JP2013170567A - 車両用一体化制御装置の搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】一体化制御装置を車両に搭載する際、機械的嵌合が完了した際、電気的接続も完了する組付け性のよい車両用一体化制御装置の搭載構造を提供する。
【解決手段】制御対象となるアクチュエータ、又は情報授受のセンサと、これに機械的、電気的に結合された制御装置とを一体化した一体化制御装置を車両に搭載する際、機械的接合部が車両側の装着部に嵌合され、その後さらに嵌合を進めると、電気的接合部が嵌合されて車両側の接続部に結合されるように機械的接合部と電気的接合部とを構成したものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、アクチュエータ、センサ等とその制御部とが一体化された制御装置の車両への搭載構造に関するものである。

従来のこの種装置においては、アクチュエータ又はセンサ等と、これらを制御する制御量又はこれらの情報に基づいて制御量を演算する制御装置とが各々製造され、別々に車両へ搭載されていた。また、アクチュエータと制御装置が一体化されて車両へ搭載されているものもあった。このような一体化制御装置においては、アクチュータ又はセンサと制御装置間の電気的接続について、一部の接続用部材が削減可能となっているが、車両側の電気的ハーネスは依然として存在し、接続作業を必要としていた。（例えば特許文献１）

特許４２７３３２５号公報

特許文献１においては、センサ（シフト位置検出装置）と制御装置が１つのケーシングに収納され、これらの間の電気的接続は装置が完成した時点で接続されていて、コネクタ、ハーネス類は削減できている。しかし、このような装置であっても制御装置外の車両の情報、電源等のハーネスが必要であり、かつ、そのためのコネクタも搭載しなければならないものであった。

また、一体化された制御装置を車両へ搭載する際、制御装置を車両に搭載した後、ハーネス類を装着する、又はハーネスが比較的長い場合は、まず、コネクタ類を制御装置に装着した後に車両に搭載するものであった。その際、搭載場所の制約、各部位の密集度から作業が困難であり、さらには、コネクタ類の装着忘れを生じるという問題があった。

この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたもので、制御装置全体を車両に装着すると同時に、外部配線のための電気的接続も完了する車両用一体化制御装置の搭載構造を提供することを目的とする。

この発明に係る車両用一体化制御装置の搭載構造は、一体化制御装置を車両に搭載する際、まず一体化制御装置の機械的接合部が車両側の装着部に嵌合され、その後さらに嵌合を進めると、電気的接合部が嵌合されて車両側の接続部に結合されるように機械的接合部と電気的接合部とを構成したことを特徴とするものである。

この発明の車両用一体化制御装置の搭載構造によれば、機械的接合部の位置決め後に電気的接続を行なわせるようにしたので、車両の装着性を格段に向上させることができ、また、電気的接合部の位置決めが前もってなされることにより、不要な機械的応力の発生による破損を抑制することができる。

実施の形態１における車両用一体化制御装置の搭載構造を示す全体図である。 実施の形態１における部分図である。 実施の形態２における車両用一体化制御装置の搭載構造を示す部分図である。 実施の形態３における車両用一体化制御装置の搭載構造を示す全体図である。

実施の形態１．
以下、この発明を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１である制御装置一体型スタータを示す一部断面図で、装置のアクチュエータ（モータ）とその制御装置とを一体化し、これらを本体側である車両のエンジンへ装着する構造を示している。
図において、制御装置１は、スタータ本体２の上に取り付けられており、ケース１０と、このケース１０内に収容された電子部品が搭載された制御基板１１および中継部材１２などから主に構成されている。この制御装置１は、例えばアイドルストップ用の制御装置であり、車両の始動指示の検出によりスタータスイッチ（図示せず）を操作することなく、自動的にエンジンを再始動するためにスイッチ部３を作動させるように制御指令を出力するものである。また、ケース１０の開口部（図中左側）はスタータ本体２と一体化されたブラケット１４で覆われている。

スタータ本体２を構成するモータは、ブラシ付きタイプであって、外装ヨーク２５の内側に配列された複数の永久磁石２２と、積層鉄心にコイル巻線２４が巻回され、その中心に出力軸２３を有した回転子２１と、スイッチ部３の作動により移動するレバー２６、クラッチ２７、ピニオン２８とから主に構成されている。これら制御装置１、スタータ本体２、スイッチ部３を制御装置一体型スタータと称する。

一方、車両側には制御装置一体型スタータの前方部を収容できるようにエンジン４に開けられた穴４１があり、その中にはクランク軸（図示せず）を回転させるリングギア４２が配置されている。このような構成のもとで、スイッチ部３が駆動されると、レバー２６が図中左方向へ移動し、ピニオン２８を移動させてリングギア４２とかみ合わせ、スタータ出力軸２３の回転をリングギア４２へ伝達させることにより、エンジンを始動させることができる。
ここで、制御装置一体型スタータをエンジン４に搭載する場合、まず、制御装置一体型スタータのインロー部２９を穴４１の開口インロー部に嵌め合わせ、その後、制御装置一体型スタータをさらに押し進めることにより機械的接合が完了することになる。

次に、電気的接続を行なう接合部について説明する。
電気的接合部は、エンジン４側と制御装置１側の両者から構成されており、エンジン４側は、複数のハーネス５４に電気的に接続された複数の導体ピン５２と、これら導体ピン５２をまとめた保持部材５１とからなり、この保持部材５１はエンジン４側に一部が埋設され、一部が突出して構成されている。一方、制御装置１側は、ブラケット１４の一部に窓部５３を設け、中継部材１２に導体ピン５２が挿入できる孔１３が導体ピン５２と同数設けられている。さらに、これら孔１３の内周は導電体の金属が設置され、孔の図中右側の開口部から中継部材１２表面に導電パターンが配設され、搭載された電子部品と電気的に接続されている。
ここで、エンジン４側が挿入側であり、制御装置１側の電気的接合部は受け部を成している。これらのエンジン側電気的接続部材と制御装置側電気的接続部材とを電気的接合部５と総称する。

次に、接合過程について説明する。図１は、スタータ本体２と制御装置１とが一体化され、この制御装置一体型スタータが車両側へ装着される途中の状態を示している。
まず、機械的接合部であるインロー部２９が嵌め合いを開始した時点（Ｌ２部分で接合）においては、両者には隙間Ｌ１が開いており、導体ピン５２と制御装置１との孔１３は未接触状態である。この隙間Ｌ１をなくすように制御装置一体型スタータを押し進めると、両者の機械的接合がなされ、車両への搭載が完了する。なお、インロー部２９は円弧状の構造を有しているので、このインロー部２９で両者の位置決めがなされ、嵌め合うことになる。

次に、電気的接合部は、車両への搭載を進める際、隙間Ｌ１をなくすように嵌め合いを進めると、導体ピン５２が制御装置１の中継部材１２に開けられた孔１３に向かって挿入されるようになり、隙間Ｌ１がなくなると、導体ピン５２の先端が孔１３を貫通する位置に到達する。この結果、導体ピン５２の前方部の周囲と中継部材の孔１３の内周が接触することにより、電気的接続が成し遂げられる。導体ピン５２の先端部付近はバネ構造を成し、孔１３の内周に密着するように作用する。また、保持部材５１はブラケット１４の窓５３に密着するように挿入される。

以上のように、まず、機構部品で金属部同士が嵌合を開始し、この嵌合を押し進めることにより電気的接合部が接続されることになる。このため、電気的接合部を機械的接合部の嵌合なしに取り付ける場合と比較し、特に、導体ピン５２、孔１３との挿入位置ずれによる破損の可能性を回避することができる。また、１つの装着作業により電気的接続も成し遂げられ、作業性も向上させることができる。
なお、孔１３は、導体ピン５２の方向に向かって（図中左側）大きく広がっていることが望ましい。一方残りの孔径は一定で、内周は金属導体で覆われている。このように孔の左右で異なる形状にしたことで、左側が導体ピン５２の挿入のためのガイドとして作用し、右側は電気的接続を行なわせることができる。また、孔１３は同一径で形成し、その前方に別途導体ピン５２が入ってくるガイドとなる少し大きな径の穴を形成してもよい。さらにまた、窓部５３と接合部孔１３の距離が近い場合は、窓部５３をガイドとして利用することもできる。

図２は、エンジン４と制御装置１の組付け前の状態で、互いの接合面を示す展開図である。図左側（Ａ）はエンジン４側で、電気的接合部は、８本の導体ピン５２とこれらを包む保持部材５１が配設されている。図中右側（Ｂ）が制御装置一体型スタータで、保持部材５１、導体ピン５２と対応する位置に窓部５３、孔１３がそれぞれ配設されている。
ここで、延出した導体ピン５２群を保持する保持部材５１は絶縁性弾性材料で製造されており、このため、装着時に若干の位置ずれを吸収することができ、ブラケットの窓部５３と密着性を上げる効果もある。これら接合部は、装置の外周付近に配置し、その他の部品の配置、構成に対して有効面積を広げている。

また、両者の機構部の嵌合時、インロー部２９がほぼ円形であるため、周方向には位置ずれを起こすように移動可能であり、周方向に位置ずれが生じた場合、電気的接合ができなくなる。このため、スタータ本体２のインロー部２９の一部に径方向に突出する突部２９ａを設けるとともに、エンジン４側の穴４１の一部に凹部４６を設け、突部２９ａを凹部４６に嵌め込むことで周方向の位置ずれを防止することが可能となる。
なお、制御装置１は、エンジン４側と嵌合された後、両者に設けられた穴４５を介してボルトによって締め付けられ、固定されることになる。

以上のように、一体化制御装置を車両へ搭載すると同時に電気的接続も成し遂げられることになり、組立て性を向上させることができる。また、搭載時に機構部品がまず位置決めされた後に電気的接続がなされるので、電気的接合部の位置ずれによる破損を抑制する
ことができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２を示す要部拡大図であり、図１と同一符号は同一部分を示している。
エンジン４側の一部に、ハーネス５４と、このハーネス５４に接続されたターミナル５５と、このターミナル５５を保持する保持部材５６とからなる電気的接合部を配置している。ターミナル５５は、導電材をバネ性を持つように形成され、絶縁性弾性材料からなる保持部材５６で複数のターミナル５５を保持している。

一方、制御装置においては、制御基板１１、中継部材１２、導体ピン１５が配置され、導体ピン１５の一端（図中右端）は、制御基板１１の穴を貫通して電気的に制御基板１１の導体パターンと接続されている。また、導体ピン１５の他端（図中左端）は、ターミナル５５に対向して配置され、その中央部を屈曲し、中継部材１２の一部１２ａにインサートモールドされて保持されている。このインサートモールドにより導体ピン１５の固定、位置決めを成している。さらに、ブラケット１４の窓５３には第２の保持部材５７により導体ピン１５の先端が位置決めされている。

この図３は、実施の形態１と同様に嵌合の途中を示しており、この状態ではターミナル５５と導体ピン１５はまだ接触していない。その後Ｌ１をなくすまで嵌め合いが進むと、ターミナル５５と導体ピン１５は接触し、ターミナル５５のバネ性により導体ピン１５を挟み込むことになる。ここで、挟み込む位置は、バネの中央付近であり、その前方（図中右側）は広く開口しているため、導体ピン１５の挿入をガイドしている。また、保持部材５６のひだり右側先端は、ブラケット１４の窓部５３に挿入されている第２の保持部材５７の左側先端が当接し、両保持部材５６、５７が弾性部材であれば、密着性を確保できる。また、寸法誤差、挿入時の圧力を吸収し、防水性を確保することも可能である。さらに、エンジン４側からの突出部がなく、制御装置一体型スタータ側にのみ突出部が存在することになるため、作業時の注意を制御装置一体型スタータのみにかけることができ、取り扱いを容易とすることができる。

また、嵌合が開始される機構部品が円形であれば、その嵌合において周方向の位置ずれが発生するが、この対策として接合部の近傍に導体ピンとは異なる柱状部位とこの柱状部位が入る筒状部位で周方向移動を規制するものでもよい。その凹凸部位、柱状、筒状部位は機構部の嵌合途中までに両者が嵌合することが望ましく、それにより電気的接続が開始される直前には、周方向ずれも修正されて電気的接合の位置合わせがより完全となるからである。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示すもので、モータ２ａと、このモータ２ａに取り付けられたモータを制御する制御回路と、回転センサおよびその検出回路が一体に構成された一体型制御装置を本体側である車両７に搭載する構造を示している。
図において、モータ２ａは、ブラシレスモータで、コイル巻線２４ａが巻回された固定子２２ａと、固定子２２ａ内に配置され、出力軸２３を有する永久磁石式回転子２１ａとから構成されている。
制御装置１ａの一部は、出力軸２３の延出方向に配置され、ケース１０ａと、このケース１０ａ内に電子部品が搭載された制御基板１１ａと、回転センサ関係部品とが内蔵されている。ケース１０ａの図中左側は、ブラケット１４ａで覆われており、コイル巻線２４ａのコイル端１７は、制御基板１１ａに搭載されたスイッチング素子１８に接続されている。

回転センサ関係部品は、出力軸２３に一体化され、突起を有する円盤６４と、２組の巻線と励磁巻線がそれぞれ巻回されたコイル群６３とからなるレゾルバセンサである。これらの巻線、信号を出力するセンサ回路６５、及び制御基板１１ａには、それぞれ電源、グランド、信号ラインの電気的接続が必要であり、それぞれには導電体、又はハーネス１９、コネクタ１６、６１、ターミナル６２が設置されている。なお、センサ回路６５の電気信号、及びスイッチング素子１８の駆動信号、制御量演算等を受け持つマイクロコンピュータを搭載した制御基板は、別途配置されている。例えば、モータ２ａの側面に一体化するように配置することも可能である。

ブラケット１４ａの外周には、嵌合部を形成するインロー部２９ｂが円周状に配置されており、一体型制御装置が装着される機構部を形成している。一方、本体側の車両７には、インロー部２９ｂが形成されており、両者のインロー部２９ｂを嵌め合わせることで、一体型制御装置が車両７に搭載されることになる。
また、インロー部２９ｂにはＯリング６６が配置され、嵌合により防水構造を構成している。車両側の電気的接続には、導体ピン７２、コネクタ７１、ハーネス７３が制御装置１ａに対向して配置されている。

このモータ２ａを車両７側に装着する場合、まず、対向するインロー部２９ｂ、２９ｂを嵌め合わせ、隙間Ｌ１を埋めるように挿入を続ける。隙間Ｌ１が減少するに従って、出力軸２３が車両側のギア部７４と嵌合するとともに、電気的接合部も両コネクタ６１、７１とターミナル６２、導体ピン７２とがそれぞれ嵌合され、隙間Ｌ１をなくした時点で、機械的、電気的接合がともに完遂される。
ここで、上部の電気的接合は、例えば、電源、グランド等大電流用で、下部の電気的接合は、主に信号ラインの小電流用であり、電気的配線数が多い場合、分割配置することにより接合部の肥大化を防止することができる。また、コネクタ７１の内側はコネクタ６１の外側が接触しながら挿入され、導体ピン７２とターミナル６２のガイドの役目を果たしている。

このように電気的接合部を機械的接合部のインロー部２９ｂの内側に配置することによって、インロー部２９ｂでの防水構造により電気的接合部の防水構造を兼ねることができ、コストのみならず、全体の大きさを縮小できる効果がある。また、機構部の嵌合は、圧入ではなくても、隙間ばめであってもよい。

以上説明したように、機構部品同士を嵌合させた後、電気的接合部の接続を成し遂げることにより、組付け性を向上させることができるとともに、接合部周辺の部品の位置ずれによる破損も抑制できるという効果を得ることができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：制御装置 ２：スタータ本体 ３：スイッチ部 ４：エンジン
５：電気的接合部 １１：制御基板 １２：中継部材 １３：孔
１４：ブラケット １５、５２、７２：導体ピン ２１：回転子
２２：固定子 ２３：出力軸 ２４：コイル巻線 ２９：インロー部
４０：エンジン ５０：電気的接合部 ５１、５６、５７：保持部材

この発明に係る車両用一体化制御装置の搭載構造は、一体化制御装置を車両に搭載する際、まず一体化制御装置の機械的接合部が車両側の装着部に嵌合され、その後さらに嵌合を進めると、前記機械的接合部と別途設けられた電気的接合部が嵌合されて車両側の接続部に結合されるように機械的接合部と電気的接合部とを構成したことを特徴とするものである。

Claims (6)

1. 制御対象となるアクチュエータ、又は情報授受のセンサと、これに機械的、電気的に結合された制御装置とを一体化した一体化制御装置を車両に搭載する車両用一体化制御装置の搭載構造であって、
   前記一体化制御装置を車両に搭載する際、まず前記一体化制御装置の機械的接合部が車両側の装着部に嵌合され、その後さらに嵌合を進めると、電気的接合部が嵌合されて車両側の接続部に結合されるように機械的接合部と電気的接合部とを構成したことを特徴とする車両用一体化制御装置の搭載構造。
2. 前記電気的接合部は、前記一体化制御装置および前記車両の一方が導体ピン、他方が受け部からなり、前記受け部には、電気的接続部とこの電気的接続部に前記導体ピンを案内するガイド部とを設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用一体化制御装置の搭載構造。
3. 前記電気的接合部を構成する導体ピン、又はその受け部を複数個有し、これらの部品を絶縁性弾性材料からなる保持部材で一括保持するように形成され、前記保持部材の少なくとも一部がその対向部へ挿入、結合されたことを特徴とする請求項２に記載の車両用一体化制御装置の搭載構造。
4. 前記一体化制御装置における接合部は、電気的接続を行うための部材を保持する中継部材を有し、これを介して一方は車両側、他方は制御装置の内部と接続したことを特徴とする請求項３に記載の車両用一体化制御装置の搭載構造。
5. 前記一体化制御装置および前記車両の一方の前記機械的接合部に嵌合方向とは異なる周方向に突出する突部を、他方に凹部を設け、これらを嵌合することにより周方向の位置ずれを防止したことを特徴とする請求項２に記載の車両用一体化制御装置の搭載構造。
6. 前記機械的接合部の内周側に前記電気的接合部を配置したことを特徴とする請求項２に記載の車両用一体化制御装置の搭載構造。