JP2012240079A - 金属接合体 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気的特性及び機械的強度の両者の向上を図った金属接合体を提供する。
【解決手段】中央かしめ部２が、金属板１０、１１を重ねた状態で、第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４に沿って金属板１０、１１を切断して、これら第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４に囲まれた部分を押圧して凹ませることにより形成されている。このとき、第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４の切断面が擦られながら凹むため、第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４の切断面に金属接合部が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属接合体に係り、特に、２つ以上の金属板同士が接合された金属接合体に関するものである。
従来、金属板同士を接合する方法としては、前記金属板同士を加締めて圧着させる方法が知られている。しかしながら、前記圧着による接合は、加締めによる残留応力及び接触に頼っているため電気的特性が十分ではない。また、前記金属板同士の接触部には、隙間が多く、腐食などの観点から長期的な電気的特性の確保が難しい、という問題があった。また、電気的特性を確保するために、例えば、ガス、プラズマなどで金属板を溶かして当該金属板同士を溶接することも考えられるが、自動化することが難しく、大量生産に向いておらず、コスト的に問題があった。
そこで、前述した問題を解決するために、特許文献１には、金属板同士を接合する方法として、図７、図８に示すように、２つの金属板１１０、１１１を重ねた状態で、折り曲げ線Ｌ１１の端部から該折り曲げ線Ｌ１１から離れた側を通って該折り曲げ線Ｌ１１の他端まで延在する切断線Ｌ１２に沿って２つの金属板１１０、１１１を切断して、該２つの金属板１１０、１１１の切断線Ｌ１２及び折り曲げ線Ｌ１１に囲まれた部分を、前記折り曲げ線Ｌ１１に沿って折り曲げるようにプレス（押圧）することにより、前記金属板１１０、１１１同士を接合する方法が提案されている。
この方法によって、２つの金属板１１０、１１１の切断線Ｌ１２及び折り曲げ線Ｌ１１に囲まれた部分は、その切断線Ｌ１２内側の切断面が切断線Ｌ１２外側の切断面に擦られながら押し込まれる。このため摩擦により、切断面の酸化皮膜が除去され新生面が露出して切断線Ｌ１２の内側と外側との切断面が凝着することにより、金属接合部が得られる。この金属接合部を有した金属接合体１０１には、切断線Ｌ１２及び折り曲げ線Ｌ１１に囲まれた部分をプレス（押圧）することにより押圧方向（即ち、矢印Ｚ）に突出した突出部１１３が一対設けられている。前記突出部１１３は、上面視が台形状に形成されており、この台形状に形成された一対の突出部１１３の短辺（即ち、折り曲げ線Ｌ１１）同士が互いに相対する位置に互いに間隔をあけて配置されている。
また、２つの金属板１１０、１１１をプレス（押圧）する際に用いられる金型には、先端部に向かうにしたがって徐々に先細に形成されたプレス治具が、一対設けられている。これら一対のプレス治具は、台形状に形成された一対の前記突出部１１３それぞれを形成する位置に互いに間隔をあけて設けられている。
特許文献１に記載された金属接合体は、金属接合部を設けることにより良好な電気的特性を得ることができた。しかしながら、特許文献１に記載された金属接合体について落下衝撃試験を行ったところ、その接合がはずれることや、電気的特性の悪化が見られた。即ち、特許文献１に記載された金属接合体では、良好な電気的特性を得ることができるが、機械的接合強度が不足している、という問題があった。
また、特許文献２には、金属板同士を接合する方法として、図９に示すように、２枚の金属板１１０、１１１を重ねた状態で、局部的に円形状に陥没するように塑性変形させることによってかしめ接合部１１４を形成した金属接合体が提案されている。かしめ接合部１１４では、金属板１１０の一部を金属板１１１側に嵌合されている。しかしながら、特許文献２に記載された金属接合体は、機械的強度は強くてもかしめによる接合のため電気的な特性が良くない、という問題があった。また、特許文献２に記載された金属接合体は、回転する力が加わるとその接合が容易に外れてしまう、という問題もあった。
特開２００６−６６６１６号公報 特開２０１０−２７９９６１号公報
そこで、本発明は、電気的特性及び機械的強度の両者の向上を図った金属接合体を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、２以上の金属板同士が接合された金属接合体において、前記２以上の金属板上に互いに間隔を空けて並べられた一対の第１切断線であって、当該並び方向に沿って延在する一対の第１切断線と、前記一対の第１切断線各々に対して前記並び方向と直交する方向に相対するように並べられ、当該並び方向に沿って延在する一対の第２切断線と、前記一対の第１切断線において互いに近づく方向の端部から前記第２切断線に対して離れる方向に延在する一対の第３切断線と、前記一対の第２切断線において互いに近づく方向の端部から前記第１切断線に対して離れる方向に延在する一対の第４切断線と、前記２以上の金属板を重ねた状態で、前記第１〜第４切断線に沿って前記２つ以上の金属板を切断して、これら第１〜第４切断線に囲まれた部分を押圧して凹ませることにより形成した中央かしめ部と、前記第１〜第４切断線の切断面に設けられた金属接合部と、を設けたことを特徴とする金属接合体に存する。
請求項２記載の発明は、前記２以上の金属板において前記一対の第３切断線に挟まれた部分と前記一対の第４切断線に挟まれた部分とは、前記中央かしめ部の中心に向かうに従って深くなるテーパ状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の金属接合体に存する。
請求項３記載の発明は、前記２以上の金属板において前記一対の第１切断線と前記一対の第２切断線とに挟まれた部分は、前記金属板の平面に対して垂直に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の金属接合体に存する。
請求項４記載の発明は、前記一対の第３切断線間の幅と前記一対の第４切断線間の幅とは、前記第１切断線及び前記第２切断線から離れるに従って狭くなるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の金属接合体に存する。
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、機械的強度を確保するための中央かしめ部と、電気的特性を良好にするための金属接合部と、を設けることにより、電気的特性及び機械的強度の両者の向上を図ることができる。また、プレス圧縮のみで接合を完結できるため、特別な溶接手法を用いるよりも簡便、かつ低コストで実現できる。
請求項２記載の発明によれば、２以上の金属板において一対の第３切断線に挟まれた部分と一対の第４切断線に挟まれた部分とを、中央かしめ部の中心に向かうに従って深くなるテーパ状に設けることにより、金属接合部の面積を大きくすることができ、より一層電気的特性の向上を図ることができる。
請求項３記載の発明によれば、２以上の金属板において一対の第１切断線と一対の第２切断線とに挟まれた部分を、金属板の平面に対して垂直に設けることにより、より一層機械的強度の向上を図ることができる。
請求項４記載の発明によれば、一対の第３切断線間の幅と一対の第４切断線間の幅とは、第１切断線及び第２切断線から離れるに従って狭くなるように設けられているので、より一層、電気的特性の向上を図ることができる。
本発明の金属接合体の斜視図である。 図１に示す金属接合体の上面図である。 図１に示す金属接合体のＩ−Ｉ線断面図である。 図１に示す金属接合体のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示す金属接合体のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１〜５に示す金属接合体を製造する金属接合装置の斜視図である。 従来の金属接合体の一例を示す斜視図である。 図７に示す金属接合体の上面図である。 従来の金属接合体の一例を示す断面斜視図である。
以下、本発明の金属接合体を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、本発明の金属接合体の斜視図である。図２は、図１に示す金属接合体の上面図である。図３は、図１に示す金属接合体のＩ−Ｉ線断面図である。図４は、図１に示す金属接合体のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図５は、図１に示す金属接合体のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
同図に示すように金属接合体１は、例えば互いに同じ金属によって構成され、かつ、互いに同じ板厚に形成された２つの金属板１０、１１を備えている。図１及び図２に示すように、これら金属板１０、１１には、一対の第１切断線Ｌ１と、一対の第２切断線Ｌ２と、一対の第３切断線Ｌ３と、一対の第４切断線Ｌ４とが設けられている。
上記一対の第１切断線Ｌ１は、金属板１０、１１上に互いに間隔を空けて並べられると共に、その並び方向Ｙ１に沿って延在している。上記一対の第２切断線Ｌ２は、一対の第１切断線Ｌ１各々に対して直交方向Ｙ２に相対するように並べられている。直交方向Ｙ２は、並び方向Ｙ１と直交する方向である。また、一対の第２切断線Ｌ２も、並び方向Ｙ１に沿って延在している。本実施形態では、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２は、互いに平行に設けられている。
上記一対の第３切断線Ｌ３は、一対の第１切断線Ｌ１において互いに近づく方向の端部から第２切断線Ｌ２に対して離れる方向に延在している。一対の第３切断線Ｌ３間の幅は、第１切断線Ｌ１から離れるに従って狭くなるように設けられている。上記一対の第４切断線Ｌ４は、一対の第２切断線Ｌ２において互いに近づく方向の端部から第１切断線Ｌ１に対して離れる方向に延在している。一対の第４切断線Ｌ４の幅は、第２切断線Ｌ２から離れるに従って狭くなるように設けられている。
また、金属接合体１には、中央かしめ部２と、金属接合部３と、が設けられている。上記中央かしめ部２は、金属板１０、１１を重ねた状態で、上記第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４に沿って金属板１０、１１を切断しつつ、これら第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４に囲まれた中央部を押圧して凹ませることにより形成されている。この中央かしめ部２では、金属板１０、１１が塑性変形し、金属板１０の一部が金属板１１側に嵌合されている。
このとき、図１及び図２に示すように、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２において第３切断線Ｌ３及び第４切断線Ｌ４から離れた側の端部同士を結ぶ線が折り曲げ線Ｌ５となり、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２において第３切断線Ｌ３及び第４切断線Ｌ４側の端部同士を結ぶ線が折り曲げ線Ｌ６（図１）となる。そして、これら折り曲げ線Ｌ５及びＬ６は、金属板１０、１１において一対の第１切断線Ｌ１と一対の第２切断線Ｌ２とに挟まれた部分が、図４に示すように、金属板１０、１１の平面に対して垂直になるように折り曲げられている。
また、図１及び図２に示すように、一対の第３切断線Ｌ３の第１切断線Ｌ１から離れた側の端部同士、一対の第４切断線Ｌ４の第２切断線Ｌ２から離れた側の端部同士、をそれぞれ結ぶ線が折り曲げ線Ｌ７となり、一対の第３切断線Ｌ３の第１切断線Ｌ１側の端部同士、一対の第４切断線Ｌ４の第２切断線Ｌ２側の端部同士、をそれぞれ結ぶ線が折り曲げ線Ｌ８となる。そして、これら折り曲げ線Ｌ７及びＬ８は、金属板１０、１１において一対の第３切断線Ｌ３に挟まれた部分と一対の第４切断線Ｌ４に挟まれた部分とが、図３に示すように、中央かしめ部２の中心に向かうに従って深くなるテーパ状になるように折り曲げられている。
また、第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４に囲まれた中央部を押圧する際に、図５に示すように、一対の第３切断線Ｌ３内側の切断面が、一対の第３切断線Ｌ３外側の切断面に擦られる。よって、摩擦により一対の第３切断線Ｌ３の切断面の酸化被膜が除去されて新生面が露出して、図５に示すように、第３切断線Ｌ３内側の切断面と第３切断線Ｌ３外側に切断面とが凝着して、金属接合部３が得られる。同様に、一対の第４切断線Ｌ４の切断面にも金属接合部３が得られる。
さらに、同様に、第１、第２切断線Ｌ１、Ｌ２の切断面にも金属接合部３は部分的に得られる。
次に、本発明者らは、図１に示す本発明品、図７に示す従来品、図９に示す従来品をそれぞれ作製して、落下衝撃試験を行って、本発明の効果を確認した。結果、図７に示す従来品では接合が外れたり、図９に示す従来品では抵抗値が上昇するなどの電気特性の低下が見られたが、本発明品では接合は維持され、電気的特性の低下は見られなかった。
次に、上述した金属接合体１を製造する金属接合装置について、図６を参照して説明する。同図に示すように、上記金属接合装置２０は、第１の型２１と、第２の型２２と、ガイド２３と、から構成されている。
上記第１の型２１は、例えば直方体形状に設けられていて、その上面にプレス孔２４が設けられている。このプレス孔２４は、前記第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４、折り曲げ線Ｌ５及びＬ７に囲まれた部分と同形状に形成されている。また、プレス孔２４は、折り曲げ線Ｌ８が重ねられる部分２４ａから折り曲げ線Ｌ７を重ねる縁部２４ｂに向かうに従って徐々に深さが浅くなるように設けられている。また、プレス孔２４は、折り曲げ線Ｌ５を重ねる縁部２４ｃから垂直に深くなっている。
上記第２の型２２は、棒状に設けられている。前記第２の型２２は、前記第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４、折り曲げ線Ｌ５及びＬ７に囲まれた部分と同形状に形成されている。第２の型２２は、折り曲げ線Ｌ８が重ねられる部分２２ａから折り曲げ線Ｌ７が重ねられる縁部２２ｂに向かうに従って徐々に第１の型２１から離れるテーパに設けられている。
上記ガイド２３は、例えば直方体状に設けられていて、プレス孔２４に重ねられるガイド孔２３ａを設けている。また、ガイド孔２３ａは、ガイド２３を押圧方向に沿って貫通している。また、ガイド孔２３ａは、前記第１〜第４切断線Ｌ１〜Ｌ４、折り曲げ線Ｌ５及びＬ７に囲まれた部分と同形状に形成されており、第２の型２２を挿入して第１の型２１のプレス孔２４にガイドする。
次に、前記金属接合体１の製造方法を上述した金属接合装置２０を用いて説明する。まず最初に、互いに重ねられた金属板１０、１１を第１の型２１の前記上面に重ねる。その後、第２の型２２を、ガイド２３のガイド孔２３ａに沿って押圧方向に沿って移動させて、これら第１の型２１と第２の型２２との間に互いに重ねられた金属板１０、１１を挟みこむ。
さらに、第２の型２２を押圧方向に移動させると、第１切断線Ｌ１〜Ｌ４に沿った第２の型２２のエッジ及びプレス孔２４のエッジによって、互いに重ねられた金属板１０、１１が第１切断線Ｌ１〜第４切断線Ｌ４に沿って切断される。同時に、第１切断線Ｌ１〜第４切断線Ｌ４に囲まれた中央部が凹んで中央かしめ部２及び金属接合部３が形成され、完成する。
上述した金属接合体１によれば、機械的強度を確保するための中央かしめ部２と、電気的特性を良好にするための金属接合部３と、を設けることにより、電気的特性及び機械的強度の両者の向上を図ることができる。また、プレス圧縮のみで接合を完結できるため、特別な溶接手法を用いるよりも簡便、かつ低コストで実現できる。
上述した金属接合体１によれば、金属板１０、１１において一対の第３切断線Ｌ３に挟まれた部分と一対の第４切断線Ｌ４に挟まれた部分とを、中央かしめ部２の中心に向かうに従って深くなるテーパ状に設けられている。これにより、第３切断線Ｌ３及び第４切断線Ｌ４の内側の切断面と外側の切断面とが確実に接するため、金属接合部３の面積を大きくすることができ、より一層電気的特性の向上を図ることができる。
上述した金属接合体１によれば、金属板１０、１１において一対の第１切断線Ｌ１に挟まれた部分と一対の第２切断線Ｌ２に挟まれた部分とを、金属板１０、１１の平面に対して垂直に設けることにより、より一層機械的強度の向上を図ることができる。
上述した金属接合体１によれば、一対の第３切断線Ｌ３間の幅と一対の第４切断線Ｌ４間の幅とは、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２から離れるに従って狭くなるように設けられているので、一対の第３切断線Ｌ３に挟まれた部分、一対の第４切断線Ｌ４に挟まれた部分が押し込まれるため、より一層、電気的特性の向上を図ることができる。
なお、上述した実施形態によれば、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２に挟まれた部分は、金属板１０、１１の平面に対して垂直に設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、機械的強度よりも電気的特性が求められる場合は、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２に挟まれた部分を中央かしめ部２の中心に向かうに従って深くなるテーパ状に設けても良い。
また、上述した実施形態によれば、第３切断線Ｌ３及び第４切断線Ｌ４に挟まれた部分は、テーパ状に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、電気的特性よりも機械的強度が求められる場合は、第３切断線Ｌ３及び第４切断線Ｌ４に挟まれた部分を、金属板１０、１１の平面に対して垂直に設けても良い。
また、上述した実施形態によれば、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２は互いに平行に設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２は並び方向Ｙ１に沿って延在していればよく、互いに平行でなくてもよい。
また、上述した実施形態によれば、一対の第３切断線Ｌ３間、一対の第４切断線Ｌ４間は、第１切断線Ｌ１及び第２切断線Ｌ２から離れるに従って幅が狭くなるように設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、一対の第３切断線Ｌ３同士、一対の第４切断線Ｌ４同士、互いに平行に設けても良い。
また、上述した実施形態では、２つの金属板１０、１１を接合していたが、本発明はこれに限ったものではない。接合する金属板の枚数は、２つ以上あればよく、３つでも４つでもよい。
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ 金属接合体
２ 中央かしめ部
３ 金属接合部
１０ 金属板
１１ 金属板
Ｌ１ 第１切断線
Ｌ２ 第２切断線
Ｌ３ 第３切断線
Ｌ４ 第４切断線
Ｙ１ 並び方向
Ｙ２ 直交方向（並び方向と直交する方向）

Claims (4)

  1. ２以上の金属板同士が接合された金属接合体において、
    前記２以上の金属板上に互いに間隔を空けて並べられた一対の第１切断線であって、当該並び方向に沿って延在する一対の第１切断線と、
    前記一対の第１切断線各々に対して前記並び方向と直交する方向に相対するように並べられ、当該並び方向に沿って延在する一対の第２切断線と、
    前記一対の第１切断線において互いに近づく方向の端部から前記第２切断線に対して離れる方向に延在する一対の第３切断線と、
    前記一対の第２切断線において互いに近づく方向の端部から前記第１切断線に対して離れる方向に延在する一対の第４切断線と、
    前記２以上の金属板を重ねた状態で、前記第１〜第４切断線に沿って前記２つ以上の金属板を切断して、これら第１〜第４切断線に囲まれた部分を押圧して凹ませることにより形成した中央かしめ部と、
    前記第１〜第４切断線の切断面に設けられた金属接合部と、
    を設けたことを特徴とする金属接合体。
  2. 前記２以上の金属板において前記一対の第３切断線に挟まれた部分と前記一対の第４切断線に挟まれた部分とは、前記中央かしめ部の中心に向かうに従って深くなるテーパ状に設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の金属接合体。
  3. 前記２以上の金属板において前記一対の第１切断線と前記一対の第２切断線とに挟まれた部分は、前記金属板の平面に対して垂直に設けられている
    ことを特徴とする請求項２に記載の金属接合体。
  4. 前記一対の第３切断線間の幅と前記一対の第４切断線間の幅とは、前記第１切断線及び前記第２切断線から離れるに従って狭くなるように設けられている
    ことを特徴とする請求項２に記載の金属接合体。
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