JP5995113B2 - 電気接続箱 - Google Patents

Description

本発明は、電気接続箱に関する。

従来、絶縁基板とバスバー基板とが重ねられ、放熱部材に対して固定された電気接続箱が知られている。特許文献１は、複数のバスバーからなるバスバー構成板とプリント基板とが積層された回路構成体と、この回路構成体を内蔵したケースとを備えている。プリント基板上にはリレー等の電気部品が実装されており、ケースの底部には放熱板が配置されている。バスバー構成板は、導電路の形状に応じた多数のバスバーからなる。バスバー構成板が板厚の薄いプリント基板に重ねられているため、プリント基板の強度が補強されている。

特開２００３−１６４０３９号公報

ところで、プリント基板のうちバスバー構成板が重なっていない領域はその強度を充分に確保し難いため、半田付けの熱で変形することが懸念される。一方、プリント基板の変形等を抑制するために、プリント基板のうちバスバー構成板が重ならない位置に補強板を重ねることでプリント基板を補強することが考えられる。この場合、プリント基板の補強だけでなく、放熱板に対するプリント基板の位置決めを容易にできることが望ましい。

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、絶縁基板を補強しつつ放熱部材に対する絶縁基板の位置決めを容易に行うことを目的とする。

本発明の電気接続箱は、絶縁板に導電路が形成された絶縁基板と、前記絶縁基板に貼り付けられ、導電路を形成するバスバーと、前記絶縁基板における前記バスバーが貼り付けられない領域に貼り付けられ、ネジの軸部を通す通し孔が形成された補強板と、前記絶縁基板に半田付けされる端子と、前記補強板における前記絶縁基板とは反対側の面に重ねられ、前記ネジでネジ留めするためのネジ孔が形成された放熱部材と、前記絶縁基板、前記バスバー及び前記補強板の位置を保持する保持部材と、を備え、前記補強板は、前記保持部材に係合することで前記通し孔と前記ネジ孔との位置合わせがされる係合部を備える。

本構成によれば、補強板の係合部が保持部材に係合することで通し孔とネジ孔との位置合わせがされるため、この状態で、補強板を放熱部材にネジ留めすれば放熱部材に対する絶縁基板の位置を補強板を介して固定することができる。よって、絶縁基板を補強しつつ放熱部材に対する絶縁基板の位置決めを容易に行うことができる。

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、前記通し孔の近傍に設けられている。
このようにすれば、位置合わせの精度を高めることができる。

・前記係合部は、前記補強板における周縁を切り欠いて形成されている。
このようにすれば、係合部の形状を簡素化することができる。

・前記保持部材は、前記係合部に係合する係合ピンを備えている。
このようにすれば、係合部を保持部材に容易に係合させることができる。

・前記放熱部材は、前記係合ピンが挿通される受け部を有する。
このようにすれば、係合ピンが放熱部材の受け部に挿通されることで、係合ピンの突出寸法を大きくしても係合ピンが放熱部材に当接しないようにすることができるため、係合ピンの突出寸法を大きくして係合ピンが係合部に係合しやすいようにすることが可能になる。

・前記補強板は、前記通し孔の近傍に前記保持部材に嵌め入れられる突片を備えている。

・前記絶縁基板は、前記端子が挿通されて半田付けされる端子挿通孔を備え、前記補強板は、前記絶縁基板における前記端子挿通孔を含む領域で前記バスバーが重ならない基板露出領域の端縁に沿うように配されている。
外部と絶縁するためにバスバーを絶縁基板に重ねることができない基板露出領域の端縁の沿う位置を補強板で補強することができる。

・前記端子は複数であって、前記複数の端子が連結部材で連結された端子モジュールを備え、前記連結部材は、前記絶縁基板における前記補強板が重なる面とは反対側の面に当接している。

本発明によれば、絶縁基板を補強しつつ放熱部材に対する絶縁基板の位置決めを容易に行うことができる。

実施形態の電気接続箱を示す斜視図 電気接続箱を示す底面図 図２のＡ−Ａ断面図 電気接続箱のシールドカバーを外した状態を示す斜視図 制御回路基板の保持部材への組み付けを示す斜視図 放熱部材に回路基板及び保持部材が装着された状態を示す平面図 回路基板を示す斜視図 回路基板を示す背面図 回路基板を示す平面図 保持部材を示す底面図 保持部材に回路基板が嵌め入れられた状態を示す底面図

＜実施形態＞
実施形態を図１ないし図１１を参照しつつ説明する。
電気接続箱１０は、例えば電気自動車やハイブリット自動車等の車両のバッテリ等の電源とランプ等の車載電装品や駆動モータ等からなる負荷との間の電力供給経路に配され、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等に用いることができる。以下では、上下方向（Ｚ軸）及び左右方向（Ｙ軸）については、図３の方向を基準とし、前後方向（Ｘ軸）については図６の左方を前方、右方を後方として説明する。

（電気接続箱１０）
電気接続箱１０は、図１，図４に示すように、回路基板１１と、回路基板１１に間隔を空けて対向配置された制御回路基板３３と、回路基板１１が載置され、外部に放熱するための放熱部材４２と、回路基板１１及び制御回路基板３３を放熱部材４２との間に収容するケース４５と、を備えている。

（回路基板１１）
回路基板１１は、図７に示すように、長方形状であって、図示しない導電路に図示しない電子部品が実装される。電子部品は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチング素子やコンデンサ等からなる。回路基板１１は、絶縁基板１２と、絶縁基板１２に重ねられるバスバー基板１７と、絶縁基板１２におけるバスバー基板１７とは異なる位置に重ねられる補強板２０と、を備えている。

（絶縁基板１２）
絶縁基板１２は、長方形状であって、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路がプリント配線技術により形成されている。絶縁基板１２は、端子モジュール３７の端子３８が挿通される複数の端子挿通孔１３と、電子部品のリード端子をバスバー基板１７に接続するため部品挿通孔（図示しない）と、放熱部材４２にネジ留めするための金属製のネジ６５の軸部を通す通し穴１５と、が貫通形成されている。

各端子挿通孔１３は、絶縁基板１２の導電路に連なっており、複数の端子挿通孔１３が一列に並んで形成されている。部品挿通孔は、電子部品のリード端子３８の位置に応じて複数形成されており、電子部品の底面を挿通可能な面積が大きい孔とリード端子のみを挿通可能な小さい孔とからなる。通し穴１５は、複数（図７では１つの通し孔を図示し、他の図示は省略）であって、ネジ６５の軸部を挿通可能な円形状であって、絶縁基板１２の周縁部や角部の位置に配されている。

（バスバー基板１７）
バスバー基板１７は、銅合金等からなる金属板材を導電路の形状に応じて打ち抜いて形成した複数の板状のバスバー１７Ａ（図１１参照）から構成され、各バスバー１７Ａ間は間隔を空けて絶縁基板１２の下面に貼り付けられて固定されている。バスバー基板１７のうち、絶縁基板１２の通し穴（図示しない）に重なるバスバー１７Ａには、ネジ留めするためのネジ（図示しない）を通す通し穴（図示しない）が貫通形成されている。バスバー基板１７の端部は、図７に示すように、クランク状に屈曲されて外部の図示しない電源端子や出力端子やコイルに接続される接続端子１９を形成している。

（補強板２０）
補強板２０は、図１１に示すように、絶縁基板１２の後端部（図１１の左端部）に重ねられた複数の端子挿通孔１３の並び方向に長い板状であって、バスバー１７Ａとの間に絶縁基板１２の裏面が露出した基板露出領域２９を介して間隔を空けて配置されており、絶縁基板１２の下面に接着剤で貼り付けられて固定されている。この補強板２０は、端子３８の並び方向の一方の端部側に配されて放熱部材４２にネジ６５でネジ留めされて固定される固定部２１と、固定部２１から幅寸法が縮径され、基板露出領域２９の側縁に沿って延びる縮径部２６と、端子３８の並び方向の他方の端部側に配され、縮径部２６から幅寸法が拡径された拡径部２７とを有する。

固定部２１は、頭部と軸部を有するネジ６５の軸部が挿通される円形状の通し孔２２と、ケース４５の底面の凹部５０に嵌め入れられる突片２３と、側縁が凹状に切り欠かれてケース４５の係合ピン５１に係合する係合部２４とを備えている。

通し孔２２は、係合部２４の近傍に形成されている。具体的には、通し孔２２は、前後方向（Ｘ軸）については、係合部２４とは反対側の前端縁寄りの位置で、左右方向（Ｙ軸）には係合部２４よりもやや突片２３側（端子３８の並び方向の一方の端部側）に配されている。突片２３は、通し孔２２の近傍に位置し、補強板２０における端子３８の並び方向の一方の端部に配されており、回路基板１１がケース４５に装着されると、突片２３は、ケース４５の底面に形成された凹部５０に収容される。突片２３の基端から係合部２４に至る外縁部は、ケース４５の底面形状に応じて切り欠かれている。

係合部２４は、固定部２１の後端部を半円形状に切り欠いた形状とされており、係合部２４の縁部のうち、突片２３側は後方に突き出て係合ピン５１を受ける受け部２４Ａとされている。縮径部２６は、一定の幅寸法で左右方向に延びている。拡径部２７は、ケース４５に係止される被係止部２８を備えている。被係止部２８は、補強板２０の板面からクランク状に起立して側方の一段高い位置に延びている。

絶縁基板１２の裏面における端子挿通孔１３の周囲は、バスバー基板１７や補強板２０が重ねられず、絶縁基板１２の裏面が露出して半田付けされる基板露出領域２９とされている。基板露出領域２９は、複数の端子３８の並び方向に沿って延び、一定の幅寸法で形成されている。

絶縁基板１２は、バスバー基板１７や補強板２０に、絶縁性の接着剤３１で貼り付けられている。接着剤３１は、部品挿通孔や基板露出領域２９を除いた全体に亘って絶縁基板１２とバスバー基板１７との間、及び、絶縁基板１２と補強板２０との間を接着している。

（制御回路基板３３）
制御回路基板３３は、図５に示すように、回路基板１１よりも面積が小さい長方形状であって、絶縁材料からなる絶縁板に銅箔等からなる導電路がプリント配線されている。制御回路基板３３は、端子モジュール３７の端子３８の上端側がスルーホール６２に挿通されて半田付けされ、制御用ハウジング３４がネジ６１でネジ留めされて固定されている。制御用ハウジング３４は、合成樹脂製で、相手側のコネクタハウジングを嵌合可能な角筒状に開口しており、Ｌ字状の制御端子３６が固定されている。回路基板１１の導電路と制御回路基板３３の導電路との間は、端子モジュール３７の複数の端子３８により接続される。

（端子モジュール３７）
端子モジュール３７は、１列に並んだ複数の端子３８と、複数の端子３８を連結する連結部材３９とを備えている。各端子３８は、銅や銅合金等からなり、同一形状である。連結部材３９は、絶縁性の合成樹脂からなり、複数の端子３８が固定されるとともに、回路基板１１に載置される脚部４０を有する。

（放熱部材４２）
放熱部材４２は、アルミニウム合金や銅合金等の熱伝導性が高い金属材料からなり、図２，図３に示すように、上面側が平坦で、下面側に多数の放熱フィンが並んで配されている。放熱部材４２の上面には、絶縁基板１２の通し穴１５や補強板２０の通し孔２２に連なる下方の位置にネジ６５でネジ留め可能なネジ孔５３が所定の深さで形成されている。ネジ６５を絶縁基板１２の上から絶縁基板１２及び補強板２０を挟んで放熱部材４２に固定することで、絶縁基板１２、補強板２０及び放熱部材４２間の位置が固定される。
また、放熱部材４２には、保持部材４６にネジ留めするための複数の挿通穴４３が四隅の位置に貫通形成されている。

（ケース４５）
ケース４５は、図１に示すように、放熱部材４２の上面に載置される合成樹脂製の保持部材４６と、保持部材４６の上に装着される金属製のシールドカバー６０とを備えている。

（保持部材４６）
保持部材４６は、図５に示すように、放熱部材４２の周縁部に沿うように設けられ、内側に回路基板１１及び制御回路基板３３を保持するフレーム状のフレーム部４７と、シールドカバー６０の外側に配され、外部の図示しない電源側に接続された電線の端末部を取付可能な取付部５６とを備えている。フレーム部４７は、チョークコイル６６が収容される部分が仕切られている。

フレーム部４７の上部には、制御回路基板３３の四隅が固定される基板固定部４８，４９を備えている。対角に配置された一対の基板固定部４８は、制御回路基板３３の貫通孔３５に挿通される凸部を有し、他の一対の基板固定部４９は、制御回路基板３３の貫通孔３５を介してネジ６１でネジ留め可能なネジ孔が形成されている。

フレーム部４７の底面（裏面）側は、回路基板１１が装着可能とされており、図１０，図１１に示すように、補強板２０の突片２３が挿通される凹部５０と、係合部２４に係合する係合ピン５１と、被係止部２８を係止する係止部５２とを備えている。

凹部５０は、突片２３が突出する方向に延びる溝状をなす。係合ピン５１は、フレーム部４７の底面から直交する方向に起立する円柱の棒状をなす。係合ピン５１は、円形の外周面が係合部２４に摺接して位置決めできる。また、係合ピン５１は、保持部材４６の裏面における係合ピン５１とは反対側の端部に形成された係合ピン５１と同一形状の案内ピン５９とともに、放熱部材４２を貫通する（放熱部材４２の上面に凹設でもよい）受け部４４に挿通されるようになっており、保持部材４６の組み付けの際に組み付け方向の移動をガイドすることができる。係止部５２は、フレーム部４７の底面で水平方向に板状に突設された底面部５４の上面である（図６参照）。回路基板１１における係止部５２側の位置が保持される。

保持部材４６の裏面には、放熱部材４２側から挿通穴４３を通した図示しないネジを保持部材４６にネジ留めするための複数のボス部４６Ａが四隅の位置に形成されている。ボス部４６Ａは、ネジ孔を有し、このボス部４６Ａにネジ留めすることで保持部材４６と放熱部材４２との相対的位置を固定する。

取付部５６は、図１に示すように、電源側と接続される端子を外部と仕切るものである。外部の電源からの電力は取付部５６内の端子を介して回路基板１１に供給される。制御用ハウジング３４の隣には、接続端子１９が配されるコネクタハウジング５５が装着されている。

（シールドカバー６０）
シールドカバー６０は、アルミニウム等からなる板状の金属に打ち抜き加工及び曲げ加工を施して形成されており、下端部は、ネジ６４で放熱部材４２にネジ留めすることで放熱部材４２に固定されるとともに、放熱部材４２を介してシールドカバー６０がグランドに接続される。

電気接続箱１０の組み付けについて説明する。
絶縁基板１２に接着剤３１を塗布してバスバー基板１７及び補強板２０を重ねて回路基板１１を形成するとともに、回路基板１１に端子モジュール３７を装着し、回路基板１１の端子挿通孔１３に挿通された複数の端子３８の下端部をフロー半田付けする（図７）。
次に、保持部材４６の係合ピン５１を回路基板１１の係合部２４の位置を合わせて係合部２４を係合ピン５１に係合させるとともに、突片２３を保持部材４６の凹部５０に嵌め入れると、回路基板１１がフレーム部４７の底面に嵌め合わされる（図１１）。

次に、回路基板１１が嵌め入れられた保持部材４６の裏側に放熱部材４２を配し、係合ピン５１及び案内ピン５９を放熱部材４２の受け部４４に挿通し、放熱部材４２を回路基板１１及び保持部材４６に嵌め合わせると、放熱部材４２のネジ孔５３が絶縁基板１２の通し穴１５及び補強板２０の通し孔２２に重なる。そして、回路基板１１の上面側から通し穴１５，通し孔２２にネジ６５を通して回路基板１１を放熱部材４２のネジ孔５３にネジ留めするとともに（図３）、放熱部材４２の裏面側から挿通穴４３を通して放熱部材４２を保持部材４６にネジ留めする。
次に、制御回路基板３３を基板固定部４８，４９にネジ留めして複数の端子３８の上端部をフロー半田付けする（図４）。そして、シールドカバー６０を被せてネジ６４で放熱部材４２にネジ留めすることで電気接続箱１０が形成される（図１）。

本実施形態の作用、効果について説明する。
電気接続箱１０は、絶縁板に導電路が形成された絶縁基板１２と、絶縁基板１２に貼り付けられ、導電路を形成するバスバー１７Ａと、絶縁基板１２におけるバスバー１７Ａが貼り付けられない領域に貼り付けられ、ネジ６５の軸部を通す通し孔２２が形成された補強板２０と、絶縁基板１２に半田付けされる端子３８と、補強板２０における絶縁基板１２とは反対側の面に重ねられ、ネジ６５でネジ留めするためのネジ孔６３が形成された放熱部材４２と、絶縁基板１２、バスバー１７Ａ及び補強板２０の位置を保持する保持部材４６と、を備え、補強板２０は、保持部材４６に係合することで通し孔２２とネジ孔６３との位置合わせがされる係合部２４を備える。

本実施形態によれば、補強板２０により絶縁基板１２を補強できるため、端子３８を半田付けする際の熱による絶縁基板１２の変形を抑制できる。また、補強板２０の係合部２４が保持部材４６に係合することで通し孔２２とネジ孔６３との位置合わせがされるため、この状態で、補強板２０を放熱部材４２にネジ留めすれば放熱部材４２に対する絶縁基板１２の位置を補強板２０を介して固定することができる。よって、絶縁基板１２を補強しつつ放熱部材４２に対する絶縁基板１２の位置決めを容易に行うことができる。

また、係合部２４は、通し孔２２の近傍に設けられているため、位置合わせの精度を高めることができる。
さらに、係合部２４は、補強板２０における周縁を切り欠いて形成されているため、係合部２４の形状を簡素化することができる。

また、保持部材４６は、係合部２４に係合する係合ピン５１を備えているため、係合部２４を保持部材４６に容易に係合させることができる。
さらに、補強板２０は、通し孔２２の近傍に保持部材４６に嵌め入れられる突片２３を備えているため、複数の端子３８の並び方向（左右方向）に対して直交する方向（前後方向）の位置決めを行うことができる。

また、係合ピン５１が放熱部材４２の受け部４４に挿通されることで、係合ピン５１の突出寸法を大きくしても係合ピン５１が放熱部材４２に当接しないようにすることができるため、係合ピン５１の突出寸法を大きくして係合ピン５１が係合部２４に係合しやすいようにすることが可能になる。

さらに、絶縁基板１２は、端子３８が挿通されて半田付けされる端子挿通孔１３を備え、補強板２０は、絶縁基板１２における端子挿通孔１３を含む領域でバスバー１７Ａが重ならず絶縁基板１２が露出した基板露出領域２９の端縁に沿うように配されている。
このようにすれば、外部と絶縁するためにバスバー１７Ａを絶縁基板１２に重ねることができない基板露出領域２９の端縁の沿う位置を補強板２０で補強することができる。

また、端子３８は複数であって、複数の端子３８が連結部材３９で連結された端子モジュール３７を備え、連結部材３９は、絶縁基板１２における補強板２０が重なる面とは反対側の面に当接している。
このようにすれば、複数の端子３８を連結するための連結部材３９を絶縁基板１２に当接させることで、絶縁基板１２における補強板２０が重なる面とは反対側の面を連結部材３９で支持することができる。

＜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）補強板２０は、バスバー１７Ａと同じ材質としたが、異なる材質としてもよい。例えば、補強板を金属に限らず、樹脂で形成してもよい。
（２）保持部材４６は、絶縁基板１２、バスバー１７Ａ及び補強板２０を直接保持していても、他の部材を介して間接的に保持していてもよい。

（３）係合部２４が保持部材４６に係合するための形状や位置は上記実施形態に限られない。例えば、係合部２４とは異なる位置に係合部を設けてもよい。さら、係合ピンのような突出する部材を設ける構成に限られず、突出しない部分に係合部２４を係合させてもよい。
（４）補強板２０におけるネジ６５でネジ留めされる部分には、絶縁基板１２が重ねられる構成としたが、ネジ留めされる部分（通し孔２２の縁部）に絶縁基板１２を重ねない構成とし、補強板２０のみが放熱部材４２にネジ留めされるようにしてもよい。この場合でも、補強板２０が接着剤等で絶縁基板１２に固定されていれば、放熱部材４２に対する絶縁基板１２の位置合わせをすることができる。

１０： 電気接続箱
１１： 回路基板
１２： 絶縁基板
１７： バスバー基板
１７Ａ：バスバー
２０： 補強板
２２： 通し孔
２１： 固定部
２３： 突片
２４： 係合部
２８： 被係止部
３７： 端子モジュール
３８： 端子
３９： 連結部材
４２： 放熱部材
４４： 受け部
４５： ケース
４６： 保持部材
５１： 係合ピン
５２： 係止部
６５： ネジ

Claims (8)

1. 絶縁板に導電路が形成された絶縁基板と、
   前記絶縁基板に貼り付けられ、導電路を形成するバスバーと、
   前記絶縁基板における前記バスバーが貼り付けられない領域に貼り付けられ、ネジの軸部を通す通し孔が形成された補強板と、
   前記絶縁基板に半田付けされる端子と、
   前記補強板における前記絶縁基板とは反対側の面に重ねられ、前記ネジでネジ留めするためのネジ孔が形成された放熱部材と、
   前記絶縁基板、前記バスバー及び前記補強板の位置を保持する保持部材と、を備え、
   前記補強板は、前記保持部材に係合することで前記通し孔と前記ネジ孔との位置合わせがされる係合部を備える電気接続箱。
2. 前記係合部は、前記通し孔の近傍に設けられている請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記係合部は、前記補強板における周縁を切り欠いて形成されている請求項１又は請求項２に記載の電気接続箱。
4. 前記保持部材は、前記係合部に係合する係合ピンを備えている請求項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. 前記放熱部材は、前記係合ピンが挿通される受け部を有する請求項４に記載の電気接続箱。
6. 前記補強板は、前記通し孔の近傍に前記保持部材に嵌め入れられる突片を備えている請求項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. 前記絶縁基板は、前記端子が挿通されて半田付けされる端子挿通孔を備え、
   前記補強板は、前記絶縁基板における前記端子挿通孔を含む領域で前記バスバーが重ならない基板露出領域の端縁に沿うように配されている請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電気接続箱。
8. 前記端子は複数であって、前記複数の端子が連結部材で連結された端子モジュールを備え、
   前記連結部材は、前記絶縁基板における前記補強板が重なる面とは反対側の面に当接している請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の電気接続箱。

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