特許 6991019 車両用制御ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-09

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】車両用制御ユニット

(51)【国際特許分類】

   H05K 5/03 20060101AFI20220104BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

H05K5/03 A

B60R16/02 610A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2017170945

(22)【出願日】2017-09-06

(65)【公開番号】P2019047052

(43)【公開日】2019-03-22

【審査請求日】2020-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高田 拓一

(72)【発明者】

【氏名】野口 泰史

【審査官】小林 大介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－３０５８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０４６０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１９５８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１８６６２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ５／００－ ５／０３

Ｂ６０Ｒ １６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂材料によって形成された多面体であって、かつ、一面に略長方形の開口部が設けられたケース本体と、
前記ケース本体に収容された回路基板と、
前記開口部に嵌め込まれて、前記開口部を塞ぐカバーと、を有する車両用制御ユニットであって、
前記カバーは、前記開口部を覆う主面を形成する板状部分と、前記主面の一方の長辺に連接して設けられ、前記開口部の第１の長辺と対向する第１端面および当該第１端面の裏側の端面を形成する板状部分と、前記主面の他方の長辺に連接して設けられ、前記開口部の前記第１の長辺と対向する第２の長辺と対向する第２端面および当該第２端面の裏側の端面を形成する板状部分と、前記主面の一方の短辺に連接して設けられ、前記開口部の第１の短辺と対向する第３端面および当該第３端面の裏側の端面を形成する板状部分と、前記主面の他方の短辺に連接して設けられ、前記開口部の前記第１の短辺と対向する第２の短辺と対向する第４端面および当該第４端面の裏側の端面を形成する板状部分と、が一体成形された樹脂部材であり、
前記第１端面，前記第２端面，前記第３端面及び前記第４端面は、前記開口部の内側に差し入れられており、
前記第１端面および前記第２端面は、それぞれの長手方向中間部同士の間隔が、前記第１の長辺と前記第２の長辺との対向方向において最も近接するように湾曲している、
車両用制御ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用制御ユニットにおいて、
前記ケース本体は、互いに対向する上面および下面と、これら上面および下面にそれぞれ隣接する４つの側面と、から構成される６面体であり、
前記４つの側面の一つに前記開口部が設けられている、
車両用制御ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御回路が搭載された回路基板と、この回路基板を収容するケースと、を備える車両用制御ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車やその他の車両には、多数のシステムや装置と、これらシステムや装置を制御するための制御ユニットと、が搭載されている。一般的な自動車には、例えば、ブレーキシステム，カーナビゲーションシステム，パワーウインドウシステム等の各種システムを個別に制御する制御ユニットや、複数のシステムや装置を統括的に制御する制御ユニット等が搭載されている。さらに、特殊な車両には、上記システムや制御ユニットに加えて、求められる機能を実現するために必要なシステムや装置と、それらシステムや装置を制御するための制御ユニットと、が搭載される。

【0003】

通常、車両に搭載される上記のような制御ユニットは、制御回路が搭載された回路基板と、この回路基板を収容するケースと、を備える（特許文献１）。制御ユニットのケースは、例えば、回路基板を出し入れするための開口部が設けられたケース本体と、ケース本体の開口部を塞ぐカバーと、から構成される。このようなケース本体やカバーは樹脂材料を金型に注入して成形されるのが一般的である。

【0004】

多くの場合、ケース本体の開口部の形状は四角形に設計される。しかし、樹脂成型品であるケース本体の開口部を完全な四角形に成形することは困難である。具体的には、ケース本体の開口部の形状は、設計上は完全な四角形であるが、成形時や成形後の熱膨張や熱収縮等の影響により完全は四角形とはなり難い。言い換えれば、開口部は４本の辺によって囲まれているが、これら４本の辺の全ては直線とはならない。また、開口部は４つの頂点を有するが、これら４つの頂点の内角は直角とはならない。

【0005】

より具体的には、四角形の開口部は、対向する一対の辺と、対向する他の一対の辺と、を有する。この場合、それぞれの辺が開口部の内側に向かって弓なりに湾曲することがある。このような各辺の湾曲は「内反り」と呼ばれる。また、何れかの辺が内側に向かって弓なりに湾曲している開口部の状態を指して「内反り」と呼ばれることもある。一方、開口部を囲む辺が開口部の外側に向かって弓なりに湾曲することもある。このような辺の湾曲は「内反り」に対して「外反り」と呼ばれる。また、何れかの辺が外側に向かって弓なりに湾曲している開口部の状態を指して「外反り」と呼ばれることもある。本明細書では、かかる用法に従って「内反り」、「外反り」の用語を用いる。

【0006】

ここで、開口部が対向する一対の短辺と、対向する一対の長辺と、を有する長方形である場合、短辺よりも長辺に内反りが発生し易い傾向がある。つまり、正方形の開口部よりも長方形の開口部に内反りが発生し易い傾向がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００６－１０５０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

一方、ケース本体に比べて小さく、また、大きな開口部分を有さないカバーは、ケース本体に比べて成形時や成形後の熱膨張や熱収縮等の影響が少なく、設計通りの形状に成形し易い。そこで従来は、ケース本体の開口部にカバーを嵌め込んで開口部を塞ぐと共に、開口部の内反りを矯正していた。

【0009】

しかし、カバーによって内反りが矯正されたケース本体の開口部に外反りが発生することがあった。例えば、制御ユニットのケースを高温状態と低温状態とに繰り返し晒す熱衝撃試験後に、ケース本体の開口部に外反りが発生することがあった。

【0010】

本件発明者らは、外反りの発生原因について鋭意研究した結果、カバーによって変形（内反り）が矯正されているケース本体の開口部やその周辺にはストレス（応力）が生じており、かかるストレスが事後的な外反りの発生原因の一つであるとの知見を得た。

【0011】

尚、ケース本体の内反りや外反りを防止する方法の一つにアニール処理がある。しかし、アニール処理の実施はケース本体の成形を含む制御ユニットの製造工程数を増加させ、製造コストを上昇させる。

【0012】

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その目的は、温度変化によってケースが変形することがない車両用制御ユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の車両用制御ユニットは、樹脂材料によって形成された多面体であって、かつ、一面に開口部が設けられたケース本体と、前記ケース本体に収容された回路基板と、前記開口部に嵌め込まれて、前記開口部を塞ぐカバーと、を有する。前記カバーは、前記開口部の第１の辺と対向する第１端面と、前記開口部の前記第１の辺と対向する第２の辺と対向する第２端面と、を備えている。また、前記第１端面および前記第２端面は、それぞれの長手方向中間部同士が、前記第１の辺と前記第２の辺との対向方向において最も近接するように湾曲している。

【0014】

本発明の一態様では、前記ケース本体の前記開口部は、前記第１の辺を一方の長辺とし、前記第２の辺を他方の長辺とする略長方形である。

【0015】

本発明の他の態様では、前記ケース本体は、互いに対向する上面および下面と、これら上面および下面にそれぞれ隣接する４つの側面と、から構成される６面体であり、前記４つの側面の一つに前記開口部が設けられている。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、温度変化によってケースが変形することがない車両用制御ユニットが実現される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明が適用された車両用制御ユニットの斜視図である。

【図2】図１に示される車両用制御ユニットの分解斜視図である。

【図3】図１に示されるカバーの拡大斜視図である。

【図4】図１に示されるカバーの拡大平面図である。

【図5】図１に示されるカバーの端面形状を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の車両用制御ユニット（以下「制御ユニット」と略称する。）の実施形態の一例について説明する。

【0019】

図１，図２に示されるように、制御ユニット１は、ケース２と、ケース２に収容された回路基板３と、を有する。ケース２は、多面体のケース本体１０と、ケース本体１０の一面に設けられている開口部１１を塞ぐカバー３０と、から構成される。図示は省略するが、図２に示される回路基板３には、車両に搭載される各種システムを個別に制御するための制御回路が搭載されている。また、回路基板３には、制御回路に入出力される電気信号を伝送するケーブルの端部に設けられている雄型のコネクタが接続（挿入）される雌型のコネクタ３ａ（図１）が設けられている。尚、図２では、コネクタ３ａの図示は省略されている。

【0020】

ケース本体１０およびカバー３０は、樹脂材料の一種であるＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）によって射出成形されている。本実施形態におけるケース本体１０およびカバー３０の材料であるＰＢＴ樹脂にはガラス繊維が含まれている。

【0021】

図示されているように、ケース本体１０は多面体である。具体的には、ケース本体１０は、互いに対向する上面１２および下面１３と、これら上面１２および下面１３に隣接する４つの側面１４，１５，１６，１７と、から構成される６面体である。上面１２および下面１３の面積は同一であって、かつ、６面のうちで最大である。また、開口部１１は、側面１４に設けられている。以下の説明では、開口部１１が設けられている側面１４を「前面１４」と呼び、前面１４と対向する側面１５を「背面１５」と呼ぶ。また、前面１４および背面１５に隣接する２つの側面１６，１７のうち、一方の側面１６を「左側面１６」、他方の側面１７を「右側面１７」と呼ぶ。もっとも、上記呼称による区別は、説明の便宜上の区別に過ぎない。

【0022】

図２に示されるように、開口部１１は、対向する第１の辺１１ａおよび第２の辺１１ｂと、対向する第３の辺１１ｃおよび第４の辺１１ｄと、によって囲まれた略四角形である。より具体的には、開口部１１は略長方形であり、第１の辺１１ａは長辺の１つであり、第２の辺１１ｂは長辺の他の１つである。また、第３の辺１１ｃは短辺の１つであり、第４の辺１１ｄは短辺の他の１つである。つまり、開口部１１は、対向する一対の長辺１１ａ，１１ｂと、対向する一対の短辺１１ｃ，１１ｄと、によって囲まれた略長方形である。

【0023】

ケース本体１０と共にケース２を構成するカバー３０は、ケース本体１０に回路基板３が収容された後に、ケース本体１０の開口部１１の内側に嵌め込まれる。よって、カバー３０は、開口部１１の形状に対応した形状（外形）を有する。図３，図４にカバー３０を拡大して示す。カバー３０は、開口部１１（図２）を覆う略長方形の主面３１と、主面３１の各辺から主面３１と直交する方向に延びる４つの端面３２と、を有する。

【0024】

カバー３０の主面３１には、コネクタ３ａ（図２）に対応した位置に窓３３が設けられている。図１，図２に示されるように、回路基板３が収容されたケース本体１０の開口部１１にカバー３０が嵌め込まれると、回路基板３に設けられているコネクタ３ａの一部が窓３３を通して外部に突出する。

【0025】

再び図３，図４を参照する。カバー３０の主面３１の一方の長辺には、これに連接する第１端面３２ａが設けられ、他方の長辺には、これに連接する第２端面３２ｂが設けられている。また、主面３１の一方の短辺には、これに連接する第３端面３２ｃが設けられ、他方の短辺には、これに連接する第４端面３２ｄが設けられている。

【0026】

図１，図２から理解できるように、ケース本体１０にカバー３０が装着される際、カバー３０の各端面３２は、開口部１１からケース本体１０の内側に差し入れられる。具体的には、カバー３０の第１端面３２ａは、ケース本体１０の上面内側に差し入れられる。同様に、第２端面３２ｂは下面内側に、第３端面３２ｃは左側面内側に、第４端面３２ｄは右側面内側に、それぞれ差し入れられる。そこで、以下の説明では、カバー３０の第１端面３２ａを「上側端面３２ａ」、第２端面３２ｂを「下側端面３２ｂ」、第３端面３２ｃを「左側端面３２ｃ」、第４端面３２ｄを「右側端面３２ｄ」と、呼んで区別する場合がある。もっとも、かかる区別も説明の便宜上の区別に過ぎない。

【0027】

上記のようにしてカバー３０が開口部１１に嵌め込まれると、カバー３０の上側端面３２ａは、開口部１１の長辺１１ａと対向する。また、カバー３０の下側端面３２ｂは開口部１１の長辺１１ｂと対向し、カバー３０の左側端面３２ｃは開口部１１の短辺１１ｃと対向し、カバー３０の右側端面３２ｄは開口部１１の短辺１１ｄと対向する。

【0028】

ここで、図５に示されるように、カバー３０の上側端面３２ａおよび下側端面３２ｂは平坦ではなく、それぞれ内側に向かって弓なりに湾曲している。具体的には、上側端面３２ａおよび下側端面３２ｂは、それぞれの長手方向中間部同士が、開口部１１の長辺１１ａ，１１ｂ（図２）の対向方向において最も近接するように湾曲している。

【0029】

以下の説明では、図５に示される直線Ｘを第１基準線と定義し、直線Ｙを第２基準線と定義する。第１基準線である直線Ｘは、上側端面３２ａの長手方向両端部を結ぶ直線であり、第２基準線である直線Ｙは、下側端面３２ｂの長手方向両端部を結ぶ直線である。図示されているように、カバー３０の上側端面３２ａは、その長手方向中央部が第１基準線から最も離反し、その長手方向両端部が第１基準線に最も近接するように湾曲している。また、カバー３０の下側端面３２ｂは、その長手方向中央部が第２基準線から最も離反し、その長手方向両端部が第２基準線に最も近接するように湾曲している。言い換えれば、第１基準線と上側端面３２ａとの間には隙間が存在しており、この隙間は、上側端面３２ａの長手方向中央部（以下「上側端面中央部」と呼ぶ。）において最大となり、上側端面３２ａの長手方向両端部（以下「上側端面両端部」と呼ぶ。）において最少となる。同様に、第２基準線と下側端面３２ｂとの間には隙間が存在しており、この隙間は、下側端面３２ｂの長手方向中央部（以下「下側端面中央部」と呼ぶ。）において最大となり、下側端面３２ｂの長手方向両端部（以下「下側端面両端部」と呼ぶ。）において最少となる。

【0030】

本実施形態では、第１基準線に対する上側端面中央部の離反距離（Ｄ１）、第２基準線に対する下側端面中央部の離反距離（Ｄ２）は、それぞれ１ｍｍである。つまり、第１基準線と上側端面３２ａとの間の隙間は最大で１ｍｍであり、第２基準線と下側端面３２ｂとの間の隙間も最大で１ｍｍである。

【0031】

尚、図５に示されているカバー３０の長さ（Ｌ）は１４４ｍｍ、幅（Ｗ１）は３０ｍｍ、窓３３の幅（Ｗ２）は２４ｍｍである。

【0032】

上記のように、カバー３０の上側端面３２ａおよび下側端面３２ｂは、それぞれ内側に向かって湾曲している。よって、内反りしている開口部１１の内側にカバー３０が嵌め込まれても開口部１１の内反りは矯正されないが、カバー３０の上側端面３２ａと開口部１１の長辺１１ａとの間に隙間が生じることはなく、また、カバー３０の下側端面３２ｂと開口部１１の長辺１１ｂとの間に隙間が生じることもない。つまり、カバー３０の上側端面３２ａおよび下側端面３２ｂは、開口部１１の内反りしている長辺１１ａ，１１ｂに倣うように湾曲している。

【0033】

以上のように、本実施形態に係る制御ユニット１のケース２は、開口部１１が設けられているケース本体１０と、開口部１１に嵌め込まれるカバー３０と、から構成されている。そして、カバー３０の上側端面３２ａおよび下側端面３２ｂは、内反りしている開口部１１の長辺１１ａ，１１ｂに倣うように湾曲している。言い換えれば、カバー３０の湾曲した上側端面３２ａおよび下側端面３２ｂによって開口部１１の内反りが吸収されている。従って、ケース本体１０の開口部１１およびその周辺にストレス（応力）が掛かっていないか、掛かっていたとしてもそのストレスは非常に小さいので、温度変化によって開口部１１に外反りが発生することがない。

【0034】

本件発明者らは、本実施形態に係る制御ユニット１を構成するケース２（アニール処理不実施）について熱衝撃試験を実施し、ケース本体１０の開口部１１に外反りが発生しないことを確認している。この試験では、ケース２を－４０℃の環境下に１時間放置した後、数分以内に＋８０℃の環境下に移して１時間放置することを１サイクルとし、これを１０００サイクル繰り返した。

【0035】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ケース本体１０やカバー３０の材料は上記樹脂材料（ＰＢＴ樹脂）に限られない。また、ケース本体１０とカバー３０とに異種材料を用いることもできる。カバー３０の上側端面３２ａおよび下側端面３２ｂの湾曲度合は適宜変更することができる。具体的には、図５に示される離反距離Ｄ１，Ｄ２は適宜変更することができる。もっとも、カバー３０は、ケース本体１０の開口部１１の内反りを矯正しない。従って、図５に示される離反距離Ｄ１，Ｄ２の拡大は、カバー３０が嵌め込まれた後の開口部１１やその近傍の幅が狭くなることを意味する。言い換えれば、カバー３０が装着された後のケース本体１０の内部空間の高さが低くなることを意味する。よって、離反距離Ｄ１，Ｄ２を決定する際には、ケース本体１０の内面とケース本体１０に収容される回路基板３との間に必要とされるクリアランスを考慮することが好ましい。

【0036】

本発明は、特定のシステムや装置を制御するための制御ユニットのみを対象とするものではなく、車両に搭載される凡そ全ての制御ユニットを対象とする。

【符号の説明】

【0037】

１ 車両用制御ユニット（制御ユニット）
２ ケース
３ 回路基板
３ａ コネクタ
１０ ケース本体
１１ 開口部
１１ａ 第１の辺（長辺）
１１ｂ 第２の辺（長辺）
１１ｃ 第３の辺（短辺）
１１ｄ 第４の辺（短辺）
１２ 上面
１３ 下面
１４ 側面（前面）
１５ 側面（背面）
１６ 側面（左側面）
１７ 側面（右側面）
３０ カバー
３１ 主面
３２ 端面
３２ａ 第１端面（上側端面）
３２ｂ 第２端面（下側端面）
３２ｃ 第３端面（左側端面）
３２ｄ 第４端面（右側端面）
３３ 窓
Ｄ１，Ｄ２ 離反距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】