JP2010241387A - 車載用電子機器の筐体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 補強を最小限に抑えて軽量化を維持しつつ、衝撃を受けても被取付け部に残存させることができる車載用電子機器の筐体構造を提供する。
【解決手段】 ケース本体２３の第２側壁２２ｂの第１側壁２２ａ寄りの部位に、第１ブラケット２６ａを設け、ケース本体２３の第２側壁２２ｂの第３側壁２２ｃ寄りの部位に、第２ブラケット２６ｂを設け、ケース本体２３の第３側壁２２ｃの第２側壁２２ｂから周方向に最も離れた部位に、第３ブラケット２６ｃを設け、第１〜第３ブラケット２６ａ〜２６ｃの順に剛性を低下させ、衝撃によるブラケット２６ａ〜２６ｃの破損を時系列的に遅らせ、ケース本体２３の破壊を抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エアバッグ電子制御ユニット（Electronic Control Unit；略称ＥＣＵ）などの車載用電子機器に有利に実施することができる筐体構造に関する。

図１は従来技術の車載用電子機器の筐体構造を示す斜視図である。車両が衝突したときに搭乗者を衝撃から保護するために、車両のステアリングホイールおよび助手席前方のインスツルメントパネルには、エアバッグが装備され、車室内のフロアの前方中央部の車体フレーム１には、衝突時の衝撃を検出してエアバッグを展開・膨張させるためのエアバッグ電子制御ユニット（Electronic Control Unit；略称ＥＣＵ）２が取り付けられている。このエアバッグＥＣＵ２は、衝突時の衝撃を検出するための加速度センサ３、マイクロコンピュータおよびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などとともに基板４に実装され、この基板４はアルミダイキャスト製のケース５内に収容され、ケース５の開口部は蓋体６によって封止されている。前記ケース５と蓋体６とは、筐体７を構成する。

前記ケース５は、略矩形の天板８の少なくとも３つの側縁部に第１〜第３側壁９ａ，９ｂ，９ｃが連なって一体的に形成される。第２側壁９ｂの前記第１側壁９ａ寄りの部位には、第１ブラケット１０ａが突出して形成される。また、第２側壁９ｂの前記第３側壁９ｃ寄りの部位には、第２ブラケット１０ｂが突出して形成される。さらに、第３側壁９ｃの前記第２側壁９ｂから周方向に最も離れた部位には、第３ブラケット１０ｃが前記第２ブラケット１０ｂとは反対側に突出して形成される。これらの第１〜第３ブラケット１０ａ〜１０ｃは、ボルト１１ａ〜１１ｃによって前記車体フレーム１に固定される。

このようなエアバッグ電子制御ユニット２は、前方Ｆ１および側方Ｆ２からの衝撃を検出し、その検出信号を前記基板４に実装されたマイクロコンピュータによって演算処理し、衝撃が各車両毎に設定された衝突判定値を超えたとき、点火回路をオンし、これによってスクイプとも呼ばれる着火装置に通電してエアバッグを展開・膨張させるように構成されている。

近年、車両の小型化によってクラッシャブルゾーン、すなわち衝撃吸収領域が短い小型車が開発され、車両衝突時の衝撃によって車体のフロアの変形量はより大きくなり、エアバッグＥＣＵ２が設置されている車体フレーム１の変形もまた、大きなものになってしまう。そのため、車体フレーム１の変形に追従して第１〜第３ブラケット１０ａ〜１０ｃが変形し、筐体７が破壊されてしまう。筐体７が破壊されると、筐体７内の基板４が収容されている内部空間は、外部に開放されるため、筐体７の破片などの飛散物が筐体７内の基板４に形成される配線に接触するなどして、衝突直後に基板４が正常に動作しなくなることが予想される。

また、筐体７が破壊されると、その筐体７にビスなどによって固定されている基板４自体も破壊してしまうことが考えられるため、たとえ筐体７が破壊しても、基板４は正常に動作可能な状態で残存させる必要がある。

そのため従来から、筐体７が破壊された場合であっても、少なくともエアバッグが展開・膨張されるように、基板４の破壊を回避するための車載用電子機器の筐体構造が、たとえば特許文献１，２に提案されている。

特許文献１の従来技術には、衝撃によって車体フレームが変形すると、車体フレームに設けられている車載用電子機器であるエアバッグ電子制御ユニットの複数のブラケットが変位し、側壁に肉薄部に変形または破断を発生させ、側壁のケースと基板との間の空間に臨む領域まで変形が及ばないようにして、アルミダイキャスト製のケースの破片が空間に発生することを防ぎ、衝突時における車載用電子機器の正常な動作を確保することができる筐体構造が提案されている。

特許文献２の従来技術には、車載用電子機器であるエアバッグ電子制御ユニットのケースにブラケットとして設けられる複数の基板取付け座の一部は、基板を筐体に強固に連結する構成とし、衝撃の基板への伝達を確保し、残余の基板取付け座は、基板を筐体に柔軟に連結する構成として、筐体に発生したひずみの基板への伝達を阻止し、基板の破壊を防止して、衝突時における車載用電子機器の正常な動作を確保することができる筐体構造が提案されている。

特開２００２−３０８０２１号公報 特開２００５−１５５８２７号公報

特許文献１，２の各従来技術では、車両衝突時の衝撃によって車体フレームが変形したとき、その変形によって各ブラケットの少なくとも１つが脆弱部または肉薄部で破断するように構成されているため、前記車体フレームの変形がケース本体にそのまま伝達されて、ケース本体まで破壊されてしまうことは抑制できるが、前述したように車体フレームの変形が大きい場合には、各ブラケットにほぼ同時に急激に大きな外力が作用し、ケース本体にも各ブラケットから大きなひずみが伝達され、ケース本体の破壊を充分に抑制することができないという問題がある。

また、ケース本体の破壊を防止するためには、ケース本体の断面を大きくして断面性能を向上することが考えられるが、断面を大きくすると、構造上の変更を伴い、重量も増加して、製造コストが増加し、軽量化されなくなってしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、補強のための構造上の変更を最小限に抑えて軽量化を維持し、衝撃を受けても正常に動作させることができる車載用電子機器の筐体構造を提供することである。

本発明（１）は、略矩形の天板の少なくとも３つの側縁部に、第１〜第３側壁がそれぞれ連なって一体的に形成されるケース本体と、
ケース本体の第２側壁の前記第１側壁寄りの部位から面方向外方に突出して形成され、車体の被取付け部に固定される第１ブラケットと、
ケース本体の第２側壁の前記第３側壁寄りの部位から面方向外方に突出して形成され、前記第１ブラケットよりも低い剛性を有し、車体の被取付け部に固定される第２ブラケットと、
ケース本体の第３側壁の前記第２側壁から周方向に最も離れた部位から面方向外方でかつ前記第２ブラケットとは反対側に突出して形成され、前記第２ブラケットよりも低い剛性を有し、車体の被取付け部に固定される第３ブラケットとを含むことを特徴とする車載用電子機器の筐体構造である。

本発明（１）に従えば、ケース本体の第２側壁の前記第１側壁寄りの部位には第１ブラケットが設けられ、第２側壁の前記第３側壁寄りの部位には第２ブラケットが設けられ、第３側壁の前記第２側壁から周方向に最も離れた部位には第３ブラケットが設けられ、これらの第１〜第３ブラケットは、車体の被取付け部に固定される。

これらの第１〜第３ブラケットの剛性は、この順序に低くなるように構成されるので、被取付け部の変形によって第１〜第３ブラケットは順次的に破壊し、ケース本体に第１〜第３ブラケットからほぼ同時に大きな外力が作用して高い応力が発生することを回避することができる。これによって、ケース本体が広範囲に破壊してしまうことが防がれ、基板の破損が防がれ、基板への破片の接触によって基板が故障してしまうことが防がれる。

本発明（１）によれば、第１〜第３ブラケットの剛性が順次的に低くなるように構成されるので、衝撃によって被取付け部が変形しても、第１〜第３ブラケットが同時に破壊することが防がれる。これによって、ケース本体に高い応力が発生することが防がれ、ケース本体の広範囲の破壊によって基板が破損し、あるいは破片などの接触によって故障してしまうことが防がれる。このように筐体を補強のために大きな構造上の変更を要することなく、したがって最小限の変更によって軽量化を維持し、衝撃を受けても正常な機能を維持することができる。

従来技術の車載用電子機器の筐体構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の車載用電子機器の筐体構造が適用されたエアバッグ筐体２０を下方から見た斜視図である。 エアバッグ筐体２０の平面図である。 エアバッグ筐体２０を上方から見た斜視図である。 第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂおよびその近傍を上方から見た一部の斜視図である。 エアバッグ電子制御ユニット１９のエアバッグ筐体２０の第２ブラケット２２ｂおよびその近傍を示す断面図である。 図６に示すエアバッグ電子制御ユニット１９の第１ブラケット２２ａおよびその近傍を示す一部の断面図である。

図２は本発明の一実施形態の車載用電子機器の筐体構造が適用されたエアバッグ筐体２０を下方から見た斜視図であり、図３はエアバッグ筐体２０の平面図であり、図４はエアバッグ筐体２０を上方から見た斜視図であり、図５は第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂおよびその近傍を上方から見た一部の斜視図である。なお、本実施の形態において、車両の進行方向を前方Ａとし、進行方向とは逆方向を後方Ｂとする。

車両が衝突したときに搭乗者を衝撃から保護するために、車両のステアリングホイールおよび助手席前方のインスツルメントパネルには、エアバッグが装備され、車室内のフロアの前方中央部の車体フレーム２４には、衝突時の衝撃を検出してエアバッグを展開・膨張させるためのエアバッグ電子制御ユニット（Electronic Control Unit；略称ＥＣＵ）１９が取り付けられている。このエアバッグＥＣＵ１９は、衝突時の衝撃を検出するための加速度センサ４３、マイクロコンピュータおよびＡＳＩＣ（Application Specific
Integrated Circuit）などとともに基板４４に実装され、この基板４４はアルミダイキャスト製のエアバッグ筐体２０内に収容され、エアバッグ筐体２０の開口部は蓋体４５によって封止されている。車両が衝突したときの加速度信号は、前記４３加速度センサによって検出される。この加速度センサ４３は、たとえばピエゾ抵抗ゲージによって実現されてもよい。

本実施の形態のエアバッグ筐体２０は、略矩形の天板２１の少なくとも３つの側縁部に第１〜第３側壁２２ａ，２２ｂ，２２ｃが連なって一体的に形成されるケース本体２３と、ケース本体２３の第２側壁２２ｂの前記第１側壁２２ａ寄りの部位から面方向外方である前方Ａに突出して形成され、車体の被取付け部であるフロアの車体フレーム２４に取付ボルト２５ａによって固定される第１ブラケット２６ａと、ケース本体２３の第２側壁２２ｂの前記第３側壁２２ｃ寄りの部位から面方向外方である前方Ａに突出して形成され、前記第１ブラケット２６ａよりも低い剛性を有し、前記車体フレーム２４に取付ボルト２５ｂによって固定される第２ブラケット２６ｂと、ケース本体２３の第３側壁２２ｃの前記第２側壁２２ｂから周方向に最も離れた部位から面方向外方である後方Ｂでかつ前記第２ブラケット２６ｂとは反対側に突出して形成され、前記第２ブラケット２６ｂよりも低い剛性を有し、車体フレーム２４に取付ボルト２５ｃによって固定される第３ブラケット２６ｃとを含む。

第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂは、車体フレーム２４に直接接触して支持される厚肉の支持部３０ａ，３０ｂと、各支持部３０ａ，３０ｂと第２側壁２２ｂとにわたって延びる薄肉のフランジ部３１とを有し、各支持部３０ａ，３０ｂには取付ボルト２５ａ，２５ｂの各軸部が挿通する円柱状の取付け孔３２ａ，３２ｂがそれぞれ形成される。第１および第３ブラケット２６ａ，２６ｃ間の開口部には、基板４４に実装されるコネクタ４７が嵌着され、開口部が塞がれている。

第３ブラケット２６ｃは、車体フレーム２４に直接接触して支持される支持部３０ｃと、支持部３０ｃと第３側壁２２ｃとにわたって延びるアーム部３３とを有し、これらの支持部３０ｃおよびアーム部３３は、第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂの各支持部３０ａ，３０ｂと同一の厚みを有し、支持部３０ｃには取付ボルト２５ｃの軸部が挿通する円柱状の取付け孔３２ｃが形成される。前記アーム部３３は、細幅に形成されて脆弱部を構成し、第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂの各支持部３０ａ，３０ｂと第２側壁２２ｂとにわたって一体的に形成される前記フランジ部３１に比べて断面が小さく、最も断面性能を低くして、剛性が低くなるように形成されている。

したがって、衝撃によって車体フレーム２４が図３の紙面に垂直手前側に変形したとき、第１〜第３ブラケット２６ａ〜２６ｃのうちで第３ブラケット２６ｃが前記アーム部３１において変形して折損し、残余の第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂが残存する。これによって、ケース本体２３全体に同時に大きな応力が発生して破壊してしまうことが防がれる。なお、前記車体フレーム２４は、車体の構造上、衝突によって衝撃を受けたとき、すなわち車体が平面視で面内方向に外力を受けたとき、車体フレーム２４が上方へ変形するように構成されている。

前記フランジ部３１は、第１ブラケット２６ａと第２ブラケット２６ｂとの間で、第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂ間にわたって第２側壁２２ｂから前方Ａへ延びて一体的に形成される。フランジ部３１の裏面には、第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂ間の中間部に第１凹所４５が形成され、第１凹所４５と第２ブラケット２６ｂとの間には第２凹所４６が形成される。

第２側壁２２ｂおよび第１ブラケット２６ａは、これらの第２側壁２２ｂおよび第１ブラケット２６ａ間にわたって一体的に形成される一対の第１補強リブ４８，４９によって連結される。また、第２側壁２２ｂおよび第２ブラケット２６ｂは、これらの第２側壁２２ｂおよび第２ブラケット２６ｂ間にわたって一体的に形成され、前記第１補強リブ４８，４９よりも低い断面性能を有する１つの第２補強リブ５０によって連結される。

図６はエアバッグ電子制御ユニット１９のエアバッグ筐体２０の第２ブラケット２２ｂおよびその近傍を示す断面図であり、図７は図６に示すエアバッグ電子制御ユニット１９の第１ブラケット２２ａおよびその近傍を示す一部の断面図である。前記第１および第２ブラケット２６ａ，２６ｂの前記第２側壁２２ｂ寄りの基端部には、前記第２側壁２２ｂ近傍の薄肉のフランジ部３１と車体フランジ２４に接触する厚肉の支持部３０ａ，３０ｂとに連なる段差部５１ａ，５１ｂが設けられる。第１ブラケット２６ａの段差部５１ａと第１補強リブ４８，４９との重ね幅Ｂ１は、第２ブラケット２６ｂの段差部５１ｂと第２補強リブ５０との重ね幅Ｂ２よりも大きく形成される。

このような構成によって、第１ブラケット２６ａの前記第２側壁２２ｂから突出する方向に垂直な断面は、第２ブラケット２６ｂの前記第２側壁２２ｂから突出する方向に垂直な断面よりも大きくし、これによって第１ブラケット２６ａの断面性能、たとえば断面２次モーメントを大きくし、高い剛性を実現することができる。

このような構成、すなわち（ａ）第１ブラケット２６ａおよび第２側壁２２ｂ間に第１補強リブ４８，４９を設け、第２ブラケット２６ｂおよび第２側壁２２ｂ間に第２補強リブ５０を設け、（ｂ）フランジ部３１に第１および第２凹所４５，４６を形成し、さらに（ｃ）第１ブラケット２６ａ側の段差部５１ａの重ね幅Ｂ１を第２ブラケット２６ｂ側の段差部５１ｂの重ね幅Ｂ２よりも大きくすることによって、第１〜第３ブラケット２６ａ〜２６ｃの剛性は、この順序に低くなるように構成されるので、車体フレーム２４の変形によって第１〜第３ブラケット２６ａ〜２６ｃは順次的に時系列的に遅らせて破壊するようにし、ケース本体２３に第１〜第３ブラケット２６ａ〜２６ｃからほぼ同時に大きな外力が作用して高い応力が発生することを回避することができる。これによって、ケース本体２３が広範囲に破壊してしまうことが防がれ、基板４４の破損が防がれ、基板４４への破片の接触によって基板４４が故障してしまうことが防がれる。このようにエアバッグ筐体２０を補強のために大きな構造上の変更を要することなく、したがって最小限の変更によって軽量化を維持し、衝撃を受けても正常な機能を維持することができる。

本発明の他の実施形態として、前記（ａ），（ｂ），（ｃ）のいずれか１つ、または前記（ａ），（ｂ），（ｃ）のいずれか２つの組み合わせによって、前述と同様な効果を達成するようにしてもよい。

本発明は、前述の実施形態のエアバッグ電子制御ユニット１９のエアバッグ筐体２０だけでなく他の車載用電子機器、たとえばエンジン制御ユニット、ナビゲーション装置および各種計測機器などの筐体に対して好適に実施することができ、衝撃などの変形を伴う外力による不所望な筐体の破損を制限し、収容された基板や各種電子部品の本来的な機能を損なうような壊滅的な破壊を回避することができる。

１９ エアバッグ電子制御ユニット
２０ エアバッグ筐体
２１ 天板
２２ａ〜２２ｃ 第１〜第３側壁
２３ ケース本体
２４ 車体フレーム
２５ａ〜２５ｃ 取付ボルト
２６ａ〜２６ｃ 第１〜第３ブラケット
３０ａ〜３０ｃ 支持部
３１ フランジ部
３３ アーム部
４５，４６ 凹所
４８，４９ 第１補強リブ
５０ 第２補強リブ
５１ａ，５１ｂ段差部
Ａ 前方
Ｂ 後方

Claims (5)

1. 略矩形の天板の少なくとも３つの側縁部に、第１〜第３側壁がそれぞれ連なって一体的に形成されるケース本体と、
   ケース本体の第２側壁の前記第１側壁寄りの部位から面方向外方に突出して形成され、車体の被取付け部に固定される第１ブラケットと、
   ケース本体の第２側壁の前記第３側壁寄りの部位から面方向外方に突出して形成され、前記第１ブラケットよりも低い剛性を有し、車体の被取付け部に固定される第２ブラケットと、
   ケース本体の第３側壁の前記第２側壁から周方向に最も離れた部位から面方向外方でかつ前記第２ブラケットとは反対側に突出して形成され、前記第２ブラケットよりも低い剛性を有し、車体の被取付け部に固定される第３ブラケットとを含むことを特徴とする車載用電子機器の筐体構造。
2. 第２側壁および第１ブラケットは、これらの第２側壁および第１ブラケット間にわたって一体的に形成される第１補強リブによって連結され、
   第２側壁および第２ブラケットは、これらの第２側壁および第２ブラケット間にわたって一体的に形成され、前記第１補強リブよりも低い断面性能を有する第２補強リブによって連結されることを特徴とする請求項１に記載の車載用電子機器の筐体構造。
3. 第１ブラケットの前記第２側壁から突出する方向に垂直な断面は、第２ブラケットの前記第２側壁から突出する方向に垂直な断面よりも大きい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の筐体構造。
4. 前記第１および第２ブラケットの前記第２側壁寄りの基端部には、前記第２側壁近傍の薄肉部と被取付け部に接触する厚肉部とに連なる段差部が設けられ、第１ブラケットの段差部の前記第１補強リブとの重ね幅は、第２ブラケットの段差部の前記第２補強リブとの重ね幅よりも大きくなるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の車載用電子機器の筐体構造。
5. 第１ブラケットと第２ブラケットとの間には、第１および第２ブラケット間にわたって第２側壁から延びるフランジ部が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車載用電子機器の筐体構造。

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