JP2011254606A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサにおける磁性体コアと磁電変換素子との位置決めを確実かつ容易に行うことのできる電気接続箱を提供することを目的とする。
【解決手段】電気接続箱１は、ケーシング４と、ケーシング４の内部に配されるバスバー６と、このバスバー６を取り囲む環状に形成されるとともにギャップ２２が形成された磁性体コア２１と、このギャップ２２内に配される磁電変換素子２４とを備える電流センサ２０とを備えている。ケーシング４には、磁性体コア２１を保持する保持爪１３が備えられ、この保持爪１３に嵌合される素子ホルダ２５は、磁電変換素子２４と一体形成され、保持爪１３と嵌合する位置決め部２７を備えている。磁性体コア２１は、まず、保持爪１３との間に所定のクリアランスを確保しつつこの保持爪１３に仮保持される。そして、素子ホルダ２５の位置決め部２７を保持爪１３に嵌合させると、この磁性体コア２１を位置決め状態に保持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気接続箱に関する。

車両等に搭載される電気接続箱には、電流経路となるバスバーに流れる電流の大きさを検出するための電流センサが設置される場合がある。このような電流センサとしては、例えば特許文献１に記載されているように、１つの樹脂ケースに、ギャップ部を有するとともに内部に電流検出対象となるバスバーが挿通される磁性体コアと、ギャップ部に配されてバスバーを流れる電流により発生した磁束を検出する磁電変換素子と、が収容されたものが知られている。

特開２００６−１６６５２８号公報

特許文献１に記載のものでは、電流センサを電気接続箱のアッパカバーと一体に成形することで位置ずれが生じにくいようにしている。
しかし、上記の技術では、バスバーと磁性体コアの位置ずれを抑制するにとどまり、電流検出の精度を維持するために最も高い精度が要求されるはずの、磁性体コアと磁電変換素子との位置決めは、なお不十分であった。

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、電流センサにおける磁性体コアと磁電変換素子との位置決めを確実かつ容易に行うことのできる電気接続箱を提供することを目的とする。

本発明に係る電気接続箱は、ケーシングと、前記ケーシングの内部に配されて電流経路となる導体と、前記導体を取り囲む環状に形成されるとともにその環の一部が切り欠きされることによりギャップが形成された磁性体コアと、前記ギャップ内に配される磁電変換素子とを備える電流センサと、前記ケーシングに備えられて前記磁性体コアを前記ケーシングに対して保持する保持部と、前記磁電変換素子と一体形成されるとともに前記保持部と嵌合する位置決め部を備える素子ホルダと、を備え、前記保持部は、前記素子ホルダの取り付け前には前記磁性体コアをこの磁性体コアの表面との間にクリアランスを確保した状態で仮保持し、前記素子ホルダの取り付け後には前記位置決め部によって前記磁性体コアに押し当てられた状態でこの磁性体コアを位置決め状態に保持するものである。
なお、「環状」とは円環状に限る意ではなく、例えば矩形枠状、多角形の枠状のものも含む意とする。

このような構成によれば、位置決め部を保持部に嵌合させると、位置決め部と保持部と磁性体コアとが位置決め状態となり、磁性体コアに対する素子ホルダの位置が決まる。磁電変換素子と素子ホルダは一体形成であるから、磁性体コアに対する磁電変換素子の位置が決まることとなる。これにより、電流センサにおける磁性体コアと磁電変換素子との位置決めを確実かつ容易に行うことができる。

本発明の態様としては、以下の態様が好ましい。

前記保持部が前記ギャップの周囲に設けられていてもよい。このようにすれば、最も位置決め精度を確保したい部分の周囲で位置決めが行われることとなるから、位置決め精度をいっそう向上させることができる。

前記ケーシングには、前記磁性体コアにおいて前記保持部で保持される部分以外の部分に対し、前記磁性体コアの表面との間にクリアランスを確保しつつ係止される係止部が設けられていてもよい。このようにすれば、磁性体コアが保持部で保持される部分以外の部分では、ケーシングを構成する合成樹脂の周囲環境の温度変化による膨張−収縮による磁性体コアとケーシングとの位置ずれがある程度許容される。したがって、ケーシング全体を温度変化による膨張−収縮の少ない高価な材料で形成する必要がなくなり、コスト削減が図れる。

本発明によれば、電流センサにおける磁性体コアと磁電変換素子との位置決めを確実かつ容易に行うことができる。

実施形態の電気接続箱の断面図 電気接続箱の側断面図 保持爪に素子ホルダを装着する前の様子を示す部分拡大側断面図 保持爪に素子ホルダを装着する途中の様子を示す部分拡大側断面図 保持爪に素子ホルダを装着後の様子を示す部分拡大側断面図

本発明の実施形態を、図１〜図５を参照しつつ説明する。
本実施形態の電気接続箱１は、合成樹脂により形成されて上面側が開口したロアカバー２と、同じく合成樹脂により形成されてこのロアカバー２の開口部分を閉止するためのアッパカバー３とからなるケーシング４を備えている（図１、図２参照）。ロアカバー２の底面には、電流経路となるバスバー６（本発明の導体に該当）が配されている。バスバー６は、導電性の板材を打ち抜いて帯状に形成されたものであって、電気接続箱１の底面に形成された溝部５内に配されたバスバー本体部７と、このバスバー本体部７から略垂直に立ち上げられた起立部８とを備えている。起立部８の先端部は、外部機器との接続のための端子部９とされており、この端子部９は、アッパカバー３の天井壁に設けられたコネクタ部１０の内部に臨んでいる。

ケーシング４内には、磁性体コア２１と磁電変換素子２４とが配されている。この磁性体コア２１と磁電変換素子２４とが電流センサ２０を構成する。

磁性体コア２１は、例えばパーマロイなどの磁性材料からなる板材を打ち抜き形成したもので、全体として略八角形の枠状をなし、その中心部の空間は、測定対象となる導体が挿通される導体挿通部２３とされている。この磁性体コア２１には、八角形の１辺において長さ方向の中心位置が切り欠かれており、切り欠きにより形成された空間部は、磁電変換素子２４を配置するためのギャップ２２とされている。この磁性体コア２１は、ロアカバー２の底面上に、バスバー６の起立部８の周囲を取り囲むように配されている。言い換えれば、バスバー６の起立部８が導体挿通部２３に挿通された状態となっている。

ロアカバー２の底面には、複数の係止片１１（本発明の係止部に該当する）が、磁性体コア２１においてギャップ２２が設けられた１辺を除く辺に沿うようにして、適当な間隔を空けて設けられている。各係止片１１は、ロアカバー２の底面から上方へ立ち上げられ、その先端部が内側（磁性体コア２１が配されている側）へ折り曲げられた形状をなしている。これらの係止片１１は、磁性体コア２１の外周面または内周面、および上面との間に、振動等によって磁性体コア２１が外れない限度で適度なクリアランスを設けて配置されている。これにより、ケーシング４を構成する合成樹脂の周囲環境の温度変化による膨張−収縮に伴う係止片１１と磁性体コア２１との相対的な変位がある程度許容されるようになっている。

ロアカバー２の底面において、磁性体コア２１におけるギャップ２２が設けられた１辺の周辺に対応する領域は、他の領域よりも一段低い低床部１２とされている。この低床部１２には、磁性体コア２１においてギャップ２２の形成位置に対応する位置に、一対の保持爪１３が上方に向かって突設されている。一対の保持爪１３は、磁性体コア２１を内側と外側とから挟んで互いに対向して設けられている。各保持爪１３の高さは、低床部１２の床面から磁性体コア２１の上面までの高さよりもやや高くし、幅寸法は、ギャップ２２の幅寸法よりもやや大きい寸法とする。各保持爪１３において、磁性体コア２１の下面よりもやや下側から付け根部分（低床部１２との接続部分）にかけての領域は内側（相手側の保持爪１３との対向面側）が除肉されることで薄肉とされており、これにより、各保持爪１３が互いに接近−離間する方向に撓み変形可能とされている。

一対の保持爪１３の内側面（相手側の保持爪１３と対向する面）には、それぞれ、水平方向（磁性体コア２１の板面方向に沿う方向）に沿って凹設された保持溝１４が形成されており、ここには、磁性体コア２１におけるギャップ２２の周辺部分が挿入されるようになっている。なお、保持爪１３が自由状態（外力が加わっていない状態）にあるときには、保持溝１４の奥壁と磁性体コア２１の外周面および内周面との間にはクリアランスがあり、磁性体コア２１の保持溝１４に対する相対的な変位をある程度許容している。

一対の保持爪１３の外側面（相手側の保持爪との対向面とは逆側の面）において、突出端部（上端部）から保持溝１４の形成位置よりもやや下側位置にかけての領域は、上方に行くほど内側に傾くテーパ面とされており、このテーパ面は、保持爪側ガイド壁部１５とされている。

この保持爪１３には、ホール素子等の磁電変換素子２４を内蔵した素子ホルダ２５が嵌め付けられるようになっている。
素子ホルダ２５は、合成樹脂により形成されたハウジング２６を備えている。このハウジング２６には、保持爪１３に嵌め付けられるとともに内部に磁電変換素子２４を保持する位置決め部２７と、外部機器との接続のためのホルダ側コネクタ部２８とを備えている。

位置決め部２７には、一対の保持爪１３を収容可能な一対の爪収容部２９が、下側面に開口して設けられている。各爪収容部２９は、保持溝１４の奥壁が磁性体コア２１の外周面および内周面に押し当てられるまで一対の保持爪１３が内側に撓んだ状態に整合させて形成されており、各保持爪１３において少なくとも上端部から保持溝１４の形成位置よりもやや下側位置までの部分をほぼ緊密に収容可能な大きさおよび形状をなしている。

また、位置決め部２７において、爪収容部２９の幅方向両側壁部の下端縁には、方形状の切り欠き部３２が形成されており、磁性体コア２１の内部への進入を許容している。

一対の爪収容部２９を仕切る中間壁は素子保持部３０とされており、ここには、磁電変換素子２４が内蔵されている。磁電変換素子２４の保持位置は、素子ホルダ２５が保持爪１３に嵌め付けられた状態で磁性体コア２１のギャップ２２と整合する位置とされている。なお、各爪収容部２９において、保持爪１３の保持爪側ガイド壁部１５に接する内壁面は、素子ホルダ２５が保持爪１３に嵌め付けられた状態での保持爪側ガイド壁部１５の傾斜角度に対応する傾斜角度を有する傾斜壁となっており、この傾斜壁は収容部側ガイド壁３１とされている。

位置決め部２７の上面部においてほぼ中心位置には、外部機器との接続のためのホルダ側コネクタ部２８が形成されている。このホルダ側コネクタ部２８の内部には、磁電変換素子２４と電気的に接続されて外部機器と電気的に接続する端子部９が設けられている。

また、位置決め部２７の上面部の高さ位置は、保持爪１３に嵌め付けられた状態でアッパカバー３の天井面に接する位置とされている。これにより、位置決め部２７が保持爪１３に嵌め付けられ、アッパカバー３がロアカバー２に取り付けられた状態では、アッパカバー３によって位置決め部２７が上方への抜け止め状態に保持される。なお、アッパカバー３の天井壁には、ホルダ側コネクタ部２８を挿通可能なコネクタ挿通孔１６が開口されており、このコネクタ挿通孔１６からホルダ側コネクタ部２８が外部に臨むようにされている。

次に、上記のように構成された電気接続箱１の組み付け手順について説明する（図３〜図５参照）。

まず、ロアカバー２に形成された保持爪１３および係止片１１に磁性体コア２１を仮保持させる。磁性体コア２１を保持位置に上方から押し込むと、保持爪１３および係止片１１が外側に弾性変形する。磁性体コア２１がロアカバー２の底面に突き当たるまで押し込まれると、保持爪１３および係止片１１が弾性復帰して磁性体コア２１を上方への抜け止め状態に仮保持する。なお、この状態では、磁性体コア２１と保持爪１３および係止片１１との間にはクリアランスが設定されているため、保持爪１３、係止片１１に対する磁性体コア２１の相対的な変位がある程度許容されている。

次に、素子ホルダ２５を保持爪１３に上方から嵌め付ける。素子ホルダ２５を下方へ押し下げていくと、保持爪側ガイド壁部１５が収容部側ガイド壁３１に沿うようにして、各保持爪１３が爪収容部２９の内部に下方から進入していく。このとき、保持爪側ガイド壁部１５が収容部側ガイド壁３１に突き当たり、素子ホルダ２５の下降に伴って内側へ向かって徐々に押圧される。これにより、一対の保持爪１３が互いに内側に向けて徐々に撓んでいく。

保持爪１３の突出端部が爪収容部２９の奥端に至るまで素子ホルダ２５が押し下げられると、保持爪側ガイド壁部１５が収容部側ガイド壁３１によって内側へ向かって押圧される。これにより、一対の保持爪１３が互いに内側に撓み、保持溝１４の奥壁が磁性体コア２１の外周面および内周面に押し当てられた状態で保持される。これにより、磁性体コア２１におけるギャップ２２の周辺部分が、保持爪１３に位置決め状態で保持される。そして、この状態では、素子保持部３０に保持されている磁電変換素子２４が、磁性体コア２１のギャップ２２内に位置することとなる。これにより、磁電変換素子２４が磁性体コア２１のギャップ２２に対して位置決め状態となる。

最後に、アッパカバー３をロアカバー２の開口部を塞ぐように嵌め付ける。これにより、アッパカバー３によって位置決め部２７が上方への抜け止め状態に保持される。また、アッパカバー３に設けたコネクタ挿通孔１６からホルダ側コネクタ部２８がケーシング４の外部に臨む状態となる。

なお、この状態で、係止片１１と磁性体コア２１との間には依然としてクリアランスが設定された状態となっている。これにより、ケーシング４を構成する合成樹脂が環境の温度変化に伴って膨張−収縮し、磁性体コア２１に対する係止片１１の相対的な位置が変動することがある程度許容される。

以上のように本実施形態の電気接続箱１は、ケーシング４と、ケーシング４の内部に配されて電流経路となるバスバー６と、このバスバー６を取り囲む環状に形成されるとともにその環の一部が切り欠きされることによりギャップ２２が形成された磁性体コア２１およびこのギャップ２２内に配される磁電変換素子２４とを備える電流センサ２０とを備えている。ケーシング４のロアカバー２には、磁性体コア２１をこのロアカバー２に対して保持する保持爪１３が備えられている。一方、この保持爪１３に嵌合される素子ホルダ２５は、磁電変換素子２４と一体形成されたものであって、保持爪１３と嵌合する位置決め部２７を備えている。

磁性体コア２１は、まず、保持爪１３との間に所定のクリアランスを確保しつつこの保持爪１３に仮保持される。次いで、素子ホルダ２５の位置決め部２７を保持爪１３に嵌合させると、保持爪１３は位置決め部２７に形成された爪収容部２９の内壁によって磁性体コア２１に押し当てられた状態となり、この磁性体コア２１を位置決め状態に保持する。

このような構成によれば、位置決め部２７を保持爪１３に嵌合させることで、保持爪１３と磁性体コア２１とが位置決め状態となり、磁性体コア２１に対する素子ホルダ２５の位置が決まる。磁電変換素子２４と素子ホルダ２５は一体形成であるから、磁性体コア２１に対する磁電変換素子２４の位置が決まることとなる。これにより、磁性体コア２１と磁電変換素子２４との位置決めを確実かつ容易に行うことができる。

また、ケーシング４のロアカバー２には、磁性体コア２１においてギャップ２２が設けられた１辺を除く辺に係止される複数の係止片１１が設けられている。これらの係止片１１は、磁性体コア２１の外周面または内周面、および上面との間に、振動によって磁性体コア２１が外れない限度で適度なクリアランスを設けて配置されている。

ここで、磁電変換素子とギャップとの位置合わせを正確に行うためには、ケースの材料として、加工精度がよく熱変形が少ないものを用いることが考えられる。しかし、磁電変換素子と磁性体コアなどの構成部材を１つのケースに収容する場合には、ケース全体を同じ材料で作製するのが一般的であるので、このような場合には、一部において求められる特性を満たすために、ケース全体を高価な材料を用いて作製する必要が生じ得る。しかし、本実施形態のような構成では、磁性体コア２１が位置決めされる部分以外の領域では、ケーシング４を構成する合成樹脂の周囲環境の温度変化による膨張−収縮による磁性体コア２１とケーシング４との位置ずれがある程度許容される。したがって、磁性体コア２１の位置決めに寄与する素子ホルダ２５のみを温度変化による膨張−収縮の少ない材料によって形成すれば足り、ケーシング４については安価な材料を使って形成することが可能となるから、コスト削減を図ることができる。

加えて、保持爪１３が磁性体コア２１におけるギャップ２２の周囲を保持するようにされており、ここに位置決め部２７が嵌合するようにされている。このようにすれば、電流センサ２０において最も位置決め精度を確保したいギャップ２２の周辺領域に、保持爪１３および位置決め部２７という、位置決めのための構成を全て配置しているので、位置決め精度をいっそう向上させることができる。

＜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る。
（１）上記実施形態では、磁性体コア２１は八角形の枠状であったが、磁性体コアの形状は上記実施形態の限りではなく、例えば円環状、六角形の枠状などであっても構わない。
（２）上記実施形態では、保持爪１３が磁性体コア２１におけるギャップ２２の周辺部分を保持するようにされていたが、保持部は磁性体コア２１においてギャップの周辺部分以外の部分を保持するものであっても構わない。なお、そのような場合には、素子ホルダにおいて位置決め部と素子保持部との位置関係が、位置決め部が保持部と嵌合された状態で素子保持部に保持されている磁電変換素子がギャップ内に固定されるような位置関係であればよい。
（３）素子ホルダ２５の一部に凹部を設け、保持爪１３の一部に凸部を設け、凹凸部が合致するようにしても良い。そうすれば素子ホルダと保持爪の嵌合状態を確認出来、正確な電流検出を行うことが出来る。

１...電気接続箱
４...ケーシング
６...バスバー（導体）
１１...係止片（係止部）
１３...保持爪（保持部）
２０...電流センサ
２１...磁性体コア
２２...ギャップ
２４...磁電変換素子
２５...素子ホルダ
２７...位置決め部

Claims (3)

1. ケーシングと、
   前記ケーシングの内部に配されて電流経路となる導体と、
   前記導体を取り囲む環状に形成されるとともにその環の一部が切り欠きされることによりギャップが形成された磁性体コアと、前記ギャップ内に配される磁電変換素子とを備える電流センサと、
   前記ケーシングに備えられて前記磁性体コアを前記ケーシングに対して保持する保持部と、
   前記磁電変換素子と一体形成されるとともに前記保持部と嵌合する位置決め部を備える素子ホルダと、を備え、
   前記保持部は、前記素子ホルダの取り付け前には前記磁性体コアをこの磁性体コアの表面との間にクリアランスを確保した状態で仮保持し、前記素子ホルダの取り付け後には前記位置決め部によって前記磁性体コアに押し当てられた状態でこの磁性体コアを位置決め状態に保持するものである、電気接続箱。
2. 前記保持部が前記ギャップの周囲に設けられる、請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記ケーシングには、前記磁性体コアにおいて前記保持部で保持される部分以外の部分に対し、前記磁性体コアの表面との間にクリアランスを確保しつつ係止される係止部が設けられている、請求項１または請求項２に記載の電気接続箱。

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