JP7650957B2 - 流体制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器を内蔵した流体制御弁の構造に関する。

例えば自動車に搭載された内燃機関の吸気量を制御するスロットルバルブにおいて、近年では電動スロットルバルブが多く採用されている。電動スロットルバルブの多くは、ボディ内に電動モータ、減速機構、スロットルバルブが内蔵されている。

特許文献１には、電動スロットルバルブの一例が開示されている。特許文献１に開示された電動スロットルバルブは、ボディの一面が開口し、この開口部の開口方向と略平行に電動モータの駆動軸やバルブの駆動軸が配置されている。また、電動モータの駆動軸の回転を変速してバルブの駆動軸に伝達する減速機構が、ボディの開口部から臨むように配置されている。そして、ボディの開口部はカバーで覆われて密閉された構造になっている。

更に、カバーには、電動モータ等の内部機器に接続した配線を外部と接続するコネクタが備えられている。特許文献１においては、コネクタは電動モータの駆動軸に固定されるモータギヤに近接した位置に配置されている。また、コネクタは電動モータの駆動軸に対して垂直方向に配線が延びるように、カバーの外側でボディの側方に向けて配置されている。これにより、電動スロットルバルブ全体の駆動軸方向の寸法を抑制することができる。

特許第５２１２４８８号公報

電動スロットルバルブは、例えば自動車のエンジンルームのように搭載スペースの限られた場所に設置され、電動スロットルバルブの設置方向だけでなく電動スロットルバルブから配線が延びる方向についても制限される場合が多い。例えば、特許文献１のようにボディの側方に向けて配線が延びるように構成された電動スロットルバルブにおいて、設置対象によっては、コネクタ以外の構成が同一であったとしても、コネクタに接続する配線の延びる方向が異なる電動スロットルバルブを必要とする場合がある。

したがって、このようにコネクタの向きのみ形状の異なる電動スロットルバルブを製造するために必要とする部品の種類が増加してしまい、部品管理の煩雑化を招くといった問題点がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コネクタの向きの異なる流体制御弁を、共通部品で製造することが可能な流体制御弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の流体制御弁は、流体通路を有するバルブボディと、前記流体通路の流路断面積を調整するバルブと、前記バルブを駆動する電動モータと、前記バルブボディの開口部を覆うように固定され前記バルブボディとの間に収容空間を形成するカバーと、を有する、流体制御弁であって、前記電動モータ及び前記バルブの状態を検出するセンサーを含み、前記収容空間内に設置される電気機器を備え、前記カバーは、外部から前記電動モータへの電力供給線を接続するコネクタを設置するコネクタ設置部を有し、前記コネクタは、前記カバーに対して所望の向きで前記コネクタ設置部に設置され、溶着により前記カバーに固定されることを特徴とする。

好ましくは、前記コネクタは、前記カバーの外側に固定され、前記カバーは、前記コネクタの固定位置に前記収容空間に連通する開口部を備え、前記カバーに固定された前記コネクタは、前記開口部から前記収容空間側に露出して前記電気機器と配線接続されるコネクタ側端子を有するとよい。

好ましくは、前記コネクタ側端子は、前記開口部から線状に露出するとよい。

好ましくは、前記コネクタ側端子は前記コネクタに複数備えられ、前記開口部から互いに平行に延びるように露出するとよい。

好ましくは、前記カバーには、当該カバーに固定された前記コネクタの前記コネクタ側端子に隣接して設置され前記電気機器に接続されたカバー側端子が備えられ、前記コネクタ側端子と前記カバー側端子とが配線接続されているとよい。

本発明の流体制御弁によれば、コネクタの向きを変えてカバーのコネクタ設置部に設置して固定することで、コネクタの向きが異なるカバーを製作することができる。したがって、コネクタの向きが異なるカバーを、同一の部品で製作することができる。

これにより、工場等において、部品在庫を抑えるとともに、部品置き場を減少させた上で、コネクタの向きの異なる複数種類の流体制御弁を製造することが可能になる。

本発明の一実施形態の電動スロットルバルブの側面図である。 本実施形態の電動スロットルバルブの上面図である。 カバーを外した電動スロットルバルブの上面図である。 電動スロットルバルブの上部の縦断面図である。 コネクタ取り付け前のカバーの形状を示す斜視図である。 カバーへのコネクタの別態様の取り付け要領を示す斜視図である。 コネクタを取り付けたカバーの裏面の構造図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態の電動スロットルバルブ１０（流体制御弁）の側面図である。図２は、本実施形態の電動スロットルバルブ１０の上面図である。図３は、カバー１１を外した電動スロットルバルブ１０の上面図である。図４は、電動スロットルバルブ１０の上部の縦断面図である。なお、図４は、電動スロットルバルブ１０の上部を縦方向に、詳しくは後述する電動モータ１２（電気機器）の駆動軸であるモータシャフト１３の軸線方向と平行に切断した断面図である。なお、以降では、モータシャフト１３の軸線方向を上下方向とし、図１において図示した左右方向、前後方向を用いて説明する。

本発明の一実施形態である電動スロットルバルブ１０は、例えば自動車に搭載された内燃機関の吸気量を制御する流体制御弁である。

図１～４に示すように、電動スロットルバルブ１０は、吸気通路１５（流体通路）が形成されたバルブボディ１６（ボディ部材）と、吸気通路１５を開閉して流路断面積を調整するバルブ１７(弁体)と、バルブ１７を駆動する電動モータ１２を備えている。

バルブボディ１６は、電動モータ１２を内蔵する収容空間１９が形成されたアッパボディ２１と、吸気通路１５が形成されるとともにバルブ１７が備えられたロアボディ２２を有し、アッパボディ２１とロアボディ２２とをボルト２３によって互いに固定して構成されている。

アッパボディ２１の上部には収容空間１９に面して開口部２５が設けられており、当該開口部２５はカバー１１によって覆われている。
また、カバー１１の内壁には、バルブシャフト３５の回転角度を検出する回転角度センサー等のような、電動モータ１２や電動スロットルバルブ１０の状態を検出するセンサー６０（電気機器）が備えられている。カバー１１には、電動モータ１２への電力供給用配線と、センサー６０に接続する配線を外部に接続するためのコネクタ３０が備えられている。コネクタ３０は、電動モータ１２の上部に配置され、バルブボディ１６の側方に向けて、即ちモータシャフト１３の軸線方向に対して垂直に向けて配置されている。

図４に示すように、アッパボディ２１とカバー１１との間の収容空間１９には、減速機構２０（減速機構）及び電動モータ１２が収容されている。

電動モータ１２の駆動軸であるモータシャフト１３とバルブ１７を駆動するバルブシャフト３５は上下方向に延び、互いに平行に離間して配置されている。モータシャフト１３及びバルブシャフト３５の上端部は、アッパボディ２１の開口部２５から臨むように配置される。言い換えると、アッパボディ２１の開口部２５は、モータシャフト１３の上端部の延長方向に向けて開口している。

モータシャフト１３とバルブシャフト３５との間には、アッパボディ２１及びカバー１１に固定されるとともにモータシャフト１３及びバルブシャフト３５と平行に上下方向に延びる中間シャフト３６が備えられている。

減速機構２０は、モータシャフト１３の上端部に固定されたモータギヤ３７（入力ギヤ）、中間シャフト３６、中間シャフト３６に回転可能に支持された中間ギヤ３８、バルブシャフト３５の上端部に固定されたバルブギヤ３９（出力ギヤ）により構成されている。

中間ギヤ３８は、モータギヤ３７と噛み合う第１中間ギヤ４１と、バルブギヤ３９と噛み合う第２中間ギヤ４２と、を有し、第１中間ギヤ４１と第２中間ギヤ４２とは上下方向に、即ち中間シャフト３６の軸線方向に並んで一体的に構成されている。

減速機構２０は、電動モータ１２による回転駆動力をモータシャフト１３から、モータギヤ３７、第１中間ギヤ４１、第２中間ギヤ４２、バルブギヤ３９を介してバルブシャフト３５に減速しつつ伝達して回転駆動し、バルブ１７を開閉作動させる。

なお、アッパボディ２１内には図示しないリターンスプリングが備えられている。リターンスプリングは、アッパボディ２１に対しバルブシャフト３５を回転させて、バルブ１７を例えば所定の中間開度状態になるように付勢する。したがって、電動スロットルバルブ１０は、電動モータ１２の作動停止時にはバルブ１７が所定の中間開度状態となり常開弁であり、電動モータ１２を作動させることでバルブ１７を所定の中間開度から開閉作動させる。

電動スロットルバルブ１０は、中間ギヤ３８のうち、第１中間ギヤ４１が電動モータ１２側に近づけて配置され、第２中間ギヤ４２がカバー１１側に配置されている。したがって、モータギヤ３７は第１中間ギヤ４１と軸方向位置を合わせて電動モータ１２に近い位置に配置され、バルブギヤ３９は第２中間ギヤ４２と軸方向位置を合わせてバルブ１７から遠い位置に配置される。

コネクタ３０は、カバー１１の上部に固定され、モータギヤ３７の上方に配置される。

図５は、カバー１１へのコネクタ３０の取り付け要領を示す斜視図である。図６は、カバー１１へのコネクタ３０の別態様の取り付け要領を示す斜視図である。

図５に示すように、カバー１１におけるモータギヤ３７の上方に位置する部位には、コネクタ３０を設置する台座であるコネクタ設置部６１が備えられている。また、カバー１１におけるコネクタ３０の固定位置であるコネクタ設置部６１には、収容空間１９に連通する開口部６２が設けられている。

図５、６に示すように、コネクタ設置部６１には、コネクタ３０が前方あるいは後方のいずれの方向にも向けて配置可能となっている。

カバー１１はレーザ光を透過する材質で形成され、コネクタ３０はレーザ光を吸収する材質で形成されている。そして、カバー１１に対し前方及び後方のうち任意の方向にコネクタ３０を向けてコネクタ設置部６１に設置し、レーザ装置によりカバー１１の裏面（下面）からコネクタ設置部６１にレーザ光を照射して、カバー１１とコネクタ３０とが溶着されている。

図７は、コネクタ３０を取り付けたカバー１１の裏面（内壁面）の構造図である。

図７に示すように、カバー１１のコネクタ設置部６１の裏面に、開口部６２の側方（前方及び後方）からカバー１１の内部に設けられたセンサー６０に向かって延びる複数のセンサー接続端子６３（カバー側端子）が固定されている。センサー接続端子６３のセンサー６０側の端部とセンサー６０とはリード線６４によって接続されている。

コネクタ３０の下面には、電動モータ１２やセンサー６０に配線を接続するための複数のコネクタ側端子６５が備えられている。コネクタ端子は、線状に形成されており、互いに平行に間隔をおいてコネクタ３０に配置されている。コネクタ設置部６１にコネクタ３０を設置した際に、複数のコネクタ側端子６５が、左右方向に間隔をおいて夫々前後方向に延び、開口部６２から露出するように配置されている。したがって、複数のコネクタ側端子６５は、コネクタ３０がカバー１１に対して前方及び後方のいずれの方向に向けて配置されたとしても、開口部６２から少なくとも一部が露出するようになっている。

また、カバー１１のコネクタ設置部６１の裏面（内壁面）には、開口部６２に隣接した位置から下方に延びるモータ接続端子６６（カバー側端子）が備えられている。カバー１１がバルブボディ１６に取り付けられた際に、モータ接続端子６６の下端部が電動モータ１２に接続するように構成されている。

開口部６２から露出した各コネクタ側端子６５に対し、センサー接続端子６３の端部にリード線６８が接続されるとともに、モータ接続端子６６の上端部にリード線６７が夫々接続されている。

電動スロットルバルブ１０の組み立てを行う際には、カバー１１に対して前後方向のうち所望の方向にコネクタ３０を向けてコネクタ設置部６１に設置し、レーザ装置等によりカバー１１の裏面（下面）からコネクタ設置部６１にレーザ光を照射して、カバー１１とコネクタ３０を溶着させる。

そして、カバー１１にセンサー６０、センサー接続端子６３、モータ接続端子６６を設置し、カバー１１の開口部６２に露出したコネクタ側端子６５に、リード線６７、６８を接続して、カバーユニット７０を製造する。

ロアボディ２２とアッパボディ２１とを固定したバルブボディ１６の収容空間１９に電動モータ１２及び減速機構２０等を設置した後に、アッパボディ２１の上部の開口部２５を、カバーユニット７０によって覆い、例えばレーザ装置によってアッパボディ２１とカバー１１とを溶着して固定することで、電動スロットルバルブ１０の組み立てが完了する。

以上のように、本実施形態の電動スロットルバルブ１０は、電動モータ１２やセンサー６０に接続した配線を外部と接続するコネクタ３０が備えられている。コネクタ３０は、カバー１１のコネクタ設置部６１に設置され、レーザ装置等によってカバー１１にコネクタ３０が溶着されることで、カバー１１が製作される。コネクタ３０の向きを変えてカバー１１に設置して溶着することで、コネクタ３０の向きが異なるカバー１１を製作することができる。したがって、例えば図１、２、５に示すように、コネクタ３０が前方に向いた電動スロットルバルブ１０と、図６に示すようにコネクタ３０が後方に向いた電動スロットルバルブを、同一の部品で製作することができる。あるいは、コネクタ３０を前後方向の間の１８０度の範囲内（図２の紙面上で左側方を含む上下方向の間の１８０度の範囲内）で所望の向きに設置してもよい、

これにより、部品の種類を抑えつつ、コネクタ３０を前後方向あるいは左側方の１８０度の範囲内で向きの異なる複数種類の電動スロットルバルブを製作することが可能になる。したがって、工場等において、部品在庫を抑えるとともに、部品置き場を減少させることができる。

カバー１１の上面に設けられたコネクタ設置部６１には開口部６２が設けられる一方、コネクタ３０の下面にはコネクタ側端子６５が設けられており、カバー１１にコネクタ３０を固定した際にコネクタ側端子６５が開口部６２から露出する。

一方、カバー１１の内壁面には、電動モータ１２に接続されるモータ接続端子６６と、センサー６０に接続されるセンサー接続端子６３が設けられている。これにより、モータ接続端子６６とコネクタ側端子６５とをリード線６７により、及びセンサー接続端子６３とコネクタ側端子６５とをリード線６８により、例えば半田付けによって夫々接続することで、容易に収容空間１９内の電動モータ１２やセンサー６０等とコネクタ３０とを電気的に接続することができる。

また、モータ接続端子６６及びセンサー接続端子６３は、一端部がカバー１１内の開口部６２に隣接して配置されているので、リード線６７、６８を短くするとともに、収容空間１９内の構成を簡素にすることができる。

特に、コネクタ側端子６５が線状に形成されているので、開口部６２から線状に露出するコネクタ側端子６５の任意の位置にリード線６７、６８を接続することができる。また、カバー１１に対してコネクタ３０を互いに異なる方向に固定する場合に、そのいずれにおいてもコネクタ側端子６５が開口部６２から線状に露出することで、いずれもコネクタ側端子６５にも容易にリード線６７、６８を接続することが可能となる。例えば図５及び図６のように、コネクタ３０を１８０度反転してカバー１１に備えた２種類のカバーが必要とされる場合に、コネクタ側端子６５を反転基準線（図７において左右に延びる線）に垂直な方向である前後方向（図７において上下方向）に延びるように構成することで、リード線６７、６８をコネクタ側端子６５に開口部６２の範囲内で前後方向の任意の位置に接続することが可能になる。したがって、複数備えられたリード線６７、６８の交差を回避しつつ、リード線６７、６８を容易に接続することができるとともに、簡単な構造で接続が可能になる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態における電動スロットルバルブ１０の各部の詳細な形状については適宜異なるものでもよい。例えばコネクタ側端子６５の形状を図７に示すように直線状ではなく、Ｌ字型のように屈曲した形状等のような各種形状であってもよい。

また上記実施形態では、電動スロットルバルブ１０に本発明を適用しているが、その他の用途の電動制御弁、あるいは電動制御弁以外の電動ユニットに本発明を広く適用することができる。

１０ 電動スロットルバルブ（流体制御弁）
１１ カバー
１２ 電動モータ（電気機器）
１６ バルブボディ（ボディ部材）
１７ バルブ（弁体）
１９ 収容空間
２１ アッパボディ
２５ 開口部
３０ コネクタ
６０ センサー（電気機器）
６１ コネクタ設置部
６２ 開口部
６５ コネクタ側端子
６３ センサー接続端子（カバー側端子）
６６ モータ接続端子（カバー側端子）

Claims (5)

1. 流体通路を有するバルブボディと、
   前記流体通路の流路断面積を調整するバルブと、
   前記バルブを駆動する電動モータと、
   前記バルブボディの開口部を覆うように固定され前記バルブボディとの間に収容空間を形成するカバーと、
   を有する、流体制御弁であって、
   前記電動モータ及び前記バルブの状態を検出するセンサーを含み、前記収容空間内に設置される電気機器を備え、
   前記カバーは、外部から前記電動モータへの電力供給線を接続するコネクタを設置するコネクタ設置部を有し、
   前記コネクタは、前記カバーに対して所望の向きで前記コネクタ設置部に設置され、溶着により前記カバーに固定されることを特徴とする流体制御弁。
2. 前記コネクタは、前記カバーの外側に固定され、
   前記カバーは、前記コネクタの固定位置に前記収容空間に連通する開口部を備え、
   前記カバーに固定された前記コネクタは、前記開口部から前記収容空間側に露出して前記電気機器と配線接続されるコネクタ側端子を有することを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
3. 前記コネクタ側端子は、前記開口部から線状に露出することを特徴とする請求項２に記載の流体制御弁。
4. 前記コネクタ側端子は前記コネクタに複数備えられ、前記開口部から互いに平行に延びるように露出することを特徴とする請求項３に記載の流体制御弁。
5. 前記カバーには、当該カバーに固定された前記コネクタの前記コネクタ側端子に隣接して設置され前記電気機器に接続されたカバー側端子が備えられ、
   前記コネクタ側端子と前記カバー側端子とが配線接続されていることを特徴とする請求項４に記載の流体制御弁。

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