JP2004273683A - コネクタ付き電子ユニット及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータなどのアクチュエータの変更に柔軟に対応することができ、狭いスペースであってもコネクタ同士の接続を確実に行うことができるコネクタ付き電子ユニット及びその製造方法を提供する。
【解決手段】伝送制御ユニット35が収容されたケース13と、制御対象に接続されるコネクタ部30が設けられたカバー25とからユニットハウジング12を構成する。カバー25の垂直な壁部27又は水平な壁部26にコネクタ部30を設ける。カバー25に対して着脱自在にコネクタ部30を固定する。コネクタ部30内の端子33を伝送制御ユニット35のリード線34に接続する。伝送信号を受信する信号受信部36と、駆動信号により制御対象をON−OFF制御する駆動制御部37とから伝送制御ユニット35を構成する。電圧駆動型素子又は電流駆動型素子を含むスイッチモジュールを駆動制御部37とする。
【選択図】 図2
【解決手段】伝送制御ユニット35が収容されたケース13と、制御対象に接続されるコネクタ部30が設けられたカバー25とからユニットハウジング12を構成する。カバー25の垂直な壁部27又は水平な壁部26にコネクタ部30を設ける。カバー25に対して着脱自在にコネクタ部30を固定する。コネクタ部30内の端子33を伝送制御ユニット35のリード線34に接続する。伝送信号を受信する信号受信部36と、駆動信号により制御対象をON−OFF制御する駆動制御部37とから伝送制御ユニット35を構成する。電圧駆動型素子又は電流駆動型素子を含むスイッチモジュールを駆動制御部37とする。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号線を含むワイヤハーネスと制御対象としてのアクチュエータとを電気的に接続するとともに、伝送用ICやFETなどの電気回路素子をユニットハウジングに内蔵したコネクタ付き電子ユニット及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多重伝送(車内LAN)によるカーネットワークシステムにおいては、電子回路素子を有する電子ユニットと、電線接続用のコネクタとを合体させたものが使用されており、一例として、図7〜9に示されているものが知られている(特許文献1,2)。
【0003】
図7に示されるように、第1の従来例に記載されたコネクタ付き電子ユニット50は、エンジン及びトランスミッションを含むパワートレイン系を制御するECUと、各種アクチュエータ及び各種センサとを多重伝送可能なワイヤハーネスにて接続するものである。ECUは、各種センサからの検出信号を取り込むとともに、その検出信号を演算処理して、各種アクチュエータを駆動制御する。
【0004】
アクチュエータとしてのステップモータ60には、機器コネクタ61が設けられている。この機器コネクタ61と電子ユニット50のコネクタ部51aとが嵌合することにより、ECUから送信される制御信号でステップモータ60が駆動されるようになっている。
【0005】
図8には、コネクタ付き電子ユニット50の内部構造が示されている。コネクタ付き電子ユニット50に接続されるワイヤハーネス63は、同軸ケーブルなどのLAN信号線63aと、バッテリのプラス極に接続された電源線63bと、バッテリのマイナス極に接続された接地線63cとからなっている。
【0006】
コネクタ付き電子ユニット50は、ユニットハウジング51と、回路基板52と、雌端子55〜59とを備えており、回路基板52には、ワイヤハーネス63の端末部がジャンパ線Ja〜Jcを介して電気的に接続されるとともに、伝送用IC53及びモータ駆動用のトランジスタ54が載置されている。雌端子55〜59は、ジャンパ線J1〜J5を介して回路基板52に接続されている。
【0007】
伝送用IC53は、LAN信号線63aからの伝送信号を受信する。トランジスタ54は、ベースに入力電流が流れることによりスイッチング素子として動作し、コレクタ電流がジャンパ線J2〜J5及び雌端子56〜59を介してステップモータ60の各励磁巻線に流れ、ステップモータ60の励磁巻線の通電/非通電が切り替えられ、ステップモータ60が駆動されるようになっている。
【0008】
このような構成によれば、伝送回路及び駆動回路を形成する伝送用IC53及びトランジスタ54がステップモータ60とは別体に構成されているから、ステップモータ60やセンサを共通使用することができる効果がある。
【0009】
図9に示されるように、第2の従来例に記載されたコネクタ付き電子ユニット70は、内燃機関用点火装置のイグナイタケース72に備わっている。電子ユニット73は、スイッチング半導体である図示しないIGBT(トランジスタ)と、電流制限回路とを組み込み内蔵した単一シリコンチップの半導体素子73aと、中継端子73b上に装着されている入力電圧クランプ機能を有するツェナダイオード73cとで構成されている。外部機器をコネクトするコネクタ部73dは、雄型端子71を有している。
【0010】
このような構成により、イグナイタケース72のイグナイタ収納部が小型化され、かつ軽量化することができるので、内燃機関の振動に対して強い点火装置を供給することができる。
【0011】
【特許文献1】
特開平8−79841号公報(第4−6頁、第3,4図)
【特許文献2】
特開平10−77940号公報(第3−4頁、第3図)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコネクタ付き電子ユニット50,70では、解決すべき以下の問題点がある。
【0013】
第1の従来例に記載されたコネクタ付き電子ユニット50には、相手側の機器コネクタ61とコネクタ接続するコネクタ部51aがユニットハウジング51に一体形成されているため、機器コネクタ61の仕様が変更されると、コネクタ付き電子ユニット50を別のものに交換しなければならないという問題がある。すなわち、機器コネクタ61の形状や端子の極数などは、ステップモータ60の種類によって異なるものであり、ステップモータ60の種類に対応する複数のコネクタ付き電子ユニットを用意しなければならず、部品管理が面倒になるとともに、コストが高騰化するという問題がある。
【0014】
また、コネクタ付き電子ユニット50は、ユニットサイズが大きくなるため、他部品と干渉してコネクタ接続することができないことがある。すなわち、コネクタ付き電子ユニット50に設けられたコネクタ部51aは、ワイヤハーネス63の反対側で、かつ水平方向に位置しているため、コネクタ嵌合方向が一方向のみとなり、コネクタ嵌合方向に他部品が存在してスペースのない場合には、コネクタ同士の接続をすることができない場合がある。
【0015】
第2の従来例は、コネクタ付き電子ユニット70がイグナイタケース72に備わっているため、内部構造が複雑化してイグナイタのコストが高くなるという問題がある。また、図示される雄型端子71を有するコネクタ70は、インサート成形等により制作が比較的容易であるものの、雌型端子を有するコネクタの制作が極めて難しいという問題もある。
【0016】
本発明は、上記した点に鑑み、モータなどのアクチュエータの変更に柔軟に対応することができ、コネクタ構成部品の共通使用によりコストを低減することができ、コネクタ同士の接続方向をある程度自由に変更することで、狭いスペースであってもコネクタ同士の接続を確実に行うことができるコネクタ付き電子ユニットを及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、制御対象を制御する伝送制御ユニットをユニットハウジングに内蔵したコネクタ付き電子ユニットであって、前記ユニットハウジングが、前記伝送制御ユニットを収容したケースと、前記制御対象に接続されるコネクタ部を有したカバーとからなることを特徴とする。
上記構成によれば、信号線を含むワイヤハーネスと制御対象としてのアクチュエータとを接続するコネクタ付き電子ユニットが、伝送制御ユニットをユニットハウジングに内蔵しているから、モータやセンサ、ランプやソレノイドなどのアクチュエータに伝送制御ユニットを設ける必要がなくなり、アクチュエータの共通使用が可能となる。また、ケースに伝送制御ユニットが収納され、カバーにコネクタ部が設けられているから、制御対象の種類が変わりそのコネクタ仕様が変更された場合に、カバーを変更するだけで、種々の制御対象に柔軟に対応することができる。
【0018】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記コネクタ部が、前記カバーの垂直な壁部又は水平な壁部に選択的に設けられたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ接続方向が一方向に限定されず、任意の方向からコネクタ部を制御対象に接続することができ、部品設置スペースを広く取れない場合であっても、コネクタ付き電子ユニットと他部品との干渉を回避することができる。
【0019】
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記コネクタ部が、前記カバーに対して着脱自在に固定されたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ部に既存の雄型又は雌型のコネクタを適用することができ、コネクタ付き電子ユニットの製作が容易となる。また、制御対象のコネクタ仕様に合ったコネクタ部を取り付けることで、種々の制御対象に柔軟に対応することもできる。
【0020】
また、請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記コネクタ部内の端子が、リード線を介して前記伝送制御ユニット側に接続されたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ部内の端子と伝送制御ユニットとがリード線を介して接続されるから、コネクタ部をカバーの壁部の所望の位置に設けることができる。
【0021】
また、請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記伝送制御ユニットが、伝送信号を受信する信号受信部と、駆動信号を送信して前記制御対象をON−OFF制御する駆動制御部とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ付き電子ユニットが伝送機能及び駆動制御機能を有することとなり、制御対象に伝送・制御回路や回路素子を設けることなく、多重伝送による制御対象の駆動制御を行うことができる。
【0022】
また、請求項6記載の発明は、請求項5記載のコネクタにおいて、前記駆動制御部が、電圧駆動型素子又は電流駆動型素子を含むスイッチモジュールであることを特徴とする。
上記構成によれば、比較的小さい消費電力で動作する半導体素子が、増幅された駆動信号を出力して、制御対象がON−OFF制御される。例えば、電圧駆動型素子としてパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が使用された場合は、制御信号としての入力電圧がFETのゲートに印加され、FETのドレイン−ソース間に増幅された出力電流が流れて、制御対象としてのアクチュエータがON−OFF制御される。電流駆動型素子としてパワートランジスタが使用された場合は、制御信号としての入力電流がトランジスタのベースに流れて、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に増幅された出力電流が流れ、アクチュエータがON−OFF制御される。パワーMOSFETは、パワートランジスタに比べて、電流の集中が生じ難く、熱暴走が回避され、デバイスの信頼性が高まる効果がある。400V以上の高耐圧用途では、パワーMOSFETに代えてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を使用することが有効である。
【0023】
また、請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニットの製造方法であって、前記ユニットハウジングを構成する前記ケースと前記カバーとを各々成形し、該ケースに前記伝送制御ユニットを収容し、前記カバーの所望の壁部ないし該壁部の所望の位置に前記コネクタ部を設け、該ケースに該カバーを組付けることを特徴とする。
上記構成によれば、制御対象に応じてカバーを取り替えるで、コネクタ付き電子ユニットの多品種対応が容易となり、しかも、ケースの共通使用により、製作コストが低減される。また、コネクタ部をカバーの所望の壁部ないし壁部の所望の位置に設けることで、コネクタ接続方向が一方向に限定されず、コネクタ接続の自由度が高まる。
【0024】
また、請求項8記載の発明は、請求項7記載のコネクタ付き電子ユニットの製造方法において、前記コネクタ部内に挿入する前記端子と、前記伝送制御ユニットとを前記リード線で接続することを特徴とする。
上記構成によれば、ユニットハウジングの大幅な設計変更をすることなく、コネクタ部の位置を容易に変えることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。
図1〜6は、本発明に係るコネクタ付き電子ユニットの一実施形態を示すものである。コネクタ付き電子ユニット10は、カーネットワークシステムを構成する自動車などの車両に適用され、エンジンやトランスミッションなどから構成されるパワートレインシステム、サスペンションやABSなどから構成される車両システム、エアコンやワイパ、パワーウインドやドアロック、ドアミラーやランプなどから構成されるボデーシステムに備わる各種アクチュエータ(一例として、アクチュエータ40(制御対象))とワイヤハーネス43とを接続する電気的接続部品である。アクチュエータとしては、上記以外にも電装品を駆動するためのモータやセンサ、ソレノイドやイグナイタなどが挙げられる。
【0026】
なお、この実施形態でいう車両とは、最も広義に解釈するものとし、自動車以外にバスやトラック、電車や特殊車両などが含まれるものとする。また、車両以外に飛行機や船舶などにも適用可能である。
【0027】
図1に示されるコネクタ付き電子ユニット10は、伝送機能及び駆動制御機能を有し、マルチプレクサ(Multiplexer、多重化装置)によりアクチュエータ40に並列伝送された伝送信号を受信し、駆動信号を送信して、アクチュエータ40を駆動する多重伝送用のインターフェースである。
【0028】
多重伝送を実現するカーネットワークシステムには、本線伝送路としての同軸ケーブルやPOF(Plastic Optical Fiber)が配索されており、ネットワークは、複数のECUがシリアル伝送を行う本線伝送路に接続されたバス型の形態をなし、各ECUには、少なくとも一つ以上のアクチュエータが本線伝送路から分岐されたワイヤハーネス43にマルチプレクサを介して並列接続されている。そして、このコネクタ付き電子ユニット10は、ワイヤハーネス43とアクチュエータ40とを接続するとともに、伝送制御ユニット35によりアクチュエータ40をON−OFF制御するようになっている。
【0029】
コネクタ付き電子ユニット10は、信号線43aを伝送された伝送信号を受信し、モータなどのアクチュエータ40に駆動信号を送信する伝送制御ユニット35と、この伝送制御ユニット35を内蔵するとともに、一方にワイヤハーネス43と接続するハーネス接続部20を有し、他方にアクチュエータ40と接続するコネクタ部30を有するユニットハウジング12とを備え、ユニットハウジング12は、ケース13と、ケース13に着脱自在に装着されるカバー25とから分割して構成され、ケース13に伝送制御ユニット35及びハーネス接続部20が設けられ、カバー25にコネクタ部30が設けられたことを第1の特徴とする。
【0030】
このような構成によれば、ワイヤハーネス43とアクチュエータ40とを接続するコネクタ付き電子ユニット10が、伝送機能及び駆動制御機能を有する伝送制御ユニット35を内蔵しているから、アクチュエータ40に伝送制御ユニット35を設ける必要がなくなり、カーネットワークシステムにおけるセンサなどのアクチュエータ40を共通使用することが可能となる。これにより、カーネットワークシステムを容易に構築することができる。
【0031】
また、カバー25には、アクチュエータ40の機器コネクタ41に嵌合するコネクタ部30が設けられているから、アクチュエータ40の種類が変わりコネクタ41仕様が変更された場合に、コネクタ41仕様に対応するコネクタ部30が設けられたカバー25に取り替えるだけで、種々のアクチュエータ40に柔軟に対応することができる。しかも、ケース13には、アクチュエータ40の種類が変わっても交換不要な伝送制御ユニット35とハーネス接続部20とが設けられているから、ケース13の共通使用によりコネクタ付き電子ユニット10のコストの低減を図ることができる。
【0032】
以下に、本実施形態のコネクタ付き電子ユニット10の主要構成部分及びその作用について詳細に説明することとする。図1又は図2に示されるように、コネクタ付き電子ユニット10は、ユニットハウジング12と、伝送制御ユニット35とから構成されている。
【0033】
ユニットハウジング12は、例えば合成樹脂材を構成材料とする射出成形体であり、ケース13と、カバー25とからなっている。ケース13は、矩形枠状の壁部14を有し、ケース13内には、伝送制御ユニット35を収容するための収容空間15を存している。開口形成された下部14bには、スイッチモジュール(駆動制御部)37の放熱板37dが下から宛われ、開口形成された上部14aには、カバー25が上から宛われている。
【0034】
ケース13の長手方向(前後方向)の一方には、ワイヤハーネス43と接続するハーネス接続部20が一体に突出形成されている。長手方向の他方には、コネクタ部30内の雌端子(端子)33と伝送制御ユニット35とを接続するリード線34を引き出すための隙間となる切欠部17aが形成されている。ケース13の短手方向(左右方向)の対向する側壁14cにも、切欠部17b,17cが形成されている。
【0035】
このように、切欠部17a〜17cが、壁部14の前側及び左右両側の3箇所に設けられているのは、カバー25に設けられたコネクタ部30の位置に適合させるためである。コネクタ部30の位置が変わることで、コネクタ嵌合方向A(図4)が変わり、狭い部品設置スペースに他部品が存在する場合であっても、他部品との干渉が回避されて、コネクタ接続を確実に行うことができる。
【0036】
ハーネス接続部20は、信号線43a、電源線43b及び接地線43cからなる3本1組のワイヤハーネス43がケース13内に導入されるように貫通形成されている。貫通孔20aの奥壁22には、ワイヤハーネス43の線径よりやや大きい小孔22aが形成されていて、3本の電線43a〜43cが整列された状態で挿通されるようになっている。電線43a〜43cの先端部は、外被が皮剥きされて、芯線が上下方向に立ち上がる中継端子39の中間部に溶接や圧着などにより接続されるようになっている。なお、電線43a〜43cと中継端子39を直接接続せずに、電線43a〜43cの端部に端子を接続し、この端子と中継端子39を接続するようにしてもよい。
【0037】
ケース13に着脱自在に装着されるカバー25は、天壁(壁部)26と前壁(壁部)27とからなっている(図1,図4(a))。天壁26(壁部)はケース13の上部14aと対向する寸法に形成され、前壁27はケース13の前壁14dと対向する寸法に形成されている。前壁27には、機器コネクタ41と嵌合するコネクタ部30が一体形成されている。
【0038】
コネクタ部30は、カバー25の前方に突出している。内側には、複数の端子収容室32が貫通形成されており、各端子収容室32には、相手端子と電気的に接続する雌端子33が収容されている。雌端子33の極数は、相手側端子である機器コネクタ41の雄端子42の極数と対応している。
【0039】
図3に示されるように、雌端子33は、一方に一対の接触片からなる電気接触部33a、他方に板状の電線接続部33bを有していて、リード線34の一方が電線接続部33bに溶接(はんだ付け)により接続されている。電線接続部33bが一対の圧着片からなる場合は、リード線34と雌端子を圧着して接続する。リード線34の他方は、通信制御回路基板(信号受信部)36の配線導体36aに溶接により接続されるようになっている。リード線34は、心線が塩化ビニル樹脂などの絶縁外被で被覆されていて、隣り合うリード線34同士が短絡しないようになっている。端子収容室32又は雌端子33のいずれか一方には、係止片(図示せず)が形成されているため、雌端子33は端子収容室32に係止されて、不用意に抜け出さないようになっている。
【0040】
なお、図4に示されるように、コネクタ部30とカバー25とをそれぞれ別体に形成することも有効である。コネクタ部30を別体に形成することで、コネクタ部30に既存の雄型又は雌型のコネクタを適用することができ、コネクタ付き電子ユニット10の製作が容易となる。また、アクチュエータ40のコネクタ41仕様に合ったコネクタ部30に取り替えることで、種々のアクチュエータ40に柔軟に対応することもできる。機器コネクタ41が雌端子を備えた仕様である場合には、コネクタ部30を略カップ状に形成し、雄端子を備えるように形成することもできる。
【0041】
コネクタ部30は、ユニットハウジング12と同様にして合成樹脂材料を構成材料とし、射出成形法にて形成される。コネクタ部30は、任意の位置に取り付け可能であるが、一例とし、図示される位置に取り付けることができる。
【0042】
図4(a)は、コネクタ部30がカバー25の前壁27に設けられた例である。前壁27には、孔部27aが形成されていて、この孔部27aにコネクタ部30が着脱自在に取り付けられるようになっている。コネクタ部30の一端には、矩形状のフランジ31が形成されているため、フランジ31が孔部27aの孔縁に引っかかることで、コネクタ部30がカバー25から外れないようになっている。コネクタ部30は、カバー25にねじなどの締結部材や接着剤で固定される。
【0043】
図4(b)、(c)は、コネクタ部30をカバー25の水平な壁部である天壁26と、垂直な壁部である左右両側の側壁28(壁部)に設けた例である。このように、コネクタ部30の取り付け位置を変えることで、コネクタ接続方向Aが一方向に限定されず、任意の方向からコネクタ付き電子ユニット10をアクチュエータ40に接続することが可能となる。
【0044】
図5に示されるように、アクチュエータ40の上部に設けられた機器コネクタ41には、コネクタ部30の雌端子33と接続される雄端子42が収容されている。雄端子42は、例えば、アクチュエータ40に直付けされたL字形の端子である。機器コネクタ41は、コネクタ部30に緊密に嵌合する寸法に形成されており、しかも、機器コネクタ41の壁部には図示しないロック部が設けられているため、機器コネクタ41とコネクタ部30とががたつきなく嵌合し、車両振動などによって外れることもなく、電気的接続の信頼性が損なわれないようになっている。
【0045】
伝送制御ユニット(図2)35は、上下2段に構成されており、上段に位置する伝送制御回路基板36と、下段に位置するスイッチモジュール(駆動制御部)37と、伝送制御回路基板36とスイッチモジュール37とを電気的に接続する中継端子39とからなっている。伝送制御回路基板36とスイッチモジュール37とを2段構成とすることに本発明は限定するものではなく、1段とすることも可能である。2段とした場合は、ケース13が水平方向(前後方向又は左右方向)に肥大するのが防止され、1段とした場合は、ケース13が垂直方向(高さ方向)に肥大するのが防止されるとともに、中継端子39が不要となる。
【0046】
ここで、本実施形態での上下の概念は、ケース13とカバー25とが合わさる方向又は伝送制御回路基板36の板厚方向と便宜的に定めることとする。したがって、実使用の際には、コネクタ嵌合方向Aが水平方向から垂直方向に変わったり、上下方向が前後方向になったり、左右方向になったりすることもある。
【0047】
伝送制御回路基板36は、ワイヤハーネス43を介して伝送された伝送信号を受信するとともに、その信号を複合化し、中継端子39を介してスイッチモジュール37へ信号を送信する機能を有する。すなわち、伝送制御回路基板36は、信号伝送機能を有している。
【0048】
スイッチモジュール37は、パワーMOSFET(電圧駆動型素子)37aと、FET搭載基板37cと、放熱板37dとからなり、アクチュエータ40に対する駆動制御機能を有している。パワーMOSFET37aとFET搭載基板37cとは、電極取り出し用のジャンパ線37bで接続されている。このようにパワーデバイスは、チップ単体で用いられることはなく、必ずパッケージ又はモジュールの形でケース13に組み込まれる。
【0049】
パワーMOSFET37aは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の3極からなり、増幅された電流をドレイン−ソース間に出力する電圧駆動型素子である。なお、スイッチング素子としてのパワーデバイスは、パワーMOSFET37aに限定するものではなく、パワーMOSFET37aに代えて他の電圧駆動型素子を使用することもできる。
【0050】
放熱板37dには、軽重量で放熱性に優れる種々の材料を適用することができ、例えば、AlやSiC/Al複合材が用いられる。SiC/Al複合材は、熱膨張係数が低くいため、熱応力による影響を受けにくく、放熱板37dとして好適する。また、パワーデバイスを金属電極材料で挟みながら加圧接触させた圧接型パッケージを用いることも有効である。圧接型パッケージは、パワーデバイスを両面から冷却することが可能であり、しかも、電極の取り出しにジャンパ線37bが不要となり、インダクタンスの低減及び接続信頼性の点で有効であるからである。
【0051】
図6は、コネクタ付き電子ユニット10の回路図を示したものである。バッテリ46のプラス極に接続された電源線43bは、ECU45、伝送制御回路基板36、スイッチモジュール37及びアクチュエータ40に電源を供給する。信号線43aは、ECU45からの伝送信号を伝送制御回路基板36に伝送する。伝送制御回路基板36から複合化された信号が送信されて、パワーMOSFETのゲート電極に入力電圧が印加され、ドレイン−ソース間に増幅された電流が出力され、アクチュエータ40が駆動される。接地線43cは、バッテリ46のマイナス極に接続される。
【0052】
次に、コネクタ付き電子ユニット10の組立方法について説明する。
先ず、矩形枠状のケース13の下部14bに、中継端子39の接続されたスイッチモジュール37を対向させ、下部14bの段部14eに放熱板37dの端部を位置させて取り付ける。そして、ケース13の上部14aに、通信制御回路基板36を対向させ、回路基板36の端部をケース13内壁の段部14fに載置させるとともに、回路基板36の配線導体36aに中継端子39を貫通させる。ワイヤハーネス43を、ハーネス接続部20の貫通孔20aに挿入し、皮剥きされた心線を中継端子39の中間部にはんだ付けにて接続する。
【0053】
カバー25のコネクタ部30内の端子収容室32に、リード線34付きの雌端子33を挿入する。そして、リード線34の皮剥きされた心線と通信制御回路基板36の配線導体36aをはんだ付けにて接続した後に、ケース13にカバー25を対向させ、ロック手段によりカバー25をケース13に固定して、コネクタ付き電子ユニット10の組立てが終了する。
【0054】
なお、電圧駆動型素子としてのパワーMOSFET37aに代えて、電流駆動型素子としてのパワートランジスタやIGBTを使用することも可能である。パワートランジスタは100V以下の低耐圧用途に、IGBTは400V以上の高耐圧用途に好適する。
【0055】
また、本実施形態のコネクタ付き電子ユニット10は、カーネットワークシステムにおけるアクチュエータ40とワイヤハーネス43を接続するインタフェースであるが、ホームネットワークシステムやビルネットワークシステムなどを含む全てのネットワークシステムにおけるアクチュエータとワイヤハーネスとの接続に適用することも可能である。
【0056】
本実施形態のコネクタ付き電子ユニット10は、通信制御回路基板36とスイッチモジュール37とからなる伝送制御ユニット35を内蔵したものであるが、リレーやヒューズ、ヒュージブルリンクやブスバーなどをさらに搭載して回路を構成することも可能であり、コネクタ付きの電気接続箱としても利用可能である。
【0057】
本実施形態におけるカーネットワークシステムにおける多重伝送方式としては、公知の周波数分割多重方式又は時分割多重方式などが用いられ、網形態としては、バス型以外にスター型やリング型も採用可能であり、LANのアクセス方式としては、CSMA/CD方式、トークンパッシング方式などを用いることができる。
【0058】
【発明の効果】
以上の如く、請求項1記載の発明によれば、カバーにコネクタ部が設けられているから、制御対象が変わりそのコネクタ仕様が変更されても、カバーを変更するだけで、種々の制御対象に柔軟に対応することができる。伝送制御ユニットが設けられたケースは、制御対象が変わっても交換不要であり、ケースの共通使用によりコネクタ付き電子ユニットのコスト低減を図ることができる。
【0059】
また、請求項2記載の発明によれば、コネクタ同士の接続方向が一方向に限定されず、任意の方向からコネクタ同士を接続することが可能となる。したがって、部品設置スペースを広く取れない場合であっても、コネクタと他部品との干渉を回避することができ、コネクタ同士の接続を確実に行うことができる。
【0060】
また、請求項3記載の発明によれば、カバーにコネクタ部が着脱可能に固定されるから、コネクタ部に既存のコネクタを適用することができ、コネクタ付き電子ユニットの製作が容易となる。また、制御対象のコネクタ仕様に合ったコネクタ部に取り替えることで、種々の制御対象に柔軟に対応することもできる。
【0061】
また、請求項4記載の発明によれば、コネクタ部内の端子と伝送制御ユニットとがリード線を介して接続されるから、内部構造を大幅に設計変更することなく、コネクタ部をカバーの壁部の所望の位置に設けることができる。
【0062】
また、請求項5記載の発明によれば、伝送制御ユニットが信号受信部及び駆動制御部を備えているから、コネクタ付き電子ユニットが伝送機能及び駆動制御機能を有することとなる。したがって、制御対象に伝送・制御回路や回路素子を設けることなく、多重伝送による制御対象の駆動制御が可能となる。
【0063】
また、請求項6記載の発明によれば、比較的小さい消費電力で動作する半導体素子が、増幅された駆動信号を出力して、制御対象がON−OFF制御される。したがって、電力消費が少なく、集積度が高く、小型の多重伝送用のコネクタ付き電子ユニットを提供することができる。
【0064】
また、請求項7記載の発明によれば、制御対象に応じてカバーを取り替えることで、コネクタ付き電子ユニットの多品種対応が容易となる。しかも、ケースの共通使用により、製作コストを低減することができる。また、コネクタ部をカバーの所望の壁部ないし壁部の所望の位置に設けることで、コネクタ接続の自由度が高いコネクタ付き電子ユニットを提供することができる。
【0065】
また、請求項8記載の発明によれば、端子と伝送制御ユニットとが直接に接続せずに、リード線を介して接続するから、ユニットハウジングの大幅な設計変更をすることなく、コネクタ部の位置を容易に変えることができる。したがって、低コストでコネクタ付き電子ユニットを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコネクタ付き電子ユニットの一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1に示すコネクタ付き電子ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図3】図2に示すコネクタ部の拡大図である。
【図4】同じく図1に示すコネクタ付き電子ユニットのカバーとコネクタ部を示した分解斜視図であり、(a)は前壁にコネクタ部が装着される状態を示した図、(b)は天壁にコネクタ部が装着される状態を示した図、(c)は側壁にコネクタ部が装着される状態を示した図である。
【図5】同じく図1に示すコネクタ付き電子ユニットがアクチュエータに接続される状態を示した斜視図である。
【図6】同じく図1に示すコネクタ付き電子ユニットの回路図である。
【図7】従来のコネクタ付き電子ユニットの一例を示す斜視図である。
【図8】図6に示すコネクタ付き電子ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図9】従来のコネクタ付き電子ユニットの他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
10 コネクタ付き電子ユニット
12 ユニットハウジング
13 ケース
20 ハーネス接続部
25 カバー
26 天壁(壁部)
27 前壁(壁部)
28 側壁(壁部)
30 コネクタ部
35 伝送制御ユニット
36 伝送制御回路基板(信号受信部)
37 スイッチモジュール(駆動制御部)
37a パワーMOSFET(電圧駆動型素子)
40 アクチュエータ(制御対象)
43 ワイヤハーネス
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号線を含むワイヤハーネスと制御対象としてのアクチュエータとを電気的に接続するとともに、伝送用ICやFETなどの電気回路素子をユニットハウジングに内蔵したコネクタ付き電子ユニット及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多重伝送(車内LAN)によるカーネットワークシステムにおいては、電子回路素子を有する電子ユニットと、電線接続用のコネクタとを合体させたものが使用されており、一例として、図7〜9に示されているものが知られている(特許文献1,2)。
【0003】
図7に示されるように、第1の従来例に記載されたコネクタ付き電子ユニット50は、エンジン及びトランスミッションを含むパワートレイン系を制御するECUと、各種アクチュエータ及び各種センサとを多重伝送可能なワイヤハーネスにて接続するものである。ECUは、各種センサからの検出信号を取り込むとともに、その検出信号を演算処理して、各種アクチュエータを駆動制御する。
【0004】
アクチュエータとしてのステップモータ60には、機器コネクタ61が設けられている。この機器コネクタ61と電子ユニット50のコネクタ部51aとが嵌合することにより、ECUから送信される制御信号でステップモータ60が駆動されるようになっている。
【0005】
図8には、コネクタ付き電子ユニット50の内部構造が示されている。コネクタ付き電子ユニット50に接続されるワイヤハーネス63は、同軸ケーブルなどのLAN信号線63aと、バッテリのプラス極に接続された電源線63bと、バッテリのマイナス極に接続された接地線63cとからなっている。
【0006】
コネクタ付き電子ユニット50は、ユニットハウジング51と、回路基板52と、雌端子55〜59とを備えており、回路基板52には、ワイヤハーネス63の端末部がジャンパ線Ja〜Jcを介して電気的に接続されるとともに、伝送用IC53及びモータ駆動用のトランジスタ54が載置されている。雌端子55〜59は、ジャンパ線J1〜J5を介して回路基板52に接続されている。
【0007】
伝送用IC53は、LAN信号線63aからの伝送信号を受信する。トランジスタ54は、ベースに入力電流が流れることによりスイッチング素子として動作し、コレクタ電流がジャンパ線J2〜J5及び雌端子56〜59を介してステップモータ60の各励磁巻線に流れ、ステップモータ60の励磁巻線の通電/非通電が切り替えられ、ステップモータ60が駆動されるようになっている。
【0008】
このような構成によれば、伝送回路及び駆動回路を形成する伝送用IC53及びトランジスタ54がステップモータ60とは別体に構成されているから、ステップモータ60やセンサを共通使用することができる効果がある。
【0009】
図9に示されるように、第2の従来例に記載されたコネクタ付き電子ユニット70は、内燃機関用点火装置のイグナイタケース72に備わっている。電子ユニット73は、スイッチング半導体である図示しないIGBT(トランジスタ)と、電流制限回路とを組み込み内蔵した単一シリコンチップの半導体素子73aと、中継端子73b上に装着されている入力電圧クランプ機能を有するツェナダイオード73cとで構成されている。外部機器をコネクトするコネクタ部73dは、雄型端子71を有している。
【0010】
このような構成により、イグナイタケース72のイグナイタ収納部が小型化され、かつ軽量化することができるので、内燃機関の振動に対して強い点火装置を供給することができる。
【0011】
【特許文献1】
特開平8−79841号公報(第4−6頁、第3,4図)
【特許文献2】
特開平10−77940号公報(第3−4頁、第3図)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコネクタ付き電子ユニット50,70では、解決すべき以下の問題点がある。
【0013】
第1の従来例に記載されたコネクタ付き電子ユニット50には、相手側の機器コネクタ61とコネクタ接続するコネクタ部51aがユニットハウジング51に一体形成されているため、機器コネクタ61の仕様が変更されると、コネクタ付き電子ユニット50を別のものに交換しなければならないという問題がある。すなわち、機器コネクタ61の形状や端子の極数などは、ステップモータ60の種類によって異なるものであり、ステップモータ60の種類に対応する複数のコネクタ付き電子ユニットを用意しなければならず、部品管理が面倒になるとともに、コストが高騰化するという問題がある。
【0014】
また、コネクタ付き電子ユニット50は、ユニットサイズが大きくなるため、他部品と干渉してコネクタ接続することができないことがある。すなわち、コネクタ付き電子ユニット50に設けられたコネクタ部51aは、ワイヤハーネス63の反対側で、かつ水平方向に位置しているため、コネクタ嵌合方向が一方向のみとなり、コネクタ嵌合方向に他部品が存在してスペースのない場合には、コネクタ同士の接続をすることができない場合がある。
【0015】
第2の従来例は、コネクタ付き電子ユニット70がイグナイタケース72に備わっているため、内部構造が複雑化してイグナイタのコストが高くなるという問題がある。また、図示される雄型端子71を有するコネクタ70は、インサート成形等により制作が比較的容易であるものの、雌型端子を有するコネクタの制作が極めて難しいという問題もある。
【0016】
本発明は、上記した点に鑑み、モータなどのアクチュエータの変更に柔軟に対応することができ、コネクタ構成部品の共通使用によりコストを低減することができ、コネクタ同士の接続方向をある程度自由に変更することで、狭いスペースであってもコネクタ同士の接続を確実に行うことができるコネクタ付き電子ユニットを及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、制御対象を制御する伝送制御ユニットをユニットハウジングに内蔵したコネクタ付き電子ユニットであって、前記ユニットハウジングが、前記伝送制御ユニットを収容したケースと、前記制御対象に接続されるコネクタ部を有したカバーとからなることを特徴とする。
上記構成によれば、信号線を含むワイヤハーネスと制御対象としてのアクチュエータとを接続するコネクタ付き電子ユニットが、伝送制御ユニットをユニットハウジングに内蔵しているから、モータやセンサ、ランプやソレノイドなどのアクチュエータに伝送制御ユニットを設ける必要がなくなり、アクチュエータの共通使用が可能となる。また、ケースに伝送制御ユニットが収納され、カバーにコネクタ部が設けられているから、制御対象の種類が変わりそのコネクタ仕様が変更された場合に、カバーを変更するだけで、種々の制御対象に柔軟に対応することができる。
【0018】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記コネクタ部が、前記カバーの垂直な壁部又は水平な壁部に選択的に設けられたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ接続方向が一方向に限定されず、任意の方向からコネクタ部を制御対象に接続することができ、部品設置スペースを広く取れない場合であっても、コネクタ付き電子ユニットと他部品との干渉を回避することができる。
【0019】
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記コネクタ部が、前記カバーに対して着脱自在に固定されたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ部に既存の雄型又は雌型のコネクタを適用することができ、コネクタ付き電子ユニットの製作が容易となる。また、制御対象のコネクタ仕様に合ったコネクタ部を取り付けることで、種々の制御対象に柔軟に対応することもできる。
【0020】
また、請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記コネクタ部内の端子が、リード線を介して前記伝送制御ユニット側に接続されたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ部内の端子と伝送制御ユニットとがリード線を介して接続されるから、コネクタ部をカバーの壁部の所望の位置に設けることができる。
【0021】
また、請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニットにおいて、前記伝送制御ユニットが、伝送信号を受信する信号受信部と、駆動信号を送信して前記制御対象をON−OFF制御する駆動制御部とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、コネクタ付き電子ユニットが伝送機能及び駆動制御機能を有することとなり、制御対象に伝送・制御回路や回路素子を設けることなく、多重伝送による制御対象の駆動制御を行うことができる。
【0022】
また、請求項6記載の発明は、請求項5記載のコネクタにおいて、前記駆動制御部が、電圧駆動型素子又は電流駆動型素子を含むスイッチモジュールであることを特徴とする。
上記構成によれば、比較的小さい消費電力で動作する半導体素子が、増幅された駆動信号を出力して、制御対象がON−OFF制御される。例えば、電圧駆動型素子としてパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が使用された場合は、制御信号としての入力電圧がFETのゲートに印加され、FETのドレイン−ソース間に増幅された出力電流が流れて、制御対象としてのアクチュエータがON−OFF制御される。電流駆動型素子としてパワートランジスタが使用された場合は、制御信号としての入力電流がトランジスタのベースに流れて、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に増幅された出力電流が流れ、アクチュエータがON−OFF制御される。パワーMOSFETは、パワートランジスタに比べて、電流の集中が生じ難く、熱暴走が回避され、デバイスの信頼性が高まる効果がある。400V以上の高耐圧用途では、パワーMOSFETに代えてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を使用することが有効である。
【0023】
また、請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニットの製造方法であって、前記ユニットハウジングを構成する前記ケースと前記カバーとを各々成形し、該ケースに前記伝送制御ユニットを収容し、前記カバーの所望の壁部ないし該壁部の所望の位置に前記コネクタ部を設け、該ケースに該カバーを組付けることを特徴とする。
上記構成によれば、制御対象に応じてカバーを取り替えるで、コネクタ付き電子ユニットの多品種対応が容易となり、しかも、ケースの共通使用により、製作コストが低減される。また、コネクタ部をカバーの所望の壁部ないし壁部の所望の位置に設けることで、コネクタ接続方向が一方向に限定されず、コネクタ接続の自由度が高まる。
【0024】
また、請求項8記載の発明は、請求項7記載のコネクタ付き電子ユニットの製造方法において、前記コネクタ部内に挿入する前記端子と、前記伝送制御ユニットとを前記リード線で接続することを特徴とする。
上記構成によれば、ユニットハウジングの大幅な設計変更をすることなく、コネクタ部の位置を容易に変えることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。
図1〜6は、本発明に係るコネクタ付き電子ユニットの一実施形態を示すものである。コネクタ付き電子ユニット10は、カーネットワークシステムを構成する自動車などの車両に適用され、エンジンやトランスミッションなどから構成されるパワートレインシステム、サスペンションやABSなどから構成される車両システム、エアコンやワイパ、パワーウインドやドアロック、ドアミラーやランプなどから構成されるボデーシステムに備わる各種アクチュエータ(一例として、アクチュエータ40(制御対象))とワイヤハーネス43とを接続する電気的接続部品である。アクチュエータとしては、上記以外にも電装品を駆動するためのモータやセンサ、ソレノイドやイグナイタなどが挙げられる。
【0026】
なお、この実施形態でいう車両とは、最も広義に解釈するものとし、自動車以外にバスやトラック、電車や特殊車両などが含まれるものとする。また、車両以外に飛行機や船舶などにも適用可能である。
【0027】
図1に示されるコネクタ付き電子ユニット10は、伝送機能及び駆動制御機能を有し、マルチプレクサ(Multiplexer、多重化装置)によりアクチュエータ40に並列伝送された伝送信号を受信し、駆動信号を送信して、アクチュエータ40を駆動する多重伝送用のインターフェースである。
【0028】
多重伝送を実現するカーネットワークシステムには、本線伝送路としての同軸ケーブルやPOF(Plastic Optical Fiber)が配索されており、ネットワークは、複数のECUがシリアル伝送を行う本線伝送路に接続されたバス型の形態をなし、各ECUには、少なくとも一つ以上のアクチュエータが本線伝送路から分岐されたワイヤハーネス43にマルチプレクサを介して並列接続されている。そして、このコネクタ付き電子ユニット10は、ワイヤハーネス43とアクチュエータ40とを接続するとともに、伝送制御ユニット35によりアクチュエータ40をON−OFF制御するようになっている。
【0029】
コネクタ付き電子ユニット10は、信号線43aを伝送された伝送信号を受信し、モータなどのアクチュエータ40に駆動信号を送信する伝送制御ユニット35と、この伝送制御ユニット35を内蔵するとともに、一方にワイヤハーネス43と接続するハーネス接続部20を有し、他方にアクチュエータ40と接続するコネクタ部30を有するユニットハウジング12とを備え、ユニットハウジング12は、ケース13と、ケース13に着脱自在に装着されるカバー25とから分割して構成され、ケース13に伝送制御ユニット35及びハーネス接続部20が設けられ、カバー25にコネクタ部30が設けられたことを第1の特徴とする。
【0030】
このような構成によれば、ワイヤハーネス43とアクチュエータ40とを接続するコネクタ付き電子ユニット10が、伝送機能及び駆動制御機能を有する伝送制御ユニット35を内蔵しているから、アクチュエータ40に伝送制御ユニット35を設ける必要がなくなり、カーネットワークシステムにおけるセンサなどのアクチュエータ40を共通使用することが可能となる。これにより、カーネットワークシステムを容易に構築することができる。
【0031】
また、カバー25には、アクチュエータ40の機器コネクタ41に嵌合するコネクタ部30が設けられているから、アクチュエータ40の種類が変わりコネクタ41仕様が変更された場合に、コネクタ41仕様に対応するコネクタ部30が設けられたカバー25に取り替えるだけで、種々のアクチュエータ40に柔軟に対応することができる。しかも、ケース13には、アクチュエータ40の種類が変わっても交換不要な伝送制御ユニット35とハーネス接続部20とが設けられているから、ケース13の共通使用によりコネクタ付き電子ユニット10のコストの低減を図ることができる。
【0032】
以下に、本実施形態のコネクタ付き電子ユニット10の主要構成部分及びその作用について詳細に説明することとする。図1又は図2に示されるように、コネクタ付き電子ユニット10は、ユニットハウジング12と、伝送制御ユニット35とから構成されている。
【0033】
ユニットハウジング12は、例えば合成樹脂材を構成材料とする射出成形体であり、ケース13と、カバー25とからなっている。ケース13は、矩形枠状の壁部14を有し、ケース13内には、伝送制御ユニット35を収容するための収容空間15を存している。開口形成された下部14bには、スイッチモジュール(駆動制御部)37の放熱板37dが下から宛われ、開口形成された上部14aには、カバー25が上から宛われている。
【0034】
ケース13の長手方向(前後方向)の一方には、ワイヤハーネス43と接続するハーネス接続部20が一体に突出形成されている。長手方向の他方には、コネクタ部30内の雌端子(端子)33と伝送制御ユニット35とを接続するリード線34を引き出すための隙間となる切欠部17aが形成されている。ケース13の短手方向(左右方向)の対向する側壁14cにも、切欠部17b,17cが形成されている。
【0035】
このように、切欠部17a〜17cが、壁部14の前側及び左右両側の3箇所に設けられているのは、カバー25に設けられたコネクタ部30の位置に適合させるためである。コネクタ部30の位置が変わることで、コネクタ嵌合方向A(図4)が変わり、狭い部品設置スペースに他部品が存在する場合であっても、他部品との干渉が回避されて、コネクタ接続を確実に行うことができる。
【0036】
ハーネス接続部20は、信号線43a、電源線43b及び接地線43cからなる3本1組のワイヤハーネス43がケース13内に導入されるように貫通形成されている。貫通孔20aの奥壁22には、ワイヤハーネス43の線径よりやや大きい小孔22aが形成されていて、3本の電線43a〜43cが整列された状態で挿通されるようになっている。電線43a〜43cの先端部は、外被が皮剥きされて、芯線が上下方向に立ち上がる中継端子39の中間部に溶接や圧着などにより接続されるようになっている。なお、電線43a〜43cと中継端子39を直接接続せずに、電線43a〜43cの端部に端子を接続し、この端子と中継端子39を接続するようにしてもよい。
【0037】
ケース13に着脱自在に装着されるカバー25は、天壁(壁部)26と前壁(壁部)27とからなっている(図1,図4(a))。天壁26(壁部)はケース13の上部14aと対向する寸法に形成され、前壁27はケース13の前壁14dと対向する寸法に形成されている。前壁27には、機器コネクタ41と嵌合するコネクタ部30が一体形成されている。
【0038】
コネクタ部30は、カバー25の前方に突出している。内側には、複数の端子収容室32が貫通形成されており、各端子収容室32には、相手端子と電気的に接続する雌端子33が収容されている。雌端子33の極数は、相手側端子である機器コネクタ41の雄端子42の極数と対応している。
【0039】
図3に示されるように、雌端子33は、一方に一対の接触片からなる電気接触部33a、他方に板状の電線接続部33bを有していて、リード線34の一方が電線接続部33bに溶接(はんだ付け)により接続されている。電線接続部33bが一対の圧着片からなる場合は、リード線34と雌端子を圧着して接続する。リード線34の他方は、通信制御回路基板(信号受信部)36の配線導体36aに溶接により接続されるようになっている。リード線34は、心線が塩化ビニル樹脂などの絶縁外被で被覆されていて、隣り合うリード線34同士が短絡しないようになっている。端子収容室32又は雌端子33のいずれか一方には、係止片(図示せず)が形成されているため、雌端子33は端子収容室32に係止されて、不用意に抜け出さないようになっている。
【0040】
なお、図4に示されるように、コネクタ部30とカバー25とをそれぞれ別体に形成することも有効である。コネクタ部30を別体に形成することで、コネクタ部30に既存の雄型又は雌型のコネクタを適用することができ、コネクタ付き電子ユニット10の製作が容易となる。また、アクチュエータ40のコネクタ41仕様に合ったコネクタ部30に取り替えることで、種々のアクチュエータ40に柔軟に対応することもできる。機器コネクタ41が雌端子を備えた仕様である場合には、コネクタ部30を略カップ状に形成し、雄端子を備えるように形成することもできる。
【0041】
コネクタ部30は、ユニットハウジング12と同様にして合成樹脂材料を構成材料とし、射出成形法にて形成される。コネクタ部30は、任意の位置に取り付け可能であるが、一例とし、図示される位置に取り付けることができる。
【0042】
図4(a)は、コネクタ部30がカバー25の前壁27に設けられた例である。前壁27には、孔部27aが形成されていて、この孔部27aにコネクタ部30が着脱自在に取り付けられるようになっている。コネクタ部30の一端には、矩形状のフランジ31が形成されているため、フランジ31が孔部27aの孔縁に引っかかることで、コネクタ部30がカバー25から外れないようになっている。コネクタ部30は、カバー25にねじなどの締結部材や接着剤で固定される。
【0043】
図4(b)、(c)は、コネクタ部30をカバー25の水平な壁部である天壁26と、垂直な壁部である左右両側の側壁28(壁部)に設けた例である。このように、コネクタ部30の取り付け位置を変えることで、コネクタ接続方向Aが一方向に限定されず、任意の方向からコネクタ付き電子ユニット10をアクチュエータ40に接続することが可能となる。
【0044】
図5に示されるように、アクチュエータ40の上部に設けられた機器コネクタ41には、コネクタ部30の雌端子33と接続される雄端子42が収容されている。雄端子42は、例えば、アクチュエータ40に直付けされたL字形の端子である。機器コネクタ41は、コネクタ部30に緊密に嵌合する寸法に形成されており、しかも、機器コネクタ41の壁部には図示しないロック部が設けられているため、機器コネクタ41とコネクタ部30とががたつきなく嵌合し、車両振動などによって外れることもなく、電気的接続の信頼性が損なわれないようになっている。
【0045】
伝送制御ユニット(図2)35は、上下2段に構成されており、上段に位置する伝送制御回路基板36と、下段に位置するスイッチモジュール(駆動制御部)37と、伝送制御回路基板36とスイッチモジュール37とを電気的に接続する中継端子39とからなっている。伝送制御回路基板36とスイッチモジュール37とを2段構成とすることに本発明は限定するものではなく、1段とすることも可能である。2段とした場合は、ケース13が水平方向(前後方向又は左右方向)に肥大するのが防止され、1段とした場合は、ケース13が垂直方向(高さ方向)に肥大するのが防止されるとともに、中継端子39が不要となる。
【0046】
ここで、本実施形態での上下の概念は、ケース13とカバー25とが合わさる方向又は伝送制御回路基板36の板厚方向と便宜的に定めることとする。したがって、実使用の際には、コネクタ嵌合方向Aが水平方向から垂直方向に変わったり、上下方向が前後方向になったり、左右方向になったりすることもある。
【0047】
伝送制御回路基板36は、ワイヤハーネス43を介して伝送された伝送信号を受信するとともに、その信号を複合化し、中継端子39を介してスイッチモジュール37へ信号を送信する機能を有する。すなわち、伝送制御回路基板36は、信号伝送機能を有している。
【0048】
スイッチモジュール37は、パワーMOSFET(電圧駆動型素子)37aと、FET搭載基板37cと、放熱板37dとからなり、アクチュエータ40に対する駆動制御機能を有している。パワーMOSFET37aとFET搭載基板37cとは、電極取り出し用のジャンパ線37bで接続されている。このようにパワーデバイスは、チップ単体で用いられることはなく、必ずパッケージ又はモジュールの形でケース13に組み込まれる。
【0049】
パワーMOSFET37aは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の3極からなり、増幅された電流をドレイン−ソース間に出力する電圧駆動型素子である。なお、スイッチング素子としてのパワーデバイスは、パワーMOSFET37aに限定するものではなく、パワーMOSFET37aに代えて他の電圧駆動型素子を使用することもできる。
【0050】
放熱板37dには、軽重量で放熱性に優れる種々の材料を適用することができ、例えば、AlやSiC/Al複合材が用いられる。SiC/Al複合材は、熱膨張係数が低くいため、熱応力による影響を受けにくく、放熱板37dとして好適する。また、パワーデバイスを金属電極材料で挟みながら加圧接触させた圧接型パッケージを用いることも有効である。圧接型パッケージは、パワーデバイスを両面から冷却することが可能であり、しかも、電極の取り出しにジャンパ線37bが不要となり、インダクタンスの低減及び接続信頼性の点で有効であるからである。
【0051】
図6は、コネクタ付き電子ユニット10の回路図を示したものである。バッテリ46のプラス極に接続された電源線43bは、ECU45、伝送制御回路基板36、スイッチモジュール37及びアクチュエータ40に電源を供給する。信号線43aは、ECU45からの伝送信号を伝送制御回路基板36に伝送する。伝送制御回路基板36から複合化された信号が送信されて、パワーMOSFETのゲート電極に入力電圧が印加され、ドレイン−ソース間に増幅された電流が出力され、アクチュエータ40が駆動される。接地線43cは、バッテリ46のマイナス極に接続される。
【0052】
次に、コネクタ付き電子ユニット10の組立方法について説明する。
先ず、矩形枠状のケース13の下部14bに、中継端子39の接続されたスイッチモジュール37を対向させ、下部14bの段部14eに放熱板37dの端部を位置させて取り付ける。そして、ケース13の上部14aに、通信制御回路基板36を対向させ、回路基板36の端部をケース13内壁の段部14fに載置させるとともに、回路基板36の配線導体36aに中継端子39を貫通させる。ワイヤハーネス43を、ハーネス接続部20の貫通孔20aに挿入し、皮剥きされた心線を中継端子39の中間部にはんだ付けにて接続する。
【0053】
カバー25のコネクタ部30内の端子収容室32に、リード線34付きの雌端子33を挿入する。そして、リード線34の皮剥きされた心線と通信制御回路基板36の配線導体36aをはんだ付けにて接続した後に、ケース13にカバー25を対向させ、ロック手段によりカバー25をケース13に固定して、コネクタ付き電子ユニット10の組立てが終了する。
【0054】
なお、電圧駆動型素子としてのパワーMOSFET37aに代えて、電流駆動型素子としてのパワートランジスタやIGBTを使用することも可能である。パワートランジスタは100V以下の低耐圧用途に、IGBTは400V以上の高耐圧用途に好適する。
【0055】
また、本実施形態のコネクタ付き電子ユニット10は、カーネットワークシステムにおけるアクチュエータ40とワイヤハーネス43を接続するインタフェースであるが、ホームネットワークシステムやビルネットワークシステムなどを含む全てのネットワークシステムにおけるアクチュエータとワイヤハーネスとの接続に適用することも可能である。
【0056】
本実施形態のコネクタ付き電子ユニット10は、通信制御回路基板36とスイッチモジュール37とからなる伝送制御ユニット35を内蔵したものであるが、リレーやヒューズ、ヒュージブルリンクやブスバーなどをさらに搭載して回路を構成することも可能であり、コネクタ付きの電気接続箱としても利用可能である。
【0057】
本実施形態におけるカーネットワークシステムにおける多重伝送方式としては、公知の周波数分割多重方式又は時分割多重方式などが用いられ、網形態としては、バス型以外にスター型やリング型も採用可能であり、LANのアクセス方式としては、CSMA/CD方式、トークンパッシング方式などを用いることができる。
【0058】
【発明の効果】
以上の如く、請求項1記載の発明によれば、カバーにコネクタ部が設けられているから、制御対象が変わりそのコネクタ仕様が変更されても、カバーを変更するだけで、種々の制御対象に柔軟に対応することができる。伝送制御ユニットが設けられたケースは、制御対象が変わっても交換不要であり、ケースの共通使用によりコネクタ付き電子ユニットのコスト低減を図ることができる。
【0059】
また、請求項2記載の発明によれば、コネクタ同士の接続方向が一方向に限定されず、任意の方向からコネクタ同士を接続することが可能となる。したがって、部品設置スペースを広く取れない場合であっても、コネクタと他部品との干渉を回避することができ、コネクタ同士の接続を確実に行うことができる。
【0060】
また、請求項3記載の発明によれば、カバーにコネクタ部が着脱可能に固定されるから、コネクタ部に既存のコネクタを適用することができ、コネクタ付き電子ユニットの製作が容易となる。また、制御対象のコネクタ仕様に合ったコネクタ部に取り替えることで、種々の制御対象に柔軟に対応することもできる。
【0061】
また、請求項4記載の発明によれば、コネクタ部内の端子と伝送制御ユニットとがリード線を介して接続されるから、内部構造を大幅に設計変更することなく、コネクタ部をカバーの壁部の所望の位置に設けることができる。
【0062】
また、請求項5記載の発明によれば、伝送制御ユニットが信号受信部及び駆動制御部を備えているから、コネクタ付き電子ユニットが伝送機能及び駆動制御機能を有することとなる。したがって、制御対象に伝送・制御回路や回路素子を設けることなく、多重伝送による制御対象の駆動制御が可能となる。
【0063】
また、請求項6記載の発明によれば、比較的小さい消費電力で動作する半導体素子が、増幅された駆動信号を出力して、制御対象がON−OFF制御される。したがって、電力消費が少なく、集積度が高く、小型の多重伝送用のコネクタ付き電子ユニットを提供することができる。
【0064】
また、請求項7記載の発明によれば、制御対象に応じてカバーを取り替えることで、コネクタ付き電子ユニットの多品種対応が容易となる。しかも、ケースの共通使用により、製作コストを低減することができる。また、コネクタ部をカバーの所望の壁部ないし壁部の所望の位置に設けることで、コネクタ接続の自由度が高いコネクタ付き電子ユニットを提供することができる。
【0065】
また、請求項8記載の発明によれば、端子と伝送制御ユニットとが直接に接続せずに、リード線を介して接続するから、ユニットハウジングの大幅な設計変更をすることなく、コネクタ部の位置を容易に変えることができる。したがって、低コストでコネクタ付き電子ユニットを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコネクタ付き電子ユニットの一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1に示すコネクタ付き電子ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図3】図2に示すコネクタ部の拡大図である。
【図4】同じく図1に示すコネクタ付き電子ユニットのカバーとコネクタ部を示した分解斜視図であり、(a)は前壁にコネクタ部が装着される状態を示した図、(b)は天壁にコネクタ部が装着される状態を示した図、(c)は側壁にコネクタ部が装着される状態を示した図である。
【図5】同じく図1に示すコネクタ付き電子ユニットがアクチュエータに接続される状態を示した斜視図である。
【図6】同じく図1に示すコネクタ付き電子ユニットの回路図である。
【図7】従来のコネクタ付き電子ユニットの一例を示す斜視図である。
【図8】図6に示すコネクタ付き電子ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図9】従来のコネクタ付き電子ユニットの他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
10 コネクタ付き電子ユニット
12 ユニットハウジング
13 ケース
20 ハーネス接続部
25 カバー
26 天壁(壁部)
27 前壁(壁部)
28 側壁(壁部)
30 コネクタ部
35 伝送制御ユニット
36 伝送制御回路基板(信号受信部)
37 スイッチモジュール(駆動制御部)
37a パワーMOSFET(電圧駆動型素子)
40 アクチュエータ(制御対象)
43 ワイヤハーネス
Claims (8)
- 制御対象を制御する伝送制御ユニットをユニットハウジングに内蔵したコネクタ付き電子ユニットであって、
前記ユニットハウジングが、前記伝送制御ユニットを収容したケースと、前記制御対象に接続されるコネクタ部を有したカバーとからなることを特徴とするコネクタ付き電子ユニット。 - 前記コネクタ部が、前記カバーの垂直な壁部又は水平な壁部に選択的に設けられたことを特徴とする請求項1記載のコネクタ付き電子ユニット。
- 前記コネクタ部が、前記カバーに対して着脱自在に固定されたことを特徴とする請求項1又は2記載のコネクタ付き電子ユニット。
- 前記コネクタ部内の端子が、リード線を介して前記伝送制御ユニット側に接続されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニット。
- 前記伝送制御ユニットが、伝送信号を受信する信号受信部と、駆動信号を送信して前記制御対象をON−OFF制御する駆動制御部とを備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニット。
- 前記駆動制御部が、電圧駆動型素子又は電流駆動型素子を含むスイッチモジュールであることを特徴とする請求項5記載のコネクタ付き電子ユニット。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のコネクタ付き電子ユニットの製造方法であって、前記ユニットハウジングを構成する前記ケースと前記カバーとを各々成形し、該ケースに前記伝送制御ユニットを収容し、前記カバーの所望の壁部ないし該壁部の所望の位置に前記コネクタ部を設け、該ケースに該カバーを組み付けることを特徴とするコネクタ付き電子ユニットの製造方法。
- 前記コネクタ部内に挿入する前記端子と、前記伝送制御ユニットとを前記リード線で接続することを特徴とする請求項7記載のコネクタ付き電子ユニットの製造方法。
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