JP4487974B2 - モータドライバ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて電動モータを通電駆動するモータドライバに関する。

内燃機関に搭載されるバルブタイミング調整装置は、一般に、その搭載スペースを確保することが難しい。そこで従来、バルブタイミング調整装置に設けられるモータドライバについて、電気回路要素を複数の基板部に振り分けて実装し、それら基板部を積層して配置することにより、電気回路要素の実装面積を増大しつつ搭載性を高める技術が考えられている。そして、このような技術の一種として特許文献１には、各基板部の両端側でターミナルを溶接により接合することで、各基板部の電気回路要素間を電気的に接続すると同時に、各基板部の固定強度を確保するものが提案されている。
特開２００６−３７８３７号公報

上記特許文献１に開示の技術では、各基板部の一端側から他端側に向かう方向において、第一基板部の一端側のターミナルと第二基板部の一端側のターミナルとの配置順は、第一基板部の他端側のターミナルと第二基板部の他端側のターミナルとの配置順と相反している。それ故、各基板部の一端側のターミナルを互いに接近させて接合すると、製造公差等に起因して各基板部の他端側のターミナルが互いに離間し、隙間が生じることがある。この場合、各基板部の他端側のターミナル同士を接合するには、それらターミナルの少なくとも一方に荷重を掛けて変形させる必要があるため、接合後のターミナルに初期歪みが生じてしまい、長期の使用においては接合剥離を引き起こすおそれがある。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、搭載性及び耐久性の双方を高めるバルブタイミング調整装置のモータドライバを提供することにある。

請求項１に記載の発明によると、第一及び第二基板部は基板面の垂直方向に積層されるので、内燃機関への搭載上の制約に応えることができる。さらに請求項１に記載の発明によると、基板面の平行方向（以下、解決手段の欄では「基板平行方向」という）の両端側でターミナルが互いに接合される第一及び第二基板部について、次の特徴が実現される。即ち、各基板部の一端側から他端側に向かう基板平行方向において、第一基板部の一端側のターミナルと第二基板部の一端側のターミナルとの配置順は、第一基板部の他端側のターミナルと第二基板部の他端側のターミナルとの配置順と同一とされる。これにより接合時には、各基板部の一端側のターミナルを基板平行方向において互いに接近させると、各基板部の他端側のターミナルも基板平行方向において互いに接近することになる。故に、各基板部の一端側のターミナル同士を接触させても、各基板部の他端側のターミナル間では製造公差等に起因する隙間が減少する方向に向かうので、ターミナルの変形による初期歪みの発生を抑えつつターミナルの接合を行うことができる。したがって、このような請求項１に記載の発明によれば、長期の使用にあってもターミナルの接合剥離を防止して、高い耐久性を発揮することができる。

請求項２に記載の発明によると、第二基板部の一端側のターミナルは第一基板部の一端側のターミナルに基板平行方向の外側から接合され、第二基板部の他端側のターミナルは第一基板部の他端側のターミナルに基板平行方向の内側から接合される。このように、各基板部の両端側での接合形態についてターミナルの内外関係を相反させることで、請求項１に記載の特徴的な配置順を実現して高い耐久性を得ることができる。即ち、第二基板部の一端側のターミナルを第一基板部の一端側のターミナルに外側から接近させると、第二基板部の他端側のターミナルが第一基板部の他端側のターミナルに内側から接近することになるので、初期歪みを抑えた接合を達成して耐久性を高めることができる。

請求項３に記載の発明によると、第一及び第二基板部のターミナルは、それら各基板部の基板面の垂直方向に沿って接合される。故に、各基板部の基板平行方向の外側に十分なスペースを確保できない場合でも、ターミナルの接合面積を増大することができる。また、上述の原理によってターミナルには初期歪みが発生し難いので、高い接合強度を長期に亘って維持することができる。

尚、第一及び第二基板部のターミナル同士の接合については、例えば請求項４に記載の発明のように、溶接、半田付け、かしめ、又は半田付けとかしめとの組み合わせのうちのいずれかにより実現され得る。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置１０を示している。バルブタイミング調整装置１０は、電動モータ１２の回転トルクを利用して内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを調整する。

まず、バルブタイミング調整装置１０の電気系１１について説明する。電気系１１は、電動モータ１２、モータドライバ２０等から構成されている。

電動モータ１２は例えばブラシレスモータであり、ケース１４、モータ軸１５及びコイル（図示しない）を備えている。ケース１４は、ステー（図示しない）を介して内燃機関に固定されている。ケース１４は、モータ軸１５を正逆回転自在に支持していると共に、コイルを固定している。コイルへの通電により図２の時計方向の回転磁界が形成されるときには、正転方向の回転トルクがモータ軸１５に付与される。一方、コイルへの通電により図２の反時計方向の回転磁界が形成されるときには、逆転方向の回転トルクがモータ軸１５に付与される。

図３に示すようにモータドライバ２０は、ケース１４を構成するケース部材１６内に収容固定されている。モータドライバ２０は電動モータ１２のコイルと電気的に接続されており、当該コイルへの通電によってモータ軸１５を駆動する。

次に、バルブタイミング調整装置１０の位相変化機構３０について説明する。電動モータ１２の回転トルクを受けて作動する位相変化機構３０は、図１，２に示すように、スプロケット３２、太陽歯車３３、遊星キャリア３４、遊星歯車３５及び出力軸３６を備えている。尚、図２では、断面を表すハッチングを省略している。

スプロケット３２は、内燃機関のカム軸２及びモータ軸１５と同軸上に配置されている。内燃機関のクランク軸（図示しない）から駆動トルクがスプロケット３２に入力されるとき、スプロケット３２はクランク軸に対する回転位相を保ちつつ、図２の時計方向に回転する。太陽歯車３３はスプロケット３２の内周側に同心的に固定され、スプロケット３２と一体に回転可能となっている。

図１，２に示すように、遊星キャリア３４はモータ軸１５に連結固定されることで、モータ軸１５と一体に回転可能且つスプロケット３２に対して相対回転可能となっている。遊星キャリア３４は、スプロケット３２に対して偏心する円筒面状の外周面部により偏心部３７を形成している。遊星歯車３５は偏心部３７の外周側に嵌合することにより、太陽歯車３３に対し偏心して配置されている。遊星歯車３５は太陽歯車３３と噛合することにより、偏心部３７の偏心中心周りに自転しつつ遊星キャリア３４の回転方向へ公転する遊星運動を実現可能となっている。

出力軸３６はカム軸２に同軸上にボルト固定されており、カム軸２と一体に回転可能且つスプロケット３２に対して相対回転可能となっている。出力軸３６には、回転方向に等間隔に並ぶ複数の係合孔３８が設けられている。遊星歯車３５には、各係合孔３８内に突出する複数の係合突起３９が設けられている。各係合孔３８に各係合突起３９が係合することにより、遊星歯車３５の自転運動が抽出されて出力軸３６の回転運動に変換されるようになっている。

スプロケット３２に対して遊星キャリア３４が相対回転しないときには、遊星歯車３５が遊星運動することなくスプロケット３２と一体に回転する。その結果、出力軸３６がスプロケット３２との間の相対位相を保ちつつスプロケット３２と一体に回転するため、クランク軸とカム軸２との間の相対位相に応じたバルブタイミングが保持される。一方、逆転方向の回転トルクの増大等により遊星キャリア３４がスプロケット３２に対して図２の反時計方向へ相対回転すると、遊星歯車３５の遊星運動により出力軸３６がスプロケット３２に対して図２の時計方向へ相対回転し、バルブタイミングが進角側に変化する。また一方、正転方向の回転トルクの増大等により遊星キャリア３４がスプロケット３２に対して図２の時計方向へ相対回転すると、遊星歯車３５の遊星運動により出力軸３６がスプロケット３２に対して図２の反時計方向へ相対回転し、バルブタイミングが遅角側に変化する。

次に、モータドライバ２０の特徴について詳細に説明する。図３〜５に示すようにモータドライバ２０は、電気回路要素５０，６０が振り分けられた基板部５２，６２を各々の基板面５３，６３の垂直方向に積層してなる。

第一基板部５２は、基板本体５４と、ターミナル５６が埋設された支持壁５５とを有し、それらの要素５４，５５がケース部材１６に接着にて固定されてなる。基板本体５４はセラミックで矩形平板状に形成されている。図４，５に示すように基板本体５４の基板面５３には、所定の電気回路要素５０が実装されている。支持壁５５は、基板本体５４の周縁部を囲む矩形枠状に樹脂で形成されている。支持壁５５には、複数のターミナル５６がインサート成形により埋設されている。各ターミナル５６は金属で形成されており、基板面５３に平行な方向の一端５７側に二つ且つ当該平行方向の他端５８側に四つ配設されている。一端５７側のターミナル５６は、基板面５３に平行な方向の外側に支持壁５５から突出し、基板面５３に垂直な方向の第二基板部６２側に屈曲されている。他端５８側のターミナル５６のうち二つは、基板面５３の平行方向内側に支持壁５５から突出し、基板面５３の垂直方向の第二基板部６２側に屈曲されている。他端５８側のターミナル５６のうち残りの二つは、支持壁５５内において基板面５３の垂直方向の第二基板部６２側に屈曲されている。

図４，６に示すように第二基板部６２は、ターミナル６６が埋設された基板本体６４を有している。基板本体６４は樹脂で矩形平板状に形成されており、第一基板部５２の支持壁５５によって周縁部を支持されている。基板本体６４の基板面６３には、残りの電気回路要素６０が実装されている。基板本体６４には、複数のターミナル６６がインサート成形により埋設されている。各ターミナル６６は金属で形成されており、基板面６３に平行な方向の一端６７側に二つ且つ当該平行方向の他端６８側に四つ、第一基板部５２の各ターミナル５６に対応して配設されている。一端６７側のターミナル６６は、基板面６３に平行な方向の外側に基板本体６４から突出し、基板面６３に垂直な方向において第一基板部５２とは反対側に屈曲されている。他端６８側のターミナル６６のうち二つは、基板面６３の平行方向内側の貫通孔６９内に基板本体６４から突出し、基板面６３の垂直方向において第一基板部５２とは反対側に屈曲されている。他端６８側のターミナル６６のうち残りの二つは、基板面６３の平行方向外側に基板本体６４から突出し、基板面６３の垂直方向において第一基板部５２とは反対側に屈曲されている。

図４に示すように第二基板部６２の一端６７側のターミナル６６は、第一基板部５２の一端５７側のターミナル５６に対して、基板面５３，６３の平行方向外側から溶接されている。また一方、第二基板部６２の他端６８側のターミナル６６は、第一基板部５２の他端５８側のターミナル５６に対して、基板面５３，６３の平行方向内側から溶接されている。

ここで基板面５３，６３の平行方向のうち、図４に示すように各基板部５２，６２の一端５７，６７側から他端５８，６８側に向かう方向Ｄを、基準方向Ｄと定義する。上記溶接形態により本実施形態では、第二基板部６２の一端６７側のターミナル６６と第一基板部５２の一端５７側のターミナル５６とが基準方向Ｄにこの順で、また第二基板部６２の他端６８側のターミナル６６と第一基板部５２の他端５８側のターミナル５６とが基準方向Ｄにこの順で配置されている。即ち各基板部５２，６２の基準方向Ｄにおいては、一端５７，６７側のターミナル５６，６６の配置順と他端５８，６８側のターミナル５６，６６の配置順とが同一となっている。また本実施形態では、上記屈曲形態により各基板部５２，６２のターミナル５６，６６が基板面５３，６３の垂直方向に沿って、即ち基準方向Ｄの直交方向に溶接されている。

以上の特徴を備えたモータドライバ２０の製造方法を、以下に説明する。まず、ターミナル５６，６６が埋設されると共に電気回路要素５０，６０が実装された第一及び第二基板部５２，６２を形成する。続いて、第二基板部６２の基板本体６４を第一基板部５２の支持壁５５に支持させて、第二基板部６２の各ターミナル６６を第一基板部５２の対応するターミナル５６に対して位置合わせする。この後、第二基板部６２の一端６７側のターミナル６６を第一基板部５２の一端５７側のターミナル５６に接触させて溶接した後、第二基板部６２の他端６８側のターミナル６６を第一基板部５２の他端５８側のターミナル５６に接触させて溶接する。最後に、モータドライバ２０をケース１６内の所定位置に固定して、電動モータ１２と一体化する。

上記溶接に際して、図７に示すように第二基板部６２の一端６７側のターミナル６６を第一基板部５２の一端５７側のターミナル５６に基準方向Ｄで接近させると、第二基板部６２の他端６８側のターミナル６６も第一基板部５２の他端５８側のターミナル５６に接近する。故に、各基板部５２，６２の一端５７，６７側のターミナル５６，６６同士を接触させても、各基板部５２，６２の他端５８，６８側のターミナル５６，６６間では、図７に示すように、製造公差等に起因する隙間７０が減少する方向に向かう。したがって、各基板部５２，６２の一端５７，６７側のターミナル５６，６６同士を溶接した後、各基板部５２，６２の他端５８，６８側のターミナル５６，６６同士を溶接するときには、当該他端５８，６８側のターミナル５６，６６を少ない変形量で接触させることができる。その結果、他端５８，６８側のターミナル５６，６６には初期歪みが発生し難くなるので、長期の使用にあっても溶接剥離を防止することができる。

また、各基板部５２，６２はケース１６内に収容されているので、基板面５３，６３の平行方向外側においてスペースが限られているが、ターミナル５６，６６が基板面５３，６３の垂直方向に沿って溶接されることで当該溶接面積が確保されている。故に、上述の如くターミナル５６，６６に初期歪みが発生し難い本実施形態によれば、高い溶接強度を長期に亘って維持することができる。

さらに、各基板部５２，６２が基板面５３，６３の垂直方向に積層されているので、電気回路要素５０，６０の実装面積を増大しつつ内燃機関への搭載上の制約に応えることができる。

このようにモータドライバ２０によれば、溶接剥離の防止による高い耐久性と内燃機関への高い搭載性とを両立させることができるので、バルブタイミング調整装置１０に好適であると言える。

さて、ここまで本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

例えば、各基板部５２，６２の一端５７，６７側におけるターミナル５６，６６の配設数並びに各基板部５２，６２の他端５８，６８側におけるターミナル５６，６６の配設数については、上述した数以外にも、仕様に応じて適宜設定することができる。

また、各基板部５２，６２のターミナル５６，６６の溶接手順については、上述した手順以外であってもよい。具体例としては、第二基板部６２の一端６７側のターミナル６６を第一基板部５２の一端５７側のターミナル５６に接触させて溶接する前に、第二基板部６２の他端６８側のターミナル６６を第一基板部５２の他端５８側のターミナル５６に接触させて溶接してもよい。あるいは、第二基板部６２の一端６７側のターミナル６６を第一基板部５２の一端５７側のターミナル５６に接触させて溶接すると同時に、第二基板部６２の他端６８側のターミナル６６を第一基板部５２の他端５８側のターミナル５６に接触させて溶接してもよい。

さらに、基板面５３，６３の平行方向におけるターミナル５６，６６の内外関係を、上述の関係とは逆にしてもよい。この場合、基板部５２の一端５７側のターミナル５６が基板部６２の一端６７側のターミナル６６に対して外側から溶接され、第一基板部５２の他端５８側のターミナル５６が第二基板部６２の他端６８側のターミナル６６に対して内側から溶接されることになる。したがって、この場合には、基板部６２が特許請求の範囲に記載の「第一基板部」に相当し、基板部５２が特許請求の範囲に記載の「第二基板部」に相当する。

またさらに、基板部５２，６２の積層関係（図７における上下関係）及びターミナル５６，６６の屈曲方向を、上述の実施形態における場合と逆にしてもよい。

加えて、ターミナル５６，６６の接合については、上述した溶接以外にも、半田付け、かしめ、又は半田付けとかしめとの組み合わせのうちのいずれかにより実現してもよい。

さらに加えて、電動モータの回転を利用してクランク軸とカム軸との間の相対位相を変化させることによりバルブタイミングを調整可能な位相変化機構であれば、上述の機構３０に代えて用いてもよい。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す部分断面図である。 図１のII−II線断面図である。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の電気系を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置のモータドライバを示す斜視図である。 図４のモータドライバの第一基板部を示す斜視図である。 図４のモータドライバの第二基板部を示す斜視図である。 図４のモータドライバの製造方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１０ バルブタイミング調整装置、１１ 電気系、１２ 電動モータ、２０ モータドライバ、３０ 位相変化機構、５０，６０ 電気回路要素、５２ 第一基板部、５３，６３ 基板面、５４，６４ 基板本体、５５ 支持壁、５６，６６ ターミナル、５７，６７ 一端、５８，６８ 他端、６２ 第二基板部、６９ 貫通孔、７０ 隙間、Ｄ 基準方向

Claims (4)

1. 電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて前記電動モータを通電駆動するモータドライバであって、
   基板面の平行方向の両端側で互いに接合されるターミナルを有し、基板面の垂直方向に積層される第一及び第二基板部を備え、
   前記第一及び第二基板部の一端側から他端側に向かう前記平行方向において、前記第一基板部の一端側のターミナルと前記第二基板部の一端側のターミナルとの配置順は、前記第一基板部の他端側のターミナルと前記第二基板部の他端側のターミナルとの配置順と同一であり、
   前記第一基板部の一端側及び他端側に設けられているターミナルの先端は、前記第二基板部側に屈曲されており、
   前記第二基板部の一端側及び他端側に設けられているターミナルは前記第一基板部と反対側に屈曲し、その先端は前記第一及び第二基板部の一端側から他端側に向かう前記平行方向と直交する直交方向に延びており、前記第一基板部の一端側のターミナルが前記第二基板部の一端側のターミナルに接近し、前記第一基板部の他端側のターミナルが前記第二基板部の他端側のターミナルに接近するように、前記第二基板部を前記第一基板部に対して前記第一及び第二基板部の一端側から他端側に向かう前記平行方向に沿って移動させることにより、前記第一基板部の一端側及び他端側のターミナルの屈曲した先端と、前記第二基板部の一端側及び他端側のターミナルの直交方向に延びた部位とが接触する構成となっていることを特徴とするモータドライバ。
2. 前記第二基板部の一端側のターミナルは前記第一基板部の一端側のターミナルに前記平行方向の外側から接合され、前記第二基板部の他端側のターミナルは前記第一基板部の他端側のターミナルに前記平行方向の内側から接合されることを特徴とする請求項１に記載のモータドライバ。
3. 前記第一及び第二基板部のターミナルは前記垂直方向に沿って接合されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータドライバ。
4. 前記第一及び第二基板部のターミナル同士の接合は、溶接、半田付け、かしめ、又は半田付けとかしめとの組み合わせのうちのいずれかにより実現されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータドライバ。

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