JP2005354876A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＰＤを分岐回路ブロックの下方位置に水平配置することにより、電気接続箱を垂直方向に小型化すると共に水平方向にも適度な大きさとする。
【解決手段】 水平方向に配置されるケース内を上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２とに仕切り、上部空間Ｓ１にバスバー２１と絶縁板２２の積層体からなる分岐回路ブロック２０を水平方向に収容している一方、下部空間Ｓ２に、導体３２を設けた上面に電子部品３５、３６を実装していると共に下面にバスバー３３を固定しているプリント基板３１を水平方向に配置し、かつ、該プリント基板３１の下部に放熱用金属板３４を一体的に固着しているパワーディストリビュータ（ＰＤ）３０を配置し、放熱用金属板３４をケースの下面開口に露出させて配置している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気接続箱に関し、詳しくは、導体を設けた片面に電子部品を実装していると共に他面にバスバーを固定しているプリント基板と、該プリント基板のバスバー固定側に放熱用金属板を一体的に設けたパワーディストリビュータ（ＰＤ）を備えたものである。

従来、自動車用のジャンクションボックス等の電気接続箱には、多数のリレー、ヒューズを搭載していると共に、ボックス内部に収容するバスバーとワイヤハーネスとを接続するために多数のコネクタ搭載部が設けられている。
近年、電装品が急増していると共に車両の電気回路システムが多くなり、リレーの搭載個数が多くなる等、電気接続箱の大型化が余儀なくされている。

このような問題を解決するため、機械式のリレーに代えて半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）を絶縁板にバスバーを固定したバスバー基板上もしくは片面にバスバーを固定したプリント基板上に配置し、大電流量を必要とするリレーをバスバーと接続した構成とし、かつ、前記リレー配置側と反対側に放熱板を取り付けたパワーディストリビュータ（ＰＤ）を組み込んだ電気接続箱が提供されている。
例えば、特開２００３−２１８５６２号（特許文献１）で提供されている電気接続箱１では、図４に示すように、ロアケース３の下面に複数のコネクタ搭載部４を設けるため、アッパーケース５とロアケース３からなるケース内部に、水平方向のバスバーと絶縁板を交互に積層した積層体からなる分岐回路ブロック６の側方にＰＤ２を垂直配置している。

前記ＰＤ２を備えた電気接続箱１では、従来の機械式のリレーに比べて小型で軽量である半導体スイッチング素子をリレーの代わりに使用できるため、電気接続箱１を非常に小型化できるという利点がある。
しかしながら、前記のように、ＰＤ２を電気接続箱１のケース内部に垂直配置しているため、電気接続箱１が垂直方向に大型化してしまい、高さの制約が厳しい車種においては、前記ＰＤ２を備えた電気接続箱１を配置できない、もしくは、配置位置が限られて回路設計の自由度が低下する問題がある。

また、本出願人は、特開２００１−３１９７０８号（特許文献２）において、図５に示すように、ＰＤ２を分岐回路ブロック６の側方に水平方向に配置した電気接続箱１’を提供している。
このように、ＰＤ２を分岐回路ブロック６の側方に水平方向に配置することにより電気接続箱１を低背化することができる。

しかしながら、特許文献２で提供している電気接続箱１’では、分岐回路ブロック６とＰＤ２を共に水平配置し、かつ、水平方向に並列させて配置しているため、電気接続箱１が水平方向に大幅に大型化してしまい、搭載スペースが広くなり、自動車への搭載位置が制約されてしまう問題がある。
特開２００３−２１８５６２号公報 特開２００１−３１９７０８号公報

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、ＰＤを分岐回路ブロックの下方位置に水平配置することにより、電気接続箱を垂直方向に小型化すると共に水平方向にも適度な大きさとし、高さや幅方向の制約が厳しい車種にも搭載可能にすることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、水平方向に配置されるケース内を上部空間と下部空間とに仕切り、
前記上部空間にバスバーと絶縁板の積層体からなる分岐回路ブロックを水平方向に収容している一方、
前記下部空間に、導体を設けた上面に電子部品を実装していると共に下面にバスバーを固定しているプリント基板を水平方向に配置し、かつ、該プリント基板の下部に放熱用金属板を一体的に固着しているパワーディストリビュータ（ＰＤ）を配置し、前記放熱用金属板を前記ケースの下面開口に露出させて配置していることを特徴とする電気接続箱を提供している。

前記構成によれば、従来垂直配置していたパワーディストリビュータをケース内部に水平方向に配置しているため、電気接続箱を垂直方向に小型化することができ、高さの制約が厳しい車種にも容易に搭載することができる。また、分岐回路ブロックとＰＤを水平方向に並列させず、上下に対向するように配置しているため、電気接続箱が水平方向に大型化しすぎることもない。
前記ケースの下面開口に露出させた放熱用金属板を自動車のタイヤハウスに対向する位置に配置すると、放熱用金属板が外気に触れやすく放熱性を高めることができる。

詳細には、上記ケースはアッパーケース、平板状のロアケース、ＰＤケースとから形成し、前記上部空間はアッパーケースとロアケースとで囲んでいると共に、前記下部空間は前記ロアケースとＰＤケースとで囲み、
前記アッパーケースの上壁に設けた搭載部に取り付けられるヒューズおよびリレーは前記上部空間内の分岐回路ブロックのバスバーと接続している一方、
前記下部空間の一部周縁には前記ロアケースから下向きに突設した複数のコネクタ搭載部を配置し、該コネクタ搭載部に前記上部空間内の分岐回路ブロックのバスバーから端子を突設して入出力コネクタと接続していると共に、前記コネクタ搭載部を除く部分は下面開口として前記放熱用金属板を前記ＰＤケースの周壁と固定して露出させている。

前記のように、ロアケースから下向きに突設する複数のコネクタ搭載部を下部空間の周縁に集中配置しているため、下部空間の残りのスペースをＰＤの搭載領域として確保できる。よって、分岐回路ブロックに対してＰＤケースを上下に対向させて水平方向に配置することができ、かつ、該ＰＤに設けた放熱用金属板の配置スペースを十分に確保できることより、放熱性も高めることができる。

前記下部空間側のＰＤのバスバーを前記基板の周縁から上部空間側へと突出させて、前記上部空間側のバスバーと前記アッパーケース上壁に搭載するヒューズを介して接続し、かつ、前記ＰＤ側のプリント基板の導体およびバスバーを中継端子を介して上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーと接続していることが好ましい。
また、前記上部空間側の分岐回路ブロック側方から下部空間側にかけて大型の中継端子を配置し、該中継端子を介して下部空間側の前記ＰＤ側のプリント基板の導体およびバスバーと上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーとを接続していることが好ましい。

詳細には、前記ロアケースの下面から下方のＰＤケース内に中継端子収容部を突設し、該中継端子収容部に前記中継端子を収容し、該中継端子に前記上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーからの端子を上方から挿入接続すると共に、前記ＰＤの導体およびバスバーの端子を下方から挿入接続し、ＰＤ側の導体およびバスバーも上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーを介して入出力コネクタと接続している。

電源回路と接続される大電流回路用バスバーと接続する中継端子として大型（長尺）のものを使用する一方、大電流回路用バスバー以外のバスバーと接続する中継端子として小型（短尺）のものを使用し、大型の中継端子を分岐回路ブロックの側方位置からＰＤの上面側にかけて配置し、小型の中継端子を分岐回路ブロックの下面側からＰＤの上面側にかけて配置すると、分岐回路ブロックとＰＤの間隔が大きくならず電気接続箱を低背化することができる。

前記ＰＤのプリント基板上面の導体上に実装する電子部品は多重回路用等の半導体リレーおよび基板リレーを含んでいることが好ましい。
前記構成によれば、機械式のリレーに代えて半導体リレーをＰＤのプリント基板に実装することにより電気接続箱を小型化することができる。

前述したように、本発明によれば、従来垂直配置していたパワーディストリビュータを電気接続箱のケース内部に水平方向に配置しているため、電気接続箱を垂直方向の寸法を小さくすることができ、高さの制約が厳しい車種にも容易に搭載することができる。また、分岐回路ブロックとＰＤを水平方向に並列させず、上下に対向するように配置しているため、電気接続箱が水平方向に大型化しすぎることもなく、占有面積を小さくできる。

また、電気接続箱のロアケースから下向きに突設する複数のコネクタ搭載部を下部空間の一部周縁に集中配置することにより、下部空間の残りのスペースをＰＤの搭載領域として十分に設けることができ、ロアケースの下面にコネクタ搭載部を設けながら、ＰＤを水平方向に配置することができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態を示し、電気接続箱１０は、アッパーケース１１、平板状のロアケース１２及びＰＤケース１３を組み付けて形成しており、水平方向に配置されるケース内部をアッパーケース１１とロアケース１２とで囲まれた上部空間Ｓ１とロアケース１２とＰＤケース１３とで囲まれた下部空間Ｓ２とに仕切っている。上部空間Ｓ１には後述する分岐回路ブロック２０を、下部空間Ｓ２には後述するパワーディストリビュータ３０をそれぞれ水平方向に配置している。

上部空間Ｓ１には、バスバー２１と絶縁板２２を交互に積層した積層体からなる分岐回路ブロック２０を水平方向に収容している。分岐回路ブロック２０のバスバー２１は所要箇所を上下いずれか一方に屈折してタブ状もしくは音叉状の端子２１ａ〜２１ｅを設けている。
下方に向けて突設するタブ状の端子２１ａは、ロアケース１２の一側周縁に沿って下向きに突設した複数のコネクタ搭載部１４内に突出し、該コネクタ搭載部１４に搭載するコネクタ（図示せず）に接続される。また、下方に向けて突設するタブ状の端子２１ｂは、ロアケース１２のコネクタ搭載部１４の近傍に設けた中継端子収容部１５内に突出し、該中継端子収容部１５内の両端に雌端子部を備えた中継端子４０に接続され、該中継端子４０を介して後述するパワーディストリビュータ３０の導体３２もしくはバスバー３３の端子と接続される。
一方、バスバー２１から上方に向けて突設する音叉状の端子２１ｃ、２１ｄ及びタブ状の端子２１ｅは、それぞれアッパーケース１１の上面に設けたヒューズ搭載部１６、リレー搭載部１７、ヒュージブルリンク搭載部１８内に突出して、それぞれヒューズ４１、リレー、ヒュージブルリンク（図示せず）の端子と接続している。

下部空間Ｓ２には、パワーディストリビュータ３０（以下、ＰＤ３０と称す）を分岐回路ブロック２０に対向するように水平方向に配置している。該ＰＤ３０は、導体３２を設けた上面に半導体リレー３５および基板リレー３６等の電子部品を実装していると共に下面にバスバー３３を固定しているプリント基板３１と、該プリント基板３１の下部に一体的に固着している放熱用金属板３４とからなる。前記のように、ＰＤ３０を水平方向に配置すると、ＰＤ３０のプリント基板３１と放熱用金属板３４が共に水平配置され、放熱用金属板３４はＰＤケース１３の周壁下面に固定して、ＰＤケース１３の下面開口に露出している。
ＰＤ３０のバスバー３３は、プリント基板３１の基板の周縁から上部空間Ｓ１側へと突出させており、基板の両側に端子３３ａ、３３ｂを設けている。

ＰＤケース１３は、ＰＤ３０のプリント基板３１を四方から囲む枠状としている。該枠状の周壁１３ａには、ロアケース１２の中継端子収容部１５を外嵌する凹部１３ｂを設けると共に、下面に該凹部１３ｂと連通する端子孔１３ｃを設け、該端子孔１３ｃにＰＤ３０のバスバー３３の端子３３ａを貫通させて、中継端子収容部１５に収容する中継端子４０に接続し、該中継端子４０を介して分岐回路ブロック２０のバスバー２１の端子２１ｂと接続している。これにより、ＰＤ３０のバスバー３３は分岐回路ブロック２０のバスバー２１を介してロアケース１２のコネクタ搭載部１４に搭載されるコネクタと接続される。
なお、中継端子４０と接続するＰＤ３０側の端子は、バスバー３３の端子３３ａに限らず、ＰＤ３０の導体３２に設けた端子を接続してもよい。
また、周壁１３ａの他側周縁には上下に延在する貫通孔１３ｄを設けており、該貫通孔１３ｄにＰＤ３０のバスバー３３の端子３３ｂを貫通させてアッパーケース１１のヒューズ搭載部１６内に突出させている。該ヒューズ搭載部１６にヒューズ４１を搭載すると、ヒューズ４１の一対のタブ４１ａ、４１ｂがそれぞれバスバー３３の端子３３ｂとバスバー２１の端子２１ｃに接続されて、該ヒューズ４１を介して分岐回路ブロック２０のバスバー２１とＰＤ３０のバスバー３３が接続される。

放熱用金属板３４の所要箇所には、ボルト孔３４ａを設けたブラケット３４ｂを突設し、該ボルト孔３４ａにボルトを通して車体パネル（図示せず）にボルト締め固定している。放熱用金属板３４を金属製の車体パネルに直接固定することで放熱用金属板３４の放熱性を高めている。
なお、上記構成の電気接続箱は自動車のタイヤハウス上に配置することが好ましく、よって、本実施形態では、前記車体パネルはエンジン搭載領域を仕切るパネルとし、該パネルにブラケット３４ｂを介して固定している。

次に、電気接続箱１０の回路構造について説明する。
コネクタ搭載部１４に搭載されるコネクタ内には電源回路の電線端末に接続された入力側の端子と負荷側に電力を供給する電線端末に接続された出力側の端子とが収容されている。コネクタ内の入力側の端子には、分岐回路ブロック２０のバスバー２１のうちの大電流回路用バスバーが接続され、順に大電流回路用バスバー、大電流回路用バスバーの端子２１ｃ、ヒューズ４１、ＰＤ３０のバスバー３３の端子３３ｂ、バスバー３３を介してＰＤ３０にも電力が供給される。

ＰＤ３０に供給された電力は、ＰＤ３０のプリント基板３１において、半導体リレー３５や基板リレー３６等の電子部品を通過した後、バスバー３３の端子３３ａ、中継端子４０、分岐回路ブロック２０のバスバー２１の端子２１ｂ、バスバー２１、バスバー２１の端子２１ａ、該端子２１ａと接続するコネクタ内の出力側の端子及び電線を順に介して負荷側の所要の電装品へ供給される。
なお、前記とは逆に、ヒューズ４１を介してＰＤ３０から分岐回路ブロック２０へ電源が供給される場合や中継端子４０を介して分岐回路ブロック２０からＰＤ３０へ電源が供給される場合もある。

前記構成によれば、ロアケース１２から下向きに突設する複数のコネクタ搭載部１４を下部空間Ｓ２の一側周縁に集中配置することにより、下部空間Ｓ２の残りのスペースをＰＤ３０の搭載領域として十分に設けることができ、従来垂直配置していたＰＤをケース内部に水平方向に配置しているため、電気接続箱１０を垂直方向に小型化することができ、高さの制約が厳しい車種にも容易に搭載することができる。また、分岐回路ブロック２０とＰＤ３０を水平方向に並列させず、上下に対向するように配置しているため、電気接続箱１０が水平方向に大型化しすぎることもない。

図３は、本発明の第２実施形態を示す。
第２実施形態では、ＰＤ３０のバスバー３３を上方に屈折して設けた端子３３ｂをヒューズを介して分岐回路ブロック２０のバスバー２１と接続せず、バスバー３３の端子３３ａと同様、長尺な大型の中継端子４２を介してバスバー２１と接続している。

具体的には、ロアケース１２の他側周縁にも下方に向けて突設する中継端子収容部１９を設けている。該中継端子収容部１９に両端に雌端子部４２ａ、４２ｂを備えた中継端子４２を収容し、下側の雌端子部４２ａにＰＤ３０のバスバー３３に設けた端子３３ｂを下方から挿入して接続すると共に、上側の雌端子部４２ｂに分岐回路ブロック２０のバスバー２１を下方に屈折して設けた端子２１ｆを上方から挿入して接続している。端子２１ｆを設けたバスバー２１はコネクタ搭載部１４に搭載したコネクタ内の入力側の端子に接続される大電流回路用バスバーであり、該端子２１ｆと接続する中継端子４２は中継端子収容部１９から上方に突出させて上部空間Ｓ１の分岐回路ブロック２０の側方まで延在させた大型のものを使用し、大電流を許容できるようにしている。一方、中継端子４０は、大電流回路用バスバー以外のバスバーと接続しており、中継端子４２よりも小型のものを使用している。

このように、大電流回路用バスバー以外のバスバーと接続する中継端子４０は短尺な小型のものでよいため、分岐回路ブロック２０の下方に配置する一方、大電流回路用バスバーと接続する長尺な大型の中継端子４２は分岐回路ブロック２０の側方に配置して電気接続箱１０が垂直方向に大型化しないよう効率良く中継端子４０、４２を配置している。

大型の中継端子４２を介在させる回路は、主に電源側の電線からコネクタ内の入力側の端子、分岐回路ブロック２０のバスバー２１（大電流回路用バスバー）、大型の中継端子４２、ＰＤ３０のバスバー３３、リレー３５（３６）、バスバー３３、小型の中継端子４０、バスバー２１、ヒューズ、バスバー２１、コネクタ内の出力側の端子の順で回路を構成している。

前記構成によれば、第１実施形態と同様、従来垂直配置していたＰＤをケース内部に水平方向に配置しているため、電気接続箱１０を垂直方向に小型化することができる。
また、大電流回路用バスバーと接続する中継端子４２は大型のものを使用する一方、大電流回路用バスバー以外のバスバーと接続する中継端子４０は小型のものを使用して接続するバスバーの電流量に応じて中継端子を使い分け、大型の中継端子４２は分岐回路ブロック２０の側方位置、小型の中継端子４０は分岐回路ブロック２０の下方位置にそれぞれ配置することにより、電気接続箱１０が垂直方向に大型化するのを防止している。
なお、本実施形態の大型の中継端子を介して分岐回路ブロックのバスバーとＰＤのバスバーとを接続する構造は、第１実施形態のヒューズを介して分岐回路ブロックのバスバーとＰＤのバスバーとを接続する構造と併用して同一の電気接続箱内に設けてもよい。
また、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第１実施形態の電気接続箱の断面図である。 電気接続箱を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。 第２実施形態の電気接続箱の断面図である。 従来例を示す図面である。 他の従来例を示す図面である。

符号の説明

１０ 電気接続箱
１１ アッパーケース
１２ ロアケース
１３ ＰＤケース
１４ コネクタ搭載部
１５、１９ 中継端子収容部
１６ ヒューズ搭載部
２０ 分岐回路ブロック
２１ 分岐回路ブロックのバスバー
２１ａ〜２１ｆ バスバーに設けた端子
３０ パワーディストリビュータ（ＰＤ）
３１ プリント基板
３２ 導体
３３ ＰＤのバスバー
３４ 放熱用金属板
３５ 半導体リレー
３６ 基板リレー
４０ 小型の中継端子
４１ ヒューズ
４２ 大型の中継端子

Claims (5)

1. 水平方向に配置されるケース内を上部空間と下部空間とに仕切り、
   前記上部空間にバスバーと絶縁板の積層体からなる分岐回路ブロックを水平方向に収容している一方、
   前記下部空間に、導体を設けた上面に電子部品を実装していると共に下面にバスバーを固定しているプリント基板を水平方向に配置し、かつ、該プリント基板の下部に放熱用金属板を一体的に固着しているパワーディストリビュータ（ＰＤ）を配置し、前記放熱用金属板を前記ケースの下面開口に露出させて配置していることを特徴とする電気接続箱。
2. 上記ケースはアッパーケース、平板状のロアケース、ＰＤケースとから形成し、前記上部空間はアッパーケースとロアケースとで囲んでいると共に、前記下部空間は前記ロアケースとＰＤケースとで囲み、
   前記アッパーケースの上壁に設けた搭載部に取り付けられるヒューズおよびリレーは前記上部空間内の分岐回路ブロックのバスバーと接続している一方、
   前記下部空間の一部周縁には前記ロアケースから下向きに突設した複数のコネクタ搭載部を配置し、該コネクタ搭載部に前記上部空間内の分岐回路ブロックのバスバーから端子を突設して入出力コネクタと接続していると共に、前記コネクタ搭載部を除く部分は下面開口として前記放熱用金属板を前記ＰＤケースの周壁と固定して露出させている請求項１に記載の電気接続箱。
3. 前記下部空間側のＰＤのバスバーを前記基板の周縁から上部空間側へと突出させて、前記上部空間側のバスバーと前記アッパーケース上壁に搭載するヒューズを介して接続し、かつ、前記ＰＤ側のプリント基板の導体およびバスバーを中継端子を介して上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーと接続している請求項２に記載の電気接続箱。
4. 前記上部空間側の分岐回路ブロック側方から下部空間側にかけて大型の中継端子を配置し、該中継端子を介して下部空間側の前記ＰＤ側のプリント基板の導体およびバスバーと上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーとを接続している請求項２または請求項３に記載の電気接続箱。
5. 前記ロアケースの下面から前記ＰＤケース内に中継端子収容部を突設し、該中継端子収容部に前記中継端子を収容し、該中継端子に前記上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーからの端子を上方から挿入接続すると共に、前記ＰＤの導体およびバスバーの端子を下方から挿入接続し、ＰＤ側の導体およびバスバーも上部空間側の分岐回路ブロックのバスバーを介して入出力コネクタと接続している請求項３または請求項４に記載の電気接続箱。

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