JP5555464B2 - 制御装置の端子の溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロスポットＴＩＧ溶接を利用した制御装置の端子の溶接方法に関するものである。

大電流を使用する制御ユニットにコネクタを取り付けるような場合、ユニット側に装備したバスバーの帯板状の端子とコネクタ側の帯板状の端子を互いに重ね合わせ、その状態でボルトで両端子を結合することが多く行われている。しかし、ボルト止めする場合、ボルトが存在する分だけ接合部分のサイズが大きくなるうえ、ボルトを締め付ける等の作業工数も多くなるという問題がある。

そこで、半田付けする方法が考えられるが、大電流仕様の場合、少しでも抵抗値を下げて発熱を抑えるためにコネクタの端子やバスバーに低抵抗金属を採用し、端子の幅も大きくすることが多い。そのため、半田付けした場合は、熱引きが強くなり過ぎて接続に時間がかかり、時間がかかることにより他部品への熱ダメージが大きくなるという問題を生じることになる。

また、抵抗溶接により接合する方法も考えられるが、端子材料として低抵抗金属を使用する場合、抵抗溶接では接合が難しく、接合できたとしても接合面積が小さくなってしまい、その結果、通電抵抗値が上がって、使用時の発熱の要因となってしまうことが予想される。

このように、大電流仕様の端子の接続には、ボルト止めや半田付けや抵抗溶接は特に車載等の小型制御装置には不適と言わざるを得なかった。

そこで、例えば、特許文献１に記載されているようなＴＩＧ溶接で接続することが考えられる。ＴＩＧ溶接で接合すれば、接合が溶融状態での拡散接合になるため、強固で安定した接続状態を得ることができる。また、低抵抗金属の端子にも適用可能であるし、アークによる溶融で接合させるため、他部品などへの熱影響も最小限に抑えられる。また、最近では、他の部品実装に、ＴＩＧ溶接の中のマイクロスポットＴＩＧ溶接が利用されることが多くなってきており、コスト面や管理面などからその利用が検討されるようになっている。マイクロスポットＴＩＧ溶接により接合すると、他部品への熱影響を効果的に抑えられる。

特開２００５−２３０８６９号公報

ところで、マイクロスポットＴＩＧ溶接は、スポット溶接であるため、ある程度の幅寸法の端子には適用できるものの、電源回路用の端子のように非常に幅の広い端子には適用できないという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮し、他部品への熱影響を抑制しながら、電源回路用の端子のように幅の広い端子を接続する場合にもマイクロアークスポット溶接を適用することができる制御装置の端子の溶接方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、２枚の幅広帯板状の端子の先端部を互いに重ね合わせた状態でマイクロアークスポット溶接により接合するに際し、２枚の幅広帯板状の端子の先端部の一方の先端部の角をカットして、予めマイクロアークスポット溶接が可能な幅に調整したうえで、マイクロアークスポット溶接により両端子を接合することを特徴としている。

本発明によれば、電源回路用の端子のように幅の広い端子の場合でも、一方の端子の先端部の角をカットして、予め被溶接箇所である端子の先端部の幅を調整したうえでマイクロアークスポット溶接を実施するので、他部品への熱影響を抑制しながら、端子同士を信頼性高く接合することができる。

（ａ）は本発明の実施形態の接続方法を実施する端子を具備した制御ユニットの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の中のコネクタ側の端子とバスバー側の端子をマイクロスポットＴＩＧ溶接により接合している状況を示す斜視図である。 同制御ユニットに取り付けようとするコネクタの側面図である。 （ａ）〜（ｈ）はコネクタ側の端子の先端部の形状例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１（ａ）は実施形態の接続方法を実施する端子を具備した制御ユニットの斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部の中のコネクタ側の端子とバスバー側の端子をマイクロスポットＴＩＧ溶接により接合しようとしている状況を示す斜視図、図２は同制御ユニットに取り付けようとするコネクタの側面図である。

この場合の制御ユニット１０は、例えば、電動パワーステアリング用の制御ユニットのように大電流回路を備えたものであり、この制御ユニットの大電流回路用バスバーの端子２１に、電源回路用のコネクタ２０を取り付けるに当たり、本実施形態のマイクロスポットＴＩＧ溶接による接続方法を採用している。

コネクタ２０には、電源回路用の幅広帯板状の端子２１と、その他の通常電流用の端子４１が備わっており、電源回路用の幅広帯板状の端子２１を、制御ユニット１０のバスバーの端子１１に接続するに当たり、まず、コネクタ２０側の端子２１をバスバー側の端子１１に、先端を揃えながら重ね合わせる。

この場合、予め図２に示すように、コネクタ２０側の端子２１の先端部２１ａは、端子２１の幅方向の中央に先端縁から適当な寸法（幅Ｗ２、深さＨ）のスリット２１ｂを入れ、且つ、先端部２１ａの両端の角をカットすることで、マイクロスポットＴＩＧ溶接（マイクロアークスポット溶機）が可能な幅Ｗ１の２つの小幅状先端部に分割してある。バスバー側の端子１１の先端部１１ａについても、コネクタ２０側の端子２１の先端部２１ａと同様に、スリット１１ｂを入れることで、幅方向の両側に小幅状先端部を残しておく。これにより、両端子１１，２１の小幅状に分割された先端両端の角の形状が異なる各先端部１１ａ，２１ａの幅Ｗ１は、両端子１１，２１の各基端部１１ｃ，２１ｃの幅よりも狭くなっている。また、各先端部１１ａ，２１ａの幅Ｗ１は、マイクロスポットＴＩＧ溶接が可能な幅に設定されている。このマイクロスポットＴＩＧ溶接が可能な幅とは、後述する溶融アーク１２０の放射幅以内の幅であり、マイクロアークスポット溶機機としてのマイクロスポットＴＩＧ溶接機（端子の先端部を溶接できる程度に小型の溶接機により小電流でアーク溶接を行うもの）１００の能力と、溶接時の電流条件等から規定される生成アークの幅より定まる。

このように、端子１１，２１の先端部１１ａ，２１ａの幅（Ｗ１）を各基端部１１ｃ，２１ｃの幅より狭く調整した上で、コネクタ２０側の端子２１の先端部２１ａとバスバー側の端子１１の先端部１１ａを重ね合わせ、その状態で、マイクロスポットＴＩＧ溶接により両端子１１，２１を溶融して接合する。この溶接の際には、マイクロスポットＴＩＧ溶接機１００の溶接機本体１１０から延びる一方の電極１０２を図示しないクランプ等で両端子１１，２１の基端側に接続し、他方の電極１０１を両端子１１，２１の先端部に近づける。そうすると、近い方の小幅状先端部１１ａ，２１ａと電極１０１との間に溶接アーク１２０が発生して、小幅状先端部同士がアーク溶接により溶融して接合される。もう一方の小幅状先端部１１ａ，２１ａに対しても同様に、電極１０１を近づけて、溶融アーク１２０を発生させてアーク溶接する。なお、各先端部１１ａ，２１ａの幅Ｗ１は、マイクロスポットＴＩＧ溶接機１００の能力、端子１１，２１の厚さ、溶接時の電流値や、溶接時間等から設定される。この際、溶接部の強度としては、端子１１，２１の母材自体の強さに対し、溶接部はＷ１×０．８程度に対応する強度となるものとして設定すると良い。

このように、予め各端子１１，２１の先端部１１ａ，２１ａの幅（Ｗ１）を調整したうえで、マイクロスポットＴＩＧ溶接を実施するので、熱影響を抑制しながら、幅の広い端子１１，２１でも信頼性高く接続することができる。

なお、例えば、端子２１の先端部２１ａの形状は、図１及び図２に示した形状に限定されるものではなく、各先端部１１ａ，２１ａの幅（Ｗ１）に応じて図３に示すように形成することもできる。例えば、図３（ａ）または図３（ｂ）に示すように、分割の枚数は前記実施形態と同様の２枚であるが、スリット２１ｂの他に両端に切欠２１ｃを設けて、小幅状先端部の幅を調節しても良い。また、例えば、幅の大きな端子では、図３（ｃ）に示すように、スリット２１ｂの本数を増やして、小幅状先端部の枚数と幅を調節して必要な接続面積または接続強度、あるいはその双方を満たすようにしてもよい。また、１点の溶接で必要とする接続面積や強度を満たす場合は、スリットを設けず、両端に切欠２１ｃを設けて、１枚の小幅状先端部としてもよい。また、図３（ｅ）及び図３（ｆ）に示すように、先窄まり状に先端部２１ａの幅を、マイクロスポットＴＩＧ溶接が可能な幅まで、端子の基端側の幅よりも狭く設定してもよい。また、先端部２１ａを半円状（図３（ｇ））や山形（図３（ｈ））に形成して、実質的な先端部２１ａの幅を狭く設定してもよい。このように、端子２１の先端部２１ａの分割数や溶接ポイントの選択は、使用する製品が必要とする接続面積により異ならせればよい。

また、図３（ｇ），（ｈ）に示すように、端子２１の先端部２１ａの角をマイクロスポットＴＩＧ溶接機１００の電極１０１に対向する面がより小さくなるようカットした上で、マイクロスポットＴＩＧ溶接により両端子を接合すれば、実質的な先端部の幅が狭いために溶接アーク１２０をより精度よく誘導できるので、小さなアーク球でも充分な溶接が可能となり、マイクロスポットＴＩＧ溶接のパワーを抑えられるため、他の部分への熱影響を更に小さくすることができる。

１１ 端子
１１ａ 先端部
１１ｃ 基端部
１１ｂ スリット
２１ 端子
２１ａ 先端部
２１ｂ スリット
２１ｃ 基端部
１０１ 電極

Claims (2)

1. 制御装置に用いる端子の溶接方法において、
   ２枚の幅広帯板状の端子の各先端部を互いに重ね合わせた状態でマイクロアークスポット溶接により溶融して接合するに際し、
   前記２枚の端子の各先端部を、該各端子の幅方向の中間部に前記各先端部の端縁からスリットを入れ、前記マイクロアークスポット溶接が可能な幅の複数の小幅状先端部を分割して形成し、
   一方の前記端子の前記小幅状先端部をカットすることにより、他方の前記端子の前記小幅状先端部の角の形状と異なるように形成し、
   前記各小幅状先端部に電極を近づけて前記マイクロアークスポット溶接を施すことにより、前記両端子の先端部同士を接合することを特徴とする制御装置の端子の溶接方法。
2. 制御装置に用いる端子の溶接方法において、
   ２枚の幅広帯板状の端子の各先端部を互いに重ね合わせた状態でマイクロアークスポット溶接により溶融して接合するに際し、
   前記２枚の端子の各先端部の幅を、前記マイクロアークスポット溶接が可能な幅まで、前記各端子の各基端部側の幅よりも狭く加工し、且つ一方の前記端子の先端部の角をカットして他方の前記端子の角形状と異なるように形成し、
   前記マイクロアークスポット溶接により前記両端子を接合することを特徴とする制御装置の端子の溶接方法。
   

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