JP2018196261A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品のがたつきを抑制し、小型で接続信頼性が高い電気接続箱。
【解決手段】電子部品が接続された回路基板と、前記回路基板に対して位置決めされたフレームと、を備えた電気接続箱であって、前記フレームは前記電子部品の周囲の少なくとも一部を囲むサブフレームを一体に備えており、前記サブフレームに、前記電子部品を当該サブフレーム内に保持する保持部が設けられている
【選択図】図１

Description

本明細書に開示される技術は電気接続箱に関する。

従来より、車載電装品の通電や断電を実行する装置として、種々の電子部品が実装された回路基板をケースに収容してなる電気接続箱が知られている。

このような電気接続箱において基板上に実装される電子部品の中には、例えばインダクタ等の比較的大型のものがあるが、大型の電子部品はその端子をはんだ付けにより基板上の導電回路に接続するだけでは走行中の振動等によりはんだにクラックが入る虞があるため、別途固定手段を設けて固定されるようになっている。具体的には、電子部品の底面の周囲に接着剤を塗布して基板上に固定したり、ねじ締めや板バネ等で基板上に機械的に固定している。

特開平１１−１７３１８号公報 特開２００４−２９６８１８号公報

しかし接着剤を用いる構成では、他の部品へ影響を及ぼさないようにするため、他の部品を避けて広めの塗布領域を設けなければならない。また、ねじ締めや板バネ等で機械的に固定する際には、基板上にねじや板バネを留める領域が新たに必要となり、このような固定手段は回路基板の高密度化、ひいては、電気接続箱の小型化を妨げる要因となる。

そこで、カバーやフレーム等のケースに電子部品の周囲を囲んで保持する保持壁を設ける構成が考えられるが、電子部品と保持壁との間に隙間がある場合には、車両の振動により電子部品が保持壁内でがたつき、接続信頼性が損なわれる虞がある。

本明細書に開示される技術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、電子部品のがたつきを抑制し、小型で接続信頼性が高い電気接続箱を提供することを目的とする。

本明細書に開示される技術は、電子部品が接続された回路基板と、前記回路基板に対して位置決めされたフレームと、を備えた電気接続箱であって、前記フレームは前記電子部品の周囲の少なくとも一部を囲むサブフレームを一体に備えており、前記サブフレームに、前記電子部品を当該サブフレーム内に保持する保持部が設けられている。

このような構成によれば、電子部品はサブフレームに設けられた保持部により強固に保持されるようになっているから、振動によるがたつきを抑制することができる。しかも、保持部はフレームに一体に設けられたサブフレームに設けられているから、回路基板上に電子部品を固定するための固定手段を設ける領域を新たに設定する必要がなく、回路基板、ひいては電気接続箱を小型化することができる。

上記電気接続箱は、以下の構成を備えていてもよい。

保持部は、電子部品に設けられた突部を嵌め入れる溝部であってもよい。

電子部品は、巻き線が巻回された巻回部を有するコイルと、磁性コアと、コイルおよび磁性コアの間に配されるボビンとを備えており、突部はコイルおよび磁性コアから張り出したボビンであってもよい。

このような構成により、保持部の具体的形態を実現することができる。

また、保持部は、電子部品と回路基板との間に配されて電子部品を回路基板側から支持する支持部であってもよい。

このような構成によれば、電子部品が例えばインダクタのような大型の重い部品である場合でも、支持部が電子部品のがたつきを抑制し、接続信頼性を維持することができる。

また、電子部品は巻き線が円環状に巻回された巻回部を有するコイルを備えるとともに、巻回部の軸が回路基板に沿うように配されており、支持部は巻回部の軸方向に延びる側面に沿う曲面状とされていてもよい。

このような構成によれば、支持部がより確実に電子部品（コイル）をがたつかないように保持することができる。

本明細書に開示される技術によれば、電子部品のがたつきを抑制し、小型で接続信頼性が高い電気接続箱を得ることができる。

実施形態１のカバーを省略した電気接続箱の斜視図 カバーを省略した電気接続箱の平面図 カバーを省略した電気接続箱の側面図 図２のＡ−Ａ断面図 インダクタの斜視図 インダクタの底面図 ボビンの正面図 ボビンの底面図 フレームの斜視図 フレームの平面図 フレームの側面図 実施形態２のカバーを省略した電気接続箱の斜視図 カバーを省略した電気接続箱の平面図 図１３のＢ−Ｂ断面図 インダクタの斜視図 フレームの斜視図 フレームの平面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。本実施形態の電気接続箱１０は、バッテリー等の電源と、ランプ、モータ等の車載電装品との間に配設されて、電源から車載電装品に供給される電力の通電及び断電を実行するものである。以下の説明においては、図４における上側を表側又は上側とし、下側を裏側又は下側とする。

電気接続箱１０は、図１および図４に示すように、回路基板１１と、回路基板１１の裏面（図４における下面）に配されたヒートシンク５０と、回路基板１１に対して位置決めされたフレーム６０と、回路基板１１をヒートシンク５０とは反対側（図１および図４における上方）から覆う図示しないカバーと、を備える。

（回路基板１１）
回路基板１１は、絶縁基板にプリント配線技術により図示しない導電回路が形成され、導電回路の所定の位置に複数の電子部品が実装されてなる。複数の電子部品は回路基板１１の一方側の面（表面）に接続されている。

回路基板１１は略長方形状をなしており、その所定の位置には、複数の接続用貫通孔１２が設けられている。これらの接続用貫通孔１２は、電子部品を導電回路と接続するためのものであり、電子部品は接続用貫通孔１２内の導電回路に例えば半田付け等公知の手法により接続される。

なお本実施形態においては、複数の電子部品のうち比較的大型のインダクタ２０だけを図示し、他の電子部品は省略する。

（インダクタ２０）
本実施形態で使用されるインダクタ２０は結合インダクタ構造を有しており、巻線を巻回してなる一対のコイル２１と、磁性コア３０と、ボビン４０とを備えて構成されている。

（コイル２１）
コイル２１は平角線をエッジワイズ状かつ円環状に巻回してなるエッジワイズ型のコイル２１である。コイル２１は、例えば図５に示すように、巻回されて全体として円筒状をなす巻回部２２と、巻回部２２の軸方向Ｌにおける両端部から同方向（下方）に向けて、かつ、互いに平行に延出され、導電回路と接続される一対のリード端子２３とからなる。

（磁性コア３０）
磁性コア３０は、図４ないし図６に示すように、同形同大の一対の第１コア３０Ａおよび第２コア３０Ｂを組み合わせてなる。第１コア３０Ａおよび第２コア３０Ｂは、それぞれ略長円形の厚板状のコア側底壁部３１を有しており、コア側底壁部３１同士が対向状態となるように配される。

一のコア側底壁部３１のうち長手方向の両端部には、相手側コアに向けて延びる一対の円柱状の側脚３２が設けられている（図４参照）。また、コア側底壁部３１の中央部には、相手側コアに向けるとともに短手方向に沿って延びる板状の中央脚３３が設けられている。中央脚３３は、側脚３２の周囲にコイル２１の巻回部２２が配された状態において、巻回部２２の側面に沿うように端部側が肉厚に形成されている。また、中央脚３３の端部のうちリード端子２３が配される領域は、リード端子２３を逃がすべく切り欠かれた逃がし部３４とされている（図５参照）。

側脚３２および中央脚３３のコア側底壁部３１からの立ち上がり寸法（高さ寸法）は、側脚３２の方がやや長くなるように設定されている。これにより、一対の第１コア３０Ａおよび第２コア３０Ｂが組み合わされた状態においては、互いに対向する中央脚３３の端面の間は互いに離されてギャップが形成されている。

（ボビン４０）
コイル２１と磁性コア３０との間には、ボビン４０が配されている。ボビン４０は絶縁樹脂製であって、図５および図６に示すように、コイル２１の巻回部２２の軸方向Ｌにおける両端部に配される、同形同大の一対の第１ボビン体４０Ａおよび第２ボビン体４０Ｂからなる。

第１ボビン体４０Ａおよび第２ボビン体４０Ｂは、板状のボビン側底壁部４１を有している。ボビン側底壁部４１は、図７に示すように、角部が面取りされたやや横長の略矩形とされており、４つの角部のうち長手方向において隣り合う一対の角部（図７の下側の角部）は、内側に向けて略矩形に切り欠かれた切欠部４２とされている。

また、これら一対の切欠部４２のうち一方側（図７の右側）の切欠部４２の、長手方向（図７の左右方向）の側縁部側の角部には、ボビン側底壁部４１の板面から垂直方向に立ち上がる規制突片４３が設けられている（図８参照）。規制突片４３は、図６に示すように、コイル２１の巻回部２２の高さ寸法の約半分の高さ寸法に設定されている。なお規制突片４３は、切欠部４２側の面が先端側に向けて細くなるように斜めに切り欠かれた斜面状とされている。

また、ボビン側底壁部４１の中央部には、磁性コア３０の円柱状の側脚３２を貫通させるための孔部４４が設けられている。孔部４４の孔縁部からは、規制突片４３と同方向に立ち上がる円筒状の隔壁４５が設けられている。この隔壁４５および規制突片４３のボビン側底壁部４１からの突出寸法は、同寸法とされている。

隔壁４５のうち、切欠部４２の並び方向（図７の左右方向）における両端部には、係止部４６が設けられている。詳細には、図７の右側の端部には、細長い角棒状の係止突部４７が突出して設けられており（図８参照）、図７の左側の端部には、対向して配される第２ボビン体４０Ｂの係止突部４７を嵌め入れるための係止凹部４８が設けられている。これらの係止突部４７と係止凹部４８が嵌合されることにより、一対のボビン体４０Ａ，４０Ｂが組み付けられる。

また、ボビン側底壁部４１のうち、隔壁４５が立ち上がっている面とは反対側の面には、図５および図８に示すよう、孔部４４の上下方向の縁部から外側に向けて突出する一対の支持突部４９が設けられている。一対の支持突部４９は、上述した磁性コア３０の側面に当接して磁性コア３０を位置決めおよび回り止めするためのものである。

図５および図６は、上述したコイル２１と、磁性コア３０と、ボビン４０を組み付けた状態のインダクタ２０を表している。インダクタ２０は、一対のコイル２１を巻回部２２の軸線Ｌが平行かつ水平となるように横並びに並べるとともに、各コイル２１をそれぞれボビン４０（第１ボビン体４０Ａおよび第２ボビン体４０Ｂ）で挟持し、さらに、外側から磁性コア３０（第１コア３０Ａおよび第２コア３０Ｂ）で一括に挟持した形態をなしている。

一対のボビン体４０Ａ，４０Ｂは、隔壁４５に設けられた係止部４６（係止突部４７および係止凹部４８）により互いに組み付けられている。これにより、一対のボビン側底壁部４１の間にコイル２１の巻回部２２が挟持されている。また、一対のコア３０Ａ，３０Ｂは、支持突部４９によりボビン４０に対して位置決めされつつ、側脚３２が突き合わされて接着されている。

この組み付け状態において、一対のコイル２１の各巻回部２２は、第１コア３０Ａおよび第２コア３０Ｂの側脚３２の周囲にボビン４０の隔壁４５を介して配されている。また一対のコイル２１の二対（４本）のリード端子２３は、磁性コア３０の逃がし部３４により磁性コア３０との干渉を回避しつつ、同方向（図５の下方）に延出されている。中央脚３３は、横並びに並んだ一対のコイル２１の間に配されている。この時、互いに対向する一対の中央脚３３の端面は離れて配されており、両者の間にギャップが形成されている。

ボビン４０は、支持突部４９により一対の第１コア３０Ａおよび第２コア３０Ｂに対して回り止めされている。さらにコイル２１は、巻回部２２が規制突片４３により下方側から支持されるとともに、リード端子２３が規制突片４３と干渉することにより、ボビン４０ひいては磁性コア３０に対して回り止めされている。

また、組み付け状態においてボビン４０の一部は、コイル２１および磁性コア３０から外側に向けて突出している。詳細には、ボビン４０は、図５および図６に示すように、インダクタ２０の長手方向（図６の左右方向）におけるボビン側底壁部４１の両端部が、コイル２１および磁性コア３０から外側に向けて突出した突出部４１Ａとされている。

（ヒートシンク５０）
回路基板１１の下面側には、ヒートシンク５０が配されている。ヒートシンク５０は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の熱伝導性に優れる金属材料からなる放熱部材であり、回路基板１１において発生した熱を放熱する機能を有する。

ヒートシンク５０の上面はほぼ平坦な板状をなしており、その所定の位置に、絶縁シート５５を介して回路基板１１が配されている。絶縁シート５５は、回路基板１１およびヒートシンク５０に対して固定可能な接着性を有している。

ヒートシンク５０の上面のうち上述したインダクタ２０が配される領域には、図４に示すように、上面から下方に窪んでコイル２１のリード端子２３を収容可能な逃がし凹部５１が設けられている。なお絶縁シート５５のうち逃がし凹部５１に対応する位置には、逃がし孔（図示せず）が貫通して設けられている。

また、ヒートシンク５０の上面のうち、長手方向に延びる側縁の両端部付近には、外側に向けて張り出す張出部５２が設けられており、これらの張出部５２には、図示しないカバーとボルト締結するための固定孔５２Ａが貫通している。

また、ヒートシンク５０の下面には、下方に向けて延びる多数の板状のフィン５３が設けられている（図１参照）。

（フレーム６０）
フレーム６０は合成樹脂製であって、図９ないし図１１に示すように、略長方形の外枠６１を有している。

外枠６１のうち短手方向に延びる一対の外側第１側壁６１Ａの一方側には、図示しない外部端子と接続するための板状の端子を位置決めしつつ収容する端子台６２が内側に張り出して設けられている。また、フレーム６０のうちインダクタ２０が配される位置には、サブフレーム６３が外枠６１と一体に設けられている。本実施形態においては、２つのインダクタ２０が横並びに設けられるようになっており、サブフレーム６３は、これらのインダクタ２０の周囲を囲んで内側にほぼぴったり嵌め入れる細長い長方形の筒状をなしている。

サブフレーム６３のうち、短手方向に延びる一対の内側第１側壁６３Ａのうちの一方側（図９の右側）は、外枠６１と一体とされている。また、他方側（図９の左側）の内側第１側壁６３Ａには外側に向けて延びる一対の架橋部６４が設けられており、端子台６２と一体とされている。

サブフレーム６３の内側には、内部の領域を２分割する仕切り壁６５が設けられており、仕切り壁６５およびサブフレーム６３により囲まれた一対の領域が２つのインダクタ２０を嵌め入れる第１収容部６６Ａおよび第２収容部６６Ｂとされている。

サブフレーム６３は、図４に示すように、サブフレーム６３の下端に連なる底壁６７を有している。底壁６７のうち、長手方向に延びる一対の側縁寄り（図１０の左右方向に延びる側縁寄り）には、インダクタ２０が各収容部６６Ａ，６６Ｂ内に収容された状態において磁性コア３０の底面に沿う形状のコア受け部７３（支持部の一例）が、底壁６７から立ち上がって設けられている。また、底壁６７のうちインダクタ２０が各収容部６６Ａ，６６Ｂ内に収容された状態においてリード端子２３に対応する位置には、リード端子２３を貫通させるための端子貫通孔７２が設けられている。端子貫通孔７２は、上端側の孔縁部が外側に拡径するテーパ状とされている。

また、第１収容部６６Ａおよび第２収容部６６Ｂの各底壁６７の４つの角部には、内側に向けて張り出すとともに上下方向に延びる張出部６８が設けられている（図１０参照）。これらの張出部６８は、インダクタ２０が各収容部６６Ａ，６６Ｂ内に収容された状態において、磁性コア３０の側面に当接して、インダクタ２０の各収容部６６Ａ，６６Ｂ内におけるがたつきを抑制するためのものである（図２参照）。

なお、サブフレーム６３の高さ寸法はインダクタ２０の上面まで収容可能な寸法とされており、外枠６１の高さ寸法より高くなって外枠６１から上方に突出している（図３参照）。

外枠６１の４つの角部の下面には、図１１に示すように下方側に突出する脚部６９が設けられている。また端子台６２が設けられた外側第１側壁６１Ａの一対の脚部６９の隣には、ヒートシンク５０側（下方）に向けて突出する位置決め凸部７０が設けられている。これらの位置決め凸部７０がヒートシンク５０の上面に設けられた図示しない位置決め凹部に嵌め入れられることにより、フレーム６０のヒートシンク５０に対する位置決めが行われる。

サブフレーム６３には、インダクタ２０を回路基板１１に対して所定の位置に保持する保持部が設けられている。より詳細には、サブフレーム６３の内側第１側壁６３Ａおよび仕切り壁６５には、ボビン４０の突出部４１Ａを嵌め入れるための一対の保持溝７１が並んで設けられている。保持溝７１は、サブフレーム６３および仕切り壁６５の上端面から下方に向けて延びるとともに、各収容部６６Ａ，６６Ｂの内側に向けて開放する溝状に形成されている（図９参照）。

（作用効果）
本実施形態の電気接続箱１０は以上の構成であって、次に、作用効果について説明する。

本実施形態の電気接続箱１０は、フレーム６０にインダクタ２０の周囲を囲むサブフレーム６３が一体に設けられており、サブフレーム６３に設けられた保持溝７１内に、インダクタ２０のボビン４０のうち外側に突出する突出部４１Ａが嵌め入れられるようになっている。

このような構成によれば、インダクタ２０を収容部６６Ａ，６６Ｂ内に収容する際に、突出部４１Ａが保持溝６１内に進入することによりインダクタ２０が正規の姿勢となるようにガイドされる。また、インダクタ２０は、縦置きとされた各コイル２１の一対のリード端子２３が底壁６７に設けられた端子貫通孔７２内に貫通されるとともに、磁性コア３０がコア受け部７３に支持された状態とされ、さらに、突出部４１Ａが保持溝６１に嵌まり込んでサブフレーム６３内に強固に保持されるようになっているから、車両の振動によってインダクタ２０が回路基板１１に対してがたつくことを抑制することができる。

しかも、保持部、すなわち、突出部４１Ａを嵌め入れる保持溝７１はフレーム６０に一体に設けられたサブフレーム６３に設けられているから、回路基板１１上にインダクタ２０を固定するための固定手段を設ける領域を新たに設定する必要がない。

すなわち本実施形態によれば、小型で接続信頼性が高い電気接続箱１０を得ることができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図１２ないし図１７によって説明する。なお、以下においては実施形態１と異なる構成についてのみ説明するものとし、実施形態１と同様の構成には同一符号を付すこととし、重複する説明を省略する。

本実施形態のインダクタ２００は、ボビン４０を有していないところが上記実施形態１のインダクタ２０とは異なっている（図１５参照）。その他、コイル２１および磁性コア３０の構成は上記実施形態１のインダクタ２０と同様である。ボビン４０を有しないことにより、コイル２１と磁性コア３０とは相対的に位置決めされておらず、コイル２１は磁性コア３０の側脚３２の周囲に遊動可能に配されている。

また、本実施形態のフレーム６００のサブフレーム６３には、保持溝７１が設けられていないところが上記実施形態１のフレーム６０と相違している。

さらに本実施形態のフレーム６００は、サブフレーム６３の下端に連なる底壁６７の上面に、コイル受け部７４（保持部、支持部の一例）が設けられているところが上記実施形態１と相違している。コイル受け部７４は、コイル２１の巻回部２２の軸方向Ｌに延びる側面に沿うように湾曲された曲面状とされている（図１４参照）。また、コイル受け部７４の図１７における上下方向の幅は、巻回部２２をぴったり嵌め入れる寸法（巻回部２２の高さ寸法とほぼ同等）に設定されている。

またコイル受け部７４の所定の位置には、リード端子２３を貫通させるための端子貫通孔７２が設けられている。端子挿通孔７２により、コイル２１の向きが正規方向に設置される。

インダクタ２００は、各収容部６６Ａ，６６Ｂ内に嵌め入れられた状態においては、磁性コア３０がコア受け部７３により回路基板１１側から支持されると共に、コイル２１の巻回部２２が回路基板１１側からコイル受け部７４により支持される。これにより、コイル２１の磁性コア３０に対する相対的な位置決めがなされるとともに、インダクタ２００の収容部６６Ａ，６６Ｂ内でのがたつきが抑制される。

このような構成によれば、回路基板１１にインダクタ２００のような大型の重い電子部品が接続される場合でも、コイル受け部７４およびコア受け部７３がコイル２１およびコアのがたつきを抑制するから、接続信頼性を維持することができる。

また、コイル受け部７４は、巻回部２２の軸方向Ｌに延びる側面に沿う曲面状とされているから、より確実にコイル２１をがたつかないように保持することができる。

さらに、ボビンを省略しても設置状態においてコイル２１と磁性コア３０とは位置決めされるから、部品点数が減少するとともに、作業性が向上する。

＜他の実施形態＞
本明細書に開示される技術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技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態ではリード型の端子を有するインダクタ２０，２００を示したが、表面実装型の端子を有するものを使用してもよい。その場合には、サブフレーム６３の底壁６７を省略することができる。

（２）上記実施形態では、サブフレーム６３をインダクタ２０，２００の周囲全体を囲む周壁状としたが、一部が欠けている構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、保持部を溝部（保持溝７１）や支持部（コア受け部７３およびコイル受け部７４）とした例を示したが、保持部の構成は上記実施形態に限るものでなく、保持する電子部品の形態に合わせて、例えばサブフレーム６３の側壁から内側に突出して電子部品の一部を保持する形態等、任意に変更することができる。

（４）上記実施形態では、電子部品としてインダクタ２０，２００を保持する形態を示したが、電子部品はインダクタに限るものでない。

１０、１００：電気接続箱
１１：回路基板
２０、２００：インダクタ（電子部品）
２１：コイル
２２：巻回部（本体部）
２３：リード端子
３０：磁性コア
４０：ボビン
４１：ボビン側底壁部
４１Ａ：突出部（突部）
５０：ヒートシンク
６０、６００：フレーム
６１：外枠
６３：サブフレーム
６５：仕切り壁
６６Ａ：第１収容部
６６Ｂ：第２収容部
６７：底壁（保持部、支持部）
７１：保持溝（保持部、溝部）
７３：コア受け部（保持部、支持部）
７４：コイル受け部（保持部、支持部）
Ｌ：軸方向

Claims (5)

1. 電子部品が接続された回路基板と、
   前記回路基板に対して位置決めされたフレームと、を備えた電気接続箱であって、
   前記フレームは前記電子部品の周囲の少なくとも一部を囲むサブフレームを一体に備えており、
   前記サブフレームに、前記電子部品を当該サブフレーム内に保持する保持部が設けられている電気接続箱。
2. 前記保持部は、前記電子部品に設けられた突部を嵌め入れる溝部である請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記電子部品は、巻き線が巻回された巻回部を有するコイルと、磁性コアと、前記コイルおよび前記磁性コアの間に配されるボビンとを備えており、
   前記突部は前記コイルおよび前記磁性コアから張り出した前記ボビンである、請求項２に記載の電気接続箱。
4. 前記保持部は、前記電子部品と前記回路基板との間に配されて前記電子部品を前記回路基板側から支持する支持部である請求項１に記載の電気接続箱。
5. 前記電子部品は巻き線が円環状に巻回された巻回部を有するコイルを備えるとともに、前記巻回部の軸が前記回路基板に沿うように配されており、
   前記支持部は前記巻回部の軸方向に延びる側面に沿う曲面状とされている請求項４に記載の電気接続箱。

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