JP2015088235A

JP2015088235A - ヒューズ装置

Info

Publication number: JP2015088235A
Application number: JP2013223263A
Authority: JP
Inventors: 岩田　匡司; Tadashi Iwata; 匡司岩田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-10-28
Also published as: JP6295060B2; WO2015064245A1

Abstract

【課題】外力や振動が加わったときであっても可溶体部が破断しにくいヒューズ装置を提供する。
【解決手段】可溶体部３に発生する応力集中を軽減するために、可溶体部３の縁の一部５の形状が、連続的に滑らかに曲がっているヒューズ装置１である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒューズ装置に係り、たとえば、自動車のバッテリのところに設置されて使用されるものに関する。

従来、図５で示すようなヒューズ装置３０１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

ヒューズ装置３０１は、銅合金の板材を打ち抜いて形成され、回路板３０３と、この回路板３０３を絶縁被覆する絶縁体ハウジング３０５とを備えており、主に車両搭載用であって、ヒューズボックスに収容して用いられるものである。

回路板３０３では、それぞれに個別溶断部３０７を介して複数の入出力端子３０９を備えたバッテリ側バスバー部３１１とオルタネータ側バスバー部３１３とを充電電流保護用溶断部３１５で連結している。

バッテリ側バスバー部３１１はバッテリ接続端子３１７を備えており、バッテリ（不図示）に接続され、かつ、オルタネータ側バスバー部３１３はオルタネータ接続端子３１９を備えて、オルタネータ（車両用発電機／不図示）に接続される。

絶縁体ハウジング３０５には、複数の個別溶断部３０７と一箇所の充電電流保護用溶断部３１５とを収容する収容部３２１が設けられている。この収容部３２１には、隣接する個別溶断部３０７等間に隔壁３２３が設けられている。

特開２００８−２２６７４３号公報

ところで、従来のヒューズ装置３０１では、溶断部３０７が図６で示すような形状に形成されているので、入出力端子３０９への相手側端子の挿入、入出力端子３０９からの相手側端子の離脱、また、振動により、溶断部３０７にモーメントが発生し、放熱部を兼ねている低融点金属保持部３２５の根元である不連続形状部３２７に過度な応力が発生し、溶断部３０７が破損しやすいという問題がある。

上記モーメントの一例として、モーメントＮ＝Ｆ×ｒｃｏｓθを掲げることができる。なお、「Ｆ」は、オルタネータ側バスバー部３１３と入出力端子３０９との間のかかる力を示している。また、不連続形状部３２７に発生する過度な応力は、応力集中によって発生するものである。応力集中の指標となる応力集中係数αは、α＝σ_ｍａｘ／σ_０であらわされる。「σ_０」は、応力集中が無いと仮定したときの不連続形状部３２７に発生する応力であり、「σ_ｍａｘ」は、応力集中がある実際の不連続形状部３２７に発生する応力である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、外力や振動が加わったときであっても可溶体部が破断しにくいヒューズ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、可溶体部に発生する応力集中を軽減するために、前記可溶体部の縁の一部の形状が、連続的に滑らかに曲がっているヒューズ装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヒューズ装置において、前記可溶体部は、長手方向の中間部の少なくとも２箇所で曲がっており、前記曲がっている各箇所の劣角側の縁が、連続的に滑らかに曲がっているヒューズ装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のヒューズ装置において、前記可溶体部は、所定の幅で所定の長さ延びている第１の部位と、所定の幅で所定の長さ延びている第２の部位と、所定の幅で所定の長さ延びている第３の部位とで、「Ｚ」字状に形成されており、前記第１の部位と前記第２の部位との境界の部位の幅方向の一方の縁である劣角側の縁が、円弧状になっており、前記第２の部位と前記第３の部位との境界の部位の幅方向の一方の縁である劣角側の縁が、円弧状になっているヒューズ装置である。

本発明によれば、外力や振動が加わったときであっても可溶体部が破断しにくいヒューズ装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るヒューズ装置を示す図である。本発明の実施形態に係るヒューズ装置の可溶体部を示す図である。（ａ）は図２におけるＩＩＩＡ部の拡大図であり、（ｂ）は図２におけるＩＩＩＢ部の拡大図である。可溶体部の変形例を示す図である。従来のヒューズ装置を示す図である。従来のヒューズ装置の可溶体部を示す図である。

本発明の実施形態に係るヒューズ装置１は、たとえば、従来のものと同様に、車輌に搭載されて使用されるものであり、可溶体部３を備えて構成されている。

可溶体部３では、可溶体部３に加わった力によって可溶体部３に発生する応力集中を軽減するために、縁の少なくとも一部５の形状が、急激に曲がることなく連続的に滑らかに曲がっている。

ヒューズ装置１は、従来のものと同様にして、バスバー部（バッテリ側バスバー部、オルタネータ側バスバー部）７と、端子部９とを備えて構成されている。可溶体部３は、バスバー部７と端子部９とをお互いにつないでいる
そして、端子部９がバスバー部７に対して相対的に動いたとき（たとえば、端子部９がバスバー部７に対して接近もしくは離反する方向で動いたとき）、可溶体部３に加わるモーメントによって発生する可溶体部３での応力集中を軽減するために、可溶体部３の縁の一部５の形状が、急激に曲がることなく連続的に滑らかに曲がっている。

なお、可溶体部３の縁の一部５の形状が急激に曲がることなく連続的に滑らかに曲がっていることで、端子部９やバスバー部７や可溶体部３が振動しているときにおける可溶体部３での応力集中も軽減されるようになっている。

また、可溶体部３とバスバー部７と端子部９とを回路板１１とすると、回路板１１は、銅や銅合金等の導電性の板材を打ち抜くことで形成されている。さらに、ヒューズ装置１は、従来のものと同様にして、回路板１１の所定の箇所に絶縁体ハウジングが設けられている。

バスバー部７や端子部９や可溶体部３は、たとえば平板状に形成されている。可溶体部３は、所定の幅で長く延び、長手方向の中間部の少なくとも２箇所の角部１３（１３Ａ，１３Ｂ）で曲がっている。可溶体部３の長手方向の一端がバスバー部７につながっており、可溶体部３の長手方向の他端が端子部９につながっている。

そして、各角部１３にかかる曲げモーメントによって発生する各角部１３での応力集中を軽減するために、可溶体部３の曲がっている各箇所（各角部）１３の幅方向における劣角側の縁（幅方向の一方の側の縁）５が、急激に曲げることなく連続的に滑らかに曲がっている。

バスバー部７の厚さと端子部９の厚さとは、たとえば、お互いが等しくなっている。バスバー部７の厚さ方向と端子部９の厚さ方向と可溶体部３の厚さ方向とはお互いに一致している。バスバー部７と端子部９と可溶体部３とは、たとえば、これらの厚さ方向でお互いが同じところに位置している。

さらに説明すると、可溶体部３は、所定の幅で所定の長さ延びている第１の部位１５と、所定の幅で所定の長さ延びている第２の部位１７と、所定の幅で所定の長さ延びている第３の部位１９とで、「Ｚ」字状に形成されている。

第１の部位１５は「Ｚ」字の下の水平部位（図２では右側で上下方向に長く延びている部位）を形成している。第２の部位１７は、「Ｚ」字の斜めの部位（図２では中程の斜めに長く延びている部位）を形成している。第３の部位１９は、「Ｚ」字の上の水平部位（図２では左側で上下方向に長く延びている部位）を形成している。

第２の部位１７は、第１の部位１５の長手方向の一端（図２では下端）から、第１の部位１５から次第に離れ第１の部位１５の長手方向の他端（図２では上端）側に向かう斜め方向に延びている。第３の部位１９は、第２の部位１７の長手方向の第１の部位１５とは反対側の端（図２では上端）から第１の部位１５と平行に、第１の部位１５の長手方向の一端（図２では下端）側に延びている。

「Ｚ」字における第１の部位１５の右端（図２では上端）は、第２の部位１７や第３の部位１９よりも右側（図２では上側）に位置しており、バスバー部７につながっている。「Ｚ」字における第３の部位１９の左端（図２では下端）は、第１の部位１５や第２の部位１７よりも左側（図２では下側）に位置しており、端子部９につながっている。

可溶体部３では、第１の部位１５と第２の部位１７との境界の部位（曲がっている１つの角部）１３（１３Ａ）の幅方向の一方の縁である劣角側の縁５が、円弧状になっている（縁５が急激に鋭角で曲がることなく円弧状になって連続的に滑らかに曲がっている）。

また、可溶体部３では、第２の部位１７と第３の部位１９との境界の部位（曲がっている１つの角部）１３（１３Ｂ）の幅方向の一方の縁である劣角側の縁５が、円弧状になっている（縁５が急激に鋭角で曲がることなく円弧状になって連続的に滑らかに曲がっている。

さらに説明すると、第１の部位１５の幅方向の一端２１と、第２の部位１７の幅方向の一端２３とは、円弧２５を介してつながっている。

円弧２５の第１の部位１５側の端２７における接線の傾きは、第１の部位１５の幅方向の一端（直線）２１の傾きと等しくなっている。また、円弧２５の第２の部位１７側の端２９における接線の傾きは、第２の部位１７の幅方向の一端（直線）２３の傾きと等しくなっている。同様にして、第２の部位１７の幅方向の他端３１と、第３の部位１９の幅方向の一端３３とは、円弧３５を介してつながっている。

これにより、ヒューズ装置１では、可溶体部３の曲がっている各箇所１３の劣角側の縁５における接線の傾きが、急激に変化することなく、連続的に徐々に変化していることになる。さらには、可溶体部３に発生する応力集中を軽減するために、可溶体部３の幅方向の縁の少なくとも一部５における接線の傾きが、急激に変化することなく、連続的に徐々に変化していることになる。

また、可溶体部３では、第３の部位１９の中央部に、放熱部として機能する低融点金属保持部３７が設けられている。低融点金属保持部３７は円形状に形成されており、低融点金属保持部３７の直径は、第３の部位１９の幅よりも大きくなっている。

また、低融点金属保持部３７の外周（縁）と第２の部位１７の幅方向の両端（縁）との境界３９は、応力集中を避けるために、図３（ａ）で示すように、円弧状になっている。

低融点金属保持部３７には、低融点金属が設置されるようになっている。そして、可溶体部３に定格以上の電流が流れると、低融点金属が溶融し、溶融した低融点金属が低融点金属保持部３７に拡散し、低融点金属保持部３７の融点を低下させるようになっている。これにより、低融点金属保持部３７が溶断し、可溶体部３での通電が遮断されるようになっている。

なお、図２で示す可溶体部３では、第１の部位１５の幅方向の他端４１と第２の部位１７の幅方向の他端３１との境界は、直線状部４３を介してつながっていることで、２箇所の角４５，４７で急激に曲がっている。また、第２の部位１７の幅方向の一端２３と第３の部位１９の幅方向の他端４９との境界は、直線状部５１を介してつながっていることで、２箇所の角５３，５５で急激に曲がっている。

このように急激に曲がっている角４５，４７，５３，５５を無くすために、図３（ｂ）で示すように、各角４５，４７，５３，５５のところを円弧状に丸めてもよい。

次に、バスバー部７と端子部９との間に引っ張り力Ｆが加わった場合について説明する。引張り力Ｆは、図２で示すように、可溶体部３の第１の部位１５と第３の部位１９とに加わる。

これにより、角部１３Ｂ（１３Ａ）にかかるモーメントＭは、「Ｍ＝Ｆ×ｒ×ｓｉｎ（９０°―θ）＝Ｆ×ｒ×ｃｏｓθ」になる。角部１３Ｂ（１３Ａ）の劣角側の縁５が円弧状の形成されているので、可溶体部３の角部１３Ｂ（１３Ａ）における応力集中係数α１が従来の可溶体部の応力集中係数αよりも小さくなる。

なお、図１で示すように、バスバー部７からは、複数の可溶体部３が突出しており、各可溶体部３のそれぞれを介して複数の端子部９のそれぞれがバスバー部７につながっている。

ヒューズ装置１によれば、可溶体部３に発生する応力集中を軽減するために、可溶体部３の縁の一部５の形状が、急激に曲がることなく、円弧状等になって連続的に滑らかに曲がっているので、端子部９に相手側端子を着脱する等して、可溶体部３に外力が加わったときであっても、可溶体部３に発生する応力の値を小さくすることができ、可溶体部３が破断しにくくなる。また、振動等によっても疲労破壊しにくくなる。

また、ヒューズ装置１によれば、可溶体部３が、長手方向の中間部の少なくとも２箇所の角部１３で曲がっており、この角部１３の劣角側の縁５が、急激に曲げることなく連続的に滑らかに曲がっているので、角部１３の劣角の角度を大きくする曲げモーメンＭ（図２に示す力Ｆによる曲げモーメント）がかかっても、角部１３（縁５のところ）での応力集中が極力回避され可溶体部３が破断しにくくなる。

また、ヒューズ装置１によれば、可溶体部３が「Ｚ」字状に形成されており、「Ｚ」字の２つの角部１３それぞれで、劣角の箇所が円弧状に形成されているので、角部１３の劣角の角度を大きくする曲げモーメンＭがかかっても、曲がっている角部１３（縁５のところ）での応力集中が極力回避され可溶体部３が破断しにくくなる。

また、可溶体部３が「Ｚ」字状に形成されているので、可溶体部３の伸縮（図２の上下方向における伸縮）を吸収することができ、可溶体部３が破断しにくくなる。

なお、上記説明では、図１や図２の上下方向で可溶体部３（バスバー部７、端子部９）に力がかかる場合について説明したが、図１や図２の左右方向でバスバー部７と端子部９とに力が加わる場合であっても、可溶体部３での応力集中を軽減することができる。この場合、図１に示す可溶体部３とバスバー部７との境界の縁６１、図１に示す可溶体部３と端子部９との境界の縁６３が円弧状に形成される等して、連続的に滑らかに曲がっていることが望ましい。

また、上記説明では、可溶体部３が「Ｚ」字状に形成されている場合を例に掲げて説明したが、可溶体部３の形状が、図５（ａ）で示すように、４箇所で曲がっている「己」字状になっていてもよい。この場合においても、各角部５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃ，５７Ｄの劣角側の縁５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄが円弧状になっている。

さらに、可溶体部３の形状が、図５（ａ）で示すように、２つの「Ｊ」字を低融点金属保持部３７を介してつなげた形状になっていてもよい。

１ヒューズ装置
３可溶体部
５可溶体部の縁の一部（劣角側の縁）
１３曲がり箇所（角部）
１５第１の部位
１７第２の部位
１９第３の部位

Claims

可溶体部に発生する応力集中を軽減するために、前記可溶体部の縁の一部の形状が、連続的に滑らかに曲がっていることを特徴とするヒューズ装置。
請求項１に記載のヒューズ装置において、
前記可溶体部は、長手方向の中間部の少なくとも２箇所で曲がっており、前記曲がっている各箇所の劣角側の縁が、連続的に滑らかに曲がっていることを特徴とするヒューズ装置。
請求項２に記載のヒューズ装置において、
前記可溶体部は、所定の幅で所定の長さ延びている第１の部位と、所定の幅で所定の長さ延びている第２の部位と、所定の幅で所定の長さ延びている第３の部位とで、「Ｚ」字状に形成されており、
前記第１の部位と前記第２の部位との境界の部位の幅方向の一方の縁である劣角側の縁が、円弧状になっており、
前記第２の部位と前記第３の部位との境界の部位の幅方向の一方の縁である劣角側の縁が、円弧状になっていることを特徴とするヒューズ装置。