(57)【要約】【課題】ターミナルの一端側が取り付けられているコネクタハウジングが膨張または収縮するときに、ターミナルの他端側と基板との接合部に作用する応力を低減できるコントローラユニットを提供する。【解決手段】本開示の一態様は、基板１１と、外部のコネクタを装着可能な樹脂製のコネクタハウジング１４と、一端部が外部のコネクタに接続可能であると共に他端部が基板１１と接合しているターミナル１５と、を有するＦＰＣユニット１において、ターミナル１５は、コネクタハウジング１４にインサート成形されており、一端部および他端部を構成する線材よりも断面積の小さい細線材７１により構成されており、コネクタハウジング１４が膨張または収縮することでターミナル１５に生じる歪みを弾性により吸収する歪み吸収部４３を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、外部のコネクタを装着可能な樹脂製のコネクタハウジングと、一端部が前記外部のコネクタに接続可能であると共に他端部が基板と接合しているターミナルと、を有するコントローラユニットにおいて、
前記ターミナルは、
前記コネクタハウジングにインサート成形されており、
前記一端部および前記他端部を構成する線材よりも断面積の小さい細線材により構成されており、前記コネクタハウジングが膨張または収縮することで前記ターミナルに生じる歪みを弾性により吸収する歪み吸収部を備えていること、
を特徴とするコントローラユニット。
【請求項２】
請求項１のコントローラユニットにおいて、
前記ターミナルは、前記一端部から延びる直線形状の直線部位と、前記直線部位に接続するコの字形状または半円形状のクランク部位とを備え、
前記歪み吸収部は、少なくとも前記クランク部位の位置に形成されていること、
を特徴とするコントローラユニット。
【請求項３】
請求項１または２のコントローラユニットにおいて、
前記歪み吸収部は、前記一端部を構成する線材が複数股に分岐して形成された複数の前記細線材が間隔を空けて並列して構成されていること、
を特徴とするコントローラユニット。
【請求項４】
請求項３のコントローラユニットにおいて、
複数の前記細線材の断面積の合計は、前記一端部および前記他端部を構成する線材の断面積と等しいこと、
を特徴とするコントローラユニット。
【請求項５】
請求項１または２のコントローラユニットにおいて、
前記歪み吸収部は、１つの前記細線材により構成されていること、
を特徴とするコントローラユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コントローラユニットに関し、例えば、内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプに供給する電力を制御するコントローラユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１にブラシレスモータを制御する制御装置に構成される電動機用樹脂成形品が開示されている。この電動機用樹脂成形品においては、バスバーの一端側がモータ制御ユニットの多層基板のスルーホールに挿通され、バスバーの他端側が外部機器から延びるコネクタが装着可能なコネクタ部に埋設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４３８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される電動機用樹脂成形品において、急激な温度変化により樹脂製のコネクタ部が膨張または収縮したときには、一端側がコネクタ部に埋設されているバスバーに歪みが生じて、バスバーの他端側と多層基板との接合部に応力が作用するおそれがある。すると、このバスバーのようなターミナル（導電体）と基板との接合部において、例えば半田により接合がなされている場合には、当該接合部にクラックが発生するおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ターミナルの一端側が取り付けられているコネクタハウジングが膨張または収縮するときに、ターミナルの他端側と基板との接合部に作用する応力を低減できるコントローラユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、基板と、外部のコネクタを装着可能な樹脂製のコネクタハウジングと、一端部が前記外部のコネクタに接続可能であると共に他端部が基板と接合しているターミナルと、を有するコントローラユニットにおいて、前記ターミナルは、前記コネクタハウジングにインサート成形されており、前記一端部および前記他端部を構成する線材よりも断面積の小さい細線材により構成されており、前記コネクタハウジングが膨張または収縮することで前記ターミナルに生じる歪みを弾性により吸収する歪み吸収部を備えていること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、ヒートショック時に樹脂製のコネクタハウジングが膨張または収縮したときに、歪み吸収部を構成する細線材が撓み易いので、歪み吸収部においてターミナルに生じる歪みが弾性により吸収される。そのため、基板とターミナルが接合する接合部に発生する応力が低減される。したがって、接合部におけるクラックの発生が抑制される。
【０００８】
上記の態様においては、前記ターミナルは、前記一端部から延びる直線形状の直線部位と、前記直線部位に接続するコの字形状または半円形状のクランク部位とを備え、前記歪み吸収部は、少なくとも前記クランク部位の位置に形成されていること、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、樹脂製のコネクタハウジングが膨張または収縮したときに、クランク部位が撓み易くなる。そのため、クランク部位においてターミナルに生じる歪みが吸収され易くなる。
【００１０】
上記の態様においては、前記歪み吸収部は、前記一端部を構成する線材が複数股に分岐して形成された複数の前記細線材が間隔を空けて並列して構成されていること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、１つの線材を複数股（複数，２つ以上）に分岐して複数の細線材とすることにより、歪み吸収部において、各々の細線材が撓み易くなるので、より効果的にターミナルに生じる歪みが弾性により吸収される。
【００１２】
上記の態様においては、複数の前記細線材の断面積の合計は、前記一端部および前記他端部を構成する線材の断面積と等しいこと、が好ましい。
【００１３】
この態様によれば、ターミナル全体に亘って抵抗値を一定にできる。そのため、ターミナルにより安定して電力を受給または供給できる。
【００１４】
上記の態様においては、歪み吸収部は、１つの前記細線材により構成されていること、を特徴とする。
【００１５】
この態様によれば、歪み吸収部において、細線材が撓み易くなるので、より効果的にターミナルに生じる歪みが弾性により吸収される。
【発明の効果】
【００１６】
本開示のコントローラユニットによれば、ターミナルの一端側が取り付けられているコネクタハウジングが膨張または収縮するときに、ターミナルの他端側と基板との接合部に作用する応力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態のコントローラユニット全体の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施形態のコントローラユニットを分解して示した斜視図である。
【図４】第１実施形態のコネクタハウジングとターミナルを示す斜視図である。
【図５】第１実施形態のターミナルの斜視図である。
【図６】第１実施形態のターミナルにおける応力分布の解析結果を示す図である。
【図７】第１実施形態の変形例のターミナルの斜視図である。
【図８】第２実施形態のコネクタハウジングとターミナルを示す斜視図である。
【図９】第２実施形態のターミナルの斜視図である。
【図１０】比較例のターミナルの斜視図である。
【図１１】比較例のターミナルにおける応力分布の解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示に係る実施形態であるコントローラユニットについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
本実施形態のコントローラユニットの一例であるＦＰＣユニット１は、燃料ポンプ（不図示）に供給する電力を制御する燃料ポンプコントローラユニット（燃料ポンプ制御ユニット）である。なお、燃料ポンプは、例えば内燃機関に燃料を供給するポンプである。
【００２０】
図１〜図３に示すように、ＦＰＣユニット１は、基板１１と、ヒートシンク１２と、カバー１３と、コネクタハウジング１４と、ターミナル１５と、シール部材１６などを有する。
【００２１】
基板１１は、電子部品（例えばパワー素子、コンデンサなど）やＩＣ（集積回路）などが実装され、制御回路を構成している。そして、基板１１には、コネクタハウジング１４から延びるターミナル１５が接合されている。詳しくは、ターミナル１５の基板側端部４２が、基板１１のスルーホール２１（貫通孔）内に挿入された状態で、基板１１と半田により接合されている（はんだ接合部１８）。このような基板１１は、ヒートシンク１２とカバー１３との間の空間内に収容されている。なお、ヒートシンク１２は、例えば、アルミニウムにより形成されている。また、カバー１３は、アルミニウムにより形成されている。また、ヒートシンク１２とカバー１３は、クリップ１７により留められている。
【００２２】
コネクタハウジング１４は、樹脂（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート））により形成され、第１コネクタ３１と第２コネクタ３２を備えている。第１コネクタ３１は外部電源（不図示）に接続するコネクタ（不図示）が装着可能となっており、第２コネクタ３２は燃料ポンプに接続するコネクタ（不図示）が装着可能となっている。このようなコネクタハウジング１４は、その一部がヒートシンク１２とカバー１３との間に挟まれるようにして配置されている。なお、ヒートシンク１２とコネクタハウジング１４との間や、カバー１３とコネクタハウジング１４との間や、ヒートシンク１２とカバー１３との間には、封止性を確保するためのシール部材１６が配置されている。
【００２３】
ターミナル１５は、導電体であり、その一端部であるコネクタ側端部４１が外部のコネクタ（外部電源に接続するコネクタや燃料ポンプに接続するコネクタ）に接続可能であると共に、その他端部である基板側端部４２が基板１１と接合している。本実施形態では、ターミナル１５は、コネクタハウジング１４にインサート成形されている。なお、ここでは、一例として、３本のターミナル１５が第１コネクタ３１と一体に形成され、４本のターミナル１５が第２コネクタ３２と一体に形成されている（図３参照）。また、ターミナル１５の材質は、例えば、黄銅（Ｃ２６８０−１／２Ｈ）である。
【００２４】
以上のような構成のＦＰＣユニット１において、例えばターミナル１５をコネクタハウジング１４に圧入して取り付けようとすると、圧入設備が必要となり、製造コストが高くなってしまう。そこで、本実施形態では、前記のようにターミナル１５はコネクタハウジング１４にインサート成形されて取り付けられている。そして、これにより、ＦＰＣユニット１の製造コストの低減が図られている。
【００２５】
ここで、ヒートショック時（急減な温度変化時）に、樹脂製のコネクタハウジング１４が膨張または収縮するときを想定する。すると、このとき、例えばターミナル１５をコネクタハウジング１４に圧入して取り付けた場合には、ターミナル１５自身がコネクタハウジング１４に対して相対的に微少振動できる。しかしながら、ターミナル１５がコネクタハウジング１４にインサート成形されている場合には、ターミナル１５自身がコネクタハウジング１４に対して相対的に振動し難くなる。そのため、ターミナル１５に歪みが生じて、ターミナル１５の基板側端部４２と基板１１との接合部であるはんだ接合部１８において大きな応力が発生し、当該はんだ接合部１８においてクラックが発生するおそれがある。
【００２６】
そこで、本実施形態では、ターミナル１５は、弾性で歪みを吸収し、はんだ接合部１８にて発生する応力を低減できるような形状に形成されている。すなわち、ターミナル１５は、コネクタハウジング１４が膨張または収縮することでターミナル１５に生じる歪みを弾性により吸収する歪み吸収部４３を備えている。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、ターミナル１５は、その側面方向から見たときに、コネクタ側端部４１から延びる直線形状の直線部位５１と、直線部位５１に接続するコの字形状（または、略コの字形状）のクランク部位５２を備えている。なお、クランク部位５２の先端に、基板側端部４２が設けられている。
【００２８】
このクランク部位５２は、さらに詳細には、第１立設部６１と平行部６２と第２立設部６３とを備えている。第１立設部６１は、直線部位５１に対して略直交するように設けられている。平行部６２は、第１立設部６１に対して略直交するように設けられている。第２立設部６３は、平行部６２に対して略直交するように設けられている。そして、第１立設部６１と平行部６２は、第１角部６４を介して接続している。また、平行部６２と第２立設部６３は、第２角部６５を介して接続している。
【００２９】
そして、本実施形態では、図４と図５に示すように、ターミナル１５は、その中間部において２股に分岐するように形成されている。すなわち、ターミナル１５は、少なくともクランク部位５２の位置に、詳しくは、直線部位５１の一部と、クランク部位５２における第１立設部６１と平行部６２と第２立設部６３（図２参照）の一部の位置に亘って、歪み吸収部４３を備えている。この歪み吸収部４３は、コネクタ側端部４１を構成する線材（コネクタ側端部４１から延びる線材）が、直線部位５１にある分岐点５３にて、２股に分岐して形成された２つの細線材７１が間隔を空けて並列して構成されている。また、２股に分岐して形成された２つの細線材７１は、基板側端部４２の手前で合流して、基板側端部４２を構成する線材（基板側端部４２から延びる線材）と繋がっている。
【００３０】
ここで、歪み吸収部４３を構成する細線材７１の断面積は、コネクタ側端部４１および基板側端部４２を構成する線材の断面積よりも小さくなっている。詳しくは、コネクタ側端部４１を構成する線材（詳しくは、直線部位５１における分岐点５３よりもコネクタ側端部４１側の部分を構成する線材）の板幅Ｗ１に対して、歪み吸収部４３を構成する細線材７１の板幅Ｗ２は半分の大きさとなっている。なお、ターミナル１５の全体に亘って、線材の板厚Ｔは一定となっている。
【００３１】
なお、ここでは、ターミナル１５を構成する線材における当該線材の中心軸に直交する断面の外形は長方形に形成されており、この長方形の長辺方向の長さを「板幅」といい、この長方形の短辺方向の長さを「板厚」という。
【００３２】
このようにして、本実施形態では、歪み吸収部４３を構成する２つの細線材７１の断面積の合計は、コネクタ側端部４１および基板側端部４２（歪み吸収部４３以外の部分）を構成する線材の断面積と等しくなっている。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、コネクタハウジング１４にインサート成形されているターミナル１５は、歪み吸収部４３を備えている。そして、この歪み吸収部４３は、コネクタ側端部４１および基板側端部４２を構成する線材よりも断面積の小さい細線材７１により構成されており、コネクタハウジング１４が膨張または収縮することでターミナル１５に生じる歪みを弾性により吸収する。
【００３４】
これにより、ヒートショック時に樹脂製のコネクタハウジング１４が膨張または収縮したときに、歪み吸収部４３を構成する細線材７１が撓み易いので、歪み吸収部４３においてターミナル１５に生じる歪みが弾性により吸収される。そのため、基板１１とターミナル１５の基板側端部４２が接合するはんだ接合部１８に発生する応力が低減される。したがって、はんだ接合部１８におけるクラックの発生が抑制される。
【００３５】
また、ターミナル１５は、コネクタ側端部４１から延びる直線形状の直線部位５１と、直線部位５１に接続するコの字形状のクランク部位５２とを備えている。そして、歪み吸収部４３は、少なくともクランク部位５２の位置に形成されている。
【００３６】
これにより、樹脂製のコネクタハウジング１４が膨張または収縮したときに、クランク部位５２において、第１立設部６１が第１角部６４を支点に撓み易くなり、また、平行部６２が第２角部６５を支点に撓み易くなる。そのため、歪み吸収部４３が形成されるクランク部位５２においてターミナル１５に生じる歪みが弾性によりさらに吸収され易くなる。
【００３７】
また、歪み吸収部４３は、コネクタ側端部４１を構成する線材が２股に分岐して形成された複数の細線材７１が間隔を空けて並列して構成されている。このようにして、１つの線材を２股に分岐して２つの細線材７１とすることにより、歪み吸収部４３において、各々の細線材７１が撓み易くなるので、より効果的にターミナル１５に生じる歪みが弾性により吸収される。
【００３８】
また、２つの細線材７１の断面積の合計は、コネクタ側端部４１および基板側端部４２を構成する線材の断面積と等しい。これにより、ターミナル１５全体に亘って抵抗値を一定にできる。そのため、ターミナル１５により安定して電力を受給または供給できる。
【００３９】
ところで、出願人は、コネクタハウジング１４が膨張または収縮したときに発生するターミナル１５の応力分布の解析を行った。ここで、歪み吸収部を備えていない比較例のターミナル１１５の形状を図１０に示す。すると、図６に示すように、本実施形態のターミナル１５によれば、図１１に示す比較例のターミナル１１５よりも、歪み吸収部４３が形成されるクランク部位５２にて歪みが吸収されて応力が低減され、はんだ接合部１８にて発生する応力が低減されることが確認された。なお、高温（１１０℃）時と低温（−４０℃）時におけるターミナルの応力分布の解析を行ったところ、はんだ接合部１８に発生する応力は、本実施形態のターミナル１５によれば、比較例のターミナル１１５に対して、高温時において約０．４７倍となり、低温時において約０．５０倍となる結果が得られた。
【００４０】
また、変形例として、歪み吸収部４３は、コネクタ側端部４１を構成する線材が３股以上に分岐して形成された３つ以上の細線材７１が間隔を空けて並列して構成されていてもよい。
【００４１】
また、変形例として、図７に示すように、クランク部位５２の高さを、図５に示す例よりも小さくしてもよい。しかしながら、図５に示す例のように、クランク部位５２の高さを大きくしたほうが、クランク部位５２において、第１立設部６１が第１角部６４を支点に撓み易くなる。そのため、クランク部位５２の高さを大きくしたほうが、歪み吸収部４３が形成されるクランク部位５２においてターミナル１５に生じる歪みが弾性により吸収され易くなると考えられる。
【００４２】
また、ターミナル１５は、前記のように、少なくともクランク部位５２の位置に歪み吸収部４３を備えていればよい。そこで、例えば、図７に示すように、歪み吸収部４３は、直線部位５１の一部と、クランク部位５２における第１立設部６１と平行部６２（図２参照）の位置に形成されており、クランク部位５２における第２立設部６３（図２参照）に形成されていないとしてもよい。
【００４３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
【００４４】
本実施形態では、ターミナル１５は、その中間部において、板厚と板幅が減少されるようにして部分的につぶされたように形成されている。すなわち、図８と図９に示すように、ターミナル１５は、歪み吸収部４３において、コネクタ側端部４１および基板側端部４２を構成する線材よりも断面積の小さい１つの細線材７１により構成されている。
【００４５】
詳しくは、歪み吸収部４３を構成する細線材７１の板厚Ｔ２は、コネクタ側端部４１や基板側端部４２を構成する線材の板厚Ｔ１よりも小さくなっている。例えば、板厚Ｔ２を、板厚Ｔ１の０．３倍〜０．９倍とする。
【００４６】
さらに、細線材７１の板幅Ｗ２は、コネクタ側端部４１や基板側端部４２を構成する線材の板幅Ｗ１よりも小さくなっている。例えば、板幅Ｗ２を、板幅Ｗ１の０．３倍〜０．９倍とする。
【００４７】
また、本実施形態では、ターミナル１５の材質は、前記の黄銅（Ｃ２６８０−１／２Ｈ）（導電率：２７％ＩＡＣＳ）よりも導電率の高い銅合金（ＤＳＣ−３Ｎ−Ｈ）（導電率：９２％ＩＡＣＳ）としている。これにより、歪み吸収部４３において、線材の断面積が小さくなって抵抗値が高くなっても、導電率を大きくすることができるので、電流値が安定する。そのため、ターミナル１５により安定して電力を受給または供給できる。また、ターミナル１５の材質を銅合金（ＤＳＣ−３Ｎ−Ｈ）とすることにより、線材が加工し易くなるので、歪み吸収部４３を形成し易くなる。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、歪み吸収部４３は、１つの細線材７１により構成されている。これにより、歪み吸収部４３において、細線材７１が撓み易くなるので、より効果的にターミナル１５に生じる歪みが弾性により吸収される。
【００４９】
ところで、出願人は、本実施形態においても、コネクタハウジング１４が膨張または収縮したときに発生するターミナル１５の応力分布の解析を行った。すると、前記の図６と同様の結果が得られ、本実施形態のターミナル１５によれば、図１１に示す比較例のターミナル１１５よりも、歪み吸収部４３が形成されるクランク部位５２にて発生する応力が低減され、はんだ接合部１８にて発生する応力が低減されることが確認された。なお、高温（１１０℃）時と低温（−４０℃）時におけるターミナル１５の応力分布の解析を行ったところ、はんだ接合部１８に発生する応力は、本実施形態のターミナル１５によれば、比較例のターミナル１１５に対して、高温時において約０．２６倍となり、低温時において約０．１７倍となる結果が得られた。
【００５０】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、クランク部位５２は、ターミナル１５を側面方向から見たときに、半円形状に形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１    ＦＰＣユニット
１１  基板
１２  ヒートシンク
１３  カバー
１４  コネクタハウジング
１５  ターミナル
１６  シール部材
１７  クリップ
１８  はんだ接合部
２１  スルーホール
３１  第１コネクタ
３２  第２コネクタ
４１  コネクタ側端部
４２  基板側端部
４３  歪み吸収部
５１  直線部位
５２  クランク部位
５３  分岐点
６１  第１立設部
６２  平行部
６３  第２立設部
６４  第１角部
６５  第２角部
７１  細線材
１１５  ターミナル
Ｗ１，Ｗ２  板幅
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２  板厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019040732.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019040732.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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