JP5905800B2

JP5905800B2 - 電子制御装置のシール構造

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Publication number: JP5905800B2
Application number: JP2012193677A
Authority: JP
Inventors: 弘典大橋
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: US9071006B2; CN103687393A; DE102013209511A1; JP2014049702A; DE102013209511B4; US20140065877A1; CN103687393B

Description

本発明は、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に好適な電子制御装置のシール構造に関する。

図１０（ｂ）に特許文献１に記載の電子制御装置におけるコネクタ部分のシール構造を示す。図１０（ｂ）の電子制御装置は、回路基板１の一方側に取り付けられたコネクタ２の一部を、筐体３の窓部より側方へ露出させた、いわゆるコネクタ横出しタイプの電子制御装置であり、コネクタ２は、筐体３の一対の部材３ａ，３ｂによって上下両面が基板厚さ方向に挟み込まれており、このコネクタ２の外周面と筐体３の部材３ａ，３ｂの各内周面との接合面部に、シール剤が充填されるコネクタシール部４が全周にわたって設けられている。

このコネクタシール部４には、所定のシール長（リークパスとも呼ぶ）を確保するように、一方にシール溝（コネクタ側凹部２ａ、筐体側凹部３ｂａ）、他方に突条（筐体側凸部３ａｂ、コネクタ側凸部２ｂ）が設けられ、これらシール溝と突条との間に形成されるＵ字状の間隙にシール剤が充填されている。

５は、コネクタ２の内部に設けられ一端部が基板１の配線パターンに接続された端子である。

特開２００９−７０８５５号公報

このようなシール溝と突条とを有するコネクタシール部４をコネクタ２の全周にわたって設けた場合、シール溝の深さの分、コネクタ２を囲む筐体３の大きさが一回り大きくなるため、装置が大型化し、エンジンルーム等への搭載性が低下する。

本発明は、上記課題を解決するものであり、シール性を損ねることなく、装置の小型化を図ることができる電子制御装置のシール構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明の電子制御装置のシール構造は、回路基板および該回路基板の一方側に取り付けたコネクタと、上側筐体部材および下側筐体部材を含む一対の筐体部材を有し、前記コネクタを厚さ方向に挟み込む筐体とを備えた電子制御装置のシール構造において、前記コネクタ下面と下側筐体部材の間の接合面部にシール剤が充填されたコネクタ下面側平面シール部と、前記一対の筐体部材の外周縁部における各内周面のうち一方に溝、他方に突条が設けられ、前記溝に嵌り込む突条と溝との間隙にシール剤が充填された溝シール部とを結ぶ部位のシール部は、所定深さのシール溝が前記溝シール部に連続して形成された深底部と、該深底部よりも浅いシール溝が前記コネクタ下面側平面シール部に連続して形成された浅底部と、これら浅底部と深底部を繋ぐ接続部とを有し、前記接続部は、浅底部から深底部へ向かうに従って、シール溝及び突条の深さが徐々に大きくなるとともに、シール溝及び突条の幅が徐々に小さくなるように設定されている、ことを特徴としている。

本発明によれば、装置の小型化及び搭載性の向上を図りつつ、一定のシール長を確保してシール性の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る電子制御装置の、斜め上方から見た分解斜視図。本発明の実施形態に係る電子制御装置の、斜め下方から見た分解斜視図。本発明の実施形態に係る電子制御装置の全体構成を表し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は（ｃ）のＡ−Ａ断面矢視図。本発明の実施形態に係る電子制御装置のベース（下側筐体部材）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図、（ｃ）は正面図。本発明の実施形態に係る電子制御装置の要部のシール構造を表すベース端部の拡大斜視図。本発明の実施形態に係る電子制御装置のカバー（上側筐体部材）を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は裏面図。本発明の実施形態に係る電子制御装置の要部のシール構造を表すカバー端部の拡大斜視図。本発明の実施形態に係る電子制御装置の要部のシール構造を表し、（ａ）は一部を透視した斜視図、（ｂ）は（ａ）をコネクタの接続口側から見た要部透視図、（ｃ）はカバーを除去した平面図。本発明の実施形態に係る電子制御装置のコネクタ下面側平面シール部とベース側溝シール部を結ぶ部位のシール構造を表し（ａ）は、カバーを除去した電子制御装置の斜視図、（ｂ）は要部の一部破断図、（ｃ）は深底部におけるシール溝の深さと幅の関係を示す図、（ｄ）は接続部におけるシール溝の深さと幅の関係を示す図、（ｅ）は浅底部におけるシール溝の深さと幅の関係を示す図。回路基板の一方側に取り付けられたコネクタを一対の筐体部材間に挟み込んで成る電子制御装置のコネクタシール部付近の構成を表し、（ａ）は本発明の実施形態に係る電子制御装置の要部断面図、（ｂ）は従来例の電子制御装置の要部断面図。

以下に、本実施形態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例について、図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１〜図３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〜図３の上下方向、つまり回路基板１１の肉厚方向を装置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縦置き姿勢の場合、図１の装置１０の上下方向が自動車の前後方向に沿うものとなる。

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べース１２と略箱状のカバー１３とを液密に接合（シール剤を介して接合）してなる筐体と、この筐体内部の保護空間に収容され図示省略の電子部品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、車体側への取付面となるベース１２のブラケット３４、３５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、車体側への取付面は、この実施形態ではベース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３４、３５）の形状等によってはベース１２の底面に対して傾斜する場合もある。

また、回路基板１１の周縁側の一部には、外部のコネクタと接続される接続口２１を有するコネクタ２０が取り付けられている。このコネクタ２０は、接続口２１が取付基部２０ａを介して一体化されたものであって、この取付基部２０ａを介して回路基板１１に固定（例えば複数のビス等により固定）されている。

このコネクタ２０は、取付基部２０ａによって一体化された接続口２１が、ベース１２とカバー１３との間に形成される空間である窓部４１を介して外部へと臨むようになっていて、ここにおいて車両側のコネクタと接続される。

また、コネクタ２０の取付基部２０ａの、回路基板１１の面に対して略４５°の角度に形成された両側面２０ａｂには、筐体内への収容時に、ベース１２の底壁３１ａから立設された位置決め突起３２が嵌合する位置決め凹部２２が設けられている。

コネクタ２０には、回路基板１１上の配線回路パターンに電気的に接続された複数のコネクタピン（雄型端子）２１ａが設けられており、このコネクタピン２１ａ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。

ベース１２は、アルミニウム等の熱伝導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３１ａの外周縁に正面壁３１ｂ、側壁３１ｃおよび背面壁３１ｄ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。

回路基板１１の取付固定は、ベース１２の底壁３１ａの内壁面側の周縁部に立設された基板固定部３３を介して行われる。この基板固定部３３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３３ａが形成されている。ビスが回路基板１１を貫通し各雌ねじ穴３３ａに螺着されることによって、回路基板１１が各基板固定部３３に支持された状態でベース１２に固定されることとなる。

また、ベース１２における側壁３１ｃ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３４，３５が一体に設けられている。これらブラケット３４，３５には、上下方向に貫通する貫通孔３４ａ，３５ａがそれぞれ設けられていて、これら貫通孔２３４，３５ａ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。

カバー１３は、金属材料に比べて軽量かつ低コストで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２０の上方を覆う上壁部４２と、上記の窓部４１を除く上壁部４２の周縁の三方を囲う側壁４３と、を有している。

このカバー１３は、四隅に設けられた係止凸部４４が、ベース１２の四隅に設けられた係止孔３６に嵌合し係止されることでベース１２およびコネクタ２０を含む回路基板１１側に堅牢に組み付けられる固定構造となっている。

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２０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、基板の肉厚方向の寸法（高さ）が異なる回路基板１１とコネクタ２０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２０を挟んでベース１２と対向するカバーの上壁部４２には、ベース１２の取付面に平行な上段部４５と下段部４６とが設けられている。

コネクタ２０の上方を覆う上段部４５は、回路基板１１の上方を覆う下段部４６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４５と下段部４６とを滑らかに繋ぐ傾斜壁部４７が設けられている。

また、上段部４５の両側端からカバー１３の両側端にかけて、前記コネクタ２０の取付基部２０ａの両側面２０ａｂの形成角度（略４５°）と同じ角度で傾斜側壁４９が形成されている。

前記傾斜壁部４７は、ベース１２の底壁３１ａ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４５や下段部４６に対しても同じ傾斜角度で傾斜している。また、傾斜壁部４７には、肉厚方向に貫通して形成される通気孔（図示省略）を保護するための防護壁４８が設けられる。通気孔は、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が取り付けられたものであって、防護壁４８により、例えば洗車時等に高温・高圧の水が通気防水膜へ直接吹き付けられないように保護される。

前記コネクタ２０の取付基部２０ａの上面２０ａａおよび両側面２０ａｂとそれらに対向するカバー１３の上段部４５および傾斜側壁４９の面との接合面部に、シール剤が充填されることにより、本実施形態の平面シール部５０が構成される。

前記コネクタ２０の取付基部２０ａの下面２０ａｃとベース１２の正面壁３１ｂの上面（内周面）３１ｂａの間の接合面にシール剤が充填されることにより、本実施形態のコネクタ下面側平面シール部５１が構成される。

尚、前記正面壁３１ｂの上面３１ｂａは、コネクタ下面側平面シール部５１のシール長をより長くとるために若干の湾曲面に形成されている。

前記ベース１２の両側壁３１ｃおよび背面壁３１ｄには、ベース１２の外周縁に沿う一定深さ、一定幅のシール溝６１が形成されている。

このシール溝６１に対向するカバー１３の内周面には突条６２が設けられ、前記シール溝６１に嵌り込む突条６２とシール溝６１との間隙にシール剤が充填されることにより、本実施形態の溝シール部６０が構成される。

前記コネクタ下面側平面シール部５１の前記側壁３１ｃ側の両端と溝シール部６０の前記正面壁３１ｂ側の端部は、後述する本発明の、内部にシール剤が充填される平面−溝連結シール部７０によって連結されている。

次に、図１〜図１０を参照して本実施形態のシール構造について説明する。図４、図５はベース１２における平面−溝連結シール部７０の形状を図示している。図６、図７はカバー１３における平面−溝連結シール部７０の形状を図示している。図８、図９は、平面シール部５０、コネクタ下面側平面シール部５１、溝シール部６０および平面−溝連結シール部７０の関係を図示している。

平面シール部５０は、図３（ｅ）、図８に示すように、コネクタ２０の取付基部２０ａの上面２０ａａおよび両側面２０ａｂとそれらに対向するカバー１３の上段部４５および傾斜側壁４９の面との接合面部に、シール剤が充填されることにより、構成されている。

コネクタ下面側平面シール部５１は、図３（ｅ）、図８に示すように、コネクタ２０の取付基部２０ａの下面２０ａｃとベース１２の正面壁３１ｂの上面（内周面）３１ｂａの間の接合面にシール剤が充填されることにより、構成されている。

溝シール部６０は、図４に示すようにベース１２の両側壁３１ｃおよび背面壁３１ｄに設けられた断面略Ｕ字形の一定深さ、一定幅のシール溝６１と、該シール溝６１に対向するカバー１３の内周面に図２、図６に示すように設けられた突条６２とを有し、図３（ｅ），図８に示すように前記シール溝６１に嵌り込む突条６２とシール溝６１との間隙にシール剤が充填されることにより、構成されている。

平面−溝連結シール部７０は、図８に示すように、コネクタ下面側平面シール部５１の前記側壁３１ｃ側の端部と溝シール部６０の前記正面壁３１ｂ側の端部との間に設けられている。

平面−溝連結シール部７０の、ベース１２側の外観形状を図４、図５に示し、カバー１３側の外観形状を図６、図７に示し、構成の詳細を図８、図９に示す。

図８は、平面−溝連結シール部７０およびその周辺の各部を模式的に表している。図８（ａ）は、ブラケット３４側から平面−溝連結シール部７０を斜めに見て一部を透視した斜視図であり、カバー１３は傾斜側壁４９の部分のみを図示している。

図８（ｂ）は、コネクタ２０の接続口２１側から平面−溝連結シール部７０を見た要部透視図であり、図８（ｃ）は、カバー１３を除去し、コネクタ２０の取付基部２０ａの上面２０ａａ側から見た平面図である。

図９の、（ａ）はカバー１３を除去した平面図、（ｂ）は（ａ）の要部（丸囲み部位）の断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う平面−溝連結シール部７０の断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う平面−溝連結シール部７０の断面図、（ｅ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う平面−溝連結シール部７０の断面図である。

本実施形態では、平面−溝連結シール部７０におけるシール溝７１及び突条７２の形状・寸法を、位置に応じて異ならせている。すなわち、平面−溝連結シール部７０のうち、溝シール部６０側では、該溝シール部６０と連続して形成され、図９（ｃ）に示すように、所定深さＲ１及び幅Ｒ２のシール溝７１Ａと、このシール溝７１Ａに間隙をもって嵌り込む帯状の突条７２Ａ（カバー１３の傾斜側壁４９の下側端部に形成された突条）と、を有する深底部７４が形成されている。

この深底部７４においては、シール溝７１Ａの内面と突条７２Ａの外面とが所定の間隙をもって対向しており、この断面Ｕ字状をなす間隙に、シール剤７３が充填されている。一方、コネクタ下面側平面シール部５１側では、図９（ｅ）に示すように、深底部７４に対し、シール溝及び突条が浅く設定された浅底部７５としており、特にこの実施形態においては、シール溝の深さを「０」として、シール溝を実質的に省略するとともに、シール溝に対応する突条も省略している。従って、この浅底部７５は、コネクタ下面側平面シール部５１に連続して形成されるものであり、ベース１２の正面壁３１ｂの外周面と、これに対向するカバー１３の内周面（コネクタ２０の下面２０ａｃ）との平坦な帯状の間隙にシール剤７３が充填された、いわゆる平面シール構造をなしている。

また、平面−溝連結シール部７０には、図９（ｄ）に示すように、深底部７４と浅底部７５とを繋ぐ接続部７６が設けられている。これらの深底部７４と浅底部７５と接続部７６とで、平面−溝連結シール部７０のシール長が全周にわたってほぼ一定となるように設定されている。

ここで、「シール長」とは、シール部内の空間に介在されるシール剤７３の充填長さに相当し、例えば図９（ｃ）に示す部分では、シール剤７３が充填されることとなる断面Ｕ字状の間隙を直線状に展開した長さ（Ｒ２＋（Ｒ１×２））に相当する。

具体的には、シール長がほぼ一定となるように、浅底部７５が深底部７４に比してシール溝及び突条の幅が大きく設定されるとともに、接続部７６においては、深底部７４と同様に、シール溝７１Ｂと、このシール溝７１Ｂに所定の間隙をもって嵌り込む帯状の突条７２Ｂと、が形成されているが、深底部７４に比して、シール溝７１Ｂの深さＲ３が小さく設定されるとともに（Ｒ３＜Ｒ１）、シール溝７１Ｂの幅Ｒ４が大きく設定されている（Ｒ４＞Ｒ２）。このようなシール溝７１Ｂの形状に対応して、突条７２Ｂについても、深底部７４に比して、その深さが小さく設定されるとともに、幅が大きく設定されている。また、この接続部７６においては、浅底部７５から深底部７４へ向かうに従って、シール溝７１Ｂの深さＲ３が徐々に大きくなるとともに、シール溝７１Ｂの幅Ｒ４が徐々に小さくなるように設定されている。

尚本実施形態では、接続部７６のシール溝７１Ｂの深さと幅を図９に示すように一定の割合で変化させているが、これに限らず、変化させる割合は一定とせず、シール溝７１Ｂの深さを浅底部７５から深底部７４へ向かうに従って徐々に大きく変化させ、シール溝７１Ｂの幅を浅底部７５から深底部７４へ向かうに従って徐々に小さく変化させるように設定してもよい。

本実施形態のように、回路基板１１の一方側に取り付けられるコネクタ２０を筐体側の２部材であるベース１２とカバー１３により挟み込み、コネクタ２０の一部を筐体の側方へ露出させる、いわゆるコネクタ横出しタイプのものでは、筐体内部のシール性を確保するために、コネクタ２０の外周面と筐体の内周面との接合面部に、シール剤を充填したコネクタシール部が全周にわたって設けられる。

このコネクタシール部に平面シール構造の平面シール部を採用し、ベース１２とカバー１３の接合面部のシール部に、シール溝とそれに嵌り込む突条とから形成される溝シール構造の溝シール部を採用した場合、前記平面シール部と溝シール部の繋ぎ目の部分でシール長が不連続となって、一定のシール性能を確保することができない。

また、平面シール部と溝シール部の繋ぎ目の部分に段差部分やエッジ部分が生じて、この部分に応力集中を招き易い。

これに対して本実施形態では、平面−溝連結シール部７０の深底部７４と浅底部７５と接続部７６とで、コネクタ下面側平面シール部５１と溝シール部６０を結ぶシール部のシール長がほぼ一定となるように、浅底部７５が深底部７４に比してシール溝及び突条の幅が大きく設定されるとともに、接続部７６においては、浅底部７５から深底部７４へ向かうに従って、シール溝及び突条の深さが徐々に大きくなるとともに、シール溝及び突条の幅が徐々に小さくなるように設定されている。このように構成することによって、平面−溝連結シール部７０においては、その全域にわたって所定のシール長を確保した上で、コネクタ下面側平面シール部５１に連続して形成される浅底部７５のシール溝を浅くした分、図１０（ａ）に示すように、コネクタ２０を挟み込む筐体の厚さ方向寸法を従来例の図１０（ｂ）の寸法よりも低減し、装置の小型化及び車両搭載性の向上を図ることができる。

また、浅底部７５と深底部７４とを繋ぐ接続部７６においては、シール溝及び突条の深さ及び幅を徐々に変化させているため、上述したように浅底部７５と深底部７４とでシール溝の深さを異ならせているにもかかわらず、構造上の変曲点となる段差部分やエッジ部分を排除して、シール性の向上並びに応力集中の発生を回避・緩和することができる。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。

〔請求項ａ〕
前記コネクタ下面側平面シール部における、コネクタ下面に対向する下側筐体部材の面は、湾曲面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のシール構造。

この発明によれば、コネクタ下面側平面シール部におけるシール長をより長く確保して、シール性の低下をより抑制することができる。

１０…電子制御装置
１１…回路基板
１２…ベース
１３…カバー
２０…コネクタ
２０ａ…取付基部
２０ａａ…上面
２０ａｂ…側面
２１…接続口
２１ａ…コネクタピン
２２…位置決め凹部
３１ａ…底壁
３１ｂ…正面壁
３１ｂａ…上面
３１ｃ…側壁
３１ｄ…背面壁
３２…位置決め突起
３３…基板固定部
３４，３５…ブラケット
３６…係止孔
４１…窓部
４２…上壁部
４３…側壁
４４…係止凸部
４５…上段部
４６…下段部
４７…傾斜壁部
４８…防護壁
４９…傾斜側壁
５０…平面シール部
５１…コネクタ下面側平面シール部
６０…溝シール部
６１，７１Ａ，７１Ｂ…シール溝
６２，７２Ａ，７２Ｂ…突条
７０…平面−溝連結シール部
７３…シール剤
７４…深底部
７５…浅底部
７６…接続部

Claims

回路基板および該回路基板の一方側に取り付けたコネクタと、上側筐体部材および下側筐体部材を含む一対の筐体部材を有し、前記コネクタを厚さ方向に挟み込む筐体とを備えた電子制御装置のシール構造において、
前記コネクタ下面と下側筐体部材の間の接合面部にシール剤が充填されたコネクタ下面側平面シール部と、前記一対の筐体部材の外周縁部における各内周面のうち一方に溝、他方に突条が設けられ、前記溝に嵌り込む突条と溝との間隙にシール剤が充填された溝シール部とを結ぶ部位のシール部は、
所定深さのシール溝が前記溝シール部に連続して形成された深底部と、該深底部よりも浅いシール溝が前記コネクタ下面側平面シール部に連続して形成された浅底部と、これら浅底部と深底部を繋ぐ接続部とを有し、
前記接続部は、浅底部から深底部へ向かうに従って、シール溝及び突条の深さが徐々に大きくなるとともに、シール溝及び突条の幅が徐々に小さくなるように設定されている、
ことを特徴とする電子制御装置のシール構造。