JP5378864B2 - 車載用電子機器の筐体構造 - Google Patents

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Description

本発明は、エアバッグ電子制御ユニット(Electronic Control Unit;略称ECU)などの車載用電子機器に有利に実施することができる筐体構造に関する。

図1は従来技術の車載用電子機器の筐体構造が適用されたエアバッグ電子制御ユニット1を示す分解斜視図である。この従来技術は、たとえば特許文献1に提案されている。車両には、衝突時の車体への衝撃を検出したとき、ガス発生装置を作動させてガス発生装置からエアバッグへガスが供給されるように、前記ガス発生装置を制御するエアバッグ電子制御ユニット(Electronic Control Unit;略称ECU)1が搭載されている。

エアバッグ電子制御ユニット1は、ケース本体2に車体への搭載のための3つのブラケット3a,3b,3cが一体的に形成される筐体4と、衝突時の衝撃を検出するための加速度センサが実装された車載用電子機器である制御基板6と、筐体4に制御基板6を収容した状態で筐体4に複数のボルト7によって固定される蓋体8と、筐体4の一側部に形成される嵌合凹所9に嵌着されるコネクタ10とを有する。

筐体4に求められる機能は、(1)車両衝突時の衝撃を、正確に制御基板6上の加速度センサ5に伝えられ、(2)車両衝突による筐体4への外部負荷から制御基板6を保護し、衝突後も制御基板6が正常に機能することである。

前記筐体4に求められる2つの機能(1),(2)のうち、特に第2の機能(2)については、制御基板6を壊さないために、車体から筐体4へ伝わる衝撃によって意図的にブラケット3a,3b,3cが折れるようにし、これらのブラケット3a,3b,3cが折れる位置を、筐体4における制御基板6の搭載位置よりも低い位置、すなわち各ブラケット3a,3b,3cの基端部寄りの位置で折れるようにすることによって、各ブラケット3a,3b,3cが折れる際に発生した金属屑などが制御基板6上へ落下し、制御基板6の回路が破壊されてしまうことを防止する技術が、たとえば特許文献2に提案されている。

前記エアバック電子制御ユニット1は、全車標準装備として搭載されているため、エアバック電子制御ユニット1の外形および車体への取付け部の構造が標準化されている。また、エアバック電子制御ユニット1は、モデルチェンジの際に、コストダウンを図るために制御基板6や筐体4の小型化が要求されるが、各ブラケット3a,3b,3cなどの車体への取付け部の構造上の変更および製造工程の変更などを伴う。このような変更は、車両搭載の標準を崩すことになり、その弊害を避けるために、筐体4の車体への取付け部の構造は変更せずに、筐体4における制御基板6の取付け部だけを小型化する、という手法が採用される。

図2は第3の従来技術のエアバッグ電子制御ユニット10の小型化による構造形態の変化を説明するための模式化した平面図であり、図3は図2に示すエアバッグ電子制御ユニット10の小型化による構造形態の変化を示す斜視図である。なお、図2において、実線は第1および第2の従来技術のエアバッグ電子制御ユニット1を示し、破線は第3の従来技術のエアバッグ電子制御ユニット10を示す。

前記エアバッグ電子制御ユニット1に対するさらなる低コスト化の要求によって、近年のエアバッグ電子制御ユニット10の制御基板11は、前述の第1および第2の従来技術の制御基板6よりも小型化され、ボルトなどによって車体に固定される車体への固定位置12a,12b,12cと、制御基板11に対応して小型化されたケース本体13との間を長いブラケット14a,14b,14cによって繋いだ構造となり、したがって各固定位置12a,12b,12cとケース本体13との間隔が大きい構造形態の筐体15になる。

このような第3の従来技術のエアバッグ電子制御ユニット10では、筐体15の各ブラケット14a,14b,14cが長いため、衝撃伝達性が低下してしまう。このような問題を解決するために他の従来技術では、図4の斜視図に示すように、各ブラケット14a,14b,14c間に同一面方向に連なるフランジ部17a,17bを一体的に形成した筐体18を採用したエアバッグ電子制御ユニット16が第4の従来技術として提案されている。

また、その他の補強方法としては、図5の斜視図に示すように、各ブラケット14a,14b,14cとケース本体13との間にリブ20a,20b,20cを一体的に形成した筐体21を採用したエアバッグ電子制御ユニット22が第5の従来技術として提案されている。

特開2006−306307号公報 特開2002−308021号公報

前述の第4の従来技術では、各ブラケット14a,14b,14c間にフランジ部17a,17bが一体的に形成された筐体18を用いるので、エアバッグ電子制御ユニット19の重量が増大し、製造コストが増加してしまうという問題がある。

また、第5の従来技術では、各ブラケット14a,14b,14cとケース本体13とにわたって各リブ20a,20b,20cが一体的に形成される筐体21を用いるので、エアバッグ電子制御ユニット22が車両に搭載され、車両衝突による衝撃が作用すると、その衝撃力は各ブラケット14a,14b,14cを介してケース本体13に伝達されるとともに、各リブ20a,20b,20cを介してケース本体13に伝達され、ケース本体13が制御基板6よりも上部、すなわち天板23寄りの部位で破壊してしまうため、その破壊によって生じた金属屑などの飛散物が制御基板6に接触して、制御基板6の回路が破壊してしまうという前述の第1の従来技術と同様な問題がある。しかも、各ブラケット14a,14b,14cは各リブ20a,20b,20cによって補強されているため、剛性が高く、各ブラケット14a,14b,14cからケース本体13への衝撃の伝達性能が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、制御基板を確実に保護することができるとともに、衝撃の伝達性能の低下を防止することができる車載用電子機器の筐体構造を提供することである。

本発明(1)は、天板の側縁部に側壁が連なって一体的に形成されるケース本体と、
ケース本体の側壁から外方に突出して延び、車体の被取付け部に固定される複数のブラケットと、
前記ケース本体の側壁における、前記ケース本体内に収容される制御基板の位置よりも車体に設置した状態における位置が車体下方側になる高さ位置と前記ブラケットとにわたって一体的に形成される複数の補強リブとを含むことを特徴とする車載用電子機器の筐体構造である。

本発明に従えば、筐体は、ケース本体内にたとえば加速度センサおよび中央演算処理装置(Central Processing Unit;略称CPU)などの電気・電子部品が実装された回路基板が収容され、複数のブラケットが車体の被取付け部に、ボルトなどの締結手段によって固定され、各ブラケットと、前記ケース本体の開口周縁部から側壁における前記ケース本体内に収容される制御基板よりも車体下方側となる高さ位置とにわたって、複数の補強リブが一体的に形成される。

車両の衝突によって車体が衝撃を受けると、その衝撃は、各ブラケットを介してケース本体に伝達されるが、各ブラケットと前記ケース本体の開口周縁部から側壁における制御基板よりも車体下方側となる高さ位置とにわたって複数の補強リブが一体的に形成されるので、各ブラケットが破壊され、各ブラケットからケース本体の側壁に前記衝撃による応力が伝達されても、前記側壁の破損は開口周縁部から前記制御基板の高さ位置またはその付近を超えて進展することが防がれ、制御基板が側壁の破損による開口によって外部に開放されてしまうことが防がれ、破損によって発生した金属片などが飛散して前記制御基板に接触し、制御基板を短絡等によって破壊してしまうことが防がれる。

本発明(1)によれば、複数の補強リブが各ブラケットからケース本体の側壁における制御基板の高さ位置にわたって一体的に形成されるので、車両の衝突による衝撃が各ブラケットが破壊されるような場合であっても、制御基板の破壊を防止することができる信頼性の向上された車載用電子機器の筐体を実現することができる。

従来技術の車載用電子機器の筐体構造が適用されたエアバッグ電子制御ユニット1を示す分解斜視図である。 第3の従来技術のエアバッグ電子制御ユニット10の小型化による構造形態の変化を説明するための模式化した平面図である。 図2に示すエアバッグ電子制御ユニット10の小型化による構造形態の変化を示す斜視図である。 エアバッグ電子制御ユニット16の斜視図である。 エアバッグ電子制御ユニット22の斜視図である。 本発明の一実施形態の車載用電子機器の筐体構造が適用された筐体30を示す斜視図である。 図6に示される筐体30を背後側から見た斜視図である。 図6の切断面線VIII−VIIIから見た拡大断面図である。 補強リブ45a〜45cの高さ位置hによる亀裂発生位置m1,m2の相違を示す断面図であり、図9(1)は制御基板6よりも低い亀裂発生位置m1に亀裂が発生した状態を示し、図9(2)は、制御基板6よりも高い亀裂発生位置m2に亀裂が発生した状態を示す。 エアバッグ電子制御ユニットを上下方向に加振したときの感度方向Xの加速度センサが検出した周波数特性を示すグラフである。 エアバッグ電子制御ユニットを上下方向に加振したときの感度方向Yの加速度センサが検出した周波数特性を示すグラフである。 エアバッグ電子制御ユニットを上下方向に加振したときの感度方向Zの加速度センサが検出した周波数特性を示すグラフである。 本発明の他の実施形態のエアバッグ電子制御ユニットの筐体30aを示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態のエアバッグ電子制御ユニットの筐体30bを示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態のエアバッグ電子制御ユニットの筐体30cを示す斜視図である。

図7は本発明の一実施形態の車載用電子機器の筐体構造が適用された筐体30を示す斜視図であり、図8は図6に示される筐体30を背後側から見た斜視図である。本実施形態では、車両に搭載され、車両衝突時の車体への衝撃を検出したとき、ガス発生装置を作動させてガス発生装置からエアバッグへガスが供給されるように、前記ガス発生装置を制御するエアバッグ電子制御ユニット(Electronic Control Unit;略称ECU)の筐体30について説明する。なお、このエアバッグ電子制御ユニットの基本的構成および機能は、前述の図1に示されるエアバッグ電子制御ユニット1と同様であるため、重複を避けて説明は省略する。

筐体30は、一側部が開放した箱状のケース本体32と、ケース本体32の開口周縁部の3つの角隅部から面外方向に延びる第1〜第3のブラケット33a,33b,33cと、第1ブラケット33aおよび第2ブラケット33b間に連なる薄板状の第1フランジ部34aと、第2ブラケット33bおよび第3ブラケット33c間に連なる薄板状の第2フランジ部34bと、ケース本体32の開口周縁部における第1および第2ブラケット33a,33b間の一部と第1フランジ部34aの基端部との交差部に、前記第1フランジ部34aの下面34a1を含む仮想一平面から突出して一直線状に形成される第1突部35aと、ケース本体32の開口周縁部における第2および第3ブラケット33b,33c間の一部と第2フランジ部34bの基端部との交差部に、前記第2フランジ部34bの下面34b1を含む仮想一平面から突出して一直線状に形成される第2突部35bとを有する。

前記ケース本体32は、第1および第2フランジ部34a,34bにほぼ平行な天板36と、天板36の3つの側縁部に直角に連なって一体的に形成される第1〜第3側壁37a,37b,37cと、第1および第3側壁37a,37cに関して第2側壁37bとは反対側に設けられ、図1に示す前述のコネクタ10が嵌着される嵌合凹所38を形成する断面凹状の嵌合凹部39とを有する。

第1フランジ部34aは、ケース本体32の開口周縁部の前記一部である成す第2側壁37bの開口縁部に連なり、第1ブラケット33aと第2ブラケット33bとにわたって面内方向に凹状に形成される。また、第2フランジ部34bは、ケース本体32の開口周縁部の前記一部である第3側壁37cの開口縁部に連なり、第2ブラケット33bと第3ブラケット33cとにわたって面内方向に凹状に形成される。

このような筐体30は、アルミダイキャストから成り、軽量で高い導電性および熱伝導性を有し、耐食性に優れる。

図8は図6の切断面線VIII−VIIIから見た拡大断面図である。前記第1ブラケット33aは、ケース本体32の前記開口周縁部の第1側壁37aと第2側壁37bとの交差部から面外方向に延び、平坦状のアーム部40と、アーム部40の遊端部に連なり、筐体30を車体の被取付け部50に取付ボルト41によって固定される脚部43とを有する。取付ボルト41の軸部が挿通するボルト挿通孔42が形成される残余の第2および第3ブラケット33b,33cもまた、前述の第1ブラケット33aと同様に、アーム部40および脚部43を有し、車両前方に第1および第2ブラケット33a,33bが配置され、車体後方に第3ブラケット33cが配置され、前記ケース本体32の開口周縁部を車体下方側にして車体に固定される。

第1〜第3ブラケット33a〜33cの各脚部43には、各アーム部40の下面よりも被取付け部50側に突出する厚肉部51が一体的に形成される。このような厚肉部51によって、筐体30を金型成型すると発生するバリを除去する、いわゆるバリ取りによる欠損が生じても、エアバッグが膨張されるべき所期の強度を下回るような不所望な強度の低下を防ぐことができる。

第1〜第3ブラケット33a〜33cの各上面には、各補強リブ45a〜45cが各脚部43から各側壁37a〜37cにわたって一体的に形成される。これらの補強リブ45a〜45cは、第1ブラケット33aには、ケース本体32内に収容される制御基板6よりも開口周縁部寄りの位置で、第1側壁37aと第2側壁37bとの交差部に連なる第1補強リブ45aが形成される。

また、第2ブラケット33bには、ケース本体32内に収容される制御基板6よりも開口周縁部寄りの位置で、第2側壁37bと第3側壁37cとの交差部に連なる第2補強リブ45bが形成される。さらに、第3ブラケット33cには、ケース本体32内に収容される制御基板6よりも開口周縁部よりの位置で、第3側壁37cの前記周方向に最も離れた端部に連なる第3補強リブ45cが形成される。

図9は、補強リブ45a〜45cの高さ位置hによる亀裂発生位置m1,m2の相違を示す断面図であり、図9(1)は制御基板6よりも低い亀裂発生位置m1に亀裂が発生した状態を示し、図9(2)は、制御基板6よりも高い亀裂発生位置m2に亀裂が発生した状態を示す。各補強リブ45a〜45cの各ブラケット33a〜33cの各上面からの高さhは、制御基板6のケース本体32に対する取付け位置よりも下方、すなわち筐体30が車体に設置された状態において車体下方となる距離に制限される。これによって、車両衝突時の衝撃によって各ブラケット33a〜33cからケース本体32の各側壁37a〜37cの各ブラケット33a〜33cの基端部付近に大きな応力によって亀裂が発生しても、その亀裂が、図9(1)に示すように、前記制御基板6の取付け位置を超えて天板36側の亀裂発生位置m1に生じてしまうことが防がれ、図9(2)に示すように、制御基板6よりも下方の亀裂発生位置に形成される。したがって、この破壊によって発生した筐体30の破片が制御基板6上に飛翔して、制御基板6、制御基板6に形成される回路配線、および制御基板6に実装される加速度センサおよび中央演算処理装置(Central
Processing Unit;略称CPU)などの各種の実装部品などを短絡等によって破壊してしまうことが防がれ、車両衝突時においても制御基板6を正常に動作させて、エアバッグを膨張させることができる。

図10はエアバッグ電子制御ユニットを上下方向に加振したときの感度方向Xに感度特性を有する加速度センサが検出した周波数特性を示すグラフであり、図11はエアバッグ電子制御ユニットを上下方向に加振したときの感度方向Yに感度特性を有する加速度センサが検出した周波数特性を示すグラフであり、図12はエアバッグ電子制御ユニットを上下方向に加振したときの感度方向Zに感度特性を有する加速度センサが検出した周波数特性を示すグラフである。これらの図10〜図12において、横軸は周波数であり、縦軸は共振ゲインである。

本発明の筐体構造が衝撃伝達性に優れていることを確認するため、本件発明者は、本発明の筐体構造に従う後述の図13の筐体30aと、図3の右側に示す従来の筐体10とを用いて、周波数特性の測定試験を実施した。この測定試験では、第1および第2ブラケット33a,33bを固定し、第3ブラケット33cを加振器によって周波数を0〜1000Hzに変化させながら上下方向に加振し、各筐体10,30のケース本体15,32内に収容した制御基板6に実装した加速度センサの出力から共振ゲインを算出した。この共振ゲインは、筐体10,30aを加振しない状態における加速度センサの出力V0に対する加振状態における出力Vmの比(Vm/V0)である。

上下方向は、周波数特性を測定するために筐体10,30aを加振している方向を示し、感度方向X,Y,Zは、被取付け面上における車両の前後方向に対応する方向をXとし、被取付け面上でX方向に垂直な方向をYとし、被取付け面に垂直な方向をZとしたとき、エアバッグ電子制御ユニット内の制御基板6上に実装されている加速度センサの感度指向性の方向に相当する。

図10の各曲線は、各筐体10,30aを上下方向に加振したときのX方向のゲインを表す。Y方向は車両の左右方向、Z方向は車両の上下方向に対応する。エアバッグの場合、一般にX方向の感度しか必要ないため、X方向の周波数特性を使うが、筐体10,30aの構造はX方向(前後方向)の剛性が高く、X方向に顕著な共振ゲインが出ないので、図10〜図12は共振ゲインが高く出るZ方向(上下方向)の加振したときのX,Y,Z方向の感度特性に対するゲインをそれぞれ示している。

図10の上下方向に加振したときにX方向に感度特性をもつ加速度センサの検出結果は、従来の筐体10では370Hz付近に一次共振が発生するが、本発明に従う筐体30aでは620Hz付近に一次共振が発生している。また図11の上下方向に加振したときにY方向に感度特性をもつ加速度センサの検出結果は、従来の筐体10では710Hz付近に一次共振が発生するが、本発明に従う筐体30aでは770Hz付近に一次共振が発生している。さらに図12の上下方向に加振したときにZ方向に感度特性を加速度センサの検出結果は、従来の筐体10では705Hz付近に一次共振が発生するが、本発明に従う筐体30aでは625Hz付近に一次共振が発生している。

したがって、エアバッグの制御に用いる低い周波数帯域に信号のゲインが所定値以上に発生する共振点が存在すると、エアバッグの制御を正常に行うことができないが、本実施形態によれば、低い周波数帯域においてゲインを所定値未満に抑制することができるため、エアバッグの制御に悪影響を与えることはなく、エアバッグの誤動作を防ぐことができる。

図13は本発明の他の実施形態のエアバッグ電子制御ユニットの筐体30aを示す斜視図である。なお、前述の実施の形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施の形態の筐体30aは、第1〜第3補強リブ45a〜45cは、第1〜第3ブラケット33a〜33cに沿って各複数(本実施の形態では、各2)、形成される。

このような構成によって、各ブラケット33a〜33cの曲げ剛性を向上することができ、より高い衝撃伝達性を達成することができる。また、このような構成は、第1〜第3補強リブ45a〜45cのケース本体32の各側壁37a,37bへの取付け高さを低くした場合にも採用することができ、制御基板6の高さ位置に各補強リブ45a〜45cの高さを最適な位置に調整することができる。

図14は本発明のさらに他の実施形態のエアバッグ電子制御ユニットの筐体30bを示す斜視図である。なお、前述の実施の形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施の形態の筐体30bは、第1〜第3ブラケット33a〜33cの各アーム部40には、被取付け部50に臨んで開口する凹所55a〜55cが形成される。また、第1フランジ部34aの被取付け部50に臨む裏面には、フランジ部補強用リブ56が略X字状に形成される。

このような構成によってもまた、第1および第2ブラケット33a,33bならびに第1フランジ部34aの曲げ剛性を向上することができる。

図15は本発明のさらに他の実施形態のエアバッグ電子制御ユニットの筐体30cを示す斜視図である。なお、前述の実施の形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施の形態の筐体30cは、前記ケース本体32の開口周縁部には、第1および第2フランジ部34a,34bよりも被取付け部50側に突出した突部57が形成される。

このような構成によって、筐体30cを金型成型したときに発生するバリを除去するための研削または研磨による欠損部分が発生しても、所要の曲げ剛性を確保することができる。

前述の実施形態では、エアバッグ電子制御ユニットの筐体について述べたが、本発明のさらに他の実施形態では、その他の車載用電子機器、たとえばエンジンコントロールユニットなどの筐体であってもよい。

30,30a,30b,30c 筐体
32 ケース本体
33a,33b,33c ブラケット
34a,34b フランジ部
35a,35b 突部
36 天板
37a,37b,37c 側壁
38 嵌合凹所
39 嵌合凹部

Claims (8)

  1. 天板の側縁部に側壁が連なって一体的に形成されるケース本体と、
    ケース本体の側壁から外方に突出して延び、車体の被取付け部に固定される複数のブラケットと、
    前記ケース本体の側壁における、前記ケース本体内に収容される制御基板の位置よりも車体に設置した状態における位置が車体下方側になる高さ位置と前記ブラケットとにわたって一体的に形成される複数の補強リブとを含むことを特徴とする車載用電子機器の筐体構造。
  2. 前記ブラケットは、前記側壁における前記天板が連なる側とは反対側から延びるように構成されており、
    前記ブラケットが設けられた側が車体下方側になるように車体に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の車載用電子機器の筐体構造。
  3. 前記ケース本体の側壁は、前記天板の少なくとも3つの側縁部に連なって一体的に形成される第1〜第3側壁を有し、
    前記ブラケットは、前記ケース本体の開口周縁部でかつ第1側壁と第2側壁との交差部から外方に突出して延び、車体の被取付け部に固定される第1ブラケットと、ケース本体の開口周縁部でかつ第2側壁と第3側壁との交差部から外方に突出して延び、車体の被取付け部に固定される第2ブラケットと、ケース本体の開口周縁部でかつ第3側壁の前記第2側壁との交差部に対して前記開口周縁部の周方向に最も離れた端部から外方に突出して延び、車体の被取付け部に固定される第3ブラケットとを有し、
    前記第2側壁の前記開口周縁部の一部を成す開口縁部には、第1ブラケットと第2ブラケットとにわたって外方に向けて凹状の第1フランジ部が形成され、前記第3側壁の前記開口周縁部の一部を成す開口縁部に連なり、第2ブラケットと第3ブラケットとにわたって外方に向けて凹状の第2フランジ部が形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の車載用電子機器の筐体構造。
  4. 第1〜第3ブラケットは、ケース本体の開口周縁部に連なって面外方向に延びるアーム
    部と、アーム部の遊端部に一体的に形成され、被取付け部に接触して支持される脚部とをそれぞれ有し、各アーム部には、被取付け部に臨んで開口する凹所が形成されることを特徴とする請求項に記載の車載用電子機器の筐体構造。
  5. 前記ケース本体の開口周縁部には、第1および第2フランジ部よりも被取付け部側に突出した突部が形成されることを特徴とする請求項またはに記載の車載用電子機器の筐体構造。
  6. 前記各補強リブは、第1〜第3ブラケットに沿って延びる各複数の突条から成ることを特徴とする請求項のいずれか1つに記載の車載用電子機器の筐体構造。
  7. 第1フランジ部の被取付け部に臨む裏面には、フランジ部補強用リブが一体的に形成されることを特徴とする請求項のいずれか1つに記載の車載用電子機器の筐体構造。
  8. 前記ケース本体が導電性材料から成ることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の車載用電子機器の筐体構造。
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