JP5181981B2 - 電気接続箱 - Google Patents

Description

本発明は、電気接続箱に関する。

従来より、車両に搭載されると共に、ランプ、ホーン等の車載電装品の通電、及び断電を実行する電気接続箱として、特許文献１に記載のものが知られている。この電気接続箱は、ケース内に回路基板が収容されてなる。回路基板には発熱量の大きな電子部品で構成されるパワー部が形成されている。パワー部は、リレー等の、比較的に大きな電流が流れる電子部品を含む。

また、ケースには、回路基板のパワー部とは異なる位置に、相手側コネクタと嵌合可能なコネクタが形成されている。このため、パワー部と、コネクタとの間には、パワー部とコネクタとを電気的に接続する電線又はバスバー等の導電路が配索されている。
特開２００２−３３０５２６公報

上記の構成によると、パワー部と、コネクタとは、離れた位置に配されているので、パワー部とコネクタとを電気的に接続する電線又はバスバー等の導電路は、比較的に長い距離を配索される。このため、通電時に、パワー部とコネクタとを接続する導電路からの発熱量が大きくなることが懸念される。

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、比較的に大電流の流れる大電流回路からの発熱が抑制された電気接続箱を提供することを目的とする。

本発明は、電気接続箱であって、ケースと、前記ケース内に収容される回路基板と、前記回路基板に設けられて比較的に大きな電流が流れる大電流回路が形成された大電流領域と、前記ケースのうち前記回路基板の前記大電流領域に対応する領域に設けられて、前記ケースの外部に設けられた外部回路に接続された相手側コネクタが接続されるコネクタと、前記コネクタに配設されると共に、前記相手側コネクタと電気的に接続可能な第１接続部及び前記回路基板の前記大電流領域において前記大電流回路に電気的に接続される第２接続部を有する端子と、を備え、前記回路基板は前記ケースの上壁に対して実質的に垂直な姿勢で配されており、前記大電流領域は前記回路基板のうち上下方向について中央よりも上方の位置に形成されており、前記回路基板のうち前記大電流領域よりも下方の位置には、比較的に小さな電流が流れる小電流回路のみが形成された小電流領域が設けられている。

本発明によれば、ケースのうち大電流領域に対応する領域にコネクタが形成されているから、大電流領域とコネクタとは比較的に接近して配されている。これにより、大電流領域からコネクタまで配索される大電流回路を比較的に短くすることができる。この結果、大電流回路からの発熱を抑制できる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記回路基板は前記ケースの上壁に対して実質的に垂直な姿勢で配されており、前記大電流領域は前記回路基板のうち上下方向について中央よりも上方の位置に形成されており、前記回路基板のうち前記大電流領域よりも下方の位置には、比較的に小さな電流が流れる小電流回路のみが形成された小電流領域が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、大電流回路から発生した熱は、大電流領域の近傍に位置する空気に伝達される。熱が伝達された空気は温度が上昇することにより膨張して密度が小さくなる。すると熱が伝達された空気はケース内を上昇する。この結果、大電流回路から発生した熱が、大電流領域の下方に位置して形成された小電流領域に伝達されることが抑制される。この結果、小電流領域に形成された小電流回路に、熱による誤作動等の不具合が生じることを抑制できる。

前記コネクタは前記ケースに一体に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、部品点数を減少させることができる。

前記端子には前記第１接続部から分岐する複数の分岐路が形成されており、前記分岐路の端部には前記第２接続部が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、回路基板に形成された導電路に比べて比較的に厚く形成できる端子によって分岐路を形成できる。これにより、分岐路の抵抗を小さくすることができるから、分岐路からの発熱を低減できる。

本発明によれば、比較的に大電流の流れる大電流回路からの発熱を抑制することができる。

本発明を車両（図示せず）に搭載される電気接続箱１０に適用した一実施形態を図１ないし図５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電気接続箱１０は、ケース１１内に回路基板１２を収容してなる。この電気接続箱１０は、図示しない電源と、ランプ、ホーン等の車載電装品（図示せず）との間に配設されて、車載電装品の通電、及び断電を実行する。なお、以下の説明では、図１における上方を上方とし、下方を下方とする。また、図１における左方を左方とし、右方を右方とする。また、図３における左側を表側とし、右側を裏側とする。

（ケース１１）
図１に示すようにケース１１は、表裏方向（図１における紙面を貫通する方向）から見て略五角形状をなしている。ケース１１の下部に位置する底壁は、左右方向（図１における左右方向）の中央付近を最下部として、略Ｖ字状に下降傾斜して形成されている。ケース１１の底壁の最下部には、ケース１１の内外を連通する排水口１３が形成されている（図２参照）。本実施形態においては、ケース１１のうち、ケース１１の底壁に設けられた排水口１３と異なる領域には、ケース１１の内外を連通する開口が設けられていない。このため、ケース１１は、排水口１３と異なる領域においては液密に形成されている。

図３に示すように、ケース１１は、裏側（図３における右側）に位置して絶縁性の合成樹脂からなる第１ケース１４と、表側（図３における左側）に位置して絶縁性の合成樹脂からなる第２ケース１５と、を備える。

（第１ケース１４）
図２に示すように、第１ケース１４は、表側（図２における上側）に開口する浅い皿状をなしている。第１ケース１４は、表裏方向（図２における上下方向）から見て、略五角形状をなしている。

（第２ケース１５）
また、図３に示すように、第２ケース１５は、裏側（図３における右側）に開口する浅い皿状をなしている。第２ケース１５は、第１ケース１４の開口を塞ぐようにして、第１ケース１４に一体に組み付けられる。第２ケース１５の開口縁には、裏側（図３における右側）に突出して、第１ケース１４の開口縁と表側（図３における左側）から当接し、第１ケース１４の開口縁と超音波溶着されて液密に固着される溶着壁１９が形成されている。

図２に示すように、第２ケース１５は、表裏方向（図２における上下方向）から見て、略五角形状をなしている。溶着壁１９は、表裏方向から見て、第２ケース１５の外形に略相似形をなす略五角形状をなしている。

図３に示すように、第２ケース１５の表側（図３における左側）には、上端部寄りの位置（図３における上部）に、表側に突出すると共に下方に開口するコネクタ２５が、第２ケース１５と一体に形成されている。図２に示すように、コネクタ２５は、左右方向に複数並んで形成されている。各コネクタ２５は、ケース１１の外部に設けられた外部回路（図示せず）に接続された相手側コネクタ（図示せず）が嵌合可能になっている。相手側コネクタが嵌合することにより、外部回路とコネクタ２５とが接続される。

（回路基板１２）
図３に示すように、ケース１１内には、回路基板１２が、ケース１１の上壁７０に対して実質的に垂直な姿勢で収容されている。実質的に垂直とは、回路基板１２の板面がケース１１の上壁７０に対して垂直な場合を含むと共に、垂直でない場合でも、ケース１１の上壁７０に対して実質的に垂直とみなしうる程度の角度を有して回路基板１２が配されていることを含む。回路基板１２は、第２ケース１５の表側（図３における左側）の内壁面から裏側（図３における右側）に突出するボス２７の先端に、図示しないボルトによりネジ止めされている。

図２に示すように、回路基板１２は略矩形状をなしている。回路基板１２の表面（図２における上側の面）にはプリント配線技術により導電路（図示せず）が形成されている。

図２に示すように、回路基板１２の表面には、電子部品３１、スイッチング素子３２が導電路と電気的に接続された状態で実装されている。本実施形態においては、スイッチング素子３２としては半導体リレーが用いられている。回路基板１２の表面はスイッチング素子３２等が実装された実装面６０とされる。回路基板１２の裏面は、スイッチング素子３２等が実装されていない非実装面６５とされる。

図３に示すように、回路基板１２のうち上下方向（図３における上下方向）について中央よりも上方の位置は、比較的に大きな電流が流れる大電流回路（図示せず）が形成された大電流領域Ｐとされる。この大電流領域Ｐには、スイッチング素子３２が実装されている。

また、回路基板１２のうち上下方向について大電流領域Ｐよりも下方の位置には、比較的に小さな電流が流れる小電流回路（図示せず）のみが形成された小電流領域Ｑが形成されている。この小電流領域Ｑには電子部品３１が実装されている。

なお、大電流領域Ｐ内には大電流回路が形成されていればよく、大電流領域Ｐ内に小電流回路が形成されていてもよい。一方、小電流領域Ｑ内には大電流回路は形成されていない。

（コネクタ端子２６）
図３に示すように、第２ケース１５には、回路基板１２の大電流領域Ｐの表側（図３における左側）に対応する位置に、コネクタ２５が形成されている。回路基板１２の実装面６０のうちコネクタ２５と対応する領域には、スイッチング素子３２が実装されている。コネクタ２５には複数のコネクタ端子２６が配設されている。コネクタ端子２６は金属板材を所定の形状にプレス加工することにより形成される。コネクタ端子２６は、略直角に曲げ形成されており、一方の端部は、下方に開口するコネクタ２５の内部に、先端を下方（図３における下方）に向けて配されており、相手側コネクタと電気的に接続可能な第１接続部７１とされる。コネクタ端子２６の他方の端部は、その先端が裏側（図３における右側）を向いた姿勢で回路基板１２側に突出して配されており、回路基板１２に形成された導電路に電気的に接続される第２接続部７２とされる。このコネクタ端子２６は第２ケース１５にモールド成形されており、コネクタ端子２６と第２ケース１５との間は液密になっている。

図３に示すように、コネクタ端子２６の第２接続部７２は、回路基板１２を貫通して回路基板１２の導電路に半田付け等により電気的に接続されている。図３に示すように、コネクタ端子２６の第２接続部７２は、回路基板１２を貫通して対向壁６１側に突出している。対向壁６１の内面には、コネクタ端子２６の第２接続部７２に対応する位置に、コネクタ端子２６の第２接続部７２との干渉を回避する逃げ部６３が、陥没形成されている。

図４には、複数のコネクタ端子２６を示す。複数のコネクタ端子２６は、第２ケース１５のコネクタ２５に、図４に示す配置でモールド成形されている。コネクタ端子２６のうち、図４において最も左斜め奥側に位置するコネクタ端子２６は、バッテリー（図示せず）に接続される第１端子７３（特許請求の範囲に記載の端子に相当）とされ、図４において最も右手前側に位置するコネクタ端子２６は、オルタネータ（図示せず）に接続される第２端子７４（特許請求の範囲に記載の端子に相当）とされる。第１端子７３及び第２端子７４に設けられた第２接続部７２は、回路基板に形成された大電流領域Ｐにおいて、大電流回路に電気的に接続されている。第１端子７３及び第２端子７４は、それぞれ、大電流回路を介してスイッチング素子３２の入力側端子と接続される。

バッテリーに接続される第１端子７３には、約１０Ａの電流が通電されるようになっている。また、オルタネータに接続される第２端子７４には、約５０Ａの電流が通電されるようになっている。

図５に示すように、第２端子７４は、第１接続部７１から図５における左方に延びて形成された延長部７５と、この延長部７５から図５における下方に分岐する複数（本実施形態では５つ）の分岐路７６を有する。各分岐路７６の端部はそれぞれ、第２接続部７２とされる。図４に示すように、延長部７５は、第１接続部７１から図４における左奥方に延びた後、図４における左手前側に屈曲して略Ｌ字形状をなしている。

図４において、左奥端から右手前側に向かって略４分の１の位置に配された複数のコネクタ端子２６のうち第１端子７３と異なるコネクタ端子２６は、第１端子７３と電気的に接続するスイッチング素子３２の出力側端子と電気的に接続される第３端子７７（特許請求の範囲に記載の端子に相当）とされる。第３端子７７は、図４における左手前側から右奥側に向かう方向について２列に並んで配されている。第３端子７７の第２接続部７２は、回路基板に形成された大電流領域Ｐにおいて、大電流回路に電気的に接続されている。第３端子７７は、第１端子７３よりも幅狭に形成されている。

図４において、右手前端から左奥側に向かって略４分の１の位置に配された複数のコネクタ端子２６のうち第２端子７４と異なるコネクタ端子２６は、第２端子７４と電気的に接続されるスイッチング素子３２の出力側端子と電気的に接続される第４端子７８（特許請求の範囲に記載の端子に相当）とされる。第４端子７８の第２接続部７２は、回路基板に形成された大電流領域Ｐにおいて、大電流回路に電気的に接続されている。

図４において、右手前側から左奥側へ向かう方向について中央付近から、左奥方に位置する複数のコネクタ端子２６のうち第１端子７３及び第３端子７７と異なるコネクタ端子２６は、回路基板１２の小電流領域Ｑに配設された電子部品３１に電気的に接続される第５端子７９とされる。第５端子７９は、図４における左手前側から右奥側に向かう方向について２列に並んで配されている。第５端子７９の第２接続部７２は、回路基板に形成された大電流領域Ｐにおいて、小電流領域Ｑから延びて形成された小電流回路に電気的に接続されている。第５端子７９は、第３端子７７よりも幅狭に形成されている。

（金属板６２）
図３に示すように、第１ケース１４は、回路基板１２の非実装面６５に対向する対向壁６１を有する。対向壁６１には金属板６２が埋設されている。この金属板６２は、合成樹脂によりモールド成形されることにより、第１ケース１４に埋設されている。金属板６２は、第１ケース１４の外面（図３における右側の面）から露出しないようになっている。金属板６２を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を使用できる。

続いて、本実施形態に係る電気接続箱の製造工程の一例について説明する。まず、金属板６２を所定の形状に形成し、図示しない金型に載置してモールド成形を行い、第１ケース１４を形成する。また、金属板材をプレス加工することによりコネクタ端子２６を所定の形状に形成し、図示しない金型に載置してモールド成形を行い、第２ケース１５を形成する。

一方、回路基板１２にプリント配線技術により導電路を形成し、スイッチング素子３２、電子部品３１等を例えばリフロー半田付け等の公知の手法により導電路に電気的に接続する。

続いて、回路基板１２を、スイッチング素子３２等が実装された面を表側（図３における左側）に向けた姿勢で、第２ケース１５のボス２７に、ボルト（図示せず）によりネジ止めする。すると、コネクタ端子２６が回路基板１２を貫通する。

続いて、フロー半田付け等の公知の手法により、コネクタ端子２６と、回路基板１２の導電路と、を電気的に接続する。

続いて、第１ケース１４の開口縁に、第２ケース１５の溶着壁１９を突き当てる。その後、重ねた両ケース１４，１５の外周部を、アタッチメント（不図示）で挟んで、超音波溶着装置により両ケース１４，１５に振動（超音波）を加える。これにより、第２ケース１５の溶着壁１９の先端部が振動による摩擦熱により溶け、第１ケース１４の開口縁に液密に固着される。これにより、電気接続箱１０が完成する。

その後、電気接続箱１０は、車両に対して、回路基板１２の板面が垂直になる姿勢で取り付けられる。

続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、第２ケース１５のうち回路基板１２の大電流領域Ｐに対応する領域にコネクタ２５が形成されているから、大電流領域Ｐとコネクタ２５とは比較的に接近して配されている。これにより、大電流領域Ｐからコネクタ２５まで配索される大電流回路を比較的に短くすることができる。この結果、大電流回路からの発熱を抑制できる。

また、本実施形態によれば、回路基板１２はケース１１の上壁７０に対して実質的に垂直な姿勢で配されており、大電流領域Ｐは回路基板１２のうち上下方向について中央よりも上方の位置に形成されており、回路基板１２のうち大電流領域Ｐよりも下方の位置には、比較的に小さな電流が流れる小電流回路のみが形成された小電流領域Ｑが設けられている。上記の構成によれば、大電流回路から発生した熱は、大電流領域Ｐの近傍に位置する空気に伝達される。熱が伝達された空気は温度が上昇することにより膨張して密度が小さくなる。すると熱が伝達された空気はケース１１内を上昇する。この結果、大電流回路から発生した熱が、大電流領域Ｐの下方に位置して形成された小電流領域Ｑに伝達されることが抑制される。この結果、小電流領域Ｑに形成された小電流回路に、熱による誤作動等の不具合が生じることを抑制できる。

また、本実施形態によれば、コネクタ２５は第２ケース１５に一体に形成されている。これにより、コネクタ２５と第２ケース１５とを別体に形成する場合に比べて、部品点数を減少させることができる。

また、本実施形態によれば、第２端子７４には第１接続部７１から分岐する複数の分岐路７６が形成されており、分岐路７６のそれぞれの端部には第２接続部７２が設けられている。第２端子７４は金属板材からなり、回路基板１２に形成された導電路に比べて比較的に厚く形成できる。このため、回路基板１２に形成された導電路によって分岐路７６を形成する場合に比べて、分岐路７６の抵抗を小さくすることができるから、分岐路７６からの発熱を低減できる。特に、第２端子７４はオルタネータと接続されて、約５０Ａの電流が流れるようになっているので、特に有効である。

＜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る。

（１）コネクタ２５はケース１１と別体に形成し、例えばネジ止め等の公知の手法によりケース１１に組み付ける構成としてもよい。また、コネクタ２５は、例えばネジ止め等の公知の手法により回路基板１２に組み付ける構成としてもよい。
（２）参考例として、回路基板１２は、ケース１１の上壁７０に対して実質的に平行に配される構成としてもよく、必要に応じて、ケース１１内に任意の姿勢で配することができる。
（３）スイッチング素子３２は機械式リレーでもよい。
（４）分岐路７６は、第２接続部７２から複数に分岐して、各分岐路７６の端部には第１接続部７１が接続される構成としてもよい。

本発明の実施形態１に係る電気接続箱を示す正面図 電気接続箱を示す分解斜視図 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図 コネクタ端子を示す斜視図 第２端子を示す正面図

符号の説明

１０…電気接続箱
１１…ケース
１２…回路基板
１４…第１ケース（ケース）
１５…第２ケース（ケース）
２５…コネクタ
７０…上壁
７１…第１接続部
７２…第２接続部
７３…第１端子（端子）
７４…第２端子（端子）
７６…分岐路
７７…第３端子（端子）
７８…第４端子（端子）
Ｐ…大電流領域
Ｑ…小電流領域

Claims (3)

1. ケースと、前記ケース内に収容される回路基板と、前記回路基板に設けられて比較的に大きな電流が流れる大電流回路が形成された大電流領域と、前記ケースのうち前記回路基板の前記大電流領域に対応する領域に設けられて、前記ケースの外部に設けられた外部回路に接続された相手側コネクタが接続されるコネクタと、前記コネクタに配設されると共に、前記相手側コネクタと電気的に接続可能な第１接続部及び前記回路基板の前記大電流領域において前記大電流回路に電気的に接続される第２接続部を有する端子と、を備え、
   前記回路基板は前記ケースの上壁に対して実質的に垂直な姿勢で配されており、前記大電流領域は前記回路基板のうち上下方向について中央よりも上方の位置に形成されており、前記回路基板のうち前記大電流領域よりも下方の位置には、比較的に小さな電流が流れる小電流回路のみが形成された小電流領域が設けられた電気接続箱。
2. 前記コネクタは前記ケースに一体に形成されている請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記端子には前記第１接続部から分岐する複数の分岐路が形成されており、前記分岐路の端部には前記第２接続部が設けられている請求項１または請求項２に記載の電気接続箱。

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