JP2014075302A - 過電流防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通電経路に過電流が流れることを防止するための装置にあって、組付けを簡単に行い、安価に済ませる。
【解決手段】インシュレータ３に、通電経路１５（導電部材）を絶縁樹脂と共に分断した形態とする穴１７を設ける。穴１７内に、通電経路１５の接続端部１５ａ，１５ｂ間を電気的に接続する接触部材１８を挿入する。接触部材１８は、熱により変形する導電材料から、Ｕ字状部１８ａと、その両端から互いに外側に延びる一対の突出片１８ｂ，１８ｂとを一体に有する。インシュレータ３に、発熱による接触部材１８の変形時に、突出片１８ｂ，１８ｂが嵌合する嵌合保持部１９を設ける。通電経路１５に過電流が流れると、接触部材１８のＵ字状部１８ａの左右の間隔が狭まって接続端部１５ａ，１５ｂから離間すると共に、突出片１８ｂ、１８ｂが嵌合保持部１９に嵌合して変形状態が維持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁基材に導電部材を配置して形成された通電経路の途中部に設けられ、当該通電経路に過電流が流れることを防止するための過電流防止装置に関する。

例えば自動車に設けられるパワーウインドウ駆動用のスイッチ装置は、直流モータからなる負荷に対する通電経路に挿設され、ユーザのスイッチ操作によって前記直流モータをオン・オフさせたり、その際の通電方向の切替えを行ったりするようになっている。この種のスイッチ装置にあっては、インシュレータに設けられた通電経路に比較的大きな電流が流れるため、過電流による負荷の故障や過熱を防止する必要がある。

従来では、一般に、スイッチ装置のインシュレータに、通電経路の途中部に位置してバイメタル（或いは温度ヒューズ）からなる過電流保護機構を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。これにより、通電経路に過電流が流れることにより過熱すると、バイメタルが変形（或いは温度ヒューズが溶断）して通電経路を遮断するようになっている。

特開２００５−３０２５４６号公報

上記した従来の構成では、インシュレータにバイメタル（或いは温度ヒューズ）を取付けるにあたって、抵抗溶接が採用されているため、組付け工程において、面倒な溶接の作業が必要となり、その分、コスト高になっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、通電経路に過電流が流れることを防止するための装置にあって、組付けを簡単に行うことができ、安価に済ませることができる過電流防止装置を提供するにある。

本発明の過電流防止装置は、絶縁基材に導電部材を配置して形成された通電経路の途中部に設けられ、当該通電経路に過電流が流れることを防止するための装置であって、前記絶縁基材の一部に、前記導電部材を分断した形態とし、該導電部材の分断された接続端部が内壁面で間隔を置いて対向配置される穴を設けると共に、前記穴内に、前記導電部材の対向配置された接続端部間を電気的に接続する接触部材を挿入してなり、前記接触部材は、熱により変形する導電材料を屈曲形成して構成され、前記穴内に上方から挿入されて前記導電部材の接続端部の双方に圧接するＵ字状部と、そのＵ字状部の両側部に互いに外側に延びる一対の突出片とを一体に有し、前記絶縁基材には、前記穴の上面周囲部に連続して、通常時には前記両突出片が載置状に位置され、前記接触部材が変形して両突出片の間隔が狭まった際にそれら突出片が落ち込んで嵌合保持される絶縁材製の嵌合保持部が設けられ、前記接触部材は、前記通電経路に過電流が流れた際に、発熱により前記Ｕ字状部の相互間が狭まるように変形して、前記導電部材の対向配置された接続端部から離間して電気的接続を切離すと共に、前記突出片が前記嵌合保持部に嵌合してその変形状態が維持されるように構成されているところに特徴を有する。

本発明の過電流防止装置によれば、通電経路を構成する導電部材は、絶縁基材に設けられた穴部分で分断されているが、穴内に接触部材が挿入されることにより、接続端部間が接触部材を介して電気的な接続状態となる。この場合、通常時つまり温度が比較的低い状態では、接触部材のＵ字状部が拡がった状態となっていて、電気的接続状態が保持される。またこのときには、接触部材の両突出片は、嵌合保持部に載置状とされて落ち込むことはなく、接触部材の自由な変形が許容された状態となっている。

そして、通電経路に過電流が流れると、導電部材が発熱して過熱状態となり、接触部材のＵ字状部が狭まる状態に変形する。これにより、Ｕ字状部が導電部材の接続端部から離間して、通電経路が遮断され、もって過電流による負荷の故障や過熱が防止される。このときには、接触部材の両突出片が、相互に狭まるように変形して嵌合保持部に嵌合するようになり、もって、接触部材の変形状態、つまり通電経路の遮断状態が維持されるようになる。

上記した構成においては、組付けの際に溶接等の作業は必要なく、接触部材を、絶縁基材に形成された穴に差込むだけで簡単な作業で済ませることができる。この結果、本発明の過電流防止装置によれば、通電経路に過電流が流れることを防止するための装置にあって、組付けを簡単に行うことができ、安価に済ませることができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施例を示すもので、過電流防止装置部分の通常時における縦断正面図 過電流が流れた際の接触部材の変形状態（ａ）及びその後の嵌合保持部への嵌合状態（ｂ）を示す縦断正面図 スイッチ装置の縦断側面図

以下、本発明を、例えば自動車のパワーウインドウ駆動用のスイッチ装置に適用した一実施例について、図面を参照しながら説明する。まず、図３は、スイッチ装置１の全体構成を示しており、このスイッチ装置１は、下面が開口した矩形箱状をなす合成樹脂製のカバーケース２と、このカバーケース２の下面を閉塞するように設けられたインシュレータ３とを備えている。前記カバーケース２の上面分には、前後方向（矢印Ａ及びＢ方向）に長いガイド孔４が設けられている。

前記インシュレータ３は、合成樹脂からなる絶縁基材に、例えば銅の金属薄板からなる例えば５枚の導電部材をインサート成型により配設して構成されている。これにて、インシュレータ３の上面に、前後方向に並ぶように、５つの固定接点５，６，７，８，９が相互間の絶縁（非接触）状態で設けられている。詳しく図示はしないが、各固定接点５〜９は、細幅状をなす通電経路１５（図１、図２参照）を介して、インシュレータ３の外部に突出するように配置される接続用のターミナル（外部接続端子）を一体的に有している。尚、図示はしないが、前記固定接点７は、直流電源に接続され、固定接点５及び９は、共にアースに接続される。そして、固定接点６及び８が、負荷であるウインドウ駆動用の直流モータの２つの通電端子に夫々接続される。

前記カバーケース２内（インシュレータ３の上面側）には、絶縁材（例えば合成樹脂）製のコンタクトホルダ１０が、前後方向に移動可能に設けられている。このコンタクトホルダ１０の上部には操作ノブ１０ａが、前記ガイド孔４から上方に突出するように一体に設けられており、コンタクトホルダ１０は、ユーザによる操作ノブ１０ａの操作によって、図示の中立位置から、前方（矢印Ａ方向）及び後方（矢印Ｂ方向）にスライド移動されるようになっている。

このコンタクトホルダ１０は、第１の可動接点１１及び第２の可動接点１２を保持している。これら各可動接点１１，１２は、金属板をほぼコ字状に折曲形成して構成され、夫々ばね１３、１４により、インシュレータ３の上面側に付勢力（押し付け力）が与えられるようになっている。このとき、コンタクトホルダ１０の図示の中立位置では、可動接点１１，１２は、いずれも固定接点７から離間している。

そして、コンタクトホルダ１０が中立位置から手前側（矢印Ａ方向）にスライド移動されると、第１の可動接点１１が固定接点５，６間を導通させると共に、第２の可動接点１２が固定接点７，８間を導通させる。これにより、直流モータは例えば正転方向に通電され、ウインドウが下降（開放）する。これに対し、コンタクトホルダ１０が中立位置から後方（矢印Ｂ方向）にスライド移動されると、第１の可動接点１１が固定接点６、７間を導通させると共に、第２の可動接点１２が固定接点８，９間を導通させる。これにより、直流モータは例えば逆転方向に通電され、ウインドウが上昇（閉塞）する。

さて、上記スイッチ装置１内には、本実施例に係る過電流防止装置１６が組込まれている。この過電流防止装置１６について、図１及び図２を参照して述べる。上記したように、インシュレータ３には、導電部材により、直流電源に接続されるターミナルと固定接点７との間をつなぐ通電経路１５が設けられている。本実施例では、過電流防止装置１６は、この通電経路１５の途中部分に設けられる。

即ち、この通電経路１５部分にあっては、インシュレータ３を構成する絶縁樹脂が上面側に配置され、その下面側に前記通電経路１５（導電部材）が配置される。このインシュレータ３には、前記通電経路１５を構成する導電部材を絶縁樹脂と共に分断した形態とするような穴１７が形成されている。この穴１７は上面から見て四角形状をなし、その左右の内壁部において、通電経路１５（導電部材）の分断された接続端部１５ａ，１５ｂが間隔をおいて対向配置される。

そして、前記穴１７内に、前記通電経路１５（導電部材）の対向配置された接続端部１５ａ，１５ｂ間を電気的に接続するための導電性を有する接触部材１８が上方から挿入（圧入）される。この接触部材１８は、熱（高温）により変形する帯状の導電材料を屈曲形成して構成され、前記穴１７内に上方から挿入されて前記接続端部１５ａ，１５ｂの双方に圧接するＵ字状部１８ａと、そのＵ字状部１８ａの上部の両端部から互いに外側に延びる一対の突出片１８ｂ，１８ｂとを一体に有している。具体的には、接触部材１８は、熱膨張率の異なる２枚の金属（合金）製薄板を貼合せてなるバイメタルから構成され、熱膨張率が高い側を外側にして上記形状に形成されている。

一方、前記インシュレータ３には、前記穴１７の上面周囲部に位置して、嵌合保持部１９が設けられている。本実施例では、この嵌合保持部１９は、例えば左右一対の突起部（前後方向に延びる突条部）をインシュレータ３に一体に設けることにより構成されている。このとき、嵌合保持部１９の図で左右方向の間隔は、通常時の接触部材１８の前記突出片１８ｂ，１８ｂ間の左右方向寸法よりも小さく、発熱（高温）による接触部材１８の変形時に、突出片１８ｂ，１８ｂが落ち込んで嵌合する大きさに構成されている。

これにて、次の作用説明でも述べるように、通常時つまり接触部材１８が熱により変形していない状態では、図１に示すように、接触部材１８の両突出片１８ｂ，１８ｂが夫々左右の嵌合保持部１９（突起部上）に載置状に位置される。そして、通電経路１５に過電流が流れて発熱により接触部材１８が変形すると、図２に示すように、Ｕ字状部１８ａの左右の間隔が狭まって接続端部１５ａ，１５ｂから離間し、電気的接続が切離されると共に、両突出片１８ｂ、１８ｂの間隔が狭まって突出片１８ｂ，１８ｂが嵌合保持部１９に嵌合して接触部材１８の変形状態が維持されるように構成されている。

次に、上記構成の作用・効果について述べる。上記構成の過電流防止装置１６においては、インシュレータ３に設けられた通電経路１５（導電部材）は、穴１７部分で分断されているが、図１に示すように、穴１７内に接触部材１８が挿入されることにより、接続端部１５ａ，１５ｂ間が接触部１８材を介して電気的な接続状態となる。この場合、通常時つまり温度が比較的低い状態では、接触部材１８のＵ字状部１８ａが拡がった状態となっていて、電気的接続状態が保持される。またこのときには、接触部材１８の両突出片１８ｂ，１８ｂは、嵌合保持部１９に載置状とされて落ち込むことはなく、接触部材１８の自由な変形が許容された状態となっている。

そして、通電経路１５に過電流が流れると、導電部材が発熱して過熱状態となり、図２（ａ）に示すように、接触部材１８のＵ字状部１８ａが狭まる状態に変形する。これにより、Ｕ字状部１８ａが接続端部１５ａ，１５ｂの双方から離間して、通電経路１５が遮断され、もって過電流による負荷の故障や過熱が防止される。このときには、図２（ｂ）に示すように、接触部材１８の両突出片１８ｂ，１８ｂが、相互に狭まるように変形して嵌合保持部１９に嵌合するようになり、もって、接触部材１８の変形状態、つまり通電経路１５の遮断状態が維持されるようになる。

尚、上記のように、通電経路１５に過電流が流れた場合には、スイッチ装置１自体或いはその周辺部分に故障（異常）があると判断できるので、過電流防止装置１６は、一旦、通電経路１５が遮断されると、電気的接続状態に自動で復帰することはない。従って、サービスマン等により故障原因が解消された後、例えば、古い（変形した）接触部材１８が取外され、新たな接触部材１８が穴１７に挿入されることにより、スイッチ装置１が使用可能となる。

このように本実施例の過電流防止装置１６によれば、通電経路１５に過電流が流れた際に通電経路１５の電気的接続を速やかに遮断して、過電流による負荷の故障や過熱を防止し、構成部品等の保護を図ることができる。このとき、従来のバイメタルスイッチ等のように抵抗溶接を行うものと異なり、通電経路１５を分断した形態の穴１７に、接触部材１８を差込むだけの構成なので、組付けの作業が極めて簡単になる。この結果、通電経路に過電流が流れることを防止するための装置にあって、組付けを簡単に行うことができ、安価に済ませることができるという優れた効果を得ることができる。

尚、上記した実施例では、接触部材１８の材料として、バイメタルを採用するようにしたが、熱により変形する接触部材の材料として、形状記憶合金等を採用することも可能である。また、上記実施例では、接触部材１８の変形時に両突出片１８ｂ，１８ｂが落ち込んで嵌合保持部１９に保持されるように構成したが、突出片１８ｂ，１８ｂを嵌合保持部１９に嵌合させる方向に付勢する部材（ばね等）を別途に設けるようにすれば、動作がより確実となる。その他、本発明の過電流防止装置は、自動車用のスイッチ装置に限らず、過電流を保護する電気機器全般に適用することが可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

図面中、１はスイッチ装置、３はインシュレータ（絶縁基材）、１５は通電経路（導電部材）、１５ａ、１５ｂは接続端部、１６は過電流防止装置、１７は穴、１８は接触部材、１８ａはＵ字状部、１８ｂは突出片、１９は嵌合保持部を示す。

Claims (1)

1. 絶縁基材に導電部材を配置して形成された通電経路の途中部に設けられ、当該通電経路に過電流が流れることを防止するための装置であって、
   前記絶縁基材の一部に、前記導電部材を分断した形態とし、該導電部材の分断された接続端部が内壁面で間隔を置いて対向配置される穴を設けると共に、
   前記穴内に、前記導電部材の対向配置された接続端部間を電気的に接続する接触部材を挿入してなり、
   前記接触部材は、熱により変形する導電材料を屈曲形成して構成され、前記穴内に上方から挿入されて前記導電部材の接続端部の双方に圧接するＵ字状部と、そのＵ字状部の両側部に互いに外側に延びる一対の突出片とを一体に有し、
   前記絶縁基材には、前記穴の上面周囲部に連続して、通常時には前記両突出片が載置状に位置され、前記接触部材が変形して両突出片の間隔が狭まった際にそれら突出片が落ち込んで嵌合保持される絶縁材製の嵌合保持部が設けられ、
   前記接触部材は、前記通電経路に過電流が流れた際に、発熱により前記Ｕ字状部の相互間が狭まるように変形して、前記導電部材の対向配置された接続端部から離間して電気的接続を切離すと共に、前記突出片が前記嵌合保持部に嵌合してその変形状態が維持されるように構成されていることを特徴とする過電流防止装置。

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