JP5592766B2

JP5592766B2 - 自動車用制御装置

Info

Publication number: JP5592766B2
Application number: JP2010258177A
Authority: JP
Inventors: 芳規若菜; 勝鴨志田; 壮志五十嵐
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: CN102463938B; US20120127677A1; EP2456289A3; CN102463938A; EP2456289A2; JP2012109161A; EP2456289B1; US8873242B2

Description

本発明は、自動車用制御装置に係り、特に、制御の対象機器や他の機器との接続のための複数のコネクタを有するものに好適な自動車用制御装置に関する。

自動車用制御装置は、自動車自体の小型化、低コスト化に伴い制御の対象機器に直接取り付けられる傾向がある。更に、他の機器や自動車全体の連携制御も進んできている。そのため、制御対象機器と直接取り付けられつつ、それらに必要な情報を別の制御装置から取り込むための制御装置間の複数のコネクタによる接続や、こちらの情報を他の機器に連携させる複数のコネクタによる接続もされることが必要となっている。

この場合、直接機器に直挿しされる第１のコネクタを強固に保持可能で、更に他の機器等と接続するための第２のコネクタも備え、厳しい環境に耐えるための防水構造、高いコネクタ部の接続信頼性を確保するために制御装置に内装される制御用基板やコネクタとその基板の接続部に負担がかからないようにすることが必要であり、これらの要求達成と同時に組み立て可能で安価なものが必要となる。

ここで、従来、コネクタの固定構造の例としては、コネクタの保持をねじにより筐体、基板と共に固定するもの（例えば、特許文献１参照）や、コネクタを保持する構造を別に設けるもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。

特開第２０１０−８１６６９号公報特開第２００９−４３６０６号公報

特許文献１記載のものは、筐体と基板、コネクタをねじにより強固に固定することができる構造ではある。しかし、防水性を要求される環境ではねじ部が筐体を貫通する形で構成されるため、浸水が考えられる。すなわち、厳しい環境下で使用されることは考慮されていない。

また、特許文献２記載のものは、コネクタが挿入された際に基板がコネクタ固定部を中心に回転する方向の外力に対し基板が曲がるように負荷がかかるため、高いコネクタ挿入時の外力がかかった場合の基板、コネクタと基板の接続部にかかる外力への対処が不十分となり、信頼性が低いものである。

本発明の目的は、２個のコネクタを有する構造において、接続時の大きな外力にも十分な保持能力を確保できる構成をより簡素な形で有し、更に厳しい環境での防水性の確保、各接続部の高い信頼性をもつ自動車用制御装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、電子部品を搭載する基板と、制御対象機器に取り付ける際に直挿しされる第１のコネクタと、他の制御装置と接続されるための第２のコネクタと、前記基板を内部に収納保持するとともに、前記第１及び第２のコネクタが取り付けられる筐体とを有する防水構造の自動車用制御装置であって、前記第１のコネクタは、前記筐体の外側から筐体に固定される構造であり、前記第２のコネクタは、前記基板に保持・固定された上で、前記制御装置内部から筐体に固定されているとともに、前記筐体には、前記第１のコネクタの端部が挿入される穴と前記穴の周りに前記筐体の外側に向けて突出する突部が形成され、前記第１のコネクタの前記筐体側の端部には、前記突部に対向する溝部が形成され、前記筐体に形成された前記突部は、前記第１のコネクタに形成された前記溝部と嵌合し、前記第２のコネクタには、一体成形された筐体に対する保持部を備え、該保持部は、前記基板の貫通穴を介して、前記第１のコネクタ側の前記筐体の内部に設けられた受け部に当接することを特徴とする自動車用制御装置。
ものである。
かかる構成により、２個のコネクタを有する構造において、接続時の大きな外力にも十分な保持能力を確保できる構成をより簡素な形で有し、更に厳しい環境での防水性の確保、各接続部の高い信頼性をもつものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１のコネクタは、基板の、前記制御対象機器と向き合う側から接続され、前記第２のコネクタは、前記制御対象機器と向き合う面の裏側から接続されたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記第１及び第２のコネクタは、それぞれ、コネクタ内の端子部とモールド部の防水するための封止剤が配置されているものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記第２のコネクタが固定される筐体は、内装される前記基板の発熱を放熱するためのフィンが設置されているものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、制御用の大型の電解コンデンサ若しくはコイルは、前記基板の前記制御対象機器と向き合う面の裏側に配置されるものである。

（６）上記（１）において、好ましくは、前記第１のコネクタを前記筐体に固定するための接着剤はエポキシ系の接着剤であり、前記第２のコネクタを前記筐体に固定するための接着剤はシリコーン系の接着剤である。

（７）上記（１）において、好ましくは、前記筐体は、前記制御対象機器に取り付けられる箇所に設けられた、筐体に制御装置取り付け時の回転防止機構を備えるようにしたものである。

（８）上記（７）において、好ましくは、前記回転防止機構は、前記制御対象機器との接触面に、機器側に向かうように設置されている突起であり、前記突起は前記制御対象機器に食い込む。

本発明によれば、２個のコネクタを有する構造において、接続時の大きな外力にも十分な保持能力を確保できる構成をより簡素な形で有し、更に厳しい環境での防水性の確保、各接続部の高い信頼性を有するものとなる。

本発明の一実施形態による自動車用制御装置の全体構成を示す断面図である。本発明の一実施形態による自動車用制御装置の全体構成を示す分解図である。本発明の一実施形態による自動車用制御装置におけるコネクタの保持部の各種構成の要部を示す断面図である。本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造を示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造の他のを示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造の他のを示す要部拡大断面図である。本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造の他のを示す要部拡大断面図である。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態による自動車用制御装置の構成について説明する。
最初に、図１〜図２を用いて、本実施形態による自動車用制御装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による自動車用制御装置の全体構成を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態による自動車用制御装置の全体構成を示す分解図である。なお、図１〜図２において、同一符号は同一部分を示している。

図１に示すように、本実施形態の自動車用制御装置は、主として、基板１００と、カバー１３０と、ケース５００と、第１のコネクタ３００と、第２のコネクタ２００とから構成されている。カバー１３０及びケース５００は、それぞれ、アルミダイキャストにより図示の断面形状に成形されている。基板１００は、カバー１３０とケース５００とを合わせることにより形成される空間内に保持固定されている。カバー１３０及びケース５００により、基板１００を内部に収納保持する筐体が形成される。

第１のコネクタ３００は、図示されていない制御対象の機器と直接接続される。第２のコネクタ２００は、図示されていない他の制御装置と接続させるために用いられる。本実施形態の自動車用制御装置が、例えば、自動変速機の制御装置である場合、制御対象の機器とは、自動変速機である。自動変速機のケースには、コネクタが固定されており、第１のコネクタは、この自動変速機のケースに固定されたコネクタに直挿しされ、接続される。他の制御装置とは、例えば、エンジンコントロールユニットなどである。エンジンコントロールユニットと自動変速機の制御装置とは、ワイヤーハーネスにより接続され、ＣＡＮ等により互いに通信可能である。ワイヤーハーネスの両端にはそれぞれコネクタが取り付けられており、第２のコネクタ２００は、ワイヤーハーネスに取り付けられた２つのコネクタの内の一方のコネクタと接続される。第１のコネクタ３００及び第２のコネクタ２００は、それぞれ樹脂モールドにより予め成形されている。

電子部品１１０及びパターンにより構成された回路を備える基板１００に、第２のコネクタ２００の端子２１０が、はんだ１２０により接続されている。基板１００には、電解コンデンサやコイルなどの電気部品１７０が取り付けられている。

一方、第１のコネクタ３００は、カバー１３０にあらかじめ防水及び固定用の接着剤４００により固定されている構成となっている。基板１００は、カバー１３０にネジ１６０により固定される。また、基板１００は、コネクタ３００の端子３１０とはんだ１２０により接続される構造となっている。また、カバー１３０とケース５００が組みつけられ、その間の基板１００が配置される空間は、防水用接着剤１５０が介在することで防水性を確保できるよう構成されている。

コネクタ２００には、ケース５００と接着，固定させるための接着剤６００が塗布される溝２４０が設けられており、ケース５００に設けられている接着部５１０と接着剤６００により固定される構造となっている。電子部品１１０は、動作させることで自己発熱する。この自己発熱を伝熱するために、ケース５００には、発熱する電子部品１１０の方向に突出した構造の伝熱用凸部５２０、放熱用のフィン５３０が一体的に設けられており、伝熱用部材７００により接続されて自己発熱を伝熱，放熱する機能をもつように構成されている。伝熱用部材７００としては、例えば、金属フィラー入りのシリコン接着剤を用いている。

また、コネクタ２００は、一体的に成形された、カバー１３０に対する保持部２２３を備えている。保持部２２３は、基板１００に設けられた貫通穴を通過して、基板１００の下側に突出している。そして、保持部２２３の先端の位置には、保持部２２３が当接する受け部１３６がカバー１３０と一体的に設けられている。コネクタ２００に対して、他の制御装置と接続するためにワイヤーハーネスの一方の端部に設けられたコネクタを接続する際に、コネクタ２００にくわえられた力は、保持部２２３を介して受け部１３６に受けられるため、外力に対して強い構造となっている。また、保持部２２３は、基板１００の貫通穴を貫通する構成とすることで、コネクタ２００を基板１００に位置決めするときの位置決め穴としても用いられる。

コネクタ３００にも、カバー１３０と固定するために接着剤４００のための溝３２０が設けられている。更に、コネクタ２００は、基板１００に固定，保持させるための保持部２２０がモールド部２３０に設けられている構成となっている。このように、本実施形態では、制御対象機器に直挿しされるコネクタ３００は、筐体であるカバー１３０の外側から筐体（カバー１３０）に固定される構造としている。

前述したように、コネクタ３００は、自動変速機のケースに固定されたコネクタに直挿しされ、接続される。従って、コネクタ３００を、自動変速機のケースに固定されたコネクタに直挿しする際には、図１の上方から力が加えられる。コネクタ３００と自動変速機のケースに固定されたコネクタが接続されるとき、自動変速機のケース側からの反作用力は、コネクタ３００の上端部からカバー１３０の下面に伝えられ、カバー１３０で受けられる構造である。従って、接続時の大きな外力にも十分な保持能力を確保できる構成となっている。

また、カバー１３０は、取り付け用フランジ１３１が一体的に成形されている。取り付け用フランジ１３１には穴が形成されている。コネクタ３００が自動変速機のケースに固定されたコネクタに直挿しされ、接続された後、フランジ１３１の穴にボルトを挿入し、このボルトにより、自動変速機のケースに、本実施形態の自動車用制御装置が固定される。

コネクタ２００及びコネクタ３００には、端子２１０，３１０とモールド部２３０，３３０との間を防水する封止剤８００，９００が設置されている。コネクタ２００，３００の固定用接着剤４００，６００、カバー１３０、ケース５００間の防水用接着剤１５０、伝熱部材７００、封止剤８００，９００は、考慮しなければならない溶液，気体の種類により、適した材質，特性のものを選択する必要があり、全て同一部材を用いてもよいし、別の部材を設定してもよい構成となっている。

全ての同一の部材を用いる場合、固定用接着剤４００，６００、防水用接着剤１５０、伝熱部材７００、封止剤８００，９００としては、シリコン系接着剤を用いることができる。但し、伝熱部材７００としては、前述のように、金属フィラー入りのシリコン系接着剤を用いる。また、封止剤８００，９００としては、ポッティング用のシリコン系接着剤を用いる。ポッティング用のシリコン系接着剤は接着剤としての機能よりは、封止剤としての機能が大きいものである。

また、例えば、前述のように、本実施形態の自動車用制御装置が自動変速機の制御装置であり、制御対象の機器が自動変速機である場合、自動変速機の内部には潤滑油が収納されている。この潤滑油が漏れたりした場合にも、コネクタ３００とカバー１３０との間の接着や封止を完全なものとするため、固定用接着剤４００、封止剤９００としては、油に強いエポキシ系接着剤を用いる。

次に、図２により、図１のように構成された制御装置の組み立て工程について説明する。

基板１００に制御するための電子部品１１０が、はんだ１２０により接続される。その後、コネクタ２００が基板１００に搭載される。その際に、コネクタ２００に設けられた保持部２２０により、機械的に固定、保持される。コネクタ２００には、あらかじめ端子２１０部の防水用の封止剤８００が塗布されている。その後、コネクタ２００の端子２１０と基板１００がはんだ１２０により接続される。

一方で、カバー１３０にコネクタ３００が保持，固定のための接着剤４００により固定される。コネクタ３００にも、端子３１０の防水用接着剤９００があらかじめ塗布されている。このカバー１３０に基板１００が固定される。その際にコネクタ３００の端子３１０が、基板１００とはんだ１２０により接続される。

次に、コネクタ２００のケースとの接着剤用溝２４０に固定，保持，防水用の接着剤６００が塗布され、カバー１３０には防水用の接着剤１５０が塗布される。また、伝熱用の接着剤７００も基板上に塗布される。この状態にケース５００が組みつけられ、固定される。

これにより、各部との接着，固定，伝熱経路が形成されることになる。

以上説明したように、本実施形態の自動車用制御装置におけるコネクタ２００と、ケース５００の組立順としては、コネクタ２００の基板１００への取付が先となる。その後、カバー１３０にケース５００が組み付けられる。これは、この工程を逆にして、カバー１３０にケース５００を組み付けた後、コネクタ２００を組み付けようとすると、コネクタ２００と基板１００との接続ができないためである。

従って、このような組立工程を経た本実施形態の自動車用制御装置の構造上の特徴としては、他の制御装置と接続される第２のコネクタ２００は、基板１００に保持，固定された上で、制御装置の内部から筐体（ケース５００）に固定されたものとなる。

次に、図３を用いて、本実施形態による自動車用制御装置におけるコネクタの保持部の各種構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による自動車用制御装置におけるコネクタの保持部の各種構成の要部を示す断面図である。なお、図１〜図２と同一符号は同一部分を示している。

図３（Ａ）に示す例において、コネクタ２００と一体的に成形された、カバー１３０に対する保持部２２３と、カバー１３０と一体的に設けられており、保持部２２３が当接する受け部１３６の構成は、図１に示したものと同じである。

それにくわえて、本例では、コネクタ２００と一体的に成形された、基板１００に対する保持部２２０を備えている。保持部２２０は、ネジ１６０により、基板１００に固定される。コネクタ２００に対して、他の制御装置と接続するためにワイヤーハーネスの一方の端部に設けられたコネクタを接続する際に、コネクタ２００にくわえられた力は、保持部２２０を介して基板１００で受けられるため、外力に対して強い構造となっている。

図３（Ｂ）に示す例において、コネクタ２００と一体的に成形された、カバー１３０に対する保持部２２３Ａは、図３（Ａ）に比べて短くなっている。一方、カバー１３０と一体的に設けられており、保持部２２３が当接する受け部１３６Ａは、図３（Ａ）に比べて長く、基板１００の貫通穴を貫通している。カバー１３０に対する保持部２２３Ａは、受け部１３６Ａに当接している。コネクタ２００に対して、他の制御装置と接続するためにワイヤーハーネスの一方の端部に設けられたコネクタを接続する際に、コネクタ２００にくわえられた力は、保持部２２３Ａを介して受け部１３６Ａに受けられるため、外力に対して強い構造となっている。

また、本例では、コネクタ２００と一体的に成形された、基板１００に対する保持部２２０Ａを備えている。保持部２２０Ａは、スナップフィットにより、基板１００に固定される。コネクタ２００に対して、他の制御装置と接続するためにワイヤーハーネスの一方の端部に設けられたコネクタを接続する際に、コネクタ２００にくわえられた力は、保持部２２０Ａを介して基板１００で受けられるため、外力に対して強い構造となっている。

図３（Ｃ）に示す例において、コネクタ２００と一体的に成形された、カバー１３０に対する保持部２２３Ｂは、図３（Ｂ）に比べて短くなっている。一方、カバー１３０と一体的に設けられており、保持部２２３が当接する受け部１３６Ｂは、図３（Ｂ）に比べて長く、基板１００の貫通穴を貫通し、基板１００の上部から突出している。カバー１３０に対する保持部２２３Ｂは、受け部１３６Ｂに当接している。コネクタ２００に対して、他の制御装置と接続するためにワイヤーハーネスの一方の端部に設けられたコネクタを接続する際に、コネクタ２００にくわえられた力は、保持部２２３Ｂを介して受け部１３６Ｂに受けられるため、外力に対して強い構造となっている。

また、本例では、コネクタ２００と一体的に成形された、基板１００に対する保持部２２０Ｂを備えている。保持部２２０Ｂは、圧入により、基板１００に固定される。コネクタ２００に対して、他の制御装置と接続するためにワイヤーハーネスの一方の端部に設けられたコネクタを接続する際に、コネクタ２００にくわえられた力は、保持部２２０Ｂを介して基板１００で受けられるため、外力に対して強い構造となっている。

次に、図４を用いて、本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造を示す要部拡大断面図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。

図１に示したコネクタ３００は、制御対象機器（例えば、自動変速機）に本実施形態の制御装置が取り付けられる際に、制御対象機器に設置されている相手側コネクタと勘合される。その後、本実施形態の制御装置が、制御対象機器にボルトＢＴ等により固定される。

ボルトＢＴで締め付ける際、最後に、ボルトＢＴの頭の部分がカバー１３０の取り付け用フランジ部１３１と接触すると、ボルトＢＴの締め付け用の回転力により、本実施形態の制御装置が回転し、その結果、その力が、コネクタ３００に伝わり、図１に示したコネクタ３００と制御対象機器に設置されている相手側コネクタとの間の接触不良を引き起こす恐れがある。

そこで、本実施形態では、機器への取り付け用フランジ部１３１に突起部１３２が一体的に設けられている。突起部１３２は、制御対象機器の取り付け部ＡＰに食い込み、これにより、本実施形態の制御装置が、ボルト等により固定された際に回転するのを防止できる。

次に、図５〜図７を用いて、本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造の他の例について説明する。
図５〜図７は、本発明の一実施形態による自動車用制御装置に用いる位置決め構造の他のを示す要部拡大断面図である。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示している。また、図５（Ａ）は左側面図であり、図５（Ｂ）は平面図である。また、図６（Ａ）は左側面図であり、図６（Ｂ）は平面図である。

図５に示すように、他の第１の例では、ベースの取り付け用フランジ部１３１には、凸部１３３が設けられ、回転方向にずれる際に、機器ＡＰの側の凸部ＡＰ−Ｐに、凸部１３３が係合して、回転を防止する構成となっている。

また、図６に示すように、他の第２の例では、制御装置の側に、ベースの取り付け用フランジ部１３１に凹部１３４が設けられ、機器ＡＰの側の凸部ＡＰ−Ｐ’に、凸部１３３が係合して、回転を防止する構成となっている。

また、図７に示すように、他の第３の例では、取り付け用フランジ１３１のボルト挿入穴１３５が高精度に製作され、少なくとも２箇所で回転を防止するように構成され、その内１つの穴が丸状で取り付けられるボルトに少ないクリアランスで設定され、もう１つが長穴１３５Ａで形成されている。

以上説明したように、本実施形態によれば、簡単な構成で制御対象機器に直接接続でき、更に他の制御装置等と接続でき防水性，接続部や基板への負担も減らして、信頼性を向上することができる。

１００…基板
１１０…電子部品
１２０…半田
１３０…カバー
１３１…取り付け用フランジ部
１３２…突起部
１３６…凸部
１３４…凹部
１３５…穴部
１５０…防水用接着剤
２００，３００…コネクタ
２１０，３１０…端子
２２０…保持部
２２１…スナップフィット部
２２２…圧入用ピン部
２２３…位置決め用ピン部
２３０，３３０…モールド部
２４０，３２０…溝部
４００，６００…固定、防水用接着剤
５００…ケース
５１０…接着部
５２０…伝熱用凸部
５３０…放熱用フィン部
７００…伝熱用部材
８００，９００…封止剤

Claims

電子部品を搭載する基板と、
制御対象機器に取り付ける際に直挿しされる第１のコネクタと、
他の制御装置と接続されるための第２のコネクタと、
前記基板を内部に収納保持するとともに、前記第１及び第２のコネクタが取り付けられる筐体とを有する防水構造の自動車用制御装置であって、
前記第１のコネクタは、前記筐体の外側から筐体に固定される構造であり、
前記第２のコネクタは、前記基板に保持・固定された上で、前記制御装置内部から筐体に固定されているとともに、
前記筐体には、前記第１のコネクタの端部が挿入される穴と前記穴の周りに前記筐体の外側に向けて突出する突部が形成され、
前記第１のコネクタの前記筐体側の端部には、前記突部に対向する溝部が形成され、
前記筐体に形成された前記突部は、前記第１のコネクタに形成された前記溝部と嵌合し、
前記第２のコネクタには、一体成形された筐体に対する保持部を備え、
該保持部は、前記基板の貫通穴を介して、前記第１のコネクタ側の前記筐体の内部に設けられた受け部に当接することを特徴とする自動車用制御装置。
請求項１記載の自動車用制御装置において、
前記第１のコネクタは、基板の、前記制御対象機器と向き合う側から接続され、
前記第２のコネクタは、前記制御対象機器と向き合う面の裏側から接続されたことを特徴とする自動車用制御装置。
請求項１記載の自動車用制御装置において、
前記第１及び第２のコネクタは、それぞれ、コネクタ内の端子部とモールド部の防水するための封止剤が配置されていることを特徴とする自動車用制御装置。
請求項１記載の自動車用制御装置において、
前記第２のコネクタが固定される筐体は、内装される前記基板の発熱を放熱するためのフィンが設置されていることを特徴とする自動車用制御装置。
請求項１記載の自動車用制御装置において、
制御用の大型の電解コンデンサ若しくはコイルは、前記基板の前記制御対象機器と向き合う面の裏側に配置されることを特徴とする自動車用制御装置。
請求項１記載の自動車用制御装置において、
前記第１のコネクタを前記筐体に固定するための接着剤はエポキシ系の接着剤であり、前記第２のコネクタを前記筐体に固定するための接着剤はシリコーン系の接着剤であることを特徴とする自動車用制御装置。
請求項１記載の自動車用制御装置において、
前記筐体は、前記制御対象機器に取り付けられる箇所に設けられた、筐体に制御装置取り付け時の回転防止機構を備えることを特徴とする自動車用制御装置。
請求項７記載の自動車用制御装置において、
前記回転防止機構は、前記制御対象機器との接触面に、機器側に向かうように設置されている突起であり、前記突起は前記制御対象機器に食い込むことを特徴とする自動車用制御装置。