JP2019083256A - 電子制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ユニット内の回路基板等への水滴の付着を防止することができる呼吸孔を備える電子制御ユニットを提供すること。【解決手段】電子部品を実装した回路基板３と、上面開口部２１と側面開口部２２と回路基板３を収容する基板収容部２０とが形成された金属製のケーシング２と、ケーシング２の上面開口部２１を閉塞する金属製の蓋部材５と、ケーシング２の側面開口部２２に配置される少なくとも２つのコネクタ４ａを備える樹脂製のコネクタ部４とを有し、ケーシング２、蓋部材５、及びコネクタ部４が、それぞれシール材６を介して結合されている電子制御ユニット１において、コネクタ部４には、ユニット内外を連通する呼吸孔６０が隣接するコネクタ４ａ間に一体成形されており、呼吸孔６０の入口６０ａには、外部へ突出する突部６１が形成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、自動車等の車両に搭載されている電装品を制御するための電子制御ユニットに関する。

近年、自動車等の車両の電子制御化が進むにつれて搭載される電子制御ユニットの数が増加している。電子制御ユニットは、通常、ケースに覆われており、そのケース内に電子部品を実装した回路基板が収容されているとともに、回路基板と電気的に接続されたターミナルを備えるコネクタ部が設けられている。そして、電子制御ユニットは、ワイヤーハーネスによりコネクタ部を介して電装品に接続される。

ここで、電子制御ユニットに収容されている回路基板等に水滴が付着すると、回路にショートが生じてしまうおそれがある。そのため、電子制御ユニットは、防水構造となっているとともに、ユニット内外を連通する連通部（呼吸孔）が設けられている（特許文献１参照）。

特開２０００−５０４６０号公報

しかしながら、上記のような密閉構造の電子制御ユニットでは、例えば、電子制御ユニットに水がかかり急冷された場合などに、電子制御ユニット内の圧力が大気圧よりも低くなる。そうすると、呼吸孔から水を吸い込んでしまって回路基板等に水滴が付着するおそれがあった。

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ユニット内の回路基板等への水滴の付着を防止することができる呼吸孔を備える電子制御ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、
電子部品を実装した回路基板と、上面開口部と側面開口部と前記回路基板を収容する基板収容部とが形成された金属製のケーシングと、前記ケーシングの前記上面開口部を閉塞する金属製の蓋部材と、前記ケーシングの前記側面開口部に配置される少なくとも２つのコネクタを備える樹脂製のコネクタ部とを有し、前記ケーシング、前記蓋部材、及び前記コネクタ部が、それぞれシール材を介して結合されている電子制御ユニットにおいて、
前記コネクタ部には、ユニット内外を連通する呼吸孔が隣接する前記コネクタ間に一体成形されており、
前記呼吸孔の入口には、外部へ突出する突部が形成されている
ことを特徴とする。

この電子制御ユニットでは、ケーシング、蓋部材、及びコネクタ部が、それぞれシール材を介して結合されて密閉性が確保される一方、コネクタ部に設けられた呼吸孔によりユニット内部の圧力が大気圧と同程度に保たれる。

そして、呼吸孔の入口には、外部へ突出する突部が形成されているため、コネクタ部（電子制御ユニット）の表面を伝わる水（水滴）が呼吸孔を介してユニット内部へ侵入することを防止することができる。また、呼吸孔は、コネクタ部において隣接するコネクタ間の中央付近に設けられているため、コネクタ部が大型化することなく、また、呼吸孔の出口が回路基板に接続する各コネクタに備わる複数のターミナルから比較的離れたところに位置する。そのため、仮にユニット内部に水（水滴）が浸入した場合でも、その水滴がターミナルに付着し難くなっている。さらに、呼吸孔はコネクタ部に一体成形されているため、別途部品を設ける必要がなく、部品点数及び組み付け工数の低減を図ることができ、コスト面でも有利になる。

上記した電子制御ユニットにおいて、
前記呼吸孔は、その出口が前記蓋部材の縁部に形成されている平面部の内壁面に対向配置されるようにＬ形状をなしている
が好ましい。

このような構成にすることにより、呼吸孔からユニット内部へ水滴が侵入し難くすることができる。また、仮にユニット内部に水が浸入した場合には、ユニット内部に侵入した水（水滴）が蓋部材の平面部の内壁面に付着する。ここで、回路基板の電子部品が発熱するため、蓋部材も比較的高温になっている。そのため、蓋部材の平面部の内壁面に付着した水（水滴）は、短時間で蒸発していく。すなわち、仮に呼吸孔を介してユニット内部に水が浸入した場合、ユニット内部に侵入した水（水滴）は、蓋部材の平面部の内壁面に付着して蒸発するため、回路基板等に付着することがない。従って、呼吸孔を介してユニット内部に水（水滴）が浸入した場合であっても、回路基板等への水（水滴)の付着を防止することができる。

また、上記した電子制御ユニットにおいて、
前記突部の高さは、散水試験（JIS D 0203「散水試験Ｒ１」）における放水管１回転当たりの電子制御ユニットの被水量と、その被水した水が前記呼吸孔に向かって流れる流路域となる領域の面積とに基づき算出される、前記呼吸孔に向かって流れる水の水位以上、かつ前記コネクタに嵌合する相手側コネクタが干渉しない高さ以下に設定すればよい。

このような構成にすることにより、想定される最大水位で呼吸孔に向かって水が流れたとしても、突部によって呼吸孔への水の浸入を防ぐことができる。従って、コネクタ部の表面を伝って呼吸孔に向かって流れる水が、突部によって呼吸孔へ侵入することを確実に防止することができる。また、コネクタ間に位置する突出部が、電装品のコネクタ（相手側コネクタ）の接続（結合）時に邪魔になることもない。

そして、上記した電子制御ユニットは、
前記コネクタ部が天方向を向かないように配置されている
ことが好ましい。

このように配置されることにより、水滴が呼吸孔を介してユニット内部により侵入し難くすることができる。

本開示によれば、ユニット内への水滴の侵入を防止することができる呼吸孔を備える電子制御ユニットを提供することができる。

実施形態に係る電子制御ユニットの斜視図である。 実施形態に係る電子制御ユニットの分解斜視図である。 実施形態に係る電子制御ユニットの車両への取付状態を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。

本開示に係る実施形態である電子制御ユニットについて、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、電子制御ユニットとして、燃料ポンプを制御する燃料ポンプコントローラ（ＦＰＣ）を例示して説明する。

＜電子制御ユニットの全体構成＞
本実施形態の電子制御ユニット１は、図１及び図２に示すように、ケーシング２と、回路基板３と、コネクタ部４と、蓋部材５と、シール材６とを備えている。そして、ケーシング２内に回路基板３が収容され、２つのコネクタ４ａを備えるコネクタ部４がケーシング２及び蓋部材５に挟み込まれて、それぞれがシール材６を介して結合され、ケーシング２に対して蓋部材５が固定されている。なお、シール材６は、ユニット組み立て時に液状のものが塗布されて硬化したものである。このような電子制御ユニット１は、車両（ボディ）に対してケーシング２の底部が接触した状態で、コネクタ部４が天方向を向かないように取り付けられており、不図示のワイヤーハーネスによりコネクタ部４を介して、不図示の燃料ポンプに電気的に接続される。なお、本実施形態では、電子制御ユニット１は、図３に示す状態で車両に取り付けられる。

＜ケーシングの構成＞
ケーシング２は、金属製（本実施形態では、例えばアルミニウム製）の略直方体形状の収容部材であり、基板収容部２０と、上面開口部２１と、側面開口部２２とを備える。基板収容部２０は、ケーシング２の内部に回路基板３を収容するための空間である。上面開口部２１は、ケーシング２の上面全域に開口しており、その縁部にシール材６が配置（塗布）されるシール材溝２１ａが設けられている。シール材溝２１ａは、側面開口部２２を除いて縁部全周に形成されている。この上面開口部２１は、シール材６を介して蓋部材５により閉塞される。これにより、ケーシング２と蓋部材５との接合部分におけるシール性が確保されている。

側面開口部２２は、ケーシング２の一側面（４つの側面のうちの１つ）に、側壁２ａの一部を残した状態で開口している。そして、側面開口部２２の内側に、シール材６が配置されるシール材溝２２ａが形成されている。このシール材溝２２ａの両端は、シール材溝２１ａに繋がっている。この側面開口部２２に、シール材６を介してコネクタ部４が配置され、側面開口部２２が塞がれている。また、ケーシング２の底部外面には、放熱フィン２３が形成されている。これにより、ケーシング２は、回路基板３に実装されている電子部品からの発熱をケーシング２の外部に放熱するためのヒートシンクとしても機能するようになっている。

＜回路基板の構成＞
回路基板３は、電子制御ユニット１に接続される燃料ポンプを制御するための電子部品が実装されており制御回路を構成している。回路基板３には、図示を省略するが、マイコン、トランジスタ、コイル、コンデンサなどの電子部品が実装されている。このような回路基板３は、ケーシング２の基板収容部２０に収容されている。

＜コネクタ部の構成＞
コネクタ部４は、２つのコネクタ４ａと、回路基板３に電気的に接続された複数のターミナル４０を備えている。コネクタ部４は、樹脂成形品（本実施形態では、例えばＰＢＴ樹脂製）であり、２つのコネクタ４ａの間（ほぼ中央の位置）に、ユニット内外を連通する呼吸孔６０が一体形成されている。この呼吸孔６０により、電子制御ユニット１の内部の圧力が大気圧と同程度に保たれる。

そして、呼吸孔６０の入口６０ａには、外部へ突出する突部６１が形成されている。この突部６１もコネクタ部４に一体成形されている。また、図４に示すように、呼吸孔６０は、その出口６０ｂが蓋部材５の縁部に形成されている平面部５３の内壁面に対向配置されるようにＬ形状をなしている。

このように呼吸孔６０及び突部６１は、コネクタ部４に一体成形されているため、別途部品を設ける必要がなく、部品点数及び組み付け工数の低減を図ることができ、製品コストを低減することができる。また、呼吸孔６０は、コネクタ部４において２つの隣接するコネクタ４ａ間の中央付近に設けられているため、呼吸孔６０を設けることによってコネクタ部４、ひいては電子制御ユニット１が大型化することはない。

このようなコネクタ部４は、ケーシング２の側面開口部２２の内側に配置される内壁部４１と、側面開口部２２の外側に配置されてケーシング２の外面に接触する外壁部４２とを備えている。内壁部４１と外壁部４２の高さはほぼ同じである。そして、内壁部４１の先端部は、シール材溝２２ａに嵌め合わせられている。つまり、シール材６の中に内壁部４１の先端部が埋まっている。これにより、コネクタ部４とケーシング２（側面開口部２２）との接合部分でのシール性が確保されている。

さらに、コネクタ部４には、その両端部にケーシング２の内側に伸びる基板押さえ部４４が形成されている。この基板押さえ部４４及び固定ねじ４６により、ケーシング２の基板収容部２０に収容した回路基板３が所定位置に固定される。

そして、ケーシング２の側面開口部２２に配置されたコネクタ部４は、蓋部材５がケーシング２に取り付けられることにより、ケーシング２と蓋部材５とに挟み込まれた状態で、シール材６を介してケーシング２及び蓋部材５に結合されている。なお、コネクタ部４と蓋部材５との結合部分において、コネクタ部４にはシール材６が配置（塗布）されるシール材溝４５が形成されており、このシール材溝４５に蓋部材５の凸部５ａが嵌め合わせられている。これにより、コネクタ部４と蓋部材５との結合部分におけるシール性が確保されている。

また、コネクタ部４には、呼吸孔６０の出口６０ｂとシール材溝４５との間に溝６２が形成されている。この溝６２もコネクタ部４に一体形成されている。そして、シール材溝４５に充填されたシール材６がシール材溝４５から溢れた場合には、その溢れたシール材６が溝６２に流れ込むようになっている。そのため、シール材溝４５からシール材６が溢れた場合でも、その溢れたシール材６によって出口６０ｂが塞がれないようになっている。

ここで、突部６１の高さＨについて説明する。突部６１の高さＨは、電子制御ユニット１の表面を伝わる水（水滴）が、呼吸孔６０に侵入することを防止することができる高さに設定されていればよい。具体的には、散水試験（JIS D 0203「散水試験Ｒ１」）における放水管１回転当たりの電子制御ユニット１の被水量と、その被水した水が呼吸孔６０に向かって流れる部分の面積とに基づき算出される、呼吸孔６０に向かって流れる水の水位以上、かつ２つのコネクタ４ａにそれぞれ嵌合する相手側コネクタが干渉しない高さ以下に設定されている。例えば、本実施形態では、以下のようにして設定している。なお、散水試験の条件は、試験機：ＲＡ−３（スガ試験機製）、雰囲気：常温・常湿、放水条件：水量１．９Ｌ／ｍｉｎ以上、水圧０．０１ＭＰａ、試験時間１０分である。

まず、散水試験における放水管１回転当たりの放水量は、１．9Ｌの水を放水管が２３回転し散水するため、
１９００［ｃｃ］／２３＝８２．６［ｃｃ］
となる。

本実施形態では、図３に示す状態で配置されるため、そのときに上面に位置する部分（図３の太字一点鎖線で囲んだ部分）が被水すると考える。そして、この領域を被水領域とすると、被水表面積が６００［ｍｍ²］、散水試験機テーブルの被水面積が２０００００［ｍｍ²］であるから、被水面積比（被水表面積／全体表面積）は、
６００［ｍｍ²］／２０００００［ｍｍ²］＝０．００３
となる。

従って、放水管１回転当たりの放水により、電子制御ユニット１にかかる水量（被水量）は、
８２．６［ｃｃ］×０．００３＝０．２５［ｃｃ］（＝０．２５［ｇ／ｃｍ³］）
となる。

そして、この被水量のすべてが、呼吸孔６０の上方部分（図３の網掛け部分）に流れると考えると、その場合に流れる水の高さ（最大水位）は、呼吸孔６０の上方部分の面積が１２０［ｍｍ²］であるから、
０．２５［ｇ／ｃｍ³］×１０００／１２０［ｍｍ²］＝２．１［ｍｍ］
となる。

そのため、突部６１の高さＨを、算出された水位以上の高さに設定することにより、電子制御ユニット１の表面を伝わる水（水滴）が、呼吸孔６０に侵入することを防止することができる。そこで、本実施形態の電子制御ユニット１では、突部６１の高さＨを２．１ｍｍに設定している。そして、実際には、電子制御ユニット１が被水した水の全量が、吸気孔に向かって流れることはないと考えられる。

従って、このようにして突部６１の高さを設定することにより、電子制御ユニット１の表面を伝わる水が、呼吸孔６０からユニット内部に侵入することを確実に防止することができる。また、突部６１が、２つのコネクタ４ａのそれぞれに相手方のコネクタ（ハーネス側のコネクタ）を嵌合させる際、それぞれの相手方のコネクタに干渉することもない。

なお、ここで例示した突出部の高さは一例であって、電子制御ユニットの大きさや搭載状態の違いにより、電子制御ユニット１に被水した水が呼吸孔へ浸入するのを防止することができる最適な高さを設定すればよい。

＜蓋部材の構成＞
蓋部材５は、図１、図４に示すように、側面開口部２２にコネクタ部４が配置された状態でケーシング２の上面開口部２１を閉塞するものである。この蓋部材５には、縁部に位置する平面部５３と、その平面部５３から突出した突出部５１とが形成されている。そして、平面部５３に、コネクタ部４のシール材溝４５に嵌め合わせられる凸部５ａが形成されている。

＜電子制御ユニットの防水機能＞
次に、上記の構成を有する電子制御ユニット１の防水機能について説明する。電子制御ユニット１では、ケーシング２とコネクタ部４及び蓋部材５の接合部分はシール材６を介して密閉されている一方、呼吸孔６０を介してユニット内外が連通されている。これにより、ケーシング２の内部の圧力が大気圧と同程度に保たれる。そして、呼吸孔６０の入口６０ａに突部６１が形成されているため、電子制御ユニット１の表面を伝わる水（水滴）が呼吸孔６０を介してユニット内部へ侵入することを防止することができる。

また、呼吸孔６０はＬ形状をなしているため、呼吸孔６０からユニット内部へ水滴が侵入し難くなっており防止性が高められている。そして、呼吸孔６０が隣接する２つのコネクタ４ａのほぼ中央に配置されているため、呼吸孔６０の出口６０ｂが回路基板３に接続する各コネクタ４ａに備わる複数のターミナル４０から比較的離れたところに位置する。そのため、仮にユニット内部に水（水滴）が浸入した場合でも、その水滴がターミナルに付着し難くなっている。

仮に、呼吸孔６０を介してユニット内部に水滴が侵入した場合、ユニット内部は負圧になっている考えられるため、出口６０ｂから霧状の水がユニット内部に噴出されることになる。そして、出口６０ｂから噴出された霧状の水は、蓋部材５の平面部５３の内壁面に付着する。このとき、回路基板３の電子部品が発熱するため、蓋部材５も比較的高温になっている。そのため、蓋部材５の平面部５３の内壁面に付着した霧状の水は、短時間で蒸発していく。すなわち、仮に呼吸孔６０を介してユニット内部に水が浸入した場合でも、ユニット内部に侵入した水（水滴）は、蓋部材５の平面部５３の内壁面に付着して蒸発するため、回路基板３等に付着することがない。

このように電子制御ユニット１では、呼吸孔６０への水滴の侵入を防止しつつ、呼吸孔６０からユニット内部へ水滴が侵入したとしても、その水滴が回路基板３等に付着しないようにされている。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、燃料ポンプを制御する燃料ポンプコントローラ（ＦＰＣ）を例示したが、本開示はこれ以外の電装品を制御するコントローラにも適用することができる。

１ 電子制御ユニット
２ ケーシング
３ 回路基板
４ コネクタ部
５ 蓋部材
５３ 平面部
６０ 呼吸孔
６０ａ 入口
６０ｂ 出口
６１ 突部

Claims (4)

1. 電子部品を実装した回路基板と、上面開口部と側面開口部と前記回路基板を収容する基板収容部とが形成された金属製のケーシングと、前記ケーシングの前記上面開口部を閉塞する金属製の蓋部材と、前記ケーシングの前記側面開口部に配置される少なくとも２つのコネクタを備える樹脂製のコネクタ部とを有し、前記ケーシング、前記蓋部材、及び前記コネクタ部が、それぞれシール材を介して結合されている電子制御ユニットにおいて、
   前記コネクタ部には、ユニット内外を連通する呼吸孔が隣接する前記コネクタ間に一体成形されており、
   前記呼吸孔の入口には、外部へ突出する突部が形成されている
   ことを特徴とする電子制御ユニット。
2. 請求項１に記載する電子制御ユニットにおいて、
   前記呼吸孔は、その出口が前記蓋部材の縁部に形成されている平面部の内壁面に対向配置されるようにＬ形状をなしている
   ことを特徴とする電子制御ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載する電子制御ユニットにおいて、
   前記突部の高さは、散水試験（JIS D 0203「散水試験Ｒ１」）における放水管１回転当たりの電子制御ユニットの被水量と、その被水した水が前記呼吸孔に向かって流れる流路域となる領域の面積とに基づき算出される、前記呼吸孔に向かって流れる水の水位以上、かつ前記コネクタに嵌合する相手側コネクタが干渉しない高さ以下に設定されている
   ことを特徴とする電子制御ユニット。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する電子制御ユニットにおいて、
   前記コネクタ部が天方向を向かないように配置されている
   ことを特徴とする電子制御ユニット。

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