JP2023105848A - 分岐ボックス、分岐構造及び分岐構造の施工方法 - Google Patents

分岐ボックス、分岐構造及び分岐構造の施工方法 Download PDF

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郁哉 井上
Fumiya Inoue
正則 山崎
Masanori Yamazaki
隆宜 三吉
Takanobu Miyoshi
直哉 榊
Naoya Sakaki
誠人 田中
Seito Tanaka
祥司 大崎
Shoji Osaki
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Abstract

【課題】 電源分配をより容易に行うことが可能な自動車用の電源幹線回路用分岐ボックス等を提供する。【解決手段】 分岐ボックス1は、自動車用の電源幹線回路用に用いられる。筐体3の内部には、ホルダ5が配置される。ホルダ5は、略逆T字状の形状であり、後述する幹線ケーブルを載置可能な幹線ケーブル載置部17と、幹線ケーブル載置部17に対して上方に起立するバスバー保持部19を有する。ホルダ5のバスバー保持部19を挟み込むように、一対のバスバー7が配置され、ホルダ5によって保持される。バスバー7は、略T字状であり、両端部にコネクタ接続部21が設けられ、コネクタ接続部21の間において、下方に突出するように、幹線ケーブル接続部23が設けられる。コネクタ接続部21は、コネクタ9と接続可能であり、幹線ケーブル接続部23は、幹線ケーブルと接続可能である。【選択図】図1

Description

本発明は自動車において、電源と接続される幹線ケーブルから各電気機器等に分岐する分岐ボックス等に関するものである。
BEV(Battery Electric Vehicle)やHEV(Hybrid Electric Vehicle)といった電気自動車において、高電圧で駆動するユニットが車両には複数搭載されている。従来は、PCU(Power Control Unit)と呼ばれるインバーターを含むユニットが、それぞれ駆動したいユニットに電源を供給することで電気機器を稼働している。
しかしながらPCUの出力や、搭載されるユニットの数量によっては、直接の接続ではなく配電分岐ボックスといった中継のための接続箱が必要になる場合がある。したがって、複数のユニットを接続するためには、複数の配電分岐ボックスを配置する必要がある。
このような構造としては、例えば、車両に搭載された電源に第一の電源線が接続され、第一の電源線が第一の電源分配器と接続され、第一の電源分配器には、さらに第一の電源幹線を介して第二の電源分配器が接続され、第二の電源分配器は、第二の電源幹線を介して第三の電源分配器と接続され、第三の電源分配器は、第三の電源幹線を介して第四の電源分配器と接続された配策構造が開示されている(特許文献1)。
特開2019-137394号公報
しかし、特許文献1のように、電源分配器同士を電源幹線で接続する方法では、それぞれの電源分配器(配電分岐ボックス)同士を接続するための幹線回路が必要となる。このため、部品点数が増えてしまうという問題がある。
また、車両のマイナーチェンジ等による装備追加の際には、既存の幹線回路を分割し、配電分岐ボックスやワイヤハーネスを新設する必要になる場合もある。しかし、配電分岐ボックスは、配置の関係上、ユニット等の間の最短の位置にレイアウト出来ず、接続するための電線が長くなってしまうという場合がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、電源分配をより容易に行うことが可能な自動車用の電源幹線回路用分岐ボックス等を提供することを目的とする。
前述した目的を達するために第1の発明は、自動車用の電源幹線回路用分岐ボックスであって、筐体と、前記筐体の内部に配置されるホルダと、前記ホルダによって保持されるバスバーと、前記筐体に配置されるコネクタと、を具備し、前記バスバーは、幹線ケーブルと接続可能な幹線ケーブル接続部と、前記コネクタと接続可能なコネクタ接続部を有することを特徴とする分岐ボックスである。
前記ホルダは、幹線ケーブルを載置可能な幹線ケーブル載置部と、一対の前記バスバーに挟み込まれて、前記バスバー同士の絶縁距離を確保するバスバー保持部とを有してもよい。
前記コネクタ接続部と前記コネクタとの間に、ヒューズが接続されてもよい。
前記ホルダは樹脂製であってもよい。
前記筐体は金属製であってもよい。
前記筐体には、幹線ケーブルが貫通可能なケーブル貫通部が形成され、前記ケーブル貫通部の周囲の少なくとも一部に突起が形成され、前記突起には、編組線を固定可能であってもよい。
第1の発明によれば、筐体内部で幹線ケーブルにバスバーを直接接合することが可能であるため、幹線ケーブルを複数に分離する必要がなく、部品点数の増加を最小限とすることができる。また、バスバーにはコネクタが接続されるため、分岐されるワイヤハーネス等との接続も容易である。
また、ホルダが、幹線ケーブルを載置可能な幹線ケーブル載置部を有すれば、幹線ケーブルをより確実に保持し、位置ずれ等を抑制することができる。また、ホルダが、一対のバスバーに挟み込まれて、バスバー同士の絶縁距離を確保するバスバー保持部を有すれば、バスバー同士の短絡等を確実に抑制することができる。
また、コネクタ接続部とコネクタとの間にヒューズを配置することで、過電流から回路を保護することができる。
また、ホルダが樹脂製であれば、軽量であり、例えばバスバー同士の間の絶縁性を確保することができる。
また、筐体が金属製であれば、分岐ボックスに対して、ノイズ遮蔽性能を確保することができる。
また、筐体に形成されたケーブル貫通部の周囲の少なくとも一部に突起を形成し、突起に対して編組線を固定可能とすることで、筐体を貫通する幹線ケーブルに対しても、編組線によるノイズ遮蔽性能を確保することができる。
第2の発明は、第1の発明にかかる分岐ボックスを用いた分岐構造であって、前記筐体には、少なくとも一対の幹線ケーブルが貫通し、前記筐体の内部において、それぞれの前記幹線ケーブルの被覆部の一部が除去されて、内部の導体が露出し、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部が接合されることを特徴とする分岐構造である。
前記幹線ケーブルの導体と、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部とが溶接によって接合されてもよい。
前記幹線ケーブルの導体と、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部とが圧着によって接合されてもよい。
前記ホルダは、幹線ケーブルを載置可能な幹線ケーブル載置部と、一対の前記バスバー同士の絶縁距離を確保するバスバー保持部とを有し、一対の前記幹線ケーブルが前記幹線ケーブル載置部に配置され、一対の前記幹線ケーブルの間に、前記バスバー保持部が配置され、前記バスバー保持部が一対の前記バスバーで挟み込まれてもよい。
第2の発明によれば、筐体の内部において、それぞれの幹線ケーブルの被覆部の一部を除去し、内部の導体を露出させ、バスバーの幹線ケーブル接続部と幹線ケーブルの導体とが直接接合されるため、幹線ケーブルを複数に分離する必要がなく、部品点数の増加を最小限とすることができる。また、既存の幹線ケーブルに対しても、幹線ケーブルを切断する必要がなく、レイアウトの自由度も高い。
また、幹線ケーブルの導体と、バスバーの幹線ケーブル接続部とは、溶接によって接合されてもよく、圧着によって接合されてもよいが、いずれの場合でも、別部品を用いることなく、高い信頼性で幹線ケーブルの導体とバスバーとを接続することができる。
また、一対の幹線ケーブルをホルダの幹線ケーブル載置部に配置することで、確実にホルダによって幹線ケーブルを保持することができる。また、一対の幹線ケーブルの間に配置されるバスバー保持部が、一対のバスバーで挟み込まれるようにすることで、バスバー同士の絶縁距離を確実に確保することができる。
第3の発明は、第1の発明に係る分岐ボックスを用いた分岐構造の施工方法であって、少なくとも一対の幹線ケーブルの被覆部の一部を除去して、内部の導体を露出させ、それぞれの前記幹線ケーブルの導体に、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部を接合し、一対の前記バスバーの間に前記ホルダを配置して、前記筐体で、前記バスバー及び前記ホルダを覆うことを特徴とする分岐構造の施工方法である。
第3の発明によれば、既設の幹線ケーブルに対して、容易に分岐構造を形成することができる。
本発明によれば、電源分配をより容易に行うことが可能な自動車用の電源幹線回路用分岐ボックス等を提供することができる。
分岐ボックス1の分解斜視図。 (a)は、ホルダ5の正面図、(b)はバスバー7の側面図。 (a)は、分岐ボックス1の部分組立斜視図、(b)は、分岐構造10を示す斜視図。 (a)は、分岐構造10の軸方向断面図、(b)は、分岐構造10の軸方向に垂直な断面図。 分岐構造10aの軸方向断面図。 分岐ボックス1aの分解斜視図。 (a)は、ホルダ5aの正面図、(b)はバスバー7aの側面図。 分岐構造10bの軸方向断面図。 分岐構造10cを示す図であり、(a)は編組線35を取り付ける前の状態を示す斜視図、(b)は編組線35を取り付けた状態を示す斜視図。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、分岐ボックス1の分解斜視図である。分岐ボックス1は、自動車用の電源幹線回路用に用いられる。
分岐ボックス1は、主に、筐体3と、ホルダ5と、一対のバスバー7及びコネクタ9等から構成される。筐体3は、例えば金属製である。筐体3は、二つに分割されており、互いに突き合せて一体化した状態で固定可能である。なお、筐体3の外部には、筐体3を自動車のボディ等に固定することが可能な固定部が設けられ、固定部にアース線を接続して接地することも可能である。
筐体3のそれぞれの分割体に対して、開口面に隣接する対向面(図中手前の面と奥側の面)には、ケーブル貫通部25とコネクタ固定部27が設けられる。ケーブル貫通部25は、後述する幹線ケーブルが貫通する部位である。ケーブル貫通部25は、筐体3のそれぞれの分割体において、切り欠き状に形成され、分割体同士を突き合わせると、全体として略長円となる。なお、ケーブル貫通部25が形成される対向面方向を分岐ボックス1の軸方向とする。
同様に、ケーブル貫通部25の上方には、コネクタ固定部27が切り欠き状に形成され、分割体同士を突き合わせると、全体としてコネクタ9に対応した形状(図では略矩形)となる。コネクタ固定部27には、コネクタ9が配置されて、例えばボルト等で固定される。すなわち、コネクタ9は、筐体3に配置される。なお、コネクタ9としては、汎用のコネクタを使用可能である。
筐体3の内部には、ホルダ5が配置される。図2は、ホルダ5の正面図である。ホルダ5は、略逆T字状の形状であり、後述する幹線ケーブルを載置可能な幹線ケーブル載置部17と、幹線ケーブル載置部17に対して上方に起立するバスバー保持部19を有する。幹線ケーブル載置部17は、略平坦に形成され、幹線ケーブルが配置される部位である。幹線ケーブル載置部17には、例えば幹線ケーブルを保持して固定可能な固定構造(バンド等)を設けてもよい。
バスバー保持部19は、ある程度の厚みを有し、幹線ケーブル載置部17の間(幅方向の略中央)に配置される。バスバー保持部19は、一対のバスバー7に挟み込まれて、バスバー7同士の絶縁距離を確保することが可能である。すなわち、ホルダ5は、絶縁部材からなり、例えば樹脂製である。バスバー保持部19には、例えばバスバー7を保持して固定可能な固定構造(ねじ等)を設けてもよい。
ホルダ5のバスバー保持部19を挟み込むように、一対のバスバー7が配置され、ホルダ5によって保持される。図2(b)は、バスバー7の側面図である。バスバー7は、略T字状であり、両端部にコネクタ接続部21が設けられ、コネクタ接続部21の間において、下方に突出するように、幹線ケーブル接続部23が設けられる。コネクタ接続部21は、コネクタ9と接続可能であり、幹線ケーブル接続部23は、幹線ケーブルと接続可能である。なお、バスバー7は、例えば板状の金属部材である。
図3(a)は、ホルダ5に対して、幹線ケーブル11とバスバー7等を固定した状態を示す斜視図であり、図3(b)は、筐体3を閉じて、分岐ボックス1を用いた分岐構造10を示す斜視図である。また、図4(a)は、分岐構造10の軸方向の断面図であり、図4(b)は、分岐構造10の軸方向に垂直な断面図である。
分岐構造10の施工方法としては、まず、少なくとも一対の幹線ケーブル11(正極・負極の2極電線)を配置する。幹線ケーブル11は、導体13と、導体13を絶縁被覆する被覆部15とからなる。分岐構造10を設置する部位において、幹線ケーブル11の被覆部15の一部を除去して、内部の導体13を露出させる。
次に、それぞれの幹線ケーブル11の導体13に対して、バスバー7の幹線ケーブル接続部23を接合する。なお、幹線ケーブル11の導体13と、バスバー7の幹線ケーブル接続部23とは、例えば、溶接によって接合されてもよく、圧着によって接合されてもよい。圧着の場合には、例えば、幹線ケーブル接続部23の一部を折り曲げて圧着部を形成してもよい。以上により、幹線ケーブル11とバスバー7とが電気的に接続される。
次に、一対のバスバー7同士の間にバスバー保持部19が配置されるようにホルダ5を配置する。すなわち、一対の幹線ケーブル11がホルダ5の幹線ケーブル載置部17に配置され、一対の幹線ケーブル11の間に、バスバー保持部19が配置され、バスバー保持部19が一対のバスバー7で挟み込まれる。なお、必要に応じて、幹線ケーブル11を幹線ケーブル載置部17へ固定し、バスバー7をバスバー保持部19に固定する。さらに、バスバー7のコネクタ接続部21にそれぞれコネクタ9を接続する。コネクタ9は、溶接又はボルト等で固定される。なお、コネクタ9を固定した後にホルダ5を配置してもよい。
最後に、バスバー7及びホルダ5等を覆うように、筐体3の分割体を突き合わせて固定することで分岐構造10が施工される。すなわち、分岐構造10において、筐体3には、少なくとも一対の幹線ケーブル11が貫通する。また、筐体3の内部において、それぞれの幹線ケーブル11の被覆部15の一部が除去されて、内部の導体13が露出し、バスバー7の幹線ケーブル接続部23が接合される。また、バスバー7のコネクタ接続部21にはコネクタ9が接続されて、コネクタ9は筐体3に固定される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、幹線ケーブル11の被覆部15の一部が除去されて、内部の導体13に対して直接バスバー7が接合されるため、幹線ケーブル11を分岐ボックス1の両端で切断して接続する必要がない。また、バスバー7と導体13とが溶接又は圧着等によって接合されるため、接触信頼性も高い。例えば、断面略円形の幹線ケーブル11に対して、クリップ等によってコネクタの端子等を直接接触させようとしても、接触不良等の恐れがあるが、板状のバスバー7を溶接又は圧着等によって導体13と接合することで、両者を確実に接続することができる。
また、一対の幹線ケーブル11は、ホルダ5の幹線ケーブル載置部17に載置されるため、幹線ケーブル11のずれ等が抑制される。また、一対の幹線ケーブル11の間に、ホルダの5のバスバー保持部19が設けられ、バスバー7がバスバー保持部19に固定されるため、バスバー7と幹線ケーブル11とが、確実にホルダ5に固定され、より高い接触信頼性を得ることができる。
また、バスバー保持部19が絶縁体からなり、バスバー7同士の絶縁距離を保つことが可能な程度の厚みを有するため、バスバー7同士の間の短絡等を抑制することができる。
また、バスバー7には、コネクタ接続部21が形成され、バスバー7に対してコネクタ9を接合することで、コネクタ9を筐体3と一体化することができる。このため、汎用のコネクタを有する分岐ケーブル等との接続作業が容易である。この際、コネクタ9が、幹線ケーブル11の貫通方向の筐体3の両面に配置されるため、接続された分岐ケーブルを幹線ケーブル11に抱き合わせることも可能である。なお、コネクタ9は、筐体3の上面側であってもよく、また、幹線ケーブル11に対して直交する方向の側面に配置されてもよい。
次に、第2の実施形態について説明する。図5は、第2の実施形態に係る分岐構造10aを示す軸方向断面図である。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同様の機能等を奏する構成については、図1~図4と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
分岐構造10aは、分岐構造10と略同様の構成であるが、ヒューズ29が用いられる点で異なる。少なくとも、正極側の幹線ケーブル11に接合されるバスバー7のコネクタ接続部21とコネクタ9との間には、ヒューズ29が接続される。
なお、図示した例では、両側のコネクタ接続部21に対してヒューズ29が配置されているが、いずれか一方でもよい。また、ヒューズ29としては、管ヒューズであってもよく、ブレードヒューズのように差し込み式としてもよい。この場合には、筐体3の対応部位に差し込み孔を形成し、外部からヒューズを差し込むことで、バスバー7とコネクタ9とをヒューズを介して接続してもよい。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ヒューズ29を用いることで、過電流から車載ユニット等を保護することができる。
次に、第3の実施形態について説明する。図6は、分岐ボックス1aの分解斜視図である。分岐ボックス1aは、分岐ボックス1と略同様の構成であるが、ホルダ5a、バスバー7aが用いられる点等で異なる。
図7(a)は、ホルダ5aの正面図である。ホルダ5aは、ホルダ5に対して、幹線ケーブル載置部17の下方にもバスバー保持部19が突出する。すなわち、正面視において、ホルダ5aは略十字状の形状となる。なお、バスバー保持部19は、幹線ケーブル載置部17の下方側に対して、上方側の方が幹線ケーブル11の径の分だけ長くなる。
また、幹線ケーブル載置部17は、ホルダ5aの奥行方向(軸方向)に連続せずに、一部に切り欠き部18が形成される。すなわち、切り欠き部18においては、幹線ケーブル載置部17が形成されず、幹線ケーブル載置部17同士の間にバスバー保持部19が露出する。
図7(b)は、バスバー7aの側面図である。バスバー7aは、バスバー7に対して、幹線ケーブル接続部23の上下の両側にそれぞれコネクタ接続部21が形成される。すなわち、バスバー7aは、略H字状の形状である。
図8は、分岐ボックス1aを用いた分岐構造10bを示す軸方向断面図である。ホルダ5aの切り欠き部18には、バスバー7aの幹線ケーブル接続部23が配置される。バスバー7aのコネクタ接続部21は、ホルダ5aの幹線ケーブル載置部17の上下において、それぞれバスバー保持部19において保持される。
バスバー7aのそれぞれのコネクタ接続部21には、コネクタ9が接続される。すなわち、幹線ケーブル11を挟んで上下に、それぞれ軸方向に対向して計4箇所にコネクタ9が配置される。
第3の発明によれば、第1の発明と同様の効果を得ることができる。また、幹線ケーブル11を挟んで上下の両側にコネクタ9を配置することで、コネクタ9を増やしても、コネクタ9同士の間隔を十分に確保することができ、接続作業性が向上し、短絡等を抑制することもできる。
次に、第4の実施の形態について説明する。図9は、第4の実施の形態に係る分岐構造10cを示す図で、図9(a)は、編組線を取り付ける前の状態を示す図、図9(a)は、編組線35を取り付けた状態を示す図である。
分岐構造10cでは、筐体3のケーブル貫通部25の周囲の少なくとも一部に、軸方向の外方に突出する突起31が形成される。なお、突起31は、ケーブル貫通部25の外周部の全周に形成されてもよいが、例えば、図示したように、長円形のケーブル貫通部25の対向する円弧部に形成される。突起31に編組線35を被せ、編組線35の外周にバンド33を配置することで、編組線35を筐体3に固定することが可能である。なお、編組線35と突起31との接合は、バンド33によるものに限られず、溶接やロウ付けでもよい。
前述したように、筐体3は金属製であるため、分岐ボックスについてのシールド機能を確保することができる。一方、幹線ケーブル11は、通常、シールド性を確保するために、編組線やシールド管に挿入されて用いられる。この際、編組線35を突起31に容易に固定し、編組線35と筐体3とを導通させることが可能であるため、編組線35を別途の手段でアース線等により接地させる必要がない。
第4の実施の形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、編組線35を筐体3に容易に固定することができるため、分岐ボックスを含めて、回路全体のシールド性を容易に確保することができる。
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、各実施形態は、互いに組わせることができることは言うまでもない。
1、1a………分岐ボックス
3………筐体
5、5a………ホルダ
7、7a………バスバー
9………コネクタ
10、10a、10b、10c………分岐構造
11………幹線ケーブル
13………導体
15………被覆部
17………幹線ケーブル載置部
18………切り欠き部
19………バスバー保持部
21………コネクタ接続部
23………幹線ケーブル接続部
25………ケーブル貫通部
27………コネクタ固定部
29………ヒューズ
31………突起
33………バンド
35………編組線

Claims (11)

  1. 自動車用の電源幹線回路用分岐ボックスであって、
    筐体と、
    前記筐体の内部に配置されるホルダと、
    前記ホルダによって保持されるバスバーと、
    前記筐体に配置されるコネクタと、
    を具備し、
    前記バスバーは、幹線ケーブルと接続可能な幹線ケーブル接続部と、前記コネクタと接続可能なコネクタ接続部を有することを特徴とする分岐ボックス。
  2. 前記ホルダは、幹線ケーブルを載置可能な幹線ケーブル載置部と、一対の前記バスバーに挟み込まれて、前記バスバー同士の絶縁距離を確保するバスバー保持部とを有することを特徴とする請求項1記載の分岐ボックス。
  3. 前記コネクタ接続部と前記コネクタとの間に、ヒューズが接続されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の分岐ボックス。
  4. 前記ホルダは樹脂製であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の分岐ボックス。
  5. 前記筐体は金属製であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の分岐ボックス。
  6. 前記筐体には、幹線ケーブルが貫通可能なケーブル貫通部が形成され、
    前記ケーブル貫通部の周囲の少なくとも一部に突起が形成され、前記突起には、編組線を固定可能であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の分岐ボックス。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載の分岐ボックスを用いた分岐構造であって、
    前記筐体には、少なくとも一対の幹線ケーブルが貫通し、
    前記筐体の内部において、それぞれの前記幹線ケーブルの被覆部の一部が除去されて、内部の導体が露出し、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部が接合されることを特徴とする分岐構造。
  8. 前記幹線ケーブルの導体と、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部とが溶接によって接合されることを特徴とする請求項7記載の分岐構造。
  9. 前記幹線ケーブルの導体と、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部とが圧着によって接合されることを特徴とする請求項7記載の分岐構造。
  10. 前記ホルダは、幹線ケーブルを載置可能な幹線ケーブル載置部と、一対の前記バスバー同士の絶縁距離を確保するバスバー保持部とを有し、
    一対の前記幹線ケーブルが前記幹線ケーブル載置部に配置され、一対の前記幹線ケーブルの間に、前記バスバー保持部が配置され、前記バスバー保持部が一対の前記バスバーで挟み込まれることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれかに記載の分岐構造。
  11. 請求項1から請求項6のいずれかに記載の分岐ボックスを用いた分岐構造の施工方法であって、
    少なくとも一対の幹線ケーブルの被覆部の一部を除去して、内部の導体を露出させ、
    それぞれの前記幹線ケーブルの導体に、前記バスバーの前記幹線ケーブル接続部を接合し、
    一対の前記バスバーの間に前記ホルダを配置して、前記筐体で、前記バスバー及び前記ホルダを覆うことを特徴とする分岐構造の施工方法。
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