(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装されるベース部と、
前記電子部品の周囲を覆う壁部と、
前記壁部に一体に形成され、前記ベース部にネジ締結されるフランジ部とを備え、前記壁部およびフランジ部を金属板がインサートされた樹脂部材で形成した筐体構造において、
前記金属板の一部を前記フランジ部のベース側対向面に露出させた底面部と、
前記底面部に複数形成され、頂部が前記フランジ部の前記ベース側対向面と反対側の面に露出する凸部と、
前記各凸部の頂部に形成されたネジ締結用貫通孔とを備えることを特徴とする筐体構造。
【請求項２】
電子部品が実装される電気伝導性のベース部と、
前記電子部品の周囲を覆う壁部と、
前記壁部に一体に形成され、前記ベース部にネジ締結されるフランジ部とを備え、前記壁部およびフランジ部を金属板がインサートされた樹脂部材で形成した筐体構造において、
前記ベース部に形成された溝と、
前記フランジ部のベース側対向面と反対側の面に前記金属板の一部を露出させた金属露出部と、
前記金属露出部を貫通するように形成されたネジ締結用貫通孔と、
前記金属露出部からほぼ垂直に前記ベース部の方向に延伸し、前記ベース部の溝に挿入される延伸部と、
前記延伸部に形成され、前記溝への挿入により弾性変形して前記溝の表面に押圧される屈曲部とを備えたことを特徴とする筐体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置等の電子ユニットの筐体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両等に搭載される電力変換装置では、電子部品が発生する電磁波の外部への漏れ防止や外部からの電磁波の侵入防止等を考慮して、アルミ等の金属が筐体や筐体カバーの材質として用いられている。筐体はパワーモジュールやコンデンサ等の電子部品が実装されるベース板と、電子部品の周囲を囲む側壁部と、筐体カバーとで構成されている。これらのベース板、側壁および筐体カバーはそれぞれボルト締結により互いに接続されている。
【０００３】
ところで、電力変換装置の軽量化を目的として、上述したように側壁全体を金属で構成するのではなく、内部に金属板がインサートされた樹脂部材を用いて側壁を形成する方法が知られている。この場合、インサートされた金属板によって電磁波が遮蔽される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した樹脂製側壁を用いる場合には、側壁とベース板とをボルト締結する構造では、側壁のボルト穴部分がボルトの締め付け圧力に耐えられるように、貫通孔に金属材料等で形成されたカラーと呼ばれる支持リングを埋め込む必要がある。そのため、部品点数の増加や組み立て工程数の増加という欠点があった。
【０００５】
本発明の目的は、内部に金属板がインサートされた樹脂部材を用いた側壁を有する筐体構造において、ボルト締め付けによる樹脂部材の破壊等を防止し、かつ、部品点数および組み立て工程数を削減することができる筐体構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電子部品が実装されるベース部と、電子部品の周囲を覆う壁部と、壁部に一体に形成され、ベース部にネジ締結されるフランジ部とを備え、壁部およびフランジ部を金属板がインサートされた樹脂部材で形成した筐体構造に適用され、金属板の一部をフランジ部のベース側対向面に露出させた底面部と、底面部に複数形成され、頂部がフランジ部のベース側対向面と反対側の面に露出する凸部と、各凸部の頂部に形成されたネジ締結用貫通孔とを備えて上述の目的を達成する。
請求項２の発明は、電子部品が実装される電気伝導性のベース部と、電子部品の周囲を覆う壁部と、壁部に一体に形成され、ベース部にネジ締結されるフランジ部とを備え、壁部およびフランジ部を金属板がインサートされた樹脂部材で形成した筐体構造に適用され、ベース部に形成された溝と、フランジ部のベース側対向面と反対側の面に金属板の一部を露出させた金属露出部と、金属露出部を貫通するように形成されたネジ締結用貫通孔と、金属露出部からほぼ垂直にベース部の方向に延伸し、ベース部の溝に挿入される延伸部と、延伸部に形成され、溝への挿入により弾性変形して溝の表面に押圧される屈曲部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ネジ締結による締め付け圧縮力は底面部に形成された凸部に作用するので、圧縮力の一部を凸部で受けるとともに、圧縮力が金属板に分散される。その結果、フランジ部を構成する樹脂部材が圧縮力により壊れるのを防止することができる。さらに、ネジ締結の圧縮力により底面部がベース部に押圧されるため、底面部とベース部との接触抵抗が低下して磁気シールド効果が向上する。
請求項２の発明によれば、ネジ締結による締め付け圧縮力は金属露出部に作用するので、圧縮力は金属板に分散される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は車両等に搭載される電力変換装置の概略構成を示す図である。なお、図１では、筐体内の構造が分かるように筐体の一部を断面とした。筐体はパワーモジュールやコンデンサ等の電子部品１ａ，１ｂが実装されるベース板２と、側壁３と、筐体カバー４とで構成されている。５は回路基板であり、不図示の支持部材によりベース板２に固定されている。車両の場合、電力変換装置は比較的高温環境であるエンジンルーム内に配設されることが多く、ベース板２には電子部品１の冷却を目的とした冷却手段が設けられている。例えば、ベース板２内に冷却水を循環させる経路を形成して冷却を行う。
【０００９】
ベース板２と側壁３との接合および側壁３への筐体カバー４の取付は、ボルト６によって行われる。ベース板２と筐体カバー４はアルミ等の金属から成るが、側壁３には金属板７がインサートされた樹脂部材が用いられている。金属板７は上端部および下端部が樹脂部材から露出していて、それぞれ金属製の筐体カバー４およびベース板２に接触している。その結果、筐体内は外部空間に対して電磁シールドされている。
【００１０】
図２は、側壁３とベース板２との接続部分を示す拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。側壁３内にインサートされた金属板７は、側壁３の下端に形成されたフランジ部３ａの上面および内側面に露出している。図４は金属板７のみを示す図であり、以下では、金属板７のフランジ部上面に露出している部分７ａを水平部と呼び、フランジ部の内側面に露出している部分７ｂを垂直部と呼ぶことにする。垂直部７ｂの下端部にはＶ字形状に折り曲げられた屈曲部７ｃが形成されている。
【００１１】
図３に示すようにベース板２にはネジ穴９が形成されており、側壁３はネジ穴９を利用してベース板２に固定される。そのため、フランジ部３ａにはネジ穴９に対応してボルト用の貫通孔８が複数形成されている。図２に示すように、側壁３はボルト６によりベース部２に固定される。なお、１０は座金であり、１１はバネ座金である。フランジ部内側面に設けられた金属板７の垂直部７ｂは、フランジ部３の底面よりも下方（ベース板側）に延在しており、その延在部分はベース板２に形成された溝２ａに挿入される。
【００１２】
図５は垂直部７ｂの溝２ａへの挿入過程を示す図である。図５（ａ）に示すように、垂直部７ｂの下端に形成された屈曲部７ｃの厚さ寸法ｔ１は、溝２ａの幅ｔ２よりも大きく設定されている。そのため、垂直部７ｂを溝２ａ内に押し込むようにして屈曲部７ｃを二点鎖線で示すように変形させ、図５（ｂ）に示すようにフランジ部３ａの底面がベース板２と当接するまで垂直部７ｂを挿入する。垂直部７ｂの図示上下寸法は、このときに垂直部７ｂの下端部分が溝２ａの底面に接するように設定される。その結果、屈曲部７ｃの弾性力により、垂直部７ｂとベース板２との接触が良好に保たれる。
【００１３】
本実施の形態の筐体構造を従来のものと比較するために、従来の筐体構造の一例を図６，７に示す。図６は図２に示した部分と同様の接続部を示しており、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。側壁１０３内にインサートされた金属板１０７の下端部分は、フランジ部１０３ａの底面側に露出している。そのため、側壁１０３をベース板２に固定すると金属板１０７の下端部分１０７ａと金属製ベース板２とが接触し、電磁シールドとして機能する。一方、フランジ部１０３ａの上面側は樹脂部材で形成されているため、ボルト６を締め付けたときの締め付け圧縮力に耐えられるほどの強度を備えていない。そのため、ボルト穴が形成されたカラー１００をフランジ部１０３ａに埋め込み、このカラー１００にて締め付け圧縮力を受けるようにしている。その結果、部品点数の増加や、側壁１０３を形成する際の工程数が増加するという欠点があった。
【００１４】
一方、本実施の形態の筐体構造では、図１，２からも分かるように、金属板７の水平部７ａはフランジ部３ａの上面全体を覆っていて、座金１０が樹脂部材に接触することはない。そのため、ボルト６を締め付けた際にフランジ部３ａの樹脂部材が受ける締め付け圧縮力は、ボルト近辺だけでなく水平部７ａ全体に分散することになる。その結果、ボルト近辺の樹脂部分に対する圧縮力の集中を避けることができ、樹脂部分が破損したりするのを防止することができる。さらに、金属板７の垂直部７ｂが溝２ａの底面に当接しているので、垂直部７ｂで圧縮力の一部を受けることになり、締め付け力が大きな場合であっても樹脂部分に過大な圧縮力がかからない。
【００１５】
本実施の形態では、図４に示すような形状に予め曲げ加工された金属板７を樹脂モールドすることにより側壁３が形成されるので、従来に比べて部品点数を削減できるとともに、カラー埋め込み作業が無いため作業工程数の削減も可能となる。
【００１６】
《第１変形例》
図８〜図１０は、本実施の形態の第１変形例を示す図であり、側壁２３の下端部分の構造のみが上述した第１の実施の形態と異なっている。図８は側壁２３とベース板２との接続部分の拡大図であり、図９は図８のＣ−Ｃ断面図であり、図１０は側壁２３にインサートされた金属板２７のみを示す図である。金属板２７の下端部分には、水平部２７ａ，２７ｃおよび垂直部２７ｂが形成されている。水平部２７ａはフランジ部２３ａの上面側に露出しており、水平部２７ｃはフランジ部２３ａの下面側に露出している。また、垂直部２７ｂはフランジ部２３ａの内側面に露出している。
【００１７】
第１変形例の場合にも、水平部２７ａおよび垂直部２７ｂが上述した水平部７ａおよび垂直部７ｂと同様の機能を有しており、締め付け圧縮力の分散およびフランジ部２３ａの厚さ方向の圧縮力に対する支持部材として機能する。そのため、ボルト近辺の樹脂部材への圧縮力の集中および樹脂部材への過大な圧縮力の作用を防止することができる。さらに、第１変形例の場合には、ボルト６を締め付けることにより水平部２７ｃがベース板２に押圧されるため、ベース板２と水平部２７ｃとの接触抵抗が低減され磁気シールド効果の向上を図ることができる。
【００１８】
《第２変形例》
図１１〜１４は、本実施の形態の第２変形例を示す図であり、側壁３３の下端部分の構造のみが第１の実施の形態と異なっている。図１１は側壁３３とベース板２との接続部分の拡大図であり、図１２は図１１のＤ−Ｄ断面を示す斜視図である。図１３は側壁３３にインサートされた金属部３７のみを示す図であり、図４と同様に下端部分の形状を示した。図１４は図１３のＨ矢視図である。金属板３７の下端部分には、水平部３７ａ，３７ｃおよび垂直部３７ｂで構成される凹部が形成されている。この凹部内はモールド用の樹脂部材により満たされている。水平部３７ａはフランジ部３３ａの上面側に露出しており、その露出面は凹部内の樹脂部材の表面と同一面を形成している。一方、水平面３７ｃはフランジ部３３ａの底面側に露出している。
【００１９】
樹脂部材で満たされた凹部には、ボルト締結用の貫通孔８が形成されている。座金１０，バネ座金１１が装着されたボルト６により側壁３３をベース板２に固定したとき、座金１１はフランジ部３３ａの樹脂部分および金属板３７の水平部３７ａの両方に接触する。そのため、水平部３７ａによりボルト６による締め付け圧縮力を分散させることができる。また、フランジ部２３ａの厚さ方向の圧縮力に対しては、２つの垂直部３７ｂが支持部材として機能する。第２変形例では、第１変形例と比較して垂直部３７ｂが２つあり、さらにそれらが貫通孔８の近接して設けられているため、圧縮力に対する支持部材としてより大きな効果を発揮することができる。そのため、ボルト近辺の樹脂部材への圧縮力の集中および樹脂部材への過大な圧縮力の作用を防止することができる。また、フランジ部３３ａの底面側に露出した水平部３７ｃが図９の水平部２７ｃと同様にベース板２と接触するため、磁気シールド効果をより高めることができる。
【００２０】
《第３変形例》
図１５〜１７は、本実施の形態の第３変形例を示す図であり、側壁４３の下端部分の構造のみが第１の実施の形態と異なっている。図１５は側壁４３とベース板２との接続部分の拡大図であり、図１６は図１５のＥ−Ｅ断面を示す斜視図である。また、図１７は側壁４３にインサートされた金属部４７のみを示す図であり、図４と同様に下端部分の形状を示した。金属部４７その下端部分がＬ字形状に折り曲げられており、折り曲げられてできた水平部４７ｃはフランジ部４３ａの底面側に露出している。図１７に示すように、金属板４７の水平部４７ｃにはバーリング加工により台形部４７ｄが複数形成されている。
【００２１】
図１６に示すように、台形部４７ｄが形成された水平部４７ｃは樹脂モールドされてフランジ部４３ａの一部を構成している。水平部４７ｃはフランジ部４３ａの底面側に露出し、ベース板２と接触している。樹脂モールドされた台形部４７ｄの中心部分にはボルト締結用の貫通孔８が形成されており、貫通孔８のフランジ上面側には座金１０用の座ぐり４９が形成されている。台形部４７ｄの上端と座ぐり４９の面とは一致している。もちろん、座ぐり９を形成せずに、台形部４７ｄの上端とフランジ部４３ａの上面とが一致するようにフランジ部４３ａを形成しても良い。
【００２２】
座金１０およびバネ座金が装着されたボルト６により壁部４３をベース板２に固定すると、台形部４７ｄはボルト６の締め付け圧縮力に対する支持部材として機能する。その結果、ボルト近辺の樹脂部材への圧縮力の集中を緩和するとともに、樹脂部材への過大な圧縮力の作用を防止することができる。また、このときの圧縮力により水平部４７ｃとベース板２との接触抵抗が低減されるので、磁気シールド効果をより高めることができる。
【００２３】
《第４変形例》
図１８〜２０は、本実施の形態の第４変形例を示す図であり、側壁５３の下端部分の構造のみが上述した第１の実施の形態と異なっている。図１８は側壁５３とベース板２との接続部分の拡大図であり、図１９は図１８のＦ−Ｆ断面を示す斜視図である。また、図２０は側壁５３にインサートされた金属部５７のみを示す図であり、図４と同様に下端部分の形状を示した。第４変形例では、第３変形例と同様に金属板５７の下端部分にＬ字形状に折り曲げられた水平部５７ｃを形成し、この水平部５７ｃがフランジ部５３ａの一部を構成するようにした。図１９に示すように水平部５７ｃには台形部５７ｄが形成されており、台形部５７ｄの頂部には水平部５７ｅが形成されている。水平部５７ｅの中央にはボルト締結用の貫通孔８が形成されている。
【００２４】
水平部５７ｅは、フランジ部５３ａの上側面と同一平面となるように形成されている。そのため、水平部５７ｅおよび台形部５７ｄはボルト締め付け圧縮力に対して支持部材として機能しており、ボルト近辺の樹脂部材への圧縮力の集中を緩和されるとともに、樹脂部材への過大な圧縮力の作用を防止することができる。また、水平部４７ｃがフランジ部５３ａの底面側に露出してベース板２と接触しているので、ボルト締め付け時の圧縮力により水平部４７ｃとベース板２との接触抵抗が低減され、磁気シールド効果が向上する。
【００２５】
《第５変形例》
図２１〜２３は、本実施の形態の第５変形例を示す図であり、側壁６３の下端部分の構造のみが上述した第１の実施の形態と異なっている。図２１は側壁６３とベース板２との接続部分の拡大図であり、図２２は図２１のＧ−Ｇ断面を示す斜視図である。また、図２３は側壁６３にインサートされた金属部６７のみを示す図であり、下端部分の形状を示した。第５変形例では、側壁６３のフランジ部６３ａを金属板６７の一部で形成するようにした。フランジ部６３ａを構成する金属板６７は、押し出し加工により矩形断面の筒状に成形されており、上面６７ａ、側面６７ｂおよび下面６７ｃを有している。さらに、上面６７ａと下面６７ｃとの間にはリブ６７ｆが形成されている。
【００２６】
フランジ部６３ａには上面６７ａおよび下面６７ｃを貫通する貫通孔８がそれぞれ形成されており、この貫通孔８を用いて壁部６３をベース板２にボルト締結する。このように、ボルト締結に関わるフランジ部６３ａが金属板６７の一部で形成されているため、ボルト締め付け圧縮力によって樹脂部材が破壊するようなことがない。また、フランジ部６３ａが金属板６７の一部であるため、ベース板２との接触が良好に保たれ、磁気シールド効果を向上させることができる。
【００２７】
なお、リブ６７ｆは貫通孔８に近接して設けられ、締め付け圧縮力に対する補強のために設けているものである。圧縮力の設定に応じてリブ５７の厚さを変えることにより、フランジ部６３ａに十分な強度を持たせることができる。さらに、第５変形例では、フランジ部６３ａが金属板６７で形成されているため、樹脂モールドする範囲を小さくすることができ、樹脂量の低減、および樹脂モールドの形状の簡易化による樹脂成形型の簡略化と歩留まりの向上を図ることができる。
【００２８】
上述した実施の形態では、車両に搭載される電力変換装置を例に説明したが、本発明は車両用に限らず様々な電子ユニットの筐体構造に適用することができる。
【００２９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ベース板２はベース部を、側壁３，２３，３３，４３，５３，６３，１０３は壁部を、金属板７，２７，３７，４７，５７，６７，１０７は金属板を、水平部７ａ，３７ａは金属露出部を、水平部２７ｃ，３７ｃ，４７ｃ，５７ｃは底面部をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両等に搭載される電力変換装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】側壁３とベース板２との接続部分を示す拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】側壁３にインサートされた金属板７のみを示す斜視図である。
【図５】垂直部３ｂの溝２ａへの挿入過程を示す図であり、（ａ），（ｂ）の順に挿入される。
【図６】従来の筐体構造の一例を示す図であり、側壁１０３とベース板１０２との接続部分の拡大図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】第１変形例を示す図であり、側壁２３とベース板２との接続部分の拡大図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】側壁２３にインサートされた金属板２７のみを示す斜視図である。
【図１１】第２変形例を示す図であり、側壁３３とベース板２との接続部分の拡大図である。
【図１２】図１１のＤ−Ｄ断面図である。
【図１３】側壁３３にインサートされた金属板３７のみを示す斜視図である。
【図１４】図１３のＨ矢視図である。
【図１５】第３変形例を示す図であり、側壁４３とベース板２との接続部分の拡大図である。
【図１６】図１５のＥ−Ｅ断面図である。
【図１７】側壁４３にインサートされた金属板４７のみを示す斜視図である。
【図１８】第４変形例を示す図であり、側壁５３とベース板２との接続部分の拡大図である。
【図１９】図１８のＦ−Ｆ断面図である。
【図２０】側壁５３にインサートされた金属板５７のみを示す斜視図である。
【図２１】第５変形例を示す図であり、側壁６３とベース板２との接続部分の拡大図である。
【図２２】図２１のＧ−Ｇ断面図である。
【図２３】側壁６３にインサートされた金属板６７のみを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  電子部品
２  ベース板
３，２３，３３，４３，５３，６３，１０３  側壁
３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ，６３ａ，１０３ａ  フランジ部
４  筐体カバー
５  回路基板
６  ボルト
７，２７，３７，４７，５７，６７，１０７  金属板
７ａ，２７ａ，２７ｃ，３７ａ，３７ｃ，４７ｃ，５７ｃ，５７ｅ  水平部
７ｂ，２７ｂ，３７ｂ  垂直部
７ｃ  屈曲部
８  貫通孔
９  ネジ穴
４７ｄ，５７ｄ  台形部
６７ａ  上面
６７ｃ  下面
６７ｆ  リブ
【図１】
0003931620.tif 000002
【図２】
0003931620.tif 000003
【図３】
0003931620.tif 000004
【図４】
0003931620.tif 000005
【図５】
0003931620.tif 000006
【図６】
0003931620.tif 000007
【図７】
0003931620.tif 000008
【図８】
0003931620.tif 000009
【図９】
0003931620.tif 000010
【図１０】
0003931620.tif 000011
【図１１】
0003931620.tif 000012
【図１２】
0003931620.tif 000013
【図１３】
0003931620.tif 000014
【図１４】
0003931620.tif 000015
【図１５】
0003931620.tif 000016
【図１６】
0003931620.tif 000017
【図１７】
0003931620.tif 000018
【図１８】
0003931620.tif 000019
【図１９】
0003931620.tif 000020
【図２０】
0003931620.tif 000021
【図２１】
0003931620.tif 000022
【図２２】
0003931620.tif 000023
【図２３】
0003931620.tif 000024