JP2007259570A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張時における枠状部材の破損を防止する。
【解決手段】放熱板２３の貫通孔４０ａ，４０ｂに通したビス４２を枠状部材２１の雌ネジ孔３１，３８に螺合することで、放熱板２２が枠状部材２１に固定される。複数の貫通孔４０ａ，４０ｂのうち少なくとも１つの貫通孔４０ａは略長円形をなす。金属製の放熱板２２と合成樹脂製の枠状部材２１が熱膨張すると、熱膨張率の高い放熱板２２の貫通孔４０ａ，４０ｂの間隔が、枠状部材２１の雌ネジ孔３１の間隔よりも大きくなるが、この間、いずれかの雌ネジ孔３８に螺合されているビス４２が、略長円形の貫通孔４０ａに対して相対的に移動するので、枠状部材２１に生じる応力が低減される。
【選択図】図９

Description

本発明は、電気接続箱に関するものである。

自動車に搭載される電気接続箱として、回路構成体をケースに収容した構造のものがある。回路構成体は、回路基板と、回路基板の裏面に沿って配索したバスバーと、回路基板の表面側に実装されるリレー等のスイッチング部材とを備えて構成されている。ケースは、回路基板に対しその周縁に沿うように配置されて固定される略方形をなす合成樹脂製のフレームと、フレームに対し回路基板を表面側から覆うように組み付けられるカバーと、回路基板の裏面に固着されてフレームの裏面側の開口を塞ぐ金属製の放熱板と、フレームに対しその一辺に沿うように取り付けられることで枠状部材を構成する合成樹脂製の細長いヒューズブロックとを備えて構成される。
尚、電気接続箱としては、特許文献１に開示されているもの等がある。
特開２００３−１６４０３９公報

金属製の放熱板を合成樹脂製の枠状部材（フレームとヒューズブロック）の裏面に固定する場合、その固定方法としては、ヒューズブロックの両端部とフレームの四隅に雌ネジ孔を形成し、放熱板に形成した貫通孔に通したビスを上記雌ネジ孔に螺合する構造が考えられる。
このように異種材料である放熱板と枠状部材をビスで固定する構造では、通電時に回路構成体に生じる熱が放熱板と枠状部材に伝わったときに、材質の違いに起因する熱膨張率の差異のため、貫通孔の間隔と雌ネジ孔の間隔に差が生じる。この場合、ビス止め位置の間隔が大きければ、放熱板が湾曲するように変形することで、放熱板と枠状部材との間の熱膨張量の差が吸収される。
ところが、ヒューズブロックがフレームの一辺に沿って取り付けられている場合には、ヒューズブロックの雌ネジ孔がフレームの雌ネジ孔と接近するように配置され、このように２つの雌ネジ孔が接近して配置されている構造では、放熱板が湾曲変形しても熱膨張量の差を吸収することができないため、放熱板に比べて強度の低い枠状部材の応力が増大し、枠状部材が破損する虞がある。
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、金属製の放熱板と合成樹脂製の枠状部材とをビス止めにより固定したケースにおいて、熱膨張時における枠状部材の破損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、回路構成体をケース内に収容してなり、前記ケースが、前記回路構成体を構成する回路基板に対しその周縁に沿うように配置される略方形の合成樹脂からなる枠状部材と、前記枠状部材の裏面側の開口部を塞ぐように設けられる金属製の放熱板とを備えており、前記枠状部材の裏面には複数の雌ネジ孔が形成され、前記放熱板には、前記複数の雌ネジ孔と対応する複数の貫通孔が形成され、前記貫通孔に通したビスを前記雌ネジ孔に螺合することで前記放熱板が前記枠状部材に固定されるようになっているものであって、前記複数の貫通孔のうち少なくとも１つの貫通孔を略長円形としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記枠状部材が、前記回路基板を全周に亘って包囲する略方形のフレームと、前記フレームに対してその少なくとも一辺に沿うように組み付けられたヒューズブロックとを備えて構成され、前記雌ネジ孔が、前記フレームの四隅と、前記ヒューズブロックにおける前記フレームの前記雌ネジ孔に近接する位置とに配置されているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記枠状部材の裏面には、その開口縁に沿って切欠した位置決め凹部が形成され、前記放熱板が、その周縁部を前記位置決め凹部に嵌合させることによって前記枠状部材に組み付けられるようになっているものであって、前記位置決め凹部と前記放熱板の形状が非点対称な形状をなしているところに特徴を有する。

＜請求項１及び請求項２の発明＞
金属製の放熱板と合成樹脂製の枠状部材が熱膨張すると、熱膨張率の高い放熱板の貫通孔の間隔が、枠状部材の雌ネジ孔の間隔よりも大きくなるのであるが、この間、略長円形の貫通孔と対応する雌ネジ孔に螺合されているビスが、その略長円形の貫通孔に対して相対的に移動するので、雌ネジ孔に螺合されているビスが貫通孔に対して相対移動不能に拘束されているものに比べてると、枠状部材に生じる応力が低減される。

＜請求項３の発明＞
位置決め凹部と放熱板の形状が非点対称な形状をなしているので、正規の向きに対して１８０°回転させた状態では、放熱板を位置決め凹部に組み付けることはできない。したがって、放熱板が枠状部材の裏面に対して不正な向きで組み付けられるのを防止することができる。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図１０を参照して説明する。本実施形態の電気接続箱Ａは、自動車に搭載され、バッテリ（図示せず）とランプ、オーディオ等の電装品（図示せず）との間に介設され、バッテリから供給される電力を各電装品に分配・供給するとともに、これら電力供給の切り替え等の制御を行うものである。図１の分解斜視図においては、電気接続箱Ａを表面側が上向きとなるように描いているが、自動車に搭載された状態では、電気接続箱Ａは、図２、図３、図７に示すように、ヒューズブロック２４の本体部３３が上側に位置し、ヒューズブロック２４のアーム部３４が下方へ延出する向きとなる。以下、上下左右の向きについては、自動車に搭載された状態を基準として説明する。また、表側と前側を同意で用い、裏側と後側を同意で用いる。

電気接続箱Ａは、回路構成体１０と、回路構成体１０を収容するケース２０とを備えて構成される。
回路構成体１０は、板面を鉛直方向に向けた回路基板１１と、回路基板１１の裏面（図７における右面）に沿って配索した複数のバスバー１２と、回路基板１１の表面側（図７における左面側）に実装されるリレーなどのスイッチング部材１３とを備えて構成されている。

ケース２０は、合成樹脂等の絶縁材料からなる略方形の枠状部材２１と、枠状部材２１の背面側に組み付けられる金属製の放熱板２２とから構成される。
枠状部材２１は、回路基板１１の周縁に沿って回路構成体１０を全周に亘って連続して包囲するように配される略方形枠状のフレーム２３と、フレーム２３に対しその上縁部及び左右両側縁に沿うように組み付けられる合成樹脂製のヒューズブロック２４と、フレーム２３に対しその表面側（放熱板２２とは反対側）の開口を塞ぐように組み付けられる合成樹脂製のカバー２５と、ヒューズブロック２４に組み付けられる合成樹脂製の上部ハウジング２６と、フレーム２３の下縁部に組み付けられる合成樹脂製の下部ハウジング２７とを備えて構成される。

フレーム２３の裏面には、その開口部の内周縁に沿って浅く切欠した形態であって、全体としてフレーム２３と相似形である略方形をなす位置決め凹部２８が形成されている。この位置決め凹部２８には、その上縁部の幅方向（左右方向）中央位置を上方へ略方形に切欠した形態の第１凹部２９ａと、上縁部の左右両端位置（左右両側縁部の上端位置）を上方へ略方形に切欠した形態の一対の第２凹部２９ｂと、下縁部の左端位置（左側縁部の下端位置）を下方へ略方形に切欠した形態の第３凹部２９ｃと、下縁部の幅方向中央位置から右端位置に亘って下方へ横長に切欠した形態の第４凹部２９ｄとが形成されている。また、上縁部の左右両端部には、第２凹部２９ｂの角部を略方形に切欠した形態の切欠部３０が形成されている。

また、位置決め凹部２８の裏面には、上縁部の幅方向中央位置（第１凹部２９ａ）、上縁部の左右両端位置（第２凹部２９ｂにおいて切欠部３０の下側に隣接する位置）、下縁部の幅方向中央位置（第４凹部２９ｄの左端部）、下縁部の左端位置（第３凹部２９ｃ）、下縁部の右端位置（第４凹部２９ｄの右端部）に位置する合計６つの雌ネジ孔３１が形成されている。さらに、上縁部の右端位置（第２凹部２９ｂにおいて切欠部３０の左側に隣接する位置）と、下縁部の左端位置（第３凹部２９ｃにおいて雌ネジ孔３１の右側に隣接する位置）には、円柱形の位置決め突起３２が突出形成されている。

ヒューズブロック２４は、フレーム２３の上縁部に沿って配される左右方向に細長い本体部３３と、この本体部３３の左右両端部から下方へ片持ち状に延出してフレーム２３の左右両側縁部の外側面に沿って配される一対のアーム部３４とからなる。本体部３３の上面には、上方へ開口する収容室３５が形成され、収容室３５内には、バスバー１２の上端部に形成した端子部１２ａと、上部ハウジング２６内に取り付けられる端子金具３６の端子部３６ａとを接続するヒューズ（図示せず）が収容されるようになっている。アーム部３４の下端部は、フレーム２３に対してビス（図示せず）によって固着されている。

本体部３３の左右両端部（アーム部３４の上端部）の裏面には、裏側へ略方形に突出する一対の突出部３７が形成されており、ヒューズブロック２４をフレーム２３に組み付けた状態では、この両突出部３７がフレーム２３の切欠部３０に嵌合され、突出部３７の裏面がフレーム２３の位置決め凹部２８の裏面に対して面一状となる。また、この両突出部３７の裏面には、フレーム２３の左右両第２凹部２９ｂの雌ネジ孔３１に対して上側の位置に隣接する一対の雌ネジ孔３８が形成されている。

放熱板２２は、枠状部材２１（フレーム２３とヒューズブロック２４）に対しその裏側の開口を塞ぐように組み付けられるものであって、位置決め凹部２８とほぼ同じ形状（全体としては略方形）をなしている。放熱板２２の外周縁には、その上縁における幅方向中央位置を上方へ略方形に突出させた形態の第１凸部３９ａと、上縁における左右両端位置（左右両側縁における上端位置）を上方へ略方形に突出させた形態の一対の第２凸部３９ｂと、下縁の左端位置（左側縁の下端位置）を下方へ略方形に突出させた形態の第３凸部３９ｃと、下縁の幅方向中央位置から右端位置に亘って下方へ横長に突出させた形態の第４凸部３９ｄとが形成されている。

また、放熱板２２には、上縁部の幅方向中央位置（第１凸部３９ａ）に１つ、上縁部の左端位置（左側の第２凸部３９ｂ）に上下２つ、上縁部の右端位置（右側の第２凸部３９ｂ）に上下２つ、下縁部の幅方向中央位置（第４凸部３９ｄの左端部）に１つ、下縁部の左端位置（第３凸部３９ｃ）に１つ、下縁部の右端位置（第４凸部３９ｄの右端部）に１つの合計８つの貫通孔４０ａ，４０ｂが形成されている。上縁部の左右両端位置に上下２つ並んで形成されている貫通孔４０ａ，４０ｂのうち、上側の貫通孔４０ａ（ヒューズブロック２４の雌ネジ孔３８と対応する貫通孔４０ａ）は、上下方向に長い略長円形をなしている。また、この略長円形の２つの貫通孔４０ａ以外の６つの貫通孔４０ｂは、真円形をなしていて、フレーム２３の雌ネジ孔３１と対応するように配置している。さらに、上縁部の右端位置（略長円形の貫通孔４０ａの左側に隣接する位置）と、下縁部の左端位置（第３凸部３９ｃの貫通孔４０ｂの右側に隣接する位置）には、円形の位置決め孔４１が貫通して形成されている。

かかる放熱板２２は、その第１〜第４凸部３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄを、夫々、枠状部材２１の第１〜第４凹部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに嵌合させるようにして位置決め凹部２８に嵌め込まれるとともに、位置決め孔４１を位置決め突起３２に嵌合させることにより、枠状部材２１の裏面に対し上下左右方向において位置決めされて組み付けられる。尚、放熱板２２の板厚は位置決め凹部２８の深さとほぼ同じ寸法であるので、放熱板２２を枠状部材２１に組み付けた状態では、放熱板２２の背面（外面）とフレーム２３の裏面がほぼ面一状となる。そして、組付け後は、各貫通孔４０ａ，４０ｂに裏面側から差し込んだビス４２の雄ネジ部を雌ネジ孔３１に螺合し、締め付ける。これにより、放熱板２２は、その四隅を含む合計８ヶ所においてビス４２により固定される。

上記のように、放熱板２２と位置決め凹部２８は、全体として略方形をなしているのであるが、下縁部に形成されている第４凸部３９ｄと第４凹部２９ｄの幅方向の寸法が、上縁部に形成されている第１及び第２凸部３９ａ，３９ｂと第１及び第２凹部２９ａ，２９ｂの幅寸法に比べて大きい寸法に設定されている。つまり、放熱板２２と位置決め凹部２８は非点対称な形状（上下方向の軸に関して非対称であり、且つ左右方向の軸に関しても非対称な形状）となっている。したがって、放熱板２２を正規の向きに対して１８０°回転させた不正な向きで枠状部材２１に組み付けようとしても、第４凸部３９ｄが、位置決め凹部２８の上縁部のうち第１凹部２９ａと左側の第２凹部２９ｂとの間の領域と干渉するため、位置決め凹部２８への嵌合ができない。

また、回路構成体１０への通電によって生じた熱が金属製の放熱板２２と合成樹脂製の枠状部材２１に伝達されると、放熱板２２と枠状部材２１は熱膨張する。このとき、熱膨張率の高い放熱板２２の貫通孔４０ａ，４０ｂ間の間隔が、放熱板２２よりも熱膨張率の低い枠状部材２１の雌ネジ孔３１間の間隔よりも大きくなるのであるが、フレーム２３に形成されている雌ネジ孔３１の間隔及びこのフレーム２３の雌ネジ孔３１と対応する貫通孔４０ｂの間隔は、比較的大きいので、放熱板２２が湾曲するような変形を生じることで、雌ネジ孔３１間の間隔と貫通孔４０ｂ間の間隔の差が吸収される。したがって、放熱板２２に比べて強度の低い枠状部材２１の雌ネジ孔３１の近傍に生じる応力が緩和される。

これに対し、図８に示すように、フレーム２３の上縁部の左右両端部に形成されている雌ネジ孔３１と、ヒューズブロック２４の雌ネジ孔３８は、上下に近接して配置されているので、放熱板２２の湾曲変形によって雌ネジ孔３１，３８間の間隔と貫通孔４０ａ，４０ｂ間の間隔を吸収することはできない。そのため、放熱板２２に比べて強度の低い枠状部材２１の雌ネジ孔３１の近傍に生じる応力が増大し、枠状部材２１が破損することが懸念される。

その対策として、本実施形態では、図９及び図１０に示すように、この近接して配置されている２つの貫通孔４０ａ，４０ｂのうち上側の貫通孔４０ａを、上下方向（２つの貫通孔４０ａ，４０ｂの並び方向と同じ方向）に長い略長円形としている。したがって、図９に示すように、上側の雌ネジ孔３８の中心が貫通孔４０ａの上下方向の中心と合致（対応）する常温状態から、放熱板２２が熱膨張して、図１０に示すように、上側の略長円形の貫通孔４０ａが上側の雌ネジ孔３８に対して相対的に上方へ移動すると、それに伴って、略長円形の貫通孔４０ａと対応する雌ネジ孔３８に螺合されているビス４２が、その略長円形の貫通孔４０ａに対して相対的に移動する。このように本実施形態によれば、雌ネジ孔３８に螺合されているビス４２が貫通孔４０ａに対して相対移動不能に拘束されているものに比べると、枠状部材２１の雌ネジ孔３１，３８及びその近傍に生じる応力が低減され、ひいては、枠状部材２１の破損が防止される。

＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２を図１１及び図１２を参照して説明する。本実施形態２の電気接続箱Ｂは、フレーム５０と放熱板５５の形状を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
本実施形態２では、回路構成体１０のうち通電時に発熱する領域が、主として概ね上側の２／３の領域であることに着目し、フレーム５０の開口領域５０Ｈ（開口部）とこれに対応する放熱板５５を小さくしている。即ち、略方形枠状をなすフレーム５０の開口領域５０Ｈは横長の方形をなし、発熱領域と対応するように概ね上側２／３の領域のみに開口され、フレーム５０の下縁部５０ａの上下寸法が実施形態１よりも大きくなっている。また、フレーム５０の裏面側の開口縁に沿って形成されている位置決め凹部５１には、上縁部における幅方向中央位置、上縁部の両端部、下縁部５０ａにおける幅方向中央位置、及び下縁部５０ａの両端部に、夫々、略方形の凹部５２が形成され、各凹部５２と対応する位置には、夫々、雌ネジ孔（図示せず）が形成されている。また、フレーム５０の上端部の右端部には、位置決め突起５３が形成されている。ヒューズブロック２４の上縁部における左右両端部には、フレーム５０の上縁における両端部に対して上側に近接するように雌ネジ孔（図示せず）が形成されている。

放熱板５５は、位置決め凹部５１と同じ形状をなす。即ち、全体として略方形をなし、上縁における幅方向中央位置と両端位置には凸部５６が形成され、下縁における幅方向中央位置と両端位置にも凸部５６が形成され、全体として点対称な形状（上下方向の軸に関して対称であり、且つ左右方向の軸に関して対称な形状）をなしている。また、各凸部５６には、フレーム５０の雌ネジ孔及びヒューズブロック２４の雌ネジ孔と対応する合計８つの貫通孔（図示せず）が形成され、ヒューズブロック２４の雌ネジ孔と対応する貫通孔は、実施形態１と同様に、上下方向に長い略長円形をなしている。また、上縁右端部の凸部５６には位置決め突起５３と対応する位置決め孔５７が形成されている。

また、位置決め凹部５１の周縁部と放熱板５５の外周縁は、段差状をなしており、この段差部同士の対向面には、絶縁性のシール剤が塗布されている。放熱板５５は、貫通孔に差し込んだビス４２を雌ネジ孔に螺合することによって枠状部材２１に固定されている。
本実施形態２では、フレーム５０の開口領域５０Ｈを小さくし、この開口領域５０Ｈを塞ぐ放熱板５５を小さくしている。放熱板５５は、合成樹脂製の枠状部材２１（フレーム５０及びヒューズブロック２４）に比べて比重の大きい金属製であるので、放熱板５５の小型化によって軽量化が実現されている。

＜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態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では枠状部材をフレームとヒューズブロックとを備えた形態としたが、本発明によれば、枠状部材はフレームの少なくとも一辺に沿ったヒューズブロックを備えてない形態としてもよい。
（２）上記実施形態では近接して配置される２つの貫通孔のうち一方のみを略長円形としたが、本発明によれば、近接して配置される２つの貫通孔の両方を略長円形としてもよい。
（３）上記実施形態では近接して配置される２つの貫通孔のうちヒューズブロック側の貫通孔のみを略長円形としたが、本発明によれば、近接して配置される２つの貫通孔のうちフレーム側の貫通孔のみを略長円形としてもよい。
（４）上記実施形態では位置決め凹部と放熱板の形状を非点対称な形状としたが、本発明によれば、位置決め凹部と放熱板の形状を点対称な形状としてもよい。
（５）上記実施形態では枠状部材が複数の部品を組み付けて構成されていたが、本発明によれば、枠状部材が単一の部品によって構成されていてもよい。

実施形態１の斜視図 放熱板を外した状態を背面側から視た斜視図 背面図 フレームの背面図 ヒューズブロックの背面図 放熱板の背面図 断面図 放熱板を外した状態をあらわす部分拡大背面図 常温状態をあらわす部分拡大背面図 熱膨張した状態をあらわす部分拡大背面図 実施形態２の背面図 実施形態２の断面図

符号の説明

Ａ…電気接続箱
１０…回路構成体
２０…ケース
２１…枠状部材
２２…放熱板
２３…フレーム
２４…ヒューズブロック
２８…位置決め凹部
３１…雌ネジ孔
３８…雌ネジ孔
４０ａ…略長円形の貫通孔
４０ｂ…円形の貫通孔
４２…ビス
Ａ…電気接続箱
５０…フレーム
５５…放熱板

Claims (3)

1. 回路構成体をケース内に収容してなり、
   前記ケースが、前記回路構成体を構成する回路基板に対しその周縁に沿うように配置される略方形の合成樹脂からなる枠状部材と、前記枠状部材の裏面側の開口部を塞ぐように設けられる金属製の放熱板とを備えており、
   前記枠状部材の裏面には複数の雌ネジ孔が形成され、
   前記放熱板には、前記複数の雌ネジ孔と対応する複数の貫通孔が形成され、
   前記貫通孔に通したビスを前記雌ネジ孔に螺合することで前記放熱板が前記枠状部材に固定されるようになっているものであって、
   前記複数の貫通孔のうち少なくとも１つの貫通孔を略長円形としたことを特徴とする電気接続箱。
2. 前記枠状部材が、前記回路基板を全周に亘って包囲する略方形のフレームと、前記フレームに対してその少なくとも一辺に沿うように組み付けられたヒューズブロックとを備えて構成され、
   前記雌ネジ孔が、前記フレームの四隅と、前記ヒューズブロックにおける前記フレームの前記雌ネジ孔に近接する位置とに配置されていることを特徴とする請求項１記載の電気接続箱。
3. 前記枠状部材の裏面には、その開口縁に沿って切欠した位置決め凹部が形成され、
   前記放熱板が、その周縁部を前記位置決め凹部に嵌合させることによって前記枠状部材に組み付けられるようになっているものであって、
   前記位置決め凹部と前記放熱板の形状が非点対称な形状をなしていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気接続箱。

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