JP2015090941A - 制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】カバーフランジ部に発生する応力を緩和し、小型軽量化した制御ユニットを提供する。【解決手段】金属製のベース１０と、樹脂製のカバー２０と、金属ベースと樹脂カバーとで覆われ、電子部品を搭載した回路基板４０と、を備える制御ユニットにおいて、ベースは、回路基板の一方の面が当接するベース当接部１４Ａを備え、カバーは、回路基板の他方の面が当接するカバー当接部２５Ａを備え、ベース当接部とカバー当接部とが回路基板を挟持し、カバー当接部は、回路基板側に対向する面に傾斜面を備えることを特徴とする制御ユニット。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、自動車等に搭載される電子制御装置に関するものである。

近年、自動車産業では、自動車の燃費改善の為、搭載部品の小型・軽量化が求められている。車両には、エンジンやトランスミッション等を制御するための制御ユニットを備えており、それらの制御ユニットにおいても、更なる小型化・軽量化が求められる。その一例として、制御ユニットでは金属筐体の樹脂化が進んでいる。

一方、制御ユニット内に搭載されている基板は、耐ノイズ性向上の観点から、回路基板のグランドパターンと金属ベースとを電気的に接続させ、ケースアースを取る必要がある。

本発明の背景技術として特開２００３−２５８４５１（特許文献１）がある。この公報には、「回路基板は、ベースとカバーとの間に挟持して固定される場合もある」と記載されている（発明の詳細な説明参照）。また、特開２０１２−１９９４５１（特許文献２）がある。この公報には、「回路基板３は、その外周縁の４隅が、ねじ１８によってケース５の回路基板支持部１１（後述）に固定されている。」と記載されている（発明を実施するための形態参照）。

特開２００３−２５８４５１号公報 特開２０１２−１９９４５１号公報

上述した背景技術での回路基板は、ノイズ対策のためにケースアースを取る場合がある。これらの制御ユニットにおいて、例えば、回路基板と金属製のベース、カバーのそれぞれが互いに当接し、カバーとベースとをねじなどで強固に締め付けて回路基板を狭持することで、グランドパターンと金属ベースとを電気的に接続してアースを確保する設計をすることがある。

この時、必ずカバーとベースとで基板を挟持できる設計とすると、カバーフランジ部とベースとの間に隙間が発生する。これを強固に固定した場合、カバーのフランジ部付け根に高い応力が発生するため、従来技術では例えば鋼板製のカバーなど、カバーフランジ部に発生する応力に耐えられる材料を採用している。これを樹脂カバーとした場合は、カバーフランジ部の根元周囲に発生する応力が樹脂の耐力を超えるため、ベースとカバーとで挟持する構造が取り難い。そのため、樹脂カバーを採用する場合でケースアースをとる場合は、基板上面からベースへネジ止めしている。

一方で樹脂カバーでは、カバーとコネクタを一体とする設計をする場合がある。コネクタ一体カバーは部品点数削減、防水シール材の塗布量削減等の点で、コネクタとカバーとを別にした設計よりも有利である。しかし、カバーとコネクタが一体となった構造では、基板上面側から基板をベースへネジ止めすることが困難となるため、ねじ止めする手法ではケースアースが取れない。

制御ユニットの小型軽量化のために、カバーの樹脂化が進む制御ユニットでは、特許文献１に示した様に、カバーとベースとで基板を挟持する構造を採用し、カバーフランジ部に発生する応力を緩和する必要がある。

上記課題を解決するために、特許請求項に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「金属ベースと、樹脂カバーと、前記金属ベースと前記樹脂カバーとで覆われ、電子部品を搭載した回路基板と、を備える制御ユニットにおいて、前記金属ベースは、前記回路基板の一方の面が当接する第一の当接部を備え、前記樹脂カバーは、前記回路基板の他方の面が当接する第二の当接部を備え、前記第一の当接部と前記第二の当接部とが前記回路基板を挟持し、前記第二の当接部は、前記回路基板側に対向する面に傾斜面を備えることを特徴とする制御ユニット」である。

本願は樹脂カバーと金属ベースとで基板を挟持し、基板を固定するためのねじを廃止した構造を実現することで、制御ユニットの低コスト化及び小型軽量化が可能となる。

電子制御ユニット 電子制御ユニットの断面図Ｉ 電子制御ユニットの分解図 実施例1のカバー当接部とカバー当接部の断面図IV 実施例1のカバー当接部とカバー当接部の断面図IV 実施例２のカバー当接部とカバー当接部の断面図IV 実施例３のカバー当接部とカバー当接部の断面図IV 実施例４のカバー当接部とカバー当接部の断面図IV

以下、本発明を実施する形態を図面を用いて説明する。
ここで、図１から図３は自動車用のエンジン制御ユニット１を例に挙げて述べ、第１の実施の形態を図４及び図５に示す。ここで、図２は図１中のＩの断面図、図３はエンジン制御ユニット１の分解図である。

１０はエンジン制御ユニット１を構成するベースで、前記ベース１０は例えばアルミニウム、等の金属材料からなり、略四角形状の有底箱状体として一体に形成されている。ベース１０は、図１から３に示すように、ベース底部１１、周壁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，ブラケット部１３を含んで構成されている。

１１はベース１０のベース底部であり、前記ベース底部１１は平板状に形成される。例えば前記ベース底部１１は略四角形状を成し、四辺にはベース周壁１２Ａ〜Ｄが立設される。

１３はベース１０の外面側に設けられた例えば２個のブラケット部で、前記各ブラケット部１３は、ベース底部１１またはベース周壁１２Ａ〜Ｄから左右に突出し、エンジン制御ユニットを自動車等の車体に取付けるものである。
前記ベース周壁１２Ａ〜Ｄで囲まれた前記ベース１０の内側のベース底部１１には、回路基板４０と当接するベース当接部１４Ａが設けられている。

１４Ｂはベース当接部１４Ａと回路基板４０とが互いに接触するベース側接触面である。

１５は、取り付けねじ３０を螺着させるねじ穴である。

２０は取り付けねじ３０を用いてベース１０に取付けられたカバーで、前記カバー２０は、例えば樹脂の射出成型により形成されている。

カバー２０は、下向きに開口する箱形状に形成さる。例えば前記カバー２０は略四角形の箱形状であり、回路基板４０の電子部品４１等を覆う蓋部２１と、前記蓋部２１の四辺に立設されるカバー周壁２２Ａ〜Ｄ等から成る。更に、前記カバー周壁２２Ａ〜Ｄの端面から外側に張出すように、フランジ部２３が形成される。ここで、フランジ部２３はベース１０の周壁１２Ａ〜Ｄと対向し、カラー２９が嵌合される挿通孔２４が複数設けられている。

前記カバー周壁２２Ａ〜Ｄで囲まれた前記カバー２０の内側には、回路基板４０と当接するカバー当接部２５Ａが設けられている。

２５Ｂはカバー当接部２５Ａと回路基板４０とが互いに接触するカバー側接触面である。

カバー２０は、各取り付けねじ３０によりカラー２９を介してベース１０のねじ穴１５に螺着されることにより、ベース１０に取り付けられ、同時にカバー当接部２５Ａとベース当接部１４Ａとの間に回路基板４０を挟持するものである。

ここで２６はカバー２０に一体成型されたコネクタで、前記コネクタ２６は、図１から図３に示すように、コネクタハウジング２７と各端子ピン２８により構成されている。

そしてコネクタ２６は、車両側に設けられた各種のセンサやアクチュエータ等に接続され、これによって制御ユニット１はエンジンを制御するものである。

２７はコネクタ２６の外形をなすコネクタハウジングで、カバー２０のカバー周壁２２Ａ〜Ｄから、例えば前後方向に延びる略四角形の枠状体として一体成型され、上面２７Ａ、下面２７Ｂ、左側面２７Ｃ、右側面２７Ｄと、前後方向の途中部位を仕切る隔壁２７Ｅとを有している。

２８はコネクタハウジング２７の隔壁２７Ｅ内に植設された複数本の端子ピンで、前記各端子ピン２８は、その基板側がコネクタハウジング２７から下向きに突出し、半田付け等の手段によって回路基板４０に接続、固着されている。また、各端子ピン２８の先端側は、コネクタハウジング２７から外向きに突出し、ハーネス側のコネクタに接続される構成となっている。

４０はカバーの周壁の内側に配置された回路基板で、前記回路基板４０は、図２、図３に示す如く、例えば絶縁性の樹脂材料などにより、略四角形状の板体として形成され、その上面及び下面には配線パターンが設けられると伴に、例えばコンデンサ、コイル、トランジスタ、半導体ＩＣ等からなる複数の電子部品４１が搭載されている。

また、回路基板の例えば四隅はカバー当接部２５Ａとベース当接部１４Ａによって支持される。

本実施の形態によるエンジン制御ユニットは上述如き構成を有するものである。

図４及び図５は本発明の第１の実施例を示すものであり、図１に示すIIの断面図である。また、IVはカバー当接部２５Ａの部分断面図である。

本実施例では、電子制御装置は金属ベース１０と樹脂カバー２０と回路基板４０とで構成され、樹脂カバー２０は周壁２２Ｂにコネクタ２６が備えられているコネクタ一体型の樹脂カバーである。

樹脂カバー２０のフランジ部２３にはカラー２９の挿通孔２４が設けられており、金属製のカラー２９を使用して、取り付けねじ３０によりベース１０に強固に固定される。また、カバー２０には回路基板４０の一方の面が当接するカバー当接部２５Ａを備え、ベース１０には回路基板４０の他方が当接するベース当接部１４が備えられている。回路基板４０はベース当接部１４Ａによって支持され、カバー２０をベース１０に固定することでカバー当接部２５Ａとベース当接部１４Ａとが回路基板４０を挟持する。

カバー当接部２５Ａには回路基板４０に対向するカバー側接触面２５Ｂの一部または全体に傾斜や曲面が設けられており、樹脂カバー２０の固定部方向に斜面が存在することで、樹脂カバー２０におけるフランジ部２３周囲の変形を許容し、フランジ部２３の根本に発生する応力を緩和する。

図６は本発明の第２の実施例を示すものであり、図１に示すIIの断面図である。また、IVはカバー当接部２５Ａの部分断面図である。前記実施例１に対して、カバー当接部２５Ａが回路基板４０に対向する面に突起を設け、カバー２０と回路基板４０とが当接するカバー側接触面２５Ｂのカバー固定部方向に隙間を設けることで、樹脂カバー２０におけるフランジ部２３周囲の変形を許容し、フランジ部２３の根本に発生する応力を緩和する。また、前記隙間には電子部品４１や配線を配置することが可能である。

図７は本発明の第３の実施例を示すものであり、図１に示すIIIの断面図である。前記実施例１に対して、カバー当接部を基板の辺に沿って長く設けることで、回路基板４０の外縁部を保持する。一般的に回路基板４０の外縁部は電子部品４１を実装できない禁止帯となるため、カバー当接部２５Ａのために新たに増加する禁止帯を抑えることができる。このとき実施例１と同様に、カバー当接部２５Ａには回路基板４０に対向するカバー側接触面２５Ｂの一部または全体に傾斜や曲面が設けられており、樹脂カバー２０の固定部方向に斜面が存在することで、樹脂カバー２０におけるフランジ部２３周囲の変形を許容し、フランジ部２３の根本に発生する応力を緩和する。

図８は本発明の第４の実施例を示すものであり、図１に示すIIIの断面図である。前記実施例１に対して、カバー当接部２５Ａを回路基板４０の四隅だけではなく、例えば回路基板４０の辺上に複数配置する。このときカバー２０とベース１０の固定部に近いカバー当接部２５Ａほど背を低くし、基板とのクリアランスを大きく取ることで、フランジ部２３の根本に発生する応力を緩和する。カバー側接触面２５Ｂは平坦または実施例１または２と同じである。本実施例では、カバー側当接面２５Ｂを回路基板４０上で分散させることができるため、例えば実施例１でカバー当接部２５Ａが占有する回路基板４０上の面積が十分確保できない場合でも、電子部品間の狭い面積を複数個所挟持することで実施可能である。

ベース１０とカバー２０の固定方法は、ねじ固定だけでなく、スナップフィット、熱カシメ、タッピングスクリュー、リベット、接着剤、圧入など、固定手段は問わない

ベース１０を樹脂、カバー２０を金属とすることも可能であり、この場合はベース当接部１４Ａについて、実施例１〜４に記載のカバー当接部２５Ａと同様の構造を設ける。

１０ ベース
１１ ベース底部
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｂ、１２Ｄ ベース周壁
１３ ブラケット部
１４Ａ ベース当接部
１４Ｂ ベース側接触面
１５ ねじ穴
２０ カバー
２１ 蓋部
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｂ、２２Ｄ カバー周壁
２３ フランジ部
２４ 挿通孔
２５Ａ カバー当接部
２５Ｂ カバー側接触面
２６ コネクタ
２７ コネクタハウジング
２７Ａ 上面
２７Ｂ 下面
２７Ｃ 左側面
２７Ｄ 右側面
２７Ｅ 隔壁
２８ 端子ピン
２９ カラー
３０ 取り付けねじ
４０ 回路基板
４１ 電子部品

Claims (8)

1. 金属製のベースと、
   樹脂製のカバーと、
   前記金属ベースと前記樹脂カバーとで覆われ、電子部品を搭載した回路基板と、を備える制御ユニットにおいて、
   前記ベースは、前記回路基板の一方の面が当接するベース当接部を備え、
   前記カバーは、前記回路基板の他方の面が当接するカバー当接部を備え、
   前記ベース当接部と前記カバー当接部とが前記回路基板を挟持し、
   前記カバー当接部は、前記回路基板側に対向する面に傾斜面を備えることを特徴とする制御ユニット。
   
2. 請求項１記載の制御ユニットにおいて、
   前記カバー当接部は、前記回路基板側に対向する面に曲面を備えることを特徴とする制御ユニット。
   
3. 請求項１または２いずれか記載の制御ユニットにおいて、
   カバー当接部が前記回路基板に当接するカバー側接触面に、
   前記カバーと前記ベースとの固定部方向に斜面を設けることを特徴とする制御ユニット。
   
4. 請求項１から３いずれか記載の制御ユニットにおいて、
   前記ベース当接部が前記回路基板の配線パターンと当接し、
   前記配線パターンと前記金属ベースとが電気的に接続することを特徴とする制御ユニット。
   
5. 請求項１記載の制御ユニットにおいて、
   前記ベース当接部と前記カバー当接部を複数備える制御ユニットにおいて、
   前記カバー当接部から、前記金属ベースと、前記樹脂カバーとを固定する部位までの最短距離に応じ、これが短いほど前記カバー当接部の高さを低くすることを特徴とする制御ユニット。
   
6. 請求項１記載の制御ユニットにおいて、
   前記ベースを樹脂製、前記カバーを金属製とし、
   前記ベース当接部は、前記回路基板側に対向する面に傾斜面を備えることを特徴とする制御ユニット。
   
7. 請求項６記載の制御ユニットにおいて、
   前記ベース当接部は、前記回路基板側に対向する面に曲面を備えることを特徴とする制御ユニット。
   
8. 請求項６または７いずれか記載の制御ユニットにおいて、
   前記カバー当接部が前記回路基板の配線パターンと当接し、
   前記配線パターンと前記カバーとが電気的に接続することを特徴とする制御ユニット。