JPH10334961A - レーザ溶接構造 - Google Patents

レーザ溶接構造

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JPH10334961A
JPH10334961A JP9143854A JP14385497A JPH10334961A JP H10334961 A JPH10334961 A JP H10334961A JP 9143854 A JP9143854 A JP 9143854A JP 14385497 A JP14385497 A JP 14385497A JP H10334961 A JPH10334961 A JP H10334961A
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JP
Japan
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welded
welding
bus bar
laser beam
width
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Application number
JP9143854A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsuhiko Fujii
淳彦 藤井
Takahiro Onizuka
孝浩 鬼塚
Atsuhiro Togawa
敦裕 戸川
Yoshifumi Saka
喜文 坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Wiring Systems Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Harness Sogo Gijutsu Kenkyusho KK
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Harness Sogo Gijutsu Kenkyusho KK
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Publication date
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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ溶接において、接合強度を安定に向上
できるようにする。 【解決手段】 レーザビームLBの照射による熱影響部
17eの幅T2が被溶接体17a′と溶接体17′の幅
T1の50%以上で95%以下である。被溶接体17
a′と被溶接体17′に、2点以上でレーザビームLB
を照射して溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気接続箱に収容
するバスバーに最適なレーザ溶接構造に関し、特に、接
合強度を安定に向上できるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図8(A)に示すように、電線1
の導体2を圧着接続する圧着端子3の圧着部3aにレー
ザビームLBを照射し、圧着部3aと導体2とを溶融し
て溶接するものが提案されている(特願平2−1038
786号参照)。
【0003】また、図8(B)に示すように、平板状の
溶接用金属導体部4に溶融体積補充用の別体の金属製突
出部5を設け、この突出部5の下側に複数の素線2aよ
り成る導体2を配置して、突出部5にレーザビームLB
を照射することにより、突出部5を導体2とともに溶融
して溶接するものも提案されている(特開平6−302
341号参照)。
【0004】ところで、自動車用ワイヤーハーネス等を
種々の電装品に分岐接続するのに用いられる電気接続箱
は、分岐接続点を1個所に集中させて、配線を合理的か
つ経済的に分岐接続するものであり、ワイヤーハーネス
の高密度化に伴って、車種別又は用途別に種々の形式の
ものが開発されている。
【0005】上記のような電気接続箱としては、図7に
示すように、プレス金型でフープ材6からバスバー7A
〜7Cをそれぞれ打ち抜き、この各バスバー7A〜7C
のパターン部からタブ端子7a,7bを上下方向にそれ
ぞれ切り起こすと共に、各バスバー7A〜7Cの間に絶
縁板8A〜8Cをそれぞれ介設して積層し、これを電気
接続箱9のアッパーケース9Aとロアケース9Bとに収
容したものが有る。
【0006】上記各バスバー7A〜7Cの内、図6にそ
の一部を詳細に示すように、中層のバスバー7Bから上
方向に切り起こしたタブ端子7aは、上層の絶縁板8A
を貫通させて、上層のバスバー7Aから上方向に切り起
こしたタブ端子7aと高さが揃うように設定されると共
に、下層のバスバー7Cから上方向に切り起こしたタブ
端子7aは、中層の絶縁板8Bと上層の絶縁板8Aとを
貫通させて、上層のバスバー7Aから上方向に切り起こ
したタブ端子7aと高さが揃うように設定される。
【0007】同様に、中層のバスバー7Bから下方向に
切り起こしたタブ端子7bは、下層の絶縁板8Cを貫通
させて、下層のバスバー7Cから下方向に切り起こした
タブ端子7bと高さが揃うように設定されると共に、上
層のバスバー7Aから下方向に切り起こしたタブ端子7
bは、中層の絶縁板8Bと下層の絶縁板8Cとを貫通さ
せて、下層のバスバー7Cから下方向に切り起こしたタ
ブ端子7bと高さが揃うように設定される。
【0008】そして、図7に示したように、上記各タブ
端子7a,7bには、中継端子10等を介して、外部部
品であるヒューズ11やリレー12を差し込んで接続す
ると共に、外部からインテグレーション側のコネクタを
直接差し込んで接続するようになっている。
【0009】また、電気接続箱9内の回路ボリュームが
増えたような場合には、同じ階層のバスバー7A(7
B,7C)の近接するパターン部同士や異なる階層のバ
スバー7A〜7Cのパターン部同士、さらには、バスバ
ー7A〜7Cのパターン部に他の配索材(FPC、PC
Bまたは電線等の導体)を、コネクタで接続するように
なっている。
【0010】一方、近年では、自動車内に分散して搭載
されている複数個の電気接続箱を1個に集約してセンタ
ークラスター等に配置し、各電気接続箱の間を接続する
ワイヤーハーネスを簡素化(省線化)する試みがなされ
ている。
【0011】上記電気接続箱内の回路数が40程度であ
れば、上述したような3層のバスバー積層構造でも良い
が、集約化により電気接続箱内の回路数が80〜100
程度に増加すると、8〜10層のバスバー積層構造とな
る。
【0012】このように8〜10層のバスバー積層構造
となれば、各層のバスバーのパターン部からタブ端子を
上下方向にそれぞれ切り起こすとき、最上層のバスバー
から上方向に切り起こしたタブ端子と最下層のバスバー
から下方向に切り起こしたタブ端子とにそれぞれ高さが
揃うように設定するためには、タブ端子は最大で8〜1
0層もの絶縁板を貫通する長さに設定する必要がある。
【0013】しかし、バスバーのパターン部から長いタ
ブ端子を切り起こすためには、パターン部にタブ端子の
切り起こしのためのスペースが必要となるから、このス
ペースがデッドスペースとなってバスバーを小型・高密
度化できないので、バスバー積層数を減少できないとい
う問題がある。
【0014】この問題を解決するために、本出願人は、
レーザ溶接技術を活用して、電気接続箱に収容するバス
バーの小型・高密度化を図ることを可能としたレーザ溶
接構造を提案した。
【0015】このレーザ溶接構造は、基本的には、バス
バーのパターン部からタブ端子を上下方向にそれぞれ切
り起こすのではなく、タブ端子を別体とし、この別体の
タブ端子をバスバーのパターン部に当てがって、レーザ
ビームを照射し、タブ端子とパターン部とを溶融して溶
接することにより、バスバーのパターン部にタブ端子を
切り起こすためのデッドスペースが不要となるので、こ
のデッドスペースにパターン部を増設することにより、
バスバーを小型・高密度化できるようにしたものであ
る。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タブ端
子は銅材製であることから、レーザの吸収率が10%未
満と低いために、レーザビームを照射したときの熱影響
が不安定で、接合強度等の接続特性が安定しないという
問題がある。
【0017】本発明は、本出願人が提案したレーザ溶接
構造の改善に係るものであり、特に、電気接続箱に収容
するバスバーの溶接に最適で、接合強度を安定に向上で
きるレーザ溶接構造を提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、溶接体に被溶接体を当てがって、この溶
接体と被溶接体とをレーザビームで溶接する構造であっ
て、上記レーザビームの照射による熱影響部の幅が上記
被溶接体と溶接体の幅の50%以上で95%以下である
ことを特徴とするレーザ溶接構造を提供するものであ
る。
【0019】本発明によれば、レーザビームの照射によ
る熱影響部の幅を、被溶接体と溶接体の幅に対して所定
の範囲に設定することにより、熱影響部(金属組織の結
晶粒度が粗大化)の形状が安定し、これにより、接合強
度等の接続特性が安定に向上するようになる。
【0020】また、請求項2のように、上記被溶接体と
被溶接体に、2点以上でレーザビームを照射して溶接す
るのが好ましい。
【0021】さらに、請求項3のように、具体的には、
上記溶接体が電気接続箱に収容するバスバーであり、被
溶接体がタブ端子であって、バスバーのパターン部にタ
ブ端子の折り曲げ脚部を当てがって、このバスバーのパ
ターン部とタブ端子の折り曲げ脚部とをレーザビームで
溶接するのに好適に利用することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、従来技術と同一構成
・作用の箇所は同一番号を付して詳細な説明は省略す
る。
【0023】図1(A)(B)に示すように、第1実施
形態として、溶接体17′に被溶接体17a′を当てが
って(例えば、それぞれの板厚tが0.6mm、幅T1
が2mmの銅板)、被溶接体17a′のレーザビームの
照射部17dにレーザビームLBを照射する。
【0024】このレーザビームLBの照射により溶融し
て溶接される熱影響部(クロスハッチング部を参照…金
属組織の結晶粒度が粗大化)17eの幅T2は、溶接体
17′と被溶接体17a′の幅T1の50%以上で95
%以下に範囲に設定する。即ち、幅T1が2mmである
とすると、幅T2は1mmから1.9mmの範囲であ
る。
【0025】これにより、次述する実験結果から明らか
なように、熱影響部17eの形状が安定して、接合強度
等の接続特性が安定に向上するようになる。
【0026】(実験例1)第1実施形態として、銅製の
被溶接体17a′と溶接体17′の板厚tを0.6m
m、幅T1を2mmとし、レーザビームLBのビーム径
を変化させて、熱影響部17eの幅T2を変化させたと
きの溶接部分の剪断強度を測定した。その結果を表1に
示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1からも明らかなように、熱影響部17
eの幅T2が50〜95%の範囲に有るときは、剪断強
度が高く(10.0〜12.5Kgf)、かつ剪断強度
のばらつき(標準偏差)も少ない(0.4〜0.7)こ
とが分かる。
【0029】図2は、被溶接体17a′と溶接体17′
に2点以上(図2では4点溶接を例示している。)でレ
ーザビームLBを照射して溶接した第2実施形態であ
る。
【0030】(実験例2)第2実施形態として、銅製の
被溶接体17a′と溶接体17′の板厚tを0.6m
m、幅T1を2mmとし、レーザビームLBのビーム径
を0.5mm、熱影響部17eの幅T2を1.5mm
(板幅に対する割合が75%に相当)として、2点溶
接、4点溶接、6点溶接、8点溶接及び10点溶接をし
て、溶接部分の剪断強度を測定した。その結果を表2に
示す。
【0031】
【表2】
【0032】表2からも明らかなように、溶接点数が増
加するに従って剪断強度が増大、かつ安定する傾向にあ
ることが分かるが、溶接点数が8点以上になると剪断強
度が増大しないことも分かる。
【0033】次に、4点溶接において熱影響部17eの
幅T2を変化させたときの溶接部分の剪断強度を測定し
た。その結果を表3に示す。
【0034】
【表3】
【0035】表3からも明らかなように、溶接点数を増
加させても、熱影響部17eの幅T2が50〜95%の
範囲に無いときは、剪断強度が低く、かつ剪断強度のば
らつき(標準偏差)も多いことが分かる。
【0036】上記溶接体17′に被溶接体17a′を溶
接する場合、後述するように、溶接体17′がバスバー
17であり、被溶接体17a′がタブ端子17aである
とすると、従来の抵抗溶接であると、バスバーを電極で
挟み込むために大きな治具がバスバー毎に必要となるか
ら、加工工数や設備等が高価になって量産性に不向きで
ある。また、従来のアーク溶接であると、バスバーでは
他の回路との極間が狭いため、絶縁若しくは極間を広げ
る必要があるので高密度化できないと共に、溶接する回
路毎にアースを取る必要があるから、加工工数等が高価
になって量産性に不向きである。さらに、超音波溶接で
は、バスバーにメッキの有る部分では溶接できないため
に部分メッキが必要になると共に、バスバー形状も1本
づつ異なり治具が回路本数分だけ必要となるから、加工
工数や設備等が高価になって量産性に不向きである。
【0037】これに対して、本発明のレーザ溶接の場合
では、上述した抵抗溶接、アーク溶接、超音波溶接等と
比較して、レーザビームLBは非接触であるため簡単な
治具のみで確実にバスバー17を溶接できると共に、1
個所当たりの溶接秒数が短時間であるため量産性が良好
であり、また、レーザビームLBはビーム径が細いため
バスバー17とタブ端子17aとを狭ピッチ化できて設
計の配線自由度が向上するという利点が有る。
【0038】また、各種のレーザ溶接の内、YAGレー
ザ溶接は、非接触であること、熱影響層が少ないこと、
消費電力が少なく装置が小型であること、光ファイバー
が使えるために3次元溶接に容易に使えること、ビーム
を多分割して多点同時溶接が可能であり、したがって、
自動化が容易であるために生産コスト低減が著しい等の
理由から最適である。
【0039】図3及び図4は、具体例としてのバスバー
17のレーザ溶接構造である。図4に示すように、従来
のようにバスバー17のパターン部からタブ端子17a
を上下方向にそれぞれ切り起こすのではなく、タブ端子
17aを別体として、タブ端子17aの下端に折り曲げ
脚部17bを一体形成する。
【0040】そして、図3に示すように、タブ端子17
aの折り曲げ脚部17bを絶縁板18上のバスバー17
のパターン部に上方から当てがって、真上から折り曲げ
脚部17bの中央位置にレーザビームLBを照射する。
【0041】この照射により、タブ端子17aの折り曲
げ脚部17bとバスバー17のパターン部とが溶融され
て溶接aされるようになる。
【0042】上記バスバー17の全てのタブ端子17a
を別体として溶接するのではなく、必要に応じて、従来
のようにバスバー17のパターン部からタブ端子17a
を上下方向にそれぞれ切り起こすタイプも併用すること
ができる。
【0043】また、図5に示すように、上記タブ端子1
7aに中継端子17cを一体成形すると、別体の中継端
子が不要となる。
【0044】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のレーザ溶接構造は、レーザビームの照射による熱影
響部の幅を、被溶接体と溶接体の幅に対して所定の範囲
に設定したから、熱影響部の形状が安定し、これによ
り、接合強度等の接続特性が安定に向上するようにな
る。
【0045】また、請求項2のように、被溶接体と被溶
接体に、2点以上でレーザビームを照射して溶接する
と、より接合強度が向上するようになる。
【0046】さらに、具体的には、請求項3のように、
電気接続箱に収容するバスバー(溶接体)とタブ端子
(被溶接体)とをレーザビームで溶接するのに好適に利
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態のレーザ溶接構造であ
り、(A)は被溶接体を溶接体にレーザ溶接した斜視
図、(B)は溶接部分の拡大断面図である。
【図2】 第2実施形態のレーザ溶接構造の斜視図であ
る。
【図3】 バスバーにタブ端子をレーザ溶接した斜視
図、(B)は側面断面図である。
【図4】 バスバーにタブ端子をレーザ溶接する前の分
解斜視図である。
【図5】 中継端子を一体成形したタブ端子の斜視図で
ある。
【図6】 従来のバスバーの斜視図である。
【図7】 従来のバスバーの加工及び組み立て要領の分
解斜視図である。
【図8】 (A)(B)は、従来の圧着端子等のレーザ
溶接構造の斜視図である。
【符号の説明】
9 電気接続箱 17′ 溶接体 17a′ 被溶接体 17 バスバー 17a タブ端子 17b 折り曲げ脚部 17d 照射部 17e 熱影響部 LB レーザビーム a 溶接 T1,T2 幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼塚 孝浩 愛知県名古屋市南区菊住1丁目7番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 戸川 敦裕 愛知県名古屋市南区菊住1丁目7番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 (72)発明者 坂 喜文 愛知県名古屋市南区菊住1丁目7番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接体に被溶接体を当てがって、この溶
    接体と被溶接体とをレーザビームで溶接する構造であっ
    て、 上記レーザビームの照射による熱影響部の幅が上記被溶
    接体と溶接体の幅の50%以上で95%以下であること
    を特徴とするレーザ溶接構造。
  2. 【請求項2】 上記被溶接体と被溶接体に、2点以上で
    レーザビームを照射して溶接する請求項1に記載のレー
    ザ溶接構造。
  3. 【請求項3】 上記溶接体が電気接続箱に収容するバス
    バーであり、被溶接体がタブ端子であって、バスバーの
    パターン部にタブ端子の折り曲げ脚部を当てがって、こ
    のバスバーのパターン部とタブ端子の折り曲げ脚部とを
    レーザビームで溶接した請求項1又は請求項2に記載の
    レーザ溶接構造。
JP9143854A 1997-06-02 1997-06-02 レーザ溶接構造 Pending JPH10334961A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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