JP6190187B2 - ヒューズユニット - Google Patents

Description

本発明は、プレス加工により一体形成されたヒューズエレメントを備えるヒューズユニットに関する。

可溶体部を含む導電金属製の板状のヒューズエレメントと、このヒューズエレメントをインサート成形した絶縁性の樹脂ボディとで構成されるヒューズユニットが知られている（特許文献１、２等参照）。
例えば、特許文献１に記載されたヒューズユニットは、可溶体部を含む導電性のヒューズエレメントと、ヒューズエレメントをインサート成形した絶縁性の樹脂ボディとで構成されている。
また、特許文献２に記載されたバッテリ直付けヒューズユニットは、バッテリ接続板部とタブ端子板部とをヒューズハウジングのインサート成形により一体化した後、可溶体保持溝に溶融状態の可溶体用母材を流し込んで、バッテリ接続板部とタブ端子板部との間を導通接続する可溶体部を形成することで、可溶体部の定格変更を容易にすることができる。

特開２００１−２９７６８３号公報 特開２００９−１９３９５０号公報

図８に示すように、従来のヒューズエレメント５０１は、バッテリ端子に導通接続される入力部５０３に連設したバッテリ接続板部５０５と、外部回路の電線が導通接続される複数の端子接続板部５０７との間が、定格以上の電流が流れた時に通電発熱で溶断する可溶体部５０９によりそれぞれ導通接続されている。
このため、必要とされるＦＬ（ヒュージブルリンク）定格毎に可溶体形状を設計し、必要とされる溶断特性を求めていた。例えば、１００Ａ、８０Ａ、６０ＡのＦＬが必要となった場合は、図８（ｂ）に示す可溶体部５０９の可溶体部位（α、β、γ）毎に異なる３形状の可溶体を設計する必要がある。即ち、それぞれの定格に応じた可溶体部位（α、β、γ）毎に、形状の異なるそれぞれの可溶体を形成する必要がある。

従来のヒューズエレメント５０１は、可溶体部５０９をバスバー金型内でプレス加工しているため、要求定格に応じた複数の金型を製作し対応している。また、クイックブローまたはスローブローといった要求特性に応じて、形状の異なるそれぞれの可溶体を形成しなければならない場合もある。そのため、用途に応じ金型をそれぞれ製作しなければならず、金型費用が高価となるという問題があった。

また、可溶体の配置場所によっては、可溶体部５０９の可溶体部位（α、β、γ）が同一定格（例えば１００Ａ）であっても、可溶体部位（α、β、γ）は、バッテリ接続板部５０５の場所によって熱分布が異なるため、部位毎に溶断特性が異なるという問題も生じる。

これらに対し、特許文献２のヒューズユニットは、可溶体保持溝に溶融状態の可溶体用母材を流し込んで、バッテリ接続板部とタブ端子板部との間を導通接続する可溶体部を形成することで、可溶体部の定格を変更可能とするが、その都度可溶体用母材の流し込みが必要となり、高価な設備が必要になるとともに、生産性も低い。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、同一可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメントを用いて容易に定格変更できるヒューズユニットを提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） バッテリ端子に導通接続されるバッテリ接続板部と、外部回路の電線が導通接続される端子接続板部との間が、定格以上の電流が流れた時に通電発熱で溶断する単一の可溶体部により導通接続されるヒューズエレメントと、
前記ヒューズエレメントをインサート成形した絶縁性の樹脂ボディと、を備えたヒューズユニットであって、
前記ヒューズエレメントは、
前記バッテリ接続板部と前記可溶体部との間に、第１の複数の連結部で前記バッテリ接続板部と前記可溶体部とを導通接続するバッテリ側導通部を有し、
前記端子接続板部と前記可溶体部との間に、第２の複数の連結部で前記端子接続板部と前記可溶体部とを導通接続する端子側導通部を有し、
前記ヒューズエレメントを前記第１の複数の連結部及び前記第２の複数の連結部を含む所定形状に打ち抜き形成後、前記可溶体部の定格を設定するために前記第１の複数の連結部及び前記第２の複数の連結部を選択的に切断する切断加工が施されることを特徴とするヒューズユニット。

上記（１）の構成のヒューズユニットによれば、同一可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメントのバッテリ側導通部及び端子側導通部における連結部を適宜切断することで、要求定格または要求特性に対する可溶体部の電気抵抗値が調整可能となる。
そこで、ヒューズエレメントをバスバー金型内でプレス加工した後、要求定格または要求特性に合わせて連結部を適宜切断するので、バスバー金型を共用して金型費を低減できる。

（２） 上記（１）の構成のヒューズユニットであって、前記第１の複数の連結部、及び、前記第２の複数の連結部が、複数列の格子状に形成されることを特徴とするヒューズユニット。

上記（２）の構成のヒューズユニットによれば、切断可能な多数の連結部を効率よく配置することができ、バッテリ側導通部及び端子側導通部をコンパクトに形成できる。

（３） バッテリ端子に導通接続されるバッテリ接続板部と、外部回路の電線が導通接続される複数の端子接続板部との間が、定格以上の電流が流れた時に通電発熱で溶断する可溶体部によりそれぞれ導通接続されるヒューズエレメントと、
前記ヒューズエレメントをインサート成形した絶縁性の樹脂ボディと、を備えたヒューズユニットであって、
前記バッテリ接続板部は、帯状に延びる延在部を有し、
前記各可溶体部が、同一の可溶体形状を有すると共に、前記延在部の幅方向の一側端部における延在方向の異なる位置にてそれぞれ導通接続され、
前記ヒューズエレメントを帯状の前記延在部を含む所定形状に打ち抜き形成後、前記各可溶体部の定格を設定するために、前記延在部の幅方向の前記一側端部における隣接する前記可溶体部間の位置にて、前記延在部の幅方向の他側に向けて窪む切欠きを形成する切欠き加工が施されることを特徴とするヒューズユニット。

上記（３）の構成のヒューズユニットによれば、各可溶体部が同一可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメントのバッテリ接続板部の一部を適宜切り欠く切欠き加工が施されることで、要求定格または要求特性に対する複数の端子接続板部との間における可溶体部の電気抵抗値が調整可能となる。
そこで、ヒューズエレメントをバスバー金型内でプレス加工した後、複数の端子接続板部との間における要求定格または要求特性に合わせてバッテリ接続板部に切欠き加工を施すので、バスバー金型を共用して金型費を低減できる。

（４） 上記（１）〜（３）の何れか１つの構成のヒューズユニットであって、前記バッテリ接続板部の電気抵抗値が、前記端子接続板部の電気抵抗値より小さくなるように設定されることを特徴とするヒューズユニット。

上記（４）の構成のヒューズユニットによれば、可溶体部の前後両側におけるバッテリ接続板部と端子接続板部に対して電気抵抗差を設定することで、溶断する部位を限定することができ、可溶体部の落下が防止される。これに対し、可溶体部の前後両側で抵抗差が無い場合、定格以上の電流が流れた時には可溶体部の前後両側で溶断し、可溶体部が落下する場合がある。

本発明に係るヒューズユニットによれば、同一可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメントを用いて容易に定格変更できる。

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

（ａ）は本発明の第１実施形態に係るヒューズユニットの平面図、（ｂ）は（ａ）のヒューズユニットに用いられるヒューズエレメントの平面図である。 図１（ｂ）に示したヒューズエレメントの打ち抜き形成直後の斜視図である。 （ａ）は図１（ｂ）に示したヒューズエレメントの要部平面図、（ｂ）は（ａ）に示したヒューズエレメントの定格調整箇所を説明する要部平面図である。 （ａ）は図２に示したヒューズエレメントに基づいて形成したクイックブロー特性のヒューズエレメントの平面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）は図２に示したヒューズエレメントに基づいて形成したスローブロー特性のヒューズエレメントの平面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るヒューズユニットに用いられるヒューズエレメントの平面図である。 （ａ）は図６に示したヒューズエレメントのバッテリ接続板部に形成される切欠き加工を説明する平面図、（ｂ）はバッテリ接続板部の作用を説明する平面図である。 （ａ）は従来のヒューズエレメントの平面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るヒューズユニット１１は、自動車のバッテリと電源供給用の電線とを接続するものであり、可溶体部１３を含む導電金属製の板状のヒューズエレメント１５と、ヒューズエレメント１５をインサート成形した絶縁性の樹脂ボディ１７とで構成されている。

本第１実施形態のヒューズエレメント１５は、バッテリ端子（図示せず）に導通接続されるバッテリ接続板部１９と、外部回路の電線（図示せず）が導通接続される端子接続板部２１との間が、定格以上の電流が流れた時に通電発熱で溶断する可溶体部１３により導通接続されている。

本第１実施形態の可溶体部１３は、樹脂ボディ１７の空室部２３に対応した位置のヒューズエレメント１５に設けられている。可溶体部１３は、可溶体本体２８と、錫や鉛等の合金製の低融点金属塊２５（図３参照）と、を備えている。可溶体本体２８は、連結板２７と加締め片２９とを備える（図３参照）。連結板２７は、両端がバッテリ接続板部１９と端子接続板部２１に連なった帯状に形成される。加締め片２９は、連結板２７の中央部より外側に延在され、低融点金属塊２５を加締めて連結板２７に取り付けている。低融点金属塊２５は、可溶体部１３の温度が低融点金属塊２５の融点に達すると溶融し、可溶体本体２８とで共晶合金を生成させる。この合金の融点は、もとの可溶体本体２８の融点よりも低くなるから、短い時間での溶断を可能にする。

ヒューズエレメント１５は、バッテリ接続板部１９がその環状部３１をバッテリポストにボルトとナットで締付接続され、端子接続板部２１にスタッドボルトとナットで電線付き端子が締付接続される。

ヒューズユニット１１は、ヒューズエレメント１５を導電金属板から所定形状に打ち抜くとともに、樹脂成形金型にヒューズエレメント１５をセットし、樹脂成形金型内に溶融樹脂材を注入して一体成形する。この際、バッテリポスト、スタッドボルトと接続する部分や可溶体部周りの樹脂ボディ１７を切欠形成し、ヒューズエレメント１５の導体表面を露出させる。

ヒューズエレメント１５は、図３（ａ）に示すように、バッテリ接続板部１９と可溶体部１３との間に、複数の連結部３３で形成されたバッテリ側導通部３５を備える。また、端子接続板部２１と可溶体部１３との間には、複数の連結部３３で形成された端子側導通部３７を有する。

本第１実施形態において、連結部３３は、複数列の格子状に形成されている。これにより、ヒューズエレメント１５は、切断可能な多数の連結部３３を効率よく配置することができ、バッテリ側導通部３５及び端子側導通部３７をコンパクトに形成できる。

本第１実施形態のヒューズユニット１１は、先ず、図２に示したヒューズエレメント１５が所定形状に打ち抜き形成される。即ち、この所定形状のものが量産される。そして、可溶体本体２８に低融点金属塊２５を取り付けて可溶体部１３を形成した後、可溶体部１３の定格を設定するために、連結部３３を切断する切断加工が施される。これにより、それぞれの仕様に応じた特性が備わる。

また、本第１実施形態のヒューズユニット１１は、バッテリ接続板部１９の電気抵抗値が、端子接続板部２１の電気抵抗値より小さくなるように設定されている。そこで、可溶体部１３の前後両側におけるバッテリ接続板部１９と端子接続板部２１に対して電気抵抗差を設定することで、溶断する部位を限定することができ、可溶体部１３の落下を防止できる。即ち、可溶体部１３の電気抵抗値は、図３（ａ）に示す範囲ａにより設定されているが、範囲ａ内を分割した範囲ｂにおける電気抵抗値を範囲ｃにおける電気抵抗値より小さくなるように設定することで、溶断する部位を可溶体部１３と端子接続板部２１との間に限定することができる。これにより、可溶体部１３の落下が防止される。これに対し、可溶体部１３の前後両側で抵抗差が無い場合、定格以上の電流が流れた時には可溶体部１３の前後両側で溶断し、可溶体部１３が落下する場合がある。

次に、上記構成を有する第１実施形態のヒューズユニット１１の作用を説明する。
本第１実施形態に係るヒューズユニット１１では、可溶体部１３の電気抵抗値は、範囲ａにより設定される。そこで、ヒューズエレメント１５は、要求定格に応じ、プレス加工成形後に、図３（ｂ）に示す連結部３３が切断設備にて適宜カットされることで、要求定格に対する可溶体部１３の電気抵抗値が調整される。

また、同じ定格設定においても、図４に示す端子側導通部３７における連結部３３のｆをカットして抵抗調整した場合と、図５に示すバッテリ側導通部３５における連結部３３のｈと、端子側導通部３７における連結部３３のｇとをカットして抵抗調整した場合とで、異なる溶断特性の調整が可能となる。

例えば、図４に示すように、端子側導通部３７における連結部３３のｆのみをカットすることで、クイックブロー（発熱を端子側導通部３７に集中させる）特性が得られる。
また、図５に示すように、バッテリ側導通部３５における連結部３３のｈと、端子側導通部３７における連結部３３のｇとをカットすることで、スローブロー（発熱をバッテリ側導通部３５と端子側導通部３７とで同等にする）特性が得られる。

このように、本第１実施形態に係るヒューズユニット１１では、バッテリ側導通部３５及び端子側導通部３７における連結部３３を適宜切断することで、要求定格または要求特性に対する可溶体部１３の電気抵抗値が調整可能となる。
そして、ヒューズエレメント１５をバスバー金型内でプレス加工した後、要求定格または要求特性に合わせて連結部３３を適宜切断するので、バスバー金型を共用して金型費を低減できる。

次に、図６及び図７に示した本発明の第２実施形態に係るヒューズユニットに用いられるヒューズエレメント３９を説明する。
本第２実施形態に係るヒューズユニットは、バッテリ端子に導通接続されるバッテリ接続板部４１と、外部回路の電線が導通接続される複数（本実施形態では３つ）の端子接続板部４３との間が、定格以上の電流が流れた時に通電発熱で溶断する可溶体部４５によりそれぞれ導通接続されるヒューズエレメント３９と、ヒューズエレメント３９をインサート成形した絶縁性の樹脂ボディ（不図示）と、を備える。

本第２実施形態のヒューズエレメント３９は、導電金属板から図６に示す所定形状に打ち抜き形成される。即ち、この所定形状のものが量産される。そして、可溶体本体に低融点金属塊を取り付けて可溶体部４５を形成した後、可溶体部４５の定格を設定するために、バッテリ接続板部４１の一部を切り欠く切欠き加工が施される。これにより、それぞれの仕様に応じた特性が備わる。

次に、上記構成を有する第２実施形態に係るヒューズユニットの作用を説明する。
本第２実施形態のヒューズエレメント３９では、図７に示すように、バッテリ接続板部４１に切欠Ｙ，Ｚを設け、放熱部として機能していた領域を発熱部４７として機能させることができる。これにより、各可溶体部４５が同一の可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメント３９を用いながら熱分布を制御することで、それぞれの可溶体部４５の可溶体部位（α、β、γ）を異なる定格として機能させることが可能となる。例えば、ＦＬをシリーズ追加した場合、可溶体部４５の形状を流用でき、切欠Ｙ及び切欠Ｚの設定にて対応が可となる。即ち、バッテリ接続板部４１と各端子接続板部４３との間（Ｐ−Ｑ_１間、Ｐ−Ｑ_２間、Ｐ−Ｑ_３間）の熱量を切欠Ｙ及び切欠Ｚにて調整できることから、可溶体部４５の変更は不要となる。

例えば、切欠Ｙ及び切欠Ｚの寸法を下記の値にすることで、発熱部４７の熱分布を制御することができる。
可溶体部位（α） １００Ａ： Ｗ_０＞Ｗ
可溶体部位（β） ８０Ａ： Ｗ_０、Ｌ_０、Ｘ_０ Ｌ_０＞Ｌ
可溶体部位（γ） ６０Ａ： Ｗ、Ｌ、Ｘ Ｘ_０＜Ｘ

なお、ＦＬが溶断に至るまでの熱量Ｈは、
Ｈ＝Ｈ１−Ｈ２
＝Ｉ^２Ｒｔ−（Ｆ＋Ｇ） である。
Ｆ＝（Ｄ−Ｅ）ＡＣ
Ｇ＝（（Ｄ＋２７３．１５）^４−（Ｅ＋２７３．１５）^４）×Ａ×Ｂ×σ）
であるから、
Ｈ＝Ｆ＋Ｇ となる。

但し、
Ｈ１：回路発熱量（Ｗ）
Ｈ２：放熱量（Ｗ）
Ｉ：電流（Ａ）
Ｒ：抵抗（Ω）
ｔ：時間（ｓ）
Ｆ：対流熱損失（Ｗ）
Ｇ：放熱熱損失（Ｗ）
Ａ：被参照物の物表面積（ｍｍ^２）
Ｂ：被参照物の放射率
Ｃ：外気への対流熱伝達率（Ｗ／ｍ^２Ｋ）
Ｄ：被参照表面の温度（℃）
Ｅ：雰囲気温度（℃）
σ：補正係数
である。

本第２実施形態のヒューズエレメント３９では、同一可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメント３９のバッテリ接続板部１９の一部を適宜切り欠く切欠き加工が施されて切欠Ｙ及び切欠Ｚが形成されることにより、要求定格または要求特性に対する複数の端子接続板部４３との間における可溶体部位（α、β、γ）の電気抵抗値が調整可能となる。即ち、従来は放熱部として機能していた領域であるバッテリ接続板部１９が発熱部４７として機能し、熱が集中するため、ヒューズエレメント３９は可溶体部４５の可溶体形状が同一であっても、それぞれの可溶体部位（α、β、γ）毎に溶断時間を制御することが可能となる。つまり、可溶体部４５の同一可溶体形状を異なる定格として機能させることができる。
また、可溶体部４５の同一可溶体形状で同一定格としたい場合、熱分布が場所によって異なるため、可溶体部位（α、β、γ）毎に溶断特性が異なることがある。このような場合であっても、切欠Ｙ及び切欠Ｚにより同じ溶断時間に調整できる。

このように本第２実施形態のヒューズエレメント３９を備えたヒューズユニットによれば、各可溶体部４５が同一可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメント３９のバッテリ接続板部４１の一部を適宜切り欠く切欠き加工が施されることで、要求定格または要求特性に対する３つの端子接続板部４３との間における可溶体部４５の電気抵抗値が調整可能となる。そこで、ヒューズエレメント３９をバスバー金型内でプレス加工した後、３つの端子接続板部４３との間における要求定格または要求特性に合わせてバッテリ接続板部４１に切欠き加工を施すので、バスバー金型を共用して金型費を低減できる。

従って、上記各実施形態に係るヒューズエレメント１５を備えるヒューズユニット１１、又はヒューズエレメント３９を備えるヒューズニットによれば、同一可溶体形状にプレス加工されたヒューズエレメントを用いて容易に定格変更できる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１１…ヒューズユニット
１３…可溶体部
１５…ヒューズエレメント
１７…樹脂ボディ
１９…バッテリ接続板部
２１…端子接続板部
３３…連結部
３５…バッテリ側導通部
３７…端子側導通部

Claims (4)

1. バッテリ端子に導通接続されるバッテリ接続板部と、外部回路の電線が導通接続される端子接続板部との間が、定格以上の電流が流れた時に通電発熱で溶断する単一の可溶体部により導通接続されるヒューズエレメントと、
   前記ヒューズエレメントをインサート成形した絶縁性の樹脂ボディと、を備えたヒューズユニットであって、
   前記ヒューズエレメントは、
   前記バッテリ接続板部と前記可溶体部との間に、第１の複数の連結部で前記バッテリ接続板部と前記可溶体部とを導通接続するバッテリ側導通部を有し、
   前記端子接続板部と前記可溶体部との間に、第２の複数の連結部で前記端子接続板部と前記可溶体部とを導通接続する端子側導通部を有し、
   前記ヒューズエレメントを前記第１の複数の連結部及び前記第２の複数の連結部を含む所定形状に打ち抜き形成後、前記可溶体部の定格を設定するために前記第１の複数の連結部及び前記第２の複数の連結部を選択的に切断する切断加工が施されることを特徴とするヒューズユニット。
2. 前記第１の複数の連結部、及び、前記第２の複数の連結部が、複数列の格子状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒューズユニット。
3. バッテリ端子に導通接続されるバッテリ接続板部と、外部回路の電線が導通接続される複数の端子接続板部との間が、定格以上の電流が流れた時に通電発熱で溶断する可溶体部によりそれぞれ導通接続されるヒューズエレメントと、
   前記ヒューズエレメントをインサート成形した絶縁性の樹脂ボディと、を備えたヒューズユニットであって、
   前記バッテリ接続板部は、帯状に延びる延在部を有し、
   前記各可溶体部が、同一の可溶体形状を有すると共に、前記延在部の幅方向の一側端部における延在方向の異なる位置にてそれぞれ導通接続され、
   前記ヒューズエレメントを帯状の前記延在部を含む所定形状に打ち抜き形成後、前記各可溶体部の定格を設定するために、前記延在部の幅方向の前記一側端部における隣接する前記可溶体部間の位置にて、前記延在部の幅方向の他側に向けて窪む切欠きを形成する切欠き加工が施されることを特徴とするヒューズユニット。
4. 前記バッテリ接続板部の電気抵抗値が、前記端子接続板部の電気抵抗値より小さくなるように設定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のヒューズユニット。

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