WO2020145196A1

WO2020145196A1 - 電気接続箱

Info

Publication number: WO2020145196A1
Application number: PCT/JP2019/051414
Authority: WO
Inventors: 達哉清水
Original assignee: 株式会社オートネットワーク技術研究所; 住友電装株式会社; 住友電気工業株式会社
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-07-16
Also published as: JP7081506B2; US20220115854A1; JP2020114112A; CN113228440A

Abstract

電気接続箱１０は、グランドラインＧＬを含む導電路が形成された回路基板１２と回路基板１２を覆うシールドケース２１（２６）と回路基板１２とシールドケース２１，２６とを締結する第１締結部材３１とを有する基板ユニット１１と、樹脂製の樹脂ケース４２，５２と樹脂ケース４２に対して固定されるフレーム５５とを有するケースユニット４０と、基板ユニット１１における回路基板１２とケースユニット４０とを締結する第２締結部材と、を備え、回路基板１２とシールドケース２１（２６）との第１締結部材３１による締結によってシールドケース２１（２６）は、グランドラインＧＬに電気的に接続される。

Description

電気接続箱

　本明細書では、電気接続箱に関する技術を開示する。

　従来、回路基板がケースに収容された電気接続箱が知られている。特許文献１は、シールドカバー及びプリント基板を覆う上下の筐体を備えている。上下の筐体は、プラスチックなどにより成形加工され、プリント基板、シールドカバーを中に挟み込みながら嵌合し、下側の筐体の下方側からねじにより締結されている。プリント基板は、ベタアースと、ベタアース形成部分に形成された半田による凸部とを備え、筐体がねじによって締結されると、シールドカバーはプリント基板に押し付けられ、プリント基板上のベタアースとシールドカバーとが電気的に接続されることにより、シールドカバーで覆われた範囲内がシールドされている。

特開平０８－２２２８７７号公報

　ところで、上記構成では、ねじによる締結で、上下の筐体、シールドカバー及びプリント基板の固定に加えて、シールドカバーとプリント基板のベタアースとの電気的接続が行われている。このように上下の筐体、シールドカバー及びプリント基板の固定と、シールドカバーとプリント基板のベタアースとの電気的接続とを共通のねじで締結する場合、ねじの締結の際の適切なトルクが部材を固定する場合と電気的に接続する場合とで異なるため、トルクが高過ぎることによるシールドカバーとベタアースとの間の接続不良や、トルクが低過ぎることによる上下の筐体、シールドカバー及びプリント基板の固定の強度不足等の不具合が懸念される。
　本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、適切なトルクで締結された電気接続箱を提供することを目的とする。

　本明細書に記載された電気接続箱は、グランドラインを含む導電路が形成された回路基板と前記回路基板を覆うシールドケースと前記回路基板と前記シールドケースとを締結する第１締結部材とを有する基板ユニットと、樹脂製の樹脂ケースと前記樹脂ケースに対して固定されるフレームとを有するケースユニットと、前記基板ユニットにおける前記回路基板と前記ケースユニットとを締結する第２締結部材と、を備え、前記回路基板と前記シールドケースとの前記第１締結部材による締結によって前記シールドケースは、前記グランドラインに電気的に接続される。
　上記構成によれば、基板ユニットについては、回路基板とシールドケースとの第１締結部材による締結により、回路基板に対してシールドケースを固定しつつ、グランドラインとシールドケースとを電気的に接続することができる。また、第２締結部材による締結により、基板ユニットとケースユニットとの相対的位置を固定することができる。これにより、回路基板とシールドケースとの電気的接続のための締結と、ケースユニットに対する回路基板の固定のための締結とをそれぞれ適切なトルクで行うことが可能になる。よって、適切なトルクで締結された電気接続箱を提供することが可能になる。

　本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
　前記フレームと前記樹脂ケースとを締結する第３締結部材を備え、前記フレームは、蓄電素子を保持している。
　フレームが蓄電素子を保持した状態では、蓄電素子の重さにより、第２締結部材で締結された箇所等に生じる応力による不具合が懸念される。上記構成によれば、蓄電素子は、フレームを介して樹脂ケースに対して固定されるため、蓄電素子の重さについてはフレームを介して不具合を抑制することができるとともに、フレームと第１樹脂ケースとを第３締結部材によって適切なトルクで締結することが可能になる。

　前記シールドケースは、前記回路基板の一方の板面を覆う第１シールドケースと、前記回路基板の他方の板面を覆う第２シールドケースと、を備える。
　このようにすれば、回路基板の両面側についてノイズの影響を抑制することができる。

　前記回路基板は、前記シールドケースの縁部に沿って複数のスルーホールが電気的に接続されたスルーホール領域を有し、前記スルーホール領域はグランド電位に接続されている。

　本明細書に記載された技術によれば、適切なトルクで締結された電気接続箱を提供することができる。

実施形態の電気接続箱を示す平面図図１のＡ－Ａ断面図図２の一部を拡大した図図１のＢ－Ｂ断面図図１のＣ－Ｃ断面図図５の一部を拡大した図図１のＤ－Ｄ断面図電気接続箱の分解斜視図第１樹脂ケースに第１シールドケースを組み付ける工程を示す斜視図図９の組み付け後の第１樹脂ケースにフレームを組み付ける工程を示す斜視図図１０の組み付け後のフレームに回路基板を組み付ける工程を示す斜視図図１１の組み付け後の回路基板に第２シールドケースを組み付ける工程を示す斜視図図１２の組み付け後の第２樹脂ケースが外された状態の電気接続箱を示す斜視図他の実施形態のコネクタが装着された回路基板を示す斜視図コネクタの中間部の縦断面図

　実施形態について図１～図１３を参照しつつ説明する。
　本実施形態の電気接続箱１０（図１）は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両において、車両の駆動力を供給する主電源とは別に設けられ、車載電装品や機器のモータ等へ電力を供給可能な補助電源等として使用することができる。以下では、図１のＸ方向を前方、Ｙ方向を左方、図２のＺ方向を上方として説明する。

　電気接続箱１０は、図２，図８に示すように、基板ユニット１１と、樹脂ケース４２，５２及びフレーム５５を有するケースユニット４０とを備える。基板ユニット１１は、導電路が形成された回路基板１２と、回路基板１２の両面側をそれぞれ覆うシールドケース２１，２６と、回路基板１２とシールドケース２１，２６とを締結する第１締結部材３１とを備える。

　回路基板１２は、絶縁板の両面に導電路が形成されたプリント基板が用いられており、回路基板１２の導電路は、車両の電源側（＋側）に接続された電源ラインＰＬと、車体等のグランド電位に接続されたグランドラインＧＬとを有する。回路基板１２の導電路には、複数の電子部品１４が実装されている。複数の電子部品１４は、例えばＦＥＴ（Field effect transistor）、抵抗、ダイオード、コイル、コンデンサ、マイコン等から構成されており、それらの端子が回路基板１２の導電路に半田付け等により接続されている。

　回路基板１２は、図１１に示すように、複数の円形状の貫通孔１５～１７と、回路基板１２の周縁から切り欠かれた複数の逃げ凹部１９とが形成されている。複数の貫通孔１５～１７は、回路基板１２の周縁に沿って間隔を空けて設けられており、シールドケース２１，２６を回路基板１２に締結するための複数の第１締結孔１５と、回路基板１２をフレーム５５に対して締結するための複数の第２締結孔１６と、ケースユニット４０の保持ピン４８Ａ，５９Ｂが挿通される複数の保持孔１７とを有する。

　第１締結孔１５は、回路基板１２の左右の側縁に沿って設けられており、第１締結部材３１が挿通される。第１締結部材３１は、軸部３２Ａと頭部３２Ｂとを有するボルト３２と、ナット３３とを有し、軸部３２Ａが第１締結孔１５に挿通される。第２締結孔１６は、回路基板１２の前後の端縁の近傍に設けられており、第２締結部材３５が挿通される。第２締結部材３５は、軸部３５Ａと頭部３５Ｂとを有するネジとされており、軸部３５Ａがフレーム５５にネジ留めされる。複数の保持孔１７のうち、回路基板１２の後端縁の近傍の保持孔１７には、フレーム５５の保持ピン５９Ｂが嵌め入れられ、回路基板１２の左右のそれぞれの側縁の近傍の複数の保持孔１７に第１樹脂ケース４２の保持ピン４８Ａが嵌め入れられる。逃げ凹部１９は、回路基板１２の左右の側縁に設けられ、軸部３６Ａと頭部３６Ｂとを有する第３締結部材３６としてのネジの頭部３６Ｂに接触しない大きさで形成されている。

　ここで、回路基板１２には、複数のスルーホールからなるスルーホール群が互いに電気的に接続された状態で配されたスルーホール領域１８を有する。スルーホール領域１８は、シールドケース２１，２６の外周縁部に沿って環状に延びており、シールドケース２１，２６のうち、回路基板１２に固定される第１基板固定部２５及び第２基板固定部２９の少なくとも一部が重なる。
　なお、回路基板１２は、プリント基板のみに限られず、例えば、プリント基板に銅、銅合金等の金属板材からなるバスバーを重ねて回路基板を構成してもよい。

　回路基板１２の前端部には、コネクタ２０が固定されている。コネクタ２０は、フード状に開口するハウジングと、ハウジングに固定されるコネクタ端子とを備える。コネクタ端子は、回路基板１２の導電路に半田付けされている。

　第１シールドケース２１は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属からなり、図９に示すように、回路基板１２の下面に対して間隔を空けて対向配置される長方形状の第１対向部２２Ａと、第１対向部２２Ａの前後の端縁から上方に延びる一対の第１端壁部２３と、第１対向部２２Ａの両側縁部から上方に延びる一対の第１側壁部２４とを備える。

　第１端壁部２３には、先端部から外方に張り出す張出部２３Ａと、先端側を切り欠いた第１切欠部２３Ｂとが形成されている。張出部２３Ａは、回路基板１２の下面（板面）に重ねられる。第１切欠部２３Ｂは、第１端壁部２３の角部を長方形状に切り欠いて形成されており、フレーム５５の突片５９を外部に導出可能とされている。

　一対の第１側壁部２４の上端部（先端部）には外方に張り出して回路基板１２に締結される複数の第１基板固定部２５が設けられている。複数の第１基板固定部２５は、少なくとも一つの第１基板固定部２５がグランドラインＧＬに接続されるように回路基板１２に重ねられる。各第１基板固定部２５には、第１締結部材３１の軸部３２Ａが挿通される一又は複数の第１シールド締結孔２５Ａが設けられている。

　第２シールドケース２６は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属からなり、図１２に示すように、長方形状の第２対向部２６Ａと、第２対向部２６Ａの前後の端縁から下方に延びる一対の第２端壁部２７と、第２対向部２６Ａの左右の側端縁から下方に延びる複数の第２側壁部２８とを備える。

　前方側の第２端壁部２７には、先端部から外方に張り出し、回路基板１２の上面に重ねられる張出部２７Ａと、先端側を切り欠いた第２切欠部２７Ｂと、コネクタ２０が外部に導出されるコネクタ導出口２７Ｃとが形成されている。第２切欠部２７Ｂは、第２締結部材３５の頭部３５Ｂに当接しないように第２端壁部２７の角部（回路基板１２側の角部）を長方形状に切り欠いて形成されている。

　一対の第２側壁部２８の下端部には、回路基板１２に重ねられて回路基板１２に締結される第２基板固定部２９が設けられている。第２基板固定部２９は、複数の第２側壁部２８の下端から第２側壁部２８と直交する方向に延び、第１締結部材３１の軸部３２Ａが挿通される複数の第２シールド締結孔２９Ａが前後方向に間隔を空けて設けられている。また、第２基板固定部２９には、フレーム５５の保持ピン５９Ｂが挿通される第２シールド保持孔２９Ｂが貫通形成されている。第１シールドケース２１及び第２シールドケース２６は、例えば薄肉の金属板材をプレス機により展開形状に打ち抜き、曲げ加工を施すことにより形成することができる。

　ケースユニット４０は、図２，図８に示すように、合成樹脂製の樹脂ケース４２，５２と、樹脂ケース４２，５２に対して固定される合成樹脂製のフレーム５５とを有する。樹脂ケース４２，５２は、下側に配され、上方側が開放された箱形の第１樹脂ケース４２と、上側に配されて第１樹脂ケース４２に嵌合する第２樹脂ケース５２とを備える。第１樹脂ケース４２は、図９に示すように、長方形状の底面部４２Ａと、底面部４２Ａの側縁部から起立する一対の側壁４３と、一対の側壁４３の端部を連結する一対の連結壁４７とを備える。

　底面部４２Ａにおける側壁４３側には、基板ユニット１１を下方から支持可能な支持部４４と、フレーム５５の組付位置を保持可能とするフレーム保持部４８と、フレーム５５を固定するフレーム固定部５０とが上方に突出して設けられている。

　支持部４４は、底面部４２Ａから上方に円柱状に突出しており、上端部には、図３に示すように、ナット３３を保持可能な保持凹部４５が形成されている。保持凹部４５は、ナット３３の外形（外周）に嵌合する内周面を有し、ボルト３２の締結の際のナット３３の回動を規制するとともに、ボルト３２の軸部３２Ａを逃がす逃がし凹部４６が底面に形成されている。

　フレーム保持部４８及びフレーム固定部５０は、図９に示すように、先端部（上端部）に上方に突出する保持ピン４８Ａが設けられ、フレーム固定部５０には、先端部（上端部）にネジ留め（ボルト締め）可能なネジ孔５０Ａが形成されている。

　第２樹脂ケース５２は、図８に示すように、長方形状の天面部５２Ａと、天面部５２Ａの周縁部から下方に延びる周壁５３とを備える。周壁５３の前方側は、コネクタ２０が導出されるように切り欠かれた導出凹部５３Ａが形成されている。

　フレーム５５は、合成樹脂製であって、図１０に示すように、板状の本体５６と、本体５６の周縁から外方に突出する複数の突片５８～６０とを備える。本体５６は、キャパシタＣＰ（「蓄電素子」の一例）を保持している（図２参照。図１０等ではキャパシタＣＰは省略されている）。本体５６は、複数のキャパシタＣＰが並べられた状態で一体的に保持可能とするキャパシタ保持部（不図示）を備え、例えばフレーム５５によってキャパシタユニットを構成することができる。キャパシタＣＰは、正負一対のリード端子を有する円柱状とされ、例えば電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等とすることができる。

　複数の突片５８～６０は、図１０に示すように、本体５６の側面から側方に突出して樹脂ケース４２に固定されるケース固定片５８と、本体５６の前後の端縁から突出して回路基板１２に固定される基板固定片５９と、本体５６の側面から側方に突出して回路基板１２を保持する保持片６０とを備える。

　ケース固定片５８は、第３締結部材３６としてのネジの軸部３６Ａを挿通可能な第３締結孔５８Ａが貫通形成されている。基板固定片５９は、第２締結部材３５の軸部３５Ａが挿通可能な第２締結孔５９Ａが貫通形成されている。一方の基板固定片５９には、第２締結孔５９Ａに並んで保持ピン５９Ｂが突設されている。保持ピン５９Ｂは、回路基板１２の保持孔１７に挿通されて回路基板１２のＸＹ方向の位置を保持する。

　次に、電気接続箱１０の組み付けについて説明する。
　図１０に示すように、第１樹脂ケース４２の内側に第１シールドケース２１を嵌め合わせた状態とし、この第１樹脂ケース４２に対してフレーム５５を装着し、フレーム５５のケース固定片５８を第１樹脂ケース４２のフレーム固定部５０に第３締結部材３６で締結する。また、回路基板１２に複数の電子部品１４及びコネクタ２０を実装するとともに、図１１に示すように、回路基板１２の保持孔１７にフレーム５５の保持ピン５９Ｂ及び第１樹脂ケース４２の保持ピン４８Ａを嵌め入れ、第１シールドケース２１の第１基板固定部２５に回路基板１２の周縁部を重ねた状態とし、第２締結部材３５を回路基板１２の第２締結孔１６に通してフレーム５５の第２締結孔５９Ａにネジ留めする。

　そして、図１２に示すように、回路基板１２の上に、第２シールドケース２６を被せ、回路基板１２の周縁部の上に、第２基板固定部２９を重ねる。次に、第１締結部材３１としてのボルト３２の軸部３２Ａを回路基板１２の第１締結孔１５及びシールドケース２１，２６のシールド締結孔２５Ａ，２９Ａに挿通し、保持凹部４５のナット３３に締結する。これにより、回路基板１２、シールドケース２１，２６及び第１締結部材３１からなる基板ユニット１１が第１樹脂ケース４２（及びフレーム５５）に載置された状態となる。この状態では、ナット３３（第１締結部材３１）は、保持凹部４５内の上下方向の移動が許容されているため、回路基板１２及びシールドケース２１，２６は、第１樹脂ケース４２に対しては第１締結部材３１により締結（固定）されていない。一方、フレーム５５は、回路基板１２と第１樹脂ケース４２との双方に対して固定されているため、回路基板１２は、第１樹脂ケース４２に対してフレーム５５を介して固定された状態となっている。したがって、基板ユニット１１とフレーム５５との相対的位置は、固定された状態となっている。

　そして、第２樹脂ケース５２を基板ユニット１１の上方から被せることにより、電気接続箱１０が形成される（図１）。

　本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
　電気接続箱１０は、グランドラインＧＬを含む導電路が形成された回路基板１２と回路基板１２を覆うシールドケース２１（２６）と回路基板１２とシールドケース２１，２６とを締結する第１締結部材３１とを有する基板ユニット１１と、樹脂製の樹脂ケース４２，５２と樹脂ケース４２，５２に対して固定されるフレーム５５とを有するケースユニット４０と、基板ユニット１１における回路基板１２とケースユニット４０とを締結する第２締結部材３５と、を備え、回路基板１２とシールドケース２１（２６）との第１締結部材３１による締結によってシールドケース２１（２６）は、グランドラインＧＬに電気的に接続される。

　本実施形態によれば、基板ユニット１１については、回路基板１２とシールドケース２１，２６との第１締結部材３１による締結により、回路基板１２に対してシールドケース２１，２６を固定しつつ、グランドラインＧＬとシールドケース２１（２６）とを電気的に接続することができる。また、第２締結部材３５による締結により、基板ユニット１１とケースユニット４０との相対的位置を固定することができる。これにより、回路基板１２とシールドケース２１，２６との電気的接続のための締結と、ケースユニット４０に対する回路基板１２の固定のための締結とをそれぞれ適切なトルクで行うことが可能になる。よって、適切なトルクで締結された電気接続箱１０を提供することが可能になる。

また、フレーム５５と樹脂ケース４２とを締結する第３締結部材３６を備え、フレーム５５は、キャパシタＣＰ（蓄電素子）を保持している。
　フレーム５５がキャパシタＣＰを保持した状態では、キャパシタＣＰの重さにより、第２締結部材３５で締結された箇所等に生じる応力による不具合が懸念される。本実施形態によれば、キャパシタＣＰは、フレーム５５を介して樹脂ケース４２，５２に対して固定されるため、キャパシタＣＰの重さについてはフレーム５５を介して不具合を抑制することができるとともに、フレーム５５と第１樹脂ケース４２とを第３締結部材３６によって適切なトルクで締結することが可能になる。

　また、シールドケース２１，２６は、回路基板１２の一方の板面を覆う第１シールドケース２１と、回路基板１２の他方の板面を覆う第２シールドケース２６と、を備える。
　このようにすれば、回路基板１２の両面側についてノイズの影響を抑制することができる。

　また、回路基板１２は、シールドケース２１（２６）の縁部に沿って複数のスルーホールが電気的に接続されたスルーホール領域１８を有し、スルーホール領域１８はグランド電位に接続されている。
　このようにすれば、スルーホール領域１８のスルーホール群により、回路基板１２のうち、シールドケース２１，２６でシールドされない厚み部分（第１基板固定部２５と第２基板固定部２９との間）をシールドすることができる。

　＜他の実施形態＞
　本明細書に記載された技術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明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）第１シールドケース２１及び第２シールドケース２６を備える構成としたが、これに限られず、第１シールドケース２１と第２シールドケース２６との一方のみを備える構成としてもよい。

（２）第１樹脂ケース４２及び第２樹脂ケース５２を備える構成としたが、これに限られず、第２樹脂ケース５２を備えない構成としてもよい。
（３）第２締結部材３５により回路基板１２とフレーム５５とを締結する構成としたが、これに限られず、第２締結部材３５により回路基板１２と樹脂ケース４２，５２とを締結する構成としてもよい。

（４）第１締結部材３１としてのナット３３は、組み付け時には、樹脂ケース４２，５２の保持凹部４５に保持される構成としたが、これに限られない。例えば、回路基板１２の第１締結孔１５の孔縁部に溶接等によりナット３３が固定される構成としてもよい。

（５）図１４，図１５に示すように、コネクタハウジングのフード部７０の先端部に、外方に張り出す鍔部７１を設けてもよい。このようにすれば、上方からの水（図１５の矢印方向の水）は、鍔部７１に遮られるため、コネクタハウジングの内部への水の浸入を抑制することができる。

（６）グランドラインＧＬは回路基板１２の両面に形成される構成としたが、これに限られない。例えば回路基板１２の片面にグランドラインＧＬが形成され、第１シールドケース２１及び第２シールドケース２６の一方がグランドラインＧＬに重ねられてグランドラインＧＬに電気的に接続される構成としてもよい。

１０：　電気接続箱
１１：　基板ユニット
１２：　回路基板
１４：　電子部品
１８：　スルーホール領域
２１：　第１シールドケース（シールドケース）
２６：　第２シールドケース（シールドケース）
３１：　第１締結部材
３２：　ボルト
３３：　ナット
３５：　第２締結部材
３６：　第３締結部材
４０：　ケースユニット
４２：　第１樹脂ケース（樹脂ケース）
５２：　第２樹脂ケース（樹脂ケース）
５５：　フレーム
ＣＰ：　キャパシタ（蓄電素子）
ＧＬ：　グランドライン

Claims

グランドラインを含む導電路が形成された回路基板と前記回路基板を覆うシールドケースと前記回路基板と前記シールドケースとを締結する第１締結部材とを有する基板ユニットと、
　樹脂製の樹脂ケースと前記樹脂ケースに対して固定されるフレームとを有するケースユニットと、
　前記基板ユニットにおける前記回路基板と前記ケースユニットとを締結する第２締結部材と、を備え、
　前記回路基板と前記シールドケースとの前記第１締結部材による締結によって前記シールドケースは、前記グランドラインに電気的に接続される、電気接続箱。
前記フレームと前記樹脂ケースとを締結する第３締結部材を備え、前記フレームは、蓄電素子を保持している請求項１に記載の電気接続箱。
前記シールドケースは、前記回路基板の一方の板面を覆う第１シールドケースと、前記回路基板の他方の板面を覆う第２シールドケースと、を備える請求項１又は請求項２に記載の電気接続箱。
前記回路基板は、前記シールドケースの縁部に沿って複数のスルーホールが電気的に接続されたスルーホール領域を有し、前記スルーホール領域はグランド電位に接続されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気接続箱。