JP2011119332A - 電子ユニット構成用モジュール及び電子ユニット - Google Patents

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康雄 大森
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宏樹 平井
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Abstract

【課題】ECU等の電子ユニットの組立性を向上させる。
【解決手段】電子ユニット構成用モジュールは、基板用コネクタ11と、この基板用コネクタ11が取付けられた回路基板12を収納するためのケース30とを含む。基板用コネクタ11は、複数の端子金具24とこれらを保持するハウジング20とを有する。基板ケース30は、回路基板12の挿入口30aを備え、末端部分に基板用コネクタ11が固定された回路基板12を、挿入口30aから基板用コネクタ11が外部露出する状態で収容可能な形状を有している。また、基板ケース30及び基板用コネクタ11のハウジング20には、回路基板12の収納状態で互いに係合してハウジング20とケース30とを係合状態にロックする係止片21及び係止突部34が設けられている。
【選択図】図3

Description

本発明は、自動車に搭載されるECU等、ケース内に回路基板が収容された状態でこの回路基板の回路がワイヤハーネスを介して他の回路基板の回路に接続される電子ユニットに適した電子ユニット構成用モジュール及びこのモジュールを用いた電子ユニットに関する。
回路基板を内蔵する電子ユニットには、車両に搭載されるECUのように、回路基板が専用のケースに収容された状態で所定の場所に設置されるものがある。例えば特許文献1には、回路基板の出し入れが可能な開口を有する箱形のケース本体と前記開口を塞ぐためのケース蓋とからなるケースを備え、このケース内に回路基板が収納されるとともに、この回路基板に固定されたコネクタ(基板用コネクタ)がケース蓋に形成されたコネクタ孔を通じて外部に導出された構成のものが記載されている。
特開2003−304083号公報
上記のような従来の電子ユニットの組立は、例えば、基板用コネクタ等が実装された回路基板をケース本体に収納し、回路基板をビスやその他の固定手段によりケース本体に固定した後、ケース蓋のコネクタ孔に基板用コネクタを挿入しながら当該ケース蓋をケース本体に組付けることにより行われるが、このようなユニット組立作業をより簡単にかつ速やかに行うことができればECU等の電子ユニットの生産性を高める上で望ましい。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、ECU等の電子ユニットの組立性を向上させることができる電子ユニット構成用モジュール及び電子ユニットを提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するための本発明にかかる電子ユニット構成用モジュールは、回路基板に取付けられる基板用コネクタと、この基板用コネクタが固定された回路基板を収納するための基板ケースとを含む電子ユニット構成用モジュールであって、前記基板用コネクタは、複数の端子金具とこれら端子金具を保持するハウジングとを有し回路基板の末端部分に固定されるものであり、前記基板ケースは、前記回路基板がその厚み方向と直交する方向に挿入可能な挿入口を備え、かつ、前記基板用コネクタとは反対側から前記回路基板が挿入されることにより前記挿入口から前記基板用コネクタが外部露出する状態で当該回路基板を収容可能な形状を有しており、前記基板用コネクタのハウジング及び前記基板ケースは、前記回路基板が前記基板ケースに収納された状態で互いに係合することにより前記ハウジングと前記基板ケースとの相対変位を規制する係合部をそれぞれ備えているものである。
そして、本発明に係る電子ユニットは、回路基板と、この回路基板の回路を外部回路に接続するために当該回路基板に取付けられる基板用コネクタと、前記回路基板を収容する基板ケースとを備えた電子ユニットであって、前記基板用コネクタ及び基板ケースとして、上記のような電子ユニット構成用モジュールを含むものである。
このような電子ユニット構成用モジュール及び電子ユニットによれば、基板用コネクタが取付けられた回路基板を挿入口から基板ケースに挿入して基板用コネクタのハウジング及び基板ケースの各係合部を互いに係合させることにより電子ユニットを組立てることができる。つまり、従来のような、ビス等の固定手段により回路基板をケースに固定する作業や、ケース蓋のコネクタ孔に基板用コネクタを挿入しながらケース蓋をケース本体に組付ける等の作業は不要であり、その分、より簡単にかつ速やかに電子ユニットを組立てることが可能となる。
この電子ユニット構成用モジュールでは、従来のようなケース蓋は不要であり、挿入口に挿入される基板用コネクタが当該挿入口を塞ぐケース蓋としての機能を兼ねる。従って、前記基板ケースは、前記回路基板が収納された状態で前記挿入口が前記基板用コネクタにより塞がれる形状を有している。この構成により回路基板が外部から隔離される。
なお、ECU等の車載型の電子ユニットでは、狭スペースへの設置が求められるものが多い。従って、上記の電子ユニット構成用モジュールにおいて、前記基板用コネクタは、前記複数の端子金具が前記回路基板に沿う方向に並んだ状態で前記ハウジングにより保持されるものであり、前記ハウジング及び前記基板ケースの各係合部は、前記ハウジングのうち前記端子金具の並び方向外側の位置で互いに係合するように形成されている。
このように前記ハウジングのうち端子金具の並び方向外側の位置で係合部同士が係合する構成によれば、電子ユニットの基板厚み方向への大型化を抑制でき、電子ユニットを狭スペースに設置する上で有利になる。
なお、前記基板ケースは、前記回路基板が収納されかつ前記係合部が互いに係合した状態で、前記回路基板に直接接触して前記基板ケースに対する当該回路基板の厚み方向への相対変位を規制する規制手段を備えているのが好適である。
この構成により、ビス等の固定手段により回路基板を基板ケースに直接固定することなく安定的に回路基板を基板ケース内に収納することができ、振動による異音発生等の不都合を未然に防止することが可能となる。
この場合、前記規制手段は、例えば前記基板ケースの内側面にこの基板ケースと一体に形成され、かつ前記挿入口から挿入される前記回路基板をその厚み方向の両側から拘束しつつ案内する案内部として設けることができる。
この構成によれば、基板ケース内への回路基板の挿入を許容しつつ当該基板ケースに対する回路基板の厚み方向への変位を良好に防止することができる。
本発明の電子ユニット構成用モジュール及びこのモジュールを用いた本発明の電子ユニットによれば、従来のような、ビス等の固定手段によるケースへの回路基板の固定作業や、ケース蓋のコネクタ孔に基板用コネクタを挿入しながらケース蓋をケース本体に組付ける等の作業が不要となり、その分、より簡単にかつ速やかに電子ユニットを組立てることが可能となり、電子ユニットの組立性が向上する。
本発明に係る電子ユニットであるECU(本発明に係る電子ユニット構成用モジュールが適用された電子ユニット)を示す斜視図である。 ECUの分解斜視図である。 ECUの回路基板に実装された基板用コネクタ及びこの基板用コネクタに挿着される電線側端子(雌型端子)を示す縦断面図である。 基板用コネクタに電線側端子が挿入された状態(一次係止のみの状態)を示すECUの要部縦断面図である。 基板用コネクタに電線側端子が挿入された状態(一次及び二次係止状態)を示すECUの要部縦断面図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
図1及び図2は本発明に係る電子ユニットである車載用のECU10(電子制御ユニット)を示しており、図1は、ECU10の全体像(組立状態)を斜視図で、図2は、ECU10を分解斜視図でそれぞれ示している。
これらの図に示すように、ECU10は、回路基板12と、この回路基板12が格納される略直方体状の基板ケース30(以下、ケース30と略す)とを有しており、ワイヤハーネスを構成する電線2の端末に装着された電線側端子3が前記回路基板12に固定される後記基板用コネクタ11に直接挿着されることにより前記回路基板12の回路と他の電装品の回路とが電線2を経由して電気的に接続されるようになっている。この例では、ケース30と回路基板12に固定される後記基板用コネクタ11とが本発明に係る電子ユニット構成用モジュールに相当する。
なお、本発明に係る「電子ユニット」は、前記の車載用ECU10に限定されるものではなく、所定の電子回路を保有するユニットを広く包含する。
前記回路基板12は、略正方形のプリント基板からなり当該基板上に形成される導電路及び実装部品により構成される所定の電子回路を有している。この回路基板12には、その一辺に沿った端部位置に、前記電子回路を外部回路、すなわち他の電装品の回路に接続するための基板用コネクタ11が取付けられている。
図2及び図3に示すように、この基板用コネクタ11は、回路基板12の一辺と略等しい寸法を有しており、複数の端子金具24とこれら端子金具24を保持する合成樹脂製のハウジング20とを有している。
前記ハウジング20は、回路基板12の一辺に沿って延びる略直方体状のハウジング本体20aと、これに装着されるハウジング本体20aとは別体のリテーナ20bとを含む。
ハウジング本体20aは、ハウジング長手方向(以下、幅方向と称す)と直交する方向であってかつ回路基板12の面と平行な方向(以下、前後方向と称す)に延び、それぞれハウジング前側(図3では左側)に向かって開く複数の端子収納用凹部22を備えている。
これらの端子収納用凹部22は、ハウジング本体20aの幅方向に一列に並んだ状態で上下二段に設けられており、それぞれ前記電線2の一端側の端末に固定される後記電線側端子3をその軸方向に沿って挿入可能な形状を有している。
前記各端子金具24は、軸状をなす雄型端子でありそれぞれ一端側が端子収納用凹部22内に挿入された状態でハウジング本体20aにより保持されている。詳しくは、各端子金具24は、回路基板12の表面に沿って略平行に延びる水平部分と回路基板12の表面に対して直交する方向に延びる垂直部分とを備えたL字型の形状を有しており、前記水平部分の先端がハウジング本体20aの後部隔壁23を貫通して前記端子収納用凹部22内に挿入された状態で当該後部隔壁23により保持されている。これにより端子金具24の前記水平部分のうち端子収納用凹部22の内部に挿入された部分により後記電線側端子3に対するタブ状の端子接続部24a(以下、タブ状接続部24aと称す)が構成される一方、前記垂直部分により回路基板12に対する基板接続部24bが構成されている。
前記ハウジング20(ハウジング本体20a)は、図2に示すように、各端子金具24の基板接続部24bが回路基板12に形成されたスルーホール14に挿入された状態で回路基板12上に設置されている。そして、スルーホール14の周囲に形成される図外の導電部に対して各端子金具24がハンダ付け等されることにより当該回路基板12に固定されるとともに、各端子金具24が回路基板12の電子回路に対して電気的に接続されている。なお、回路基板12に対するハウジング20の固定は接着剤やビス等の他の固定手段によりなされるものでもよい。
前記ハウジング本体20aには、端子収納用凹部22に挿入された電線側端子3を係止(一次係止)するための係止ランス25が設けられている。この係止ランス25は、各端子収納用凹部22の天井部に設けられた上下方向に撓み変位可能な撓み片からなり、端子収納用凹部22への電線側端子3の挿入に伴い上方に撓み変位することによって端子収納用凹部22への電線側端子3の挿入を許容し、電線側端子3が端子収納用凹部22の奥端部まで挿入されると当該電線側端子3に係合して逆方向、つまり端子金具24側とは反対側(図3では左側)への電線側端子3の変位を規制する。
前記ハウジング本体20aには、さらにその前端と前記係止ランス25との間の位置において端子収納用凹部22の並び方向に延び、かつ上向きに開くリテーナ嵌合用溝部21が形成されており、前記リテーナ20bがこのリテーナ嵌合用溝部21に嵌合した状態で前記ハウジング本体20aに装着されている。
このリテーナ20bは、各端子収納用凹部22に挿入される電線側端子3を基板用コネクタ11側に二重係止するためのものであり、当例では前記端子収納用凹部22の一部を構成するように形成されている。すなわち、リテーナ20bは、前記端子収納用凹部22の断面形状と略同一形状の断面を有しかつ端子収納用凹部22と同ピッチで幅方向に一列に並んだ状態で前後方向に貫通する複数の貫通孔27を備えており、図3に示すように、前記ハウジング本体20aにリテーナ20bが装着された状態(後記の仮装着状態)で、上下二段の各端子収納用凹部22のうち上段の端子収納用凹部22の略中間部をこれらの貫通孔27で構成するとともに下段の各端子収納用凹部22のうち略中間部の天井部分をリテーナ20bの底部で構成する。
リテーナ20bは、前記基板用コネクタ11に対して一定寸法だけ上下方向(各段の端子収納用凹部22の並び方向と直交する方向)に変位可能に設けられている。具体的には、リテーナ20bは、ハウジング本体20aの端子収納用凹部22とリテーナ20bの貫通孔27とが前後方向に連続して各端子収納用凹部22への後記電線側端子3の挿入を許容する仮装着位置と(図3に示す位置)、この位置から下方に変位した本装着位置(図5に示す位置)とに変位可能に設けられており、この本装着位置に配置されることにより、後述するように上下各段の各端子収納用凹部22に挿入されている電線側端子3を拘束する。
一方、前記ケース30は、前記回路基板12に対応した平面視で略正方形の箱形の形状を有しており、全体が合成樹脂材料により一体形成されている。より詳しくは、ケース30は、格納される回路基板12の厚み方向と平行な方向に扁平で、かつ一側面全体が開放されることにより回路基板12の挿入口30aが形成された箱形の形状を有している。挿入口30aは、回路基板12をその厚み方向と直交する方向にかつこれに固定された前記回路基板12と共に挿入可能な形状を有している。
このケース30の互いに対向する一対の側壁の内側面には、それぞれ前記挿入口30aから挿入される回路基板12を案内する案内部32(規制手段)が一体に形成されている。各案内部32は、詳しく図示していないが、回路基板12の挿入方向(以下、この方向を前後方向という)に延びる上下一対の突条からなり、回路基板12の幅方向両端部を各突条により上下両側から挟み込んだ状態で案内するように形成されている。
なお、ケース30および前記基板用コネクタ11のハウジング20には、前記ハウジング20とケース30との相対変位を規制するための係合部がそれぞれ設けられている。具体的には、ケース30の前記一対の側壁の外側面に係止突部34(ケース側の係合部)がそれぞれ形成される一方、前記ハウジング本体20aの幅方向両端に係止用窓部21aを備えた係止片21(コネクタ側の係合部)が一体に形成されている。各係止片21は、ハウジング本体20aの幅方向両端面から同方向外側に延びる平面視L字型の形状を有しており、図2に示すように、基板用コネクタ11が固定される側とは反対側から回路基板12をケース30に挿入して所定位置まで差し込むと、ケース30の前記側壁に係止片21が外嵌して係止用窓部21aに係止突部34が挿入され、これにより係止突部34に係合するように形成されている。つまり、このようにハウジング20側の係止片21とケース30側の係止突部34とが係合することにより基板用コネクタ11とのハウジング20とケース30との相対変位が規制される。
従って、上記のようなECU10の組立は、予め基板用コネクタ11が固定されている回路基板12の幅方向両端を各案内部32の上下の突条に差し込み、回路基板12を当該案内部32により案内させつつケース30内に挿入した後、前記係止片21を係止突部34に係合させることにより行う。
このように構成されたECU10に対して前記電線2が接続される。以下、ECU10に対する電線2の接続構造について説明する。
各電線2の前記一端側の端部には、基板用コネクタ11の前記端子金具24に嵌合可能な形状を有する図3に示すような電線側端子3が固定されている。この電線側端子3は、上下に撓み変位可能な接触用撓み片4aを内部に具備した箱型の端子接続部4を先端に備える雌型端子であり、基板用コネクタ11の前記タブ状接続部24aがその先端側から前記端子接続部4に挿入されて前記接触用撓み片4aに接触することにより端子金具24に対して電気的に接続されるように形成されている。
各電線2は、電線側端子3が基板用コネクタ11のハウジング20に直接挿着されることによりこの基板用コネクタ11を介してECU10(回路基板12)に接続される。
電線側端子3は、専用のハウジングに保持されることなく、次の手順に従って基板用コネクタ11に直接挿着されて回路基板12側の回路に接続され、かつ確実に保持される。まず、図3に示すように、仮装着位置に前記リテーナ20がセットされている状態で、電線側端子3をその軸方向に沿って端子収納用凹部22に挿入する。このように電線側端子3を端子収納用凹部22の奥端部まで押し込むと、図4に示すように、端子金具24のタブ状接続部24aが電線側端子3の端子接続部4に挿入されて接触用撓み片4aに接触し、これにより電線側端子3及び端子金具24を介して前記電線2が回路基板12に電気的に接続される。また、前記係止ランス25の先端が電線側端子3の前記端子接続部4に設けられる係止窓4bに突入することによって当該電線側端子3に係合し、これにより電線側端子3が基板用コネクタ11のハウジング20内に直接係止される。
次に、ハウジング本体20aに対してリテーナ20bを上側から押し込み、これにより当該リテーナ20bを本装着位置に変位させる。このようにリテーナ20bを本装着位置に変位させると、図5に示すように、リテーナ20bの後端部、詳しくは前記貫通孔27の上下の後端縁部26a,26bがそれぞれ電線側端子3の端子接続部4の後側(同図では左側)の位置にスライドし、これによって電線側端子3がリテーナ20bにより後側から拘束される。つまり、各端子収納用凹部22に挿入された電線側端子3は、上記のように端子収納用凹部22内に設けられる係止ランス25によりハウジング本体20aからの引き抜きを阻止する方向に係止されるとともに(一次係止)、リテーナ20bよって同様に引き抜き方向に対向する方向に係止され(二次係止)、その結果、基板用コネクタ11のハウジング20内で電線側端子3の一次係止と二次係止とが共に行われる。
以上のようなECU10によれば、上記の通り、基板用コネクタ11が取付けられた回路基板12を挿入口30aからケース30に挿入し、基板用コネクタ11のハウジング20に形成された係止片21をケース30側の係止突部34に係合させるだけの極めて簡単な作業でECU10を組立てることができる。つまり、従来のような、ビス等の固定手段による回路基板のケースへの固定作業や、ケース蓋のコネクタ孔に基板用コネクタを挿入しながらケース蓋をケース本体に組付ける等の作業が不要となり、その分、より簡単にかつ速やかにECU10を組立てることが可能となる。従って、ECU10の生産性を格段に高めることができる。
また、このECU10によれば、従来のようなケース蓋は不要であり、挿入口30aに挿入される基板用コネクタ11が当該挿入口30aを塞ぐケース蓋としての機能を兼ねる。従って、回路基板12をケース30内に収納して外部から隔離するようにしながらも合理的に部品数を削減でき、その分、ECU10を低コストで生産することが可能となる。
また、このECU10では、従来のように回路基板12をビス等により直接ケース30に固定する構成ではないが、上記の通り、ケース30に回路基板12の案内部32を設け、回路基板12の幅方句両端を上下両側から挟み込んだ状態で案内することによってケース30に対する回路基板12の上下方向の相対変位を防止する構成となっているので、これにより回路基板12の振動に起因する異音発生等も効果的に防止される。
なお、上述したECU10は、本発明に係る電子ユニットの実施形態の一例であってその具体的な構成やこれに適用される基板用コネクタ11及びケース30の具体的な構成、つまり電子ユニット構成用モジュールの具体的な構成は適宜変更可能である。
例えば、実施形態のECU10では、基板用コネクタ11として、ワイヤハーネスの電線2の端末に装着された電線側端子3をハウジング20に直接挿入することにより当該電線側端子3と端子金具24とを接続するものが適用されているが、一般的な基板用コネクタ、つまり、電線側コネクタのハウジングを基板用コネクタのハウジングに嵌合させることにより、電線側コネクタのハウジングに保持されている電線側端子を基板用コネクタの端子金具に接続させる構成のものを適用してもよい。
また、実施形態では、基板用コネクタ11とケース30とを係合状態にロックする係合部(つまり係止片21及び係止突部34)は、ハウジング20の幅方向外側の位置で互いに係合するように設けられているが、勿論、これ以外の位置で係合するように各係合部を設けてもよい。例えば、ハウジング20の上下両側の位置で係合するように各係合部を設けてもよい。但し、ECU10は狭スペースに設置することも多いめ薄厚である方が有利であり、この点に鑑みれば、係合部は、実施形態のようにハウジング20の幅方向外側の位置で互いに係合する構成であるのが好ましい。
また、実施形態では、本発明の規制手段として、ケース30に回路基板12の案内部32を設け、回路基板12の幅方向両端を上下両側から挟み込むことにより回路基板12の厚み方向への変位を防止するようにしているが、規制手段は、回路基板12に直接接触してケース30に対する当該回路基板12の厚み方向への相対変位を防止できれば実施例のような案内部32に限定されるものではない。例えば、回路基板12の挿入方向におけるケース30の奥端部に溝型の差し込み部を形成し、ここに回路基板12の末端を差し込むことによりケース30に対する回路基板12の変位を防止するような構成であってもよい。また、回路基板12が小サイズの場合等には規制手段(案内部32)を省略してもよい。
2 電線
3 電線側端子
10 ECU(電子ユニット)
11 基板用コネクタ
12 回路基板
20 ハウジング
20a ハウジング本体
20b リテーナ
21 係止片(係合部)
22 端子収容用凹部
24 端子金具
30 基板ケース
34 係止突部(係合部)

Claims (6)

  1. 回路基板に取付けられる基板用コネクタと、この基板用コネクタが固定された回路基板を収納するための基板ケースとを含む電子ユニット構成用モジュールであって、
    前記基板用コネクタは、複数の端子金具とこれら端子金具を保持するハウジングとを有し回路基板の末端部分に固定されるものであり、
    前記基板ケースは、前記回路基板がその厚み方向と直交する方向に挿入可能な挿入口を備え、かつ、前記基板用コネクタとは反対側から前記回路基板が挿入されることにより前記挿入口から前記基板用コネクタが外部露出する状態で当該回路基板を収容可能な形状を有しており、
    前記基板用コネクタのハウジング及び前記基板ケースは、前記回路基板が前記基板ケースに収納された状態で互いに係合することにより前記ハウジングと前記基板ケースとの相対変位を規制する係合部をそれぞれ備えていることを特徴とする電子ユニット構成用モジュール。
  2. 請求項1に記載の電子ユニット構成用モジュールにおいて、
    前記基板ケースは、前記回路基板が収納された状態で前記挿入口が前記基板用コネクタにより塞がれる形状を有していることを特徴とする電子ユニット構成用モジュール。
  3. 請求項1又は2に記載の電子ユニット構成用モジュールにおいて、
    前記基板用コネクタは、前記複数の端子金具が前記回路基板に沿う方向に並んだ状態で前記ハウジングにより保持されるものであり、
    前記ハウジング及び前記基板ケースの各係合部は、前記ハウジングのうち前記端子金具の並び方向外側の位置で互いに係合するように形成されていることを特徴とする電子ユニット構成用モジュール。
  4. 請求項1乃至3の何れか一項に記載の電子ユニット構成用モジュールにおいて、
    前記基板ケースは、前記回路基板が収納されかつ前記係合部が互いに係合した状態で、前記回路基板に直接接触して前記基板ケースに対する当該回路基板の厚み方向への相対変位を規制する規制手段を備えていることを特徴とする電子ユニット構成用モジュール。
  5. 請求項4に記載の電子ユニット構成用モジュールにおいて、
    前記規制手段は、前記基板ケースの内側面にこの基板ケースと一体に形成され、かつ前記挿入口から挿入される前記回路基板をその厚み方向の両側から拘束しつつ案内する案内部であることを特徴とする電子ユニット構成用モジュール。
  6. 回路基板と、この回路基板の回路を外部回路に接続するために当該回路基板に取付けられる基板用コネクタと、前記回路基板を収容する基板ケースとを備えた電子ユニットであって、
    前記基板用コネクタ及び基板ケースとして、請求項1乃至5の何れか一項に記載の電子ユニット構成用モジュールを含むことを特徴とする電子ユニット。
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