JP2005533714A - 自動車用制御モジュール容器 - Google Patents

Abstract

プラスチック容器とスナップ留め式の金属蓋板とを用いる自動車用制御モジュールに関する。印刷回路基板は、容器内に形成した空洞内に入れられ、複数の留め具で容器に取り付けられる。容器の側壁には弾力性のタブが付いており、蓋板の面を把持してスナップ留めでの取り付けを行う。蓋板をプラスチック容器に取り付け、印刷回路基板を、カバーと容器の間に形成された空洞内に収容する。このカバーは複数の熱伝達フィン及び／又は印刷回路基板の直近に配置される面を形成する型押しされた窪みを備え、これらフィンや面を利用して印刷回路基板に装着された電子装置を冷却する放熱体を形成する。このモジュールは、部品の十分な冷却が可能で、組み立てが簡単であり、製造コストも低い。

Description

本発明は、一体化したコネクタによりモジュール容器にスナップ留めされ、印刷回路基板を容器内に収容する特殊な基板を備えると共に、印刷回路基板及び関連する電子装置を冷却するための放熱体を備える自動車用制御モジュールに関する。

自動車用制御モジュールは、様々な車両システムを制御するための電子装置とソフトウェアを含む。例えば制御モジュールは、エンジン、自動変速、トランスファ容器のクラッチ脱着、その他の制御に用いられる。伝統的に制御モジュールは、プラスチックや金属の容器、印刷回路基板（ＰＣＢ）及び関連する電子装置並びに車両のワイヤハーネスに接続するためのコネクタを備える。容器は車両構造に留め具で装着されている。

車両の運転中に、ＰＣＢの電子装置はかなり発熱するので、熱を取り除いてＰＣＢの過熱を防ぐ必要がある。伝統的には、放熱体板を先ずＰＣＢに、次いで容器に固定し、別の容器カバーを使って放熱体板とＰＣＢを容器内に収容する。この容器カバーは、しっかり取り付けるためにリベットやネジを使って容器に固定される。

この制御モジュールには、いくつかの欠点がある。かなりの数の部品を必要とし、その結果材料コストや製造コストが高くなる。またこの構成は組立が難しく、時間もかかる。

従ってＰＣＢの収容環境下で充分な冷却ができると共に、先行技術について上に述べたその他の欠点を克服した単純な自動車用制御モジュールを得ることが望まれている。

自動車用制御モジュールは、容器と放熱体を備えるスナップ留め式の蓋板を備え、制御用電子装置を容器内に収容する。制御用電子装置は、容器内に形成された空洞内に位置決めされた印刷回路基板（ＰＣＢ）に装着される。このＰＣＢは、電子装置を、基板を構成する上面と下面の一方又は両方に装着できる。

蓋板は、好ましくはアルミニウムから形成され、全体として平坦な本体部分に、ＰＣＢの直近にしかし実際には接触しないように位置決めした面を形成する窪みを備える。蓋板は、この面を利用してＰＣＢに装着された電子装置を冷却する放熱体を形成する。選択的に、または窪みに加えて、蓋板に複数のフィンを設け、ＰＣＢから蓋板への熱伝達を向上させる場合もある。

容器は、好ましくはプラスチック材料から形成され、底部と、該底部から上向きに広がる第一の対の対向する外側側壁と、その第一の対の外側側壁の両者の間に広がる第二の対の対向する外側側壁を備える。第一及び第二の対の外側側壁は、底部と協働して空洞を規定する。容器は又、第一の対の対向する外側側壁に平行な向きに、しかしそれから離して空洞内に位置決めされた一対の対向する内側側壁も備える。

一つの開示態様においては、第一の対の対向する外側側壁に弾力性のタブを設ける。弾力性のタブは、蓋板にかけられたスナップ留めで挿入する力に反応して、その初期位置から外向きに動く。蓋板は、その底面が内側側壁の上端面に突き当たる迄容器に対し押し付けられる。そうすると、弾力性のタブはその初期位置に戻って蓋板の上面を把持する。こうして、蓋板が弾力性のタブと内側側壁の上端の間に挟まれ、放熱体と保護カバーの両方の役割を果たす。

一つの開示態様においては、容器の対向する内側側壁に弾力性のタブを設け、カバーの横に伸びる縁部に設けた開口にスナップ留めする。この構成では、カバーは、基部と約９０度に曲がった対向する縁部とを備え、該縁部が内側側壁と外側側壁の間に挿入可能となっている。この構成でも、カバーは放熱体と保護カバーの両方の役割を果たす。

本発明の自動車用制御モジュールは、用いる構成部品が少なく、製造コストが低いと共に、従来の制御モジュールよりも組立が容易である。本発明の上記の特徴とその他の特徴を、以下の明細書と図面により説明する。図面については、後に簡単な説明を示す。

自動車用制御モジュール１０は制御信号１２を生成し、それが車両システム１４に伝送される。車両システム１４は、エンジン制御、変速制御、車輪駆動制御、制動制御、その他同様の車両システムが様々にあるが、そのいずれでもよい。好ましくは制御モジュール１０は、制御信号１２によって車両のトランスファ容器１４を制御して、所定の条件下での全輪駆動を遂行する。

図２に示すように、制御モジュール１０は、容器１６、印刷回路基板（ＰＣＢ）１８及び蓋板２０を備える。ＰＣＢ１８は、様々な制御用電子装置を保持している。ＰＣＢ１８を、複数の留め具２４を用いて容器１６に装着するとよい。

コネクタ部２６は、容器１６の中に設ける。コネクタ部２６は、ＰＣＢ１８に設けた孔に半田付け又は圧入された複数のピン２８と協働する。コネクタ部２６は、車両のワイヤハーネス３２側の対応するコネクタ部３０と連結される。

容器１６は、好適にはプラスチック材料からなり、基部又は底部３４と、底部３４から上方に広がる第一の対の対向する外側側壁３６と、同じ底部３４から上方に広がると共に、第一の対の対向する外側側壁３６同士を接続して一つの空洞４０を規定する第二の対の対向する外側側壁３８を備える。換言すると、底部３４と、第一及び第二の対の対向する外側側壁３６、３８が協働し、全体では長方形で上が開いた容器を規定している。

容器１６は又、一対の内側側壁４２を備え、該一方の内側側壁４２は、第一の対の対向する外側側壁３６の対応する一方の壁に平行に且つ離れて配置されている。ＰＣＢ１８は内側側壁４２内の空洞４０の中に位置決めされる。柱４４（図２は一つだけ示す）はＰＣＢ１８を容器１６に取り付ける留め具２４を受けるべく容器１６内に設ける。

蓋板２０は、アルミニウムや類似の金属材料で作るとよい。蓋板２０は、上面４８と下面５０を有する全体として平坦な本体部４６を備える。好適な態様では、本体部４６は型押しされたアルミニウム片からなり、少なくとも一つの窪み５２を備える。窪み５２は蓋板２０の上面４８に凹部を作り、下面５０にそれに対応した押出し部を作る。窪み５２は、蓋板２０の上面４８と下面５０のいずれとも同一平面上にない窪み面５４を規定する。

蓋板２０を容器１６に組み付ける際、窪み５２をＰＣＢ１８の上面５６の直近に位置決めするが、実際にはＰＣＢ１８と接触はしない。蓋板２０は、窪み５２を利用してＰＣＢ１８に装着された制御用電子装置２２を冷却する放熱体を形成する。ＰＣＢ１８の上面５６の電子装置２２と干渉しない範囲に、導熱ペースト５８を塗る。導熱ペースト５８は、電子装置２２を冷却すべくＰＣＢ１８から蓋板２０への熱伝達を容易にする。ペースト５８が乾いた際の窪み５２の底面とＰＣＢ１８の間の距離は、最小でも０．３ｍｍとする。この結果蓋板２０とＰＣＢ１８が直接接触して電気的な短絡を起こす心配がなく、最適な熱伝達が得られる。

蓋板２０は又、容器１６にスナップ留めされて、ＰＣＢ１８を容器１６内に収容する。こうして、蓋板２０は、放熱体と保護カバーの二重の目的を果たすことになる。図２〜４に示す態様では、容器１６にスナップ留めの取り付けで蓋板２０を把持する弾性部材を備えている。該弾性部材は、第一の対の対向する外側側壁３６の各々に少なくとも一つの弾力性のタブ６０を備える。好適には、一対のタブ６０が側壁３６の各々に形成される。

タブ６０は側壁３６の内面６２に一体に形成され、柔軟な先端部６４に迄伸びている。タブ６０と側壁３６の一部は、蓋板２０にかけられるスナップ動作で挿入する力に反応して初期位置から外向きに曲がる。蓋板２０は、その下面５０が内側側壁４２の上端面６６に突き当たる迄容器１６に押し付けられる。蓋板２０が内側側壁４２と突き当て接触してしまうと、タブ６０と側壁３６は各々の初期位置に戻り、柔軟な先端部６４は、今度は図３に示すように、蓋板２０の上面４８と把持係合する状態となる。こうして、蓋板２０は、図４に示すように、タブ６０と内側側壁４２の上端面６６との間に挟まれる。

蓋板２０は、外側側壁３６に対して曲げる力を加えてタブ６０と蓋板２０との把持力を弱めることで、容器１６から簡単に外せる。そうすると、蓋板２０を抜き取ってＰＣＢ１８や関連する電子装置２２に手を入れることができる。こうして、制御モジュール１０は容易に整備や修理をすることができ、蓋板２０を取り付けることも簡単になる。

一つの代替のスナップ留め取り付け法を図５に示す。この態様では、蓋板２０は、全体として平面状の本体部分７２に対し横に伸びる一対の縁部７０（片方だけを図示）を備える。好適には、縁部７０は本体部分７２に対し約９０度曲げられ、内側と外側の対向する側壁４２、３６間に形成した間隙７４に位置決めされる。複数の弾力性のタブ７６が、内側の対向する側壁４２の両側に設けられている。タブ７６は、縁部７０に形成された開口７８に入る。タブ７６とそれに関連する壁部分とは、蓋板２０が容器１６に押し付けられるに従い、初期位置から離れるように曲げられ、タブ７６の末端８０が開口７８を規定するキリ孔面に把持係合される状態になると、初期位置に戻る。

一つの代替態様の蓋板９０を図６と７に示す。蓋板９０は、上面９４と下面９６を規定する板本体９２からなる。複数のフィン９８が上面９４に形成され、ＰＣＢ１８から離れるように伸びている。フィン９８は、好適には板本体９２の長さに沿う長手方向に伸び、板本体９２の幅に跨る横方向には互いに間隔をあけている。

フィン９８とタブ６０とが干渉しないように、空きスペース１００が上面９４に設けられている。空きスペース１００は、図６に示す如く板本体９２の全長に亘って設けても、図７に示す如くその場所だけ短いフィン１０２を設けてもよい。

蓋板９０は押出しプロセスで作るとよく、ＰＣＢ１８の直近に位置決めされる下側窪み面１０６を規定する少なくとも一つの窪み１０４を備える。上側窪み面１０８に形成されるフィン９８は、板本体９２の上面９４から伸びるフィンよりも背を高くするとよい。窪み１０４と高さを可変にしたフィン９８との組合せにより、ＰＣＢ１８から蓋板９０への熱伝達は著しく向上する。

本発明は、構成部品が少なくて済み製造コストが下がると共に、伝統的な制御モジュールよりも組立が簡単な自動車用制御モジュールを提供する。また本発明の効果の一つは、蓋板２０が放熱体とＰＣＢ１８の保護カバーを兼ねることである。更にＰＣＢ１８が先ず容器１６に装着され、蓋板２０がスナップ留めで容器に取り付けられるので、組立プロセスが改良されて単純化される。以上、本発明の好ましい態様について開示してきたが、当業者であれば幾つかの変更は本発明の範囲内に入ることに気づかれるであろう。従って、添付のクレームによって本発明の真の範囲と趣旨について判断されたい。

車両システムに接続された自動車用制御モジュールの概略図である。 本発明による自動車用制御モジュールの分解図である。 図２の自動車用制御モジュールが組み立てられた時の透視図である。 図３と同様な図であるが、隅を一箇所切り取った断面を示している。 代替の態様について、一部を切り離した断面図である。 蓋板の代替の態様についての透視図である。 図６の蓋板を自動車用制御モジュールに取り付けた時の透視図である。

符号の説明

１０ 制御モジュール、１２ 制御信号、１４ 車両システム、１６ 容器、１８、９０ 印刷回路基板、２０、９０ 蓋板、２２ 電子装置、２４ 留め具、２６、３０ コネクタ部、２８ ピン、３２ ワイヤハーネス、３４ 底部、３６、３８ 外側側壁、４０ 空洞、４２ 内側側壁、４４ 柱、４６ 本体部、４８、５６、９４ 上面、５０、９６ 下面、５２、１０４ 窪み、５４、１０８ 窪み面、５８ ペースト、６０、７６ タブ、６２ 内面、６４ 先端部、６６ 上端面、７０ 縁部、７２ 本体部分、７４ 間隙、７８ 開口、８０ 末端、９２ 本体、９８、１０２ フィン、１００ 空きスペース

Claims (24)

1. 内部空洞を規定する容器と、
   前記空洞内に位置決めされ前記容器に装着された印刷回路基板と、
   前記空洞上に位置決めされ、前記印刷回路基板を前記容器内に収容する蓋板と、
   前記容器に形成された複数の弾性部材と、
   前記カバーに形成された保持面であって、前記弾性部材が前記保持面と係合して前記蓋板を前記容器にしっかり取り付けるように構成した保持面と
   を含むことを特徴とする自動車用電子制御モジュールアセンブリ。
2. 前記蓋板が、前記印刷回路基板と非接触で重なり合う関係に位置決めされ、ある間隙だけ前記印刷回路基板から離れて放熱体を形成することを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記カバーが、上面と下面を有する全体として平坦なシート部からなり、前記平坦なシート部の前記上面及び下面とは同一平面上にない窪み底面を規定する少なくとも一つの型押しされた窪みを備えることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。
4. 前記間隙が、前記窪み底面と前記印刷回路基板との間に約０．３ｍｍの所定の最小間隙高さを有する間隙であることを特徴とする請求項３記載のアセンブリ。
5. 前記容器がプラスチック材料からなり、前記蓋板が金属材料からなることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。
6. 前記カバーが、複数のフィンを備えた基部からなり、そのフィンが前記基部から外向きに前記印刷回路基板から離れるように伸びていることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。
7. 前記容器が、第一の対の対向する外側側壁と、前記第一の対の対向する外側側壁の両者の間に広がり前記空洞を規定する第二の対の対向する外側側壁と、前記第一の対の対向する外側側壁に対して平行に且つ離れて配置された一対の対向する内側側壁とを備え、前記一対の内側側壁が前記保持面の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。
8. 前記弾性部材の少なくとも一つが、前記第一の対の対向する外側側壁の各々に形成されており、前記蓋板に対してかけられたスナップ動作で挿入する力に反応して前記弾性部材がその初期位置から動かされるが、前記蓋板が前記内側側壁の各々と突き当て係合した後には前記初期位置に戻るように構成されたことを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
9. 前記蓋板の底面が、前記内側側壁の各々の上端面と直接突き当て係合することを特徴とする請求項８記載のアセンブリ。
10. 前記弾性部材の各々が末端迄伸びる弾力性のタブを含み、前記蓋板が、前記タブと前記内側側壁の前記上端面の間に配置されており、前記蓋板の上面が前記末端と直接係合し、前記保持面の第一の部分が前記内側側壁の前記上端面に形成され、前記保持面の第二の部分が前記タブの各々の下方の前記蓋板の前記上面に形成されるように構成されたことを特徴とする請求項９記載のアセンブリ。
11. 前記弾性部材が、前記一対の対向する内側側壁の各々に形成されており、前記カバーと共に形成されたキリ孔面に把持係合することを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
12. 前記印刷回路基板に装着された、所定の条件下で総輪駆動の制御信号を生成するための電子装置を含むことを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
13. プラスチック容器であって、底部と、前記底部から上方に広がる第一の対の対向する外側側壁と、前記第一の対の対向する外側側壁の両者の間に広がり、前記底部と協働して一つの空洞を規定する第二の対の対向する外側側壁、及び前記第一の対の対向する外側側壁に対して平行な向きに且つ離れて配置され、前記空洞内に位置決めされた一対の対向する内側側壁、を含むように構成されたプラスチック容器と、
    前記内側側壁の間の空洞内に位置決めされた印刷回路基板と、
    前記空洞上に位置決めされ、前記印刷回路基板を前記容器内に収容するためのカバーであって、前記本体部分よりも前記印刷回路基板に近接して位置決めされた少なくとも一つの熱伝達部材を含み、前記印刷回路基板から前記カバーへの熱伝達を容易にする放熱体を形成するように構成した前記カバーと、
    前記容器に形成された複数の弾性部材、並びに、
    前記カバーに形成された保持面であって、前記弾性部材が前記保持面と係合して前記カバーを前記容器にしっかり取り付けるように構成した保持面
    を含むことを特徴とする自動車用電子制御モジュールアセンブリ。
14. 前記容器がプラスチック材料からなり、前記蓋板がアルミニウムからなることを特徴とする請求項１３記載のアセンブリ。
15. 前記弾性部材が、前記第一の対の対向する外側側壁の各々に形成された少なくとも一つの弾力性のタブを含み、前記保持面の第一の部分が各タブ位置で前記カバーの上面に規定され、前記保持面の第二の部分が前記内側側壁の上端面に規定されて、前記カバーが前記内側側壁の前記上端面と前記タブの間に把持されるように構成されたことを特徴とする請求項１４記載のアセンブリ。
16. 前記弾性部材が、前記対向する内側側壁の各々に形成された少なくとも一つのタブを含み、前記保持面が、前記カバーに形成され前記タブと協働して前記カバーを前記容器に固定するための把持面を含むことを特徴とする請求項１４記載のアセンブリ。
17. 前記カバーが、上面及び下面を有する１枚のプレートからなり、前記熱伝達部材が、前記プレートの前記上面及び下面とは同一平面上にない窪み底面を規定する窪みを含むことを特徴とする請求項１３記載のアセンブリ。
18. 前記熱伝達部材が、複数の縦方向に伸びるフィンであって、横方向には互いに間隔を明けて配置され、前記プレートの前記上面から外向きに伸びるように構成したフィンを更に含むことを特徴とする請求項１７記載のアセンブリ。
19. 前記複数の縦方向に伸びるフィンの少なくとも一つが、窪みの上面に形成されたことを特徴とする請求項１８記載のアセンブリ。
20. ａ）プラスチック容器内に形成された空洞内に印刷回路基板を装着する工程と、
    ｂ）前記空洞内の前記印刷回路基板を、蓋板をスナップ動作で前記容器に把持係合させることによって前記空洞内に収容し、前記容器と前記蓋板の間の確実なスナップ留め取り付けを形成させる工程と
    を含むことを特徴とする自動車用電子制御モジュールの組立方法。
21. 整備操作を行なうために前記蓋板を前記容器からスナップ動作で外す工程を含むことを特徴とする請求項２０記載の方法。
22. 工程（ｂ）が、アルミニウムから本体部分と少なくとも一つの窪みとを含むように前記蓋板を形成する工程と、前記窪みを前記本体部分よりは前記印刷回路基板の近くに位置決めして、前記印刷回路基板から前記蓋板への熱伝達を容易にする放熱体を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 底部と、前記底部から上方に広がる第一の対の対向する外側側壁と、前記第一の対の対向する外側側壁の両者の間に広がり、前記底部と協働して一つの空洞を規定する第二の対の対向する外側側壁、及び前記第一の対の対向する外側側壁に対して平行な向きに且つ離れて配置され、前記空洞内に位置決めされた一対の対向する内側側壁を含む容器を形成する工程と、
    前記第一の対の対向する外側側壁の各々に弾力性のタブ部材を形成する工程と、
    前記蓋板に対してかけられたスナップ動作で挿入する力に反応して前記タブ部材をその初期位置から動かす工程と、
    前記蓋板の底面を前記内側側壁の各々の上端面に突き当てる工程と、
    前記タブ部材を前記初期位置に戻して前記蓋板の上面を把持させる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
24. 工程（ｂ）が前記蓋板の上面に複数のフィンを形成する工程であって、
    前記フィンが、前記蓋板の上面から前記印刷回路基板から離れるように外向きに伸び、前記印刷回路基板から前記蓋板への熱伝達を容易にするように構成する工程を更に含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
    
    

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