(57)【要約】【課題】スロットルバルブとアクチュエータを減速ギヤを介して接続し、前記スロットルバルブをアクチュエータで開閉しつつ、前記スロットルバルブを全閉開度から開弁したときの応答性を向上させると共に、前記アクチュエータを小型化するようにした汎用エンジンのスロットル装置を提供する。【解決手段】汎用エンジンの吸気路に配置されたスロットルバルブ（４２）を、減速ギヤ（減速ギヤ機構５８）を介してアクチュエータ（電動モータ４４）に接続し、前記アクチュエータ（４４）を駆動することによって前記スロットルバルブ（４２）を開閉して吸入空気量を調量する汎用エンジンのスロットル装置において、前記スロットルバルブ（４２）を開弁方向に付勢する付勢手段（リターンスプリング７６）を設ける。【選択図】図３
2005076524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汎用エンジンの吸気路に配置されたスロットルバルブと、前記スロットルバルブを支持するスロットルシャフトと、前記スロットルシャフトに減速ギヤを介して接続されるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータを駆動することによって前記減速ギヤを介して前記スロットルシャフトを回動し、よって前記スロットルバルブを開閉して吸入空気量を調量する汎用エンジンのスロットル装置において、前記スロットルバルブを開弁方向に付勢する付勢手段を設けるように構成したことを特徴とする汎用エンジンのスロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、汎用エンジンのスロットル装置に関し、より詳しくは、スロットルバルブをアクチュエータで開閉するようにした汎用エンジンのスロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や農業機械など、様々な用途で駆動源として使用される汎用エンジン（火花点火式の内燃機関）にあっては、従来、ウエイトとスプリングからなる機械式ガバナでスロットルバルブの開度を調整し、エンジン回転数を制御していた。
【０００３】
しかしながら、近時、この種の汎用エンジンにあっても、スロットルバルブをステッピングモータなどのアクチュエータで開閉する電子制御式のスロットル装置（電子ガバナ）を用い、エンジン回転数を精度良く制御することが提案されている。
【０００４】
かかる技術にあっては、一般に、スロットルバルブを支持するスロットルシャフトとアクチュエータを減速ギヤで接続し、前記アクチュエータの出力をスロットルバルブに伝達している。また、スロットルバルブを、リターンスプリングなどの付勢手段によって閉弁方向に付勢するようにしている（例えば、特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６３０９８号公報（段落０００８など）
【特許文献２】特開２００３−８３０９３号公報（段落０００７など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スロットルバルブを全閉開度から開弁させる場合、スロットルバルブを閉弁方向に付勢していると（あるいは付勢力を与えていない場合であっても）、減速ギヤのバックラッシの影響によって実際にスロットルバルブが開弁されるまでに時間的な遅れが生じ、応答性が良くないという不具合があった。
【０００６】
また、スロットルバルブには、吸入空気の流れによって閉弁方向のトルク（圧力）が作用する。従って、スロットルバルブを開弁するには、前記付勢手段の付勢力と吸入空気圧力の合力より大きな駆動力が必要となり、よってスロットルバルブを開閉するアクチュエータを大型化する必要があるという不具合があった。
【０００７】
従って、この発明の目的は上記した不都合を解消することにあり、スロットルバルブとアクチュエータを減速ギヤを介して接続し、前記スロットルバルブをアクチュエータで開閉しつつ、前記スロットルバルブを全閉開度から開弁したときの応答性を向上させると共に、前記アクチュエータを小型化するようにした汎用エンジンのスロットル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、汎用エンジンの吸気路に配置されたスロットルバルブと、前記スロットルバルブを支持するスロットルシャフトと、前記スロットルシャフトに減速ギヤを介して接続されるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータを駆動することによって前記減速ギヤを介して前記スロットルシャフトを回動し、よって前記スロットルバルブを開閉して吸入空気量を調量する汎用エンジンのスロットル装置において、前記スロットルバルブを開弁方向に付勢する付勢手段を設けるように構成した。
【０００９】
より具体的には、上記汎用エンジンのスロットル装置において、前記減速ギヤのドリブン側のギヤおよび前記スロットルシャフトのいずれかと、前記減速ギヤが収容されるケースとを接続すると共に、前記スロットルバルブを開弁方向に付勢するリターンスプリングを設けるように構成した。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１にあっては、汎用エンジンの吸気路に配置されたスロットルバルブと、前記スロットルバルブを支持するスロットルシャフトと、前記スロットルシャフトに減速ギヤを介して接続されるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータを駆動することによって前記減速ギヤを介して前記スロットルシャフトを回動し、よって前記スロットルバルブを開閉して吸入空気量を調量する汎用エンジンのスロットル装置において、前記スロットルバルブを開弁方向に付勢する付勢手段を設けるように構成したので、スロットルバルブを全閉開度から開弁したときに減速ギヤのバックラッシの影響を受けず、よってスロットルバルブが全閉開度から開弁するまでの応答性を向上させることができる。また、吸入空気の流れによってスロットルバルブに作用する閉弁方向のトルクと、付勢手段の付勢力（開弁方向のトルク）とが相殺されることから、スロットルバルブを開弁するのに必要な駆動力を低減することができ、よってスロットルバルブを開閉するアクチュエータを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面に即してこの発明に係る汎用エンジンのスロットル装置を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、この発明の第１実施例に係る汎用エンジンのスロットル装置を全体的に示す概略図である。
【００１３】
図１において符号１０は、汎用エンジン（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０は１個の気筒（シリンダ）１２を備え、その内部にピストン１４が往復動自在に収容される。ピストン１４の頭部と気筒壁面の間には燃焼室１６が形成されると共に、気筒壁面には吸気バルブ１８と排気バルブ２０が配置され、燃焼室１６と吸気路２２あるいは排気路２４の間を開閉する。尚、エンジン１０は、具体的には水冷４サイクルの単気筒ＯＨＶ型の内燃機関であり、１９６ｃｃの排気量を備える。
【００１４】
ピストン１４はクランクシャフト２８に連結され、クランクシャフト２８はギヤを介してカムシャフト３０と連結される。また、クランクシャフト２８にはフライホイール３２が取り付けられると共に、フライホイール３２の先端側にはエンジン１０を手動で始動するためのリコイルスタータ３４が取り付けられる。フライホイール３２の内側には発電コイル（オルタネータ）３６が配置され、交流電流を発電する。発電コイル３６で発電された交流電流は、図示しない処理回路を介して直流電流に変換された後、後述するＥＣＵやモータドライバ、図示しない点火回路などに動作電源として供給される。
【００１５】
また、吸気路２２の上流にはスロットルボディ４０が配置される。スロットルボディ４０にはスロットルバルブ４２が収容され、スロットルバルブ４２は後述するスロットルシャフトと減速ギヤ機構を介して電動モータ４４（アクチュエータ。具体的には、ステッピングモータあるいはＤＣモータなど）に接続される。また、スロットルボディ４０においてスロットルバルブ４２の上流側には、キャブレタ・アシー（図１で図示せず）が設けられる。キャブレタ・アシーは、図示しない燃料タンクに接続され、スロットルバルブ４２の開度に応じて吸入された空気にガソリン燃料を噴射して混合気を生成する。生成された混合気は、スロットルバルブ４２、吸気路２２および吸気バルブ１８を通って気筒１２の燃焼室１６に吸入される。
【００１６】
電動モータ４４の付近にはスロットル開度センサ４６が配置され、スロットルバルブ４２の開度θＴＨ（以下「スロットル開度」という）に応じた信号を出力する。また、フライホイール３２の付近には電磁ピックアップからなるクランク角センサ４８が配置され、所定クランク角度ごとにパルス信号を出力する。
【００１７】
エンジン１０の付近には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）５０が配置される。ＥＣＵ５０はマイクロコンピュータからなり、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびカウンタなどを備える。
【００１８】
前記したスロットル開度センサ４６およびクランク角センサ４８の出力は、ＥＣＵ５０に入力される。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ４８の出力パルスをカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出（算出）する。
【００１９】
ＥＣＵ５０は、検出されたエンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度θＴＨに基づいてエンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＥＤに一致するように電動モータ４４の通電指令値を算出すると共に、算出した通電指令値を電動モータ４４に出力して電動モータ４４の駆動を制御する。
【００２０】
このように、この実施例にあっては、スロットルボディ４０、ＥＣＵ５０、および各種センサなどからなる電子制御式のスロットル装置（電子ガバナ）によってスロットルバルブ４２を開閉し、エンジン１０の吸入空気量を調量することによってエンジン回転数ＮＥを制御する。
【００２１】
次いで、図２以降を参照してこの実施例に係る汎用エンジンのスロットル装置について詳説する。図２は、その装置のうち、スロットルボディ４０を示す平面図である。また、図３は、図２のIII−III線断面図である。
【００２２】
図３に示すように、スロットルボディ４０の吸気路の途中にはスロットルバルブ４２が配置される。スロットルバルブ４２は、スロットルシャフト５４によって支持される。また、スロットルボディ４０の吸気路において、スロットルバルブ４２より上流側には、前記したキャブレタ・アシー５６が取り付けられる。
【００２３】
図２および図３に示すように、スロットルシャフト５４は、減速ギヤ機構５８を介して電動モータ４４の出力軸４４Ｓに接続される。電動モータ４４、減速ギヤ機構５８およびスロットルシャフト５４の一部は、スロットルボディ４０に一体的に取り付けられたユニットケース６０の内部に収容される。
【００２４】
減速ギヤ機構５８は、４個のギヤを備える。減速ギヤ機構５８について具体的に説明すると、電動モータの出力軸４４Ｓには、第１のギヤ６６が取り付けられ、第１のギヤ６６は、ユニットケース６０の内部に回転自在に支持された第２のギヤ６８と噛合される。第２のギヤ６８と同軸上には第３のギヤ７０が取り付けられ、第３のギヤ７０は、スロットルシャフト５４に取り付けられた第４のギヤ７２と噛合される。これにより、電動モータ４４の出力は、各ギヤのギヤ比に応じて減速されつつスロットルシャフト５４に伝達され、よってスロットルバルブ４２が開閉される。
【００２５】
尚、第３のギヤ７０と第４のギヤ７２は、図２に良く示すように偏心ギヤとされる。より具体的には、第３のギヤ７０と第４のギヤ７２は、スロットル開度θＴＨが小さくなるに従って第３のギヤ７０の回転角に対する第４のギヤ７２の回転角が小さくなる（減速比が大きくなる）ように設定される。これは、スロットルバルブ４２の上流側と下流側の圧力差が、スロットル開度θＴＨが大きくなるに従って減少し、ついには飽和する（即ち、スロットルバルブ４２を通過する吸入空気量の変化量はスロットル開度θＴＨが小さいときほど大きくなる）ことを勘案したためであり、上記のように設定することで、スロットル開度θＴＨが小さいときは精緻な開度調整を、スロットル開度θＴＨが大きいときは速い開閉スピードでの開度調整が可能となり、目標とするエンジン回転数に精度良く、かつ応答性良く追従させることができる。
【００２６】
また、図３に示すように、ユニットケース６０の内部においてスロットルシャフト５４の外周には、リターンスプリング７６が配置される。リターンスプリング７６は、図４に示す如く、ねじりコイルバネからなる。リターンスプリング７６の一端７６ａは、スロットルシャフト５４に取り付けられた第４のギヤ７２に接続されると共に、他端７６ｂは、ユニットケース６０の内部に突設されたフックピン７８に接続される。尚、リターンスプリング７６の巻き方向は、スロットルシャフト５４がスロットルバルブ４２を開弁する方向に回動されるように設定される。
【００２７】
即ち、この実施例にあっては、エンジン１０の吸気路２２に配置されたスロットルバルブ４２と、前記スロットルバルブ４２を支持するスロットルシャフト５４と、前記スロットルシャフト５４に減速ギヤ機構５８を介して接続される電動モータ４４とを備え、前記電動モータ４４を駆動することによって前記減速ギヤ機構５８を介して前記スロットルシャフト５４を回動し、よって前記スロットルバルブ４２を開閉して吸入空気量を調量する汎用エンジンのスロットル装置において、スロットルバルブ４２を開弁方向（全開方向）に付勢するリターンスプリング７６を設けるように構成した。以下、この理由について説明する。
【００２８】
図５は、第３のギヤ７０と第４のギヤ７２、およびスロットルバルブ４２を示す模式図である。図５に示すように、第３のギヤ７０を、電動モータ４４（同図で図示せず）によってスロットルバルブ４２が閉弁させられる方向に駆動することにより、スロットルバルブ４２は、第４のギヤ７２を介して全閉開度に位置させられる。
【００２９】
ここで、スロットルバルブ４２が従来技術のようにリターンスプリング７６によって閉弁方向に付勢されている場合、スロットルバルブ４２を全閉した後に第３のギヤ７０をスロットルバルブ４２が開弁させられる方向に駆動しても、第４のギヤ７２は、図６に示す如く、第３のギヤ７０とのバックラッシの影響を受けてただちには回転を開始しない。即ち、スロットルバルブ４２の開弁が要求されてから実際に開弁されるまでに時間的な遅れが生じ、応答性が良くないという不具合が生じる。
【００３０】
一方、スロットルバルブ４２がリターンスプリング７６によって開弁方向に付勢されている場合、スロットルバルブ４２を全閉した後に第３のギヤ７０をスロットルバルブ４２が開弁させられる方向に駆動すると、図７に示す如く、第４のギヤ７２はリターンスプリング７６の付勢力によって第３のギヤ７０の回転に追従しながら回転を開始する。即ち、スロットルバルブ４２をリターンスプリング７６で開弁方向に付勢することにより、第３のギヤ７０と第４のギヤ７２のバックラッシの影響を受けることなく、スロットルバルブ４２はただちに開弁を開始する。
【００３１】
また、スロットルバルブ４２には、吸入空気の流れによって閉弁方向のトルク（圧力）が作用する。図８は、吸気管（路）内の圧力ＰＢとスロットルバルブ４２に作用する閉弁方向のトルクの関係を示すグラフである。図示の如く、吸気管内圧力ＰＢ（実線で示す）が小さくなる（負圧が大きくなる）と、スロットルバルブ４２には閉弁方向のトルク（破線で示す）が作用する。かかるトルクは、スロットルバルブ４２を開弁するのに抵抗となり、電動モータ４４は、大きな駆動力を発生する必要がある。
【００３２】
しかしながら、この実施例にあっては、スロットルバルブ４２をリターンスプリング７６によって開弁方向に付勢するようにしたことから、吸入空気の流れによってスロットルバルブ７６に作用する閉弁方向のトルクと、リターンスプリング７６の付勢力（開弁方向のトルク）とを相殺させることができ、よってスロットルバルブ４２を開弁するのに必要な駆動力を低減することができる。
【００３３】
このように、この発明の第１実施例にあっては、スロットルバルブ４２を開弁方向に付勢するリターンスプリング７６を設けるように構成したので、スロットルバルブを全閉開度から開弁するときに減速ギヤ（第３の減速ギヤ７０と第４の減速ギヤ７２）のバックラッシの影響を受けず、よってスロットルバルブ４２が全閉開度から開弁するまでの応答性を向上させることができる。また、吸入空気の流れによってスロットルバルブ４２に作用する閉弁方向のトルクと、リターンスプリング７６の付勢力（開弁方向のトルク）とが相殺されることから、スロットルバルブ４２を開弁するのに必要な駆動力を低減することができ、よってスロットルバルブ４２を開閉する電動モータ４４を小型化することができる。
【００３４】
尚、上記において、リターンスプリング７６の一端７６ａを第４のギヤ７２に接続するようにしたが、スロットルシャフト５４に接続するようにしても良いし、スロットルシャフト５４に固定される他の部材があれば、それに接続するようにしても良い。
【００３５】
また、リターンスプリング７６をねじりコイルバネとしたが、他の種類のスプリングであってもよい。またスプリングに代えて、ゴムなどの他の弾性体を使用するようにしても良い。
【００３６】
以上の如く、この発明の第１実施例にあっては、汎用エンジン（１０）の吸気路（２２）に配置されたスロットルバルブ（４２）と、前記スロットルバルブ（４２）を支持するスロットルシャフト（５４）と、前記スロットルシャフト（５４）に減速ギヤ（減速ギヤ機構５８）を介して接続されるアクチュエータ（電動モータ４４）とを備え、前記アクチュエータ（４４）を駆動することによって前記減速ギヤ（５８）を介して前記スロットルシャフト（５４）を回動し、よって前記スロットルバルブ（４２）を開閉して吸入空気量を調量する汎用エンジンのスロットル装置において、前記スロットルバルブ（４２）を開弁方向に付勢する付勢手段（リターンスプリング７６）を設けるように構成した。
【００３７】
より具体的には、上記汎用エンジンのスロットル装置において、前記減速ギヤ（５８）のドリブン側のギヤ（第４のギヤ７２）および前記スロットルシャフト（５４）のいずれかと、前記減速ギヤ（５８）が収容されるケース（ユニットケース６０。より詳しくは、その内部に突設されたフックピン７８）とを接続すると共に、前記スロットルバルブ（４２）を開弁方向に付勢するリターンスプリング（７６）を設けるように構成した。
【００３８】
尚、上記において、スロットルバルブ４２を開閉するアクチュエータとして電動モータ４４を例示したが、ロータリソレノイドなど、他のアクチュエータを用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の第１実施例に係る汎用エンジンのスロットル装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１に示す装置のうち、スロットルボディの平面図である。
【図３】図３は、図２のIII−III線断面図である。
【図４】図３に示すリターンスプリングの拡大側面図である。
【図５】図３に示す第３のギヤ、第４のギヤおよびスロットルバルブの模式図である。
【図６】同様に、図３に示す第３のギヤ、第４のギヤおよびスロットルバルブの模式図である。
【図７】同様に、図３に示す第３のギヤ、第４のギヤおよびスロットルバルブの模式図である。
【図８】図１に示す装置の吸気管（路）内圧力とスロットルバルブに作用する閉弁方向のトルクの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０    汎用エンジン
２２    吸気路
４２    スロットルバルブ
４４    電動モータ（アクチュエータ）
５４    スロットルシャフト
５８    減速ギヤ機構（減速ギヤ）
７６    リターンスプリング（付勢手段）
【図１】
2005076524.tif 000003
【図２】
2005076524.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005076524.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005076524.tif 000008
【図７】
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【図８】
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