JP5147630B2 - ヒューズユニット - Google Patents

Description

本発明は、可溶部の近傍に低融点金属を保持させたヒューズユニットに関する。

ヒューズエレメントに形成された可溶部の近傍に、それより低融点の金属（錫、鉛等）を保持させ、低融点金属の拡散による合金の生成によって溶断特性の改良を図ったヒューズが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの公報に類似したヒューズの従来例を図７に示す。ここに示したヒューズ５０１は、絶縁性の樹脂ボディ５０３に形成されたヒューズ収容空間５０５に収容されるもので、両端に形成された帯状のバスバー５０７，５０７と、このバスバー５０７，５０７の略中央部に形成された幅狭の可溶部５０９を金属板のプレス成形により一体形成した構造のヒューズエレメント５１１を具備する。

可溶部５０９の近傍の一方のバスバー５０７には、可溶部５０９よりも融点の低いチップ状の低融点金属５１３を一対の加締め片５１５によって止着している。加締め片５１５は、バスバー５０７を幅方向に延出して形成されており、低融点金属５１３を包むように折り曲げて加締められることで、この低融点金属５１３を圧着固定する。なお、低融点金属５１３は、加締めによる圧着固定に加え、さらに溶着されることもある。

上記のように構成されたヒューズ５０１は、バスバー５０７，５０７間に電圧が印加されてヒューズエレメント５１１に過電流が流れると、低融点金属５１３がヒューズエレメント５１１中に拡散して合金層を可溶部５０９側に形成する（即ち、溶着する）。その際、合金層の固有抵抗が低融点金属５１３及びヒューズエレメント５１１よりも高いため、合金層でジュール熱が発生して、ヒューズエレメント５１１の可溶部５０９はこのジュール熱で溶断される。

実開平３−１３９６０号公報 特開平７−１４４９４号公報

しかしながら、低融点金属５１３とヒューズエレメント５１１により形成される合金層の面は、金属の拡散が重力方向へ進行することから、ヒューズ設置方向に応じた一方向において顕在化する。そのため、ヒューズ製造設備や実車搭載環境のばらつき等で、低融点金属の溶け過ぎや、溶け不足などによる溶着不良が発生すると、溶着範囲Ａ（図７，図８参照）に低融点金属が十分に溶着しないことがあった。その結果、溶断部位や、ヒューズの溶断特性にばらつき、あるいは不溶断の生じる問題があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、溶断部位のばらつきを少なくでき、溶断特性を安定させることができるヒューズユニットを提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） バッテリの上面に取り付けられる樹脂ボディと、
該樹脂ボディに形成され底面が前記上面と平行なヒューズ収容空間と、
該ヒューズ収容空間に配置され中央部に可溶部を有するバスバーと、
該バスバーの前記可溶部を含む部位に形成され前記底面から徐々に浮上する傾斜部と、
該傾斜部の上部に連接するバスバーに形成された加締め保持部と、
該加締め保持部に基端部が保持され先端部が前記傾斜部の上方に配置される低融点金属と、
を具備したことを特徴とするヒューズユニット。

このヒューズユニットによれば、低融点金属が溶融すると、溶融した低融点金属が重力により傾斜部を伝って可溶部（溶断部）へ流れ、目的箇所への溶着が促進される。これにより、バスバーの抵抗値の高い可溶部に溶融した低融点金属が確実に流動して溶着し、溶着不足による不良が発生しない。

（２） （１）のヒューズユニットであって、
前記上面と平行なバスバーの部位にクランク形状部が形成されたことを特徴とするヒューズユニット。

このヒューズユニットによれば、バスバーに、傾斜部とクランク形状部が形成され、バスバーが、バッテリ上面に平行な面と、バッテリ上面に垂直な面の双方において屈曲部を有することとなり、これら直交二平面内に配置された屈曲部が任意方向（上下左右前後方向）からの応力にて変形可能となる。これにより、バスバー成形時の収縮や実車振動による可溶部への応力集中が緩和される。

（３） （１）又は（２）のヒューズユニットであって、
前記傾斜部がへ字状に折り曲げられたバスバーの一方の斜辺部に形成され、
前記加締め保持部が該バスバーの他方の斜辺部に形成されたことを特徴とするヒューズユニット。

このヒューズユニットによれば、簡単な曲げ加工によりバスバーに傾斜部が形成されるとともに、その頂部に加締め保持部を設けることで、簡素な構造で低融点金属が傾斜部の上方に容易に配置可能となる。

（４） （１）又は（２）のヒューズユニットであって、
前記傾斜部が台形凸状に折り曲げられたバスバーの斜辺部に形成され、
前記加締め保持部が該バスバーの上辺部に形成されたことを特徴とするヒューズユニット。

このヒューズユニットによれば、傾斜部の上部に連続するバスバーが、バッテリ上面と平行な上辺部となり、この上辺部に加締め保持部が設けられることで、溶融した低融点金属が可溶部と反対側の傾斜面（例えばへ字状に形成した場合）へ流出しなくなり、溶融低融点金属が無駄なく可溶部へ溶着する。

（５） （１）〜（４）のヒューズユニットであって、
ヒューズエレメントがヒンジを介し屈曲する一対の板部からなり、
一方の板部に前記バスバーが形成されるとともに前記樹脂ボディが設けられ、
他方の板部に前記樹脂ボディと別体の他方の樹脂ボディが設けられ、
前記一方の樹脂ボディと前記他方の樹脂ボディが前記ヒンジを境に屈曲した状態で係止されることを特徴とするヒューズユニット。

このヒューズユニットによれば、ヒンジを介して一対の樹脂ボディが屈曲され、一方の樹脂ボディがバッテリ上面と平行となり、他方の樹脂ボディがバッテリ垂直面と平行に配置され、ヒューズ収容空間の水平配置が容易になるとともに、水平方向の突出量が短くなり、エンジンルームの省スペース化が可能となる。また、平面展開したヒューズエレメントにそれぞれの樹脂ボディが一体成形（インサート成形等）でき、屈曲したヒューズエレメントに樹脂ボディを成形するのに比べ、成形金型の簡素化、低コスト化が可能となる。

本発明に係るヒューズユニットによれば、バスバーの可溶部を含む部位に傾斜部を形成し、この傾斜部の上部に連接するバスバーに加締め保持部を設け、先端部が傾斜部の上方に位置する低融点金属をこの加締め保持部に保持させたので、溶融した低融点金属が傾斜部を伝って可溶部へ流れることで、溶断部位のばらつきをなくし、溶断特性を安定させることができる。

以下、本発明に係るヒューズユニットの好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るヒューズユニットの要部拡大斜視図、図２はヒューズユニットに内設されたヒューズエレメントの斜視図、図３は本発明に係るヒューズユニットの外観斜視図である。
ヒューズ収容空間１１に配置されるバスバー１３には可溶部１５が形成される。バスバー１３は、図２に示すヒューズエレメント１７に形成される。ヒューズエレメント１７は、一枚の導電金属板から打ち抜き形成され、その中間部に可撓性のヒンジ１９を一体に有する。ヒンジ１９は、板厚方向に屈曲自在となる。

ヒューズエレメント１７は、図示を省略するが平板状に伸ばした状態で、ヒンジ１９を境とする一方の板部２１と他方の板部２３の表裏に絶縁性の合成樹脂材である図３に示す樹脂ボディ２５，２７が一体成形（例えばインサート成形）される。ヒューズエレメント１７のヒンジ１９は、樹脂成形金型（図示せず）の樹脂材を注入しない部分に配置することにより、樹脂ボディ２５，２７には覆われず露出する。つまり、樹脂ボディ２５，２７は、ヒンジ１９を挟み二つに分割して形成される。

上記したバスバー１３は、ヒューズエレメント１７の一方の板部２１に複数（図例では２つ）のものが形成される。また、他方の板部２３の端部には複数（３つ）のタブ端子２９が並列して形成される。ヒューズエレメント１７は、ヒンジ１９を介し図２に示すように他方の板部２３を下向きに回動して屈曲可能となる。一方の板部２１には端子接続用のボルト挿通孔３１が穿設される。また、一方の板部２１の端部には凸板部３３が形成され、凸板部３３にはバッテリ接続用のボルト挿通孔３５が穿設される。

樹脂ボディ２７は、ヒューズエレメント１７をインサート成形した状態で、各タブ端子２９を収容するコネクタハウジング部３７が一体成形される。タブ端子２９は、コネクタハウジング部３７のコネクタ嵌合室内に突出して配置される。樹脂ボディ２５には上記の複数（２つ）のヒューズ収容空間１１が形成される。各ヒューズ収容空間１１は、不図示の透明な窓部を有するカバーで上下両側を覆い、係止手段にて樹脂ボディ２５に装着される。一方の板部２１、他方の板部２３を覆う樹脂ボディ２５，２７には複数の放熱フィン３９，４１が一体に設けられる。なお、図３中、４３はインサート成形時にその頭部が同時に固定され、露出面４５とで端子接続部を構成するスタッドボルトを示す。

樹脂ボディ２５，２７には、ヒンジ１９を介して９０度に屈曲された状態で、相互に対向して係止する不図示の係止手段が設けられている。したがって、一方の樹脂ボディ２５と他方の樹脂ボディ２７とがヒンジ１９を境に屈曲した状態で係止される。
これらヒューズエレメント１７、樹脂ボディ２５，２７は、ヒューズユニット５１を構成する。ヒューズユニット５１は、ヒンジ１９を介して一対の樹脂ボディ２５，２７が屈曲されることで、一方の樹脂ボディ２５が不図示のバッテリ上面と平行となり、他方の樹脂ボディ２７がバッテリ垂直面と平行に配置される。

これにより、ヒューズユニット５１は、ヒューズ収容空間１１の水平配置が容易になるとともに、水平方向（図３の矢印ａ方向）の突出量が短くなり、エンジンルームの省スペース化が可能となる。また、平面展開したヒューズエレメント１７にそれぞれの樹脂ボディ２５，２７が一体成形でき、屈曲したヒューズエレメント１７に樹脂ボディ２５，２７を成形するのに比べ、成形金型の簡素化、低コスト化が可能となっている。

バッテリ上面に取り付けられた樹脂ボディ２５のヒューズ収容空間１１は、底面５３がバッテリ上面と平行に配置される。ヒューズ収容空間１１に配置されたバスバー１３は、中央部に可溶部１５を有している。ここで、バスバー１３の可溶部１５を含む部位には、底面５３から徐々に浮上する傾斜部５５が形成されている。即ち、傾斜部５５は、底面５３に対し角度αの傾斜角で傾斜する。傾斜部５５の下方側端部は、底面５３と平行なバスバー１３ａに連接される。なお、傾斜部５５の下方側端部に連接されるバスバー１３ａは、底面５３に対して傾斜部５５と逆方向に傾斜されてもよい。

図４はバスバーに形成される傾斜部の側面図、図５は本発明における低融点金属の溶着状況を表す要部側面図である。
傾斜部５５の上部に連接するバスバー１３ｂには、加締め保持部５７が形成される。加締め保持部５７は、一対の加締め片５９を有する。加締め片５９は、バスバー１３ｂの外縁からそれぞれ立設される。加締め片５９は、バスバー１３ｂ上の低融点金属６１の基端部６１ａに押し付けられるように曲げられ、低融点金属６１をバスバー１３ｂとの間に挟んで固定する。

低融点金属６１は、上記したバスバー１３や可溶部１５を構成する母材である銅（Ｃｕ）などよりも融点の低い錫（Ｓｎ）又は錫合金などの金属で構成される。低融点金属６１は、バスバー１３ｂ上に配置されて加締め片５９で加締められた後、低融点金属６１の融点温度に短時間暴露し、バスバー１３ｂ表面に融着させて取り付けられる。

低融点金属６１は、基端部６１ａが加締め保持部５７に保持され、先端部６１ｂが傾斜部５５の上方に配置される。つまり、斜面上に低融点金属６１を飛び出させ、溶着範囲に流れ易いようにしている。低融点金属６１は、溶融すると、図５に示すように、傾斜部５５の斜面を伝って図４に示す溶着範囲Ｂ−Ａ（ヒューズ溶断部位）へ流れる。その結果、重力による流動性が促進され、必ずＢ寸法まで低融点金属６１が流れるようになる。

ヒューズエレメント１７では、可溶部１５に過電流が流れると、特に幅狭部（発熱容易部）１３ｃの形成されている部分において電流密度が増加し、バスバー１３ａ，１３ｂと比べてよりジュール発熱量が多くなり、可溶部１５が溶断し易くなる。また、発熱容易部１３ｃの上部に低融点金属６１が流れることにより、低融点金属（Ｓｎ）６１が、発熱容易部１３ｃの銅（Ｃｕ）の中に拡散することになって銅（Ｃｕ）の融点が低下する。よって、過電流が流れた時に素早くバスバー１３の発熱容易部１３ｃを溶断させることができる。

本実施の形態では、可溶部１５を含む傾斜部５５がへ字状に折り曲げられたバスバー１３の一方の斜辺部に形成される。加締め保持部５７は、バスバー１３の他方の斜辺部（即ち、バスバー１３ｂ）に形成される。これにより、簡単な曲げ加工によりバスバー１３に傾斜部５５が形成されるとともに、その頂部に加締め保持部５７を設けることで、簡素な構造で低融点金属６１が傾斜部５５の上方に配置可能となる。

図６は傾斜部の変形例の側面図である。
なお、傾斜部５５は、図６に示すように、台形凸状に折り曲げられたバスバー１３の斜辺部１３ｄに形成してもよい。この場合、加締め保持部５７は、台形凸状に折り曲げられたバスバー１３の上辺部１３ｅに形成することができる。斜辺部１３ｄの上部に連続するバスバー１３が、バッテリ上面と平行な上辺部１３ｅとなり、この上辺部１３ｅに加締め保持部５７が設けられることで、溶融した低融点金属６１が可溶部１５と反対側の傾斜面（例えばバスバー１３ｂ）へ流出しなくなり、溶融低融点金属６１が無駄なく可溶部１５へ溶着するようになる。

また、ヒューズエレメント１７には上面（底面５３）と平行なバスバー１３の部位（本実施の形態ではバスバー１３ｂを挟み加締め保持部５７と反対側で連接する部位）に図１に示すクランク形状部６５が形成されている。クランク形状部６５は、樹脂ボディ２５のバッテリからの延出方向（図３のａ方向）と平行な短板部６５ａと、その先に直交して連続する長板部６５ｂ、短板部６５ｃ、反転部６５ｄからなる。

ヒューズエレメント１７では、バスバー１３に、傾斜部５５とクランク形状部６５が形成され、バスバー１３がバッテリ上面に平行な面、バッテリ上面に垂直な面の双方において屈曲部（例えば長板部６５ｂ・短板部６５ｃ・反転部６５ｄ、及び傾斜部５５・バスバー１３ｂ）を有することとなり、これら直交二平面内に配置された屈曲部が任意方向（上下左右前後方向）からの応力にて変形可能となる。これにより、バスバー成形時の収縮や実車振動による可溶部１５への応力集中が緩和される。

上記構成を有するヒューズユニット５１では、低融点金属６１が溶融すると、溶融した低融点金属６１が重力により傾斜部５５を伝って可溶部（溶断部）１５へ流れ、目的箇所である溶着範囲Ｂ−Ａ（ヒューズ溶断部位）への溶着が促進される。これにより、バスバー１３の抵抗値の高い可溶部１５（特に発熱容易部１３ｃ）に溶融低融点金属６１が確実に溶着し、溶着不足による不良が低減する。

したがって、上記ヒューズユニット５１によれば、バスバー１３の可溶部１５を含む部位に傾斜部５５を形成し、この傾斜部５５の上部に連接するバスバー１３ｂに加締め保持部５７を設け、先端部６１ｂが傾斜部５５の上方に位置する低融点金属６１をこの加締め保持部５７に保持させたので、溶融した低融点金属６１が傾斜部５５を伝って可溶部１５へ流れ、溶断部位のばらつきをなくし、溶断特性を安定させることができる。
なお、上記変形例では、バスバー１３は台形凸状に折り曲げられた形状としたが、斜辺部１３ｄの上部に連続した上辺部１３ｅが、図６に破線で示すように、バッテリ上面と連続して平行な板部として形成することもできる。

本発明に係るヒューズユニットの要部拡大斜視図である。 ヒューズユニットに内設されたヒューズエレメントの斜視図である。 本発明に係るヒューズユニットの外観斜視図である。 バスバーに形成される傾斜部の側面図である。 本発明における低融点金属の溶着状況を表す要部側面図である。 傾斜部の変形例の側面図である。 従来のヒューズにおける可溶部の斜視図である。 図７の拡大側面図である。

符号の説明

１１ ヒューズ収容空間
１３ バスバー
１３ｂ 傾斜部の上部に連接するバスバー
１３ｄ 台形凸状に折り曲げられたバスバーの斜辺部
１３ｅ 上辺部
１５ 可溶部
１７ ヒューズエレメント
１９ ヒンジ
２１ 一方の板部
２３ 他方の板部
２５，２７ 樹脂ボディ
５１ ヒューズユニット
５３ 底面
５５ 傾斜部
５７ 加締め保持部
６１ 低融点金属
６１ａ 基端部
６１ｂ 先端部
６５ クランク形状部

Claims (5)

1. バッテリの上面に取り付けられる樹脂ボディと、
   該樹脂ボディに形成され底面が前記上面と平行なヒューズ収容空間と、
   該ヒューズ収容空間に配置され中央部に可溶部を有するバスバーと、
   該バスバーの前記可溶部を含む部位に形成され前記底面から徐々に浮上する傾斜部と、
   該傾斜部の上部に連接するバスバーに形成された加締め保持部と、
   該加締め保持部に基端部が保持され先端部が前記傾斜部の上方に配置される低融点金属と、
   を具備したことを特徴とするヒューズユニット。
2. 請求項１記載のヒューズユニットであって、
   前記上面と平行なバスバーの部位にクランク形状部が形成されたことを特徴とするヒューズユニット。
3. 請求項１又は請求項２記載のヒューズユニットであって、
   前記傾斜部がへ字状に折り曲げられたバスバーの一方の斜辺部に形成され、
   前記加締め保持部が該バスバーの他方の斜辺部に形成されたことを特徴とするヒューズユニット。
4. 請求項１又は請求項２記載のヒューズユニットであって、
   前記傾斜部が台形凸状に折り曲げられたバスバーの斜辺部に形成され、
   前記加締め保持部が該バスバーの上辺部に形成されたことを特徴とするヒューズユニット。
5. 請求項１〜請求項４記載のヒューズユニットであって、
   ヒューズエレメントがヒンジを介し屈曲する一対の板部からなり、
   一方の板部に前記バスバーが形成されるとともに前記樹脂ボディが設けられ、
   他方の板部に前記樹脂ボディと別体の他方の樹脂ボディが設けられ、
   前記一方の樹脂ボディと前記他方の樹脂ボディが前記ヒンジを境に屈曲した状態で係止されることを特徴とするヒューズユニット。

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