JP5343381B2 - 電気接続箱 - Google Patents

Description

本発明は、ケース内に回路基板を収容した電気接続箱に関する。

従来より、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、ケースと、ケース内に収容された回路基板と、を備える。ケース内には端子金具を保持する保持部材が収容されている。端子金具は、保持部材に保持された状態で、その一方の端部が回路基板に形成された挿通孔内に挿入されて、半田付け等により回路基板の導電路と電気的に接続されている。また、端子金具の他方の端部は、ケースに設けられた嵌合筒部内に配されて、この嵌合筒部に嵌合される相手側コネクタと接続される。
特開２００１−１５９５１公報

上記した従来技術においては、保持部材は、回路基板と、嵌合筒部の回路基板側の壁面との間に挟持されている。このため、例えば、回路基板と保持部材との間の位置ずれ、又は、ケースと回路基板との間の位置ずれが生じることが懸念される。すると、端子金具が、嵌合筒部内において、正規位置からずれて配設されることにより、相手側コネクタと端子金具との接続信頼性が低下す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、端子金具の組み付け精度を向上させ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と共に導電路を有する回路基板と、前記ケースに設けられて相手側コネクタと嵌合可能な嵌合筒部と、前記嵌合筒部の奥壁に形成されて前記ケースの内外を連通する開口部と、前記回路基板の前記導電路に接続される第１端部を有すると共に前記開口部を貫通して前記嵌合筒部内に配される第２端部を有する端子金具と、前記端子金具を保持すると共に少なくとも一部が前記開口部内に配される絶縁性の保持部材と、前記保持部材に設けられて前記開口部の開口縁と係合する係合部と、を備え、前記ケースは、ロアケースと前記ロアケースの開口を塞ぐように組み付けられるアッパーケースとを有し、前記保持部材は、前記ロアケースと前記アッパーケースとが組み付けられた状態で、前記ロアケースの内面から突出するリブに載置された前記回路基板と前記アッパーケースとの間に挟持される。

本発明によれば、開口部の開口縁と係合部とが係合することにより、前記保持部材は前記ケースに対して位置決めされる。これにより、保持部材に保持された端子金具の、ケースに対する組み付け精度を向上させることができる。

本発明の実施態様としては、以下の態様が好ましい。
前記係合部は、前記保持部材のうち前記開口部内に配される領域と、前記開口部内に配される領域と異なる領域との間に形成された段部としてもよい。

上記の構成によれば、保持部材に段部を設けるという簡易な構成により、ケースと保持部材との位置決めを行うことができる。

前記保持部材には複数の前記端子金具が保持されていてもよい。

一つの保持部材に一つの端子金具が保持される場合、端子金具毎に保持部材が必要となるため、部品点数が増加し、製造コストが上昇する。

上記の構成によれば、保持部材には複数の端子金具が保持されるので、部品点数を減少させることができる。この結果、製造コストを下げることができる。

前記保持部材にはバスバーが配設されていてもよい。

上記の構成によれば、バスバーを保持するための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を減少させることができる。

前記保持部材は、前記バスバーを合成樹脂材でインサート成形してもよい。

上記の構成によれば、バスバーと保持部材との間には空間が形成されない。この結果、バスバーに通電することでバスバーから発生した熱は、バスバーから保持部材へと速やかに伝達される。この結果、バスバーが局所的に高温になることを抑制できる。

前記保持部材の線膨張係数は、前記回路基板の線膨張係数とほぼ同じであってもよい。

回路基板の線膨張係数と、保持部材の線膨張係数とが大きく異なる場合、外部環境の熱や、電気接続箱に搭載された部品からの発熱により、回路基板と保持部材とは各々異なる寸法で伸縮する。すると、保持部材に保持された端子金具と、回路基板との接続部分に応力が発生し、場合によってはクラックが発生することが懸念される。この結果、端子金具と回路基板との間の接続信頼性が低下することが懸念される。

上記の構成においては、保持部材の線膨張係数は、回路基板の線膨張係数とほぼ同じなので、回路基板と保持部材とは、温度変化によりほぼ同じ寸法で伸縮する。この結果、回路基板と端子金具との接続部分に応力が発生することを抑制できる。

前記保持部材には、前記端子金具と前記導電路との接続部分の近傍であって、前記端子金具と前記導電路との接続部分を目視可能な位置に、確認窓が開口して形成されていてもよい。

上記の構成によれば、確認窓から視認することにより、端子金具と回路基板との接続部分を容易に確認できる。

本発明によれば、端子金具の組み付け精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態を図１ないし図４を参照して説明する。本実施形態に係る電気接続箱１０は、回路基板１１をケース１２内に収容してなる。電気接続箱１０は、図示しない車両に搭載されて、図示しないバッテリーから供給される電力を、図示しないワイパー、ランプ等の車載電装品に供給する。

ケース１２は、図１における下側に位置して上方に開口するロアケース１３と、ロアケース１３に組み付けられてロアケース１３の開口を上方から塞ぐアッパーケース１４とを備える。

ロアケース１３は合成樹脂製である。ロアケース１３の底壁の内面には、図１における上方に突出する複数本のリブ１５が形成されている。このリブ１５に上面には回路基板１１が載置される。

ロアケース１３の側壁の外面には、外方に突出する複数のロック部１６が形成されている。このロック部１６と、アッパーケース１４の側壁のうちロック部１６と対応する位置に形成されたロック受け部１７とが弾性的に係合することにより、ロアケース１３とアッパーケース１４とが一体に組み付けられる。

アッパーケース１４は合成樹脂製である。アッパーケース１４の上壁の外面には、相手側コネクタ（図示せず）と嵌合可能な嵌合筒部１８が図１における上方に突出して形成されている。嵌合筒部１８の奥側に位置する奥壁１９にはケース１２の内外を連通する開口部２０が形成されている。

また、アッパーケース１４の上壁の外面には、ヒューズ（図示せず）又はリレー（図示せず）を収容可能な筒状をなす収容部２１が図１における上方に突出して形成されている。

回路基板１１は、ガラス繊維を含む熱硬化性樹脂からなる。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はポリイミド樹脂等、必要に応じて任意の材料を選択しうる。本実施形態においては、ガラス繊維を含むエポキシ樹脂からなる。回路基板１１の表面にはプリント配線技術により導電路が形成されている。導電路には図示しない電子部品が接続されていてもよい。

保持部材２２は、絶縁性の合成樹脂材からなり、概ね板状をなしている。保持部材２２の線膨張係数は、回路基板１１の線膨張係数とほぼ同じになっている。ほぼ同じとは、保持部材２２を形成する材料が回路基板１１を形成する材料と同じである場合を含む。保持部材２２を構成する材料としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はポリイミド樹脂等、必要に応じて任意の材料を選択しうる。また、保持部材２２を形成する材料が回路基板１１を形成する材料と異なる場合であっても、線膨張係数がほぼ同じ材料で形成される場合を含む。線膨張係数がほぼ同じとは、保持部材２２と回路基板１１との線膨張係数が完全に一致する場合を含む。また、線膨張係数がほぼ同じとは、保持部材２２の線膨張係数と回路基板１１との線膨張係数とが完全に一致しない場合でも、測定機器の誤差範囲内で一致する場合を含む。本実施形態においては、保持部材２２は熱硬化性樹脂からなり、具体的にはエポキシ樹脂からなる。

保持部材２２には複数のピン２３（端子金具に相当）が保持されている。ピン２３は、保持部材２２に形成された貫通孔２４内に圧入されている。ピン２３は、金属板材を所定形状にプレス加工して形成してもよい。また、ピン２３は、丸棒材又は角棒材を所定長さに切断して形成してもよい。

また、保持部材２２には、一方の端部が二股に分岐して、リレー又はヒューズの端子を挟持可能な複数の音叉端子２５が保持されている。音叉端子２５は、保持部材２２に形成された貫通孔２４内に圧入されている。音叉端子２５は、金属板材を所定形状にプレス加工して形成される。

ピン２３及び音叉端子２５は、図１における保持部材２２の下面から下方に突出する第１端部２６を有する。第１端部２６は、回路基板１１に形成されたスルーホール２７内に挿通されて、回路基板１１に形成された導電路と、半田２８により電気的に接続される。

図１における保持部材２２の下面（回路基板１１側の面）のうち、ピン２３が圧入された領域の近傍には、ピン２３と回路基板１１との半田付け時に上がってくる半田２８から逃げるための逃げ凹部２９が、上方（回路基板１１と反対側の方向）に陥没して形成されている。

保持部材２２のうちピン２３が圧入された領域の近傍においては、保持部材２２の図１における上下方向の厚さ寸法は、ピン２３の板厚寸法又は直径の２倍以上に設定されている。これにより、ピン２３を圧入したときに保持部材２２が割れることを抑制できる。

ピン２３及び音叉端子２５は、図１における保持部材２２の上面から上方に突出する第２端部３０を有する。ピン２３の第２端部３０は、アッパーケース１４の嵌合筒部１８内に配されており、相手側コネクタと接続可能になっている。また、音叉端子２５の第２端部３０は、アッパーケース１４の収容部２１内に配されており、ヒューズ又はリレーと接続可能になっている。

保持部材２２には、複数のバスバー３１がインサート成形されている。保持部材２２はバスバー３１に密着している。バスバー３１は金属板材を所定形状にプレス成形した形成される。バスバー３１は、図１における保持部材２２の上面から上方に突出する第３端部３２を有する。バスバー３１の第３端部３２は、アッパーケース１４の嵌合筒部１８内に配されるか、又は、アッパーケース１４の収容部２１内に配されるようになっている。

保持部材２２は、ロアケース１３とアッパーケース１４とが組み付けられた状態で、ロアケース１３のリブ１５の上面に載置された回路基板１１と、アッパーケース１４との間に挟持されるようになっている。

保持部材２２には、ピン２３の第１端部２６と回路基板１１の導電路との半田付け部分の近傍であって、ピン２３と導電路との半田付け部分を目視可能な位置に、確認窓３３が開口されている。この確認窓３３により、保持部材２２は上下に連通している。

さて、アッパーケース１４の嵌合筒部１８の奥壁１９に形成された開口部２０内には、保持部材２２の少なくとも一部が配されている。保持部材２２のうち、アッパーケース１４の開口部２０内に位置して配された領域からは、ピン２３の第２端部３０が上方に突出している。

保持部材２２のうち、アッパーケース１４の開口部２０内に位置する領域は、開口部２０内に位置する領域と異なる領域に比べて上方に突出して形成されている。これにより、保持部材２２のうち開口部２０内に位置する領域と、開口部２０内に位置する領域と異なる領域との間には段部３４（係合部に相当する）が形成される。この段部３４は、開口部２０の開口縁と、嵌合筒部１８の奥壁１９の壁面に沿う方向から当接するようになっている。段部３４の形状は、開口部２０の形状に倣って形成されている。また、段部３４の形状は、開口部２０の開口縁と略同じ大きさか、やや小さく設定されている。

嵌合筒部１８の奥壁１９の上面と、保持部材２２のうち開口部２０内に位置する領域に上面とは、略面一になるように設定されている。これにより、嵌合筒部１８内に相手側コネクタを嵌合したときに、相手側コネクタががたつくことを抑制できる。

続いて、本実施形態の組み付け工程の一例について説明する。まず、金属板材をプレス成形することで所定形状のバスバー３１を形成する。続いて、バスバー３１を図示しない金型に載置し、保持部材２２をインサート成形する（図２参照）。

続いて、図３に示すように、保持部材２２の貫通孔２４内に、ピン２３及び音叉端子２５を圧入する。続いて、図４に示すように、回路基板１１の上方から保持部材２２を正規位置に組み付ける。このとき、ピン２３及び音叉端子２５の第２端部３０が、回路基板１１のスルーホール２７内に挿通されるようにする。

このとき、図４における保持部材２２の下面に下方（回路基板１１側の方向）に向かって垂下する位置決めピン２３（図示せず）を形成し、回路基板１１には、位置決めピン２３に対応する位置に、位置決め孔（図示せず）を形成してもよい。この位置決めピン２３が位置決め孔内に挿通されることにより、保持部材２２と回路基板１１との、回路基板１１の板面に沿う方向の位置決めをすることができる。また、回路基板１１と保持部材２２とを正規位置に配置した後に、両者をネジ止めしてもよい。

続いて、ピン２３及び音叉端子２５の第２端部３０と、回路基板１１の導電路とを半田２８により接続する。半田付け工程は、フロー半田付け等、公知の手法により実行することができる。半田付けが終了した後、確認窓３３から、ピン２３の第２端部３０と回路基板１１の導電路との半田付け部分を視認し、半田付けの良否を確認する。

続いて、ロアケース１３の底面に形成されたリブ１５の上面に回路基板１１及び保持部材２２を載置する。その後、アッパーケース１４をロアケース１３の上方から組み付ける。すると、ロック受け部１７がロック部１６に上方から当接する。さらにアッパーケース１４を下方に押し下げると、ロック受け部１７が弾性変形した後、復帰変形し、ロック受け部１７とロック部１６とが弾性的に係合する。これにより、アッパーケース１４が上方に移動することが規制され、アッパーケース１４とロアケース１３とが一体に組み付けられる。これにより電気接続箱１０が完成する。

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、開口部２０の開口縁と段部３４とが、嵌合筒部１８の奥壁１９の壁面に沿う方向から係合する。これにより、保持部材２２はケース１２に対して、嵌合筒部１８の奥壁１９の壁面に沿う方向に対して位置決めされる。この結果、保持部材２２に保持されたピン２３の、ケース１２に対する組み付け精度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、段部３４という簡易な構成により、ケース１２と保持部材２２との位置決めを行うことができる。

また、一つの保持部材２２に一つのピン２３が保持される構成とした場合、ピン２３毎に保持部材２２が必要となるため、部品点数が増加し、コストアップとなる。本実施形態によれば、保持部材２２には複数のピン２３が保持されるので、部品点数を減少させることができる。この結果、製造コストを提げることができる。

さらに、本実施形態によれば、バスバー３１を保持するための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を減少させることができる。さらに、ピン２３を保持するための部材を成形するための金型と、バスバー３１を保持するための部材を成形するための金型とが、一つですむので、大幅な投資削減を図ることができる。

本実施形態よれば、保持部材２２はバスバー３１をインサート成形して形成されるので、バスバー３１と保持部材２２との間には空間が形成されない。この結果、バスバー３１に通電することでバスバー３１から発生した熱は、バスバー３１から保持部材２２へと速やかに伝達される。この結果、バスバー３１が局所的に高温になることを抑制できる。

また、回路基板１１を構成する材料の線膨張係数と、保持部材２２を構成する材料の線膨張係数とが大きく異なる場合、外部環境の熱や、電気接続箱１０に搭載された部品からの発熱により、回路基板１１と保持部材２２とは各々異なる寸法で伸縮する。すると、保持部材２２に保持されたピン２３及び音叉端子２５と、回路基板１１との接続部分に応力が発生し、場合によってはクラックが発生することが懸念される。この結果、ピン２３及び音叉端子２５と回路基板１１との間の接続信頼性が低下することが懸念される。

本構成においては、保持部材２２を構成する材料の線膨張係数は、回路基板１１を構成する材料の線膨張係数とほぼ同じなので、回路基板１１と保持部材２２とは、温度変化によりほぼ同じ寸法で伸縮する。この結果、回路基板１１と、ピン２３及び音叉端子２５との接続部分に応力が発生することを抑制できる。

本実施形態によれば、確認窓３３から視認することにより、ピン２３と回路基板１１との半田付け部分を容易に確認できる。これにより、ピン２３と回路基板１１との接続が確実になされたか否かについて別途検査を行う必要がないので、検査工程を削減できる。

本実施形態によれば、回路基板１１は、ロアケース１３の底壁に形成されたリブ１５に載置されている。これにより、嵌合筒部１８内に相手側コネクタ、リレー、又はヒューズが装着された際に、ピン２３又は音叉端子２５を介して回路基板１１に力が伝達されても、この力をリブ１５により受けることができるので、回路基板１１が変形することを抑制できる。

＜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）本実施形態においては、保持部材２２には複数のピン２３が保持される構成としたが、これに限られず、保持部材２２には一つのピン２３が保持される構成でもよい。
（２）本実施形態においては、保持部材２２にはバスバー３１が配設される構成としたが、これに限られず、バスバー３１は、保持部材２２とは別体の絶縁基板に配設される構成としてもよい。
（３）本実施形態においては、バスバー３１は保持部材２２にインサート成形される構成としたが、これに限られず、例えば、バスバー３１に形成された貫通孔２４に、保持部材２２に形成した樹脂ピン２３を挿通させ、樹脂ピン２３の先端部を加熱して変形させることでバスバー３１を保持部材２２に配設してもよい。
（４）本実施形態においては、保持部材２２には確認窓３３を形成する構成としたが、端子金具と回路基板１１との接続を確認可能な手段を設けた場合には、確認窓３３は省略してもよい。また、本実施形態においては、確認窓３３はピン２３と回路基板１１との接続部分の近傍に形成される構成としたが、音叉端子２５と回路基板１１との接続部分の近傍に形成される構成としてもよい。
（５）本実施形態においては、回路基板１１と保持部材２２とはほぼ同じ線膨張係数を有する材料からなる構成としたが、回路基板１１と保持部材２２とは、各々異なる線膨張係数を有する材料から構成されてもよい。また、回路基板１１と、保持部材２２と、ケース１２とが、ほぼ同じ線膨張係数からなる構成としてもよい。
（６）本実施形態においては、端子金具の第１端部２６と、回路基板１１の導電路とは、半田付けにより接続される構成としたが、これに限られず、端子金具の第１端部２６と回路基板１１の導電路とは、例えばプレスフィット、圧入等、必要に応じて任意の手段により接続することができる。
（７）本実施形態においては、逃げ凹部２９は、保持部材２２の下面のうちピン２３が圧入された領域の近傍に設けられる構成としたが、これに限られず、逃げ凹部２９は、保持部材２２の下面のうち音叉端子２５が圧入された領域の近傍に設けられる構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る電気接続箱の断面図 バスバーをインサート成形した状態の保持部材を示す断面図 保持部材にピン及び音叉端子を圧入した状態を示す断面図 ピン及び音叉端子を回路基板に半田付けした状態を示す断面図

符号の説明

１０…電気接続箱
１１…回路基板
１２…ケース
１３…ロアケース（ケース）
１４…アッパーケース（ケース）
１８…嵌合筒部
２０…開口部
２３…ピン（端子金具）
２６…第１端部
３０…第２端部
３１…バスバー
３３…確認窓
３４…段部（係合部）

Claims (7)

1. ケースと、前記ケース内に収容されると共に導電路を有する回路基板と、前記ケースに設けられて相手側コネクタと嵌合可能な嵌合筒部と、前記嵌合筒部の奥壁に形成されて前記ケースの内外を連通する開口部と、前記回路基板の前記導電路に接続される第１端部を有すると共に前記開口部を貫通して前記嵌合筒部内に配される第２端部を有する端子金具と、前記端子金具を保持すると共に少なくとも一部が前記開口部内に配される絶縁性の保持部材と、前記保持部材に設けられて前記開口部の開口縁と係合する係合部と、を備え、
   前記ケースは、ロアケースと前記ロアケースの開口を塞ぐように組み付けられるアッパーケースとを有し、
   前記保持部材は、前記ロアケースと前記アッパーケースとが組み付けられた状態で、前記ロアケースの内面から突出するリブに載置された前記回路基板と前記アッパーケースとの間に挟持される電気接続箱。
2. 前記係合部は、前記保持部材のうち前記開口部内に配される領域と、前記開口部内に配される領域と異なる領域との間に形成された段部である請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記保持部材には複数の前記端子金具が保持されている請求項１または請求項２に記載の電気接続箱。
4. 前記保持部材にはバスバーが配設されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電気接続箱。
5. 前記保持部材は、前記バスバーを合成樹脂材でインサート成形してなる請求項４に記載の電気接続箱。
6. 前記保持部材の線膨張係数は、前記回路基板の線膨張係数とほぼ同じである請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の電気接続箱。
7. 前記保持部材には、前記端子金具と前記導電路との接続部分の近傍であって、前記端子金具と前記導電路との接続部分を目視可能な位置に、確認窓が開口して形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電気接続箱。

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