JP7041267B2 - 検出装置 - Google Patents
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Description
さらに、接続箇所が多いため、耐久性の点で信頼性が低い。
本発明の第1実施形態に係る検出装置は、図1及び図2に示すように、ハウジング10、コネクタ端子24が一体的に形成された回路基板20、回路基板20に実装されたセンサ30、回転軸40、モータ50、減速機構60を備えている。
そして、第1実施形態に係る検出装置は、回転軸40の回転位置を検出する機能を備えると共に、回転軸40を介してモータ50の回転駆動力を外部に出力する駆動装置又は電動アクチュエータとして機能する。
第1ハウジング11は、図4に示すように、主壁11a、側壁11b、支軸11c、支軸11d、3つの固定部11e、2つの保持部11f、受け部11g、コネクタ11h、結合部11i、3つの取付け部11jを備えている。
支軸11dは、二段歯車62の嵌合穴62cに嵌合されて二段歯車62を軸線Sに平行な軸線回りに回動自在に支持するべく、円柱状に形成されている。
そして、固定部11eは、捩じ込まれたネジbと協働して、回路基板20を第1ハウジング11に固定するようになっている。
ここで、2つの固定部11eは、図2及び図4に示すように、コネクタ11hの近傍、すなわち、側壁11bに囲まれる内部空間Isにおいて、回路基板20におけるコネクタ端子24の付け根領域の近傍の両側に配置されている。
このように、コネクタ端子24の付け根領域が、2つの固定部11eで堅固に固定されるため、振動強度等を高めることができる。
受け部11gは、モータ50に結合されたウォーム61の先端部61aを受け入れて、第2ハウジング12の押え部12gと協働して回動自在に支持するべく、凹状に形成されている。
そして、コネクタ11hは、コネクタ端子24の周囲を囲繞するコネクタ空間Csを画定すると共に、雌型の外部コネクタに嵌合されるように形成されている。
取付け部11jは、取付け対象物に対してネジ等を用いて固定するべく、側壁11bから突出する形状に形成されると共にネジ等を通す貫通孔を備えている。
軸受部12cは、回転軸40を通して外部に露出させる貫通孔を画定すると共に、回転軸40を回動自在に支持する軸受Bを備えている。
軸受Bは、例えば、ゴム製のシール部材であり、支軸11cと協働して、回転軸40を軸線S回りに回動自在に支持する。
保持部12fは、モータ50を嵌め込んで、第1ハウジング11の保持部11fと協働して固定するべく、凹状に形成されている。
すなわち、保持部12fは、保持部11fと協働してモータ50を挟み込むことにより、ハウジング10内においてモータ50を固定する役割をなす。
結合部12iは、第1ハウジング11の結合部11iが結合されるべく、環状凹部を備えている。ここで、結合部12jと結合部11jの結合は、結合部11jの凸部を結合部12jの凹部に嵌合させつつ溶着等により行われる。
ここで、内部空間Isは、コネクタ11hが画定するコネクタ空間Csと連通するように形成されている。
また、ハウジング10が、第1ハウジングと第2ハウジングから成る二分割構造であるため、回路基板20の組み付けが容易になり、又、コネクタ端子24をコネクタ11h内に配置する作業も容易に行うことができる。
2つのモータ端子23は、プリント配線領域22のプリント配線に接続されている。
そして、回路基板20には、センサ30、その他の電子部品(不図示)が実装されている。
また、基板本体21には、回転軸40に対向する円弧部21c、ネジbを通す3つの円孔21dが形成されている。
腕部21bは、ハウジング10の内部空間Is内において、延出片21aに垂直な方向に伸長するように形成され、モータ50のピン端子53を電気的に接続するモータ端子23を保持する。
センサ端子配線22aは、プリント配線を介してセンサ素子31と接続されている。
モータ端子配線22bは、プリント配線を介してモータ端子23と接続されている。
すなわち、センサ端子配線22aは、グランド電圧、電源電圧、及びセンサ出力電圧のための3つのターミナルを含む。モータ端子配線22bは、グランド電圧及び電源電圧のための2つのターミナルを含む。
このように、延出片21aの両面に端子配線が配設されるため、片面にのみ配設される場合に比べて延出片21aの幅を幅狭くでき、ハウジング10に一体的に形成されるコネクタ11hを小型化できる。
すなわち、基板本体21の縁部から延出する延出片21aと、プリント配線の一部をなすセンサ端子配線22a及びモータ端子配線22bとにより、回路基板20に一体的に形成されて雌型の外部端子と電気的に接続されるコネクタ端子24が構成されている。
また、回路基板20は、ネジbが円孔21dに通されて固定部11eに捩じ込まれることにより、コネクタ端子24の付け根領域の近傍の両側において、回路基板20が第1ハウジング11すなわちハウジング10に固定される。
したがって、片持ち状梁の形状をなすコネクタ端子24の振動を防止あるいは抑制することができる。
センサ素子31は、プリント配線を介してセンサ端子配線22aと接続されている。
センサコイル配線32は、プリント配線を介してセンサ素子31と接続されている。
そして、センサ30は、回転軸40と一体的に回転する歯車63に固定された金属ターゲット63aと協働して、相互誘導の原理に基づきインダクタンスの変化を検出する非接触式のインダクティブセンサとして機能し、回転軸40の回転位置を検出するようになっている。
連結部42は、平行な二面を有する凸型嵌合部として形成され、被回転部材を着脱自在に連結し得るようになっている。
そして、回転軸40は、嵌合穴41に支軸11cが嵌合され、連結部42が外部に露出するように他端側が軸受部12cの軸受Bに嵌合されることにより、ハウジング10に対して軸線S回りに回動自在に支持される。
本体51は、第1ハウジング11の保持部11fと第2ハウジング12の保持部12fにより挟み込まれることで、ハウジング10内に配置されて固定される。
駆動軸52の軸線S2は、モータ50が組み付けられた状態で、回路基板20の実装面と平行に配置され、又、回転軸40の軸線Sに対して垂直に配置される。
駆動軸52には、減速機構60の一部をなすウォーム61が嵌合して固定される。
ピン端子53は、回路基板20に設けられたモータ端子23に対して電気的に接続される。
ウォーム61は、モータ50の駆動軸52と一体的に回転するべく駆動軸52に嵌合されて保持されると共に、第1ハウジング11の受け部11g及び第2ハウジング12の押え部12gにより回動自在に保持される。
そして、二段歯車62は、嵌合穴62dに第1ハウジング11の支軸11dが嵌合され、嵌合穴62cに第2ハウジング12の支軸12dが嵌合されることにより、ハウジング10に対して軸線Sと平行な軸線回りに回動自在に支持される。
また、歯車63には、回路基板20のセンサコイル配線32と対向する側面において、金属ターゲット63aが嵌め込まれて固定されている。
このように、減速機構60を設けたことにより、モータ50の回転駆動力を、所望される速度に減速して外部の被回転部材に伝達することができる。
特に、コネクタ端子24の端子配線、すなわち、センサ端子配線22a及びモータ端子配線22bがプリント配線の一部として形成されているため、実装される電子部品の配線と同時にプリントによって端子配線を形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
また、上記検出装置では、外部の被回転部材と連結可能でかつ金属ターゲット63aが固定された歯車63を備える回転軸40が、ハウジング10に予め組み込まれているため、センサ30のみが組み込まれている場合に比べて、検出のための組み付け精度を高めることができる。
また、上記検出装置では、モータ50が含まれているため、回転軸40の回転位置を検出する検出機能の他に、回転軸40を介して外部に回転駆動力を出力する駆動装置又は電磁アクチュエータとしての機能を備えることができる。
特に、検出装置が、被回転部材に回転駆動力を及ぼすべく別個の装置に組み付けられる場合は、全体としての装置の薄型化、小型化を達成することができる。
先ず、第1ハウジング11、軸受Bが組み込まれた第2ハウジング12、センサ30が実装された回路基板20、金属ターゲット63aが固定された歯車63を一体的に備える回転軸40、ウォーム61が結合されたモータ50、二段歯車62が準備される。
続いて、回路基板20が第1ハウジング11に固定される。すなわち、コネクタ端子24をコネクタ11hの内側に通すようにして、回路基板20が第1ハウジング11の固定部11eに当接され、ネジbが円孔21dを通して固定部11eのネジ穴に捩じ込まれる。これにより、回路基板20は、第1ハウジング11に対して堅固に固定される。
続いて、二段歯車62が第1ハウジング11の支軸11dに組み付けられる。
そして、結合部12iが結合部11iに嵌合されて、溶着により第2ハウジング12が第1ハウジング11に結合される。尚、両者の結合は、溶着に限らず、接着、その他の結合方法であってもよい。
この変形例に係る検出装置では、図9に示すように、仕切り部材としての封止樹脂Rが設けられている。
封止樹脂Rは、回路基板20が第1ハウジング11に組み込まれる際に、コネクタ端子24がコネクタ11h内に挿入された状態で、コネクタ11hの付け根領域において側壁11bに沿うように注入されて硬化される。
また、コネクタ端子24の付け根領域が、封止樹脂Rで堅固に支持されるため、振動強度等をさらに高めることができる。
この実施形態に係る検出装置では、図10に示すように、ハウジング100が、第1ハウジング101及び第2ハウジング102から成る。
第2ハウジング102は、主壁12a、湾曲部12b、軸受部12c、支軸12d、2つの保持部12f、押え部12g、コネクタ半体102h、結合部12i、仕切り壁102kを備えている。
仕切り壁101k,102kは、ハウジング100において、回路基板20が配置される内部空間Isと、コネクタ端子24が配置されるコネクタ空間Csとを仕切るように設けられている。
これにより、コネクタ端子24は、コネクタ100hのコネクタ空間Csに配置される。また、仕切り壁101k,102kが、コネクタ端子24の付け根領域を挟持すると共に、回路基板20が配置される内部空間Isとコネクタ端子24が配置されるコネクタ空間Csとを仕切る状態となる。
また、コネクタ端子24の付け根領域が、仕切り壁101k、102kで堅固に挟持されるため、振動強度等をさらに高めることができる。
上記密封性、防水性をさらに高めるために、コネクタ端子24と仕切り壁101k,102kとの接触領域を樹脂で埋めてもよい。
尚、この実施形態において、第1ハウジング101と第2ハウジング102の分割位置は、図10に示す位置に限るものではなく、コネクタ半体101hとコネクタ半体102hの間の位置であれば、いずれの位置で分割してもよい。
この変形例に係る検出装置では、図11に示すように、仕切り部材として可撓性樹脂シールRSが設けられている。
第2ハウジング102は、主壁12a、湾曲部12b、軸受部12c、支軸12d、2つの保持部12f、押え部12g、コネクタ半体102h、結合部12i、嵌合溝102mを備えている。
可撓性樹脂シールRSは、コネクタ端子24の周りを囲む略矩形環状に、予め回路基板20に一体的に成形されている。
これにより、コネクタ端子24は、コネクタ100hのコネクタ空間Csに配置される。また、可撓性樹脂シールRSが、コネクタ端子24の付け根領域を挟持すると共に、回路基板20が配置される内部空間Isとコネクタ端子24が配置されるコネクタ空間Csとを仕切る状態となる。
また、コネクタ端子24の付け根領域が、可撓性樹脂シールRSにより保持されるため、防振効果等を得ることができる。
尚、この変形例においても、第1ハウジング101と第2ハウジング102の分割位置は、図11に示す位置に限るものではなく、コネクタ半体101hとコネクタ半体102hの間の位置であれば、いずれの位置で分割してもよい。
この実施形態に係る検出装置は、図12ないし図14に示すように、スロットル装置の一部として組み込まれたものである。
スロットル装置は、ハウジング110、回路基板120、回路基板120に実装されたセンサ130、スロットル弁140aを開閉するスロットル軸140、モータ150、減速機構160、デフォルト機構170を備えている。
そして、第3実施形態に係る検出装置は、吸気通路を流れる吸気の流量を調整するスロットル装置において、軸線S3回りのスロットル軸140の回転位置を検出することにより、スロットル弁140aの開度を検出するようになっている。
カバー111は、図14に示すように、主壁111a、側壁111b、回路基板120を固定する固定部111c、コネクタ111d、結合部111e、ネジを通す4つの円孔111fを備えている。
スロットルボディ112は、主壁112a、側壁112b、スロットル軸140を回動自在に支持する軸受孔112c、吸気通路を画定する筒状部112d、モータ収容部112eを備えている。
尚、基板本体121、プリント配線領域122、モータ端子123、及びコネクタ端子124の機能及び構造等については、前述の第1実施形態における基板本体21、プリント配線領域22、モータ端子23、コネクタ端子24と実質的に同一であるため、ここでの説明は省略する。
二つのホールIC131は、二つのステータの間に配置されつつ、樹脂で形成された円筒部に埋設されている。ここで、ホールIC131及びステータは、回路基板120に対して部分的なインサート成形により形成されている。尚、センサ130は、インサート成形されるのではなく、ステータを廃止して、ホールIC131のみが実装されてもよい。
そして、センサ130は、スロットル軸140に連結される歯車163に埋設された環状アマチャ163a及び一対の永久磁石163bと協働して、非接触式の磁気式回転センサとして機能し、スロットル軸140の回転位置、すなわち、スロットル弁140aの開度を検出するようになっている。
ピン端子153は、回路基板120に設けられたモータ端子123に対して電気的に接続される。
二段歯車162は、小歯車161に噛合する大径歯車と、歯車163に噛合する小径歯車を一体的に備えている。
上記減速機構160によれば、モータ150の回転駆動力が、小歯車161、二段歯車162、歯車163を介して、スロットル軸140に伝達されるようになっている。
また、ハウジング110が第1ハウジングとしてのカバー111と第2ハウジングとしてのスロットルボディ112から成る二分割構造であるため、回路基板120の組み付けが容易になり、又、コネクタ端子124をコネクタ111d内に配置する作業も容易になる。
上記実施形態においては、回路基板120に電気的に接続されたセンサとして、回転位置を検出するセンサ130のみを示したが、これに限定されるものではなく、センサ130に加えて、吸気通路を流れる吸気の温度を検出する温度センサ又は圧力を検出する圧力センサ等が電気的に接続されていてもよい。
上記実施形態においては、回路基板に電気的に接続されるセンサとして、非接触式のセンサ30,130を示したが、これに限定されるものではなく、接触式のセンサを採用してもよい。
上記実施形態においては、コネクタ端子24,124を画定する延出片21a,121aの両面に端子配線が設けられた場合を示したが、これに限定されるものではなく、端子配線の線数が少ない場合は延出片の片面に配設してもよい。
Is 内部空間
11 第1ハウジング
11h コネクタ
Cs コネクタ空間
12 第2ハウジング
20 回路基板
21 基板本体
21a 延出片
22 プリント配線領域
22a センサ端子配線
22b モータ端子配線
23 モータ端子
24 コネクタ端子
30 センサ(回転センサ)
31 センサ素子
32 センサコイル配線
40 回転軸
S 回転軸の軸線
50 モータ
S2 モータの軸線
63a 金属ターゲット
R 封止樹脂(仕切り部材)
100 ハウジング
100h コネクタ
101 第1ハウジング
102 第2ハウジング
101h コネクタ半体
101k 仕切り壁(仕切り部材)
102h コネクタ半体
102k 仕切り壁(仕切り部材)
RS 可撓性樹脂シール(仕切り部材)
110 ハウジング
111 カバー(第1ハウジング)
112 スロットルボディ(第2ハウジング)
120 回路基板
121 基板本体
122 プリント配線領域
123 モータ端子
124 コネクタ端子
130 センサ(回転センサ)
150 モータ
Claims (9)
- ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された回路基板と、
前記回路基板に電気的に接続されて測定対象物の情報を検出するセンサと、
前記回路基板に一体的に形成されて外部端子と電気的に接続されるコネクタ端子と、
前記ハウジングに一体的に形成されて前記コネクタ端子の周囲を囲繞すると共に外部コネクタに嵌合される筒状のコネクタと、を備え、
前記ハウジングは、前記回路基板を固定する第1ハウジングと、前記回路基板を覆うように前記第1ハウジングに結合される第2ハウジングとを含み、
前記回路基板は、平板状に形成された基板本体と、前記基板本体の実装面に設けられたプリント配線を含み、
前記コネクタ端子は、前記基板本体の縁部から延出する延出片と、前記延出片に設けられて前記プリント配線の一部をなす端子配線を含む、
ことを特徴とする検出装置。 - 前記回路基板は、前記コネクタ端子の付け根領域の近傍において、前記ハウジングに固定されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の検出装置。 - 前記ハウジングは、前記回路基板が配置される内部空間と前記コネクタ端子が配置されるコネクタ空間とを仕切る仕切り部材を含む、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の検出装置。 - 前記センサは、測定対象物の回転位置を検出する回転センサを含む、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一つに記載の検出装置。 - 前記ハウジングに対して回動自在に支持された回転軸を含み、
前記回転センサは、前記回転軸の回転位置を検出するように配置されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の検出装置。 - 前記回転軸に回転駆動力を及ぼすべく、前記ハウジング内に配置されたモータを含み、
前記回路基板は、前記モータを電気的に接続するモータ端子を含む、
ことを特徴とする請求項5に記載の検出装置。 - 前記端子配線は、前記センサに対応するセンサ端子配線と、前記モータに対応するモータ端子配線を含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の検出装置。 - 前記端子配線は、前記延出片の片面又は両面に設けられている、
ことを特徴とする請求項7に記載の検出装置。 - 前記モータの軸線は、前記回路基板の実装面と平行に配置され、
前記回転軸の軸線は、前記回路基板の実装面に対して垂直に配置されている、
ことを特徴とする請求項6ないし8いずれか一つに記載の検出装置。
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