KR100576742B1 - 정션박스의 전원공급 구조 - Google Patents

정션박스의 전원공급 구조 Download PDF

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KR100576742B1
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Abstract

정션박스내의 공간활용을 극대화 할 수 있고, 고열에 적응 할 수 있는 정션박스의 전원공급 구조가 개시된다. 본 발명에 따른 정션박스의 전원공급 구조는 여러장의 절연판들이 적층되고 그 사이에 상부 또는 하부로 돌출되도록 접속용 단자들이 형성된 메탈버스 레이어가 배치된 회로기판과, 회로기판의 상측에 결합되면서 외부로 돌출된 접속단자들에 퓨즈 및 릴레이 등이 꽂혀지는 어퍼케이스와, 회로기판의 하부에 결합되면서 외부로 돌출된 접속단자들에 자동차의 각부로 전원을 공급해주는 입출력 커넥터가 꽂혀지는 로워케이스로 이루어진 정션박스에 있어서, 회로기판의 일측 모서리부에는 적층된 다수의 절연판들의 중간층까지 내려앉으면서 장착되어 그 하부의 절연판들을 묶어줌과 동시에 그 자체(自體)가 고정되고 메탈버스 레이어들에 전원이 통전되도록 서로 연결되는 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자가 형성된 별도의 전원출력용 홀더를 포함한다. 그리고 정션박스에 3상의 전원이 공급될 때는 전원공급용 홀더에 두개의 전원공급선을 연결시키고, 나머지 하나의 전원출력선은 회로기판의 동일측 또는 타측 모서리부에 장착되는 전원출력용 홀더에 연결된다.

Description

정션박스의 전원공급 구조{Electric power supply structure of junction box}
도 1은 일반적인 정션박스의 구조를 보인 분해사시도이고,
도 2는 도 1의 회로기판을 분리하여 나타낸 분해사시도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 정션박스의 전원공급 구조를 보여주기 위한 회로기판의 분해사시도 및 결합사시도이고,
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 전원공급용 홀더를 나타낸 사시도 및 정면도이며, 그리고
도 7은 도 3에 도시된 전원출력용 홀더를 나타낸 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 정션박스 10 : 어퍼케이스
11 : 퓨즈 및 릴레이 20 : 회로기판
21 : 절연판 22 : 메탈버스 레이어
23 : 접속단자 30 : 로워케이스
40 : 입출력 커넥터 100 : 전원공급용 홀더
200 : 전원출력용 홀더 110, 210 : 베이스부
120, 220 : 단자 안치부 130, 230 : 결합돌기
140 : 전원공급용 단자 150 : 퓨즈연결용 단자
240 : 전원출력용 단자
본 발명은 정션박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정션박스내에 적층되어 있는 회로기판에 전원을 공급하는 구조에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전기장치는 신경계통에 비유할 수 있으며 전기장치가 정상적으로 작동하여야만 비로소 자동차는 성능을 제대로 발휘할 수 있다.
이와 같은 자동차의 전기장치는 기관측 전기장치와 차체측 전기장치로 나눌 수 있는데, 기관측 전기장치는 점화코일, 배전기 고압 케이블, 점화 플러그 등으로 이루어지는 점화장치 및 발전기, 조정기로 이루어지는 충전장치로 되어 있고, 차체측 전기장치는 축전지를 비롯하여 조명용, 표지용, 신호용으로 이루어지는 등화장치, 인스트루먼트 패널에 설치되는 계기류 경고 표시장치 및 냉/난방장치 등이 있다.
이러한 자동차의 전기장치들은 모두 와이어로 자동차의 엔진룸 내부에서 전자제어장치용컴퓨터(Electronic Control Unit, ECU)와 연결되어 있는데, 이때 이들 와이어와 ECU를 서로 연결하는 중간 매개체로써 정션박스(Junction Box)가 사용된다.
도 1은 일반적인 정션박스의 구조를 보인 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 회 로기판을 분리하여 나타낸 분해사시도이다. 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 정션박스(1)는 휴즈 및 릴레이(11) 등과 같은 각종 디바이스가 꽂아지는 어퍼케이스(10)가 구비되고, 입출력 커넥터(40)가 꽂아지는 로워케이스(30)가 외부케이스로 구비되는 것이며, 어퍼케이스(10)와 로워케이스(30)의 사이에 여러층의 회로기판(20)이 적층된 것으로 구성되어 있다.
여기에서 회로기판(20)은 여러 장의 절연판(21)과, 그 절연판(21)들의 사이사이에 입력된 전류를 분배하는 다수의 메탈버스 레이어(22)가 배치된다. 이러한 메탈버스 레이어(22)에는 상측 또는 하측으로 돌출되는 접속용 단자(23)들이 형성되는데, 이 단자(23)들이 최상부에 위치한 절연판(21)을 관통하여 어퍼케이스(10)에 돌출되면서 각종 퓨즈나 릴레(11)이 등에 의해 선택적으로 접속되고, 하측으로 돌출된 접속용 단자(23)들은 로워케이스(30)를 관통하여 입출력 커넥터(40)에 접속되는 것이다. 그리고 각각의 메탈버스 레이어(22)들은 최상층에 위치한 절연판(21)의 모서리에 형성된 두개의 전원공급용 단자(25)에서 전원을 공급받아 통전된다.
전원공급용 단자(25)는 최상층 절연판(21)의 모서리에 돌출되면서 일체로 형성되는 여러개의 단자 안치부(24)에 억지끼워맞춤으로 고정된다. 그리고 전원공급용 단자(25)에 인접한 측면에는 전원의 과부하를 방지하기 위한 퓨즈가 꽂혀지는 퓨즈연결용 단자(26)들이 전원공급용 단자(25)와 마찬가지로 여러 개의 단자안치부(24)에 억지끼워맞춤으로 고정된다.
그런데, 상기와 같은 전원공급용 단자(25) 및 퓨즈연결용 단자(26)들이 최상층의 절연판(21)에 형성됨에 따라 여러 가지 문제점이 발생되었다.
첫째, 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자들이 최상층의 절연판에 일체로 형성되기 때문에 그 하부에 위치하는 다른 절연판들의 대응되는 위치에는 빈공간으로 둘 수 밖에 없는 문제점이 있었다. 즉, 메탈버스 레이어를 끼울 수도 없고 그렇다고 절단할 수도 없는 실정이다.
둘째, 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자에 대응되는 어퍼케이스에도 상기 단자들을 위한 공간을 확보해야 하는 문제점이 있었다.
셋째, 통상적인 절연판은 PBT 재질로 제작되는데, 이러한 PBT 절연판은 대전류용 메탈버스 레어어에서는 사용될 수 있는 범위이나 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자가 형성된 부근에서는 높은 열이 발생되기 때문에 열에 약해 과부하나 변형의 위험성이 내포되어 있었다.
넷째, 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자가 단자 안치부에 단순히 억지끼움으로 고정된 것에 불과하기 때문에 탈, 장착 과정에서 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자들이 빠져버리게 되는 경우가 종종 발생되었으며, 단자 자체가 정확하게 배치될 수 없음으로 인해 전원공급용 볼트 및 퓨즈고정용 볼트들을 체결할 때 상당한 기술과 노하우 및 주의를 요하는 문제점이 있었다.
다섯째, 단자 안치부들이 상측으로 돌출되어 형성되기 때문에 절연판을 제작하여 조립라인으로 유통되는 과정에서 많은 양의 절연판을 적층하여 운반해야 되는데, 단자 안치부들에 의해서 수평하게 적층되지 못하는 문제점이 있었고, 이를 해결하기 위해 위아래를 대칭되게 돌려서 적층시키면 부피가 커지는 문제점과 가운데가 부양되기 때문에 아래로 처지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 절연판의 모서리측에 장착되면서 각각의 메탈버스 레이어와 연결되는 별도의 전원공급용 홀더를 구비함으로써, 회로기판 및 탑커버의 공간활용을 극대화 할 수 있으며, 그 재질을 나일론 계열(PA+PPE)로 제작하여 열에 강한 특성을 갖는 정션박스의 전원공급 구조를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
여러장의 절연판들이 적층되고 그 사이에 상부 또는 하부로 돌출되도록 접속용 단자들이 형성된 메탈버스 레이어가 배치된 회로기판과, 회로기판의 상측에 결합되면서 외부로 돌출된 접속단자들에 퓨즈 및 릴레이 등이 꽂혀지는 어퍼케이스와, 회로기판의 하부에 결합되면서 외부로 돌출된 접속단자들에 자동차의 각부로 전원을 공급해주는 입출력 커넥터가 꽂혀지는 로워케이스로 이루어진 정션박스에 있어서,
회로기판의 일측 모서리부에는 적층된 다수의 절연판들의 중간층까지 내려앉으면서 장착되어 그 하부의 절연판들을 묶어줌과 동시에 그 자체(自體)가 고정되고 메탈버스 레이어들에 전원이 통전되도록 서로 연결되는 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자가 형성된 별도의 전원공급용 홀더를 포함하는 정션박스의 전원공급 구조를 제공한다.
이때, 전원공급용 홀더는 대략 사각형상을 갖는 베이스부와, 베이스부의 상 부에 돌출 형성되어 볼트 형상의 전원공급용 단자 및 너트 형상의 퓨즈연결용 단자들이 내장되는 단자 안치부와, 베이스부의 하부면상에 절연판의 하부측으로 관통되는 끝단이 쐐기 형상을 갖는 결합돌기로 이루어진다.
또는, 정션박스에 3상의 전원이 공급될 때는 전원공급용 홀더에 두개의 전원공급선을 연결시키고, 나머지 하나의 전원출력선은 회로기판의 동일측 또는 타측 모서리부에 적층된 다수의 절연판들의 중간층까지 내려앉으면서 장착되어 그 하부의 절연판들을 묶어줌과 동시에 그 자체(自體)가 고정되고 퓨즈연결용 단자의 어느 하나에 연결되는 전원출력용 단자가 형성된 전원출력용 홀더에 연결된다.
이때, 전원출력용 홀더는 판형상의 베이스부와, 베이스부의 상부에 전원공급용 단자가 내장되는 단자 안치부가 형성되고, 베이스부의 하부에 상기 절연판들의 하부로 관통되는 끝단이 쐐기 형상을 갖는 결합돌기로 이루어진다.
한편, 전원공급용 홀더 및 전원출력용 홀더는 나일론 계열(PA+PPE) 재질로 전원공급용 단자 및 전원출력용 단자 또는 퓨즈연결용 단자와 함께 사출 성형된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정션박스의 전원공급 구조에 대해 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 정션박스의 전원공급 구조를 보여주기 위한 회로기판의 분해사시도 및 결합사시도이고, 도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 전원공급용 홀더를 나타낸 사시도 및 정면도이며, 그리고 도 7은 도 3에 도시된 전원출력용 홀더를 나타낸 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하여, 일반적인 정션박스는 전술한 바와 같이 퓨즈 및 릴레이(11)가 꽂혀지는 어퍼케이스(10)와, 어퍼케이스(10)의 하부에 결합되면서 자동차의 주요기관으로 분배되는 입출력 커넥터(40)들이 연결되는 로워케이스(30)와, 어퍼케이스(10) 및 로워케이스(30)의 사이에 배치되어 퓨즈 및 릴레이(11)와, 입출력 커넥터(40)를 꽂을 수 있도록 상측 및 하측으로 돌출된 접속용 단자(23)들이 형성된 회로기판(20)으로 이루어지고, 회로기판(20)의 모서리측에 본 발명에 따른 정션박스의 전원공급 구조에 사용될 전원공급용 홀더가 장착된다. 그리고 절연판(21)들의 사이에는 전원공급용 홀더에 의해 통전되면서 상측 또는 하측으로 접속 단자(23)들이 돌출되는 메탈버스 레이어(22)가 배치된다.
먼저, 본 발명에 따른 정션박스의 전원공급 구조에 사용될 전원공급용 홀더의 형상 및 구조에 대해 설명하면, 전원공급용 홀더는 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이 베이스부(110), 단자 안치부(120), 결합돌기(130) 및 전원공급용 단자(140)와 퓨즈연결용 단자(150)들로 이루어진다.
베이스부(110)는 대략 사각형상을 갖는다. 이러한 베이스부(110)의 상부에는 다수의 단자 안치부(120)가 돌출 형성되고, 베이스부(110)의 하부에는 끝단부가 쐐기 형상을 갖는 결합돌기(130)가 형성된다. 여기에서 베이스부(110)와 단자 안치부(120)들과 결합돌기(130)는 NYRON 계열(PA+PPE) 재질로 사출 성형되어 제작된다. NYRON 계열(PA+PPE) 재질은 주로 나일론 재질이며, 흔히 절연판으로 사용되는 PBT 재질에 비해 내열성 및 강도가 강한 장점을 갖는다. 이와 같이 형성된 단자 안치부(120)에는 전원공급용 단자(140)와 퓨즈연결용 단자(150)들이 형성된다.
전원공급용 단자(140)는 볼트형상을 갖는 것이며, 퓨즈연결용 단자(150)는 너트형상을 갖는 것이다. 이러한 전원공급용 단자(140)와 퓨즈연결용 단자(150)들은 금속재질로 제작되고, 제작된 단자(140, 150)들이 단자 안치부(120)가 사출 성형될 때에 함께 내장되어 단자 안치부(120)의 내부에 인써트시켜 형성한다.
한편, 본 발명에 따른 정션박스의 전원공급 구조에는 전원공급용 홀더(100)외에 전원출력용 홀더가 더 구비된다. 이는 정션박스(1)에 3상의 전원이 출력될 때 사용되는 것이다. 이러한 전원출력용 홀더의 형상 및 구조를 살펴보면, 전원출력용 홀더는 도 7에서 보는 바와 같이 판 형상의 베이스부(210)와, 베이스부(210)의 상부에 돌출 형성되는 단자 안치부(220)와 베이스부(210)의 하부에 돌출 형성되는 결합돌기(230)와, 단자 안치부(220)에 내장되는 전원출력용 단자(240)로 이루어진다. 이러한 전원출력용 홀더(200)는 전술한 바와 같은 전원공급용 홀더(100)와 동일한 재질 및 방법으로 제작된다. 즉, 전원출력용 홀더(200)는 전원출력용 단자(240)가 단자 안치부(220)에 내장되면서 사출 성형되며, 그 재질은 내열성이 뛰어난 NYRON 계열(PA+PPE)이다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 전원공급용 홀더(100) 및 전원출력용 홀더(200)를 이용한 회로기판(20)의 조립구조를 간략하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도면에서는 회로기판(20)에 적층되는 절연판(21)의 개수를 6개로 도시하였다. 여기에서, 절연판(21)의 개수를 설정함에 있어 가장 널리 사용되는 것이 6개 이므로 일 실시예로 도시하였지만, 그 외에 6개 이하 또는 6개 이상으로도 변경될 수 있다.
도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 최하층(제1층)의 절연판에서부터 4층의 절 연판까지는 전원공급용 홀더(100) 및 전원출력용 홀더(200)의 장착에 전혀 구애받지 않고 메탈버스 레이어(22)들을 배치시킬 수 있다. 단, 전원공급용 홀더(100) 및 전원출력용 홀더(200)의 결합돌기(130, 230)가 하측으로 관통될 수 있는 관통홀(H)을 형성해야 된다. 이와 같이 4층까지 적층시킨 후 전원공급용 홀더(100)와 전원출력용 홀더(200)를 4층의 절연판 모서리측에 올려놓고 결합돌기(130, 230)를 관통홀(H)로 삽입하여 1층의 절연판 하부면으로 결합돌기(130, 230)가 돌출되도록 하여 결합돌기(130, 230)의 쐐기에 의해 1 ~ 4층의 절연판이 묶여진다. 여기에서, 전원공급용 홀더(100)와 전원출력용 홀더(200)는 따로 떨어져 있기 때문에 서로 연결해야 될 필요가 있다. 따라서 도면에서 보는 바와 같이 두 홀더(100, 200)들을 연결해주는 연결판(300)이 구비되는데, 이 연결판(300)의 일측은 전원출력용 홀더(200)의 상부에 얹혀져 전원공급용 단자(240)와 연결되고, 연결판(300)의 타측은 네 개의 퓨즈연결용 단자(150)중 어느 하나에 연결된다.
이와 같이 전원공급용 홀더(100)와 전원출력용 홀더(200)가 장착되면, 제4층의 절연판 위로 제5층 절연판 및 제6층 절연판을 적층시킨다. 이때, 전원공급용 홀더(100)의 퓨즈연결용 단자(150)들에는 메탈버스 레이어(22)가 연결되어야 한다.
상기와 같이 회로기판(20)을 조립한 후 회로기판(20)을 로워케이스(30)와 어퍼케이스(10)에 장착한다. 이때, 전원공급용 단자(140)와 전원출력용 단자(240)는 어퍼케이스(10)의 상부로 돌출된다. 따라서 돌출된 전원공급용 단자(140) 및 전원출력용 단자(240)에 전원공급선 및 전원출력선을 연결하여 조립을 마친다.
한편, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 전원출력용 홀더(200)의 위치를 전 원공급용 홀더(100)의 반대측 모서리에 배치시켰는데, 전원공급용 홀더(100)와 동일측에 함께 배치될 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 정션박스의 전원공급 구조는 전원공급용 홀더 및 전원출력용 홀더에 의해 회로기판의 사이에 배치되는 메탈버스 레이어들이 분배될 수 있는 공간을 많이 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전원공급용 홀더가 별도로 구비되기 때문에 절연판에 돌출되는 성형물이 없어져 운반과정에서 여러 장을 적층시키더라도 휘어지거나 파손되는 등의 문제점이 해소되었다.
한편, 전원공급용 홀더 및 전원출력용 홀더의 재질이 나일론으로 제작되기 때문에 고열에 의해 과부하가 발생되는 등의 불량을 줄일 수 있는 잇점이 있다.
즉, 별도의 전원공급용 홀더 및 전원출력용 홀더에 의해서 정션박스내에 기존보다 많은 공간을 확보할 수 있고 고열에 의해 손상을 주었던 문제점이 해소되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 여러 장의 절연판들이 적층되고 그 사이에 상부 또는 하부로 돌출되도록 접속용 단자들이 형성된 메탈버스 레이어가 배치된 회로기판과, 상기 회로기판의 상측에 결합되면서 외부로 돌출된 상기 접속단자들에 퓨즈 및 릴레이 등이 꽂혀지는 어퍼케이스와, 상기 회로기판의 하부에 결합되면서 외부로 돌출된 상기 접속단자들에 자동차의 각부로 전원을 공급해주는 입출력 커넥터가 꽂혀지는 로워케이스와, 상기 회로기판의 일측 모서리부에는 적층된 다수의 절연판들의 중간층까지 내려앉으면서 장착되어 그 하부의 절연판들을 묶어줌과 동시에 그 자체(自體)가 고정되고 상기 메탈버스 레이어들에 전원이 통전되도록 서로 연결되는 전원공급용 단자 및 퓨즈연결용 단자가 형성된 별도의 전원공급용 홀더를 포함하는 정션박스에 있어서,
    상기 전원공급용 홀더는 대략 사각형상을 갖는 베이스부와, 상기 베이스부의 상부에 돌출 형성되어 볼트 형상의 전원공급용 단자 및 너트 형상의 퓨즈연결용 단자들이 내장되는 단자 안치부와, 상기 베이스부의 하부면상에 상기 절연판의 하부측으로 관통되는 끝단이 쐐기 형상을 갖는 결합돌기로 이루어진 것을 특징으로 하는 정션박스의 전원공급 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 정션박스에 3상의 전원이 출력될 때는 상기 전원공급용 홀더에 두개의 전원공급선을 연결시키고, 나머지 하나의 전원출력선은 상기 전원공급용 홀더와 동일측 또는 반대측에 적층된 다수의 절연판들의 중간층까지 내려앉으면서 장착되어 그 하부의 절연판들을 묶어줌과 동시에 그 자체(自體)가 고정되고 상기 퓨즈연결용 단자의 어느 하나에 연결되는 전원공급용 단자가 형성된 전원출력용 홀더에 연결되는 것을 특징으로 하는 정션박스의 전원공급 구조.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전원출력용 홀더는 판형상의 베이스부와, 상기 베이스부의 상부에 전원출력용 단자가 내장되는 단자 안치부가 형성되고, 상기 베이스부의 하부에 상기 절연판들의 하부로 관통되는 끝단이 쐐기 형상을 갖는 결합돌기로 이루어진 것을 특징으로 하는 정션박스의 전원공급 구조.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급용 홀더 또는 상기 전원출력용 홀더는 나일론 계열(PA+PPE) 재질로 상기 전원공급용 단자 또는 상기 퓨즈연결용 단자와 함께 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 정션박스의 전원공급 구조.
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