JP5413443B2 - 電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回路基板をケース内に収容してなる電子装置に関する。
従来、回路基板を車両に固定する場合において、実装された素子等を守るために、回路基板をケースに収容した後、車体に固定することが行われている。また、コストダウンを目的として、回路基板をケースに固定する際に、ねじを使用することなく固定する構造が提案されている(特許文献1、2、3)。
特開2002−314264号公報 特開2005−317692号公報 特許第2956502号公報
しかしながら、これらの構造は、基本的に上ケースと下ケースとで回路基板を挟むというものであるから、基板を保持する力が上ケースと下ケースの係合状態に影響され、遊びを持って保持される恐れがある。また、強固に挟持されておらず、不要な外力により、容易に上下のケースが離れる場合がある。このようながたつきがあると、長期間にわたって振動が加わることにより、基板や素子等の機能に悪影響を与えることになる。
さらに、これらの回路基板には、加速度センサやジャイロセンサを実装してセンサ基板としたものがある。たとえば、エアバッグECUは二方向の加速度センサを実装している。これらのセンサは回路基板上で車両に加わる運動に関するパラメータを測定するものであるから、基板と基板を収容するケースにがたつきが無い状態で保持されていなければならない。がたつきがあれば、正確な測定ができないとともに、誤検知を招き、安全装置が作動すべきでないときに作動するといった不都合が生じる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ねじを使用することなく、回路基板をがたつきなく固定可能な電子装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、電子回路が実装された回路基板と、下側に開口部を有して前記回路基板を内部に収容するケースと、上側に開口部を有する箱形形状を有して前記ケースの下側開口部を塞ぐカバーとを備えた電子装置であって、前記ケースは、対向する一対の内側面に前記回路基板の端縁部を差し込み可能な溝部が水平方向に形成され、前記溝部の一端側の側面に形成される側面開口部から前記回路基板の両側の端縁部を前記溝部にスライド挿入して前記回路基板を収容するものであり、前記カバーは、前記溝部に対して平行に配置される対向する一対の側壁の上端から突出する突起部を有し、前記突起部が前記回路基板の端縁部と前記溝部との隙間に前記回路基板の下側から入り込むことによって前記回路基板を固定することを特徴としている。
この構成によれば、回路基板はケースの対向する一対の内側面に水平方向に形成された溝部に両側の端縁部を円滑にスライドしてケース内部に収容され、下側開口部を塞ぐカバーが取り付けられた後は、カバーに覆われ保護される。また、カバーの取り付け時に、カバーの側壁の上端から突出する突起部が、回路基板の端縁部とケースの溝部との隙間に下側から入り込むことによって回路基板を固定するため、ねじを使用することなく回路基板をがたつきなく保持することができる。
請求項2に記載の発明は、ケースが、対象物への取り付け用の脚部が下端に設けられ、カバーが、ケースの内側面に吊設されることを特徴とする。
この構成によれば、ケース下端に設けられた取り付け用の脚部で車両等の対象物に固定することができ、また、カバーは、ケースに吊設されているので、脚部の寸法を適切にすることにより、カバーを車両等に触れることなく固定することができる。また、回路基板はケースだけに固定されることになるため、上部にあるケースに触れても、ケースとカバーとをずらす力が働くことがなく、回路基板に不要な力が加わることがないよう保持できる。
請求項3に記載の発明は、カバーの外側面及び前記ケースの内側面のいずれか一方に凸部が設けられると共に、他方に前記凸部と嵌合する凹部が設けられ、カバーは、凸部と凹部との嵌合によりケースに対して固定されることを特徴とする。
この構造によれば、カバーとケースとは凹凸構造により固定されるため、ねじや、接着剤等の固定部材を別途要することなく、少ない部品点数でカバーとケースとを固定することができる。
請求項4に記載の発明は、カバーの突起部が、根元に括れ部を有することを特徴とする。この構造によれば、カバーの取り付け時に、根元に設けられた括れにより、突起部の強度が弱くなっているため、カバーの突起部が、より変形しやすくなり、より確実に、回路基板とケースの溝部の下側の内壁との間に侵入し、回路基板をケースの溝部の上側の内壁に押止するため、回路基板をがたつきなく保持することができる。
請求項5に記載の発明は、ケースが、溝部の下側の内壁に、ケース内側方向に向かって下方に傾斜するテーパ部を設けられたことを特徴とする。この構造によれば、カバーの取り付け時に、カバーの突起部が、より確実に、回路基板とケースの溝部の下側の内壁との間に導かれて侵入し、回路基板をケースの溝部の上側の内壁に押止するため、回路基板をがたつきなく保持することができる。
請求項6に記載の発明は、回路基板が、カバーの突起部先端を溝部の奥部側に案内するガイド部を、下面に設けられたことを特徴とする。この構造によれば、カバーの取り付け時に、カバーの突起部が、より確実に、溝部の奥部側に変形し、回路基板とケースの溝部の下側の内壁との間に侵入して、回路基板をケースの溝部の上側の内壁に押止するため、回路基板をがたつきなく保持することができる。
請求項7に記載の発明は、カバーが、突起部の根元に隣接して基板固定用凸部が設けられ、回路基板は、基板固定用凸部と嵌合可能な基板固定用凹部が設けられ、カバーの突起部が回路基板の端縁部と溝部との隙間に回路基板の下側から入り込んだ状態で、基板固定用凸部と基板固定用凹部とが嵌合するように構成されたことを特徴とする。この構造によれば、カバーが、回路基板の水平方向の動きを押さえ、回路基板をより強固に保持することができる。
請求項8に記載の発明は、回路基板が、加速度センサまたはジャイロセンサを実装したものであることを特徴とする。この構成によれば、電子装置をエアバッグECUや、センサ基板、ESC−ECU等とすることができる。
本発明の実施形態の電子装置を示す断面図である。 本発明の実施形態の電子装置を示す斜視図である。 ケースの溝部付近を示す拡大図である。 カバー側壁の突起部と凸部とを示す斜視図である。 本発明の実施形態の電子装置の組み付け方法を示す分解斜視図である。 カバーと回路基板との関係を示す模式図である。 回路基板の固定構造の変形例を示す断面図である。 カバーの変形例における突起部付近を示す図である。 (a)はカバーの凸部の一変形例を示す斜視図及び平面図であり、(b)は別の変形例を示す斜視図及び平面図である。 カバーの凸部の別の変形例を示す斜視図である。 回路基板の固定構造の変形例を示す斜視図(a,b)と断面図(c)である。
以下、本発明の電子装置の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の電子装置1は、ケース2と、カバー3と、回路基板4とからなる。図1は断面図であり、図2の電子装置全体を示す模式図をA方向から見て、後述の脚部を除いては、ほぼ中央で切断したものである。
ケース2は、樹脂製であり、回路基板4をスライドさせて収め保持する一対の溝部8と、カバー3を嵌着するための下面開口部5と、回路基板4を挿入するための側面開口部6と、電子装置1全体を取り付け、固定するための脚部7を有している。溝部8には、拡大図である図3に示すように、中空である溝9と上側内壁10と下側内壁11とがある。上側内壁10は、下側内壁11より大きな面積を有している。下側内壁11の溝開口部付近は、ケース2内側方向に向かって下方に傾斜するテーパ状となっており、後述のカバー3の突起部14が侵入しやすい形状となっている。下面開口部5の内側面には、樹脂製のカバー3を固定するための複数の凹部12が設けられている。ケース2とカバー3の樹脂としてPP(ポリプロピレン)を使用した。
カバー3は、上面が開口した箱形形状であり、ケース2に嵌着される一対の側壁31の外側面に複数の凸部13を有している。一対の側壁31はケース2の下面開口部5に挿入できるよう、下面開口部5とほぼ同じ寸法に設定されている。したがって、凸部13は側壁31の外側面より突出してケース2の下面開口部5に干渉する位置関係となる。本実施形態では、凸部13は図4(a)に示すようにドーム状に突出するものとして、凹部12はこれに対応する椀状のものとした。
突起部14はカバー3の開口部に4箇所設けられており、組み立て前の部品状態では、図4(a)、(b)に示すように側壁31の稜に沿って延び、断面は直角三角形状を有している。図1では、つぶれた状態の突起部14がケースの溝9に侵入し、回路基板4と下側内壁11との間に入り込み回路基板4を上側内壁10に対し圧迫している。
回路基板4は、電子部品(不図示)が実装され、外部に接続するためのコネクタ15を有するプリント配線基板である(以下単に基板と称する)。ケース2の一対の溝部8に収められ保持されている。
次に、本実施形態の電子装置1の組立方法について、図5の分解斜視図を参照しつつ説明する。まず、基板4をケース2の側面開口部6から、コネクタ15が側面開口部6から露出されるような向きで両端部をケース2の一対の溝部8の溝9内に挿入しスライドさせる。ここで、溝内で基板がスライドできるということは、基板4の厚さに対し、溝9の幅の寸法に余裕があり、遊びがあるということを意味する。遊びが小さければ、基板4と溝9の上側内壁10、下側内壁11との間に摩擦が生じてスライドしずらくなり、工数がかかることになる。ある程度大きな遊びがあると短時間に挿入することができるようになる。そこで、本実施形態では工数を少なくする観点から、基板の厚さ1.6mmに対し、溝9の幅(上側内壁10と下側内壁11との間隔)を2.3mmとし、基板4が円滑にスライドできるよう、ある程度がたつきのある設定とした。
次に、カバー3を開口部を上にした状態で、ケース2の下方より下面開口部5に挿入し、所定の力にて押圧し、嵌着し、図2の形とする。挿入時に、凸部13は、カバー3の側壁31が樹脂の弾性によりたわむことにより、ケース2の下面開口部5に入ることができ、カバー3はケース2の開口部5内に挿入される。さらに挿入されると、側壁31の外側面に設けられたドーム状に突出する凸部13が、ケース2の椀状の凹部12にはまり込み、樹脂の弾性によるたわみは解消される。同時に凸部13と凹部12との凹凸構造により固定されるため、カバー3は押圧が解除された後も下方に落下することがない。このため、突起部14はカバーを支える必要はなく、突起部14が完全に圧壊して、カバー3を保持できなくても問題はない。なお、カバー3の厚さは1.2〜2mmとした。
凸部13が凹部12にはまり込むとき、同時にカバー3の側壁31に設けられた突起部14は基板4に接触し、さらに突起部14は変形しつつ圧壊し、溝9内に侵入し、図1に示した状態となる。下側内壁11の開口部付近は、テーパ状となり、圧壊した突起部14が侵入しやすいような形状となっている。侵入した突起部14は、溝9の下側内壁11と基板4との間を押し広げるよう作用し、基板4を上側内壁10に押止し、遊びを吸収する。
このため、以後の基板4は、溝9内でがたつくことがない。したがって、基板4が、加速度を測定する加速度センサやロール角やヨーレートを測定するジャイロセンサ等が実装されたものであっても、がたつきに起因する検知誤差は発生しないものとすることができる。
また、図6に示すように、カバー3は封止部16を有し、基板4のコネクタ15のある側において、基板4の端面を封止するようにコネクタ側に突出している。これにより密閉性が向上するほか、組み立て時に、基板4が挿入方向において正確に位置決めされる。また、図5に示すように、水平方向にも突出して溝部8を覆い異物等の侵入を防いでいる。カバー3を組み付けた電子装置1は、ECU等として脚部7をボルト等により車体の所定の箇所に取り付け、コネクタを接続することにより設置が終了する。
基板4の保持について説明すると、溝部8はケース2内に設けられており、すなわち溝9の上側内壁10と下側内壁11とは共にケース2のものであるので、基板4はケース2だけに保持され、カバー3は、保持においては、がた取りのための部材としてのみ作用する。本実施例と異なる構造、たとえば、上ケースと下ケースで基板をサンドイッチして、下ケースで固定して設置する構造では、上ケースに比較的小さな力が不要に作用しても、基板に力が加わることになるが、本実施例では、基板4をケース2のみに収め、カバー3はケース内側にケース2の凹部12とカバー3の凸部13とにより吊り下げられる構造とし、カバー3は、溝9と基板4の遊びを埋めるために使われるだけなので、ケース2を強固な筐体とすることにより、基板4に対し容易に不要な力が及ばない構造とできる。
以上、説明したことから明らかなように、本実施形態によれば、電子回路が実装された回路基板4と、下側に開口部5を有して回路基板4を内部に収容するケース2と、上側に開口部を有する箱形形状を有してケース2の下側開口部5を塞ぐカバー3とを備えた電子装置1であって、ケース2は、対向する一対の内側面に回路基板4の端縁部を差し込み可能な溝部8が水平方向に形成され、溝部8の一端側の側面に形成される側面開口部6から回路基板4の両側の端縁部を溝部8にスライド挿入して回路基板4を収容するものであり、カバー3は、溝部8に対して平行に配置される対向する一対の側壁31の上端から突出する突起部14を有し、突起部14が回路基板4の端縁部と溝部8との隙間に回路基板4の下側から入り込むことによって回路基板4を固定する。
よって、回路基板4はケース2の対向する一対の内側面に水平方向に形成された溝部8に両側の端縁部を円滑にスライドしてケース2内部に収容され、下側開口部5を塞ぐカバー3が取り付けられた後は、カバー3に覆われ保護される。また、カバー3の取り付け時に、カバー3の側壁31の上端から突出する突起部14が、回路基板4の端縁部とケース2の溝部8との隙間に下側から入り込むことによって回路基板4を固定するため、ねじを使用することなく回路基板4をがたつきなく保持することができる。
また、ケース2が、対象物への取り付け用の脚部7が下端に設けられ、カバー3が、ケース2の内側面に吊設される。よって、ケース2下端に設けられた取り付け用の脚部7で車両等の対象物に固定することができ、また、カバー3は、ケース2に吊設されているので、脚部7により、カバー3を車両等に触れることなく固定することができる。また、回路基板4はケース2だけに固定されることになるため、上部にあるケース2に触れても、ケース2とカバー3とをずらす力が働くことがなく、回路基板4に不要な力が加わることがないよう保持できる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることはいうまでもない。
たとえば、図7のように、基板の下面に断面が三角状に見える金属製のガイドプレート17を実装して設け、テーパ部で突起部14を溝9の奥部側の方向にガイドするようにしてもよい。また、ガイドプレート17の代りに、基板下面にランドを設けて、はんだをテーパ状に盛るようにしてもよい。
突起部14は4箇所としたが、適宜増やすか、または、辺の全面に設けて2箇所としてもよい。また、図8(a)、(b)のように、カバー3の突起部14の根元に括れ部18を設けて突起部14が、溝9の方向に変形しやすくしてもよい。
凸部13はドーム状としたが、図9(a)のように、平面視で半円状に見えるものや、図9(b)のように、挿入しやすいように平面視で三角形状に見える四面体形状のものであってもよい。このとき凹部12は対応する形状とする。また、複数の列とし半ピッチずつずらすよう配置してもよい。また、樹脂の弾性を利用して、図10のような、凸部13が、よく見られるフック状のスナップフィット構造を構成するようなものであってもよい。このとき凹部12は凸部13の形状に対応したものとする。凸部13の両脇に切り込み部を設けることにより、カバー3とケース2との着脱を容易なものとし、基板4の故障解析時や、製品のライフサイクルにおいて分解が必要な場合にも容易にカバーを外すことができる。
カバー3に、図11(a)、(b)のように、突起部14とは別に突起部14の根元に隣接して基板固定用凸部19を設けておき、図11(c)のように基板4は基板固定用凸部19と嵌合する基板固定用凹部20または貫通穴を設けておき基板4の水平方向の動きを押さえるようにしてもよい。
また、下側内壁11にテーパ部を設けるとしたが、溝9と基板4の隙間と圧壊する体積を勘案し、カバー3の突起部14が十分に侵入して、がた取りの機能が果たせる場合は、下側内壁11のテーパ部がなくてもよい。
実施形態では、ケース2に椀状の凹部12を設け、カバー3の側壁31の外側面にドーム状の凸部13を設けるとしたが、ケース2の下面開口部5の内側面にドーム状の凸部を設け、カバー3の側壁31の外側面に椀状の凹部または凸部に対応する貫通穴を設ける構成としてもよい。
実施形態では、ケース2およびカバー3の材質は、PP(ポリプロピレン)であったが、PBT(ポリブチレンテレフタレート)や、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、ABS樹脂等やこれらのポリマーアロイ等の樹脂が利用できる。樹脂は導電グレードであってもよく、ガラス繊維や炭素繊維等の充填材を含んでいてよい。また、ケース2とカバー3の材質は、互いに異なる材質であってもよい。
1 電子装置
2 ケース
3 カバー
4 基板(回路基板、プリント配線基板)
5 下面開口部
6 側面開口部
7 脚部
8 溝部
9 溝
10 上側内壁
11 下側内壁
12 凹部
13 凸部
14 突起部
15 コネクタ
16 封止部
17 ガイドプレート
18 括れ部
19 基板固定用凸部
20 基板固定用凹部
31 側壁

Claims (8)

  1. 電子回路が実装された回路基板と、下側に開口部を有して前記回路基板を内部に収容するケースと、上側に開口部を有する箱形形状を有して前記ケースの下側開口部を塞ぐカバーとを備えた電子装置であって、
    前記ケースは、対向する一対の内側面に前記回路基板の端縁部を差し込み可能な溝部が水平方向に形成され、前記溝部の一端側の側面に形成される側面開口部から前記回路基板の両側の端縁部を前記溝部にスライド挿入して前記回路基板を収容するものであり、
    前記カバーは、前記溝部に対して平行に配置される対向する一対の側壁の上端から突出する突起部を有し、前記突起部が前記回路基板の端縁部と前記溝部との隙間に前記回路基板の下側から入り込むことによって前記回路基板を固定することを特徴とする電子装置。
  2. 前記ケースは、対象物への取り付け用の脚部が下端に設けられ、
    前記カバーは、前記ケースの内側面に吊設されることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記カバーの外側面及び前記ケースの内側面のいずれか一方に凸部が設けられると共に、他方に前記凸部と嵌合する凹部が設けられ、
    前記カバーは、前記凸部と前記凹部との嵌合により前記ケースに対して固定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子装置。
  4. 前記カバーの前記突起部は、根元に括れ部を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電子装置。
  5. 前記ケースは、前記溝部の下側の内壁に、ケース内側方向に向かって下方に傾斜するテーパ部が設けられたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の回路基板の電子装置。
  6. 前記回路基板は、前記カバーの前記突起部先端を前記溝部の奥部側に案内するガイド部が下面に設けられたことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電子装置。
  7. 前記カバーは、前記突起部の根元に隣接して基板固定用凸部が設けられ、
    前記回路基板は、前記基板固定用凸部と嵌合可能な基板固定用凹部が設けられ、
    前記カバーの前記突起部が前記回路基板の端縁部と前記溝部との隙間に前記回路基板の下側から入り込んだ状態で、前記基板固定用凸部と前記基板固定用凹部とが嵌合するように構成されたことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電子装置。
  8. 前記回路基板は、加速度センサまたはジャイロセンサを実装したものであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電子装置。
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