JP4898217B2

JP4898217B2 - 中空体の製造方法

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Publication number: JP4898217B2
Application number: JP2005376610A
Authority: JP
Inventors: 信次古賀; 英人西田; 穣田畑; 悟秋津
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007175729A

Description

本発明は、中空体の製造方法に関し、詳しくは、複数の部材を組み合せて一体化することによって中空部を有する中空体を製造するという中空体の製造方法に関する。

図２８は、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１を示す斜視図である。シリンダブロック１は、中空部を有する中空体である。シリンダブロック１は、円筒状のシリンダ部分２を４つ、含む。シリンダ部分２には、ピストンが移動可能に内嵌される。このようなシリンダ部分２は、中空部であるウォータジャケット３を有する。ウォータジャケット３には、冷却装置によって冷却水が循環され、これによってエンジン本体の過熱が防がれる。

第１の従来技術として、中空体を、一体成形する技術がある。この従来技術は、図２８に示すシリンダブロック１の製造に用いられている。この従来技術では、中子を含む鋳型内に、溶湯を注入して充満させ、鋳型内に充満した溶湯を凝固させる。鋳型内に充満した溶湯の凝固物は、中空部を有する中空体となる。中子は、中空体の中空部に相当する砂型であり、鋳型内に充満した溶湯が凝固した後に加振などによって崩壊されて除去される。このような第１の従来技術では、中子が必要であるので、中空体の製造が困難であるという問題がある。

第２の従来技術として、複数の部材を接合して、中空部を有する中空体を実現する技術がある。この従来技術は、特許文献１に開示されている。この従来技術は、具体的には、オイル通路を有する自動車用チェーンケースの製造方法に関する技術である。オイル通路は、中空部である。自動車用チェーンケースは、中空体である。

前記製造方法では、まず、第１部材であるチェーンケース鋳物と第２部材である板部材とが準備される。チェーンケース鋳物は、略板状の基板と、この基板に立設される通路壁部とを有する。通路壁部は、環状に一体的に形成される。基板は、通路壁部に関して内側の部分の２箇所に孔が形成され、これらの孔を介して、オイル通路に対してオイルが流入または流出することができる。板部材は、通路壁部の上部に、蓋として設けられる。板部材は、通路壁部の上部に嵌め込まれる。通路壁部の上部に板部材が嵌め込まれた状態では、板部材の上面と通路壁部の最上面とは、ほぼ同じ高さである。通路壁部の上部に板部材が嵌め込まれた後、通路壁部の上部に嵌め込まれた板部材の周囲に沿って摩擦撹拌接合される。このようにして、オイル通路を有する自動車用チェーンケースが実現される。

このような製造方法では、通路壁部の上部と板部材との間に隙間があると、摩擦撹拌された部分に窪みまたは空洞が生じてしまうという問題がある。この問題を回避するために、通路壁部の上部に板部材がきつく嵌り込むようにすると、通路壁部の上部に板部材を嵌め込む作業が困難になるという問題がある。

特開２００５−３４２７４５号公報

本発明の目的は、中空体の製造を容易にすることができ、しかも作業性を低下させることなく、摩擦撹拌された部分に窪みまたは空洞が生じるという不具合を防ぐことができる中空体の製造方法を提供することである。

本発明は、外部に臨んで開放する開放空間を規定する凹部を有する第１部材と、第１部材の前記開放空間の開口を塞ぐことができる第２部材とを、準備し、
第１部材の前記開放空間の開口を第２部材によって塞いだ状態で、第１部材と第２部材とを摩擦撹拌することによって、第１部材の前記開放空間の開口を閉鎖する中空体の製造方法であって、
第１部材の前記開放空間は、開口側の第１空間部分と、第１空間部分を除く残余の第２空間部分とを含み、
前記第２部材は、前記第１空間部分に嵌り込むことができる嵌合部と、この嵌合部に連なり、前記第１空間部分に前記嵌合部が嵌り込んだ状態で前記開放空間の開口よりも外方に突出する突出部とを有し、
前記第１空間部分の深さをＤ１とし、摩擦撹拌によって形成される撹拌部分の深さをＤ２とするとき、Ｄ２≦（２／３）・Ｄ１の関係式を満たすようにして、前記第１部材の第１空間部分に臨む第１内面と、第２部材の嵌合部とを摩擦撹拌することを特徴とする中空体の製造方法である。

また本発明は、第１部材の凹部は、前記第１内面と、前記第２空間部分に臨む第２内面と、前記第１内面と第２内面との間に形成され、前記開放空間の開口を介して外部に臨む第３内面とを含み、
第１部材のうちで第１内面を形成する部分と、第２部材のうちで第１部材の第３内面および第２空間部分に対向する対向部分を除く残余の部分とが摩擦撹拌され、第２部材の前記対向部分は、第１部材の前記第３内面によって支持されることを特徴とする。
また本発明は、第１部材のうちで第１内面を形成する部分と、第２部材のうちで第１部材の第３内面および第２空間部分に対向する対向部分を除く残余の部分とを１パスで摩擦撹拌することによって、前記開放空間の開口を閉鎖して閉鎖空間を形成し、さらに、前記閉鎖空間と外部とを連通する貫通孔を形成することを特徴とする。

また本発明は、第１部材と第２部材とは、接合ツールを、第１部材と第２部材とに没入させた状態で、接合ツールを、その軸線と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って移動させることによって、摩擦撹拌され、
接合ツールは、第１部材から、または第２部材のうち第１部材によって支持される部分から、没入させることを特徴とする。

また本発明は、第１部材と第２部材とは、接合ツールを、第１部材と第２部材とに没入させた状態で、接合ツールを、その軸線と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って移動させることによって、摩擦撹拌され、
接合ツールは、第１部材から、または第２部材のうち第１部材によって支持される部分から、退出させることを特徴とする。
また本発明は、前記中空体の製造方法で製造される中空体である。

本発明によれば、第１部材と第２部材とが準備される。第１部材は、外部に臨んで開放する開放空間を規定する凹部を有する。第２部材は、第１部材の前記開放空間の開口を塞ぐことができる。第１部材と第２部材とは、第１部材の前記開放空間の開口を第２部材によって塞いだ状態で、摩擦撹拌され、これによって第１部材の前記開放空間の開口が閉鎖される。このようにして中空部を有する中空体が実現される。

第１部材の前記開放空間の開口が閉鎖されることによって中空体が実現されるので、中空体の実現のために、中子が必要なく、したがって中空体の製造を容易化することができる。

第２部材の突出部は、前記嵌合部に連なり、前記開放空間における開口側の第１空間部分に前記嵌合部が嵌り込んだ状態で前記開放空間の開口よりも外方に突出する。第２部材の嵌合部が第１部材の前記開放空間に緩やかに嵌り込むことができる場合、第２部材の嵌合部と第１部材との間には隙間がある。この隙間には、第２部材の突出部が摩擦撹拌によって流動化して流れ込み、これによって前記隙間が埋まる。したがって摩擦撹拌された部分に窪みまたは空洞が生じるという不具合を防ぐことができる。
また、第１空間部分の深さをＤ１とし、摩擦撹拌によって形成される撹拌部分の深さをＤ２とするとき、Ｄ２≦（２／３）・Ｄ１の関係式を満たすようにして、前記第１部材の第１空間部分に臨む第１内面と、第２部材の嵌合部とが摩擦撹拌される。これにより、撹拌部分に空洞が生じることを防止し、機械的強度が低下してしまうことを防止することができる。

また本発明によれば、第１部材の前記開放空間は、開口側の第１空間部分と、第１空間部分を除く残余の第２空間部分とを含む。第１部材の凹部は、第１空間部分に臨む第１内面と第２空間部分に臨む第２内面との間には、前記開放空間の開口を介して外部に臨む第３内面とが形成される。このような第３内面によって、摩擦撹拌によって流動化した部分の第２空間部分への侵入を防ぐことができ、歩留りを向上させることができる。

第１部材のうちで第１内面を形成する部分と、第２部材のうちで第１部材の第３内面および第２空間部分に対向する対向部分を除く残余の部分とが摩擦撹拌される。第２部材の前記対向部分は、第１部材の前記第３内面によって支持される。このような第２部材の前記対向部分によって、摩擦撹拌によって流動化した部分の第２空間部分への侵入を確実に防ぐことができ、歩留りをさらに向上させることができる。

また本発明によれば、第１部材と第２部材とは、接合ツールを、第１部材と第２部材とに没入させた状態で、接合ツールを、その軸線と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って移動させることによって、摩擦撹拌される。接合ツールを没入させるのは、第１部材から、または第２部材のうち第１部材によって支持される部分からである。したがって接合ツールを没入させるときの押圧力によって、第２部材が変形して第１部材の前記開放空間に不所望に侵入しまうという不具合を回避することができ、歩留りを向上させることができる。

また本発明によれば、第１部材と第２部材とは、接合ツールを、第１部材と第２部材とに没入させた状態で、接合ツールを、その軸線と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って移動させることによって、摩擦撹拌される。接合ツールを退出させるのは、第１部材から、または第２部材のうち第１部材によって支持される部分からである。接合ツールを退出させた個所には、接合ツールの跡が残る。本発明では、接合ツールを退出させる個所が前述のように選択されることによって、接合ツールの跡に起因する中空体の機械的強度の低下を可及的に抑えることができる。

また本発明によれば、第１部材の前記開放空間の開口が閉鎖されて、中空体が実現されるので、中空体は、第１部材に比べて、機械的強度が向上される。また中空体は、中空部を有することによって、軽量化される。

図１は、本発明の実施の第１形態である中空体１１の製造方法を説明するための斜視図であり、図１（１）は第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞ぐ前の状態を示し、図１（２）は第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞いだ状態を示し、図１（３）は第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌した状態を示し、図１（４）は貫通孔１６を形成した状態を示す。図２は、図１に示す中空体１１の製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施の形態の製造方法は、ダイカスト鋳造物を用いた中空体１１の製造方法である。一例として述べると、この製造方法は、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロックの製造に用いることができる。

中空体１１は、中空部を有する。中空部とは、遮蔽された空間を規定する部分を意味する。また中空部とは、外部に開放する空間を規定する部分であって、開口部がアンダーカットとなるような部分をも意味する。アンダーカットとは、鋳造を想定した場合、鋳型および中子の引抜きを不可能にする個所を意味する。

第１部材１２は、ダイカスト法で鋳造された部材であり、アルミニウム合金から成る。第１部材１２は、大略的に円筒状である。第１部材１２の軸線方向両端部には、第１部材１２の軸線に垂直または略垂直な端面１７がそれぞれ形成される。第１部材１２は、開放空間１３を規定する凹部１８を有する。開放空間１３は、第１部材１２の軸線まわりの周方向に全周にわたって延びて、前記周方向の全周にわたって前記各端面１７のいずれか一方の位置で外部に臨んで開放する。

第２部材１５は、ダイカスト法で鋳造された部材であり、アルミニウム合金から成る。第２部材１５は、大略的に円環状である。第２部材１５は、第１部材１２の開放空間１３の開口１４（後述の図５（２）参照）を塞ぐことができる。第２部材１５は、第１部材１２の開放空間１３に部分的に嵌り込むことができる嵌合部１９と、この嵌合部１９に連なり、第１部材１２の開放空間１３に嵌合部１９が嵌り込んだ状態で前記開放空間１３の開口１４よりも外方に突出する突出部２０とを有する。嵌合部１９は、円環状である。突出部２０は、円環状であり、嵌合部１９と同軸に設けられる。

中空体１１の製造作業を開始すると、まず、ステップａ１で、図１（１）に示すように、第１部材１２と第２部材１５とを準備する。次に、ステップａ２で、図１（２）に示すように、第１部材１２の開放空間１３に部分的に第２部材１５の嵌合部１９を嵌め込んで、第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞ぐ。

次に、ステップａ３で、図１（３）に示すように、第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞いだ状態で、第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌することによって、第１部材１２の開放空間１３の開口１４を閉鎖する。このようにして閉鎖空間を形成して、中空体の前駆体２１を得る。本実施の形態において、開口１４を閉鎖した状態は、開口１４を介して、前記閉鎖空間と外部とに流体が流通しない状態をいう。

次に、ステップａ４で、図１（４）に示すように、中空体の前駆体２１に、前記閉鎖空間と外部とを連通する貫通孔１６を形成する。貫通孔１６の形成には、切削工具が用いられる。貫通孔１６は、摩擦撹拌された部分（以下「撹拌部分」という）２２を貫通して、中空体１１の軸線方向に延びる。本実施の形態では、４つの貫通孔１６が、中空体１１の軸線まわりの周方向に等間隔をあけて配置される。このようにして中空体１１を得て、中空体１１の製造作業を終了する。

前記ステップａ４で貫通孔１６を形成した後、中空体１１の撹拌部分２２側の端面を研磨するようにしてもよい。

図３は、第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌するために用いられる接合ツール２５を示す斜視図である。接合ツール２５は、大略的に円柱状である。接合ツール２５は、ショルダ部２６と、プローブ部２７とを有する。ショルダ部２６は、円柱状である。ショルダ部２６は、接合ツール２５の軸線Ｌ１に垂直な端面２８が形成される。プローブ部２７は、ショルダ部２６よりも外径が小さい円柱状である。プローブ部２７は、ショルダ部２６と同軸、もしくは若干、半径方向にずらし偏心させて設けられ、ショルダ部２６の端面２８から接合ツール２５の軸線Ｌ１に沿って突出する。

図４は、第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌している状態を示す斜視図である。第１部材１２と第２部材１５とは、接合ツール２５を、第１部材１２と第２部材１５とに没入させた状態で、接合ツール２５を、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路２９に沿って移動させることによって、摩擦撹拌される。

接合ツール２５を第１部材１２と第２部材１５とに没入させた状態は、その接合ツール２５のプローブ部２７が第１部材１２と第２部材１５とに没入し、かつその接合ツール２５のショルダ部２６が第１および第２部材１２，１５の少なくともいずれか一方、本実施の形態では両方に当接した状態である。接合ツール２５の経路２９は、図１（２）に示すように、第２部材１５に沿って予め定められる。

接合ツール２５を、第１部材１２と第２部材１５とに没入させた状態で、接合ツール２５を、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに回転させることによって、摩擦熱が発生する。この摩擦熱によって、第１部材１２と第２部材１５とが部分的に流動化し、流動化した部分が固相撹拌される。このようにして、第１部材１２と第２部材１５とが、摩擦撹拌される。

前記図１を再び参照して、第１および第２部材１２，１５は、互いに係合可能に形成される。第１部材１２と第２部材１５とは、第１部材１２の開放空間１３に部分的に第２部材１５の嵌合部１９が嵌り込むことによって、互いに係合する。第１部材１２と第２部材１５とが摩擦撹拌されるとき、第１部材１２と第２部材１５とが互いに係合することによって、第２部材１５の第１部材１２に対する前記接合ツール２５の回転方向３１および移動方向３２への変位が阻止される。このように第２部材１５の第１部材１２に対する前記接合ツール２５の回転方向３１および移動方向３２への変位が阻止されるので、第１部材１２と第２部材１５とを確実に摩擦撹拌することができる。

第２部材１５の第１部材１２に対する前記接合ツール２５の移動方向３２への変位については、以下のようにして、阻止される。

第１部材１２の開放空間１３は、第１部材１２の軸線まわりの周方向に垂直な断面形状が、前記周方向に大略的に一様である。第１部材１２の開放空間１３は、前記断面形状が第１形状である第１形状空間部分３３と、前記断面形状が第１形状とは異なる第２形状である第２形状空間部分３４とを含む。本実施の形態では、第１形状空間部分３３が、開放空間１３のほとんどを占め、第２形状空間部分３４は、前記周方向に等間隔をあけて２個所、存在する。第２形状空間部分３４は、第１形状空間部分３３よりも、第１部材１２の軸線まわりの半径方向に関して内方および外方に突出する。

第２部材１５の嵌合部１９は、第１嵌合部分３５と、第２嵌合部分３６とを含む。第１嵌合部分３５は、第１部材１２の第１形状空間部分３３に嵌り込むことができる。第２嵌合部分３６は、第１部材１２の第１形状空間部分３３には嵌り込むことができず、第１部材１２の第２形状空間部分３４には嵌り込むことができる。

第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞いだ状態は、第２部材１５の第１嵌合部分３５が第１部材１２の第１形状空間部分３３に部分的に嵌り込み、かつ第２部材１５の第２嵌合部分３６が第１部材１２の第２形状空間部分３４に部分的に嵌り込んだ状態である。この状態では、第２部材１５が第１部材１２に対して第１部材１２の軸線まわりの周方向へ変位することが阻止される。したがって第１部材１２と第２部材１５とが摩擦撹拌されるとき、第２部材１５の第１部材１２に対する前記接合ツール２５の移動方向３２への変位が阻止される。

図５は、第１部材１２と第２部材１５との摩擦撹拌を詳細に説明するための断面図であり、図５（１）は第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞ぐ前の状態を示し、図５（２）は第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞いだ状態を示す。図６は、図５に続いて第１部材１２と第２部材１５との摩擦撹拌を説明するための断面図であり、図６（１）は接合ツール２５を第１部材１２と第２部材１５とに没入させようとしている状態を示し、図６（２）は第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌している状態を示し、図６（３）は第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌した状態を示す。図５および図６は、第１部材１２の軸線まわりの周方向から見た断面図である。

第１部材１２の開放空間１３は、図５（１）に示すように、開口１４側の第１空間部分４１と、第１空間部分４１を除く残余の第２空間部分４２とを含む。第１部材１２の凹部１８は、第１空間部分４１に臨む第１内面４３と第２空間部分４２に臨む第２内面４４との間には、前記開放空間１３の開口１４を介して外部に臨む第３内面４５が形成される。第３内面４５は、第１部材１２の軸線まわりの周方向に全周にわたって形成される。このような第３内面４５によって、摩擦撹拌によって流動化した部分の第２空間部分４２への侵入を防ぐことができ、歩留りを向上させることができる。

第２部材１５は、第２部材１５の前記周方向に垂直な断面の形状が略Ｔ字状である。本実施の形態では、第２部材１５は、第２部材１５の前記周方向に垂直な断面の面積が、第１部材１２の第１空間部分４１の前記周方向に垂直な断面の面積と同じか、それ以上となるように、設けられる。

第１部材１２の開放空間１３には、第２部材１５の嵌合部１９を嵌め込む。具体的には、前記開放空間１３の第１空間部分４１に、第２部材１５の嵌合部１９を嵌め込む。第２部材１５の嵌合部１９は、図５（２）に示すように、第１部材１２の開放空間１３に緩やかに嵌り込むことができる。

第２部材１５の突出部２０は、図５（２）に示すように、第１部材１２の開放空間１３に前記嵌合部１９が嵌り込んだ状態で前記開放空間１３の開口１４よりも外方に突出する。第２部材１５の突出部２０は、前記嵌合部１９に連なる基部２０ａと、この基部２０ａに連なり、前記嵌り込んだ状態で前記開放空間１３の幅方向に延びるフランジ部２０ｂとを有する。フランジ部２０ｂは、前記開放空間１３の幅方向に関して、前記開放空間１３よりも一方および他方に突出する。

第１部材１２の開放空間１３に部分的に第２部材１５の嵌合部１９を嵌め込んで、第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５によって塞ぐ。この状態で、接合ツール２５を、図６（１）に示すように、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに所定の回転速度で回転させながら、所定の没入位置で、第１部材１２と第２部材１５とに没入させる。

接合ツール２５を第１部材１２と第２部材１５とに没入させた状態で、接合ツール２５を、図６（２）に示すように、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路２９に沿って移動させる。このようにして、図６（３）に示すように、撹拌部分２２が形成される。接合ツール２５を予め定める経路２９の全体にわたって移動させた後、接合ツール２５を、所定の退出位置で、第１部材１２と第２部材１５とから退出させる。

接合ツール２５を第１部材１２と第２部材１５とに没入させた状態では、接合ツール２５を所定の押圧力で押圧する。このようにして、図６（２）に示すように、接合ツール２５のショルダ部２６の端面２８が、第１部材１２の端面１７に接触するようにする。これによって、撹拌部分２２における外部に臨む面と、第１部材１２の端面１７とが、大略的には面一となる。

第１部材１２の凹部１８は、第１部材１２の軸線まわりの半径方向に関して、内方側から開放空間１３に臨む内方側部分４６と、外方側から開放空間１３に臨む外方側部分４７とを含む。接合ツール２５を第１部材１２と第２部材１５とに没入させた状態では、接合ツール２５のプローブ部２７を、内方側部分４６と外方側部分４７との両方に没入させる。これによって第１部材１２の開放空間１３の開口１４を確実に閉鎖することができる。

第１部材１２のうちで第１内面４３を形成する部分と、第２部材１５のうちで第１部材１２の第３内面４５および第２空間部分４２に対向する対向部分４８を除く残余の部分とが摩擦撹拌される。第２部材１５の前記対向部分４８は、第１部材１２の前記第３内面４５によって支持される。このような第２部材１５の前記対向部分４８によって、摩擦撹拌によって流動化した部分の第２空間部分４２への侵入を確実に防ぐことができ、歩留りを向上させることができる。

以上のような第１形態によれば、第１部材１２の前記開放空間１３の開口１４が閉鎖されることによって中空体１１が実現されるので、中空体１１の実現のために、前記第１の従来技術のように中子が必要なく、したがって中空体１１の製造を容易化することができる。

第１部材１２の前記開放空間１３には、第２部材１５の嵌合部１９が緩やかに嵌り込むことができる。したがって第１部材１２の前記開放空間１３に第２部材１５の嵌合部１９を嵌め込む作業を容易にすることができ、作業性を向上することができる。

第２部材１５の突出部２０は、前記嵌合部１９に連なり、第１部材１２の前記開放空間１３に前記嵌合部１９が嵌り込んだ状態で前記開放空間１３の開口１４よりも外方に突出する。第２部材１５の嵌合部１９が第１部材１２の前記開放空間１３に緩やかに嵌り込むことができる場合、第２部材１５の嵌合部１９と第１部材１２との間には隙間がある。この隙間には、第２部材１５の突出部２０が摩擦撹拌によって流動化して流れ込み、これによって前記隙間が埋まる。したがって撹拌部分２２に窪みまたは空洞が生じるという不具合を防ぐことができる。

また第１形態によれば、第１および第２部材１２，１５は、ダイカスト法で鋳造されるので、重力鋳造法で鋳造される場合に比べて、生産性が高い。したがって第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌する必要があるという点を考慮したとしても、生産性を向上させることができる。

また第１部材１２と第２部材１５とは、摩擦撹拌されるので、アーク溶接される場合に比べて、第１および第２部材１２，１５の加熱温度が低い。したがって欠陥が生じにくく、歩留りを向上させることができる。このようにして歩留りを向上させることができるので、歩留り向上のために、真空ダイカスト法で鋳造された各部材を用いる必要がなく、したがって第１および第２部材１２，１５に要するコストを低減して、製造コストを低減することができる。

また第１形態によれば、第２部材１５の第１部材１２に対する接合ツール２５の回転方向３１および移動方向３２への変位は、第１部材１２と第２部材１５とが互いに係合することによって阻止されるので、前記変位を阻止するために、第１部材１２に対して第２部材１５を予め固定しておく必要がない。したがって生産性を向上させることができる。

また第１形態によれば、第１部材１２の開放空間１３に部分的に第２部材１５の嵌合部１９が嵌り込むことによって、第１部材１２と第２部材１５とが互いに係合して、第１部材１２に対する第２部材１５の変位が阻止される。したがって第１部材１２に対する第２部材１５の変位を阻止するために、第１および第２部材１２，１５に係合部を別途、設ける必要がなく、第１および第２部材１２，１５の構造を簡単化することができる。

第１部材１２の開放空間１３の開口１４が閉鎖されて、中空体１１が実現されるので、中空体１１は、第１部材１２に比べて、機械的強度が向上される。また中空体１１は、中空部を有することによって、軽量化される。

また第１形態によれば、第１部材１２と第２部材１５とは摩擦撹拌されるので、アルミニウム合金から成る第１および第２部材１２，１５を用いても、前記第３の従来技術のような欠陥が生じにくく、歩留りを向上させることができる。

また第１形態によれば、第１部材１２と第２部材１５とは摩擦撹拌されるので、撹拌部分２２の組織改質、たとえば結晶粒を微細化することができる。このように結晶粒が微細化されることによって、機械的強度やじん性等が向上される。

図７は、本発明の実施の第２形態である中空体の製造方法を説明するための断面図である。この図７は、第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５Ｘによって塞いだ状態を示す。本実施の形態は、前述の第１形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。第１および第２部材１２，１５Ｘは、前述の第１形態における第１および部材１２，１５に類似するので、対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

第２部材１５Ｘは、第２部材１５Ｘの前記周方向に垂直な断面の形状が略台形状である。本実施の形態では、第２部材１５Ｘは、第２部材１５Ｘの前記周方向に垂直な断面の面積が、第１部材１２の第１空間部分４１の前記周方向に垂直な断面の面積と同じか、それ以上となるように、設けられる。

第１部材１２の開放空間１３には、第２部材１５Ｘの嵌合部１９を嵌め込む。具体的には、前記開放空間１３の第１空間部分４１に、第２部材１５Ｘの嵌合部１９を嵌め込む。第２部材１５Ｘの嵌合部１９は、図７に示すように、第１部材１２の開放空間１３に緩やかに嵌り込むことができる。

第２部材１５Ｘの突出部２０Ｘは、図７に示すように、第１部材１２の開放空間１３に前記嵌合部１９が嵌り込んだ状態で前記開放空間１３の開口１４よりも外方に突出する。第２部材１５Ｘの突出部２０Ｘは、前述の第１形態における第２部材１５の突出部１９の基部２０ａに相当する。

第２部材１５Ｘの突出部２０Ｘには、前述の第１形態における第２部材１５の突出部１９のフランジ部２０ｂに相当する部分がないけれども、本実施の形態では、前述の第１形態と同様の効果を達成することができる。

図８は、本発明の実施の第３形態である中空体の製造方法を説明するための断面図である。この図８は、第１部材１２の開放空間１３の開口１４を第２部材１５Ｙによって塞いだ状態を示す。本実施の形態は、前述の第１形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。第１および第２部材１２，１５Ｙは、前述の第１形態における第１および第２部材１２，１５に類似するので、対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

第１部材１２の開放空間１３には、第２部材１５Ｙの嵌合部１９Ｙを嵌め込む。具体的には、前記開放空間１３の第１空間部分４１に、第２部材１５Ｙの嵌合部１９Ｙを嵌め込む。第２部材１５Ｙの嵌合部１９Ｙは、図８に示すように、第１部材１２の開放空間１３に緩やかに嵌り込むことができる。

第２部材１５Ｙの嵌合部１９Ｙは、前述の第１形態における第２部材１５の嵌合部１９に相当する基部１９Ｙａと、この基部１９Ｙａの突出部２０とは反対側に連なり、第２空間部分４２に一部が緩やかに嵌り込む蓋部１９Ｙｂとを有する。

本実施の形態では、前述の第１形態と同様の効果を達成することができる。また第２部材１５Ｙの嵌合部１９Ｙの蓋部１９Ｙｂによって、第２空間部分４２の開口が塞がれるので、摩擦撹拌によって流動化した部分の第２空間部分４２への侵入をさらに確実に防ぐことができ、歩留りをさらに向上させることができる。

図９は、本発明の実施の第４形態である中空体５１の製造方法を説明するための斜視図であり、図９（１）は第１部材５２の第２形状空間部分３４の開口１４ｂを第２部材５３によって塞ぐ前の状態を示し、図９（２）は第１部材５２の第２形状空間部分３４の開口１４ｂを第２部材５３によって塞いだ状態を示し、図９（３）は第１部材５２と第２部材５３とを摩擦撹拌した状態を示す。図１０は、図９に示す中空体５１の製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施の形態は、前述の第１形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。

第１部材５２は、前述の第１形態における第１部材１２に類似するので、対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。第１部材５２の開放空間１３は、第１部材５２の軸線まわりの周方向に、第１形状空間部分３３と第２形状空間部分３４とが交互に並ぶ。本実施の形態では、第２形状空間部分３４は、前記周方向に等間隔をあけて４個所、存在する。

第２部材５３は、前述の第１形態における第２部材１５とは形状が異なるけれども、その他の点については同一である。本実施の形態では、１つの第１部材５２に対して、４つの第２部材５３が準備される。各第２部材５３は、第１部材５２の各第２形状空間部分３４の開口１４ｂをそれぞれ塞ぐことができる。各第２部材５３は、第１部材５２の第２形状空間部分３４に部分的に嵌り込むことができる嵌合部１９と、この嵌合部１９に連なり、第１部材５２の第２形状空間部分３４に嵌合部１９が嵌り込んだ状態で前記第２形状空間部分３４の開口１４ｂよりも外方に突出する突出部２０とを有する。

中空体５１の製造作業を開始すると、まず、ステップｂ１で、図９（１）に示すように、第１部材５２と４つの第２部材５３とを準備する。次に、ステップｂ２で、図９（２）に示すように、第１部材５２の各第２形状空間部分３４に部分的に各第２部材５３の嵌合部１９を嵌め込んで、第１部材５２の各第２形状空間部分３４の開口１４ｂを各第２部材５３によって塞ぐ。

次に、ステップｂ３で、図９（３）に示すように、第１部材５２の各第２形状空間部分３４の開口１４ｂを各第２部材５３によって塞いだ状態で、第１部材５２と各第２部材５３とを摩擦撹拌することによって、第１部材５２の各第２形状空間部分３４の開口１４ｂを閉鎖する。このようにして中空体５１を得て、中空体５１の製造作業を終了する。

各第２部材５３の１つに着目すると、第１部材５２と第２部材５３とは、１パスで摩擦撹拌される。換言すれば、接合ツール２５を、第１部材５２と第２部材５３とに没入させた状態で、接合ツール２５を、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路５４に沿って第２部材５３の延在方向一端部から他端部にわたって移動させる。このような操作を１回、実行する。このとき、接合ツール２５のプローブ部２７は、内方側部分４６と外方側部分４７との両方に没入させる。このようにして、第１部材５２と第２部材５３とが摩擦撹拌されて、撹拌部分５５が形成される。

本実施の形態では、接合ツール２５は、第１部材５２から、または第２部材５３のうち第１部材５２によって支持される部分から、没入させる。したがって接合ツール２５を没入させるときの押圧力によって、第２部材５３が変形して第１部材５２の開放空間１３、詳しくは第２空間部分４２に不所望に侵入しまうという不具合を回避することができ、歩留りを向上させることができる。

以上のような第４形態によれば、前述の第１形態と同様の効果を達成することができる。また第１部材５２の各第１形状空間部分３３の開口１４ａは閉鎖されないので、前述の第１形態のような貫通孔１６の形成に要する手間を省くことができる。

図１１は、本発明の実施の第５形態である中空体６１の製造方法を説明するための斜視図であり、図１１（１）は第１部材５２の第２形状空間部分３４の開口１４ｂを第２部材５３によって塞ぐ前の状態を示し、図１１（２）は第１部材５２の第２形状空間部分３４の開口１４ｂを第２部材５３によって塞いだ状態を示し、図１１（３）は第１部材５２と第２部材５３とを摩擦撹拌した状態を示す。本実施の形態は、前述の第４形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。

本実施の形態では、各第２部材５３の１つに着目すると、第１部材５２と第２部材５３とは、２パスで摩擦撹拌される。換言すれば、接合ツール２５を、第１部材５２と第２部材５３とに没入させた状態で、接合ツール２５を、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路５４に沿って第２部材５３の延在方向一端部から他端部にわたって移動させる。このような操作を２回、実行する。１回目のとき、接合ツール２５のプローブ部２７は、内方側部分４６と外方側部分４７とのいずれか一方に没入させる。２回目のとき、接合ツール２５のプローブ部２７は、内方側部分４６と外方側部分４７とのいずれか他方に没入させる。このようにして、第１部材５２と第２部材５３とが摩擦撹拌されて、撹拌部分６２，６３が形成される。

以上のような第５形態によれば、前述の第４形態と同様の効果を達成することができる。また第２形状空間部分３４の開口１４ｂの幅が、接合ツール２５のプローブ部２７の直径よりも大きくても、第２形状空間部分３４の開口１４ｂを確実に閉鎖することができる。

図１２は、本発明の実施の第６および第７形態、ならびに第１および第２の比較例で用いられる第１および第２部材７１，７２を示す平面図であり、図１２（１）は第１部材７１の第２形状空間部分３４の開口１４ｂを第２部材７２によって塞ぐ前の状態を示し、図１２（２）は第１部材７１の第２形状空間部分３４の開口１４ｂを第２部材７２によって塞いだ状態を示す。

第１部材７１は、前述の第４および第５形態における第１部材５２に類似するので、対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、第１部材７１の開放空間１３は、一直線状に延びる。このような開放空間１３を規定する凹部１８は、開放空間１３の幅方向一方側の第１壁部分７３と、開放空間１３の幅方向他方側の第２壁部分７４とを含む。第２部材７２は、前述の第４および第５形態における第２部材５３に類似するので、対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１３〜図１５は、本発明の実施の第６形態である中空体の製造方法を説明するための図である。図１３は、１パスで摩擦撹拌した場合の撹拌部分７５の外観を示す平面図である。図１４は、図１３の切断面線Ｓ１４−Ｓ１４から見た断面図である。図１５は、図１３の切断面線Ｓ１５−Ｓ１５から見た断面図である。本実施の形態は、前述の第４および第５形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。

第１部材７１と第２部材７２とは、１パスで摩擦撹拌される。換言すれば、接合ツール２５を、第１部材７１と第２部材７２とに没入させた状態で、接合ツール２５を、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って第２部材７２の延在方向一端部から他端部にわたって移動させる。このような操作を１回、実行する。このとき、接合ツール２５のプローブ部２７は、第１壁部分７３と第２壁部分７４との両方に没入させる。このようにして、第１部材７１と第２部材７２とが摩擦撹拌され、図１４および図１５に示すような撹拌部分７５が形成される。

第１部材７１のうちで第１内面４３を形成する部分と、第２部材７２のうちで第１部材７１の第３内面４５に対向する対向部分４８を除く残余の部分とが摩擦撹拌される。第２部材７２の前記対向部分４８は、第１部材７１の前記第３内面４５によって支持される。このような第２部材７２の前記対向部分４８によって、摩擦撹拌によって流動化した部分の第２空間部分４２への侵入を確実に防ぐことができ、歩留りを向上させることができる。

第１空間部分４１の深さをＤ１とし、撹拌部分７５の深さをＤ２としたとき、以下の式を満たすように、前記各深さＤ１，Ｄ２が選ばれる。
Ｄ２≦（２／３）・Ｄ１ …（１）

第１空間部分４１の開口側とは反対側の幅をＷ１とし、第２空間部分４２の開口側の幅をＷ２とし、第２部材７２の前記対向部分４８の幅をＷ３としたとき、以下の式を満たすように、前記各幅Ｗ１〜Ｗ３が選ばれる。
Ｗ１−Ｗ３＜（Ｗ１−Ｗ２）／２ …（２）

一例として述べると、第１空間部分４１の開口側とは反対側の幅Ｗ１は６ｍｍに選ばれ、第２空間部分４２の開口側の幅Ｗ２は３ｍｍに選ばれ、第２部材７２の前記対向部分４８の幅Ｗ３は５ｍｍに選ばれる。

本実施の形態では、接合ツール２５は、第１部材７１から、または第２部材７２のうち第１部材７１によって支持される部分から、没入させる。したがって接合ツール２５を没入させるときの押圧力によって、第２部材７２が変形して第１部材７１の開放空間１３、詳しくは第２空間部分４２に不所望に侵入しまうという不具合を回避することができ、歩留りを向上させることができる。

図１６〜図１８は、第１の比較例を説明するための図である。図１６は、第１の比較例での撹拌部分７８の外観を示す平面図である。図１７は、図１６の切断面線Ｓ１７−Ｓ１７から見た断面図である。図１８は、図１６の切断面線Ｓ１８−Ｓ１８から見た断面図である。第１の比較例は、前述の第６形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。

第１の比較例では、第１空間部分４１の深さをＤ１とし、撹拌部分７８の深さをＤ２としたとき、以下の式を満たすように、前記各深さＤ１，Ｄ２が選ばれる。
Ｄ２＞（２／３）・Ｄ１ …（３）

このような第１の比較例では、図１７に示すように、撹拌部分７８に空洞７８ａが生じ、これによって機械的強度が低下してしまう。また図１８に示すように、摩擦撹拌によって流動化した部分が第２空間部分４２へ侵入してしまう。

図１９〜図２１は、第２の比較例を説明するための図である。図１９は、第２の比較例での撹拌部分７９の外観を示す平面図である。図２０は、図１９の切断面線Ｓ２０−Ｓ２０から見た断面図である。図２１は、図１９の切断面線Ｓ２１−Ｓ２１から見た断面図である。第２の比較例は、前述の第６形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。

第２の比較例では、第１空間部分４１の深さをＤ１とし、撹拌部分７９の深さをＤ２としたとき、以下の式を満たすように、前記各深さＤ１，Ｄ２が選ばれる。
Ｄ２≒Ｄ１ …（４）

このような第２の比較例では、図２０に示すように、撹拌部分７９に空洞７９ａが生じる。第２の比較例における撹拌部分７９に生じる空洞７９ａは、第１比較例における撹拌部分７８に生じる空洞７８ａよりも大きく、したがって機械的強度がさらに低下してしまう。また図２１に示すように、摩擦撹拌によって流動化した部分が第２空間部分４２へ侵入する。第２の比較例では、摩擦撹拌によって流動化した部分の第２空間部分４２への侵入によって、第１の比較例に比べて、第２空間部分４２が大幅に狭くなってしまう。さらに図２１に示すように、撹拌部分７９が窪んでしまう。

第１および第２の比較例では、式（１）が満たされない例である。この他に、式（２）が満たされない場合も、第２部材７２が変形して第２空間部分４２に侵入してしまうという不具合、および撹拌部分が窪んでしまうという不具合が生じる。接合条件が不適正である場合、たとえば接合ツール２５の押圧力が大きすぎたり、接合ツール２５の回転速度が高すぎたり、接合ツール２５の移動速度が低すぎたりする場合も、同様の不具合が生じる。前述の第６形態では、前述のような不具合が生じないように、接合条件などが選ばれる。

図２２および図２３は、本発明の実施の第７形態である中空体の製造方法を説明するための図である。図２２は、２パスで摩擦撹拌した場合の撹拌部分７７の外観を示す平面図である。図２３は、図２２の切断面線Ｓ２３−Ｓ２３から見た断面図である。本実施の形態は、前述の第６形態に類似するので、共通する点については説明を省略する。

第１部材７１と第２部材７２とは、２パスで摩擦撹拌される。換言すれば、接合ツール２５を、第１部材７１と第２部材７２とに没入させた状態で、接合ツール２５を、その軸線Ｌ１と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って第２部材７２の延在方向一端部から他端部にわたって移動させる。このような操作を２回、実行する。１回目のとき、接合ツール２５のプローブ部２７は、第１壁部分７３と第２壁部分７４とのいずれか一方に没入させる。２回目のとき、接合ツール２５のプローブ部２７は、第１壁部分７３と第２壁部分７４とのいずれか他方に没入させる。このようにして、第１部材７１と第２部材７２とが摩擦撹拌され、図２２に示すような撹拌部分７７が形成される。

本実施の形態では、１回目の撹拌部分の一部が、２回目でもう一度、撹拌されている。図２２においては、撹拌部分７７は、紙面左方の部分７７ａが１回目で形成され、紙面右方の部分７７ｂが２回目で形成される。

本実施の形態では、接合ツール２５は、第１部材７１から、または第２部材７２のうち第１部材７１によって支持される部分から、退出させる。接合ツール２５を退出させた個所には、接合ツール２５の跡７６が残る。本実施の形態では、接合ツール２５を退出させる個所が前述のように選択されることによって、接合ツール２５の跡７６に起因する中空体の機械的強度の低下を可及的に抑えることができる。

図２４は、ビードオンプレート試験の結果を示す平面図である。図２４では、紙面上方から順に、試験片８０を予熱することなく摩擦撹拌した場合のビード８１の外観、試験片８０を予熱することなくアーク溶接した場合のビード８２の外観、試験片８０を予熱してからアーク溶接した場合のビード８３の外観を示す。図２５は、ビードオンプレート試験の結果を示す断面図であり、図２５（１）は試験片８０を予熱することなく摩擦撹拌した場合のビード８１の断面を示し、図２５（２）は試験片８０を予熱することなくアーク溶接した場合のビード８２の断面を示し、図２５（３）は試験片８０を予熱してからアーク溶接した場合のビード８３の断面を示す。

このビードオンプレート試験では、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｈ５３０２にＡＤＣ１２として規定されるアルミニウム合金から成る板状の試験片８０を用いた。図２５（３）は、具体的には、試験片８０を１００℃で１時間、予熱してからアーク溶接した場合を示す。アーク溶接は、具体的にはＭＩＧ溶接である。アーク溶接では、試験片は局所的に６５０℃（アルミニウム合金の融点）以上に加熱される。摩擦撹拌では、試験片は局所的に４５０℃程度に加熱される。

試験片８０を予熱することなくアーク溶接した場合、図２５（２）に示すように、不所望な盛り上がりが生じた。試験片８０を予熱してからアーク溶接した場合は、図２５（３）に示すように、試験片８０を予熱することなくアーク溶接した場合に比べて、不所望な盛り上がりが抑えられた。試験片８０を予熱することなく摩擦撹拌した場合、図２５（１）に示すように、不所望な盛り上がりが生じなかった。このような試験結果から、摩擦撹拌が用いられる前述の実施の各形態は、アーク溶接が用いられる場合に比べて、歩留りが向上されることが判る。また試験片８０を予熱してからアーク溶接する場合に比べて、予熱しない分だけ生産性が向上されることも判る。

また、試験片８０を予熱してからアーク溶接した場合、図２５（３）に示すように、アーク溶接部８５と残余の部分との境界８７は、大略的にＶ字状であった。試験片８０を予熱することなく摩擦撹拌した場合、図２５（１）に示すように、撹拌部分８４と残余の部分との境界８６は、大略的にＵ字状であった。このような試験結果から、摩擦撹拌が用いられる前述の実施の各形態は、アーク溶接が用いられる場合に比べて、閉鎖すべき開口が確実に閉鎖されることが判る。

図２６は、エンジン本体の一部を構成する部品であるシリンダブロック９１の斜視図である。図２７は、図２６のＳ２５を拡大して示す図である。中空体であるシリンダブロック９１は、円筒状のシリンダ部分９２を含む。シリンダ部分９２は、中空部であるウォータジャケット９３を有する。ウォータジャケット９３には、冷却装置によって液体である冷却水が循環され、これによってエンジン本体の過熱が防がれる。

このようなシリンダブロック９１は、前述の第１〜第７形態の製造方法を用いて製造することができる。シリンダブロック９１は、第１部材と第２部材とが摩擦撹拌されて、製造される。第１部材は、前述の第１〜第７形態の第１部材に相当し、第２部材は、前述の第１〜第７形態の第２部材に相当する。図２７には前述の第７形態のように２パスで摩擦撹拌した場合の撹拌部分９４を示す。

前述の実施の各形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。第１部材の材質は、アルミニウム合金に限定されない。第１部材の材質は、亜鉛合金、マグネシウム合金および銅合金のうちから選択されてもよい。第２部材の材質についても同様である。第１部材の材質と第２部材の材質とは、同一であってもよく、また異なっていてもよい。

第１および第２部材は、ダイカスト法以外の方法、たとえば重力鋳造法で成形されてもよい。また第１および第２部材は、切削加工などによって実現されてもよい。

第１部材と第２部材とは、接合ツールを、第１部材と第２部材とに没入させた状態で、接合ツールを、前述の第１〜第７形態のように移動させることなく、その軸線と一致する回転軸線まわりに回転させることによって、摩擦撹拌されてもよい。この場合も、第１部材と第２部材とが摩擦撹拌されるとき、第１部材と第２部材とが互いに係合することによって、第２部材の第１部材に対する前記接合ツールの回転方向への変位が阻止される。このように第２部材の第１部材に対する前記接合ツールの回転方向への変位が阻止されるので、第１部材と第２部材とを確実に摩擦撹拌することができる。

前述の第４〜第７形態では、第２部材として、図７または図８に示すような断面形状をした第２部材が用いられてもよい。

前述の第１〜第７形態の製造方法は、シリンダブロックの製造に限らず、中空部に液体である油を循環させる油圧機器部品の製造にも用いられることができる。

本発明の実施の第１形態である中空体１１の製造方法を説明するための斜視図である。図１に示す中空体１１の製造方法を説明するためのフローチャートである。第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌するために用いられる接合ツール２５を示す斜視図である。第１部材１２と第２部材１５とを摩擦撹拌している状態を示す斜視図である。第１部材１２と第２部材１５との摩擦撹拌を詳細に説明するための断面図である。図５に続いて第１部材１２と第２部材１５との摩擦撹拌を説明するための断面図である。本発明の実施の第２形態である中空体の製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の第３形態である中空体の製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の第４形態である中空体５１の製造方法を説明するための斜視図である。図９に示す中空体５１の製造方法を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の第５形態である中空体６１の製造方法を説明するための斜視図である。本発明の実施の第６および第７形態、ならびに第１および第２の比較例で用いられる第１および第２部材７１，７２を示す平面図である。１パスで摩擦撹拌した場合の撹拌部分７５の外観を示す平面図である。図１３の切断面線Ｓ１４−Ｓ１４から見た断面図である。図１３の切断面線Ｓ１５−Ｓ１５から見た断面図である。第１の比較例での撹拌部分７８の外観を示す平面図である。図１６の切断面線Ｓ１７−Ｓ１７から見た断面図である。図１６の切断面線Ｓ１８−Ｓ１８から見た断面図である。第２の比較例での撹拌部分７９の外観を示す平面図である。図１９の切断面線Ｓ２０−Ｓ２０から見た断面図である。

図１９の切断面線Ｓ２１−Ｓ２１から見た断面図である。２パスで摩擦撹拌した場合の撹拌部分７７の外観を示す平面図である。図２２の切断面線Ｓ２３−Ｓ２３から見た断面図である。ビードオンプレート試験の結果を示す平面図である。ビードオンプレート試験の結果を示す断面図である。エンジン本体の一部を構成する部品であるシリンダブロック９１の斜視図である。図２６のＳ２５を拡大して示す図である。エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１を示す斜視図である。

符号の説明

１１，５１，６１中空体
１２，５２，７１第１部材
１３開放空間
１４開口
１５，５３，７２第２部材
１９嵌合部
２０突出部
２５接合ツール
２６ショルダ部
２７プローブ部
４１第１空間部分
４２第２空間部分
４３第１内面
４４第２内面
４５第３内面

Claims

外部に臨んで開放する開放空間を規定する凹部を有する第１部材と、第１部材の前記開放空間の開口を塞ぐことができる第２部材とを、準備し、
第１部材の前記開放空間の開口を第２部材によって塞いだ状態で、第１部材と第２部材とを摩擦撹拌することによって、第１部材の前記開放空間の開口を閉鎖する中空体の製造方法であって、
第１部材の前記開放空間は、開口側の第１空間部分と、第１空間部分を除く残余の第２空間部分とを含み、
前記第２部材は、前記第１空間部分に嵌り込むことができる嵌合部と、この嵌合部に連なり、前記第１空間部分に前記嵌合部が嵌り込んだ状態で前記開放空間の開口よりも外方に突出する突出部とを有し、
前記第１空間部分の深さをＤ１とし、摩擦撹拌によって形成される撹拌部分の深さをＤ２とするとき、Ｄ２≦（２／３）・Ｄ１の関係式を満たすようにして、前記第１部材の第１空間部分に臨む第１内面と、第２部材の嵌合部とを摩擦撹拌することを特徴とする中空体の製造方法。
第１部材の凹部は、前記第１内面と、前記第２空間部分に臨む第２内面と、前記第１内面と第２内面との間に形成され、前記開放空間の開口を介して外部に臨む第３内面とを含み、
第１部材のうちで第１内面を形成する部分と、第２部材のうちで第１部材の第３内面および第２空間部分に対向する対向部分を除く残余の部分とが摩擦撹拌され、第２部材の前記対向部分は、第１部材の前記第３内面によって支持されることを特徴とする請求項１記載の中空体の製造方法。
第１部材のうちで第１内面を形成する部分と、第２部材のうちで第１部材の第３内面および第２空間部分に対向する対向部分を除く残余の部分とを１パスで摩擦撹拌することによって、前記開放空間の開口を閉鎖して閉鎖空間を形成し、さらに、前記閉鎖空間と外部とを連通する貫通孔を形成することを特徴とする請求項２記載の中空体の製造方法。
第１部材と第２部材とは、接合ツールを、第１部材と第２部材とに没入させた状態で、接合ツールを、その軸線と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って移動させることによって、摩擦撹拌され、
接合ツールは、第１部材から、または第２部材のうち第１部材によって支持される部分から、没入させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の中空体の製造方法。
第１部材と第２部材とは、接合ツールを、第１部材と第２部材とに没入させた状態で、接合ツールを、その軸線と一致する回転軸線まわりに回転させるとともに、予め定める経路に沿って移動させることによって、摩擦撹拌され、
接合ツールは、第１部材から、または第２部材のうち第１部材によって支持される部分から、退出させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の中空体の製造方法。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の中空体の製造方法で製造される中空体。