JP2022108380A - Valve timing control mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブタイミングコントロール機構に関する。 The present invention relates to valve timing control mechanisms.
自動車は、吸気バルブの開閉タイミングをエンジンの回転数や負荷に応じて連続的に変えられる機構として、電動のバルブタイミングコントロール機構を備えている。近代のバルブタイミングコントロール機構は、エンジン搭載性を向上させるために小型化が進んでいる。従来のバルブタイミングコントロール機構においては、ECU(Electronic Control Unit)とレゾルバユニットとがハーネスを介して接続されている。 Automobiles are equipped with an electric valve timing control mechanism as a mechanism that can continuously change the opening and closing timing of the intake valve according to the engine speed and load. Modern valve timing control mechanisms are becoming more compact in order to improve engine mountability. In a conventional valve timing control mechanism, an ECU (Electronic Control Unit) and a resolver unit are connected via a harness.
次世代のバルブタイミングコントロール機構は、小型化を目的として機電一体構造となっている。機電一体構造とは、機械系の部品と電気系の部品を一体化した構造をいう。機電一体構造に関する従来の技術として、たとえば、特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1には、『制御回路収容部への異物侵入を簡易な手法で防止することができる制御回路一体型のブラシレスモータ』に関する技術が記載されている。特許文献1に記載された技術では、モータ本体のエンドフレームが、制御回路の回路基板を収容する基板収容凹部と、モータ本体の内部と連通する連通孔とを有し、基板収容凹部と連通孔とが、分離壁として機能する補強リブ、軸受収容部およびターミナル部にて分離された構成となっている。
The next-generation valve timing control mechanism has an electromechanical integrated structure for the purpose of miniaturization. An electromechanical integrated structure refers to a structure in which mechanical parts and electrical parts are integrated. For example, the technique described in
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、モータのターミナル部から突出している導線と制御回路の回路基板とを、バスバー等の中継端子を介して接続する必要があるため、機構全体の大型化を招いていた。また、基板収容凹部と連通孔との間に分離壁が無い場合は、連通孔が大きく開口しているため、異物が侵入しやすいという欠点があった。
However, in the technology described in
本発明の目的は、機構全体の小型化を図ることができると共に、異物の侵入を抑制することができるバルブタイミングコントロール機構を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a valve timing control mechanism that can reduce the size of the mechanism as a whole and that can suppress the intrusion of foreign matter.
上記課題を解決するために、たとえば、特許請求の範囲に記載された構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一つを挙げるならば、モータコイルを構成する導線を有するバルブタイミングコントロール用のモータと、モータを駆動する駆動回路を有する回路基板と、モータと回路基板との間に設けられる樹脂製の筐体と、を備えるバルブタイミングコントロール機構である。導線の巻き終わり側の端部である端子は、筐体に形成された端子挿通孔を通して回路基板に接続され、端子挿通孔の周辺には、端子挿通孔を囲むように環状のシール部材が配置されている。
In order to solve the above problems, for example, the configurations described in the claims are adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above problems. One of them is a valve timing control motor having conductors forming a motor coil and a circuit board having a drive circuit for driving the motor. and a resin housing provided between the motor and the circuit board. The terminal, which is the winding end of the conductor wire, is connected to the circuit board through a terminal insertion hole formed in the housing, and an annular sealing member is arranged around the terminal insertion hole so as to surround the terminal insertion hole. It is
本発明によれば、機構全体の小型化を図ることができると共に、異物の侵入を抑制することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to reduce the size of the mechanism as a whole and to prevent foreign matter from entering.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能または構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this specification and the drawings, elements having substantially the same function or configuration are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
図1は、実施形態に係るバルブタイミングコントロール機構の全体構成を示す分解斜視図である。
図1において、バルブタイミングコントロール機構1は、図示せぬ自動車のエンジンに設けられる吸気バルブの開閉タイミングをコントロールする機構である。バルブタイミングコントロール機構1は、電子制御装置2と、モータ3とを備えている。実施形態においては、モータ3に電子制御装置2を積層することにより、電子制御装置2とモータ3とを一体化した機電一体構造を採用している。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the valve timing control mechanism according to the embodiment.
In FIG. 1, a valve
電子制御装置2は、自動車のECU(Electronic Control Unit)などから与えられる制御指令に基づいてモータ3の駆動を制御する。モータ3は、バルブタイミングコントロール機構1の駆動源として機能する。モータ3の出力軸であるモータシャフト19(図2参照)は、減速機6に接続される。これにより、減速機6は、モータ3の回転方向および回転速度にしたがって回転する。減速機6は、図示はしないが吸気バルブ開閉用のカムを有するカムシャフトに接続され、モータ3の駆動力をカムシャフトに伝達する。なお、図1においては、減速機6をバルブタイミングコントロール機構1とは別の要素として示しているが、バルブタイミングコントロール機構1は減速機6を備えた構成でもよい。
The
電子制御装置2は、モータ3を駆動する駆動回路を有する回路基板4と、この回路基板4を収容する筐体5と、筐体5に収容された回路基板4を外部から遮蔽するように覆うカバー7と、を備えている。回路基板4および筐体5は、上述したモータ3と共に、ネジ止めなどによって相互に固定される。また、筐体5およびカバー7も、ネジ止めなどによって相互に固定される。
The
回路基板4は、プリント配線基板等によって構成される。回路基板4には、上記の駆動回路を構成する複数の電子部品が実装されている。回路基板4には開口孔部11が形成されている。開口孔部11は、回路基板4を板厚方向に貫通している。開口孔部11は、筐体5の軸受収容部13の形状にあわせて平面視円形に形成されている。軸受収容部13の内径は、軸受15の外径よりも大きく設定されている。これにより、軸受収容部13に軸受15を収容可能となっている。また、開口孔部11の内径は、軸受収容部13の外径よりも大きく設定されている。これにより、筐体5の基板収容部12に回路基板4を収容する場合に、筐体5の軸受収容部13を回路基板4の開口孔部11に挿通させることができる。また、回路基板4には、コネクタ接続部17と複数の端子受孔25とが形成されている。回路基板4において、開口孔部11は、コネクタ接続部17と複数の端子受孔25との間に形成されている。コネクタ接続部17は、後述する複数のコネクタピンによって筐体5のコネクタ部14に接続される。
The
筐体5は、電気的に絶縁性を有する樹脂製である。筐体5には、回路基板4を収容する基板収容部12と、モータ3の軸受15を収容する軸受収容部13と、外部と電気的に接続するためのコネクタ部14とが形成されている。基板収容部12は、筐体5の周壁16によって囲まれた凹状の空間となっている。周壁16は、回路基板4の外形に沿うように形成されている。軸受収容部13は、軸受15の形状に合わせて平面視円形に形成されている。コネクタ部14は、たとえば自動車のECUにつながる配線の端部に設けられるコネクタソケットを抜き出し可能となるように、コネクタソケットの形状に合わせて扁平の筒状に形成されている。コネクタ部14におけるコネクタソケットの差し込み方向の奥側には、図示しない複数のコネクタピンが配置されている。複数のコネクタピンは、コネクタ部14に差し込まれるコネクタソケットと、回路基板4に設けられたコネクタ接続部17とを導通させるためのピンである。複数のコネクタピンは、好ましくは、インサート成形によって筐体5と一体に形成される。
The
図2は、実施形態に係るバルブタイミングコントロール機構1において、モータ3、回路基板4および筐体5を相互に固定した状態を示す縦断面図である。また、図3は、図2のB部を拡大した縦断面図である。
図2および図3において、モータ3、回路基板4および筐体5は、ネジ18によって相互に固定される。図1に示すように、回路基板4には、ネジ18の雄ネジ部を挿通するネジ挿通孔23が形成され、筐体5にもネジ挿通孔29bが形成されている。また、モータ3のフランジ部8にはネジ18の雄ネジ部と噛み合うネジ孔9が形成されている。ネジ18の雄ネジ部は、ネジ挿通孔23,29bを通してモータ3のネジ孔9に噛み合っている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state in which the
2 and 3, the
モータ3は、モータ3の出力軸であるモータシャフト19と、モータシャフト19に取り付けられてモータシャフト19を回転自在に支持する軸受15と、モータコイルを構成する導線22とを有し、この導線22の一部がそのままモータ3の端子22aを構成している。具体的には、コイル状に巻かれた導線22の巻き終わり側の端部が、モータ3の端子22aになっている。導線22は、モータコイルを形成するコイル線に相当する。
The
モータ3は、たとえば3相モータである。軸受15は、たとえば玉軸受によって構成される。軸受15の外周面には、図2に示すように、モータシャフト19の軸方向に位置をずらして2つの周溝15aが形成されている。周溝15aにはOリング41が取り付けられている。Oリング41は、筐体5の軸受収容部13にモータ3の軸受15を収容した場合に、軸受収容部13の内周面に密着した状態で配置される。これにより、軸受収容部13の内径と軸受15の外径との寸法差によって生じる隙間が、Oリング41の存在により、軸受15の全周にわたって一定の寸法に維持される。このため、軸受15の位置ずれを抑制することができる。また、Oリング41は、モータシャフト19の回転時や振動発生時に緩衝材(クッション材)として機能する。このため、軸受15との接触による筐体5の破損を抑制することができる。軸受収容部13の上面には蓋部材26が貼り付けられている。蓋部材26は、たとえば粘着シートによって構成される。蓋部材26は、軸受収容部13に形成された孔13aから塵埃等が入り込まないように、孔13aを塞いでいる。
端子22aは、1つのモータ3に複数設けられる。各々の端子22aは、クランク状に曲げられて、図2の上方向へと延在している。
A plurality of
回路基板4には、複数の端子受孔25(図3参照)が形成されている。端子受孔25は、モータ3の端子22aを半田付けするためのスルーホールである。一方、筐体5には、複数の端子挿通孔27(図3参照)が形成されている。端子挿通孔27は、モータ3の端子22aを挿通するための貫通孔である。端子挿通孔27は、モータ3側から回路基板4側にかけて断面積が徐々に小さくなるテーパー形状を有している。具体的には、端子挿通孔27は、図3に示すように、モータ3側から回路基板4側に向かって断面積が徐々に小さくなる第1のテーパー形状部271と、モータ3側から回路基板4側に向かって断面積が徐々に大きくなる第2のテーパー形状部272とを有している。端子挿通孔27の内径は、第1のテーパー形状部271と第2のテーパー形状部272との境界部273で最小径になっている。以降の説明では、端子挿通孔27の最小径を、端子挿通孔27の内径と記す。端子挿通孔27の内径は、端子22aの外径よりも大きく設定されている。また、端子挿通孔27の内径は、端子受孔25の内径よりも小さく設定されている。モータ3の端子22aは、筐体5の端子挿通孔27と回路基板4の端子受孔25とに挿通された状態で、半田部30により回路基板4に電気的に接続されている。
A plurality of terminal receiving holes 25 (see FIG. 3) are formed in the
ここで、端子挿通孔27の内径(最小径)と端子22aの外径との寸法差(mm)をΔD1とし、軸受収容部13の内径と軸受15の外径との寸法差(mm)をΔD2とすると、ΔD1はΔD2よりも小さい。これにより、端子挿通孔27の内径(最小径)と端子22aの外径との寸法差によって生じるクリアランスは、軸受収容部13の内径と軸受15の外径との寸法差によって生じるクリアランスよりも小さくなる。
Here, the dimensional difference (mm) between the inner diameter (minimum diameter) of the
筐体5における端子挿通孔27の周囲には溝45が形成されている。溝45は、端子挿通孔27を囲むように平面視環状に形成されている。溝45にはOリング42が取り付けられている。Oリング42は、平面視円形の環状に形成されている。Oリング42は、シール部材の一例として設けられたものである。Oリング42は、溝45の底面と回路基板4の下面とに密着した状態で圧縮変形している。なお、シール部材はOリング42に限らず、端子挿通孔27を囲む環状の弾性体であればよい。
A
本実施形態に係るバルブタイミングコントロール機構1においては、モータ3の端子22aが、バスバー等の中継端子を経由することなく、筐体5の端子挿通孔27を通して回路基板4にダイレクトに接続されている。これにより、バルブタイミングコントロール機構1の内部に、中継用の端子などを配置するための空間を確保しなくても済む。このため、バルブタイミングコントロール機構1全体の小型化を図ることができる。また、本実施形態においては、端子挿通孔27の周囲にOリング42を配置されている。このため、Oリング42を配置しない場合に比べて、次のような効果が得られる。まず、Oリング42を配置しない場合は、図2に矢印で示すように電子制御装置2側で発生した異物40が筐体5の端子挿通孔27を通してモータ3側に侵入するおそがある。そして、モータ3側に侵入した異物40が、たとえば軸受収容部13と軸受15との隙間に存在するOリング41に噛み込んだ場合、Oリング41が破損するおそれがある。これに対し、Oリング42を配置した場合は、図3に示すように電子制御装置2側で発生した異物40が回路基板4と筐体5との間に入り込んだ場合に、端子挿通孔27に向かう異物40の移動がOリング42によって阻止される。このため、電子制御装置2側で発生した異物40が筐体5の端子挿通孔27を通してモータ3側に侵入することをOリング42によって抑制することができる。
In the valve
また、本実施形態において、端子挿通孔27は、モータ3側から回路基板4側にかけて断面積が徐々に小さくなるテーパー形状を有している。これにより、モータ3の端子22aを端子挿通孔27により案内し、端子受孔25へと導くことができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施形態においては、上述のような異物侵入抑制効果を奏するシール部材をOリング42によって構成している。このため、電子制御装置2側からモータ3側への異物40の侵入抑制を低コストにて実現することができる。
Further, in the present embodiment, the O-
また、本実施形態においては、端子挿通孔27の内径と端子22aの外径との寸法差が、軸受収容部13の内径と軸受15の外径との寸法差よりも小さい。このため、たとえば図4に示すように軸受収容部13と軸受15との隙間に噛み込む可能性のある異物40aがOリング42よりも内側に存在したとしても、この異物40aがモータ3側に落下することを抑制することができる。これにより、軸受収容部13と軸受15との隙間に異物40aが噛み込むことを避けることができる。
Further, in the present embodiment, the dimensional difference between the inner diameter of the
ちなみに、Oリング42よりも内側に発生する異物40aとしては、モータ3の端子22aを回路基板4の端子受孔25にリフローによって半田付けする際に発生する半田ボールが考えられる。リフローによって発生する半田ボールのサイズ(径)は0.15mm程度である。このため、端子挿通孔27の内径と端子22aの外径との寸法差は、好ましくは0.15mm未満(ただし、ゼロを含まず)であり、より好ましくは0.12mm以下(ただし、ゼロを含まず)である。このように端子挿通孔27の内径と端子22aの外径との寸法差を設定することにより、リフローの際に生じる半田ボールなどの異物40aが端子挿通孔27を通してモータ3側に侵入することを有効に抑制することができる。
Incidentally, the
<変形例等>
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。たとえば、上述した実施形態では、本発明の内容を理解しやすいように詳細に説明しているが、本発明は、上述した実施形態で説明したすべての構成を必ずしも備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、これを削除し、または他の構成を追加し、あるいは他の構成に置換することも可能である。
<Modifications, etc.>
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, in the above-described embodiments, the details of the present invention have been described for easy understanding, but the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described in the above-described embodiments. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to delete a part of the configuration of each embodiment, add another configuration, or replace it with another configuration.
1…バルブタイミングコントロール機構、3…モータ、4…回路基板、5…筐体、13…軸受収容部、15…軸受、22…導線、22a…端子、27…端子挿通孔、42…Oリング(シール材)
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記モータを駆動する駆動回路を有する回路基板と、
前記モータと前記回路基板との間に設けられる樹脂製の筐体と、を備え、
前記導線の巻き終わり側の端部である端子は、前記筐体に形成された端子挿通孔を通して前記回路基板に接続され、
前記端子挿通孔の周辺には、前記端子挿通孔を囲むように環状のシール部材が配置されている
バルブタイミングコントロール機構。 a motor for valve timing control, which has conductors forming a motor coil;
a circuit board having a drive circuit for driving the motor;
a resin housing provided between the motor and the circuit board,
a terminal, which is an end of the winding end of the conductor wire, is connected to the circuit board through a terminal insertion hole formed in the housing;
A valve timing control mechanism in which an annular sealing member is arranged around the terminal insertion hole so as to surround the terminal insertion hole.
請求項1に記載のバルブタイミングコントロール機構。 2. The valve timing control mechanism according to claim 1, wherein the terminal insertion hole has a tapered shape with a cross-sectional area gradually decreasing from the motor side to the circuit board side.
請求項1に記載のバルブタイミングコントロール機構。 2. The valve timing control mechanism according to claim 1, wherein said sealing member is an O-ring.
前記筐体には、前記軸受を収容する軸受収容部が形成され、
前記端子挿通孔の内径と前記端子の外径との寸法差が、前記軸受収容部の内径と前記軸受の外径との寸法差よりも小さい
請求項1に記載のバルブタイミングコントロール機構。 A bearing is attached to the motor shaft, which is the output shaft of the motor,
The housing is formed with a bearing accommodating portion that accommodates the bearing,
2. The valve timing control mechanism according to claim 1, wherein a dimensional difference between an inner diameter of said terminal insertion hole and an outer diameter of said terminal is smaller than a dimensional difference between an inner diameter of said bearing accommodating portion and an outer diameter of said bearing.
請求項4に記載のバルブタイミングコントロール機構。 5. The valve timing control mechanism according to claim 4, wherein a dimensional difference between the inner diameter of the terminal insertion hole and the outer diameter of the terminal is less than 0.15 mm (excluding zero).
Priority Applications (1)
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