JP2019120127A - カバー及びそれを用いたモータ駆動型スロットルバルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルバルブ装置に組み込まれるギアカバーの寸法拡大を防止することである。【解決手段】本発明に係るギアカバーは、電気的接続のための端子及びコネクタを外部に有する、モータ駆動式スロットルバルブに組み込まれ、前記端子と前記コネクタは、前記ギアカバーとして一体に成形され、前記端子は、前記コネクタ内において水平方向に同一高さに配置され、前記端子は、それぞれ異なる接続先を有し、反コネクタ挿入面側にてコネクタ内の端子と同じ高さかつ平行のもとに交差している。【選択図】図３

Description

本発明は、ギアを覆うカバー及びそれを用いたモータ駆動型スロットルバルブ装置に関わる。

インダクタンスの変化によって回転体の位置あるいは回転角度を検出するいわゆる非接触式の回転角度検出装置としては、特許文献１に記載したものが知られている。また、モータ駆動式の絞り弁制御装置の回転角度検出装置としてこの種の回転角度検出装置を用いることは、特許文献２で知られている。

また、端子を立体交差させることなく、同一平面上に形成する別の手段としては、特許文献３が知られている。

従来技術においては、要求される端子配列を満足するために、隣接し合う端子を交差させて配設したい場合、どちらか一方の端子で他方の端子の上方向を跨いで迂回し配設する必要があった。そのため、コネクタ上方向に端子を迂回して配置するためのスペースが必要となるため、コネクタハウジングの高さが大きくなっていた。

特開２００３−２５４７８２号公報 特開２００８−９６２３１号公報 特開２０１５−３１６５３号公報

本発明に係る課題は、スロットルバルブ装置に組み込まれるギアカバーの寸法拡大を防止することである。

本発明に係るギアカバーは、電気的接続のための端子及びコネクタを外部に有する、モータ駆動式スロットルバルブに組み込まれ、前記端子と前記コネクタは、前記ギアカバーとして一体に成形され、前記端子は、前記コネクタ内において水平方向に同一高さに配置され、前記端子は、それぞれ異なる接続先を有し、反コネクタ挿入面側にてコネクタ内の端子と同じ高さかつ平行のもとに交差しているギアカバー。

本発明により、コネクタ上方向の最大高さを低くすることが可能となり、狭いスペースにおいてもモータ駆動型スロットルバルブ装置を設置することができるようになる。

本実施形態に係るモータ駆動式スロットルバルブ装置の全体断面図である。 本実施形態に係るギアカバー２１の正面透視図である。 図２のＸＸ方向から見たコネクタ２１Ａ内の端子の平面断面図である。 図３に示されたＡＡ面とＢＢ面とＣＣ面とＤＤ面のそれぞれの矢印方向からぞれぞれの断面図を示す。 図３に示されたＥＥ面とＦＦ面とＧＧ面とＨＨ面のそれぞれの矢印方向からぞれぞれの断面図を示す。 ギアカバー２１の斜視透視図である。 モータ端子２５Ａ及びモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６Ａ、ＴＰＳ端子２６Ｂ及びＴＰＳ端子２６Ｃが端子クリップ２７に嵌合された状態を示す斜視図である。 モータ端子２５Ａ及びモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６Ａ、ＴＰＳ端子２６Ｂ及びＴＰＳ端子２６Ｃと端子クリップ２７が分解された状態を示す斜視図である。 モータ端子２５Ａとモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６Ｃが端子クリップ２７に嵌合された状態をコネクタ挿入側面から見た斜視図である。 第２実施形態に係るモータ端子２５Ａ等周辺の組立斜視図である。 第２実施形態に係るモータ端子２５Ａ等周辺の分解斜視図である。

本発明に実施するための形態を図面を用いて説明する。

図１は、モータ駆動式スロットルバルブ装置の全体断面図である。
モータ駆動式スロットルバルブ装置は、アルミダイカスト製のスロットルボディ３を有する。スロットルボディ３にはエアクリーナー（図示しない）から吸い込んだ空気を各気筒（シリンダ；図示しない）まで送る筒状の吸入通路（以下ボア１と呼ぶ）とモータ２を収納するための円筒内周面を有するモータハウジング２Ａが一緒に成型されている。

スロットルボディ３にはボア１の一つの直線径に沿って金属製の回転軸（以下スロットルシャフト４と呼ぶ）がボア１を貫通して設けられている。

スロットルシャフト４の両端は、スロットルボディ３に設けた軸受としてニードルベアリング５とボールベアリング６で回転可能に支持されている。ニードルベアリング５及びボールベアリング６は、スロットルボディ３に圧入固定されている。

スロットルシャフト４上に所定の位置までボールベアリング６の内輪を圧入後、ボールベアリング６の外輪をスロットルボディ３に圧入することで、スロットルシャフト４が軸方向に移動する際の移動量を規制している。
ニードルベアリング５は、内径にゴム製の環状のシール部材を備える。このシール部材がスロットルシャフト４の外径と密着してシール部を形成する。またボールベアリング６は内輪と外輪に間にゴム製の環状のシール部材を備えておりシール部を形成する。かくしてニードルベアリング５とボールベアリング６はボア１と後述する減速歯車機構が収納されるギア収納室との間を封止している。
また、スロットルシャフト４には軸方向に延びるスリットが形成されており、このスリットに金属材製の円板で構成されるスロットルバルブ８を差し込んで、ネジ９で固定している。
かくして、スロットルシャフト４が回転するとスロットルバルブ８が回転し、結果的に吸気通路の開口面積が変化して内燃機関の吸入空気量が調節可能となる。
スロットルシャフト４の一端部には、スロットルギアがナット１１で締め付けられ、固定されている。スロットルギアは、金属プレート１０Ａと、この金属プレート１０Ａに樹脂成形されたスロットルギア部１０Ｂと、から構成されている。

モータハウジング２Ａは、スロットルシャフト４と平行に形成されており、ブラシ式直流型のモータ２がモータハウジング２Ａ内に差し込まれ、ネジで固定されている。モータ２の回転軸端部には出力ギアとしての金属材製ギア（以下モータギア１３と呼ぶ）が固定されている。

モータギア１３とスロットルギア部１０Ｂの間にはスロットルボディ３に圧入固定された金属材製の固定軸（以下中間ギアシャフト１４と呼ぶ）に回転可能に支持されたギア（以下中間ギア１５と呼ぶ）が噛合っている。

中間ギアは、モータギア１３と噛合う大径ギア１５Ａと、スロットルギア部１０Ｂと噛合う小径ギア１５Ｂと、から構成されている。大径ギア１５Ａと小径ギア１５Ｂは樹脂成形により一体に成形される。

これら複数のモータギア１３、大径ギア１５Ａ、小径ギア１５Ｂ及びスロットルギア部１０Ｂは２段の減速歯車機構を構成しており、かくしてモータ２の回転が減速機構を介して、スロットルシャフト４に伝達される。
スロットルギアの背面とデフォルトレバー１６の間にコイルばねで形成されたデフォルトスプリング１７が挟持されている。デフォルトレバー１６とスロットルボディ３の側面との間にコイルばねで形成されたリターンスプリング１８が挟持されている。
リターンスプリング１８は、その先端がスロットルボディ３に形成された切欠きに係止され、端部は回転できないように構成されている。他端はデフォルトレバー１６の円筒形樹脂部を取巻き、その先端がデフォルトレバー１６に形成された孔に係止され、この端部はデフォルトレバー１６と一体となって回転するように構成されている。

またデフォルトレバー１６の外周部には、樹脂で形成された回転止めの突起があり、この突起がボディ３に形成されたもう１つの切欠部との当接により、回転方向片側への回転を制限されており、同時にリターンスプリング１８により回転が制限された方向へ荷重を与えられている。

スロットルギアの背面とデフォルトレバー１６のスロットルギア側の面は、それぞれが持つ突起形状により制限された範囲で回転可能に勘合している。
デフォルトスプリング１７は、端部をデフォルトレバー１６に形成された孔に係止され、もう一方の端部はスロットルギア１０の背面に形成された突起形状に係止されており、デフォルトスプリング１７によりスロットルギア１０はデフォルトレバー１６に対し回転方向片側へ荷重を与えられている。
かくして、デフォルトスプリング１７及びリターンスプリング１８の予荷重により、モータ２が通電されていないとき、スロットルバルブ８がデフォルト位置を維持するように構成されている。
図１はディーゼルエンジンの電子制御スロットル装置であるため、スロットルバルブ８のデフォルト位置、つまりモータ２の電源が切断されているときにスロットルバルブ８が初期位置として与えられている開度位置は全閉位置から約９０°開いた全開位置である。

次に、スロットルポジションセンサ（ＴＰＳと略す）としてのインダクタンス式回転検出装置の構成について説明する。
インダクタンス式回転角度検出装置は、回転体（スロットルバルブ８）の回転軸（スロットルシャフト４）に取付けられたロータ１９に樹脂で一体成形された励起導体（図示なし）とこれに対面する固定子（ギアカバー２１に固定した回路基板としてのＴＰＳ(スロットルポジションセンサ)基板２０）に設けたコイル（図示なし）で構成される。
次に、本実施例としてのギアカバーにおけるコネクタ端子配置について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係るギアカバー２１の正面透視図である。

ギアカバー２１は、車両コントロールユニット側との電気的接続を一箇所で集中的に行うためのコネクタ２１Ａを有する。

コネクタ２１Ａに配設される端子は、モータ２との電気的接続を行うためのモータ端子２５Ａ及び２５Ｂと、ＴＰＳ基板２０との電気的接続を行うためのＴＰＳ端子２６Ａないし２６Ｃと、により構成される。

ギアカバー２１の材質は樹脂であり、例えばＰＢＴやＰＰＳあるいはＰＡ等が用いられる。モータ端子２５Ａ及び２５ＢとＴＰＳ端子２６Ａないし２６Ｃはプレス工程によって成形され、一部あるいは全部の端子が同時に成形されることが一般的である。

モータ端子２５Ａ及び２５ＢとＴＰＳ端子２６Ａないし２６Ｃの材質は、導電材料であり、例えば銅である。さらに、必要に応じてめっきが施される。めっきにはＳｎやＡｇあるいはＡｕなどが用いられるが、複数の種類が重ねて用いられる場合もある。

シールパッキン２２は、ギアカバー２１とスロットルボディ３との間に設けられる密閉用部材である。

図３は、図２のＸＸ方向から見たコネクタ２１Ａ内の端子の平面断面図である。

モータ端子２５Ａ及び２５ＢとＴＰＳ端子２６Ａないし２６Ｃは、あらかじめ端子クリップ２７に嵌合されることでそれぞれの位置関係が規制かつ保持され、さらにギアカバー２１を樹脂にて射出成型する際に一体として形成される。端子クリップ２７の材質は、端子間の絶縁を確保するために絶縁物質であり、例えば樹脂である。

コネクタ内側２１Ｂにおいて、ＴＰＳ端子２６Ａないし２６Ｃをモータ端子２５Ａ及び２５Ｂの同列左側に配設させるため、モータ端子２５Ａ及び２５Ｂと同一高さにて反コネクタ挿入面側に９０度折り曲げられる。

ＴＰＳ端子２６Ａないし２６Ｃのそれぞれの絶縁距離をほぼ等しく設けながら、かつモータ端子２５とモータ端子２５Ｂとの絶縁距離を最小で保ちながら、モータ端子２５及び２５Ｂの後部を迂回してコネクタ挿入側面に貫通して戻るよう構成されている。ここでコネクタ挿入側面とは、紙面下部に向う矢印方向に向き合う面である。反コネクタ挿入側面とは、紙面上部に向う矢印方向に向き合う面である。

図４は、図３に示されたＡＡ面とＢＢ面とＣＣ面とＤＤ面のそれぞれの矢印方向からぞれぞれの断面図を示す。

図５は、図３に示されたＥＥ面とＦＦ面とＧＧ面とＨＨ面のそれぞれの矢印方向からぞれぞれの断面図を示す。図６は、ギアカバー２１の斜視透視図である。図７は、モータ端子２５Ａ及びモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６Ａ、ＴＰＳ端子２６Ｂ及びＴＰＳ端子２６Ｃが端子クリップ２７に嵌合された状態を示す斜視図である。図８は、モータ端子２５Ａ及びモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６Ａ、ＴＰＳ端子２６Ｂ及びＴＰＳ端子２６Ｃと端子クリップ２７が分解された状態を示す斜視図である。

端子クリップ２７は、モータ端子２５Ａとモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６ＡＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６Ｃを位置決めするための溝形状と、これらを保持するための爪部形状と、を全ての端子分（本実施例の場合は５本）有する。これらがモータ端子２５Ａとモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６ＣのＺ方向を拘束すると同時に、Ｘ方向とＹ方向については端子挿入孔とＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６Ｃの上部を受けるために設けられた壁により拘束および位置決めされる構成となっている。

端子クリップ２７に設けられた溝形状及び端子挿入孔は端子よりも大きく設定されており隙間があるため、手作業にて容易にモータ端子２５Ａとモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６Ｃを挿入することができる構成となっている。さらに、端子クリップ２７の爪部形状はモータ端子２５Ａとモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６Ｃを装着時に弾性変形することで装着性を容易にしている。

図９は、モータ端子２５Ａとモータ端子２５ＢとＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６Ｃが端子クリップ２７に嵌合された状態をコネクタ挿入側面から見た斜視図である。

端子クリップ２７の端子挿入孔の上部左右には位置決め孔が設けられており、ギアカバー２１の樹脂成形時に、型側のピンで同時に保持されるため成形時も位置決めされる。位置決め孔の形状は実施例では円形であるが、三角形や四角形あるいはＬ字状等の異形形状でもよい。

図１０及び図１１は、実施例１に対し、９０度折り曲げられるＴＰＳ端子をＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６Ｂの２本に変更したものである。

ＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢとＴＰＳ端子２６Ｃは、モータ端子２５Ａとモータ端子２５Ｂの同列左側に配設させるため、ＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６Ｂの２本については実施例１と同様にコネクタ内２１Ｂのモータ端子２５Ａとモータ端子２５Ｂと同一高さにて反コネクタ挿入面側に９０度折り曲げられ、ＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６Ｂ間それぞれの絶縁距離をほぼ等しく設けながら、後部を迂回してコネクタ挿入側面に貫通して戻るよう構成されている。

また、ＴＰＳ端子２６Ｃの１本についてはモータ端子２５Ａとモータ端子２５Ｂの上部をＸＹ平面上で最小の絶縁距離を保ちながら迂回し、モータ端子２５Ａとモータ端子２５Ｂと同一高さにて９０度折り曲げられコネクタ挿入側面に貫通して戻るよう構成されている。

このようにＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６Ｂの２本のみを反コネクタ挿入面側に９０度折り曲げることで、ＴＰＳ端子２６ＡとＴＰＳ端子２６ＢをＴＰＳ端子２６Ｃに対してよりＺ方向に近接させることができるため、反コネクタ挿入面側へのギアカバー２１の外側形状の張り出しを実施例１よりも小さく抑えることができる。その結果、反コネクタ挿入面側の搭載スペースに制限があるような場合においても搭載が可能となる。

１…ボア、２…モータ、２Ａ…モータハウジング、３…スロットルボディ、４…スロットルシャフト、５…ニードルベアリング、６…ボールベアリング、８…スロットルバルブ、９…ネジ、１０Ａ…金属プレート、１０Ｂ…スロットルギア部、１１…ナット、１３…モータギア、１４…中間ギアシャフト、１５Ａ…大径ギア、１５Ｂ…小径ギア、１６…デフォルトレバー、１７…デフォルトスプリング、１８…リターンスプリング、１９…ロータ、２０…ＴＰＳ基板、２１…ギアカバー、２１Ａ…コネクタ、２１Ｂ…コネクタ内側、２２…シールパッキン、２５Ａ…モータ端子、２５Ｂ…モータ端子、２６Ａ…ＴＰＳ端子、２６Ｂ…ＴＰＳ端子、２６Ｃ…ＴＰＳ端子、２７…端子クリップ

Claims (7)

1. 電気的接続のための端子（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ〜２６Ｃ）及びコネクタ（２１Ａ）を外部に有する、モータ駆動式スロットルバルブに組み込まれるギアカバー（２１）において、
   前記端子と前記コネクタは、前記ギアカバーとして一体に成形され、
   前記端子は、前記コネクタ内において水平方向に同一高さに配置され、
   前記端子は、それぞれ異なる接続先を有し、反コネクタ挿入面側にてコネクタ内（２１Ｂ）の端子と同じ高さかつ平行のもとに交差しているギアカバー。
2. 電気的接続のための端子（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ〜２６Ｃ）及びコネクタ（２１Ａ）を外部に有する、モータ駆動式スロットルバルブに組み込まれるギアカバー（２１）において、
   前記端子と前記コネクタは、前記ギアカバーとして一体に成形され、
   前記端子の一部は、前記コネクタ内において水平方向に同一高さに配置され、
   前記端子の一部は、前記コネクタ内において垂直方向に折り曲げられ、
   前記端子は、それぞれ異なる接続先を有し、
   一部が反コネクタ挿入面側にてコネクタ内の端子と同じ高さかつ平行のもとに交差しているギアカバー。
3. 請求項１または請求項２に記載のギアカバーにおいて、
   前記端子の保持及び拘束を予め端子クリップ（２７）なる絶縁性の別部材にて行い、
   前記端子クリップには前記端子を係止するための爪形状と溝形状の両方を供えており、
   前記端子はＸ、Ｙ、Ｚの三方向が拘束されているギアカバー。
4. 請求項１または請求項２に記載したギアカバーにおいて、
   前記端子は、それぞれ必要に応じて一本あるいは複数本を一体としてプレスにて成形され、端子クリップ（２７）を装着したあとでそれぞれを分離あるいは分断されているギアカバー。
5. 請求項１または請求項２に記載のギアカバーにおいて、
   前記端子の保持及び拘束を予めプリモールドなる樹脂成形にて行い、端子クリップ（２７）の代替とし、
   前記端子はＸ、Ｙ、Ｚの三方向が拘束されているギアカバー。
6. 請求項１ないし４に記載のいずれかのギアカバー（２１）において、
   前記端子と前記端子クリップを嵌合した後、前記ギアカバーをオーバーモールドなる樹脂成形にて形成されているギアカバー。
7. 請求項１ないし６に記載のいずれかのギアカバーを有するモータ駆動型スロットルバルブ装置。

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