JP6884088B2 - 電子制御ユニット - Google Patents

Description

本開示は、自動車等の車両に搭載されている電装品を制御するための電子制御ユニットに関する。

近年、自動車等の車両の電子制御化が進むにつれて搭載される電子制御ユニットの数が増加している。電子制御ユニットは、通常、ケースに覆われており、そのケース内に電子部品を実装した回路基板が収容されているとともに、回路基板と電気的に接続されたターミナルを備えるコネクタ部が設けられている。そして、電子制御ユニットは、ワイヤーハーネスによりコネクタ部を介して電装品に接続される。

ここで、電子制御ユニットに収容されている回路基板等に水滴が付着すると、回路にショートが生じてしまうおそれがある。そのため、電子制御ユニットは、防水構造となっているとともに、ユニット内外を連通する連通部（呼吸孔）が設けられている（特許文献１参照）。

特開２０００−５０４６０号公報

しかしながら、上記のような密閉構造の電子制御ユニットでは、例えば、電子制御ユニットに水がかかり急冷された場合などに、電子制御ユニット内で結露が発生するおそれがある。そして、結露が発生した場合に、ターミナル間の間隔が最も狭いターミナル孔の開口部付近に結露水が付着すると、隣接するターミナル間でショートが生じるおそれがある。特に、コネクタ部が下方を向いていると、ターミナル孔の開口部付近に結露水が溜まりやすくなるため、ターミナル間ショートが生じるおそれが高くなってしまう。

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、結露水によるターミナル間ショートの発生を防止することができる電子制御ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、
電子部品を実装した回路基板と、上面開口部と側面開口部と前記回路基板を収容する基板収容部とが形成された金属製のケーシングと、前記ケーシングの前記上面開口部を閉塞する金属製の蓋部材と、前記ケーシングの前記側面開口部に配置されて前記回路基板に接続する複数のターミナルを備える樹脂製のコネクタ部とを有し、前記ケーシング、前記蓋部材、及び前記コネクタ部が、それぞれシール材を介して結合されている電子制御ユニットにおいて、
前記コネクタ部には、前記ターミナルを配置するためのターミナル孔が並列に形成されており、
隣接する前記ターミナル孔の間に、前記ターミナルに沿って溝が前記ターミナルの両面側に一対で設けられていることを特徴とする。

この電子制御ユニットでは、隣接するターミナル孔の間にターミナルに沿って溝が設けられているため、ユニット内部で発生した結露水が、隣接するターミナルの間隔が最も狭いターミナル孔の開口部付近に付着したとしても、結露水は溝に流れていく。従って、ターミナル孔の開口部付近に結露水が付着したとしても、結露水が隣接するターミナル孔の間に溜まることがないため、結露水によるターミナル間ショートの発生を防止することができる。

上記した電子制御ユニットにおいて、
前記隣接するターミナル孔の間隔は、結露が発生する前後における温度及び湿度、並びに電子制御ユニットの大きさに基づき算出される結露水滴の直径より大きく、
前記一対の溝同士の間隔は、前記結露水滴の直径より小さいことが好ましい。

このような構成にすることにより、電子制御ユニットの内部にて発生し得る結露水が、ターミナル孔の開口部付近に付着したとしても、結露水の一部が溝にかかるため、結露水を溝へ確実に流すことができる。従って、結露水によるターミナル間ショートの発生を確実に防止することができる。

また、上記した電子制御ユニットにおいて、
前記ターミナルの両面側に設けられた前記一対の溝同士を連結する連結溝が、隣接する前記ターミナル孔の間に形成されている
ことがより好ましい。

このような構成にすることにより、結露水がターミナル孔の開口部付近に付着した場合、連結溝を介して結露水を、ターミナル孔の間に設けられた一対の溝のどちらかへ確実に流すことができる。従って、結露水によるターミナル間ショートの発生をより確実に防止することができる。

本開示の電子制御ユニットによれば、結露水によるターミナル間ショートの発生を防止することができる。

実施形態に係る電子制御ユニットの斜視図である。 実施形態に係る電子制御ユニットの分解斜視図である。 コネクタ部の斜視図である。 コネクタ部における隣接するターミナル孔の部分を拡大した図である。

本開示に係る実施形態である電子制御ユニットについて、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、電子制御ユニットとして、燃料ポンプを制御する燃料ポンプコントローラ（ＦＰＣ）を例示して説明する。

＜電子制御ユニットの全体構成＞
本実施形態の電子制御ユニット１は、図１及び図２に示すように、ケーシング２と、回路基板３と、コネクタ部４と、蓋部材５と、シール材６とを備えている。そして、ケーシング２内に回路基板３が収容され、２つのコネクタ４ａを備えるコネクタ部４がケーシング２及び蓋部材５に挟み込まれて、それぞれがシール材６を介して結合され、ケーシング２に対して蓋部材５が固定されている。なお、シール材６は、ユニット組み立て時に液状のものが塗布されて硬化したものである。

このような電子制御ユニット１は、例えば、車両（ボディ）に対してケーシング２の底部が接触した状態で、コネクタ部４が天方向を向かないように取り付けられており、不図示のワイヤーハーネスによりコネクタ部４を介して、不図示の燃料ポンプに電気的に接続される。なお、本実施形態では、コネクタ部４が下方となるように車両に取り付けられる。

＜ケーシングの構成＞
ケーシング２は、金属製（本実施形態では、例えばアルミニウム製）の略直方体形状の収容部材であり、基板収容部２０と、上面開口部２１と、側面開口部２２とを備える。基板収容部２０は、ケーシング２の内部に回路基板３を収容するための空間である。上面開口部２１は、ケーシング２の上面全域に開口しており、その縁部にシール材６が配置（塗布）されるシール材溝２１ａが設けられている。シール材溝２１ａは、側面開口部２２を除いて縁部全周に形成されている。この上面開口部２１は、シール材６を介して蓋部材５により閉塞される。これにより、ケーシング２と蓋部材５との接合部分におけるシール性が確保されている。

側面開口部２２は、ケーシング２の一側面（４つの側面のうちの１つ）に、側壁２ａの一部を残した状態で開口している。そして、側面開口部２２の内側に、シール材６が配置されるシール材溝２２ａが形成されている。このシール材溝２２ａの両端は、シール材溝２１ａに繋がっている。この側面開口部２２に、シール材６を介してコネクタ部４が配置され、側面開口部２２が塞がれている。また、ケーシング２の底部外面には、放熱フィン２３が形成されている。これにより、ケーシング２は、回路基板３に実装されている電子部品からの発熱をケーシング２の外部に放熱するためのヒートシンクとしても機能するようになっている。

＜回路基板の構成＞
回路基板３は、電子制御ユニット１に接続される燃料ポンプを制御するための電子部品が実装されており制御回路を構成している。回路基板３には、図示を省略するが、マイコン、トランジスタ、コイル、コンデンサなどの電子部品が実装されている。このような回路基板３は、ケーシング２の基板収容部２０に収容されている。

＜コネクタ部の構成＞
コネクタ部４は、２つのコネクタ４ａと、回路基板３に電気的に接続された複数のターミナル４０を備えている。コネクタ部４は、樹脂成形品（本実施形態では、例えばＰＢＴ樹脂製）であり、２つのコネクタ４ａの間（ほぼ中央の位置）に、ユニット内外を連通する呼吸孔６０が一体形成されている。この呼吸孔６０により、電子制御ユニット１の内部の圧力が大気圧と同程度に保たれる。そして、呼吸孔６０の入口には、外部へ突出する突部６１が形成されている。この突部６１もコネクタ部４に一体成形されている。

また、コネクタ部４には、図３に示すように、複数のターミナル４０を配置するためのターミナル孔７０が並列に形成されている。なお、図３では、ターミナル４０を省略している。ターミナル孔７０は、コネクタ部４を貫通する長方形をなす角孔である。このターミナル孔７０は、ターミナル４０より若干小さめに形成されており、ターミナル孔７０にターミナル４０が圧入されて配置されている。そのため、ターミナル孔７０からの異物の侵入を防止することができる。また、ターミナル孔７０の開口部７０ａは、テーパ状に広がっており、ターミナル４０のターミナル孔７０への圧入作業を容易にしている。

なお、ターミナル孔７０に圧入されるターミナル４０は曲げ加工前の直線状のものである。そして、ターミナル４０がターミナル孔７０に圧入された後に、ターミナル４０を所定形状（本実施形態では、クランク状）に曲げ加工されている。そのため、回路基板３に対するコネクタ４ａの向きが制限されないので、搭載自由度が増して商品性が向上する。

そして、隣接するターミナル孔７０の間には、ターミナル４０に沿って溝７１，７２が設けられている。つまり、ターミナル４０の両面側（図３、図４では上側及び下側）に対向して１本ずつ溝７１，７２が一対で形成されている。これにより、コネクタ部４の肉抜きが行われるため、樹脂成型時にボイドの発生を抑制することができる。これらの一対の溝７１，７２は、連結溝７３によって連結されている。連結溝７３は、隣接するターミナル孔７０の間でターミナル孔７０の開口面と同一面上に形成されている。

ここで、隣接するターミナル孔７０の間隔Ａは、結露が発生する前後（急冷前後）における温度及び湿度、並びに電子制御ユニット１の大きさに基づき算出される結露水滴の直径Ｄより大きく、溝７１，７２同士の間隔Ｂは、結露水滴の直径Ｄより小さくなるように設定されている（Ｂ＜Ｄ＜Ａ）。この一例として、本実施形態における設定値について説明する。

本実施形態では、電子制御ユニット１が動作中から急冷されて結露が発生する場合を想定して上記の設定値を決定している。まず、電子制御ユニット１の動作中（急冷前）の内部温度を８０［℃］、相対湿度を８０［％ＲＨ］とし、急冷後の温度を０［℃］、相対湿度を１００［％ＲＨ］としている。なお、電子制御ユニット１の内容積が４０［ｃｍ³］であり、ケーシング２の表面積が８０００［ｍｍ²］、蓋部材５の表面積が２０００［ｍｍ²］である。

そうすると、温度、相対湿度、及び飽和水蒸気圧に基づき、電子制御ユニット１の動作中（急冷前）の水蒸気量が２３３［ｇ/ｍ³］、急冷後の水蒸気量が４．８５［ｇ/ｍ³］と算出される。従って、急冷後の結露量が２２８．１［ｇ/ｍ³］となる。

ここで、急冷前後の温度変化による電子制御ユニット１の内部空気は、４０［ｃｍ³］から３１［ｃｍ³］（体積割合０．７７）に減少するため、電子制御ユニット１の内部における結露量は０．００７［ｇ］となる。

そして、ケーシング２側は放熱フィン２３を備え、車両のボディに接触しているため、電子制御ユニット１の動作中も高温にならないため、結露は蓋部材５側で発生すると考えられる。そのため、蓋部材５での結露水の体積は、表面積割合が０．２であるから、０．００１４［ｃｍ³］となる。従って、結露水滴の直径Ｄは、Ｄ＝１．４［ｍｍ］となる。

そこで、本実施形態では、上記の関係（Ｂ＜Ｄ＜Ａ）を満たすように、隣接するターミナル孔７０の間隔ＡをＡ＝１．５［ｍｍ］とし、溝７１，７２同士の間隔ＢをＢ＝１．２［ｍｍ］としている。

このように間隔Ａ，Ｂを設定することにより、電子制御ユニット１の内部にて発生した結露水滴が、ターミナル孔７０の開口部７０ａ付近に付着した場合に、結露水滴の一部が溝７１又は溝７２にかかるため、結露水滴を溝７１又は溝７２へ確実に流すことができるようになっている。

なお、ここで例示した間隔Ａ，Ｂ及び結露水滴の直径Ｄは一例であって、電子制御ユニットの大きさ等により、結露量が変化するので結露水滴の直径Ｄが異なるため、電子制御ユニットの各仕様に最適な間隔Ａ，Ｂを設定すればよい。

このようなコネクタ部４は、ケーシング２の側面開口部２２の内側に配置される内壁部４１と、側面開口部２２の外側に配置されてケーシング２の外面に接触する外壁部４２とを備えている。内壁部４１と外壁部４２の高さはほぼ同じである。そして、内壁部４１の先端部は、シール材溝２２ａに嵌め合わせられている。つまり、シール材６の中に内壁部４１の先端部が埋まっている。これにより、コネクタ部４とケーシング２（側面開口部２２）との接合部分でのシール性が確保されている。

さらに、コネクタ部４には、その両端部にケーシング２の内側に伸びる基板押さえ部４４が形成されている。この基板押さえ部４４及び固定ねじ４６により、ケーシング２の基板収容部２０に収容した回路基板３が所定位置に固定される。

そして、ケーシング２の側面開口部２２に配置されたコネクタ部４は、蓋部材５がケーシング２に取り付けられることにより、ケーシング２と蓋部材５とに挟み込まれた状態で、シール材６を介してケーシング２及び蓋部材５に結合されている。なお、コネクタ部４と蓋部材５との結合部分において、コネクタ部４にはシール材６が配置（塗布）されるシール材溝４５が形成されており、このシール材溝４５に蓋部材５の凸部５ａが嵌め合わせられている。これにより、コネクタ部４と蓋部材５との結合部分におけるシール性が確保されている。

＜蓋部材の構成＞
蓋部材５は、図１、図２に示すように、側面開口部２２にコネクタ部４が配置された状態でケーシング２の上面開口部２１を閉塞するものである。この蓋部材５には、縁部に位置する平面部５３と、その平面部５３から突出した突出部５１とが形成されている。そして、平面部５３に、コネクタ部４のシール材溝４５に嵌め合わせられる凸部が形成されている。

＜電子制御ユニットにおけるターミナル間ショートの防止機能＞
次に、上記の構成を有する電子制御ユニット１において、結露が発生した場合について説明する。例えば、電子制御ユニット１が作動中に水がかかり急冷された場合に結露が発生する。そして、結露が発生すると、電子制御ユニット１では、コネクタ部４が下方に位置するため、結露水がコネクタ部４に流れ、隣接するターミナル４０，４０に跨がるように付着してターミナル間ショートが発生するおそれがある。

そこで、電子制御ユニット１では、隣接するターミナル孔７０の間にターミナル４０に沿って両面側に対向する一対の溝７１，７２を設けている。そのため、電子制御ユニット１の内部で発生した結露水が、隣接するターミナル４０の間隔が最も狭いターミナル孔７０の開口部７０ａ付近に付着したとしても、結露水は溝７１，７２に流れていく。従って、ターミナル孔７０の開口部７０ａ付近に結露水が付着したとしても、結露水が隣接するターミナル孔７０の間に溜まることがないため、結露水によるターミナル間ショートの発生を防止することができる。

そして、電子制御ユニット１では、発生し得る結露水滴の大きさ（直径Ｄ）に対して、
隣接するターミナル孔７０の間隔（開口部７０ａ同士の間隔）Ａと、溝７１，７２同士の間隔Ｂとを、Ｂ＜Ｄ＜Ａとなる関係が成立するように、間隔Ａ，Ｂを設定している。そのため、電子制御ユニット１の内部にて発生した結露水滴が、ターミナル孔７０の開口部７０ａ付近に付着した場合には、結露水滴の一部が溝７１又は溝７２にかかって結露水滴が溝７１又は溝７２へ確実に流れていく。従って、結露水によるターミナル間ショートの発生を確実に防止することができる。

また、電子制御ユニット１では、ターミナル４０の両面側に設けられた一対の溝７１，７２同士を連結する連結溝７３を、隣接するターミナル孔７０の間に設けている。そのため、結露水がターミナル孔７０の開口部７０ａ付近に付着した場合、連結溝７３を介して結露水を、一対の溝７１，７２のどちらかへ確実に流れていく。従って、結露水によるターミナル間ショートの発生をより確実に防止することができる。

なお、呼吸孔６０を介してユニット内部に水滴が侵入した場合でも、侵入した水滴がターミナル孔７０の開口部７０ａ付近に付着すると、その水滴は直接あるいは連結溝７３を介して溝７１，７２へ流れていく。従って、呼吸孔６０を介してユニット内部に水滴が侵入した場合であっても、ターミナル間ショートの発生を確実に防止することができる。

このように電子制御ユニット１では、結露が発生した場合に、結露水によるターミナル間ショートの発生を防止することができる。また、仮に、呼吸孔６０を介してユニット内部に水滴が侵入した場合でも、結露水の場合と同様に、侵入水によるターミナル間ショートの発生も防止することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、燃料ポンプを制御する燃料ポンプコントローラ（ＦＰＣ）を例示したが、本開示はこれ以外の電装品を制御するコントローラにも適用することができる。

１ 電子制御ユニット
２ ケーシング
３ 回路基板
４ コネクタ部
４０ ターミナル
７０ ターミナル孔
７１ 溝
７２ 溝
７３ 連結溝

Claims (3)

1. 電子部品を実装した回路基板と、上面開口部と側面開口部と前記回路基板を収容する基板収容部とが形成された金属製のケーシングと、前記ケーシングの前記上面開口部を閉塞する金属製の蓋部材と、前記ケーシングの前記側面開口部に配置されて前記回路基板に接続する複数のターミナルを備える樹脂製のコネクタ部とを有し、前記ケーシング、前記蓋部材、及び前記コネクタ部が、それぞれシール材を介して結合されている電子制御ユニットにおいて、
   前記コネクタ部には、前記ターミナルを配置するためのターミナル孔が並列に形成されており、
   隣接する前記ターミナル孔の間に、前記ターミナルに沿って溝が前記ターミナルの両面側に一対で設けられている
   ことを特徴とする電子制御ユニット。
2. 請求項１に記載する電子制御ユニットにおいて、
   前記隣接するターミナル孔の間隔は、結露が発生する前後における温度及び湿度、並びに電子制御ユニットの大きさに基づき算出される結露水滴の直径より大きく、
   前記一対の溝同士の間隔は、前記結露水滴の直径より小さい
   ことを特徴とする電子制御ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載する電子制御ユニットにおいて、
   前記ターミナルの両面側に設けられた前記一対の溝同士を連結する連結溝が、隣接する前記ターミナル孔の間に形成されている
   ことを特徴とする電子制御ユニット。

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