JP6024524B2 - コネクタ付き通電制御素子収容筐体並びに発熱体通電制御装置 - Google Patents
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また、内燃機関の補助加熱装置として、インテークヒータも用いられている。インテークヒータは、グロープラグ同様、内部に通電により発熱する発熱体を備え、インテークマニホールド内に配設され、インテークマニホールド内に吸入された空気を温める。
このような発熱体への通電を制御する発熱体通電制御装置について、種々提案されている。
また、通電制御素子の接地端子と発熱体の接地電極とを金属製の発熱部筐体に接続することによってグランド電位の電位差を小さくする必要があり、通電制御素子の接地端子と発熱部筐体との接続には、絶縁保持された接地中継端子を介して行われていた。
このため、製造工程が複雑であるのに加え、中継ピンの基端側が遊動可能な状態となり、外部からの振動が圧着端子と出力端子との接続部に集中し剥離を招くおそれがあった。
なお、以下の説明において、コネクタ側を基端側、発熱体側を先端側と称する。
また、本発明の制御装置100は、特に、内燃機関に設けられ、着火補助や排気浄化に用いられるグロープラグを発熱体とし、発熱体と制御部とを一体としてそれぞれの発熱体を独立して制御可能なグロープラグ通電制御装置に好適なものである。
便宜上、以下の説明においては、本発明を、グロープラグ通電制御装置に適用した場合を例として説明するが、本発明は、これに限定するものではなく、インテークヒータ等種々の発熱体制御装置として用いることが可能である。
なお、以下に示す図において、厳密には断面に現れない端子部材等については、断面方向の位置関係を明確にするために断面に投影した図を表示してある。
なお、本実施形態の筐体1は、自己診断信号端子22を設けた構成を例としているが、本発明はこれに限定するものではなく、CAN、LIN等の多重通信技術を利用して駆動信号SIと自己診断信号DIとを1本の信号線を経由して通信する場合等、自己診断信号端子22を廃した構成としても良い。
さらに、各端子を如何なる用途に用いるかは適宜変更可能で、用途に応じて形状、大きさ、位置、数等も適宜変更可能である。
筐体1は、筐体基部10と、コネクタ部11と、爪部12と、溝部13と、当接部14と、素子収容部15と、開口部16と、連結部17と、グランドケース部18と、中継ピン保持部19とによって構成されている。
コネクタ部11の内側には、入出力端子2の内、電源端子20、駆動信号端子21、自己診断信号端子22の一方の端部が露出している。
シール部材50は筐体10の外周を覆うように設けられたケース4の基端部41の内周面によって押圧され、溝部13と基端部41とを気密に封止している。
当接部14は、ケース4に設けた当接部42に密接している。
さらに、図1B、1Eに示すように、素子3の一部を覆うように上面部151が形成されている。
また、図1Bに示すように、必要に応じて底面部150の一部を隆起させた素子係止部152を設けても良い。
回路部30には、外部から素子電源端子31を介して供給された電源電圧BATの通電と停止とを開閉制御し、素子出力端子32を介して外部へ供給するMOSFET、IGBT等の半導体素子と、外部から入力された駆動信号SIに従って半導体素子を開閉駆動するドライバ回路と、負荷に供給される電力、出力電圧、負荷や半導体素子に流れる電流、内部抵抗等の変化から負荷の異常を検出して、自己診断信号DIを形成し、素子自己診断信号端子35を介して外部に発信する自己診断回路等が内蔵され、半導体素子、及び、回路は、素子接地端子34を介して外部に接地可能とされている。
また、底面部150の端面からは、図1B、1Fに示すように、電源端子20、駆動信号端子21、自己診断信号端子22の他方の端末部が開口部16内に露出している。
本実施形態においては、図1Fに示すように、開口部16の両側に、連結部17が設けられ、その先端側には、図1A、1Bに示すように、略筒状のグランドケース部18が連結部17を介して基部10と一体的に形成されている。
グランドケース部18には、出力中継端子23と、接地中継端子24とが埋設されている。
接地中継端子24の一方の端は、図1A、1B、1F、1Gに示すように、開口部16内において、素子側接地端子34に接続し、他方の端は、グランドケース部18の外周面に露出して、ハウジング6の当接面61に密接している。
さらに、ハウジング6には、段差部64が設けられ、筐体先端部19との間に、シール部材51が挿入されている。
シール部材51は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の弾性部材が用いられている。
シール部51は、筐体先端部19に押圧されて、ハウジング6内で、中継ピン7の基端側を弾性的に保持しつつ、ハウジング6と筐体先端部19との密着性を確保している。
ハウジング6の基端側において外径方向に張り出す鍔部63は、ケース4の先端を係止して位置決めの役割を果たしている。
筐体1の先端において、中継ピン7が筐体先端部19及びシール部材51に保持された状態で、中継ピン基端部71と出力中継端子23とが接続されているので、外部からの振動に対する耐久性が高くなっている。
中継ピン7の先端部72には、スリーブ73を介して、発熱体8が嵌着されている。
発熱体8は、略柱状の絶縁部材83の内部に略U字状に形成されたセラミック発熱体80が埋設されている。
発熱体80の一方の端に接続して絶縁部材83の基端側で露出する入力電極81と、他方の端に接続して絶縁部材83の側面の一部に露出する接地電極82が設けられている。
接地電極82は、ハウジング先端部79にロウ付け等の公知の方法によって接続されている。
なお、本実施形態においては、発熱部8として公知のセラミック発熱体素子80を用いた例を示したが、公知の金属抵抗発熱体素子を用いても良い。
図2Aに示すように、複数の気筒を有する図略の内燃機関E/Gの燃焼補助や排気浄化を図るべく、気筒毎に制御装置100を配設する。
エンジン御装置ECUとそれぞれの制御装置100とには、電源から電源電圧BATが供給され、ECUから制御装置100には、駆動信号SIが送信され、駆動信号SIに従って各制御装置100が独立してそれぞれの発熱体8へ通電を制御し、さらに、各制御装置100内に設けられた制御部3は、それぞれ独立して、発熱体8の異常の有無を検出し、自己診断信号DIを生成して、ECU側に送信する。
図3Aは筐体1を形成するための金型MLD(M1、M2)を閉じた状態で示す断面図であり、図3Aの左右に金型M1、M2が開閉するようになっている。
図3Bは、金型M1の表面、及び、スライドコアSC1、SC2、SC3を閉じた状態を示す平面図である。
金型M1、M2には、筐体1の各部に対応するキャビティCV(10)〜(19)が形成されている。
スライドコアSC1は、入出力端子2の内、BAT端子20、SI端子21、DI端子22のコネクタ10内に露出する部分を保持するようになっている。
スライドコアSC3は、図3Bの左右に振り分けるように移動可能となっている。
スライドコアSC3は、出力中継端子23の一方の端を覆うようになっている。
スライドコアSC3は、筐体基部1内に筐体収容部15を形成するために用いられる。
なお、図3Bに示すように、BAT端子20、SI端子21、DI端子22、出力中継端子23、接地中継端子24の間をタイバTBによって連結し、樹脂充填後にタイバカットによりタイバTB部分を取り除くようにしても良い。
補助ピンPN11、12、13、21、22、23、31.32,33は、それぞれ、BAT端子20、SI端子21、DI端子22を保持し、樹脂充填中の位置ズレを防止している。
固定コアFC2は、コアピンCP2と共に、BAT端子20、SI端子21、DI端子22、出力中継端子23、接地中継端子24が開口部16に露出する部分を挟持している。
さらに、固定コアFC2は、コアピンCP2と共に、開口部16を形成する部分に樹脂が充填されないようにしている。
コアピンCP1、CP2、補助ピンPN11〜33は、金型M1と共に、図3Aの左右方向に移動可能となっている。
樹脂充填後、スライドコアSC1、SC2、SC3を退避させ、金型M1、コアピンCP1、CP2、補助ピンPN11〜33を開くことにより、筐体1が金型M1から外れ、金型M2を押し出すことにより筐体1が固定コアFC1、FC2から外される。
金型M1M2を開く際、必要に応じてスプルカットやタイバカットが施される。
また、本図においては、BAT端子20、SI端子21、DI端子22をコネクタ10内に露出する部分から開口部16内に露出する部分まで、一体に形成した例を示してあるが、製造上の都合により適宜、複数部材で構成しても良い。
さらに、各端子の位置も筐体1内に収容する素子3の端子位置に応じて適宜変更可能である。
ここで、本発明の要部である筐体1について説明する。
筐体1は、略柱状の基部10と、その基端側に略筒状で、相手側に勘合する爪部12を有するコネクタ11と、基部10に埋設されコネクタ11の内側に一端が露出するBAT端子20、SI端子21、DI端子22と、基部10の中腹に設けられ、素子3を収容可能とすると共に、入出力端子2(20〜24)と素子側端子(31〜35)との接続を容易とする開口部16と、基部10の先端側に連結部17を介して一体に形成されたグランドケース部18と、グランドケース部18内に埋設され、一端が開口部16に露出し、他端が中継ピン7に接続可能な位置に露出する出力中継端子23と、グランドケース部18内に埋設され、一端が開口部16に露出し、他端がハウジング6又はケース4に接続可能な位置に露出する接地中継端子24と、グランドケース部18に延設した略筒状の中継ピン保持部19とが一体となっている。
収容部15内に素子3の回路部30を収容すると、素子3は、底面150、上面部151で覆われ、係止部152によって保持固定された状態となり、自動的に素子側の入出力端子31〜35が対応する入出力端子20〜24と一致した位置に配置される。
図5B、5C、に示すように、各端子の上下方向が開口しているため、いずれの方法であっても容易に接続が可能となる。
図5Bに示すように開口部16の一方の側からレーザLSRを照射して溶接を行うレーザ溶接によって各端子を接続しても良いし、図5Cに示すように、上下方向から溶接治具で挟み込んで、抵抗溶接、超音波溶接等の公知の方法によって各端子を接続する用にしても良い。当然のことながら、ロウ付けやハンダ付けによって各端子を接続することもできる。
開口部16を利用して、確実に端子の接続ができるので、端子同士の導通信頼性を向上させることができる。また、自動化も容易である。
グランドケース部18及び筐体先端部19をハウジング基端部61内に押し込むと、出力中継端子23の一方の端がグランドケース部18の内側に露出しているので、中継ピン7の中継ピン基端部71に弾性的に当接することになる。
さらに、中継ピン7の基端部71は、筐体先端部19に保持されつつ、狂態先端部16とハウジング6とによって押圧されたシール部材5によって弾性的に保持されることになる。
カラー4の先端を鍔部63に当接するまで押し込むと、カラー4の当接部42が筐体1の当接部14を押圧してハウジング基端部61とグランドケース18との間に露出する接地中継端子24の端部がハウジング基端部61に押しつけられ確実な導通が図られる。
この状態で、ハウジング基端部61とカラ−4の先端部43とをレーザ溶接などによって溶接部53を形成して固定することによって制御装置100が完成する。
なお、上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、相違する部分に枝番としてaの符号を付したので、同様の構成については説明を省略し、特徴的な部分について説明する。
上記実施形態においては、筐体1の上面側に大きく開いた開口部16から素子3を挿入するようにした構成を示したが、本実施形態における筐体1aは、筐体基部10aの片側面に設けた開口部16aから素子2を横滑りさせるようにして挿入する構成とした点が相違する。
さらに、本実施形態においては、筐体1aの上面部151aが素子3の回路部30の上面全体を覆うように、形成されているので、素子3が筐体1a内で安定した状態で保持される。
例えば、上記実施形態においては、接地中継端子2をグランドケース部18の先端側に露出させハウジング6に当接させて、グランドケース部18とハウジング6とによって挟持することによって接地状態とする構成を示したが、接地中継端子24の一方の端をハウジング6側ではなく、グランドケース部18の側面方向に引き出してケース4に当接させるようにしても良い。
さらに、接地中継端子24の一方の端を側面方向に引き出したハウジング6の外周縁の一部を溝状に窪ませて、その窪部内において溶接固定するようにしても良い。
さらに、本発明の筐体1、1aは、パッケージ化された素子3の大きさ、形状に合わせて素子収容部15の大きさ、形状や開口部16、16aの大きさ、開口方向等も適宜変更することができる。
10 筐体基部
11 コネクタ部
12 勘合手段(爪部)
13 溝部(シール部材収容部)
14 当接部
15、15a 素子収容部
16 開口部
17 連結部
18 グランドケース部
19 筐体先端部(中継ピン保持部)
2 入出力端子
20 電源端子(BAT)
21 駆動信号端子(SI)
22 自己信号端子(DI)
23 出力中継端子(VDD)
24 接地中継端子(GND)
3 通電制御素子(GCU)
30 回路部
31 素子電源端子(BAT)
32 素子出力端子(VDD)
33 素子駆動信号端子(SI)
34 素子接地端子(GND)
35 素子自己診断信号端子(DI)
4 筒状封止部材(カラー)
5 封止手段
6 ハウジング
7 中継ピン
71 中継ピン基端部
8 発熱体
100 発熱体通電制御装置
Claims (7)
- 入出力端子(2)と通電制御素子(3)とを収容する筐体基部(10)と、相手側に嵌合するコネクタ(11)とを一体に設けたコネクタ付き通電制御素子収容筐体であって、
前記入出力端子(2)が、少なくとも、電源端子(20)と、駆動信号端子(21)と、出力中継端子(23)、接地中継端子(24)とを含み、
前記筐体基部(10)が、連結部(17)を介して一体的に形成せしめたグランドケース部(18)を具備し、該グランドケース部(18)が、前記出力中継端子(23)と前記接地中継端子(24)とを保持することを特徴とするコネクタ付き通電制御素子収容筐体(1、1a) - 前記コネクタ(11)の内側に、少なくとも、前記電源端子(20)、前記駆動信号端子(21)のそれぞれの一方の端が露出し、
前記筐体基部(10)と前記グランドケース部(18)との間に、
前記素子(3)を収容可能とすると共に、前記電源端子(20)、前記駆動信号端子(21)の他方の端と、前記出力中継端子(23)、前記接地中継端子(24)の一方の端が露出する開口部(16、16a)を具備する請求項1に記載のコネクタ付き通電制御素子収容筐体(1、1a) - ハウジング(6)の先端に保持した発熱体(8)と、該発熱体(8)への通電を制御する通電制御素子(3)とからなる発熱体通電制御装置であって、
請求項1に記載の通電制御素子収容筐体(1、1a)を具備し、
前記グランドケース部(18)を略筒状に形成して、その内側に前記発熱体(8)に接続する中継ピン(7)を保持せしめたことを特徴とする発熱体通電制御装置(100) - 前記出力中継端子(23)の他方の端を前記グランドケース部(18)の内周面に露出させ前記中継ピン(7)の基端部(71)に導通せしめた請求項3に記載の発熱体通電制御装置(100)
- 前記接地中継端子(24)の他方の端を前記グランドケース部(18)の外側に露出せしめて、前記ハウジング(6)に導通せしめた請求項3、又は、4に記載の発熱体通電制御装置(100)
- 前記コネクタ(11)の内側に、少なくとも、前記電源端子(20)、前記駆動信号端子(21)のそれぞれの一方の端が露出し、
前記筐体基部(10)と前記グランドケース部(18)との間に、
前記素子(3)を収容可能とすると共に、前記電源端子(20)、前記駆動信号端子(21)の他方の端と、前記出力中継端子(23)、前記接地中継端子(24)の一方の端が露出する開口部(16、16a)を具備し、
前記開口部(16、16a)の内側に露出する前記電源端子(20)、前記駆動信号端子(21)、前記出力中継端子(23)、前記接地中継端子(24)の端を、前記通電制御素子(3)の対応する入出力端子(31、33、34、35)のそれぞれに導通せしめた請求項4、又は、5に記載の発熱体通電制御装置(100) - 前記筐体(1、1a)を覆いつつ、封止手段(50、51、52)を介して前記ハウジング(6)に気密に固定せしめた略筒状のカラー(4)を具備する請求項4ないし6のいずれかに記載の発熱体通電制御装置(100)
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