JP6258109B2 - 車載用電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、車両のインストルメントパネル等の設置母材に設置されて使用されるディスプレイ装置等の車載用電子機器に関するものである。

ディスプレイ装置やカーオーディオ装置等の車載用電子機器を車両の設置母材（例えばインストルメントパネル）に設置する場合、車載用電子機器の機器本体に金属製のブラケット（取付金具）をねじ止めやカシメ等の固定手段を用いて取り付け、このブラケットを介して設置母材の所定位置に固定するという手法が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、機器本体とブラケットの取付箇所には車両からの振動や衝撃に耐えるために高い剛性や締結強度が必要であり、しかも、ブラケットを機器本体に対して簡単かつ強固に取り付け可能とすることが要望されている。

このような要望に応える従来技術として、機器本体側の取付面を高剛性の金属板等によって構成し、この取付面に複数のねじ孔を形成すると共に、相手側のブラケットにねじ孔に対応する複数の貫通孔を形成し、複数本のねじ部材をブラケットの外側から貫通孔に挿通してねじ孔に螺合することにより、ブラケットを機器本体の所定位置に強固に取り付けるようにした取付構造が知られている。

特開２００２-２９３１９号公報

しかし、ねじ部材を用いてブラケットを機器本体に取り付けるという上記の従来技術では、ブラケットがねじ止めされる機器本体側の取付面を板厚が厚くて重い高剛性の金属板等によって形成する必要があるため、電子機器全体の軽量化や薄型化が妨げられるという問題がある。特に、機器本体の背面側が電磁シールド機能を有する金属カバーによって覆われている車載用電子機器の場合、この金属カバーにブラケットが取り付けられるため、金属カバーとして用いた金属板をねじ部材の締め付け力に耐え得る板厚や形状にする必要があり、このことが電子機器全体の軽量化や薄型化を妨げる大きな要因となっていた。

また、ねじ部材を用いてブラケットを機器本体に取り付ける場合、ねじ部材のスラスト方向（締め付け方向）に対してラジアル方向（取付面の面内方向）の締結力が弱くなるため、ねじ部材の本数を多くしないとブラケットを強固に取り付けることができず、ねじ止め箇所の増加に伴ってブラケットを大きくしなければならないという問題もあった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、少ない本数のねじ部材を用いてブラケットを機器本体に強固に取り付けることができると共に薄型・軽量化にも好適な車載用電子機器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、ベース部材と該ベース部材を覆う金属カバーとを備えた機器本体が、前記金属カバーに取り付けたブラケットを介して車両の設置母材に固定される車載用電子機器において、前記ブラケットに円錐台形状の突出部を形成すると共に、前記金属カバーに前記突出部が挿入される円錐台形状の凹陥部を形成し、前記突出部の底面周縁部を前記凹陥部の傾斜面に当接させた状態で、ねじ部材が前記突出部の底面と前記凹陥部の内底面を貫通して前記ベース部材に締着されている構成とした。

このように構成された車載用電子機器では、ブラケットに円錐台形状の突出部が形成されていると共に、機器本体を覆う金属カバーに円錐台形状の凹陥部が形成されており、これら突出部の底面と凹陥部の内底面を貫通するねじ部材が機器本体側のベース部材に締着されるため、金属カバーはブラケットとベース部材との間に挟持されるだけとなり、金属カバーにねじ部材の締め付け力を受ける高い剛性は不要となる。また、凹陥部と突出部の凹凸嵌合により突出部の底面周縁部を凹陥部の傾斜面に当接することで、ブラケットが金属カバーに対して平面方向に確実に位置規制されるため、ねじ部材の締め付け力が弱くてもブラケットの位置ずれが生じない。よって、ねじ部材を締め付け力の弱い小径のねじで構成することができると共に、このねじ部材が締着されるベース部材も高い剛性が要求されなくなることから、ベース部材を板厚の薄い金属板や合成樹脂で形成することが可能となる。さらに、突出部の底面と凹陥部の内底面との間にクリアランスが確保されるため、ねじ部材の締め付け時に金属カバーの凹陥部がばねワッシャの役割を果たすことになり、別体のばねワッシャを追加することなくねじ部材の緩みを防止できる。これにより、板厚の薄い金属カバーやベース部材を用いて電子機器全体の薄型・軽量化を図ることができると共に、少ない本数のねじ部材を用いてブラケットを機器本体にガタつきなく強固に取り付けることができる。

上記の構成において、ブラケットの突出部と金属カバーの凹陥部はいずれも金属板を絞り加工することによって形成されたものであり、凹陥部の絞り角度が突出部の絞り角度よりも緩くなるように設定されていると共に、凹陥部の内底面の径が突出部の底面の径よりも小径となるように設定されていると、突出部の底面が凹陥部の内底面に密着することなく確実に凹陥部の傾斜面に当接し、突出部の底面と凹陥部の内底面との間に生じるクリアランス量を意図的に設定することができて好ましい。

また、上記の構成において、機器本体の内部に金属カバーに対向する回路基板が収納されている場合、この回路基板がねじ部材によって金属カバーの凹陥部とベース部材との間に挟持されていると、ブラケットと金属カバーおよび回路基板の３部材がねじ部材に共締めされることになるが、凹陥部のばねワッシャ機能によって回路基板にかかる荷重を抑制することができて好ましい。

また、上記の構成において、突出部と凹陥部の対を１組とする２組の位置規制部が設けられており、これら位置規制部に備えられる一対の凹陥部のうち、いずれか一方の凹陥部の開口端が楕円形に設定されていると、一方組の位置規制部では突出部の底面周縁部が凹陥部の傾斜面全周に当接し、他方組の位置規制部では突出部の底面周縁部が凹陥部の短軸方向に沿う傾斜面に当接するため、ブラケットは一方組の位置規制部を基準として他方組の位置規制部で回転方向に位置規制されることになり、２本のねじ部材を用いてブラケットを機器本体の所定位置にガタつきなく強固に取り付けることができる。

本発明の車載用電子機器によれば、板厚の薄い金属カバーを用いて電子機器全体の薄型・軽量化を図ることができると共に、少ない本数のねじ部材を用いてブラケットを機器本体にガタつきなく強固に取り付けることができる。

本発明の実施形態例に係る車載用電子機器の斜視図である。 該車載用電子機器の背面図である。 該車載用電子機器の分解斜視図である。 該車載用電子機器の要部を裏面側から見た分解斜視図である。 該車載用電子機器に備えられる金属カバーの背面図である。 図２のVI−VI線に沿う断面図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、本発明の実施形態例に係る車載用電子機器１は、車両のインストルメントパネル等の設置母材（図示せず）に設置して使用されるディスプレイ装置であり、図１〜図６に示すように、この車載用電子機器１は、矩形状の開口部２ａを有する枠状本体２と、枠状本体２の裏面に取り付けられたベース部材であるシャーシベース３と、シャーシベース３の前面に保持されて表示部４ａを開口部２ａから露出させたＬＣＤ等からなる表示ユニット４と、表示ユニット４の表示部４ａを覆うように枠状本体１の前面に貼着された透明板５と、シャーシベース３の裏面に保持された回路基板６と、回路基板６を覆うようにシャーシベース３の裏面に取り付けられた金属カバー７と、金属カバー７の裏面に取り付けられたブラケット８等を備えている。ブラケット８を除く各部材は機器本体を構成するものであり、この機器本体がブラケット８を介して前述した設置母材に固定されるようになっている。

シャーシベース３は比較的板厚の薄い（例えば板厚０．８ｍｍ）金属板をプレス加工したものからなり、このシャーシベース３には剛性を高めるために多数のリブ状突起３ａが形成されている。図４に示すように、シャーシベース３の裏面には円錐台形状の３つの支持突部３ｂとそれより小径の支持突部３ｃが形成されており、これら各支持突部３ｂ，３ｃの中央部にはねじ孔３ｄが刻設されている。回路基板６には４つの貫通孔６ａが形成されており、この回路基板６を各支持突部３ｂ，３ｃ上に搭載した状態で、図示せぬねじ部材を１つの貫通孔６ａに挿入して小径の支持突部３ｃのねじ孔３ｄに締着することにより、当該箇所で回路基板６はシャーシベース３に直接ねじ止めされるようになっている。なお、回路基板６は残り３つの支持突部３ｂに別のねじ部材を用いてねじ止めされるが、この点については後ほど詳細に説明する。

金属カバー７は板厚の薄い（例えば板厚０．６ｍｍ）金属板からなり、この金属カバー７は回路基板６から放射される不要な電磁波や外部の電磁波の漏洩／侵入を遮断する電磁シールド機能を有している。金属カバー７は、回路基板６の外形よりも一回り大きな箱形形状の被覆部７ａと、被覆部７ａの相対向する下辺から直角に折れ曲がる取付板部７ｂとを有しており、これら取付板部７ｂの四隅はねじ部材９を用いてシャーシベース３の裏面に固定されている（図２参照）。被覆部７ａには、回路基板６に向かって円錐台形状に突出する３つの凹陥部１０，１１，１２と、これら凹陥部１０，１１，１２と逆方向に突出する２つの台座部１３が絞り加工により形成されており、以下の説明では便宜上、３つの凹陥部１０，１１，１２を第１乃至第３の凹陥部と呼ぶこととする。

これら第１乃至第３の凹陥部１０，１１，１２の内底面には貫通孔１０ａ，１１ａ，１２ａが形成されており、ねじ部材１４を第３の凹陥部１２の貫通孔１２ａと回路基板６の貫通孔６ａに挿入して対応する支持突部３ｂのねじ孔３ｄに締着することにより、当該箇所で回路基板６と金属カバー７はシャーシベース３に共締めされるようになっている。これに対し第１の凹陥部１０と第２の凹陥部１１はブラケット８の位置規制部として機能するものであり、これら第１および第２の凹陥部１０，１１の傾斜面の絞り角度は同じであるが、第１の凹陥部１０の内底面および開口端が円形であるのに対し、第２の凹陥部１１の内底面および開口端が楕円形に設定されている。すなわち、図５に示すように、第１および第２の凹陥部１０，１１の貫通孔１０ａ，１１ａを結ぶ直線をＰとすると、第２の凹陥部１１の内底面および開口端は、直線Ｐに沿う方向を長軸とし、それに直交する直線Ｑに沿う方向を短軸とする楕円形になっている。

ブラケット８は金属カバー７よりも剛性の高い比較的厚い（例えば板厚１．０ｍｍ）金属板からなり、このブラケット８には、金属カバー７の被覆部７ａに対向する連結板部８ａと、連結板部８ａからクランク状に突出する一対の取付脚片８ｂとが形成されている。連結板部８ａには一対の円錐台形状の突出部１５が絞り加工により形成されており、これら突出部１５の底面には貫通孔１５ａが形成されている。両突出部１５の絞り角度は同じであるが、図６に示すように、第１および第２の凹陥部１０，１１の絞り角度が両突出部１５の絞り角度よりも緩くなるように、つまり、第１および第２の凹陥部１０，１１の内底面に対する傾斜面の立上り角度が、両突出部１５の底面に対する傾斜面の立上り角度よりも小さくなるように設定されている。このように第１および第２の凹陥部１０，１１と突出部１５との絞り角度を異ならせることにより、突出部１５の底面周縁部が対応する凹陥部１０，１１の傾斜面に当接するようになっている。また、第１および第２の凹陥部１０，１１の平坦な内底面の径（第２の凹陥部１１においては直線Ｑに沿う短軸方向の径）が、両突出部１５の平坦な底面の径よりも小径となるように設定されており、突出部１５の底面周縁部にはアール加工（曲面加工）が施されている。なお、前記シャーシベース３の支持突部３ｂの円形の平坦面の径は、第１および第２の凹陥部１０，１１の内底面の径よりも大径となるように設定されている。

ブラケット８を機器本体に取り付ける手順について説明すると、枠状本体２に取り付けられたシャーシベース３の裏面に図示せぬねじ部材を用いて回路基板６を直接ねじ止めした後、この回路基板６およびシャーシベース３を覆うように金属カバー７をシャーシベース３の裏面に重ねた状態で、３本のねじ部材９（図２における右下のねじ部材９を除く残り３本）を用いて取付板部７ｂをシャーシベース３の裏面にねじ止めすると共に、別のねじ部材１４を第３の凹陥部１２の貫通孔１２ａに挿入して金属カバー７と回路基板６をシャーシベース３に共締めする。

次に、ブラケット８の両突出部１５を金属カバー７の第１および第２の凹陥部１０，１１内に挿入し、これら突出部１５の貫通孔１５ａに挿入したねじ部材１６を、第１および第２の凹陥部１０，１１の貫通孔１０ａ，１１ａと回路基板６の貫通孔６ａを挿通して対応する支持突部３ｂのねじ孔３ｄに締着することにより、回路基板６と金属カバー７を挟んだ状態でブラケット８をシャーシベース３にねじ止めする。ここで、シャーシベース３の支持突部３ｂの平坦面の径は、第１および第２の凹陥部１０，１１の内底面の径よりも大径に、つまり、第１および第２の凹陥部１０，１１の内底面の径とは異なる径に設定されているので、例えば回路基板６に対して図６の上下方向に振動が加えられた場合でも、回路基板６における支持突部３ｂの平坦面外周縁との接触部に曲げ応力が集中するのを防止できる。

その際、突出部１５の底面周縁部が第１および第２の凹陥部１０，１１の傾斜面に当接することにより、突出部１５の底面と凹陥部１０，１１の内底面との間にクリアランスが確保されるため、ねじ部材１６の締め付け時に金属カバー７の第１および第２の凹陥部１０，１１がばねワッシャの役割を果たし、別体のばねワッシャを追加することなくねじ部材１６の緩みを防止でき、回路基板６に局部的な荷重がかかることも回避できるようになっている。また、第１および第２の凹陥部１０，１１の内底面の径が両突出部１５の底面の径よりも小径となるように設定され、突出部１５の底面周縁部にアール加工が施されているため、突出部１５の底面が第１および第２の凹陥部１０，１１の内底面に密着することがなく、突出部１５が凹陥部１０，１１内に入り込む量を意図的に設定してクリアランス量を調整することができる。

さらに、一対の突出部１５と凹凸嵌合される第１および第２の凹陥部１０，１１のうち、第１の凹陥部１０の開口端が円形であるのに対し、第２の凹陥部１１の開口端は楕円形に設定されているため、一方の突出部１５は第１の凹陥部１０の傾斜面全周に線接触により当接し、他方の突出部１５は第２の凹陥部１１の短軸方向に沿う傾斜面に対してのみ貫通孔１１ａの両側二点の点接触により当接することになる。その結果、ブラケット８は第１の凹陥部１０側の位置規制部（線接触部）を基準として平面全方向に位置規制されつつ、第２の凹陥部１１側の位置規制部（点接触部）で第１の凹陥部１０の中心を回転中心とする回転方向に位置規制されることになり、金属カバー７やブラケット８に若干の寸法誤差が発生しても、２本のねじ部材１６を用いてブラケット８を機器本体の所定位置にガタつきなく強固に取り付けることができる。

そして、かかるねじ止め作業に前後して別のねじ部材９を用いてブラケット８の周縁部と金属カバー７の取付板部７ｂをシャーシベース３の裏面に共締めすることにより、ブラケット８は１本のねじ部材９と２本のねじ部材１６を用いて機器本体に安定して固定されることになる（図２参照）。なお、このように機器本体にブラケット８を取り付けた車載用電子機器１は、ブラケット８の取付脚片８ｂをインストルメントパネル等の設置母材にねじ止めして車両の所定位置に固定されるが、その際、金属カバー７の台座部１３とブラケット８の連結板部８ａが略同一面に設定されることにより、設置母材の平坦面に車載用電子機器１を安定的に押し当てることができるようになっている。

以上説明したように、本実施形態例に係る車載用電子機器１では、機器本体の外殻を形成する金属カバー７に円錐台形状の凹陥部１０，１１が形成されていると共に、機器本体に取り付けられるブラケット８に円錐台形状の突出部１５が形成されており、これら突出部１５の底面と凹陥部１０，１１の内底面を貫通するねじ部材１６が機器本体側のシャーシベース３に締着されるようになっているため、金属カバー７はブラケット８とシャーシベース３との間に挟持されるだけとなり、金属カバー７にねじ部材１６の締め付け力を受ける高い剛性は不要となる。また、凹陥部１０，１１と突出部１５の凹凸嵌合により突出部１５の底面周縁部を凹陥部１０，１１の傾斜面に当接することで、ブラケット８が金属カバー７に対して平面方向（図２における上下左右方向）に確実に位置規制されるため、ねじ部材１６の締め付け力が弱くてもブラケット８の位置ずれが生じない。よって、ねじ部材１６を締め付け力の弱い小径のねじ（例えばＭ２．６のねじ）で構成することができると共に、このねじ部材１６が締着されるシャーシベース３も高い剛性が要求されなくなることから、シャーシベース３を板厚の薄い金属板や合成樹脂で形成することが可能となる。さらに、突出部１５の底面と凹陥部１０，１１の内底面との間にクリアランスが確保されるため、ねじ部材１６の締め付け時に金属カバー７の凹陥部１０，１１がばねワッシャの役割を果たすことになり、別体のばねワッシャを追加することなくねじ部材１６の緩みを防止できる。このように、板厚の薄い金属カバー７やシャーシベース３を用いて電子機器１全体の薄型・軽量化を図ることができると共に、小径で且つ少ない本数のねじ部材１６を用いてブラケット８を機器本体にガタつきなく強固に取り付けることができる。

また、ブラケット８の突出部１５と金属カバー７の凹陥部１０，１１はいずれも金属板を絞り加工することによって形成されたものであり、凹陥部１０，１１の絞り角度が突出部１５の絞り角度よりも緩くなるように設定されていると共に、凹陥部１０，１１の内底面の径が突出部１５の底面の径よりも小径となるように設定され、さらに突出部１５の底面周縁部にアール加工が施されているため、突出部１５の底面が凹陥部１０，１１の内底面に密着することがなく、突出部１５の底面と凹陥部１０，１１の内底面との間に生じるクリアランス量を意図的に設定することができ、金属カバー７の凹陥部１０，１１に安定したばねワッシャ機能を付与することができる。なお、突出部１５の底面周縁部に施されたアール加工は、主に凹陥部１０，１１の傾斜面との摺動性を良好とするためのものであるが、かかる摺動性を考慮しない場合はアール加工を省力しても良い。

また、機器本体の内部に金属カバー７によって覆われた回路基板６が収納されており、この回路基板６がねじ部材１６によって金属カバー７の凹陥部１０，１１とシャーシベース３との間に挟持されているため、ブラケット８と金属カバー７および回路基板６の３部材がねじ部材１６に共締めされることになるが、凹陥部１０，１１のばねワッシャ機能によって回路基板６にかかる荷重を抑制することができる。

また、突出部１５と凹陥部１０，１１の対を１組とする２組の位置規制部が設けられており、そのうち第１の凹陥部１０の開口端が円形であるのに対し、第２の凹陥部１１の開口端が楕円形に設定されているため、一方組の位置規制部では突出部１５の底面周縁部が第１の凹陥部１０の傾斜面全周に当接し、他方組の位置規制部では突出部１５の底面周縁部が第２の凹陥部１１の短軸方向に沿う傾斜面のみに当接することになる。その結果、ブラケット８は一方組の位置規制部（第１の凹陥部１０側）を基準として他方組の位置規制部（第２の凹陥部１１側）で第１の凹陥部１０の中心を回転中心とする回転方向に位置規制されることになり、２本のねじ部材１６を用いてブラケット８を機器本体の所定位置にガタつきなく強固に取り付けることができる。

なお、第１および第２の凹陥部１０，１１の形状は上記実施形態例に限定されるものではなく、例えば、一方の凹陥部の傾斜面に１２０度間隔で３つの突起（または３本の突条）を形成したり、凹陥部の傾斜面全体に微小突起を形成したり、凹陥部の傾斜面を多段絞りにする等、種々の変形例を採用することができる。

また、上記実施形態例では、第１の凹陥部１０の開口端を円形にすると共に、第２の凹陥部１１の開口端を楕円形にすることにより、ブラケット８を第１の凹陥部１０と突出部１５の位置規制部で平面全方向に規制し、第２の凹陥部１１と突出部１５の位置規制部で回転方向に位置規制するようにしているが、他の絞り形状にした凹陥部によってブラケット８をＸ−Ｙ平面上で位置規制することも可能である。例えば、第１の凹陥部の開口端をＸ方向が短軸となっている楕円形にすると共に、第２の凹陥部の開口端をＹ方向が短軸となっている楕円形とすれば、第１の凹陥部側でＸ方向に規制しつつ第２の凹陥部側でＹ方向に規制することができる。

１ 車載用電子機器
２ 枠状本体
３ シャーシベース（ベース部材）
３ｂ，３ｃ 支持突部
３ｄ ねじ孔
６ 回路基板
６ａ 貫通孔
７ 金属カバー
７ａ 被覆部
７ｂ 取付板部
８ ブラケット
８ａ 連結板部
８ｂ 取付脚片
１０ 第１の凹陥部
１１ 第２の凹陥部
１２ 第３の凹陥部
１０ａ，１１ａ，１２ａ 貫通孔
１５ 突出部
１５ａ 貫通孔
１６ ねじ部材

Claims (4)

1. ベース部材と該ベース部材を覆う金属カバーとを備えた機器本体が、前記金属カバーに取り付けたブラケットを介して車両の設置母材に固定される車載用電子機器において、
   前記ブラケットに円錐台形状の突出部を形成すると共に、前記金属カバーに前記突出部が挿入される円錐台形状の凹陥部を形成し、前記突出部の底面周縁部を前記凹陥部の傾斜面に当接させた状態で、ねじ部材が前記突出部の底面と前記凹陥部の内底面を貫通して前記ベース部材に締着されていることを特徴とする車載用電子機器。
2. 請求項１の記載において、前記突出部と前記凹陥部はいずれも金属板を絞り加工することによって形成されたものであり、前記凹陥部の絞り角度が前記突出部の絞り角度よりも緩くなるように設定されていると共に、前記凹陥部の内底面の径が前記突出部の底面の径よりも小径となるように設定されていることを特徴とする車載用電子機器。
3. 請求項１または２の記載において、前記機器本体の内部に前記金属カバーに対向する回路基板が収納されており、この回路基板が前記ねじ部材によって前記金属カバーの前記凹陥部と前記ベース部材との間に挟持されていることを特徴とする車載用電子機器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記突出部と前記凹陥部の対を１組とする２組の位置規制部が設けられており、これら位置規制部に備えられる一対の前記凹陥部のうち、いずれか一方の前記凹陥部の開口端が楕円形に設定されていることを特徴とする車載用電子機器。