JP2006191731A - 回路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、回路構成体の小型化を図ると共に、回路構成体が局所的に高温になることを防止する。
【解決手段】 複数本の構成板用バスバー３４により回路を形成してなるバスバー構成板３１を、絶縁板１４の上面に制御回路を形成する共に、絶縁板１４の下面に電力回路を形成してなる絶縁板１４の上面側に、絶縁板１４と離間した状態で、絶縁板１４に沿わせて保持し、かつ、このバスバー構成板３１を上記の電力回路と接続した回路構成体１０である。これにより、バスバー構成板３１上に、従来は絶縁板１４上に形成されていた電力回路の一部を形成することができるから、回路構成体１０の小型化を図ることができる。また、バスバー構成板３１は、絶縁板１４の上面側に保持されているから、絶縁板１４の下面側に形成された電力回路から発せられる熱は、絶縁板１４の下面側から放散され、電力回路に熱がこもって局所的に高温になることを防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路構成体に関する。

従来より、回路構成体としては、特許文献１に記載のものが知られている。この回路構成体は、回路基板の表面に制御回路が形成されており、この制御回路にスイッチング素子が接続されて、制御回路によりスイッチング素子の作動が制御されるようになっていると共に、回路基板の裏面に複数本のバスバーが沿うように配されて電力回路が形成されており、この電力回路に上記のスイッチング素子が接続されて、電力回路の通断電制御がなされるようになっている。
特開２００３−１６４０３９公報

近年、回路構成体に対しては小型化が求められている。しかしながら上記のように、１枚の回路基板の表裏にそれぞれ一層ずつ制御回路及び電力回路を形成する構成によれば、回路基板を小型化すると、制御回路又は電力回路を形成するためのスペースが不足する場合がある。

そこで、複数本のバスバーにより回路パターンが形成されたバスバー構成板を、電力回路を構成するバスバーの裏面に、絶縁層を介して更に積層することが考えられる。これにより、回路構成体の小型化を図ることができるとも思える。

しかしながら上記の手法によると、電力回路は回路基板と絶縁層との間に挟まれた状態になるから、電力回路を流れる大電流によって熱が発生し、この熱が回路基板と絶縁層との間にこもって、局所的に高温になるおそれがある。すると、この熱により制御回路が影響を受けるおそれがある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回路構成体の小型化を図ると共に、回路構成体が局所的に高温になることを防止することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、絶縁板の一方の面に、複数本のバスバーを接着して形成される制御回路と、この制御回路により制御されるスイッチング素子とを実装すると共に、前記絶縁板の他方の面に、複数本のバスバーを接着して形成される電力回路を形成し、前記スイッチング素子により前記電力回路の通断電制御がなされる回路構成体において、板状をなすと共に複数本のバスバーが並んで配される支持部と、前記支持部に組みつけられる押さえ部との間に、前記バスバーを挟み込んで保持することにより回路を形成したバスバー構成板を、前記絶縁板の前記一方の面側に、前記絶縁板と離間した状態で、前記絶縁板に沿わせて保持して、前記バスバーを前記制御回路又は前記電力回路と接続したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記押さえ部は、前記支持部との間で前記バスバーを挟み込む枠体と、前記枠体から前記絶縁板に向かって延びる脚部とを備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のものにおいて、前記バスバー構成板の周縁部には、前記バスバー構成板を構成する前記バスバーのうち所定のものを、前記絶縁板の外周側に延出してなる構成板側接続部が形成されており、前記絶縁板の周縁部のうち前記構成板側接続部に対応する位置には、前記制御回路又は前記電力回路を構成する前記バスバーのうち所定のものを、前記構成板側接続部が延出された方向と同じ方向に延出してなる絶縁板側接続部が形成されており、前記構成板側接続部と、前記絶縁板側接続部とを電気的に接続することで、前記バスバー構成板と、前記制御回路又は前記電力回路とを接続することが可能な接続部材を有することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載のものにおいて、前記接続部材がヒューズであることを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、バスバー構成板を制御回路又は電力回路と接続する構成としたから、バスバー構成板上に、従来は絶縁板上に形成されていた制御回路又は電力回路の一部を形成することができる。これにより、絶縁板を小型化できるから、回路構成体の小型化を図ることができる。

また、バスバー構成板は、絶縁板の一方の面側に保持されているから、絶縁板の他方の面側に形成された電力回路から発せられる熱は、絶縁板の他方の面側から放散される。このため電力回路に熱がこもって局所的に高温になることを防止できる。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、複数本のバスバーは枠体と支持部とにより周囲を挟みつけられた状態になっているから、枠体と支持部との間にバスバーを安定して保持することができる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、構成板側接続部と、絶縁板側接続部とを、接続部材で接続することにより、バスバー構成板と、制御回路又は電力回路とを電気的に接続することができる。これにより、構成板側接続部と、絶縁板側接続部とを接続する際の作業工程を、半田付けや溶接により接続する場合に比べて、簡略化することができる。

＜請求項４の発明＞
請求項４の発明によれば、本来、回路保護のために用いられるヒューズを、バスバー構成板と、制御回路又は電力回路とを接続するために用いることができる。これにより、回路構成体の部品点数を削減することができる。

本発明の一実施形態を図１ないし図６によって説明する。本実施形態は、図示しない電源から図示しない複数の電装品に電力を分配するための電力分配ユニットであって、本発明に係る回路構成体１０に、放熱板１１と、コネクタ１２と、ヒューズブロック１３とを装着してなる。

図１に示すように、回路構成体１０は、横長の略矩形状（図２参照）をなす合成樹脂製の絶縁板１４と、絶縁板１４の図１における上面に、複数本の制御用バスバー１５を沿わして形成されてなる制御回路と、この上面に実装されたリレー１６（本発明に係るスイッチング素子）と、絶縁板１４の下面に、複数本の電力用バスバー１８を沿わして形成されてなる電力回路と、絶縁板１４の上面側に、絶縁板１４と離間して保持されたバスバー構成板３１とを備えてなる。なお、図２においては、制御用バスバー１５、電力用バスバー１８、及びバスバー構成板３１の詳細な回路パターンについては省略してある。

制御用バスバー１５及び電力用バスバー１８は、金属板を所定形状に打抜き加工して形成されてなる。制御用バスバー１５は、絶縁板１４の上面に、図示しない接着層を介して接着されている。一方、電力用バスバー１８は、絶縁板１４の下面に、絶縁性を有する図示しない接着層を介して接着されている。これら制御用バスバー１５及び電力用バスバー１８は、絶縁板１４に接着剤により接着してもよいし、また、接着シートにより接着してもよい。

制御用バスバー１５のうち所定のものは、図１における左端が、絶縁板１４の上面側において二度直角曲げされることで、先端が図１における左方に向けて、絶縁板１４の周縁部から突出している。また、電力用バスバー１８のうち所定のものは、図１における絶縁板１４の左端から左方に突出して、絶縁板１４の上面側において二度直角曲げされることで、先端が図１の左方に向けて、絶縁板１４の周縁部から突出している。

制御用バスバー１５及び電力用バスバー１８のうち、上述したように図１の左方に突出した端部は、後述するコネクタフード部２８内に上下方向に並んで突出して、図示しない相手側端子と接続する端子部１９とされる。

また、電力用バスバー１８のうち所定のものは、図１における右端が、絶縁板１４の上面側において二度直角曲げされることで、先端が図１における右方に向けて、絶縁板１４の周縁部から突出している。この端部は、後述するヒューズブロック１３のヒューズ装着部２０内に突出して、ヒューズ２１（本発明に係る接続部材）の端子２１Ａと接続するヒューズ接続部２２（本発明に係る絶縁板側接続部）とされる。ヒューズ接続部２２の先端には、一対のアーム部４１，４１が形成されており、アーム部４１，４１の先端は、内方に向かって突出しており、ヒューズ２１の端子２１Ａがアーム部４１，４１の間に挿入されると、ヒューズ２１の端子２１Ａを挟持するようになっている（図２参照）。

図３ないし図５に示すように、絶縁板１４には、所定の位置に開口部２３が形成されており、この開口部２３からは、電力用バスバー１８が露出している。また、制御用バスバー１５のうち所定の端部２４は、下方へ一段下がって形成されると共に、開口部２３内に収容されて、電力用バスバー１８と接続されている。

絶縁板１４の上面にはリレー１６が実装されている。このリレー１６の端子２５のうち、リレー１６の作動を制御するための信号が制御回路から入力される制御用端子２５Ａは、制御用バスバー１５の上面に重ねられて、溶接されている。また、リレー１６の端子２５のうち、電力回路の通断電を制御するための電力用端子２５Ｂは、絶縁板１４の開口部２３内に収容されて、電力用バスバー１８の上に重ねられて、溶接されている。さらに、リレー１６の端子２５のうち制御回路及び電力回路の双方と接続される端子２５Ｃは、開口部２３内に収容されて、電力用バスバー１８に重ねられた制御用バスバー１５の端部２４の上に更に重ねられており、これら電力用バスバー１８、制御用バスバー１５及び端子２５Ｃが一括して溶接されている。

絶縁板１４の上面には、制御回路に接続されて、リレー１６を、通断電制御に伴うサージ電流（短時間に急激に立ち上がる非周期的な過渡電圧によって流れる電流）から保護するための抵抗素子１７が実装されている。抵抗素子１７は、リレー１６のうち、制御用端子２５Ａが形成された側の側縁に隣接して配されており、本実施形態では、図５におけるリレー１６の右方に配されている。抵抗素子１７は、横長の本体１７Ａと、本体１７Ａの長手方向の両端から延出された端子１７Ｂとからなる。絶縁板１４の上面には、所定の位置に、抵抗素子１７を位置合わせして載置するための位置合わせ部２６が形成されている。位置合わせ部２６は、絶縁板１４の上面から上方に突出して形成されており、図１の左右方向に細長い形状であって、略直方体形状をなしている。位置合わせ部２６の上端には、位置合わせ部２６の長手方向に沿って溝部２７が形成されており、抵抗素子１７の本体１７Ａが溝部２７内に設置できるようになっている。図３ないし図５に示すように、抵抗素子１７の端子１７Ｂは、位置合わせ部２６の両側端から外方に延出された後、図４における下方に曲げ形成され、更に両下端がリレー１６の配された方向（図５における左方）に向けて直角曲げされている。抵抗素子１７の本体１７Ａを位置合わせ部２６の溝部２７に載置すると、抵抗素子１７の端子１７Ｂは、リレー１６の制御用端子２５Ａの上に重なるようになっている。制御用バスバー１５と、リレー１６の制御用端子２５Ａと、抵抗素子１７の端子１７Ｂとは、溶接により一括して接続されている。なお、絶縁板１４には、リレー１６の制御用端子２５Ａに対応する位置に、絶縁板１４の裏面側から図示しない溶接用の治具を挿入するための溶接用開口部２３Ａが形成されている。これにより、制御用バスバー１５と、リレー１６の制御用端子２５Ａと、抵抗素子１７の端子１７Ｂとを、溶接用の治具により上下方向から一括して挟み込んで、圧力を印加しながら溶接できるようになっている。

図１に示すように、電力用バスバー１８の下面には、略矩形状（図２参照）をなす金属製の放熱板１１が、図示しない接着層を介して接着されている。放熱板１１の図１における下面は電力分配ユニットの外部に露出しており、これにより、リレー１６、抵抗素子１７、電力用バスバー１８などから発生した熱が、電力分配ユニットの外部に放散されるようになっている。

図１において、回路構成体１０の左方には、コネクタ１２が取り付けられている。コネクタ１２は、図１の左方に開口するコネクタフード部２８と、図１の右方に開口して、回路構成体１０の左端縁に左方から嵌合する嵌合筒部２９とからなる。コネクタフード部２８の奥壁からは、上述した端子部１９が奥壁を貫通すると共に、上下方向に並んで突出している。一方、嵌合筒部２９には、回路構成体１０の左端縁が緊密に嵌まり込むようになっている。

図１において、回路構成体１０の右方には、ヒューズブロック１３が取り付けられている。ヒューズブロック１３は、図１の右方に開口するヒューズ装着部２０と、図１の左方に開口して、回路構成体１０及び放熱板１１の右端縁に右方から嵌合する嵌合筒部３０とからなる。ヒューズ装着部２０内には、上述したヒューズ接続部２２がヒューズ装着部２０の奥壁を貫通して右方に突出しており、ヒューズ２１の端子２１Ａと接続している。また、嵌合筒部３０には、回路構成体１０及び放熱板１１の右端縁が緊密に嵌り込むようになっている。

さて、図１において、絶縁板１４の上方には、絶縁板１４と離間して、バスバー構成板３１が保持されている。バスバー構成板３１は、板状をなす合成樹脂製の支持部３２と、合成樹脂製の押さえ部３３との間に、複数本の構成板用バスバー３４を挟みつけて保持してなる。上記の押さえ部３３は、中央部が開放された枠体３５と、枠体３５のうち図２の左手前側の端部、及び右奥側の端部から絶縁板１４側に向けて延出された脚部３６，３６とからなる。支持部３２の下面には、図示しない溝が形成されており、支持部３２と押さえ部３３とを組み付けた状態において、この溝内に構成板用バスバー３４が収容されると共に、支持部３２と枠体３５との間に挟み込まれることで回路パターンが形成され、バスバー構成板３１が形成されるようになっている。このように、構成板用バスバー３４は枠体３５と支持部３２とにより周囲を挟みつけられた状態になっているから、枠体３５と支持部３２との間に安定して保持することができる。

また、詳細には図示しないが、押さえ部３３の脚部３６，３６の下端縁が、絶縁板１４の上面に上方から当接することで、バスバー構成板３１を、絶縁板１４の上方に、絶縁板１４から離間した状態で、絶縁板１４に沿わして保持するようになっている。

なお、支持部３２及び脚部３６，３６は、電力分配ユニットの外部に露出しており、この電力分配ユニットのケーシングの一部を構成している。

構成板用バスバー３４の端部のうち所定のものは、枠体３５のうち図１の左端から延出されて、絶縁板１４側に二度直角曲げされることで、先端が図１の左方に向けて、バスバー構成板３１の周縁部から突出している。この端部は、コネクタフード部２８内に突出して、図示しない相手側端子と接続する端子部３８とされる。この端子部３８は、上述した、制御用バスバー１５及び電力用バスバー１８に形成された端子部１９よりも上方に位置するようになっている。

構成板用バスバー３４の端部のうち所定のものは、枠体３５のうち図１の右端から延出されて、絶縁板１４側に二度直角曲げされることで、先端が図１の右方に向けて、バスバー構成板３１の周縁部から突出している。この端部は、ヒューズブロック１３のヒューズ装着部２０内に突出して、ヒューズ２１の端子２１Ａと接続されるヒューズ接続部３９（本発明に係る構成板側接続部）とされる。このヒューズ接続部３９は、電力用バスバー１８に形成されたヒューズ接続部２２と対応する位置に形成されていると共に、電力用バスバー１８に形成されたヒューズ接続部２２よりも上方に位置するようになっている。ヒューズ接続部３９の先端には、一対のアーム部４１，４１が形成されており、アーム部４１，４１の先端は、内方に向かって突出しており、ヒューズ２１の端子２１Ａがアーム部４１，４１の間に挿入されると、ヒューズ２１の端子２１Ａを挟持するようになっている。

なお、図１における支持部３２の左端縁は下方に向けて延出されていると共に、支持部３２の右端縁は、絶縁板１４側に二度直角曲げ形成されて右方に延出されて、延出片４０，４０が形成されている。この延出片４０，４０が、構成板用バスバー３４のうち絶縁板１４側に曲げ形成された部位と左右方向から当接することにより、構成板用バスバー３４が図１における左右方向に変位するのを規制するようになっている。

図１に示すように、ヒューズ装着部２０内にはヒューズ２１が収容されており、ヒューズ２１の各端子２１Ａが、電力用バスバー１８側のヒューズ接続部２２のアーム部４１，４１の間に挿入されると共に、構成板用バスバー３４側のヒューズ接続部３９のアーム部４１，４１の間に挿入されることで、バスバー構成板３１と、電力回路とが電気的に接続されている。

この電力分配ユニットは、図６に示すように、ヒューズブロック１３側を上方に向けた縦向きの姿勢とされ、リレーボックス等のボックス（図示せず）に収容された状態でエンジンルーム（図示せず）内に固定されるようになっている。

次に、本実施形態の作用、効果について説明する。
本実施形態によれば、バスバー構成板３１と、電力回路との間を電気的に接続する構成としたから、従来は絶縁板１４上に形成されていた電力回路の一部を、バスバー構成板３１上に形成することができる。これにより絶縁板１４を小型化できるから、回路構成体１０の小型化を図ることができる。また、バスバー構成板３１と、電力回路とはヒューズ２１により接続されているから、溶接や半田付けなどによりバスバー構成板３１と電力回路とを接続する場合に比べて接続作業工程を簡略化できる。さらに、本来、回路保護のために用いられるヒューズ２１を、バスバー構成板３１と電力回路とを接続するための部品として用いるから、部品点数を削減できる。

また、バスバー構成板３１は、絶縁板１４の上面側に保持されているから、絶縁板１４の下面側に形成された電力回路から発せられる熱は、電力用バスバー１８に取り付けられた放熱板１１に伝えられる。この放熱板１１は電力分配ユニットの外部に露出しているから、電力回路から発せられる熱は、放熱板１１から電力分配ユニットの外部に放散される。このため電力回路に熱がこもって局所的に高温になることを防止できる。

なお、構成板用バスバー３４から発生する熱は、支持部３２の上面から電力分配ユニットの外部に放散されるようになっている。この支持部３２は合成樹脂製であるため、電力用バスバー１８に取付けられている金属製の放熱板１１に比べて放熱性が低いと考えられる。このため、構成板用バスバー３４には、電力回路を流れる電流に比べて小さい電流値の電流を流すことが好ましい。

さらに、本実施形態によれば、金属板を打抜き加工してなる複数本の制御用バスバー１５により所定の回路パターンを形成し、このバスバーを絶縁板１４に接着層を介して接着することにより制御回路を形成しているから、回路基板にプリント配線手段を用いて制御回路を形成する場合に比べて、回路構成体１０の製造コストを削減できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）本実施形態によれば、バスバー構成板３１は、電力回路と接続される構成としたが、これに限られず、制御回路と接続される構成としてもよい。また、電力回路と、制御回路との双方に接続される構成としてもよい。

（２）本実施形態によれば、バスバー構成板３１と、制御回路又は電力回路とは、構成板側接続部と、絶縁板側接続部とをヒューズ２１により接続する構成としたが、これに限られず、例えば両接続部同士を短絡端子で接続してもよいし、また、両接続部同士を半田付け、溶接又はろう付けすることなどにより接続してもよい。

（３）本実施形態によれば、バスバー構成板３１は、支持部３２と押さえ部３３との間に複数本の構成板用バスバー３４が挟みつけられることにより形成されたが、これに限られず、構成板用バスバー３４は、支持部３２又は押さえ部３３に接着される構成としてもよい。

（４）本実施形態によれば、絶縁板１４は合成樹脂製の板材を用いたが、これに限られず、合成樹脂製のフィルムであっても、本発明の絶縁板１４の概念に含まれる。

（５）本実施形態によれば、スイッチング素子としてリレー１６を用いたが、これに限られず、半導体リレー１６を用いてもよい。

本発明に係る回路構成体を用いた電力分配ユニットの断面図 電力分配ユニットの分解斜視図 回路構成体の一部拡大分解斜視図 回路構成体の一部拡大断面図 回路構成体の一部拡大平面図 電力分配ユニットの斜視図

符号の説明

１０…回路構成体
１４…絶縁板
１５…制御用バスバー
１６…リレー（スイッチング素子）
１８…電力用バスバー
２１…ヒューズ（接続部材）
２２…ヒューズ接続部（構成板側接続部）
３１…バスバー構成板
３２…支持部
３３…押さえ部
３４…構成板用バスバー
３５…枠体
３６…脚部
３９…ヒューズ接続部（絶縁板側接続部）

Claims (4)

1. 絶縁板の一方の面に、複数本のバスバーを接着して形成される制御回路と、この制御回路により制御されるスイッチング素子とを実装すると共に、前記絶縁板の他方の面に、複数本のバスバーを接着して形成される電力回路を形成し、前記スイッチング素子により前記電力回路の通断電制御がなされる回路構成体において、
   板状をなすと共に複数本のバスバーが並んで配される支持部と、前記支持部に組みつけられる押さえ部との間に、前記バスバーを挟み込んで保持することにより回路を形成したバスバー構成板を、前記絶縁板の前記一方の面側に、前記絶縁板と離間した状態で、前記絶縁板に沿わせて保持して、前記バスバーを前記制御回路又は前記電力回路と接続したことを特徴とする回路構成体。
2. 前記押さえ部は、前記支持部との間で前記バスバーを挟み込む枠体と、前記枠体から前記絶縁板に向かって延びる脚部とを備えることを特徴とする請求項１記載の回路構成体。
3. 前記バスバー構成板の周縁部には、前記バスバー構成板を構成する前記バスバーのうち所定のものを、前記絶縁板の外周側に延出してなる構成板側接続部が形成されており、
   前記絶縁板の周縁部のうち前記構成板側接続部に対応する位置には、前記制御回路又は前記電力回路を構成する前記バスバーのうち所定のものを、前記構成板側接続部が延出された方向と同じ方向に延出してなる絶縁板側接続部が形成されており、
   前記構成板側接続部と、前記絶縁板側接続部とを電気的に接続することで、前記バスバー構成板と、前記制御回路又は前記電力回路とを接続することが可能な接続部材を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路構成体。
4. 前記接続部材がヒューズであることを特徴とする請求項３記載の回路構成体。

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