JP2018156887A - 部材接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部材同士の接合の長期信頼性を確保することができる部材接合方法を提供する。【解決手段】コネクタ１を取り付け部２ｄに挿入した後、コネクタ１を、ねじ３，４，５，６によって筐体２に固定し、端子１ａの先端を、応力がかかった状態で内側筒状部２ｂの上部の位置ａに配置する。その後、位置ａに配置された端子１ａの先端を抵抗溶接等によって加圧しながら加熱することによって、内側筒状部２ｂの上部の一部が溶けて端子１ａの先端が内側筒状部２ｂに埋め込まれる。底部２ｃからの接合部ａ’の高さが底部２ｃからの外側筒状部１ａの内側面にある開口の中心までの高さと略同一となるので、端子１ａは応力がかからない状態となる。【選択図】図２

Description

本発明は、部材同士を接合する部材接合方法に関する。

部材同士を接合するために一方の部材を加圧しながら加熱することにより他方の部材に接合する工法（例えば、抵抗溶接）が用いられている（例えば、特許文献１）。例えば、車両用エンジン等で高周波プラズマ点火を行う高周波プラズマ点火装置で用いられる共振器は、高周波電源に接続するためのコネクタの端子をねじ等によって筐体に締結した後に加圧しながら加熱により筐体に接合することによって製造される。

特開２０１１−７３０４２号公報

コネクタの端子と筐体とが異なる材質の金属でできている場合、異種金属接合を行うと、材料に融点差が生じるため、偏った溶解が起こる。そのため、コネクタの端子を応力がかからない状態でねじ等によって筐体に締結した後に加圧しながらコネクタの端子を加熱することにより筐体に接合した場合、筐体の一部が溶融することによってコネクタの端子が曲がった状態で筐体に接合される。コネクタの端子が曲がった状態で筐体に接合されると、コネクタの端子の変形によるダメージ、コネクタの端子が筐体（コネクタの端子と筐体との接合面）から剥がれようとする反力等が発生し、コネクタの端子と筐体との接合の長期信頼性の確保が困難になる。

本発明の目的は、部材同士の接合の長期信頼性を確保することができる部材接合方法を提供することである。

本発明による部材接合方法は、第１の部材を第２の部材に接合する部材接合方法であって、第２の部材により第１の部材の端子を応力がかかった状態で第２の部材に配置する工程と、第１の部材の端子を加圧しながら加熱することにより第２の部材に接合した後に第１の部材の端子を応力がかからない状態にする工程と、を備える。

好適には、第１の部材の端子を構成する材料の融点を第２の部材を構成する材料の融点より高くする。

本発明によれば、部材同士の接合の長期信頼性を確保することができる。

本発明による部材接合方法の一実施の形態においてコネクタを筐体のコネクタ取り付け位置に配置する工程を説明するための図である。 本発明による部材接合方法の一実施の形態のコネクタを筐体に固定する工程の一例を説明するための図である。 本発明による部材接合方法の一実施の形態によりコネクタの端子を加圧しながら加熱により接合した筐体を説明するための図である。 図３の共振器並びにそれに取り付けられた点火プラグ、固定部材、上蓋及びばねからなる構造体の断面図である。

本発明による部材接合方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態では、車両用エンジン等で高周波プラズマ点火を行う高周波プラズマ点火装置で用いられる共振器を製造する用途のために本発明による部材接合方法を用いてコネクタの端子を筐体に接合する場合について説明するが、本発明による部材接合方法を、他の用途に用いることもできる。また、本発明による部材接合方法を、コネクタを筐体以外の部材に接合する場合、コネクタ以外の部材を筐体に接合する場合及びコネクタ以外の部材を筐体以外の部材に接合する場合にも適用することができる。

図１（Ａ）は、本発明による部材接合方法の一実施の形態においてコネクタを筐体のコネクタ取り付け位置に配置した筐体の正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ断面をＡ方向から見た図である。

本発明による部材接合方法を用いて製造される共振器は、同軸ケーブル（図示せず）を介して高周波電源（図示せず）からの高周波を入力するために当該同軸ケーブルが接続されるコネクタ１と、点火プラグ（図示せず）を収容するための筐体２と、によって構成される。コネクタ１は、第１の部材の一例であり、筐体２は、第２の部材の一例である。

コネクタ１は、本発明による部材接合方法によって筐体２に接合される端子（中心導体）１ａと、筐体１にコネクタ１を固定するねじを挿入するためのねじ穴１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅと、を有する。

筐体２は、外側筒状部２ａと、内側筒状部２ｂと、底部２ｃと、を有する。外側筒状部２ａは、コネクタ１を取り付けるための取り付け部２ｄを有する。また、外側筒状部２ａは、開口２ｅに挿入された点火プラグを固定するために上蓋（図示せず）を固定するねじを挿入するためのねじ穴（図示せず）を更に有する。内側筒状部２ｂは、外側筒状部２ａと同軸に配置されている。底部２ｃは、点火プラグを挿入するための開口２ｅと、開口２ｅに挿入された点火プラグを固定するために底部２ｃに固定部材（図示せず）を固定するねじを挿入するためのねじ穴２ｆ，２ｇと、を有する。また、底部２ｃは、ねじ穴２ｆ，２ｇ以外のねじ穴を有してもよい。

本実施の形態では、コネクタ１を構成する材料の融点、すなわち、端子１ａを構成する材料の融点を、筐体２を構成する材料の融点より高くする。コネクタ１を構成する材料を、銀、銅、金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はモリブデンとすることができ、この場合、筐体２を構成する材料を、亜鉛、マグネシウム又はアルミニウムとすることができる。また、コネクタ１を構成する材料をステンレス鋼、ニッケル、チタン又はモリブデンとした場合、筐体２を構成する材料を銀、銅又は金とすることができる。好適には、コネクタ１を構成する材料を銅とするとともに筐体２を構成する材料をアルミニウムとし、コネクタ１を構成する材料をニッケルとするとともに筐体２を構成する材料を銅とし、又は、コネクタ１を構成する材料をステンレス鋼とするとともに筐体２を構成する材料を亜鉛とする。

底部２ｃからの内側筒状部２ｂの高さは、後に説明する端子１ａの先端と内側筒状部２ｂの接合部の高さが底部２ｃからの取り付け部２ｄまでの高さ、すなわち、底部２ｃからの外側筒状部２ａの内側面にある開口の中心までの高さと略同一となるように設定される。すなわち、底部２ｃからの内側筒状部２ｂの高さは、端子１ａの先端を加圧しながら加熱する際に内側筒状部２ｂが溶融する量を考慮した高さに設定される。本実施の形態では、底部２ｃからの内側筒状部２ｂの高さは、底部２ｃからの取り付け部２ｄまでの高さ、すなわち、底部２ｃからの外側筒状部１ａの内側面にある開口の中心までの高さより高くなっている。

本実施の形態では、先ず、図１（Ｂ）に示すように端子１ａの先端を内側筒状部２ｂの上部の所定位置に配置するために、コネクタ１を、水平面に対して所定の角度だけ傾斜した状態で取り付け部２ｄに挿入する。

図２（Ａ）は、本発明による部材接合方法の一実施の形態においてコネクタを筐体のコネクタ取り付け位置に固定した筐体の正面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩ−ＩＩ断面をＢ方向から見た図である。

コネクタ１を取り付け部２ｄに挿入した後、コネクタ１を、ねじ３，４，５，６によって筐体２に固定し、端子１ａの先端を、図２（Ｂ）に示すように、応力がかかった状態で内側筒状部２ｂの上部の位置ａに配置する。上述したように端子１ａの先端を応力がかかった状態で内側筒状部２ｂの上部の所定位置に配置することは、第２の部材により第１の部材の端子を応力がかかった状態で第２の部材に配置する工程の一例である。その後、端子１ａの先端を加圧しながら加熱しながら内側筒状部２ｂの上部の位置ａに接合する。端子１ａの先端を加圧しながら加熱しながら内側筒状部２ｂの上部の位置ａに接合する工法として、抵抗溶接等を用いることができる。

図３（Ａ）は、本発明による部材接合方法の一実施の形態によりコネクタの端子を加圧しながら加熱により接合した筐体の正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面をＣ方向から見た図である。また、図３（Ｃ）は、本発明による部材接合方法の一実施の形態によりコネクタの端子を加圧しながら加熱により接合した筐体の前方斜視図であり、図３（Ｄ）は、本発明による部材接合方法の一実施の形態によりコネクタの端子を加圧しながら加熱により接合した筐体の後方斜視図である。

位置ａ（図２（Ｂ））に配置された端子１ａの先端を抵抗溶接等によって加圧しながら加熱することによって、図３（Ｂ）に示すように、内側筒状部２ｂの上部の一部が溶融して（より正確には、加圧しながら加熱することによって、端子１ａと内側筒状部２ｂの両方が溶解するが、融点は内側筒状部２ｂの方が低いため、内側筒状部２ｂがより多く溶解する。）端子１ａの先端が内側筒状部２ｂに埋め込まれるように接合され、端子１ａと内側筒状部２ｂとの接合部ａ’が形成された共振器１１が製造される。この際、底部２ｃからの接合部ａ’の高さが底部２ｃからの取り付け部２ｄまでの高さ、すなわち、底部２ｃからの外側筒状部１ａの内側面にある開口の中心までの高さと略同一となり、端子１ａは応力がかからない状態となる。換言すれば、前記高さが略同一になるまで加圧加熱接合を行う。上述したように端子１ａを加圧しながら加熱することにより内側筒状部２ｂの上部の位置ａに接合した後に端子１ａを応力がかからない状態とすることは、第１の部材の端子を加圧しながら加熱することにより第２の部材に接合した後に第１の部材の端子を応力がかからない状態にする工程の一例である。

図４は、図３の共振器並びにそれに取り付けられた点火プラグ、固定部材、上蓋及びばねからなる構造体の断面図である。図４に示す構造体は、高周波プラズマ点火装置で用いられ、共振器１１と、点火プラグ１２と、固定部材１３と、上蓋１４と、ばね１５と、を有する。点火プラグ１２は、開口２ｅに挿入されている。固定部材１３は、ねじ穴２ｆ，２ｇにそれぞれ対応するねじ穴１３ａ，１３ｂを有し、ねじ穴１３ａ，２ｆに挿入されるねじ及びねじ穴１３ｂ，２ｇに挿入されるねじ（共に図示せず）によって共振器１１に固定される。上蓋１４は、外側筒状部２ａのねじ穴に対応するねじ穴（図示せず）を有し、これらのねじ穴に挿入されるねじによって共振器１１に固定される。ばね１４は、点火プラグ１２と上蓋１３との間に介在する。

高電圧電源（図示せず）から点火プラグ１２に印加された高電圧による点火プラグ１２の放電を行って点火し、そこに高周波電源からコネクタ１を介して共振器１１に入力された高周波を印加することによってプラズマを発生させることで、機関燃焼室（図示せず）内に導入された圧縮空気と燃料との混合気をリーンバーン状態で点火することができる。

本実施の形態によれば、ねじ３，４，５，６によってコネクタ１を筐体２に固定する際に端子１ａの先端を内側筒状部２ｂの上部の位置ａに接合した後の状態すなわち接合部ａ’の位置を考慮しているので、端子１ａの先端を加圧しながら加熱することにより内側筒状部２ｂの上部の位置ａに接合した後に端子ａは応力がかからない状態になる。したがって、端子１ａの変形によるダメージ、端子１ａが内側筒状部２ｂの上部から剥がれようとする反力等が発生しなくなり、端子１ａと筐体２との接合の長期信頼性の確保することができる。

端子１ａが曲がった状態で内側筒状部２ｂに接合されないようにするために端子１ａの先端を加圧しながら加熱することにより内側筒状部２ｂに接合した後にねじ３，４，５，６によってコネクタ１を筐体２に固定した場合、接合部ａ’に負荷がかかるとともに接合部ａ’の位置の変動を考慮するためのスペースを確保するという不都合がある。本実施の形態によれば、端子１ａの先端を加圧しながら加熱することにより内側筒状部２ｂの上部の位置ａに接合する前に端子１ａを応力がかかった状態で内側筒状部２ｂの上部の位置ａに配置しているので、接合部ａ’に負荷がかからず、かつ、接合部ａ’の位置の変動を考慮するためのスペースを確保する必要がない。

また、端子１ａが曲がった状態で内側筒状部２ｂに接合されないようにするために端子１ａの材料を靱性のある材料に変更する場合、端子１ａをコネクタ１の端子１ａ以外の部分を構成する材料と異なる材料で形成し、端子１ａをコネクタ１の端子１ａ以外の部分に接合する必要があり、構造が複雑になってコストが高くなるという不都合がある。本実施の形態によれば、端子１ａをコネクタ１の端子１ａ以外の部分を構成する材料と同一の材料で形成しているので、構造が複雑になってコストが高くなるという不都合がない。

また、本実施の形態によれば、コネクタ１を構成する材料の融点、すなわち、端子１ａを構成する材料の融点が筐体２を構成する材料の融点より高いので、端子１ａの先端を加圧しながら加熱することにより内側筒状部２ｂの上部の位置ａに接合する際に端子１ａが溶融する量は内側筒状部２ｂが溶融する量より少なくなる。したがって、端子１ａが溶融により細くなることなく端子１ａの先端が内側筒状部２ｂに埋め込まれる状態にすることができるので、接合部ａ’付近の強度を確保することができる。

１ コネクタ
１ａ 端子
１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，２ｆ，２ｇ，１３ａ，１３ｂ ねじ穴
２ 筐体
２ａ 外側筒状部
２ｂ 内側筒状部
２ｃ 底部
２ｄ 取り付け部
２ｅ 開口
３，４，５，６ ねじ
１１ 共振器
１２ 点火プラグ
１３ 固定部材
１４ 上蓋
１５ ばね

Claims (2)

1. 第１の部材を第２の部材に接合する部材接合方法であって、
   前記第２の部材により前記第１の部材の端子を応力がかかった状態で前記第２の部材に配置する工程と、
   前記第１の部材の端子を加圧しながら加熱することにより前記第２の部材に接合した後に前記第１の部材の端子を応力がかからない状態にする工程と、
   を備える部材接合方法。
2. 前記第１の部材の端子を構成する材料の融点を前記第２の部材を構成する材料の融点より高くする請求項１に記載の部材接合方法。

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