JP5700026B2 - 電装品機器の端子装置 - Google Patents

Description

本発明は、電装品機器の端子装置、とりわけ、内燃機関の電子スロットル装置のような車載用電装品機器において、電装品である駆動モータの給電端子と外部機器接続用コネクタの接続端子とを電気的接続するに好適な端子装置に関する。

従来より電装品機器の端子装置としては、種々の構造のものが実用に供されているが、電装品とコネクタとを電気的接続する接続端子には、組付けが容易で簡単な構造の所謂フォーク型端子（先端が幅方向に二股に分岐された接続端子）が専ら有用されている（例えば、特許文献１参照）。

電装品機器の中にあって、とりわけ、諸要求の厳しい車載用電装品機器、例えば内燃機関（以下、エンジンという。）の電子スロットル装置においても、駆動モータと外部機器（電子制御装置）とを電気的接続する端子装置として、組付けの簡便化、構造の簡潔化などの面で期待の高い、上記フォーク型端子を基調とした図６に示すような端子装置の試用が検討されている。

図６において、端子装置１００は、駆動モータ２００を収納するハウジング３００に所定の間隔をおいて配置される一組の接続端子１０１、１０２を備えており、各接続端子１０１、１０２は先端が幅方向に二股に分岐された一対の挟持片１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂを有している。そして、各接続端子１０１、１０２には、駆動モータ２００から導出された給電端子（導出端子）２０１、２０２を一対の挟持片１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂに押し込み弾性的に挟持させることによって両者の電気的接続がなされている。また、各接続端子１０１、１０２は、根元側の基部１０１ｃ、１０２ｃが外部機器接続用コネクタとして導出されるものである。

しかるに、上記構成の端子装置１００を採用したところ、駆動モータ２００の短絡事故を惹起するという意外な問題が生じる恐れがあった。
本発明者らが、その原因を究明すべく実験・研究を重ねた結果、接続端子１０１、１０２と駆動モータ２００のケース２１０との接触事故に起因していることが判明した。
つまり、各接続端子１０１、１０２には、一対の挟持片１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂに駆動モータ２００からの各給電端子２０１、２０２を矢印のごとく上方から押し込む（圧入する）わけであるが、その際に、各挟持片１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂが仮想線のごとく拡開することから、この組付過程で駆動モータ２００側の挟持片１０１ｂ、１０２ａと駆動モータ２００のケース２１０との両者が接触したり、または少なくとも両者間の隙間が狭小となるために、使用過程で振動などを受けて両者の接触事故が発生することが分かった。

そこで、解決手段の一策として、各接続端子１０１、１０２と駆動モータ２００のケース２１０とのスペースを充分確保し、両者の接触事故を回避することが考えられるが、端子装置１００自体の配設スペースが増大するため、電装品機器全体の体格の大型化を招くという新たな問題が生じる。

特表平０６−５０７０４３号公報

特に近年、車両の小型・高性能化に呼応して、車両に搭載する各種機器・装置には、高品質、高性能であることは勿論、小型・軽量化、低コスト化等の諸要求がますます厳しさを増しており、電装品機器においても、例外なく、これらの厳しい諸要求に即応した解決策が切望されている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、接続端子の二股に分岐された一対の挟持片自体の構造を工夫することで、高品質、高性能でありながら、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい諸要求に応えることができる車載用電装品機器に用いて好適な端子装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する第１の発明によれば、ハウジングに収納されている電装品と、ハウジングに固定され、電装品から導出される導出端子と外部機器との電気的接続に供する端子装置とを具備する電装品機器に用いられる端子装置であって、この端子装置は、接続端子として、導出端子を拡開して挟持する一対の挟持片を有するフォーク型端子を備えており、この接続端子は、一対の挟持片が相互に異なる弾性変形力を有している。
そして、この端子装置は、電装品を挟んで配置される一組の接続端子を備えており、この接続端子は、一対の挟持片のうち電装品側に位置する一方の挟持片の弾性変形力を電装品と反対側に位置する他方の挟持片の弾性変形力よりも大きくしていることを特徴としている。

これにより、接続端子は、一対の挟持片のうち一方の挟持片のみが大きく弾性変形して電装品の導出端子を挟持するため、接続端子の配置（向き）を単に選定するだけの簡単な組付作業で接続端子と電装品との接触事故を未然に回避することができる。また、接続端子の一対の挟持片で導出端子を確実に挟持し得るため、両端子の電気的接続強度を何ら犠牲にすることがなく、かつ、接続端子と電装品との隙間を最小限に設定することが可能になるため、高品質、高性能でありながら、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい諸要求に応える端子装置とすることができる。かくして、車載用電装品機器に用いて好適な端子装置を提供することができる。
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する第２の発明によれば、ハウジングに収納されている電装品と、ハウジングに固定され、電装品から導出される導出端子と外部機器との電気的接続に供する端子装置とを具備する電装品機器に用いられる端子装置であって、この端子装置は、接続端子として、導出端子を拡開して挟持する一対の挟持片を有するフォーク型端子を備えており、この接続端子は、一対の挟持片が相互に異なる弾性変形力を有している。
そして、電装品機器は内燃機関の電子スロットル装置であり、電装品はスロットルバルブを駆動する駆動モータであることを特徴としている。

本発明の端子装置を適用するエンジン用電子スロットル装置のシステム概念図である。 本発明の端子装置を適用したエンジン用電子スロットル装置の主要部を模式的に示す縦断面図である（実施例１）。 本発明の端子装置における組付け（電気的接続）前後の状態説明に供する模式的部分断面図で、（ａ）は組付け前の状態を示し、（ｂ）は組付け後の状態を示す（実施例１）。 本発明の端子装置の模式的部分断面図である（実施例１）。 本発明の端子装置の他の例を示すもので、（ａ）は端子装置の模式的部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘに沿う断面図、（ｃ）は厚みを異ならせる手段の別の形態を示す（ａ）のＸ−Ｘに相当する断面図である（実施例２）。 従来技術としての端子装置を説明するための断面図である（従来技術）。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

［実施例１］
本実施例は、本発明の一実施形態として、エンジンのスロットルバルブを駆動モータ（電装品の一例）によって開閉する所謂電子スロットル装置（電装品機器の一例）に装備されている端子装置への適用例を示すものであって、図１〜図４に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、電子スロットル装置の基本的な構成を図１および図２により概説した後、本発明の特徴的な構成である端子装置について、主として図３おとび図４により詳説する。

図１および図２に示すように、電子スロットル装置１は、エンジンＥの吸入空気量を調節するスロットルバルブＳを含む弁装置Ｖと、この弁装置Ｖを制御する電子制御装置Ｇとから構成されている。
そして、弁装置Ｖは、駆動源をなす駆動モータ１０と、この駆動モータ１０の回転を減速してスロットルバルブＳに伝達する減速機２０と、駆動モータ１０と電子制御装置Ｇとの電気的接続に供する端子装置３０と、これら駆動モータ１０、減速機２０および端子装置３０を収納するハウジング４０と、スロットルバルブＳの開度を電気信号に変換するスロットルポジションセンサ５０を主要構成部品として備えている。
このような弁装置Ｖは、基本構成そのものは一般的であるが、後述するがごとき特徴を有する端子装置３０を採用している。

駆動モータ１０は、例えばＤＣブラシモータであり、ハウジング４０に対して相対的に移動不能に組付け固定されるものである。駆動モータ１０は、出力軸１１を有しており、その一端部がモータケース１２から減速機２０側へ露出している。この出力軸１１には、減速機２０の小歯車２１が固定されている。
減速機２０は、小歯車２１、大歯車２２等で構成される周知の減速機構を有するもので、駆動モータ１０とスロットルバルブＳの回動軸Ｓ１とを連結しており、駆動モータ１０の回転を減速してスロットルバルブＳに伝達する。

また、駆動モータ１０は、モータケース１２から導出される導出端子として一対の給電端子１３，１４を有している。この一対の給電端子１３，１４は、一方の端子例えば給電端子１３が高電位側、他方の端子例えば給電端子１４が低電位側をなしており、この両給電端子１３、１４が、端子装置３０を介して、電子制御装置Ｇに電気的接続され、この電子制御装置Ｇから駆動信号の供給を受ける。
電子制御装置Ｇは、エンジンＥの要求運転状態に応じて、駆動対象であるスロットルバルブＳを開弁方向または閉弁方向に駆動するにあたり、駆動モータ１０に対して所定回転方向の指令信号を供給するものであって、周知の構成である。

駆動モータ１０の各給電端子１３、１４は、断面矩形の板状導電材（例えば、銅板やアルミニウム板）で形成されている。
そして、一対の給電端子１３，１４は、モータケース１２の小径突出部（例えば軸受部）１２ａを挟んで対面するように（板面が径方向と直交するように）してモータケース１２の端面から軸方向に突出している。モータケース１２も例えば鉄板のごとき金属板（導電材）で形成されていることから、各給電端子１３、１４はモータケース１２に対してゴム等の電気絶縁物を介在させて取付けられている。
しかも、図３（ａ）に示すように、各給電端子１３、１４とモータケース１２の小径突出部１２ａとの離隔寸法（隙間）Ｌは、後で詳しく説明する端子装置３０との関係を考慮してもなおかつできるだけ最小の寸法となるように選定されている。

端子装置３０は、断面矩形の板状導電材（例えば、銅板やアルミニウム板）で形成された一組の接続端子３１、３２を備えている。
この一組の接続端子３１、３２は、モータケース１２の小径突出部１２ａを挟んで給電端子１３、１４と対向するような配置でハウジング４０に取付固定されている。しかも、各接続端子３１および３２は、給電端子１３、１４に対して、板面が直交する向きで配置されている。

ここで、端子装置３０、とりわけ、接続端子３１および３２の構造を、主として図３および図４に基づいて説明する。
各接続端子３１および３２は、基本的にはフォーク型端子を呈するもので、一端に一対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂを有している。一対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂは、それぞれの基部３１ｃ、３２ｃから先端側で対面するように湾曲状に延出しており、相互に外側に拡開できる（反らせること）に必要な弾性変形力を有している。

特に、本実施例では、各接続端子３１、３２が一定の板厚を有する導電板から打ち抜き加工により形成されている。そして、一対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂは、駆動モータ１０側に位置する一方の挟持片３１ｂ、３２ａの弾性変形力が、駆動モータ１０と反対側に位置する他方の挟持片３１ａ、３２ｂの弾性変形力よりも大きくなるように、図４に示すごとく、一方の挟持片３１ｂ、３２ａの幅Ｂが他方の挟持片３１ａ、３２ｂの幅Ａより大きく、Ａ＜Ｂの寸法関係になっている。

しかして、端子装置３０の各接続端子３１、３２に駆動モータ１０の給電端子１３および１４を組付ける（電気的接続する）に際しては、一対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂに対し、図３（ａ）に示すように、給電端子１３および１４を矢印のごとく上方から押し入れる。これにより、各対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂは、拡開して、給電端子１３および１４を弾性的に挟持する。この拡開の過程では、弾性変形力の小さい他方の挟持片３１ａ、３２ｂが大きく弾性変形するのに対し、弾性変形力の大きい一方の挟持片３１ｂ、３２ａは僅かにしか弾性変形しないため、図３（ｂ）に示すように、駆動モータ１０側に位置する挟持片３１ｂ、３２ａとモータケース１２の小径突出部１２ａとの間には所定の隙間Ｌ１を確保することができる。

なお、給電端子１３、１４の接続端子３１、３２への組付け方法として、弾性変形力のみを利用して行う上記方法のほかに、例えば、弾性変形力で仮止め後半田付けする場合には、一対の挟持片を拡開させる過程で、弾性変形を越えて塑性変形させても良く、その場合にも、駆動モータ１０側に位置する挟持片３１ｂ、３２ａは拡開側に対して僅かにしか塑性変形しないため、モータケース１２の小径突出部１２ａとの間に所定の隙間Ｌ１を確保することができる。

また、ハウジング４０は、一般的な耐熱樹脂、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂）により形成された成型品で構成されており、端子装置３０等必要部品が適宜インサート成型されている。
本実施例では、図２に示すように、外部機器接続用コネクタ４０ａ、つまり電子制御装置Ｇからの信号供給端子と結合されるコネクタが、ハウジング４０に一体成型されており、コネクタ４０ａの端子４１、４２と端子装置３０の接続端子３１、３２とを一枚の導電板で一体形成してインサート成型しているので、コネクタ端子４１、４２と接続端子基部３１ｃ、３２ｃとの電気的接続を省略することが可能となる。

次に、上述のごとき構成を有する、本実施例による電子スロットル装置１およびその端子装置３０において、その主たる作用並びに奏する効果を説明する。

電子スロットル装置１においては、駆動モータ１０をハウジング４０に組付ける際に、給電端子１３、１４を接続端子３１、３２に同時に組付けることになる。一対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂは、駆動モータ１０の給電端子１３および１４を押し込むことにより拡開して、給電端子１３および１４を弾性的に挟持する。この拡開の際には、弾性変形力の小さい他方の挟持片３１ａ、３２ｂが大きく弾性変形するのに対し、弾性変形力の大きい一方の挟持片３１ｂ、３２ａは僅かにしか弾性変形しないため、駆動モータ１０側の挟持片３１ｂ、３２ａとモータケース１２の小径突出部１２ａとの間には充分な隙間Ｌ１を確保することができる（図３（ｂ）参照）。したがって、接続端子３１、３２と駆動モータ１０との接触事故を招くことがない。また、給電端子１３および１４と接続端子３１、３２とは、各対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂによる弾性挟持力により良好な電気的接続を確保することができる。

かくして組付けられた端子装置３０を具備する電子スロットル装置１は、エンジンＥの吸入空気量を調節するために、スロットルバルブＳを開弁方向または閉弁方向に駆動する機能を果たす。電子制御装置Ｇから端子装置３０を介して駆動モータ１０に所定回転方向の指令信号が供給され、駆動モータ１０が所定の方向に回転することにより、駆動モータ１０の回転は減速機２０を介してスロットルバルブＳに伝達され、スロットルバルブＳを所定の開度まで回動させる。

電子制御装置Ｇと駆動モータ１０とを電気的接続する端子装置３０は、エンジンＥの運転時に、駆動モータ１０ともども強烈な振動等を受けるが、駆動モータ１０側に位置する挟持片３１ｂ、３２ａとモータケース１２の小径突出部１２ａとの間には充分な隙間Ｌ１が確保できているため、両者が接触することはない。

したがって、上記端子装置３０によれば、接続端子３１および３２が、一対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂのうち、駆動モータ１０と反対側の挟持片３１ａ、３２ｂのみを大きく弾性変形させて駆動モータ１０の給電端子１３および１４を挟持するため、接続端子３１、３２の配置（向き）を単に選定するだけの簡単な組付作業で接続端子３１、３２と駆動モータ１０との接触事故を未然に回避することができる。

また、各接続端子３１、３２の一対の挟持片３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂで各給電端子１３、１４を確実に挟持し得るため、両端子（３１と１３、３２と１４）の電気的接続強度を何ら犠牲にすることがない。

また、一対の挟持片３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂの弾性変形力を相互に異ならせる手段として、幅を異ならせる体積変化手段を採用しているため、素材として同一の板厚の導電板をそのまま用いることができる。

さらに、各接続端子３１、３２において、駆動モータ１０側の挟持片３１ｂ、３２ａとモータケース１２の小径突出部１２ａとの隙間Ｌ１を最小限に設定することが可能になるため、高品質、高性能でありながら、小型・軽量化、低コスト化等の厳しい諸要求に応える端子装置３０とすることができる。
かくして、電子スロットル装置１のごとく車載用電装品機器に用いて好適な端子装置３０を提供することができる。

［実施例２］
次に、実施例２について、図５に基づいて説明する。
この実施例２は、接続端子３１、３２において、一対の挟持片３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂの弾性変形力を相互に異ならせる手段として、別の体積変化手段を採用したものである。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、接続端子３１、３２において、一対の挟持片３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂは、幅は同一（Ａ＝Ｂ）であるが、厚みが異なっている。つまり、駆動モータ１０側に位置する一方の挟持片３１ｂ、３２ａの弾性変形力が、駆動モータ１０と反対側に位置する他方の挟持片３１ａ、３２ｂの弾性変形力よりも大きくなるように、一方の挟持片３１ｂ、３２ａの厚みＤが他方の挟持片３１ａ、３２ｂの厚みＣより大きく、Ｃ＜Ｄの寸法関係になっている。

本実施例においても、各接続端子３１および３２が、一対の挟持片３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂのうち、駆動モータ１０と反対側の挟持片３１ａ、３２ｂのみを大きく弾性変形させて駆動モータ１０の各給電端子１３および１４を挟持するため、駆動モータ１０側の挟持片３１ｂ、３２ａとモータケース１２の小径突出部１２ａとの隙間Ｌ１を最小限に設定することが可能になる。したがって、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記構造の接続端子３１、３２は、例えば導電板をプレス加工することにより容易に得ることができるが、一対の挟持片３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂの厚みを相互に異ならせる手段としては、図５（ｃ）に示すように、幅方向に板厚が漸増する断面矩形（テーパ状）の導電板を素材として用い、板厚の厚い側で駆動モータ１０側の挟持片３１ｂ、３２ａを形成し、板厚の薄い側で駆動モータ１０と反対側の挟持片３１ａ、３２ｂを形成することによって、Ｃ＜Ｄの寸法関係を得るようにしても良い。

［変形例］
以上、本発明を２つの実施例について詳述したが、端子装置３０の具体的構造は、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変更することができるものであり、そのいくつかを変形例として例示する。

（１）実施例１および２では、駆動モータ１０を挟んで配置される一組の接続端子３１、３２を用いたが、駆動モータ１０の給電端子として、例えば負電位側がモータケース１２を介してアースされ、正電位側の給電端子１３一本のみが導出される場合には、かかる給電端子１３に対応させて一方の接続端子３１のみを用い、弾性変形力の大きい挟持片３１ｂが駆動モータ１０側になるようにして配置すれば良い。

（２）外部機器接続用コネクタ４０ａの端子４１、４２と接続端子３１、３２とを別部材で形成する構造の場合には、一組の接続端子３１、３２として、同一の形状を呈する２つの接続端子を、点対称配置（裏返して配置）にすることで構成しても良い。かくした場合、一組の接続端子を一種類にすることができるため、生産性が向上する。

（３）一対の挟持片３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂにおいて、相互の弾性変形力を異ならせる手段としては、駆動モータ１０側の挟持片３１ｂ、３２ａにおいてモータ側の縁のみを板厚方向に対して直角に折り曲げることにより変形力を大きくする手段であっても良い。もっとも、この折り曲げ手段と、実施例１の幅変更手段と、実施例２の厚み変更手段を適宜組合わせて弾性変形力を異ならせる構成にしても良い。

（４）接続端子３１、３２としては、断面矩形の板状導電材（例えば、銅板やアルミニウム板）で形成された板状体のものを用いたが、断面円形の柱状導電材（例えば、銅棒やアルミニウム棒）で形成された柱状体のものを用いることもできる。この柱状体の場合にも、スリット位置によって、相互に弾性変形力が異なる一対の挟持片を形成できることは言うまでもない。

本発明の端子装置３０は、上述した実施例の適用例（エンジンＥの電子スロットル装置１）に限定されることなく、ハウジングに収納されている電装品と、ハウジングに固定され、電装品から導出される導出端子と外部機器との電気的接続に供する端子装置とを具備する電装品機器であれば、車載用の有無にかかわらず、様々な用途の電装品機器に適用することができることは勿論である。

１……電子スロットル装置（電装品機器）、１０……駆動モータ（電装品）、１１……出力軸、１３、１４……給電端子（導出端子）、３０……端子装置、３１、３２……接続端子、３１ａ、３１ｂ……挟持片、３２ａ、３２ｂ……挟持片、４０……ハウジング、Ｇ……電子制御装置（外部機器）。

Claims (5)

1. ハウジング（４０）に収納されている電装品（１０）と、前記ハウジング（４０）に固定され、前記電装品（１０）から導出される導出端子（１３）と外部機器（Ｇ）との電気的接続に供する端子装置（３０）とを具備する電装品機器（１）であって、
   前記端子装置（３０）は、前記導出端子（１３）を拡開して挟持する一対の挟持片（３１ａ、３１ｂ）を有する接続端子（３１）を備えており、
   前記接続端子（３１）は、前記一対の挟持片（３１ａ、３１ｂ）の弾性変形力が相互に異なっており、
   前記端子装置（３０）は、前記電装品（１０）を挟んで配置される一組の前記接続端子（３１、３２）を備えており、
   前記接続端子（３１、３２）は、前記一対の挟持片（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ）のうち前記電装品（１０）側に位置する一方の挟持片（３１ｂ、３２ａ）の弾性変形力を前記電装品（１０）と反対側に位置する他方の挟持片（３１ａ、３２ｂ）の弾性変形力よりも大きくしていることを特徴とする電装品機器の端子装置。
2. ハウジング（４０）に収納されている電装品（１０）と、前記ハウジング（４０）に固定され、前記電装品（１０）から導出される導出端子（１３）と外部機器（Ｇ）との電気的接続に供する端子装置（３０）とを具備する電装品機器（１）であって、
   前記端子装置（３０）は、前記導出端子（１３）を拡開して挟持する一対の挟持片（３１ａ、３１ｂ）を有する接続端子（３１）を備えており、
   前記接続端子（３１）は、前記一対の挟持片（３１ａ、３１ｂ）の弾性変形力が相互に異なっており、
   前記電装品機器は内燃機関（Ｅ）の電子スロットル装置（１）であり、前記電装品はスロットルバルブ（Ｓ）を駆動する駆動モータ（１０）であることを特徴とする電装品機器の端子装置。
3. 請求項２に記載の電装品機器の端子装置において、
   前記端子装置（３０）は、前記電装品（１０）を挟んで配置される一組の前記接続端子（３１、３２）を備えており、
   前記接続端子（３１、３２）は、前記一対の挟持片（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ）のうち前記電装品（１０）側に位置する一方の挟持片（３１ｂ、３２ａ）の弾性変形力を前記電装品（１０）と反対側に位置する他方の挟持片（３１ａ、３２ｂ）の弾性変形力よりも大きくしていることを特徴とする電装品機器の端子装置。
4. 請求項１または３に記載の電装品機器の端子装置において、
   前記一組の接続端子（３１、３２）は、同一の形状を呈する２つの接続端子を、点対称配置にすることで構成されていることを特徴とする電装品機器の端子装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の電装品機器の端子装置において、
   前記一対の挟持片（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ）は、幅（Ａ、Ｂ）もしくは厚み（Ｃ、Ｄ）の少なくともいずれかを異ならせる体積変化によって弾性変形力を相互に異ならせていることを特徴とする電装品機器の端子装置。

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