JP3682707B2 - High current packaging fuse with cable - Google Patents

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    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/143Electrical contacts; Fastening fusible members to such contacts

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用に用いられる低電圧ケーブル付き大電流用包装ヒューズに関する。
【0002】
【従来の技術】
過大の故障電流から電気/電子機器並びに配線及び電源を保護し、発煙並びに発火及び火災を防止するため、昭和50年代後半から主に乗用車で大電流ヒューズが使用され始め、現在、定格電流値が60A以上の大電流ヒューズが自動車のメイン回路に広く採用されている。これまでは、例えば、図6に示すようなねじ締め端子部を備えるカートリッジ型の大電流ヒューズ(以下カートリッジ型大電流ヒューズという)が、国産車に広く使用されてきた。即ち、絶縁物で形成されるハウジング10と、ねじ締め端子9を有するヒューズエレメント6と、カバー8から成り、ヒューズエレメント6がハウジング10に組み込まれたときねじ締め端子9がハウジング10から突出る構造をした大電流ヒューズ(特開平5−274995号、特開平6−290699号及び実公昭59−41563号参照)である。また、図7に示すように、両端に円錐形状の端子12を備えたヒューズエレメント6を絶縁碍子13の表面に巻き付けた構造のヒューズ(以下碍子型大電流ヒューズという)も、ドイツ車を中心に使用されてきた(DIN72581参照)。当該カートリッジ型大電流ヒューズ及び碍子型大電流ヒューズ(以下従来型大電流ヒューズという)は、他のヒューズと共に特別に設けられたヒューズボックスに収められ配線される。
ヒューズには、タイムラグ特性が要求される。即ち、故障が起こった場合には瞬時に動作し回路を保護する一方、モーター類のような起動負荷の大きい装置に流れる非故障電流にはできるだけ動作しないという特性である。従来型大電流ヒューズでは、タイムラグ特性を持たせるため、ヒューズエレメントに低融点金属チップを保持させたり、ヒューズエレメントの一部をセラミック等の絶縁物に接触させたり、又は、ヒューズエレメントの一部を絶縁物からなる吸熱体に埋め込むなどの方法をとっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
自動車にはより多くの電気/電子機器が搭載されるようになり、消費電力が増え、配線に用いられる電線の断面積が大きくなり長さも長くなったにもかかわらず、車の重量の軽減化と車の性能の向土が要求されるようになり配線に用いられる電線重量を最小限にしたいとの要求がある。このため、前記従来型大電流ヒューズをヒューズボックスから取りだし、ヒューズボックスの寸法を極力小さくし重量を軽減したり、大電流ヒューズをエンジンルーム内の特定の部品(例えば、セルモーター)に直接又は近接して取付け、メイン回路の配線を簡素化して重量の軽減・エンジンルームの容積の有効活用を行う必要がでてきた。
前記従来型大電流ヒューズの取付けには、ヒューズボックスを必要とし、エンジンルーム内の特定の部品へ直接又は近接して取付けることは構造上難しく、又、専用のヒューズボックスを設けメイン回路を簡素化するにしても通電電流によるジュール熱の発熱量が大きく、温度上昇によるヒューズホックスの変形等の不都合が生じるためそのヒューズボックスの小型化にも限界があり、狭い空間にそのヒューズボックスを取り付けられないという問題、即ち、ヒューズホックスの小型化による軽量目標の達成及び配置の高密度化ができないという問題点があった。特に、前記碍子型大電流ヒューズにおいては、可溶体が露出しホルダーへ円錐状の端子をはめ込むだけの構造になっており、端子部の接触抵抗が大きいので、発熱量が大きく小型化が不可能である。自動車のメイン回路の簡素化には、発熱量の少ないタイムラグ特性の強い大電流ヒューズが必要であるが、前記従来型大電流ヒューズでは、通常、ヒューズエレメントは板形状でその材質に銅が用いられている。このため、タイムラグ特性の強い発熱量の少ないヒューズを作るために必要な、融点の低い金属又は合金をヒューズエレメントとして用いることができず、ヒューズエレメントの形状も板形状という制限がある。前記の通り、従来型大電流ヒューズでは、タイムラグ特性を持たせるため、ヒューズエレメントに低融点金属チップを保持させたり、ヒューズエレメントの一部をセラミック等の絶縁物に接触させたり、又は、ヒューズエレメントの一部を絶縁物からなる吸熱体に埋め込むなどの方法をとっている。これにより、通電電流によるジュール熱の一部がヒューズエレメントに接触している低融点金属又は絶縁物に移動し、ヒューズエレメントが溶断するために必要な熱量が増えるので、タイムラグ特性が生ずる。しかし、ヒューズエレメントと低融点金属又は絶縁物との接触面積及び接触状態により移動する熱量が変化するので、同一製品でも製品間の溶断時間のバラツキが大きく、又、定格電流を超えるような過電流が長時間流れると溶断時間が変化するという問題点があった。特に、低融点金属チップをヒューズエレメントに保持させたカートリッジ型大電流ヒューズでは、過電流により低融点金属が溶融し、ヒューズエレメントへ拡散することによって合金が形成され、ヒューズエレメントの組成が変化し、抵抗率が大きくなり融点が低下するので通電容量が下がり、長期間使用するうえでの信頼性に欠ける。
本発明が解決しようとする課題は、自動車の狭いエンジンルーム内の特定の機器又は部品に直接又は近接して取付けることができ、自動車のメイン回路の簡素化に必要な発熱量を少なく押さえたインライン型の、過酷な雰囲気及び振動条件下においてもヒューズエレメントの経時変化が少なく、長期間信頼して使用することのできる大電流ヒューズを提供する点にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヒューズは、上記課題を解決したものであって、次のようなものである。まず、本発明に係るヒューズは、包装ヒューズである。即ち、過電流が流れて溶断するヒューズエレメントは絶縁筒とキャップで形成される密閉された空間に閉じ込められている。この明細書で『キャップ』とは、絶縁筒の両端に取り付けられるケーブルの圧着部又はねじ締め端子部と一体構造となったキャップ状の金属であり、絶縁筒と共にヒューズ本体の一部を形成する。又、この明細書で『自動車のメイン回路』とは、バッテリ、オルタネータ(交流発電機)及びスタータを結ぶ回路である。本発明に係るヒューズでは、2種類のキャップが用いられている。即ち、ケーブルを接続するための圧着端子部が一体構造となっているケーブル圧着端子一体型キャップとボルト/ナット止めするためのねじ締め端子部が一体構造となっているねじ締め端子一体型キャップの2種類である。ケーブル圧着端子一体型キャップは、キャップとケーブル圧着端子部との間には平らな金属板部があり、キャップとケーブル圧着端子部との間の平らな金属板部の金属板とキャップの側面が垂直となり、且つケーブルの一端をケーブル圧着端子部に固定したときケーブル圧着端子部のケーブルとキャップの側面が垂直方向となるようキャップと一体構造でケーブル圧着端子部が設けられている。ケーブルの一端をケーブル圧着端子部に固定したときケーブル圧着端子部のケーブルとキャップの側面が垂直方向となるとは、ケーブル圧着端子部のケーブルをキャップ方向に直ぐに仮想的に延ばしたケーブルとキャップの側面の延長面がほぼ直角に交わることをいう。又、ねじ締め端子一体型キャップは、金属板の一端にキャップの側面が金属板と垂直方向となるようキャップを金属板に設け、且つ金属板のもう一端にねじ締め端子部として貫通孔を設けたもので、ねじ締め端子部がキャップと一体構造となっている。使用するキャップによって、2種類のヒューズが作られる。ケーブル圧着端子一体型キャップをヒューズの両端に使用し、ヒューズの両端にケーブルを接続したもの(請求項1に記載されるもの)、及びヒューズの一端にケーブル圧着端子一体型キャップを他端にねじ締め端子一体型キャップを使用し、ヒューズの一端にのみケーブルを接続したもの(請求項2に記載されるもの)の2種類である。セラミック、プラスチック、ガラス等の絶縁材料で作られた絶縁筒の両端に螺旋状の溝(雄ねじ)を設け、これとはまりあう螺旋状の溝(雌ねじ)をキャップに設けてある。このねじ機構によってキャップを絶縁筒に取り付け、ケーブルの一端をケーブル圧着端子部に固定したときケーブル圧着端子部のケーブルと絶縁筒の軸が垂直方向となる。又、ねじ締め端子部の貫通孔にボルトを通しナットで締め付ける際には、ボルトの軸と絶縁筒の軸とが平行となる。ヒューズエレメントを構成するより線が2本の場合、銀メッキした銅線をセンター線として直線状に張り、その周りに上捲線として銀を外皮材とし亜鉛を芯材とした銀/亜鉛クラッド線を螺旋状に巻きつけてもよい。
【0005】
【作用】
本発明に係るヒューズでは、ケーブルを接続するための圧着端子部又はねじ締め端子部がキャップと一体構造となっており、キャップと絶縁筒には互いにはまりあうねじ機構が設けてある。従って、ねじ締め端子部及びケーブル圧着端子部とヒューズ本体との結合は極めて強固であり、キャップと一体構造となっている端子を使って小さな接触抵抗でヒューズを自動車のメイン回路に挿入することができる。又、ねじ機構によってキャップを絶縁筒に取り付け、ケーブルの一端をケーブル圧着端子部に固定したときケーブル圧着端子部のケーブルと絶縁筒の軸が垂直方向となる構造をしているので、ヒューズ本体を固定してケーブルを引っ張ったとき、キャップが絶縁筒の軸方向に引っ張られないので、絶縁筒からキャップが外れづらい。このため、ケーブルの軸方向の引っ張り及び押し込みに対する強度が極めて高い。更に、比較例1に示す通り、キャップと絶縁筒に設けてあるねじ機構によって、ヒューズ本体の軸方向の振動に対する機械的強度を著しく高めることができる。結果として、構造的に非常に堅固であり、耐振性に優れたヒューズを実現できる。更に雄ねじ、雌ねじの溝の切り方により、図4に示すケーブル圧着端子部とねじ締め端子部との角度を任意に設定でき、ヒューズの取付場所や取付角度等のユーザーの要求を充足することができる。ヒューズエレメントをキャップに半田付けする構造になっているのでキャップの材料に関係なく、ヒューズエレメントの形状及び材質を自由に選ぶことができる。ヒューズエレメントの材質として融点の低い金属又は合金を使用したり、材質の異なる適切なヒューズエレメントをより線にすることにより、タイムラグ特性の強い、抵抗値の小さい、即ち、発熱量が少なく、しかも比較例2に示す通り、溶断時間のバラツキが小さく、大きな過電流が長時間流れても溶断時間が変化しないヒューズを実現できることは公知であるが、本発明によるヒューズエレメントは、自動車ヒューズに要求される様々な条件(温度サイクル、耐振動性、大電流定格等)を満足でき、しかも高温下での長時間の通電によるヒューズエレメント成分のマイグレーションの影響が最も小さい材質及び構造を発明したものである。銀メッキした銅線をセンター線として直線状に張り、その周りに上捲線として断面積比1対1で銀を外皮材とし亜鉛又は亜鉛銀合金を芯材とした銀/亜鉛クラッド線又は銀/亜鉛銀合金クラッド線を螺旋状に巻きつけた本発明によるヒューズエレメントを用いることによって、銀の融解を亜鉛によって抑制させ、かつ銀の拡散により亜鉛の結晶粒界での脆性破断を防止し、設計上希望の抵抗値及び融点を得ることが可能となる。更に、包装ヒューズであるからヒューズエレメントは密閉された空間に閉じ込められている。ヒューズエレメントは水蒸気及び塵等に直接さらされることはなく、過酷な雰囲気中でもヒューズエレメントの経時変化は少なく、ヒューズエレメントが溶断発弧したさいに発生するアークによって着火、発火、発煙等周囲に悪影響を与えることもない。
【0006】
【比較例1】
キャップ及び絶縁筒にねじ機構を設けることによって、ヒューズ本体の軸方向の振動に対してヒューズ本体部の耐振性が著しく向上することを示すため、摂氏80度の雰囲気中で繰り返し通電試験と振動耐久試験とを複合させた老化試験を行い、キャップと絶縁筒との間のルーズ、即ち、キャップと絶縁筒との結合に緩みがないかどうかを検査した。
ねじ締め端子一体型キャップ及びケーブル圧着端子一体型キャップと絶縁筒との結合には、接着剤としてマレイミド系耐熱性樹脂を用い、接着後摂氏120度の雰囲気の恒温槽に1時間放置した。ねじ機構を設けた試料では、絶縁筒の螺旋状の溝に接着剤を適量塗布して組み立てた。恒温槽から取り出したあと、定格電流120アンペア用のヒューズエレメントを半田付けし、キャップのケーブル圧着端子部には断面積20平方ミリメートルで長さ50センチメートルのケーブルを接続し、図5に示す通り、キャップのねじ締め端子部を振動試験装置に固定し、ケーブルの一端をケーブル圧着端子部と同一の高さとなるよう固定した。
振動条件は、振動加速度44.1メートル毎平方秒で、振動数20から200ヘルツ、スイーブ時間3分、即ち、振動数が連続的に増減し20ヘルツから200ヘルツになり再び20ヘルツに戻るまでの時間が3分となるよう設定した。行った複合老化試験は、摂氏78度から82度の雰囲気中で、前記の振動を与えながら、60アンペアを45分間通電し、15分間通電を休止するという1時間の電流サイクルを300回繰り返し与え、キャップと絶縁筒との緩みを確認した。
ねじ機構を設けたもの及びねじ機構を設けないものそれぞれ24個の試料に対し試験を行った。結果は、ねじ機構を設けた試料では緩みは全く起こらなかったが、ねじ機構を設けない試料では6個の試料で緩みが発生した。
【0007】
【比較例2】
より線のヒューズエレメントを用いることによって、溶断時間のバラツキを小さく抑え、大きな過電流が流れることによる溶断特性の変化を極めて小さく抑えられることを示すため、摂氏23度の雰囲気中で、通電履歴のない定格電流60Aのヒューズに定格電流の1.6倍(96A)の電流を流し溶断時間を測定し、更に、通電履歴のない定格電流60Aのヒューズに定格電流の1.1倍(66A)の過電流を4時間通電した直後に定格電流の1.6倍の電流を流し溶断時間を測定した。
用いた試料は、3つの異なるタイプのヒューズで、ヒューズエレメントに低融点金属を保持した図6に示される構造のA社製カートリッジ型大電流ヒューズ(試料A)、ヒューズエレメントの一部を絶縁物からなる吸熱体に埋め込む構造をしたB社製カートリッジ型大電流ヒューズ(試料B)及び本発明品の一種で、銀メッキした銅線をセンター線として直線状に張り、その周りに上捲線として断面積比1対1で銀を外被とし亜鉛銀合金をコアとした銀/亜鉛銀合金クラッド線を巻き付けた構造のヒューズエレメントを用いた本発明になるケーブル付き大電流用包装ヒューズ(試料C)である。
試料と定電流電源装置及び電流計との接続には断面積8平方ミリメートルで長さ80センチメートルのケーブルを用い、ボルト/ナット止めすることで固定した。それぞれ通電履歴のない10個の試料に定格電流の1.6倍の電流を流し、溶断時間を測定した。又、それぞれ通電履歴のない10個の試料に定格電流の1.1倍の電流を4時間通電し、その直後に、定格電流の1.6倍の電流を流し溶断時間を測定した。
測定した溶断時間の平均値はそれぞれの試料で異なっているので、このままでは単純にバラツキを比較することはできない。そこで、それぞれの試料の溶断時間の平均値と100秒との比を求め、この比を各測定値に掛けることにより、それぞれの試料の平均溶断時間が100秒となるよう変換した溶断時間を用いて溶断時間の標準偏差(溶断時間の2乗の平均値と平均溶断時間の2乗値との差の平方根)を求めバラツキを比較した。
通電履歴のない試料に定格電流の1.6倍の電流を流して溶断時間を測定した場合のバラツキは、試料Aで84秒、試料Bで32秒、試料Cで21秒であり、カートリッジ型大電流ヒューズと比較して本発明品(試料C)のバラツキが小さいことが分かる。又、通電履歴のない試料に定格電流の1.6倍の電流を流して測定した溶断時間に対する通電履歴のない試料に定格電流の1.1倍の電流を4時間通電した直後に定格電流の1.6倍の電流を流して測定した溶断時間との比は、試料Aで0.77、試料Bで0.76、試料Cで0.97であった。何れの試料でも、過電流を4時間通電することで溶断時間が短くなっているか、カートリッジ型大電流ヒューズでは溶断時間が平均で23%ないし24%短くなっているのに対し、本発明品(試料C)では溶断時間の減少が平均で3%にとどまっている。
【0008】
【発明の実施の形態】
【実施例1】
本発明の実施例1を、図1及び図2に基づいて説明する。図1は実施例1を示す斜視図であり、図2は、図1に示されるケーブル付き大電流ヒューズの本体部分を分解した斜視図である。2はねじ締め端子一体型キャップであり、3は絶縁筒であり、4はケーブルである。5はケーブル圧着端子一体型キャップであり、6はヒューズエレメントである。ねじ締め端子一体型キャップ2並びにケーブル圧着端子一体型キャップ5及び絶縁筒3の両端部に設けられたねじ機構よって、ねじ締め端子一体型キャップ2及びケーブル圧着端子一体型キャップ5を絶縁筒3の両端部に固定する。この際、固定が確実となるよう接着剤等を用いてもよい。ねじ締め端子一体型キャップ2及びケーブル圧着端子一体型キャップ5のキャップ部の中央付近にはヒューズエレメントを通すための穴が設けられており、その穴を中心としてキャップの底面から少し突き出た円錐状の突起がありヒューズエレメントを圧着できる構造となっている。通常、ねじ締め端子一体型キャップ2及びケーブル圧着端子一体型キャップ5を絶縁筒3の両端部に固定し、ヒューズエレメントを通しヒューズエレメントを通す穴の円錐状の突起部分を圧着することによりヒューズエレメントをキャップに固定した後外側から半田付けし、更にケーブル4を圧着接続し、熱収縮する絶縁材料でねじ締め端子部及びケーブルの被覆部を除いたヒューズ全体を覆う(図示せず)。ヒューズエレメントの構造及び材質は、銀メッキした銅線をセンター線として直線状に張り、その周りに上捲線として断面積比1対1で銀を外皮材とし亜鉛又は亜鉛銀合金を芯材とした銀/亜鉛クラッド線又は銀/亜鉛銀合金クラッド線を螺旋状に巻き付ける。前記ねじ締め端子一体型キャップ2のねじ締め端子部によって、エンジンルーム内の特定の機器又は部品に取り付けられるが、取り付け条件によっては、図3に示すように、ねじ締め端子一体型キャップ2の替わりに、ケーブル圧着端子一体型キャップ5を用いて、ヒューズの両端にケーブルを接続してもよい。
【0009】
【発明の効果】
本発明に係わるケーブル付き大電流用包装ヒューズを自動車に使用する場合は、エンジンルーム内の特定の機器又は部品に直接取り付けることが出来るので、ヒューズボックスを経由することなく配線できる。従って、ヒューズボックスの軽量化、ケーブルの短縮化及びメイン回路の簡素化ができ、ヒューズエレメントの改良による耐熱性・溶断特性の画期的向上により信頼性が飛躍的に向土し、加えて大幅な自動車のコストダウンに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す斜視図である。
【図2】同じく実施例1を示す分解斜視図である。
【図3】実施例1の別タイプを示す斜視図である。
【図4】ケーブル圧着端子部とネジ締め端子部との角度を示す土方から見た平面図である。
【図5】複合老化試験における試料等の配置を示す横断面図である。
【図6】従来の大電流ヒューズ(カートリッジ型大電流ヒューズ)の分解斜視図である。
【図7】従来の大電流ヒューズ(碍子型大電流ヒューズ)の斜視図である。
【符号の説明】
1 ケーブル付き大電流用包装ヒューズ
2 ねじ締め端子一体型キャップ
3 絶縁筒
4 ケーブル
5 ケーブル圧着端子一体型キャップ
6 ヒューズエレメント
7 カートリッジ型大電流ヒューズ
8 カバー
9 ねじ締め端子
10 ハウジング
11 碍子型大電流ヒューズ
12 円錐形状端子
13 絶縁碍子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a large current packaging fuse with a low voltage cable mainly used for automobiles.
[0002]
[Prior art]
In order to protect electrical / electronic equipment and wiring and power supply from excessive fault current, and to prevent smoke, fire and fire, large-current fuses have been used mainly in passenger cars since the late 1975s. A large current fuse of 60 A or more is widely used in automobile main circuits. Up to now, for example, a cartridge type large current fuse (hereinafter referred to as a cartridge type large current fuse) having a screw terminal portion as shown in FIG. 6 has been widely used in domestic cars. That is, the structure includes a housing 10 formed of an insulator, a fuse element 6 having a screw terminal 9 and a cover 8, and the screw terminal 9 protrudes from the housing 10 when the fuse element 6 is incorporated in the housing 10. A large current fuse (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-274959, 6-290699 and 59-41563). As shown in FIG. 7, a fuse having a structure in which a fuse element 6 having conical terminals 12 at both ends is wound around the surface of an insulator 13 (hereinafter referred to as an insulator-type high-current fuse) is also mainly used in German cars. Have been used (see DIN 72581). The cartridge type large current fuse and the insulator type large current fuse (hereinafter referred to as a conventional large current fuse) are housed and wired together with other fuses in a specially provided fuse box.
The fuse is required to have a time lag characteristic. In other words, when a failure occurs, it operates instantaneously to protect the circuit, while it does not operate as much as possible to a non-failure current flowing in a device having a large starting load such as a motor. In a conventional high current fuse, in order to provide a time lag characteristic, a low melting point metal chip is held on the fuse element, a part of the fuse element is brought into contact with an insulator such as ceramic, or a part of the fuse element is attached. A method such as embedding in an endothermic body made of an insulator is employed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
More and more electric / electronic devices are installed in automobiles, increasing power consumption and reducing the weight of the car despite the increased cross-sectional area and length of the wires used for wiring There is a demand for minimizing the weight of electric wires used for wiring as the demand for vehicle performance has been increasing. For this reason, the conventional high-current fuse is taken out from the fuse box, the size of the fuse box is reduced as much as possible to reduce the weight, or the high-current fuse is directly or close to a specific part (for example, a cell motor) in the engine room. Therefore, it has become necessary to simplify the wiring of the main circuit to reduce the weight and to effectively use the volume of the engine room.
Installation of the conventional high-current fuse requires a fuse box, and it is structurally difficult to install directly or in close proximity to a specific part in the engine room, and a dedicated fuse box is provided to simplify the main circuit. Even so, the amount of Joule heat generated by the energizing current is large, and inconveniences such as deformation of the fuse hook due to temperature rise occur, so there is a limit to downsizing the fuse box, and it is not possible to install the fuse box in a narrow space That is, there is a problem that the light weight target cannot be achieved and the arrangement density cannot be increased by downsizing the fuse hook. In particular, the insulator-type high-current fuse has a structure in which a fusible element is exposed and a conical terminal is inserted into the holder, and since the contact resistance of the terminal part is large, the amount of heat generation is large and the size cannot be reduced. It is. In order to simplify the main circuit of an automobile, a large current fuse with a small time lag characteristic and a low calorific value is required. However, in the conventional large current fuse, the fuse element is usually plate-shaped and copper is used as the material. ing. For this reason, a metal or alloy having a low melting point necessary for making a fuse having a strong time lag characteristic and a small calorific value cannot be used as a fuse element, and the shape of the fuse element is limited to a plate shape. As described above, in the conventional high-current fuse, in order to have a time lag characteristic, a low melting point metal chip is held in the fuse element, a part of the fuse element is brought into contact with an insulator such as ceramic, or the fuse element A method such as embedding a part of this in an endothermic body made of an insulating material is employed. As a result, part of the Joule heat due to the energizing current moves to the low melting point metal or insulator that is in contact with the fuse element, and the amount of heat necessary for the fuse element to melt increases, resulting in a time lag characteristic. However, since the amount of heat transferred varies depending on the contact area and contact state between the fuse element and the low melting point metal or insulator, there is a large variation in fusing time between products, and overcurrent that exceeds the rated current There is a problem in that the fusing time changes when the gas flows for a long time. In particular, in a cartridge type high current fuse in which a low melting point metal chip is held in a fuse element, an alloy is formed by melting the low melting point metal due to overcurrent and diffusing into the fuse element, and the composition of the fuse element changes, Since the resistivity increases and the melting point decreases, the current carrying capacity decreases, and the reliability for long-term use is lacking.
The problem to be solved by the present invention is an in-line that can be mounted directly or close to a specific device or part in a narrow engine room of an automobile, and that reduces the amount of heat generated to simplify the main circuit of the automobile. It is an object of the present invention to provide a high-current fuse that can be used reliably for a long period of time with little change in the fuse element over time even under harsh atmosphere and vibration conditions.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The fuse according to the present invention solves the above-described problems and is as follows. First, the fuse according to the present invention is a packaging fuse. That is, the fuse element that melts when an overcurrent flows is confined in a sealed space formed by the insulating cylinder and the cap. In this specification, the “cap” is a cap-shaped metal that is integrated with a crimping portion or a screw terminal portion of a cable attached to both ends of an insulating cylinder, and forms a part of the fuse body together with the insulating cylinder. . Further, in this specification, “automobile main circuit” is a circuit connecting a battery, an alternator (alternator) and a starter. In the fuse according to the present invention, two types of caps are used. That is, a cable crimp terminal integrated cap in which the crimp terminal portion for connecting the cable is integrated and a screw clamp terminal cap in which the screw terminal portion for fastening the bolt / nut is integrated. There are two types. The cable crimp terminal integrated cap has a flat metal plate part between the cap and the cable crimp terminal part, and the metal plate of the flat metal plate part between the cap and the cable crimp terminal part has a side surface of the cap. The cable crimp terminal portion is provided integrally with the cap so that the cable and the side surface of the cap are perpendicular to each other when the cable is perpendicular and one end of the cable is fixed to the cable crimp terminal portion. When one end of the cable is fixed to the cable crimping terminal, the side of the cable crimping terminal and the cap are in the vertical direction. This means that the extended surfaces of the crossing at almost right angles. The screw terminal integrated cap has a cap on the metal plate at one end of the metal plate so that the side of the cap is perpendicular to the metal plate, and a through hole is provided on the other end of the metal plate as a screw terminal portion. In addition, the screw terminal portion is integrated with the cap. Two types of fuses are made depending on the cap used. A cable crimp terminal integrated cap is used at both ends of the fuse, a cable is connected to both ends of the fuse (as described in claim 1), and a cable crimp terminal integrated cap is screwed to the other end of the fuse There are two types, one that uses a cap integrated with a fastening terminal and that has a cable connected to only one end of the fuse (described in claim 2). Spiral grooves (male threads) are provided at both ends of an insulating cylinder made of an insulating material such as ceramic, plastic, glass, and the like, and spiral grooves (female threads) that fit together are provided on the cap. When the cap is attached to the insulating cylinder by this screw mechanism and one end of the cable is fixed to the cable crimping terminal portion, the cable and the axis of the insulating cylinder are in the vertical direction. Further, when a bolt is passed through the through hole of the screw tightening terminal and tightened with a nut, the axis of the bolt and the axis of the insulating cylinder are in parallel. When there are two stranded wires constituting the fuse element, a silver-plated copper wire is stretched in a straight line as a center wire, and a silver / zinc clad wire with silver as the outer sheath material and zinc as the core material around it as the upper wire It may be wound spirally.
[0005]
[Action]
In the fuse according to the present invention, a crimp terminal portion or a screw fastening terminal portion for connecting a cable is integrated with the cap, and the cap and the insulating cylinder are provided with screw mechanisms that fit into each other. Therefore, the connection between the screw terminal portion and the cable crimp terminal portion and the fuse body is extremely strong, and it is possible to insert the fuse into the main circuit of the automobile with a small contact resistance using the terminal integrated with the cap. it can. In addition, when the cap is attached to the insulation cylinder by a screw mechanism and one end of the cable is fixed to the cable crimp terminal, the cable and the axis of the insulation cylinder are perpendicular to each other. When the cable is fixed and pulled, the cap is not pulled in the axial direction of the insulating cylinder, so it is difficult to remove the cap from the insulating cylinder. For this reason, the strength against pulling and pushing in the axial direction of the cable is extremely high. Furthermore, as shown in Comparative Example 1, the mechanical strength against the vibration in the axial direction of the fuse body can be remarkably increased by the screw mechanism provided in the cap and the insulating cylinder. As a result, it is possible to realize a fuse that is very solid in structure and excellent in vibration resistance. Furthermore, the angle between the cable crimp terminal part and screw terminal part shown in FIG. 4 can be arbitrarily set by the way of cutting the groove of the male screw and the female screw, which satisfies the user's requirements such as the mounting location and mounting angle of the fuse. it can. Since the fuse element is soldered to the cap, the shape and material of the fuse element can be freely selected regardless of the material of the cap. By using a metal or alloy with a low melting point as the material of the fuse element, or by using an appropriate fuse element with a different material as a stranded wire, the time lag characteristics are strong, the resistance value is small, that is, the calorific value is small, and the comparison As shown in Example 2, it is known that a fuse with a small fusing time variation and a fusing time that does not change even when a large overcurrent flows for a long time can be realized. However, the fuse element according to the present invention is required for an automobile fuse. The present invention invents a material and structure that can satisfy various conditions (temperature cycle, vibration resistance, large current rating, etc.) and have the least effect of migration of fuse element components due to long-term energization at high temperatures. A silver / zinc clad wire or a silver / zinc clad wire or a silver / zinc clad wire or a silver / zinc alloy wire with a silver-plated copper wire as a center wire, and a silver wire as an outer shell material and a zinc or zinc-silver alloy core material By using the fuse element according to the present invention in which a zinc-silver alloy clad wire is spirally wound, the melting of silver is suppressed by zinc, and the brittle fracture at the crystal grain boundary of zinc is prevented by the diffusion of the silver. In addition, the desired resistance value and melting point can be obtained. Furthermore, since it is a package fuse, the fuse element is confined in a sealed space. The fuse element is not directly exposed to water vapor, dust, etc., and the change of the fuse element with time is small even in a harsh atmosphere, and the arc that occurs when the fuse element blows and fires has an adverse effect on the surroundings such as ignition, ignition, smoke, etc. I don't give it.
[0006]
[Comparative Example 1]
In order to show that the vibration resistance of the fuse body is significantly improved against the axial vibration of the fuse body by providing a screw mechanism on the cap and insulating cylinder, repeated energization tests and vibration durability in an atmosphere of 80 degrees Celsius An aging test combined with the test was conducted to inspect for looseness between the cap and the insulating cylinder, that is, whether there was any looseness in the connection between the cap and the insulating cylinder.
For bonding the screw-clamping terminal integrated cap and the cable crimping terminal integrated cap and the insulating cylinder, maleimide-based heat-resistant resin was used as an adhesive, and after bonding, it was left in a constant temperature bath at 120 degrees Celsius for 1 hour. Samples provided with a screw mechanism were assembled by applying an appropriate amount of adhesive to the spiral groove of the insulating cylinder. After taking out from the thermostat, a fuse element for a rated current of 120 amps is soldered, and a cable having a cross-sectional area of 20 square millimeters and a length of 50 centimeters is connected to the cable crimping terminal portion of the cap, as shown in FIG. The screw terminal portion of the cap was fixed to the vibration test apparatus, and one end of the cable was fixed to be the same height as the cable crimp terminal portion.
The vibration conditions are vibration acceleration of 44.1 meters per square second, vibration frequency of 20 to 200 Hz, sweep time of 3 minutes, that is, until the frequency continuously increases and decreases from 20 Hz to 200 Hz and back to 20 Hz again. Was set to be 3 minutes. The combined aging test was conducted in an atmosphere of 78 to 82 degrees Celsius with 300 cycles of 1 hour current cycle in which 60 amperes were energized for 45 minutes and the energization was stopped for 15 minutes while applying the vibration described above. The looseness between the cap and the insulating cylinder was confirmed.
Tests were performed on 24 samples each having a screw mechanism and not having a screw mechanism. As a result, no looseness occurred in the sample provided with the screw mechanism, but looseness occurred in six samples in the sample not provided with the screw mechanism.
[0007]
[Comparative Example 2]
In order to show that the variation in fusing time can be kept small by using a stranded wire fuse element, and the change in fusing characteristics due to a large overcurrent flow can be kept to a very small level. 1.6 times the rated current (96A) is passed through a fuse with a rated current of 60A and the fusing time is measured. Further, a fuse with a rated current of 60A without current history is 1.1 times the rated current (66A). Immediately after energizing the overcurrent for 4 hours, 1.6 times the rated current was passed and the fusing time was measured.
The samples used were three different types of fuses, a cartridge type high current fuse (sample A) having a structure shown in FIG. 6 in which a low melting point metal is held in the fuse element, and a part of the fuse element is an insulator. A type of cartridge type large current fuse (sample B) manufactured by Company B, which is embedded in an endothermic body made of the above, and a product of the present invention. A silver-plated copper wire is stretched linearly as a center wire and cut around it as an upper wire. High current packaging fuse with cable according to the present invention using a fuse element having a structure in which a silver / zinc silver alloy clad wire with a silver outer sheath and a zinc silver alloy core as a core is wound with an area ratio of 1: 1 (sample C) It is.
A cable having a cross-sectional area of 8 square millimeters and a length of 80 centimeters was used to connect the sample to the constant current power supply device and ammeter, and the cable was fixed with bolts / nuts. A current that is 1.6 times the rated current was passed through 10 samples each having no energization history, and the fusing time was measured. Further, 10 samples each having no energization history were energized with 1.1 times the rated current for 4 hours, and immediately after that, 1.6 times the rated current was passed to measure the fusing time.
Since the average value of the measured fusing time is different for each sample, the variation cannot be simply compared as it is. Accordingly, the ratio of the average fusing time of each sample to 100 seconds is obtained, and the fusing time converted so that the average fusing time of each sample is 100 seconds is obtained by multiplying each measured value by this ratio. The standard deviation of the fusing time (the square root of the difference between the mean value of the fusing time squared and the square value of the average fusing time) was obtained, and the variations were compared.
The variation when a current of 1.6 times the rated current is passed through a sample without current history and the fusing time is measured is 84 seconds for sample A, 32 seconds for sample B, and 21 seconds for sample C. It can be seen that the variation of the product of the present invention (Sample C) is smaller than that of the large current fuse. In addition, the current of 1.1 times the rated current was passed through the sample without energization history for 4 hours after passing the current of 1.6 times the rated current through the sample without current history for 4 hours. The ratios to the fusing time measured by passing 1.6 times the current were 0.77 for sample A, 0.76 for sample B, and 0.97 for sample C. In any sample, the fusing time is shortened by energizing the overcurrent for 4 hours, or in the case of the cartridge type high current fuse, the fusing time is reduced by 23% to 24% on average. In sample C), the average fusing time reduction is only 3%.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Example 1]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing the first embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a main portion of the high-current fuse with cable shown in FIG. 2 is a screw terminal integrated cap, 3 is an insulating cylinder, and 4 is a cable. Reference numeral 5 denotes a cable crimping terminal integrated cap, and 6 denotes a fuse element. The screw tightening terminal integrated cap 2 and the cable crimping terminal integrated cap 5 and the screw mechanism provided at both ends of the insulating tube 3 allow the screw tightening terminal integrated cap 2 and the cable crimping terminal integrated cap 5 to be connected to the insulating tube 3. Secure to both ends. At this time, an adhesive or the like may be used so as to ensure fixation. A hole for passing a fuse element is provided near the center of the cap portion of the screw terminal integrated cap 2 and the cable crimp terminal integrated cap 5, and a conical shape slightly protruding from the bottom surface of the cap around the hole. It has a structure that can fuse the fuse element. Normally, the fuse element is formed by fixing the screw terminal integrated cap 2 and the cable crimp terminal integrated cap 5 to both ends of the insulating cylinder 3 and crimping the conical protrusion of the hole through which the fuse element passes. Is fixed to the cap and soldered from the outside, and the cable 4 is further crimped and connected, and the entire fuse except for the screw terminal portion and the cable covering portion is covered with a heat-shrinkable insulating material (not shown). The structure and material of the fuse element is a straight line with a silver-plated copper wire as a center line, and an upper steel wire around it, with a cross-sectional area ratio of 1: 1, silver as a skin material, and zinc or zinc-silver alloy as a core material A silver / zinc clad wire or a silver / zinc silver alloy clad wire is wound spirally. The screw fastening terminal portion of the screw fastening terminal integrated cap 2 is attached to a specific device or part in the engine room. However, depending on the installation conditions, as shown in FIG. In addition, the cable may be connected to both ends of the fuse using the cable crimp terminal integrated cap 5.
[0009]
【The invention's effect】
When the high-current packaging fuse with a cable according to the present invention is used in an automobile, it can be directly attached to a specific device or part in the engine room, so that it can be wired without going through a fuse box. Therefore, the fuse box can be reduced in weight, the cable can be shortened, and the main circuit can be simplified. The improvement of the heat resistance and fusing characteristics due to the improvement of the fuse element has dramatically improved the reliability, and in addition Contributes to cost reduction of the automobile.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing Example 1. FIG.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing another type of the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view seen from the ground, showing the angle between the cable crimp terminal and the screw terminal part.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the arrangement of samples and the like in a combined aging test.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a conventional large current fuse (cartridge type large current fuse).
FIG. 7 is a perspective view of a conventional large current fuse (insulator type large current fuse).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Large current packaging fuse with a cable 2 Screw terminal integrated cap 3 Insulation tube 4 Cable 5 Cable crimp terminal integrated cap 6 Fuse element 7 Cartridge type large current fuse 8 Cover 9 Screw terminal 10 Housing 11 Insulator type large current fuse 12 Conical terminal 13 Insulator

Claims (3)

絶縁筒と2本以上のより線構造のヒューズエレメントと絶縁筒の両端に固定される一対の金属キャップからなるヒューズにおいて、キャップはケーブル圧着端子部と一体構造で、キャップとケーブル圧着端子部との間には平らな金属板部があり、キャップとケーブル圧着端子部との間の平らな金属板部の金属板とキャップの側面が垂直となり、且つケーブルの一端をケーブル圧着端子部に固定したときケーブル圧着端子部のケーブルとキャップの側面が垂直方向となるようキャップと一体構造でケーブル圧着端子部を設け、絶縁筒の両端に螺旋状の溝(雄ねじ)を設け、キャップに絶縁筒の溝とはまりあう螺旋状の溝(雌ねじ)を設けたことを特徴とする定格電圧が32V以下のケーブル付き大電流用包装ヒューズ。 In a fuse composed of an insulating cylinder, two or more strand structure fuse elements, and a pair of metal caps fixed to both ends of the insulating cylinder, the cap is integrated with the cable crimp terminal portion, and the cap and the cable crimp terminal portion are When there is a flat metal plate between them, the metal plate of the flat metal plate between the cap and the cable crimp terminal and the side of the cap are vertical, and one end of the cable is fixed to the cable crimp terminal The cable crimping terminal part is provided with a cable crimping terminal part that is integral with the cap so that the cable and the side surface of the cap are in the vertical direction, spiral grooves (male threads) are provided on both ends of the insulating cylinder, and the groove of the insulating cylinder is provided on the cap. A high-current packaging fuse with a cable having a rated voltage of 32 V or less, which is provided with a spiral groove (female screw) that fits together. 請求項1に記載のケーブル付き大電流用包装ヒューズにおいて、一対の金属キャップの一方を、金属板の一端にキャップの側面が金属板と垂直方向となるようキャップを金属板に設け、キャップに絶縁筒の溝とはまりあう螺旋状の溝(雌ねじ)を設け、金属板のもう一端にねじ締め端子部として貫通孔を設けたキャップとねじ締め端子部が一体構造であるキャップに取り替えたケーブル付き大電流用包装ヒューズ。 2. The large current packaging fuse with a cable according to claim 1, wherein one of the pair of metal caps is provided on one end of the metal plate so that the side surface of the cap is perpendicular to the metal plate, and is insulated from the cap. A large cable with a cable that has a spiral groove (female thread) that fits into the groove of the cylinder, and is replaced with a cap that has a through hole on the other end of the metal plate as a screw-tightening terminal and a screw-tightening terminal. Current packaging fuse. ヒューズエレメントを構成するより線が2本であり、1本が銀メッキ銅線で、もう1本が芯材として亜鉛を外皮材として銀を用いた銀/亜鉛クラッド線であることを特徴とする請求項1又は2に記載のケーブル付き大電流用包装ヒューズ。 The fuse element is composed of two stranded wires, one is a silver-plated copper wire, and the other is a silver / zinc clad wire using zinc as a core material and silver as an outer shell material. The packaging fuse for large currents with a cable according to claim 1 or 2.
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