CN107251349A - 电连接箱及连接端子部件 - Google Patents

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Abstract

电连接箱(10)包括：电路部(13)，具有作为导电路径的母线(17A)～(17C)并安装有电子部件(12)；外壳(30)，容纳电路部(13)；基板侧端子部(18A)、(18B)，设置于母线(17A)、(17C)并形成有贯通孔(19)；电线侧端子部(43)，连接于电线(42)并形成有贯通孔(45)；柱头螺栓(25)，具有轴部(27)，在基板侧端子部(18A)、(18B)与电线侧端子部(43)重叠的状态下，轴部插通于基板侧端子部(18A)、(18B)的贯通孔(19)和电线侧端子部(43)的贯通孔(45)；以及螺母(47)，与柱头螺栓(25)连结，电线侧端子部(43)或基板侧端子部(18A)、(18B)中的与柱头螺栓(25)的支承面(26A)接触的接触部(20)的支承面(26A)侧的面凹陷而厚度尺寸减小。

Description

电连接箱及连接端子部件
技术领域
本发明涉及一种电连接箱及连接端子部件。
背景技术
近年来，为了提高燃油经济性和对环境的考虑，开发出除了主蓄电池之外还搭载有辅助电源的汽车。例如，通过将制动时的再生能源蓄存在辅助电源中并在行驶时用于向电气安装件供给电力，从而减少发电机的发电量并提高燃油经济性。另外，在怠速停止之后发动机再启动时，通过从辅助电源对起动机供给电力，从而防止由于主蓄电池的电压的瞬间下降而引起的电气安装件的瞬断、主蓄电池的劣化。
在主蓄电池与辅助电源之间设置有与行驶或怠速停止等车辆的动作状态对应的地切换电力的供给方式的装置。在该种装置中，以往为了导通大电流而使用机械继电器，但是，以小型化、提高使用寿命、静音化为目的而提出置换成半导体开关元件。作为半导体开关元件，使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管；Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor)等功率半导体(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-146933号公报
发明内容
发明要解决的课题
不过，由于导通大电流的路径之间的连接需要可靠地进行连接，因此，优选的是，不进行连接器彼此的连接，而利用螺栓和螺母对电线的末端部的端子与电路侧的端子之间进行连结。在此，在这样的利用螺栓和螺母进行连结的情况下，有可能会由于连结时的轴向力而使端子产生变形，或者由于周围环境温度的上升所引起的蠕变而使端子产生变形。端子的变形可能会随着时间推移而导致螺母的松弛，使端子间的接触电阻增加。
本发明基于上述情形而完成，其目的在于抑制端子部之间的接触电阻的增加。
用于解决课题的技术方案
本发明的电连接箱包括：电路部，具有作为导电路径的母线，并安装有电子部件；外壳，容纳所述电路部；基板侧端子部，设置于所述母线，并形成有贯通孔；电线侧端子部，连接于电线，并形成有贯通孔；螺栓，具有轴部，在所述基板侧端子部与所述电线侧端子部重叠的状态下，所述轴部插通于所述基板侧端子部的贯通孔和所述电线侧端子部的贯通孔；以及螺母，与所述螺栓连结，所述电线侧端子部或所述基板侧端子部中的与所述螺栓的支承面接触的接触部的所述支承面侧的面凹陷而使厚度尺寸减小。
本发明的连接端子部件包括：基板侧端子部，设置于母线，并形成有贯通孔，该母线作为安装有电子部件的电路部中的导电路径；电线侧端子部，连接于电线，并形成有贯通孔；螺栓，具有轴部，在所述基板侧端子部与所述电线侧端子部重叠的状态下，所述轴部插通于所述基板侧端子部的贯通孔和所述电线侧端子部的贯通孔；以及螺母，与所述螺栓连结，所述电线侧端子部或所述基板侧端子部中的与所述螺栓的支承面接触的接触部的所述支承面侧的面凹陷而使厚度尺寸减小。
根据本结构，由于电线侧端子部或基板侧端子部中的与螺栓的支承面接触的接触部的支承面侧的面凹陷而厚度尺寸减小，因此能够抑制螺栓连结时的轴向力所引起的接触部的变形、周围环境温度的上升所引起的接触部的变形。这样一来，通过抑制接触部的变形，能够抑制随着时间推移的螺栓或螺母的松弛等所引起的接触电阻的增加。
作为本发明的实施方式，也可以形成为以下的方式。
所述接触部由纯铜形成。
如果接触部通常由铜的纯度为99.9％以上的纯铜形成，则具有能够提高电导率这样的优点，另一方面，存在容易由于螺栓连结时的轴向力而使接触部变形这样的问题。根据本结构，在这种接触部容易变形的结构中，通过使接触部的支承面侧的面凹陷而减小厚度尺寸，抑制接触部的变形，因此能够进一步抑制随着时间推移的螺栓或螺母的松弛等所引起的接触电阻的增加。
发明效果
根据本发明，能够抑制端子部之间的接触电阻的增加。
附图说明
图1是表示实施方式的电连接箱的纵剖视图。
图2是电连接箱的分解立体图。
图3是表示电路部的俯视图。
图4是放大表示柱头螺栓和螺母被连结的部分的图。
图5是表示电线侧端子重叠在基板侧端子上的状态的图。
图6是放大表示基板侧端子的贯通孔附近的俯视图。
具体实施方式
参照图1～图6对实施方式进行说明。
本实施方式的电连接箱10在具备主蓄电池和辅助蓄电池的汽车等车辆中用于切换从主蓄电池及辅助蓄电池向灯、雨刷器等电气安装件供给的电力。以下，为了便于说明，关于上下方向及左右方向，以图1的方向为基准进行说明，电连接箱10能够以任意的朝向配置。
(电连接箱10)
如图1所示，电连接箱10具备电路部13、重叠于电路部13的散热板23、容纳电路部13和散热板23的外壳30、两个(多个)柱头螺栓25以及两个(多个)螺母47。
(电路部13)
电路部13安装有多个电子部件12，并具有控制基板14和3片(多个)母线17A～17C。如图3所示，电子部件12包括例如由功率MOSFET构成的多个开关元件12A和IC(集成电路，Integrated Circuit)12B。多个开关元件12A进行母线17A～17C的通电电流的接通或断开。各开关元件12A例如将背面侧的引线端子钎焊在母线17A、17B的上表面，并且将侧面侧的引线端子钎焊在控制基板14的导电路径及母线17B。
开关元件排列有3个(多个)是为了根据开关元件12A的容量使通电电流分流而能够导通大电流，而3个开关元件12A以相反的朝向(与电流供给方向相反的方向)配置是为了在开关断开时防止(由寄生二极管引起的)电流的反流。控制基板14在由玻璃基材或玻璃无纺布基材构成的绝缘板的面上通过印刷布线技术形成由铜箔等构成的导电路径。
在控制基板14的周缘部安装有连接器15。连接器15中，连接器端子保持于壳体，连接器端子壳体向壳体的后方延伸并钎焊于控制基板14的导电路径。连接器15连接有未图示的对方侧连接器，并被输入和输出对开关元件12A进行控制的控制信号、输出信号等。
(母线17A～17C)
3片母线17A～17C用作能够使电气安装件动作的比较大的电流的导电路径，且均是对由无氧铜(C1020、JIS合金命名。“纯铜”的一例)构成的金属板材实施冲裁加工而形成为与导电路径的形状对应的预定的形状。3片母线17A～17C隔开间隔地左右排列，正中的母线17C为T字状，并具有配置在母线17A、17B之间并沿前后方向延伸的部分和沿左右方向延伸的部分，母线17C整体重叠于控制基板14。左右的母线17A、17B为长方形，与母线17C相邻地配置并重叠于控制基板14，并且未与控制基板14重叠的部分形成为向左右(外方)呈齐平面(同一平面)地延伸的基板侧端子部18A、18B。
(基板侧端子部18A、18B)
基板侧端子部18A、18B为长方形，且贯通形成有供柱头螺栓25的轴部27插通的贯通孔19。贯通孔19为比轴部27的外周稍大的圆形。如图4所示，基板侧端子部18A、18B中的围绕贯通孔19的部分形成为与柱头螺栓25的支承面26A接触的接触部20。接触部20形成相对于下表面(支承面26A侧的面)凹陷的凹部20A，凹部20A围绕贯通孔19以恒定的宽度尺寸及恒定的厚度形成为圆环状(参照图6)。通过形成凹部20A，从而，接触部20的板厚比凹部20A的外侧的未与柱头螺栓25的支承面26A接触的非接触部21薄。具体而言，例如，在将非接触部21的板厚(母线的板厚)设为0.5mm～1mm的情况下，可以将凹部20A的深度设为0.05mm～0.01mm左右。
使母线17A～17C整体由无氧铜(C1020)形成是由于，像电连接箱10这样，对于导通大电流的母线17A～17C需要考虑发热。关于电导率，铜合金(C19020、JIS合金命名)为50％IACS(International Annealed Copper Standard(国际退火铜标准))，与此相对地，无氧铜高达101％IACS，因此，无氧铜能够将发热抑制得较低。但是，另一方面，如果对铜合金(C19020)与无氧铜(C1020)的硬度进行比较，以维氏硬度计，铜合金为110～140左右，与此相对地，无氧铜低至82～90。另外，与铜合金相比，无氧铜的高温蠕变特性也较差。由于电线42为了导通大电流而使用外径较大的线束，优选不采用可能会脱落的基于连接器15的连接，而是利用柱头螺栓25与螺母47进行连结。但是，在基板侧端子部18A、18B使用电导率较高的无氧铜时，由于柱头螺栓25与螺母47连结时施加的轴向力、暴露于高温下引起的基板侧端子部18A、18B的沉陷，有可能会使柱头螺栓25松弛而使基板侧端子部18A、18B与电线侧端子部43之间的接触电阻增加。
因此，在本实施方式中，对于基板侧端子部18A、18B，形成使支承面26A侧的面凹陷而成的凹部20A，而使与支承面26A接触的接触部20的厚度比非接触部21小，因此，与将接触部20形成为非接触部21的厚度相比，能够抑制螺栓连结时的轴向力或高温所引起的变形。能够抑制由该变形引起的螺母47的松弛所导致的基板侧端子部18A、18B与电线侧端子部43之间的接触电阻的增加。
如图2所示，在控制基板14、母线17A～17C的周缘部附近的位置等贯通形成有多个用于利用螺钉24进行螺纹紧固的圆形状的螺纹孔22。
(散热板23)
散热板23是用于将控制基板14或母线17A～17C的热量散发到外部的装置，例如，由铝或铝合金等形成，并通过粘接剂等粘贴在包含发热量较大的6个开关元件在内的区域的母线17A～17C。
(柱头螺栓25)
柱头螺栓25由金属制成，如图4所示，具有在金属圆杆的外周面上切出螺纹的轴部27和设置于轴部27的一端侧的方柱形的头部26。头部26的上端部侧的直径比下端部侧的直径小，平截面形成为矩形状。头部26与轴部27之间的台阶部分形成为支承面26A。支承面26A的面积(与基板侧端子部18A、18B接触的面的面积)比由金属制的六角螺母构成的螺母47与各基板侧端子部18A、18B接触的面的面积小。因此，在螺栓连结时或周围温度变化时，相比于与螺母47接触一侧，与支承面26A接触的面每单位面积受到更强的力而容易变形。
(外壳30)
如图1所示，外壳30由合成树脂制成，且是下部外壳31和上部外壳35嵌合而形成的。下部外壳31具备与控制基板14隔开间隔地相对的相对壁34，并且在下部外壳31的上表面凹陷形成有在左右两侧容纳柱状螺栓25的头部26的容纳室32。
容纳室32在下部外壳31的上表面形成为与头部26的外周形状对应的矩形。通过形成为这种形状，在柱头螺栓25与螺母47连结时进行柱头螺栓25的止转。容纳室32的深度设为支承面26A位于比下部外壳31的上表面31A稍高的位置(高出基板侧端子部18A、18B的凹部20A的深度尺寸的位置)的深度。
容纳室32在内壁的上侧设置有向内方突出的格子状肋部33，通过该肋部33进行柱头螺栓25的防脱。头部26向容纳室32的***例如能够根据头部26的旋转角度避开肋部33而***，或者通过在下部外壳31设置能够将头部26从侧方***的缺口，从而将头部26容纳在容纳室32内即可。
上部外壳35的左右两端侧能够载置电线42的末端部，并且上部外壳35具备用于对电线42的末端部及电线侧端子部43进行绝缘的绝缘壁37。在绝缘壁37的内侧沿上下方向贯通形成有使电线侧端子部43及基板侧端子部18A、18B露出的开口部38。开口部38以能够将电线侧端子部43和基板侧端子部18A、18B连接的大小形成，在安装电线侧端子部43之前，基板侧端子部18A、18B露出。绝缘壁37呈围绕电线42的末端部及电线侧端子部43的U字状延伸，在导出电线42的部分未形成绝缘壁37。
在上部外壳35中的左右方向的中间部贯通形成有使散热板23露出的散热孔39。散热孔39是与散热板23的形状对应的长方形状，且散热孔39的孔缘部形成为保持散热板23的周缘部而在与电路部13之间夹持散热板23的保持凸部40。如图2所示，在上部外壳35的底面形成有用于利用螺钉24对电路部13进行螺纹紧固的多个螺纹孔41。
电线42是导体部的周围被绝缘包覆层覆盖的包覆电线，且在末端部剥除绝缘包覆而露出的导体部安装有电线侧端子部43。导体部形成为大量的金属细线绞合而成的绞合线。电线侧端子部43是所谓的圆形端子，且具有板状连接部44和筒部46。在连接部44贯通形成有供柱头螺栓25的轴部27插通的贯通孔45。筒部46为筒状，且供电线42的导体部插通并压接于电线42的导体部。电线42与主蓄电池和辅助蓄电池连接。此外，通过基板侧端子部18A、18B、电线侧端子部43、柱头螺栓25及螺母47，构成用于将母线17A、17B与电线42之间电连接的连接端子部件。
接下来，对电连接箱10的制造方法进行说明。
对由无氧铜构成的金属板材实施冲裁加工，形成多个母线17A～17C。并且，对于围绕贯通孔19的圆环状的部分，利用形成有凸部的冲压设备进行加压，围绕贯通孔19形成具有凹部20A的接触部20。此外，该冲压加工例如通过在基板侧端子部18A、18B的贯通孔19中插通大致相同的截面形状的芯轴等，而使贯通孔19的孔径在冲压后也不变而保持为恒定。
接下来，将母线17A～17C彼此隔开预定间隙地配置，例如使用热固化性的粘接片将印刷有铜箔的导电路径的控制基板14用热压机粘贴在母线17A～17C上的预定位置。
接下来，在控制基板14及母线17A～17C上安装电子部件12。对于作为开关元件12A的MOSFET，每3个MOSFET并列地以源极端子彼此相对的方式配置，在母线17A、17B上钎焊漏极端子而进行连接。并且，在母线17C上钎焊源极端子而进行连接时，相对配置的MOSFET的源极端子彼此电连接。在安装全部的电子部件12之后，形成电路结构体。
接下来，将柱头螺栓25安装在下部外壳31的预定位置。然后，将柱头螺栓25的轴部27插通于基板侧端子部18A、18B的贯通孔19，并且在下部外壳31上载置电路结构体，并利用螺钉24进行螺纹紧固。
接下来，将上部外壳35盖上并进行螺纹紧固而固定在下部外壳31上。接下来，使安装在电线42的末端部的电线侧端子部43的贯通孔45插通于柱头螺栓25的轴部27而将基板侧端子部18A、18B与电线侧端子部43重叠。然后，将螺母47螺合连结于柱头螺栓25。
根据本实施方式，实现以下的作用和效果。
如本实施方式所述，如果基板侧端子部18A、18B与支承面26A接触的面积比螺母47与电线侧端子部43接触的面积大，则与螺母47侧相比，与基板侧端子部18A、18B中的支承面26A接触的部分每单位面积的力变强，由于在该部分随时间推移而产生蠕变等，有可能会发生螺母47的松弛等，增加端子部之间的接触电阻。与此相对地，根据本实施方式，基板侧端子部18A、18B中的与柱头螺栓25(螺栓)的支承面26A接触的接触部20与不与柱头螺栓25的支承面26A接触的非接触部21相比，支承面26A侧的面凹陷而使厚度尺寸减小。因此，在基板侧端子部18A、18B与电线侧端子部43重叠的状态下，使柱头螺栓25的轴部27插通于基板侧端子部18A、18B的贯通孔19及电线侧端子部43的贯通孔45，即利用螺母47进行连结，也可以抑制螺栓连结时的轴向力所引起的接触部20的变形、或周围环境温度的上升所引起的接触部20的变形。这样一来，通过抑制接触部20的变形，能够抑制随着时间推移的螺母47的松弛等所引起的接触电阻的增加。
另外，接触部20由无氧铜形成。
通过使无氧铜(C1020)由铜的纯度为99.96％以上的纯铜形成，没有添加元素，因此具有能够进一步提高电导率这样的优点，但另一方面，存在容易由于螺母47连结时的轴向力而变形这样的问题。根据本实施方式，在这种接触部20容易变形的结构中，由于接触部20的支承面26A侧的面凹陷而使厚度尺寸减小，因此能够进一步抑制随着时间推移的螺母47的松弛等所引起的接触电阻的增加。
另外，接触部20以冲压方式被压缩而凹陷。
这样一来，不仅减薄接触部20的厚度，而且是压缩接触部20而减薄厚度，由此，考虑到例如晶体的晶界变得难以移动，能够进一步抑制接触部20的变形。另外，通过压缩接触部20的部分而不对非接触部21进行压缩，与对非接触部21也进行压缩的情况相比，能够降低制造成本。
＜其他实施方式＞
本发明不限于通过上述记载及附图说明的实施方式，例如以下的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
(1)在上述实施方式中，在基板侧端子部18A、18B设置接触部20，但也可以在电线侧端子部43设置接触部20。例如，也可以不是如上述实施方式那样在柱头螺栓25的上侧连结螺母47，而是将螺母47配置在下部外壳31侧进行止转，将柱头螺栓25从上侧插通于各贯通孔19、45内并进行连结。在该情况下，电线侧端子部43中的与柱头螺栓25的支承面26A接触的部分成为接触部。
(2)在上述实施方式中，在基板侧端子部18A、18B的上方重叠电线侧端子部43，但也可以在基板侧端子部18A、18B的下方重叠电线侧端子部43。例如，电线侧端子部43也可以从例如沿着基板侧端子部18A、18B的板面的方向滑动等而重叠于基板侧端子部18A、18B的下方。
(3)电线侧端子部43的连接部44和基板侧端子部18A、18B整体形成为板状，但也可以将接触部以外的部分形成为板状以外的形状。
(4)接触部20的形成方法不限于上述实施方式的方法，只要是形成为至少接触部20中的支承面26A侧凹陷而能够使厚度比非接触部薄即可。
(5)在上述实施方式中，接触部20由纯铜中的无氧铜形成，但不限于此。例如，也可以由无氧铜以外的纯铜(纯度99.9％以上)或铜的纯度比纯铜低的材料来形成接触部20。
(6)在上述实施方式中，形成为用于切换从主蓄电池及辅助蓄电池向电气安装件供给的电力的电连接箱10，但不限于此。例如，也可以是配置在从车辆的电源至负载的路径的其他用途的电连接箱。另外，也可以将本发明应用在电连接箱以外的端子部之间的连接结构。
标号说明
10：电连接箱
12：电子部件
13：电路部
17A～17C：母线
18A、18B：基板侧端子部
19、45：贯通孔
20：接触部
21：非接触部
23：散热板
25：柱头螺栓(螺栓)
26：头部
26A：支承面
27：轴部
30：外壳
42：电线
43：电线侧端子部
44：连接部
47：螺母。

Claims (3)

1.一种电连接箱，包括：
电路部，具有作为导电路径的母线，并安装有电子部件；
外壳，容纳所述电路部；
基板侧端子部，设置于所述母线，并形成有贯通孔；
电线侧端子部，连接于电线，并形成有贯通孔；
螺栓，具有轴部，在所述基板侧端子部与所述电线侧端子部重叠的状态下，所述轴部插通于所述基板侧端子部的贯通孔和所述电线侧端子部的贯通孔；以及
螺母，与所述螺栓连结，
所述电线侧端子部或所述基板侧端子部中的与所述螺栓的支承面接触的接触部的所述支承面侧的面凹陷而使厚度尺寸减小。
2.根据权利要求1所述的电连接箱，其中，
所述接触部由纯铜形成。
3.一种连接端子部件，包括：
基板侧端子部，设置于母线，并形成有贯通孔，该母线作为安装有电子部件的电路部中的导电路径；
电线侧端子部，连接于电线，并形成有贯通孔；
螺栓，具有轴部，在所述基板侧端子部与所述电线侧端子部重叠的状态下，所述轴部插通于所述基板侧端子部的贯通孔和所述电线侧端子部的贯通孔；以及
螺母，与所述螺栓连结，
所述电线侧端子部或所述基板侧端子部中的与所述螺栓的支承面接触的接触部的所述支承面侧的面凹陷而使厚度尺寸减小。
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