JP5742759B2 - 車載用電子機器 - Google Patents

Description

本明細書では、車載して用いる電子機器を開示する。

電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などは、走行用モータを備えており、走行用モータに駆動電流を印加する電子機器を車載している。車載用の電子機器は、多数本の入出力信号線に接続して使用する。入出力信号線は束ねられてワイヤハーネスを構成しており、その先端にワイヤハーネス側コネクタが用意されている。車載用電子機器は、ワイヤハーネス側コネクタに接続して用いる。

電子機器には、ワイヤハーネス側コネクタに接続するコネクタが用意されている。特許文献１に、電子機器側のコネクタを基板に固定する技術が開示されている。電子機器は基板に実装されており、その基板に電子機器側コネクタを固定するようにすると、基板とコネクタの接続関係が単純化される。基板はケースに収容されている。ケース内に収容されている基板に固定されている電子機器側コネクタ（基板に固定されていることから、以下では基板側コネクタという）にワイヤハーネス側コネクタを接続可能とするために、特許文献１の技術では、ケースに開孔を設け、その開口を利用して基板側コネクタとワイヤハーネス側コネクタが接続可能とされている。

車載している場合、ワイヤハーネスに外力が加わる。その結果、外力がワイヤハーネスからワイヤハーネス側コネクタを経由して基板側コネクタに伝播し、基板側コネクタと基板との間に力が作用することがある。その結果、基板と基板側コネクタを固定しているはんだ等が損傷し、基板に形成されている配線と基板側コネクタが接続不良となる可能性がある。

特許文献１に、基板側コネクタをケースに固定してしまう技術が開示されている。基板側コネクタをケースに固定してしまえば、ワイヤハーネスに加わった外力はケースで受け止められる。ワイヤハーネスに加わった外力が基板と基板側コネクタの間に作用することを防止できる。

特開２００６−３３１８０３号公報

特許文献１の技術では、基板に基板側コネクタを固定しておき、ケースに対して基板と基板側コネクタの双方を固定する。この構造を実現するためには、基板と基板側コネクタの位置関係を厳格に管理し、ケースに基板を固定する箇所とケースに基板側コネクタを固定する箇所の相対的位置関係を厳格に管理する必要がある。特許文献１の技術では、ケース形状に関して高い精度が要求される。

車載用電子機器は狭いスペースに搭載する必要性から、一般に複雑な形状をしている。複雑な形状を高い精度で仕上げることは難しい。成形後に切削可能等をして形状精度を確保する必要が生じる。ケースの製造コストが増大してしまう。
本明細書では、複雑な形状をしているケースの形状に関する要求精度を緩和する技術を開示する。例えば、鋳造技術で製造可能な程度の精度で足りる技術を開示する。

本明細書で開示する電子機器は、車載し、ワイヤハーネス側コネクタに接続した状態で用いる。その電子機器は、ワイヤハーネス側コネクタが接続される基板側コネクタと、基板側コネクタが固定されている基板と、基板を収容しているケースと、ケースとは別体のカバーを備えている。カバーは、ケースに固定されている。
ケースには、ワイヤハーネス側コネクタを基板側コネクタに対して抜き挿しするのを許容する開口が形成されている。カバーにも、ワイヤハーネス側コネクタを基板側コネクタに対して抜き挿しするのを許容する開口が形成されている。カバーには、基板側コネクタに接続されたワイヤハーネス側コネクタに接触してワイヤハーネス側コネクタが移動することを禁止するワイヤハーネス側接触面が形成されている。あるいは、基板側コネクタに接触して基板側コネクタが移動することを禁止する基板側接触面が形成されている。

本明細書で開示する電子機器では、ケースとカバーが別体であり、個々に用意することができる。ケースを粗い形状精度で製造し、カバーを高い形状精度で製造することができる。
カバーに基板側接触面が形成されている場合、ワイヤハーネスに加わった外力がワイヤハーネス側コネクタを経由して基板側コネクタに伝播しても、その力はカバーを介してケースで受け止められる。ワイヤハーネスに加わった外力が基板側コネクタと基板間に作用することを抑制できる。
カバーにワイヤハーネス側接触面が形成されている場合、ワイヤハーネスに加わった外力がワイヤハーネス側コネクタに伝播しても、その力はカバーを介してケースで受け止められる。ワイヤハーネスに加わった外力が基板側コネクタに伝播することを抑制できる。
上記によると、ケース形状に関する要求精度が緩和され、ケースの製造コストの低減が可能となる。

カバーにはワイヤハーネス側接触面のみが形成され、基板側接触面が形成されていない形状も有効である。その場合、ワイヤハーネスに加わった外力はワイヤハーネス側コネクタとカバーを経由してケースに伝播し、基板側コネクタに伝播することがない。基板側接触面は存在するものの、その接触範囲が狭い場合には、外力が基板側コネクタに伝播するのを効果的に抑制することができる。

カバーに、ワイヤハーネス側接触面と基板側接触面の両方が形成されていてもよい。
この場合、カバーがワイヤハーネス側コネクタと基板側コネクタの相対的位置関係を一定に調整する手段として機能し、ワイヤハーネスに加わった外力がワイヤハーネス側コネクタを経由して基板側コネクタに伝播するのを抑制する手段として機能し、基板側コネクタに外力が伝播したとしても基板側コネクタと基板間に力が作用することを抑制する手段として機能する。

ケースは鋳造品であることが好ましい。ケースが鋳造品であると、金属製ケースによると電磁波遮蔽効果が得られ、電磁ノイズ対策が有利である。また鋳造ケースによると、必要な強度を確保しやすい。
一方、カバーは樹脂成形品であることが好ましい。樹脂成形品は、高い形状精度を確保しやすい。ワイヤハーネス側コネクタ及び／又は基板側コネクタに接触してそれらが変位することを禁止することができる形状精度を確保しやすい。樹脂成形品は、電磁ノイズ対策と強度の面では不利であるが、その分は金属製ケースで補うことができる。

カバーでワイヤハーネス側コネクタを位置決めする場合、ケースとカバー間にシール材が配置されていることが好ましい。また、ワイヤハーネス側コネクタを基板側コネクタに接続した状態で、カバーとワイヤハーネス側コネクタの間にシール材が配置されることが好ましい。
この場合、ケースとカバー間からケース内に水が浸入するを抑制でき、カバーとコネクタ間からケース内に水が浸入するのを抑制できる。

本明細書で開示する車載用電子機器によると、基板を収容するケースと、コネクタに接してコネクタに作用する力をケースに伝達するカバーを別々に用意することができる。ケースにはケースに適したケースを用意し、カバーにはカバーに適したカバーを用意できることから、それぞれに無駄のない部品を用意することができる。車載用電子機器を安価に製造することが可能となる。

実施例の車載用電子機器の分解斜視図を模式的に示す。 図1のカバー６０に対するII−II線の位置での断面を模式的に示す。 カバー６０の表面側の斜視図を模式的に示す。 カバー６０の裏面側の斜視図を模式的に示す。

下記に示す実施例の主要な特徴を列記する。
(特徴１)カバーは、ワイヤハーネス側コネクタに接触してワイヤハーネス側コネクタが基板に対して変位するのを防止する。
(特徴２)カバーは、ワイヤハーネス側コネクタに接触してワイヤハーネス側コネクタが基板に対して変位するのを防止する一方において、カバーと基板側コネクタが接触する面積が狭く、カバーから基板側コネクタに力が伝播しずらくしている。
(特徴３)カバーは、基板側コネクタを基準にして位置決めされ、ワイヤハーネス側コネクタを位置決めする。カバーによって、基板側コネクタとワイヤハーネス側コネクタの相対的位置関係が一定に調整される。

図１は、車載用電子機器９９を分解した斜視図を模式的にしており、下ケース２０、基板３０、基板側コネクタ４０，４５、上ケース５０、カバー６０を備えている。電子機器９９は車載し、ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５を接続して用いる。

基板側コネクタ４０，４５は基板３０に固定されている。基板側コネクタ４０，４５の下面から複数のピンが伸びており、それぞれのピンが基板３０に形成されている配線パターンにはんだで接続されている。

基板３０は下ケース２０の固定されている。上ケース５０は下ケース２０に固定されている。上ケース５０が下ケース２０に固定されるとケースが完成し、そのケース内に基板３０が収容されている状態が得られる。上ケース５０には開口５６が設けられており、開口５６に基板側コネクタ４０，４５が臨んでいる。カバー６０は上ケース５０に固定されており、ワイヤハーネス側コネクタ７０を受け入れる開口６５と、ワイヤハーネス側コネクタ７５を受け入れる開口６４を備えている。カバー６０の開口６５にワイヤハーネス側コネクタ７０を挿入すると、開口６５，５６を介してワイヤハーネス側コネクタ７０と基板側コネクタ４０が接続される。カバー６０の開口６４にワイヤハーネス側コネクタ７５を挿入すると、開口６４，５６を介してワイヤハーネス側コネクタ７５と基板側コネクタ４５が接続される。

カバー６０の開口６５にワイヤハーネス側コネクタ７０を挿入すると、ワイヤハーネス側コネクタ７０はカバー６０に接触してカバー６０に対して変位することが規制される。そのカバー６０はケースに固定されている。ワイヤハーネス９０に外力が加えられてワイヤハーネス側コネクタ７０が変位しようとする場合、その力はケースに伝達される。ワイヤハーネス９０に加えられた外力がワイヤハーネス側コネクタ７０と基板側コネクタ４０を介して基板側コネクタ４０と基板３０の間に作用することを抑制している。同様に、カバー６０によって、ワイヤハーネス９５に加えられた外力がワイヤハーネス側コネクタ７５と基板側コネクタ４５を介して基板側コネクタ４５と基板３０の間に作用することを抑制している。

図１では、下ケース２０と上ケース５０の形状が単純化されているが、実際には複雑な形状をしている。基板３０を電磁シールドする必要があり、高い強度が必要とされることから、アルミダイキャストで製造されている。
カバー６０は、樹脂成形品であり、高い形状精度を備えている。ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５に接触してワイヤハーネス側コネクタ７０，７５がカバー６０に対して変位することを規制できるだけの形状精度を備えている。

図２等を参照して後記するように、上ケース５０とカバー６０の間にはシールリングが配置されており、両者の間隙からケース内に水が浸入することを防止している。カバー６０の開口６５にワイヤハーネス側コネクタ７０を挿入すると、カバー６０とワイヤハーネス側コネクタ７０の間にシールリングが配置され、両者の間隙からケース内に水が浸入することを防止する。同様に、カバー６０の開口６４にワイヤハーネス側コネクタ７５を挿入すると、カバー６０とワイヤハーネス側コネクタ７５の間にシールリングが配置され、両者の間隙からケース５９内に水が浸入することを防止する。

図２に示すように、下ケース２０には、基板３０を支えるリブ２２が形成されている。リブ２２の上面にはねじ穴が開口しており、ねじ穴がリブ２２に沿って伸びている。基板３０は、ねじ３２によってリブ２２の上面に固定される。

基板３０には、基板側コネクタ４０が固定されている。基板側コネクタ４０の下面から複数本のピン４３が伸びている。基板３０には、それらのピン４３を受け入れる貫通孔３４が形成されている。基板３０の裏面には配線パターンが形成されており、その配線パターンの端部にランドが形成されている。貫通孔３４はランド内に位置している。基板３０の貫通孔３４に基板側コネクタ４０の下側ピン４３が挿入されており、ピン４３の先端は基板３０の下面から突出している。その突出部とランドがはんだで接続されている。はんだによって、基板側コネクタ４０は基板３０に機械的に固定されている。またはんだによって基板側コネクタ４０の下側ピン４３と基板３０に形成されている配線パターンが電気的に接続されている。
基板側コネクタ４０の上面から、複数本のピン４２が上方に伸びている。ピン４２は、ワイヤハーネス側コネクタ７０に差し込まれて導通を確保するための接触用ピンである。基板側コネクタ４０の上面には、複数本のピン４２の周囲を一巡する壁４１が形成されている。上面側ピン４２の各々は、基板側コネクタ４０の内部において、対応する下面側ピン４３に導通している。上面側ピン４２の各々は、基板３０に形成されている配線パターンに導通している。
基板３０には、第２の基板側コネクタ４５も固定されている。基板に対する固定構造は基板側コネクタ４０と同様であり、重複説明を省略する。また、上面側ピンと下面側ピンの関係も同様であり、重複説明を省略する。第２の基板側コネクタ４５の上面側ピンには４７の参照番号を付し、下面側ピンには４８の参照番号を付し、上面側ピン４７の周囲を一巡する壁には４６の参照番号を付してある。

基板３０が固定された下ケース２０に上ケース５０が被せられ、両者がねじ５８で固定される。それによってケース５９が閉じられ、ケース５９内に基板３０が収容される。この状態では、基板側コネクタ４０，４５の一部が、開口５６を通過してケース５９の外部にまで伸びている。開口５６は、基板側コネクタ４０，４５が余裕を持って通過する大きさと形状に形成されている。開口５６の形状精度は粗くても十分であり、アルミダイキャストで無理なく製造することができる。

上側ケース５０の上面にカバー６０が固定される。カバー６０は樹脂成形品であり、形状精度が高い。カバー６０には、基板側コネクタ４０とワイヤハーネス側コネクタ７０が通過できる開口６５と、開口６５を一巡する壁６６が形成されている。また、基板側コネクタ４５とワイヤハーネス側コネクタ７５が通過できる開口６４と、開口６４を一巡する壁６３が形成されている。またカバー６０には、基板側コネクタ４０と密着して両者の相対的位置関係を一定に調整する接触面６６ｂと、ワイヤハーネス側コネクタ７０と密着して両者の相対的位置関係を一定に調整する接触面６６ａと、基板側コネクタ４５と密着して両者の相対的位置関係を一定に調整する接触面６３ｂと、ワイヤハーネス側コネクタ７５と密着して両者の相対的位置関係を一定に調整する接触面６３ａを備えている。接触面６６ｂと６６ａは壁６６の一部に形成されており、接触面６３ｂと６３ａは壁６３の一部に形成されている。

上ケース５０には、カバー６０を固定するリブ５４，５５が形成されている。カバー６０には、リブ５４を受け入れる部分６１とリブ５５を受け入れる部分６７が用意されており、ねじ９１，９３を締めることで、カバー６０が上ケース５０に固定される。
ただし、カバー６０と上ケース５０の固定位置は調整可能となっている。すなわち、リブ５４とリブ５５に対して、カバー６０の位置を調整することが可能となっている。実際には、ねじ９１，９３を締めるに先立って、基板側コネクタ４０にカバー６０の接触面６６ｂを密着させ、基板側コネクタ４５にカバー６０の接触面６３ｂを密着させる。それによって、基板側コネクタ４０，４５に対してカバー６０が位置決めされ、その位置でねじ９１，９３を締めてカバー６０を上ケース５０に固定する。上記のようにして、形状精度が粗いアルミダイキャスト製の上ケース５９にカバー６０を固定する際に、カバー６０と基板側コネクタ４０，４５の位置関係が一定に調整された状態で固定されるようにしている。

ねじ９１，９３を締めると、カバー６０と上ケース５０の間に、シリコン製のシールリング９０が圧縮状態で配置される。シールリング９０によって、カバー６０と上ケース５０の間からケース５９内に水が浸入しないようにできる。図４に示すように、シリコン製のシールリング９０は、カバー６０の裏面に形成されている溝９０ａに挿入されている。上記の防水構造によると、形状精度が粗いアルミダイキャスト製のケース５９でも、カバー６０との間の間隙の防水性能を得ることができる。シールリング９０で防水するので、シールリング９０に当接する部分における上ケース５０の平面性さえ確保されていれば、上ケース５０とカバー６０間をしっかりと防水できる。形状精度が粗いアルミダイキャスト製のケース５９でも、カバー６０との間隙をしっかりと防水することができる。
なお、図示の６２，６８は金属製の筒であり、カバー６０に一体成形されている。その内径はねじ９１，９３の径よりも大きく、リブ５４とリブ５５に対してカバー６０の位置を調整することを可能としている。

ワイヤハーネス側コネクタ７０は、カバー６０の接触面６６ａに密着する側面を持っているブロック７２と、カバー６０の壁６６の外側に被さる外壁７１を備えている。ブロック７２には、内壁に金属が配置されている複数の受け入れ口７４と、その金属に導通している複数の配線７３が配置されている。複数の配線７３が束ねられてワイヤハーネス９０となっている。複数の受け入れ口７４は、基板側コネクタ４０の複数本の上面側ピン４２に対応する位置に形成されている。
ワイヤハーネス側コネクタ７０をカバー６０の開口６５に挿入すると、次の事象が生じる。
（１）基板側コネクタ４０の複数本の上面側ピン４２がワイヤハーネス側コネクタ７０の複数の受け入れ口７４に挿入され、配線７３と基板３０に形成されている配線パターンが導通する。
（２）ワイヤハーネス側コネクタ７０のブロック７２の側面がカバー６０の接触面６６ａに密着し、ワイヤハーネス側コネクタ７０とカバー６０の相対的位置関係が所望の関係に調整されて固定される。
（３）ワイヤハーネス側コネクタ７０の外壁７１がカバー６０の壁６６の外側に被さる。
前記（２）の位置調整機能によって、ワイヤハーネス側コネクタ７０を開口６５に挿入すると、ワイヤハーネス側コネクタ７０と基板側コネクタ４０に相対的位置関係が所望の位置関係に調整され、両者が無理なく接続される。
また前記（２）の位置固定機能によって、基板側コネクタ４０に接続されたワイヤハーネス側コネクタ７０がカバー６０（ひいてはケース５９）に対して固定され、ワイヤハーネス９０に外力が加わっても、ワイヤハーネス側コネクタ７０が基板側コネクタ４０（ひいては基板３０）に対して変位することが規制される。基板側コネクタ４０と基板３０の間に力が働くことを防止できる。基板側コネクタ４０と基板３０を固定するはんだ等が損傷することを防止する。
また前記（３）によって、ブロック７２の側面とカバー６０の接触面６６ａとの間の間隙に、雨水が直接にかかることを防止できる。ブロック７２の側面には、ブロックの周囲を一巡するシールリング９２が挿入されており、ブロック７２の側面とカバー６０の接触面６６ａとの間からケース５９内に水が侵入することを防止する。外壁７１がブロック７２の側面とカバー６０の接触面６６ａの間の間隙に雨水が直接的に吹付けることを防止する現象も得られることから、高い防水性能が得られる。
第２のワイヤハーネス側コネクタ７５とカバー６０の関係も同様であり、重複説明を省略する。

図２の参照番号８０はロック部材を示している。ロック部材は、ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５の上部から、カバー６０に向けて押し下げられる。すると、先端部がカバー６０に形成されている抜け止め６９にかみ合う。この結果、ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５は、基板側コネクタ４０,４５に対して強固に位置決めされる。ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５が意図せずに基板側コネクタ４０,４５から抜けることはない。ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５の外壁７１,７６には、ロック部材８０がカバー６０の抜け止め６９にかみ合うことを許容するための開口７１ａ，７６ａが形成されている。

図３と図４に示すように、カバー６０には下記の種々の機能が求められ、複雑な形状をしている。
（１）基板側コネクタ４０,４５によってカバー６０が位置決めされること。
（２）カバー６０によってワイヤハーネス側コネクタ７０，７５が位置決めされること。
（３）位置決めされたワイヤハーネス側コネクタ７０，７５がその位置で固定され、変位しないこと。
（４）ケース５９との間隙を防水すること
（５）ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５との間隙を防水すること
（６）前記（５）の間隙に直接的に雨水がかぶらないようにすること
（７）ロック部材とかみ合うこと。
上記の機能に必要な形状をアルミダイキャストで製造する場合、複雑な切削加工等が必要となり、製造コストが上昇する。本実施例では、ケース５９とカバー６０に分離したことから、それぞれに適した部品を安価に製造することが可能となった。

上記の実施例では、カバー６０に、基板側コネクタ４０,４５と接触して相対的位置を一定に調整して固定する接触面６３ｂ，６６ｂと、ワイヤハーネス側コネクタ７０,７５と接触して相対的位置を一定に調整して固定する接触面６３ａ，６６ａの双方が形成されている。ただし、接触面６３ｂ，６６ｂの接触面積が狭いのに対し、接触面６３ａ，６６ａの接触面積が広く確保されている。そのために、ワイヤハーネス側コネクタ７０,７５に作用する外力はカバー６０に伝達される一方において、カバー６０から基板側コネクタ４０,４５には伝達されにくくしている。

上記の実施例では、ケース５９に固定されるカバー６０によって、ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５と基板側コネクタ４０，４５の双方が基板３０に対して変位することを規制する。これに代えて、ケース５９に固定されるカバー６０によって、ワイヤハーネス側コネクタ７０，７５がカバー６０に対して変位することを規制してもよい。基板側コネクタ４０,４５と接触する接触面６３ｂ，６６ｂを除去してもよい。あるいは、ケース５９に固定されるカバー６０によって、基板側コネクタ４０，４５がカバー６０に対して変位することを規制してもよい。いずれの場合も、最終的には、基板側コネクタ４０，４５が基板３０に対して変位することを規制することができる。
上記実施例では、２個の基板側コネクタと２個のワイヤハーネス側コネクタが用意されている場合を説明したが、コネクタの個数には制約がない。１個でも３個以上でもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２０：下ケース
２２：リブ
３０：基板
３４：貫通孔
４０，４５：基板側コネクタ
４１，４６：一巡壁
４２，４７：上面側ピン
４３，４８：下面側ピン
５０：上ケース
５４，５５：ボス
５６：開口
５９：ケース
６０：カバー
６３，６６：一巡壁
６４，６５：開口
６３ａ，６３ｂ，６６ａ，６６ｂ：接触壁
６９：抜けとめ
７０，７５：ワイヤハーネス側コネクタ
７１，７６：外壁
７２，７７：ブロック
７３，７８：配線
７４，７９：受け入れ部
８０：ロック部材
９０，９５：ワイヤハーネス

Claims (4)

1. ワイヤハーネス側コネクタが接続される車載用電子機器であり、
   ワイヤハーネス側コネクタが接続される基板側コネクタと、
   基板側コネクタが固定されている基板と、
   基板を収容しているケースと、
   ケースに固定されているカバーを備えており、
   ケースには、ワイヤハーネス側コネクタを基板側コネクタに対して抜き挿しするのを許容する開口が形成されており、
   カバーにも、ワイヤハーネス側コネクタを基板側コネクタに対して抜き挿しするのを許容する開口が形成されていると共に、基板側コネクタに接続されたワイヤハーネス側コネクタに接触してワイヤハーネス側コネクタの移動を禁止するワイヤハーネス側接触面と、基板側コネクタに接触して基板側コネクタの移動を禁止する基板側接触面の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする車載用電子機器。
2. カバーに、ワイヤハーネス側接触面と基板側接触面の双方が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用電子機器。
3. ケースは鋳造品であり、カバーは樹脂成形品であることを特徴とする請求項１または２に記載の車載用電子機器。
4. ケースとカバー間にシール材が配置されており、カバーとワイヤハーネス側コネクタの間にシール材が配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の車載用電子機器。

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