JP4222571B2 - 電子制御装置の筐体及び電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）に関し、特に防水性を備え、かつ小型化の可能な電子制御装置の筐体及びこの電子制御装置の筐体を構成する電気コネクタに関するものである。

エンジン等を制御するための車載用の電子制御装置は、エンジンルーム内に設置されることがある。そのために、電子制御装置を構成するケース、電気コネクタを防水構造としている。防水構造の電子制御装置又は電気コネクタとして、特許文献１〜４に開示されたものが提案されている。

一例として、特許文献４に開示された電子制御装置を図１１に基づいて説明する。
図１１において、ハウジング１０１は、ベースプレートとしての下ケース１０２とカバーとしての上ケース１０３とから構成される。例えばアルミダイカストからなる下ケース１０２は矩形平板部材であり、例えば樹脂製の上ケース１０３は下面が開口した箱状部材である。そして、上ケース１０３の開口部を下ケース１０２にて塞ぐように組み立てられる。
ハウジング１０１内には、図示しない電子部品を実装した回路基板１１０が収容されている。また、箱型をなすハウジング１０１における左端面には、コネクタ取り付け用の連通口１０４が形成される。

ハウジング１０１に設けた連通口１０４にコネクタ１２０が隙間に防水シール材１３０を介在させた状態（充填した状態）で取り付けられている。コネクタ１２０はコンタクト１２２を介してハウジング１０１内の回路基板１１０上の電子部品と外部機器とを連結する。
コネクタ１２０に関して、樹脂製のコネクタ本体１２１に多数のコンタクト１２２が埋設されている。コネクタ本体１２１は、連通口１０４内を含めたハウジング１０１内に位置する縮径部１２１ａとハウジング１０１外に位置する拡径部１２１ｂを備えている。コンタクト１２２の一端はハウジング１０１内において回路基板１１０を貫通した状態で半田付けされている。また、コンタクト１２２の他端は拡径部１２１ｂに形成した凹部１２３の内壁から突出している。そして、相手側コネクタ１４０のコネクタ本体１４１を、コネクタ１２０の凹部１２３に嵌挿することにより、コネクタ１２０のコンタクト１２２と相手側コネクタ１４０のソケット１４２とが嵌合して両者が電気的に連結される。

コネクタ本体１２１の縮径部１２１ａの外周面にはリング（突起）１２４が連通口１０４よりも内方に（ハウジング１０１内に）設けられている。コネクタ本体１２１の拡径部１２１ｂとこのリング（突起）１２４とによって溝状のシール材充填路が形成される。防水シール材１３０としては、液状接着タイプの防水シール材を用いることができる。連通口１０４内において、防水シール材１３０は、前記シール材充填路に配置されている。コネクタ１２０の拡径部１２１ｂにより防水シール材１３０の外方への流出が防止されている。また、リング（突起）１２４により防水シール材１３０の内方への流出が防止される。液状接着タイプの防水シール材１３０の材料として、シリコーンゴムやブチルゴム等を挙げることができる。

特許文献４の電子制御装置は、ハウジング１０１を構成する上ケース１０３における連通口１０４の天井面の中央部にストッパとしての突起１５０が一体形成されているところに特徴がある。この突起１５０は、先端（下方）ほど断面積が小さい円錐または角錐状をなしている。ストッパとしての突起１５０の先端はコネクタ１２０におけるコネクタ本体１２１の縮径部１２１ａの上面に当接している。

この電子制御装置が被水する等によりハウジング１０１の内部温度が急激に下がって、大気圧の外部圧力に比べ内部圧力が低くなった場合（負圧となった場合）、連通口１０４においてハウジング１０１（上ケース１０３）に一体成形された突起（ストッパ）１５０がコネクタ１２０の縮径部１２１ａの上面に当たって支える。これにより、上ケース１０３における連通口１０４での天井部が防水シール材１３０を圧縮する方向に撓むのを防ぎ、防水シール材１３０への応力を緩和するというものである。

特開平１０−１７２６４３号公報 特開平１０−３４０７５５号公報 特開２００４−１８６０３９号公報 特開２００６−１００２５２号公報

ところで、エンジンルーム内に設置される電子制御装置には、エンジンルーム内に設置される他の機器との関係から小型化の要求が恒常的になされている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、防水機能を維持しつつ、小型化の可能な電子制御装置の筐体及びこの電子制御装置の筐体に用いられる電気コネクタを提供することを目的とする。

図１１に示すように、従来の電子制御装置においては、回路基板１１０のコネクタ１２０側の端部（図中、左端部）は、リング１２４よりもハウジング１０１の内側に位置している。したがって、ハウジング１０１は、最小でもリング１２４の位置から回路基板１１０の長さ以上の長さを有する必要がある。ここで、図１１に示すように従来の電子制御装置において、回路基板１１０の配置位置を、図中の左方に移動することができれば、その分だけハウジング１０１の長さを小さくすることができる。ところが、リング１２４の存在がそれを許さない。

従来の電子制御装置のコネクタＣ、回路基板Ｓ及びハウジングＨの関係を図８（ａ）に模式的に示している。従来の電子制御装置はコネクタＣとハウジングＨにおける、上側のシール部分の位置と下側のシール部分の位置が鉛直方向において一致している。ところが、コネクタＣとハウジングＨとのシール機能を果たすために、このことは必須の構成ではない。そこで本発明者等は、図中、上下のシール部分をコネクタＣの挿抜方向にオフセットすることを着想した。このことを図８（ｂ）に示している。つまり、図中、上側のシール部分に対して下側のシール部分を左側（コネクタＣの前端側）にオフセットすることにより、回路基板Ｓの配置位置を左方に移動させることが可能である。したがって、ハウジングＨの長さを小さくでき、ひいては電子制御装置を小型化することができる。または、同一のハウジングＨの長さであれば、より大きな回路基板Ｓを用いることができる。

本発明の電子制御装置の筐体は、以上の着想に基づくものであり、回路基板と、この回路基板を収容し、回路基板の一端側に開口部を有したハウジングと、回路基板と電気的に接続された複数のコンタクトを有し、開口部から前端側がハウジング外部に露出して設けられたコネクタと、を備え、コネクタは、開口部と接合されたシール部を有し、このシール部は、回路基板の一面側に配設される第１のシール部と、回路基板の他面側に配設される第２のシール部とを含み、第２のシール部は、第１のシール部よりも、第１のシール部の幅寸法以上の距離だけコネクタの前端側に位置することを特徴としている。なお、本発明において、コネクタの所謂嵌合部側を前端側と称している。

本発明の電子制御装置の筐体は、回路基板のコネクタ側の端部を、第１のシール部よりもコネクタの前端側に位置させることにより、筐体長を短くすることができる。

本発明が対象とするコネクタは回路基板に略直交する基部と、基部からコネクタの前端側に延設されるスリーブ状のフードとを備えている。本発明によれば、第１のシール部を基部の上面の投影面内に形成したとすると、第２のシール部をフードの下面の投影面内に形成することにより、第１のシール部に対して第２のシール部をコネクタの挿抜方向にオフセットすることができる。すなわち本発明は、回路基板と、回路基板を収容し、回路基板の一端側に開口部を有したハウジングと、回路基板と電気的に接続された複数のコンタクトを有し、開口部から前端側がハウジング外部に露出して設けられたコネクタと、を備え、コネクタは、開口部と接合されたシール部を有し、このシール部は、回路基板の一面側に配設される第１のシール部と、回路基板の他面側に配設される第２のシール部とを含み、コネクタは、回路基板に略直交する基部と、基部から前端側に延設され、かつ前記前端側に開口するスリーブ状のフードと、フードの下面から垂下する垂下部と、垂下部から前端側に屈曲する屈曲部とを含む鍔状張出し部、を備え、第１のシール部は、基部の上面の投影面内に形成され、第２のシール部は、フードの下面の投影面内であって、かつ屈曲部に形成されることを特徴とする電子制御装置の筐体によっても前記課題を解決することができる。
この電子制御装置の筐体は、フード、垂下部及び屈曲部にて形成された空間に、相手側コネクタの一部を収容することができる。そのため、相手側コネクタが例えばレバー式コネクタの場合、カム板の一部を当該空間に収容することによって、カム板の脱落を防止することができる。

以上説明したように、本発明の電子制御装置の筐体及び電気コネクタによれば、回路基板の配置位置をコネクタの前端側に移動させることが可能である。したがって、本発明によれば、筐体長を短くでき、ひいては電子制御装置を小型化することができる。または、同一の筐体長であれば、より大きな回路基板を用いることができる。

以下、添付図面図１〜図６に示す実施の形態に基づいてこの発明を説明する。
図１は本実施の形態における電気コネクタ２と回路基板３との組立体を上方から視た斜視図、図２は電気コネクタ２と回路基板３との組立体を下方から視た斜視図である。また、図３は電気コネクタ２と回路基板３との組立体の平面図、図４はその側面図、図５はその下面図である。さらに、図６は、電子制御装置の筐体１の側断面図である。

図１〜図６に示すように、電子制御装置の筐体１は、電気コネクタ２と回路基板３との組立体と、この組立体の回路基板３を収容するハウジング４とを備えている。この電子制御装置の筐体１は、自動車のエンジンルーム内に配置されるものである。そのために、電子制御装置の筐体１はハウジング４が電気コネクタ２に防水シール材３０を介して固定された防水構造をなしている。

電気コネクタ２は、樹脂製のハウジングとコンタクトからなる。樹脂製のハウジングは、基部２５と、この基部２５からスリーブ状に延設される２つのフード２１ａ，２１ｂを一体的に備えている（図１、図２）。２つのフード２１ａ，２１ｂは矩形状の開口部を備え、フード２１ａの内部は４つに区分され、またフード２１ｂの内部は２つに区分されている。電気コネクタ２は、フード２１ａ，２１ｂの先端である前端と、基部２５における前記前端の反対側である後端とを有している。また、電気コネクタ２は、図中、フード２１ａ，２１ｂの上面である上端と、フード２１ａ，２１ｂの下面である下端とを有している。

電気コネクタ２は、複数のコンタクト２２を備えている。このコンタクト２２は、基部２５を貫通して、その一方端がフード２１ａ，２１ｂ内に配置され、他方端は回路基板３上の図示しない導体パターンに電気的に接続されている。コンタクト２２は、フード２１ａ，２１ｂ側から基部２５を貫通して所定位置までは、フード２１ａ，２１ｂと平行に延設されているが、所定位置において直角に屈曲して回路基板３に到達、貫通する。コンタクト２２は、図示しない相手側コンタクトと電気的に接触する接触子である。

電気コネクタ２は、フード２１ａの上面、フード２１ｂの下面に、相手側コネクタ（不図示）のカム板に設けられた溝に嵌るカムフォロア２３が複数設けてある。
電気コネクタ２は、前述したように、ハウジング４との接合部が防水構造をなしている。この防水構造を構成するために、電気コネクタ２はシール材充填路２４を備えている（図２〜図５）。電気コネクタ２の外周を一回りするシール材充填路２４は、３つの部分から構成されている。１つはフード２１ａ，２１ｂの上端側に配設される上路２４ａであり、他の１つはフード２１ａ，２１ｂの下端側に配設される下路２４ｂである。さらに他の１つは、上路２４ａと下路２４ｂとを繋ぐ側路２４ｃである。

上路２４ａは、電気コネクタ２の基部２５の上面の幅方向に凹部を延設することによって構成されている（図４、図６）。したがって、この上路２４ａは、基部２５の上面の投影面内に形成されることになる。
一方、下路２４ｂは、電気コネクタ２のフード２１ａ，２１ｂの下方に配設される鍔状張出し部２６に形成されている（図５、図６）。したがって、この下路２４ｂは、フード２１ａ，２１ｂの下面の投影面内に形成されることになる。鍔状張出し部２６は、フード２１ａ，２１ｂの幅方向に延設されており、フード２１ａ，２１ｂの下面から垂下する垂直部２６ａと、垂直部２６ａから直角に屈曲した平行部２６ｂとから構成され、略Ｌ字状の断面を有している。この鍔状張出し部２６は、平行部２６ｂの短手方向の両端部に突条２６１，２６２が形成されており、当該下端面、突条２６１及び突条２６２によって形成される凹部が下路２４ｂを構成する。下路２４ｂの両端部は、電気コネクタ２の後端側に屈曲しており、この屈曲した部分で後述する側路２４ｃと連なる。なお、鍔状張出し部２６（垂直部２６ａ、平行部２６ｂ）とフード２１ａ，２１ｂとの間には、その幅方向に延設する間隙が形成される。

電気コネクタ２の基部２５の両側面には、上路２４ａと連なって垂下する側路２４ｃが形成されている（図３〜図５）。側路２４ｃは、上路２４ａと同様に、図中、基部２５の側面の上下方向に凹部を延設することにより構成される。各々の側路２４ｃの下端部は下路２４ｂに連なっている。
以上のようにして、電気コネクタ２の周囲には、上路２４ａ、下路２４ｂ及び側路２４ｃとからなるシール材充填路２４が形成されている。シール材充填路２４において、その下路２４ｂは、シール材充填路２４の上路２４ａよりも電気コネクタ２の前記前端側にオフセットして形成されている。

コンタクト２２と電気的に接続される回路基板３は、電気コネクタ２の基部２５とは略直交して配設されている。回路基板３は、ハウジング４の厚さ方向の一方側に変位しており、具体的には電気コネクタ２の後端側であってかつ下端側に配設されている。回路基板３上には種々の電子部品が実装され、エンジンその他の制御を行うことができる。
回路基板３は、電気コネクタ２側の端部と、これと反対側の端部とを有している。電気コネクタ２側の端部は、シール材充填路２４の上路２４ａよりも電気コネクタ２の前記前端側に位置し、かつ下路２４ｂよりも電気コネクタ２の前記後端側に位置している。これは、シール材充填路２４の下路２４ｂを、シール材充填路２４の上路２４ａよりも電気コネクタ２の前記前端側にオフセットしたことに基づく構成である。この構成により、ハウジング４の長さを短くすることができる。本実施の形態では、回路基板３の電気コネクタ２側の端部を、上路２４ａの溝幅以上の距離だけ、上路２４ａよりも電気コネクタ２の前記前端側に位置させている。この距離を長くすることにより、同一の回路基板３であれば、それだけハウジング４の長さを短くすることができる。

ハウジング４は、図６に示すように、偏平状の蓋体４１と箱体４２とから構成される。蓋体４１は、アルミダイカスト部材にて構成することができる。箱体４２は、図中、左方、下方が開口する。また、箱体４２は、樹脂から構成することができる。箱体４２の下方の開口を蓋体４１で塞ぐように、蓋体４１と箱体４２とが組み合わされてハウジング４を構成する。ハウジング４は、電気コネクタ２が配設される開口を有する。蓋体４１及び箱体４２の、電気コネクタ２側の端部には、その幅方向に延設されるフランジ４１１及び４２１が各々形成されている。なお、蓋体４１と箱体４２も防水シール材３０を介して組み合わされる。

ハウジング４は、防水シール材３０を介して電気コネクタ２と接合されている。この状態で、電気コネクタ２の前端側は外部に露出し、後端側はハウジング４内部に位置する。防水シール材３０は、シール材充填路２４（上路２４ａ、下路２４ｂ及び側路２４ｃ）に充填される。防水シール材３０が充填されたシール材充填路２４には、蓋体４１のフランジ４１１、箱体４２のフランジ４２１が係合することにより、電気コネクタ２とハウジング４間の水密性を確保している。本発明における防水シール材３０の具体的な材質は問われず、シリコーンゴム、ブチルゴム等のシール材を広く適用することができる。

ハウジング４内部には、電気コネクタ２の基部２５を貫通するコンタクト２２が収容され、このコンタクト２２と電気的に接続される回路基板３もまたハウジング４内部に収容される。電気コネクタ２とハウジング４との間の水密性、及びハウジング４を構成する蓋体４１及び箱体４２との間の水密性が確保されているため、ハウジング４内部に収容されるコンタクト２２、回路基板３は、外部からの水の浸入に対して安全である。

本実施の形態による電子制御装置の筐体１の特徴の１つは、シール材充填路２４において、その下路２４ｂは、シール材充填路２４の上路２４ａよりも電気コネクタ２の前記前端側にオフセットしている点である。そのことにより、回路基板３の電気コネクタ２側の端部を、シール材充填路２４の上路２４ａよりも電気コネクタ２の前記前端側に位置させることができる。このことは、電子制御装置の筐体１を平面視したとき、回路基板３を電気コネクタ２とオーバーラップして配設が可能であることを示す。その結果、回路基板３の長さを変更する必要がない場合には、電子制御装置の筐体１の長さを短くできることを意味している。また、電子制御装置の筐体１の長さを変更する必要がない場合には、回路基板３の長さを長くできる。

本実施の形態による電子制御装置の筐体１の他の特徴は、外力に対する電気コネクタ２とハウジング４の接合強度が高いことである。この特徴を図８に基づいて説明する。なお、図８（ａ）は特許文献１に記載された電子制御装置（従来の電子制御装置）の電気コネクタＣ、ハウジングＨ及び回路基板Ｓを簡略化して示す側断面図である。また、図８（ｂ）は本実施の形態による電子制御装置の電気コネクタＣ、ハウジングＨ及び回路基板Ｓを簡略化して示す側断面図である。

従来の電子制御装置の電気コネクタＣ、本実施の形態による電子制御装置の電気コネクタＣに、図８（ａ）、（ｂ）に白抜き矢印で示す方向（下方向）に外力が加わったとする。すると、従来の電子制御装置の電気コネクタＣ、本実施の形態による電子制御装置の電気コネクタＣは、図中の黒丸を中心として半時計回りに回転しようとする。このときの、従来の電子制御装置及び本実施の形態における、電気コネクタＣの上端部の回転半径及び回転軌跡を一点鎖線で示す。図８（ａ）に示すように、従来の電子制御装置は、電気コネクタＣの上端部の移動軌跡がハウジングＨの長手方向とほぼ平行である。これに対して本実施の形態による電子制御装置は、電気コネクタＣの上端の移動軌跡がハウジングＨを上方に押し上げる方向となる。したがって、従来の電子制御装置に比べて本実施の形態による電子制御装置は、外力が加わったときに、電気コネクタＣの上端がハウジングＨから外れにくい方向に移動しようとしており、電気コネクタＣとハウジングＨとの接合強度が高い。

また、本実施の形態による電子制御装置は、電気コネクタＣに側方から受ける外力に対しても強度が高い。このことを図９に基づいて説明する。なお、図９（ａ）は特許文献１に記載された電子制御装置（従来の電子制御装置）の電気コネクタＣ及びハウジングＨを簡略化して示す平断面図である。また、図９（ｂ）は本実施の形態による電子制御装置の電気コネクタＣ及びハウジングＨを簡略化して示す平断面図である。

従来の電子制御装置の電気コネクタＣ、本実施の電子制御装置の電気コネクタＣに、図９（ａ）、（ｂ）に白抜き矢印で示す方向（横方向）に外力が加わったとする。図９（ａ）に示す従来の電子制御装置、図９（ｂ）に示す本実施の形態による電子制御装置ともに、この外力を電気コネクタＣの側面に対向するハウジングＨのフランジ端面で受ける。本実施の形態による電子制御装置は、前述したように、下路２４ｂの両端部が、電気コネクタ２の後端側に屈曲しており、この屈曲した部分においてもハウジングＨのフランジＦにてこの外力を受けることができる。つまり、従来の電子制御装置に比べて、本実施の形態による電子制御装置は、横方向の外力を受ける平面方向の面積が増加するため、当該外力に対する強度が高い。

以上のように、本実施の形態による電子制御装置の筐体１は、シール材充填路２４の下路２４ｂを上路２４ａよりも電気コネクタ２の前記前端側にオフセットして形成することにより、電子制御装置の筐体１のサイズを小型化できるという効果に加えて、外力に対する強度を向上できるという効果を奏することができる。

本実施の形態による電子制御装置の筐体１は、さらに以下の効果を奏することができる。
すなわち、電気コネクタ２と接続される相手側コネクタ（図示せず）が、所謂レバー式コネクタの場合、そのカム板の一部を、鍔状張出し部２６（垂直部２６ａ、平行部２６ｂ）とフード２１ａ，２１ｂとの間に形成される間隙内部に収容することができる。図７は、カム板ＣＰを配置した状態の一例を示している。電気コネクタ２の下側に配置されるカム板ＣＰの一端部が鍔状張出し部２６（垂直部２６ａ、平行部２６ｂ）とフード２１ａ，２１ｂとの間に形成される間隙内部に収容されている。したがって、電子制御装置の筐体１は、このカム板ＣＰが脱落するのを防止することができる。

以上、本発明を電子制御装置の筐体１に基づいて説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができることは言うまでもない。
例えば、電子制御装置の筐体１では、シール材充填路２４の側路２４ｃを、上路２４ａから鉛直方向に垂下したが、図１０に示すように、上路１２４ａから下路１２４ｂに向けて傾斜させた側路１２４ｃとすることもできる。また、電子制御装置の筐体１は、シール材充填路２４を電気コネクタ２に設けているが、ハウジング４にシール材充填路２４を設けることもできる。この場合、電気コネクタ２側に蓋体４１、箱体４２のフランジに相当する部分を設ければよい。さらに、下路２４ｂを鍔状張出し部２６に形成したが、フード２１ａ，２１ｂの下面に直接形成することもできる。逆に、上路２４ａを鍔状張出し部２６に相当する部分を設け、それに形成することもできる。

本実施の形態による電気コネクタと回路基板の組立体の斜視図である。 本実施の形態による電気コネクタと回路基板の組立体の斜視図である。 本実施の形態による電気コネクタと回路基板の組立体の平面図である。 本実施の形態による電気コネクタと回路基板の組立体の側面図である。 本実施の形態による電気コネクタと回路基板の組立体の下面図である。 本実施の形態による電子制御装置の筐体を示す側断面図である。 本実施の形態による電子制御装置の筐体であって、かつ相手側コネクタのカム板が配置された状態を示す断面図である。 本発明における電気コネクタとハウジングとの接合強度向上効果を説明するための図である。 本発明における電気コネクタとハウジングとの接合強度向上効果を説明するための他の図である。 本実施の形態における電気コネクタの変形例を示す図である。 従来の電子制御装置の１例を示す図である。

符号の説明

１…電子制御装置の筐体、２…電気コネクタ、２１ａ，２１ｂ…フード、２２…コンタクト、２３…カムフォロア、２４…シール材充填路、２４ａ…上路、２４ｂ…下路、２４ｃ…側路、２５…基部、２６…鍔状張出し部、２６ａ…垂直部、２６ｂ…平行部、２６１，２６２…突条、３…回路基板、３０…防水シール材、４…ハウジング、４１…蓋体、４２…箱体

Claims (3)

1. 回路基板と、
   前記回路基板を収容し、前記回路基板の一端側に開口部を有したハウジングと、
   前記回路基板と電気的に接続された複数のコンタクトを有し、前記開口部から前端側が前記ハウジング外部に露出して設けられたコネクタと、を備え、
   前記コネクタは、前記開口部と接合されたシール部を有し、
   前記シール部は、前記回路基板の一面側に配設される第１のシール部と、前記回路基板の他面側に配設される第２のシール部とを含み、
   前記第２のシール部は、前記第１のシール部よりも、前記第１のシール部の幅寸法以上の距離だけ前記コネクタの前記前端側に位置することを特徴とする電子制御装置の筐体。
2. 前記回路基板の前記コネクタ側の端部が、前記第１のシール部よりも前記コネクタの前記前端側に位置することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置の筐体。
3. 回路基板と、
   前記回路基板を収容し、前記回路基板の一端側に開口部を有したハウジングと、
   前記回路基板と電気的に接続された複数のコンタクトを有し、前記開口部から前端側が前記ハウジング外部に露出して設けられたコネクタと、を備え、
   前記コネクタは、前記開口部と接合されたシール部を有し、
   前記シール部は、前記回路基板の一面側に配設される第１のシール部と、前記回路基板の他面側に配設される第２のシール部とを含み、
   前記コネクタは、
   前記回路基板に略直交する基部と、
   前記基部から前記前端側に延設され、かつ前記前端側に開口するスリーブ状のフードと、
   前記フードの下面から垂下する垂下部と、前記垂下部から前記前端側に屈曲する屈曲部とを含む鍔状張出し部、を備え、
   前記第１のシール部は、前記基部の上面の投影面内に形成され、
   前記第２のシール部は、前記フードの下面の投影面内であって、前記屈曲部に形成されることを特徴とする電子制御装置の筐体。

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