JP2019092369A - 車両電気センター、および、それを製造する方法 - Google Patents

車両電気センター、および、それを製造する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製造コストを増大させることのない、９０°の角度のコネクタを有する電気センターを提供する。【解決手段】車両の電気システムへ配電するための電気センターは、第２のＰＣＢ部分２４に対して角度付けられて配置される第１のプリント基板ＰＣＢ部分２２を有するプリント基板構造体２０を備える。プリント基板構造体２０は、第１および第２のＰＣＢ部分２２、２４と一体的に形成され、第１のＰＣＢ部分から第２のＰＣＢ部分２４まで延在するプリント回路を形成する可撓性接続要素２６を備える。電気センターは、さらに、第１のＰＣＢ部分２２の第１の主要面３０から垂直に延在する第１の複数の電気端子２８と、第２のＰＣＢ部分２４の第２の主要面３６から垂直に延在する第２の複数の電気端子３４と、を備える。第１の主要面３０は、第２の主要面３６に対して約９０°の角度で角度付けられて配置される。【選択図】図３

Description

[0001]本願は、２０１７年１０月３日に出願された米国特許出願第１５／７２３，２４５号の利益を要求する。当該出願の開示全体は、参照によって本願に組み入れられる。
[0002]本開示は、概して、配電のための電気センターに関し、より詳細には、車両の電気システムに配電するための電気センターに関する。
[0003]自動車の電気センターは、典型的には、短絡および／または回路過負荷によって生じるダメージから電気システムの電気部品を保護するためにヒューズを備えている。プリント基板（ＰＣＢ）ベースの電気センターは、接続システムインタフェースを介して１つ以上のワイヤハーネスアセンブリと接続する配電部品アセンブリ型である。それは、複雑な内部電力配線をもたらし、ヒューズ、リレー、回路ブレーカ、および、他の電気部品（例えば、ダイオードおよび／または集積回路マイクロコントローラ）などのデバイスを含む。
[0004]従来の電気センターは、設計および製造性の制限に起因して、コネクタ入力／出力と、上／下アセンブリとしてのデバイスと、を有して構成されている。ピン端子ヘッダ（これは、典型的には、９０°の角度の接続部を形成するために、電気センター上で使用される）は、組み立てられた湾曲端子、または、ＰＣＢに接続されたプラスチックヘッダ内にオーバーモールドされた端子からなる。ＰＣＢへの端子の組み付けには、プラスチックヘッダが、超高温のプラスチックからなる高温のはんだ付けプロセスに耐え得ることが必要になり、あるいは、プラスチックヘッダが高温にさらされることを避けるための特別な処理工程が必要になり、このことは、電気センターの製造コストを望ましくなく増大させることになり得る。したがって、プラスチックヘッダを必要としない９０°の角度のコネクタを有する電気センターアセンブリが、依然として望まれている。
[0005]背景技術の欄に記載された主題は、背景技術の欄において記載されていることのみから先行技術であると推定されるべきではない。同様に、背景技術の欄で述べられる問題、または、背景技術の欄の主題に関連する問題は、先行技術において従前から認識されていたものとして推定されるべきではない。背景技術の欄の主題は、様々なアプローチを表しているに過ぎず、それら自体も発明になり得る。
[0006]本発明の一実施形態によれば、車両の電気システムに配電するための電気センターが提供される。この電気センターは、第２のＰＣＢ部分に対して角度付けられて配置された第１のプリント基板（ＰＣＢ）部分を有するプリント基板構造体を備えている。プリント基板構造体は、さらに、第１のＰＣＢ部分から第２のＰＣＢ部分まで延在するプリント回路を形成する、第１および第２のＰＣＢ部分と一体的に形成された可撓性接続要素を備えている。電気センターは、さらに、第１のＰＣＢ部分の第１の主要面から垂直に延在する第１の複数の電気端子と、第２のＰＣＢ部分の第２の主要面から垂直に延在する第２の複数の電気端子と、を備えている。電気センターは、さらに、プリント基板構造体が配置されるハウジングを備えている。第１の主要面は、第２の主要面に対して約９０°の角度で角度付けられて配置される。
[0007]第１の複数の電気端子の一部分は、取り外し可能な電気部品（例えば、可溶性リンクおよび／または電気機械リレー）とインタフェース接続するように構成されてもよい。第２の複数の電気端子の一部分は、対応する雌端子を有する電気コネクタとインタフェース接続するように構成された雄ブレード端子であってもよい。代替実施形態では、第１の複数の端子は、雄ブレード端子を備えていてもよく、第２の複数の端子は、雌端子を備えていてもよい。
[0008]電気センターは、さらに、電気コネクタを受け入れるように構成されたシュラウドを備えていてもよい。シュラウドは、複数の開口部を形成する。これらの開口部には、第２の複数の電気端子が受け入れられ、また、これらの開口部を第２の複数の電気端子が貫通する。
[0009]ハウジングは、一対の対向する平行溝を形成してもよい。平行溝内には、シュラウドの対向する縁部が受け入れられる。これに加えて、または、これに代えて、シュラウドは、リビングヒンジによってハウジングに取り付けられてもよい。
[0010]本発明の他の実施形態によれば、車両の電気システムに配電するように構成された電気センターの製造方法が提供される。この方法は、
・第２のＰＣＢ部分に対して角度付けられて配置された第１のプリント基板（ＰＣＢ）部分を有するとともに、第１および第２のＰＣＢ部分と一体的に形成され、第１のＰＣＢ部分から第２のＰＣＢ部分まで延在するプリント回路を形成する可撓性接続要素を有するプリント基板構造体を用意する工程と、
・第１の複数の電気端子が第１のＰＣＢ部分の第１の主要面から垂直に延在するように、第１の複数の電気端子を第１の主要面内に挿入する工程と、
・第２の複数の電気端子が第２のＰＣＢ部分の第２の主要面から垂直に延在するように、第２の複数の電気端子を第２の主要面内に挿入する工程と、
・第１の主要面が第２の主要面に対して約９０°の角度で角度付けられて配置されるように、可撓性接続要素を曲げる工程と、
・ハウジングを用意する工程と、
・プリント基板構造体をハウジング内に配置する工程と
を備えている。
[0011]第１の複数の電気端子の一部分は、取り外し可能な電気部品（例えば、可溶性リンクおよび／または電気機械リレー）とインタフェース接続するように構成されてもよい。第２の複数の電気端子の一部分は、対応する雌端子を有する電気コネクタとインタフェース接続するように構成された雄ブレード端子であってもよい。
[0012]この方法は、さらに、
・電気コネクタを受け入れるように構成され、複数の開口部を形成するシュラウドを用意する工程と、
・第２の複数の電気端子が複数の開口部を貫通するように、第２の複数の電気端子を複数の開口部内に挿入する工程と
を備えていてもよい。
[0013]ハウジングは、一対の対向する平行溝を形成してもよい。この方法は、さらに、シュラウドの対向する縁部を一対の対向する平行溝内に配置する工程を備えていてもよい。
[0014]シュラウドは、リビングヒンジによってハウジングに取り付けられてもよく、この方法は、さらに、リビングヒンジを折り畳む工程を備えていてもよい。
[0015]単に非限定的な例として与えられる好ましい実施形態の次の詳細な説明を、添付図面を参照して読めば、さらなる特徴および利点がいっそう明らかになるであろう。
[0016]本発明が、例示目的で、添付の図面を参照して以下に説明される。
[0017]本発明の一実施形態による電気センターを備える車両の概略図である。 [0018]本発明の一実施形態による電気センターの分解図である。 [0019]本発明の一実施形態による図２の電気センターのプリント基板構造体の分離図である。 [0020]本発明の一実施形態による図２の電気センターの製造方法のフローチャートである。 [0021]本発明の一実施形態による図２の電気センターの段階的な組み立て図である。 本発明の一実施形態による図２の電気センターの段階的な組み立て図である。 本発明の一実施形態による図２の電気センターの段階的な組み立て図である。 本発明の一実施形態による図２の電気センターの段階的な組み立て図である。 本発明の一実施形態による図２の電気センターの段階的な組み立て図である。 本発明の一実施形態による図２の電気センターの段階的な組み立て図である。
[0022]図１は、電気センター１２を備える車両１０の非限定的な例を示している。電気センター１２は、車両１０の電気システム１４への電力の流れを分配するとともに制限する。電気システム１４は、典型的には、車両１０の様々なでデバイス１５（例えば、ホーン、ヘッドランプ、パワーステアリングモータなど）と、デバイス１５の各々に電気センター１２から電力を運ぶのに必要な関連するワイヤハーネス１７と、を備えている。概して、電気センター１２は、車両のオルタネータ１９およびバッテリ１６から電力を受け取る。電気センター１２は、電気システム１４内での短絡の結果として電気システム１４にダメージが生じないように、電気システム１４に分配される電力の流れを制限する。
[0023]図２および図３は、電気センター１２の非限定的な例を示している。電気センター１２は、プリント基板構造体２０を備えている。プリント基板構造体２０は、実質的に剛性を有する第２のＰＣＢ部分２４に対して角度付けられて配置された実質的に剛性を有する第１のプリント基板（ＰＣＢ）部分２２を有している。可撓性接続要素２６が、第１のＰＣＢ部分２２および第２のＰＣＢ部分２４と一体的に形成され、第１のＰＣＢ部分２２から第２のＰＣＢ部分２４まで延在するプリント回路を形成する。第１のＰＣＢ部分２２および第２のＰＣＢ部分２４は、第１のＰＣＢ部分２２および第２のＰＣＢ部分２４を可撓性接続要素２６に接続する接触パッドを備えていない。
[0024]図２および図３に示されるように、第１の複数の電気端子２８が、第１のＰＣＢ部分２２の第１の主要面３０から垂直に延在する。第１の複数の電気端子２８の一部分は、取り外し可能な可溶性リンク３２とインタフェース接続するように構成される。第２の複数の電気端子３４が、第２のＰＣＢ部分２４の第２の主要面３６から垂直に延在する。第２の複数の電気端子３４の一部分は、対応する雌端子を有する電気コネクタ（図示せず）とインタフェース接続するように構成された雄ブレード端子である。可撓性接続要素２６は、第１のＰＣＢ部分２２の第１の主要面３０が第２のＰＣＢ部分２４の第２の主要面３６に対して約９０°の角度で角度付けられて配置されるように折り畳まれる。本明細書で使用される場合、「約９０°の角度」とは、８５〜９５°の範囲内の角度を意味する。
[0025]図２示されるように、電気センター１２は、さらに、嵌合電気コネクタを受け入れるように構成されたシュラウド３８を備えている。シュラウド３８は、複数の開口部４０を形成する。第２の複数の電気端子３４は、複数の開口部４０内に受け入れられ、第２の複数の電気端子３４は、複数の開口部４０を貫通する。
[0026]電気センター１２は、さらに、下部ハウジング４２を備えている。プリント基板構造体２０は、下部ハウジング４２内に配置される。下部ハウジング４２は、好ましくは、絶縁性プラスチック材料（例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））から形成される。下部ハウジング４２は、第２のＰＣＢ部分２４を第１のＰＣＢ部分２２に対して９０°の角度で固定するために、シュラウドの対向する縁部４６を受け入れる一対の対向する平行溝４４を形成する。
[0027]電気センター１２は、さらに、第１のＰＣＢ部分２２を覆う上部ハウジング４８を備えている。上部ハウジング４８は、複数の開口５０を形成し、第１の複数の電気端子２８へのアクセスを可能にするとともに、第１の複数の電気端子２８に取り付けられる可溶性リンク３２のための支持を提供する。可溶性リンク３２へのアクセスを可能にするように構成された取り外し可能なカバー５２が、下部ハウジング４２に取り付けられる。
[0028]図４〜１０は、車両１０の電気システム１４へ配電するように構成された電気センター１２を製造する方法１００の非限定的な例を示している。方法１００は、以下の工程を備えている。
[0029]工程１０２、すなわち、プリント基板（ＰＣＢ）構造体を用意する工程は、可撓性接続要素２６によって相互接続された第１のプリント基板（ＰＣＢ）部分２２および第２のＰＣＢ部分２４を有するプリント基板構造体２０を用意する工程を備えている。可撓性接続要素２６は、第１のＰＣＢ部分２２および第２のＰＣＢ部分２４と一体的に形成され、第１のＰＣＢ部分２２から第２のＰＣＢ部分２４まで延在するプリント回路を形成する。図５に示されるように、第１のＰＣＢ部分２２の第１の主要面３０は、第２のＰＣＢ部分２４の第２の主要面３６と平行であり、かつ、同一平面にある。
[0030]工程１０４、すなわち、第１の複数の電気端子をＰＣＢ構造体の第１のＰＣＢ部分内に挿入する工程は、図５および図６に示されるように第１の複数の電気端子２８が第１の主要面３０から垂直に延在するように、第１の複数の電気端子２８を第１のＰＣＢ部分２２の第１の主要面３０内に挿入する工程を備えている。第１の複数の電気端子２８の第１の部分は、第１のＰＣＢ部分２２の上側に挿入され、また、可溶性リンク３２とインタフェース接続するように構成される。一方、第１の複数の電気端子２８の第２の部分は、第１のＰＣＢ部分２２の下側に挿入され、また、トレッド付きスタッド５４とインタフェース接続するように構成される（図９参照）。
[0031]工程１０６、すなわち、第２の複数の電気端子をＰＣＢ構造体の第２のＰＣＢ部分２４内に挿入する工程は、図５および図６に示されるように第２の複数の電気端子３４が第２の主要面３６から垂直に延在するように、第２の複数の電気端子３４を第２のＰＣＢ部分２４の第２の主要面３６内に挿入する工程を備えている。第２の複数の電気端子３４は、対応する雌端子を有する電気コネクタ（図示せず）とインタフェース接続するように構成された雄ブレード端子であり、第２のＰＣＢ部分２４の下側に挿入される。
[0032]工程１０８、すなわち、複数の開口部を形成するシュラウドを用意する工程は、電気コネクタを受け入れるように構成されたシュラウド３８を用意する工程を備えている。シュラウド３８は、図６に示されるように複数の開口部４０を形成する。
[0033]工程１１０、すなわち、第２の複数の電気端子を複数の開口部内に挿入する工程は、図７に示すように第２の複数の電気端子３４が複数の開口部４０を貫通するように、第２の複数の電気端子３４を複数の開口部４０内に挿入する工程を備えている。
[0034]工程１１２、すなわち、第１のＰＣＢ部分が第２のＰＣＢ部分に対して９０°の角度になるように可撓性接続要素を曲げる工程は、図７に示されるように第１のＰＣＢ部分２２の第１の主要面３０が第２のＰＣＢ部分２４の第２の主要面３６に対して約９０°の角度で角度付けられて配置されるように、可撓性接続要素２６を曲げる工程を備えている。
[0035]工程１１４、すなわち、一対の平行溝を有する下部ハウジングを用意する工程は、図８に示されるように一対の対向する平行溝４４を形成する下部ハウジング４２を用意する工程を備えている。
[0036]工程１１６、すなわち、シュラウドの縁部を一対の平行溝内に配置する工程は、図８および図９に示されるようにシュラウド３８の対向する縁部を下部ハウジング４２の一対の対向する平行溝４４内に配置する工程を備えている。
[0037]工程１１８、すなわち、ＰＣＢ構造体を下部ハウジング内に配置する工程は、図８および図９に示されるようにプリント基板構造体２０を下部ハウジング４２内に配置する工程を備えている。
[0038]工程１２０、すなわち、上部ハウジングを下部ハウジング内に配置する工程は、図１０に示されるように上部ハウジング４８を下部ハウジング４２内に配置する工程を備えている。
[0039]工程１２２、すなわち、下部ハウジングにカバーを取り付ける工程は、図２に示されるように下部ハウジング４２にカバー５２を取り付ける工程を備えている。
[0040]このようにして、車両１０用の電気センター１２が提供される。第１のＰＣＢ部分２２と第２のＰＣＢ部分２４との間の可撓性接続要素２６によって、端子が２つの異なる軸線（例えば、上下および左右）に沿って方向付けられた電気センター１２が提供される。これにより、電気センターのデザインおよび車両１０内でのパッケージングを最適化することができる。可撓性接続要素２６を電気センター１２に導入することによって、高電流端子を複数の方向に方向付けられたインタフェース内に位置決めすることができ、それによって、従来の上下の端子の向きよりも、ハーネス接続部およびデバイス１５の組立を容易にすることができる。電気センター１２によって提供されるさらなる利益には、第１のＰＣＢ部分２２および第２のＰＣＢ部分２４の両方に電流端子を使用することが含まれる。さらに、可撓性接続要素２６の複数の構成によって、潜在的に、電気センター１２の増加に応じて様々な電気センター１２のデザインについてハウジング部品の再利用が可能になる。可撓性接続要素２６を使用することによって、プラスチックヘッダ、湾曲端子などを含む電気センター１２の部品が低減される。電気センター１２は、さらに、プラスチックが鍛え直された直角端子が高温端子はんだ付けプロセスによって処理されることなく、最終的なアセンブリで、「直角」ヘッダコネクタ／インタフェースを提供する。
[0041]本発明が、その好ましい実施形態について説明されたが、それは、そのように限定されることは意図しておらず、次の特許請求の範囲に記載される範囲によってのみ限定されることを意図している。例えば、上述の実施形態（および／または、その態様）は、互いに組み合わされて使用されてもよい。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適用するように多くの変形形態を作り得る。
様々な構成要素の寸法、材料の種類、および、向き、ならびに、本明細書に記載される様々な構成要素の数および位置は、なんらかの実施形態のパラメータを定義することを意図しており、決して限定ではなく、単なる典型的な実施形態である。
[0042]特許請求の範囲の趣旨および範囲内での多くの他の実施形態および変形形態は、上記の説明を読めば、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、そのような特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲と共に、次の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
[0043]次の特許請求の範囲において、「備える(including)」、「この場合（in which)」との用語は、それぞれの用語「備える（comprising）」、「この場合（wherein）」の分かりやすい英語の同義語として使用されている。さらに、第１、第２などの用語は、重要性の順序を示すものではなく、第１，第２などの用語は、１つの要素を他の要素と区別するために使用される。さらに、ａ、ａｎなどの用語の使用は、量の限定を示すものではなく、言及される物の少なくとも１つの存在を示している。さらに、上部、下部などの方向に関する用語は、特定の向きを示すものではなく、上部、下部などの用語は、１つの要素を他の要素と区別し、様々な要素間の位置関係を規定するために使用されている。
[0044]さらに、次の特許請求の範囲の限定は、ミーンズプラスファンクション形式では記載されておらず、特許請求の範囲の限定がさらなる構造が欠けた機能の記述の前に「means for」との用語を明示的に使用していなければ、ＵＳＣ１１２条（ｆ）に基づいて解釈されることを意図していない。

Claims (12)

  1. 車両（１０）の電気システム（１４）へ配電するように構成された電気センター（１２）であって、
    第２のＰＣＢ部分（２４）に対して角度付けられて配置される第１のプリント基板（ＰＣＢ）部分（２２）と、前記第１および第２のＰＣＢ部分（２２，２４）と一体的に形成され、前記第１のＰＣＢ部分（２２）から前記第２のＰＣＢ部分（２４）まで延在するプリント回路を形成する可撓性接続要素（２６）と、を有するプリント基板構造体（２０）と、
    前記第１のＰＣＢ部分（２２）の第１の主要面（３０）から垂直に延在する第１の複数の電気端子（２８）と、
    前記第２のＰＣＢ部分（２４）の第２の主要面（３６）から垂直に延在する第２の複数の電気端子（３４）と、
    前記プリント基板構造体（２０）が配置されるハウジング（４２）と
    を備え、
    前記第１の主要面（３０）は、前記第２の主要面（３６）に対して約９０°の角度で角度付けられて配置される
    電気センター。
  2. 請求項１に記載の電気センター（１２）であって、
    前記第１の複数の電気端子（２８）の一部分は、取り外し可能な可溶性リンク（３２）とインタフェース接続するように構成された
    電気センター。
  3. 請求項１に記載の電気センター（１２）であって、
    前記第２の複数の電気端子（３４）の一部分は、対応する雌端子を有する電気コネクタとインタフェース接続するように構成された雄ブレード端子である
    電気センター。
  4. 請求項３に記載の電気センター（１２）であって、
    前記電気センター（１２）は、さらに、前記電気コネクタを受け入れるように構成されたシュラウド（３８）を備え、
    前記シュラウド（３８）は、複数の開口部（４０）を形成し、
    前記第２の複数の電気端子（３４）は、前記複数の開口部（４０）内に受け入れられ、
    前記第２の複数の電気端子（３４）は、前記複数の開口部（４０）を貫通する
    電気センター。
  5. 請求項４に記載の電気センター（１２）であって、
    前記ハウジング（４２）は、一対の対向する平行溝（４４）を形成し、
    前記シュラウド（３８）の対向する縁部は、前記一対の対向する平行溝（４４）内に受け入れられる
    電気センター。
  6. 請求項４に記載の電気センター（１２）であって、
    前記シュラウド（３８）は、リビングヒンジによって前記ハウジング（４２）に取り付けられる
    電気センター。
  7. 車両（１０）の電気システム（１４）へ配電するように構成された電気センター（１２）を製造する方法（１００）であって、
    第２のＰＣＢ部分（２４）に対して角度付けられて配置される第１のプリント基板（ＰＣＢ）部分（２２）と、前記第１および第２のＰＣＢ部分（２２，２４）と一体的に形成され、前記第１のＰＣＢ部分（２２）から前記第２のＰＣＢ部分（２４）まで延在するプリント回路を形成する可撓性接続要素（２６）と、を有するプリント基板構造体（２０）を用意する工程（１０２）と、
    第１の複数の電気端子（２８）が前記第１のＰＣＢ部分（２２）の第１の主要面（３０）から垂直に延在するように、前記第１の複数の電気端子（２８）を前記第１の主要面（３０）内に挿入する工程（１０４）と、
    第２の複数の電気端子（３４）が前記第２のＰＣＢ部分（２４）の第２の主要面（３６）から垂直に延在するように、前記第２の複数の電気端子（３４）を前記第２の主要面（３６）内に挿入する工程（１０６）と、
    前記第１の主要面（３０）が前記第２の主要面（３６）に対して約９０°の角度で角度付けられて配置されるように前記可撓性接続要素（２６）を曲げる工程（１１２）と、
    ハウジング（４２）を用意する工程（１１４）と、
    前記プリント基板構造体（２０）を前記ハウジング（４２）内に配置する工程（１１８）と
    を備える方法。
  8. 請求項７に記載の方法（１００）であって、
    前記第１の複数の電気端子（２８）の一部分は、取り外し可能な可溶性リンク（３２）とインタフェース接続するように構成された
    方法。
  9. 請求項７に記載の方法（１００）であって、
    前記第２の複数の電気端子（３４）の一部分は、対応する雌端子を有する電気コネクタとインタフェース接続するように構成された雄ブレード端子である
    方法。
  10. 請求項９に記載の方法（１００）であって、
    前記電気コネクタを受け入れるように構成され、複数の開口部（４０）を形成するシュラウド（３８）を用意する工程（１０８）と、
    前記第２の複数の電気端子（３４）が前記複数の開口部（４０）を貫通するように前記第２の複数の電気端子（３４）を前記複数の開口部（４０）内に挿入する工程（１１０）と
    をさらに備える方法。
  11. 請求項１０に記載の方法（１００）であって、
    前記ハウジング（４２）は、一対の対向する平行溝（４４）を形成し、
    前記方法（１００）は、さらに、前記シュラウド（３８）の対向する縁部を前記一対の対向する平行溝（４４）内に配置する工程（１１６）を備える
    方法。
  12. 請求項１０に記載の方法（１００）であって、
    前記シュラウド（３８）は、リビングヒンジによって前記ハウジング（４２）に取り付けられ、
    前記方法（１００）は、さらに、前記リビングヒンジを折り畳む工程を備える
    方法。
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