JP2021186872A - 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。【解決手段】ジャケット本体２の周壁部１１の両周壁段差部に封止体３Ａ，３Ｂをそれぞれ載置することにより、第一突合せ部Ｊ１及び第二突合せ部を形成する載置工程と、回転する第一回転ツールＦＡの攪拌ピンＦ２のみを一方の封止体３Ａの表面３ａから挿入し、第一突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌するとともに、回転する第二回転ツールＦＢの攪拌ピンＦ２のみを他方の封止体３Ｂの表面３ａから挿入し、第二突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、本接合工程において、一方の封止体３Ａと他方の封止体３Ｂとを両外側から一対の保持部２２，２２で押圧して保持しつつ、ジャケット本体２及び封止体３Ａ，３Ｂを回転又は平行移動させて摩擦攪拌する。【選択図】図４

Description

本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。

摩擦攪拌接合を利用した液冷ジャケットの製造方法が行われている。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

ここで、枠状のジャケット本体と、ジャケット本体の両側を覆う二枚の封止体とで液冷ジャケットを形成する場合がある。この場合、枠状のジャケット本体と一方側の封止体とを架台にクランプし、一方側の封止体に対して摩擦攪拌接合を行った後、一旦クランプを解除する。そして、被接合部材を裏返し、他方側の封止体を載置するとともに、架台に被接合部材と他方側の封止体とを再度クランプし、他方側の封止体に対して摩擦攪拌接合を行う。つまり、ジャケット本体と二枚の封止体とを摩擦攪拌接合するため、作業工数が増え製造コストが高くなるという問題がある。また、枠状のジャケット本体と封止体とをクランプする治具が回転ツールの移動の妨げになり、摩擦攪拌接合をエリアごとに分けて行う必要があるため、より作業工数が増え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、枠状の周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の両側の開口部をそれぞれ封止する二枚の封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記二枚の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、摩擦攪拌で用いる第一回転ツール及び第二回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、前記周壁部の両端面の内周縁のそれぞれに、段差底面と、前記段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成した前記ジャケット本体と、前記封止体と、を準備する準備工程と、前記周壁部の両端面に前記封止体をそれぞれ載置することにより、前記ジャケット本体の一方の端面の段差側面と一方の前記封止体の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成し、前記周壁部の一方の端面の段差底面と一方の前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一重合部を形成するとともに、前記周壁部の他方の端面の段差側面と他方の前記封止体の側面とを突き合わせて第二突合せ部を形成し、前記周壁部の他方の端面の段差底面と他方の前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二重合部を形成する載置工程と、回転する前記第一回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び一方の前記封止体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とともに、回転する前記第二回転ツールの攪拌ピンのみを前記第二突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び他方の前記封止体に接触させた状態で前記第二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二突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、前記本接合工程において、一方の前記封止体の表面と他方の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二枚の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二枚の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、枠状のジャケット本体と二枚の封止体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二枚の封止体を回転又は平行移動させるため、クランプ作業を複数回行う必要が無い。また、本接合工程中に保持部と第一回転ツール及び第二回転ツールとが干渉しない。つまり、ジャケット本体と二枚の封止体とを位置決めするための治具が第一回転ツール及び第二回転ツールの移動の妨げにならない。これにより、作業工数を減らすことができるとともに、第一回転ツール及び第二回転ツールを駆動させるための装置等の付帯設備を簡素なものとすることができ、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、他方の前記封止体の裏面には、複数のフィンが形成されており、前記本接合工程において、前記複数のフィンの少なくとも一部の先端を一方の前記封止体の裏面に接触させた状態で、前記ジャケット本体と二枚の前記封止体とを摩擦攪拌することが好ましい。

かかる製造方法によれば、フィンの先端が一方の封止体に当接することで、封止体の変形を抑制することができる。

また、前記本接合工程において、前記第一回転ツールの前記攪拌ピンの先端が前記第一重合部に達するように前記第一回転ツールを挿入することが好ましい。
また、前記本接合工程において、前記第二回転ツールの前記攪拌ピンの先端が前記第二重合部に達するように前記第二回転ツールを挿入することが好ましい。

かかる製造方法よれば、各突合せ部における接合強度を高めることができる。

また、前記本接合工程において、前記第一回転ツールの回転中心軸線と前記第二回転ツールの回転中心軸線とが実質的に一致するように、前記第一回転ツール及び前記第二回転ツールを相対移動させることが好ましい。

かかる製造方法によれば、二つの封止体を同時に接合することができるため、作業工数をより減らすことができる。また、第一回転ツール及び第二回転ツールの押圧力が被接合部材に均等に作用するため、バランス良く接合することができる。

また、前記本接合工程において前記第一回転ツールを右回転させる場合には、前記第二回転ツールを左回転させ、前記第一回転ツールを左回転させる場合には、前記第二回転ツールを右回転させることが好ましい。

かかる製造方法によれば、枠状のジャケット本体の表裏で第一回転ツール及び第二回転ツールの回転方向が一致するため、ジャケット本体と二枚の封止体との位置ずれを防ぎ、接合精度を高めることができる。

また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、前記本接合工程において前記攪拌ピンを引き抜くとき、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前記攪拌ピンを終了位置まで相対移動させることが好ましい。 また、前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、前記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、徐々に回転速度を下げながら前記攪拌ピンを挿入することが好ましい。

かかる製造方法によれば、第一回転ツール及び第二回転ツールの挿入時又は離脱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。

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液冷ジャケットの分解斜視図である。 本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。 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の保持工程を示す斜視図である。 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。 本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の摩擦攪拌工程後を示す斜視図である。

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。本発明は、下記の実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。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。

本実施形態に係る液冷ジャケット１は、図１に示すように、ジャケット本体２と封止体３Ａ，３Ｂ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（図示省略）を冷却する機器である。ジャケット本体２と封止体３Ａ，３Ｂとは摩擦攪拌接合で一体化される。

ジャケット本体２は、枠状の周壁部１１を有する。周壁部１１は、矩形枠状を呈する。ジャケット本体２の内部は矩形状の中空部になっている。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。ジャケット本体２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。

周壁部１１の端面である端面１１ａには、ジャケット本体２の周壁部１１の内周縁に沿って周壁段差部１２が形成されている。周壁段差部１２は、段差底面１２ａと、段差底面１２ａから立ち上がる段差側面１２ｂとで構成される。段差底面１２ａは、端面１１ａから一段下がった位置に形成されている。また、ジャケット本体２の周壁部１１の裏側の端面１１ｂにも同様に周壁段差部１２が形成されている。

封止体３Ａ，３Ｂ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３Ａ，３Ｂは、矩形状を呈する。封止体３Ａ，３Ｂ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３Ａ，３Ｂ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。封止体３Ｂの裏面３ｂには、裏面３ｂに対して垂直に立ち上がる複数の板状のフィン３１が形成されている。フィン３１の高さ寸法は、端面１１ａの段差底面１２ａから端面１１ｂの段差底面１２ａまでの高さ寸法と概ね同一になっている。

フィン３１を備えた封止体３Ｂは、板状部材に複数のフィンをロウ付け等で接合して形成してもよいし、一の素形材を切削加工して形成してもよい。

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、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３Ａ，３Ｂ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３Ａ，３Ｂは、例えば、素形材を切削加工して形成する。

載置工程は、図２に示すように、ジャケット本体２のそれぞれの周壁段差部１２に封止体３Ａ，３Ｂを載置する工程である。載置工程では、端面１１ａの周壁段差部１２に封止体３Ａを載置するとともに、端面１１ｂの周壁段差部１２に封止体３Ｂを載置する。端面１１ａの周壁段差部１２の段差側面１２ｂと、封止体３Ａの側面３ｃとが突き合わされて第一突合せ部Ｊ１が形成される。さらに、周壁段差部１２の段差底面１２ａと、封止体３Ａの裏面３ｂとが重ね合わされて第一重合部Ｊ２が形成される。端面１１ｂの周壁段差部１２の段差側面１２ｂと、封止体３Ｂの側面３ｃとが突き合わされて第二突合せ部Ｊ３が形成される。さらに、周壁段差部１２の段差底面１２ａと、封止体３Ｂの裏面３ｂとが重ね合わされて第二重合部Ｊ４が形成される。周壁部１１の端面１１ａ，１１ｂ及び封止体３Ａ，３Ｂとはそれぞれ面一になっている。なお、ジャケット本体２と封止体３Ａ，３Ｂとは溶接又は摩擦攪拌等により仮接合してもよい。

本接合工程は、図３〜図６に示すように、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢを用いて第一突合せ部Ｊ１及び第二突合せ部Ｊ３をそれぞれ摩擦攪拌接合する工程である。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３Ａ，３Ｂ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と封止体３Ａとの間、保持部２２と封止体３Ｂ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３Ａ，３Ｂ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３Ａ，３Ｂ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、封止体３Ａの表面３ａ及び封止体３Ｂ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３Ａ，３Ｂ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。

図４に示すように、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢは同じ構造になっているため、第一回転ツールＦＡを例に説明する。第一回転ツールＦＡは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されている。第一回転ツールＦＡは、本実施形態では、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（図示省略）に取り付けられている。

第一回転ツールＦＡは、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、ロボットアーム（図示省略）の回転軸に連結される部位である。連結部Ｆ１は円柱状を呈し、ボルトが締結されるネジ孔（図示省略）が形成されている。

攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の先端には、回転中心軸線Ｃに対して垂直であり、かつ、平坦な平坦面Ｆ３（図５参照）が形成されている。

攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。回転ツールを右回転させる場合は、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、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンの先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（ジャケット本体２及び封止体３Ａ，３Ｂ）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。なお、本実施形態では、後述する通り、第一回転ツールＦＡを右回転させるとともに、第二回転ツールＦＢを左回転させている。このため、第一回転ツールＦＡ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おり、第二回転ツールＦＢの螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて右回りに形成されている。

本接合工程では、図３及び図４に示すように、挟持装置（治具）を用いてジャケット本体２及び封止体３Ａ，３Ｂを保持する保持工程を行う。そして、ロボットアームを操作して、第一突合せ部Ｊ１及び第二突合せ部Ｊ３を同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌工程を行う。つまり、摩擦攪拌工程では、封止体３Ａの表面３ａに設定された開始位置ＳＰ１に右回転させた第一回転ツールＦＡを挿入して第一突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行うとともに、封止体３Ｂの表面３ａに設定された開始位置（図示省略）に左回転させた第二回転ツールＦＢを挿入して第二突合せ部Ｊ３の摩擦攪拌接合を行う。第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢはジャケット本体２を挟んで同じ接合条件（ただし、回転方向を除く）で相対移動するため、ここでは、第一回転ツールＦＡを例示して説明する。

摩擦攪拌工程では、図４に示すように、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３Ａの表面３ａ上に設定された開始位置ＳＰ１から第一突合せ部Ｊ１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から第一突合せ部Ｊ１に沿って一周して中間点Ｓ１を通過した後、第一突合せ部Ｊ１に設定された中間点Ｓ２まで至る区間である。離脱区間は、中間点Ｓ２から封止体３Ａ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、第一突合せ部Ｊ１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３Ａの表面３ａのうち、第一突合せ部Ｊ１よりも内側に設定されている。

押入区間では、開始位置ＳＰ１に第一回転ツールＦＡの回転中心軸線Ｃ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を徐々に押入していく。第一回転ツールＦＡが中間点Ｓ１に達したら、そのまま本区間に移行する。第一回転ツールＦＡ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第一回転ツールＦＡを移行させる際には、途中で第一回転ツールＦＡが停止したり、移動速度が低下したりしないように、直線状又は円弧状に第一回転ツールＦＡを移動させることが好ましい。

本区間では、第一回転ツールＦＡの回転中心軸線Ｃと封止体３Ａの表面３ａ及びジャケット本体２の端面１１ａとが垂直となるようにしつつ、所定の深さを維持した状態で、第一回転ツールＦＡを第一突合せ部Ｊ１に沿って相対移動させて当該第一突合せ部Ｊ１を一周させる。「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までの第一回転ツールＦＡの攪拌ピンＦ２を差し込む深さを言う。本実施形態では、図５に示すように、第一回転ツールＦＡの攪拌ピンＦ２の平坦面Ｆ３が、端面１１ａの段差底面１２ａに達するように所定の深さを設定している。

ジャケット本体２及び封止体３Ａの角部においては、保持部２２，２２を回転させながら（若しくは、ロボットアームを移動させてもよい）第一回転ツールＦＡを相対移動させる。また、ジャケット本体２及び封止体３Ａの辺部においては、保持部２２，２２及びロボットアームの少なくとも一方を移動させながら直線状に第一回転ツールＦＡを相対移動させる。

本区間では、攪拌ピンＦ２のみを封止体３Ａの表面３ａ及び周壁部１１の端面１１ａの側から第一突合せ部Ｊ１に挿入して、攪拌ピンＦ２のみをジャケット本体２の周壁部１１及び封止体３Ａに接触させて、攪拌ピンＦ２の基端側を露出させた状態で、第一突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌する。また、本区間では、第一突合せ部Ｊ１上における塑性化領域Ｗ１の始端と終端とをオーバーラップさせて第一回転ツールＦＡが中間点Ｓ２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第一回転ツールＦＡを移行させる際には、途中で第一回転ツールＦＡ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第一回転ツールＦＡを移動させることが好ましい。

離脱区間では、図６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を徐々に引き抜いて終了位置ＥＰ１で離脱させる。

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の段差底面１２ａに達するように設定したが、攪拌ピンＦ２と段差底面１２ａとが接触しない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３Ａ及びジャケット本体２との摩擦熱によって第一重合部Ｊ２が塑性流動化して接合される。

摩擦攪拌工程では、第一回転ツールＦＡの回転中心軸線Ｃと、第二回転ツールＦＢの回転中心軸Ｃとが実質的に一致するように両者の移動ルートを設定する。つまり、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢを用いて第一突合せ部Ｊ１及び第二突合せ部Ｊ３を同時に摩擦攪拌接合する。また、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢの回転速度、移動速度、挿入深さ等の接合条件も同一に設定する。ただし、第一回転ツールＦＡは、第一回転ツールＦＡの基端側から見て右回転させ、第二回転ツールＦＢは、第二回転ツールＦＢの基端側から見て左回転させる。なお、第一回転ツールＦＡを左回転させる場合は、第二回転ツールＦＢを右回転させる。またこの場合、第一回転ツールＦＡの螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて右回りに形成され、第二回転ツールＦＢ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る。

以上説明した本実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、枠状のジャケット本体２と封止体３Ａ，３Ｂとを一対の保持部２２で保持した状態でジャケット本体２及び封止体３Ａ，３Ｂを回転又は平行移動させるため、保持作業は一度で済む。つまり、従来のようにクランプ作業を複数回行う必要が無い。また、本接合工程中に保持部２２と第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢとが干渉しない。つまり、ジャケット本体２と封止体３Ａ，３Ｂとを位置決めするための治具が第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢの移動の妨げにならず、開始位置ＳＰ１から終了位置ＥＰ１まで連続して摩擦攪拌接合を行うことができる。これにより、作業工数を減らすことができるとともに、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢを駆動させるための装置等の付帯設備を簡素なものとすることができ、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、本接合工程では、攪拌ピンＦ２のみを周壁部１１及び封止体３Ａ，３Ｂに接触させ、攪拌ピンＦ２の基端側は露出した状態で摩擦攪拌接合を行うため摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。

また、図２に示すように、フィン３１は、端面１１ａの段差底面１２ａから端面１１ｂの段差底面１２ａまでの高さ寸法と概ね同一に設定しているため、フィン３１の先端が封止体３Ａの裏面３ｂに当接する。これにより、封止体３Ａ，３Ｂの変形を抑制することができる。また、フィン３１を設けることで、液冷ジャケット１の熱交換効率を高めることができる。

また、本実施形態のように、本接合工程において、第一回転ツールＦＡの攪拌ピンＦ２の平坦面（先端）Ｆ３が端面１１ａの段差底面１２ａに達するように第一回転ツールＦＡを挿入することが好ましい。言い換えれば、第一回転ツールＦＡの攪拌ピンＦ２の平坦面（先端）Ｆ３が第一重合部Ｊ２に達するように第一回転ツールＦＡを挿入することが好ましい。また、本接合工程において、第二回転ツールＦＢの攪拌ピンＦ２の平坦面（先端）Ｆ３が端面１１ｂの段差底面１２ａに達するように第二回転ツールＦＢを挿入することが好ましい。言い換えれば、第二回転ツールＦＢの攪拌ピンＦ２の平坦面（先端）Ｆ３が第二重合部Ｊ４に達するように第二回転ツールＦＢを挿入することが好ましい。かかる製造方法よれば、第一重合部Ｊ２及び第二重合部Ｊ４における接合強度を高めることができる。

また、本実施形態のように、本接合工程において、第一回転ツールＦＡの回転中心軸線Ｃと第二回転ツールＦＢの回転中心軸線Ｃとが実質的に一致するように、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢを相対移動させることが好ましい。かかる製造方法によれば、封止体３Ａ，３Ｂを同時に接合することができるため、作業工数をより減らすことができる。また、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢの押圧力がジャケット本体２及び封止体３Ａ，３Ｂに均等に作用するため、バランス良く接合することができる。

また、本実施形態のように、第一回転ツールＦＡを右回転させる場合には、第二回転ツールＦＢを左回転させ、第一回転ツールＦＡを左回転させる場合には、第二回転ツールＦＢを右回転させることが好ましい。かかる製造方法によれば、枠状のジャケット本体２の表裏で第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢの回転方向が一致するため、ジャケット本体２と封止体３Ａ，３Ｂとの位置ずれを防ぎ、接合精度を高めることができる。

ここで、例えば、第一突合せ部Ｊ１に対応する封止体３Ａの表面３ａ上に開始位置ＳＰ１を設定し、第一回転ツールＦＡを垂直に挿入して摩擦攪拌を行ってもよいが、この形態であると当該開始位置ＳＰ１に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように開始位置ＳＰ１を第一突合せ部Ｊ１よりも内側の封止体３Ａの表面３ａ上に設定し、第一突合せ部Ｊ１に向けて攪拌ピンＦ２を相対移動させながら徐々に押入することで、第一突合せ部Ｊ１上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。

同様に、第一突合せ部Ｊ１に対応する封止体３Ａの表面３ａ上に終了位置ＥＰ１を設定し、当該終了位置ＥＰ１で回転ツールＦを垂直に離脱させてもよいが、この形態であると終了位置ＥＰ１に過大な摩擦熱が発生し、接合不良となるおそれがある。これに対し、本実施形態のように終了位置ＥＰ１を第一突合せ部Ｊ１よりも内側の封止体３Ａの表面３ａ上に設定し、攪拌ピンＦ２を相対移動させながら第一突合せ部Ｊ１から徐々に引き抜くことで、第一突合せ部Ｊ１上で摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。

また、本接合工程では、塑性化領域Ｗ１の始端と終端とを第一突合せ部Ｊ１上で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。

また、本接合工程では、第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。本接合工程の押入区間において、開始位置ＳＰ１における第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢの回転速度をＶ１とし、本区間における第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢ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、本区間における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、本接合工程の離脱区間において、本区間における第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢの回転速度をＶ２、終了位置ＥＰ１において離脱させるときの第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢ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３Ａ，３Ｂから第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢを離脱させてもよい。第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢ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。

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。例えば、本実施形態では複数のフィン３１の全部を封止体３Ａの裏面３ｂに接触させたが、複数のフィン３１の一部の先端を封止体３Ａの裏面３ｂに接触させた状態であってもよい。また、フィン３１は省略してもよい。

また、本接合工程では、本実施形態ではジャケット本体２の表裏で同時に摩擦攪拌接合を行ったが、別々に行ってもよい。また、ジャケット本体２の表裏で異なる回転ツールを用いて摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、ジャケット本体２の表裏で、同一の回転ツールを用いて別々に摩擦攪拌接合を行ってもよい。

また、本実施形態では、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１を第一突合せ部Ｊ１（第二突合せ部Ｊ３）よりも内側に設定したが、第一突合せ部Ｊ１（第二突合せ部Ｊ３）上に設定してもよい。この場合は、第一突合せ部Ｊ１（第二突合せ部Ｊ３）上で第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢを相対移動させつつ徐々に押入してもよい。また、第一突合せ部Ｊ１（第二突合せ部Ｊ３）上で第一回転ツールＦＡ及び第二回転ツールＦＢを相対移動させつつ徐々に引き抜いて離脱させてもよい。このようにすることで、第一突合せ部Ｊ１（第二突合せ部Ｊ３）上の一点で摩擦熱が過大となるのを防ぐことができる。

１ 液冷ジャケット
２ ジャケット本体
３Ａ 封止体
３Ｂ 封止体
２２ 保持部
ＦＡ 第一回転ツール
ＦＢ 第二回転ツール
Ｆ２ 攪拌ピン
Ｊ１ 第一突合せ部
Ｊ２ 第一重合部
Ｊ３ 第二突合せ部
Ｊ４ 第二重合部
ＳＰ１ 開始位置
ＥＰ１ 終了位置

Claims (8)

1. 枠状の周壁部を有するジャケット本体と、前記ジャケット本体の両側の開口部をそれぞれ封止する二枚の封止体とで構成され、前記ジャケット本体と前記二枚の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、
   摩擦攪拌で用いる第一回転ツール及び第二回転ツールの攪拌ピンの外周面は先細りとなるように傾斜しており、
   前記周壁部の両端面の内周縁のそれぞれに、段差底面と、前記段差底面から前記開口部に向かって立ち上がる段差側面と、を有する周壁段差部を形成した前記ジャケット本体と、前記封止体と、を準備する準備工程と、
   前記周壁部の両端面に前記封止体をそれぞれ載置することにより、前記ジャケット本体の一方の端面の段差側面と一方の前記封止体の側面とを突き合わせて第一突合せ部を形成し、前記周壁部の一方の端面の段差底面と一方の前記封止体の裏面とを重ね合わせて第一重合部を形成するとともに、前記周壁部の他方の端面の段差側面と他方の前記封止体の側面とを突き合わせて第二突合せ部を形成し、前記周壁部の他方の端面の段差底面と他方の前記封止体の裏面とを重ね合わせて第二重合部を形成する載置工程と、
   回転する前記第一回転ツールの攪拌ピンのみを前記第一突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び一方の前記封止体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とともに、
   回転する前記第二回転ツールの攪拌ピンのみを前記第二突合せ部に挿入し、前記攪拌ピンのみを前記周壁部及び他方の前記封止体に接触させた状態で前記第二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二突合せ部を摩擦攪拌する本接合工程と、を含み、
   前記本接合工程において、一方の前記封止体の表面と他方の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二枚の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二枚の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. 他方の前記封止体の裏面には、複数のフィンが形成されており、
   前記本接合工程において、前記複数のフィンの少なくとも一部の先端を一方の前記封止体の裏面に接触させた状態で、前記ジャケット本体と二枚の前記封止体とを摩擦攪拌する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. 前記本接合工程において、前記第一回転ツールの前記攪拌ピンの先端が前記第一重合部に達するように前記第一回転ツールを挿入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
4. 前記本接合工程において、前記第二回転ツールの前記攪拌ピンの先端が前記第二重合部に達するように前記第二回転ツールを挿入することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
5. 前記本接合工程において、前記第一回転ツールの回転中心軸線と前記第二回転ツールの回転中心軸線とが実質的に一致するように、前記第一回転ツール及び前記第二回転ツールを相対移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
6. 前記本接合工程において前記第一回転ツールを右回転させる場合には、前記第二回転ツールを左回転させ、前記第一回転ツールを左回転させる場合には、前記第二回転ツールを右回転させることを特徴とする請求項５に記載の液冷ジャケットの製造方法。
7. 前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、
   前記本接合工程において前記攪拌ピンを引き抜くとき、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前記攪拌ピンを終了位置まで相対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. 前記本接合工程では、所定の回転速度で前記攪拌ピンを回転させて摩擦攪拌を行い、
   前記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、徐々に回転速度を下げながら前記攪拌ピンを挿入す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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