JP4193720B2

JP4193720B2 - 回路形成体へのコネクタの固定構造

Info

Publication number: JP4193720B2
Application number: JP2004033806A
Authority: JP
Inventors: 潤山口
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005228521A

Description

本発明は、バスバーと制御回路基板とが接着された回路形成体へのコネクタの固定構造に関するものである。

従来、制御回路基板に形成された制御回路を外部回路と接続するためのコネクタとして、ネジ止めにより制御回路基板上に直接固定されるものがよく知られている。例えば特許文献１には、入力された電力を複数の出力部に出力する電気接続箱において、この出力を制御する制御回路を備えた制御回路基板上に、当該制御回路と外部回路とを接続するためのコネクタがネジ止めされた形態が記載されている。
特開２００３−２１８５６２号公報

しかしながら、近年では制御回路基板のコストダウン及び軽量化を図るため、制御回路基板が薄型化されてきている。このような制御回路基板は薄くしかも剛性が低いので、この制御回路基板上にコネクタを十分な強度でネジ止めするのは難しい。

本発明は、このような事情に鑑み、薄型化された制御回路基板であっても、この制御回路基板上にコネクタを十分な強度で固定できるようにすることを目的とする。

近年の電気接続箱においては、その小型化を実現するために、薄型の制御回路基板と電力回路を構成する複数本のバスバーとを絶縁層を介して接着して回路形成体を構成し、この回路形成体のバスバー側を放熱部材に固着したものが開発されてきている。そして、上記バスバーは、一般に剛性の高い金属材料でできている。

本発明は、このようなバスバーの特性に着目してなされたものであり、請求項１に係る発明は、電力回路を構成する複数本の金属製のバスバーとその電力回路の開閉を制御する制御回路基板とが絶縁層を介して接着された回路形成体の当該制御回路基板上に、この回路形成体のうち上記制御回路基板に形成された制御回路と外部回路とを接続するためのコネクタを、頭部を有する固定ネジにより固定する固定構造であって、上記コネクタは、上記制御回路基板上に取付けられる取付部を有する絶縁性のハウジングと、このハウジングに保持されて上記制御回路と外部回路とを電気的に接続する端子とを備え、上記ハウジングの取付部と、上記制御回路基板と、上記絶縁層とには、これらを厚み方向に貫通してその内側に上記固定ネジが挿入可能な貫通孔が設けられ、上記バスバーには、上記貫通孔と対応する位置に上記固定ネジと螺合可能なネジ孔が設けられ、このネジ孔に、上記取付部、上記制御回路基板、及び上記絶縁層にそれぞれ設けられた貫通孔を通じて上記コネクタ側から上記固定ネジが螺入され、この固定ネジの頭部が上記取付部の上面に当接するまで当該固定ネジが締め付けられることにより、上記ハウジングの取付部が上記制御回路基板上に固定されるものである。

請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の回路形成体へのコネクタの固定構造において、上記コネクタにおけるハウジングの取付部には、上記制御回路基板に設けられた貫通孔内に嵌入される嵌入部が設けられ、この嵌入部を含む部分に上記制御回路基板の貫通孔よりも小径の貫通孔が設けられており、この取付部の貫通孔内に上記固定ネジが挿入可能となっているものである。

請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載の回路形成体へのコネクタの固定構造において、上記バスバーのネジ孔が設けられている部分は、当該バスバーが折り返されて重なり合う部分であり、この重なり合う部分を貫通するように上記ネジ孔が形成されているものである。

請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路形成体へのコネクタの固定構造において、上記回路形成体のバスバー側に絶縁層を介して放熱部材が固着されており、この放熱部材における上記バスバーのネジ孔に対応する位置に、上記ネジ孔を貫通する固定ネジの先端部との接触を回避する形状の接触回避部が形成されているものである。

請求項１に係る発明によれば、制御回路基板と絶縁層を介して接着される金属製のバスバーにネジ孔を設け、上記制御回路基板、上記絶縁層、及びコネクタのハウジングの取付部にそれぞれ設けられた貫通孔を通じて固定ネジをコネクタ側から上記ネジ孔に螺入して当該固定ネジの頭部が上記取付部の上面に圧接するまで当該固定ネジを締め付けることにより、上記制御回路基板に形成された制御回路と外部回路とを接続するためのコネクタを上記制御回路基板上に固定することができる。すなわち、制御回路基板の厚さを問わず、この制御回路基板に接着される上記バスバーの剛性を利用して制御回路基板上に十分な強度でコネクタを固定することができる。

請求項２に係る発明によれば、上記コネクタにおける絶縁性のハウジングの取付部に設けられた嵌入部が上記制御回路基板に設けられた貫通孔に嵌入され、この嵌入部を含む部分に設けられた貫通孔に固定ネジが挿通されるので、当該固定ネジと制御回路基板との間には上記嵌入部を構成する絶縁材料が介在することになり、これによって固定ネジと制御回路基板とを確実に絶縁することができる。従って、上記固定ネジを例えば金属材料で形成したとしても、この固定ネジを媒介として制御回路基板とバスバーとの間で短絡が生じるおそれがない。

請求項３に係る発明によれば、バスバーの厚さが比較的に薄い場合であっても、このようにバスバーが折り返されて重なり合う部分にネジ孔を形成することにより、ネジ山をより多く形成することができるとともに、このネジ孔が形成される部分のバスバーの剛性を高めることができるので、上記固定ネジを十分なトルクで締め付けて強固に固定することができる。

請求項４に係る発明によれば、上記回路形成体のバスバー側に固着されている放熱部材における上記バスバーのネジ孔に対応する位置に、上記ネジ孔を貫通する固定ネジの先端部との接触を回避する形状の接触回避部が形成されていることにより、上記固定ネジが上記バスバーを貫通した状態でも、当該固定ネジの先端部と上記放熱部材とが接触することがないので、上記バスバーと上記放熱部材との絶縁状態を保つことができる。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の回路形成体へのコネクタの固定構造を利用して構成された電気接続箱の平面図であり、図２は、図１におけるＩ−Ｉ断面図である。

この電気接続箱は、入力された電力を複数の出力部に出力するものであり、その配電用電力回路が形成された回路形成体２０と、この回路形成体２０が固着される放熱部材４０と、この放熱部材４０に固着された上記回路形成体２０を覆うケース８０とを備えている。上記回路形成体２０は、電力回路を構成する複数本のバスバー２２とその電力回路の開閉を制御する制御回路基板２４とが絶縁層２６（図３参照）を介して接着されたものである。また、この電気接続箱には、上記回路形成体２０のバスバー２２を外部回路と接続するための電力用コネクタ９０と、上記回路形成体２０の制御回路基板２４に形成された制御回路を外部回路と接続するための制御回路用コネクタ１０とが設けられている。この制御回路用コネクタ１０が、本発明において固定対象となっているコネクタに該当する。

上記バスバー２２は、銅等の導電性の金属材料からなり、上記電力回路の入力端子及び出力端子を構成している。このバスバー２２のうち所定の入力端子及び出力端子の間には、回路の開閉を行うＦＥＴ７０やリレー６０等のスイッチング素子が配設されている。

上記制御回路基板２４には、上記ＦＥＴ７０やリレー６０等のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路が形成されており、このような制御回路基板２４は、例えば通常のプリント回路基板（絶縁基板に制御回路を構成する導体がプリント配線されたもの）によって構成することが可能である。また、この制御回路基板２４は、その厚みが非常に小さく（例えば０．５ｍｍ）構成されている。さらにこの制御回路基板２４には適所に開口２４ｂが設けられている。

上記バスバー２２と上記制御回路基板２４との間に介在する絶縁層２６は、上記制御回路基板２４におけるバスバー２２と接着される側の面に絶縁性の接着剤が塗布されることにより形成されている。従って、当該絶縁層２６にも上記制御回路基板２４に設けられた開口２４ｂと対応する位置に同じ大きさの開口が形成されている。

上記ＦＥＴ７０のドレイン端子及びソース端子は、上記制御回路基板２４に設けられた開口２４ｂを通じて上記入力端子及び出力端子を構成する所定のバスバー２２上に実装されているとともに、ＦＥＴ７０のゲート端子は、上記開口２４ｂ以外の部分で上記制御回路基板２４上に実装されてこの制御回路基板２４に形成された制御回路に電気的に接続されている。

そして、このゲート端子とソース端子との間に上記制御回路を通じて電圧がかけられることにより、ドレイン端子が実装されている入力端子に入力された電力は、当該入力端子からソース端子が実装されている出力端子に供給され、上記ゲート端子とソース端子との間にかけられる電圧が０（ゼロ）になれば、上記入力端子から出力端子への電力の供給は遮断される。

上記リレー６０についても同様に、その出力端子が上記制御回路基板２４に設けられた開口２４ｂを通じて上記バスバー２２上に実装されているとともに、制御信号入力端子が上記開口２４ｂ以外の部分で上記制御回路基板２４上に実装されてこの制御回路基板２４に形成された制御回路に電気的に接続されている。そして、このリレー６０に上記制御回路及び制御信号入力端子を通じて制御信号が入力されることにより、上記出力端子間が通電または遮断される。

この制御回路基板２４とバスバー２２とが接着された回路形成体２０は、そのバスバー２２側が当該バスバー２２から上記放熱部材４０に熱伝達可能となるように当該放熱部材４０に固着されている。

この放熱部材４０は、例えばアルミニウム合金や銅合金のように熱伝導性の高い材料で板状に形成されたものであり、その一方の上面は平坦な回路固着面４２とされ、下面には多数の放熱フィン４４が突設されている。そして、この放熱部材４０の回路固着面４２上に上記回路形成体２０のバスバー２４側が熱伝導率の高い絶縁層５０（図３参照）を介して接着剤等により固着されている。

このように回路形成体２０が熱伝達可能な状態で放熱部材４０に固着されることにより、上記ＦＥＴ７０やリレー６０等のスイッチング素子から発せられる熱を、当該放熱部材４０を介して良好に放熱させることができる。

この放熱部材４０に固着された上記回路形成体２０を覆う上記ケース８０は、合成樹脂等の絶縁材料で構成されている。また、このケース８０には、上記電力用コネクタ８０及び制御回路用コネクタ１０をケース８０内外に貫通させる開口が形成されている。そして、この開口から上記電力用コネクタ９０及び制御回路用コネクタ１０がケース８０外に突出しているので、このコネクタ９０，８０に外部回路と接続されたコネクタ（図示せず）を嵌合させることにより、外部回路とケース８０内のバスバー２２及び制御回路基板２４に形成された制御回路とを接続できるようになっている。

上記電力用コネクタ９０は絶縁性のハウジング９２を有し、この電力用コネクタ９０のコネクタ端子２２ｃは、上記入出力端子を構成するバスバー２２の端部が上向きに垂直に折り曲げられることにより形成されている。

上記制御回路用コネクタ１０は、絶縁性のハウジング１２と、このハウジング１２に保持されて上記制御回路基板２４に形成された制御回路と外部回路とを電気的に接続する端子１４とを備えている。そして、上記ハウジング１２は上記制御回路基板２４上に取付けられる取付部１６を有しており、この取付部１６が固定ネジ３０により回路形成体２０に固定されているとともに、上記端子１４が上記制御回路基板２４に形成された制御回路に半田付け等により電気的に接続されている。

この制御回路用コネクタ１０が上記回路構成体２０上に取付けられる構造を具体的に説明するために、図３に制御回路用コネクタ１０の取付部１６部分の正面断面図を示す。

上記制御回路基板２４及び絶縁層２６には、これらをその厚み方向に貫通する貫通孔２４ａ，２６ａが設けられている。上記絶縁層２６は、前述したように上記制御回路基板２４に絶縁性の接着剤を塗布して硬化させることにより形成されるものであるため、この絶縁層２６の貫通孔２６ａは、上記制御回路基板２４に対しその貫通孔２４ａを避けるようにして上記接着剤を塗布するだけで簡単に形成することができる。

また、上記制御回路用コネクタ１０におけるハウジング１２の取付部１６の下面には、上記制御回路基板２４に設けられた貫通孔２４ａに嵌入される嵌入部１８が設けられている。そして、この嵌入部１８の中心付近に上記制御回路基板２４の貫通孔２４ａよりも小径の貫通孔１６ａがその厚み方向に貫通するように設けられており、この取付部１６の貫通孔１６ａ内に上記固定ネジ３０が挿通可能となっている。

さらに、上記バスバー２２には、上記制御回路基板２４及び絶縁層２６の貫通孔２４ａ，２６ａと対応する位置にネジ孔２２ａが設けられている。このネジ孔２２ａは、上記固定ネジ３０と螺合するものである。このネジ孔２２ａが設けられている部分は、上記バスバー２２が折り返されて重なり合う部分２２ｂであり、この重なり合う部分２２ｂを貫通するように上記ネジ孔２２ａが形成されている。

そして、上記制御回路基板２４の貫通孔２４ａに上記制御回路用コネクタ１０における取付部１６の嵌入部１８が嵌入された状態で、上記制御回路用コネクタ１０側から上記取付部１６の貫通孔１６ａを通じて上記バスバー２２のネジ孔２２ａに上記固定ネジ３０が螺入され、この固定ネジ３０の頭部が取付部１６の上面に圧接するまで当該固定ネジ３０が締め付けられることにより、上記ハウジング１２の取付部１６が上記制御回路基板２４上に固定される。

このように、制御回路基板２４と接着される金属製のバスバー２２にネジ孔２２ａを設け、このネジ孔２２ａを利用して制御回路基板２４に形成された制御回路と外部回路とを接続するための制御回路用コネクタ１０を上記制御回路基板２４上に固定することにより、本実施形態のような制御回路基板２４の厚さが非常に薄い場合であっても、上記バスバー２２の剛性を利用して制御回路基板２４上に十分な強度で制御回路用コネクタ１０を固定することができる。

また、上記制御回路用コネクタ１０における絶縁性のハウジング１２の取付部１６に設けられた嵌入部１８が上記制御回路基板２４に設けられた貫通孔２４ａに嵌入され、この嵌入部１８の中心付近に設けられた貫通孔１６ａに固定ネジ３０が挿通されるので、当該固定ネジ３０と制御回路基板２４との間には上記嵌入部１８を構成する絶縁材料が介在することになり、これによって固定ネジ３０と制御回路基板２４とを確実に絶縁することができる。従って、上記固定ネジ３０を例えば金属材料で形成したとしても、この固定ネジ３０を媒介として制御回路基板２４とバスバー２２との間で短絡が生じるおそれがない。

さらには、本実施形態のようにバスバー２２が折り返されて重なり合う部分２２ｂにネジ孔２２ａを形成することにより、バスバー２２の厚さが比較的に薄い場合であっても、ネジ山をより多く形成することができるとともに、このネジ孔２２ａが形成される部分のバスバー２２の剛性を高めることができるので、上記固定ネジ３０を十分なトルクで締め付けて強固に固定することができる。

一方、上記バスバー２２の下側に位置する放熱部材４０には、上記バスバー２２のネジ孔２２ａに対応する位置に上記ネジ孔２２ａを貫通する固定ネジ３０の先端部３２との接触を回避する形状の接触回避部４６が形成されている。本実施形態ではこの接触回避部４６を上記回路固着面４２が窪むような形状で形成しているが、この接触回避部４６は放熱部材４０を貫通するような貫通孔であってもかまわず、上記固定ネジ３０の先端部３２との接触を回避する形状であればよい。

このような接触回避部４６を放熱部材４０に形成することにより、上記固定ネジ３０が上記バスバー２２を貫通した状態でも、当該固定ネジ３０の先端部３２と上記放熱部材４０とが接触することがないので、上記バスバー２２と上記放熱部材４０との絶縁状態を保つことができる。

なお、本発明の回路形成体へのコネクタの固定構造は、本実施形態で示した形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記バスバー２２と制御回路基板２４との間に絶縁層２６を形成する方法としては、上記のように絶縁性の接着剤を塗布するものに限らず、絶縁性の接着シートをバスバー２２と制御回路基板２４との間に介在させて熱圧着させるといったことも可能である。この場合には、絶縁性の接着シートにおける制御回路基板２４に設けられた開口２４ｂ及び貫通孔２４ａと対応する位置に、上記開口２４ｂ及び貫通孔２４ａと同じ形状若しくはそれよりも大きな開口及び貫通孔を設けておくのがよい。

さらには、本実施形態では、制御回路用コネクタ１０における絶縁性のハウジング１２の取付部１６に嵌入部１８を設け、この嵌入部１８を制御回路基板２４の貫通孔２４ａに嵌入させることで、この嵌入部１８の中心付近に設けられた貫通孔１６ａ内に挿通される固定ネジ３０と上記制御回路基板２４とを絶縁しているが、上記固定ネジ３０が絶縁材料で形成されている場合には、上記絶縁手段を設ける必要はない。また、上記固定ネジ３０が金属材料で形成されている場合でも、上記絶縁手段は図示の構造に限られない。例えば、制御回路基板２４を通常のプリント回路基板によって構成して、その絶縁基板部分に上記貫通孔２４ａを形成することにより、上記嵌入部１８を設けずに上記取付部１６の下面をフラットな形状に形成しても、上記取付部１６の貫通孔１６ａ及び上記制御回路基板２４の貫通孔２４ａ内に挿通される固定ネジ３０と制御回路基板２４とを絶縁させることができる。

なお、本実施形態では、本発明の回路形成体へのコネクタの固定構造が電気接続箱に採用された形態を示したが、本発明は電気接続箱のみに用いられるものではなく、バスバー２２と制御回路基板２４とが接着された回路形成体２０に制御回路用コネクタ１０を固定する際に広く用いることができる。

本発明の回路形成体へのコネクタの固定構造を利用して構成された電気接続箱の平面図である。上記図のＩ−Ｉ断面図である。本発明の回路形成体へのコネクタの固定構造を示す正面断面図である。

符号の説明

１０コネクタ
１２ハウジング
１４端子
１６取付部
１６ａ，２４ａ，２６ａ貫通孔
１８嵌入部
２０回路形成体
２２バスバー
２２ａネジ孔
２２ｂ重なり合う部分
２４制御回路基板
２６絶縁層
３０固定ネジ
３２先端部
４０放熱部材
４６接触回避部
５０絶縁層

Claims

電力回路を構成する複数本の金属製のバスバーとその電力回路の開閉を制御する制御回路基板とが絶縁層を介して接着された回路形成体の当該制御回路基板上に、この回路形成体のうち上記制御回路基板に形成された制御回路と外部回路とを接続するためのコネクタを、頭部を有する固定ネジにより固定する固定構造であって、
上記コネクタは、上記制御回路基板上に取付けられる取付部を有する絶縁性のハウジングと、このハウジングに保持されて上記制御回路と外部回路とを電気的に接続する端子とを備え、
上記ハウジングの取付部と、上記制御回路基板と、上記絶縁層とには、これらを厚み方向に貫通してその内側に上記固定ネジが挿入可能な貫通孔が設けられ、
上記バスバーには、上記貫通孔と対応する位置に上記固定ネジと螺合可能なネジ孔が設けられ、
このネジ孔に、上記取付部、上記制御回路基板、及び上記絶縁層にそれぞれ設けられた貫通孔を通じて上記コネクタ側から上記固定ネジが螺入され、この固定ネジの頭部が上記取付部の上面に当接するまで当該固定ネジが締め付けられることにより、上記ハウジングの取付部が上記制御回路基板上に固定されることを特徴とする回路形成体へのコネクタの固定構造。
上記コネクタにおけるハウジングの取付部には、上記制御回路基板に設けられた貫通孔内に嵌入される嵌入部が設けられ、この嵌入部を含む部分に上記制御回路基板の貫通孔よりも小径の貫通孔が設けられており、この取付部の貫通孔内に上記固定ネジが挿入可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の回路形成体へのコネクタの固定構造。
上記バスバーのネジ孔が設けられている部分は、当該バスバーが折り返されて重なり合う部分であり、この重なり合う部分を貫通するように上記ネジ孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回路形成体へのコネクタの固定構造。
上記回路形成体のバスバー側に絶縁層を介して放熱部材が固着されており、この放熱部材における上記バスバーのネジ孔に対応する位置に、上記ネジ孔を貫通する固定ネジの先端部との接触を回避する形状の接触回避部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路形成体へのコネクタの固定構造。