JP6144227B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジンコントロールユニットや自動変速機用コントロールユニット等の車両に搭載される電子制御装置に関するものである。

自動車等の車両に搭載される電子制御装置は、演算処理を行うマイクロコンピュータ、電磁弁や電動機等の外部制御機器、状態量を検出するセンサ等と接続される入出力回路、及びこれらのマイクロコンピュータや入出力回路に電源を供給する電源回路等が制御基板上に配置されおり、この制御基板は筺体ケース及び筺体カバーからなる筐体に収容されている。

例えば、特開２００６-８５６３６号公報（特許文献１）には、電子部品（例えば半導体チップ）等を搭載した制御基板と、この制御基板を収容した筐体を備えた電子制御装置が記載されている。特許文献１においては、筐体はアルミニウム、或いはアルミニウム合金等から形成された金属製であり、一方が開放された略四角形状の筺体ケースと、筺体ケースの開放側を閉塞する略四角形状の筺体カバーとから構成され、筺体ケースと筺体カバーとはその四隅を固定ねじで結合されている。制御基板は、筺体ケースと筺体カバーとによって挟まれた状態で、制御基板を貫く固定ねじにより筐体に固定されている。尚、最近では電子制御装置の重量を軽くするため、筺体ケースを薄い鉄板で形成することが行われている。

ところで、自動車のエンジンや、自動変速機等を制御するために用いられる電子制御装置は自動車のエンジンルーム内に配置されることが多い。このため、自動車を走行させた際に塩化カルシウムを含んだ融雪剤等が水分と共にエンジンルーム内に侵入する現象は良く経験するところである。

そして、この融雪剤を含んだ水分によって電子制御装置が被水すると、薄い鉄板で形成された筺体ケースや固定ねじが腐食するという問題がある。このように腐食が発生して成長すると、塩を含んだ水分が電子制御装置の内部に侵入する現象が発生し、電子制御装置内部に設けた制御基板に水分が付着することによって故障を起こす危険性がある。

このような、筺体ケースと固定ねじの塩分や水分による腐食をできるだけ少なくするために、筺体ケースを塩分や水分に強い合成樹脂で形成することが提案されている。尚、筺体カバーは制御基板に実装した電子部品から発生した熱を逃がすために金属製とされている。したがって、筺体ケースと筺体カバーの接触面は金属と合成樹脂の接触面となるので、筺体ケースと筺体カバーの間に接着剤を介装し、筺体ケースの一部を筺体カバーに熱かしめして固定されている。

特開２００６−８６５３６号公報

ところで、制御基板には電源、外部制御機器、センサ等との入出力を行うための外部接続用コネクタが設けられている。そして、この外部接続用コネクタの外周囲は、筺体ケースと筺体カバーの端面で挟み込まれるようにして筺体に固定されている。このため、外部接続用コネクタと筺体カバー、及び外部接続用コネクタと筺体ケースの間には接着剤が介装され、これによって外部接続用コネクタと筺体カバー及び筺体ケースとが強固に、且つ液密的に固定されている。

しかしながら、外部接続用コネクタと合成樹脂で形成された筺体ケースの接着部分においては、筺体ケースが合成樹脂であるが故に筺体ケースの端面が変形することがある。これによって、外部接続用コネクタの外周壁とこれに対向する筺体ケースの端面の間の隙間の長さにばらつきが発生し、結果的に外部接続用コネクタの外周壁と筺体ケースの端面の間の接着剤の厚さが不均一となって、安定した接着強度を確保できないという課題がある。

このように、外部接続コネクタの外周壁と筺体ケースの間の隙間のばらつきを生じて接着剤の厚さが不均一になる理由は以下の通りである。すなわち、筺体ケースは比較的薄い合成樹脂で形成されるので、筺体ケースの外部接続用コネクタと対向する接着面は、その製造過程で変形を生じることがある。一方、外部接続用コネクタは接続相手となるコネクタが係合するため比較的精度良く作られている。したがって、筺体ケースと筺体カバーの間に外部接続用コネクタを挟み込んで接着する場合は、この変形に応じて筺体ケースと外部接続用コネクタの外周壁の間の接着剤の厚さが不均一になる。

ところで、このときに使用される接着剤は柔軟性を有するシリコン系の接着剤を使用している。上述したように、筺体ケースは合成樹脂で作られているため温度によって変形することがあり、この変形を吸収するため柔軟性を有するシリコン系の接着剤を使用するようにしている。しかしながら、筺体ケースと外部接続用コネクタの間の接着剤の厚さが不均一になっていると、温度変化によって筺体ケースの接着面（内側端面）が変形した時、接着剤の厚さが厚い部分はこの変形を吸収できるが、厚さが薄い部分では変形を吸収できなくなって筺体ケースが接着剤から剥離してしまうことがある。このため、この剥離が生じると、この部分から水分が侵入して制御基板に付着すると電子部品に故障を生じる恐れがある。

本発明の目的は、外部接続用コネクタのコネクタ外周壁と筺体ケースの端面の間の隙間の長さがばらついて、外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間の接着剤の厚さが不均一となっても安定した接着強度を確保できるようにした電子制御装置を提供することにある。

本発明の特徴は、外部接続用コネクタと合成樹脂の筺体ケースの接着部分において、筺体ケースに接着剤の流動性を阻害しない複数個の接着面積増大部を設け、この接着面積増大部によって筺体ケースの接着面の接着面積を増加した、ところにある。

本発明によれば、外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間の隙間の長さがばらついて外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間の接着剤の厚さが不均一となっても、筺体ケースの接着面積増大部によって接着面積を増加して接着力を高めることができ、外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間で安定した接着強度を確保できるようになる。

本発明の第１の実施形態になる電子制御装置であって、筺体カバーの一部を切り欠いて内部を示した外観斜視図である。 図１に示す電子制御装置の筺体ケースと筺体カバー及び制御基板の固定状態を示す断面図である。 図１のＡ-Ａ断面を示す断面図である。 図１のＢ-Ｂ断面を示す断面図である。 図３に示す筺体ケースの外観斜視図である。 図４に示す筺体ケースの凸形状部を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態になる筺体ケースの外観斜視図である。 図７に示す筺体ケースの凹形状部を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態になる筺体ケースの外観斜視図である。 図９に示す筺体ケースの凹凸形状部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

以下に、本実施形態に係る電子制御装置を、自動車のエンジンコントロールユニットに適用した一例について、図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１、図２を参照して、一対の筐体構成部材（後述する筺体ケース１２、筺体カバー１３等）を接合して成る筐体１１の内部空間に制御基板１３を収容した電子制御装置１０の基本構成について説明する。尚、ここでの説明においては、便宜上、図１の上下方向を電子制御装置１０自体の上下方向として説明するが、これは車載状態での鉛直方向に必ずしも対応するものではない。

この電子制御装置１０は、車体側に取り付けられる略四角形の板状の筺体ケース１２と略四角形の箱状の筺体カバー１３とを液密的に接合（シリコン系接着剤を介して接合）してなる筐体１１と、この筐体１１の内部の保護空間に収容され各種の電子部品１４Ａ、１４Ｂを実装した制御基板１５とにより大略構成されている。尚、図示していないが、エンジンルーム等に搭載され、車体側への取り付け面となる筺体ケース１２のブラケット１６、１７の底面において、車体側に取り付けられるものである。

また、制御基板１５の周縁側の一部には、外部のコネクタとそれぞれ接続される３つの第１、第２、第３接続口１８、１９、２０を有する外部接続用コネクタ２１が取り付けられている。この外部接続用コネクタ２１は、その接続先に応じて３つに分割された各接続口１８、１９、２０が取り付け基部２２（図３に示す）を介して一体化されたものであって、この取り付け基部２２を介して制御基板１５に固定（例えば複数のビス等により固定）されている。この外部接用コネクタ２１は、取り付け基部２２によって連結された一連の接続口１８、１９、２０が、筺体ケース１２と筺体カバー１３との間に形成される空間である窓部を介して外部へと臨むようになっていて、ここにおいて車両側のコネクタと接続される。

外部接続用コネクタ２１には、制御基板１５上の配線回路パターンに電気的に接続された複数のコネクタピン（雄型端子）２３が設けられており、これらのコネクタピン２３が図示しない接続相手となるコネクタに収容された複数の雌型端子と接続されることで、接続相手となるコネクタ（雌型端子）に接続されるセンサ類やポンプ等の外部制御機器と電気的に接続されることとなる。

筺体ケース１２は、合成樹脂等の耐腐食性の高い樹脂材料によって略板状、より詳しくは周縁がわずかに立ち上がる浅い箱状に一体成形されたものである。具体的には、ほぼ矩形状の底壁の外周縁に後面壁及び側壁が立設され、全体が上方へ開口するように構成されている。尚、この後面壁及び側壁は後述するように筺体カバー１３の固定溝に収納される固定突条を形成するものである。

また、筺体ケース１２における側壁の外側部には、電子制御装置１０の車体（図示省略）への取り付けに供する一対の取り付けブラケット１６、１７が一体に設けられている。これら取り付けブラケット１６、１７には、上下方向に貫通する貫通孔が設けられていて、これら貫通孔を挿通するボルト等によって、車体側への取り付けが行われる。

筺体カバー１３は、合成樹脂に比べて機械的強度が高く、且つ放熱特性に優れたアルミニウム、或いはアルミニウム合金等の金属材料によって略箱状に一体成形されたものであり、制御基板１５及び外部接続用コネクタ２１の上方を覆う上壁部１３Ａと、窓部を除く上壁部１３Ａの周縁の三方を囲う側壁１３Ｂとを有している。

この筺体カバー１３は、図４に示すように四隅に貫通したかしめ孔２４が設けられており、筺体ケース１２の四隅に設けられたかしめ突起部２５が挿通するように構成されている。筺体ケース１２のかしめ突起部２５を筺体カバー１３のかしめ孔２４に挿通した後に熱かしめすることによって両者は強固に、且つ液密的に固定される。尚、この固定に際して筺体ケース１２と筺体カバー１３の接触面にはシリコン系の接着剤が予め塗布されており、この状態で熱かしめされるようになっている。

図２は筺体ケース１２、筺体カバー１３、及び制御基板１５の固定状態を示している。制御基板１５は放熱グリスを介して筺体カバー１３に固定ボルト２６で固定され、電子部品１４Ａ、１４Ｂから発生した熱が放熱グリスを介して金属製の筺体カバー１３に逃がされている。筺体カバー１３には放熱フィン１３Ｃが形成されており、この放熱フィン１３Ｃから熱が外部に放熱されるものである。

外部接続用コネクタ２１の接着部分を除く筺体ケース１２と筺体カバー１２の固定は基本的にはシリコン系の接着剤によって行われている。筺体カバー１２の外周縁には、筺体ケース１２の固定突条１２Ａ（上述した正面壁及び側壁に該当している）に対応した固定溝１３Ｄが形成されており、固定溝１３Ｄ内にシリコン系の接着剤２７Ａを充填した状態で筺体ケース１２の固定突条１２Ａが配置されて接着、固定されるものである。

ここで、使用中に温度変化があると筺体ケース１２は温度によって変形する場合があるが、筺体カバー１３の固定溝１３Ｄ内に筺体ケース１２の固定突条１２Ａを配置する構成とされているため、比較的多くの接着剤が充填されていることから接着剤の剥離が発生する恐れは少ないものである。また、これとは別に図４にあるように筺体ケース１２のかしめ突起部２５が筺体カバー１３のかしめ孔２４に挿通されて先端部が熱かしめされている。

図３は外部接続用コネクタ２１と筺体ケース１２及び筺体カバー１３の固定状態を示している。外部接続用コネクタ２１は外部に開口した外部接続口１８、１９、２０と、筺体ケース１２と筺体カバー１３で形成される内部空間に開口した内部接続口２８を有し、これらの間に隔離壁２１Ａが形成されている。外部接続口１８、１９、２０には接続相手となる外部のコネクタに接続される接続端子２３が設けられ、内部接続口２８には制御基板１５に接続される接続端子２９が設けられている。

内部接続口２８を形成するコネクタ外周壁２１Ｂには、筺体ケース１２の端面に形成した接着面部１２Ｂと筺体カバー１３の端面に形成した接着面部１３Ｅが対向して位置しており、この間で接着剤２７Ｂ（黒塗り部分）によって接着されている。接着剤２７Ｂは柔軟性を有するシリコン系の接着剤が使用されているが、シリコン系に限らず柔軟性を有する接着剤であればこれに限定されないものである。

筺体カバー１３の内側端面の平面状の接着面部１３Ｅには端面形状に沿った溝１３Ｆが形成されており、この溝１３Ｆに接着剤２７Ｂが充填されて筺体カバー１３と外部接続コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂとを接着、固定している。ここで、筺体カバー１３は金属製であるため、製造過程でコネクタ外周壁２１Ｂと筺体カバー１３の内側端面の接着面部１３Ｅの間の隙間はほぼ一定であり、接着剤２７Ｂはほぼ均一の厚さを保って充填されている。使用中に温度変化があっても筺体カバー１３は金属製であるためコネクタ外周壁２１Ｂと筺体カバー１３の内側端面の接着面部１３Ｅの間の隙間はほぼ一定であり、接着剤２７Ｂの剥離が生じる恐れは少ない。

一方、筺体ケース１２の内側端面の接着面部１２Ｂ及び外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂのそれぞれの対向面は平面状に形成されており、この平面状の対向面の間に接着剤２７Ｂが充填される形態となる。

したがって、上述したように筺体ケース１２の接着面部１２Ｂと外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂの間の接着剤２７Ｂの厚さが不均一になっていると、温度変化によって筺体ケース１２の内側端面が変形した時に接着剤２７Ｂには引張力が作用し、接着剤２７Ｂの厚さが厚い部分はこの変形を吸収できるが、厚さが薄い部分では変形を吸収できなくなって筺体ケース１２の接着面部１２Ｂが接着剤２７Ｂから剥離してしまうことがある。このため、この剥離が生じると、この部分から水分が侵入して制御基板１５に付着すると、電子部品１４Ａ、１４Ｂに故障を生じる恐れがある。

そこで本実施例では、筺体ケース１２の内側端面の平面状の接着面部１２Ｂに接着面積を増大する接着面積増大部３０Ａを形成し、これによって接着強度を向上する構成としたことを特徴としている。

図３乃至図６にある通り、外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂと対向する筺体ケース１２の内側端面の平面状の接着面部１２Ｂには、所定の間隔をおいて複数個の円柱状の凸形状部３０Ａが形成されている。ここで、本実施例では等間隔に凸形状部３０Ａが形成されている。このように、等間隔に凸形状部３０Ａを配置することで、外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間で均一に安定した接着強度を確保できるようになる。

そして、この凸形状部３０Ａは接着剤２７Ｂの流動を阻害しないように、接着面部１２Ｂの中央付近に円柱の突起として形成されている。円柱の形状とすることによって金型に単に孔を形成するだけなので、金型の変更が容易であるという生産上の効果が得られる。そして、この凸形状部３０Ａは、図６にあるように従来の筺体ケース１２の内側端面に形成した平面状の接着面部１２Ｂに対して、凸形状部３０Ａを形成する円柱の側周面の面積分Ｓだけ接着面積が増加することになる。このため、接着剤２７Ｂと筺体ケース１２の内側端面の接着面部１２Ｂの間の接着力がこの面積分Ｓに対応して大きくなる。

したがって、温度変化によって筺体ケース１２の内側端面が変形した時に接着剤２７Ｂには引張力が作用するが、接着剤２７Ｂと筺体ケース１２の接着面１２Ｂの間の接着力が凸形状部３０Ａの接着面積の増加分だけ増加しているので、筺体ケース１２の接着面部１２Ｂが接着剤２７Ｂから剥離するのを抑制することができるようになる。このように、筺体ケース１２の接着面部１２Ｂが接着剤２７Ｂから剥離するのを抑制することができるので、剥離による隙間から水分が侵入して制御基板１５に付着して電子部品１４Ａ、１４Ｂに故障を生じるという恐れを少なくすることができる。

また図６にある通り、凸形状部３０Ａとしての円柱の高さＨや直径Ｄi、及びその数は要求される接着強度に対応して決めてやれば良いものである。また、円柱の側周面に孔や、周面に沿った溝を形成してやれば、この部分に接着剤２７Ｂが充填されるのでアンカー効果を高めることができ、更に接着力を向上することができる。更に、本実施例では凸形状部として円柱を例示したが、多角形柱であっても差し支えないものである。

次に本発明の第２の実施形態について説明するが、この実施例は接着面積増大部としての凸形状部３０Ａの代わりに、筺体ケース１２の内側端面の接着面部１２Ｂに凹形状部３０Ｂを形成したものである。

図７、図８にある通り、外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂと対向する筺体ケース１２の内側端面の平面状の接着面部１２Ｂには、所定の間隔（本実施例では等間隔）をおいて複数個の溝状の凹形状部３０Ｂが形成されている。この凹形状部３０Ｂは従来の筺体ケース１２の内側端面に形成した平面状だけの接着面部１２Ｂに対して、凹形状部３０Ｂを形成する溝の形成面の面積分Ｓだけ接着面積が増加することになる。このため、接着剤２７Ｂと筺体ケース１２の内側端面の接着面部１２Ｂの間の接着力がこの面積分Ｓに対応して大きくなる。

したがって、温度変化によって筺体ケース１２の内側端面が変形した時に接着剤２７Ｂには引張力が作用するが、接着剤２７Ｂと筺体ケース１２の接着面部１２Ｂの間の接着力が凹形状部３０Ｂによって増加しているので、筺体ケース１２が接着剤２７Ｂから剥離するのを抑制することができるようになる。このように、筺体ケース１２が接着剤２７Ｂから剥離するのを抑制することができるので、剥離による隙間から水分が侵入して制御基板１５に付着して電子部品１４Ａ、１４Ｂに故障を生じるという恐れを少なくすることができる。

また、凹形状部３０Ｂである溝の深さＤeや幅Ｗ、及びその数は要求される接着強度に対応して決めてやれば良いものである。また、溝の内周面に孔や溝を形成してやれば、この部分に接着剤が充填されるのでアンカー効果を高めることができ、更に接着力を向上することができる。更に、本実施例では凹形状部３０Ｂとして溝を例示したが、種々の形状（例えば円形、多角形等）をした有底孔であっても差し支えないものである。

次に本発明の第３の実施形態について説明するが、この実施例は第１の実施形態の凸形状部３０Ａと、第２の実施形態の凹形状部３０Ｂとを組み合わせたものである。

図９、図１０にある通り、外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂと対向する筺体ケース１２の内側端面の平面状の接着面部１２Ｂには、所定の間隔をおいて複数個の溝状の凹形状部３０Ｂが形成されている。そして、凹形状部３０Ｂの間の平面状の接着面部１２Ｂには円柱状の凸形状部３０Ａが形成されている。したがって、この凹形状部３０Ｂと凸形状部３０Ａの面積分だけ接着面積が増加することになる。このため、接着剤２７Ｂと筺体ケース１２の内側端面の接着面部１２Ｂの間の接着力がこの面積に対応して大きくなる。

したがって、温度変化によって筺体ケース１２の内側端面が変形した時に接着剤２７Ｂには引張力が作用するが、接着剤２７Ｂと筺体ケース１２の接着面部１２Ｂ間の接着力が凹形状部３０Ｂと凸形状部３０Ａによって増加しているので、筺体ケース１２が接着剤２７Ｂから剥離するのを抑制することができるようになる。このように、筺体ケース１２が接着剤から剥離するのを抑制することができるので、剥離による隙間から水分が侵入して制御基板１５に付着して電子部品１４Ａ、１４Ｂに故障を生じるという恐れを少なくすることができる。

更に、凹形状部３０Ｂや凸形状部３０Ａの形状や数は実施例１及び実施例２に述べたような変形例を組み合わせて採用することができる。

最後に、以上に説明した実施例においては筺体ケース１２の接着面部１２Ｂに接着面積増大部３０Ａ及び/又は３０Ｂを形成したが、外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂの接着面、或いは筺体ケース１２の接着面部１２Ｂと外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂの接着面の双方に接着面積増大部３０Ａ及び/又は３０Ｂを形成することも可能である。特に、筺体ケース１２の接着面部１２Ｂと外部接続用コネクタ２１のコネクタ外周壁２１Ｂの接着面の双方に、互い違いに接着面積増大部３０Ａ及び/又は３０Ｂを形成すると、筺体ケース１２と外部接続用コネクタ２１の接着強度を更に強くすることができる。

以上述べた通り、本発明によれば外部接続用コネクタと合成樹脂の筺体ケースの接着部分において、筺体ケースに接着剤の流動性を阻害しない複数個の接着面積増大部を設け、この接着面積増大部によって筺体ケースの接着面の接着面積を増加した構成とした。

これによって、外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間の隙間の長さがばらついて外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間の接着剤の厚さが不均一となっても、筺体ケースの接着面積増大部によって接着面積を増加して接着力を高めることができ、外部接続用コネクタと筺体ケースの端面の間で安定した接着強度を確保できるようになる。

１０…電子制御装置、１１…筺体、１２…筺体ケース、１２Ａ…固定突条、１２Ｂ…接着面部、１２Ｂ…接着面部、１３…筺体カバー、１３Ａ…上壁部、１３Ｂ…側壁、１３Ｃ…放熱フィン、１３Ｄ…固定溝、１３Ｅ…接着面部、１３Ｆ…溝、１４Ａ、１４Ｂ…電子部品、１５…制御基板、１６、１７…取り付けブラケット、１８、１９、２０…外部接続口、２１…外部接続用コネクタ、２１Ｂ…コネクタ外周壁、２２…取り付け基部、２３…接続端子、２４…かしめ孔、２５…かしめ突起部、２６…固定ボルト、２７Ａ、２７Ｂ…シリコン系の接着剤、２８…内部接続口、２９…接続端子、３０Ａ…凸形状部、２０Ｂ…凹形状部。

Claims (5)

1. 金属材料からなる筺体カバーと、合成樹脂からなる筺体ケースと、前記筺体ケースと前記筺体カバーによって形成された空間に配置された制御基板と、前記筺体ケースと前記筺体カバーの間に挟まれ接着剤によって前記筺体ケースと前記筺体カバーに接着、固定される合成樹脂よりなる外部接続用コネクタを備えた電子制御装置において、
   前記筺体ケースの接着面部とこれに対向する前記外部接続用コネクタの接着面部の少なくとも一方に接着面積増大部を形成したことを特徴とする電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記筺体ケースの前記接着面部と前記外部接続用コネクタの前記接着面部は平面状であって、前記筺体ケースの前記接着面部に前記接着面積増大部を形成したことを特徴とする電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記筺体ケースの前記接着面部に形成された前記接着面積増大部は、前記筺体ケースの前記接着面部に形成された複数個の凸形状部、或いは前記筺体ケースの前記接着面部に形成された複数の凹形状部、或いは前記筺体ケースの前記接着面部に形成された複数個の凸形状部と複数個の凹形状部の組み合わせであることを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子制御装置において、
   前記筺体ケースの前記接着面部と前記外部接続用コネクタの前記接着面部の間に充填される接着剤はシリコン系の接着剤であることを特徴とする電子制御装置。
5. 請求項３に記載の電子制御装置において、
   前記筺体ケースの前記凹形状部及び凸形状部にはアンカー効果を生じる孔、或いは溝が形成されていることを特徴とする電子制御装置。

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