JP7246097B2 - ヒューズ、及びヒューズの製造方法 - Google Patents

Description

本願発明は、主に自動車用電気回路等に用いられるヒューズ、およびヒューズの製造方法に関する。

従来から、ヒューズは、自動車等に搭載されている電気回路や、電気回路に接続されている各種電装品を保護するために用いられてきた。詳しくは、電気回路中に意図しない過電流が流れた場合に、ヒューズに内蔵されたヒューズエレメントの溶断部が過電流による発熱により溶断して、各種電装品に過度な電流が流れないように保護している。

そして、このヒューズは用途に応じて様々な種類があり、例えば、複数の溶断部を備えた特許文献１に記載のヒューズが知られている。

この特許文献１に記載のヒューズは、ケーシング内部にヒューズエレメントを収容するタイプのものであり、一対の端子部と、当該端子部の間に設けられた2つ以上の中間部と、各中間部に形成された溶断部を有するヒューズエレメントを備える。そして、このヒューズエレメントは、一枚の金属板を打ち抜いて、端子部と、2つ以上の中間部と、各中間部に形成された溶断部とを形成し、その後、中間部が相対する配置となるように、端子部の屈曲箇所において端子部を折り曲げている。ただ、中間部は溶断部を設けるために長尺状に形成されているため、端子部と比較すると、曲がりやすく強度が弱いものとなっている。そのため、上述したように、ヒューズエレメントを屈曲成形する際に、溶断部を備えた中間部が変形する虞があり、ヒューズエレメントの屈曲成形が難しくなっていた。

特願２０１９－２２４２８７

そこで、本願発明は、ヒューズエレメントの屈曲成形が容易な構造を備えるヒューズ、および、そのヒューズの製造方法を提供する。

上記課題を解決するために、本願発明のヒューズは、一対の端子部と、当該端子部の間に設けられた中間部と、当該中間部に設けられた溶断部とを有するヒューズエレメントを備えたヒューズであって、前記端子部には、少なくとも２つ以上の中間部が設けられており、少なくとも一つの前記中間部は、長尺方向に沿って、両側の長辺側よりも中央側が突出するように曲げられており、前記端子部の屈曲箇所において、当該端子部が折り曲げられることで、前記中間部が相対するように配置されていることを特徴とする。

上記特徴によれば、中間部が長尺方向に沿って、両側の長辺側よりも中央側が突出するように曲げられた構造を備えることで、中間部の長尺方向に対する強度が増して、中間部が曲がって変形することを防ぐことができるため、ヒューズエレメントの屈曲成形が容易となる。

さらに、本願発明のヒューズは、前記相対する中間部は、互いに外側へ向けて離れるように曲げられていることを特徴とする。

上記特徴によれば、相対する中間部の溶断部同士を離間させることができるので、溶断部は互いに熱的影響を受けにくく、所望の溶断特性をより発揮しやすくなる。

さらに、本願発明のヒューズは、前記相対する中間部が互いに外側へ向けて離間するように、前記中間部と前記端子部の接続部分は、前記中間部の長尺方向と直交する方向へ折り曲げられていることを特徴とする。

上記特徴によれば、相対する中間部の溶断部同士を離間させることができるので、溶断部は互いに熱的影響を受けにくく、所望の溶断特性をより発揮しやすくなる。

さらに、本願発明のヒューズの製造方法によれば、一対の端子部と、当該端子部の間に設けられた中間部と、当該中間部に設けられた溶断部とを有するヒューズエレメントを備えたヒューズの製造方法であって、一枚の金属板を打ち抜いて、前記一対の端子部と、当該端子部の間に少なくとも２つ以上の中間部を形成し、前記中間部を、長尺方向に沿って、両側の長辺側よりも中央側が突出するように曲げ、前記端子部の屈曲箇所において、当該端子部を折り曲げて、前記中間部を相対するように配置することを特徴とする。

上記特徴によれば、中間部が長尺方向に沿って、両側の長辺側よりも中央側が突出するように曲げられることで、中間部の長尺方向に対する強度が増して、中間部が曲がって変形することを防ぐことができるため、ヒューズエレメントの屈曲成形が容易となる。

さらに、本願発明のヒューズの製造方法によれば、前記相対する中間部は、互いに外側へ向けて離れるように曲げられることを特徴とする。

上記特徴によれば、相対する中間部の溶断部同士を離間させることができるので、溶断部は互いに熱的影響を受けにくく、所望の溶断特性をより発揮しやすくなる。

さらに、本願発明のヒューズの製造方法によれば、前記相対する中間部が互いに外側へ向けて離間するように、前記中間部と前記端子部の接続部分は、前記中間部の長尺方向と直交する方向へ折り曲げられることを特徴とする。

上記特徴によれば、相対する中間部の溶断部同士を離間させることができるので、溶断部は互いに熱的影響を受けにくく、所望の溶断特性をより発揮しやすくなる。

上記のように、本願発明のヒューズ、および、そのヒューズの製造方法によれば、ヒューズエレメントの屈曲成形が容易となる。

（ａ）は、本願発明のヒューズのヒューズエレメントを展開した状態の平面図、（ｂ）は、ヒューズエレメントの中間部に曲げ加工を施した状態の平面図である。 （ａ）は、ヒューズエレメントの中間部に曲げ加工を施した状態の側面図、（ｂ）は、ヒューズエレメントの中間部に曲げ加工を施した状態の正面図であって、中間部付近を拡大した正面図、（ｃ）は、図１（ｂ）に示すＡ―Ａ断面図である。 （ａ）は、完成したヒューズエレメントの平面図、（ｂ）は、完成したヒューズエレメントの全体斜視図、（ｃ）は、完成したヒューズエレメントの側面図、（ｄ）は、Ｂ―Ｂ断面図である。 （ａ）は、本願発明のヒューズを構成する各部材を分解して示した全体斜視図、（ｂ）は、完成したヒューズの全体斜視図である。

１００ ヒューズエレメント
１１０ 端子部
１２０ 溶断部
１３０ 中間部
１３２ 長辺
１３３ 中央
４００ ヒューズ
Ｋ２ 屈曲箇所

以下に、本願発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で説明する実施形態におけるヒューズの各部材の形状や材質等は、一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。

図１から図３では、本願発明に係るヒューズのヒューズエレメント１００の製造工程について説明する。なお、図１（ａ）は、ヒューズエレメント１００を展開した状態の平面図、図１（ｂ）は、ヒューズエレメント１００の中間部１３０に曲げ加工を施した状態の平面図、図２（ａ）は、ヒューズエレメント１００の中間部１３０に曲げ加工を施した状態の側面図、図２（ｂ）は、ヒューズエレメント１００の中間部１３０に曲げ加工を施した状態の正面図であって、中間部１３０付近を拡大した正面図、図２（ｃ）は、図１（ｂ）に示すＡ―Ａ断面図、図３（ａ）は、完成したヒューズエレメント１００の平面図、図３（ｂ）は、完成したヒューズエレメント１００の全体斜視図、図３（ｃ）は、完成したヒューズエレメント１００の側面図、図３（ｄ）は、Ｂ―Ｂ断面図である。

まず、銅やその合金等の導電性金属からなる、平坦な板材を、図１（ａ）に示すような形状にプレス機等で打ち抜く。この図１（ａ）に示すような所定の形状にかたどられた一枚の金属板には、両端の端子部１１０と、端子部１１０の間の平坦な中間部１３０と、中間部１３０に溶断部１２０が複数形成されている。具体的に説明すると、溶断部１２０は、中間部１３０に小穴を設けて局所的に幅が狭くなった線状の複数の溶断箇所１２１から構成されており、各溶断箇所１２１が、電気回路等に意図しない過電流が流れた際に、発熱して溶断して過電流を遮断するのである。なお、溶断部１２０は、幅が狭くなった線状の溶断箇所１２１から構成されることに限定されず、電気回路等に意図しない過電流が流れた際に、発熱して溶断して過電流を遮断できるのであれば、中間部１３０に溶断しやすい金属材料を局所的に配置するなどの任意の構成を採用することができる。

次に、図１（ｂ）及び図２に示すように、中間部１３０と端子部１１０との接続部分１３１を、中間部１３０の長尺方向のX方向と直交する縦方向のZ方向へ向けて、屈曲線Ｌ１において上方へ折り曲げる。すると、中間部１３０は、端子部１１０より上方へ少し盛り上がるように連結された状態となる。この屈曲線Ｌ１は、Ｘ方向及びＺ方向に直交する、中間部１３０の短尺方向のＹ方向へ向けて延出している。なお、この接続部分１３１の折り曲げ工程は、人により手動で、又は屈曲成形機により自動で行われる。

また、図１（ｂ）及び図２に示すように、中間部１３０は、中間部１３０の長尺方向のＸ方向に沿って、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側がＺ方向に突出するように曲げられている。なお、中間部１３０は、中央１３３側が両側の長辺１３２側よりもＺ方向に滑らかに膨らむように湾曲した形状であるが、これに限定されず、中央１３３側が両側の長辺１３２側よりもＺ方向に曲げられていれば、中央１３３側が略三角形のように尖る形状であってもよい。また、中間部１３０の中央１３３側の曲げ工程は、人により手動で、又は屈曲成形機により自動で行われる。なお、屈曲成形機によって、接続部分１３１の折り曲げ工程と、中間部１３０の中央１３３側の曲げ工程を同時に行ってもよいし、接続部分１３１の折り曲げ工程を先に行い、その後、中間部１３０の中央１３３側の曲げ工程を行ってもよいし、中間部１３０の中央１３３側の曲げ工程を先に行い、その後、接続部分１３１の折り曲げ工程を行ってもよい。

次に、端子部１１０の略中央あたりの屈曲箇所Ｋ２の屈曲線Ｋ１において、横並びになった端子部１１０が上下に重なるように折り曲げられると、ヒューズエレメント１００は、図３に示すような立体的な形状に形成される。そして、この屈曲線Ｋ１は、中間部１３０の長尺方向のＸ方向と略平行になっており、また、ヒューズエレメント１００は、屈曲線Ｋ１において線対称な形状となっている。そのため、図３に示すように、上下の端子部１１０が屈曲箇所Ｋ２において折り曲げられると、各中間部１３０が上下に相対するように配置されることになる。なお、この端子部１１０の折り曲げ工程は、人により手動で、又は屈曲成形機により自動で行われており、一方の端子部１１０を、他方の隣接する端子部１１０へ向けて折り重ねるように、屈曲箇所Ｋ２において屈曲させている。

ここで、中間部１３０は長尺状なので、長尺方向に対する強度が弱くなっている。また、中間部１３０は溶断部１２０を備えているため、長尺方向に対する強度が弱くなっている。そこで、本願発明では、中間部１３０が、長尺方向のＸ方向に沿って、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が突出するように曲げられているので、中間部１３０の長尺方向に対する強度が増している。そのため、端子部１１０を折り曲げて、ヒューズエレメント１００を屈曲成形する際に、中間部１３０が曲がって変形することを防ぐことができるのである。つまり、本願発明のヒューズのヒューズエレメント１００は、中間部１３０が長尺方向のＸ方向に沿って、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が突出するように曲げられた構造を備えることで、ヒューズエレメント１００の屈曲成形が容易となるのである。また、本願発明のヒューズの製造方法によれば、中間部１３０を長尺方向のＸ方向に沿って、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が突出するように曲げる工程を備えることで、ヒューズエレメント１００の屈曲成形が容易となるのである。さらに、ヒューズエレメント１００を屈曲成形する際に、中間部１３０が変形することを防ぐことができるので、ヒューズエレメント１００の加工速度を上げて、ヒューズの製造効率を向上させることができる。

なお、図１から図３に示すヒューズエレメント１００は、合計４つの中間部１３０を備えているが、これに限定されず、中間部１３０を２つ以上備えていれば、任意の数の中間部１３０を備えてもよい。また、図１から図３に示すヒューズエレメント１００では、すべての中間部１３０が、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が突出するように曲げられているが、これに限定されず、少なくとも１つ以上の中間部１３０において、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が突出するように曲げられていれば、その曲げられた中間部１３０の強度が向上するだけでなく、その強度が向上した中間部１３０と端子部１１０との連結箇所付近を含めた全体の強度が向上するため、ヒューズエレメント１００を屈曲成形する際に、中間部１３０やその周辺が曲がって変形することを防ぐことができ、ヒューズエレメント１００の屈曲成形が容易となるのである。

さらに、本願発明のヒューズの製造方法によれば、図１及び図２に示すように、ヒューズエレメント１００が端子部１１０の屈曲箇所Ｋ２にて折り曲げられる前の展開した状態において、各中間部１３０が、中間部１３０の長尺方向のＸ方向に沿って、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側がＺ方向に突出するように曲げられている。つまり、相対するように配置されることになる各中間部１３０は、同じ方向に向けて突出するように曲げられている。そのため、図３（ｄ）に示すように、端子部１１０の屈曲箇所Ｋ２において端子部１１０が重なるように折り曲げると、上下に相対する各中間部１３０は、互いに外側へ向けて離れるように曲げられた状態となる。すると、相対する中間部１３０の溶断部１２０同士を離間させることができるので、溶断部１２０は互いに熱的影響を受けにくく、所望の溶断特性をより発揮しやすくなる。

次に、本願発明のヒューズの製造方法によれば、図１及び図２に示すように、ヒューズエレメント１００が端子部１１０の屈曲箇所Ｋ２にて折り曲げられる前の展開した状態において、中間部１３０と端子部１１０との各接続部分１３１を、中間部１３０の長尺方向のX方向と直交する縦方向のZ方向へ向けて、屈曲線Ｌ１において上方へ折り曲げている。つまり、相対するように配置されることになる中間部１３０の接続部分１３１は、同じＺ方向へ向けて折り曲げられている。そのため、図３（ｃ）に示すように、端子部１１０の屈曲箇所Ｋ２において端子部１１０が重なるように折り曲げると、上下に相対する各中間部１３０は、互いに外側へ向けて離間した状態となる。すると、相対する中間部１３０の溶断部１２０同士を離間させることができるので、溶断部１２０は互いに熱的影響を受けにくく、所望の溶断特性をより発揮しやすくなる。

また、図２（ｂ）に示す中間部１３０は、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が、接続部分１３１の外側に突出するように曲げられているが、これに限定されず、中間部１３０は、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が、接続部分１３１の内側に突出するように曲げられていてもよい。ただ、図２（ｂ）に示すように、中間部１３０は、両側の長辺１３２側よりも中央１３３側が、接続部分１３１の外側に突出するように曲げられることで、中央１３３と長辺１３２と接続部分１３１の曲げ方向が滑らかに同一方向へ連続するので、その曲げられた部分に局所的に肉薄となる部分が生じず、局所的に強度が弱くなることがないのである。その結果、中間部１３０と端子部１１０との接続部分１３１を含めた全体の強度が向上するため、ヒューズエレメント１００を屈曲成形する際に、中間部１３０やその周辺が曲がって変形することを防ぐことができ、ヒューズエレメント１００の屈曲成形が容易となるのである。

なお、ヒューズエレメント１００は、銅やその合金等の導電性金属からなる、平坦な板材を、図１（ａ）に示すような形状にプレス機等で打ち抜いて形成しているが、この板材は、溶断部１２０を備えた中間部１３０の板厚のみが薄く、端子部１１０の板厚が厚い一枚の板材、すなわち、厚さが均一ではなく、溶断部１２０を構成する部分の板厚のみが、他の部分（端子部１１０など）の板厚よりも薄い一枚の板材（異形材）となっている。そのため、板厚が薄い板材から構成された溶断部１２０と、板厚が厚い板材から構成された端子部１１０とを別々に用意して、互いに溶接する必要がなく、ヒューズエレメント１００の製造が容易である。

さらに、板厚が薄い板材から構成された中間部１３０は、ヒューズエレメント１００を屈曲成形する際に曲がって変形しやすくなるが、本願発明によれば、中間部１３０の強度を向上させることができるため、中間部１３０やその周辺が曲がって変形することを効果的に防ぐことができ、ヒューズエレメント１００の屈曲成形が容易となるのである。なお、ヒューズエレメント１００を構成する材料は、溶断部１２０を含む中間部１３０を構成する部分の板厚のみが、他の部分（端子部１１０など）の板厚よりも薄い材料（異形材）となっているが、これに限定されず、溶断部１２０を含む中間部１３０を構成する部分の板厚と、他の部分（端子部１１０など）の板厚が同一、つまり、厚さが均一の板材を利用してもよい。

では次に、図４を参照して、本願発明のヒューズ４００の組み立て方法について説明する。なお、図４（ａ）は、ヒューズ４００を構成する各部材を分解して示した全体斜視図、図４（ｂ）は、完成したヒューズ４００の全体斜視図である。

図４（ａ）に示すように、まず、開口部２５０を上方へ向けた状態で、合成樹脂製のケーシング分割片２００を配置する。そして、このケーシング分割片２００の両側の側壁２２０の載置面２２４に、ヒューズエレメント１００の端子部１１０をそれぞれ載置させる。ヒューズエレメント１００の中間部１３０は、ケーシング分割片２００の開口部２５０内に収まった状態となる。次に、下側のケーシング分割片２００の上方から、当該下側のケーシング分割片２００と同一形状のケーシング分割片２００を、開口部２５０を下方へ向けた状態で嵌め合わせる。具体的には、上側のケーシング分割片２００の側壁２２０の載置面２２４を、端子部１１０へ向けて宛がい、上側のケーシング分割片２００の載置面２２４と下側のケーシング分割片２００の載置面２２４によって、ヒューズエレメント１００の端子部１１０を上下方向から挟み込む。

次に、上下のケーシング分割片２００から構成されるケーシング２９０が外れないように強固に固定するために、両側から端子部１１０の周囲を囲むように、枠状固定部材３００をケーシング２９０へ取り付ける。具体的には、枠状固定部材３００を端子部１１０に挿通させた後、ケーシング２９０の外面２２２に圧入していく。上下のケーシング分割片２００の外面２２２は、上下のケーシング分割片２００が組付けられた際に、ケーシング分割片２００の周囲を連続して一周するように構成されている。そのため、枠状固定部材３００を上下の外面２２２に沿わせつつ圧入していくことで、上下のケーシング分割片２００は互いに強固に固定されるのである。なお、枠状固定部材３００は、金属製の環状体であり、ケーシング２９０の外面２２２と対応するように同一形状となっている。また、枠状固定部材３００を外面２２２に圧入できるように、枠状固定部材３００は外面２２２よりも僅かに小さくなっている。

このようにして、図４（ｂ）に示すように、ヒューズエレメント１００の溶断部１２０を内部に収容した状態で、ヒューズエレメント１００とケーシング２９０とが組み付けられて、ヒューズ４００が完成するのである。そして、ヒューズエレメント１００の端子部１１０は外部の電気回路と電気的に接続出来るように、ケーシング２９０の側壁２２０から外側へ突出しており、外部の電気回路に過電流が流れた際は、ケーシング２９０内に収容された溶断部１２０が溶断して過電流を遮断し、電気回路を保護しているのである。

なお、ケーシング２９０は、上下の２つの略立方体形状のケーシング分割片２００から構成されているが、これに限定されず、溶断部１２０を内部に収容した状態で、ヒューズエレメント１００を組付けられるのであれば、ケーシング２９０はどのような構成であってもよい。

なお、本願発明のヒューズ、及びヒューズの製造方法は、上記の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。

Claims (6)

1. 一対の端子部と、当該端子部の間に設けられた中間部と、当該中間部に設けられた溶断部とを有するヒューズエレメントを備えたヒューズであって、
   前記端子部には、少なくとも２つ以上の中間部が、前記端子部と一体に設けられており、
   少なくとも一つの前記中間部は、長尺方向に沿って、両側の長辺側よりも中央側が、前記中間部と前記端子部の接続部分の外側に突出するように曲げられ、
   前記接続部分では、長尺方向側部に対して中央側が、外側に向けて湾曲しており、
   前記中間部の湾曲方向と、前記接続部分の湾曲方向が、同一方向で連続しており、
   前記端子部の屈曲箇所において、当該端子部が折り曲げられることで、前記中間部が相対するように配置されていることを特徴とするヒューズ。
2. 前記相対する中間部は、互いに外側へ向けて離れるように曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ。
3. 前記相対する中間部が互いに外側へ向けて離間するように、前記中間部と前記端子部の接続部分は、前記中間部の長尺方向と直交する方向へ折り曲げられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒューズ。
4. 一対の端子部と、当該端子部の間に設けられた中間部と、当該中間部に設けられた溶断部とを有するヒューズエレメントを備えたヒューズの製造方法であって、
   一枚の金属板を打ち抜いて、前記一対の端子部と、当該端子部の間に少なくとも２つ以上の中間部を形成し、
   前記中間部を、長尺方向に沿って、両側の長辺側よりも中央側が、前記中間部と前記端子部の接続部分の外側に突出するように曲げ、
   前記接続部分では、長尺方向側部に対して中央側を、外側に向けて湾曲させ、
   前記中間部の湾曲方向と、前記接続部分の湾曲方向が、同一方向で連続するようにし、
   前記端子部の屈曲箇所において、当該端子部を折り曲げて、前記中間部を相対するように配置することを特徴とするヒューズの製造方法。
5. 前記相対する中間部は、互いに外側へ向けて離れるように曲げられることを特徴とする請求項４に記載のヒューズの製造方法。
6. 前記相対する中間部が互いに外側へ向けて離間するように、前記中間部と前記端子部の接続部分は、前記中間部の長尺方向と直交する方向へ折り曲げられることを特徴とする請求項４又は５に記載のヒューズの製造方法。

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