JP5935095B6 - 電気接続箱 - Google Patents

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本発明は、プリント基板を備えた電気接続箱に係り、特に、プリント基板に設けられた基板端子の接続部に対して、電気部品がプリント基板の側方から接続される側方部品接続部を備えている電気接続箱に関するものである。
従来から、自動車等に搭載される電気接続箱では、内部にプリント基板が収容されており、該プリント基板の導電路に接続された基板端子の接続部や、プリント基板上に載置された絶縁板に支持されたバスバーに設けられた接続部が、表面に開口するヒューズ接続部やコネクタ接続部等の部品接続部を介してヒューズやコネクタ等の外部の電気部品と接続可能な構造とされている。特に、近年では、電気接続箱の小型化、高密度化の要求に伴い、基板端子をL字状に屈曲させ、電気接続箱の側面に開口する側方部品接続部を備えるようにしたものが知られている。例えば、特開2012−115053号公報(特許文献1)に記載のものがそれである。
ところで、このような電気接続箱においては、特許文献1の図1及び図4からも明らかなように、接続部が設けられたバスバーが載置される絶縁板と、基板端子の接続部とバスバーの接続部を保持するヒューズ台座等の端子保持台座がそれぞれプリント基板に直に固定された構造とされていた。このような構造を採用する理由は、プリント基板に基板端子やバスバーを半田付けする際に、プリント基板と、絶縁板や端子保持台座との線膨張係数差により、半田付け後の熱引き時に、プリント基板に対して絶縁板や端子保持台座が相対変位するからである。それ故、絶縁板と端子保持台座をそれぞれ個別にプリント基板に直付けすることにより、それぞれのプリント基板に対する相対変位量を確実に抑える意図である。
ところが、半田付け時に高温となるプリント基板に絶縁板と端子保持台座をいずれも直付けするためには、絶縁板と端子保持台座に高い耐熱性が要求され、高価な耐熱性の高い合成樹脂材料を使わざるを得なかった。特に、側方部品接続部を備えた電気接続箱においては、プリント基板に一端部が半田付けされて立設された複数の基板端子を、L字状に屈曲して、その他端部に設けられた接続部を側方部品接続部に配設するようにしている。それ故、端子保持台座は、基板端子の立設方向に直交する方向に加えられる大きな挿抜力を支持するために、大型化が避けられない。従って、従来構造の側方部品接続部を備えた電気接続箱では、大型の端子保持台座を高価な耐熱性材料で形成せざるを得ず、コストアップが避けられないという問題を内在していた。
特開2012−115053号公報
本発明は、上述の如き事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、プリント基板に対して側方から電気部品を接続する側方部品接続部が設けられた電気接続箱において、側方部品接続部に占める高耐熱性樹脂の割合を低減することができる、新規な構造を備えた電気接続箱を提供することにある。
以下、前述の如き課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
本発明の第一の態様は、プリント基板に対して側方から電気部品を接続する側方部品接続部が設けられており、該側方部品接続部が、L字状に屈曲されて一方の端部に前記プリント基板に半田付けされる半田付部を有し他方の端部に端子側接続部を有する基板端子と、バスバー側接続部が設けられたバスバーと、前記端子側接続部と前記バスバー側接続部が配設される端子保持台座と、前記プリント基板に載置されて前記バスバーを支持する絶縁板と、を含んで構成されている電気接続箱において、前記端子保持台座が、前記絶縁板を介して前記プリント基板に載置されており、且つ前記端子保持台座と前記絶縁板が共通の締結部材で前記プリント基板に固定されており、前記端子保持台座には、前記電気部品が装着される部品ハウジング部が一体形成されていることを特徴とする。
本態様によれば、側方部品接続部を構成するバスバーを保持する絶縁板を巧く利用して、端子保持台座を絶縁板を介してプリント基板に固定することができる。それ故、基板端子をプリント基板に半田付けする際に、プリント基板の熱がヒューズ台座に伝達されることを、絶縁板を利用して緩和することができ、端子保持台座が高温となることを有利に防止することができる。これにより、L字状の基板端子の支持のため大型とならざるを得ない端子保持台座の材料として、耐熱性の高いPBTガラスファイバー30等の高価な合成樹脂材料ではなく、PBTやPA等の汎用エンジニアリングプラスチック等を使用することが可能となる。それ故、材料費が低下すると共に、加工が容易になるなどの作業性の向上により、コスト低減を図ることができる。また、特許文献1に記載の従来構造では、ヒューズハウジング部等の部品ハウジング部を、ヒューズ台座等の端子保持台座と別体構造となし、部品ハウジング部を安価な汎用エンジンプラスチック等を用いて構成して、耐熱性の高い高価な合成樹脂材料の使用量を減らすことが行われているのに対し、本態様では、そもそも端子保持台座に高度な耐熱性が求められず汎用エンジニアリングプラスチック等で形成できることから、部品ハウジング部と端子保持台座を一体形成することが可能となるのである。これにより、部品点数が低減されると共に、端子保持部に部品ハウジング部を組み付ける作業が不要となり、作業性の向上や一層のコスト低減を有利に達成することができる。
また、絶縁板と端子保持部が共通の締結部材によりプリント基板に対して固定されていることから、端子保持台座と絶縁板の線膨張係数が異なっていても、半田付け後の熱引きの際のそれらの相対変位が共通の締結部材により阻止されている。それ故、半田クラック等の発生を有利に防止できる。
本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載の電気接続箱において、前記共通の締結部材として、固定用ボルトを採用する一方、前記端子保持台座に形成されたねじ孔に、前記プリント基板に設けられた挿通孔と前記絶縁板に設けられたねじ貫通孔とを重ね合わせると共に、前記固定用ボルトを前記挿通孔と前記ねじ貫通孔とを挿通して前記ねじ孔にねじ込むことにより、前記プリント基板に前記端子保持台座と前記絶縁板とを固定するものである。
本態様によれば、プリント基板に設けられた挿通孔と絶縁板に設けられたねじ貫通孔とを挿通して固定用ボルトをねじ孔にねじ込むだけで、端子保持台座と絶縁板とを同時にプリント基板に固定することができる。プリント基板に対して絶縁板と端子保持台座を共通の締結部材としての固定用ボルトにより強固且つ簡易に共締めすることができる。これにより、作業性の向上や更なる半田付部の信頼性の向上を図ることができる。
本発明の電気接続箱によれば、プリント基板に載置されてバスバーを支持する絶縁板を介して、端子保持台座がプリント基板に固定されていることから、半田付時に端子保持台座が高温となることを有利に防止できる。これにより、端子保持台座に高耐熱性材料を用いる必要がなく、材料費の低下及び加工の容易性等によるコスト低減を図ることができる。また、共通の締結部材によりプリント基板に固定されていることから、半田付け後の熱引きの際の端子保持台座と絶縁板の相対変位が阻止でき、半田クラック等の発生を有利に防止できる。
本発明の一実施形態としての電気接続箱の分解斜視図。 図1に示したプリント基板の平面図。 図2におけるIII−III断面図。 図1に示したプリント基板のヒューズモジュールの分解斜視図。 図4に示した絶縁板の平面図。 図1に示したプリント基板の左側から見た斜視図。 図6のA部拡大図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1〜7には、本発明の一実施形態としての電気接続箱10が、示されている。図1に示すように、電気接続箱10は、例えばポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)等の合成樹脂により射出成形等によって形成されたアッパケース12とロアケース14の間に、内部回路を構成するプリント基板16が収容された構造とされている。なお、以下の説明において、特に断りの無い限り、上方とは、アッパケース12側を言い、下方とは、ロアケース14側を言うものとする。
図1および図2に示すように、プリント基板16の一方の端部には、プリント基板16に対して側方から図示しない電気部品としてのヒューズを接続する、側方部品接続部としてのヒューズモジュール18が設けられている。なお、従来公知のように、プリント基板16には、ヒューズモジュール18と共に、リレーやコネクタ等の各種の電気部品(図示省略)が実装される。また、図3および図4に示すように、ヒューズモジュール18は、プリント基板16に載置されて後述するバスバー26,28を支持する絶縁板20と、端子保持台座としてのヒューズ台座22を備えている。さらに、ヒューズモジュール18には、絶縁板20の上面に載置され支持された複数のバスバー26,28や、プリント基板16に半田付けされた複数の基板端子30a〜cを含んで構成されている。
より詳細には、基板端子30a〜cは、例えば銅や銅合金等の金属板から打ち抜かれて直角に屈曲されたL字形状とされている。各基板端子30の一方の端部には、プリント基板16に半田付けされる半田付部31が設けられている。基板端子30a〜cの大きさは相互に異ならされており、プリント基板16上に立設された際のプリント基板16からの突出高さが、相互に異なるようにされている。また各基板端子30の他方の端部には、音叉形状を有する端子側接続部33が設けられている。なお、詳しい図示は省略するが、端子側接続部33は、一対の圧接刃を備えた周知の音叉形状を有しており、圧接刃の間に、図示しないヒューズのタブ状接続端子が圧入されるようになっている。
また、絶縁板20上に載置されるバスバー26,28は、プレス加工で打ち抜かれた例えば銅や銅合金等の金属板によって形成されている。図3に示すように、バスバー26はクランク形状を有しており、略平板形状とされた上壁部34と、上壁部34から垂直に屈曲して上壁部34と直交して下方に延びる後壁部36と、後壁部36の下端から垂直に屈曲して後壁部36と直交して延びる平板部38を有している。また、図6,図7に示すように、バスバー26の側縁部には、タブ端子40が突設されている。一方、バスバー28は、水平方向に広がる平板形状を呈している。バスバー28の一端部には、下方に向かって延びる縦壁部41が設けられており、絶縁板20の側面に係止されている。バスバー28の縦壁部41には、タブ端子42が突設されている。これらのタブ端子40,42には、図示しない電線端末に設けられたコネクタが装着されるようになっており、バスバー26,28に対して、外部からの電源や信号が入力されるようになっている。
また、バスバー26の平板部38側の延出端部には、プリント基板16に向かって突出する複数の半田付部44が一体形成されており、プリント基板16に貫設されたスルーホール46に挿通されて半田付け固定されている。
バスバー26の上壁部34側の延出端部には、複数の音叉形状を有するバスバー側接続部50aが並列状態で一体形成されている。図3にはその一部が示されている。バスバー26のバスバー側接続部50aは、互いに離隔位置された一対の圧接刃からなる周知の音叉形状を有しており、圧接刃の間に図示しないヒューズのタブ状接続端子が圧入されるようになっている。同様に、バスバー28にも、その端縁部に複数の音叉形状を有するバスバー側接続部50bが形成されている。図3にはその一部が示されている。
このようなバスバー26,28が、プリント基板16上に載置された絶縁板20に載置されて支持されている。図5に示すように、絶縁板20は、全体として略矩形平板形状を呈しており、バスバー26や基板端子30a〜cをプリント基板16に半田付けする際の耐熱性を確保すべく、耐熱性の高い硝子繊維含有のPBT等の非導電性の合成樹脂から形成された一体成形品とされている。図5に示すように、絶縁板20の一部(図5中、左上部分)には、バスバー26,28が収容配置される平板状の支持部56が設けられている。支持部56の周縁部には、バスバー26の半田付部44を挿通する挿通孔58が貫設されている。また、絶縁板20の外周縁部の適所には、プリント基板16側に突出形成された脚部60が設けられている。
図5に示すように、絶縁板20の奥行方向(図5中の上下方向)中間部分には、複数の第一挿通孔62と複数の第二挿通孔64、さらに複数の第三挿通孔66,がそれぞれ絶縁板20の奥行方向の異なる位置で、絶縁板20の幅方向(図5中、左右方向)で一直線上に並んで形成されている。更に、絶縁板20には、第三挿通孔66よりも絶縁板20の端縁部側に位置して、複数の支持ピン68が一直線上に並列して形成されている。支持ピン68は、絶縁板20から上方に突出する略凸字断面の棒形状とされている。支持ピン68は、絶縁板20の幅方向で、各第三挿通孔66の間に位置されている。また、絶縁板20の幅方向両端の隅部には、略90°の範囲で広がる1/4円形状の凹部とされた脚部70が形成されている。脚部70の中央部分には、ねじ貫通孔72が貫通形成されている。
一方、ヒューズ台座22は、絶縁板20よりも耐熱性が低い、PBTやPA等の汎用エンジニアリングプラスチック等の非導電性の合成樹脂から形成されており、図4に示す如き絶縁板20と略等しい幅方向寸法を有する長手ブロック形状を呈している。
ヒューズ台座22には、ヒューズ台座22を前後方向(図6中、左右方向)に貫通する複数の電気部品装着部74が、ヒューズ台座22の長手方向に一直線上に整列配置されると共に上下2段に分かれて形成されている(図4参照)。各電気部品装着部74には、複数の基板端子30a〜cに設けられた各端子側接続部33や、バスバー26,28に設けられた各バスバー側接続部50が収容配置されるようになっている。具体的には、例えば図3に示される部分では、上段に設けられた電気部品装着部74aの上壁部に、バスバー26のバスバー側接続部50aの側縁部を収容保持する上側収容溝76が、ヒューズ台座22の後方(図3中、左方)に開口して形成されている。また、電気部品装着部74aの下壁部には、基板端子30aの端子側接続部33aの側縁部を収容保持する下側収容溝78が、ヒューズ台座22の後方に開口して形成されている。一方、下段に設けられた電気部品装着部74bの上壁部には、バスバー28のバスバー側接続部50bの側縁部を収容保持する上側収容溝80が、ヒューズ台座22の後方に開口して形成されている。また、電気部品装着部74bの下壁部には、基板端子30bの端子側接続部33bの側縁部を収容保持する下側収容溝82が、ヒューズ台座22の後方に開口して形成されている。
また、ヒューズ台座22の幅方向両端部においては、プリント基板16側に向かって突出する係合突部84が一体形成されている(図4,図6参照)。係合突部84は円筒形状とされており、内部には底面側(プリント基板16側)に開口するねじ孔86設けられている(図3参照)。
このヒューズ台座22において、各電気部品装着部74a,74bの前方開口部には、部品ハウジング部としてのヒューズハウジング部88a,88bが、前方に開口して一体形成されており、電気部品としてのヒューズが装着可能とされている。ヒューズハウジング部88a,88bは、略矩形の凹部とされており、電気部品装着部74a,74bに挿し入れられた図示しないヒューズのケース部分が収容保持されるようになっている。
上述の如き構造とされたヒューズモジュール18を組み立てる場合には、図3に示すように、先ず、ヒューズ台座22の後方側(図3中、左側)から、バスバー26,28の各バスバー側接続部50や、基板端子30a〜cの各端子側接続部33を、電気部品装着部74a,74bにおける所定の上下側収容溝76,78,80,82に挿し入れる。なお、図4に示すヒューズ台座22には、電気部品装着部74a,74bに所定のバスバー26,28の各バスバー側接続部50や、基板端子30a〜cの各端子側接続部33が配設されており、電気部品装着部74a,74bの前方開口部に設けられたヒューズハウジング部88a,88bから、各接続部33,50の圧接刃が臨まされている。
このように、バスバー26,28や複数の基板端子30a〜cが収容配置されたヒューズ台座22を、絶縁板20に上方から重ね合せる。この時、絶縁板20に突設された複数の支持ピン68を、ヒューズ台座22の対応する位置に設けられた図示しない複数の支持ピン挿通孔にそれぞれ挿通することによって、ヒューズ台座22を絶縁板20に位置決めして組み付けることができる。なお、図示は省略するが、各支持ピン68は、各接続部33,50の側縁部に開口形成された凹部に嵌合することで、ヒューズのタブ端子を各接続部33,50の圧接刃間に挿入/抜去する際の、挿抜力を支持できるようになっていることは、特許文献1に記載の従来構造と同様である。
このようにヒューズ台座22が絶縁板20に重ね合わされる際には、バスバー26に設けられた半田付部44や、各基板端子30に設けられた半田付部31が、絶縁板20に設けられた挿通孔58や、第一挿通孔62,第二挿通孔64,第三挿通孔66の何れかに挿通されて、絶縁板20の下方に突出されるようになっている。例えば、図3に示される部分では、バスバー26に設けられた半田付部44が、絶縁板20の挿通孔58を挿通して下方に突出されており、基板端子30の半田付部31aが第一挿通孔62を挿通する一方、基板端子30の半田付部31bが第三挿通孔66を挿通して、下方に突出されている。なお、図3には、奥方に配置された基板端子30cの半田付部31cが第二挿通孔64を挿通して下方に突出する様子も確認できる。
また、ヒューズ台座22が絶縁板20に重ね合わされると、ヒューズ台座22の係合突部84は絶縁板20の脚部70に形成されたねじ貫通孔72上に載置され、係合突部84に設けられたねじ孔86が、絶縁板20に設けられたねじ貫通孔72に略同軸状に位置決めされる。ここで、図4および図6に示されるように、ヒューズ台座22の長手方向両側面には、係合突部84の近傍に係止爪90,90が突設されている。これらの係止爪90,90には、図7に拡大して示すように、絶縁板20の脚部70の外面に片持ち状に突設された係合枠体92がロック嵌合されるようになっている。これにより、ヒューズ台座22と絶縁板20が位置決めされた状態でロック固定される。
このようなヒューズモジュール18が、プリント基板16の一方の側端部に載置される。ヒューズモジュール18をプリント基板16に載置するに際して、絶縁板20から突出されたバスバー26の半田付部44と、基板端子30a〜cの半田付部31a〜cを、プリント基板16に貫設されたスルーホール46にそれぞれ挿通する。また、互いに略同軸状に位置合わせされたヒューズ台座22の係合突部84に設けられたねじ孔86と、絶縁板20の脚部70に形成されたねじ貫通孔72が、プリント基板16に設けられた挿通孔94上に位置合わせされて重ね合される(図3参照)。そして、プリント基板16の裏面側から、共通の締結部材としての固定用ボルト96を、挿通孔94とねじ貫通孔72に挿通して係合突部84のねじ孔86にねじ込むことにより、係合突部84が絶縁板20を介してプリント基板16に固定される。これにより、ヒューズ台座22がプリント基板16に対して強固に固定されると共に、絶縁板20が、ヒューズ台座22の係合突部84とプリント基板16との間で挟持されて固定される。要するに、ヒューズ台座22が、絶縁板20を介してプリント基板16に載置されており、且つヒューズ台座22と絶縁板20が共通の締結部材たる固定用ボルト96でプリント基板16に共締めされて固定されているのである。
このような状態で、プリント基板16上にヒューズモジュール18を固定した後、プリント基板16のスルーホール46に挿通されたバスバー26の半田付部44や基板端子30a〜cの半田付部31a〜c等と、プリント基板16においてヒューズモジュール18と同一面に実装される図示しないリレー等の電気部品等を、例えばフロー半田付け等の公知の手法により、プリント基板16に半田付けする。その結果、ヒューズモジュール18がプリント基板16の側方に配設されて固定されると共に、バスバー26や基板端子30a〜c等が、プリント基板16に設けられた図示しないプリント配線と電気的に接続されるのである。
このような構造とされたプリント基板16をアッパケース12とロアケース14の間に収容して、アッパケース12とロアケース14が相互に組み付けられることにより、電気接続箱10が構成されている。両ケース12,14への収容状態で、ヒューズモジュール18のヒューズハウジング部88a,88bが両ケース12,14の側面開口部98a,98b間に収容配置される(図1参照)。これにより、側方部品接続部であるヒューズモジュール18が側方に開口して配設されるのである。そして、電気部品としての図示しないヒューズが、各ヒューズハウジング部88a,88bに対してプリント基板16の側方から差し込まれて装着される。ヒューズハウジング部88a,88bに挿入された各ヒューズのタブ端子が、電気部品装着部74a,74b内に配設されたバスバー26,28の各バスバー側接続部50や、基板端子30a〜cの各端子側接続部33の圧接刃間に圧入されて接続される。
本実施形態における電気接続箱10によれば、ヒューズモジュール18を構成するバスバー26,28をプリント基板16上に支持するために、プリント基板16上に載置された絶縁板20を巧く利用して、かかる絶縁板20を介して、ヒューズ台座22がプリント基板16に対して固定されている。それ故、バスバー26の半田付部44や基板端子30a〜cの半田付部31a〜cをプリント基板16に半田付けする際に、プリント基板16の熱がヒューズ台座22に伝達されることを、絶縁板20を利用して緩衝でき、ヒューズ台座22が高温となることを有利に防止することができる。それ故、大型のヒューズ台座22を、耐熱性の高いPBTガラスファイバー30等の高価な合成樹脂材料ではなく、PBTやPA等の汎用エンジニアリングプラスチック等のより安価な材料で形成することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
また、共通の固定用ボルト96により、ヒューズ台座22と絶縁板20とがプリント基板16に対して共締めされて固定されていることから、ヒューズ台座22と絶縁板20の線膨張係数が異なっていたとしても、半田付け後の熱引きの際のそれらの相対変位を固定用ボルト96により阻止することができる。従って、それらの相対変位に起因する半田クラック等の発生を有利に防止できるのである。
また、プリント基板16の挿通孔94と絶縁板20のねじ貫通孔72とを挿通してヒューズ台座22のねじ孔86に固定用ボルト96をねじ込むだけで、絶縁板20とヒューズ台座22とを同時にプリント基板16に、強固且つ簡易に共締めすることができる。これにより、作業性の向上や更なる半田付部の信頼性の向上を図ることができる。
加えて、ヒューズ台座22を汎用エンジニアリングプラスチック等の安価な材料で構成できることから、ヒューズが装着されるヒューズハウジング部88a,88bをヒューズ台座22に一体形成することができる。それ故、ヒューズハウジング部88a,88bをヒューズ台座22よりも耐熱性の低い安価な材料で別体形成して組み付けていた従来構造に比して、部品点数が低減されると共に、ヒューズ台座22にヒューズハウジング部88a,88bを組み付ける作業が不要となり、作業性の向上や一層のコスト低減を有利に図ることができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、側方部品接続部として、ヒューズが接続される例を示したが、側方部品接続部は、リレーやコネクタ等の他の電気部品が接続されるものであってもよい。その場合には、バスバー26,28や、基板端子30a〜cに設けられる端子側接続部33の形状は、音叉形状以外のタブ形状とされてもよい。バスバー26,28や基板端子30a〜cの形状や個数、配設レイアウト等は、要求される回路構成により任意に変更されるものである。
また、端子保持台座としてのヒューズ台座22と絶縁板20をプリント基板16に固定する、共通の締結部材は、例示の如く固定用ボルト96に限定されず、圧入タブやその他の接着部材等、プリント基板16に対して、絶縁板20を介して端子保持台座を単一の締結部材で固定できるものであれば、いずれも採用可能である。
10:電気接続箱、16:プリント基板、18:ヒューズモジュール(側方部品接続部)、20:絶縁板、22:ヒューズ台座(端子保持台座)、26,28:バスバー、30a〜c:基板端子、31a〜c:半田付部、33a,b:端子側接続部,50a,b:バスバー側接続部、72:ねじ貫通孔、86:ねじ孔、88a,b:ヒューズハウジング部(部品ハウジング部)、94:挿通孔、96:固定用ボルト(共通の締結部材)

Claims (2)

  1. プリント基板に対して側方から電気部品を接続する側方部品接続部が設けられており、該側方部品接続部が、L字状に屈曲されて一方の端部に前記プリント基板に半田付けされる半田付部を有し他方の端部に端子側接続部を有する基板端子と、バスバー側接続部が設けられたバスバーと、前記端子側接続部と前記バスバー側接続部が配設される端子保持台座と、前記プリント基板に載置されて前記バスバーを支持する絶縁板と、を含んで構成されている電気接続箱において、
    前記端子保持台座が、前記絶縁板を介して前記プリント基板に載置されており、且つ前記端子保持台座と前記絶縁板が共通の締結部材で前記プリント基板に固定されており、
    前記端子保持台座には、前記電気部品が装着される部品ハウジング部が一体形成されていることを特徴とする電気接続箱。
  2. 前記共通の締結部材として、固定用ボルトを採用する一方、前記端子保持台座に形成されたねじ孔に、前記プリント基板に設けられた挿通孔と前記絶縁板に設けられたねじ貫通孔とを重ね合わせると共に、前記固定用ボルトを前記挿通孔と前記ねじ貫通孔とを挿通して前記ねじ孔にねじ込むことにより、前記プリント基板に前記端子保持台座と前記絶縁板とを固定する請求項1に記載の電気接続箱。
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