JP2013069736A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通気孔に雨水等が溜まり、通気防水膜が塞がれると、筐体内部の通気性が失われる。
【解決手段】ケース１２とカバー１３からなる筐体の内部に回路基板を収容する。合成樹脂製のカバー１３に、筐体の外壁を厚さ方向に貫通する通気孔３６を形成するとともに、この通気孔３６の外側開口部３６ｂを所定間隙４１を隔てて覆う防護壁４０を一体的に形成する。通気孔３６の内側開口部３６ａに、通気性及び防水性を有する通気防水膜３８を取り付ける。通気孔３６に溜まった水が通気防水膜３８を塞ぐことのないように、通気孔３６を、車体側への取付面１９に対して約４５度で傾斜する傾斜壁部３５に設けて、車載状態で通気孔３６及び通気防水膜３８を水平面に対して傾斜させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、筐体内部の防水空間に回路基板が収容された車両の電子制御装置に関する。

特許文献１にも記載されているように、エンジンコントロールユニットや自動変速機用コントロールユニットなどの車両に搭載される電子制御装置は、複数の部材を接合してなる筐体内部の防水空間に、電子部品を実装した回路基板が収容された構造となっている。

特開２０１０−２５８３６０号公報

このような電子制御装置は、車両のエンジンルーム等に搭載されるために、高い防水性が要求されるものの、筐体内部を完全な密閉空間とすると、筐体内部の圧力の増減に伴って筐体及びそのシール部分に過大な応力が発生して、耐久性や信頼性の低下を招くおそれがる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、筐体内部の防水性及び通気性を両立し、かつ、簡素な構造でありながら耐久性・信頼性に優れた新規な電子制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、複数の部材を接合してなる筐体内部の防水空間に、電子部品を実装した回路基板が収容された電子制御装置において、上記筐体の外壁を厚さ方向に貫通する通気孔が形成されるとともに、上記外壁の外面に開口する通気孔の外側開口部を所定間隙を隔てて覆う防護壁が設けられ、かつ、上記外壁の内面に開口する通気孔の内側開口部に、通気性及び防水性を有する通気防水膜が取り付けられている。そして、上記筐体の車体側への取付面に対し、上記通気防水膜が所定角度で傾斜するように、上記通気孔が、上記筐体の外壁のうちで、上記取付面に対して傾斜する傾斜壁部に設けられている。

これにより、電子制御装置の車体側への搭載姿勢にかかわらず、通気防水膜が水平面に対して傾斜することとなり、通気孔が被水した場合にも、通気防水膜が全面にわたって水面下に閉塞されることを抑制・回避し、簡素な構造でありながら、所期の通気性・呼吸性を確保して、耐久性・信頼性を向上することができる。

このように本発明によれば、電子制御装置における筐体内部の防水性及び通気性を両立しつつ、簡素な構造でありながら耐久性及び信頼性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る電子制御装置を示す分解斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 車体側への取付面がほぼ鉛直方向に沿う姿勢で搭載される縦置き姿勢の電子制御装置を単体で示す側面図（Ａ）、及びこの電子制御装置における図２と同じ位置での断面図（Ｂ）。 車体側への取付面がほぼ水平方向に沿う姿勢で搭載される横置き姿勢の電子制御装置を示す側面図、及びこの電子制御装置における図２と同じ位置での断面図。

以下に、本発明に係る電子制御装置を、自動車のエンジンコントロールユニットに適用した一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１を参照して、電子制御装置１０の基本構成について説明する。なお、ここでの説明においては、便宜上、図１の上下方向、つまり回路基板１１の厚さ方向を装置１０自体の上下方向として説明することがあるが、これは、車載状態での鉛直方向に必ずしも対応するものではなく、例えば車両搭載状態が図４の縦置き姿勢の場合、装置１０の上下方向が水平方向４８に沿うものとなる。

この電子制御装置１０は、車体側に取り付けられる略板状のケース１２と略箱状のカバー１３とを液密に接合してなる筐体と、この筐体内部の防水空間に収容される電子部品１４を実装した回路基板１１と、により大略構成されており、図示していないが、エンジンルーム等に搭載され、車体側への取付面１９となるケース１２のブラケット２３の底面において、車体側に取り付けられるものである。なお、車体側への取付面１９は、この実施形態ではケース１２の底面と平行に構成されているが、車体側への取付部（ブラケット２３）の形状等によってはケース１２の底面に対して傾斜する場合もある。

各構成要素について具体的に説明すると、回路基板１１は、その表裏面に所定の電子部品１４が実装された、いわゆるプリント配線基板であり、例えばガラスエポキシ樹脂等からなる板材の表裏面あるいはその内部に配線回路パターンが形成され、この配線回路パターンに電子部品１４が半田等により電気的に接続されている。ここで、電子部品１４としては、例えばコンデンサやコイル、トランジスタやＩＣ等が用いられる。なお、図１では、便宜上、比較的発熱性の高い電子部品１４（例えばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＣ等）のみを図示している。

また、回路基板１１の一側には、外部のコネクタとそれぞれ接続される２つの第１，第２接続口１６，１７を有するコネクタ１５が取り付けられている。このコネクタ１５は、その接続先に応じて２つに分割された各接続口１６，１７が取付基部１８を介して一体化されたものであって、この取付基部１８を介して回路基板１１に複数のビス等により固定されている。このコネクタ１５は、取付基部１８によって連結された一連の接続口１６，１７が、ケース１２とカバー１３との間に形成される空間である窓部２１を介して外部へと臨むようになっていて、ここにおいて図外のコネクタと接続される。

コネクタ１５には、基板上の配線回路パターンに電気的に接続された複数の雄型端子１６ａ，１７ａが設けられており、これらの雄型端子１６ａ，１７ａが図外のコネクタに収容される複数の雌型端子と接続されることで、当該図外のコネクタ（雌型端子）に接続されるセンサー類やポンプ等の所定の機器と電気的に接続されることとなる。

上記のケース１２は、鉄やアルミニウム等の放熱性に優れた金属材料によって略板状、より詳しくは周縁がわずかに立ち上がる浅い箱状に一体形成されたものである。具体的には、ほぼ矩形状の底壁１２ａの外周縁（各側辺）に側壁１２ｂが立設され、全体が上方へ開口するように構成されている。

また、ケース１２の底壁１２ａの内側面には、回路基板１１の取付固定に供する基板固定部２２が立設されている。基板固定部２２は、その上端部に、回路基板１１を支持する平坦状の支持面２２ａが構成されていて、これら各支持面２２ａには、回路基板１１の固定に供する図外のビスが螺合する雌ねじ穴２２ｂが形成されている。ビスが各雌ねじ穴２２ｂに螺着されることによって、回路基板１１が各基板固定部２２に支持された状態でケース１２に固定されることとなる。

また、ケース１２における側壁１２ｂの外側部には、電子制御装置１０の車体（図示省略）への取付に供する一対のブラケット２３が一体に設けられている。なお、図１では手前側のブラケット２３のみを図示している。ブラケット２３には、上下方向に貫通する貫通孔２３ａ、あるいは側方に開口する切欠溝が設けられていて、これら貫通孔２３ａや切欠溝を挿通するボルト等によって、車体側への取付が行われる。

上記のカバー１３は、金属材料に比べて軽量かつ低コストな所定の合成樹脂材料によって略箱状に一体成形されたものであり、回路基板１１及びコネクタ１５の上方を覆う上壁部３１と、上記の窓部２１を除く上壁部３１の周縁の三方を囲う側壁３２と、を有している。このカバー１３は、四隅に設けられた係止爪部２４が、ケース１２の四隅に設けられた突起部２５に弾性変形を伴って引っ掛かるように嵌合するとともに、窓部２１の周縁の二箇所に設けられたコネクタ用の係止爪部２６が、コネクタ１５側に設けられた突起部（図示省略）に弾性変形を伴って引っ掛かるように嵌合することで、ケース１２及びコネクタ１５を含む回路基板１１側に堅牢に組み付けらる、いわゆるスナップフィット式の固定構造となっている。このように本実施形態では、筐体の固定構造として、合成樹脂製のカバー１３の弾性変形を利用したスナップフィット式の簡素な固定構造を採用しているが、これに限らず、ビスやボルト等を用いた他の固定構造を用いることもできる。

ケース１２の上側の周縁部とカバー１３の下側の周縁部との接合部分、更にはコネクタ１５の外周部と窓部２１の内周縁部との接合部分は、それぞれ、防水性を確保するために、シール剤を介して液密に接合されている。詳しくは図示していないが、これらの接合部分には、その一方にシール溝２０が形成されるとともに、他方に突条が設けられ、この突条がシール溝２０に隙間をもって入り込むことで、シール溝２０と突条との隙間に充填されるシール剤の長さ、いわゆるシール長を十分に確保して、所期のシール性が得られるように構成されている。ここで、シール剤としては、流動性を有するシール剤であれば特に具体的な構成は限定されるものではなく、例えばエポキシ系やシリコーン系、アクリル系など、電子制御装置１０の仕様や要求に応じて適宜に選択することができる。

上述したように、この装置１０においては、回路基板１１の一端に、側方へ開口するコネクタ１５が取り付けられた構造となっている。この関係で、カバー１３は、基板厚さ方向の寸法（高さ）が異なる回路基板１１とコネクタ１５のそれぞれに応じた段付形状をなしている。具体的には、回路基板１１及びコネクタ１５を挟んでケース１２と対向するカバーの上壁部３１には、ケース１２の取付面１９に平行な上段部３３と下段部３４とが設けられている。コネクタ１５の上方を覆う上段部３３は、回路基板１１の上方を覆う下段部３４に対して、基板厚さ方向の寸法が大きく設定されている。そして、このように高さの異なる上段部３３と下段部３４とを滑らかに繋ぐ傾斜壁部３５が設けられている。この傾斜壁部３５は、ケース１２の取付面１９に対して所定の傾斜角度、具体的にはほぼ４５度の傾斜角度で平坦に傾斜しており、従って、上段部３３や下段部３４に対しても同じ傾斜角度で傾斜している。

図２及び図３に示すように、筐体の外壁の一部をなす傾斜壁部３５には、厚さ方向に貫通する通気孔３６が貫通形成されている。この通気孔３６は、孔の形成に伴う剛性・強度の低下を補うように、傾斜壁部３５の一般部よりも板厚方向厚さが厚肉化された厚肉部３７を貫通しており、所定深さＲ１の断面円形に形成されている。

筐体内部の防水空間に臨んだ通気孔３６の内側開口部３６ａには、防水性及び通気性の双方を併せ持つゴアテックス（登録商標）などの薄膜状の通気防水膜３８が取り付けられている。この通気防水膜３８は、通気孔３６の内側開口部３６ａの開口形状に応じた薄肉な円形シート状をなし、通気孔３６の内側開口部３６ａを完全に閉塞するように、この通気孔３６よりも大きな面積・寸法のものが用いられている。この通気防水膜３８は、その外周縁部で、通気孔３６の周縁に位置する厚肉部３７の内面に対して、溶着等により液密に接合されている。また、通気防水膜３８を保護するように、厚肉部３７の内面側には、通気防水膜３８の周囲を囲うようにリブ３９が立設されている。

また、洗車時等に高温・高圧の水が通気防水膜３８へ直接吹き付けられることを防止するように、通気防水膜３８の保護の目的で、通気孔３６の外側開口部３６ｂの上方を覆う防護壁４０が設けられている。この防護壁４０は、通気孔３６への通気が可能なように、所定の間隙４１を隔てて通気孔３６の外側開口部３６ｂの周囲を覆うように設けられている。詳しくは、防護壁４０は、傾斜壁部３５の外面と所定の間隙４１を隔てて平行に延在する略矩形の板状をなすルーフ部４２と、通気孔３６の周囲の傾斜壁部４５の外面より立設して、ルーフ部４２の周縁部と傾斜壁部３５の外面とを繋ぐ側壁部４３と、により構成されており、合成樹脂製のカバー１３の成形時に一体的に形成されるものである。ルーフ部４２は、上記の洗車水等から通気防水膜３８を確実に保護するように、この通気防水膜３８が取り付けられる通気孔３６よりも大きな面積・寸法に設定されている。

図３にも示すように、型成形時の型抜き性を考慮しつつ、通気孔３６への通気性・排水性を確保するように、ルーフ部４２の四方の側部のうち、少なくも一箇所では側壁部が省略されており、代わりに、ルーフ部４２と傾斜壁部３５との間隙４１に連通する開口部４４が形成されている。また、この開口部４４と反対側に位置するルーフ部４２の側部には、帯状のスリット４５が形成されている。このスリット４５は、ルーフ部４２を板厚方向に貫通するとともに、隣接する側壁部４３に沿って延在しており、図１及び図３に示すように、一方の端部４５ａで側壁部４３を貫通して外部へ開放している。また、このスリット４５の下方に位置する傾斜壁部３５にも、このスリット４５に対応して溝部４６が凹設されている。つまり、これらのスリット４５及び溝部４６によって、ルーフ部４２から傾斜壁部３５にわたってチャンネル形状の一連の溝が形成された構造となっている。

図３にも示すように、これらの開口部４４，スリット４５，溝部４６は、通気孔３６に連通する上記の間隙４１とともに、通気孔３６への通気を可能とする一連の通気通路を構成するとともに、後述するように、通気孔３６に溜まった雨水等を排水する排水通路としても機能するものである。

次に、このような本実施形態の電子制御装置１０における特徴的な構成及び作用効果について説明する。

ケース１２，カバー１３等の複数の部材を接合してなる筐体は、その内部の防水性を確保するために部材間の接合部分がシール剤により液密にシールされている。そのため、筐体内部が密閉空間となり易く、内部回路の動作に伴う内部温度の上昇や内部回路の停止に伴う内部温度の低下等により、筐体内部の圧力が大きく変動し易く、これによってシール部分等に応力が集中し、信頼性・耐久性を損ねるおそれがある。

これに対して本実施形態では、筐体の外壁を構成する傾斜壁部３５に通気孔３６を貫通形成するとともに、この通気孔３６に、防水性及び通気性の双方の機能を兼ね備えるフィルタとしての通気防水膜３８を取り付けている。従って、筐体内部の防水性を確保しつつ、筐体内部と外部との通気性を確保することが可能となり、筐体内の防水性を損ねることなく、筐体内部の圧力変動を抑制・緩和することができる。

また、このような電子制御装置１０はエンジンルーム内等に搭載されることから、洗車時等に高温・高圧の水が通気防水膜３８に直撃すると、この通気防水膜３８が外れたり損傷を受けるおそれがある。そこで、このような洗車水等から通気防水膜３８を保護するように、通気防水膜３８が取り付けられる通気孔３６の外側開口部３６ｂを覆う防護壁４０を設けている。この防護壁４０は、合成樹脂製のカバー１３の成形時に一体的に形成されるもので、これによって、部品点数の削減や軽量化・低コスト化を図ることができる。

但し、このように防護壁４０をカバー１３に一体形成する構造では、防護壁４０に囲われている通気孔３６の外側開口部３６ｂに通気防水膜３８を後から取り付けることは実質的に不可能であり、上記実施形態のように、筐体内部に臨んだ通気孔３６の内側開口部３６ａに通気防水膜３８を取り付けざるを得ない。このように通気孔３６の内側開口部３６ａに通気防水膜３８を取り付ける構造では、所定深さＲ１の通気孔３６が通気防水膜３８よりも外部に表出するレイアウトとなるために、雨水等に被水した場合に、この通気孔３６内に雨水等が溜まり易い。通気孔３６内に溜まった雨水等により通気防水膜３８が完全に塞がれてしまうと、所期の通気性・呼吸性が失われてしまう。このように通気性・呼吸性が失われると、筐体内部に圧力変動が生じて、シール部分等に過大な応力が発生し、信頼性・耐久性を損ねるおそれがある。

ここで、このような電子制御装置１０の一般的な車載搭載姿勢としては、多くの場合、図４に示すように取付面１９をほぼ鉛直方向４９とする縦置き姿勢と、図５に示すように取付面１９をほぼ水平方向４８とする横置き姿勢と、のいずれかである。本発明者等はこの点に着目し、筐体の平坦な車体側への取付面１９に対し、通気防水膜３８が所定角度で傾斜するように、通気孔３６を、筐体の外壁のうちで、車体側への取付面１９に対して傾斜する傾斜壁部３５に設けている。

これによって、図４及び図５に示すように、縦置き姿勢及び横置き姿勢のいずれの搭載姿勢においても、通気防水膜３８が水平面（図４、図５の左右方向）に対して傾斜する姿勢となるために、仮に通気孔３６に雨水等が溜まっても、ある程度水が溜まった時点で、水面４７の一部が傾斜する通気孔３６の上端に達し、ルーフ部４２との間隙４１を介して外部へ排水されることとなり、それ以上、雨水等が溜まることはない。従って、雨水等により通気防水膜３８が完全に閉塞されることはなく、簡素な構造でありながら、通気防水膜３８による所期の通気性・呼吸性を確保して、信頼性・耐久性を向上することができる。

特に本実施形態においては、あらゆる搭載姿勢に対応するために、取付面１９に対する通気防水膜３８の傾斜角度が、４５度、あるいは４５度を中心とする所定の範囲、具体的には３０〜６０度程度の傾斜角度に設定されている。これによって、縦置き姿勢及び横置き姿勢のいずれの搭載姿勢においても、水平面に対して４５度程度の十分な傾斜角度を確保することができ、搭載姿勢にかかわらず通気防水膜３８による通気性・呼吸性を確保することが可能となる。

更に、通気防水膜３８が閉塞される事態をより確実に回避するように、通気孔３６等の寸法や形状が設定されている。具体的には、通気孔３６の直径Ｒ２（径方向寸法）が、通気孔３６の深さＲ１（軸方向寸法）に比して、十分に大きく設定されており、より具体的には、少なくとも２倍以上に設定されている。

防護壁４０は、通気性に加えて、通気孔３６に溜まる雨水等の排水性をも考慮した形状に設定されている。具体的には、図３に示すように、防護壁４０の一側に、側壁部のない開口部４４が設けられるとともに、この開口部４４の反対側には、一端部４５ａで側方へ開放するスリット４５と溝部４６とが設けられている。従って、車両への搭載姿勢にかかわらず、通気孔３６の溜まった雨水等を、間隙４１から開口部４４あるいはスリット４５及び溝部４６を経由して速やかに外部へ排出することが可能となる。

上記の通気孔３６や防護壁４０を、仮にカバー１３の上段部３３や側壁部３２に設けた場合、この防護壁が装置１０から上方あるいは側方へ部分的に張り出す形となり、装置全体の高さ方向寸法や幅方向寸法の増加を招いたり、エンジンルーム内の他の部品と干渉するなどの車両搭載性の低下を招くおそれがある。これに対して、本実施形態では防護壁４０を傾斜壁部３５に設けているために、図１にも示すように、防護壁４０が、装置全体の寸法に影響のない傾斜壁部３５の斜め前方のスペースに膨出する形となる。このため、防護壁４０を設けたことに伴う装置の大型化等を招くことがなく、車両搭載性にも優れている。

本実施形態のように、所定厚さを有するコネクタ１５が側方に表出する形態の電子制御装置１０にあっては、コネクタ１５と回路基板１１との厚さの相違に応じて、図１にも示すようにカバー１３が段付形状となる。つまり、カバー１３の上壁部３１には、高さの異なる上段部３３と下段部３４とが取付面１９に平行に設けられ、詳しくは、厚肉なコネクタ１５を覆う上段部３３が、薄肉な回路基板１１を覆う下段部３４に比して、基板厚さ方向の寸法が大きく設定されている。従って、高さの異なる上段部３３と下段部３４とを繋ぐ部分を傾斜壁部３５として、この傾斜壁部３５に通気孔３６を形成すればよく、敢えて傾斜壁部３５を別途設ける必要がないために、本発明の適用が極めて容易である。しかも、傾斜壁部３５を上段部３３や下段部３４に対して傾斜させているために、例えば上段部３３と下段部３４とを垂直な壁部により繋ぐ構造に比して、上段部３３及び下段部３４と傾斜壁部３５との接続部分（エッジ部分）の傾斜・湾曲角度が緩やかなものとなり、この部分への応力集中を緩和することができる。

以上のように本発明を具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、筐体の一部を構成するケース１２として、上記実施形態では金属製のものを用いているが、カバー１３と同様に合成樹脂製のものとしても良い。また、各部の形状や寸法についても上記実施形態のものに限定されるものではなく、例えば搭載車両の仕様や要求に応じて、通気孔３６を断面長円形状あるいは断面楕円形状としても良い。更に、排水性の向上を図るために、通気孔３６の外側開口部３６ｂに、テーパ面や湾曲面を設けるようにしても良い。

１０…電子制御装置
１１…回路基板
１２…ケース
１３…カバー
１５…コネクタ
１９…取付面
３１…上壁部
３３…上段部
３４…下段部
３５…傾斜壁部
３６…通気孔
３６ａ…内側開口部
３６ｂ…外側開口部
３８…通気防水膜
４０…防護壁
４１…間隙

Claims (5)

1. 複数の部材を接合してなる筐体内部の防水空間に、電子部品を実装した回路基板が収容された電子制御装置において、
   上記筐体の外壁を厚さ方向に貫通する通気孔が形成されるとともに、
   上記外壁の外面に開口する通気孔の外側開口部を所定間隙を隔てて覆う防護壁が設けられ、
   かつ、上記外壁の内面に開口する通気孔の内側開口部に、通気性及び防水性を有する通気防水膜が取り付けられ、
   上記筐体の車体側への取付面に対し、上記通気防水膜が所定角度で傾斜するように、上記通気孔が、上記筐体の外壁のうちで、上記取付面に対して傾斜する傾斜壁部に設けられていることを特徴とする電子制御装置。
2. 上記複数の部材が、上記取付面が形成されたケースと、このケースに接合される合成樹脂製のカバーと、を有し、
   このカバーに、上記通気孔が貫通形成されるとともに、上記防護壁が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 上記回路基板の一側には、所定厚さを有するコネクタが設けられ、
   上記カバーには、上記回路基板及びコネクタを挟んでケースと対向する上壁部に、上記コネクタを覆う上段部と、上記回路基板を覆う下段部と、が設けられ、
   高さの異なる上記上段部と下段部とを繋ぐ傾斜壁部に、上記通気孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
4. 上記傾斜壁部は、上記取付面に対して３０〜６０度の傾斜角度に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子制御装置。
5. 上記通気孔の直径が、上記通気孔の深さの２倍以上に設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子制御装置。

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