JP2021172297A - 車載用電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の損傷をより確実に防止できる車載電子機器を提供する【解決手段】車載電子機器１０は、電子部品が実装された回路基板１２と、前記回路基板１２を収容する収容ケース１４と、前記収容ケース１４を車両に取り付けるためのブラケット１６と、を備え、前記収容ケース１４は、前記回路基板１２と略平行で、前記ブラケット１２が取り付けられる取付面２０Ａを有する。また、前記収容ケース１４は、前記取付面２０Ａに設けられた嵌合爪２４を有し、前記ブラケット１６は、前記嵌合爪２４に嵌合することで前記ブラケット１６の前記収容ケース１４からの離脱を防止する嵌合孔３２を有する。【選択図】図１

Description

本明細書では、回路基板と、回路基板を収容する収容ケースと、収容ケースを車両に取り付けるためのブラケットと、を備えた車載用電子機器を開示する。

一般に、車両には、当該車両の各部の駆動を制御するための電子機器、例えば、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）等が搭載される。こうした車載電子機器は、電子部品が実装された回路基板と、この回路基板を収容する収容ケースと、収容ケースを車両に取り付けるためのブラケットと、を有している。このうち、ブラケットは、収容ケースとは別部品として構成されることが多く、この場合、ブラケットは、収容ケースに回路基板を固定した後に、収容ケースに組み付けられる。

例えば、特許文献１には、一部のブラケットを、収容ケースと別部品として構成した車載電子機器が開示されている。この特許文献１では、ブラケットに貫通孔を設けるとともに、収容ケースの前端面に、この貫通孔に嵌合する略半球状の凸部を設け、貫通孔に凸部を嵌合させることでブラケットの収容ケースからの離脱を防止している。

特開２０１０−２１５１２７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ブラケットの貫通孔に、収容ケースの凸部を嵌合させて組み付ける際、ブラケットを回路基板に対して垂直な方向に動かして嵌合させる必要がある。この場合、ブラケットの組み付け時の操作荷重が、収容ケース内に収容された回路基板に作用してしまい、回路基板の損傷を招くおそれがあった。

そこで、本明細書では、回路基板の損傷をより確実に防止できる車載電子機器を開示する。

本明細書で開示する車載電子機器は、電子部品が実装された回路基板と、前記回路基板を収容する収容ケースと、前記収容ケースを車両に取り付けるためのブラケットと、を備え、前記収容ケースは、前記回路基板と略平行で、前記ブラケットが取り付けられる取付面を有する、ことを特徴とする。

この場合、前記収容ケースは、前記取付面に設けられたケース側嵌合部を有し、前記ブラケットは、前記ケース側嵌合部に嵌合することで前記ブラケットの前記収容ケースからの離脱を防止するブラケット側嵌合部を有してもよい。

また、前記ブラケットを、前記取付面に載置した状態で、前記回路基板と略平行な面内で回転させることで、前記ケース側嵌合部が前記ブラケット側嵌合部に嵌合されてもよい。

この場合、ブラケットを収容ケースに取り付ける際には、ブラケットを、回路基板と略平行な面内で回転させればよい。その結果、回路基板に、ブラケットを取り付ける際の力が伝わりにくくなり、回路基板の損傷を効果的に抑制できる。

この場合、前記取付面および前記ブラケットの一方に回転軸が、他方に前記回転軸が嵌まり込む軸孔が、それぞれ設けられており、前記回転軸を前記軸孔に嵌め込んだ状態で、前記ブラケットを、前記回転軸周りに回転させることで、前記ケース側被嵌合部が前記ブラケット側嵌合部に嵌合されてもよい。

かかる構成とすることで、ブラケットを適切な位置に保ったまま、適切に回転させることができ、ブラケットの取り付けの手間を軽減できる。

また、前記ブラケットは、さらに、前記ブラケットの回転中心から外側に延びる操作アームおよび嵌合アームを有し、前記ケース側嵌合部は、前記取付面から突出する嵌合爪であり、前記ブラケット側嵌合部は、前記嵌合爪が嵌まり込む嵌合孔であり、前記回転中心から前記操作アームの末端までの距離は、前記回転中心から前記嵌合アームの末端までの距離より大きくてもよい。

この場合、ブラケットを収容ケースに取り付ける際、嵌合アームの末端は、嵌合爪を乗り越える必要がある。この乗り越えの際、操作アームが力点、嵌合アームの末端が作用点、ブラケットの回転中心が支点となるテコが成立する。そして、回転中心から操作アームの末端までの距離を、回転中心から嵌合アームの末端までの距離より大きくすることで、テコの原理で、嵌合爪を乗り越えるために必要な力を小さくできる。結果としてブラケットの取り付け作業を簡易化できる。

本明細書で開示する車載電子機器によれば、回路基板の損傷をより確実に防止できる。

車載電子機器の斜視図である。 車載電子機器の分解斜視図である。 車載電子機器の縦断面図である。 ブラケットの取り付けの様子を示す平面図である。 ブラケットの取り付けの様子を示す平面図である。 比較例のブラケットの取り付けの様子を示す斜視図である。

以下、図面を参照して車載電子機器１０の構成について説明する。図１は、車載電子機器１０の斜視図であり、図２は、車載電子機器１０の分解斜視図である。また、図３は、車載電子機器１０の縦断面図である。なお、以下の説明では、収容ケース１４の３方向の寸法のうち最も小さくなる寸法の方向を「高さ方向」と呼び、収容ケース１４の高さ方向一端面を「天面」、他端面を「底面」と呼ぶ。また、高さ方向に対して直交する二方向を「幅方向」および「前後方向」と呼ぶ。ただし、この方向の名称は、便宜上のものであり、「高さ方向」は、車両に搭載された際に、必ずしも、重力方向と平行である必要はない。

この車載電子機器１０は、車両に搭載され、車両の各部の駆動を制御するための電子機器、例えば、ＥＣＵである。車載電子機器１０は、その本体となる回路基板１２（図１、図２では見えず、図３参照）と、当該回路基板１２を収容する収容ケース１４と、収容ケース１４を車両に取り付けるためのブラケット１６と、を有している。

回路基板１２には、複数の電子部品、例えば、プロセッサや半導体メモリ、センサ等が実装されている。この回路基板１２は、図３に示すように、収容ケース１４の天面である取付面２０Ａと平行になるような姿勢で、かつ、取付面２０Ａおよび底面との間に所定の間隔を確保した状態で、収容ケース１４内に保持されている。この回路基板１２の幅方向両端は、収容ケース１４の側面２０Ｓの内面に設けられた支持レール４０で支持されている。

収容ケース１４は、回路基板１２全体を収容できる大きさの略箱状である。収容ケース１４は、平面視で略矩形状であり、その高さが、その幅および奥行きよりも十分に小さい扁平形状である。図１〜図３では、理解を容易にするために、収容ケース１４を単一の部材で構成しているが、収容ケース１４は、２以上の部材で構成されてもよい。例えば、収容ケース１４は、天面が完全開口された本体と、当該本体の天面の開口を覆う蓋体と、で構成されてもよい。また、収容ケース１４の奥行き方向の一端面には、回路基板１２と外部機器とを中継するためのコネクタ１９が取り付けられている。

収容ケース１４の天面は、ブラケットが取り付けられる取付面２０Ａとして機能する。この取付面２０Ａには、図２に示すように、回転軸２２と、嵌合爪２４と、ガイドレール２６と、ストッパ２８と、が設けられている。これらは、いずれも、ブラケット１６を収容ケース１４に取り付けるために利用される。回転軸２２は、取付面２０Ａのほぼ中央に配置されており、取付面２０Ａに垂直な方向に延びる円柱形状である。嵌合爪２４およびガイドレール２６は、回転軸２２を中心として１８０度回転対称となる２か所に一つずつ、合計二つ配置されている。

嵌合爪２４は、後述するブラケット１６の嵌合孔３２が、嵌合される突起であり、ケース側嵌合部として機能する。各嵌合爪２４のうち、回転軸２２を中心として、時計回り方向下流側の端部は、取付面２０Ａから垂直に立ち上がる立壁となっているが、時計回り方向上流側の端部は、下流側に向かうにつれて徐々に上昇する勾配面となっている。この勾配面は、後述するブラケット１６の嵌合アーム３６を、嵌合爪２４の天面まで導くためのガイドとして機能する。

嵌合爪２４よりも幅方向内側位置（すなわち回転軸２２寄りの位置）には、ガイドレール２６が配置されている。ガイドレール２６は、取付面２０Ａから上方に立脚した後、嵌合爪２４の上方に張り出す庇部２６ａを有する略Ｌ字状となっている。このガイドレール２６は、嵌合アーム３６の浮き上がりを防止し、嵌合アーム３６の適切な動きをガイドする。このガイドレール２６の庇部２６ａの底面から嵌合爪２４の天面までの高さ方向距離は、ブラケット１６の板厚とほぼ同じか、僅かに小さい。回転軸２２を中心として、嵌合爪２４の時計回り方向下流側には、ストッパ２８が、配置されている。ストッパ２８は、嵌合アーム３６の末端と当接することで、ブラケット１６の過度な回転を規制する。

ブラケット１６は、収容ケース１４を車両の骨格部材等に取り付けるための金具で、例えば、金属等で構成される。ブラケット１６は、一対の嵌合アーム３６と、１つの操作アーム３８と、を有しており、この三つのアーム３６，３８の交差箇所には、軸孔３０が形成されている。一対の嵌合アーム３６は、軸孔３０を挟んで幅方向両側に延びており、操作アーム３８は、軸孔３０から前後方向に延びている。別の言い方をすると、軸孔３０を中心として、操作アーム３８は１２時の方向に、一対の嵌合アーム３６は、三時および九時の方向に延びている。

軸孔３０は、取付面２０Ａから突出する回転軸２２が、挿し込まれる孔である。この軸孔３０に、回転軸２２を挿し込むことで、ブラケット１６の収容ケース１４に対する位置が規定される。この軸孔３０の直径は、回転軸２２の直径よりも大きく、ブラケット１６は、軸孔３０に回転軸２２を挿し込んだ後、回転軸２２を中心として回転できるようになっている。

嵌合アーム３６は、その末端近傍に嵌合孔３２が形成されるアームである。各嵌合アーム３６は、軸孔３０から、前方または後方に進んだ後、後方または前方に折り返すような、平面視で略Ｕ字形状となっている。このＵ字形の向きは、ブラケット１６の取付操作の際に、ブラケット１６を回転する方向に合わせる。すなわち、後に詳説するように、本例ではブラケット１６を収容ケース１４に取り付ける際には、ブラケット１６を回転軸２２を中心として回転させる。この回転の方向が時計回り方向の場合、嵌合アーム３６の末端が、嵌合孔３２より裳時計回り方向下流側に位置するように、嵌合アーム３６の向きを設定する。

嵌合アーム３６の末端近傍には、嵌合孔３２が形成されている。嵌合孔３２は、嵌合爪２４に嵌合される孔で、ブラケット側嵌合部として機能する。この嵌合孔３２の直径は、嵌合爪２４の長径とほぼ同じとなっている。そのため、嵌合孔３２に嵌合爪２４を挿し込んだ際、両者の間には、一定の摩擦が生じ、両者が容易に分離しない。

操作アーム３８は、ブラケット１６の取付操作の際に、作業者により把持されるアームである。この操作アーム３８の末端近傍には、当該ブラケット１６を車両に締結するためのボルトが挿通される締結孔４２が形成されている。また、操作アーム３８は、その途中で、段差が付けられており、操作アーム３８の末端は、取付面２０Ａより浮いた位置にある。ここで、ブラケット１６の回転中心、すなわち軸孔３０の中心から、操作アーム３８の末端までの平面視での距離は、回転中心から嵌合アーム３６の末端までの平面視での距離よりも大きい。これは、ブラケット１６を収容ケース１４に取り付ける作業時に必要な力を低減するためであるが、これについては後述する。

次に、こうしたブラケット１６の取付作業について説明する。図４、図５は、本例のブラケット１６の取り付けの様子を示す平面図である。本例のブラケット１６を収容ケース１４に取り付ける際には、図４に示すように、ブラケット１６の軸孔３０に回転軸２２が嵌まり込むように、ブラケット１６を取付面２０Ａの上に載置する。このとき、嵌合アーム３６の末端が、嵌合爪２４から離間した状態になるように、ブラケット１６の回転角度を調整しておく。図４の状態になれば、作業者は、収容ケース１４および嵌合アーム３６を左右の手それぞれで保持し、嵌合アーム３６が、収容ケース１４に対して時計回りに回転するように、嵌合アーム３６を収容ケース１４に対して相対的に回転させる。この回転に伴い、嵌合アーム３６の末端は、嵌合爪２４の勾配面を滑りながら登っていき、最終的には、嵌合孔３２に嵌合爪２４が嵌まり込み、嵌合される。

このとき、ガイドレール２６の庇部は、嵌合アーム３６の上側に張り出しており、ブラケット１６の上方向への離脱が阻害される。また、嵌合爪２４の回転方向下流側の端部は、勾配面になっておらず、取付面２０Ａから略垂直に立ち上がる立壁となっている。そのため、嵌合孔３２に嵌合爪２４が嵌り込んだ後に、ブラケット１６を反時計回りに回転させようとしても、嵌合孔３２の周縁が嵌合爪２４に干渉し、反時計回りの回転が規制される。さらに、嵌合孔３２に嵌合爪２４が嵌り込んだ後にブラケット１６を時計回りに回転させようとしても、嵌合爪２４の末端がストッパ２８に当接するため、ブラケット１６の更なる回転も規制される。つまり、ブラケット１６を回転させて、嵌合爪２４を嵌合孔３２に嵌め込めば、ブラケット１６が所定の回転角度で位置決めされた状態で、収容ケース１４からの離脱が阻害される。

以上の説明から明らかな通り、本例では、ブラケット１６を、取付面２０Ａ、ひいては、収容ケース１４に収容された回路基板１２と平行な面内で回転させることで、ブラケット１６を収容ケース１４に取り付けている。かかる構成とすることで、回路基板１２へのダメージを低減できる。

これについて、比較例と比較して説明する。図６は、比較例のブラケット１６の取り付けの様子を示す斜視図である。図６に示すように、比較例では、収容ケース１４の天面ではなく、側面２０Ｓに嵌合爪２４が設けられている。比較例のブラケット１６の嵌合アーム３６は、この側面２０Ｓに垂れ下がる垂れ部３６ａを有しており、この垂れ部３６ａの末端近傍に嵌合孔３２が形成されている。ブラケット１６を取り付ける際には、嵌合孔３２に嵌合爪２４が嵌まり込むように、ブラケット１６を上側から押し込む。この場合、垂れ部３６ａが嵌合爪２４を乗り越える際に、収容ケース１４、ひいては収容ケース１４に収容された回路基板１２に、幅方向圧縮の力がかかることがあった。また、比較例のブラケット１６は、ブラケット１６を上側から押さえ付けて取り付けるため、収容ケース１４に収容された回路基板１２に上下方向の力がかかることもあった。こうした幅方向圧縮や上下方向の力が回路基板１２に伝わることで、回路基板１２に実装された電子部品の破損や接続不良を招くおそれがあった。

一方、本明細書で開示するブラケット１６では、上述した通り、ブラケット１６を回路基板１２と平行な面内で回転させる構成としており、回路基板１２を保持する収容ケース１４の側面２０Ｓには、基本的に力を加えない構成となっている。かかる構成とすることで、回路基板１２に面方向圧縮の力や、上下方向の力が加わりにくくなり、回路基板１２の破損や接続不良を効果的に抑制できる。

また、比較例のブラケット１６は、ブラケット１６を上側から押すことで、垂れ部３６ａが嵌合爪２４を乗り越える構成となっているが、この乗り越える際に比較的大きな力が必要であり、ブラケット１６の取り付けの作業性が悪かった。もちろん、嵌合爪２４の突出量を小さくすることで、取り付けに必要な力を低減できるが、この場合、ブラケット１６が収容ケース１４から離脱しやすくなる。

一方、本例では、操作アーム３８を持ってブラケット１６を回転させることで、嵌合アーム３６が嵌合爪２４を乗り越えている。この構成は、操作アーム３８が力点、回転軸２２が支点、嵌合アーム３６の末端が作用点となるテコの構成となる。また、本例では、ブラケット１６の回転中心から操作アーム３８の末端までの距離を、回転中心から嵌合アーム３６の末端までの距離より大きくしている。その結果、テコの原理により、本例では、比較例の場合に比べて小さな力で、嵌合アーム３６が嵌合爪２４を乗り越えることができる。その結果、ブラケット１６の取り付けの作業性が比較例に比べて向上する。

なお、ここまで説明した構成は、一例であり、少なくとも、ブラケット１６を、取付面２０Ａに載置した状態で、回路基板１２と略平行な面内で回転させることで、収容ケース１４側の嵌合部に、ブラケット１６側の嵌合部が嵌合されるのであれば、その他の構成は、変更されてもよい。例えば、上述の例では、収容ケース１４側の嵌合部を嵌合爪２４、ブラケット１６側の嵌合部を嵌合孔３２としているが、これらは逆であってもよい。例えば、収容ケース１４側に嵌合穴を、ブラケット１６側に嵌合爪を、それぞれ設けてもよい。また、回転軸２２と軸孔３０との関係も逆でもよく、収容ケース１４に軸穴が、ブラケット１６に回転軸２２が形成されてもよい。さらに、ブラケット１６が、適切に回転できるのであれば、回転軸２２等に替えて、ブラケット１６の回転中心を中心とする円弧状のカム穴と、当該カム孔に嵌まり込むカムピンを設けてもよい。

また、嵌合孔３２や嵌合アーム３６の数は、適宜変更されてもよく、例えば、嵌合孔３２および嵌合アーム３６は、一つでも用意し、三つ以上でもよい。また、嵌合アーム３６の形状も適宜変更可能であり、嵌合アーム３６は、軸孔３０から直線状に延びるような形状でもよい。また、これまでの説明では、ブラケット１６は、車両から分離可能な部品としているが、ブラケット１６は、車両の骨格部材の一体化されていてもよい。

１０ 車載電子機器、１２ 回路基板、１４ 収容ケース、１６ ブラケット、２０Ａ 取付面、２２ 回転軸、２４ 嵌合爪、２６ ガイドレール、２６ａ 庇部、２８ ストッパ、３０ 軸孔、３２ 嵌合孔、３６ 嵌合アーム、３８ 操作アーム、４０ 支持レール、４２ 締結孔。

Claims (5)

1. 電子部品が実装された回路基板と、
   前記回路基板を収容する収容ケースと、
   前記収容ケースを車両に取り付けるためのブラケットと、
   を備え、
   前記収容ケースは、前記回路基板と略平行で、前記ブラケットが取り付けられる取付面を有する、
   ことを特徴とする車載電子機器。
2. 請求項１に記載の車載電子機器であって、
   前記収容ケースは、前記取付面に設けられたケース側嵌合部を有し、
   前記ブラケットは、前記ケース側嵌合部に嵌合することで前記ブラケットの前記収容ケースからの離脱を防止するブラケット側嵌合部を有する、
   ことを特徴とする車載電子機器。
3. 請求項２に記載の車載電子機器であって、
   前記ブラケットを、前記取付面に載置した状態で、前記回路基板と略平行な面内で回転させることで、前記ケース側嵌合部が前記ブラケット側嵌合部に嵌合される、
   ことを特徴とする車載電子機器。
4. 請求項３に記載の車載電子機器であって、
   前記取付面および前記ブラケットの一方に回転軸が、他方に前記回転軸が嵌まり込む軸孔が、それぞれ設けられており、
   前記回転軸を前記軸孔に嵌め込んだ状態で、前記ブラケットを、前記回転軸周りに回転させることで、前記ケース側被嵌合部が前記ブラケット側嵌合部に嵌合される、
   ことを特徴とする車載電子機器。
5. 請求項３または４に記載の車載電子機器であって、
   前記ブラケットは、さらに、前記ブラケットの回転中心から外側に延びる操作アームおよび嵌合アームを有し、
   前記ケース側嵌合部は、前記取付面から突出する嵌合爪であり、前記ブラケット側嵌合部は、前記嵌合爪が嵌まり込む嵌合孔であり、
   前記回転中心から前記操作アームの末端までの距離は、前記回転中心から前記嵌合アームの末端までの距離より大きい、
   ことを特徴とする車載電子機器。
   

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