JP2007144436A

JP2007144436A - 溶接構造とその溶接方法、及びそれを用いた制御装置

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Publication number: JP2007144436A
Application number: JP2005339587A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nakatani; 伸也中谷; Shin Onose; 伸小野瀬; Hisashi Yukita; 寿雪田; Keiichi Urashiro; 慶一浦城; Yasunori Odakura; 安則小田倉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: JP5188020B2

Abstract

【課題】溶接側端子と被溶接側端子とを溶接する際に溶接側端子が曲がっていた場合に溶接側端子が被溶接側端子に対して離間してしまい確実に溶接ができないことがある。
【解決手段】コントロールモジュール１３の端子２４の加工部３ａをバスバー２３の方向に向かって曲げて形成し、更に端子２４の加工部３ａがバスバー２３に弾性力をもって押付けた状態にてコントロールモジュール１３を保持し、その後、レーザー溶接する。このようにしてレーザー溶接することにより、端子２４及びバスバー２３が複数存在していても確実に端子２４とバスバー２３を当接させて接合することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、２つの加工部材を重ね合わせて、溶接する溶接構造、及び溶接方法に関するものである。

これまで、２つの板状の加工部材、例えば端子同士の接続は、端子同士を重ね合わせてレーザー光を照射し溶接固着することによって、電気的な接続を行っている。

特許文献１には、溶接箇所に凹部を設けて溶接側端子の厚みを薄くし、凹部の底面にレーザー光を照射して溶接側端子と被溶接側端子を溶接する方法が開示されている。

特開平９−１０８８７４号公報

しかしながら、たとえ凹部を設けて厚みを薄くしたとしても、溶接側端子が反ってしまうように多少曲がっていた場合には、溶接側端子における凹部と反対側の部位が被溶接側端子に対して離間してしまい確実に溶接ができないといった問題があった。

本発明の目的は、２つの加工部材を確実に当接させた状態で溶接される溶接構造及び溶接方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、少なくとも一方の加工部材の加工部が他方の加工部材の方向に向かって曲がった状態にて形成され、一方の加工部材の加工部が他方の加工部材の加工部に当接した状態で溶接されることを特徴としている。この発明によれば、少なくとも一方の加工部材の加工部が曲がった状態となっていることから他方の加工部材に対して、面接触ではなく点接触もしくは線接触となることから加工部材が多少曲がっていたとしても確実に当接させて溶接することができる。

請求項２及び請求項４記載の発明は、少なくとも一方の加工部材の加工部が他方の加工部材の方向に向かって弾性力を持って押付けられた状態で他方の加工部材の加工部に溶接されることを特徴としている。この発明によれば、両加工部材同士が弾性力によって押付けられている、つまり、確実に当接している状態にて溶接することができる。

請求項３記載の発明は、他方の加工部材の加工部が、一方の加工部材の加工部よりも大きな面積に形成されていることを特徴としている。この発明によれば、加工部材同士が当接させる方向に対して直角の方向、つまり水平方法にずれて離間してしまうことを防止できるため、より確実に両加工部同士を当接させて溶接することができる。

請求項５の発明は、請求項１の発明を制御装置における複数の端子と複数のバスバーを溶接するものに適用しているが、複数の端子と複数のバスバーを単なる板材にて構成した際には、各端子及び各バスバーの位置がかなりばらついてしまうが各端子の加工部がバスバー側に曲がっているため、端子をバスバーに対して点接触もしくは線接触させることができ、確実に当接させて溶接することが可能となる。

請求項６の発明は、請求項２の発明を制御装置における複数の端子と複数のバスバーを溶接するものに適用しているが、各端子及び各バスバーの位置がばらついていても各端子の加工部とバスバーが弾性力をもって当接させるべく、コントロールモジュールをベースに固定しているため、端子をバスバーに対して確実に当接させて溶接することが可能となる。

本発明によれば２つの加工部材を確実に当接させた状態にて溶接することができる。

以下、本発明による実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る一実施例の形態としての変速機のハウジングにおいて、制御装置部分を部分的に断面にした図である。

図１において車両のエンジン１には変速機２が接続され、エンジン１からの回転力が変速機２側に伝達されるようになっている。この変速機２の内部の底部側には制御装置としての油圧制御装置４が配置され、この油圧制御装置４は変速機の内部に設けられるクラッチの切換え等を油圧により制御するために用いられている。また、この油圧制御装置４の上には、油圧を実際に制御するためのソレノイドバルブ５や制御信号を作成するための
ＣＰＵ等の電子部品を樹脂にてモールドしたコントロールモジュール３が固定配置されている。このソレノイドバルブ５のコネクタは、コントロールモジュール３のコネクタ６ａと接続される。

次に油圧制御装置４の詳細を図２に基づいて説明する。この油圧制御装置４は、変速機のハウジングに固定される金属製（ＳＰＣＣ材）のベース７と、該ベース７の両側から互いに向き合うように内側に向かって延びる複数の金属製（リン青銅）のバスバー８と、バスバー８とコネクタ間の短絡防止のためにベース７の両端を樹脂によってインサートモールドした絶縁モールド９と、夫々のバスバー８が並ぶ長手方向の一端側に設けられた車両側のハーネスに連結するためのコネクタ６ｂと、夫々の絶縁モールド９のバスバー８が並ぶ長手方向の他端側に設けられたソレノイドバルブ５に連結するためのコネクタ６ａと、各バスバー８に対応して複数の金属製（純銅）の端子１０が両側に樹脂モールド部分から突出形成されたコントロールモジュール３等から構成され、各バスバー８とコントロールモジュール３の各端子１０は、加工部１１をレーザー溶接することによって接続されている。尚、バスバー８と端子１０には、すずメッキが施され、レーザー光の反射を極力防止して吸収率を向上させている。

次に図２のＡ−Ａ断面である図３及び図３の上面図である図４を基にバスバー８とコントロールモジュール３の端子１０のレーザー溶接構造を詳細に説明する。尚、コントロールモジュール３の端子１０は、請求の範囲における一方の加工部材に相当し、バスバー８は、請求の範囲における他方の加工部材に相当する。

コントロールモジュール３の端子１０は、図３に示すよう先端側の厚みがコントロールモジュール３側の基端部より段差状に薄肉で、かつ、図４に示すように幅が両側から段差状に狭く構成されており、この薄肉、かつ、幅狭部分の略中央箇所がくの字形状に折り曲げられている。このため、端子１０の先端側は、ある程度少ない力で弾性力をもって撓めるように構成されている。尚、折り曲げる部位については、略中央箇所でなくても構わず、用途に応じて自由な箇所に設定することができる。また、端子１０の先端側は、折り曲げるのではなく、元々曲がった形状に製造しても構わない。更に、端子１０の先端側をくの字形状とするのではなく、アール形状に曲げることも可能である。加えて、端子１０を薄く加工するのと、曲げる、および幅狭に細く加工する順序はどれが先でも良い。

バスバー８は、端子１０における基端部とほぼ同じ厚さ、つまり、端子１０の先端側よりも肉厚に形成されており、絶縁モールド９から水平に平板状に延びている。このため、端子１０の先端側が若干撓む程度の力で押付けたとしても、ほとんど変形することはないように構成されている。

端子１０とバスバー８は、重ね合せた状態で端子１０における加工部１１ａとなる先端部の表面にレーザー光１２を照射して、バスバー８における加工部１１ｂと溶融接合している。

端子１０における加工部１１ａの肉厚は、薄肉と基端部に対して薄肉となっていることから単に端子１０の先端がバスバー８に押付けた際に曲がりやすくなっているだけでなく、バスバー８へ溶け込みが不足するといったことがなく、部材同士が容易に溶接される。また、レーザー出力を上げて厚肉の端子１０を無理やりレーザー溶接するとその逆にバスバー８へ溶け込みすぎて加工部１１ｂが溶け過ぎたり、溶断したりすることがあるが、端子１０の肉厚が薄肉となっているため端子１０とバスバー８が良好に溶接される。更に、レーザー出力条件を低下させて溶接することができるため、低出力のレーザー溶接装置により溶接できる。ここで、端子１０の加工部１１ａの厚みを薄くする方法としては、例えば、機械研磨，鍛造，エッチング等が挙げられるがこれに限ったものではない。

また、端子１０の先端側がバスバー８の幅より狭くなっていることから端子１０の先端とバスバー８の押付け方向に対して直角の方向、つまり、水平方向の相対位置が多少ずれていたとしても確実に加工部１１ａと加工部１１ｂを当接させて溶接することができる。

更に、端子１０の先端をバスバー８側に曲げているので、端子２４の先端にある加工部１１ａがバスバー８に対して、面と面で接触するのではなく、面と線、もしくは、面と点で接触することとなり端子１０もしくはバスバー８の反りによる影響を極力少なくし確実に当接させることができる。加えて、端子１０の先端にある加工部１１ａをバスバー８の加工部１１ｂに押付けた状態、つまり、端子１０が弾性力をもってバスバー８に押付けられた状態で溶接されるので、各端子１０の加工部１１ａと各バスバー８の加工部１１ｂが押付け方向に若干ずれていたとしても確実に接合することができる。

次に各端子１０と各バスバー８が夫々、レーザー溶接により接合されるまでの溶接方法を説明する。図２に示すようベース７上に各コネクタ６ａ，６ｄと板状の複数のバスバー８を配置及び固定し、各コネクタ６ａ，６ｄとバスバー８間を樹脂によりインサートモールドして絶縁モールド９を形成する。よって、絶縁モールド９は樹脂によりベース７に一体に設けられることとなる。尚、ベース７上で互いが向き合うよう複数設けられた各バスバー８は、図３に示すようベース７に対して若干浮き上がるように水平方向に延びるように固定される。

次に各端子１０以外を樹脂モールドしたコントロールモジュール３をベース７に対して図外のねじによって固定する。その際、各端子１０の加工部１１ａは、弾性力をもって各バスバー８の加工部１１ｂに押付けられた状態で当接するようになっている。ここでバスバー８の加工部は、各端子１０の加工部に対して大きな面積に形成されている。つまり、各端子１０の加工部１１ａは、各バスバー８の加工部１１ｂよりも幅が狭く形成されているので確実かつ容易に当接させることが可能である。尚、加工部１１ａの形状は、平面に限らず、面取り形状，傾斜形状，円柱状、あるいは球面状でもよく、元々の厚みよりも薄くなっていればよい。

次に各端子１０の加工部１１ａと各バスバー８の加工部１１ｂの当接部にレーザー光
１２を照射して溶接を行い互いが確実に接合される。レーザー光１２は各当接部に順次照射してもよく、一度に各当接部にレーザー光１２を照射して加工速度を向上させることも可能である。

図５は、第２の実施形態を示すものであり、図３，図４に示した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。本実施形態においては、端子１０の肉厚を一定としている点及び端子１０の幅を一定としている点が第１の実施形態とは異なる。このように元々、溶接時の溶け込みを容易に行うことができる程度の肉厚に端子１０及びバスバー８が形成されていた場合には、特に薄肉部を形成する必要はない。また、端子１０の強度を向上させようとする場合には、端子１０及びバスバー８の肉厚を厚くし、溶接時に溶け込みが行なわれるようレーザー出力を上げて接合することも考えられる。更に、端子１０の幅を一定としているが少なくともバスバー８の幅が大きく形成されている場合には、端子１０の幅を一定としても確実に当接させることができる。

図６，図７は、第３の実施形態を示すものであり、本実施形態においては、端子１０の先端側に設けられた加工部１１ａの幅を基端部に対して狭くした点が第２の実施形態と異なる。この実施形態は、バスバー８の幅が小さく、更にある程度、端子１０の強度を確保したいといった要求があった場合には有効である。このように用途に応じて端子１０の加工部１１ａを自由に選択することができる。

以上、図面に応じて各実施形態を説明したが、バスバー８も端子１０側に曲げて弾性力をもって端子１０に当接させることも可能であり、この場合、端子１０を曲げずに平板状のままとすることもできる。要するにバスバー８と端子１０の少なくともどちらか一方が曲がっており、互いに押付けあっていればよいのである。

また、端子１０とバスバー８は、溶接前に弾性力が作用していればよく、溶接後、長時間経過したことにより、どちらか一方が塑性変形することも考えられる。このようなものであっても本発明の作用効果は十分に得られる。また、端子１０とバスバー８が確実に当接しているならば溶接時に弾性力を作用させる必要もない。

また、上記実施形態においては、溶接方法の一手段としてレーザー溶接を用いたが他の溶接方法であっても構わない。

また、上記実施形態においては、端子１０とバスバー８のような細長い部材の接合として説明したが、どのような形状のものであってもよい。

また、上記実施形態においては、端子１０先端側の加工部１１ａの肉厚及び幅を段差状に小さくしたが複数段階に小さくしても、連続的に小さくしても構わない。このように構成した場合には、急激な応力変化が無くなるため、弾性力付与による端子１０の折曲がりを防止することができる。

また、上記実施形態においては、コントロールモジュール３をベース７に対してねじで締結すると説明したが、端子１０とバスバー８との間に弾性力が作用させられればよいため、例えば、ベース７から延出する爪等によって固定することも考えられる。

次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。

（１）前記一方の加工部材の加工部は前記他方の加工部材の方向に折り曲げて形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の溶接構造。以上のような構成によれば、加工部材を折り曲げるだけで加工部を容易に成形できる。

（２）前記溶接はレーザー光を照射して溶接するレーザー溶接であることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の溶接構造。以上のようは構成によれば、レーザー光により容易に溶接することができる。

（３）前記一方の加工部材の加工部は、前記他方の加工部材の幅よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の溶接構造。以上のような構成によれば、一方の加工部材の加工部を簡単な構造で面積を異ならせることができる。

（４）前記一方の加工部材の加工部は、幅方向両側から幅を狭く形成したことを特徴とする（３）に記載の溶接構造。以上のような構成によれば、溶接における溶け込み部分を十分に確保することができる。

（５）前記一方の加工部材の加工部は、基端よりも先端側を薄肉に形成したことを特徴とする（２）に記載の溶接構造。以上のような構成によれば、レーザー出力を低下させても加工部を溶け込ませることが可能であることから安価に製造することができる。

コントロールモジュールが配置される車両の一部の構成を示す部分断面図である。図１に図示のコントロールモジュールの詳細構成を示す構造図である。本発明の第１の実施形態を示すレーザー溶接構造の側面断面図である。本発明の第１の実施形態を示すレーザー溶接構造の上面図である。本発明の第２の実施形態を示すレーザー溶接構造の側面断面図である。本発明の第３の実施形態を示すレーザー溶接構造の側面断面図である。本発明の第３の実施形態を示すレーザー溶接構造の上面図である。

符号の説明

１…エンジン、２…変速機、３…コントロールモジュール、４…油圧制御装置、５…ソレノイドバルブ、６ａ，６ｂ…コネクタ、７…ベース、８…バスバー（加工部材）、９…絶縁モールド、１０…端子（加工部材）、１１ａ，１１ｂ…加工部、１２…レーザー光。

Claims

２つの加工部材を重ね合わせて、一方の前記加工部材と他方の前記加工部材とを溶接する溶接構造であって、少なくとも前記一方の加工部材の加工部が前記他方の加工部材の方向に向かって曲がった状態にて形成され、前記一方の前記加工部材の加工部が前記他方の前記加工部材の加工部に当接した状態で溶接されていることを特徴とする溶接構造。
２つの加工部材を重ね合わせて、一方の前記加工部材と他方の前記加工部材とを溶接する溶接構造であって、少なくとも一方の前記加工部材の加工部が他方の前記加工部材の方向に向かって弾性力を持って押付けられた状態で他方の前記加工部材の加工部に溶接されていることを特徴とする溶接構造。
前記他方の加工部材の加工部は、前記一方の加工部材の前記加工部よりも大きな面積に形成されていることを特徴とする請求項１〜２に記載の溶接構造。
２つの加工部材を重ね合わせて、一方の前記加工部材と他方の前記加工部材とを溶接する溶接方法であって、少なくとも一方の前記加工部材の加工部が他方の前記加工部材の方向に向かって弾性力を持って他方の前記加工部材の加工部に押付けられるよう互いの前記加工部材を保持し、その後、夫々の前記加工部を溶接することを特徴とする溶接方法。
コントロールモジュールから延びる複数の端子と、該端子に対応してベースに複数設けられたバスバーとを重ね合わせて、各端子と各バスバーとが溶接される制御装置であって、前記各端子の加工部はバスバー側に曲がった状態にて形成され、前記各端子の加工部が前記各バスバーの加工部に当接した状態で溶接されることを特徴とする制御装置。
コントロールモジュールから延びる複数の端子と、該端子に対応してベースに複数設けられたバスバーとを重ね合わせて、各端子と各バスバーとが溶接される制御装置であって、前記各端子の加工部と前記バスバーの加工部が互いに当接する方向に弾性力が作用するよう前記コントロールモジュールが前記ベースに固定され、前記各端子の加工部が前記各バスバーの加工部に溶接されていることを特徴とする制御装置。