JP4236940B2 - 電子制御機器のケース及びこのケースを使用する電子制御機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のエンジンルーム等の内部に設置され、エンジンを制御する電子制御機器と、この電子制御機器のケースに係り、特にケース内に収容されコネクタ等が露出するプリント配線基板を有し、コネクタ等を介して接続される電子制御機器、及びそのケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子制御機器のケースとして、例えば特許文献１に記載の電気的なプリント配線板を収容するためのケーシングがある。このケーシングの概略構成は基本的には図１０，１１に示すように、上面部に開口部を有し、電子部品等が実装されているプリント配線基板３１を収容するケース本体３２と、このケース本体の開口部を封鎖するカバー３３と、プリント配線基板の前端部に設けられたコネクタ３４と、ケース本体３２の開口縁部３２ｂとカバー３３の周縁部３３ａの内面との間を防水するシール材３５Ａ、コネクタ下面部とケース本体３２の前壁部３２ａ上面との間、並びに、カバー３３のコネクタ用開口部３３ｂ内面とコネクタの側面部３４ａ、上面部３４ｂとの間を防水するシール材３５Ｂから構成されている。コネクタ３４は半田付け部３６により配線基板３１に固定されている。このような構成において、コネクタ用開口部３３ｂとコネクタ３４との間には、製造上の公差や、組立て性を考慮して所定のクリアランスが設定され、組立てられたときには両部材は通常クリアランスを有して対向している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−２６３８７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来構造の電子制御機器において、組立て後の電子制御機器のコネクタ３４に雌コネクタを挿入する場合、およびコネクタ３４に外力がかかった場合に、コネクタ端子の半田部に応力が生じ半田クラックの発生などにより通電性能を低下させると共に、シール部クリアランスの変動によってシール材が変形・移動・流出し、シール面に隙間を発生させてしまい防水性能を阻害するという問題点がある。そして、それらの問題点を防止する対策は施されていない。
【０００５】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、コネクタ３４に雌コネクタを挿入するとき、雌コネクタを押込むとコネクタ３４に水平方向の挿入力Ｆ１が作用し、基板３１とコネクタ３４がリジット固定されていないためにコネクタが大きく移動（移動量Ｌ１）し、プリント配線基板３１とコネクタ端子の半田付け部３６に応力が生じ半田クラック等が発生しやすく、このクラックにより通電性能を低下させる。同図は、コネクタ挿入によるコネクタ移動時、半田部に大きな応力がかかっている状態を示している。
【０００６】
また、図１２（ｂ）のように例えばコネクタ３４上面に下向きの外力Ｆ２が加わった時、コネクタ３４は大きく移動（移動量Ｈ１）し、コネクタの上下シール部クリアランスが大きく変動し、シール材の変形・移動・流出が起こりシール面に隙間を発生させてしまい防水性能を阻害する場合がある。同図は、シール材３５Ａが大きく変形すると共に、シール材３５Ｂの対接面に隙間が発生し、防水状態が損なわれた状態を示している。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コネクタの挿入、取外しを繰り返しても通電性能が安定しており、またコネクタ部分に外力が加わってもシール部クリアランスの変動が小さく、防水信頼性の高い電子制御機器のケースと、このケースを使用する電子制御機器を提供することにある。さらに、組立て性に優れ、容易に製造できる電子制御機器のケースと、このケースを使用する電子制御機器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る電子制御機器のケースは、電子部品等が実装されているプリント配線基板を収容する電子制御機器のケースであって、ケースはプリント配線基板の一部が露出する開口部を有し、プリント配線基板がケースに収容されたとき、プリント配線基板の露出部とケースの開口部のケース端部とはクリアランスを有して対向し、ケースはクリアランスにおいて露出部に向けて突出する突起を備えており、プリント配線基板の露出部とケースとの間に、突起の内側に位置し弾性が保たれたまま固まるシール材を介在させたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成された電子制御機器のケースは、露出しているコネクタ等に雌コネクタを挿入するとき、コネクタは雌コネクタの挿入力によりクリアランスを縮小する方向に移動するが、ケースは突起が露出部に向けて突出して形成されているため、コネクタは突起に当接してそれ以上の移動は阻止される。このため、コネクタの移動量は制限され半田付け部には大きな応力が発生せず、長期間に亘って通電性能が安定する。また、コネクタとケース端部とはクリアランスを有して対向するため、組立て性が優れており、ケース、コネクタ等の各部品の公差を大きくできるため製造が容易となる。さらに、プリント配線基板の露出部とケースとの間に、突起の内側に位置し弾性が保たれたまま固まる防水性のシール材を介在させているため、電子制御機器の防水機能を達成し、電子制御機器の耐候性を含む信頼性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る電子制御機器のケースの好ましい具体的な態様としては、ケースは、ケース本体及びカバーから構成されることを特徴とする。すなわち、ケースは下方のケース本体と、上方のカバーとから構成し、両者の間にプリント配線基板を収容することが好ましい。この構成によれば、簡単な構造のケース本体とカバーからケースを形成でき、組立ても容易となる。
【００１１】
さらに、本発明に係る電子制御機器のケースの好ましい具体的な他の態様としては、前記の突起は、ケース本体及びカバーに形成されることを特徴としている。この構成によれば、プリント配線基板のコネクタに雌コネクタを挿入するとき、あるいはコネクタに外力が加わったときに、ケース本体及びカバーの両方に形成された突起によりコネクタの移動が確実に制限され、通電性能が損なわれることを防止でき、電子制御機器の信頼性を向上できる。
【００１３】
本発明に係る電子制御機器のケースの好ましい具体的な態様としては、クリアランスはプリント配線基板の平面方向及び該平面方向と直交する方向に形成され、突起はケースから平面方向に突出すると共に、ケースから直交方向に内側に向けて突出することを特徴とする。この構成によれば、露出部がコネクタである場合、コネクタに雌コネクタを平面方向に水平に挿入するとき、コネクタの水平方向の移動を制限できるため通電性能を安定でき、コネクタに平面方向と直交する垂直方向に外力が加わったとき、垂直方向の移動を制限できるためシール材の変形・移動・流出を防止でき、防水性能が安定して電子制御機器の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る電子制御機器は、前記の電子制御機器のケースと、このケースに収容されるプリント配線基板とを備えることを特徴とする。このように構成された電子制御機器は、自動車のエンジンルーム内部等の厳しい環境に設置された場合でも、通電性能が安定し、防水性能が安定し、電子制御機器の信頼性を向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子制御機器のケースと、このケースを使用する電子制御機器（ＥＣＵ）の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電子制御機器の分解斜視図、図２は図１の要部斜視図、図３は、図１のプリント配線基板に取付けられているコネクタを前下方から見た斜視図、図４（ａ）は図１の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う要部断面図である。なお、図１，３において、コネクタの端子ピンは省略している。
【００１６】
図１〜４において、電子制御機器１は、電子部品等を実装されているプリント配線基板１０と、プリント配線基板１０を収容するケース２０とから構成されている。プリント配線基板１０は、基板１１の一端部（前端部）にコネクタ１２が取付けられ、コネクタ１２はプリント配線基板１０に電源や各種の信号を供給するものであり、雌コネクタ（図示せず）が挿入可能となっている。コネクタ１２の基板１１への取付けは、例えば図３のように、基板１１に係合穴１３を設け、さらにコネクタ１２に係合穴１３に係合する爪状の係合ピン１４を設け、該係合ピン１４と係合穴１３の係合で連結する。そして、コネクタ１２の端子ピンが直角に曲げられて基板１１の孔に挿入され、基板１１のパターンに半田付け部１５により固定されている。
【００１７】
ケース２０はケース本体２１とカバー２２とから構成され、例えば、鋼板をプレス加工することにより形成され、内部空間にプリント配線基板１０を収容することができる。カバー２２の前方の一辺部には、コネクタ１２が嵌合可能な形状のコネクタ用開口部２２ａが形成され、コネクタ１２はケース本体２１とカバー２２から構成されるケース２０から、コネクタ用開口部２２ａを通して露出する露出部となっている。
【００１８】
ケース本体２１に、プリント配線基板１０を取付け、カバー２２によりケース本体２１の上部を封鎖し、ねじ２３により固定する。この時、プリント配線基板１０のコネクタ１２を、カバー２２のコネクタ用開口部２２ａ内に挿入して嵌合する。このようにしてケース２０内にプリント配線基板１０を収容した電子制御機器１は、ケース２０の開口部のケース端部とコネクタ１２とがクリアランスを有して対向する。以下に、このクリアランスについて図４を参照して詳細に説明する。
【００１９】
すなわち、ケース本体２１の前壁部２１ａ前面とコネクタ１２の下面突部１２ａとは基板１１の平面方向のクリアランスＣ１を有し、カバー２２の前端部とコネクタ１２の背面とは平面方向のクリアランスＣ２を有して対向している。また、ケース本体２１の開口縁部２１ｂ上面とコネクタ１２の下方段差面１２ｂとは前記平面方向と直交する方向のクリアランスＣ３を有し、コネクタ１２の段差面１２ｃとカバー２２の内面とは直交方向のクリアランスＣ４を有して対向している。
【００２０】
ケース２０のケース本体２１は、コネクタ１２との間のクリアランスＣ１において、コネクタ１２に向けて突出する突起２５を備えている。また、カバー２２もクリアランスＣ２において、コネクタ１２に向けて突出する突起２６を備えている。突起２５，２６の平面方向の突出量は、ケース（ケース本体・カバー）の形状・材質や寸法精度（シール材を介在させた場合にはシール材の特性も含む）にもよるが、本実施形態の場合、クリアランスＣ１，Ｃ２は２〜３ｍｍ程度であり、突出量はその３０〜５０％程度に設定される。なお、詳細には後述するが、突起２５，２６が直交方向の突出部を有する場合、対向するコネクタ１２の面との直交方向の間隔も前記突出量と同一に設定することが好ましい。なお、突起の数は１個でも複数個でも良く、幅広に形成しても良い。
【００２１】
以上の構成において、本実施形態の電子制御機器１の動作について図５を参照して説明する。図５はコネクタ１２が基板１１の平面方向に移動した動作状態を示し、雌コネクタ挿入によるコネクタ移動時、突起により移動量が制限されている状態を示している。雌コネクタを挿入するとコネクタ１２には挿入力Ｆ１が作用し、基板１１とコネクタ１２がリジットに固定されていないために、コネクタ１２が雌コネクタにより押されて基板１１に沿って移動する。
【００２２】
しかし、プリント配線基板１０とケース２０の開口部とのクリアランスＣ１，Ｃ２には、ケース本体２１から突出する突起２５と、カバー２２から突出する突起２６が形成されているため、コネクタ１２の移動量はＬ２に制限され、コネクタ端子の半田付け部１５に大きな応力が発生して半田クラックが発生することを防止でき、通電性能を低下させることはない。このようにプリント配線基板１０のコネクタ１２に雌コネクタを挿入してコネクタ１２が移動しても、この移動量は小さく制限されてＬ２となっているため半田クラックが発生せず、基板１１とコネクタ１２との通電性能を長期間安定させることができる。また、プリント配線基板１０とケース２０とはクリアランスを有するため、組立て性に優れると共に、各部品の公差を大きくすることができるため、各部品の製造が容易となる。
【００２３】
ケース２０からクリアランスに向けて突出する突起は、ケース本体２１から突出する突起２５と、カバー２２から突出する突起２６の両方を備える構成であり、コネクタ１２の移動を上下の両側で確実に制限できるものであるが、突起はケース本体２１及びカバー２２の少なくとも一方から突出するものであれば、コネクタの移動を制限することができ、通電性能を安定させることができる。
【００２４】
つぎに、本発明の他の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図６は本発明に係る電子制御機器の他の実施形態の分解斜視図、図７は図６の要部斜視図、図８は図６の要部断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、ケースとプリント配線基板との間に防水用のシール材を備えると共に、突起が基板の平面方向及び平面方向と直交する方向に突出していることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】
図６〜８において、ケース本体２１の開口縁部２１ｂ上面とカバー２２の周縁部２２ｂの内面２２ｃとの間、コネクタ１２の下方段差面１２ｂとケース本体２１の前壁部２１ａ上面との間、並びに、カバー２２のコネクタ用開口部２２ａの内面２２ｃとコネクタ１２の段差面１２ｃ、傾斜面１２ｄとの間にシール材２８を介在させ、電子制御機器１Ａは防水機能を有するものとなる。シール材２８は平行な平面の間に圧縮状態に介在され、平面方向と直交する方向に対接して防水状態を確保している。
【００２６】
シール材２８は周回状のシール材２８Ａと、コネクタ１２の上部に位置するシール材２８Ｂとから構成され、例えば、シリコンゴム等の液状シール剤を塗り付け、あるいは充填した後に弾性が保たれたまま固まる流状の合成樹脂で形成され、シール材２８Ａ，２８Ｂは接合されて一体化し、ケース本体２１、カバー２２及びコネクタ１２の間の防水性を確保している。
【００２７】
また、この実施形態の突起２５Ａ，２６Ａは、ケース本体２１及びカバー２２から基板１１の平面方向に突出すると共に、ケース本体２１及びカバー２２から平面方向と直交する方向に内側に向けて突出している。すなわち、突起２５Ａの上面は、ケース本体２１の開口縁部２１ｂ（前壁部２１ａ上面）より上に突出した上突出面２５ｂとなっており、突起２６Ａの下面は、コネクタ用開口部２２ａの内面２２ｃより下に突出した下突出面２６ｂとなっている。
【００２８】
突起２５Ａ，２６Ａの平面方向の突出量は、前記の実施形態と同様にクリアランスＣ１，Ｃ２は２〜３ｍｍ程度であり、突出量はその３０〜５０％程度に設定されている。また、突起２５Ａの上突出面２５ｂの直交方向の突出量と、突起２６Ａの下突出面２６ｂの直交方向の突出量は、シール材２８の特性にもよるが、クリアランスＣ３，Ｃ４が２〜３ｍｍ程度であり、突出量はその３０〜５０％程度に設定されている。
【００２９】
突起２５Ａ，２６Ａの平面方向の突出部は、露出部であるコネクタ１２に雌コネクタを水平に挿入し平面方向に挿入力Ｆ１が加わったときに、コネクタ１２の移動量を減少させてコネクタが平面方向に大きく移動するのを防止するものであり、直交方向に内側に向けて突出する上突出面２５ｂ、下突出面２６ｂは、コネクタ１２に例えば垂直方向の外力Ｆ２が加わったときにプリント配線基板１０が直交方向に大きく移動するのを防止し、シール部クリアランスの変動量を減少させるものである。
【００３０】
このように構成された電子制御機器１Ａは、コネクタ１２に雌コネクタを挿入するときコネクタには図９（ａ）に示すような水平方向の挿入力Ｆ１が作用し、コネクタ１２をケース２０の内側に向けて移動させる。コネクタ１２とケース２０の開口部との間にはクリアランスＣ１，Ｃ２が形成されているが、ケース２０にはクリアランスに向けて突出する突起２５Ａ，２６Ａが形成されており、これらの突起とコネクタ１２とが当接して、それ以上の移動を阻止するため小さい移動量Ｌ２に規制され、コネクタ１２の端子と基板１１との半田付け部１５には大きな応力が発生せず、半田付け部１５の導通状態が長期に亘って不安定となることはない。
【００３１】
また、コネクタに図９（ｂ）に示すような垂直方向の外力Ｆ２が上方から下向きに作用すると、プリント配線基板１０は下方に向けて移動しクリアランスが変動するが、ケース本体２１の突起２５Ａは直交方向に内側に向けて、すなわち上方に突出して上突出面２５ｂとなっているため、この上突出面２５ｂとプリント配線基板１０の下面とが当接し、それ以上の移動を阻止して移動量Ｈ２を小さく制限しクリアランスの変動を小さくしている。このため下方側のシール材２８Ａが大きく圧縮されて防水性能が低下することがなく、上方側のシール材２８Ｂがカバー２２あるいはコネクタ１２の上面から剥離して防水が不能となる等の不具合を防止することができる。
【００３２】
コネクタ部分に、図示と反対に下方から外力が加わる場合も、同様に上方の突起２６Ａの下突出面２６ｂによりコネクタ１２が大きく移動することが防止されるため、シール部クリアランスの変動量を減少させることができ、防水性能が低下あるいは不能となることはない。この実施形態の突起の場合も、個数は１個でも複数個でも良く、幅広に形成しても良い。
【００３３】
なお、ケース本体２１とカバー２２は、例えば、鋼板をプレス加工することにより形成されている。この場合、アルミダイカストで成形する場合と比較すると、製造コストが安いと共に、軽量であり好ましい。また、鋼板に限らず他の金属板、例えばアルミ板やステンレス板等で構成しても良い。並びに、樹脂・アルミダイカストの成形材でも良い。
【００３４】
シール材は、液状シール剤を使用する例を示したが、液状シール剤に限らず、粘着性樹脂やＯ−リング等のパッキン材を用いてケースとプリント配線基板との防水を達成するようにしても良い。また、シール材の材料は、ケース本体の開口縁部とカバーの周縁部の内面との間、コネクタ下面部とケース本体の前壁部上面との間、並びに、カバーのコネクタ用開口部内面とコネクタの側面部、上面部との間シール部によって異なるものでも良いし、同一のものでも良い。
【００３５】
プリント配線基板の、ケースから露出する部材はコネクタに限らず、例えば、大気圧センサ等のセンサや他の部品でも良い。また、プリント配線基板を収容するケースは、下側のケース本体と、上側のカバーの２つの部材から構成される例を示したが、一体的に形成され、プリント配線基板を挿入するための開口部を有する１つのケースでも良い。
【００３６】
ケースに備えられた突起は、コネクタに雌コネクタが挿入されたときにコネクタの移動を制限するように突出形成された例を示したが、雌コネクタをコネクタから引き抜くときにコネクタの移動を制限するように挿入方向に沿って反対側に突出して形成してもよい。この場合は、例えばケース本体から挿入方向に沿って両側に突起を突出させればよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような構造となっているので、雌コネクタ挿入時、またはコネクタに外力が生じた場合に、コネクタ端子半田付け部およびシール面への応力を軽減させ、安定した防水性能、および通電性能を確保できる。また、ケースとコネクタとはクリアランスを有して対向するため、組立て性に優れていると共に、それぞれの部材の公差を大きくでき製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子制御機器の一実施形態の分解斜視図。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１のケースの要部斜視図。
【図３】図１のプリント配線基板を前下方から見た斜視図。
【図４】（ａ）は図１の電子制御機器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う要部断面図。
【図５】図１の電子制御機器の動作状態を示す水平方向に挿入力が作用した状態の要部断面図。
【図６】本発明に係る電子制御機器の他の実施形態の分解斜視図。
【図７】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図６のケースの要部斜視図。
【図８】図６の電子制御機器を組み立てた状態の要部断面図。
【図９】図６の電子制御機器の動作状態を示し、（ａ）は水平方向に挿入力が作用した状態の要部断面図、（ｂ）は垂直方向に外力が作用した状態の要部断面図。
【図１０】従来の電子制御機器の分解斜視図。
【図１１】図１０の電子制御機器の要部断面図。
【図１２】図１０，１１の電子制御機器の動作状態を示し、（ａ）は水平方向に挿入力が作用した状態の要部断面図、（ｂ）は垂直方向下向きに外力が作用した状態の要部断面図。
【符号の説明】
１，１Ａ．電子制御機器， １０．プリント配線基板， １１．基板，
１２．コネクタ（露出部）， １２ａ．下面突部， １２ｂ．下方段差面，
１２ｃ．段差面（上部シール面）， １２ｄ．傾斜面（側面部シール面），
１３．係合穴， １４．係合ピン， １５．半田付け部，
２０．ケース， ２１．ケース本体， ２１ａ．前壁部，
２１ｂ．開口縁部， ２２．カバー， ２２ａ．コネクタ用開口部，
２２ｂ．周縁部， ２２ｃ．内面， ２３．ねじ，
２５，２６．突起， ２５Ａ，２６Ａ．突起，
２５ｂ．上突出面， ２６ｂ．下突出面，
２８，２８Ａ，２８Ｂ．シール材，
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４．クリアランス，
Ｌ２．移動量（平面方向）， Ｈ２．移動量（直交方向），
Ｆ１．挿入力， Ｆ２．外力

Claims (5)

1. 電子部品等が実装されているプリント配線基板を収容する電子制御機器のケースであって、
   前記ケースは、前記プリント配線基板の一部が露出する開口部を有し、前記プリント配線基板が前記ケースに収容されたとき、前記プリント配線基板の露出部と前記開口部のケース端部とはクリアランスを有して対向し、前記ケースは前記クリアランスにおいて前記露出部に向けて突出する突起を備えており、
   前記プリント配線基板の露出部と前記ケースとの間に、前記突起の内側に位置し弾性が保たれたまま固まるシール材を介在させたことを特徴とする電子制御機器のケース。
2. 前記ケースは、ケース本体及びカバーから構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子制御機器のケース。
3. 前記突起は、前記ケース本体及びカバーに形成されることを特徴とする請求項２に記載の電子制御機器のケース。
4. 前記クリアランスは前記プリント配線基板の平面方向及び該平面方向と直交する方向に形成され、前記突起は、前記ケースから平面方向に突出すると共に、前記ケースから直交方向に内側に向けて突出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御機器のケース。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子制御機器のケースと、前記ケースに収容されるプリント配線基板とを備える電子制御機器。

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