JP2018026202A - ヒューズ - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングの長さ方向の寸法に個体差があっても、ヒューズの寸法のバラツキを抑えることができるヒューズを提供する。【解決手段】一対の端子部１１０と、当該端子部１１０の間の溶断部１２０とからなるヒューズエレメント１００と、当該溶断部１２０を収容するケーシング４００と、当該ケーシング４００の両側の端部４３０の開口部４１０を塞ぐキャップ３００と、を備えたヒューズ５００であって、前記ケーシング４００の長さ方向に弾性変形可能な弾性変形部と、前記ヒューズエレメント１００の少なくとも一端において、前記開口部４１０から突出した前記端子部１１０を挟む２つの保持部２００と、を備え、当該保持部２００は、前記端子部１１０を挟む挟部２１０と、当該挟部２１０から立ち上がる基部２２０とを備え、前記弾性変形部は、前記キャップ３００と、前記ケーシング４００の端部４３０との間に位置している。【選択図】図３

Description

本願発明は、主に自動車用電気回路等に用いられるヒューズに関し、特に、ケーシング内にヒューズエレメントを張架して保持するヒューズに関する。

従来から、ヒューズは、自動車等に搭載されている電気回路や、電気回路に接続されている各種電装品を保護するために用いられてきた。詳しくは、電気回路中に意図しない過電流が流れた場合に、ヒューズに内蔵されたヒューズエレメントの溶断部が過電流による発熱により溶断して、各種電装品に過度な電流が流れないように保護している。

そして、このヒューズは用途に応じて様々な種類があり、例えば、比較的大きい過電流から保護するための特許文献１に記載のヒューズが知られている。

このヒューズは、筒型のケーシング内部にヒューズエレメントを張架して保持するタイプのものである。具体的には、筒状のカバー体（ケーシング）と、前記カバー体の内部に張架される可溶体（ヒューズエレメント）と、前記カバー体の両端において前記可溶体の両端部をそれぞれ挟み込む２つの可溶体保持部と、を備えている。そして、２つの可溶体保持部の基部が、前記可溶体の両端部を挟み込んだ状態で、カバー体の両側の開口部の周縁部にそれぞれ当接している。これにより、カバー体の内部に可溶体（ヒューズエレメント）を張架して、ズレないように保持している。さらに、筒状のカバー体の両端を密閉するために、カバー体の内部に可溶体（ヒューズエレメント）を張架した状態で、両側からキャップを取り付けている。

ところで、ケーシングの長さ方向の寸法には個体差があるため、そのケーシングにキャップを取り付けて完成したヒューズの寸法に、バラツキが生じることがある。特に、ケーシングがセラミックで形成されている場合は、ケーシングの寸法の公差が大きく、ヒューズの寸法のバラツキも大きくなっていた。

特開２０１２−４３５７３号

そこで、本願発明は、ケーシングの長さ方向の寸法に個体差があっても、ヒューズの寸法のバラツキを抑えることができるヒューズを提供する。

本願発明のヒューズは、一対の端子部と、当該端子部の間の溶断部とからなるヒューズエレメントと、当該溶断部を収容するケーシングと、当該ケーシングの両側の端部の開口部を塞ぐキャップと、を備えたヒューズであって、前記ケーシングの長さ方向に弾性変形可能な弾性変形部と、前記ヒューズエレメントの少なくとも一端において、前記開口部から突出した前記端子部を挟む２つの保持部と、を備え、当該保持部は、前記端子部を挟む挟部と、当該挟部から立ち上がる基部とを備え、前記弾性変形部は、前記キャップと、前記ケーシングの端部との間に位置していることを特徴とする。

上記特徴によれば、保持部の弾性変形部が弾性変形して、長さを調節することができるため、ヒューズの長さのバラツキを抑えることができる。

さらに、本願発明のヒューズは、前記弾性変形部が、前記キャップと、前記開口部の周縁部に当接した基部との間に位置することを特徴とする。

上記特徴によれば、基部はケーシングの開口部の周縁部に当接しているので、弾性変形部が弾性変形しても、保持部は移動することなく、キャップのみが開口部に向けて移動するので、ケーシング内部の溶断部には、全く負荷がかからないのである。

さらに、本願発明のヒューズは、前記基部は弾性変形可能な板材で構成され、前記弾性変形部は、前記基部の一部を屈曲させた構造であることを特徴とする。

上記特徴によれば、弾性変形部を、弾性変形可能な板材で構成された基部の一部を屈曲させて形成できることから、製造が容易で、製造コストを削減することができる。

上記のように、本願発明のヒューズによれば、ケーシングの長さ方向の寸法に個体差があっても、ヒューズの寸法のバラツキを抑えることができる。

（ａ）は本願発明の実施形態１に係るヒューズの保持部を展開した状態の平面図、（ｂ）は当該保持部を展開した状態の側面図、（ｃ）は当該保持部の基部及び弾性変形部を立ち上げる様子を示した側面図、（ｄ）は当該基部及び弾性変形部を立ち上げる様子を示した正面図、（ｅ）は当該弾性変形部を拡大して示した側面図である。 （ａ）は本願発明の実施形態１に係るヒューズのケーシングの側面図、（ｂ）は当該ケーシングの正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本願発明の実施形態１に係るヒューズを組み立てる様子を示した斜視図、（ｃ）は当該様子を示した側面図である。 本願発明の実施形態１に係るヒューズのケーシングの端部周辺における内部構造を拡大して示した側面図である。 （ａ）は本願発明の実施形態２に係るヒューズの保持部を展開した状態の平面図、（ｂ）は当該保持部を展開した状態の側面図、（ｃ）は当該保持部の基部及び弾性変形部を屈曲させる様子を示した側面図、（ｄ）は当該基部及び弾性変形部を屈曲させる様子を示した正面図である。 （ａ）は本願発明の実施形態３に係るヒューズの保持部の側面図、（ｂ）は当該保持部の正面図、（ｃ）は当該保持部の弾性変形部を拡大して示した側面図、（ｄ）は当該実施形態３に係るヒューズのケーシングの端部周辺における内部構造を拡大して示した側面図である。

１００ ヒューズエレメント
１１０ 端子部
１２０ 溶断部
２００ 保持部
２１０ 挟部
２２０ 基部
２３０ 弾性変形部
３００ キャップ
４００ ケーシング
４１０ 開口部
４２０ 周縁部
４３０ 端部
５００ ヒューズ

以下に、本願発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で説明する実施形態におけるヒューズの各部材の形状や材質等は、一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。なお、本明細書に記載されている「上下方向」とは、ヒューズエレメントの長尺方向に対して直角方向のことである。また、ケーシングの「長さ方向」とは、ケーシングの両端の開口部同士を結んだ方向のことである。

（実施形態１）
図１では、本願発明の実施形態１に係るヒューズを構成する部品である保持部２００の製造方法について説明する。まず、銅やその合金等の導電性金属からなる、厚さが均一の平坦な板材を、図１（ａ）及び（ｂ）に示すような形状にプレス機等で打ち抜く。この図１（ａ）に示すような所定の形状にかたどられた一枚の金属板には、挟部２１０及び展開された状態の基部２２０が形成されている。また、基部２２０の縁部の一部には、弾性変形部２３０が形成されており、当該弾性変形部２３０の両端と周囲の縁部は、切欠部２３１によって切り離されている。そのため、後述するように、弾性変形部２３０を屈曲させることができる。なお、基部２２０は略半円形状をしており、外径Ｒ１となっている。

次に、展開された状態の基部２２０を、挟部２１０から立ち上がるように形成していく。まず、折り目Ｘ１にて、基部２２０を挟部２１０に対して略直角に折り曲げる。また、折り目Ｘ２にて、弾性変形部２３０が基部２２０から少し突出するように、弾性変形部２３０を屈曲させる。すると、図１（ｃ）から（ｄ）に示すような、保持部２００が完成する。

なお、基部２２０は、銅やその合金等の導電性金属からなる弾性変形可能な板材でできており、当該板材の一部を屈曲させた弾性変形部２３０も、弾性変形可能となっている。例えば、図１（ｅ）に示すように、弾性変形部２３０に、その屈曲方向とは反対方向への力Ｆを加えると、弾性変形部２３０は少し押し込まれるように変形する。ただし、弾性変形部２３０には、元の屈曲した状態に戻ろうとする弾性力が働くので、力Fを取り除くと、弾性変形部２３０は元の屈曲した状態に戻ることになる。そして、この弾性変形部２３０は、力Ｆを加える前の屈曲した状態から、最大限まで弾性変形した状態、すなわち、弾性変形部２３０が基部２２０と同一平面になるまで変形した状態まで、弾性変形することができる。よって、この弾性変形部２３０が弾性変形可能な範囲は、図１（ｅ）に示す可変長Ｌ１となる。

なお、保持部２００は、一枚の金属板を屈曲させて形成しているが、これに限定されない。例えば、挟部２１０と基部２２０をそれぞれ個別に形成し、挟部２１０と基部２２０を溶接等で連結してもよい。

では、次に図２を参照して、ケーシング４００について説明する。このケーシング４００は、既存の部品であり、両側の端部４３０に開口部４１０を備えた筒型形状をしており、その開口部４１０の周縁部４２０は、外径Ｒ２で、内径Ｒ３（外径Ｒ２＞内径Ｒ３）となっている。なお、ケーシング４００は、セラミックや合成樹脂等の様々な材質で製造できる。また、このケーシング４００の長さＬ２には固体差があり、特に、セラミックの材質で製造されたものは公差が大きく、その固体差によるバラツキが生じることがある。

では、次に本願発明のヒューズの組み立て方法（製造方法）について、図３を参照して説明する。

まず、図３に示すように、ケーシング４００の内部にヒューズエレメント１００を収容する。この収容された状態で、ヒューズエレメント１００の端子部１１０は、ケーシング４００の開口部４１０から突出している。

なお、ヒューズエレメント１００は、既存の部品であり、一枚の薄板状の金属板から成形され、一対の端子部１１０と、当該端子部１１０の間に位置する溶断部１２０とからなる。この溶断部１２０は、幅が狭くなったヒューズエレメント１００の一部に複数の小孔１２１をあけて形成したもので、電気回路等に意図しない過電流が流れた際に、発熱して溶断し、過電流を遮断するものである。

次に、図３（ａ）に示すように、２つの保持部２００によって、上下方向から端子部１１０を挟み込む。具体的には、保持部２００の挟部２１０を端子部１１０に重ね合わせ、両者を溶着又は接着する。なお、この挟部２１０の形状は、端子部１１０の形状に対応するように設計されているので、図３（ｂ）に示すように、重ね合わされた端子部１１０と挟部２１０の形状は、互いに一致する。

そして、図３（ｂ）に示すように、保持部２００の基部２２０が、ケーシング４００の開口部４１０の周縁部４２０に当接しているので、両端を支持されたヒューズエレメント１００は、ケーシング４００の内部で長手方向にズレないよう保持されている。また、基部２２０の外径Ｒ１は、周縁部４２０の外径Ｒ２以下から内径Ｒ３より大きい範囲で、尚且つ、基部２２０が周縁部４２０の外側へはみ出さない範囲に設定されている。このように設定されている理由は、基部２２０の外径Ｒ１が、周縁部４２０の外径Ｒ２以下から内径Ｒ３より大きい範囲であれば、基部２２０が周縁部４２０に確実に当接することができるからである。さらに、基部２２０の外径Ｒ１を、基部２２０が周縁部４２０の外側へはみ出さない範囲に設定すれば、開口部４１０を塞ぐようにキャップ３００を取り付ける際に、基部２２０が邪魔にならないからである。

なお、内部が空洞の円筒形状をしたキャップ３００は既存の部品であり、後述するように、ケーシング４００の端部４３０に取り付けて、開口部４１０を塞ぐことができる。また、キャップ３００の端面３１１の中央には、直線状の貫通孔３１２が設けられている。この貫通孔３１２は、ヒューズエレメント１００の端子部１１０及び保持部２００の挟部２１０を挿通できるように構成されている。なお、キャップ３００は、金属や樹脂等の様々な材質で製造できる。

次に、図３（ｂ）に示すように、ケーシング４００の開口部４１０を塞ぐように、キャップ３００を取り付けていく。具体的には、端子部１１０及び挟部２１０が重なった部分を、キャップ３００の貫通孔３１２に挿通させて、キャップ３００を嵌め込んでいく。そして、両側のキャップ３００を取り付ければ、図５（ｃ）に示すような、本願発明のヒューズ５００が完成する。さらに、キャップ３００の内側面とケーシング４００の外側面との間に、接着材等を塗布して、キャップ３００を強固に取り付けてもよい。

ここで、ケーシング４００の長さＬ２には固体差があるため、そのケーシング４００にキャップ３００を取り付けて完成したヒューズ５００の長さＬ３に、バラツキが生じる虞がある。なお、ヒューズ５００の長さＬ３とは、両端のキャップ３００の端面３１１間の距離のことである。しかしながら、図４に示すように、保持部２００の弾性変形部２３０が弾性変形して、ケーシング４００の長尺方向の長さを調節することができるため、ヒューズ５００の長さＬ３のバラツキを抑えることができる。

より詳しく説明すると、図４に示すように、キャップ３００の端面３１１の裏面が保持部２００の弾性変形部２３０に接触するまで、キャップ３００を嵌め込んでいく。そして、作業者がキャップ３００に力Ｔを加えると、弾性変形部２３０は、開口部４１０側へ押し込まれるように弾性変形する。さらに、作業者がより強い力Ｔを加えれば、弾性変形部２３０は開口部４１０側へより大きく弾性変形し、キャップ３００をより深く押し込むことができる。このキャップ３００を押し込む量は、弾性変形部２３０が弾性変形可能な範囲、すなわち、ケーシング４００の長さ方向への可変長Ｌ１の範囲で任意に調節できる。そして、両端のキャップ３００の端面３１１間の距離、すなわち、ヒューズ５００の長さＬ３は、キャップ３００を押し込む量によって適宜変更することができるのである。なお、キャップ３００はケーシング４００に固定されるので、弾性変形部２３０の弾性力によってキャップ３００が押し戻されることはない。また、その固定方法としては、キャップ３００をケーシング４００に焼嵌する方法や、キャップ３００をケーシング４００に圧入する方法、さらにはキャップ３００をケーシング４００に接着材で固定する方法等を適宜採用することができる。

このように、弾性変形部２３０はキャップ３００とケーシング４００の端部４３０との間に位置しているので、弾性変形部２３０をケーシング４００の長さ方向に弾性変形させて、キャップ３００の押し込む量を変えれば、ヒューズ５００の長さL３を調節できるのである。その結果、ケーシング４００の長さＬ２に固体差があったとしても、弾性変形部２３０によって長さを調節することができるため、ヒューズ５００の長さＬ３のバラツキを抑えることができる。

また、図４に示す弾性変形部２３０は、弾性変形可能な板材で構成された基部２２０の一部を屈曲させて形成したものであるため、製造が容易で、製造コストを削減することができる。

なお、この弾性変形部２３０は、弾性変形可能な板材で構成された基部２２０の一部を屈曲させて形成したものであったが、これに限定されず、キャップ３００とケーシング４００の端部４３０との間に位置する、弾性変形可能な部材であればよい。例えば、弾性変形部としてバネを採用することができ、当該バネの一端を基部２２０又は周縁部４２０に当接させ、当該バネの他端をキャップ３００の端面３１１の裏面に当接させる。これにより、バネは、キャップ３００とケーシング４００の端部４３０との間に位置することになる。そして、バネによって長尺方向の長さを調節することができるため、ヒューズ５００の長さＬ３のバラツキを抑えることができるのである。

（実施形態２）
以下では、図５を参照して、本願発明の実施形態２に係るヒューズについて説明する。このヒューズは、保持部２００Ａの弾性変形部２３０Ａの形状が実施形態１に係るヒューズ５００の保持部２００の弾性変形部２３０と異なるが、その他の点については、ヒューズ５００と共通するので、その共通する構成については説明を省略する。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、展開された状態の保持部２００Ａの基部２２０Ａは略半円形状をしており、その縁部に切り込みは設けられていない。次に、展開された状態の基部２２０Ａを、挟部２１０Ａから立ち上がるように形成していく。まず、折り目Ｘ３にて、基部２２０Ａを挟部２１０Ａに対して略直角に折り曲げる。また、折り目Ｘ４にて、弾性変形部２３０Ａが略Ｕ字状になるまで屈曲させる。すると、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すような、保持部２００Ａが完成する。

この弾性変形部２３０Ａは略Ｕ字状になっており、力Ｆ（図５（ｃ）参照）を加えると、弾性変形部２３０AのＵ字状部分が圧縮されるように弾性変形する。そして、弾性変形部２３０Aには、元の状態に戻ろうとする弾性力が働いている。また、この弾性変形部２３０Aは、圧縮されてＵ字状部分が潰れるまで弾性変形することができる。したがって、その弾性変形ができる範囲内で、長尺方向の長さを調節することができるため、ヒューズの長さＬ３のバラツキを抑えることができるのである。

（実施形態３）
以下では、図６を参照して、本願発明の実施形態３に係るヒューズ５００Ｂについて説明する。このヒューズ５００Ｂは、保持部２００Ｂの弾性変形部２３０Ｂの形状が実施形態１に係るヒューズ５００の保持部２００の弾性変形部２３０と異なるが、その他の点については、ヒューズ５００と共通するので、その共通する構成については説明を省略する。

図６（ａ）から（ｃ）に示すように、基部２２０Ｂの縁部の一部には、弾性変形部２３０Ｂが形成されており、当該弾性変形部２３０Ｂの両端と周囲の縁部は、切欠部２３１Ｂによって切り離されている。そして、折り目Ｘ５にて、弾性変形部２３０Ｂが基部２２０Ｂから少し突出するように、弾性変形部２３０Ｂを屈曲させている。

そして、図６（ｃ）に示すように、弾性変形部２３０Ｂに、その屈曲方向とは反対方向への力Ｆを加えると、弾性変形部２３０Ｂは少し押し込まれるように変形する。ただし、弾性変形部２３０Ｂには、元の屈曲した状態に戻ろうとする弾性力が働いており、力Fを取り除くと、弾性変形部２３０Ｂは元の屈曲した状態に戻ることになる。そして、この弾性変形部２３０Ｂは、力Ｆを加える前の屈曲した状態から、最大限にまで弾性変形した状態、すなわち、弾性変形部２３０Ｂが基部２２０Ｂと同一平面になるまで変形した状態まで、弾性変形することができる。この弾性変形部２３０Ｂが弾性変形可能な範囲は、図６（ｃ）に示す可変長Ｌ４となる。

そして、図６（ｄ）に示すように、各部品を組み付けた状態のヒューズ５００Ｂにおいて、キャップ３００の端面３１１の裏面が保持部２００Ｂの基部２２０Ｂに接触するまで、キャップ３００を嵌め込んでいく。そして、作業者がキャップ３００に力Ｔを加えると、弾性変形部２３０Ｂの先端はケーシング４００の周縁部４２０に当接しているので、弾性変形部２３０Ｂが基部２２０Ｂへ向けて押し戻されるように弾性変形し、キャップ３００を深く押し込むことができる。このキャップ３００を押し込む量は、弾性変形部２３０Ｂが弾性変形可能な範囲、すなわち、ケーシング４００の長さ方向への可変長Ｌ４の範囲で任意に調節できる。そして、ヒューズ５００Ｂの長さＬ３は、キャップ３００を押し込む量によって適宜変更することができるのである。

このように、弾性変形部２３０Ｂはキャップ３００とケーシング４００の端部４３０との間に位置しているので、弾性変形部２３０Ｂをケーシング４００の長さ方向に弾性変形させて、キャップ３００の押し込む量を変えれば、ヒューズ５００Ｂの長さを調節できるのである。その結果、ケーシング４００の長さＬ２に固体差があったとしても、弾性変形部２３０Ｂによって長尺方向の長さを調節することができるため、ヒューズ５００Ｂの長さＬ３のバラツキを抑えることができるのである。

ここで、図４に示す実施形態１に係るヒューズ５００の弾性変形部２３０は、キャップ３００と基部２２０の間に位置しているが、図６に示す実施形態３に係るヒューズ５００Ｂの弾性変形部２３０Ｂは、基部２２０Ｂとケーシング４００の端部４３０との間に位置している。以下では、この配置の違いについて説明する。

まず、図６に示す保持部２００Ｂの弾性変形部２３０Ｂがキャップ３００に押されて弾性変形すると、弾性変形部２３０Ｂは基部２２０Ｂ側に押し込まれる。すると、弾性変形部２３０Ｂが弾性変形した分だけ、保持部２００Ｂは開口部４１０側へ押し込まれて移動し、保持部２００Ｂに挟まれた端子部１１０も開口部４１０に向けて移動することになる。そして、ヒューズエレメント１００の端子部１１０が開口部４１０側へ移動すると、端子部１１０に連続する溶断部１２０には圧縮するように力が加わることになる。よって、弾性変形部２３０Ｂが基部２２０Ｂとケーシング４００の端部４３０との間に位置する場合は、弾性変形時に、保持部２００Ｂの移動を伴うため、ケーシング４００内部の溶断部１２０に負荷がかかるのである。

ただ、溶断部１２０に負荷がかかるのが好ましくない場合もある。そこで、図４に示す実施形態１に係るヒューズ５００の弾性変形部２３０は、キャップ３００と基部２２０の間に位置するようにしている。そして、保持部２００の弾性変形部２３０がキャップ３００に押されて弾性変形すると、弾性変形部２３０は基部２２０側に押し込まれる。ただ、基部２２０は開口部４１０の周縁部４２０に当接しているので、保持部２００は移動することなく、キャップ３００のみが開口部４１０に向けて移動するのである。そのため、ケーシング４００内部の溶断部１２０には、全く負荷がかからないのである。

なお、本明細書ではヒューズエレメント１００の両端のそれぞれにおいて、端子部１１０を挟む２つの保持部２００を備えており、ヒューズ５００全体としては合計４つの保持部２００を備えていたが、これに限定されない。つまり、ヒューズエレメント１００の一端のみにおいて、端子部１１０を挟む２つの保持部２００を備えるように構成してもよい（つまり、ヒューズ５００全体としては合計２つの保持部２００を備える）。そして、その場合は、ヒューズエレメント１００の他端において、例えば、端子部１１０自体がケーシング４００の周縁部４２０に当接できるような構成にすれば、ヒューズエレメント１００の一端では保持部２００が周縁部４２０に当接し、ヒューズエレメント１００の他端では端子部１１０が周縁部４２０に当接して、ヒューズエレメント１００がケーシング４００内に保持されることになる。

また、本明細書では、ヒューズ５００は、一枚のヒューズエレメント１００を備える構造であったが、これに限定されることはなく、複数枚のヒューズエレメント１００が一枚の金属板から形成されて電気的に一体となった構造や、複数枚のヒューズエレメント１００が個別に形成され、その端子部を互いに連結した構造など適宜任意の構造を採用できる。

なお、本明細書では、ヒューズエレメントの中央に複数の小孔を設けて、溶断部を形成していたが、これに限定されることはなく、例えば、エレメントの中央の厚さを薄くして溶断部を形成したり、エレメントの狭小部に、錫、鉛、銀、ニッケル、又はこれらの合金等からなる低融点金属をデポジットして、溶断部を形成したものも含む。

また、本願発明のヒューズは、上記の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。

Claims (3)

1. 一対の端子部と、当該端子部の間の溶断部とからなるヒューズエレメントと、
   当該溶断部を収容するケーシングと、
   当該ケーシングの両側の端部の開口部を塞ぐキャップと、を備えたヒューズであって、
   前記ケーシングの長さ方向に弾性変形可能な弾性変形部と、
   前記ヒューズエレメントの少なくとも一端において、前記開口部から突出した前記端子部を挟む２つの保持部と、を備え、
   当該保持部は、前記端子部を挟む挟部と、当該挟部から立ち上がる基部とを備え、
   前記弾性変形部は、前記キャップと、前記ケーシングの端部との間に位置していることを特徴とするヒューズ。
   
2. 前記弾性変形部は、前記キャップと、前記開口部の周縁部に当接した基部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載のヒューズ。
   
3. 前記基部は弾性変形可能な板材で構成され、
   前記弾性変形部は、前記基部の一部を屈曲させた構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒューズ。

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