JP2014013805A - Control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御ユニットに関し、特に、車載用の制御ユニットに関する。 The present invention relates to a control unit, and more particularly to an in-vehicle control unit.
車載用の制御ユニットのケースには、設置環境によって、防塵、防振、放熱等の機能が要求される。これらの要求に応じて、樹脂ケース、アルミダイキャストケース、板金ケース等が用いられる。制御ユニットには、車体シャーシに固定するためのブラケット(「ステー」ともいわれる。)が設けられている。ブラケットは、ケースと一体的に形成されるか、または別体の部材として形成された後、ケースに固定される。 The case of the control unit for in-vehicle use requires functions such as dust proofing, vibration proofing, and heat radiation depending on the installation environment. Resin cases, aluminum die cast cases, sheet metal cases and the like are used according to these requirements. The control unit is provided with a bracket (also referred to as “stay”) for fixing to the vehicle body chassis. The bracket is formed integrally with the case or formed as a separate member and then fixed to the case.
プリント基板をケース内に強固に固定することができる制御ユニットが、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された制御ユニットにおいては、プリント基板の外周部に形成された突起部が、ケースに設けられた貫通孔または凹部に係合される。ケースは、ケーシングとカバーとで構成され、両者の間にプリント基板が収容される。 A control unit that can firmly fix a printed circuit board in a case is disclosed in Patent Document 1. In the control unit disclosed in Patent Document 1, the protrusion formed on the outer peripheral portion of the printed circuit board is engaged with a through hole or a recess provided in the case. The case is composed of a casing and a cover, and a printed circuit board is accommodated between them.
平板状のカバーの縁から外方に向かって、複数のブラケットが伸びる。ブラケットは、平板状のカバーと同一の平板で構成される。ブラケットに、車体シャーシへの取付け孔が形成されている。プリント基板がケースに強固に固定されているため、プリント基板の振動による騒音の発生を防止することができる。 A plurality of brackets extend outward from the edge of the flat cover. The bracket is composed of the same flat plate as the flat cover. A mounting hole for the vehicle body chassis is formed in the bracket. Since the printed board is firmly fixed to the case, generation of noise due to vibration of the printed board can be prevented.
制御ユニットは、ブラケットに設けられた貫通孔にビス等の締結具を通すことにより、車体シャーシに固定される。板金ケースを用いる場合、加工のし易さ及びコストの観点から、ブラケットとケースとが一体成型される場合が多い。車体シャーシの振動が、ブラケット及びケースを通して、プリント基板に伝わる。プリント基板が振動すると、電子部品を固定している半田にクラックが発生する場合がある。また、ブラケットとケースとの接続部分に定格値以上の応力が加わると、接続部分に亀裂が発生してしまう場合もある。 The control unit is fixed to the vehicle body chassis by passing a fastener such as a screw through a through hole provided in the bracket. When using a sheet metal case, the bracket and the case are often integrally molded from the viewpoint of ease of processing and cost. The vibration of the vehicle body chassis is transmitted to the printed circuit board through the bracket and the case. When the printed circuit board vibrates, cracks may occur in the solder fixing the electronic component. Further, if a stress greater than the rated value is applied to the connection portion between the bracket and the case, a crack may occur in the connection portion.
本発明の目的は、振動による損傷を受け難い制御ユニットを提供することである。 An object of the present invention is to provide a control unit that is not easily damaged by vibration.
本発明の第1の観点によると、
電子部品を実装した制御基板と、
支持板及びカバーを含み、前記制御基板を収容するケースと、
前記支持板と一体的に形成され、前記支持板の縁から外方に伸びるブラケットと
を有し、
前記ブラケットは、平板状部分、及び前記平板状部分と前記支持板とを接続する応力緩和部を含み、前記応力緩和部は、前記平板状部分と比べて、前記ブラケットの剛性を低くしている制御ユニットが提供される。
According to a first aspect of the invention,
A control board mounted with electronic components;
A case including a support plate and a cover, and housing the control board;
A bracket formed integrally with the support plate and extending outward from an edge of the support plate;
The bracket includes a flat plate portion, and a stress relaxation portion that connects the flat plate portion and the support plate, and the stress relaxation portion has a lower rigidity of the bracket than the flat plate portion. A control unit is provided.
本発明の第2の観点による制御ユニットにおいては、前記応力緩和部は、前記平板状部分を前記支持板に連続させ、湾曲した立体形状を有する。 In the control unit according to the second aspect of the present invention, the stress relaxation portion has a curved three-dimensional shape in which the flat plate portion is continuous with the support plate.
本発明の第3の観点による制御ユニットにおいては、前記ブラケットと前記支持板との境界線の両端に、前記支持板の縁から内側に向かう切欠きが設けられている。 In the control unit according to the third aspect of the present invention, notches directed inward from the edge of the support plate are provided at both ends of the boundary line between the bracket and the support plate.
本発明の第4の観点による制御ユニットにおいては、前記カバー及び前記制御基板が前記支持板に共締めされており、前記カバーは、前記ブラケットに接触しない立体形状を有する。 In the control unit according to the fourth aspect of the present invention, the cover and the control board are fastened together with the support plate, and the cover has a three-dimensional shape that does not contact the bracket.
第1の観点による制御ユニットの構成を採用することにより、制御ユニットが搭載される車体シャーシの振動が、ブラケットの応力緩和部で吸収される。これにより、支持板及び制御基板の振動を抑制することができる。 By adopting the configuration of the control unit according to the first aspect, the vibration of the vehicle body chassis on which the control unit is mounted is absorbed by the stress relaxation portion of the bracket. Thereby, the vibration of a support plate and a control board can be suppressed.
第2の観点による制御ユニットのように、応力緩和部を、湾曲した立体形状とすることにより、平板状部分が支持板の縁に直接連続する構成に比べて、振動をより吸収することができる。 As in the control unit according to the second aspect, by making the stress relaxation portion a curved solid shape, vibration can be absorbed more than in a configuration in which the flat plate portion is directly continuous with the edge of the support plate. .
第3の観点による制御ユニットのように、切欠きを設けることにより、ブラケットと支持板との境界線の近傍に加わる応力の集中を緩和することができる。 By providing a notch as in the control unit according to the third aspect, the concentration of stress applied in the vicinity of the boundary line between the bracket and the support plate can be reduced.
第4の観点による制御ユニットのように、カバーとブラケットとが接触しない構造とすることにより、振動に起因する異音(ビビリ音)の発生を防止することができる。 By using a structure in which the cover and the bracket do not contact each other as in the control unit according to the fourth aspect, it is possible to prevent the generation of abnormal noise (chattering noise) due to vibration.
図1Aに、実施例による制御ユニット10を車体シャーシ20に取り付けた状態の概略図を示す。実施例による制御ユニット10は、ケース11、及びケース11から引き出された複数、例えば2本のブラケット12を含む。ブラケット12に形成された貫通孔にボルト等の締結具13を通すことにより、ブラケット12が車体シャーシ20に固定される。
FIG. 1A is a schematic view showing a state in which the
図1Bに、実施例による制御ユニット10の分解斜視図を示す。支持板15とカバー16とにより、ケース11(図1A)が構成される。支持板15とカバー16との間に、制御基板(プリント基板)17が収容される。支持板15及びカバー16の形成には、例えば板金加工が適用される。支持板15には、例えば厚さ2mmの亜鉛めっき鋼板が用いられる。カバー16には、例えば厚さ0.6mmの亜鉛めっき鋼板が用いられる。
FIG. 1B shows an exploded perspective view of the
制御基板17は、概ね長方形の平面形状を有し、四隅に、ネジ止め用の貫通孔40が形成されている。制御基板17の1つの縁の近傍に、コネクタ41が実装されている。コネクタ41の端子は、制御基板17に実装されている種々の電子部品、例えば電子制御ユニット(ECU)等に接続される。カバー16に、ネジ止め用の貫通孔50が設けられており、支持板15に、ネジ穴33が設けられている。ネジ穴33には、タップ加工が施され
ている。ビス55によって、カバー16及び制御基板17が、支持板15に共締めされる。これにより、カバー16及び制御基板17が支持板15に固定される。
The
支持板15は、外周部近傍の上面30が、内奥部の上面31よりもやや高い立体形状(バスタブ形状)を有する。複数のネジ穴33は、外周部近傍の上面30内に配置されている。制御基板17の外周部が、支持板15の外周部近傍の上面30に接触する。支持板15の内奥部の上面31を外周部近傍の上面30よりも低くすることにより、制御基板17の裏面に取り付けられた部品や突起物等を収容する空間が、支持板15と制御基板17との間に確保される。
The
支持板15の縁からブラケット12が外方に向かって伸びる。ブラケット12は支持板15と一体的に形成される。具体的には、1枚の金属板に板金加工を施すことにより、支持板15とブラケット12との立体形状が得られる。ブラケット12は、平板状部分12Aと応力緩和部12Bとを含む。平板状部分12Aは、応力緩和部12Bを介して、支持板15に連続する。
The
平板状部分12Aは、例えば支持板15の上面30と平行な姿勢を維持している。応力緩和部12Bは、湾曲した立体形状を有する。この湾曲した部分は、例えば円柱面の一部分、楕円柱面の一部分等に沿う形状を有する。平板状部分12Aに、ねじ止め用の貫通孔34が形成されている。締結具13(図1A)が、この貫通孔に挿入されることにより、制御ユニット10が車体シャーシ20(図1A)に固定される。ブラケット12と支持板15との境界線の両端に、支持板15の縁から内側に向かう切欠き35が形成されている。
The
カバー16は、制御基板17の上面に実装された電子部品を覆う。カバー16の側面のうちコネクタ41に対応する位置に、開口部52が形成されている。開口部52は、コネクタ41の、端子挿入部を露出させる。カバー16の側面のうち、ブラケット12に対応する位置に、膨らみ部51が設けられている。膨らみ部51は、カバー16がブラケット12と接触することを回避する。
The
図2Aに、支持板15の平面図を示す。図2Bに、図2Aの一点鎖線2B−2Bにおける断面図を示す。支持板15は、ほぼ長方形の平面形状を有する。支持板15の外周近傍の上面30の四隅に、ネジ穴33が形成されている。内奥部の上面31は、外周近傍の上面30よりも低い。
FIG. 2A shows a plan view of the
支持板15の相互に対向する縁から外側に向かって、それぞれブラケット12が伸びる。ブラケット12の各々は、平板状部分12Aと応力緩和部12Bとで構成されている。平板状部分12Aは、応力緩和部12Bを介して支持板15に連続する。ブラケット12と支持板15との境界線19に両端に、それぞれ支持板15の縁18から内側に向かう切欠き35が形成されている。このため、境界線19の両端の切欠き35の先端(最も深い部分)同士を接続する境界線19は、支持板15の縁18よりも内側に位置することとなる。
The
図2Bに示すように、応力緩和部12Bは、湾曲した立体形状を有する。具体的には、応力緩和部12Bは、境界線19から遠ざかるに従って、一旦、下方に湾曲し、支持板15の背面32よりも低い位置まで達する。その後、湾曲の向きを変えて、平板状部分12Aに滑らかに連続する。このように、応力緩和部12Bは、相互に反対方向に湾曲した部分を含む。平板状部分12Aは、支持板15の上面30と平行である。平板状部分12Aに、ネジ止め用の貫通孔34が形成されている。
As shown in FIG. 2B, the
応力緩和部12Bは、平板状部分12Aと比べて、ブラケット12の剛性を低くしている。具体的には、境界線19の位置を固定端とする片持ち梁構造のブラケット12の剛性が、応力緩和部12Bと平板状部分12Aとの境界を固定端とする片持ち梁構造の平板状部分12Aの剛性よりも低い。
The
図2Cに、比較例による制御モジュールの支持板及びブラケットの断面図を示す。図2Cの各構成部分には、図2Bに示した実施例による支持板及びブラケットの断面図の、対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号が付されている。比較例においては、ブラケット12が平板状部分のみから構成されており、応力緩和部が設けられていない。すなわち、ブラケット12は、境界線19から外方に向かって平板状に(ストレートに)伸びている。図2Cの比較例によるブラケット12を、上面30に平行な仮想平面に垂直投影した像は、図2Bに示した実施例によるブラケット12を、上面30に平行な仮想平面に垂直投影した像と合同である。なお、比較例においても、切欠き35が形成されており、境界線19は支持板15の縁18よりも内側に位置する。
FIG. 2C shows a cross-sectional view of the support plate and bracket of the control module according to the comparative example. 2C are assigned the same reference numerals as those assigned to the corresponding components in the cross-sectional view of the support plate and bracket according to the embodiment shown in FIG. 2B. In the comparative example, the
実施例による制御ユニット10の応力緩和部12Bを含むブラケット12の剛性は、支持板15の縁から外方に向かって平板状に伸びる立体形状を持つ図2Cのブラケット12の剛性よりも低い。ブラケット12の剛性が低くなることにより、車体シャーシ20(図1A)の振動が支持板15に伝わりにくくなる。これにより、支持板15、制御基板17(図1B)及びカバー16の振動が抑制される。
The rigidity of the
支持板15及びブラケット12の一方を固定して他方に荷重を印加すると、ブラケット12と支持板15との境界線19の両端近傍に応力が集中する。発明者が行ったシミュレーションによると、応力緩和部12Bを設けることにより、応力集中箇所に加わる最大応力が小さくなることがわかった。印加される最大応力が小さくなることにより、境界線19の近傍における亀裂の発生を防止することができる。さらに、切欠き35を設けることにより、応力集中箇所に加わる最大応力を、より小さくできることがわかった。
When one of the
図3Aに、ブラケット12、及びその近傍の支持板15とカバー16との斜視図を示す。カバー16の下端近傍(開口部近傍)の内側の表面と、支持板15の端面18とが、相互に対向する。カバー16の下端のうち、ブラケット12に対応する領域が、外側に向かって膨らんでおり、膨らみ部51が形成されている。
FIG. 3A is a perspective view of the
図3Bに、ブラケット12、及びその近傍の支持板15とカバー16との断面図を示す。カバー16の側面のうち、ブラケット12に対応する部分以外の側面を、破線で示している。ブラケット12に対応する部分以外の側面は、支持板15の端面18と、カバー16の側面の内側の表面とが、相互に間隙を隔てて対向する。ブラケット12の応力緩和部12Bは、境界線19から外側に向かって伸びるとともに、下方に湾曲している。この湾曲した部分は、支持板15の端面18より外側まで張り出している。
FIG. 3B shows a cross-sectional view of the
応力緩和部12Bの張り出した部分に対応して、カバー16の側面の下端近傍が外側に向かって膨らんでいる。この膨らんだ部分(膨らみ部)51の内側の表面と、ブラケット12との間に間隙が確保されている。このため、カバー16は、ブラケット12に接触しない。これにより、ブラケット12とカバー16との接触に起因する異音(ビビリ音)の発生を防止することができる。
Corresponding to the protruding portion of the
上記実施例では、図2Bに示したように、応力緩和部12Bに、一組の相互に反対方向に湾曲する部分を設けた。この湾曲する部分を、二組以上設けてもよい。例えば、応力緩和部12Bの断面をメアンダ状にしてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 2B, the
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
10 制御ユニット
11 ケース
12 ブラケット
12A 平板状部分
12B 応力緩和部
13 締結具
15 支持板
16 カバー
17 制御基板(プリント基板)
18 支持板の縁(端面)
19 支持板とブラケットとの境界線
20 車体シャーシ
30 外周部近傍の上面
31 内奥部の上面
32 支持板の背面
33 ネジ穴
34 貫通孔
35 切り欠き
40 ネジ止め用の貫通孔
41 コネクタ
50 貫通孔
51 膨らみ部
52 開口部
55 ビス
DESCRIPTION OF
18 Edge (end face) of support plate
19
Claims (4)
支持板及びカバーを含み、前記制御基板を収容するケースと、
前記支持板と一体的に形成され、前記支持板の縁から外方に伸びるブラケットと
を有し、
前記ブラケットは、平板状部分、及び前記平板状部分と前記支持板とを接続する応力緩和部を含み、前記応力緩和部は、前記平板状部分と比べて、前記ブラケットの剛性を低くしている制御ユニット。 A control board mounted with electronic components;
A case including a support plate and a cover, and housing the control board;
A bracket formed integrally with the support plate and extending outward from an edge of the support plate;
The bracket includes a flat plate portion, and a stress relaxation portion that connects the flat plate portion and the support plate, and the stress relaxation portion has a lower rigidity of the bracket than the flat plate portion. Controller unit.
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