JP6855985B2 - 電子ユニット - Google Patents

Description

本明細書は、電子ユニットに関する技術を開示する。

回路基板を金属ケース内に収容した電子ユニットとして、特開２００４−９５９７３号公報に記載のものが知られている。この電子ユニットは、金属ケースと、回路基板のランドと、を半田付けしている。これにより、電子ユニットの外部からのノイズの影響を軽減すると共に、電子ユニットの内部で発生するノイズを外部へ放散させることを抑制するようになっている。

特開２００４−９５９７３号公報

しかし、上記の構成によれば、金属ケースと回路基板とが半田付けされているので、半田付けを外すことなしに、電子ユニットについてメンテナンスを行うことができない。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電子ユニットのメンテナンス性を向上させることを目的とする。

本明細書に開示された技術に係る電子ユニットは、金属製の第１ケースと、金属製の第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースとが組み付けられた状態で、内部に配される合成樹脂製のフレームと、前記フレームとは別部材であって、前記第１ケースと電気的に接続される第１接続部と、前記第２ケースと電気的に接続される第２接続部と、前記第１接続部と前記第２接続部とを連結する連結部と、を有する金属製の中継部材と、前記第１ケースの外側から前記第１ケース及び前記第１接続部を貫通して前記フレームに固定される第１ネジと、前記第２ケースの外側から前記第２ケース及び前記第２接続部を貫通して前記フレームに固定される第２ネジと、を備える。

上記の構成によれば、第１ネジと第２ネジとをフレームから取り外すことにより、容易に第１ケースと第２ケースとをフレームから取り外すことができるので、電子ユニットのメンテナンス性を向上させることができる。

また、上記の構成によれば、合成樹脂製のフレームと、金属製の中継部材とは第１ネジ及び第２ネジによって固定されている。このため、フレームにインサート成型や圧入といった手法により金属部材を埋設する場合に比べて、合成樹脂製のフレームに対して、線膨張率の差に起因する力が発生することが抑制される。

本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記中継部材は、前記第１接続部から前記第１ケースに向かって突出する第１接触突部、及び、前記第２接続部から前記第２ケースに向かって突出する第２接触突部の、少なくとも一方を有することが好ましい。

上記の構成によれば、第１接続部と第１ケースとは、第１接触突部を介して電気的に接続される。また、第２接続部と第２ケースとは、第２接触突部を介して電気的に接続される。この結果、電気的な接続箇所を確実に設計することができるので、電子ユニットにおける電気的な接続信頼性を向上させることができる。

前記フレームは、前記連結部を保持する保持溝を有することが好ましい。

これにより、フレームに対する中継部材の位置決めが容易となる。

前記第１接続部と前記フレームとを仮係止する第１仮係止手段、及び、前記第２接続部と前記フレームとを仮係止する第２仮係止手段、の少なくとも一方を有することが好ましい。

これにより、フレームと中継部材との組み付け作業を容易にすることができる。

前記第１ケースと前記第２ケースとが組み付けられた状態で、内部には回路基板が配されており、前記回路基板には、前記第１接続部及び前記第２接続部の少なくも一方と電気的に接続されるグランドパターンが形成されている構成とすることができる。

上記の構成によれば、回路基板のグランドパターンと第２接続部とが電気的に接続される。これにより、連結部及び第１接続部を介して、回路基板のグランドパターンと第１ケースとが電気的に接続される。この結果、回路基板をノイズから保護することができると共に、回路基板から発生するノイズが外部に漏洩することを抑制することができる。

本明細書に開示された技術によれば、電子ユニットにおいて、メンテナンス性を向上させることができる。

実施形態１に係る電子ユニットを示す断面図 電子ユニットを示す平面図 電子ユニットを示す一部拡大断面図 中継部材をフレームに組み付ける工程を示す一部拡大断面図 中継部材をフレームに組み付ける工程を示す一部拡大斜視図 中継部材がフレームに組み付けられた状態を示す一部拡大断面図 実施形態２に係る中継部材を示す斜視図 実施形態３に係る電子ユニットを示す一部拡大断面図

＜実施形態１＞
本明細書に開示された技術に係る実施形態１を、図１から図６を参照しつつ説明する。本実施形態の電子ユニット１０は、車両（図示せず）に搭載され、例えば、エンジンのアイドルストップ時やエンジンの再始動時の補助電源として用いられる。以下では、図示におけるＸ方向を右方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として説明する。また、以下の説明においては、複数の同一部材については一の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略することがある。

電子ユニット１０は、図１から図３に示すように、金属製のケース１１内に、合成樹脂製のフレーム１２が配されている。フレーム１２には複数のキャパシタ１３が保持されている。また、ケース１１内には、キャパシタ１３の充放電を制御するための電子部品１４が実装された回路基板１５が収容されている。

金属製のケース１１は、図１に示すように、上方に開口する第２ケース１６と、この第２ケース１６に上方から組み付けられる、下方に開口する第１ケース１７と、を備える。第２ケース１６、及び第１ケース１７は金属製である。

第２ケース１６は、上方から見て略長方形状をなした底壁１８と、底壁１８の側縁から上方に延びる側壁１９と、を有する。底壁１８の四隅には、上方に凹んだ凹部２０が設けられている。各凹部２０には、第２ケース貫通孔２１が上下に貫通している。

第１ケース１７は、上方から見て略長方形状をなした上壁２２と、上壁２２の側縁から下方に延びる側壁２３と、を有する。第２ケース１６と第１ケース１７とが組み付けられた状態においては、第１ケース１７の側壁２３は、第２ケース１６の側壁１９の外側に位置するようになっている。換言すると、第１ケース１７は、第２ケース１６に外嵌するようになっている。上壁２２の四隅には、下方に凹んだ凹部２４が設けられている。各凹部２４には、第１ケース貫通孔２５が上下に貫通している。

フレーム１２は絶縁性の合成樹脂材からなる。フレーム１２は上方から見て略長方形状をなしている。フレーム１２の外形寸法は、第２ケース１６の底壁１８、及び第１ケース１７の上壁２２よりもやや小さく設定されている。

フレーム１２の四隅には、上下に貫通するフレーム貫通孔２６が上下に貫通して設けられている。各フレーム貫通孔２６の内径寸法は、後述する第１ネジ２７の軸部の外形寸法、及び第２ネジ２８の軸部の外形寸法よりも小さく設定されている。

フレーム１２の上面側には、複数のキャパシタ１３が固定されている。フレーム１２には、上下、左右方向に適宜間隔を空けてキャパシタ１３が並べられている。

キャパシタ１３は略円筒形状をなしている。キャパシタ１３の一方の端部からは、一対のリード線２９が突出されている。と、を備える。複数（本実施形態では４つ）のキャパシタ１３は、リード線２９が右方を向く姿勢で、フレーム１２に配されている。フレーム１２に収容されたキャパシタ１３には、図１に示すように、キャパシタカバー３０が被せられている。キャパシタカバー３０は、フレーム１２に設けられた図示しない係合部に係合されることで、フレーム１２に対して固定されている。キャパシタカバー３０は絶縁性の合成樹脂材からなる。なお、キャパシタ１３の各リード線２９は、図１に破線で示すように、下方に屈曲している。

回路基板１５は略長方形状に形成されている。回路基板１５には、プリント配線技術により導電路が形成されている。回路基板１５の外形寸法は、フレーム１２の外形寸法と略同じに設定されている。回路基板１５は、図１に示すように、上面がフレーム１２の下面に重ねられて配されている。回路基板１５の下面には、キャパシタ１３の充放電を制御するための電子部品１４が実装されている。電子部品１４は回路基板１５の導電路に半田付けされている。また、回路基板１５には、キャパシタ１３のリード線２９が貫通した状態で、回路基板１５の導電路に半田付けされている。

回路基板１５の四隅には、基板貫通孔３１が上下に貫通して設けられている。回路基板１５の上面及び下面には、基板貫通孔３１の周囲に、グランドパターン３２が形成されている。

フレーム１２の四隅には、上方に延びる柱部３３が形成されている。柱部３３の断面形状は略円形状をなしている。上記したフレーム貫通孔２６は、柱部３３に設けられている。

図４に示すように、柱部３３の上面には、フレーム貫通孔２６の孔縁部からやや離れた位置であって、且つ前後方向についてフレーム１２の内側の位置に、上方に突出する第１仮係止突起３４（第１仮係止手段の一例）が形成されている。第１仮係止突起３４は、前後方向についてフレーム１２の内側部分が切り立って形成されていると共に、前後方向についてフレーム１２の外側部分が傾斜して形成されている。

柱部３３の下面には、フレーム貫通孔２６の孔縁部からやや離れた位置であって、且つ前後方向についてフレーム１２の内側の位置に、下方に突出する第２仮係止突起４５（第２仮係止手段の一例）が形成されている。第２仮係止突起４５は、前後方向についてフレーム１２の内側部分が切り立って形成されていると共に、前後方向についてフレーム１２の外側部分が傾斜して形成されている。

柱部３３の側面には、前後方向についてフレーム１２の外側の位置に、上下方向に延びる一対の溝壁３５が形成されている。一対の溝壁３５の間には、保持溝３６が形成されている。保持溝３６には、後述する中継部材３７の連結部３８が保持されるようになっている。保持溝３６の左右方向の幅寸法は、連結部３８を収容可能な大きさに設定されている。

図５に示すように、中継部材３７は、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。中継部材３７を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。中継部材３７の表面にはメッキ層が形成されていてもよい。メッキ層を構成する金属としては、スズ、ニッケル等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。

中継部材３７は、上方から見て略矩形状をなす第１接続部４０と、この第１接続部４０と実質的に同形状をなす第２接続部４１と、第１接続部４０及び第２接続部４１を連結する連結部３８と、を備える。

第１接続部４０には、上下方向に貫通する第１貫通孔４２が形成されている。第１接続部４０には、第１貫通孔４２について、連結部３８と反対側の位置に、第１仮係止孔３９（第１仮係止手段の一例）が上下方向に貫通して形成されている。第１仮係止孔３９の内径寸法は、第１貫通孔４２の内径寸法よりも小さい。第１仮係止孔３９には、第１仮係止突起３４が挿入されるようになっている。

第２接続部４１には、上下方向に貫通する第２貫通孔４３が形成されている。第２接続部４１には、第２貫通孔４３について、連結部３８と反対側の位置に、第２仮係止孔４４（第２仮係止手段の一例）が上下方向に貫通して形成されている。第２仮係止孔４４の内径寸法は、第２貫通孔４３の内径寸法よりも小さい。第２仮係止孔４４には、第２仮係止突起４５が挿入されるようになっている。

図３に示すように、フレーム１２の柱部３３の上面には、中継部材３７の第１接続部４０が重ねられ、第１接続部４０の上には、第１ケース１７の凹部２４が重ねられている。この状態で、柱部３３のフレーム貫通孔２６と、第１貫通孔４２と、第１ケース貫通孔２５とが、対応する位置に配されるようになっている。

第１貫通孔４２と、第１ケース貫通孔２５と、には、第１ネジ２７の軸部４６が挿通されている。第１ネジ２７の軸部４６はフレーム貫通孔２６に螺合されている。本実施形態における第１ネジ２７はいわゆるタッピンネジである。第１ネジ２７の頭部と、柱部３３の上面との間に、第１ケース１７と、第１接続部４０とが挟まれることによって、第１ケース１７と、第１接続部４０とが電気的に接続される。

図３に示すように、フレーム１２の柱部３３の下面には、中継部材３７の第２接続部４１が重ねられ、第２接続部４１の下には、回路基板１５が重ねられている。回路基板１５の下面には、第２ケース１６の凹部２０が重ねられている。この状態で、柱部３３のフレーム貫通孔２６と、第２貫通孔４３と、基板貫通孔３１と、第２ケース貫通孔２１とが、対応する位置に配されるようになっている。

第２貫通孔４３と、基板貫通孔３１と、第２ケース貫通孔２１と、には、第２ネジ２８の軸部４７が挿通されている。第２ネジ２８の軸部４７はフレーム貫通孔２６に螺合されている。本実施形態における第２ネジ２８はいわゆるタッピンネジである。第２ネジ２８の頭部と、柱部３３の下面との間に、第２ケース１６と、回路基板１５のグランドパターン３２と、第２接続部４１とが挟まれることによって、第２ケース１６と、グランドパターン３２と、第２接続部４１とが電気的に接続される。

次に、本実施形態の電子ユニット１０の組み立て工程の一例を説明する。以下の説明は組み立て工程の一例であって、各部材の組み付け順序は以下の記載に限定されない。

フレーム１２の上面にキャパシタ１３を配置し、上方からキャパシタカバー３０を組み付けることにより、フレーム１２にキャパシタ１３を固定する。

図４及び図５に示すように、フレーム１２の柱部３３に、中継部材３７を、前後方向についてフレーム１２の外方（矢線Ａで示す方向）から組み付ける。すると、柱部３３の上面に第１接続部４０の下面が摺接し、柱部３３の下面に第２接続部４１の上面が摺接する。更に中継部材３７を柱部に接近させると、第１仮係止突起３４の傾斜面に第１接続部４０が乗り上げると共に、第２仮係止突起４５の傾斜面に第２接続部４１が乗り上げる。これにより、中継部材３７は、第１接続部４０と第２接続部４１とが拡開変形する。更に中継部材３７を柱部に接近させると、第１接続部４０と第２接続部４１とが復帰変形する。すると、第１仮係止突起３４が第１仮係止孔３９に挿通されると共に、第２仮係止突起４５が第２仮係止孔４４に挿通される。これにより、中継部材３７が柱部３３から離脱することが抑制されて、中継部材３７が柱部３３に仮係止される（図６参照）。このとき、連結部３８は、柱部３３の保持溝３６の内部に収容されるようになっている。上記の工程を、フレーム１２の四隅に形成された４つの柱部３３に対して行う。

回路基板１５の下面に電子部品１４を実装する。第２ケース１６の内部に、電子部品１４が実装された回路基板１５を収容する。このとき、回路基板１５の基板貫通孔３１と、第２ケース貫通孔２１とが対応するようにして回路基板１５を配置する。

回路基板１５の上にフレーム１２を重ねる。このとき、基板貫通孔３１と、フレーム貫通孔２６とが整合するようにする。

第１ケース１７を、第２ケース１６、回路基板１５、及びフレーム１２の上方から組み付ける。このとき、第１ケース貫通孔２５と、フレーム貫通孔２６とが整合するようにする。また、第１ケース１７の側壁２３が、第２ケース１６の側壁１９に外嵌するようにする。

第１ケース貫通孔２５に、第１ネジ２７の軸部４６を挿通させ、第１ネジ２７の軸部４６を柱部３３のフレーム貫通孔２６に螺合させる。また、第２ケース貫通孔２１に第２ネジ２８の軸部４７を挿通させ、第２ネジ２８の軸部４７を柱部３３のフレーム貫通孔２６に螺合させる。

これにより、第１ケース１７と第２ケース１６とがフレーム１２に固定される。更に、第１ケース１７と第２ケース１６とが、中継部材３７を介して電気的に接続される。更に、第１ケース１７及び第２ケース１６が、回路基板１５のグランドパターン３２と中継部材３７を介して電気的に接続される。このようにして電子ユニット１０が完成する（図１及び図３参照）。

続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、電子ユニット１０は、金属製の第１ケース１７と、金属製の第２ケース１６と、第１ケース１７と第２ケース１６とが組み付けられた状態で、内部に配される合成樹脂製のフレーム１２と、フレーム１２とは別部材であって、第１ケース１７と電気的に接続される第１接続部４０と、第２ケース１６と電気的に接続される第２接続部４１と、第１接続部４０と第２接続部４１とを連結する連結部３８と、を有する金属製の中継部材３７と、第１ケース１７の外側から第１ケース１７及び第１接続部４０を貫通してフレーム１２に固定される第１ネジ２７と、第２ケース１６の外側から第２ケース１６及び第２接続部４１を貫通してフレーム１２に固定される第２ネジ２８と、を備える。

上記の構成によれば、第１ネジ２７をフレーム１２から取り外すことにより第１ケース１７をフレーム１２から取り外すことできると共に、第２ネジ２８をフレーム１２から取り外すことにより第２ケース１６をフレーム１２から取り外すことができる。これにより、金属製の第１ケース１７及び第２ケース１６によって電磁的にシールドされた電子ユニット１０において、容易に第１ケース１７と第２ケース１６とをフレームから取り外すことができるので、電子ユニット１０のメンテナンス性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、フレーム１２は、連結部３８を保持する保持溝３６を有する。これにより、フレーム１２に対する中継部材３７の位置決めが容易となる。

また、本実施形態によれば、電子ユニット１０は、第１接続部４０とフレーム１２とを仮係止する第１仮係止突起３４及び第１仮係止孔３９を備えると共に、第２接続部４１とフレーム１２とを仮係止する第２仮係止突起４５及び第２仮係止孔４４を備える。これにより、フレーム１２と中継部材３７との組み付け作業を容易にすることができる。

また、本実施形態によれば、第１ケース１７と第２ケース１６とが組み付けられた状態で、第２ケース１６の内部には回路基板１５が配されており、回路基板１５には、第２接続部４１と電気的に接続されるグランドパターン３２が形成されている。これにより、回路基板１５のグランドパターン３２と第２接続部４１とが電気的に接続される。すると、連結部３８及び第１接続部４０を介して、回路基板１５のグランドパターン３２と第１ケース１７とが電気的に接続される。これにより、回路基板１５をノイズから保護することができると共に、回路基板１５から発生するノイズが外部に漏洩することを抑制することができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について図７を参照しつつ説明する。本実施形態に係る中継部材５０は、第１接続部５１の上面に上方に突出する複数（本実施形態では８つ）の第１接触突部５２を有する。第１接続部５１の上面には第１ケース１７が重ねられているので、第１接触突部５２は、第１ケース１７に接近する方向に突出するようになっている。第１接触突部５２は、第１貫通孔５３の周囲に周方向に間隔を開けて設けられている。各第１接触突部５２は半球状をなしている。

第２接続部５４の下面に下方に突出する複数（本実施形態では８つ）の第２接触突部５５を有する。第２接続部５４の下方には第２ケース１６が重ねられているので、第２接触突部５５は、第２ケース１６に接近する方向に突出するようになっている。第２接触突部５５は、第２貫通孔５６の周囲に周方向に間隔を開けて設けられている。各第２接触突部５５は半球状をなしている。

本実施形態によれば、第１接続部５１と第１ケース１７とは、第１接触突部５２を介して電気的に接続される。この結果、電気的な接続箇所を確実に設計することができるので、第１接続部５１と第１ケース１７との電気的な接続信頼性を向上させることができる。

また、第２接続部５４と回路基板１５のグランドパターン３２とは、第２接触突部５を介して電気的に接続される。この結果、電気的な接続箇所を確実に設計することができるので、第２接続部５４と回路基板１５のグランドパターン３２との電気的な接続信頼性を向上させることができる。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３について図８を参照しつつ説明する。本実施形態においては、フレーム６０の柱部６１の上部には、第１収容凹部６２が形成されている。この第１収容凹部６２内に、第１ナット６３が、クリアランスを有して、且つ、第１収容凹部６２から抜け止め状態で配されている。

また、フレーム６０の柱部６１の下部には、第２収容凹部６４が形成されている。この第２収容凹部６４内に、第２ナット６５が、クリアランスを有して、且つ、第２収容凹部６４から抜け止め状態で配されている。

本実施形態においては、第１ナット６３、及び第２ナット６５は、それぞれ、柱部に対して、クリアランスを有して配されている。これにより、熱膨張又は熱収縮が繰り返された場合でも、柱部６１と、第１ナット６３及び第２ナット６５と、の間に、線膨張率の差に起因する力が加わることが抑制されるようになっている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

＜他の実施形態＞
本明細書に開示された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような形態で実施することが可能である。

（１）本実施形態では、ケース１１の四隅をネジ止めする構成としたが、これに限られず、ケース１１の中央部分において第１ケースと第２ケースとをネジ止めする構成としてもよく、ケース１１は任意の箇所でネジ止めすることができる。

（２）第１接続部４０及び第２接続部４１の形状は、円形状、長円形状等、任意の形状を適宜に選択することができる。

（３）保持溝は省略してもよい。

（４）第１仮係止突起３４及び第１仮係止孔３９は省略してもよい。また、第２仮係止突起４５及び第２仮係止孔４４は省略してもよい。

（５）上記実施形態においては、ケース１１内にキャパシタ１３を保持するフレーム１２と、回路基板１５とを収容しているが、本願発明はこれに限らず、キャパシタ１３を保持するホルダのみをケース１１内に収めた電子ユニットにも適用することができる。

（６）本実施形態では、電子ユニット１０はケース１１内にキャパシタを有する構成としたが、これに限られず、電子ユニット１０はケース１１内に二次電池を有する構成としてもよい。

（７）ケース１１内に収容されるキャパシタ１３の個数については、１つ〜３つでもよく、また、５つ以上であってもよい。また、本実施形態では、フレームに保持されるものとしてキャパシタ１３が例示されているが、キャパシタ１３と異なる部品であって、背高かつノイズ源となる部品に置き換えることも可能である。また、キャパシタ１３の並べ方についてはなんら限定するものでない。

（８）第１接触突部、及び第２接触突部の一方又は双方は省略してもよい。

１０： 電子ユニット
１２，６０： フレーム
１５： 回路基板
１６： 第２ケース
１７： 第１ケース
２７： 第１ネジ
２８： 第２ネジ
３２： グランドパターン
３４： 第１仮係止突起（第１仮係止手段）
３６： 保持溝
３７，５０： 中継部材
３８： 連結部
３９： 第１仮係止孔（第１仮係止手段）
４０，５１： 第１接続部
４１，５４： 第２接続部
４４： 第２仮係止孔（第２仮係止手段）
４５： 第２仮係止突起（第２仮係止手段）
５２： 第１接触突部
５５： 第２接触突部

Claims (5)

1. 金属製の第１ケースと、
   金属製の第２ケースと、
   前記第１ケースと前記第２ケースとが組み付けられた状態で、内部に配される合成樹脂製のフレームと、
   前記フレームとは別部材であって、前記第１ケースと電気的に接続される第１接続部と、前記第２ケースと電気的に接続される第２接続部と、前記第１接続部と前記第２接続部とを連結する連結部と、を有する金属製の中継部材と、
   前記第１ケースの外側から前記第１ケース及び前記第１接続部を貫通して前記フレームに固定される第１ネジと、
   前記第２ケースの外側から前記第２ケース及び前記第２接続部を貫通して前記フレームに固定される第２ネジと、
   を備えた電子ユニット。
2. 前記中継部材は、
   前記第１接続部から前記第１ケースに向かって突出する第１接触突部、及び、前記第２接続部から前記第２ケースに向かって突出する第２接触突部の、少なくとも一方を有する、請求項１に記載の電子ユニット。
3. 前記フレームは、前記連結部を保持する保持溝を有する、請求項１又は請求項２に記載の電子ユニット。
4. 前記第１接続部と前記フレームとを仮係止する第１仮係止手段、及び、
   前記第２接続部と前記フレームとを仮係止する第２仮係止手段、の少なくとも一方を有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子ユニット。
5. 前記第１ケースと前記第２ケースとが組み付けられた状態で、内部には回路基板が配されており、
   前記回路基板には、前記第１接続部及び前記第２接続部の少なくも一方と電気的に接続されるグランドパターンが形成されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子ユニット。

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