JP7034370B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、電子制御装置に関する。

車両に搭載される車両制御装置のような電子制御装置では、電子制御装置内の集積回路の高性能化などに伴い、発熱量が増大している。このため、発熱量の増大に対応した放熱性の向上が課題となっている。この課題に対して、例えば、自然空冷から、ファンなどの送風機を用いた強制空冷への転換が図られている。

特許文献１には、集積回路を実装したプリント基板を内蔵した筐体装置に、冷却用のファンを取り付けた技術が開示されている。

特開２００５－８５９０８号公報

電子制御装置に対して送風機を設けた場合、送風機を制御するために、集積回路を備えた基板と送風機とを配線を介して互いに電気的に接続する必要がある。この場合、送風機による風によってゴミなどの異物が、配線を敷設する配線路を介して基板に混入する恐れがある。

特許文献１に記載の技術では、プリント基板への異物の混入ついては考慮されていない。

本開示の目的は、基板への異物の混入を抑制することが可能な電子制御装置を提供することである。

本開示の一実施態様に従う電子制御装置は、発熱部品を備えた基板と、前記基板を収容する筐体と、前記筐体に設けられ、前記基板を支持する支持部材と、前記支持部材における前記基板を支持する面とは反対側の面に設けられたフィンと、前記フィンの延伸方向とは交差する方向に設けられ、前記フィンに対して送風する送風機と、前記基板と前記送風機との間に設けられ、前記支持部材から前記基板側に延びる壁部と、前記壁部の天端に設けられた溝と、前記溝に敷設され、前記送風機と前記基板とを電気的に接続する配線と、前記筐体を覆い、前記溝にはめ込まれた突起部を有するカバーと、を有する。

本開示によれば、基板への異物の混入を抑制することが可能になる。

本開示の実施例に係る電子制御装置の外観を模式的に示す斜視図である。 図１のＡＡ線よりも後方部分を示す部分斜視図である。 図１のＡＡ線に沿った断面図である。 図２の領域Ｂを拡大した拡大斜視図である。 図４のＣＣ線に沿った断面図である。 図４のＣＣ線に沿った断面斜視図である。 出口付近の拡大図である。 入口付近の拡大図である。

以下、本開示の実施例について図面を参照して説明する。以下では、互いに直交する３方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とし、上下方向をＺ方向としている。

図１は、本開示の実施例に係る電子制御装置の外観を模式的に示す斜視図である。図１に示す電子制御装置としては、車両（図示せず）に搭載され、車両の各部を制御する車両制御装置を想定しているが、別の用途に使用されてもよい。

図１に示す電子制御装置１００は、筐体１と、筐体１を覆うカバー２とを有する。筐体１は、例えば、ＡＤＣ１２のようなアルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料で形成される。また、筐体１は、鉄などの板金または樹脂材料等の非金属材料で形成されてもよい。
カバー２は、筐体１の上面の少なくとも一部を覆う。カバー２は、例えば、鉄などの板金または樹脂材料等の非金属材料で形成される。

また、筐体１は、放熱フィン３と、放熱フィン３を支持する支持部材４とを有する。支持部材４は、ＸＹ平面と略平行に設けられる。放熱フィン３は、筐体１内の熱を放熱するためのフィンであり、支持部材４の下面から略Ｚ方向下向きに延びている。放熱フィン３は、複数あり、略Ｘ方向に沿って並設されている。放熱フィン３および支持部材４は、例えば、ＡＤＣ１２のようなアルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料で形成される。放熱フィン３および支持部材４は、ダイキャスト等の鋳造法を用いて筐体１と一体成型されてもよいし、筐体１とは別に成型されてもよい。

また、筐体１には、筐体１に収容されたコネクタ１１を露出する露出部５が形成されている。露出部５の位置は、特に限定されないが、図の例では、露出部５は、筐体１の前面に形成されている。露出部５は、孔または切欠きである。コネクタ１１は、外部装置（図示せず）と接続し、電子制御装置１００は、コネクタ１１を介して、外部装置との間で電力や種々の信号の送受信を行うことができる。

図２は、図１のＡＡ線よりも後方部分を示す部分斜視図であり、図３は、図１のＡＡ線で切った断面を前方から見た断面図である。図２では、カバー２を取り外した状態の電子制御装置１００が示されている。

図２および図３に示すように電子制御装置１００は、ファンホルダ６と、制御基板７とを有する。ファンホルダ６および制御基板７は、筐体１に収容される。

ファンホルダ６は、空冷ファン８を支持する。空冷ファン８は、制御基板７を冷却するための風を発生させる送風機である。ファンホルダ６およびそれに支持された空冷ファン８は、放熱フィン３の側面側に設けられる。図の例では、ファンホルダ６は、筐体１の後部に設けられ、放熱フィン３は、ファンホルダ６よりも筐体１の前面側に設けられる。空冷ファン８としては、例えば、軸流ファンまたは遠心ファンなどを用いることができる。
また、空冷ファン８の代わりに、ファンを使用しない送風機が用いられてもよい。

ファンホルダ６が支持する空冷ファン８は、１つでもよいし、複数でもよい。図の例では、ファンホルダ６は、３つの空冷ファン８を支持している。３つの空冷ファン８は、略Ｘ方向に並設されている。

制御基板７は、１つまたは複数の発熱部品４１（図５参照）を備える基板である。発熱部品は、熱が生じる部品であり、例えば、集積回路などの半導体素子である。また、制御基板７は、コンデンサのような受動素子などの種々の電子部品（不図示）、および、電子部品をコネクタ１１と接続する接続配線パターン（不図示）などを備える。制御基板７は、例えば、エポキシ樹脂等の有機材料で形成される。制御基板７は、単層基板でもよいし、多層基板でもよい。

放熱フィン３を支持する支持部材４は、制御基板７を支持する部材としても機能している。制御基板７は、放熱フィン３を支持する支持部材４の上面に、支持部材４を挟んで放熱フィン３の上方に位置するように設けられる。制御基板７には、ファンホルダ６に支持された空冷ファン８と配線２０を介して電気的に接続するための接続部であるコネクタ１２が設けられている。コネクタ１２は、図の例では、制御基板７の上面に設けられている。

また、支持部材４には、制御基板７と空冷ファン８（ファンホルダ６）との間に設けられ、支持部材４の上面から制御基板７側に延びる壁部２１が設けられている。壁部２１の天端（上部）には、配線２０を敷設するための溝である配線通路２２が形成され、壁部２１の側面には、配線通路２２と連通する連通口２３および２４が形成されている。連通口２３および２４は、本実施例では、切欠きであるが、孔でもよい。

連通口２３は、壁部２１の制御基板７側の壁面と配線通路２２とを連通する第１の連通口であり、連通口２４は、壁部２１の空冷ファン８側の壁面と配線通路２２とを連通する第２の連通口である。本実施例では、配線２０は空冷ファン８に予め接続されており、空冷ファン８から連通口２４、配線通路２２、連通口２３を介してコネクタ１２まで敷設される。このため、連通口２４を入口２４、連通口２３を出口２３と呼ぶこともある。図では、配線２０が敷設された状態が示されているが、出口２３からコネクタ１２までの配線２０は便宜上省略している。また、配線２０は空冷ファン８に予め接続されていなくてもよい。

本実施例のように空冷ファン８が複数設けられる場合、コネクタ１２および出口２３は、空冷ファン８ごとに設けられてもよい。この場合、各出口２３は、対応する空冷ファン８と接続された配線２０が敷設され、各コネクタ１２は、対応する空冷ファン８の配線２０と接続する。なお、配線２０は、空冷ファン８ごとに複数設けられてもよい。本実施例では、配線２０は、空冷ファン８ごとに４本、合計で１２本敷設されている。入口２４は、複数の空冷ファン８に対して共用されてもよい。

コネクタ１２および出口２３は、空冷ファン８と同様に略Ｘ方向に沿って並設されることが望ましい。また、空冷ファン８を設ける間隔であるファンピッチＰ１と、コネクタ１２を設ける間隔であるコネクタピッチＰ２と、出口２３を設ける間隔である出口ピッチＰ３とは、互いに略等しいことが望ましい。

図４は、図２の領域Ｂを拡大した拡大斜視図であり、図５は、図４のＣＣ線に沿った縦断面図であり、図６は、図４のＣＣ線に沿った断面斜視図である。

図４～図６に示されたように、制御基板７の下面に発熱部品４１が形成される。また、制御基板７の下面には、発熱部品４１と接続された熱伝導材（不図示）が形成され、発熱部品４１は、その熱伝導材を介して支持部材４と接続されている。放熱フィン３は、制御基板７の下方に設けられる。より具体的には、放熱フィン３は、支持部材４の下面における制御基板７の下方に位置する箇所から下方に向かって延びている。

発熱部品４１で発生した熱は、熱伝導材を介して支持部材４に伝わり、支持部材４の下面に形成された放熱フィン３によって大気中に放熱される。また、空冷ファン８は、回転することにより、筐体１の背面に設けられた空気取入口（図示せず）から空気を取り込んで放熱フィン３に対して送風する。空冷ファン８からの風は、図５および図６の矢印で示した送風方向Fに流れ、互いに隣接する放熱フィン３の間を通り、発熱部品４１で発生した熱と共に筐体１の前面から排気される。このとき、カバー２は、空冷ファン８からの風が筐体１の上面から漏れることを抑制する機能を果たす。送風方向Fは、本実施例では、Y方向と略平行である。

発熱部品４１は、制御基板７の上面に設けられてもよい。この場合、発熱部品４１で発生した熱を制御基板７の下面に伝達する熱伝導構造を制御基板７に設けることが望ましい。熱伝導構造としては、例えば、配線パターン、サーマルビアおよびスルーホールなどが挙げられる。

壁部２１は、支持部材４における制御基板７よりも空冷ファン８側に設けられ、支持部材４から制御基板７側に延びる。図の例では、支持部材４における空冷ファン８側の端辺近傍に設けられている。壁部２１は、支持部材４と一体成型されてもよいし、支持部材４とは別に成型されてもよい。壁部２１の壁面３１は、Ｚ方向と略平行でもよいし、Ｚ方向に対して傾斜していてもよい。壁部２１の空冷ファン８側の壁面３１は、図５に示されたように、下方に向かうほど制御基板７に近づく方向に傾斜していることが望ましい。この場合、空冷ファン８からの風を効率よく放熱フィン３に導くことが可能になる。

壁部２１の天端に形成された配線通路２２は、空冷ファン８から放熱フィン３に向かう方向、つまり空冷ファン８の送風方向Fとは略直交する略Ｘ方向に沿って形成される。配線通路２２の内壁面３２の少なくとも一方は、配線通路２２の底面に近づくほど配線通路の幅Wが狭くなる方向に傾斜していてもよい。図の例では、配線通路２２の空冷ファン８側の内壁面３２が傾斜している。

配線通路２２の入口２４から入口２４に最も近い出口２３までの長さLは、配線通路２２の幅Wの最大値よりも十分に長いことが望ましい。例えば、配線通路２２の幅Wの最大値よりも５倍以上長い。

カバー２における配線通路２２と対向する位置には、配線通路２２に向かって凸形状となる突起部４２が形成されている。突起部４２は、配線通路２２にはめ込まれている。このとき、突起部４２は、配線通路２２に敷設された配線２０を押圧してもよい。配線２０は、樹脂などの弾性材料で被覆され、突起部４２による押圧によって配線２０の被覆が変形してもよい。突起部４２は、配線通路２２に沿って形成されてもよい。

出口２３の配線通路２２と接する角部４３と、入口２４の配線通路２２と接する角部４４とは、配線２０の太さ以上の曲率半径を有する凸形状の曲面で形成されてもよい。配線２０の太さは、具体的には、１本の配線の直径である。出口２３および入口２４は、配線通路２２が延びる略Ｘ方向に対して略直交する略Y方向に沿って形成される。

図７は、出口２３付近の拡大図である。図７に示すように出口２３は、壁部２１に設けられた切欠きである。カバー２が設けられた状態における、突起部４２と配線通路２２の出口２３で構成される開口５１の面積は、出口２３に敷設された４本の配線２０の外接断面積の総和と略等しいことが望ましい。

図８は、入口２４付近の拡大図である。図８に示すように入口２４は、壁部２１に設けられた切欠きである。カバー２が設けられた状態における、突起部４２と配線通路２２の入口２４で構成される開口５２の面積は、入口２４に敷設された１２本の配線２０の外接断面積の総和と略等しいことが望ましい。

以上説明したように、本開示は以下の事項を含む。

本開示の一態様に係る電子制御装置（１００）は、発熱部品（４１）を備えた基板（７）と、基板を収容する筐体（１）と、筐体（１）内に設けられ、基板を支持する支持部材
（４）と、支持部材における基板を支持する面とは反対側の面に設けられたフィン（３）と、フィンの側面側に設けられ、フィンに対して送風する送風機（８）と、基板と送風機との間に設けられ、支持部材から基板側に延びる壁部（２１）と、壁部の天端に設けられた溝（２２）と、溝に敷設され、送風機と基板とを電気的に接続する配線（２０）と、筐体（１）を覆い、溝にはめ込まれた突起部（４２）を有するカバー（２）と、を有する。

この場合、送風機と基板とを電気的に接続する配線を敷設した溝にカバーの突起部がはめ込まれる。したがって、溝に形成される隙間を配線と突起部とによって小さくすることが可能になるため、送風機からの風によってゴミなどの異物が溝を介して基板に混入することを抑制することが可能になる。また、シール部材および弾性部材などによる補助部品を用いなくても異物の混入を抑制することが可能になるため、コストや部品点数の増加を抑制することが可能になる。

また、突起部は、配線を押圧した状態で溝にはめ込まれている。このため、配線と突起部との間に形成される隙間を小さくすることが可能になるため、異物の基板への混入をより確実に抑制することが可能になる。

また、突起部は、溝に沿って形成される。このため、隙間が小さくなる領域を長くすることが可能になるため、異物の基板への混入をより確実に抑制することが可能になる。

また、溝は、送風機からフィンへ向かう方向に対して略直交した方向に延びる。このため、送風機からの風が溝に流入することを抑制することが可能になるため、異物の基板への混入をより確実に抑制することが可能になる。

また、溝の内壁面（３２）の少なくとも一方は、溝の底面に近づくほど溝の幅（W）が狭くなる方向に傾斜している。このため、溝に配線を敷設しやすくすることが可能になる。

また、壁部は、基板側の側面と溝とを連通し、配線が敷設された第１の連通口（２３）を有し、第１の連通口は、溝が延びる方向とは略直交した方向に延びる。このため、第１の連通口と溝とが接する部分における流路抵抗を高くすることが可能になるため、異物が基板へ混入することをより確実に抑制することが可能になる。

また、第１の連通口の溝と接する角部（４３）は、配線の直径以上の曲率半径を有する凸形状の曲面で形成される。このため、配線を角部に沿って敷設することが可能になるため、配線に係る負荷を軽減することが可能になる。

また、第１の連通口は、切欠きで形成され、突起部が溝にはめ込まれた状態における、第１の連通口の溝側の開口の面積は、第１の連通口に敷設された配線の外接断面積と略等しい。このため、第１の連通口から風が溝に流入することを抑制することが可能になるため、異物の基板への混入をより確実に抑制することが可能になる。

また、送風機は、複数あり、第１の連通口は、送風機ごとに設けられ、基板は、送風機ごとに、当該送風機と配線を介して電気的に接続する接続部（１２）を有し、送風機、第１の連通口および接続部は、略同一の方向に沿って略同じ間隔で配置される。このため、各送風機と接続する各配線を同じ長さに揃えることが可能になる。したがって、予め配線を接続した一種類の送風機を用いて、複数の送風機を備える電子制御装置を組み立てることが可能になるため、組み立て時の作業不良の低減と作業効率の向上とを図ることが可能になる。

また、壁部は、送風機側の側面と溝とを連通し、配線が敷設された第２の連通口（２４）を有し、第２の連通口は、溝が延びる方向とは略直交した方向に延びる。このため、第２の連通口と溝とが接する部分における流路抵抗を高くすることが可能になるため、異物が基板へ混入することをより確実に抑制することが可能になる。

また、第２の連通口の溝と接する角部（４４）は、配線の直径以上の曲率半径を有する凸形状の曲面で形成される。このため、配線を角部に沿って敷設することが可能になるため、配線に係る負荷を軽減することが可能になる。

また、第２の連通口は、切欠きで形成され、突起部が溝にはめ込まれた状態における、第２の連通口の溝側の開口の面積は、第２の連通口に敷設された配線の断面積と外接略等しい。このため、第２の連通口から風が溝に流入することを抑制することが可能になるため、異物の基板への混入をより確実に抑制することが可能になる。

上述した本開示の実施形態は、本開示の説明のための例示であり、本開示の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本開示の範囲を逸脱することなしに、他の様々な態様で本開示を実施することができる。

１：筐体、２：カバー、３：放熱フィン、４：支持部材、５：露出部、６：ファンホルダ、７：制御基板、８：空冷ファン、１１～１２：コネクタ、２０：配線、２１：壁部、２２：配線通路、２３：連通口（出口）、２４：連通口（入口）、３１：壁面、３２：内壁面、４１：発熱部品、４２：突起部、４３～４４：角部、５１～５２：開口、１００：電子制御装置

Claims (12)

1. 発熱部品を備えた基板と、
   前記基板を収容する筐体と、
   前記基板を支持する支持部材と、
   前記支持部材における前記基板を支持する面とは反対側の面に設けられたフィンと、
   前記フィンの側面側に設けられ、前記フィンに対して送風する送風機と、
   前記基板と前記送風機との間に設けられ、前記支持部材から前記基板側に延びる壁部と、
   前記壁部の天端に設けられた溝と、
   前記溝に敷設され、前記送風機と前記基板とを電気的に接続する配線と、
   前記筐体を覆い、前記溝にはめ込まれた突起部を備えたカバーと、を有する電子制御装置。
2. 前記突起部は、前記配線を押圧した状態で前記溝にはめ込まれている、請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記突起部は、前記溝に沿って形成される、請求項１に記載の電子制御装置。
4. 前記溝は、前記送風機から前記フィンへ向かう方向に対して略直交した方向に延びる、請求項１に記載の電子制御装置。
5. 前記溝の内壁面の少なくとも一方は、当該溝の底面に近づくほど前記溝の幅が狭くなる方向に傾斜している、請求項１に記載の電子制御装置。
6. 前記壁部は、前記基板側の側面と前記溝とを連通し、前記配線が敷設された第１の連通口を有し、
   前記第１の連通口は、前記溝が延びる方向とは略直交した方向に延びる、請求項１に記載の電子制御装置。
7. 前記第１の連通口の前記溝と接する角部は、前記配線の直径以上の曲率半径を有する凸形状の曲面で形成される、請求項６に記載の電子制御装置。
8. 前記第１の連通口は、切欠きで形成され、
   前記突起部が前記溝にはめ込まれた状態における、前記第１の連通口の前記溝側の開口の面積は、前記第１の連通口に敷設された配線の外接断面積と略等しい、請求項６に記載の電子制御装置。
9. 前記送風機は、複数あり、
   前記第１の連通口は、前記送風機ごとに設けられ、
   前記基板は、前記送風機ごとに、当該送風機と前記配線を介して電気的に接続する接続部を有し、
   前記送風機、前記第１の連通口および前記接続部は、略同一の方向に沿って略同じ間隔で配置される、請求項６に記載の電子制御装置。
10. 前記壁部は、前記送風機側の側面と前記溝とを連通し、前記配線が敷設された第２の連通口を有し、
    前記第２の連通口は、前記溝が延びる方向とは略直交した方向に延びる、請求項１に記載の電子制御装置。
11. 前記第２の連通口の前記溝と接する角部は、前記配線の直径以上の曲率半径を有する凸形状の曲面で形成される、請求項１０に記載の電子制御装置。
12. 前記第２の連通口は、切欠きで形成され、
    前記突起部が前記溝にはめ込まれた状態における、前記第２の連通口の前記溝側の開口の面積は、前記第２の連通口に敷設された配線の外接断面積と略等しい、請求項１０に記載の電子制御装置。
    
    

Images