JP4579034B2 - Switching unit - Google Patents
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Description
本発明は、電流のオン/オフを制御可能なスイッチングユニットに関する。 The present invention relates to a switching unit capable of controlling current on / off.
従来のスイッチングユニットとして、例えば特許文献1に示すものがある。このものは、例えば、自動車のバッテリー等の電源とヘッドランプ等の各電子装置との間に配されて電流のオン/オフを切り替えることにより各電子装置の制御を行うものである。また、これらのスイッチングユニットは、外部との接続を行うための接続端子を備え、メンテナンス等のため着脱可能なものとして用いられている。
ところで、近年、自動車に要求される快適性・安全性等は高まる一方であり、これらの要求を満たすために自動車に搭載される電子装置の数は増加する傾向にある。そうすると、増加した電子装置を制御するためのリレー等のスイッチングユニットの数も増加してその分、スペースを要してしまうという問題があった。さらに、着脱可能なスイッチングユニットの場合、搭載箇所が外部に露出している等、着脱可能な箇所に設置しなければならない等、その配設箇所が制限されてしまうので、スペース上の問題はより顕著になってしまう。これらの問題から、スイッチングユニットをできるだけ小型化したいという要望があった。 By the way, in recent years, comfort and safety required for automobiles are increasing, and the number of electronic devices installed in automobiles to meet these demands tends to increase. If it does so, there existed a problem that the number of switching units, such as a relay for controlling the increased electronic device, also increased, and the space was required by that much. In addition, in the case of a detachable switching unit, the installation location is restricted, such as the mounting location is exposed to the outside, and it must be installed in a detachable location. It becomes prominent. Due to these problems, there has been a desire to make the switching unit as small as possible.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化が可能なスイッチングユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been completed based on the above situation, and an object thereof is to provide a switching unit that can be miniaturized.
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、電流のオン/オフを制御可能なスイッチングデバイスと、外部との接続を行うための接続端子とを備えるスイッチングユニットにおいて、絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備えると共に、前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されており、前記ケーシングには前記回路体に係る前記バスバー回路の前記回路基板が密着された面と反対側の面を外部に露出する開口部を有するところに特徴を有する。
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記バスバー回路の前記開口部から露出する面が絶縁被膜で被覆されているところに特徴を有する。
As a means for achieving the above object, the invention of
The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のものにおいて、前記バスバー回路は、前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁に密着されているところに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the bus bar circuit according to the first or second aspect, the surface opposite to the surface where the circuit board is in close contact is in close contact with the inner wall of the casing. It has the characteristics.
請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシングと前記回路体とが嵌り合って、前記バスバー回路の前記回路基板が密着された面と反対側の面が、前記ケーシングの内壁から離間することを規制する嵌合手段が設けられているところに特徴を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the device according to any one of the first to third aspects, the casing and the circuit body are fitted together, and the bus bar circuit is opposite to the surface on which the circuit board is in close contact. This is characterized in that fitting means for restricting the surface of the surface from being separated from the inner wall of the casing is provided.
請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載のものにおいて、前記ケーシングが一体にモールド成形されているところに特徴を有する。
The invention of claim 5 is characterized in that, in the invention according to any one of
<請求項1の発明>
スイッチングユニットの内部に回路基板とバスバー回路とを備えるので、バスバー回路で形成した場合大型化してしまうような複雑な回路を回路基板で形成すると共に、入出力を行う回路と接続端子とをバスバー回路で一体に形成するので、スイッチングユニットの小型化が可能となる。
また、バスバーを開口部から外部に露出するので放熱性が向上できる。
<Invention of
Since the circuit board and bus bar circuit are provided inside the switching unit, a complicated circuit that would increase in size when formed with the bus bar circuit is formed with the circuit board, and the input / output circuit and the connection terminal are connected to the bus bar circuit. Therefore, the switching unit can be reduced in size.
Further, since the bus bar is exposed to the outside through the opening, the heat dissipation can be improved.
<請求項3の発明>
回路体においてバスバーを回路基板に密着させることで回路基板側で生ずる熱をバスバーが吸収し易くなる、すなわちバスバーを放熱手段として利用することができる。それに加えて、バスバーをケーシングの内壁に密着させるので、バスバーの熱をケーシングの内壁に伝え易く、ケーシングを介して外部に放出させ易くなるので、放熱性の向上が可能となる。
<Invention of Claim 3 >
By closely contacting the bus bar with the circuit board in the circuit body, the bus bar can easily absorb the heat generated on the circuit board side, that is, the bus bar can be used as a heat dissipation means. In addition, since the bus bar is brought into close contact with the inner wall of the casing, the heat of the bus bar can be easily transmitted to the inner wall of the casing and can be easily released to the outside through the casing, so that the heat dissipation can be improved.
<請求項4の発明>
ケーシングと回路体とが嵌合手段によって嵌り合ってバスバーがケーシングから離間することを規制するので、バスバーとケーシングとの密着性が高まってこれらの間の伝熱が円滑にできるので、放熱性の一層の向上が可能となる。
<Invention of Claim 4 >
Since the casing and the circuit body are fitted by the fitting means and the bus bar is restricted from being separated from the casing, the adhesion between the bus bar and the casing is increased, and heat transfer between them can be smoothly performed. Further improvement is possible.
<請求項5の発明>
ケーシングを一体にモールド成形するので、部品点数の減少と製造工程の短縮化とができ、製造効率が向上する。
<Invention of Claim 5 >
Since the casing is molded integrally, the number of parts can be reduced and the manufacturing process can be shortened, and the manufacturing efficiency can be improved.
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図3によって説明する。
スイッチングユニット10は、図1,2に示すように、ケーシング20で包囲されたユニット本体(本発明の「回路体」に相当する)15を有し、ユニット本体15からケーシング20の外側へ延出する接続端子12Aが相手側接続端子(図示なし)と接続することで電気接続箱(図示なし)等に着脱可能に装着されるようになっている。
<
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ユニット本体15は、回路基板11とバスバー回路12とスイッチングデバイス13とを備えるものである(図2参照)。
スイッチングデバイス13は、電流のオン/オフを制御可能なものであって、本実施形態では半導体スイッチング素子を用いており、特に本実施形態では、半導体デバイス中にパワーMOSFET部と、過熱保護機能或いはPWM信号発信部等を有する制御部とをワンチップ上に配設したものを用いている。
The unit
The
回路基板11は、図1に示すように、略方形状の絶縁基板上にスクリーン印刷等で導電路が形成された印刷回路を備え、その所定箇所には貫通孔11Aが穿設されている。スイッチングデバイス13或いは他の抵抗その他の回路基板11の表面に実装された電子素子は、この貫通孔11Aを介して次述のバスバー回路12に直接端子を接続させるようになっている(図2参照)。また、本実施形態では回路基板11の片側(図1の右側)にスイッチングデバイス13を実装すると共に、その反対側(図1の左側)に(詳細には図示しないが)制御系の回路を配設している。
As shown in FIG. 1, the
バスバー回路12は、金属平板を打抜いて形成された複数本のバスバーによって所定回路形状に形成されてなるものである(図1の破線参照)。バスバー回路12は全体形状が回路基板と同様の略方形状をなしており、回路基板11のほぼ全体に亘る領域をバスバー回路12で支持することでユニット本体15の強度を確保できるようになっている。
さらに、バスバー回路12を構成するバスバーには、ユニット本体15から延出する接続端子12Aが一体に形成されており、この接続端子12Aによって、図示しない電気接続箱等の相手側接続端子と嵌合可能となっている。尚、本実施形態では、図1に示すように、5本の接続端子12Aを備えているが、これらのうち図1における左側の3本が制御系端子として用いられ右側の2端子が電力系端子として用いられている。また、制御系端子(図1の左側3本の端子)の先端部はプレス加工によって電力系端子(図1の右側2本の端子)よりも薄く形成されている。
The
Further, the bus bar constituting the
さて、本実施形態のスイッチングユニット10は、ユニット本体15において、回路基板11の下面側にバスバー回路12を密着させる構成となっている。ここで、回路基板11とバスバー回路12との間は接着剤(例えばシリコーン系接着剤又はエポキシ系接着剤)又は接着シート(例えば絶縁シートの両面に接着剤を塗布して接着性をもたせたもの)により接着し、かつ絶縁されて、密着させるようになっており、これらの接着剤又は接着シートが本発明の「絶縁物」に相当する。
さらにユニット本体10には、回路基板11とバスバー回路12とを密着させたものの回路基板11側の表面にスイッチングデバイス13を実装してなる(図2参照)。
Now, the
Further, the
ケーシング20は、全体略直方体形状をなし、上側の本体21と下側の受体22とユニット本体15を収容可能となっている。
受体22は接続端子12Aを導出する箇所に溝部22Aが形成されており、この溝部22Aに接続端子12Aを嵌め込むことでケーシング20から接続端子12Aを隙間なく導出できるようになっている(図3参照)。
さらに、ケーシング20の受体22には、ユニット本体15のバスバー回路12に対応する箇所(図2の下側)の面に開口部20Aが形成されている。この開口部20Aからバスバー回路12の下面を外部に露出させることで放熱性を高めるようになっている。
また、本実施形態ではバスバー回路12の開口部20Aから外部に露出する面は、絶縁被膜25で覆われている。この絶縁被膜25は薄膜状の絶縁シートをバスバー回路12に接着して形成されているもので、バスバーを絶縁することで、電気接続箱等外部との短絡を規制可能となっている。
The
The
Further, the
In the present embodiment, the surface exposed to the outside from the opening 20 </ b> A of the
上記のように構成されたスイッチングユニット10は図示しない電気接続箱に対して着脱可能に組みつけられて、制御系端子から所定の電気信号を受け取てスイッチングデバイス13を動作させることにより、電力系端子の入力側から入力された電流を適宜調整して電力系端子の出力側から出力し電子装置(図示なし)を動作させる。
ここで回路基板11の上側に実装されたスイッチングデバイス13や抵抗等の他の電子素子が動作して発熱したり、回路基板11の導電路に電流が流れることにより発熱した場合、熱伝導性の高いバスバー回路12がこれらの熱を吸収する。そして、バスバー回路12の下面側がケーシング20の開口部20Aを介して外部に露出されていて、この箇所から熱を外部に放出できる。。
尚、電気接続箱(図示なし)のメンテナンス時等において、スイッチングユニット10は抜脱可能であり、必要に応じて交換して使用するようになっている。
The
Here, when the
Note that the switching
このように、本実施形態のスイッチングユニット10によれば、スイッチングユニット10の内部に回路基板11とバスバー回路12とを備えている。これにより、バスバー回路12で形成した場合大型化してしまうような制御系回路等の複雑な回路を回路基板11で形成することに加え、入出力を行う回路と接続端子12Aとをバスバー回路12をなすバスバー1部材で一体に形成する。したがって、スイッチングユニット10の小型化が可能となる。
Thus, according to the
さらに、本実施形態では、回路基板11とバスバー回路12とを密着してなり、スイッチングデバイス13の一方の端子をバスバー回路12に直接接続する構成となっている。これにより、スイッチングデバイス13や回路基板11上で生ずる熱を、熱伝導性のよい金属板からなるバスバー回路12で吸熱し、さらに、ケーシングの開口部20Aからバスバー回路12を外部に露出するので、放熱性に優れたものとなる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態のユニット本体15では、回路基板12のほぼ全面に亘り、バスバー回路12が貼り付けられているので、ケーシング20に組付け前のユニット本体15のみの状態でも十分な強度を確保できる。
Further, in the unit
また、本実施形態ではスイッチングデバイス13に半導体スイッチング素子を用いたのでいわゆるメカリレーにおいて、接点のオン/オフ時に発生する動作音が生じないので、静音化が図れる。
In the present embodiment, since a semiconductor switching element is used for the
<参考例1>
次に、参考例1を図4によって説明する。
参考例1のスイッチングユニット10Aは、ケーシング20がモールド成形によって一体に形成された点が上記実施形態1と相違するものであるが、他の同様の構成については同様の符号を付し、重複した説明は省略する。
参考例1では、上記実施形態1におけるケーシング20の本体21と受体22とをモールド成型で一体成型している。さらに、上記実施形態1における絶縁被膜25を設けていた箇所についてもバスバー回路12の下面に薄肉の膜体をケーシング20と一体成形により形成することで、上記実施形態1に係る絶縁被膜25を省略している。
尚、参考例1ではケーシング20を構成する樹脂にアルミナ等のフィラーを添加した樹脂を用いることで、ケーシング20全体の放熱性を高めた構成としている。
< Reference Example 1 >
Next, Reference Example 1 will be described with reference to FIG.
The
In Reference Example 1 , the
Note that, in Reference Example 1 , the heat dissipation of the
このように、参考例1のスイッチングユニット10Aは、ケーシング20及び上記実施形態1の絶縁被膜25に相当する箇所を樹脂でモールド成形によって一体成型することにより、部品点数の減少ができ、それに伴ない組み付け工程も削減できるので、製造効率の向上が可能となる。
As described above, the
<参考例2>
次に、参考例2を図5ないし図10によって説明する。
参考例2のスイッチングユニット10Bは、ケーシング20の構成が上記実施形態1と相違するものであるが、他の同様の構成については同様の符号を付し、重複した説明は省略する。
参考例2のケーシング20は本体21が蓋体22Fを取り付ける箇所以外全て壁面を有するものであると共に、本体21の接続端子12Aを導出する側(図6の左側)の面全体を蓋体22Fで閉塞するようになっている。
蓋体22Fは接続端子12Aをケーシング20外部へ導出可能なように、各接続端子12Aの配設箇所に挿通孔24が穿設されている(図8,10参照)。この挿通孔24は接続端子12Aを隙間なく挿通可能となるように接続端子12Aの外形とほぼ同様の形状に穿設されている(図7参照)。
また、本体21の内壁には図8,9に示すように回路基板11の周縁部に対応させて溝23が形成されている。溝23は回路基板11が嵌め入れられると、ユニット本体15の上下方向の移動を規制し、ユニット本体のバスバー回路12の下面が本体21の内壁面から離間することを規制するようになっている。
そして、ユニット本体15をユニット本体15をケーシング20に組付ける場合には、回路基板11をこの溝23に嵌め入れてスライドさせながら挿入することで(図8参照)、ユニット本体15の位置決めが容易になり、組付け作業が円滑になされる。
本体21にユニット本体15を挿入した後、蓋体22Fを組付けることにより、ケーシング20はユニット本体15の全周を包囲して閉塞可能となるものである。これにより、防塵性・防水性の向上が可能となる。
このように、参考例2のスイッチングユニット10Bによれば、組付け性が向上すると共に、防塵性・防水性の向上が可能となる。
< Reference Example 2 >
Next, Reference Example 2 will be described with reference to FIGS.
In the
The
The
A
When the unit
After the unit
As described above, according to the
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made .
(1)上記実施形態ではスイッチングユニット10はスイッチングデバイス13に半導体スイッチング素子を実装するものであったが、これに限らず、例えばIC等を実装するものであってもよい。また、上記実施形態ではスイッチングデバイス13は、半導体デバイス中にパワーMOSFET部と、過熱保護機能或いはPWM信号発信部等を有する制御部とをワンチップ上に配設したものを用いたが、これに限らず、例えば制御部を備えたいない、単なるパワーMOSFET部のみで構成されるものであってもよい。
(2)上記実施形態において、制御系回路にIC、マイコン等を実装するものであってもよい。
(3)上記実施形態では、スイッチングデバイス13に半導体スイッチング素子を実装するものであったが、これに限らず、例えばベアチップを実装するものであってもよい。
( 1 ) In the above embodiment, the switching
( 2 ) In the above embodiment, an IC, a microcomputer or the like may be mounted on the control system circuit .
( 3 ) In the said embodiment, although the semiconductor switching element was mounted in the
10…スイッチングユニット
11…回路基板
12…バスバー回路
12A…接続端子
13…スイッチングデバイス
15…ユニット本体(回路体)
20…ケーシング
20A…開口部
DESCRIPTION OF
20 ...
Claims (5)
絶縁物を介して互いに密着された回路基板とバスバー回路とを有し、これらの双方に対して前記スイッチングデバイスが接続されてなる回路体を、ケーシングに収容して備えると共に、
前記バスバー回路の端部に前記接続端子が一体に延設されており、
前記ケーシングには前記回路体に係る前記バスバー回路の前記回路基板が密着された面と反対側の面を外部に露出する開口部を有することを特徴とするスイッチングユニット。 In a switching unit comprising a switching device capable of controlling on / off of current and a connection terminal for connection to the outside,
A circuit board and a bus bar circuit that are in close contact with each other via an insulator, and a circuit body in which the switching device is connected to both of them are housed in a casing, and provided.
The connection terminal is integrally extended at an end of the bus bar circuit ,
The switching unit according to claim 1, wherein the casing has an opening that exposes a surface opposite to a surface of the bus bar circuit of the circuit body opposite to a surface to which the circuit board is closely attached .
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