JP2018133431A - 制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】筺体内に水が浸入しても、電子基板の短絡を防止すること。【解決手段】ＣＰＵ２００、メモリ２５０等の電子部品を実装した電子基板１００と、電子基板１００を収納する筺体ベース３と、筺体カバー２に取り付けられた通気用ベントプラグ２０と、を有するエンジン制御ユニット１に、ケース内に侵入した水を受ける受皿５０を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、筺体内部の空間と外部とを連通する通気用ベントフィルタを取り付けた制御ユニットに関する。

電子回路を実装した電子基板を収納する電子ユニットの防水構造については、多数の提案がなされてきた。例えば、電子回路を実装した基板を固定した下側ケースと、防水通気弁を備えた上側ケースとを組み合わせて構成した回路ユニットであって、当該防水通気弁の上部に防水性と通気性とを兼ね備えたフィルタを設けた構造が提案されていた（特許文献１参照。）。

また、筺体表面にマイク用音孔を形成した携帯電話機であって、当該マイク用音孔と筺体内部に固定された制御基板との間に保護カバー部材を設け、この保護カバーによって、水や塵がマイク用音孔を介して筺体内部に侵入するのを防止する構造も提案されていた（特許文献２参照。）。

特開２０１５−１９２０３５号公報 特開２０１５−２０１６９６号公報

確かに、上述した従来技術によれば、筺体内部への浸水防止効果をある程度得ることはできるものの、車両等の高温・多湿の過酷な環境に曝される場合には、不十分なものであった。

例えば、車両用エンジンの制御回路を実装するエンジン制御ユニットは、エンジンルーム内に配設され、高温・多湿の過酷な環境に曝される。このエンジン制御ユニットには、内圧変化に起因する筺体の変形等を防止したり大気圧センサを内蔵したりするため、通気用ベントフィルタが取り付けられており、通気用ベントフィルタの開口部上面には、通気性と防水性とを兼ね備えるシートが取り付けられた構成となっている。しかし、上述したような過酷な環境下においては、ケースと通気用ベントフィルタの接触箇所に水が溜まったり、当該接触箇所の雰囲気が高湿となったりする。

そして、ケースと通気用ベントフィルタとの接触箇所が腐食した場合には、ケース内に水が浸入するため、従来の防水構造では十分な被水防止効果を得ることが難しかった。このような侵入水によりエンジンの制御回路が短絡することがないように、十分な短絡防止策を採っておく必要がある。

本発明は、上述したような従来の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、筺体の内部空間と外部とを連通する通気用ベントフィルタが取り付けられた筺体内に水が浸入しても、電子基板の短絡を防止することを可能とする制御ユニットを提供する点にある。

上記目的を達成するために、本発明は、制御回路を実装した電子基板と、電子基板を収納する筺体と、筺体に取り付けられ、筺体の内部空間と外部とを連通する通気用ベントフィルタと、筺体内に侵入した水を受ける受皿と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、制御ユニットの筺体内に水が浸入しても、電子基板の短絡を防止することが可能になるという効果が得られる。

エンジン制御ユニットの平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 他の実施の形態を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、特に、「ベントプラグ」と称される通気用ベントフィルタを例にとり説明するが、ベントプラグの替わりにキャップシールフィルタ等を使用しても良い。通気用ベントフィルタは、呼吸フィルタ、通気弁、内圧調整弁と呼ばれることもある。

図１は、エンジン制御ユニット１の平面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図３（ａ）には、従来例における断面図が示されており、図３（ｂ）および本実施の形態における断面図が示されている。また、図２では、筐体カバー２が省略されている。

（構成）
エンジン制御ユニット１は、筺体ベース３と、筺体カバー２とを有する。図２に示すように、筺体ベース３は、各種の電子部品を実装した電子基板１００を内部に収容した皿状に構成されている。筺体ベース３は、略長方形の底板５と、この底板５の各辺から上方に向けて立ち上がる側壁部６とを有する。また、側壁面６の上端には、全周に亘って、あるいは、適宜の間隔で筺体カバー２を受けるフランジ（不図示）が形成されている。

筺体ベース３と筺体カバー２とは、例えば、筺体ベース３のフランジに形成した孔を介してネジ４を締め付けることにより組み付けられる。この際、フランジの上面にシリコンパッキン（不図示）が設けられ、これにより筺体ベース３と筺体カバー２との間の防水性が確保されている。

なお、筺体ベース３には、必ずしもフランジを設けなくても良く、例えば、筺体ベース３を厚肉の部材で構成し、この厚肉の部分にネジ４の締め付け用孔を形成したり、防水性シリコン材料を塗布したりしても良い。筺体ベース３と筺体カバー２とは、例えばアルミニウム等の材料で製造される。

電子基板１００は、所要の配線パターンが導電性材料で形成されているプリント基板である。電子基板１００の配線パターン上には、部品を実装するための実装用孔が穿設されている。配線パターンに穿設されている実装用孔に部品の端子が嵌め込まれ、ハンダ付けされることにより、所要の機能を有する電子回路が実現される。例えば、パッケージング済み集積回路（ＩＣ）、抵抗、コイル、コンデンサの端子が実装用孔に嵌め込まれ、ハンダ付けされて、それらの部品が電子基板１００に固定・実装される。

また、底板５には、ボルト固定部１１が立設されており、その上端部はボルト１０が締め付け可能になっている。そして、ボルト１０は、電子基板１００を介して、ボルト固定部１１の上端部に締め付けられている。かくして、電子部品を実装した電子基板１００は筺体内に収納されている。

なお、図示しないが、例えば筺体ベース３の側壁面６の一部に開口を設け、この開口に必要な配線を接続するためのコネクタ（不図示）を設けることによって、センサ等の筺体外部の部品と電気的な接続を確保することができる。この際、コネクタと側壁面６との間には、例えばシリコン性の接着剤を塗布して防水処理が施される。また、コネクタは複数種類設けても良い。

図２に示す例では、電子基板１００にはエンジン制御を統括するＣＰＵ２００と、プログラムや所要のデータ等を記録するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）２５０等が実装されている。ＣＰＵ２００は、メモリ２５０に記録されたプログラムを実行することによって、図外のインジェクタの燃料噴射時期、噴射量等の制御を実行する。

（従来のベントプラグの構造）
図３（ａ）には、通気用ベントプラグ２０付近のＢ−Ｂ（図１参照）における従来構造の断面図が示されている。通気用ベントプラグ２０は、開口部２２を備えるベントプラグ本体２１と、ベントプラグ本体２１から延びる脚部２３と、脚部２３の先端部に設けられた係止爪２４とを備え、それらが一体となって形成されている。

そして、図３（ａ）に示すように、筺体カバー２の上面に形成された孔３０に脚部２３を通し、孔３０の縁部をＯリング２８と係止爪２４とで挟むことによって、通気用ベントプラグ２０が筺体カバー２に取り付けられる。なお、係止爪２４は、例えば、上方から見て１２０度ずつずらして３か所形成されている。Ｏリング２８は、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロプレンジエンゴム）等の材料で製造される。

ベントプラグ本体２１の開口部２２に面する部分は平坦になっており、この平坦部にはシート２６が設けられている。シート２６は、通気性と防水性とを兼ね備えている。したがって、通気用ベントプラグ２０によって、筺体内の空間は、防水性を有した状態で開口部２２を介して大気に連通する。この結果、エンジン制御ユニット１が配設されるエンジンルーム内の温度がエンジン駆動時に高温・多湿となっても、エンジン制御ユニット１内の内圧は大気圧に維持されるので、内圧変化に起因する筺体変形等が生じない。

また、通気用ベントプラグ２０と筺体カバー２との接触部にはＯリング２８が設けられており、当該接触部から筺体内部に水が浸入することを防止している。しかしながら、通気用ベントプラグ２０と筺体カバー２との接触部の腐食やＯリング２８の経年変化等により筺体内に水が侵入することが有り得る。以下の実施形態はかかる事態に対応するためのものである。

（本実施形態）
図３（ｂ）には、本発明の実施形態のＢ−Ｂ断面図（図１参照）が示されている。筺体カバー２の下面には、水を受けて溜めることが可能な受皿５０が設けられている。受皿５０は、平坦な長方形状の底部５１を有していて、底部５１の４辺の内の３辺から立ち上がる側壁部分は、筺体カバー２の下面に連設される。また、残りの１辺から立ち上がる側壁部は、筺体カバー２との間に開口部Ａを形成する程度の高さとなっていて、その先端部には「返し」が形成されている。

なお、受皿５０は、例えば鋳型製造等により、筺体カバー２と一体に形成される。この他に、例えば、受皿５０と筺体カバー２の下面の箇所をネジ止めすることにより受皿５０を筺体カバー２の下面に固定することもできる。

また、受皿５０の形状は長方形の必要は無く、正方形、円形等でも良い。なお、図３（ｂ）はＢ−Ｂ断面図であるので、底部５１から立ち上がる側壁部の１面が筺体カバー２と連設されているが、本実施の形態では、底部５１から立ち上がる側壁部の３面が筺体カバー２と連設されている。なお、受皿５０は、底部５１から立ち上がる側壁部の３面が筺体カバー２と連設される必要は無く、最低１面が筺体カバー２と連設されていれば良い。

（作用効果）
以上の構成において、筺体カバー２と通気用ベントプラグ２０との接触箇所などから筺体内に水が浸入すると、受皿５０が侵入水を受けるので、電子基板１００には水が付着することが無くなる。その結果、電子基板１００が短絡することを防止できる。

また、受皿５０の底部５１に吸水部材６０を載置することも可能である。図３（ｂ）は、受皿５０内に吸水部材６０を載置した様子を示している。この構成によれば、吸水部材６０が侵入水を吸収するので、筺体の傾斜や振動が発生しても、電子基板１００が短絡するのを一層確実に防止することができる。

なお、吸水部材６０の一例として、スポンジ（sponge）を挙げることができる。スポンジは、ウレタン等の合成樹脂を発泡形成して製造された多孔質構造を有する部材であり、この多孔により水を吸収する。また、高い水分保持性を有する高吸収樹脂（SAP）を利用することもできる。

また、吸水部材６０の代わりに、吸湿部材を設ければ、通気用ベントプラグ２０の取り付け部の近傍の雰囲気を低湿度化することできるので、高湿度下等における侵入水の発生を事前に抑制することが可能になる。吸湿部材の一例としては、ケイ酸ゲルを乾燥させたシリカゲル（SiO₂・nH₂O）を挙げることができる。粒状のシリカゲルを所要の材質でパッキングして使用することもできる。

さらに、受皿５０に、吸水部材６０と吸湿部材の双方を設ければ、除湿しながら吸水を行うことができるので、侵入水による電子基板１００の短絡を一層確実に防止することが可能になる。

（他の実施形態）
図４は他の実施の形態について説明する説明図であり、図１におけるＢ−Ｂ断面図を示している。この実施形態は、全体的に皿状に形成され、水を受けて溜めることが可能な受皿５０が傾斜して設けられる。受皿５０の一端は、筺体カバー２の下面に固定されている。

受皿５０の筺体カバー２に対する固定は、例えば鋳型製造によってそれらを一体的に形成したり、受皿５０と筺体カバー２とをネジ止めしたりすることにより実現可能である。

ここで、受皿５０は、受けた水を電子基板１００が存在しない場所へ導くように、点線で示す電子基板１００の存在エリアを超えて設けられている。そのため、受皿５０が、水を受け、受けた水が傾斜している受皿５０の先端部から落下する場合であっても、電子基板１００には、落下した水滴は付着しない。

この構成によれば、受皿５０は、受けた水を電子基板１００の存在しない場所へ導くので、電子基板１００が短絡するのを一層確実に防止することができる。

この実施形態においても、吸水部材６０や吸湿部材を受皿５０上に載載することが可能である。また、傾斜を設けずに単に電子基板１００の存在エリア外まで受皿の長さを伸ばすこととしてもよい。

以上説明してきたように、本発明の実施形態によれば、通気用ベントプラグ２０を取り付けたエンジン制御ユニット１の腐食、経年変化等が生じて、仮に水が筺体内に侵入したとしても、エンジン制御ユニット１に収納された電子基板１００に侵入水が付着するのを防止することができるので、電子基板１００の短絡を防止できる。

電子基板１００は、エンジン制御用回路の他に、例えばＡＴ（オートマティックトランスミッション）制御用回路、ハイブリッドシステム用電子回路等であってもよい。また、受皿５０の形状は上記実施の形態に示したものに限定されず、他の形状であってもよい。

以上説明してきたように、本発明は、通気用ベントフィルタを備えて、電子基板を収納する各種の電子ユニットに適用することができる。

１ エンジン制御ユニット
２ 筺体カバー
３ 筺体ベース
４ ネジ
５ 底板
２０ 通気用ベントプラグ
２１ ベントプラグ本体
２２ 開口部
２３ 脚部
２４ 係止爪
２８ Ｏリング
５０ 受皿
５１ 受皿の底部
６０ 吸水部材（スポンジ）
１００ 電子基板
２００ ＣＰＵ
２５０ メモリ

Claims (4)

1. 制御回路を実装した電子基板と、
   前記電子基板を収納する筺体と、
   前記筺体に取り付けられ、前記筺体の内部空間と外部とを連通する通気用ベントフィルタと、
   前記筺体内に侵入した水を受ける受皿と、
   を備えたことを特徴とする制御ユニット。
2. 前記受皿は、
   受けた水を前記電子基板が存在しない場所へ導くことを特徴とする請求項１に記載の制御ユニット。
3. 前記受皿に、吸水部材、および／または、吸湿部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の制御ユニット。
4. 前記電子基板には、エンジン制御を行うエンジン制御回路が実装されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御ユニット。
   

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