JP4009793B2 - レアショート判断機能付きヒューズ素子、同ヒューズ及び同ヒューズの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用として使用される差し込み式のレアショート判断機能付きヒューズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用としてヒューズボックスに装着される一般的なヒューズとしては、米国特許第４０２３２６４号公報にて開示された形態のブレード型ヒューズがある。
【０００３】
前記従来のブレード型ヒューズは自動車の電気系統中に多数使用されているが、多くの場合スローブロー特性（瞬間的な過電流によってはヒューズの溶断は起こらず、過電流が一定時間継続した場合、すなわち過電流が継続すると火災等の危険性のある場合に溶断して危険を未然に防止する機能）を備えている。
【０００４】
このため、デッドショート時にはヒューズは溶断するが、ヒューズが溶断しない程度の小さい連続的なショートまたは大きくても短時間の断続的なショート（以下、これらのショートを「レアショート」という）領域ではヒューズは溶断しないため、この状態が続くと車両火災が発生する可能性がある。
【０００５】
この状態を解決する手段として、本発明者は先にレアショートを検出するセンサー付きヒューズを出願（特願平９−３０３５４１号）している。
【０００６】
前記出願中のセンサー付きヒューズＦは、図９に示すように、同一平面上に配置された左右一対の導電端子２，２の上半部間をヒューズの通電容量に応じた溶断部１にて導通状態に連結されたヒューズエレメントの上半部が耐熱・絶縁性ハウジング１０に保持されている差し込み式ヒューズにおいて、左右一対の導電端子２，２の下半部内側に薄肉状オス端子（検出端子）３，３が前記導電端子２，２と平行かつ一体的に形成されているものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記出願中のセンサー付きヒューズＦにおいては、図１０の（Ａ），（Ｂ）に示すように、各センサー付きヒューズＦと継電器１７との間に判断部８を設け、薄肉状オス端子３，３にて検出した薄肉状溶断部１の電圧降下を判断部８にてレアショートか否かを判断し、この信号を継電器１７に送って回路を遮断していたため、判断部８を回路の途中に設ける必要があるが、この配線作業は非常に面倒なものであった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために、ヒューズ自体に溶断部の電圧降下を検出する端子と判断部とを一体的に設けたもので、１枚の長尺状導電板からの打ち抜きにより、ヒューズの溶断部と左右一対の導電端子を一体的に形成すると共にレアショート検出用の別体の端子をも同時に打ち抜き、溶断部と別体の端子とをレアショートを判断する判断部を介して連結一体化したことを特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明の第１は、同一平面上に配置された左右一対の導電端子２ａ，２ｂの上半部間をヒューズの通電容量に応じた薄肉状溶断部１にて導通状態に連結すると共に該薄肉状溶断部１の下方に薄肉状の接続片３ａ，３ｂを内側に張り出させ、当該導電端子２ａ，２ｂの下半部間であって当該接続片３ａ，３ｂの下方の位置に薄肉状の電源用オス端子４ａ、薄肉状の遮断信号用オス端子４ｂおよび薄肉状のアース用オス端子４ｃの３本を独立させて平行に配置し、前記３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃと前記接続片３ａ，３ｂとの間をレアショートを判断する判断部８を介して連結したことを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズ素子である。
【００１０】
本発明の第２は、前記第１の発明に係るレアショート判断機能付きヒューズ素子における３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの内、電源用オス端子４ａの上端部５ａを判断回路８の電源供給端子（ＶDD）８ａと接続し、遮断信号用オス端子４ｂの上端部５ｂを判断部８の出力端子（継電器１７への遮断信号）８ｂと接続し、アース用オス端子４ｃの上端部５ｃを判断部８のアース端子（ＧＮＤ）８ｃと接続し、薄肉状の接続片３ａを判断部８の一方の入力端子８ｄと接続し、接続片３ｂを判断部８の他方の入力端子８ｅと接続し、前記３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの上端部５ａ，５ｂ，５ｃより上方を耐熱・絶縁性ハウジング１０にて保持したことを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズである。
【００１１】
また、本発明の第３は、中央に長手方向に沿って一定幅の薄肉部１９を形成した１枚の導電板からなる長尺状ヒューズ材料１８を間欠的に移送しつつ所定長さに打ち抜くに際し、左右一対の導電端子２ａ，２ｂ間の上部が連結するように薄肉部１９をヒューズの通電容量に応じた所定幅に打ち抜いて薄肉状溶断部１を形成すると共にその下方に薄肉状の接続片３ａ，３ｂを内側に張り出させて打ち抜き、これと同時に薄肉状の電源用オス端子４ａ、薄肉状の遮断信号用オス端子４ｂおよび薄肉状のアース用オス端子４ｃを当該導電端子２ａ，２ｂ下半部間の薄肉部１９から打ち抜いた後、前記３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの上端部５ａ，５ｂ，５ｃと前記薄肉状の接続片３ａ，３ｂとの間をレアショートを判断する判断部８を介して連結し、前記各薄肉状オス端子の上端部５ａ，５ｂ，５ｃより上方を耐熱・絶縁性ハウジング１０にて保持した後、左右一対の導電端子２ａ，２ｂの下端部と３本の薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの下端部を繋いでいる非打抜部分１９ａを打ち抜いて分離することを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズの製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例の形態を図に基づき説明する。
図１は、本発明に係るセンサー付きヒューズの分解斜視図であり、本発明に係るヒューズ素子は、図８（Ｃ）に示すように、中央に、長手方向に沿って一定幅の薄肉部１９を切削により形成した１枚の亜鉛（Ｚｎ）合金製導電板からなる長尺状ヒューズ材料１８を間欠的に移送しつつ、この長尺状ヒューズ材料１８から、図８（Ａ）に示すように，第１工程として、左右一対の導電端子２ａ，２ｂ間の上半部にヒューズの通電容量に応じた薄肉状溶断部１を連結させると共にその少し下方に薄肉状の接続片３ａ，３ｂを内側に張り出させて打ち抜き、これと同時に導電端子２ａ，２ｂの上半部にも上下２個ずつ支持孔６，６を打ち抜く。
【００１３】
第２工程として、左右一対の導電端子２ａ，２ｂ下半部間の前記薄肉部１９から、薄肉状の電源用オス端子４ａ、薄肉状の遮断信号用オス端子４ｂおよび薄肉状のアース用オス端子４ｃ（以下これらをまとめて「薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃ」ということもある）を、上端部５ａ，５ｂ，５ｃが方形膨出状を呈し、その中心部にそれぞれ小孔７を設けるように下端部を除いて打ち抜く。（この下端部の非打抜部分１９ａは、各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの分散を防ぐと共に長尺状ヒューズ材料１８の連結状態を維持する役割を果たす。）
【００１４】
一方、レアショートを判断するための比較判断回路を備えた判断部８が別体にて設けられ、第３工程として、この判断部８が前記薄肉状の接続片３ａ，３ｂと３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの上端部５ａ，５ｂ，５ｃとの間に接続され、ヒューズ素子を形成する（図２参照）。
【００１５】
すなわち、判断部８は図３に示すように、比較回路２１、タイマ２２、カウンタ２３、異常判断回路２４から構成されており、比較回路２１の入力端子８ｄ，８ｅは前記接続片３ａ，３ｂと接続され、また、異常判断回路２４の出力端子８ｂは遮断信号用オス端子４ｂと接続され、判断部８の電源供給端子８ａは遮断信号用オス端子４ａと、又、アース端子８ｃはアース用オス端子４ｃと接続される。
【００１６】
判断部８では、（ａ）比較回路２１にヒューズの接続片３ａ，３ｂにて検出した信号（電位差）を取り入れ、比較回路２１に記憶されている異常レベルと比較する。（ｂ）タイマ２２により一定時間毎に異常か否かを比較し、異常レベルを越えた信号の数をカウントしてその数をカウンタ２３に記憶する。（ｃ）異常判断回路２４により一定時間内におけるカウント数を見て、所定のカウント数以上なら異常と判断し出力端子８ｂより異常信号を出力して継電器１７を作動させる。
【００１７】
図中１０は、別体にて形成された、ヒューズエレメントの上半部を覆うように保持する耐熱・絶縁性のハウジングで、図１に示すように、１０ａと１０ｂの一対からなる二つ割り状のものであり、一方のハウジング１０ｂの内面上方には前記導電端子２ａ，２ｂ上半部の支持孔６，６が嵌まるピン９，９が設けられ、下方中央部には前記３本の薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃ上方の方形膨出状上端部５ａ，５ｂ，５ｃが嵌まる３つの窪み１１と小孔７が嵌まるボス１２が設けられている。
【００１８】
また、他方のハウジング１０ａの内面は、図２に示すように、前記判断部８を備えたヒューズエレメントの導電端子２ａ，２ｂと薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの方形膨出状上端部５ａ，５ｂ，５ｃ及び判断部８が、一方のハウジング１０ｂとの間でガタツクことなく挟持するように形成されており、第４工程として、ハウジング１０ａと１０ｂとによりヒューズエレメントの上半部を覆うように接合して保持する。
【００１９】
最終工程として、左右一対の導電端子２ａ，２ｂの下端部と３本の薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの下端部を繋いでいる非打抜部分１９ａを打ち抜いて分離し、図８（Ｃ）に示すようなレアショート判断機能付きヒューズ２０として仕上げる。
【００２０】
本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズ２０は、図１の下部に二点鎖線にて示す端子台１３に設けられた左右一対の導電端子２ａ，２ｂの挿入可能なヒューズ用メス端子１４ａ，１４ｂとその内側の３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの挿入可能な電源供給用メス端子１５ａ、信号検出用メス端子１５ｂ、アース用メス端子１５ｃに挿入される。
【００２１】
図４は、本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズを使用した自動車の電気回路で、バッテリ１６の直後に継電器１７が設置され、その下流側の各負荷Ａとの間にレアショート判断機能付きヒューズ２０が配置されたものであり、この回路の場合には、レアショート判断機能付きヒューズ２０と各負荷Ａの間でデッドショートが起これば、従来のヒューズと同様に、レアショート判断機能付きヒューズ２０の薄肉状溶断部１が溶断して回路が遮断される。
【００２２】
また、レアショート判断機能付きヒューズの薄肉状溶断部１に流れる電流に対して接続片３ａ，３ｂより信号が常に出力されており、その信号は判断部８に常に入力されている。
【００２３】
従って、判断部８でレアショート等の異常を判断した場合には、異常信号（継電器ＯＮの信号）が出力され、バッテリー１６直後に設置された継電器１７が断（ＯＦＦ）の状態となり回路が遮断される。
【００２４】
また、図５は、各負荷Ａに対応してそれぞれレアショート判断機能付きヒューズ２０と継電器１７とが一対配置されたものであり、この回路の場合には、レアショート判断機能付きヒューズ２０と負荷Ａとの間においてデッドショートが起これば、従来のヒューズと同様にレアショート判断機能付きヒューズ２０の薄肉状溶断部１が溶断してその回路が遮断され、レアショートが発生した場合にも継電器１７により回路を遮断することができる。
【００２５】
また、図６、７は、図４、５の回路において各負荷Ａ，Ｂ，Ｃを並列に配置した回路であって、図６では、バッテリー１６直後に継電器１７が設置され、その下流側の各負荷Ａ，Ｂ，Ｃとの間にレアショート判断機能付きヒューズ２０ａ，２０ｂ，２０ｃが配置されており、レアショート発生時には継電器１７により全回路が遮断される。
【００２６】
一方、図７では、各負荷Ａ，Ｂ，Ｃに対応してそれぞれレアショート判断機能付きヒューズ２０ａ，２０ｂ，２０ｃと継電器１７ａ，１７ｂ，１７ｃとが対となって並列に配置されたものであり、レアショートが発生時には異常の発生した回路のみを遮断することができる。
【００２７】
なお、前記実施の形態にて示した部品の構成、配置及びレアショートを判断するロジック等は特に限定されるものではなく、多様性があることは言うまでもない。
【００２８】
【作用】
本発明においては、デッドショート時には、従来のヒューズと同様にヒューズエレメントの薄肉状溶断部１が溶断し、さらに、ヒューズエレメントが溶断しない場合には、ヒューズエレメントの薄肉状溶断部１が電流検知センサーとして機能し、ヒューズエレメントの薄肉状溶断部１に流れる電流（実際にはヒューズエレメントの両端にかかる電圧）を判断部８に入力し、この判断部８にて異常か否かを判断し、異常の場合は異常信号を出力して継電器１７にて遮断する。
【００２９】
なお、ヒューズはＪＡＳＯ Ｄ６１２に規定されている通り、一定の電流で、一定の時間内に溶断するように規定されており、この規定を満たすべく溶断部の寸法管理はもちろんのこと、抵抗値においてもそのバラツキは±３％であって、本発明におけるヒューズエレメントは電流検知センサーとして十分使用できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒューズ機能とレアショートを判断する判断部とを一つのヒューズに一体的に兼ね備えたことでコンパクトなレアショート判断機能付きヒューズが提供でき、回路内に特別な判断部（判断回路）の設置を必要としない。
【００３１】
さらに、本来ヒューズとして作用するヒューズエレメントを電流検知センサーとして利用することで、特別に電流センサーを必要としない。
【００３２】
また、従来のヒューズの空いたスペース（導電端子の下半部内側）に検出端子を設けたことでヒューズエレメント形成の際の材料取りに無駄がなく、また、判断部をも扁平状としてヒューズエレメントと平行に沿わせて設けたことで、従来のヒューズの外観寸法よりやや厚い程度の寸法内で作製することができるため、ほぼ従来のヒューズ取付スペース内で対応でき、特別なスペースを必要としない。
【００３３】
また、従来のヒューズの機能も備えているため、継電器、半導体リレー等のショート故障に対しても従来通り有効に作動しするので回路の保護が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズの分解斜視図。
【図２】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズを示すもので（Ａ）は縦断正面図、（Ｂ）は縦断側面図。
【図３】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズにおける判断部の判断ロジックの一例。
【図４】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズを１つ使用した自動車の電気回路の一例。
【図５】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズを１つ使用した自動車の電気回路の他の一例。
【図６】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズを複数使用した自動車の電気回路の一例。
【図７】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズを複数使用した自動車の電気回路の他の一例。
【図８】本発明に係るレアショート判断機能付きヒューズの製造工程を示すもので（Ａ）は連結状態の平面図、（Ｂ）は完成品の平面図、（Ｃ）はヒューズ材料の部分斜視図。
【図９】従来のセンサー付きヒューズの分解斜視図。
【図１０】従来のセンサー付きヒューズを使用した自動車の電気回路の一例。
【符号の説明】
１ 薄肉状溶断部
２ａ，２ｂ 導電端子
３ａ，３ｂ 接続片
４ａ 電源用オス端子
４ｂ 遮断信号用オス端子
４ｃ アース用オス端子
５ａ 電源用オス端子の上端部
５ｂ 遮断信号用オス端子の上端部
５ｃ アース用オス端子の上端部
６ 支持孔
７ 小孔
８ 判断部
９ ピン
１０ａ，１０ｂ ハウジング
１１ 窪み
１２ ボス
１３ 端子台
１７ 継電器
１８ 長尺状ヒューズ材料
１９ 薄肉部
１９ａ 非打抜部分
２０ レアショート判断機能付きヒューズ

Claims (3)

1. 同一平面上に配置された左右一対の導電端子２ａ，２ｂの上半部間をヒューズの通電容量に応じた薄肉状溶断部１にて導通状態に連結すると共に該薄肉状溶断部１の下方に薄肉状の接続片３ａ，３ｂを内側に張り出させ、当該導電端子２ａ，２ｂの下半部間であって当該接続片３ａ，３ｂの下方の位置に薄肉状の電源用オス端子４ａ、薄肉状の遮断信号用オス端子４ｂおよび薄肉状のアース用オス端子４ｃの３本を独立させて平行に配置し、前記３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃと前記接続片３ａ，３ｂとの間をレアショートを判断する判断部８を介して連結したことを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズ素子。
2. 請求項１記載のレアショート判断機能付きヒューズ素子における３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの内、電源用オス端子４ａの上端部５ａを判断回路８の電源供給端子（ＶDD）８ａと接続し、遮断信号用オス端子４ｂの上端部５ｂを判断部８の継電器８ｂと接続し、アース用オス端子４ｃの上端部５ｃを判断部８のアース端子（ＧＮＤ）８ｃと接続し、薄肉状の接続片３ａを判断部８の一方の入力端子８ｄと接続し、接続片３ｂを判断部８の他方の入力端子８ｅと接続し、前記３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの上端部５ａ，５ｂ，５ｃより上方を耐熱・絶縁性ハウジング１０にて保持したことを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズ。
3. 中央に長手方向に沿って一定幅の薄肉部１９を形成した１枚の導電板からなる長尺状ヒューズ材料１８を間欠的に移送しつつ所定長さに打ち抜くに際し、左右一対の導電端子２ａ，２ｂ間の上部が連結するように薄肉部１９をヒューズの通電容量に応じた所定幅に打ち抜いて薄肉状溶断部１を形成すると共にその下方に薄肉状の接続片３ａ，３ｂを内側に張り出させて打ち抜き、これと同時に薄肉状の電源用オス端子４ａ、薄肉状の遮断信号用オス端子４ｂおよび薄肉状のアース用オス端子４ｃを当該導電端子２ａ，２ｂ下半部間の薄肉部１９から打ち抜いた後、前記３本の各薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの上端部５ａ，５ｂ，５ｃと前記薄肉状の接続片３ａ，３ｂとの間をレアショートを判断する判断部８を介して連結し、前記各薄肉状オス端子の上端部５ａ，５ｂ，５ｃより上方を耐熱・絶縁性ハウジング１０にて保持した後、左右一対の導電端子２ａ，２ｂの下端部と３本の薄肉状オス端子４ａ，４ｂ，４ｃの下端部を繋いでいる非打抜部分１９ａを打ち抜いて分離することを特徴とするレアショート判断機能付きヒューズの製造方法。

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