JP5955814B2 - Fastening structure of control board to metal case of in-vehicle power control unit - Google Patents
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Description
本発明は、車載のトランスアクスルに直載される電力制御ユニット（以下「ＰＣＵ」という）の金属製ケースに制御基板を締結するための締結構造に関する。 The present invention relates to a fastening structure for fastening a control board to a metal case of a power control unit (hereinafter referred to as “PCU”) directly mounted on a vehicle-mounted transaxle.
ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両が広く普及してきている。かかる電動車両には、モータに供給される電力や、ジェネレータで発電された電力を制御するためのインバータや昇降圧コンバータ等を内蔵した電力制御ユニット（以下「ＰＣＵ」という）が搭載されている。ＰＣＵケース内には、通常、インバータや昇降圧コンバータ等を構成する電子部品、例えば、リアクトルやコンデンサ、スイッチング素子、当該スイッチング素子の駆動を制御する制御基板等が収容される。 Electric vehicles such as hybrid cars and electric cars have become widespread. Such an electric vehicle is equipped with a power control unit (hereinafter referred to as “PCU”) incorporating an inverter, a step-up / down converter, and the like for controlling the power supplied to the motor and the power generated by the generator. The PCU case normally houses electronic components that constitute an inverter, a step-up / down converter, and the like, for example, a reactor, a capacitor, a switching element, a control board that controls driving of the switching element, and the like.
近年、このＰＣＵをトランスアクスル（以下「Ｔ／Ａ」という）のケースの上部や側面部などに直接取り付けることが一部で提案されている（例えば特許文献１等）。Ｔ／Ａは、モータジェネレータや、伝達ギヤ群等をＴ／Ａケース内に収容してユニット化したものである。 In recent years, it has been proposed in part to attach this PCU directly to the upper part or side part of a transaxle (hereinafter referred to as “T / A”) case (for example, Patent Document 1). T / A is a unit in which a motor generator, a transmission gear group, and the like are accommodated in a T / A case.
Ｔ／Ａは、モータジェネレータ等の駆動に伴い振動するため、このＴ／ＡのケースにＰＣＵを直載すると、ＰＣＵに加わる振動のレベル、周波数がともに大きくなる。そのため、Ｔ／ＡケースにＰＣＵを直載する場合、振動対策のためにＰＣＵケースの剛性を向上する必要があった。しかし、従来のＰＣＵケースは、樹脂からなる場合が多く、剛性を向上するためには、ケースの肉厚を増加したり、リブを追加したりする必要があったため、ＰＣＵのサイズアップという別の問題を招いていた。また、樹脂は、非導電性であり、また、熱伝導率が低いため、制御基板のＧＮＤ接続や放熱のためには、バスバーやサーコンシート等の部品が別途必要であり、コストや更なるサイズの増加という問題も招いていた。 Since the T / A vibrates as the motor generator or the like is driven, when the PCU is directly mounted on the T / A case, both the level and frequency of vibration applied to the PCU increase. Therefore, when the PCU is directly mounted on the T / A case, it is necessary to improve the rigidity of the PCU case as a countermeasure against vibration. However, conventional PCU cases are often made of resin, and in order to improve rigidity, it is necessary to increase the thickness of the case or add ribs. Had a problem. In addition, since resin is non-conductive and has low thermal conductivity, additional components such as bus bars and cercon sheets are required for GND connection and heat dissipation of the control board. The problem of increase was also invited.
そこで、ＰＣＵケースとして、導電性を有し、剛性および伝熱性の高い金属からなるケースを用いることが考えられる。金属製ケースを用いれば、ＰＣＵケースのサイズを増加させることなく剛性を向上できる。また、制御基板を、金属製ケースの内面に直接、多点締結し、締結座面でＧＮＤ接続、放熱を行えば、バスバーやサーコンシート等の部品を省略でき、コストおよびサイズの増加を防止できる。 Therefore, it is conceivable to use a case made of a metal having conductivity and high rigidity and heat conductivity as the PCU case. If a metal case is used, the rigidity can be improved without increasing the size of the PCU case. Also, if the control board is fastened at multiple points directly to the inner surface of the metal case, and GND connection and heat dissipation are performed on the fastening seating surface, parts such as bus bars and cercon seats can be omitted, and an increase in cost and size can be prevented. .
しかし、制御基板を金属製のＰＣＵケースに直接、多点締結した場合には、温度変化に伴い、制御基板に応力が発生するおそれがあった。すなわち、通常、制御基板は、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂板上に銅箔で回路パターンを形成したプリント基板上に、回路素子を半田付けして構成される。このプリント基板と、ＰＣＵケースを構成する金属では、線膨張率が異なる。そのため、温度変化に伴い生じる金属製ケースの膨縮に、プリント基板が追従できず、当該プリント基板に面方向の応力が作用する。そして、この応力作用により、プリント基板や回路パターンが疲弊したり、プリント基板上に実装された回路素子の半田付け部がクラックしたりするおそれがあった。 However, when the control board is directly fastened to the metal PCU case at multiple points, there is a possibility that stress is generated on the control board with a temperature change. That is, the control board is usually configured by soldering circuit elements on a printed board in which a circuit pattern is formed of copper foil on an epoxy resin plate containing glass fibers. The linear expansion coefficient differs between this printed circuit board and the metal constituting the PCU case. For this reason, the printed circuit board cannot follow the expansion and contraction of the metal case caused by the temperature change, and surface stress acts on the printed circuit board. This stress action may cause fatigue of the printed circuit board or the circuit pattern, or may crack the soldered portion of the circuit element mounted on the printed circuit board.
なお、特許文献２には、電子部品が実装された被締結部材（基板等）を、ネジで筐体（ケース）に形成された雌ネジに螺合締結する電子機器のネジ締め構造が開示されている。この特許文献２において、ネジは、頭部と、頭部より大径のネジ無し部と、雄ネジ部と、を有した段付ネジであり、ネジの頭部と筐体の間には、Ｏリング等が配される。ただし、特許文献２は、Ｔ／Ａに直載されたＰＣＵケースに制御基板を締結するための技術ではなく、Ｔ／Ａで生じる振動対策については、十分に検討されていない。 Patent Document 2 discloses a screw tightening structure for an electronic device in which a fastened member (board or the like) on which an electronic component is mounted is screwed and fastened to a female screw formed in a housing (case) with a screw. ing. In this Patent Document 2, the screw is a stepped screw having a head, a screwless portion having a diameter larger than that of the head, and a male screw, and between the screw head and the housing, An O-ring or the like is arranged. However, Patent Document 2 is not a technique for fastening the control board to the PCU case directly mounted on the T / A, and has not been sufficiently studied on countermeasures against vibration caused by the T / A.
そこで、本発明では、Ｔ／Ａに直載されるＰＣＵの金属製ケースに制御基板を締結する締結構造であって、振動の影響を低減しつつ、好適に制御基板を締結できる締結構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a fastening structure for fastening a control board to a metal case of a PCU that is directly mounted on a T / A, and capable of suitably fastening the control board while reducing the influence of vibration. The purpose is to do.
本発明の締結構造は、車載のトランスアクスルに直載される電力制御ユニットの金属製ケース内に制御基板を締結する締結構造であって、前記金属ケースの内側面に設けられた筒状部と、基端にフランジ部を有したナットであって、当該フランジ部が前記筒状部の底面に接するべく前記筒状部内に収容されるナットと、弾性材料からなる弾性リングであって、前記フランジ部上に配置され、前記ナットの外周面と前記筒状部の内周面との間に詰め込まれる弾性リングと、前記筒状部の先端を内側に折り曲げる、または、前記筒状部の上端開口に板材をカシメて形成されるカシメ蓋であって、前記弾性リングを介して前記フランジ部を前記筒状部の底面に押し付けるカシメ蓋と、前記制御基板に形成された取付孔を貫通して、前記ナットに螺合するボルトと、を備えることを特徴とする。 The fastening structure of the present invention is a fastening structure for fastening a control board in a metal case of a power control unit mounted directly on a vehicle-mounted transaxle, and a cylindrical portion provided on an inner surface of the metal case; A nut having a flange portion at the proximal end, the nut being accommodated in the tubular portion so that the flange portion contacts the bottom surface of the tubular portion, and an elastic ring made of an elastic material, the flange An elastic ring disposed on the portion and packed between the outer peripheral surface of the nut and the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and the tip of the cylindrical portion is bent inward, or the upper end opening of the cylindrical portion A caulking lid that is formed by caulking a plate material to the caulking lid that presses the flange portion against the bottom surface of the cylindrical portion via the elastic ring, and an attachment hole formed in the control board, Threaded onto the nut And bolts that, characterized in that it comprises a.
好適な態様では、前記制御基板は、前記ナットの先端面である座面に載置される。他の好適な態様では、前記ナットの先端面である座面には、前記制御基板に対する前記ナットの回転抵抗となる溝が形成されている。 In a preferred aspect, the control board is placed on a seat surface which is a tip surface of the nut. In another preferred embodiment, a groove serving as a rotational resistance of the nut with respect to the control board is formed in a seating surface that is a tip surface of the nut.
他の本発明である締結構造は、車載のトランスアクスルに直載される電力制御ユニットの金属製ケース内に制御基板を締結する締結構造であって、前記金属ケースの内側面に設けられた筒状部と、その基端にフランジ部を有したボルトであって、当該フランジ部が前記筒状部の底面に接するべく前記筒状部内に収容されるボルトと、弾性材料からなる弾性リングであって、前記フランジ部上に配置され、前記ボルトの外周面と前記筒状部の内周面との間に詰め込まれる弾性リングと、前記筒状部の先端を内側に折り曲げる、または、前記筒状部の上端開口に板材をカシメて形成されるカシメ蓋であって、前記弾性リングを介して前記フランジ部を前記筒状部の底面に押し付けるカシメ蓋と、前記制御基板に形成された取付孔を貫通した前記ボルトの雄ネジと螺合するナットと、を備えることを特徴とする。 Another fastening structure according to the present invention is a fastening structure for fastening a control board in a metal case of a power control unit mounted directly on a vehicle-mounted transaxle, and a cylinder provided on an inner surface of the metal case. A bolt having a flange portion at its proximal end, a bolt accommodated in the cylindrical portion so that the flange portion contacts the bottom surface of the cylindrical portion, and an elastic ring made of an elastic material. And an elastic ring disposed on the flange portion and packed between the outer peripheral surface of the bolt and the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and the tip of the cylindrical portion is bent inward, or the cylindrical shape A caulking lid formed by caulking a plate material at an upper end opening of the portion, wherein the caulking lid presses the flange portion against the bottom surface of the cylindrical portion via the elastic ring, and an attachment hole formed in the control board. The above-mentioned bo Characterized in that it comprises a nut screwed with the male screw of the bets, the.
本発明によれば、ナットが弾性リングを介して筒状部底面に押し付けられているため、当該ナットに締結された制御基板および金属製ケースが相互に面方向に移動可能となるため、両者の線膨張率の差を吸収できる。また、弾性リングにより、金属製ケースに伝わる上下振動も吸収される。結果として、振動の影響を低減しつつ、好適に制御基板を金属製ケースに締結できる。 According to the present invention, since the nut is pressed against the bottom surface of the cylindrical portion via the elastic ring, the control board and the metal case fastened to the nut can move in the plane direction with each other. The difference in linear expansion coefficient can be absorbed. The elastic ring also absorbs vertical vibrations transmitted to the metal case. As a result, the control board can be suitably fastened to the metal case while reducing the influence of vibration.
以下、本発明の実施形態である制御基板３４の締結構造について図面を参照して説明する。はじめに、制御基板３４が設けられる電力制御ユニット（ＰＣＵ）１０について、図１を参照して簡単に説明する。図１は、電動車両におけるＰＣＵ１０の設置状況を示す図である。
Hereinafter, the fastening structure of the
ＰＣＵ１０は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載されるユニットであり、車載のモータジェネレータに供給される電力、または、モータジェネレータで発電された電力を制御するインバータや昇降圧コンバータ等を内蔵したユニットである。本実施形態において、このＰＣＵ１０は、トランスアクスル（Ｔ／Ａ）１００のケース（Ｔ／Ａケース１０２）に直載されている。 The PCU 10 is a unit mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, and includes an inverter, a step-up / down converter, and the like that control electric power supplied to an in-vehicle motor generator or electric power generated by the motor generator. Unit. In this embodiment, the PCU 10 is directly mounted on a case (T / A case 102) of a transaxle (T / A) 100.
Ｔ／Ａ１００は、二つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と動力源（モータやエンジン）の出力を車軸に伝達するトランスミッションＴＭを備えている。モータジェネレータＭＧおよびトランスミッションＴＭは、Ｔ／Ａケース１０２に収容されて、エンジンコンパートメントに設置されている。ＰＣＵ１０は、図１に示す通り、このＴ／Ａケース１０２の上面に直接取り付けられている。
The T / A 100 includes two motor generators MG1 and MG2 and a transmission TM that transmits the output of a power source (motor or engine) to the axle. Motor generator MG and transmission TM are housed in T /
ＰＣＵ１０は、アルミニウム等の金属からなるＰＣＵケース１２を有しており、その内部には、インバータや昇降圧コンバータを構成する電子部品、例えば、リアクトルやコンデンサ、スイッチング素子、および、当該スイッチング素子等を制御する制御基板３４等が収容されている。これらのうち、リアクトルやコンデンサ、スイッチング素子の設置技術は、周知の公知技術であるため、ここでの説明は、省略する。以下では、制御基板３４の設置技術について詳説する。
The PCU 10 has a
図２は、この制御基板３４の締結構造を示す図である。また、図３は、制御基板３４の締結箇所（取付孔４０の位置）を示す図である。なお、図３では、制御基板３４上に実装されている各種回路素子の図示は省略している。
FIG. 2 is a view showing a fastening structure of the
制御基板３４は、ＰＣＵケース１２の内面に多点でボルト締結されている。各締結箇所での構造は、図２に示す通りである。すなわち、ＰＣＵケース１２のうち、締結箇所に対応する位置には、略円筒形の筒状部１４が突出形成されている。筒状部１４の中央には、軸方向（ケース肉厚方向）に延びる挿入穴１６が形成されている。なお、本実施形態では、筒状部１４を、ＰＣＵケース１２と一体としているが、両者は、別体として構成されてもよい。したがって、ＰＣＵケース１２とは、別に形成された筒状部１４を、接着や螺合により、ＰＣＵケース１２に固着してもよい。この場合、筒状部１４は、ナット１８と擦れ合っても摩耗しないように、高硬度材料で形成したり、ナット１８との当接面に摩耗防止のコーティングを施したりすることが望ましい。
The
挿入穴１６には、鉄等の金属からなるナット１８が挿入されて載置される。ナット１８の中央には、軸方向に延びる雌ネジ２０が形成されている。このナット１８は、底部に形成されたフランジ部１９と、当該フランジ部１９より小径の本体部２１を有している。フランジ部１９の外径は、挿入穴１６の内径よりも小さく、両者の間には隙間が生じている。ナット１８の高さは、挿入穴１６の深さよりも大きいため、本体部２１の先端は、筒状部１４から外側に突出している。この本体部２１の先端面が、制御基板３４が接する座面となる。
A
ナット１８の本体部２１には、弾性材料からなる環状弾性体、具体的には、Ｏリング３０が挿通されている。このＯリング３０の内径は、フランジ部１９より小径であり、外形は、フランジ部１９より大径となっている。そのため、本体部２１に挿通されたＯリング３０は、フランジ部１９の上に留まり、ナット１８の外周面（フランジ部１９の外周面）と挿入穴１６の内周面との間に詰め込まれ、両者間の隙間を維持する役割を果たす。
An annular elastic body made of an elastic material, specifically, an O-
挿入穴１６の上端開口には、取付プレート３２が圧入されている。取付プレート３２は、挿入穴１６の内径より大きい外形と、ナット１８の本体部２１の外径よりも大きい内径を有した環状平板である。この取付プレート３２を、挿入穴１６の上端開口に圧入し、Ｏリング３０に当たる位置まで押しつけることで、Ｏリング３０およびフランジ部１９（ひいてはナット１８）が、挿入穴１６内にカシメ固定される。したがって、この取付プレート３２は、ナット１８を筒状部１４の底面に押し付けるカシメ蓋として機能する。
A mounting
締結対象である制御基板３４のうち、締結箇所に対応する位置には、取付孔４０が形成されている。この取付孔４０は、図３に示すように、基板全体に分散して複数、形成されている。各取付孔４０の内径は、後述するボルト２２の本体部２８よりも十分に大径で、ボルト２２の頭部２５の外径よりも小径となっている。制御基板３４の裏面には、ＧＮＤラインが形成されており、後述するナット１８と接触出来るようになっている。なお、後に詳説するように、本実施形態では、各締結箇所が、ＰＣＵケース１２に対してスライドできるような締結構造を採用している。ただし、このスライド可能な締結構造は、全ての締結箇所に用いられているのではなく、１カ所（例えば図３の取付孔４０ａ）だけは、締結箇所がＰＣＵケース１２に対して動かないリジット固定の締結構造が用いられている。
A mounting
制御基板３４をナット１８に螺合締結するためのボルト２２は、頭部２５と、ナット１８の雌ネジ２０に螺合する本体部２８とを有している。制御基板３４を締結する際には、本体部２８を取付孔４０に貫通させて当該本体部２８の雄ネジを、ナット１８の雌ネジ２０に螺合し、ナット１８の座面とボルト２２の頭部２５で制御基板３４を挟み込む。
The
次に、以上のような締結構造を採用した理由について説明する。既述した通り、本実施形態では、ＰＣＵ１０をＴ／Ａケース１０２上に直載している。この場合、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電力を制御するＰＣＵ１０を、当該モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の近傍に設置できるため、配線を短縮でき、また、スペースを有効活用できる。しかし、その一方で、Ｔ／Ａ１００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびトランスミッションＴＭの駆動に伴い、高周波振動を含む振動が発生しやすい。ＰＣＵ１０を、かかるＴ／Ａ１００に直載した場合、当該ＰＣＵ１０に入力される振動のレベルおよび周波数ともに大きくなる。そこで、かかる振動が、制御基板３４に与える影響を低減するため、高剛性のＰＣＵケース１２を採用し、さらに、制御基板３４を当該高剛性のＰＣＵケース１２に多点で締結することが考えられる。
Next, the reason why the fastening structure as described above is employed will be described. As described above, in this embodiment, the
ここで、従来のＰＣＵケース１２は、樹脂で構成されていることが多く、ケース剛性を高めるためには、肉厚の増加やリブの追加が必要な場合が多い。そのため樹脂ケースで剛性を高めようとすると、ケース全体のサイズアップになることが多かった。また、近年、基板の実装密度向上により発熱密度が高くなりがちであるため効率的な放熱機構が必須であるが、制御基板３４からの熱を外部に放出するためには、サーコンシート等の熱伝導率の高い材料からなる別部品が必要であった。また、樹脂ケースは、非導電性であるため、制御基板３４をＧＮＤ接続するためには、バスバー等の導電性材料からなる別部品を設ける必要があった。つまり、樹脂ケースを用いた場合、放熱やＧＮＤ接続のために別部品が必要であり、コストアップや、更なるサイズ増加を招くおそれがあった。
Here, the
そこで、本実施形態では、ＰＣＵケース１２として、アルミニウムなどの金属からなる金属製ケースを採用している。ＰＣＵケース１２の材料として金属を採用することにより、ケース全体のサイズアップをすることなく、高い剛性を確保することができる。また、金属は、樹脂に比して、優れた導電性、伝熱性を有する。そのため、金属製ケースそのものを、制御基板３４のＧＮＤ接続、放熱に利用することができる。換言すれば、金属製ケースを採用することで、他部品を追加することなく、ＧＮＤ接続、放熱が可能となるため、コスト増加や更なるサイズアップを防ぐことができる。
Therefore, in the present embodiment, a metal case made of a metal such as aluminum is employed as the
しかしながら、金属製のＰＣＵケース１２の内側面に制御基板３４を多点締結した場合、ＰＣＵケース１２と制御基板３４との線膨張差に起因して、制御基板３４に面方向の応力が作用することがある。これについて図４（ｂ）を参照して説明する。図４（ｂ）は、金属製のＰＣＵケース１２の内面に制御基板３４を、リジット固定、すなわち、ＰＣＵケース１２に対して制御基板３４の締結箇所が移動しないように固定締結した場合を示すイメージ図である。
However, when the
図４（ｂ）の例では、ＰＣＵケース１２の内面に雌ネジを形成したボス座５０を設け、当該雌ネジに螺合するボルト２２の頭部とボス座５０とで制御基板３４を挟み込んでいる。かかる締結構造の場合、制御基板３４は、ＰＣＵケース１２に対して位置固定となる。
In the example of FIG. 4B, a
ここで、制御基板３４は、通常、銅箔で回路パターンが形成されたプリント基板上に、各種回路素子を半田付けで実装して構成される。プリント基板は、絶縁体であるガラス繊維入りエポキシ樹脂等の樹脂から構成されており、ＰＣＵケース１２を構成する金属に比して線膨張率が小さい。そのため、制御基板３４を、ＰＣＵケース１２にリジット固定した場合、線膨張率の大きいＰＣＵケース１２の膨縮に追従できないという問題が生じる。
Here, the
すなわち、車両の内部は、昼夜や夏冬、走行時と停車時とで、その温度が大きく異なる。この温度変化に伴い、線膨張率の大きい金属製のＰＣＵケース１２は膨縮し、ボス座間距離も伸縮する。一方、制御基板３４を構成するプリント基板は、金属に比して線膨張率の小さい樹脂からなるため、温度変化に伴う取付孔間距離の伸縮量は、ボス座間距離の伸縮量に比して小さくなる。
That is, the temperature of the interior of the vehicle varies greatly between day and night, summer and winter, and when traveling and when stopped. With this temperature change, the
例えば、冬場等、車両内部が低温になると、制御基板３４は収縮するが、その制御基板３４の収縮量以上に、ＰＣＵケース１２が収縮する。そして、ＰＣＵケース１２の収縮に伴い、当該ＰＣＵケース１２に螺合されているボルト間距離が、制御基板３４に形成された取付孔間距離よりも小さくなり、ボルト２２が制御基板３４を面方向に押圧することになる。この押圧により、制御基板３４には、圧縮応力が作用し、図４（ｂ）において、二点鎖線で示すように制御基板３４に撓みが生じる。
For example, when the inside of the vehicle becomes cold, such as in winter, the
逆に、夏場等、車両内部が高温になると、制御基板３４は膨張するが、その制御基板３４の膨張量以上にＰＣＵケース１２が膨張する。そして、ＰＣＵケース１２の膨張に伴い、ボルト間距離が広がったボルト２２が、制御基板３４を面方向に押圧するため、制御基板３４には、引っ張り応力が作用する。
Conversely, when the interior of the vehicle becomes hot, such as in summer, the
つまり、温度変動を繰り返すことで、制御基板３４には、圧縮応力と引っ張り応力が繰り返し作用することになり、制御基板３４や回路パターンの疲弊、回路素子を取り付けている半田のクラック等が生じる。
That is, by repeating the temperature fluctuation, compressive stress and tensile stress are repeatedly applied to the
本実施形態において、Ｏリング３０を介してＰＣＵケース１２に取り付けられたナット１８を用いた締結構造を採用しているのは、かかる問題を避けるためである。これについて、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、本実施形態の締結構造の概略図である。
In this embodiment, the fastening structure using the
既述した通り、本実施形態では、ナット１８の座面と、ボルト２２の頭部２５との間に、制御基板３４を挟み込んでおり、この三者は、強固に締結されている。一方、ナット１８は、取付プレート３２による押し付け力によりＰＣＵケース１２に押しつけられているが、当該取付プレート３２とナット１８のフランジ部１９との間には、Ｏリング３０が介在している。このＯリング３０の弾性力により、上下振動が効果的に吸収できる。特に、ＰＣＵ１０を、Ｔ／Ａケース１０２に直載した場合、モータジェネレータ等の駆動に伴い高周波の振動が発生するが、本実施形態では、Ｏリング３０を介在させているため、高周波の振動も安定して吸収できる。
As described above, in this embodiment, the
また、本実施形態によれば、取付プレート３２の押し付け力のうち過大な部分は、Ｏリング３０に吸収されるため、ナット１８とＰＣＵケース１２との連結力は、比較的、小さい。また、ナット１８の最大外周と挿入穴１６の内周面との間には、ある程度の隙間が設けられている。そのため、ナット１８と、当該ナット１８と強固に連結されているボルト２２および制御基板３４は、比較的、小さい力であっても、ＰＣＵケース１２に対して面方向に相対移動できる。その結果、ＰＣＵケース１２と制御基板３４との線膨張率の違いに起因するズレも吸収することができる。
Further, according to the present embodiment, an excessive portion of the pressing force of the mounting
例えば、車両の内部が低温になり、ＰＣＵケース１２が収縮した場合を考える。この場合、ＰＣＵケース１２に設けられた筒状部１４は、図４（ａ）に示すように、筒状部間距離が小さくなる方向にスライド移動する。一方、ナット１８は、ＰＣＵケース１２との締結力が小さく、かつ、挿入穴１６の内周面との間に隙間を有しているため、ナット１８および当該ナット１８に締結されたボルト２２と制御基板３４は、ＰＣＵケース１２（筒状部１４）に追従することなく、その場に留まる。そして、ＰＣＵケース１２と制御基板３４との線膨張率の違いに起因するズレは、Ｏリング３０により吸収され、制御基板３４に面方向の応力は作用しない。そして、結果として、制御基板３４に形成された回路パターンの劣化や、半田クラック等を効果的に防止でき、制御基板３４の信頼性を高めることができる。また、筒状部１４が、スライド移動した場合でも、Ｏリング３０が、せん断変形しながらもナット１８を適正な力で押さえ続けるため、この場合であっても、上下振動を効果的に吸収できる。
For example, consider a case where the interior of the vehicle is cold and the
また、本実施形態では、制御基板３４を、鉄製のナット１８の座面に直接、載置している。そのため、制御基板３４で生じた熱は、熱伝動率の高い鉄製のナット１８を介して、効率的にＰＣＵケース１２に伝達される。その結果、サーコンシート等の別部品を用いなくても、制御基板３４の発熱を、効率的に放熱でき、ひいては、ＰＣＵ１０の小型化やコスト低減が可能となる。また、放熱を効率的に行えることで、制御基板３４の更なる高密度化が可能となり、更なる、小型化が可能となる。
In the present embodiment, the
また、制御基板３４の裏面に配されたＧＮＤラインを鉄製のナット１８の座面に接触させることで、バスバー等の別部品を用いなくても、ＧＮＤラインとＰＣＵケース１２とを電気的に接続することができる。結果として、ＰＣＵ１０の小型化、コスト低減を可能としつつも、ノイズを低減できる。
Further, the GND line disposed on the back surface of the
以上、説明したように、本実施形態によれば、振動の影響を低減しつつも、ＰＣＵ１０の信頼性を向上でき、さらには、ＰＣＵ１０の小型化、コスト低減も可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the reliability of the
なお、上述した構成は、一例であり、適宜、構成を変更してもよい。例えば、図５に示すように、ナット１８の座面に、径方向に延びる複数の溝１８ａを設けてもよい。かかる溝１８ａを設けることにより、ナット１８の制御基板３４に対する回転が効果的に防止され、螺合が緩むことが効果的に防止される。なお、溝１８ａの形状は、ナット１８が制御基板３４に対して回転する際の抵抗となり得る形状であれば、特に限定されず、例えば、網目模様等であってもよい。
The configuration described above is an example, and the configuration may be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 5, a plurality of
また、ナット１８の座面に溝１８ａを設ける場合には、図６に示すように、制御基板３４の裏面（ナット１８に対向する側の面）に、当該溝１８ａと係合する溝（図示せず）が形成されたワッシャ３８を固着してもよい。この場合、ワッシャ３８は、接着剤や半田付け等で、制御基板３４に強固に固着されることが望ましい。かかるワッシャ３８を設けることにより、ナット１８の制御基板３４に対する回転がより確実に防止される。
Further, when the
また、別の形態として、ナット１８を、図７に示すように上面視非円形（例えば角部に円弧が形成された略長方形等）としてもよい。この場合、当該ナット１８が挿入される挿入穴１６も、上面視非円形（ナット１８の外形と相似形）とする。かかる構成とすることで、ナット１８が、挿入穴１６の内部で、回転することが確実に防止され、螺合の緩みが、より確実に防止される。なお、図７に示すように、ナット１８および挿入穴１６を、上面視で一方向に長尺な形状とする場合には、当該長尺方向が、リジット固定される締結箇所（取付孔４０ａ）に向かうような配置とすることが望ましい。すなわち、上述した通り、本実施形態では、複数の締結箇所のうち、一カ所だけは、ナット１８と挿入穴１６（ＰＣＵケース１２）が相対移動しないリジット固定としている。ＰＣＵケース１２は、温度変化に伴い伸縮した場合、このリジット固定箇所、例えば、図３の取付孔４０ａに対応する締結箇所を基準として、ナット１８に対してスライド移動する。換言すれば、温度変化が生じた場合、各挿入穴１６のナット１８に対するスライド方向は、リジット固定位置（取付孔４０ａに対応する位置）と当該挿入穴１６とを結ぶ直線方向になる。例えば、図３において、取付孔４０ｂに対応する挿入穴１６は、取付孔４０ａと取付孔４０ｂとを結んだ矢印Ｂ方向に、取付孔４０ｃに対応する挿入穴１６は、取付孔４０ａと取付孔４０ｃとを結んだ矢印Ｃ方向に、それぞれ、スライド移動する。ナット１８を上面視において、一方向に長尺な形状とする場合には、当該長尺方向と挿入穴１６のスライド方向を一致させる、すなわち、ナット１８をリジット固定箇所に向かうような方向に長尺な形状とすることが望ましい。
As another form, the
また、これまでの説明では、筒状部１４とは、別体の取付プレート３２をカシメて、ナット１８およびＯリング３０をＰＣＵケース１２に取り付けていたが、図８に示すように、筒状部１４の先端を内側に折り曲げて、当該先端でフランジ部１９を、Ｏリング３０を介して挿入穴１６の底面（ＰＣＵケース１２）に押しつけ、固定するようにしてもよい。この場合、当該折り曲げ箇所が、ナット１８を筒状部１４の底面に押し付けるカシメ蓋として機能する。そして、かかる構成とした場合、取付プレート３２が不要となるため、全体としての部品点数を低減でき、コストをより低減できる。
In the description so far, the mounting
また、これまでの説明では、ナット１８をＰＣＵケース１２に取り付ける場合を例示したが、図９に示すように、ボルト２２をＰＣＵケース１２に取り付けるようにしてもよい。この場合、ボルト２２は、フランジ部２２ａ、フランジ部２２ａより小径の中間部２２ｂ、中間部２２ｂより小径の雄ネジ部２２ｃを有した段付形状とすることが望ましい。そして、フランジ部２２ａが下になるように、当該ボルト２２をＰＣＵケース１２に形成された筒状部１４の内部に設置したうえで、フランジ部２２ａに配置されたＯリング３０を介して、フランジ部２２ａをＰＣＵケース１２に押しつけ、ボルト２２を固定する。制御基板３４を取り付ける場合には、当該制御基板３４の取付孔４０が雄ネジ部２２ｃを通過するように、制御基板３４をセットする。そして、雄ネジ部２２ｃにナット１８を螺合させ、当該ナット１８とボルト２２の中間部２２ｂとで制御基板３４を挟み込む。かかる構成とすることで、制御基板３４の裏面は、中間部２２ｂと雄ネジ部２２ｃとの段差面に接触する。この接触により、ボルト２２を介したＧＮＤ接続や、放熱が可能となる。また、ボルト２２は、Ｏリング３０を介した、比較的小さい力でＰＣＵケース１２に押し付けられているため、温度変化に伴いＰＣＵケース１２が伸縮したとしても、ＰＣＵケース１２に追従することなく、その場に留まる。結果として、制御基板３４に面方向の応力が作用しない。制御基板３４の疲労劣化が生じにくいため、制御基板３４の寿命や信頼性を高めることができる。
Moreover, although the case where the
１２ ＰＣＵケース、１４ 筒状部、１６ 挿入穴、１８ ナット、１９ フランジ部、２２ ボルト、３０ Ｏリング、３２ 取付プレート、３４ 制御基板、３８ ワッシャ、４０ 取付孔、５０ ボス座、１００ Ｔ／Ａ、１０２ Ｔ／Ａケース。 12 PCU case, 14 cylindrical part, 16 insertion hole, 18 nut, 19 flange part, 22 bolt, 30 O-ring, 32 mounting plate, 34 control board, 38 washer, 40 mounting hole, 50 boss seat, 100 T / A , 102 T / A case.
Claims (4)
前記金属ケースの内側面に設けられた筒状部と、
基端にフランジ部を有したナットであって、当該フランジ部が前記筒状部の底面に接するべく前記筒状部内に収容されるナットと、
弾性材料からなる弾性リングであって、前記フランジ部上に配置され、前記ナットの外周面と前記筒状部の内周面との間に詰め込まれる弾性リングと、
前記筒状部の先端を内側に折り曲げる、または、前記筒状部の上端開口に板材をカシメて形成されるカシメ蓋であって、前記弾性リングを介して前記フランジ部を前記筒状部の底面に押し付けるカシメ蓋と、
前記制御基板に形成された取付孔を貫通して、前記ナットに螺合するボルトと、
を備えることを特徴とする締結構造。 A fastening structure for fastening a control board in a metal case of a power control unit mounted directly on an in-vehicle transaxle,
A cylindrical portion provided on the inner surface of the metal case;
A nut having a flange portion at a proximal end, and the nut accommodated in the tubular portion so that the flange portion contacts the bottom surface of the tubular portion;
An elastic ring made of an elastic material, disposed on the flange portion, and packed between an outer peripheral surface of the nut and an inner peripheral surface of the tubular portion;
A crimping lid formed by bending the tip of the cylindrical part inward or caulking a plate material at an upper end opening of the cylindrical part, wherein the flange part is connected to the bottom surface of the cylindrical part via the elastic ring. A caulking lid to be pressed against,
A bolt that passes through a mounting hole formed in the control board and is screwed into the nut;
A fastening structure comprising:
前記制御基板は、前記ナットの先端面である座面に載置される、ことを特徴とする締結構造。 The fastening structure according to claim 1,
The said control board is mounted in the seat surface which is the front end surface of the said nut, The fastening structure characterized by the above-mentioned.
前記ナットの先端面である座面には、前記制御基板に対する前記ナットの回転抵抗となる溝が形成されている、ことを特徴とする締結構造。 The fastening structure according to claim 1 or 2,
A fastening structure in which a groove serving as a rotational resistance of the nut with respect to the control board is formed in a seating surface which is a front end surface of the nut.
前記金属ケースの内側面に設けられた筒状部と、
その基端にフランジ部を有したボルトであって、当該フランジ部が前記筒状部の底面に接するべく前記筒状部内に収容されるボルトと、
弾性材料からなる弾性リングであって、前記フランジ部上に配置され、前記ボルトの外周面と前記筒状部の内周面との間に詰め込まれる弾性リングと、
前記筒状部の先端を内側に折り曲げる、または、前記筒状部の上端開口に板材をカシメて形成されるカシメ蓋であって、前記弾性リングを介して前記フランジ部を前記筒状部の底面に押し付けるカシメ蓋と、
前記制御基板に形成された取付孔を貫通した前記ボルトの雄ネジと螺合するナットと、
を備えることを特徴とする締結構造。 A fastening structure for fastening a control board in a metal case of a power control unit mounted directly on an in-vehicle transaxle,
A cylindrical portion provided on the inner surface of the metal case;
A bolt having a flange portion at its proximal end, the bolt being housed in the tubular portion so that the flange portion contacts the bottom surface of the tubular portion;
An elastic ring made of an elastic material, disposed on the flange portion, and packed between the outer peripheral surface of the bolt and the inner peripheral surface of the tubular portion;
A crimping lid formed by bending the tip of the cylindrical part inward or caulking a plate material at an upper end opening of the cylindrical part, wherein the flange part is connected to the bottom surface of the cylindrical part via the elastic ring. A caulking lid to be pressed against,
A nut screwed with a male screw of the bolt penetrating through a mounting hole formed in the control board;
A fastening structure comprising:
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