CN105900302B - 开关装置 - Google Patents

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Abstract

开关装置(1)具备：开关基板(10)，具备汇流条(30、40)；上部外壳(81)；以及柱头螺栓(110A、110B)和螺母(113A、113B)，将与线束(100A、100B)连接的紧固端子(103A、103B)固定于汇流条(30、40)，上部外壳(81)具备：引导壁(85A、85B)，对螺母(113A、113B)向紧固位置的移动进行引导；和限制壁(86A、87A、86B、87B)，限制紧固端子(103A、103B)的转动，限制壁(86A、87A、86B、87B)被配置成：在使紧固端子(103A、103B)转动至线束(100A、100B)与限制壁(86A、87A、86B、87B)抵接时，紧固端子(103A、103B)不与限制壁(86A、87A、86B、87B)接触。

Description

开关装置
技术领域
本发明涉及开关装置。
背景技术
近年来，为了提高燃料经济性和保护环境，正在开发除了主电池之外还搭载有辅助电源的汽车。例如，将制动时的再生能量蓄积于辅助电源，在行驶时将其用于对电装品供给电力，由此，能够减少交流发电机的发电量从而提高燃料经济性。另外，在怠速停止之后的发动机再启动时，从辅助电源对启动器供给电力，由此，能够防止因主电池的电压瞬间下降而导致电装品的瞬间断开、主电池的劣化。
在主电池与辅助电源之间，有时会设置具有与行驶、怠速停止等车辆的动作状态相对应地切换电力的供给形态的功能的开关基板。作为开关基板，使用具备汇流条、搭载于汇流条的开关元件以及控制电路基板的开关基板(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-146933号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在开关基板与主电池、辅助电池的连接中，由于会通入大电流，所以需要使用外径大的线束。在线束与开关基板的连接中，通常采取使用螺栓和螺母将与线束的一端连接的紧固端子固定于汇流条的方式。
在紧固作业时，在通过套筒扳手等工具保持螺母之后，使工具移动至紧固位置，与螺栓对位而将螺母紧固。此时，为了避免紧固端子随着螺母的旋转而转动，通常一边用钳子等工具按压紧固端子一边进行紧固作业。
另一方面，配置开关基板的汽车的发动机舱是狭窄的空间，在作业空间上存在制约。在这样的作业环境下，会产生难以将用于紧固螺母的工具与紧固位置对准、难以确保容纳用于按压紧固端子的工具的间隙等问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种能够提高固定紧固端子时的作业性的开关装置。
用于解决课题的技术方案
本发明的开关装置具备：开关基板，具备电路构成体和安装于所述电路构成体的开关元件，所述电路构成体具备控制电路基板和配置于所述控制电路基板的一面的汇流条；外壳部件，以与所述开关基板的配置有所述汇流条的面重叠的方式配置；螺栓，以贯通所述汇流条和所述外壳部件的方式配置；以及螺母，被拧紧于所述螺栓而将与电线的一端部连接的紧固端子固定于所述汇流条，所述外壳部件具备：引导壁，以包围所述螺栓的方式配置，对用于将所述螺母紧固于所述螺栓的工具向紧固位置的移动进行引导，所述紧固位置是向所述螺栓进行紧固的位置；和限制壁，与所述引导壁相连，通过与所述电线抵接来限制所述紧固端子的转动，所述限制壁被配置成：在使紧固端子转动至所述电线与所述限制壁抵接时，所述紧固端子不与所述限制壁接触。
根据上述结构，在将保持着螺母的工具配置于向螺栓进行紧固的紧固位置时，引导壁对工具进行引导。因此，能够容易地进行螺母向螺栓的对位。另外，即使在螺母从工具脱落了的情况下，螺母也会留在由引导壁和限制壁包围的空间的内部，所以可避免螺母丢失。
另外，当紧固端子随着螺母的旋转而转动时，电线会与限制壁接触，紧固端子的进一步转动受到限制。因此，在进行紧固作业时无需用钳子等工具按压紧固端子的作业。
由此，能够提高固定紧固端子时的作业性。
进而，限制壁的长度被设为如下长度：在使紧固端子转动至电线与限制壁抵接时，紧固端子不与限制壁接触。也就是说，在紧固端子随着螺母的旋转而进行了转动时，电线比紧固端子先抵接于限制壁，紧固端子的进一步转动受到限制。因此，能够避免紧固端子与限制壁接触而损伤。
作为本发明的实施形态，以下形态是优选的。
可以是，所述引导壁是剖面为半圆形的壁，所述限制壁是与所述引导壁的半圆的两端缘分别相连的一对壁，一对所述限制壁彼此平行地配置，一对所述限制壁间的距离与连结所述引导壁的半圆的两端间的线的长度相等，由从所述限制壁的与所述引导壁相连的端缘到其相反侧的端缘的距离定义的所述限制壁的长度为如下长度：在使紧固端子转动至所述电线与所述限制壁抵接时，所述紧固端子不与所述限制壁接触。
根据上述结构，在能够抑制紧固端子的转动的范围内，充分确保了一对限制壁间的距离。也就是说，充分确保了用于将电线配置于由引导壁和一对限制壁包围的空间的内部的空间。由此，能够提高固定紧固端子时的作业性。
发明效果
根据本发明，能够提供可提高固定紧固端子时的作业性的开关基板。
附图说明
图1是实施方式的开关装置的立体图。
图2是实施方式的开关装置的分解立体图。
图3是实施方式的开关装置的上下与图2相反的分解立体图。
图4是从控制电路基板侧观察实施方式的开关基板得到的立体图。
图5是从汇流条侧观察实施方式的开关基板得到的立体图。
图6是实施方式的开关基板的局部放大剖视图。
图7是实施方式的上部外壳的立体图。
图8是关于实施方式的上部外壳的上下与图7相反的立体图。
图9是实施方式的下部外壳的立体图。
图10是实施方式的开关装置的侧剖视图。
图11是示出固定于实施方式的开关装置的紧固端子转动的样态的俯视图。
具体实施方式
一边参照图1～图11，一边对本发明的实施方式进行说明。
本实施方式的开关装置1在具备主电池和辅助电池的车辆中，对从主电池和辅助电池向电装品的电力供给进行切换。
如图2和图3所示，开关装置1具备开关基板10、上部外壳81(相当于外壳部件)、下部外壳91、柱头螺栓110A、110B(相当于螺栓)、以及螺母113A、113B。
开关基板10是具备输入汇流条30(相当于汇流条)和输出汇流条40(相当于汇流条)的基板。上部外壳81和下部外壳91是覆盖开关基板10的部件。
柱头螺栓110A和螺母113A是用于将紧固端子103A固定于输入汇流条30的部件，紧固端子103A连接于与主电池相连的线束100A(相当于电线)的一端。柱头螺栓110B和螺母113B是用于将紧固端子103B固定于输出汇流条40的部件，紧固端子103B连接于与辅助电池相连的线束100B(相当于电线)的一端。柱头螺栓110A具有在金属圆棒的外周面切有螺纹的轴部112A和配置于轴部112A的一端的方柱形的头部111A。柱头螺栓110B同样具备轴部112B和头部111B。
如图4、图5所示，开关基板10具备电路构成体11和搭载于该电路构成体11的六个半导体开关元件60A、60B(相当于开关元件)。
电路构成体11具备控制电路基板20和隔着粘接片70与该控制电路基板20重叠的三片汇流条30、40、50。
控制电路基板20是在由玻璃基材或玻璃无纺布基材构成的绝缘板的一面配置有由导电性材料构成的控制电路(未图示)的印刷基板。
如图4所示，控制电路基板20具有用于搭载半导体开关元件60A、60B的六个安装窗21A、21B。如图6所示，各安装窗21A、21B是在控制电路基板20中从配置有控制电路的面贯通至其相反侧的面的整体为矩形的开口部，该开口的大小比半导体开关元件60A、60B的外形大一圈。六个安装窗21A、21B中有三个是第一安装窗21A，排成一列地配置。六个安装窗21A、21B中剩下的三个是第二安装窗21B，排成一列地配置。
如图6所示，粘接片70重叠于控制电路基板20的另一面(与形成有控制电路的面相反的一侧的面)。粘接片70为矩形的片，具备六个插通窗71A、71B。各插通窗71A、71B是在粘接片70中从配置有控制电路基板20的面贯通至其相反侧的面的整体为矩形的开口部。各第一插通窗71A的孔缘的形状与第一安装窗21A的孔缘的形状相同，各第一插通窗71A配置于与配置第一安装窗21A的位置相同的位置。各第二插通窗71B的孔缘的形状与第一安装窗21B的孔缘的形状相同，各第二插通窗71B配置于与配置第二安装窗21B的位置相同的位置。
如图6所示，三片汇流条30、40、50排列配置于粘接片70的与配置有控制电路基板20的面相反的一侧的面，通过粘接片70而与控制电路基板20粘接。
三片汇流条30、40、50中有一片是输入汇流条30，还有一片是输出汇流条40。如图5所示，输入汇流条30是由导电性材料(在本实施方式中为铜或铜合金)形成的矩形的厚板。输入汇流条30具备用于插通柱头螺栓110A的轴部112A的螺栓插通孔31。螺栓插通孔31为从输入汇流条30的一个板面贯通至另一个板面的贯通孔。输出汇流条40也与输入汇流条30同样，是由导电性材料(在本实施方式中为铜或铜合金)形成的矩形的厚板，具备用于插通柱头螺栓110B的轴部112B的螺栓插通孔41。
输入汇流条30与输出汇流条40彼此空开间隔地配置。输入汇流条30和输出汇流条40的一部分与控制电路基板20重叠，配置有螺栓插通孔31、41的部分与控制电路基板20错开地配置。
三片汇流条30、40、50中剩下的一片是连接汇流条50。如图5所示，连接汇流条50是由导电性材料(在本实施方式中为铜或铜合金)形成的T字形的厚板。连接汇流条50具备连接部51和加强部52。连接部51是形成T字的纵板部分的细长的长方形的板。连接部51相对于输入汇流条30和输出汇流条40空开间隙地配置于输入汇流条30与输出汇流条40之间。加强部52是形成T字的横板部分的细长的长方形的板，与连接部51垂直地配置于连接部51的一端。加强部52相对于输入汇流条30和输出汇流条40空开间隙地配置。
如图6所示，多个第一安装窗21A和第一插通窗71A分别配置于跨输入汇流条30和连接部51的位置，多个第二安装窗21B和第二插通窗71B分别配置于跨输出汇流条40和连接部51的位置。在第一安装窗21A和第一插通窗71A的内侧，露出了输入汇流条30的一部分和连接部51的一部分。在第二安装窗21B和第二插通窗71B的内侧，露出了输出汇流条40的一部分和连接部51的一部分。
半导体开关元件60A、60B是功率MOSFET，如图4所示，具备壳体61和设置于该壳体61的漏极端子、源极端子63以及栅极端子64。尽管没有详细图示，但漏极端子配置于壳体61的下面。另外，源极端子63和栅极端子64从壳体61的侧面突出。
六个半导体开关元件60A、60B中有三个是第一半导体开关元件60A。六个半导体开关元件60A、60B中剩下的三个是第二半导体开关元件60B。
如图4和图6所示，3个第一半导体开关元件60A分别配置于第一安装窗21A和第一插通窗71A的内侧。并且，漏极端子与露出到第一安装窗21A和第一插通窗71A的内侧的输入汇流条30的一部分连接，源极端子63与连接部51的一部分连接。栅极端子64与控制电路基板20上的控制电路连接。同样，三个第二半导体开关元件60B分别配置于第二安装窗21B和第二插通窗71B的内侧。并且，漏极端子与露出到第二安装窗21B和第二插通窗71B的内侧的输出汇流条40的一部分连接，源极端子63与连接部51的一部分连接，栅极端子64与控制电路连接。连接例如可以通过钎焊来进行。
通过这样配置，并联连接的三个半导体开关元件60A、60B被设为一组，两组半导体开关元件60A、60B串联连接。两组半导体开关元件60A、60B彼此背对背(back to back)地配置。
紧固端子103A是连接于与主电池相连的线束100A的一端的端子，使用柱头螺栓110A和螺母113A而固定于输入汇流条30。
线束100A具备芯线101A和覆盖芯线101A的外周的绝缘被覆102A。紧固端子103A是金属制，具备压接于在线束100A的一端从绝缘被覆102A露出的芯线101A的筒部104A和与筒部104A的一端相连且具有螺栓插通孔106A的连接部105A。
紧固端子103B是连接于与辅助电池相连的线束100B的一端的端子，使用柱头螺栓110B和螺母113B而固定于输入汇流条30。
线束100B与线束100A同样，具备芯线101B和绝缘被覆102B。紧固端子103B与紧固端子103A同样，具备筒部104B和具有螺栓插通孔106B的连接部105B。
上部外壳81是合成树脂制的覆盖开关基板10的配置有汇流条30、40、50的面的外壳。如图2和图3所示，上部外壳81是外形比开关基板10的外形大一圈的托盘状的外壳，具备与开关基板10平行地配置的矩形的顶板82和从该顶板82的周缘朝向开关基板10延伸的侧板83。
如图7和图8所示，上部外壳81具备两个辅助壁84A、84B和两个紧固窗88A、88B。各辅助壁84A、84B是从顶板82向外方(与开关基板10相反的方向)延伸的壁。各辅助壁84A、84B与顶板82垂直地直立设置。两个辅助壁84A、84B中的一方的辅助壁84A配置于开关基板10的配置螺栓插通孔31的位置的周围，另一方的辅助壁84B配置于开关基板10的配置螺栓插通孔41的位置的周围。
一方的辅助壁84A具备引导壁85A和与该引导壁85A相连的一对限制壁86A、87A。
引导壁85A是剖面为半圆形的壁，半圆的半径比用于紧固螺母113A的工具(套筒扳手)的外径稍大。引导壁85A以包围配置螺栓插通孔31的位置的方式配置，半圆的中心的位置与螺栓插通孔31的孔缘所构成的圆的中心位置一致。
一对限制壁86A、87A分别是从引导壁85A的半圆的两端缘各自笔直地延伸的壁。如图7所示，各限制壁86A、87A相对于连结引导壁85A的半圆的两端间的线(弦CA)垂直地延伸。两个限制壁86A、87A彼此平行地配置，两个限制壁86A、87A间的距离DA与连结引导壁85A的半圆的两端间的线(弦CA)的长度相等。两个限制壁86A、87A中的远离另一方的辅助壁84B的一侧的限制壁86A与侧板83相连地配置。
限制壁86A的由从与引导壁85A相连的端缘到其相反侧的端缘的距离定义的长度LA被设为如下长度：在使紧固端子103A转动至线束100A与限制壁86A的上述相反侧的端缘抵接时，能够避免筒部104A与限制壁86A接触。限制壁87A的长度也是同样。
另一方的辅助壁84B具备引导壁85B和与该引导壁85B相连的一对限制壁86B、87B。引导壁85B和限制壁86B的形状与引导壁85A和限制壁86A、87A是同样的。引导壁85B以包围配置螺栓插通孔41的区域的方式配置，半圆的中心的位置与螺栓插通孔41的孔缘所构成的圆的中心位置一致。两个限制壁86B、87B中的远离一方的辅助壁84A的一侧的限制壁87B与侧板83相连地配置。
如图7所示，两个限制壁86B、87B间的距离DB与连结引导壁85B的半圆的两端间的线(弦CB)的长度相等。限制壁87B的由从与引导壁85B相连的端缘到其相反侧的端缘的距离定义的长度LB被设为如下长度：在使紧固端子103B转动至线束100B与限制壁87B的上述相反侧的端缘抵接时，能够避免筒部104B与限制壁87B接触。限制壁86B的长度也是同样。
两个紧固窗88A、88B中的一方的紧固窗88A设置于辅助壁84A的内侧。紧固窗88A配置于被引导壁85A以及两个限制壁86A、87A各自的接近引导壁85A的一部分包围的区域。同样，另一方的紧固窗88B设置于辅助壁84B的内侧，并配置于被引导壁85B以及两个限制壁86B、87B各自的接近引导壁85B的一部分包围的区域。各紧固窗88A、88B是从顶板82的一个面贯通至另一个面的贯通孔。
下部外壳91是合成树脂制的覆盖开关基板10的配置有控制电路基板20的面的外壳。如图2和图3所示，下部外壳91是具有与上部外壳81大致相同的外形的厚板，与开关基板10平行地配置。
如图9所示，下部外壳91具备两个元件收容部92A、92B、两个螺栓收容部93A、93B、以及多个控空孔94。
两个元件收容部92A、92B是在内部收容半导体开关元件60A、60B的凹部，从下部外壳91的与开关基板10相对的面向离开开关基板10的方向凹陷。两个元件收容部92A、92B在下部外壳91的与开关基板10相对的面中并排配置于大致中央位置。也就是说，两个元件收容部92A、92B配置于配置半导体开关元件60A、60B的区域。
两个螺栓收容部93A、93B中的一方的螺栓收容部93A是在内部收容柱头螺栓110A的头部111A的凹部，从下部外壳91的与开关基板10相对的面向离开开关基板10的方向凹陷。螺栓收容部93A的孔缘的外形是比头部111A的外形稍大的矩形。另一方的螺栓收容部93B是在内部收容柱头螺栓110B的头部111B的凹部，形状与螺栓收容部93A是同样的。两个螺栓收容部93A、93B在两个元件收容部92A、92B的侧方各配置有一个。也就是说，一方的螺栓收容部93A配置于配置螺栓插通孔31的区域，另一方的螺栓收容部93B配置于配置螺栓插通孔41的区域。
多个控空孔94以包围各螺栓收容部93A、93B的方式配置于两个螺栓收容部93A、93B各自的周围。各控空孔94是从下部外壳91的与开关基板10相对的面向离开开关基板10的方向凹陷的凹部。各控空孔94是孔缘的外形比螺栓收容部93A、93B的孔缘的外形小的矩形。多个控空孔94是为了缓和在将螺母113A、113B紧固于柱头螺栓110A、110B时经由柱头螺栓110A、110B向下部外壳91施加的应力而设置的孔。
以下，对组装如上述那样构成的开关装置1并安装紧固端子103A、103B的顺序进行说明。
首先，将柱头螺栓110A、110B装配于下部外壳91。柱头螺栓110A、110B分别以头部111A、111B收容于螺栓收容部93A、93B，轴部112A、112B从下部外壳91的板面垂直地突出的状态配置。
另外，使上部外壳81重叠于开关基板10。开关基板10以输入汇流条30中配置有螺栓插通孔31的部分的周边部分露出到紧固窗88A的内侧，输出汇流条40中配置有螺栓插通孔41的部分的周边部分露出到紧固窗88B的内侧的状态配置。
接着，装配下部外壳91与上部外壳81。柱头螺栓110A的轴部112A插通螺栓插通孔31和紧固窗88A而配置于辅助壁84A的内侧。另外，柱头螺栓110B的轴部112B插通于螺栓插通孔41和紧固窗88B而配置于辅助壁84B的内侧。
接着，将与主电池相连的线束100A配置于辅助壁84A的内部，使柱头螺栓110A的轴部112A插通于螺栓插通孔106A，使连接部105A重叠于输入汇流条30。同样，将与辅助电池相连的线束100B配置于辅助壁84B的内部，使柱头螺栓110B的轴部112B插通于螺栓插通孔106B，使连接部105B重叠于输出汇流条40。
接着，使套筒扳手(未图示)保持螺母113A，一边沿着引导壁85A一边使其移动至向柱头螺栓110A进行紧固的紧固位置。然后，使套筒扳手旋转，将螺母113A紧固而固定于轴部112A。同样，也将螺母113B紧固而固定于柱头螺栓110B。
(本实施方式的效果)
根据本实施方式，在将保持着螺母113A、113B的套筒扳手分别配置于向柱头螺栓110A、110B进行紧固的紧固位置时，引导壁85A、85B对套筒扳手进行引导。因此，能够容易地进行螺母113A、113B向柱头螺栓110A、110B的对位。另外，即使在螺母113A、113B从冲击扳手脱落了的情况下，螺母113A、113B也会留在由辅助壁84A、84B包围的空间的内部，所以可避免螺母113A、113B丢失。
另外，如图11所示，当紧固端子103B随着螺母113B的旋转而转动时，线束100A会与限制壁86B或87B接触，紧固端子103B进一步的转动受到限制。关于紧固端子103A也是同样的。因此，在进行紧固作业时不需要用钳子等工具按压紧固端子103A、103B的作业。
进而，如图11所示，限制壁87B的由从与引导壁85B相连的端缘到其相反侧的端缘的距离定义的长度LB被设为如下长度：在使紧固端子103B转动至线束100B与限制壁86B的上述相反侧的端缘抵接时，筒部104B不与限制壁86B接触。也就是说，在紧固端子103B随着螺母113B的旋转而进行了转动时，线束100B比紧固端子103B先抵接于限制壁86B，紧固端子103B的进一步的转动受到限制。因此，能够避免紧固端子103B与限制壁86B接触而损伤。关于其他的限制壁86A、87A、86B也是同样的。
除此之外，在辅助壁84A中，两个限制壁86A、87A间的距离DA与连结引导壁85A的半圆的两端间的线(弦CA)的长度相等。根据这样的结构，在能够抑制紧固端子103A的转动的范围内，充分确保了一对限制壁86A、87A间的距离。也就是说，充分确保了用于将线束100A配置于由辅助壁84A包围的空间的内部的空间。关于辅助壁84B也是同样的。由此，能够提高固定紧固端子103A、103B时的作业性。
标号说明
1：开关装置
10：开关基板
11：电路构成体
20：控制电路基板
30：输入汇流条(汇流条)
40：输出汇流条(汇流条)
60A：第一半导体开关元件(开关元件)
60B：第二半导体开关元件(开关元件)
81：上部外壳(外壳部件)
85A、85B：引导壁
86A、87A、86B、87B：限制壁
100A、100B：线束(电线)
103A、103B：紧固端子
110A、110B：柱头螺栓(螺栓)
113A、113B：螺母

Claims (2)

1.一种开关装置，具备：
开关基板，具备电路构成体和安装于所述电路构成体的开关元件，所述电路构成体具备控制电路基板和配置于所述控制电路基板的一面的汇流条；
外壳部件，以与所述开关基板的配置有所述汇流条的面重叠的方式配置；
螺栓，以贯通所述汇流条和所述外壳部件的方式配置；以及
螺母，被拧紧于所述螺栓而将与电线的一端部连接的紧固端子固定于所述汇流条，
所述外壳部件具备：引导壁，通过向与所述开关基板相反的方向延伸的辅助壁以包围所述螺栓的方式配置，对用于将所述螺母紧固于所述螺栓的工具向紧固位置的移动进行引导，所述紧固位置是向所述螺栓进行紧固的位置；和限制壁，与所述引导壁相连，通过与所述电线抵接来限制所述紧固端子的转动，
所述限制壁被配置成：在使紧固端子转动至所述电线与所述限制壁抵接时，所述紧固端子不与该限制壁接触。
2.根据权利要求1所述的开关装置，
所述引导壁是剖面为半圆形的壁，
所述限制壁是与所述引导壁的半圆的两端缘分别相连的一对壁，
一对所述限制壁彼此平行地配置，一对所述限制壁间的距离与连结所述引导壁的半圆的两端间的线的长度相等，
由从所述限制壁的与所述引导壁相连的端缘到其相反侧的端缘的距离定义的所述限制壁的长度为如下长度：在使紧固端子转动至所述电线与所述限制壁抵接时，所述紧固端子不与所述限制壁接触。
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