JP2015053787A - 高圧用電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧用バスバーと低圧用バスバーの接続部分の接触抵抗の低減を図ることができ、さらに小型化・軽量化を有利に達成することができる、新規な構造の高圧用電気接続箱を提供すること。【解決手段】高圧用バスバー１６の板厚寸法を低圧用バスバー２０の板厚寸法よりも大きくすると共に、高圧用バスバー１６と低圧用バスバー２０との接続部４０を、高圧側バスバー１６を低圧用バスバー２０に重ね合わせて、高圧用バスバー１６側から低圧用バスバー２０側に押し込んだメカニカルクリンチで形成した。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等に搭載される電気接続箱に係り、特に、高電圧用の回路が内蔵された高圧用電気接続箱に関するものである。

従来から、自動車の電装系には、リレーボックスやジャンクションボックス等の電気接続箱が用いられており、電気接続箱を介してバッテリーから車載電装品等への効率的な電力の分配がなされている。特に、近年の電気自動車等では、バッテリー・インバータ間により高電圧大電流を使用する車両が増えており、例えば、特開２００６−５０７６８号公報（特許文献１）に記載の如く、バスバーによって構成された高電圧用の回路を備えた高圧用電気接続箱も用いられるようになっている。

ところで、このような高圧用電気接続箱では、特許文献１にも記載されているように、比較的太いバスバーによって構成された高圧用回路から分岐して、それよりも細いバスバーによって構成された低圧用回路に接続することで、電力の分岐分配が行われている。そこにおいて、高圧用回路を構成する高圧用バスバーと低圧用回路を構成する低圧用バスバーは、それぞれの接続部位に突設されたタブ部同士をヒューズ等の電気部品や中継端子を介して相互に接続したり、高圧用バスバーと低圧用バスバーを相互に重ね合せてボルトとナットにより締結すること等により、電気的に導通されている。

ところが、このような従来構造では、高圧用バスバーと低圧用バスバーを、中継端子等の別部品を介して接続する必要があり、部品点数や組立製造工数の増加および専用設備の必要性が避けられないという問題があった。また、別部品を介して高圧用バスバーと低圧用バスバーが接続されることから、接触抵抗が高くなることが避けられないという問題も招いていた。

さらに、高圧用バスバーと低圧用バスバーのそれぞれのタブ部を別部品を介して接続する場合は、接続部分の高さ寸法が嵩む。また、高圧用バスバーと低圧用バスバーを相互に重ね合せてボルトとナットで締結する場合も、ボルトとナットの装着領域を確保する必要がある。何れの場合も電気接続箱の大型化が避けられず、別部品を使用するためその分重量が増すことから、近年の電気接続箱への小型化、軽量化への要求に対応し難いという問題もあった。

特開２００６−５０７６８号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、高圧用バスバーと低圧用バスバーの接続部分の接触抵抗の低減を図ることができ、さらに小型化・軽量化を有利に達成することができる、新規な構造の高圧用電気接続箱を提供することにある。

本発明の第一の態様は、高圧用バスバーによって構成された高圧用回路と、低圧用バスバーによって構成された低圧用回路を含んで構成された高圧用電気接続箱において、前記高圧用バスバーの板厚寸法が前記低圧用バスバーの板厚寸法よりも大きくされている一方、前記低圧用バスバーと前記高圧用バスバーの接続部が、前記低圧用バスバーに前記高圧用バスバーを重ね合せて、該高圧用バスバー側から前記低圧用バスバー側に押し込まれたメカニカルクリンチによって形成されていることを、特徴とする。

本発明に従う構造とされた高圧用電気接続箱においては、高圧用バスバーと低圧用バスバーが、メカニカルクリンチによって、別部品を介することなく直接に接続されている。これにより、高圧用バスバーと低圧用バスバーとの接続部における接触荷重を有効に確保して、接触抵抗を低減することができる。

そして、高圧用バスバーと低圧用バスバーとの接続に中継端子やボルト等の別部品を要さないことから、部品点数を削減することができると共に、中継端子の接続やボルト締結の作業を不要とすることができて、製造コストの低減を図ることができる。また、例えば低圧用バスバーをプレス加工により分断した後に、高圧用バスバーを重ね合わせて再度プレス加工することで、複数箇所をメカニカルクリンチで同時に接続することもでき、更なる製造効率の向上を図ることもできる。加えて、高圧用バスバーと低圧用バスバーを別部材を要することなく接続することから、例えばボルト等に比して接続部を小型化することができる。それと共に、部品点数の削減により接続部を軽量化することができる。その結果、高圧用電気接続箱の小型化および軽量化を図ることができる。

また、高圧用バスバーの板厚寸法を低圧用バスバーの板厚寸法よりも大きくすることで通電断面積を確保したことにより、高圧用バスバーの幅寸法の増大を抑えることができ、高圧用バスバーの配索スペースの省スペース化を図ることができる。そして、板厚寸法の大きな高圧用バスバー側から押し込んでメカニカルクリンチを形成することにより、メカニカルクリンチの成形不良を招くおそれを低減することができる。

本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記低圧用バスバーにおいて、前記接続部が形成される前記高圧用バスバーとの重ね合わせ部が幅広に形成されているものである。

本態様によれば、低圧用バスバーにおける接続部の幅寸法を確保することによって、メカニカルクリンチの成形品質をより高度に確保することができる。また、高圧用バスバーとの接触面積をより大きく確保することによって、高圧用バスバーとの接続信頼性を向上することができる。

本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に記載のものにおいて、１つの前記高圧用バスバーに、複数の前記低圧用バスバーが接続されているものである。

前述のように、本発明によれば、複数箇所のメカニカルクリンチを同時に形成することも可能であり、本態様のように、高圧用バスバーに複数の低圧用バスバーが接続される場合には、複数の低圧用バスバーを同時に接続することができる。

本発明の第四の態様は、前記第一〜第三の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記低圧用バスバーが接続された前記高圧用バスバーの少なくとも１つが、電流センサに挿通されているものである。

本発明によれば、低圧用バスバーと高圧用バスバーがメカニカルクリンチで高い接触荷重をもって接続されていることにより、低圧用バスバーと高圧用バスバーとの接触抵抗の変動を抑えることができる。従って、高圧用バスバーを電流センサに挿通されるバスバーとして用いることにより、電流センサの検出精度を高めることができる。

本発明においては、高圧用バスバーの板厚寸法を低圧用バスバーの板厚寸法よりも大きくすると共に、高圧用バスバーと低圧用バスバーの接続部を、高圧用バスバー側から低圧用バスバー側に押し込んだメカニカルクリンチで形成した。これにより、高圧用バスバーと低圧用バスバーとの接触荷重を有効に確保して、接触抵抗の低減を図ることができる。更に、高圧用バスバーと低圧用バスバーを別部品を介することなく接続したことにより、高圧用電気接続箱の製造コストの低減と、小型化および軽量化を図ることができる。

本発明の一実施形態としての高圧用電気接続箱の分解斜視図。 高圧用バスバーと低圧用バスバーの平面図。 高圧用バスバーとこれに接続される低圧用バスバーの、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 接続部の断面を示す写真。 高圧用バスバーと低圧用バスバーとの接続部の接合工程を説明するための斜視図。 図５のＶＩ−ＶＩ断面の要部拡大図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１に、本発明の一実施形態としての高圧用電気接続箱１０を示す。高圧用電気接続箱１０は、合成樹脂からなるアッパケース１２とロアケース１４の間に、複数の高圧用バスバー１６からなる高圧用回路１８と、複数の低圧用バスバー２０からなる低圧用回路２２が収容されていると共に、電流センサ２４やリレー２６等の各種電気部品が収容された構造とされている。

図２および図３に、高圧用回路１８および低圧用回路２２を示す。以下の説明において、高圧用回路１８を構成する高圧用バスバー１６と、低圧用回路２２を構成する低圧用バスバー２０について、特定のものを指す場合には、高圧用バスバー１６ａ，低圧用バスバー２０ａ等として説明し、特に区別しない場合には、高圧用バスバー１６および低圧用バスバー２０として説明する。なお、図３は、後述する高圧用バスバー１６ａ，１６ｂと、これに接続される低圧用バスバー２０ａ〜２０ｄのみを図示している。

高圧用回路１８は、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂによって構成されている。高圧用バスバー１６ａ，１６ｂは、銅や銅合金等からなる金属板がプレス打ち抜きおよび屈曲加工等されて形成されており、高圧用回路１８の回路配索形状等を考慮して任意の形状に設定され得る。本実施形態の高圧用バスバー１６ａ，１６ｂは、略一直線状に延びる帯形状とされており、一方の端部にボルト挿通孔２８が貫設されていると共に、他方の端部には、リレー２６（図１参照）に接続するタブ状のリレー接続部３０が立ち上げられて形成されている。

一方、低圧用回路２２は、複数の低圧用バスバー２０によって構成されている。各低圧用バスバー２０は、銅や銅合金等からなる金属板がプレス打ち抜きおよび屈曲加工等されて形成されており、低圧用回路２２の回路配索形状等を考慮して任意の形状に設定され得る。これら低圧用バスバー２０のうち、低圧用バスバー２０ａが高圧用バスバー１６ａと接続されている一方、低圧用バスバー２０ｂ〜２０ｄが、高圧用バスバー１６ｂと接続されている。低圧用バスバー２０ａ〜２０ｄには、それぞれ、所望の配索形状に形成された回路部３２の一方の端縁部に、高圧用バスバー１６ａ又は高圧用バスバー１６ｂに重ね合される重ね合せ部３４が形成されていると共に、他方の端部に端子部３６が形成されている。各低圧用バスバー２０ａ〜２０ｄの重ね合せ部３４は、それぞれ、一辺の長さが、重ね合される高圧用バスバー１６ａ又は高圧用バスバー１６ｂの幅寸法（図２中、上下方向寸法）と略等しい略正方形の板形状とされており、回路部３２よりも大きな幅寸法（図２中、左右方向寸法）をもって形成されている。また、低圧用バスバー２０ａ，２０ｂ，２０ｃの端子部３６は、回路部３２から垂直に立ち上げられたタブ形状とされている一方、低圧用バスバー２０ｄの端子部３６は、回路部３２の端部にネジ孔が貫設された形状とされている。

なお、図３から明らかなように、高圧用バスバー１６の板厚寸法：ｔ_h は、低圧用バスバー２０の板厚寸法：ｔ_l に比して大きくされている。高圧用バスバー１６の板厚寸法：ｔ_h および低圧用バスバー２０の板厚寸法：ｔ_l は、要求される通電容量等を考慮して任意に設定され得る。本実施形態における高圧用バスバー１６の板厚寸法：ｔ_h は２．０ｍｍ、或いは２．５ｍｍ、低圧用バスバー２０の板厚寸法：ｔ_l は０．８ｍｍに設定されている。

そして、低圧用バスバー２０ａが高圧用バスバー１６ａに接続されていると共に、低圧用バスバー２０ｂ〜２０ｄが、高圧用バスバー１６ｂに接続されている。これら低圧用バスバー２０ａと高圧用バスバー１６ａ、低圧用バスバー２０ｂ〜２０ｄと高圧用バスバー１６ｂは、何れも同様の構造で接続されている。図４に、低圧用バスバー２０ａと高圧用バスバー１６ａとの接続部４０の断面を例示して説明する。

接続部４０は、メカニカルクリンチによって形成されている。接続部４０において、低圧用バスバー２０ａの重ね合せ部３４に、高圧用バスバー１６ａが重ね合されている。高圧用バスバー１６ａは、重ね合せ部３４からの回路部３２の延出方向（図２中、上方）に直交して重ね合されている。

接続部４０は、高圧用バスバー１６ａと低圧用バスバー２０ａが、高圧用バスバー１６ａ側から低圧用バスバー２０ａ側に略同形状で突出された有底円筒形状の有底筒部４２ａ，４２ｂによって構成されている。有底筒部４２ａ，４２ｂの底部４４ａ，４４ｂには、その外周縁部が斜め外方に向かって円環状に突出する環状突部４６ａ，４６ｂが形成されている。これら環状突部４６ａ，４６ｂにより、高圧用バスバー１６ａの有底筒部４２ａの外径が底部４４ａ側において拡げられて円環状の係合凸部４８が形成されている一方、低圧用バスバー２０ａの有底筒部４２ｂの内径が底部４４ｂ側において拡げられて円環状の係合凹部５０が形成されている。そして、高圧用バスバー１６ａの有底筒部４２ａが、低圧用バスバー２０ａの有底筒部４２ｂに押し込まれて、係合凸部４８と係合凹部５０が嵌合されることにより、高圧用バスバー１６ａと低圧用バスバー２０ａが接合されている。

接続部４０の形成は、例えば図５および図６に示すようにして行われる。先ず、ポンチ５２とダイ５４を用意する。ポンチ５２は、円柱形状を有しており、先端部５６が基端部５８に比して小径とされている。なお、ポンチ５２の先端面６０は、円形の略平坦面とされている。一方、ダイ５４は、円柱形状を有しており、先端面６２に凹所６４が形成されている。凹所６４は、上方（図６中、上方）に開口する略有底円筒形状とされており、底面６６の中心部が円形の略平坦形状とされている一方、底面６６の外周縁部に環状溝６８が形成されている。そして、凹所６４の内径は、高圧用バスバー１６ａと低圧用バスバー２０ａの厚さを考慮して、ポンチ５２の先端部５６の外径よりやや大きい所定の大きさに形成されている。

そして、ダイ５４の上に、低圧用バスバー２０ａの重ね合せ部３４が載置されると共に、重ね合せ部３４に、高圧用バスバー１６ａが重ね合わされて位置固定される。この状態でポンチ５２の先端部５６をダイ５４の凹所６４に向けて移動させることにより、高圧用バスバー１６ａが低圧用バスバー２０ａ側に押し込まれ、高圧用バスバー１６ａと低圧用バスバー２０ａが、重ね合わせ部分において局部的にダイ５４の凹所６４内に張り出されて、有底筒部４２ａ，４２ｂが形成される。有底筒部４２ａ，４２ｂは、ダイ５４の凹所６４の底面６６に到達するまでは有底筒体形状を維持し、その後、更にポンチ５２が前進すると、凹所６４内で横方向に広げられる。そして、環状溝６８を含む凹所６４内に材料が満たされることにより、高圧用バスバー１６ａの有底筒部４２ａに係合凸部４８が形成されると共に、低圧用バスバー２０ａの有底筒部４２ｂに係合凹部５０が形成される。そして、係合凸部４８と係合凹部５０の嵌合により、高圧用バスバー１６ａと低圧用バスバー２０ａが接合される。

また、同様に、高圧用バスバー１６ｂに対して、低圧用バスバー２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが接合される。なお、高圧用バスバー１６ｂには、３つの低圧用バスバー２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが接合されるが、好ましくは、それぞれの低圧用バスバー２０ｂ，２０ｃ，２０ｄについてポンチ５２とダイ５４が用意されて、同時に接合される。

このようにして、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂによって構成された高圧用回路１８と、低圧用バスバー２０ａ〜２０ｄ、および他の低圧用バスバー２０を含んで構成された低圧用回路２２とが相互に接続される。そして、図１に示したように、高圧用バスバー１６および低圧用バスバー２０は、ロアケース１４に載置される。ロアケース１４には、各バスバー１６，２０に対応する凹所形状のバスバー収容溝７０が形成されており、各バスバー１６，２０が、対応するバスバー収容溝７０に収容状態で載置される。なお、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂが収容されるバスバー収容溝７０ａ，７０ｂにおいて、接続部４０と対応する位置には、接続部４０に突出形成された有底筒部４２ａ，４２ｂを逃がすための退避凹所７２が形成されている。高圧用バスバー１６ａ，１６ｂと低圧用バスバー２０ａ〜２０ｄがそれぞれバスバー収容溝７０に収容されることにより、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂと低圧用バスバー２０ａ〜２０ｄが接続部４０回りで相対回転することが防止されている。高圧用バスバー１６ａ，１６ｂは、リレー接続部３０，３０がリレー２６にボルト固定されると共に、ボルト挿通孔２８，２８にスタッドボルト７４が挿通されて、ロアケース１４にセットされる。また、高圧用バスバー１６ａは、電流センサ２４に挿通されてロアケース１４にセットされている。

そして、ロアケース１４にアッパケース１２が被せられて、ロアケース１４の外周面の複数箇所に形成されたロック爪７６と、対応するアッパケース１２の外壁に形成されたロック片７８とが相互に係合されることで、ロアケース１４とアッパケース１２が相互に組み付けられる。アッパケース１２の上面には、ヒューズ８０が装着されるヒューズ装着部８２、抵抗８４が装着される抵抗装着部８６、リレー８８が装着されるリレー装着部９０、コネクタが装着されるコネクタ装着部（図示省略）等が設けられている。そして、ロアケース１４にアッパケース１２が被せられることによって、各低圧用バスバー２０に設けられた端子部３６が各装着部８２，８６，９０等に配設されて、必要に応じて中継端子９２を介してヒューズ８０や抵抗８４、リレー８８、コネクタ等と接続される。なお、低圧用バスバー２０ａの端子部３６は、リレー装着部９０に配設されてリレー８８と接続される。低圧用バスバー２０ｂの端子部３６は、コネクタ装着部に配設されてコネクタと接続される。低圧用バスバー２０ｃの端子部３６は、抵抗装着部８６に配設されて抵抗８４と接続される。低圧用バスバー２０ｄの端子部３６は、ヒューズ装着部８２に配設されてヒューズ８０と接続される。

本実施形態に従う構造とされた高圧用電気接続箱１０においては、高圧用回路１８を構成する高圧用バスバー１６ａ，１６ｂと、低圧用回路２２を構成する低圧用バスバー２０ａ〜ｄが、メカニカルクリンチで形成された接続部４０で接続されている。これにより、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂと低圧用バスバー２０ａ〜ｄを、中継端子等の別部品を介することなく、高い接触荷重をもって接続することができる。その結果、接続部４０における接触抵抗を低減することができる。また、高圧用バスバー１６と低圧用バスバー２０との接触荷重を安定的に確保して、接触抵抗の変動を抑えられることから、高圧用バスバー１６ａのように、電流センサ２４の検出用バスバーとして利用される場合には、検出精度の向上を図ることができる。

そして、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂと低圧用バスバー２０ａ〜ｄとの接続に別部品を要さないことから、部品点数を削減することができると共に、接続部４０の小型化を図ることができる。その結果、高圧用電気接続箱１０の製造コストの低減と、軽量化および小型化を図ることができる。また、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂと低圧用バスバー２０ａ〜ｄを、ボルト締め等に比して効率良く接続することができ、複数箇所を同時に接続することも可能であり、例えば高圧用バスバー１６ｂに接続される複数の低圧用バスバー２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにメカニカルクリンチを同時に施すことにより、製造効率の更なる向上を図ることができる。

さらに、高圧用バスバー１６の板厚寸法：ｔ_h が、低圧用バスバー２０の板厚寸法：ｔ_l に比して大きくされている。これにより、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂの幅寸法の増大を抑えつつ、通電断面積を確保することができ、高圧用バスバー１６ａ，１６ｂの配索スペース効率を向上することができる。そして、板厚寸法の大きな高圧用バスバー１６側から板厚寸法の小さな低圧用バスバー２０側に押し込んでメカニカルクリンチを形成することによって、特に板厚寸法の小さな低圧用バスバー２０が破断されるおそれを軽減して、成形不良のおそれを低減することができる。更に、低圧用バスバー２０における高圧用バスバー１６との重ね合せ部３４を幅広に形成して幅寸法を確保することによって、破断のおそれがより低減されている。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、高圧用バスバーおよび低圧用バスバーの個数および具体的形状は、要求される回路配索形状等に応じて適宜に設定され得ることは、勿論である。

１０：高圧用電気接続箱、１６：高圧用バスバー、１８：高圧用回路、２０：低圧用バスバー、２２：低圧用回路、２４：電流センサ、２６：リレー、３２：回路部、３４：重ね合せ部、３６：端子部、４０：接続部、５２：ポンチ、５４：ダイ、８０：ヒューズ、８４：抵抗、８８：リレー、９２：中継端子

Claims (4)

1. 高圧用バスバーによって構成された高圧用回路と、低圧用バスバーによって構成された低圧用回路を含んで構成された高圧用電気接続箱において、
   前記高圧用バスバーの板厚寸法が前記低圧用バスバーの板厚寸法よりも大きくされている一方、
   前記低圧用バスバーと前記高圧用バスバーの接続部が、前記低圧用バスバーに前記高圧用バスバーを重ね合せて、該高圧用バスバー側から前記低圧用バスバー側に押し込まれたメカニカルクリンチによって形成されている
   ことを特徴とする高圧用電気接続箱。
2. 前記低圧用バスバーにおいて、前記接続部が形成される前記高圧用バスバーとの重ね合わせ部が幅広に形成されている
   請求項１に記載の高圧用電気接続箱。
3. １つの前記高圧用バスバーに、複数の前記低圧用バスバーが接続されている
   請求項１又は２に記載の高圧用電気接続箱。
4. 前記低圧用バスバーが接続された前記高圧用バスバーの少なくとも１つが、電流センサに挿通されている
   請求項１〜３の何れか１項に記載の高圧用電気接続箱。