JP2021115586A - 液冷ジャケットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液冷ジャケットを低コストで製造することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ジャケット本体２と、ジャケット本体２の開口部を封止する封止体３とで構成され、ジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、第一本接合工程において、ジャケット本体２の底部１０と封止体３の表面３ａとを両外側から一対の保持部２２で押圧して保持しつつ、保持部２２を用いてジャケット本体２及び封止体３を回転又は平行移動させてジャケット本体２と封止体３とを摩擦攪拌することを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、ジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法が開示されている。当該液冷ジャケットの製造方法では、ジャケット本体及び封止体の側面から垂直に回転ツールを挿入し、ジャケット本体の廻りに一周させて摩擦攪拌を行っている。

特開２０１８−６９３２２号公報

特許文献１に係る発明では、回転ツールとジャケット本体の側面とを垂直にした状態で回転ツールをジャケット本体廻りに一周させるため、回転ツールを、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたアームロボットに取り付けるなどして、回転ツールの回転中心軸線の角度や挿入位置を変更・調整する必要がある。このため回転ツールを駆動させるための装置等の付帯設備に費用がかかり、結果的に製造コストが高くなるという問題がある。

このような観点から、本発明は、液冷ジャケットを低コストで製造することができる液冷ジャケットの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記封止体の表面から挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体、又は前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記ショルダ部の底面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする。

また、本発明は、底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記支柱の先端が挿入される孔部を備えるとともに前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、前記支柱の先端に段差底面と当該段差底面から立ち上がる段差側面とを有する支柱段差部を形成するとともに、前記支柱の段差底面を前記周壁部の端面と同一の高さ位置に形成し、前記封止体の厚みを前記段差側面よりも大きく形成する準備工程と、前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合せて段差側面突合せ部を形成し、前記支柱の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて段差底面突合せ部を形成する載置工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記封止体の表面に挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体、又は前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記ショルダ部の底面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする。

かかる製造方法によれば、ジャケット本体の底部と封止体の表面とを一対の保持部で保持した状態でジャケット本体及び封止体を回転又は平行移動させるため、第一本接合工程中に保持部と回転ツールとが干渉しない。つまり、ジャケット本体と封止体とを位置決めするための治具が回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、回転ツールを駆動させるための装置等の付帯設備に費用を要せず、液冷ジャケットを低コストで製造することができる。また、ショルダ部の底面で塑性流動材を押さえることができるため、バリの発生を抑制することができる。

また、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記封止体の表面から挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体のみ、又は前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記ショルダ部の底面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対的に移動させて前記第二突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。

また、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを封止体の表面から挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記ショルダ部の底面を少なくとも前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記段差側面突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことが好ましい。

かかる製造方法によれば、接合強度を高めることができる。

また、前記第一本接合工程後に前記第二本接合工程を行うことが好ましい。

また、前記第二本接合工程後に前記第一本接合工程を行うことが好ましい。

また、前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら終了位置まで移動させることが好ましい。

また、前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記攪拌ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記第一突合せ部まで移動させることが好ましい。

かかる製造方法によれば、摩擦攪拌を好適に行うことができる。

本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、液冷ジャケットを低コストで製造することができる。

本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットの分解斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の載置工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一本接合工程の保持工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一本接合工程の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一本接合工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第一本接合工程の終了後を示す斜視図である。 第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二本接合工程を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の第二本接合工程を示す断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。まずは、本実施形態に係る接合方法で用いる回転ツールについて説明する。図１に示すように、回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されており、円柱状のショルダ部Ｆ１と、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａの中央から垂下する攪拌ピンＦ２とで主に構成されている。
攪拌ピンＦ２は、ショルダ部Ｆ１から離間するにつれて先細りのテーパー状になっている。攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸線Ｚに対して垂直であり、かつ、平坦な平坦面Ｆ３が形成されている。

攪拌ピンＦ２の外表面は、先細りとなる外周面Ｆ１０と、先端に形成された平坦面Ｆ３とで構成されている。攪拌ピンＦ２の外周面Ｆ１０には螺旋溝が形成されている。本実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、攪拌ピンＦ２の螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。

なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌工程の際に塑性流動化した金属を螺旋溝によって攪拌ピンＦ２の先端側に導くことができる。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。第一実施形態に係る液冷ジャケット１は、図２に示すように、ジャケット本体２と封止体３とで構成されている。液冷ジャケット１は、内部に流体を流通させて、配置される発熱体を冷却する機器である。ジャケット本体２と封止体３とは摩擦攪拌接合で一体化される。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を意味する。

ジャケット本体２は、底部１０及び周壁部１１で主に構成されている。ジャケット本体２は、摩擦攪拌可能な金属（アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金等）であればよいが、本実施形態ではアルミニウム合金で形成されている。
底部１０は、矩形を呈する板状部材である。周壁部１１は、底部１０の周縁部から矩形枠状に立ち上がる壁部である。周壁部１１の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。底部１０には、支柱１２が立ち上がっている。支柱１２の本数は特に制限されないが、本実施形態では２本になっている。支柱１２の端面１２ａは、周壁部１１の端面１１ａと同じ高さになっている。底部１０及び周壁部１１で凹部１３が形成されている。なお、本実施形態のジャケット本体２は一体形成されているが、例えば、周壁部１１を分割構成としてシール部材で接合して一体化してもよい。

封止体３は、ジャケット本体２の開口部を封止する板状部材である。封止体３の角は直角でもよいが、本実施形態では丸面取り加工が施されている。封止体３は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム合金を主に含んで形成されている。

次に、本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法について説明する。本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、第一本接合工程と、第二本接合工程と、を行う。

準備工程は、ジャケット本体２及び封止体３を準備する工程である。ジャケット本体２及び封止体３は、製造方法については特に制限されないが、ジャケット本体２は、例えば、ダイキャストで成形する。封止体３は、例えば押出成形により成形する。

載置工程は、図３に示すように、ジャケット本体２に封止体３を載置する工程である。載置工程によって、周壁部１１の端面１１ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。第一突合せ部Ｊ１は、封止体３の周囲に沿って平面視矩形状に形成される。また、支柱１２の端面１２ａと、封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ２が形成される。周壁部１１の側面１１ｃと、封止体３の側面３ｃとは面一になる。なお、ジャケット本体２と封止体３とは溶接又は摩擦攪拌等により仮接合してもよい。

第一本接合工程は、図４及び図５に示すように、回転ツールＦを用いて第一突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。第一本接合工程では、保持工程と、摩擦攪拌工程とを行う。保持工程は、一対の保持部２２を備える挟持装置（治具）でジャケット本体２と封止体３とを両外側から押圧して挟持する。本実施形態では、保持部２２と底部１０との間、保持部２２と封止体３との間にそれぞれ中間プレート２１を介設している。保持部２２は円柱状を呈し、その端面が中間プレート２１，２１にそれぞれ面接触する。中間プレート２１を設けることで、保持部２２の押圧力を分散させて、ジャケット本体２及び封止体３を確実に保持することができる。なお、中間プレート２１は省略してもよい。

挟持装置の保持部２２とジャケット本体２及び封止体３とは同期して回転又は平行移動する。つまり、当該挟持装置は、ジャケット本体２の底部１０及び封止体３の表面３ａを保持部２２，２２でそれぞれ押圧し挟持した状態で、ジャケット本体２及び封止体３を周方向に回転させるとともに、上下、左右及び前後方向に直線移動させることができる。

回転ツールＦは、本実施形態では、水平方向及び上下方向に移動可能な摩擦攪拌装置に取り付けられている。なお、回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けてもよい。

第一本接合工程では、まず、摩擦攪拌装置に取り付けられた回転ツールＦを右回転させる。回転ツールＦの位置は、本実施形態の第一本接合工程では摩擦攪拌装置に対して移動しないように固定されている。つまり、回転ツールＦは摩擦攪拌装置に対して変位させず、回転ツールＦに対してジャケット本体２及び封止体３側を移動させることで、回転ツールＦをジャケット本体２及び封止体３に対して相対的に移動させることにより摩擦攪拌を行う。

次に、図４及び図５に示すように、ジャケット本体２及び封止体３を保持する保持工程を行い、挟持装置（治具）を用いてジャケット本体２及び封止体３を保持する。そして、挟持装置を操作して、封止体３の表面３ａ上に設定された開始位置ＳＰ１に回転ツールＦを挿入して摩擦攪拌工程を行う。摩擦攪拌工程では、押入区間と、本区間と、離脱区間とを連続して摩擦攪拌を行う。

押入区間は、封止体３の表面３ａ上に設定された開始位置ＳＰ１から封止体３の表面３ａ上に設定された中間点Ｓ１までの区間である。本区間は、中間点Ｓ１から封止体３の表面３ａの外周部を一周して中間点Ｓ１を通過した後、封止体３の表面３ａ上に設定された中間点Ｓ２までの区間である。離脱区間は、中間点Ｓ２から封止体３の表面３ａ上に設定された終了位置ＥＰ１までの区間である。中間点Ｓ１，Ｓ２は、封止体３の表面３ａのうち、第一突合せ部Ｊ１に対応する位置に互いに離間して設定されている。また、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１は、封止体３の表面３ａのうち、第一突合せ部Ｊ１に対応する位置よりも内側に設定されている。

押入区間では、開始位置ＳＰ１に回転ツールＦの回転中心軸線Ｚが垂直となるように配置し、中間点Ｓ１に向けて相対移動させながら「所定の深さ」となるまで攪拌ピンＦ２徐々に押入していく。回転ツールＦが中間点Ｓ１に達したら、そのまま本区間に移行する。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ１が形成される。押入区間から本区間に回転ツールＦを移行させる際には、途中で回転ツールＦが停止したり、移動速度が低下したりしないように、平面視直線状又は円弧状に回転ツールＦを移動させることが好ましい。

本区間では、図６に示すように、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を封止体３及びジャケット本体２に接触させつつ、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを封止体３の表面３ａに接触させた状態で、回転ツールＦを封止体３の表面３ａの外周縁に沿って相対移動させる。本区間では、回転ツールＦで周壁部１１廻りを一周させる。ここで、前記の「所定の深さ」とは、本区間において中間点Ｓ１から一周させて中間点Ｓ２に達するまでの回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を差し込む深さを言う。本実施形態では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３が、周壁部１１の端面１１ａに達するように設定している。ジャケット本体２及び封止体３の角部においては、保持部２２，２２を回転させながら回転ツールＦを相対移動させる。塑性化領域Ｗ１の始端と終端とをオーバーラップさせて回転ツールＦが中間点Ｓ２（図５参照）に達したら、そのまま離脱区間に移行する。本区間から離脱区間に回転ツールＦを移行させる際には、途中で回転ツールＦが停止したり、移動速度が低下したりしないように、平面視直線状又は円弧状に回転ツールＦを移動させることが好ましい。

離脱区間では、図７に示すように、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１に相対移動させながら、攪拌ピンＦ２を封止体３から徐々に引き抜いて終了位置ＥＰ１で離脱させる。第一本接合工程が終了したら、ジャケット本体２及び封止体３から挟持装置を離脱させる。
本実施形態では、本区間において、攪拌ピンＦ２の先端の平坦面Ｆ３が端面１１ａに達するようにしているが、攪拌ピンＦ２を封止体３のみと接触させた状態で摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と封止体３との摩擦熱によって第一突合せ部Ｊ１が塑性流動化して接合される。

第二本接合工程は、図８に示すように、回転ツールＦを用いて封止体３と支柱１２とを摩擦攪拌接合する工程である。第二本接合工程では、回転ツールＦを封止体３の表面３ａから垂直に挿入し、第二突合せ部Ｊ２に沿って一周以上相対移動させた後、封止体３から回転ツールＦを離脱させる。第二本接合工程では、攪拌ピンＦ２をジャケット本体２の支柱１２及び封止体３に接触させるとともに、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを封止体３の表面３ａに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。

本実施形態では、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３が支柱１２の端面１２ａに達するようにしているが、攪拌ピンＦ２と封止体３のみとが接触させた状態で摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と封止体３との摩擦熱によって第二突合せ部Ｊ２が塑性流動化して接合される。なお、第二本接合工程は省略してもよい。

以上説明した第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、ジャケット本体２の底部１０と封止体３の表面３ａとを一対の保持部２２で両外側から保持した状態でジャケット本体２及び封止体３を回転又は移動させるため、第一本接合工程中に保持部２２と回転ツールＦとが干渉しない。つまり、ジャケット本体２と封止体３とを位置決めするための治具が、回転ツールＦの移動ルート上に無いため回転ツールＦの移動の妨げにならない。これにより、回転ツールＦを駆動させるための装置等の付帯設備に費用を要せず、液冷ジャケット１を低コストで製造することができる。

また、第二本接合工程を行うことで、接合強度を高めることができる。第二本接合工程において、攪拌ピンＦ２を支柱１２に接触させれば、第二突合せ部Ｊ２をより確実に接合することができる。

また、本実施形態では、第一本接合工程において、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａと封止体３の表面３ａとを接触させ、塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌を行うため、バリの発生を抑制することができる。また、第二本接合工程において、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａと封止体３の表面３ａとを接触させ、塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌を行うため、バリの発生を抑制することができる。

また、第一本接合工程では、第一突合せ部Ｊ１上での塑性化領域Ｗ１の始端と終端とをオーバーラップさせているため、液冷ジャケット１の気密性及び水密性を高めることができる。

なお、第一本接合工程は、第二本接合工程の後に行ってもよい。また、押入区間及び離脱区間では、回転ツールＦの移動軌跡が円弧状となるように移動ルートを設定してもよい。換言すると、中間点Ｓ１，Ｓ２で回転ツールＦの移動速度が低下したり、停止したりしないように開始位置ＳＰ１、終了位置ＥＰ１及び移動ルートを設定することが好ましい。これにより、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１で摩擦熱が過大となって接合不良となるのを防ぐことができる。

なお、本実施形態では、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を封止体３の表面３ａのうち、第一突合せ部Ｊ１に対応する位置よりも内側に設定したが、封止体３の表面３ａのうち第一突合せ部Ｊ１に対応する位置に設定してもよい。

また、本実施形態の第一本接合工程では、回転ツールＦの位置を摩擦攪拌装置に対して変位させないように設定したが、回転ツールＦとジャケット本体２及び封止体３（挟持装置）とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。回転ツールＦをロボットアームに取り付けた場合は、当該ロボットアームとジャケット本体２及び封止体３（挟持装置）とを両者とも移動させて摩擦攪拌接合を行ってもよい。

また、第一本接合工程では、回転ツールＦの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。第一本接合工程の押入区間において、開始位置ＳＰ１における回転ツールＦの回転速度をＶ１とし、本区間における回転ツールＦの回転速度をＶ２とすると、Ｖ１＞Ｖ２としてもよい。回転速度のＶ２は、本区間において予め設定された一定の回転速度である。つまり、開始位置ＳＰ１では、回転速度を高く設定しておき、押入区間内で徐々に回転速度を低減させながら本区間に移行してもよい。

また、第一本接合工程の離脱区間において、本区間における回転ツールＦの回転速度をＶ２、終了位置ＥＰ１において離脱させるときの回転ツールＦの回転速度をＶ３とすると、Ｖ３＞Ｖ２としてもよい。つまり、離脱区間に移行したら、終了位置ＥＰ１に向けて徐々に回転速度を上げながら封止体３から回転ツールＦを離脱させてもよい。回転ツールＦを封止体３に押し入れる際又は封止体３から離脱させる際に、前記のように設定することで、押入区間又は離脱区間時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法ついて説明する。図９に示すように、第二実施形態では、支柱１２に支柱段差部１４が設けられている点で第一実施形態と主に相違する。第二実施形態では、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

ジャケット本体２Ａは、底部１０と、周壁部１１と、支柱１２とで構成されている。底部１０及び周壁部１１は第一実施形態と同一である。支柱１２の先端側には突出部１５が形成されている。突出部１５の形状は特に制限されないが、本実施形態では円柱状になっている。突出部１５が形成されることにより、支柱１２の先端には支柱段差部１４が形成されている。支柱段差部１４は、段差底面１４ａと、段差底面１４ａから立ち上がる段差側面１４ｂが形成されている。段差底面１４ａは、周壁部１１の端面１１ａと同じ高さ位置に形成されている。

封止体３Ａには、孔部４が形成されている。孔部４は、支柱１２の突出部１５に対応する位置に形成されている。孔部４は、突出部１５が挿入可能な大きさで形成されている。
第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法では、準備工程と、載置工程と、第一本接合工程と、第二本接合工程とを行う。準備工程は、ジャケット本体２Ａ及び封止体３Ａを準備する工程である。

載置工程は、図９に示すように、ジャケット本体２Ａに封止体３Ａを載置する工程である。載置工程では、周壁部１１の端面１１ａに封止体３Ａを載置しつつ、支柱１２の突出部１５を孔部４に挿入する。これにより、周壁部１１の端面１１ａと封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。また、段差側面１４ｂと孔部４の孔壁４ａとが突き合わされて段差側面突合せ部Ｊ１２が形成される。また、段差底面１４ａと封止体３の裏面３ｂとが突き合わされて段差底面突合せ部Ｊ１３が形成される。封止体３の厚さは適宜設定すればよいが、本実施形態では、段差側面１４ｂの高さ寸法よりも大きくなっている。

第一本接合工程は、第一実施形態と同じである。第二本接合工程では、回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を段差側面突合せ部Ｊ１２及び段差底面突合せ部Ｊ１３に挿入し、段差側面突合せ部Ｊ１２に沿って一周以上、回転ツールＦを相対移動させる。また、ショルダ部Ｆ１の底面Ｆ１ａを封止体３Ａの表面３ａに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。本実施形態では、攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３が段差底面１４ａに達するように挿入深さを設定している。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗ２が形成される。なお、第二本接合工程では、回転ツールＦの平坦面Ｆ４を段差底面１４ａに接触しないように設定してもよい。

以上説明した本実施形態によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、本実施形態の第二本接合工程によれば、支柱１２の突出部１５に封止体３Ａの孔部４を挿入することで、ジャケット本体２Ａと封止体３Ａとの位置決めを容易に行うことができる。また、封止体３Ａの板厚を、段差側面１４ｂよりも大きく設定しているため、接合部が金属不足になるのを防ぐことができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３ 封止体
３ａ 表面
１１ａ 端面
２２ 保持部
Ｆ 回転ツール
Ｆ１ ショルダ部
Ｆ１ａ 底面
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｊ１ 第一突合せ部
Ｊ２ 第二突合せ部
Ｊ１２ 段差側面突合せ部
Ｊ１３ 段差底面突合せ部
ＳＰ１ 開始位置
ＥＰ１ 終了位置
Ｗ１ 塑性化領域
Ｗ２ 塑性化領域

Claims (8)

1. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
   摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、
   前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、
   前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二突合せ部を形成する載置工程と、
   回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記封止体の表面から挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体、又は前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記ショルダ部の底面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、
   前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
2. 回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記封止体の表面から挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体のみ、又は前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記ショルダ部の底面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対的に移動させて前記第二突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
3. 底部、前記底部の周縁から立ち上がる周壁部及び前記底部から立ち上がる支柱を有するジャケット本体と、前記支柱の先端が挿入される孔部を備えるとともに前記ジャケット本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌で接合する液冷ジャケットの製造方法であって、
   摩擦攪拌で用いる回転ツールは、ショルダ部を備え、前記ショルダ部の底面の中央から垂下する攪拌ピンを備えており、
   前記攪拌ピンは、先細りのテーパー状となっており、
   前記支柱の先端に段差底面と当該段差底面から立ち上がる段差側面とを有する支柱段差部を形成するとともに、前記支柱の段差底面を前記周壁部の端面と同一の高さ位置に形成し、前記封止体の厚みを前記段差側面よりも大きく形成する準備工程と、
   前記ジャケット本体に前記封止体を載置することにより前記周壁部の端面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一突合せ部を形成するとともに、前記支柱の段差側面と前記孔部の孔壁とを突き合せて段差側面突合せ部を形成し、前記支柱の段差底面と前記封止体の裏面とを重ね合わせて段差底面突合せ部を形成する載置工程と、
   回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記封止体の表面に挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体、又は前記周壁部及び前記封止体に接触させつつ、前記ショルダ部の底面を前記封止体の表面に接触させた状態で前記第一突合せ部に沿って所定の深さで前記周壁部の廻りに相対的に一周させて前記第一突合せ部を摩擦攪拌する第一本接合工程と、を含み、
   前記第一本接合工程において、前記ジャケット本体の前記底部と前記封止体の表面とを両外側から一対の保持部で押圧して保持しつつ、前記保持部を用いて前記ジャケット本体及び前記封止体を回転又は平行移動させて前記ジャケット本体と前記封止体とを摩擦攪拌することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
4. 回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを封止体の表面から挿入し、前記攪拌ピンを前記封止体及び前記支柱に接触させつつ前記ショルダ部の底面を少なくとも前記封止体の表面に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記段差側面突合せ部を摩擦攪拌する第二本接合工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の液冷ジャケットの製造方法。
5. 前記第一本接合工程後に前記第二本接合工程を行うことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の液冷ジャケットの製造方法。
6. 前記第二本接合工程後に前記第一本接合工程を行うことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の液冷ジャケットの製造方法。
7. 前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
   前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを離脱させるとき、前記所定の回転速度よりも徐々に回転速度を上げながら終了位置まで移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
8. 前記第一本接合工程では、所定の回転速度で前記回転ツールを回転させて摩擦攪拌を行い、
   前記第一本接合工程において前記攪拌ピンを挿入するとき、前記所定の回転速度よりも高い速度で前記攪拌ピンを回転させた状態で挿入し、徐々に回転速度を下げながら前記第一突合せ部まで移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。

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