周方向回転自由に取付けられており、これに重ねてスロットル軸レバー１６がスロットル軸４と一体に取付けられている。
【００２１】
図２は図１における電子制御スロットル装置の右側面部分図を示すものであり、アクチュエータレバー１４の外面側端部寄りにはフック部材１４Ａが支持軸１４ａを中心に所定範囲で回転可能に取付けられ、そのフック１４ｂがスロットル軸レバー１６側端部に設けられた係合切り欠き１６ａに係合し、アクチュエータレバー１４上でスロットル軸レバー１６を回転不能に係止してこれらが連動するようになっている。また、フック部材１４Ａは、ばね１４ｃでフック１４ｂをスロットル軸レバー１６の中心に向けて付勢しているが、フック１４ｂの反対側の突起１４ｄがアクチュエータレバー１４に突設したストッパ１４ｅに当接して回転が所定角度で停止するようになっている。また、係合切り欠き１６ａはフック１４ｂが係合した状態でスロットル軸レバー１６がスロットル軸４を中心に所定範囲で揺動可能とするあそび（余裕分）をその幅方向に有している。
【００２２】
フック部材１４Ａがスロットル軸レバー１６に係合した状態でアクチュエータ８が作動してアクチュエータレバー１４が回転することで、スロットル軸レバー１６を連動させてスロットル３に開き方向の動作を行わせる。また、リターンスプリング６によりスロットル軸４と一体にスロットル軸レバー１６を回転させ、スロットル３に閉じ方向の動作を行わせるとともにアクチュエータ８を初期位置に戻すようになっている。
【００２３】
以上によりスロットル３の電子的な開閉動作が行われるものであり、アクチュエータ８、コントロールユニット１１、アクチュエータレバー１４およびスロットル軸レバー１６が電子式開閉手段を構成している。
【００２４】
次に、リンプホーム機構について説明すると、図２を参照して、補助アクチュエータ２５は、流体圧シリンダであって圧縮空気タンク３６から配管３４で圧縮空気を内部に導入し、図示しないピストンから延出したピストンロッド２８の先端がリンプホームレバー３２の中間部分に結合しており、コントロールユニット１１が配管３４に配置された遮断弁３５を開閉操作することでその作動が制御されるようになっている。
【００２５】
リンプホームレバー３２は短冊状の平板部材からなり、ピストンロッド２８の連結する中央部とその先端部との中間位置の側端部がスロットル軸レバー１６に当接する部分であり、先端部にフック部材１４Ａに当接する部分がある。即ち、このフック部材１４Ａに当接する部分は、補助アクチュエータ２５の作動による回転方向へ突出する湾曲形状を呈し、作動開始後にスロットル軸レバー１６に当接する部分よりも先にフック部材１４Ａに当接するようになっている。また、この湾曲形状によりアクチュエータレバー１４の回転によるフック部材１４Ａの位置変化に対応して、いかなる角度位置でもこれに当接してスロットル軸レバー１６との係合を外せるようになっている。尚、リンプホームレバー３２におけるピストンロッド２８との連結部について、例えば連結孔をピストンロッドの延長線上の異なる位置に複数穿設して連結部位置を変更可能としたりピストンロッド自体の長さをねじ部材等を介装することで変更可能としたりして、ピストンロッド２８の最大突出時におけるリンプホームレバー３２の傾斜角度を変更できるようにすることで、リンプホーム機構作動時のスロットル最大開度位置を所定範囲で調整することができる。
【００２６】
そして、フック部材１４Ａ外面先端側にはフック１４ｂの基端部付近においてピン状の係止突部である係止ピン１４ｆが垂直に突設されており、スロットル軸レバー１６の外面先端側にも円柱状の係止ピン１６ｃが垂直に突設されている。このことにより、この係止ピン１４ｆ，１６ｃにより、スロットル軸レバー１６とアクチュエータレバー１４とをスロットル軸４上で重ねて配置してコンパクトなものとしても、リンプホームレバー３２により異なるタイミングでフック部材１４Ａとスロットル軸レバー１６とをそれぞれ確実に回転させることができる。
【００２７】
前述の補助アクチュエータ２５、リンプホームレバー３２、フック部材１４Ａは、アクチュエータレバー１４とスロットル軸レバー１６との連動を解除する分離手段を構成している。また、前述の補助アクチュエータ２５、リンプホームレバー３２、スロットル軸レバー１６は、スロットル３を機械的に開閉動作させる操作手段を構成し、これらの分離手段、操作手段はスロットル３を電子的な開閉動作から機械的な開閉動作に切換えるリンプホーム機構を構成する。
【００２８】
以下に、本実施の形態の作用について図面を用いて説明する。電子式制御システムが正常なときは、図３（Ａ）のスロットル３の全閉状態からコントロールユニット１１が出力する駆動信号により駆動されるアクチュエータ８の回転を、減速歯車１２、原動レバー１３、リンク部材１５を経てアクチュエータレバー１４に伝達し、フック部材１４Ａで係合したスロットル軸レバー１６をアクチュエータレバー１４と一体に回転させスロットル３に開き方向の動作を行わせ、図３（Ｂ）の中間開度を経て、図３（Ｃ）の全開開度となる。尚、フック部材１４Ａのスロットル軸レバー１６への係合は、ばね１４ｃにより付勢されて容易に外れないとともに反対側の突起１４ｄがアクチュエータレバー１４のストッパ１４ｅに掛かってフック１４ｂが所定深さで停止している。
【００２９】
一方、コントロールユニット１１がスロットル３の閉鎖指令を出力すると、前述と逆の動作を行う（図３（Ｃ）―（Ｂ）―（Ａ））。このとき、アクチュエータレバー１４に設けられたフック部材１４Ａのフック１４ｂは、スロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６ａにおける当接部Ｘから離れる方向に回転するが、スロットル軸レバー１６にはリターンスプリング６によって常にスロットル３を閉鎖方向に付勢しているため、フック部材１４Ａとスロットル軸レバー１６との当接部Ｘは離れることなく常に押し付けられた状態となって係合状態を維持しており、スロットル軸レバー１６がアクチュエータレバー１４を押してアクチュエータ８を初期位置（図３（Ａ））に戻す。
【００３０】
電子式制御システムに異常または故障が生じてスロットル３が開閉不能となったり一定開度位置に固定されたりしたとき、これらをコントロールユニット１１が検知して機械的な開閉動作を実施するリンプホーム機構を作動させる。即ち、補助アクチュエータ２５を起動させることでリンプホーム機構が作動し、動力源の切換えおよびその後のスロットル３の開閉動作が行われてリンプホーム機能を発揮する。尚、この切換えはコントロールユニット１１による自動制御に限らず、異常発生の報知を受けた運転者の手動で行われるようにしてもよい。
【００３１】
斯かるリンプホーム機能は、車両が暴走するのを防ぐとともに、修理工場に移動したり人員や貨物を目的地まで運送したりするために車両を安全に走行可能とすることを目的として、エンジンの最低限の動力性能を発揮させながらそれを運転者が制御できるようにするものである。
【００３２】
ところで、電子制御システムを備えたスロットル装置に生じる作動系の故障原因は、大別してモータ制御系の作動不良によるものと、スロットルの戻り不良によるものとの二つが挙げられるので、これらに対応する場合の本実施の形態の作用について以下に個別に詳述する。
【００３３】
先ず、モータ制御系に故障が発生し、運転者が車両を走行させようとした場合について図４を用いて説明する。コントロールユニット１１がスロットル装置に故障が発生したと判定したが、運転者はアクセルペダルを踏み込んで車両を走行させようとしている場合、コントロールユニット１１はアクセル位置センサ１０からの出力信号を検知することで遮断弁３５を開弁して圧縮空気を補助アクチュエータ２５に送出させる（図４（Ａ））。
【００３４】
これにより、補助アクチュエータ２５はピストンロッド２８を押し出してリンプホームレバー３２を回転させ、その先端部がアクチュエータレバー１４上のフック部材１４Ａに突設されたピン１４ｆを押して、そのフック１４ｂをスロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６ａから外し、これによりスロットル軸レバー１６はリターンスプリング６で閉弁方向に回転して、その係止ピン１６ｃはリンプホームレバー３２中間位置に当接する（図４（Ｂ））。
【００３５】
そして、更にピストンロッド２８が突出しリンプホームレバー３２を回転させることで、係止ピン１６ｃを押してスロットル軸レバー１６を連動させスロットル３を所定開度まで開弁させる（図４（Ｃ））。尚、図５（Ａ）はスロットル３が全閉位置でモータ制系に故障が発生した場合、図５（Ｂ）はスロットル３が中間開度でモータ制御系に故障が発生した場合、図５（Ｃ）はスロットル３が全開状態でモータ制御系に故障が発生した場合の操作状態をそれぞれ示しており、リンプホームレバー３２の先端側形状がアクチュエータ８の作動する範囲内のいかなるスロットル開度位置で停止した場合においても、フック部材１４Ａに突設した係止ピン１４ｆを蹴飛ばしてアクチュエータレバー１４とスロットル軸レバー１６との連動を解除することができる形状であることがわかる。
【００３６】
これに対し、モータ制御系に故障が発生し運転者は車両を減速または停止させようとしたときスロットル３が全閉状態である場合は、コントロールユニット１１がスロットル装置に故障が発生したと判定した時点で運転者がアクセルペダルを踏み込んでおらず、更にスロットル位置センサ７からの出力信号によりスロットル３が全閉状態であるとコントロールユニット１１が判定することでリンプホーム機構は作動しない。
【００３７】
一方、モータ制御系に故障が発生し運転者は車両を減速または停止させようとしたときスロットル３が全閉状態ではない場合は、コントロールユニット１１がスロットル装置に故障が発生したと判定し、且つ運転者がアクセルペダルを踏み込んでないとともにスロットル開度センサ７からの出力信号によりスロットル３が全閉状態ではないと判定することで、コントロールユニット１１は遮断弁３５を開弁させて補助アクチュエータ２５を作動させ、リンプホームレバー３２を回転させてフック部材１４Ａを外し、その後直ちにリンプホーム機構の作動を停止してスロットル３を全閉状態とする。図６（Ａ）はスロットル３が中間開度のときモータ制御系に故障が発生した場合、図６（Ｂ）はスロットル３が全開のときモータ制御系に故障が発生した場合に、この操作を実行した状態を示す。
【００３８】
次に、モータ制御系は正常に機能しているがスロットル軸４の作動系に戻り不良を伴う異常を生じた場合について説明する。コントロールユニット１１からの指令でアクチュエータ８がスロットル３の閉鎖方向に回転したにもかかわらず、スロットル軸受けの摩耗等を原因としてスロットル軸４が円滑に回転しない状態となって、リターンスプリング６の付勢力のみではスロットル３が閉鎖方向に回転しなくなった場合、アクチュエータ８の作動によるスロットル軸レバー１６の回転で、スロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６a内におけるフック部材１４Ａのフック１４ｂが当接部Ｘから離れてその対向位置にある当接部Ｙに接触し、強制的なアクチュエータレバー１４の回転でスロットル３を閉鎖方向に動かす（図７（Ａ））。
【００３９】
このとき、フック部材１４Ａのフック１４ｂの幅とスロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６ｃの幅との間には、フック１４ｂが係合切り欠き１６ｃに係合した状態でスロットル軸レバー１６を所定幅で揺動可能とするあそびｚがあり、スロットル３を全閉にする指令をアクチュエータ８に出力しても通常よりあそびｚ分だけ全閉とならない（図７（Ｂ））。従って、スロットル位置センサ７からの出力信号はあそびｚ分だけスロットル３が開いたものとなっているので、コントロールユニット１１はスロットル装置に故障が発生していると判定することができる。
【００４０】
そこで、コントロールユニット１１は、モータ制御系の故障時（図６（Ａ），（Ｂ））と同様にリンプホーム機構を一旦作動させた後に直ちにこれを解除するが、その後も上述した理由によりスロットル開度センサ７の出力信号はリンプホーム機構作動前と同じ値となるため、モータ制御系の故障ではなくスロットル軸４の戻り不良が発生していると判定することができる。
【００４１】
斯かるスロットル軸４の戻り不良が発生した場合においては車両が暴走することを回避するため、あそびｚは可能な限り狭くする必要があるところ、これを例えば３度前後に小さく抑えておけば、例えスロットル３が全開状態から３度開いた状態となってもコントロールユニット１１がスロットル軸４の戻り不良の存在を認識していることから、例えばエンジンの点火時期を遅角させて通常のアイドリング時付近までエンジン回転数を抑えるなどして車両の暴走を回避することがでるため、エンジンを停止させることなくリンプホーム状態で走行させることができる。
【００４２】
上述したようにリンプホーム機構をよりシンプルな構造とした本実施の形態の電子制御スロットル装置により、コストの低減および装置の軽量化を実現しながら、スロットル軸の戻り不良を含む様々な状況に対応可能なものとしてリンプホーム機能を充分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態の概要を示す縦断面図。
【図２】図１における右側面部分図。
【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１の実施の形態においてスロットルが電子制御されているときの右側面部分図。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１の実施の形態においてスロットルが機械的に開閉動作されているときの右側面部分図。
【図５】（Ａ）はスロットルが全閉状態でリンプホーム機構が作動した場合を示す説明図、（Ｂ）はスロットルが中間開度でリンプホーム機構が作動した場合を示す説明図、（Ｃ）はスロットルが全開状態でリンプホーム機構が作動した場合を示す説明図。
【図６】（Ａ）はスロットルが中間開度でフック部材を外した後リンプホーム機構を解除した場合を示す説明図、（Ｃ）はスロットルが全開状態でフック部材を外した後リンプホーム機構を解除した場合を示す説明図。
【図７】（Ａ），（Ｂ）はスロットルに戻り不良がある場合に強制的にスロットルを閉弁させる場合を示す説明図。
【符号の説明】
【００４４】
３ スロットル、 ４ スロットル軸、 ８ アクチュエータ、 ９ アクセルペダル、 １０ アクセル位置センサ、 １１ コントロールユニット、 １４ アクチュエータレバー、 １４Ａ フック部材、 １４ｆ，１６ｃ 係止ピン、 １６ スロットル軸レバー、 ２５ 補助アクチュエータ、 ３２ リンプホームレバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子式制御システムによって開閉動作させる車両用エンジンの吸気系に設置されるスロットルにおいて、電子式制御システムにスロットルの開閉動作を不可能とする異常や故障が発生したとき、車両の停止または暴走を防止し安全を確保するリンプホーム機構を備えた電子制御スロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの制御を高精度に行うため、スロットルを運転者のアクセル操作により機械的に開閉動作させる代わりに、電子式制御システムを用いて電子的に開閉動作させる技術は広く知られており、この制御システムはスロットルを目標開度位置に開閉動作させるアクチュエータ、アクセル操作量とスロットル位置とに基いてアクチュエータに所要の駆動信号を送るコントロールユニットを含んでいる。
【０００３】
ここで、前記の制御システムに異常や故障を生じたとき、車両が走行不能となったり暴走したりする事態を避けるため、アクチュエータにステッピングモータを用いたものについて一つの励磁巻線に異常を生じたとき正常なもう一つの励磁巻線を使用してスロットルを一定の小開度に保持させること（特許文献１参照）、コントロールユニットについてスロットルの開度信号記憶部に異常を生じたときアクセル操作量に応じた代替開度信号を算出してアクチュエータに出力すること、或いはコントロールユニットやアクチュエータに異常を生じたとき補助コントロールユニットを用いてアクチュエータを作動させること（特許文献２参照）、が提案されている。
【０００４】
しかしながら、前者はステッピングモータの二つの励磁巻線の一方に異常を生じたときという極めて特異な場合における対策手段であり、しかも一定の低速走行に固定されるため事故を回避できない事態を生じるという心配がある。これに対して、後者は電子制御による開閉動作を継続して任意速度で走行を継続できる利点を有しているが、このものはコントロールユニットに異常を生じたとき或いはアクチュエータに生じた異常が電子制御可能な程度という著しく限定され場合での対応手段である。従って、スロットルの電子制御による開閉動作を不能とするコントロールユニットの異常やアクチュエータの故障のいずれを生じたときもこれらに対応できるものではない。更に、例えばアクチュエータの軸受けや減速歯車などの機械要素部分が破損したときスロットルが破損発生時の開度位置に固定され、開度位置によっては車両を暴走させる心配があるが、前記提案のものでは対応不可能である。
【０００５】
この問題に対し本願出願人は、電子式制御システムに異常や故障を発生したときに補助アクチュエータを作動させることでアクチュエータとスロットル軸との連動を切り離すとともにスロットルを全開と設定最大開度との間で機械的に開閉動作させるリンプホーム機構を備えた電子制御スロットル装置を提案した（特願２００４−６５０３１号）。
【０００６】
この電子制御スロットル装置は、リンプホーム機構が作動することにより分離手段でアクチュエータとスロットル軸との連動を切り離し、次いでこのアクチュエータとは別の動力源（例えば流体圧シリンダ）である補助アクチュエータを用いた操作手段でスロットルを所定範囲内で開閉動作するようにして、少なくとも車両を退避場所まで安全に走行できるようにしたものである。ところが、この装置はリンプホーム機構においてスロットル軸レバーとアクチュエータレバーとの連動を解除するためにスロットル軸レバーを軸線方向に移動させる機構を採用しているが、構成がやや複雑で部品点数が多いため重量が嵩みやすく製造コストも高いものとなりやすかった。
【０００７】
また、この装置を含む従来の装置において、スロットルを開放側から閉鎖側に作動させるのはスロットルボディ内に配置されたリターンスプリングの付勢力によるものであるが、スロットル軸の軸受け異常等によりスロットル軸の回転に戻り不良が発生した場合に、アクチュエータおよび補助アクチュエータによるスロットル開度制御が不可能となってしまうことから、暴走防止のためにエンジンを停止させざるを得なくなって車両はその場で立ち往生することになる。
【特許文献１】特開平６−２１３０１２号公報
【特許文献２】特開平６−１３７２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、電子式制御システムに異常や故障を生じてスロットルを電子的に開閉動作することができなくなった場合にリンプホーム機構で機械的にスロットルを開閉動作させる電子制御スロットル装置について、リンプホーム機構をよりシンプルな構造としてコストの低減および装置の軽量化を実現しながら、様々な状況に対応可能な信頼性の高いものを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、コントロールユニットが出力するアクセル操作量に応じた指令により作動するアクチュエータ、スロットル軸上で回転自由なアクチュエータレバー、スロットル軸上に固定され一体回転可能なスロットル軸レバーを含み、アクチュエータの回転をアクチュエータレバー、スロットル軸レバーを経てスロットル軸に伝達しスロットルを開閉動作させる電子式開閉手段と、直動出力軸を備えた補助アクチュエータを有し、アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除する分離手段、およびスロットルを機械的に開閉動作させる操作手段を有するリンプホーム機構と、を備えた電子制御スロットル装置において、その分離手段をアクチュエータレバー上で軸支され係合位置でスロットル軸レバーに係合しアクチュエータレバーの回転をスロットル軸レバーに伝達して連動させるフック部材を有したものとし、その操作手段を補助アクチュエータの直動出力軸の動作に連動して回転するリンプホームレバーを有したものとする。そして、コントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたとき、リンプホーム機構が補助アクチュエータを作動させることにより、先ず補助アクチュエータの作動前期段階でリンプホームレバーを回転させてフック部材に当接させ、これを回転させることでアクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除するとともにリターンスプリングによってスロットルを閉弁位置とするように分離手段が働き、次に補助アクチュエータの作動後期段階でリンプホームレバーを回転させてスロットル軸レバーに当接させ、これを回転させることで直動出力軸のストロークに応じてスロットルを開閉動作させるように操作手段が働くものとした。
【００１０】
このような構成とすることで、コントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたときに作動するリンプホーム機構を、補助アクチュエータでリンプホームレバーを回転させるだけのシンプルな動作で、アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動の解除およびスロットルの開閉動作を実現させることができ、その分離手段はスロットル軸レバーに係合するとともにリンプホームレバーで押されて係合が外されるフック部材をアクチュエータレバー上に配置するという極めて簡単な構成で実現することができるため、全体として部品数が少なく軽量化および製造コストの低廉化が容易となるとともに、故障の少ない信頼性の高いものとすることができる。
【００１１】
また、このリンプホームレバーを、そのフック部材への当接部およびスロットル軸レバーへの当接部がその側端部とされ、且つフック部材への当接部がスロットル軸レバーへの当接部よりも補助アクチュエータの作動による回転方向に突出した湾曲形状とされており、補助アクチュエータの作動開始によりスロットル軸レバーに当接するよりも先にフック部材に当接するとともにアクチュエータレバーの回転によるフック部材の位置変化に対応してスロットル軸レバーとの係合を外すものとする。これにより、補助アクチュエータでリンプホームレバーを回転させるだけで総てのスロットル開度位置に対応してアクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除させてスロットルを一端閉弁方向に戻し、更にリンプホームレバーを回転させることによりスロットル軸レバーの開閉を確実に実施することができる。
【００１２】
更に、上述したフック部材およびスロットル軸レバーのリンプホームレバーが当接する部分を、フック部材先端面上に突設したピン状凸部およびスロットル軸レバー先端面上に突設したピン状凸部とすれば、スロットル軸レバーとアクチュエータレバーとをスロットル軸上で重ねて配置してもリンプホームレバー側端部をこれらに当接させて各々回転させやすいものとなるため、構成をコンパクトにしながらその分離手段および操作手段を円滑に作動させることができる。
【００１３】
更にまた、上述した電子制御スロットル装置において補助アクチュエータの作動後期段階で機械的に開閉動作させるスロットルの最大開弁位置を、全開とアイドリング開度との間で可調節とすれば、車両の走行を設定した最大速度以下で適宜調節しながら安全に継続させることができる。
【００１４】
加えて、上述した電子制御スロットル装置において補助アクチュエータを作動流体の送入量・排出量が可調節とされている流体圧シリンダとし、そのピストンの動きに対応する直動出力軸のストロークに応じてリンプホームレバーを揺動させて、スロットルを閉弁位置と設定最大開弁位置との間で任意に開閉動作させるものとすれば、比較的コンパクトな補助アクチュエータでもスロットルの開閉動作を確実に実行することができることから、装置を全体としてコンパクトなものとすることができる。
【００１５】
更に加えて、上述した電子制御スロットル装置においてスロットル軸レバーのフック部材係合部を、フック部材が係合した状態でスロットル軸レバーが所定幅で揺動可能なあそびを有する係合切り欠きとし、コントロールユニットがスロットルに閉弁方向への動作不良が発生した場合にアクチュエータでスロットルを強制的に閉弁させるものとされ、強制的に閉弁させた際のエンジン回転数とスロットルの全閉位置におけるエンジン回転数との差からスロットル軸の戻り不良の発生をコントロールユニットが検知するものとすれば、スロットル軸のリターンスプリングが作用しても閉弁方向に戻らないスロットル軸の戻り不良を、スロットル軸レバーのフック係合部に設けた遊びによるエンジン回転数増加分から容易に判断することができる。
【００１６】
そして、このコントロールユニットがスロットル軸の戻り不良を検知することで、エンジン回転数を所定レベル以下に下げるように制御するものとすれば、例えばエンジンの点火時期を所定量遅角させる等して通常のアイドリング回転数までエンジン回転数を下げることができ、スロットル軸の不具合によるエンジンの暴走を有効に回避して、車両を停止させることなく安全に走行させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
補助アクチュエータで動作するリンプホームレバーの動作でフック部材を回転させてアクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除するとともに、スロットル軸レバーを回転させてスロットルを開閉操作するものとした本発明によると、リンプホーム機構をよりシンプルな構造としてコストの低減および装置の軽量化を実現するとともに、様々な状況に対応可能なものとして電子制御スロットル装置の信頼性を高めることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の概要を示すものであり、吸気路２を遮断してスロットルボディ１に回転可能に支持したスロットル軸４の一方の端部にスロットル戻しレバー５が取付けられ、ねじりコイルばねからなるリターンスプリング６がこのスロットル戻しレバー５に係合してスロットル３を閉じる方向の回転力をスロットル軸４に付勢している。また、スロットル軸４の軸端にはスロットル位置センサ７が設けられている。
【００１９】
スロットルボディ１またはエンジン周辺の適宜箇所に設けた図示しない取付台にアクチュエータ８が設置されている。アクチュエータ８は直流モータであって、アクセルペダル９の踏込み量を検知するアクセル位置センサ１０が検出したアクセル操作量、およびスロットル位置センサ７が検出したスロットル位置に基いてコントロールユニット１１が出力する駆動信号により、スロットル３を目標開度位置に開閉動作させるものであり、これらはよく知られた電子制御システムを構成している。
【００２０】
アクチュエータ８の回転は、減速歯車１２を経て原動レバー１３とアクチュエータレバー１４とに両端をそれぞれ回転自由に結合したリンク部材１５を介してアクチュエータレバー１４に伝えられる。アクチュエータレバー１４は、リング状の軸受け２１を介してスロットル軸４に周方向回転自由に取付けられており、これに重ねてスロットル軸レバー１６がスロットル軸４と一体に取付けられている。
【００２１】
図２は図１における電子制御スロットル装置の右側面部分図を示すものであり、アクチュエータレバー１４の外面側端部寄りにはフック部材１４Ａが支持軸１４ａを中心に所定範囲で回転可能に取付けられ、そのフック１４ｂがスロットル軸レバー１６側端部に設けられた係合切り欠き１６ａに係合し、アクチュエータレバー１４上でスロットル軸レバー１６を回転不能に係止してこれらが連動するようになっている。また、フック部材１４Ａは、ばね１４ｃでフック１４ｂをスロットル軸レバー１６の中心に向けて付勢しているが、フック１４ｂの反対側の突起１４ｄがアクチュエータレバー１４に突設したストッパ１４ｅに当接して回転が所定角度で停止するようになっている。また、係合切り欠き１６ａはフック１４ｂが係合した状態でスロットル軸レバー１６がスロットル軸４を中心に所定範囲で揺動可能とするあそび（余裕分）をその幅方向に有している。
【００２２】
フック部材１４Ａがスロットル軸レバー１６に係合した状態でアクチュエータ８が作動してアクチュエータレバー１４が回転することで、スロットル軸レバー１６を連動させてスロットル３に開き方向の動作を行わせる。また、リターンスプリング６によりスロットル軸４と一体にスロットル軸レバー１６を回転させ、スロットル３に閉じ方向の動作を行わせるとともにアクチュエータ８を初期位置に戻すようになっている。
【００２３】
以上によりスロットル３の電子的な開閉動作が行われるものであり、アクチュエータ８、コントロールユニット１１、アクチュエータレバー１４およびスロットル軸レバー１６が電子式開閉手段を構成している。
【００２４】
次に、リンプホーム機構について説明すると、図２を参照して、補助アクチュエータ２５は、流体圧シリンダであって圧縮空気タンク３６から配管３４で圧縮空気を内部に導入し、図示しないピストンから延出したピストンロッド２８の先端がリンプホームレバー３２の中間部分に結合しており、コントロールユニット１１が配管３４に配置された遮断弁３５を開閉操作することでその作動が制御されるようになっている。
【００２５】
リンプホームレバー３２は短冊状の平板部材からなり、ピストンロッド２８の連結する中央部とその先端部との中間位置の側端部がスロットル軸レバー１６に当接する部分であり、先端部にフック部材１４Ａに当接する部分がある。即ち、このフック部材１４Ａに当接する部分は、補助アクチュエータ２５の作動による回転方向へ突出する湾曲形状を呈し、作動開始後にスロットル軸レバー１６に当接する部分よりも先にフック部材１４Ａに当接するようになっている。また、この湾曲形状によりアクチュエータレバー１４の回転によるフック部材１４Ａの位置変化に対応して、いかなる角度位置でもこれに当接してスロットル軸レバー１６との係合を外せるようになっている。尚、リンプホームレバー３２におけるピストンロッド２８との連結部について、例えば連結孔をピストンロッドの延長線上の異なる位置に複数穿設して連結部位置を変更可能としたりピストンロッド自体の長さをねじ部材等を介装することで変更可能としたりして、ピストンロッド２８の最大突出時におけるリンプホームレバー３２の傾斜角度を変更できるようにすることで、リンプホーム機構作動時のスロットル最大開度位置を所定範囲で調整することができる。
【００２６】
そして、フック部材１４Ａ外面先端側にはフック１４ｂの基端部付近においてピン状の係止突部である係止ピン１４ｆが垂直に突設されており、スロットル軸レバー１６の外面先端側にも円柱状の係止ピン１６ｃが垂直に突設されている。このことにより、この係止ピン１４ｆ，１６ｃにより、スロットル軸レバー１６とアクチュエータレバー１４とをスロットル軸４上で重ねて配置してコンパクトなものとしても、リンプホームレバー３２により異なるタイミングでフック部材１４Ａとスロットル軸レバー１６とをそれぞれ確実に回転させることができる。
【００２７】
前述の補助アクチュエータ２５、リンプホームレバー３２、フック部材１４Ａは、アクチュエータレバー１４とスロットル軸レバー１６との連動を解除する分離手段を構成している。また、前述の補助アクチュエータ２５、リンプホームレバー３２、スロットル軸レバー１６は、スロットル３を機械的に開閉動作させる操作手段を構成し、これらの分離手段、操作手段はスロットル３を電子的な開閉動作から機械的な開閉動作に切換えるリンプホーム機構を構成する。
【００２８】
以下に、本実施の形態の作用について図面を用いて説明する。電子式制御システムが正常なときは、図３（Ａ）のスロットル３の全閉状態からコントロールユニット１１が出力する駆動信号により駆動されるアクチュエータ８の回転を、減速歯車１２、原動レバー１３、リンク部材１５を経てアクチュエータレバー１４に伝達し、フック部材１４Ａで係合したスロットル軸レバー１６をアクチュエータレバー１４と一体に回転させスロットル３に開き方向の動作を行わせ、図３（Ｂ）の中間開度を経て、図３（Ｃ）の全開開度となる。尚、フック部材１４Ａのスロットル軸レバー１６への係合は、ばね１４ｃにより付勢されて容易に外れないとともに反対側の突起１４ｄがアクチュエータレバー１４のストッパ１４ｅに掛かってフック１４ｂが所定深さで停止している。
【００２９】
一方、コントロールユニット１１がスロットル３の閉鎖指令を出力すると、前述と逆の動作を行う（図３（Ｃ）―（Ｂ）―（Ａ））。このとき、アクチュエータレバー１４に設けられたフック部材１４Ａのフック１４ｂは、スロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６ａにおける当接部Ｘから離れる方向に回転するが、スロットル軸レバー１６にはリターンスプリング６によって常にスロットル３を閉鎖方向に付勢しているため、フック部材１４Ａとスロットル軸レバー１６との当接部Ｘは離れることなく常に押し付けられた状態となって係合状態を維持しており、スロットル軸レバー１６がアクチュエータレバー１４を押してアクチュエータ８を初期位置（図３（Ａ））に戻す。
【００３０】
電子式制御システムに異常または故障が生じてスロットル３が開閉不能となったり一定開度位置に固定されたりしたとき、これらをコントロールユニット１１が検知して機械的な開閉動作を実施するリンプホーム機構を作動させる。即ち、補助アクチュエータ２５を起動させることでリンプホーム機構が作動し、動力源の切換えおよびその後のスロットル３の開閉動作が行われてリンプホーム機能を発揮する。尚、この切換えはコントロールユニット１１による自動制御に限らず、異常発生の報知を受けた運転者の手動で行われるようにしてもよい。
【００３１】
斯かるリンプホーム機能は、車両が暴走するのを防ぐとともに、修理工場に移動したり人員や貨物を目的地まで運送したりするために車両を安全に走行可能とすることを目的として、エンジンの最低限の動力性能を発揮させながらそれを運転者が制御できるようにするものである。
【００３２】
ところで、電子制御システムを備えたスロットル装置に生じる作動系の故障原因は、大別してモータ制御系の作動不良によるものと、スロットルの戻り不良によるものとの二つが挙げられるので、これらに対応する場合の本実施の形態の作用について以下に個別に詳述する。
【００３３】
先ず、モータ制御系に故障が発生し、運転者が車両を走行させようとした場合について図４を用いて説明する。コントロールユニット１１がスロットル装置に故障が発生したと判定したが、運転者はアクセルペダルを踏み込んで車両を走行させようとしている場合、コントロールユニット１１はアクセル位置センサ１０からの出力信号を検知することで遮断弁３５を開弁して圧縮空気を補助アクチュエータ２５に送出させる（図４（Ａ））。
【００３４】
これにより、補助アクチュエータ２５はピストンロッド２８を押し出してリンプホームレバー３２を回転させ、その先端部がアクチュエータレバー１４上のフック部材１４Ａに突設されたピン１４ｆを押して、そのフック１４ｂをスロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６ａから外し、これによりスロットル軸レバー１６はリターンスプリング６で閉弁方向に回転して、その係止ピン１６ｃはリンプホームレバー３２中間位置に当接する（図４（Ｂ））。
【００３５】
そして、更にピストンロッド２８が突出しリンプホームレバー３２を回転させることで、係止ピン１６ｃを押してスロットル軸レバー１６を連動させスロットル３を所定開度まで開弁させる（図４（Ｃ））。尚、図５（Ａ）はスロットル３が全閉位置でモータ制系に故障が発生した場合、図５（Ｂ）はスロットル３が中間開度でモータ制御系に故障が発生した場合、図５（Ｃ）はスロットル３が全開状態でモータ制御系に故障が発生した場合の操作状態をそれぞれ示しており、リンプホームレバー３２の先端側形状がアクチュエータ８の作動する範囲内のいかなるスロットル開度位置で停止した場合においても、フック部材１４Ａに突設した係止ピン１４ｆを蹴飛ばしてアクチュエータレバー１４とスロットル軸レバー１６との連動を解除することができる形状であることがわかる。
【００３６】
これに対し、モータ制御系に故障が発生し運転者は車両を減速または停止させようとしたときスロットル３が全閉状態である場合は、コントロールユニット１１がスロットル装置に故障が発生したと判定した時点で運転者がアクセルペダルを踏み込んでおらず、更にスロットル位置センサ７からの出力信号によりスロットル３が全閉状態であるとコントロールユニット１１が判定することでリンプホーム機構は作動しない。
【００３７】
一方、モータ制御系に故障が発生し運転者は車両を減速または停止させようとしたときスロットル３が全閉状態ではない場合は、コントロールユニット１１がスロットル装置に故障が発生したと判定し、且つ運転者がアクセルペダルを踏み込んでないとともにスロットル開度センサ７からの出力信号によりスロットル３が全閉状態ではないと判定することで、コントロールユニット１１は遮断弁３５を開弁させて補助アクチュエータ２５を作動させ、リンプホームレバー３２を回転させてフック部材１４Ａを外し、その後直ちにリンプホーム機構の作動を停止してスロットル３を全閉状態とする。図６（Ａ）はスロットル３が中間開度のときモータ制御系に故障が発生した場合、図６（Ｂ）はスロットル３が全開のときモータ制御系に故障が発生した場合に、この操作を実行した状態を示す。
【００３８】
次に、モータ制御系は正常に機能しているがスロットル軸４の作動系に戻り不良を伴う異常を生じた場合について説明する。コントロールユニット１１からの指令でアクチュエータ８がスロットル３の閉鎖方向に回転したにもかかわらず、スロットル軸受けの摩耗等を原因としてスロットル軸４が円滑に回転しない状態となって、リターンスプリング６の付勢力のみではスロットル３が閉鎖方向に回転しなくなった場合、アクチュエータ８の作動によるスロットル軸レバー１６の回転で、スロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６a内におけるフック部材１４Ａのフック１４ｂが当接部Ｘから離れてその対向位置にある当接部Ｙに接触し、強制的なアクチュエータレバー１４の回転でスロットル３を閉鎖方向に動かす（図７（Ａ））。
【００３９】
このとき、フック部材１４Ａのフック１４ｂの幅とスロットル軸レバー１６の係合切り欠き１６ｃの幅との間には、フック１４ｂが係合切り欠き１６ｃに係合した状態でスロットル軸レバー１６を所定幅で揺動可能とするあそびｚがあり、スロットル３を全閉にする指令をアクチュエータ８に出力しても通常よりあそびｚ分だけ全閉とならない（図７（Ｂ））。従って、スロットル位置センサ７からの出力信号はあそびｚ分だけスロットル３が開いたものとなっているので、コントロールユニット１１はスロットル装置に故障が発生していると判定することができる。
【００４０】
そこで、コントロールユニット１１は、モータ制御系の故障時（図６（Ａ），（Ｂ））と同様にリンプホーム機構を一旦作動させた後に直ちにこれを解除するが、その後も上述した理由によりスロットル開度センサ７の出力信号はリンプホーム機構作動前と同じ値となるため、モータ制御系の故障ではなくスロットル軸４の戻り不良が発生していると判定することができる。
【００４１】
斯かるスロットル軸４の戻り不良が発生した場合においては車両が暴走することを回避するため、あそびｚは可能な限り狭くする必要があるところ、これを例えば３度前後に小さく抑えておけば、例えスロットル３が全開状態から３度開いた状態となってもコントロールユニット１１がスロットル軸４の戻り不良の存在を認識していることから、例えばエンジンの点火時期を遅角させて通常のアイドリング時付近までエンジン回転数を抑えるなどして車両の暴走を回避することがでるため、エンジンを停止させることなくリンプホーム状態で走行させることができる。
【００４２】
上述したようにリンプホーム機構をよりシンプルな構造とした本実施の形態の電子制御スロットル装置により、コストの低減および装置の軽量化を実現しながら、スロットル軸の戻り不良を含む様々な状況に対応可能なものとしてリンプホーム機能を充分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態の概要を示す縦断面図。
【図２】図１における右側面部分図。
【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１の実施の形態においてスロットルが電子制御されているときの右側面部分図。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１の実施の形態においてスロットルが機械的に開閉動作されているときの右側面部分図。
【図５】（Ａ）はスロットルが全閉状態でリンプホーム機構が作動した場合を示す説明図、（Ｂ）はスロットルが中間開度でリンプホーム機構が作動した場合を示す説明図、（Ｃ）はスロットルが全開状態でリンプホーム機構が作動した場合を示す説明図。
【図６】（Ａ）はスロットルが中間開度でフック部材を外した後リンプホーム機構を解除した場合を示す説明図、（Ｃ）はスロットルが全開状態でフック部材を外した後リンプホーム機構を解除した場合を示す説明図。
【図７】（Ａ），（Ｂ）はスロットルに戻り不良がある場合に強制的にスロットルを閉弁させる場合を示す説明図。
【符号の説明】
【００４４】
３ スロットル、 ４ スロットル軸、 ８ アクチュエータ、 ９ アクセルペダル、 １０ アクセル位置センサ、 １１ コントロールユニット、 １４ アクチュエータレバー、 １４Ａ フック部材、 １４ｆ，１６ｃ 係止ピン、 １６ スロットル軸レバー、 ２５ 補助アクチュエータ、 ３２ リンプホームレバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントロールユニットが出力するアクセル操作量に応じた指令により作動するアクチュエータ、スロットル軸上で回転自由なアクチュエータレバー、前記スロットル軸に固定され一体回転可能なスロットル軸レバーを含み、前記アクチュエータの回転を前記アクチュエータレバー、スロットル軸レバーを経て前記スロットル軸に伝達しスロットルを開閉動作させる電子式開閉手段と、補助アクチュエータを有して前記アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除する分離手段、および前記スロットルを機械的に開閉動作させる操作手段を含むリンプホーム機構とを備えた電子制御スロットル装置において、
前記分離手段は前記アクチュエータレバー上で軸支され係合位置で前記スロットル軸レバーに係合し前記アクチュエータレバーの回転を前記スロットル軸レバーに伝達して連動させるフック部材を有し、前記操作手段は前記補助アクチュエータの動作に連動して揺動するリンプホームレバーを有しており、
前記コントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたとき、前記リンプホーム機構が前記補助アクチュエータを作動させることにより、先ず前記補助アクチュエータの作動前期段階で前記リンプホームレバーを回転させて前記フック部材に当接させこれを回転させることで前記アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除するとともにリターンスプリングによって前記スロットルを閉弁位置とするように前記分離手段が働き、次に前記補助アクチュエータの作動後期段階で前記リンプホームレバーを回転させて前記スロットル軸レバーに当接させこれを回転させることで前記直動出力軸のストロークに応じて前記スロットルを開閉動作させるように操作手段が働く、
ことを特徴とする電子制御スロットル装置。
【請求項２】
前記リンプホームレバーは、側端部位フック部材への当接部およびスロットル軸レバーへの当接部が設けられ、且つ前記フック部材への当接部が前記スロットル軸レバーへの当接部よりも前記補助アクチュエータの作動による回転方向に突出した湾曲形状とされており、前記補助アクチュエータの作動により前記スロットル軸レバーに当接するよりも先に前記フック部材に当接するとともに前記アクチュエータレバーの回転による前記フック部材の位置変化に対応して前記スロットル軸レバーとの連動を解除させるものとされている、請求項１に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項３】
前記フック部材およびスロットル軸レバーのリンプホームレバーが当接する部分が、前記フック部材先端面上に突設したピン状凸部および前記スロットル軸レバー先端面上に突設したピン状凸部である請求項１または２に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項４】
前記補助アクチュエータの作動後期段階で機械的に開閉動作させるスロットルの最大開弁位置が、全開位置とアイドリング開度位置との間で可調節であることを特徴とする請求項１，２または３に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項５】
前記補助アクチュエータが、作動流体の送入量・排出量を可調節とされている流体圧シリンダであって、該流体圧シリンダに送入されたピストンの動きに対応する直動出力軸のストロークに応じて前記リンプホームレバーを揺動させ、前記スロットルを閉弁位置と設定最大開弁位置との間で任意に開閉動作させる請求項１，２，３または４に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項６】
前記スロットル軸レバーのフック部材係合部は前記フック部材が係合した状態で前記スロットル軸レバーを所定幅で揺動可能なあそびを有する係合切り欠きとされ、前記コントロールユニットに前記スロットルに閉弁方向への動作不良が発生した場合に前記アクチュエータでスロットルを強制的に閉弁させるものとされており、前記コントロールユニットが強制的に前記スロットルを閉弁させた際のエンジン回転数と前記スロットルの全閉位置におけるエンジン回転数との差から前記スロットル軸の戻り不良の発生を検知する、請求項１，２，３，４または５に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項７】
前記コントロールユニットが、前記スロットル軸の戻り不良を検知することでエンジン回転数を所定レベル以下に下げるように制御する、請求項６に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項１】
コントロールユニットが出力するアクセル操作量に応じた指令により作動するアクチュエータ、スロットル軸上で回転自由なアクチュエータレバー、前記スロットル軸に固定され一体回転可能なスロットル軸レバーを含み、前記アクチュエータの回転を前記アクチュエータレバー、スロットル軸レバーを経て前記スロットル軸に伝達しスロットルを開閉動作させる電子式開閉手段と、補助アクチュエータを有して前記アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除する分離手段、および前記スロットルを機械的に開閉動作させる操作手段を含むリンプホーム機構とを備えた電子制御スロットル装置において、
前記分離手段は前記アクチュエータレバー上で軸支され係合位置で前記スロットル軸レバーに係合し前記アクチュエータレバーの回転を前記スロットル軸レバーに伝達して連動させるフック部材を有し、前記操作手段は前記補助アクチュエータの動作に連動して揺動するリンプホームレバーを有しており、
前記コントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたとき、前記リンプホーム機構が前記補助アクチュエータを作動させることにより、先ず前記補助アクチュエータの作動前期段階で前記リンプホームレバーを回転させて前記フック部材に当接させこれを回転させることで前記アクチュエータレバーとスロットル軸レバーとの連動を解除するとともにリターンスプリングによって前記スロットルを閉弁位置とするように前記分離手段が働き、次に前記補助アクチュエータの作動後期段階で前記リンプホームレバーを回転させて前記スロットル軸レバーに当接させこれを回転させることで前記直動出力軸のストロークに応じて前記スロットルを開閉動作させるように操作手段が働く、
ことを特徴とする電子制御スロットル装置。
【請求項２】
前記リンプホームレバーは、側端部位フック部材への当接部およびスロットル軸レバーへの当接部が設けられ、且つ前記フック部材への当接部が前記スロットル軸レバーへの当接部よりも前記補助アクチュエータの作動による回転方向に突出した湾曲形状とされており、前記補助アクチュエータの作動により前記スロットル軸レバーに当接するよりも先に前記フック部材に当接するとともに前記アクチュエータレバーの回転による前記フック部材の位置変化に対応して前記スロットル軸レバーとの連動を解除させるものとされている、請求項１に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項３】
前記フック部材およびスロットル軸レバーのリンプホームレバーが当接する部分が、前記フック部材先端面上に突設したピン状凸部および前記スロットル軸レバー先端面上に突設したピン状凸部である請求項１または２に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項４】
前記補助アクチュエータの作動後期段階で機械的に開閉動作させるスロットルの最大開弁位置が、全開位置とアイドリング開度位置との間で可調節であることを特徴とする請求項１，２または３に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項５】
前記補助アクチュエータが、作動流体の送入量・排出量を可調節とされている流体圧シリンダであって、該流体圧シリンダに送入されたピストンの動きに対応する直動出力軸のストロークに応じて前記リンプホームレバーを揺動させ、前記スロットルを閉弁位置と設定最大開弁位置との間で任意に開閉動作させる請求項１，２，３または４に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項６】
前記スロットル軸レバーのフック部材係合部は前記フック部材が係合した状態で前記スロットル軸レバーを所定幅で揺動可能なあそびを有する係合切り欠きとされ、前記コントロールユニットに前記スロットルに閉弁方向への動作不良が発生した場合に前記アクチュエータでスロットルを強制的に閉弁させるものとされており、前記コントロールユニットが強制的に前記スロットルを閉弁させた際のエンジン回転数と前記スロットルの全閉位置におけるエンジン回転数との差から前記スロットル軸の戻り不良の発生を検知する、請求項１，２，３，４または５に記載した電子制御スロットル装置。
【請求項７】
前記コントロールユニットが、前記スロットル軸の戻り不良を検知することでエンジン回転数を所定レベル以下に下げるように制御する、請求項６に記載した電子制御スロットル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−５７４８５（Ｐ２００６−５７４８５Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３８１７９（Ｐ２００４−２３８１７９）
【出願日】平成１６年８月１８日（２００４．８．１８）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１８日（２００４．８．１８）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
【Ｆターム（参考）】
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