JP5744092B2

JP5744092B2 - 電子制御装置および電子制御装置の製造方法

Info

Publication number: JP5744092B2
Application number: JP2013059948A
Authority: JP
Inventors: 貴章田中; 久和山根
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: US20140285985A1; JP2014187123A; US10010006B2

Description

本発明は、筐体内に収納された電子回路基板を外部装置に接続するためのコネクタを備えた電子制御装置および電子制御装置の製造方法に関するものである。

車輌などの制御に用いられる電子制御装置は、一般的に、入出力回路、通信回路、マイコン、電源回路などの電子部品が実装された電子回路基板が、筐体に収容され、さらに、この電子回路基板を外部装置に接続するためのコネクタを備えた構造となっている。

このような、電子制御装置の筐体の構造としては、カバーとベースからなる筐体で電子回路基板を挟み込み、カバーとベースの合わせ面を防水シール材等で接着したものが知られている。

また、電子制御装置のコネクタの技術としては、コネクタを別体構造とし、外部装置との接続端子を備えたピンヘッダ部と、この接続端子を外部装置に接続するための開口部を備えたコネクタハウジング部とで構成させるようにしたものが知られている。

このコネクタの技術を上記筐体の構造に応用したものとして、あらかじめ、ピンヘッダ部を電子回路基板に組付けした上で、ピンヘッダ部が、対応するコネクタハウジング部に組付けられるように、カバーとベースとでプリント基板を挟み込み、最終的にコネクタを形成させる構造としたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、これらの電子制御装置で使用されるコネクタの防水構造としては、ハーネス等の外部装置側コネクタのハウジング外周に設けられた防水パッキンが、電子制御装置側コネクタのハウジング内壁に密着することにより、防水性を発揮するものが多く用いられている。

特開平０２−０６６８６５号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１の電子制御装置では、コネクタを構成するピンヘッダ部とコネクタハウジング部とが別構造となっている。したがって、コネクタとしての性能を発揮するには、コネクタハウジング部を有するカバーと、ピンヘッダとの間の高精度な位置決めが必要となる。

このため、位置決めの精度が十分でない場合は、装置の組立不良や外部装置側コネクタとの嵌合不良が発生する可能性があるという課題があった。

また、電子制御装置に防水性が要求される場合には、さらに高精度なコネクタの位置決めが必要とされる。このため、嵌合自体は可能であっても、外部装置側コネクタに設けられた防水パッキンとの密着性不良により、防水性不良に至る可能性があるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電子回路基板を外部装置に接続するためのコネクタを形成する際に、コネクタハウジング部を有する筐体とコネクタのピンヘッダ部との間の位置決めを容易かつ高精度に実施でき、コネクタの組立性および防水性を向上させることができる電子制御装置および電子制御装置の製造方法を得ることを目的とする。

本発明に係る電子制御装置は、外部装置との電気的な接続に使用する接続端子を樹脂製の台座にアウトサートまたはインサートすることにより製造されたコネクタのピンヘッダが、電子部品とともに実装された電子回路基板と、電子回路基板を収納するとともに、ピンヘッダに対応する位置に開口部として設けられたコネクタのコネクタハウジング部を有する筐体とを備え、ピンヘッダ部がコネクタハウジング部に挿入されることによりコネクタが形成される電子制御装置であって、筐体は、２つ以上の筐体部材からなり、２つ以上の筐体部材のうちの１つである第１筐体部材は、コネクタハウジング部を有し、コネクタハウジング部を有する第１筐体部材と、電子回路基板上に実装されたピンヘッダとは、圧入による第１の位置決め構造を有するものである。

また、本発明に係る電子制御装置の製造方法は、外部装置との電気的な接続に使用する接続端子を樹脂製の台座にアウトサートまたはインサートすることにより製造されたコネクタのピンヘッダが、電子部品とともに実装された電子回路基板と、電子回路基板を収納するとともに、ピンヘッダに対応する位置に開口部として設けられたコネクタのコネクタハウジング部を有する筐体とを備え、ピンヘッダ部がコネクタハウジング部に挿入されることによりコネクタが形成される電子制御装置であって、筐体は、２つ以上の筐体部材からなり、２つ以上の筐体部材のうちの１つである第１筐体部材は、コネクタハウジング部を有し、コネクタハウジング部を有する第１筐体部材と、電子回路基板上に実装されたピンヘッダとは、圧入による第１の位置決め構造を有する電子制御装置の製造方法であって、第１筐体部材に潰しリブを製造しておく第１のステップと、潰しリブが圧入される貫通穴を有するピンヘッダを電子回路基板に実装する第２のステップと、ピンヘッダが有する貫通穴に対して第１筐体部材に設けられた潰しリブを圧入させることで、第１の位置決め構造によりピンヘッダの位置とコネクタハウジング部との位置決めを行う第３のステップと、第１筐体部材と第１筐体部材以外の筐体部材とを嵌合させて筐体内に電子回路基板を収納する第４のステップとを有するものである。

本発明によれば、電子回路基板を外部装置に接続するためのコネクタを形成する際に、コネクタハウジング部を有する筐体と、電子回路基板に実装されたコネクタのピンヘッダ部との間に圧入による位置決め構造を有することにより、コネクタハウジング部とピンヘッダ部との間の位置決めを容易かつ高精度に実施でき、コネクタの組立性および防水性を向上させることができる電子制御装置および電子制御装置の製造方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における電子制御装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態１における電子制御装置の内部構造を例示した分解斜視図である。本発明の実施の形態１における電子制御装置のコネクタを構成するピンヘッダおよびコネクタハウジング部を拡大して示した部分断面図である。本発明の実施の形態１における電子制御装置の潰しリブとボス穴による嵌合構造を示す部分拡大図である。本発明の実施の形態１における第１の潰しリブと第２の潰しリブとを一体構造とした場合のピンヘッダの位置決め構造の例示図である。

以下、本発明における電子制御装置および電子制御装置の製造方法の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電子制御装置を示す斜視図である。本実施の形態１における電子制御装置は、電子回路基板１（図２参照）、筐体２、およびコネクタ３を備えて構成される。

本実施の形態１における電子制御装置は、電子回路基板１が筐体２内に収容され、さらに、電子回路基板１を外部装置（図示せず）に接続するためのコネクタ３を備えた構成を有し、例えば、エンジンルームのエンジンに搭載される。

次に、図２は、本発明の実施の形態１における電子制御装置の内部構造を例示した分解斜視図である。図２（ａ）は、斜め上から見た電子制御装置の内部構造を示し、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の補足図として、カバー２０を裏面から見た構造を示している。

また、図３は、本発明の実施の形態１における電子制御装置のコネクタ３を構成するピンヘッダ３０およびコネクタハウジング部３１を拡大して示した部分断面図である。

電子回路基板１は、スルーホール１０１、および第２のボス穴１０３を有している。また、筐体２は、カバー２０およびベース２１から構成される。さらに、カバー２０は、コネクタハウジング部３１、および第１の潰しリブ２０２を有している。

また、本実施の形態１におけるコネクタ３は、電子回路基板１に実装されるピンヘッダ３０、およびカバー２０に設けられたコネクタハウジング部３１から構成される。

さらに、ピンヘッダ３０は、接続端子３０１、貫通穴の一端である第１のボス穴３０２、第２の潰しリブ３０３、および貫通穴の他端であるネジ穴３０４を有している。また、コネクタハウジング部３１は、接続端子３０１が貫通するための開口部３１０を有している。

まず、図２および図３を用いて、本実施の形態１における電子制御装置の構成要素の機能を説明する。

電子回路基板１は、入出力回路、通信回路、マイコン、電源回路などの電子部品１１を、そのプリント基板上に備えている。

筐体２は、２つ以上の筐体部材から構成される。図２および図３では、筐体２が、カバー２０、およびベース２１により２分割構成される場合の例を示しているが、筐体２の構成は、２分割構成に限定されるものではない。筐体２が、３つ以上の筐体部材から構成されるとしても同様の効果が得られる。

このような、筐体２が、３つ以上の筐体部材から構成される場合に、コネクタハウジング部３１を有する筐体部材を、第１筐体部材と呼ぶことにする。図２および図３では、カバー２０が、この第１筐体部材に相当する。

カバー２０は、例えば、ＰＢＴ樹脂等で形成され、ベース２１は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ＰＢＴ樹脂等で形成される。但し、このような材質に制限されるものではない。

コネクタ３は、外部装置との接続端子３０１を備えたピンヘッダ３０と、接続端子３０１を外部装置に接続するための開口部３１０を備えたコネクタハウジング部３１とから構成される。

接続端子３０１の一方は、電子回路基板１のスルーホール１０１に挿入され、電子回路基板１の入出力部等の回路（図示せず）に電気的に接続されて固着される。また、接続端子３０１の他方は、カバー２０の開口部３１０から突出し、外部装置側からのコネクタと電気的に接続される。

ここからは、図２および図３を用いて、本実施の形態１における電子制御装置の組立手順を説明する。

まず、ピンヘッダ３０は、接続端子３０１を樹脂製の台座にアウトサート等することにより製造される。或いは、ピンヘッダ３０は、インサート等にて類似の形状を構成することによっても製造できる（例えば、特許文献１参照）。

次に、ピンヘッダ３０を電子回路基板１上に固定する。具体的には、接続端子３０１を電子回路基板１上のスルーホール１０１に挿入する。このとき、第２の潰しリブ３０３が電子回路基板１上の第２のボス穴１０３に嵌合される。

さらに、ネジ４を用いて電子回路基板１とピンヘッダ３０とが固定される。これは、エンジンルーム搭載など、特に耐振性が要求される場合に効果を有するものである。電子制御装置の搭載位置が車室内など、特に耐振性を要求されない場合は、固定用ネジ４を用いなくてもよい。

このように、第２の潰しリブ３０３と第２のボス穴１０３による第２の位置決め構造により、ピンヘッダ３０の電子回路基板１上の位置決めが、容易かつ高精度に実現できる。

次に、カバー２０を、電子回路基板１に固定されたピンヘッダ３０に取付ける。具体的には、接続端子３０１をカバー２０上の開口部３１０に挿入する。このとき、カバー２０にあらかじめ設けられた第１の潰しリブ２０２が、ピンヘッダ３０上の第１のボス穴３０２に嵌合される。

この結果として、ピンヘッダ３０のカバー２０に対する相対的な位置は、第１の潰しリブ２０２と第１のボス穴３０２によって位置決めがなされる。

このとき、ピンヘッダ３０上の接続端子３０１は、コネクタハウジング部３１の開口部３１０より突出し、ピンヘッダ３０と、コネクタハウジング部３１によってコネクタ３が形成される。

なお、開口部３１０は、接続端子３０１の挿入性を考慮すると、接続端子３０１の径に対し十分に大きい穴とすることが望ましい。図２および図３では、各接続端子３０１毎に開口部３１０を設けた例を示しているが、開口部３１０はこのような形状に限定されるものではない。例えば、必要に応じてコネクタハウジング部３１の内部全体を開口部３１０とする１つの穴としてもよい。

このように、第１の潰しリブ２０２と第１のボス穴３０２による第１の位置決め構造により、コネクタ３を構成するピンヘッダ３０とコネクタハウジング部３１との間の位置決めが、容易かつ高精度に実現できる。

最後に、ベース２１を、電子回路基板１が取付けられたカバー２０に取付ける。この結果、電子回路基板１が上下方向からカバー２０とベース２１で挟み込んで収容された、コネクタ３を備えた電子制御装置が完成する。

電子制御装置が防水性を要する場合には、カバー２０とベース２１の合わせ面をシール材またはパッキン等で封止するとよい。

なお、図２および図３では、第１の潰しリブ２０２がカバー２０側に設置され、第１のボス穴３０２がピンヘッダ３０側に設置されている例を示したが、両者の設置箇所を逆にした場合でも、同様の効果が得られる。

また、同様に、第２の潰しリブ３０３がピンヘッダ３０側に設置され、第２のボス穴１０３が電子回路基板１側に設置されている例を示したが、両者の設置箇所を逆にした場合でも、同様の効果が得られる。

次に、図４は、本発明の実施の形態１における電子制御装置の潰しリブとボス穴による嵌合構造を示す部分拡大図である。

以下、図４を用いて、潰しリブとボス穴との嵌合構造を説明する。なお、第１の潰しリブ２０２と第１のボス穴３０２とを用いる場合と、図４に括弧付の符号で示す、第２の潰しリブ３０３と第２のボス穴１０３とを用いる場合では、嵌合構造は同じであるため、説明は、前者の場合の例を用いて行う。

第１の潰しリブ２０２は、例えば、図４に示すように、点線で示す第１のボス穴３０２の径よりわずかに大きな外径を持つリブ部２０５を備えている。そして、第１のボス穴３０２に嵌合させる際に、このリブ部２０５を潰しながら挿入することで、第１の潰しリブ２０２と第１のボス穴３０２との中心軸を、正確に位置決めすることができる。

このように、第１の潰しリブ２０２を用いて位置決めされたコネクタ３では、そのピンヘッダ３０とコネクタハウジング部３１とが、直接位置決めがなされることとなり、位置決めの累積公差を、これら２部品の寸法バラつきの誤差に最小化して、コネクタ３を高精度に構成することが可能となる。

また、ここで、図３に示すように、第１のボス穴３０２を貫通穴とし、固定用ネジ４のネジ穴３０４と共用することにより、基板の面積増加を最小限に抑えることができ、効率的な基板設計が可能となる。

次に、図５は、本発明の実施の形態１における第１の潰しリブ２０２と第２の潰しリブ３０３とを一体構造とした場合のピンヘッダ３０の位置決め構造の例示図である。

図５では、カバー２０とピンヘッダ３０との位置決めに用いる第１の潰しリブ２０２と、電子回路基板１とピンヘッダ３０との位置決めに用いる第２の潰しリブ３０３とが、一体化されて一直線上に配置されている。

この結果、最小限の面積にてカバー２０、ピンヘッダ３０、電子回路基板１の位置決めが可能となる。また、ピンヘッダ３０上の第２の潰しリブ３０３を削減して、ピンヘッダ３０の構造を簡素化することができる。

なお、図５では、一体化された第１の潰しリブ２０２と第２の潰しリブ３０３が、カバー２０側に設置される場合の例を示したが、電子回路基板１側に設置されるとしても同様の効果が得られる。

次に、電子制御装置が複数のコネクタ３を有する場合の、第１の潰しリブ２０２と第１のボス穴３０２による、位置決め方法について説明する。

図２に示すように、電子制御装置が複数のコネクタ３を有する場合には、第１の位置決め構造は、電子制御装置当り２つまでとし、残りの第１のボス穴３０２では位置決め部に隙間を設け、完全に位置を決めないことが望ましい。

これは、第１の位置決め構造第１の潰しリブ２０２と第１のボス穴３０２による位置決め構造を３箇所以上設ける場合は、それぞれの部品の寸法バラつきにより、それぞれの位置決め構造が干渉しあって、結果として、すべてのコネクタ３の位置決めが正確に実施できなくなってしまうことを防止するためである。

例えば、１つの筐体２に２つのコネクタ３を有する場合は、一方のコネクタ３では、第１の位置決め構造を２箇所設け、他方のコネクタ３では、例えば、リブ部２０５を設けない第１の潰しリブ２０２を用いることにより、第１のボス穴３０２の穴径に対してクリアランス（隙間）を設けるようにすればよい。

或いは、それぞれのコネクタ３について、第１の位置決め構造を１箇所ずつ設けるようにしてもよい。

このとき、第１の位置決め構造を設けないコネクタ３では、寸法バラつきの誤差が、カバー２０から、位置決めされたピンヘッダ３０、電子回路基板１、位置決めされないピンヘッダ３０へと順に累積することになる。

しかしながら、少なくともこれら４つの部品の累積公差にて寸法公差を設計することにより、設計上、ハウジング部とピンヘッダ３０の位置を所望のばらつきの範囲内に収めることができるため、結果として正確な位置決めを実施することが可能となる。

なお、一方のコネクタ３に、集中的に２箇所の第１の位置決め構造を設ける場合は、第１の位置決め構造を設けた側のコネクタ３の方が、他方のコネクタ３よりも位置決めの精度が高くなる。

したがって、例えば、一方のコネクタ３には防水性が必要とされ、他方は防水性を要求されない等、それぞれのコネクタ３にて要求条件が異なる場合は、より要求の高い側のコネクタ３に、集中的に、第１の位置決め構造を設けるようにすればよい。

以上のように、実施の形態１では、電子回路基板を外部装置に接続するためのコネクタを形成する際に、コネクタハウジング部を有する筐体とコネクタのピンヘッダ部との間に圧入による位置決め構造を有している。

この結果、コネクタハウジング部とピンヘッダ部との間の位置決めを容易かつ高精度に実施でき、コネクタの組立性および防水性を向上させることができる電子制御装置および電子制御装置の製造方法を得ることができる。

１電子回路基板、２筐体、３コネクタ、４ネジ、１１電子部品、２０カバー（第１筐体部材）、２１ベース、３０ピンヘッダ、３１コネクタハウジング部、１０１スルーホール、３０４ネジ穴、１０３第２のボス穴、２０２第１の潰しリブ、２０５リブ部、３０１接続端子、３０２第１のボス穴、３０３第２の潰しリブ、３１０開口部。

Claims

外部装置との電気的な接続に使用する接続端子を樹脂製の台座にアウトサートまたはインサートすることにより製造されたコネクタのピンヘッダが、電子部品とともに実装された電子回路基板と、
前記電子回路基板を収納するとともに、前記ピンヘッダに対応する位置に開口部として設けられた前記コネクタのコネクタハウジング部を有する筐体と
を備え、
前記ピンヘッダ部が前記コネクタハウジング部に挿入されることにより前記コネクタが形成される電子制御装置であって、
前記筐体は、２つ以上の筐体部材からなり、
前記２つ以上の筐体部材のうちの１つである第１筐体部材は、前記コネクタハウジング部を有し、
前記コネクタハウジング部を有する前記第１筐体部材と、前記電子回路基板上に実装された前記ピンヘッダとは、圧入による第１の位置決め構造を有する
電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記第１の位置決め構造は、互いに嵌合するボス穴と潰しリブにより構成され、前記第１筐体部材と前記ピンヘッダの一方に前記ボス穴が設けられ、前記第１筐体部材と前記ピンヘッダの他方に前記潰しリブが設けられている
電子制御装置。
請求項２に記載の電子制御装置において、
前記ボス穴は、貫通穴として前記ピンヘッダに設けられており、前記貫通穴の一端は、前記第１筐体部材と前記ピンヘッダとの位置決めを行うために前記第１筐体部材に設けられた前記潰しリブと嵌合し、前記貫通穴の他端は、前記ピンヘッダを前記電子回路基板に固定するためのネジ穴として用いられる
電子制御装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の電子制御装置において、
前記電子回路基板と前記ピンヘッダとは、圧入による第２の位置決め構造を有する
電子制御装置。
請求項４に記載の電子制御装置において、
前記第１筐体部材と前記ピンヘッダとの間に設けられた前記第１の位置決め構造と、前記電子回路基板と前記ピンヘッダとの間に設けられた前記第２の位置決め構造とが一体構造となった、圧入による第３の位置決め構造を有する
電子制御装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の電子制御装置において、
前記第１筐体部材は、複数の前記コネクタコネクタハウジング部を有し、前記第１の位置決め構造を２箇所に有している
電子制御装置。
外部装置との電気的な接続に使用する接続端子を樹脂製の台座にアウトサートまたはインサートすることにより製造されたコネクタのピンヘッダが、電子部品とともに実装された電子回路基板と、
前記電子回路基板を収納するとともに、前記ピンヘッダに対応する位置に開口部として設けられた前記コネクタのコネクタハウジング部を有する筐体と
を備え、
前記ピンヘッダ部が前記コネクタハウジング部に挿入されることにより前記コネクタが形成される電子制御装置であって、
前記筐体は、２つ以上の筐体部材からなり、
前記２つ以上の筐体部材のうちの１つである第１筐体部材は、前記コネクタハウジング部を有し、
前記コネクタハウジング部を有する前記第１筐体部材と、前記電子回路基板上に実装された前記ピンヘッダとは、圧入による第１の位置決め構造を有する電子制御装置の製造方法であって、
前記第１筐体部材に潰しリブを製造しておく第１のステップと、
前記潰しリブが圧入される貫通穴を有する前記ピンヘッダを前記電子回路基板に実装する第２のステップと、
前記ピンヘッダが有する前記貫通穴に対して前記第１筐体部材に設けられた前記潰しリブを圧入させることで、前記第１の位置決め構造により前記ピンヘッダの位置と前記コネクタハウジング部との位置決めを行う第３のステップと、
前記第１筐体部材と前記第１筐体部材以外の前記筐体部材とを嵌合させて前記筐体内に前記電子回路基板を収納する第４のステップと
を有する電子制御装置の製造方法。