JP4445810B2 - 冷間圧接方法、冷間圧接装置及び金属接合体 - Google Patents

Description

本発明は、冷間圧接方法、冷間圧接装置及び金属接合体に関する。

従来、複数の金属板材を重ね合わせて一体化させことで金属接合体を製造する方法として、図１７に示すように、重ね合わせた複数の金属板材１００，１０１を、その板面と交差する方向にダイス１０２で押圧することで、表面側に凹部１０３が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体１０４を製造することが行われている。この冷間圧接方法によれば、ダイス１０２が金属板材１００，１０１を押圧すると、金属板材１００，１０１が凹まされるように変形しつつ、金属板材１００，１０１の板面のうちダイス１０２で押圧される領域が密着して接合される。
尚、金属同士を接合する手段については、特許文献１に開示されている。
特開平２−２８０９７９号公報

従来の方法では、図１８に示すように、金属板材１００，１０１の凹部１０３が形成されるのに伴い、その凹部１０３の容積分だけ、金属板材１００，１０１が板面に沿って伸展するように変形し、それに伴って、金属板材１００，１０１のダイス押圧方向に視た投影形状（投影面積）が拡大するようになっていた。しかし、投影形状の拡大の形態にはバラツキがあり、出来上がった金属接合体１０４の形状や大きさが一定しないという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、金属接合体の形状や大きさにバラツキが生じるのを回避することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造する冷間圧接方法であって、前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造するところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記治具が、前記金属板材が板厚を増加させるように変形することを許容する逃がし手段を備えており、前記逃がし手段により、前記ダイスによって形成される前記凹部の容積増加に伴い、前記金属板材の板厚を増加させるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記ダイスの押圧に伴う前記金属板材の内部圧力上昇によって前記治具が変形し得るようにすることによって、前記逃がし手段が構成されており、前記治具の変形によって前記金属板材の板厚を増加させるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記金属板材がダイス押圧方向と同方向へ膨らむように変形することを許容する逃がし空間を前記治具に設けることによって、前記逃がし手段が構成されており、前記ダイスの押圧により、前記金属板材の一部を前記逃がし空間内に逃がすように変形させるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置するところに特徴を有する。
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記端子金具と前記バスバーが前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えた治具を用いるところに特徴を有する。

請求項７の発明は、重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造するための冷間圧接装置であって、前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を有する治具を備えており、前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造する構成としたところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項７に記載のものにおいて、前記治具が、前記金属板材が板厚を増加させるように変形することを許容する逃がし手段を備えており、前記逃がし手段により、前記ダイスによって形成される前記凹部の容積増加に伴い、前記金属板材の板厚を増加させる構成としたところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項８に記載のものにおいて、前記ダイスの押圧に伴う前記金属板材の内部圧力上昇によって前記治具が変形し得るようにすることによって、前記逃がし手段が構成されており、前記治具の変形によって前記金属板材の板厚を増加させるところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項８に記載のものにおいて、前記金属板材がダイス押圧方向と同方向へ膨らむように変形することを許容する逃がし空間を前記治具に設けることによって、前記逃がし手段が構成されており、前記ダイスの押圧により、前記金属板材の一部を前記逃がし空間内に逃がすように変形させるところに特徴を有する。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載のものにおいて、前記治具のキャビティ内に前記金属板材をセットした状態において、前記逃がし空間における前記金属板材との対向面は、前記キャビティの内面のうち前記金属板材の板面に対して当接する領域の端部から、前記金属板材の板面に沿った方向について前記ダイス押圧方向に傾斜して連なっているところに特徴を有する。

請求項１２の発明は、請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載のものにおいて、前記ダイスの外周面が、前記金属板材に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしているところに特徴を有する。

請求項１３の発明は、請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載のものにおいて、前記ダイスにおける前記金属板材との対向面が、押圧方向と略直角な平坦な押圧面とされており、前記ダイスの外周面と前記押圧面とが弧状面を介して連なっているところに特徴を有する。

請求項１４の発明は、請求項７ないし請求項１３のいずれかに記載のものにおいて、前記ダイスの表面が鏡面加工されているところに特徴を有する。

請求項１５の発明は、請求項７ないし請求項１４のいずれかに記載のものにおいて、前記治具における前記金属板材との接触面が鏡面加工されているところに特徴を有する。
請求項１６の発明は、請求項７ないし請求項１５のいずれかに記載のものにおいて、前記治具が、前記端子金具と前記バスバーが前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えているところに特徴を有する。

請求項１７の発明は、重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧し、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合することによって製造される金属接合体であって、前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより製造されたところに特徴を有する。

請求項１８の発明は、請求項１７に記載のものにおいて、硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置したところに特徴を有する。

＜請求項１、請求項７及び請求項１７の発明＞
金属板材を治具にセットしてダイスで押圧したときに、金属板材は、ダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することが規制されるので、金属接合体の形状や大きさにバラツキが生じることがない。

＜請求項２〜４、請求項８〜１０の発明＞
治具に逃がし手段を設け、ダイスによって形成される凹部の容積増加に伴い、金属板材の板厚を増加させるようにしたので、金属板材の内部圧力が過剰に増大することが回避される。

＜請求項５及び請求項１８の発明＞
金属板材をダイスで押圧して凹ませるように変形させると、金属板材のうちダイスで押圧される領域は中心から外周側へ変位しつつ伸展変形する。ここで、ダイスが硬度の低い金属板材を直接押圧した場合には、ダイスの侵入に伴なう伸展量の多くの部分を変形し易い金属板材が受け持つこととなり、金属板材同士の接触界面において過大な滑りが生じ、その結果、両金属板材の接合強度が低下することが懸念される。
これに対し、本発明では、硬度が高い方の金属板材がダイスで直接押圧されるようにしたので、硬度の高い金属板材が凹まされるように変形して中心から外周側へ伸展するように変形すると、これに追従して、硬度の小さい金属板材も中心から外周側へ伸展するように変形する。したがって、硬度の高い金属板材の伸展量と硬度の低い金属板材の伸展量がほぼ同じ量となり、両金属板材の接合面において過大な滑りが発生せず、両金属板材の接合強度は高い。

＜請求項１１の発明＞
金属板材の一部が変形しつつ逃がし空間内に侵入する際に、変形部分の一部が金属板材の板面に沿った方向（即ち、逃がし空間への侵入方向と交差する方向）へ変位することが考えられるが、本発明では、逃がし空間の内面とキャビティの内面とが滑らかに連なっているので、逃がし空間内に侵入する変形部分が板面に沿って円滑に変位することができる。これにより、金属板材に割れが発生すること、及び金属板材同士の接合面に剥離が発生することが防止される。

＜請求項１２の発明＞
ダイスは金属板材の表面に対して潜り込むのであるが、ダイスの外周面は、金属板材に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしているので、ダイスの金属板材への潜り込みが円滑に行われる。

＜請求項１３の発明＞
金属板材のうちダイスの押圧面で押圧される領域は、押圧面の中心から外周側へ流れるとともにダイスの外周面に沿って流れるように変形するのであるが、本発明では、ダイスの押圧面と外周面は弧状面を介して連なっているので、金属板材の流れるような変形が円滑に行われる。

＜請求項１４の発明＞
金属板材のうちダイスの押圧面で押圧される領域は、ダイスの表面に沿って流れるように変形するのであるが、本発明では、ダイスの表面が鏡面加工されているので、ダイスと金属板材との間の摩擦抵抗が低減され、金属板材の流れるような変形が円滑に行われる。

＜請求項１５の発明＞
金属板材のうちダイスの押圧面で押圧される領域は、治具に沿って流れるように変形するのであるが、本発明では、治具における金属板材との接触面が鏡面加工されているので、治具と金属板材との間の摩擦抵抗が低減され、金属板材の流れるような変形が円滑に行われる。
＜請求項６及び請求項１６の発明＞
端子金具とバスバーを治具にセットしてダイスで押圧したときに、端子金具とバスバーは、凹部の周囲においてダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することがないので、形状が安定する。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図７を参照して説明する。本実施形態の導電路Ａ（本発明の構成要件である金属接合体）は、冷間圧接によりバスバー２０（本発明の構成要件である金属板材）と端子金具１０（本発明の構成要件である金属板材）とを接合して製造される。端子金具１０は、所定形状に打ち抜いた銅合金製の板材を曲げ加工したものであり、前端側に箱部１１を有し、後端側は略方形の平板状をなす接合部１２となっている。一方のバスバー２０は、所定形状に打ち抜いた銅製の板材を曲げ加工したものであり、前端側が略方形の平板状をなす接合部２１となっており、この接合部２１の後端から平板状の立上り部２２が延出している。バスバー２０の接合部２１の幅Ｗ（１３ｍｍ）は、端子金具１０の接合部１２の幅と同じ寸法であり、端子金具１０の接合部１２の板厚寸法Ｔａ（１．８ｍｍ）は、バスバー２０の接合部２１の板厚寸法Ｔｂ（２．３ｍｍ）よりも小さい。尚、バスバー２０は、立上り部２２の上端から更に上方若しくは水平方向へ延出する部分を有するが、図面上は便宜的に延出部分を省略する。

端子金具１０の硬度はＨＶ１１５であり、バスバー２０の硬度はＨＶ９０である。つまり、端子金具１０の方がバスバー２０よりも硬度が高く、端子金具１０の方が変形し難い。かかる端子金具１０とバスバー２０は、その接合部１２，２１同士を上下に重ね合わせた状態で電気的導通可能に接合される。ここで、硬度の高い端子金具１０の接合部１２がバスバー２０の接合部２１の上面（表面）側に重ねられるが、これは、接合手段であるダイス５０が上から下向きに接合部１２，２１を押圧することを考慮した配置である。また、両接合部１２，２１を重ね合わせた状態では、接合部１２，２１同士が左右両側縁を揃えるように配置され、端子金具１０の接合部１２の後端縁からバスバー２０の接合部２１の後端側部分が突出する。

上記端子金具１０とバスバー２０は、上下２つの治具３０，４０とダイス５０を用いて冷間圧接法により接合される。
上部治具３０は、工具合金鋼（ＳＫＤ１１）製であり、全体として厚い板状をなし、下面には端子金具１０を収容するためのキャビティ３１が形成されている。キャビティ３１は端子金具１０の箱部１１を前後左右方向（接合部１２の板面と平行な方向）へのガタ付き（変位）なく位置決めして収容する箱部用キャビティ３２と、接合部１２を前後左右方向（接合部１２の板面と平行な方向）へのガタ付き（変位）なく位置決めして収容する接合部用キャビティ３３とからなっている。

箱部用キャビティ３２の前面と左右両側面、及び接合部用キャビティ３３の後面と左右両側面は、端子金具１０を上部治具３０のキャビティ３１にセットした状態で、箱部１１の前面と左右両外側面及び接合部１２の後端面と左右両側面を当接させるようになっており、端子金具１０がそのダイス押圧方向に視た投影形状、即ち接合部１２の上面（表面）の形状を拡大させるように変形することを規制するための規制部３４として機能する。

また、上部治具３０には、その上面から接合部用キャビティ３３の天井面（内面）に至る上下方向（接合部１２の板面と直角方向）の円形をなすガイド孔３５が形成されている。ガイド孔３５は幅方向（左右方向）及び前後方向において接合部１２のほぼ中央に位置する。ガイド孔３５の内周面は、下方（端子金具１０及びバスバー２０に対してダイス５０が押圧する方向と同方向）に向かって次第に縮径するテーパ状をなしている。このテーパ状の外周面とガイド孔３５の軸線とのなす角度θは７．５°である。
さらに、上部治具３０は、その周縁部（四隅）において軸線を上下方向に向けたボルト（図示せず）により下部治具４に固定されているのであるが、後述するように両治具３０，４０の内部の圧力が上昇したときには、ボルト締め箇所から遠いガイド孔３５を略中心として上方へ湾曲するように弾性変形し得るようになっている。
また、上部治具３０の内面には、少なくとも接合部用キャビティ３３の天井面に対して鏡面加工がなされている。この鏡面加工は、端子金具１０の接合部１２の上面との摩擦抵抗を低減するための手段である。
さらに、上部治具３０における端子金具１０及びバスバー２０の上面との当接面は、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側（上方）に反り返るように変形することを規制する規制部３７として機能する。

一方の下部治具４０は、工具合金鋼（ＳＫＤ１１）製であり、全体として肉厚の板状をなす。下部治具４０の上面には、バスバー２０の接合部２１を収容するためのキャビティ４１が形成されている。キャビティ４１に接合部２１を収容した状態では、接合部２１が前後及び左右へのガタ付き（変位）なく位置決めされる。このキャビティ４１の前後両面と左右両面は、バスバー２０を下部治具４０にセットした状態で、バスバー２０の接合部２１の前後両面と左右両側面を当接させるようになっており、バスバー２０がそのダイス押圧方向に視た投影形状、即ち接合部１２，２１の上面（表面）側から視た投影形状を拡大させるように変形することを規制するための規制部４２として機能する。
また、下部治具４０の内面には、少なくともキャビティ４１の下面に対して鏡面加工がなされている。この鏡面加工は、バスバー２０の接合部２１の下面との摩擦抵抗を低減するための手段である。
さらに、下部治具４０における端子金具１０及びバスバー２０の下面との当接面は、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側（上方）に反り返るように変形することを規制する規制部４７として機能する。

ダイス５０は、工具合金鋼（ＳＫＤ１１）製であり、硬度は、ＨＶ７００〜７５０である。ダイス５０は、軸線を上下方向に向けた円柱形をなし、その外周面は、端子金具１０に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしている。このテーパ状の外周面とダイス５０の中心軸とがなす角度θは７．５°である。かかるダイス５０は上部治具３０の上方からガイド孔３５内に差し込まれ、端子金具１０とバスバー２０が正しく接合された状態（接合が完了した状態）では、ダイス５０のテーパ状をなす部分がガイド孔３５に対して前後左右方向へのガタ付きなく嵌合されるようになっている。

ダイス５０の下面は、ダイス５０と同心の円形をなす押圧面５１となっている。この押圧面５１は、ダイス５０により接合部１２，２１を押圧する方向と直角な平坦面である。押圧面５１の延長面とテーパ状の外周面の延長面とが交差する円（押圧面５１よりも少し径の大きい円）の直径Ｄは、５．０ｍｍである。また、この押圧面５１とダイス５０のテーパ状の外周面とは、弧状面５２を介して連なっている。この弧状面５２の曲率半径は、０．５ｍｍである。さらに、ダイス５０の表面のうち少なくとも端子金具１０と接触する領域（外周面、押圧面及び弧状面）には、鏡面加工がなされている。この鏡面加工は、端子金具１０の接合部１２の上面との摩擦抵抗を低減するための手段である。

次に、本実施形態の作用を説明する。
端子金具１０とバスバー２０を接合して導電路Ａを製造する際には、スクレーパ（キサゲ）、ワイヤブラシ、バフ等を用いることにより、接合部１２，２１における接合領域（ダイス５０との対応領域）を研磨する。この研磨処理を行うことで、接合部１２，２１の表面の酸化被膜が除去され、接合強度が高まるとともに、密着度が高まって電気的抵抗が低減される。
表面研磨処理の後、下部治具４０のキャビティ４１にバスバー２０の接合部２１をセットするとともに、その接合部２１の上面に端子金具１０の接合部１２を重ね、その上から上部治具３０を被せて、上下両治具３０，４０を合体させ、上部治具３０の下面と下部治具４０の上面とを面接触状態で当接させる。この状態では、バスバー２０の接合部２１の上面が下部治具４０の上面に対して面一状（同じ高さ）に連なり、接合部２１の後端側部分が下部治具４０の上面と上部治具３０の下面との間で上下に挟み付けられることにより、バスバー２０が上下両治具３０，４０に対して上下のガタ付きなく保持される。

また、端子金具１０の下面は上部治具３０の下面及び下部治具４０の上面に対して面一の高さとなり、端子金具１０の箱部１１が、下部治具４０の上面と箱部用キャビティ３２の天井面との間で上下に挟みつけられて固定される。これにより、端子金具１０の接合部１２が、バスバー２０の上面の面接触状態で当接した状態に保持される。

この状態からダイス５０をガイド孔３５内に侵入（下降）させると、侵入の初期にダイス５０の下端の押圧面５１が端子金具１０の接合部１２の上面（表面）を上から押圧し、接合部１２の上面を凹ませる。このとき、この凹み変形に伴なって接合部１２の一部がダイス５０を囲むように上面側に盛り上がるが、接合部１２の上面と接合部用キャビティ３３の天井面との間には隙間ができないため、接合部１２の盛上り量は僅かに抑えられる。

さらにダイス５０の下降が進むと、端子金具１０の接合部１２がダイス５０に押圧されて下方へ沈むように（凹むように）変形するとともに、この接合部１２の変形部分に押圧されたバスバー２０の接合部２１も、追従して変形する。このとき、硬度の低いバスバー２０の接合部２１の変形量は、端子金具１０の接合部１２の変形量よりも大きい。このとき、ダイス５０は、端子金具１０の接合部１２の円筒状に変形した部分１２ｂによって取り囲まれ、その端子金具１０の接合部１２の円筒状変形部１２ｂがバスバー２０の接合部２１によって取り囲まれた状態となる。

そして、ダイス５０が接合完了位置まで下降すると、端子金具１０の接合部１２の上面には、円形の凹部Ｂが形成される。このように、双方の接合部１２，２１がダイス５０によって変形させられると、端子金具１０の接合部１２の下面とバスバー２０の接合部２１の上面が、そのダイス５０の押圧面５１と対応する略円形領域において互いに強固に接合（固着）し、もって、端子金具１０とバスバー２０が一体化されて導電路Ａが製造される。接合済みの状態では、端子金具１０の接合部１２のうちダイス５０との対応領域（ダイス５０によって押し潰された領域）の板厚ｔａは、０．９ｍｍとなり、バスバー２０の接合部２１のうちダイス５０との対応領域（ダイス５０によって押し潰された領域）の板厚ｔｂは、１．０ｍｍとなる。

さて、上記のようにダイス５０が端子金具１の接合部１２に潜り込む過程では、ダイス５０の潜り込み量（接合部用キャビティ３３への侵入量）を含む接合部１２，２１の体積が増加するため、接合部１２，２１の内部圧力上昇によって上部治具３０が上方へ膨らむように弾性変形する。これと同時に、ダイス５０で押圧された接合部１２，２１が、押圧面５１の中心から外周側へ向かって放射状に流れるように変位しつつ伸展変形するが、このとき上部治具３０と下部治具４０の規制部３４，４２によって接合部１２，２１は前後左右方向への拡がりを規制されているので、押圧面５１の中心から放射状に流れた変形部分は、ダイス５０の外周に沿って上方へ変位することになる。この上方への変位により、接合部１２，２１のうちダイス５０の押圧面５１と対応する領域を除いた部分が、上部治具３０に追従するように上方へ変位する。そして、この上方へ変位した部分と下部治具４０の接合部用キャビティ４１の下面との間には、図６及び図７に示すように、ごく僅かな隙間が生じる。尚、図６及び図７では、隙間を誇張して描いている。以上により、バスバー２０の接合部２１の下面には、ダイス５０の押圧面５１と対応する略円形領域を下方（ダイス５０の押圧方向と同方向）へ膨らむような変形部が生じることになる。

本実施形態の端子金具１０とバスバー２０の接合構造において、ダイス５０の接合部１２，２１への侵入速度と接合部１２，２１の接合強度との関係を調べる実験を行ったところ、図１０のグラフであらわされた結果が得られた。このグラフによれば、最も高い接合強度が得られたのは、侵入速度が約１．０秒／ｍｍのときであった。また、実用上、必要とされる接合強度は、１０００Ｎであることに鑑みると、好適な侵入速度は、０．６秒／ｍｍ以上の速度であることが判る。このような実験結果が得られたのは、次の理由によると考えられる。即ち、接合部１２，２１に侵入したダイス５０は、ダイス５０の侵入体積分だけ接合部１２，２１を移動させようとするが、端子金具１０とバスバー２０は弾性体であることから、歪が一定量に達するまでは接合部１２，２１が移動しないため、ダイス５０の侵入速度と接合部１２，２１の移動速度には差異（タイムラグ）が生じる。即ち、ダイス５０を高速で侵入させた場合には、接合部１２，２１に局部的な移動（ずれ）が生じ、ダイス５０を低速で侵入させた場合には、接合部１２、２１の移動量が少なくなり、その結果、接合部１２，２１に内部歪が発生することになり、これが、接合強度に影響を及ぼすのである。よって、ダイス５０の侵入速度を管理することは、安定した接合強度を得るために必要である。尚、この侵入速度と接合強度との関係は、接合部１２，２１の板厚Ｔａ，Ｔｂ、ダイス５０の外周面のテーパの角度θ、押圧面５１の直径Ｄ、接合完了状態の接合部１２，２１の板厚ｔａ，ｔｂ等によって異なる。

また、図１１に示す写真は、本実施形態の接合が完了した状態における端子金具１０とバスバー２０の接合部分の断面（図６と対応）を撮影したものである。この圧接試料は、水中に１０時間浸漬した後、水を掛けながらカッタで切断された。この写真によれば、ダイス５０の先端の端子金具１０とバスバー２０の接合部１２，２１の間（接合界面）には水分は浸透しておらず、したがって、接合部１２，２１は安定した構造であることが判る。

上述のように本実施形態においては、重ね合わせた端子金具１０とバスバー２０を、その接合部１２，２１の板面と交差する方向にダイス５０で押圧することで、表面側に凹部Ｂが形成されるように変形させつつ接合して導電路Ａを製造するのであるが、その手段として、端子金具１０とバスバー２０がダイス押圧方向に視た投影形状（接合部１２，２１の上面の形状）を拡大させるように変形することを規制する規制部３４，４２を備えた治具３０，４０を用い、治具３０，４０にセットした端子金具１０とバスバー２０をダイス５０で押圧することにより、端子金具１０とバスバー２０の内部圧力を上昇させることによって、両者１０，２０を接合するようになっている。このような規制部３４，４２を設けたことにより、ダイス５０で押圧したときに、端子金具１０とバスバー２０の接合部２１は、ダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することが規制されているので、端子金具１０とバスバー２０の形状や大きさにバラツキが生じることがない。

また、上部治具３０を弾性変形可能とすることによって逃がし手段を設け、ダイス５０によって形成される凹部Ｂの容積増加に伴い、導電路Ａ（バスバー２０の接合部２１）の板厚を増加させることを許容したので、接合部１２，２１の内部圧力が過剰に増大することが回避されている。

また、端子金具１０をダイス５０で押圧して凹ませるように変形させると、端子金具１０のうちダイス５０で押圧される領域はダイス５０の中心から外周側へ流れるように変位しつつ伸展変形する。ここで、ダイス５０が硬度の低いバスバー２０を直接押圧した場合には、ダイス５０の侵入に伴なう伸展量の多くの部分を変形し易いバスバー２０が受け持つこととなり、端子金具１０とバスバー２０の接触界面において過大な滑りが生じ、その結果、端子金具１０とバスバー２０の接合強度が低下することが懸念される。
これに対し、本実施形態では、硬度が高い端子金具１０がダイス５０で直接押圧されるようにしたので、硬度の高い端子金具１０が凹まされるように変形して中心から外周側へ伸展するように変形すると、これに追従して、硬度の小さいバスバー２０も中心から外周側へ伸展するように変形する。したがって、硬度の高い端子金具１０の伸展量と硬度の低いバスバー２０の伸展量がほぼ同じ量となり、端子金具１０とバスバー２０の接合面１２，２１において過大な滑りが発生せず、端子金具１０とバスバー２０の接合強度は高い。

また、ダイス５０は接合部１２の表面に対して潜り込むのであるが、ダイス５０の外周面は、接合部１２に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしているので、ダイス５０の接合部１２への潜り込みが円滑に行われる。

また、端子金具１０の接合部１２のうちダイス５０の押圧面５１で押圧される領域は、押圧面５１の中心から外周側へ流れるとともにダイス５０の外周面に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、ダイス５０の押圧面５１と外周面は弧状面５２を介して連なっているので、接合部１２の流れるような変形が円滑に行われる。

また、端子金具１０の接合部１２のうちダイス５０の押圧面５１で押圧される領域は、ダイス５０の表面（押圧面５１及びテーパ状の外周面）に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、ダイス５０の表面が鏡面加工されているので、ダイス５０と接合部１２との間の摩擦抵抗が低減され、接合部１２の流れるような変形が円滑に行われる。

また、バスバー２０の接合部２１のうちダイス５０の押圧面５１で押圧される領域は、下部治具４０のキャビティ４１の内面に沿って流れるように変形するのであるが、本実施形態では、下部治具４０における接合部２１との接触面が鏡面加工されているので、下部治具４０と接合部２１との間の摩擦抵抗が低減され、接合部２１の流れるような変形が円滑に行われる。

また、ダイス５０が端子金具１０とバスバー２０を押圧する工程の初期には、ダイス５０が端子金具１０の表面を凹ませるのに伴って端子金具１０の一部が凹部Ｂの周縁に沿って盛り上がり、ダイス５０の外周面とガイド孔３５の内周面との隙間に侵入する。ここで、もし、ダイス５０の外周に端子金具１０の表面に当接する拡径面が設けられていると、その拡径面が凹部Ｂの周縁の盛上り部の動きを拘束し、その結果、端子金具１０のうち凹部Ｂの内周を構成する筒状部分１２ｂ（即ち、ダイス５０の外周に沿った部分）が座屈するように変形することが懸念される。
しかし、本実施形態では、ダイス５０における凹部Ｂとの対応領域の外径とガイド孔３５との対応領域の外径とが滑らかに連なるテーパ面となっていて、ダイス５０の外周には、端子金具１０の接合部１２の凹部Ｂの周縁に沿った盛上り部の動きを拘束する拡径面は存在しないので、端子金具１０のうち凹部Ｂの内周を構成する筒状部分１２ｂが座屈するように変形する虞はない。
また、上部治具３０と下部治具４０に規制部３７，４７を設け、端子金具１０とバスバー２０を治具３０，４０にセットしてダイス５０で押圧したときに、端子金具１０とバスバー２０が凹部Ｂの周囲においてダイス５０の押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制したので、接合済みの導電路Ａの形状や寸法が安定する。

＜実施形態２＞
以下、本発明を具体化した実施形態２を図１２乃至図１６を参照して説明する。本実施形態２は、上記実施形態１において下部治具４０の構成を異なる形態としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

下部治具４０に形成されているキャビティ４１の下面のうち略後半領域はバスバー２０の接合部２１を下から支承する支承面４３となっており、略前半領域は前方へ下り勾配となった傾斜面４４となっている。傾斜面４４の後端は支承面４３の前端に対して滑らかに連なっている。そして、キャビティ４１に接合部２１を収容した状態では、その接合部２１の下面と傾斜面４４との間に逃がし空間４５が形成されるようになっている。また、逃がし空間４５は端子金具１０の接合部１２の全領域と対応しており、したがって、ガイド孔３５も逃がし空間４５と対応する領域に位置することになる。

次に、本実施形態の作用を説明する。
端子金具１０とバスバー２０を接合して導電路Ａを製造する際には、下部治具４０のキャビティ４１にバスバー２０の接合部２１をセットするとともに、その接合部２１の上面に端子金具１０の接合部１２を重ね、その上から上部治具３０を被せて、上下両治具３０，４０を合体させ、上部治具３０の下面と下部治具４０の上面とを面接触状態で当接させる。この状態では、バスバー２０の接合部２１の上面が下部治具４０の上面に対して面一状（同じ高さ）に連なり、接合部２１の後端側部分が下部治具４０の上面と上部治具３０の下面との間で上下に挟み付けられることにより、バスバー２０が上下両治具３０，４０に対して上下のガタ付きなく保持される。このとき、図３に示すように、バスバー２０の接合部２１における前端側領域の下方に逃がし空間４５が構成され、接合部２１の下面は逃がし空間４５に臨む状態（逃がし空間４５に面する状態）となる。つまり、接合部２１の下面と逃がし空間４５の傾斜面４４との間には、接合部２１が変形したときにその変形部分を侵入させるためのスペースが確保される。尚、立上り部２２は、上部治具３０の後端面と下部治具４０の後部壁４６との間で前後に挟みつけられて位置決めされる。

また、端子金具１０の下面は上部治具３０の下面及び下部治具４０の上面に対して面一の高さとなり、端子金具１０の箱部１１が、下部治具４０の上面と箱部用キャビティ３２の天井面との間で上下に挟みつけられて固定される。これにより、端子金具１０の接合部１２が、バスバー２０の上面の面接触状態で当接した状態に保持される。

この状態からダイス５０をガイド孔３５内に侵入（下降）させ、ダイス５０の下端の押圧面５１で端子金具１０の接合部１２の上面（表面）を上から押圧すると、接合部１２の上面が凹まされるとともに、この接合部１２の変形部分に押圧されたバスバー２０の接合部２１も、追従して変形する。このとき、バスバー２０の接合部２１の下方には逃がし空間４５が確保されているので、バスバー２０の接合部２１は円滑に下方へ変形することができる。また、ダイス５０は、端子金具１０の接合部１２の円筒状に変形した部分１２ｂによって取り囲まれ、その端子金具１０の接合部１２の円筒状変形部１２ｂがバスバー２０の接合部２１によって取り囲まれる。

そして、ダイス５０が接合完了位置まで下降すると、端子金具１０の接合部１２の上面には、円形の凹部Ｂが形成されるとともに、バスバー２０の接合部２１の変形部分が逃がし空間４５内に殆ど隙間なく収容される。ここで、逃がし空間４５の容積は、予めダイス５０により形成される凹部Ｂの容積と対応する（ほぼ同じ溶接となるように）ように設定されている。このように、双方の接合部１２，２１がダイス５０によって変形させられると、端子金具１０の接合部１２の下面とバスバー２０の接合部２１の上面が、そのダイス５０の押圧面５１と対応する略円形領域において互いに強固に接合（固着）し、もって、端子金具１０とバスバー２０が一体化されて導電路Ａが製造される。

上述のように本実施形態においては、バスバー２０の一部が変形しつつ逃がし空間４５内に侵入する際に、変形部分の一部がバスバー２０の板面に沿った方向（前後方向であり、逃がし空間４５への侵入方向と交差する方向）へ変位することが考えられるのであるが、本実施形態では、下部治具４０のキャビティ４１内にバスバー２０をセットした状態において、逃がし空間４５におけるバスバー２０との対向面（傾斜面４４）が、キャビティ４１の内面のうちバスバー２０の接合部２１に当接する領域（支承面４３）に対して滑らかに連なっている。これにより、逃がし空間４５内に侵入する変形部分が接合部２１の板面に沿って円滑に変位することができ、バスバー２０に割れが発生すること、及び端子金具１０とバスバー２０の接合面に剥離が発生することが防止される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では２枚の金属板材を重ねた場合について説明したが、本発明によれば、３枚以上の金属板材を重ね合わせることもできる。
（２）上記実施形態では硬度が異なる２枚の金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材をダイスで押圧される表面側に配置したが、本発明によれば、硬度が低い方の金属板材をダイスで押圧される表面側に配置してもよい。
（３）上記実施形態２では逃がし空間をテーパ状とし、キャビティの内面に対して滑らかに連続するようにしたが、本発明によれば、逃がし空間とキャビティの内面との境界が段差状をなすようにしてもよい。
（４）上記実施形態ではダイスの断面形状を円形としたが、本発明によれば、ダイスの断面形状を非円形（例えば、楕円形、長円形、方形、多角形等）としてもよい。
（５）上記実施形態では金属板材の硬度が異なる場合について説明したが、本発明によれば、硬度が同一の金属板材を重ねて金属接合体を構成してもよい。この場合、金属板材同士は同一の材質でも、互いに異なる材質でもよい。
（６）上記実施形態では端子金具とバスバーとを接合する場合を説明したが、本発明は、金属板材が端子金具やバスバー以外の場合にも適用できる。
（７）上記実施形態では端子金具（ダイスが直接押圧する方の金属板材）の板厚をバスバー（ダイスが直接押圧しない方の金属板材）よりも小さくしたが、本発明によれば、ダイスが直接押圧する方の金属板材の板厚を、ダイスが直接押圧しない方の金属板材よりも大きくしてもよい。
（８）上記実施形態の具体的な寸法、角度及び硬度については、いずれも一例を示したものであり、本発明によれば、寸法、角度及び硬度を任意に設定することができる。

実施形態１における接合前の状態をあらわす斜視図 接合済みの金属接合体の斜視図 接合前の状態をあらわす縦断面図 図３のＸ−Ｘ断面図 接合途中の状態をあらわす縦断面図 接合が完了した状態をあらわす縦断面図 図６のＹ−Ｙ断面図 ダイスの正面図 ダイスの部分拡大正面図 ダイスの侵入速度と接合強度との関係をあらわすグラフ 端子金具とバスバーの接合部分の断面を示す写真 接合前の状態をあらわす縦断面図 図１２のｘ−ｘ断面図 接合途中の状態をあらわす縦断面図 接合が完了した状態をあらわす縦断面図 図１５のｙ−ｙ断面図 従来例における接合前の状態をあらわす斜視図 従来例における接合済みの金属接合体の斜視図

符号の説明

Ａ…導電路（金属接合体）
Ｂ…凹部
１０…端子金具（金属板材）
２０…バスバー（金属板材）
３０…上部治具
３４…規制部
４０…下部治具
４２…規制部
５０…ダイス

Claims (18)

1. 重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造する冷間圧接方法であって、
   前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、
   前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造することを特徴とする冷間圧接方法。
2. 前記治具が、前記金属板材が板厚を増加させるように変形することを許容する逃がし手段を備えており、
   前記逃がし手段により、前記ダイスによって形成される前記凹部の容積増加に伴い、前記金属板材の板厚を増加させることを特徴とする請求項１記載の冷間圧接方法。
3. 前記ダイスの押圧に伴う前記金属板材の内部圧力上昇によって前記治具が変形し得るようにすることによって、前記逃がし手段が構成されており、
   前記治具の変形によって前記金属板材の板厚を増加させることを特徴とする請求項２記載の冷間圧接方法。
4. 前記金属板材がダイス押圧方向と同方向へ膨らむように変形することを許容する逃がし空間を前記治具に設けることによって、前記逃がし手段が構成されており、
   前記ダイスの押圧により、前記金属板材の一部を前記逃がし空間内に逃がすように変形させることを特徴とする請求項２記載の冷間圧接方法。
5. 硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の冷間圧接方法。
6. 前記端子金具と前記バスバーが前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えた治具を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷間圧接方法。
7. 重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧することで、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合して金属接合体を製造するための冷間圧接装置であって、
   前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を有する治具を備えており、
   前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより、前記金属接合体を製造する構成としたことを特徴とする冷間圧接装置。
8. 前記治具が、前記金属板材が板厚を増加させるように変形することを許容する逃がし手段を備えており、
   前記逃がし手段により、前記ダイスによって形成される前記凹部の容積増加に伴い、前記金属板材の板厚を増加させる構成としたことを特徴とする請求項７記載の冷間圧接装置。
9. 前記ダイスの押圧に伴う前記金属板材の内部圧力上昇によって前記治具が変形し得るようにすることによって、前記逃がし手段が構成されており、
   前記治具の変形によって前記金属板材の板厚を増加させることを特徴とする請求項８記載の冷間圧接装置。
10. 前記金属板材がダイス押圧方向と同方向へ膨らむように変形することを許容する逃がし空間を前記治具に設けることによって、前記逃がし手段が構成されており、
    前記ダイスの押圧により、前記金属板材の一部を前記逃がし空間内に逃がすように変形させることを特徴とする請求項８記載の冷間圧接装置。
11. 前記治具のキャビティ内に前記金属板材をセットした状態において、前記逃がし空間における前記金属板材との対向面は、前記キャビティの内面のうち前記金属板材の板面に対して当接する領域の端部から、前記金属板材の板面に沿った方向について前記ダイス押圧方向に傾斜して連なっていることを特徴とする請求項１０記載の冷間圧接装置。
12. 前記ダイスの外周面が、前記金属板材に対する押圧方向に向かって縮径するテーパ状をなしていることを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の冷間圧接装置。
13. 前記ダイスにおける前記金属板材との対向面が、押圧方向と略直角な平坦な押圧面とされており、
    前記ダイスの外周面と前記押圧面とが弧状面を介して連なっていることを特徴とする請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の冷間圧接装置。
14. 前記ダイスの表面が鏡面加工されていることを特徴とする請求項７ないし請求項１３のいずれかに記載の冷間圧接装置。
15. 前記治具における前記金属板材との接触面が鏡面加工されていることを特徴とする請求項７ないし請求項１４のいずれかに記載の冷間圧接装置。
16. 前記治具が、前記端子金具と前記バスバーが前記凹部の周囲において前記ダイスの押圧方向とは反対側に反り返るように変形することを規制する規制部を備えていることを特徴とする請求項７ないし請求項１５のいずれかに記載の冷間圧接装置。
17. 重ね合わせた複数の金属板材を、その板面と交差する方向にダイスで押圧し、表面側に凹部が形成されるように変形させつつ接合することによって製造される金属接合体であって、
    前記金属板材がそのダイス押圧方向に視た投影形状を拡大させるように変形することを規制する規制部を備えた治具を用い、
    前記治具にセットした前記複数の金属板材を前記ダイスで押圧することにより製造されたことを特徴とする金属接合体。
18. 硬度が異なる２枚の前記金属板材のうち、硬度が高い方の金属板材を前記ダイスで押圧される表面側に配置したことを特徴とする請求項１７記載の金属接合体。

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