JP6880128B2

JP6880128B2 - 電子機器ユニット

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Publication number: JP6880128B2
Application number: JP2019160877A
Authority: JP
Inventors: 史光有米; 広義西崎; 真也榎本; 紀西村; 藤野　優; 優藤野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Tanshi Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Tanshi Co Ltd
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2039-09-04
Also published as: JP2021040057A; US20210066844A1; US11411344B2; CN112448212B; CN112448212A; DE102020209114A1

Description

この発明は、電子機器ユニットに関する。

従来、回路基板および電子部品を有する電子回路と、回路基板に固定され、電子部品に電気的に接続された第１コネクタと、回路基板に固定され、電子部品に電気的に接続された第２コネクタとを備え、制御対象機器に取り付けられる電子制御機器が知られている。制御対象機器は、制御対象筐体と、制御対象筐体の内側に配置され、電子制御機器に制御される制御対象部品と、制御対象筐体の内側に配置され、制御対象部品に電気的に接続された内側コネクタとを備えている。電子制御機器が制御対象機器に取り付けられた場合に、第１コネクタが内側コネクタに接続され、電子回路が制御対象筐体の内側に配置され、制御対象筐体の外側に配置された外側コネクタに第２コネクタが接続される。電子回路が制御対象筐体の内側に配置されることによって、制御対象筐体の外側の領域において電子回路が配置されるためのスペースが削減される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２７２７５４号公報

しかしながら、電子制御機器が制御対象機器に取り付けられた場合には、電子制御機器は、制御対象筐体の内壁に固定される。したがって、制御対象機器に取り付けられた電子制御機器を交換する場合に、制御対象筐体を分解する必要がある。その結果、制御対象機器に取り付けられた電子制御機器を交換する時に手間がかかるという課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、制御対象筐体の外側の領域において電子回路が配置されるためのスペースを縮小することができるとともに、制御対象機器に取り付けられた電子制御機器を容易に交換することができる電子機器ユニットを提供するものである。

この発明に係る電子機器ユニットは、制御対象機器と、制御対象機器に取り付けられる電子制御機器とを備え、制御対象機器は、制御対象筐体と、制御対象筐体の内側に設けられた制御対象部品と、制御対象筐体の内側に設けられ、制御対象部品に電気的に接続された内側コネクタとを有し、電子制御機器は、回路基板および回路基板に設けられた電子制御部品を有する電子回路と、回路基板に固定され、電子制御部品に電気的に接続された第１コネクタとを有し、制御対象筐体には、電子制御機器が制御対象筐体の内側に出し入れ可能な開口部が形成されており、内側コネクタに第１コネクタが接続された場合に、第１コネクタの全部および電子回路の少なくとも一部が制御対象筐体の内側に配置され、制御対象筐体の外側に設けられた外側コネクタと、制御対象筐体と外側コネクタとの間の隙間を塞ぐシール部材とをさらに備え、電子制御機器は、回路基板に固定され、電子制御部品に電気的に接続された第２コネクタをさらに有し、内側コネクタに第１コネクタが接続され、外側コネクタに第２コネクタが接続された場合に、外側コネクタが開口部を制御対象筐体の外側から覆い、シール部材が制御対象筐体と外側コネクタとの間の隙間を塞ぐ。

この発明に係る電子機器ユニットによれば、制御対象筐体の外側の領域において電子回路が配置されるためのスペースを縮小することができるとともに、制御対象機器に取り付けられた電子制御機器を容易に交換することができる。

この発明の実施の形態１に係る電子機器ユニットを示す断面図である。図１の電子制御機器を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る電子機器ユニットの電子制御機器を示す平面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。図３における樹脂部が除かれた電子制御機器を示す平面図である。

以下、各実施の形態について、図を参照して説明する。なお、各図において、同一符号は、同一または相当する部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電子機器ユニットを示す断面図である。電子機器ユニット１は、制御対象機器２と、制御対象機器２に取り付けられる電子制御機器３とを備えている。

制御対象機器２は、制御対象筐体２１と、制御対象筐体２１の内側に設けられた制御対象部品２２と、制御対象筐体２１の内側に設けられ、制御対象部品２２に電気的に接続された内側コネクタ２３とを有している。内側コネクタ２３は、制御対象部品２２に固定されている。制御対象部品２２と内側コネクタ２３との間の距離が短くなることによって、制御対象部品２２と内側コネクタ２３とを互いに接続するバスバーまたはハーネスの長さが短くなる。これにより、電子機器ユニット１の製造コストが抑制される。

制御対象筐体２１の上壁には、開口部２４が形成されている。制御対象部品２２は、制御対象筐体２１の下壁に載せられている。内側コネクタ２３は、制御対象部品２２の上面に配置されている。また、内側コネクタ２３は、上方から視た場合に、開口部２４と内側コネクタ２３とが互いに重なるように配置されている。内側コネクタ２３は、メス型コネクタとなっている。

図２は、図１の電子制御機器３を示す断面図である。電子制御機器３は、電子制御筐体３１と、電子回路３２と、第１コネクタ３３と、第２コネクタ３４とを有している。

電子制御筐体３１の内側には、電子回路３２が配置されている。電子回路３２は、板形状の回路基板３２１と、回路基板３２１の両面に設けられた複数の電子制御部品３２２とを含んでいる。

第１コネクタ３３は、回路基板３２１の長手方向一端部に配置されている。第１コネクタ３３は、回路基板３２１および電子制御筐体３１に固定されている。第１コネクタ３３は、電子制御部品３２２に電気的に接続されている。第１コネクタ３３は、オス型コネクタとなっている。第１コネクタ３３は、内側コネクタ２３に接続可能となっている。

第２コネクタ３４は、回路基板３２１の長手方向他端部に配置されている。第２コネクタ３４は、回路基板３２１および電子制御筐体３１に固定されている。第２コネクタ３４は、電子制御部品３２２に電気的に接続されている。第２コネクタ３４は、オス型コネクタとなっている。

図１に示すように、電子機器ユニット１は、制御対象筐体２１の外側に設けられた外側コネクタ４と、制御対象筐体２１と外側コネクタ４との間の隙間を塞ぐシール部材５とをさらに備えている。外側コネクタ４は、図示しない外部機器に電気的に接続されている。外側コネクタ４と外部機器との間の接続には、例えば、ハーネスが用いられる。外側コネクタ４は、メス型コネクタとなっている。第２コネクタ３４は、外側コネクタ４に接続可能となっている。

第２コネクタ３４が外側コネクタ４に接続され、第１コネクタ３３が内側コネクタ２３に接続されることによって、外部機器は、電子制御機器３を介して制御対象機器２の制御対象部品２２を操作することができる。

内側コネクタ２３に第１コネクタ３３が接続され、外側コネクタ４に第２コネクタ３４が接続された場合に、外側コネクタ４が開口部２４を制御対象筐体２１の外側から覆い、シール部材５が制御対象筐体２１と外側コネクタ４との間の隙間を塞ぐ。

外側コネクタ４は、第２コネクタ３４と外側コネクタ４との間の接続を固定するロック機構を有している。シール部材５は、外側コネクタ４に取り付けられている。外側コネクタ４は、制御対象筐体２１に着脱可能に取り付けられている。内側コネクタ２３は、第１コネクタ３３と内側コネクタ２３との間の接続を固定するロック機構を有していない。

電子制御機器３は、開口部２４を通って、制御対象機器２の制御対象筐体２１の内側に出し入れ可能となっている。電子制御機器３が制御対象機器２に取り付けられた場合であって、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる方向について視た場合に、電子制御機器３の周縁部は、開口部２４の内壁面よりも内側に配置されている。

電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる場合に、回路基板３２１の長手方向は、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる方向に一致する。内側コネクタ２３に第１コネクタ３３が接続された場合に、回路基板３２１の長手方向は、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる方向に一致する。内側コネクタ２３に第１コネクタ３３が接続された場合に、電子制御機器３の少なくとも一部が制御対象筐体２１の内側に配置される。

制御対象機器２が使用される場合には、外側コネクタ４が制御対象筐体２１に固定される。これにより、シール部材５が制御対象筐体２１と外側コネクタ４との間の隙間を塞ぐ状態が維持され、外側コネクタ４が開口部２４を覆う状態が維持される。制御対象筐体２１に対して外側コネクタ４が固定される方法としては、例えば、ねじを用いた固定方法が挙げられる。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る電子機器ユニット１によれば、制御対象筐体２１の内側に配置された電子制御機器３を交換する必要が生じた場合に、制御対象機器２が分解されることなく、開口部２４を通って電子制御機器３が交換される。したがって、制御対象機器２に取り付けられた電子制御機器３を容易に交換することができる。また、電子制御機器３の少なくとも一部は、制御対象筐体２１の内側に配置されている。したがって、制御対象機器２の外側の領域において、電子回路３２が配置されるためのスペースを縮小することができる。また、電子制御機器３は、制御対象筐体２１の内側に配置されている。これにより、外部から飛来物が電子制御機器３に当たることが防止され、電子制御機器３に衝撃が与えられることが防止される。したがって、電子機器ユニット１の信頼性を向上させることができる。

また、電子制御機器３が交換される場合には、外側コネクタ４が制御対象筐体２１から取り外される。第１コネクタ３３と内側コネクタ２３との間の接続が固定されておらず、第２コネクタ３４と外側コネクタ４との間の接続が固定されている。したがって、外側コネクタ４が制御対象筐体２１から取り外されると同時に、制御対象筐体２１の内側に配置された電子制御機器３を制御対象部品２２から取り外すことができる。

また、外側コネクタ４が制御対象筐体２１に固定されている場合に、制御対象筐体２１の開口部２４が外側コネクタ４によって覆われ、シール部材５によって外側コネクタ４と制御対象筐体２１との間の隙間が塞がれる。したがって、外側コネクタ４が制御対象筐体２１に固定されている場合に、液体、粉塵などの異物が制御対象筐体２１の内側に入ることが防止される。

また、電子制御機器３が制御対象機器２に取り付けられた場合であって、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる方向について視た場合に、電子制御機器３の周縁部は、開口部２４の内壁面よりも内側に配置されている。これにより、電子制御機器３を制御対象筐体２１の内側に容易に出し入れすることができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る電子機器ユニットの電子制御機器を示す平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。電子制御機器３は、複数の電子制御部品３２２を覆う樹脂部３５をさらに含んでいる。樹脂部３５は、回路基板３２１に固定されている。なお、実施の形態２では、電子制御機器３は、電子制御筐体３１を有していない。しかしながら、電子制御機器３が制御対象機器２から取り外された場合であっても、電子制御部品３２２は、露出されない。

第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれは、回路基板３２１に設けられた導体パターンから構成されたカードエッジ端子となっている。この例では、カードエッジ端子を構成する導体パターンは、銅箔パターンとなっている。

図５は、図３における樹脂部３５が除かれた電子制御機器３を示す平面図である。回路基板３２１は、複数の電子制御部品３２２が配置された第１領域３２３と、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４が配置された第２領域３２４とに分けられる。樹脂部３５は、第１領域３２３のみに配置されている。

樹脂部３５は、熱硬化性樹脂から構成されている。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。樹脂部３５は、トランスファー成形によって、回路基板３２１に形成される。樹脂部３５が回路基板３２１に固定されることによって、電子制御部品３２２が回路基板３２１に対してより強く固定される。電子制御部品３２２と回路基板３２１とを互いに電気的に接続させる図示しない半田接続部は、樹脂部３５に固定されている。したがって、熱による応力および振動による応力が半田接続部に集中することが抑制される。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る電子機器ユニット１によれば、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれは、回路基板３２１に設けられた導体パターンから構成されたカードエッジ端子である。これにより、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれの厚さ方向の寸法は、回路基板３２１の厚さ方向の寸法と一致する。したがって、実施の形態１と比較して、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれの厚さ方向の寸法を小さくすることができる。また、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれの厚さ方向の寸法が小さくなることによって、実施の形態１と比較して、内側コネクタ２３および外側コネクタ４のそれぞれの厚さ方向の寸法を小さくすることができる。その結果、内側コネクタ２３および外側コネクタ４のそれぞれの軽量化を図ることができる。

また、電子制御機器３は、電子制御部品３２２を覆う樹脂部３５を有している。実施の形態１では、電子制御筐体３１と電子制御部品３２２とが互いに衝突することを防止するために、電子制御筐体３１と電子制御部品３２２との間には、数ｍｍのクリアランスが必要である。一方、実施の形態２では、電子制御部品３２２が樹脂部３５に覆われている。これにより、電子制御部品３２２を覆う樹脂部３５の部分の厚さ方向の寸法は、トランスファー成形の時において熱硬化性樹脂が流れることができる最低限の寸法とすることができる。この例では、電子制御部品３２２を覆う樹脂部３５の部分における最も薄い部分の厚さ方向の寸法は、０．５ｍｍとなっている。したがって、実施の形態１の電子制御機器３と比較して、実施の形態２の電子制御機器３の厚さ方向の寸法を小さくすることができる。さらに、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれがカードエッジ端子となっていることによって、実施の形態１の電子制御機器３と比較して、実施の形態２の電子制御機器３の厚さ方向の寸法を小さくすることができる。

また、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれは、回路基板３２１に設けられた導体パターンから構成されたカードエッジ端子である。実施の形態１では、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４を回路基板３２１に取り付ける組立作業が必要である。一方、実施の形態２では、回路基板３２１の製造時に、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４が形成される。これにより、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４を回路基板３２１に取り付ける組立作業が不要となる。その結果、電子制御機器３の製造コストを抑制することができる。

また、樹脂部３５は、熱硬化性樹脂から構成されている。これにより、樹脂部３５が熱可塑性樹脂から構成されている場合と比較して、低温かつ低圧力でトランスファー成形が可能となる。したがって、トランスファー成形の時に電子制御部品３２２に加えられる熱および圧力が低減される。その結果、電子制御機器３の外形の寸法精度を向上させることができる。

なお、各実施の形態では、外側コネクタ４と制御対象筐体２１との間の隙間を塞ぐシール部材５が外側コネクタ４に固定された電子機器ユニット１について説明した。しかしながら、シール部材５が制御対象筐体２１に固定された電子機器ユニット１であってもよい。また、シール部材５が、外側コネクタ４および制御対象筐体２１のそれぞれに対して切り離された部材であってもよい。この場合、外側コネクタ４が制御対象筐体２１に固定される時にシール部材５が外側コネクタ４と制御対象筐体２１との間に挟まれる。

また、各実施の形態では、内側コネクタ２３が制御対象部品２２に固定された制御対象機器２について説明した。しかしながら、制御対象部品２２以外の部品に内側コネクタ２３が固定された制御対象機器２であってもよい。この場合、内側コネクタ２３および制御対象部品２２は、ハーネスを介して互いに電気的に接続される。これにより、内側コネクタ２３および制御対象部品２２のそれぞれを最適な位置に配置することができる。

また、各実施の形態では、内側コネクタ２３が、第１コネクタ３３と内側コネクタ２３との間の接続を固定するロック機構を有していない電子機器ユニット１について説明した。しかしながら、内側コネクタ２３が、第１コネクタ３３と内側コネクタ２３との間の接続を固定するロック機構を有している電子機器ユニット１であってもよい。この場合に、内側コネクタ２３のロック機構としては、スナップフィット機構が挙げられる。内側コネクタ２３がロック機構を有している場合には、外側コネクタ４のロック機構は、内側コネクタ２３のロック機構よりも強固である。これにより、外側コネクタ４が制御対象筐体２１から取り外される場合に、第１コネクタ３３が内側コネクタ２３から取り外される。したがって、外側コネクタ４が制御対象筐体２１から取り外されると同時に、電子制御機器３が制御対象機器２から取り外される。

また、実施の形態２では、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４のそれぞれがカードエッジ端子である電子制御機器３について説明した。しかしながら、第１コネクタ３３および第２コネクタ３４の何れか一方のみがカードエッジ端子である電子制御機器３であってもよい。

また、実施の形態２では、樹脂部３５が熱硬化性樹脂から構成された電子制御機器３について説明した。しかしながら、樹脂部３５が熱可塑性樹脂から構成された電子制御機器３であってもよい。また、樹脂部３５がポッティングによって形成された電子制御機器３であってもよい。

また、各実施の形態では、第１コネクタ３３がオス型コネクタである電子機器ユニット１について説明した。しかしながら、第１コネクタ３３がメス型コネクタである電子機器ユニット１であってもよい。この場合に、内側コネクタ２３はオス型コネクタとなる。また、各実施の形態では、第２コネクタ３４がオス型コネクタである電子機器ユニット１について説明した。しかしながら、第２コネクタ３４がメス型コネクタである電子機器ユニット１であってもよい。この場合に、外側コネクタ４はオス型コネクタとなる。

また、各実施の形態では、制御対象筐体２１の上壁に開口部２４が形成された構成について説明した。しかしながら、これに限らず、例えば、制御対象筐体２１の側壁に開口部２４が形成された構成であってもよい。この場合であっても、電子制御機器３は、開口部２４を通って、制御対象機器２の制御対象筐体２１の内側に出し入れ可能である。

また、各実施の形態では、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる場合に、回路基板３２１の長手方向が、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる方向に一致する構成について説明した。しかしながら、これに限らず、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる場合に、回路基板３２１の短手方向が、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる方向に一致する構成であってもよい。また、同様に、内側コネクタ２３に第１コネクタ３３が接続された場合に、回路基板３２１の短手方向が、電子制御機器３が制御対象筐体２１の内側に出し入れされる方向に一致する構成であってもよい。

１電子機器ユニット、２制御対象機器、３電子制御機器、４外側コネクタ、５シール部材、２１制御対象筐体、２２制御対象部品、２３内側コネクタ、２４開口部、３１電子制御筐体、３２電子回路、３３第１コネクタ、３４第２コネクタ、３５樹脂部、３２１回路基板、３２２電子制御部品、３２３第１領域、３２４第２領域。

Claims

制御対象機器と、
前記制御対象機器に取り付けられる電子制御機器と
を備え、
前記制御対象機器は、
制御対象筐体と、
前記制御対象筐体の内側に設けられた制御対象部品と、
前記制御対象筐体の内側に設けられ、前記制御対象部品に電気的に接続された内側コネクタと
を有し、
前記電子制御機器は、
回路基板および前記回路基板に設けられた電子制御部品を有する電子回路と、
前記回路基板に固定され、前記電子制御部品に電気的に接続された第１コネクタと
を有し、
前記制御対象筐体には、前記電子制御機器が前記制御対象筐体の内側に出し入れ可能な開口部が形成されており、
前記内側コネクタに前記第１コネクタが接続された場合に、前記第１コネクタの全部および前記電子回路の少なくとも一部が前記制御対象筐体の内側に配置され、
前記制御対象筐体の外側に設けられた外側コネクタと、
前記制御対象筐体と前記外側コネクタとの間の隙間を塞ぐシール部材と
をさらに備え、
前記電子制御機器は、前記回路基板に固定され、前記電子制御部品に電気的に接続された第２コネクタをさらに有し、
前記内側コネクタに前記第１コネクタが接続され、前記外側コネクタに前記第２コネクタが接続された場合に、前記外側コネクタが前記開口部を前記制御対象筐体の外側から覆い、前記シール部材が前記制御対象筐体と前記外側コネクタとの間の隙間を塞ぐ電子機器ユニット。
前記外側コネクタは、前記第２コネクタと前記外側コネクタとの間の接続を固定するロック機構を有している請求項１に記載の電子機器ユニット。
前記第１コネクタおよび前記第２コネクタの少なくとも一方は、前記回路基板に設けられた導体パターンから構成されたカードエッジ端子である請求項１または請求項２に記載の電子機器ユニット。
前記電子制御機器が前記制御対象機器に取り付けられた場合であって、前記電子制御機器が前記制御対象筐体の内側に出し入れされる方向について視た場合に、前記電子制御機器の周縁部は、前記開口部の内壁面よりも内側に配置されている請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の電子機器ユニット。
前記電子制御機器は、前記電子制御部品を覆う樹脂部をさらに有している請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の電子機器ユニット。
前記樹脂部は、熱硬化性樹脂から構成されている請求項５に記載の電子機器ユニット。