JP7178222B2 - 車両用ガラスモジュール - Google Patents
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Description
本開示は、導電パターンが形成された車両用窓ガラスと、車両用窓ガラスに取り付けられ、導電パターン及び車両システムを互いに電気的に接続するオンガラスコネクタとを有する車両用ガラスモジュールに関する。
車両用の窓ガラスの表面に、特定波長帯の送受信用のアンテナパターンやガラスの割れ検知用に、各々の機能を司る車両システムの一部として導電パターンが配設されることがある。この導電パターンは、結合用の端子面を有する。オンガラスコネクタは、導体パターンと車両システムを接合するために窓ガラスの表面上に配置される。
オンガラスコネクタは、導電パターンの結合用の端子面に電気的に接続できる構造と、ガラス面に固定される構造と、車両システムに接合する構造とを有する。また、オンガラスコネクタは、導通する電流・電圧・信号の調整機能を有する電気回路を搭載した回路基板を内包することもある（例えば、特許文献１参照）。
オンガラスコネクタは、冬期においては、車室内の暖房で暖められるとともに、冷たい外気によって冷やされた窓ガラスに接触するため、結露が生じやすい。特許文献１に記載のオンガラスコネクタでは、回路基板を保持するケース内に軟質樹脂を充填して回路基板を密閉し、回路基板を結露から保護している。
しかしながら、特許文献１に記載のオンガラスコネクタは、ガラス面の結合用の端子面に金属はんだで電気的な接合とガラス面への固定を行っている。これは、接合部を高温に加熱して、オンガラスコネクタとガラス面とを互いに接合するものである。この時に発生した熱が、接合部の金属部を伝播し、回路基板を密閉している軟質樹脂を容易に溶損、変質又は剥離させる。このため、軟質樹脂の損傷部から水が浸入し、侵入水により内部の電子回路構成部品を破壊する懸念がある。
このような問題に鑑み、本発明は、結露による回路基板への影響が低減されたオンガラスコネクタを有する車両用ガラスモジュールを提供することを目的とする。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、導電パターン（４）が形成された車両用窓ガラス（２）と、前記車両用窓ガラスに取り付けられ、前記導電パターン及び車両システム（８）を互いに電気的に接続するオンガラスコネクタ（３）とを有する車両用ガラスモジュール（１）であって、前記オンガラスコネクタは、中空部（１１）を有するケース（５）と、前記中空部内に配置された回路基板（６）と、前記回路基板を前記導電パターンに電気的に接続する１対のガラス側導体（７）と、前記回路基板を前記車両システムに電気的に接続する１対のシステム側導体（９）とを有し、前記ケースにおける前記中空部の一部を画成する仕切り壁（１４）に貫通孔（１５）が設けられたことを特徴とする。
この構成によれば、貫通孔によって、結露した水が中空部から排出されるため、結露による回路基板への影響が低減される。この貫通孔による結露した水の排出構造は、軟質樹脂によって回路基板を密閉する構造と異なり、はんだ付けの熱による影響を受けない。また、回路基板を軟質樹脂で覆って密閉する必要がないため、オンガラスコネクタを軽量化できる。さらに、軟質樹脂で密閉する際の熱ストレスによる電子回路構成部品への影響を受けないため、耐熱性の低い電子回路構成部品を使用でき、軟質樹脂流動時の圧力による電子回路構成部品への影響も受けない。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成において、前記貫通孔は、前記回路基板の導電部よりも下方に位置することを特徴とする。
この構成によれば、蒸発して気体になった水分だけでなく、液体の状態の水も、回路基板の導電部に長時間滞留することなく、重力によって中空部から排出できる。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成において、前記ケースは、前記車両システムに電気的に接続されたプラグが差し込まれるプラグ受容部（１３）を有し、前記中空部及び前記プラグ受容部は、それぞれ、前記ケースの長手方向の上側及び下側に配置され、前記貫通孔は、前記中空部と前記プラグ受容部とを連通させ、前記プラグ受容部は前記長手方向の下側が開口されており、前記長手方向は、前記車両用窓ガラスに略平行であり、１対の前記システム側導体における前記プラグ受容部内に配置された側の端部は、前記長手方向に延在することを特徴とする。
この構成によれば、中空部内で結露した水が、貫通孔及びプラグ受容部を介してケースの外部に排出されるとともに、組み付け時に、車両用窓ガラスの表面に平行にプラグが差し込まれるため、車両用窓ガラスに面直に負荷がかかることを抑制できる。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成において、前記ケースは、前記回路基板が載置される床部（１６）を有し、前記床部は、突条（１７）を有し、前記回路基板は前記突条の突端に載置されたことを特徴とする。
この構成によれば、回路基板と床部との互いの接触面積が小さくなるため、表面張力によって回路基板と床部との間に滞留する水の量を減らせる。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成において、前記突条は、前記仕切り壁に対して近接離間する方向に延在するように１対設けられ、１対の前記突条と前記回路基板とに囲まれた空間が前記貫通孔に連通するように、１対の前記突条と前記仕切り壁との間に溝（１９）が形成されたことを特徴とする。
この構成によれば、１対の突条と回路基板とに囲まれた空間に結露した水が溝を介して排出される。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、貫通孔が回路基板よりも下方に位置する上記構成の何れかにおいて、前記ケースは、前記仕切り壁を有する本体と、前記本体と協働して前記中空部を画成するカバーとを有し、前記カバーにおける前記回路基板に対向する面の少なくとも一部は、前記貫通孔を画成する内周面の一部に面一となっていることを特徴とする。
この構成によれば、カバーの裏面と貫通孔の内周面の一部が面一であるため、カバーの裏面に結露した水が排出されやすくなる。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成の何れかにおいて、１対のガラス側導体及び１対の前記システム側導体における、前記回路基板に接続する側の端部は、何れも、前記回路基板における互いに同じ側の面から前記回路基板に突入していることを特徴とする。
この構成によれば、１対のガラス側導体及び１対の前記システム側導体を回路基板の同じ側の面からはんだ付けでき、回路基板を片面基板とすることができる。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成の何れかにおいて、前記ケースは硬質樹脂を素材とすることを特徴とする。
この構成によれば、硬質樹脂製のカバーが回路基板をピッキング等の行為から保護することによって、回路基板が損傷することを抑制できる。
本発明の少なくともいくつかの実施形態は、上記構成の何れかにおいて、前記回路基板の表面にはワニスが塗布されたことを特徴とする。
この構成によれば、ワニスを塗布することにより、一時的に中空部に滞留する水が短絡等の回路基板の機能不全を引き起こすことを防止できる。
本発明によれば、オンガラスコネクタを有する車両用ガラスモジュールにおいて、結露による回路基板への影響を低減できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、実施形態に係る車両用ガラスモジュール１は、車両用窓ガラス２と、車両用窓ガラス２に取り付けられたオンガラスコネクタ３とを有する。
車両用窓ガラス２は、フロントガラス、リヤガラス、又はサイドガラスの何れでもよい。車両用窓ガラス２には、導電パターン４が形成されている。導電パターン４は、例えば、アンテナパターン、又は車両用窓ガラス２の破壊検出用のパターン等である。
オンガラスコネクタ３は、車両用窓ガラス２の車室内側の表面に取り付けられる。オンガラスコネクタ３は、ケース５と、ケース５内に配置されて導通する電流、電圧及び信号等の調整機能を有する回路基板６と、回路基板６を導電パターン４に電気的に接続する１対のガラス側導体７，７と、回路基板６を車両システム８に電気的に接続する１対のシステム側導体９，９とを有する。
ケース５は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の硬質樹脂を素材とする。例えば、車両用ガラスモジュール１が、車両用窓ガラス２の破壊による盗難を検知するセキュリティシステムを有する場合、ピッキング等の行為により回路基板６の回路が短絡すると破壊検知に支障が生じる。硬質樹脂からなるケース５は、ピッキング等の行為から回路基板６を保護できる。
図１～図３に示すように、ケース５は、本体１０と、本体１０と協働して回路基板６が配置される中空部１１を画成するカバー１２とを有する。ケース５は、概ね直方体形状をなし、車両用窓ガラス２のオンガラスコネクタ３を取り付けた表面に略平行な長手方向と、その表面に略平行かつ長手方向に直交する短手方向と、長手方向及び短手方向に直交する厚さ方向とを有する。長手方向が、車両における上下方向、又は、前後及び／若しくは左右に傾斜した上下方向となる。従って、本実施形態における長手方向は、重力の影響を受ける方向となる。本体１０は、概ね、直方体形状のケース５から、長手方向の上側かつ厚さ方向の車両用窓ガラス２に対する遠位側（以下、厚さ方向において、車両用窓ガラスに対する近位側を単に「近位側」と記し、車両用窓ガラス対する遠位側を単に「遠位側」と記す）の部分を、長手方向に直交する断面及び厚さ方向に直交する断面で切り取った形状をなし、カバー１２は、概ね、その切り取った部分を覆う形状をなす。
ケース５は、長手方向の上側かつ厚さ方向の遠位側に中空部１１を有し、長手方向の下側に車両システム８に電気的に接続されたプラグ（図示せず）が差し込まれるプラグ受容部１３を有する。プラグ受容部１３の長手方向の下側は、開口しており、プラグを差し込めるようになっている。プラグと車両システム８との電気的接続手段は、特に限定されないが、例えば同軸ケーブルを使用できる。プラグ受容部１３は本体１０によって画成される。本体１０は、中空部１１とプラグ受容部１３とを仕切る仕切り壁１４を有する。仕切り壁１４は、長手方向に直交する平板状をなし、厚さ方向の遠位側に貫通孔１５を有する。貫通孔１５は、例えば、長手方向から見て、ケース５の短手方向及び厚さ方向にそれぞれ長辺及び短辺を有する矩形をなし、長手方向に沿って直線状に延在して、中空部１１とプラグ受容部１３とを連通させる。貫通孔１５は、回路基板６の回路素子６ａや回路パターン（図示せず）等の導電部よりも車両における下方に位置する。中空部１１に結露した水は、貫通孔１５及びプラグ受容部１３を介して外部に排出可能である。また、カバー１２における回路基板６に対向する面の一部は、貫通孔１５の厚さ方向における遠位側の内面に面一となっており、カバー１２から貫通孔１５へ結露した水が流れやすくなっている。なお、貫通孔１５の形状は、矩形に限定されず、例えば、長手方向からみて、厚さ方向における遠位側の内面を、中央部分が遠位側に膨らんだ円弧状等にしてもよい。
本体１０は、仕切り壁１４よりも長手方向の上方に、中空部１１における厚さ方向の近位側の面であって、厚さ方向の遠位側を向いた床部１６を有する。床部１６は、短手方向の両縁部近傍に配置されて長手方向に沿って延在する１対の突条１７，１７を有する。１対の突条１７，１７の突端は、車両用窓ガラス２の表面に略平行な面からなり、厚さ方向への突出長は互いに等しい。回路基板６は、短手方向の両端縁において、１対の突条１７，１７の突端に載置されるため、車両用窓ガラス２の表面に略平行に配置される。回路基板６が車両用窓ガラス２の表面に略平行となるため、オンガラスコネクタ３の厚さを薄くすることができる。また、１対の突条１７，１７は、カバー１２をスライドさせて本体１０に取り付ける際のガイドレールとして機能する。例えば、カバー１２の厚さ方向近位側の長手方向に延在する両側縁に摺動可能に係合するように、１対の突条１７，１７には短手方向の外側の面における厚さ方向の近位側が凹設されて、また、短手方向において、回路基板６の両端部は、１対の突条１７，１７の外側には突出していないことによって、１対の突条１７，１７はガイドレールとして機能する。なお、カバー１２を取り付ける前に少なくとも一方の突条１７のカバー１２との摺接面に接着剤を塗布しておくことにより、カバー１２は本体１０に接着される。また、１対の突条１７，１７の突端を、車両用窓ガラス２の表面に略平行な面に代えて、凹凸を有する面として、複数の点で回路基板６を支持してもよい。
仕切り壁１４と床部１６との境界の隅部には、仕切り壁１４及び床部１６から膨出して、短手方向に延在する直方体形状の膨出部１８が形成されている。膨出部１８の厚さ方向への膨出長は、１対の突条１７，１７の突出長に等しく、膨出部１８には回路基板６の長手方向の下側の端部が載置される。１対の突条１７，１７の長手方向の下側の端部は、膨出部１８よりも長手方向の上側に位置し、膨出部１８の短手方向の両端部は、カバー１２から離間し、回路基板６は、カバー１２及び仕切り壁１４から離間している。このため、回路基板６及び１対の突条１７，１７で覆われた空間は、１対の突条１７，１７の長手方向の下側の端部と膨出部１８との間、及び膨出部１８の短手方向の両端部とカバー１２との間に形成された溝１９を介して貫通孔１５に連通している。従って、回路基板６及び１対の突条１７，１７で覆われた空間に結露した水は、液体の状態で溝１９、仕切り壁１４と回路基板６の隙、仕切り壁１４の表面、貫通孔１５及びプラグ受容部１３を介して外部に排出可能である。
図２及び図４に示すように、１対のガラス側導体７，７は、それぞれ、鋼板を屈曲させた形状をなす。１対のガラス側導体７，７の各々の一端側は、本体１０の長手方向における互いに反対側の端部から延出して、導電パターン４にはんだによって電気的に接続されるとともに固定される。１対のガラス側導体７，７の各々の他端側は、本体１０の厚さ方向の近位側の面から、本体１０に設けられた第１取付孔２０に突入して、床部１６から厚さ方向の遠位側に向かって突出し、互いに短手方法に対向している。１対のガラス側導体７，７は、接着剤や係合構造によって本体１０に固定される。
図２及び図５に示すように、１対のシステム側導体９，９は、それぞれ、長手方向に延在する第１部分９ａと、厚さ方向に延在する第２部分９ｂとを有するＬ字上の金属製のピンからなる。１対のシステム側導体９，９の一方は、他方を短手方向に平行移動させたように配置される。第１部分９ａは、膨出部１８及び仕切り壁１４に跨って設けられた第２取付孔２１に膨出部１８から突入し、その長手方向の下側の端部は、プラグ受容部１３内に配置されてプラグに接続される。第２部分９ｂは、第１部分９ａの長手方向の上側の端部から厚さ方向の遠位側に延出している。第１部分９ａは、第２部分９ｂの近傍に、短手方向に拡幅された拡幅部９ｃを有する。１対のシステム側導体９，９は、各々の拡幅部９ｃが第２取付孔２１に圧入していることにより、本体１０に固定される。組み付け時に、プラグが、長手方向に沿って、すなわち、車両用窓ガラス２の表面と平行にプラグ受容部１３に挿入されるため、車両用窓ガラス２に面直に負荷がかかることを抑制できる。
図１及び図６に示すように、１対のガラス側導体７，７の他端側は、回路基板６の裏面（厚さ方向の近位側を向く面）側から回路基板６に設けられた第１切穴２２に突入し、回路基板６の表面（厚さ方向の遠位側を向く面）ではんだ付けされる。同様に、１対のシステム側導体９，９の第２部分９ｂは、回路基板６の裏面側から回路基板６に設けられた第２切穴２３に突入し、回路基板６の表面（厚さ方向の遠位側を向く面）ではんだ付けされる。従って、回路基板６は、１対のガラス側導体７，７及び１対のシステム側導体９，９を介して本体１０に固定される。また、１対のガラス側導体７，７及び１対のシステム側導体９，９の回路基板６へのはんだ付けを表面側のみから行えるため、回路基板６を片面基板とすることができる。なお、回路基板６を両面基板としてもよい。
１対のシステム側導体９，９間の距離はプラグの形状によって決まり、一般に１対のガラス側導体７，７間の距離よりも狭い。１対のシステム側導体９，９の第２部分９ｂの回路基板６へのはんだ付け部分２４間の距離を１対のシステム側導体９，９間の距離と略同じにすることで、１対のシステム側導体９，９をＬ字状のような簡単な形状にすることができる。第１部分９ａを途中で曲げると本体１０に固定する際に差し込みづらく、第２部分９ｂは短いので途中で曲げづらいため、１対のシステム側導体９，９をＬ字状とすることが好適である。また、はんだ付け部分２４間の距離は、１対のガラス側導体７，７の回路基板へのはんだ付け部分２５間の距離よりも短い。そのため、第２部分９ｂの回路基板６へのはんだ付け部分２４は、はんだから発生したウィスカによる回路故障を抑えるため、厚さ方向から見て、円形から互いの近接部分を切り欠いたＤ字形状をなす。
図１、図２、図５及び図６に示すように、プラグの挿入によって１対のシステム側導体９，９に加わった力は、拡幅部９ｃが圧入された仕切り壁１４及び膨出部１８、並びに回路基板６に分散し、回路基板６に伝わった力は、回路基板の面に平行な方向に作用する。このため、回路基板６の回路パターン（図示せず）や回路素子６ａへの負荷が大幅に軽減される。
中空部１１内に結露した水は一時的に中空部１１内に滞留するため、回路基板６の回路パターンや回路素子６ａを実装した面にはワニスを塗布してもよい。これにより、短絡等の機能不全をより確実に防止できる。
車両用ガラスモジュール１は、結露に対して以下の作用効果を奏する。貫通孔１５によって、中空部１１がケース５の外部に連通しているため、中空部１１内に結露した水分を排出することができる。また、貫通孔１５が中空部１１の下方、特に回路基板６の導電部よりも下方に位置するため、蒸発して気体になった水分が排出されるだけでなく、液体の状態の水も重力によって排出される。
回路基板６がコ字上に配置された１対の突条１７，１７及び膨出部１８によって支持されるため、回路基板６と床部１６との接触面積が小さくなる。そのため、表面張力によって両者間に滞留する水の量を減らせる。さらに、溝１９によって、回路基板６、１対の突条１７，１７及び膨出部１８に囲まれた空間に結露した水を排出できる。
このように、中空部１１には一時的に結露した水が滞留するものの、その水はケース５の外部に排出されるため、中空部１１に軟質樹脂を充填せずに回路基板６を保護でき、オンガラスコネクタ３を軽量化できる。回路基板６にワニスを塗布することによって、一時的に滞留する水から回路基板６が保護される。また、中空部１１に軟質樹脂を充填する従来技術に比べて、軟質樹脂で密閉する際の熱ストレスによる回路基板６の電子回路構成部品への影響を受けないため、耐熱性の低い電子回路構成部品を使用でき、軟質樹脂流動時の圧力による電子回路構成部品への影響も受けない。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。突条の数及び配置を変更し、例えば、突条及び膨出部を、「ヨ」、「ロ」、又は「日」の字状に配置してもよい。
１：車両用ガラスモジュール
２：車両用窓ガラス
３：オンガラスコネクタ
５：ケース
６：回路基板
７：ガラス側導体
９：システム側導体
１０：本体
１１：中空部
１２：カバー
１３：プラグ受容部
１４：仕切り壁
１５：貫通孔
１６：床部
１７：突条
１８：膨出部
１９：溝
２：車両用窓ガラス
３：オンガラスコネクタ
５：ケース
６：回路基板
７：ガラス側導体
９：システム側導体
１０：本体
１１：中空部
１２：カバー
１３：プラグ受容部
１４：仕切り壁
１５：貫通孔
１６：床部
１７：突条
１８：膨出部
１９：溝
Claims (6)
- 導電パターンが形成された車両用窓ガラスと、前記車両用窓ガラスに取り付けられ、前記導電パターン及び車両システムを互いに電気的に接続するオンガラスコネクタとを有する車両用ガラスモジュールであって、
前記オンガラスコネクタは、
中空部を有するケースと、
前記中空部内に配置された回路基板と、
前記回路基板を前記導電パターンに電気的に接続する１対のガラス側導体と、
前記回路基板を前記車両システムに電気的に接続する１対のシステム側導体とを有し、
前記ケースにおける前記中空部の一部を画成する仕切り壁に貫通孔が設けられ、
前記貫通孔は、前記回路基板の導電部よりも下方に位置し、
前記ケースは、前記回路基板が載置される床部を有し、
前記床部は、突条を有し、
前記回路基板は前記突条の突端に載置され、
前記突条は、前記仕切り壁に対して近接離間する方向に延在するように１対設けられ、
１対の前記突条と前記回路基板とに囲まれた空間が前記貫通孔に連通するように、１対の前記突条と前記仕切り壁との間に溝が形成されたことを特徴とする車両用ガラスモジュール。 - 前記ケースは、前記車両システムに電気的に接続されたプラグが差し込まれるプラグ受容部を有し、
前記中空部及び前記プラグ受容部は、それぞれ、前記ケースの長手方向の上側及び下側に配置され、
前記貫通孔は、前記中空部と前記プラグ受容部とを連通させ、
前記プラグ受容部は前記長手方向の下側が開口されており、
前記長手方向は、前記車両用窓ガラスに略平行であり、
１対の前記システム側導体における前記プラグ受容部内に配置された側の端部は、前記長手方向に延在することを特徴とする請求項１に記載の車両用ガラスモジュール。 - 導電パターンが形成された車両用窓ガラスと、前記車両用窓ガラスに取り付けられ、前記導電パターン及び車両システムを互いに電気的に接続するオンガラスコネクタとを有する車両用ガラスモジュールであって、
前記オンガラスコネクタは、
中空部を有するケースと、
前記中空部内に配置された回路基板と、
前記回路基板を前記導電パターンに電気的に接続する１対のガラス側導体と、
前記回路基板を前記車両システムに電気的に接続する１対のシステム側導体とを有し、
前記ケースにおける前記中空部の一部を画成する仕切り壁に貫通孔が設けられ、
前記貫通孔は、前記回路基板の導電部よりも下方に位置し、
前記ケースは、前記仕切り壁を有する本体と、前記本体と協働して前記中空部を画成するカバーとを有し、
前記カバーにおける前記回路基板に対向する面の少なくとも一部は、前記貫通孔を画成する内周面の一部に面一となっていることを特徴とする車両用ガラスモジュール。 - １対の前記ガラス側導体及び１対の前記システム側導体における、前記回路基板に接続する側の端部は、何れも、前記回路基板における互いに同じ側の面から前記回路基板に突入していることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
- 前記ケースは硬質樹脂を素材とすることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
- 前記回路基板の表面にはワニスが塗布されたことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の車両用ガラスモジュール。
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