JP5700745B2 - 電流検出装置の組付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、精度を犠牲にすることなくバスバーに取り付けることができ、しかも量産性の高い電流検出装置の組付け構造に関する。

従来、バッテリーのターミナルに接続されたハーネスに流れる電流から発生する磁束を検出することにより、バッテリーと車輌電装品との間を流れる電流値を検出するための電流検出装置が知られている。この電流検出装置は、ブラケット等の治具を用いて車輌の一部に取り付けられている。そして、この電流検出器の検出孔に前記ハーネスを挿通し、その部分で磁束が検出される。

しかしながら、従来の電流検出装置においては、電流検出器を車輌に取り付けるために、ブラケット等の別体の部品を用いる必要があるため、部品点数が増加し構成が複雑であった。さらに、可撓性を有するハーネスを検出孔に通す必要があるため、作業性の問題から検出孔を大きくする必要がある。このため、電流検出装置の小型化を図ることが難しかった。

そこで、小型化を図るとともに、組立作業性を向上させ、しかも構成が簡単な車輌用電流検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電流検出装置は、図１２に示すように、バッテリー１００のターミナル１０１に、バスバー２００の一端２０１をネジ１０２で締付けて接続させているとともに、電流検出器３００をバスバー２００に支持させている。また、バスバー２００の他端２０２は、車輌電装品（図示しない）と接続されているハーネス４００の端部をかみ締めているターミナル４０１とネジ４０２により連結される。

また、電流検出器３００には、図１３に示すように、合成樹脂製の検出器本体３０１内において、バスバー２００が貫通する検出孔３０４を包囲するように磁性体のコア３０２が固定されており、そのコア３０２の両端間に位置するようにホール素子３０３が実装されている。これにより、車輌用電流検出装置を簡単に構成できるとともに、小型化を実現でき、さらに組立作業性の向上を図ることもできる。

特開２００１−２７２４２２号公報

しかしながら、従来の電流検出装置は、下記のような不都合を生じていた。すなわち、前述したように、磁束を集めるためのコア３０２を設置するため、バスバー２００が挿通する検出孔３０４を設け、その検出孔３０４にバスバー２００を挿通させる必要があった。また、バスバー２００の形状が複雑であると、上記検出孔３０４にバスバー２００を挿通させるのが難しいので、検出孔３０４を大きめに形成する必要から、コア３０２が大型化してしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成であるとともに、組付けが容易で、しかも電流検出装置の小型化に好適な電流検出装置の組付け構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流検出装置の組付け構造は、下記（１）〜（２）を特徴としている。
（１） バスバーと、
前記バスバーから発生する磁気を検出する磁気検出素子を有し、その検出した磁気に基づいて前記バスバーに流れる電流の値を算出するセンサ本体と、
前記センサ本体を収容するセンサ室を有し、前記バスバーの一方の面に下面が臨むハウジングと、
前記センサ本体および前記バスバーが内部に位置するように前記ハウジングに装着される磁気シールドと、
を備え、
前記バスバーおよび前記磁気シールドそれぞれには、孔が形成され、
前記ハウジングの下面には、穴が形成され、
前記バスバーおよび前記磁気シールドを前記ハウジングに装着したとき、前記バスバーの前記孔および前記磁気シールドの前記孔が互いに対向する位置にあり、前記バスバーの前記孔および前記磁気シールドの前記孔を貫通したネジが、前記穴に嵌合する
こと。
（２） 上記（１）の構成の電流検出装置の組付け構造において、
前記ハウジングの下面のうちの、前記バスバーが装着されるガイド溝には、該ガイド溝の下面から下方向に該バスバーの厚み分の距離突出する係止突起と、前記係止突起の先端から該ガイド溝の下面と平行に延設されたガイド面と、が形成され、
前記バスバーには、該バスバーを前記ガイド溝に装着する際に、前記係止突起および前記ガイド面によって挿通される切欠が形成され、
前記切欠が前記係止突起および前記ガイド面によって挿通された前記バスバーは、前記ガイド溝の下面に沿って前記係止突起に向けて移動することによって、前記ガイド溝に仮係止され、
前記バスバーの前記孔と前記ハウジングの前記穴とは、前記バスバーが前記ガイド溝に仮係止された状態で対向する、
こと。

上記（１）の構成の電流検出装置の組付け構造によれば、センサ本体とバスバーと磁気シールドとの一体化を、合成樹脂のネジをバスバーおよび磁気シールドを介してハウジングにねじ込む（嵌合する）という作業により、簡単かつ確実に実現でき、従って電流検出装置のバッテリーおよび車両電装品間への組付け効率を高めることができ、しかも小型化に好適となる。また、磁気シールドやバスバーをハウジングに固定するのに加締部材などの金属部材を用いないので、この金属部材の加締加工形状が不揃いであったり、折損したりすることによる金属部材の磁気ヒステリシス特性の不均一または劣化を招くといった問題が発生せず、磁気および電流の検出感度を良好に維持できる。
上記（２）の構成の電流検出装置の組付け構造によれば、バスバーのハウジングに対する取付作業を効率化できる。
上記（３）の構成の電流検出装置の組付け構造によれば、磁気シールドのバスバーおよびハウジングに対する取付作業を効率化できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細はさらに明確化されるであろう。

本発明の実施形態に係る電流検出装置の構成を示す平面図である。 図１における電流間出装置の要部のＡ−Ａ線断面図である。 図１における電流検出装置の要部の底面図である。 図１における電流検出装置のＢ−Ｂ線断面図である。 図１におけるバスバーの構成図である。 図１における磁気シールドの構成図である。 図４におけるネジを示す正面図である。 図５のバスバーの取付手順の説明図である。（Ａ）は仮係止前のハウジングとバスバーであり、（Ｂ）は仮係止後のハウジングとバスバーである。 図６の磁気シールドの取付手順を示す説明図である。（Ａ）は仮係止前のハウジングとバスバーと磁気シールドであり、（Ｂ）は仮係止後のハウジングとバスバーと磁気シールドである。 図１における電流検出装置全体の組付け後の縦断面図である。 図１０における電流検出装置全体の底面図である。 従来の電流検出装置を示す正面図である。 従来の電流検出装置の側面図である。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この電流検出装置１０は、バスバー２００と、コネクタ連結部αと検出部βを構成するハウジング３００と、磁気シールド４００と、を備えている。

検出部βにおいて、センサ本体３１０を構成する基板３５１上には、バスバー２００から発生する磁界を検出する前述の磁気検出素子３５０を有しており、その検出した磁界の強さに基づいてバスバー２００に流れる電流（Ｉ）の値を算出する。磁気検出素子３５０を有する基板３５１がセンサ室３３２内に設置されている。

この磁気検出素子３５０は、図１に示すバスバー２００での電流（Ｉ）の流れに対して、この電流（Ｉ）の周囲を回るように発生する磁束を検出するものである。即ち、本実施形態の磁気検出素子３５０は、バスバー２００に流れる電流（Ｉ）の磁束密度を検出する平面方向（つまり、Ｘ−Ｙ面）に配置してあり、バスバー２００の平面に垂直なＺ方向の磁束は検出しない。バスバー２００のＸ−Ｙ平面に垂直なＺ方向については、磁気検出素子３５０が磁束を検出しない方向である。このような事情から、磁気検出素子３５０を備えた基板３５１の上方は構造的に開放された状態であるが、これが磁気検出に悪影響をもたらすことはない。

なお、この磁気検出素子３５０には、ホール効果を利用したホール素子を用いており、例えば（バスバー２００を流れる電流Ｉの強さに応じて発生する）磁束密度に比例した出力電圧を出力する。

バスバー２００は、一方の端部（図１では左端部）が車両電装品を連結するためのハーネス（図示せず）の一端部に取り付けられるとともに、他方の端部（図１では右端部）がバッテリーのターミナルに取り付けられる。このバスバー２００は、図１および図５に示すように、両端部側にネジ止め用の孔２２１、２２２が開口されており、例えば孔２２１を利用してバッテリーのターミナル（ショートを避けるために、図示外のマイナス側のターミナルに連結させてある）との間をボルトやネジで止め付けるとともに、孔２２２を利用してハーネスの一端部との間をボルトやネジで止め付ける。

また、この実施形態のバスバー２００には、ネジ止め用の孔２２１、２２２間であって一方の孔２２２寄りの位置に、図４に示すような合成樹脂のネジ４５０を挿入するためのネジ挿入孔２２３が、バスバー２００の上面から下面にかけて貫通するよう形成されている。このネジ挿入孔２２３は孔２２１、２２２よりも小径であり、後述のネジ４５０の軸部が挿入可能なサイズ、形態（通常、丸形）とされる。また、バスバー２００の他方の孔２２１寄りの両側部には、矩形の切欠２２４が形成されている。

この実施形態のハウジング３００は非磁性で熱溶融後に固化する合成樹脂材料により一体成形したものであって、バッテリー寄り（図１では右側）の端部側から、順に、前記コネクタ連結部αおよび検出部βとされている。なお、これら各両側面を、第１側面３３０Ａおよび第２側面３３０Ｂと呼ぶことにする。

コネクタ連結部αは、図示外の信号線に取り付けてある図示外のコネクタを連結させるためのものであり、本実施形態では周囲四方向が立壁で囲まれた部屋（以下、コネクタ室３３１）がコネクタを構成している。なお、この信号線は、後述する検出部βの磁気検出素子３５０で検出する磁界の強さに応じた電気信号を図示外の制御ＩＣ部などへ伝達させるためのものである。

検出部βは、周囲四方向を壁で囲まれたセンサ室３３２内に基板３５１を設置しており、この基板３５１上に磁気検出素子３５０を実装している。この磁気検出素子３５０を実装している基板３５１は、全体が図示外の合成樹脂等の絶縁被覆によって気密的、水密的に被われる。これにより磁気検出素子３５０を含む電子回路への湿気の侵入や外部部品等との干渉を回避可能にしている。

また、検出部βは、その下面に開口が形成されており、その開口から磁気シールド４００が下方から収容され、その開口内部に装着される。この開口を磁気シールド溝３２０と称する。また、ハウジング３００の検出部βの両側の側面部３３０Ｂには、上下に貫通する細溝孔３３５が設けられている。これらの細溝孔３３５の長さおよび幅は後述の磁気シールド４００の対向する側壁片４４５がそれぞれ挿入可能なサイズとなっている。

磁気シールド溝３２０には、水平支持面３３３と、磁気シールド支持突起３３７と、が形成されている。水平支持面３３３は、図８、図１０に示すように、ガイド溝３４０の左右両側において、下方向に突出するように設けられている。水平支持面３３３の先端部は、ガイド溝３４０の表面と平行であり、磁気シールド溝３２０に収容された磁気シールド４００の内面に接触し、これを支持する。また、磁気シールド支持突起３３７は、水平支持面３３３の先端部から磁気シールド３２０の厚み分、下方に離間して配置されており、磁気シールド溝３２０を画成する側壁３３４から内側に向けて突出して形成されている。磁気シールド支持突起３３７は、その上面が水平支持面３３３に平行なガイド面３３７ａとなっており、この水平支持面３３３とガイド面３３７ａとの間の間隙Ｇに磁気シールド４００の底片４４１の一部を配置することにより、磁気シールド４００を磁気シールド溝３２０に支承可能である。

一方、ハウジング３００の他端部には、図１および図２に示すような略円柱状のボス部３３８が突設されており、このボス部３３８の略中心部内には、ハウジング３００の下面に向かって図２に示すように開口する穴３３９が形成されている。この孔３３９内には図７に示すような合成樹脂製の前記ネジ４５０が下方からねじ込み可能になっている。

また、ハウジング３００の下面には、このハウジング３００の左右端に延びる所定幅のガイド溝３４０が形成されている。このガイド溝３４０は、図３に示すように、バスバー２００が摺動可能または近接して移動可能となる所定サイズの幅と深さを持つ。さらに、このハウジング３００の下面の最右端部には、ガイド溝３４０の各側壁３４０ａから中央に向けて突出するように、一対のガイド突起３４１が設けられている。これらのガイド突起３４１は、ガイド溝３４０の底面３４０ｂからバスバー２００の厚み分離れた位置にある、該バスバー２００に平行なガイド面３４１ａと、ガイド溝３４０の底面３４０ｂからバスバー２００の厚み方向に該バスバーの厚み分突出し、ガイド面３４１ａの端部（右端部）に連結された係止突起３４１ｂと、を有する。ガイド溝３４０の底面３４０ｂとガイド面３４１ａとの間の間隙にバスバー２００を配置することにより、ガイド溝３４０にバスバー２００を支承可能である。

磁気シールド４００は、適宜の磁性材料、例えば本実施形態の場合には、ばね性を備えた磁性板材などで、図６に示すような形状に作られている。この磁気シールド４００は全体としてコ字状をなし、ハウジング３００の検出部βおよびバスバー２００の周囲を外から覆うような状態でハウジング３００に外装され、これらを磁気遮蔽する。

この磁気シールド４００は、バスバー２００を下方（外側）から包持してハウジング３００の検出部βに固定させるため、図４および図６に示すような底片４４１およびこの底片４４１の両側に起立する一対の側壁片４４５を備えている。また、この側壁片４４５の一側縁には、細溝孔３３５を形成する側壁部４４２に設けられた係止爪３３６に対向する位置に、図４および図６に示すような係止切欠４４３が設けられている。この係止切欠４４３は前記細溝孔３３５内に突出する前記係止爪３３６に係合可能なサイズ、形状となっている。

また、底片４４１の他端部には、図６に示すような締結用のネジ挿入孔４４４が設けられている。このネジ挿入孔４４４は、バスバー２００に形成された、図５に示すようなネジ挿入孔２２３の外径より大きい径を持つ。なお、このバスバー２００に形成されたネジ挿入孔２２３の外径はハウジング３００の下面に形成された前記穴３３９の外径より僅か大き目となっている。磁気シールド４００の側壁片（長さ）はハウジング３００に形成された細溝孔３３５の長さよりも僅か小さ目となっている。

図７は、バスバー２００を磁気シールド４００とともにハウジング３００に固定するための、締結用樹脂材料としての合成樹脂のネジ４５０を示す。このネジ４５０は頭部４５１にこの頭部４５１より径が小さい大径部４５２と、この大径部４５２より小さい径のネジ軸４５３とを一体に有する。大径部４５２は磁気シールド４００のネジ挿入孔４４４より僅か小さい径である。ネジ軸部４５３はバスバー２００のネジ挿入孔２２３より僅か径が小さく、ハウジング３００の穴３３９より僅か大き目となっている。

磁気検出素子３５０は、バスバー２００での電流Ｉの流れに対して、この電流Ｉの周囲に回るように発生する磁束を検出するものである。このため、磁気検出素子３５０は、前述のようにバスバー２００に流れる電流Ｉの磁束密度を検出する平面方向に配置してある。

上述した実施形態に係る車両内の電流検出装置１０は、磁気シールド４００が設けられており、この磁気シールド４００による電磁遮蔽効果が確保されていることで、外部からの電磁気的な悪影響を抑えるものであり、バスバー２００を流れる電流を電流検出素子３５０によって正確に検出することができる。この結果、磁気検出素子３５０として用いているホール素子の周囲に磁界が発生する場合や、近くにリレーやモータが設置されているような場合でも、磁気シールド４００の電磁遮蔽作用によって、そのリレーやモータから発生する磁界が原因となって正確な磁気検出動作が妨げられるのを回避できる。また、車両走行時の環境の影響として、地磁気や高圧電線の影響なども有効に回避できる。

次に、この実施形態に係る電流検出装置１０の組付け方法について説明する。
まず、基板３５１に磁気検出素子（ホール素子）３５０を実装する。そしてこの磁気検出素子３５０を実装した基板３５１を磁気検出素子３５０が下側となるように反転し、ハウジング３００の上面、つまりセンサ室３３２内に図２に示すように設置する。このときコネクタ室３３１内に突き出た端子に連続し、かつハウジング３００内に埋設されてセンサ室３３２内に突出する端子を、基板３５１のスルーホールに貫通させて、所定の回路パターンに半田付けする。また、この基板３５１周辺の一部をセンサ室３３２内に設けられた、図２に示すような複数の支持台３６１、３６２上に支持させる。

次に、ハウジング３００の上下を反転する（逆さに置き換える）。このとき基板３５１は、端子の基板３５１に対する前記半田付けなどによる接続によって、センサ室３３２内から下方へ脱落することはない。この反転したハウジング３００（の裏面）に対し、図８に示すようにバスバー２００を載せる。すなわち、バスバー２００に設けられた切欠２２４を、ハウジング３００下面に突設されたガイド突起３４１（ガイド面３４１ａと、係止突起３４１ｂ）に対し、これによって挿通させるようにして、ガイド溝３４０にバスバー２００を案内する。そして、バスバー２００をガイド溝３４０の下面に当接させる。

続いて、このバスバー２００を、ガイド突起３４１の係止突起３４１ｂにむけて、つまり、ガイド溝３４０の底面３４０ｂに沿わせて図８（Ａ）に示す右方（矢印Ｄ方向）へずらせる（移動）させる。これにより、切欠２２４の左側縁部２２４ａがガイド溝３４０とガイド突起３４１との間隙に移動した後、係止突起３４１ｂに衝き当たって移動が止まる（図８参照。）。このようにバスバー２００の一部がガイド溝に支持されている状態を仮係止と称する。この仮係止の状態になると、この挟まれた部位での上下方向の移動（ガタツキなど）が規制される。また、バスバー２００の移動後、バスバー２００に設けられたネジ挿入孔２２３がハウジング３００に形成された穴３３９に対向することとなる。

続いて、磁気シールド４００を用意し、この磁気シールド４００の各一の側壁片４４５を、図９（Ａ）に示すように、ハウジング３００両側の細溝孔３３５内に挿入するよう、磁気シールド溝３２０に収容する。この挿入によって、磁気シールド４００の各側壁片４４５は、自身が持つ弾発力によって細溝孔３３５内に軽く接触保持される。また、この接触保持状態を維持した状態で磁気シールド４００を水平支持面３３３の先端部に沿わせて、磁気シールド溝３２０を画成する側壁３３４に形成された磁気シールド支持突起３３７に向けて、つまり、矢印Ｅ方向へ移動させる。すると、磁気シールド４００の各側壁片４４５の右端部が各細溝孔３３５の右側壁面４４５ａに当接される。このとき、磁気シールド４００の底片４４１の端部は、磁気シールド支持突起３３７のガイド面３３７ａ上に載置され、このガイド面３３７ａとハウジング３３０の底面との間隙Ｇに配置されることになる（図９参照）。このように磁気シールド４００の一部が磁気シールド溝３２０に支持されている状態もまた仮係止と称する。この仮係止の状態では、この挟まれている部位において磁気シールド４００は上下方向への移動や振動が規制される。さらに、各側壁片４４５の一側縁に形成された前記係止切欠４４３が、図４に示すように、細溝孔３３５内に突出する係止爪３３６に係止される。これにより磁気シールド４００の動きがさらに強く規制される。この仮係止の状態においては、磁気シールド４００に形成されたネジ挿入孔４４４は、バスバー２００のネジ挿入孔２２３およびハウジング３００側の穴３３９に対向することとなる。

そして、磁気シールド４００の底片４４１下面側から、この磁気シールド４００のネジ挿入孔４４４およびバスバー２００のネジ挿入孔２２３を通して、ネジ４５０の軸部をハウジング３００の穴３３９内にねじ込む。これにより、磁気シールド４００およびバスバー２００がハウジング３００の底面に、図４、図１０および図１１に示すように組みつけられる。このとき、磁気シールド４００の底部４４１はネジ４５０の頭部４５１に支持され、バスバー２００はネジ４５０の大径部４５２とハウジング３００の底面との間に挟持される。

これにより、磁気シールド４００およびバスバー２００は金属材料からなる加締部などの突出部を持たず、合成樹脂製のネジ４５０を用いてハウジング３００に装着できるため、磁気ヒステリシスの安定化およびこれによる磁気検出および電流検出の精度を向上することができる。

なお、本発明の電流検出装置は、これらの実施形態のような車両内のシステムの一部としての適用に限定されるものではなく、バスバーを備えたものであれば、各種分野での電流検出装置としての適用が可能である。

このように、本実施形態の電流検出装置の組付け構造は、センサ本体３１０を有するハウジング３００にバスバー２００および磁気シールド４００を組付ける際に、そのバスバー２００および磁気シールド４００の互いに対向する位置に形成されたネジ挿入孔２２３、４４４を互いに連通させ、ハウジング３００の下面には、バスバー２００および磁気シールド４００の前記各ネジ挿入孔２２３、４４４に貫通させた合成樹脂製のネジ４５０がねじ込まれる（嵌合される）穴３３９を形成した構成とした。

これにより、合成樹脂製のネジ４５０のハウジング３００に対するねじ込み操作によって、センサ本体３１０とバスバー２００との一体化を簡易に実現できるとともに、電流検出装置１０の組付けの容易化と小型化を実現できる。また、磁気シールド４００やバスバー２００をハウジング３００に固定するのに、従来のような加締め用の金属部材を一切用いないので、この金属部材の加締加工形状等が不揃いであったり、折損したりすることによる磁気ヒステリシス特性の不均一または劣化を招くといった問題が発生することもない。従って、磁気および電流の検出感度を良好に維持できる。

また、ハウジング３００に、バスバー２００の一端部を仮係止することによって、バスバー２００に設けられた孔２２３とハウジング３００に設けられた穴３３９との組付け上の位置決めを簡単にすることができ、バスバー２００のハウジング３００に対する取付作業を効率化できる。

また、ハウジング３００に、磁気シールド４００の一端部を仮係止することによって、磁気シールド４００に形成された孔４４４とハウジング３００に装着されたバスバー２００の孔２２３との組付け上の位置決めを簡単にすることができ、磁気シールド４００のバスバー２００およびハウジング３００に対する取付作業を効率化できる。

１０ 電流検出装置
２００ バスバー
２２３、４４４ ネジ挿入孔
３００ ハウジング
３１０ センナ本体
３３１ コネクタ室
３３２ センサ室
３３４ 一側面）
３３９ 穴
３４０ ガイド溝
３４０ａ 側壁
３４１ ガイド突起
３４１ａ ガイド面
３４１ｂ 係止突起
３５０ 磁気検出素子
３５１ 基板
４００ 磁気シールド
α コネクタ連結部
β 検出部

Claims (2)

1. バスバーと、
   前記バスバーから発生する磁気を検出する磁気検出素子を有し、その検出した磁気に基づいて前記バスバーに流れる電流の値を算出するセンサ本体と、
   前記センサ本体を収容するセンサ室を有し、前記バスバーの一方の面に下面が臨むハウジングと、
   前記センサ本体および前記バスバーが内部に位置するように前記ハウジングに装着される磁気シールドと、
   を備え、
   前記バスバーおよび前記磁気シールドそれぞれには、孔が形成され、
   前記ハウジングの下面には、穴が形成され、
   前記バスバーおよび前記磁気シールドを前記ハウジングに装着したとき、前記バスバーの前記孔および前記磁気シールドの前記孔が互いに対向する位置にあり、前記バスバーの前記孔および前記磁気シールドの前記孔を貫通したネジが、前記穴に嵌合する
   ことを特徴とする電流検出装置の組付け構造。
2. 前記ハウジングの下面のうちの、前記バスバーが装着されるガイド溝には、該ガイド溝の下面から下方向に該バスバーの厚み分の距離突出する係止突起と、前記係止突起の先端から該ガイド溝の下面と平行に延設されたガイド面と、が形成され、
   前記バスバーには、該バスバーを前記ガイド溝に装着する際に、前記係止突起および前記ガイド面によって挿通される切欠が形成され、
   前記切欠が前記係止突起および前記ガイド面によって挿通された前記バスバーは、前記ガイド溝の下面に沿って前記係止突起に向けて移動することによって、前記ガイド溝に仮係止され、
   前記バスバーの前記孔と前記ハウジングの前記穴とは、前記バスバーが前記ガイド溝に仮係止された状態で対向する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置の組付け構造。

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