JP5943007B2

JP5943007B2 - センサモジュール

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Publication number: JP5943007B2
Application number: JP2014004130A
Authority: JP
Inventors: 聖司西本; 河野　禎之; 河野　　禎之
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: CN104775916A; CN104775916B; US9784188B2; JP2015132541A; US20150198101A1

Description

本発明は、センサアッセンブリをセンサカバーと別体に構成したセンサモジュールに関する。

従来技術として、特許文献１に記載された電子スロットルが公知である。
この電子スロットルは、スロットルバルブを収容するスロットルボディと、このスロットルボディに組み付けられるセンサモジュールとを備える。
センサモジュールは、スロットルバルブの回転角度を検出するスロットル開度センサと、このスロットル開度センサを保持するセンサカバーとを有する。
センサカバーには、ＥＣＵとの配線接続を行うためのコネクタが設けられると共に、スロットル開度センサとコネクタ内の接続端子とを電気的に接続する配線ユニットが設けられている。

配線ユニットは、コネクタからセンサカバーの幅方向中央部まで延びる接続部材と、センサカバーの幅方向中央部からセンサ近傍まで延びる配線部材とを有し、接続部材に設けられる第１接続端子と配線部材に設けられる第２接続端子とが電気的に接合される。
上記の構成によれば、例えば、電子スロットルの搭載場所への制約等によりコネクタの位置を変更する必要性が生じた場合に、配線ユニットを変更する必要はなく、コネクタ位置だけが異なる同タイプのセンサカバーを使用することが可能である。

特許第５２１２４８８号公報

ところが、特許文献１に開示された従来技術では、コネクタの位置変更に留まらず、センサカバーの取り付け形状まで変更する場合、特に少量生産あるいは特殊形状に対する設計変更を行う場合に対応できない。
また、センサカバーの取り付け形状を変更する際に、センサの取り付け位置等、精度の作り込みが必要となるため、コストが大きく増加する問題がある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、センサカバーの形状変更に対し低コストに対応でき、且つ、センサの取り付け位置に係る精度の作り込みを最小限度に抑えることができるセンサモジュールを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、電動アクチュエータによって駆動される被駆動体の物理変化量を検出して電気信号に変換するセンサ検知部を有し、このセンサ検知部をセンサハウジングに組み込んで構成されるセンサアッセンブリと、センサハウジングとは別体に設けられて、電動アクチュエータを内蔵するアクチュエータボディに取り付けられるセンサカバーとを有し、センサアッセンブリをセンサハウジングに組み付けて一体的に構成されるセンサモジュールであって、センサハウジングは、センサ検知部の接続端子と電気的に接続されるコネクタ端子をインサート成形したコネクタハウジングが一体に設けられていることを基本構成としている。
そして、センサ検知部の接続端子と電気的に接続されるコネクタ端子を第１のコネクタ端子と呼び、電動アクチュエータの接続端子と電気的に接続されるコネクタ端子を第２のコネクタ端子と呼ぶ時に、第１のコネクタ端子と第２のコネクタ端子とがコネクタハウジング内に集約され、センサカバーには、電動アクチュエータの接続端子と第２のコネクタ端子との間を電気的に接続する導体配線が埋設されていることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明では、上述の請求項１に係る発明と同様な基本構成を備えている。
そして、センサカバーには、断面円形に開口する円筒状の組み付け孔が形成され、センサハウジングには、組み付け孔に対応する嵌合部が設けられ、センサアッセンブリは、嵌合部の外周にＯリングを装着して、このＯリングを介して嵌合部を組み付け孔の内周に嵌合してセンサカバーに組み付けられることを特徴としている。

上記の構成によれば、センサ検知部をセンサハウジングに組み込んでセンサアッセンブリを構成し、そのセンサアッセンブリをセンサカバーと別体に設けているので、形状の異なる種々のセンサカバーに対しセンサアッセンブリを共通化できる。従って、アクチュエータボディに取り付けられるセンサカバーの取り付け形状を変更する際に、センサアッセンブリを含めたセンサモジュール全体の設計変更は不要であり、センサカバーのみを形状変更すれば良い。これにより、少量生産あるいは特殊形状にも効率良く設計変更を行うことができる。また、コネクタをセンサカバーではなくセンサハウジングに設けているので、コネクタの位置変更にも容易に対応できる。すなわち、センサカバーに対するセンサアッセンブリの組み付け位置（周方向の位置）をコネクタ位置に合わせるだけで良い。
さらに、本発明のセンサモジュールは、センサ検知部をセンサカバーに取り付けていないので、センサカバーの取り付け形状を変更する際に、その都度、センサ検知部の位置精度を作り込む必要がない。

実施例１に係る電子スロットルの断面図である。実施例１に係るセンサモジュールの断面図である。実施例１に係るセンサモジュールを表側から見た平面図である。実施例１に係るセンサモジュールを裏側から見た平面図である。実施例２に係るセンサモジュールの断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１では、本発明のセンサモジュールをエンジンの吸気量を調節する電子スロットルに適用した事例を説明する。
電子スロットル１は、図１に示すように、スロットルバルブ２を内蔵するスロットルボディ３と、スロットルバルブ２を駆動するバルブ駆動手段（後述する）と、スロットルバルブ２の開度を検出するスロットル開度センサ（後述する）を組み込んだセンサモジュールＳＭ等より構成される。
スロットルボディ３は、例えば、アルミニウムダイカストにより製造され、内部を吸入空気が流れる円筒状の空気通路４を形成している。空気通路４は、上流側の開口端がエアホース等を介してエアクリーナ（図示せず）に接続され、下流側の開口端が吸気マニホールドあるいはサージタンク（図示せず）に接続される。

スロットルバルブ２は、スロットルボディ３に軸受５、６を介して回転自在に支持されるシャフト７と、このシャフト７に固定される円板状の弁体８とで構成される。なお、軸受５、６の具体例として、図１では軸受５にすべり軸受、軸受６にボールベアリングを用いている。
シャフト７と弁体８は、例えば、シャフト７に形成されたスリットに弁体８を差し込んで組み付けられ、螺子９により弁体８をシャフト７に締め付けて固定される。
このスロットルバルブ２は、弁体８が空気通路４を全閉するバルブ全閉位置（図１に示す位置）と、弁体８が空気通路４を全開するバルブ全開位置との間で回転可能である。

バルブ駆動手段は、電力の供給を受けてトルクを発生するモータ１０と、このモータ１０のトルクをシャフト７に伝達するギヤトレイン（後述する）とで構成される。
モータ１０は、例えば、周知の直流モータであり、スロットルボディ３に形成されたモータ室１１に収納され、図示しないモータ駆動回路を介してＥＣＵ（図示せず）により制御される。
ＥＣＵは、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ（図示せず）の出力情報を基に目標スロットル開度を算出し、スロットル開度センサによって検出されるスロットルバルブ２の実開度が目標スロットル開度と一致するようにモータ１０への供給電力をフィードバック制御する。

ギヤトレインは、複数の平歯車を組み合わせて構成される歯車減速手段である。具体的には、モータ１０の出力軸１０ａに設けられるモータギヤ１２と、シャフト７の一方の端部に取り付けられるバルブギヤ１３と、モータギヤ１２の回転をバルブギヤ１３に伝達する中間ギヤ１４、１５とで構成される。中間ギヤ１４、１５は、モータギヤ１２に噛み合う大径ギヤ１４と、バルブギヤ１３に噛み合う小径ギヤ１５とで構成され、両ギヤ１４、１５が同一軸心上に一体に形成されて、共通の中間軸１６に回転自在に支持されている。
スロットル開度センサは、例えば、ホールＩＣ１７を用いた非接触タイプのポジションセンサであり、バルブギヤ１３の内周に取り付けられた永久磁石１８の回転位置を検出し、その永久磁石１８が発生する磁界の大きさに比例した電気信号を出力する。

続いて、本発明のセンサモジュールＳＭについて説明する。
センサモジュールＳＭは、スロットルボディ３に取り付けられるセンサカバー１９と、このセンサカバー１９に組み付けられるセンサアッセンブリＳＡとで構成される。
センサカバー１９には、図２に示すように、センサアッセンブリＳＡを組み付けるための組み付け孔２０が形成されている。組み付け孔２０は、断面円形に開口して所定の長さ（図示上下方向の長さ）を有する円筒状に設けられ、その長さ方向の図示下端側に組み付け孔２０の内周側へ突き出るＡＳＳＹ受け面２１が全周に形成されている。

また、センサカバー１９には、図４に示すように、正極側と負極側のモータ端子２２（図１参照）に接続される一組のカニバサミ端子２３と、このカニバサミ端子２３に接続される２本のモータ通電線２４と、この２本のモータ通電線２４に接続される一組の中継端子２５とが設けられる。カニバサミ端子２３は、先端側が二股に分岐して設けられ、オス端子として設けられる平板状のモータ端子２２を板厚方向に弾力を有して挟み込む方式のメス端子である。
モータ通電線２４は、センサカバー１９に埋設されてカニバサミ端子２３の取り付け位置からＡＳＳＹ受け面２１まで延設され、ＡＳＳＹ受け面２１の内周端で中継端子２５と電気的に接続される。
中継端子２５は、モータ端子２２と同様に平板状のオス端子として設けられ、図２に示すように、ＡＳＳＹ受け面２１より図示上方へ突き出ている。なお、中継端子２５は、モータ通電線２４と一体に設けることも可能である。つまり、モータ通電線２４の端部を折り曲げて中継端子２５として利用することもできる。

センサアッセンブリＳＡは、本発明のセンサ検知部であるホールＩＣ１７を樹脂製のセンサハウジング２６に組み込んで構成される。
センサハウジング２６には、センサカバー１９に組み付けるための嵌合部２６ａが形成されている。この嵌合部２６ａは、センサカバー１９の取り付け孔２０に嵌合する円筒形状を有し、その外周面にＯリング２７を装着するための周溝が形成されている。
また、センサハウジング２６には、ＥＣＵとの間を図示しない外部配線によって接続するためのコネクタ２８が設けられている。このコネクタ２８は、センサハウジング２６と一体に樹脂成形されるコネクタハウジング２８ｂと、このコネクタハウジング２８ｂにインサート成形される複数本のコネクタ端子２９、３０とを有する。

コネクタ端子２９、３０は、図３、図４に示すように、ホールＩＣ１７と電気的に接続されるセンサ用コネクタ端子２９と、モータ１０と電気的に接続されるモータ用コネクタ端子３０であり、両コネクタ端子２９、３０がコネクタハウジング２８ｂ内に集約されている。
センサ用コネクタ端子２９は、ホールＩＣ１７に設けられる３本の接続端子１７ａ（入力端子、出力端子、アース端子）と直接またはセンサハウジング２６に埋設される内部配線を通じて間接的に接続される。一方、モータ用コネクタ端子３０は、センサハウジング２６の内側に取り付けられるカニバサミ端子３１（図２参照）と電気的に接続され、このカニバサミ端子３１が前述の中継端子２５とオス／メス嵌合により電気的に接続される。なお、モータ用コネクタ端子３０とカニバサミ端子３１との間をセンサハウジング２６に埋設される内部配線によって電気的に接続することもできる。

上記のセンサアッセンブリＳＡは、図２に示すように、Ｏリング２７を装着した嵌合部２６ａを組み付け孔２０の内周に嵌合してセンサカバー１９に組み付けられると同時に、カニバサミ端子３１に中継端子２５が挿入されて電気的に接続される。その後、図３に示すように、センサハウジング２６に設けられた２箇所の取付用フランジ３２をセンサカバー１９に螺子３３等で締め付けて固定される。
センサモジュールＳＭは、図１に示すように、ギヤトレインが配設されるスロットルボディ３の図示上端側を覆ってスロットルボディ３に組み付けられ、複数の螺子等によりセンサカバー１９をスロットルボディ３に締め付けて固定される。

〔実施例１の作用および効果〕
実施例１のセンサモジュールＳＭは、センサアッセンブリＳＡをセンサカバー１９と別体に設けているので、取り付け形状の異なる種々のセンサカバー１９に対しセンサアッセンブリＳＡを共通化できる。従って、スロットルボディ３に取り付けられるセンサカバー１９の取り付け形状を変更する際に、センサアッセンブリＳＡを含めたセンサモジュールＳＭ全体の設計変更は不要であり、センサカバー１９のみを形状変更すれば良い。これにより、取り付け形状が異なるセンサカバー１９を少量製造する場合、あるいは特殊形状のセンサカバー１９を製造する際にもセンサアッセンブリＳＡを共通化できるので、センサモジュールＳＭの設計変更を効率良く行うことができる。
また、コネクタ２８をセンサカバー１９ではなくセンサハウジング２６に設けているので、コネクタ２８の位置変更が要求される場合にも容易に対応できる。つまり、センサカバー１９に対するセンサアッセンブリＳＡの組み付け位置（周方向の位置）を要求されるコネクタ位置に合わせるだけで良い。

実施例１に記載したセンサモジュールＳＭは、ホールＩＣ１７をセンサカバー１９に取り付けていないので、センサカバー１９の取り付け形状を変更する際に、その都度、ホールＩＣ１７の位置精度を作り込む必要がない。その結果、センサカバー１９の形状変更に伴うコストアップを最小限に抑えることが可能である。
また、センサアッセンブリＳＡをセンサカバー１９に組み付ける際に、カニバサミ端子３１と中継端子２５とをオス／メス嵌合するだけで容易に接続できる。さらに、センサハウジング２６に設けられた２箇所の取付用フランジ３２を螺子３３等によりセンサカバー１９に締め付けて固定するだけで良いので、センサモジュールＳＭの組み立てを容易に行うことができる。
また、センサハウジング２６に設けられる嵌合部２６ａの外周にＯリング２７を装着してセンサカバー１９の取り付け孔に嵌合しているので、Ｏリング２７によって密封性を確保でき、且つ、センサカバー１９に対するホールＩＣ１７の位置精度を高めることができる。

以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および構成を示すものは、実施例１と同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
〔実施例２〕
この実施例２は、モータ用コネクタ端子３０からモータ端子２２までの通電経路において、図５に示すように、モータ用コネクタ端子３０と中継端子２５とを溶接等により接合した一例である。この場合、実施例１に記載したカニバサミ端子３１を廃止できるので、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

〔変形例〕
実施例１では、本発明のセンサモジュールＳＭを電子スロットル１に適用した事例を説明したが、電子スロットル１に限定するものではなく、例えば、エンジンより排出される排気ガスの一部を吸気側へ還流させるＥＧＲ装置に適用することもできる。
実施例１では、センサアッセンブリＳＡをセンサカバー１９に螺子３３で固定する事例を記載したが、例えば、溶着、接着、レーザ溶接等により固定しても良い。

ＳＡセンサアッセンブリ
ＳＭセンサモジュール
１電子スロットル
２スロットルバルブ（被駆動体）
３スロットルボディ（アクチュエータボディ）
１０モータ（電動アクチュエータ）
１７ホールＩＣ（センサ検知部）
１７ａホールＩＣの接続端子
１９センサカバー
２２モータ端子（電動アクチュエータの接続端子）
２４モータ通電線（導体配線）
２６センサハウジング
２８ｂコネクタハウジング
２９センサ用コネクタ端子（第１のコネクタ端子）
３０モータ用コネクタ端子（第２のコネクタ端子）

Claims

電動アクチュエータ（１０）によって駆動される被駆動体の物理変化量を検出して電気信号に変換するセンサ検知部（１７）を有し、このセンサ検知部（１７）をセンサハウジング（２６）に組み込んで構成されるセンサアッセンブリ（ＳＡ）と、
前記センサハウジング（２６）とは別体に設けられて、前記電動アクチュエータ（１０）を内蔵するアクチュエータボディに取り付けられるセンサカバー（１９）とを有し、
前記センサアッセンブリ（ＳＡ）を前記センサハウジング（２６）に組み付けて一体的に構成されるセンサモジュール（ＳＭ）であって、
前記センサハウジング（２６）は、前記センサ検知部（１７）の接続端子（１７ａ）と電気的に接続されるコネクタ端子（２９）をインサート成形したコネクタハウジング（２８ｂ）が一体に設けられており、
前記センサ検知部（１７）の接続端子（１７ａ）と電気的に接続される前記コネクタ端子を第１のコネクタ端子（２９）と呼び、前記電動アクチュエータ（１０）の接続端子（２２）と電気的に接続されるコネクタ端子を第２のコネクタ端子（３０）と呼ぶ時に、前記第１のコネクタ端子（２９）と前記第２のコネクタ端子（３０）とが前記コネクタハウジング（２８ｂ）内に集約され、
前記センサカバー（１９）には、前記電動アクチュエータ（１０）の接続端子（２２）と前記第２のコネクタ端子（３０）との間を電気的に接続する導体配線（２４）が埋設されていることを特徴とするセンサモジュール。
電動アクチュエータ（１０）によって駆動される被駆動体の物理変化量を検出して電気信号に変換するセンサ検知部（１７）を有し、このセンサ検知部（１７）をセンサハウジング（２６）に組み込んで構成されるセンサアッセンブリ（ＳＡ）と、
前記センサハウジング（２６）とは別体に設けられて、前記電動アクチュエータ（１０）を内蔵するアクチュエータボディに取り付けられるセンサカバー（１９）とを有し、
前記センサアッセンブリ（ＳＡ）を前記センサハウジング（２６）に組み付けて一体的に構成されるセンサモジュール（ＳＭ）であって、
前記センサハウジング（２６）は、前記センサ検知部（１７）の接続端子（１７ａ）と電気的に接続されるコネクタ端子（２９）をインサート成形したコネクタハウジング（２８ｂ）が一体に設けられており、
前記センサカバー（１９）には、断面円形に開口する円筒状の組み付け孔（２０）が形成され、
前記センサハウジング（２６）には、前記組み付け孔（２０）に対応する嵌合部（２６ａ）が設けられ、
前記センサアッセンブリ（ＳＡ）は、前記嵌合部（２６ａ）の外周にＯリング（２７）を装着して、このＯリング（２７）を介して前記嵌合部（２６ａ）を前記組み付け孔（２０）の内周に嵌合して前記センサカバー（１９）に組み付けられることを特徴とするセンサモジュール。
請求項２に記載したセンサモジュール（ＳＭ）において、
前記センサ検知部（１７）の接続端子（１７ａ）と電気的に接続される前記コネクタ端子を第１のコネクタ端子（２９）と呼び、前記電動アクチュエータ（１０）の接続端子（２２）と電気的に接続されるコネクタ端子を第２のコネクタ端子（３０）と呼ぶ時に、前記第１のコネクタ端子（２９）と前記第２のコネクタ端子（３０）とを前記コネクタハウジング（２８ｂ）内に集約していることを特徴とするセンサモジュール。
請求項３に記載したセンサモジュール（ＳＭ）において、
前記センサカバー（１９）には、前記電動アクチュエータ（１０）の接続端子（２２）と前記第２のコネクタ端子（３０）との間を電気的に接続する導体配線（２４）が埋設されていることを特徴とするセンサモジュール。