JP3762627B2 - 電気接続箱 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気接続箱に関し、電装品への電源供給、制御および信号の送受信を行う電気接続箱に収容される内部回路のシールド性を確保すると同時に、電気接続箱の小型化を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には電気接続箱が搭載され、電気接続箱の内部回路をワイヤハーネスや情報信号用の通信バスを介して自動車の各部に装着される各種電装品等と接続し、電源回路、制御回路、情報信号回路の分岐接続を集中的に行っている。通信制御を行う電気接続箱の内部回路は、種々の電子部品を多数実装したプリント基板を含んでいる場合もあり、これら電子部品の中にはマイコンも含まれる。
【０００３】
マイコンは、通信制御等に伴うＯＮ／ＯＦＦを信号の入力の有無で行い、例えば、５Ｖの電流値を有する信号が入力されるとＯＮし、０Ｖの信号、即ち、電流が入力されなければＯＦＦする制御を行っている。この制御時に、制御用信号の信号送信用ラインが、周囲の電子機器等より生じるノイズの影響を受けると、ノイズ誘導による電流がマイコンへ入力されることがある。この場合、ノイズによる誘導電力がマイコンのポートに影響を与え、電位的に一定のしきい値を越えると、マイコンは入力ありと判断して誤作動するおそれがあり、電子部品、特に、マイコンを実装しているプリント基板はノイズに対するシールド性が非常に重要となっている。
【０００４】
図５（Ａ）（Ｂ）は、シールド性能を確保した従来のプリント基板１を示している。プリント基板１は、上面１ａに回路形状に各種ラインを形成した導体２を設けると共に、マイコン３、トランジスター４等の各種電子部品、および、コンデンサー５や抵抗等の電気部品を実装している。また、下面１ｂには、裏面全体を被う面積を有しグランドレベルと接続されるアース用導体６を設け、プリント基板１の貫通孔１ｃを通じて、上面１ａ側の導体２とアース用導体６を中継線７で接続して、ノイズをアース用導体６で受け止めてグランドへ逃がし、ノイズによる影響を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した電子部品を搭載したプリント基板をジャンクションボックスからなる電気接続箱の内部に収容したものでは、通常、プリント基板をユニットケース内に収容した状態で電気接続箱の内部に収容されている。
しかしながら、上記のように、ユニットケース内にプリント基板を収容して電気接続箱の内部に収容すると、電気接続箱が大型化すると共に他の内部回路との接続形態が複雑となる問題がある。
【０００６】
近時、自動車に搭載される電装品の増大に伴い電気接続箱は、大型化しており、そのため、室内側に搭載するジャンクションボックスの内部回路のうちエンジンルーム内の電装品の制御を行う回路を分割して、エンジンルーム内に搭載する電気接続箱を設ける提案が種々なされている。しかし、エンジンルーム内にも電装品は数多く存在するので、エンジンルーム内の電気接続箱も大型化する傾向を有している。
エンジンルーム内は、一般に配置スペース等が限定されており、そのためエンジンルーム内の電気接続箱の小型化が強く要望されている。よって、電子部品を実装したプリント基板を電気接続箱に収容する場合には、電気接続箱を小型化するために、プリント基板をケースに収容せずに、他の回路板と積層配置する構成とすることが望ましい。
【０００７】
しかしながら、図５に示すように、プリント基板の一面に電子部品を実装し、他面にアース用導体を設けた構成では積層しにくい問題がある。
即ち、電子部品等を実装したプリント基板１の上面１ａの上方へ他の回路体を積層させると、電子部品等は高さが夫々相違するため、これら電子部品等との干渉を避けるためには、上方へ配置する回路体との間のスペースをあける必要がある。一方、プリント基板１の上下面を逆にしてシールド用のアース用導体６を設けた面の上方に回路体を積層すると、アース用導体６が積層された内部に埋もれてしまい、シールド効果が減少し、ノイズを有効に遮断できなくなる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、電気接続箱の内部回路として、プリント基板を一面側に積層した場合であっても、シールド性能を確保することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、自動車に搭載され、電源回路、制御回路、情報信号回路の分岐接続を行うジャンクションボックスからなる電気接続箱であって、
上記電気接続箱の内部回路の主体を、一面にのみ導体を設けると共に該導体を設けた側に電子部品を実装して導体と接続したプリント基板で構成し、
上記導体のうち信号送信用導体の両側にはアース用導体を設けて、信号送信用導体へのノイズをアース用導体でシールドする構成とし、かつ、上記アース用導体の幅を、上記信号送信用導体の幅よりも大とし、さらに、
上記実装する電子部品として通信制御用のマイコンを設け、該マイコンと上記信号送信用導体とを接続し、上記信号送信用導体は、通信制御用のＣＡＮバスおよびシリアル通信用の信号ライン、非同期シリアル送信を行うＵＡＲＴ送信ラインからなる多重通信回路が含まれていることを特徴とする電気接続箱を提供している。
【００１０】
このように電気接続箱に内部回路の一部として収容されるプリント基板の一面に設けられた信号送信用導体の両側にアース用導体を配置すると、プリント基板の片面に必要な回路とシールド構造を集約することができる。
即ち、マイコン等の電子部品への信号の入力用等に使用される信号送信用導体の両側に並行してアース用導体を配置すると、信号送信用導体に対して何れの方向からノイズを受けても、アース用導体がノイズ遮断吸収して信号送信用導体へのノイズによる悪影響を防止できる。
【００１１】
また、上記のように導体を設けた面に電子部品等を実装すると、反対側の導体を設けていない側の面はフラットになり、この面の上方に他の回路体を隙間をあけずに密に安定して積層することができ、電気接続箱の小型化を図ることができる。特に、エンジンルーム内に搭載されるジャンクションボックスでは、配置スペースが限られているため、小型化は有効である。さらに、アース用導体が外表面に露出するため、シールド機能を確保することができる。
【００１２】
上記アース用導体の幅を、上記信号送信用導体の幅よりも大としている。
このようにアース用導体の幅を大とすると、ノイズを広い面積で受け止めることができシールド性能を一段と向上できる。なお、基板的に電位を安定させるため、基板に対するグランドをとるための電位的には０ボルトとなるグランド部を基板に設けると共に上記アース用導体の信号送信用導体と並行する部分の端部にグランド部を連続させることが好ましい。又、上記アース用導体でシールドされる信号用導体は、プリント基板に実装するマイコンと接続することが好適である。
【００１３】
具体的には、上記電気接続箱の内部回路の主体を、絶縁板を介して積層する複数のプリント基板で構成し、該プリント基板のうちの一枚は上記電子部品を実装すると共に信号送信用導体及びアース接続用導体を設けたプリント基板とし、該プリント基板の導体を他のプリント基板の導体とジャンパーで接続し、かつ、上記アース接続用導体を設けた基板表面を最外面に位置させている。
また、エンジンルーム内に搭載し、室内側に搭載されるジャンクションボックスとワイヤハーネスを介して接続していると共に、エンジンルーム側に搭載するヘッドランプ類およびエンジン制御用ＥＣＵと上記信号送信用導体を通信バスを介して接続している。
【００１４】
上記のように、電気接続箱の内部回路をプリント基板を主体として構成すると、従来用いられているバスバーの使用を最小限に押さえることができる。しかも、プリント基板を積層状態としてもシールド性を確保できるので、回路の信頼性を保証した状態で、内部回路が占める容積も小型化でき、それに伴い電気接続箱自体の大きさも小さくでき、コストの低減も図れる。
【００１５】
なお、積層する場合は、層毎に適用電流値を相違させると、回路設計等が容易になるので好適である。例えば、下層は小電流用、中層は中電流用、上層は小電流用と分けるようにして、また、大電流用の層はプリント基板に導体とバスバーと取り付けて回路を構成することにより、負荷回路と電源供給回路等の配置を容易に形成することができる。なお、このような電流値別の積層をプリント基板で構成する場合は、各層のプリント基板の導体の厚みを適用電流値に対応させることが好ましく、小電流用であれば、導体の厚みを１８μｍ以上３５μｍ未満、中電流用では３５μｍ以上７０μｍ未満、大電流用では７０μｍ以上４００μｍ以下に設定するのが好適である。なお、各層を接続するジャンパーには、ジャンパー線、中継端子、ＦＰＣ（フレキシブル・プリンテッド・サーキット）等を適用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明にかかる実施形態の電気接続箱１０は、エンジンルーム（Ｘ）内に配置しており、室内（Ｙ）側に配置するジャンクションボックス１１とは別に設けている。
【００１７】
上記エンジンルーム側の電気接続箱１０は室内側のジャンクションボックス１１とワイヤハーネスＷ／Ｈを介して接続していると共に、エンジンルーム側に搭載する各種電装品、即ち、ヘッド側のランプ類のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うと共に、エンジン関係の制御を行うＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等との情報の通信制御を行っている。この通信制御のため、電気接続箱１０内にはＣＡＮバスおよびシリアル通信用の信号ラインや、非同期シリアル送信を行うＵＡＲＴ送信ラインによる多重通信回路を収容し、該回路を車室内のインストルメントパネルに取り付けた表示装置等にジャンクションボックス１１を介さずに、直接、通信バスを介して接続している。
【００１８】
電気接続箱１０は、図２に示すように、ロアケース１２内に内部回路として２枚のプリント基板１３、１４を絶縁板１５を介在させて上下に積層し、上下のプリント基板１３と１４とを一側面に配置するジャンパー線１６で接続している。ロアケース１２にはアッパーケース１７を被せてロック結合し、さらに、防水対策用のアッパーカバー１８を被せて、該アッパーカバー１８をロアケース１２とロック結合している。
【００１９】
積層状態から展開した状態を示す図３に示すように、プリント基板１３、１４は、いずれも、剛体の絶縁樹脂からなる基板２０、２１の片面にのみ導体２２、２３を設けた片面基板構成としている。本実施形態では、プリント基板１３には、電源回路や、リレー回路部、ヒューズ回路部が形成されている。一方のプリント基板１４には、通信制御用となる多重信号回路等が形成されている。
【００２０】
図４（Ａ）に示すように、プリント基板１４は、基板２１の一面側２１ａに、回路形状に適合するように回路用の各種ラインを形成した導体２３をプリントしており、電子部品であるトランジスタ４１、マイコン４２等を導体２３の所要箇所に半田付けして取り付けると共に、コンデンサー４０、抵抗４３等の各種電気部品も半田付けして所要の回路を形成している。なお、通信制御に用いられる各種信号は小電流値であるため、これらの信号が流れる導体２３の厚みは３５μｍに設定している。
【００２１】
マイコン４２は、導体２３における信号送信用導体で形成される各種信号の入出力用のラインと導通接続されており、図４（Ｂ）に示すように、これらラインの中には、通信制御のＯＮ／ＯＦＦを判断する入力信号および制御に伴う出力信号の通信バスの信号送信用ラインに該当するＵＡＲＴ送信ライン２３ａや、自動車用ＬＡＮに該当するＣＡＮバスおよびシリアル信号用の信号ラインに含まれてアース用導体に該当する信号アースライン２３ｂが存在している。信号アースライン２３ｂは、回路的にはグランドと接続され０Ｖの電位になっている。
【００２２】
マイコン４３への導通接続付近では、ＵＡＲＴ送信ライン２３ａと信号アースライン２３ｂは、それぞれ並行に配置されてＵＡＲＴ送信ライン２３ａの両側に信号アースライン２３ｂを位置させると共に、信号アースライン２３ｂのライン幅は、ＵＡＲＴ送信ライン２３ａより大きく設定して、信号アースライン２３ｂが占める表面積を大きくしている。本実施形態では、図４（Ｂ）に示す箇所で、ＵＡＲＴ送信ライン２３ａのライン幅Ｗ１に対し信号アースライン２３ｂのライン幅Ｗ２を大きく設定している。このようにして、周囲に発生するノイズを信号アースライン２３ｂで受け止めて、通信バスのラインを流れる信号にノイズの影響を及ぼさないようにしている。
【００２３】
なお、基板２１には、グランドをとるために電位的に０ボルトにしているグランド部２３ｆを周囲部２１ｂや空きスペース２１ｂに設けており、このグランド部２３ｆと信号アースライン２３ｂの端部とを連続させて、信号アースライン２３ｂを電位的に０ボルトに安定させている。なお、基板２１の一辺側２１ｄには、他のプリント基板１３との接続用に導体２３の接続部２３ｃを多数設けている。また、基板２１の略対角線上には二つの位置決め穴２１ｅも設けている。
【００２４】
一方、他のプリント基板１３は、図３に示すように、略正方形の基板２０の下面２０ａに、厚さ７０μｍの回路形状に形成された導体２２をプリントしており、上面２０ｂには厚みのあるバスバー２６を載置してハイブリット回路板としている。導体２２は、自動車に搭載された各種電装品と接続される負荷回路を形成しており、負荷回路の適用電流値は大きいものとなっている。また、バスバー２６は、バッテリーからの電源を供給する電源回路を主に形成しており、各所に下向きに屈折させた接続端子を設け、基板２０を貫通して導体２２と半田接続し、所要回路を形成している。なお、基板２０の一辺側２０ｃには、プリント基板１４との接続用の接続部２２ａを設けており、略対角の位置には、二つの位置決め穴２０ｄを設けている。
【００２５】
さらに、プリント基板１３に、バスバー２６に上方へ屈折する圧接端子部２６ａを設ける一方、上面２０ｂに圧接端子２９を差し込んで下面２０ａの導体２２と半田接続し、二つの端子を有するヒューズ３０Ａや三つの端子を有するマルチタイプのヒューズ３１Ｂを接続可能にしている。また、ヒューズ以外には、リレー３１を直接に導体２２へ半田接続している。
【００２６】
上記プリント基板１３を被うアッパーケース１７は、図１に示すように、プリント基板１３へ接続するヒューズ用のヒューズ収容部１７ａを設けると共にコネクタ収容部１７ｂを設け、該コネクタ収容部１７ｂに挿入するコネクタ３２の端子を、導体２２と接続させて基板２０より立設する端子端子３３と雌雄嵌合接続させる構成としている。これらコネクタ収容部１７ｂには、電源供給用のコネクタ３２Ａと負荷用のコネクタ３２Ｂを接続している。
【００２７】
上記プリント基板１３、１４の積層時に介在する絶縁板１５は、図１にも示すように、該周縁に上下両面より周壁１５ａを突設し、これら周壁１５ａをリブ１５ｂで補強している。また、下面にはプリント基板１４を位置決めするピン１５ｃを二本突設し、上面にはプリント基板１３を位置決めするピン１５ｄを二本突設している。
【００２８】
次に、上記したプリント基板１３、１４を積層してジャンパー線１６の接続により内部回路を形成する手順を説明する。
先ず、導体２３を設けた一面２１ａを下方に向けたプリント基板１４の上方に、絶縁板１５を積層し、さらに、絶縁板１５の上方に、導体２２を設けた一面２０ａを下方に向けてプリント基板１３を積層して形成している。この際、絶縁板１５の下面１５のピン１５ｃをプリント基板１４の位置決め穴２１ｅに挿入すると共に、上面のピン１５ｄもプリント基板１３の位置決め穴２０ｄに挿入して、絶縁板１５を基準にして、プリント基板１３とプリント基板１４をそれぞれ位置決めしている。
【００２９】
上記状態で、一端側にそれぞれ位置するプリント基板１３の接続部２２ａとプリント基板１４の接続部２３ｃとをジャンパーとしてジャンパー線１６により半田接続し、上下の所要回路を導通させている。なお、ジャンパー線１６による接続は、プリント基板１３およびプリント基板１４が位置決めされているため、狭ピッチで並ぶ多数の接続箇所も容易に接続することができる。
【００３０】
また、この積層状態では、プリント基板１４の信号アースライン２３ｂは、最外面となる下面側で表出しているため、シールド性能を妨げられることはなく、さらに、内部回路自体は積層化により高密度化されている。この形成された内部回路は、ロアケース１２およびアッパーケース１７の内部に収容された後、アッパーカバー１８を被せて電気接続箱１０を完成している。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、積層数は二層より多くしても可能であり、各層を大電流用、中電流用、小電流用と電流値毎に分けるようにしてもよい。この場合、プリント基板の導体の厚みは、大電流用であれば７０μｍ以上４００μｍ以下に、中電流用であれば３５μｍ以上７０μｍ未満、小電流用であれば１８μｍ以上３５μｍ未満として、電流値毎に最適な寸法に設定している。但し、この場合も信号アースラインを含む回路基板は、信号アースラインが最外面となるように最上層あるいは最下層に位置させることが必要である。また、各層のプリント基板を導通接続するジャンパーには、ジャンパー線以外にも、コ字形状や直線状の中継端子、ＦＰＣ（フレキシブル・プリンテッド・サーキット）を使用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
上記した説明より明らかなように、本発明の電気接続箱を用いると、実装する電子部品の干渉やシールド性の確保が困難なため、積層化が困難であったプリント基板を含む内部回路を積層化することができ、電気接続箱の小型化の推進に貢献することができる。しかも、積層化してもシールド性能は確保されているため、内部回路の信頼性も落とすことない。また、各層の内部回路をプリント基板で形成することにより、安価で内部回路を形成できるので電気接続箱にかかるコストも低減でき、各層を電流値別に分けるという配置も行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる電気接続箱の搭載箇所を示す自動車の全体図である。
【図２】 本発明の電気接続箱の分解斜視図である。
【図３】 接続された一方のプリント基板と他方のプリント基板を展開した状態を示す斜視図である。
【図４】 （Ａ）は電子部品等を実装するプリント基板の導体を設けた面の平面図、（Ｂ）はマイコンと導体の各種ラインとの導通接続箇所の拡大平面図である。
【図５】 従来の内部回路に含まれるプリント基板であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は底面図である。
【符号の説明】
１０ エンジンルーム用電気接続箱
１１ 室内側ジャンクションボックス
１２ ロアケース
１３、１４ プリント基板
１５ 絶縁板
１６ ジャンパー線
１７ アッパーケース
１８ アッパーカバー
２０、２１ 基板
２２、２３ 導体
２３ａ ＵＡＲＴ送信ライン
２３ｂ 信号アースライン
２３ｆ グランド部
４２ マイコン

Claims (3)

1. 自動車に搭載され、電源回路、制御回路、情報信号回路の分岐接続を行うジャンクションボックスからなる電気接続箱であって、
   上記電気接続箱の内部回路の主体を、一面にのみ導体を設けると共に該導体を設けた側に電子部品を実装して導体と接続したプリント基板で構成し、
   上記導体のうち信号送信用導体の両側にはアース用導体を設けて、信号送信用導体へのノイズをアース用導体でシールドする構成とし、かつ、上記アース用導体の幅を、上記信号送信用導体の幅よりも大とし、さらに、
   上記実装する電子部品として通信制御用のマイコンを設け、該マイコンと上記信号送信用導体とを接続し、上記信号送信用導体は、通信制御用のＣＡＮバスおよびシリアル通信用の信号ライン、非同期シリアル送信を行うＵＡＲＴ送信ラインからなる多重通信回路が含まれていることを特徴とする電気接続箱。
2. エンジンルーム内に搭載し、室内側に搭載されるジャンクションボックスとワイヤハーネスを介して接続していると共に、エンジンルーム側に搭載するヘッドランプ類およびエンジン制御用ＥＣＵと上記信号送信用導体を通信バスを介して接続している請求項１に記載の電気接続箱。
3. 上記電気接続箱の内部回路の主体を絶縁板を介して積層する複数のプリント基板で構成し、該プリント基板のうちの一枚は上記信号送信用導体の両側にアース用導体を設けた上記プリント基板とし、他のプリント基板の導体とジャンパーで接続している請求項１または請求項２に記載の電気接続箱。

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