JP6918196B1

JP6918196B1 - ケース及びケースの製造方法

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Publication number: JP6918196B1
Application number: JP2020213807A
Authority: JP
Inventors: 山田　奨; 奨山田; 泰孝服部; 元紀佐野
Original assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2040-12-23
Also published as: JP2022099803A; WO2022137724A1

Abstract

【課題】ケースの蓋体の摩擦撹拌接合によるひずみを抑制する方法を提供する。【解決手段】ケース１０には、蓋体２０とケース本体３０とを接合する摩擦撹拌接合部として、閉ループ状をなした環状接合部４０が設けられている。ケース本体３０の開口を閉塞する板状の蓋体２０が閉ループ状の環状接合部４０により開口の縁部に接合するときに発生するひずみを抑制するために、前記蓋体２０に前記環状接合部４０より内側に、ビード加工部６０を備える。前記ビード加工部６０は、直線状をなし、複数設けられて互いに平行に延びている。前記ビード加工部６０の長手方向は、蓋体２０の長手方向になっている即ち、蓋体２０は、ビード加工部６０の幅方向よりも長手方向に長い形状になっている。【選択図】図１

Description

本開示は、ケース及びその製造方法に関する。

従来から、ケースの開口を閉塞する蓋体が、閉ループ状の摩擦撹拌接合部により前記開口の縁部に接合されるケースが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−１７６２０７（図１６Ａ等）

上述した従来のケースでは、摩擦撹拌接合により蓋体がひずむことが問題になっていた。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）が閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合されているケース（１０）であって、前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）より内側に、ビード加工部（６０）を備え、前記ビード加工部（６０）は、複数設けられて互いに平行に延び、前記蓋体（２０）は、前記ビード加工部（６０）の幅方向よりも長さ方向に長い形状になっているケース（１０）である。

請求項２の発明は、ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）が閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合されているケース（１０）であって、前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）より内側に、ビード加工部（６０）を備え、前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）の終端部の内側近傍に、前記摩擦撹拌接合部（４０）に沿って延びる前記ビード加工部（６０Ａ）を備えるケース（１０）である。

請求項３の発明は、ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）が閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合されているケース（１０）であって、前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）より内側に、ビード加工部（６０）を備え、前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）の終端部の近傍の外縁部を折り曲げてなる外縁リブ（５８）を備えるケース（１０）である。

請求項４の発明は、前記ビード加工部（６０）は、前記蓋体（２０）の内面側に突出している、請求項１から３の何れか１の請求項に記載のケース（１０）である。

請求項５の発明は、ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）を閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合するケース（１０）の製造方法であって、摩擦撹拌接合を行って前記摩擦撹拌接合部（４０）を形成する前に、前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）の終端部となる位置の内側近傍に、前記摩擦撹拌接合部（４０）に沿って延びるようにビード加工部（６０）を形成するケース（１０）の製造方法である。

請求項１〜３，５の発明では、蓋体のうち閉ループ状の摩擦撹拌接合部より内側に、ビード加工部が設けられるので、蓋体のうち摩擦撹拌接合部の内側の部分の強度を上げることが可能となり、蓋体がひずむことを抑制可能となる。

請求項１の発明では、ビード加工部が複数設けられて互いに平行に延び、蓋体が、ビード加工部の幅方向よりも長さ方向に長い形状になっている。従って、蓋体の長手方向で、蓋体の強度を向上させ易くなり、蓋体が変形することを抑制できる。

ここで、閉ループ状に摩擦撹拌接合を行う場合、摩擦撹拌接合を一周行って始端部に戻ってくるところで（即ち、摩擦撹拌接合部の終端部で）、蓋体に摩擦撹拌接合によるひずみが集まり易く、接合不良が生じ易い。これに対し、請求項２及び請求項５の発明では、蓋体のうち摩擦撹拌接合部の終端部の内側近傍に、摩擦撹拌接合に沿って延びるビード加工部が設けられる。これにより、蓋体のうち摩擦撹拌接合部の終端部において、摩擦撹拌接合部に沿った方向の強度が高められ、摩擦撹拌接合部の終端部で蓋体に摩擦撹拌接合によるひずみが発生することを抑制可能となる。

請求項３の発明では、蓋体のうち摩擦撹拌接合部の終端部の近傍の外縁部を折り曲げてなる外縁リブが備えられている。これにより、蓋体のうち摩擦撹拌接合部の終端部において、摩擦撹拌接合部に沿った方向の強度が高められ、摩擦撹拌接合部の終端部で蓋体に摩擦撹拌接合によるひずみが発生することを抑制可能となる。

ビード加工部は、蓋体の内面側に突出していてもよいし（請求項４の発明）、蓋体の外面側に突出してもよい。前者の構成によれば、蓋体を強化しつつケースのコンパクト化を図ることができる。

本開示の第１実施形態に係るケースの斜視図ケースの分解斜視図ケースの平面図蓋体の短手方向に切断したケースの断面図蓋体の長手方向に切断したケースの断面図（Ａ）接合用ツールの側面図、（Ｂ）第１金属部材及び第２金属部材へ圧入された接合用ツールの側面図摩擦攪拌接合のルートを示す蓋体の平面図（Ａ）摩擦撹拌接合を終端寄り位置まで行ったときの蓋体の拡大平面図、（Ｂ）摩擦撹拌接合を終端寄り位置まで行ったときの蓋体の断面図第２実施形態に係るケースの斜視図第２実施形態に係るケースの分解斜視図第２実施形態に係るケースの平面図

図１には、本開示の一本実施形態に係るケース１０が示されている。図１及び図２に示すように、ケース１０は、板状の蓋体２０が、ケース１０の開口３２を閉塞し、その開口３２の縁部に摩擦撹拌接合された構成となっている。本実施形態の例では、開口３２は、直方体状のケース本体３０の上面に矩形状に形成され、蓋体２０も、開口３２の長手方向に長くなった矩形状をなしている。

なお、本実施形態では、蓋体２０は、アルミ板であり、ケース本体３０は、アルミのダイカスト成形品であるが、これに限定されるものではない。蓋体２０とケース本体３０は、互いに摩擦撹拌接合により接合されるものであればよく、同じ金属で構成されていてもよいし、互いに異なる金属で構成されてもよい。例えば、蓋体２０とケース本体３０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金等の摩擦攪拌可能な金属からそれぞれ適宜選択することができる。

図３に示すように、ケース１０には、蓋体２０とケース本体３０とを接合する摩擦撹拌接合部として、閉ループ状をなした環状接合部４０が設けられている。具体的には、環状接合部４０は、ケース本体３０の開口３２（図２参照）を取り巻く矩形状に形成され、蓋体２０の外縁に沿って配置される。

環状接合部４０は、摩擦撹拌接合が、所定の始点Ｓから一周して（図３の例では右回りして）再び始端部まで戻ってくるように行われることで形成される。本実施形態の例では、始点Ｓは、環状接合部４０のうち一長辺部の途中に設けられている。なお、環状接合部４０の終点Ｆは、環状接合部４０の始端部に到達すればよく、始点Ｓと一致していなくてもよい。

ここで、本実施形態では、蓋体２０うち環状接合部４０よりも内側の部分には、ビード加工部６０が形成されている。本実施形態の例では、ビード加工部６０は、直線状をなし、複数設けられて互いに平行に延びている。ビード加工部６０の長手方向は、蓋体２０の長手方向になっている（即ち、蓋体２０は、ビード加工部６０の幅方向よりも長手方向に長い形状になっている）。

図４及び図５に示すように、ビード加工部６０は、蓋体２０の内面側に（ケース１０の内側に）突出している。具体的には、ビード加工部６０は、蓋体２０の内面側から見ると凸条になっていて、ビード加工部６０の長手方向から見た断面形状は円弧状になっている。また、ビード加工部６０は、蓋体２０の外面には、丸溝状の凹部を形成している。

ここで、本実施形態では、複数のビード加工部６０のうち環状接合部４０の始点Ｓ側の一長辺部に設けられた第１ビード加工部６０Ａは、蓋体のうち環状接合部４０の終端部の内側近傍に配置され、環状接合部４０に沿って延びている。なお、例えば、第１ビード加工部６０Ａと環状接合部４０との間隔Ｌ（それらの間の部分の幅（図４参照））は、環状接合部４０の幅の２．０倍以下が好ましく、１．５倍以下がさらに好ましい。

本実施形態では、ケース１０は、以下のようにして形成される。まず、図２に示すように、蓋体２０とケース本体３０が用意される。蓋体２０には、予めビード加工部６０を形成しておく。ここで、第１ビード加工部６０Ａは、蓋体２０のうち環状接合部４０の終端部となる位置の内側近傍に、環状接合部４０に沿って延びるように形成しておく。ビード加工部６０は、例えばプレス機等により蓋体２０が打ち抜かれるときに同時に形成される。そして、蓋体２０がケース本体３０の開口３２を塞ぐように開口３２の縁部に重ねられる。蓋体２０は、ケース本体３０に対してずれないように仮固定される。

次いで、図６に示す摩擦撹拌接合用ツール５０（以下、接合用ツール５０という。）を用いて、図７に示す様に、閉ループ状のルートＲ１を右回りに移動するように摩擦撹拌接合が行われ、蓋体２０が、ケース本体３０の開口３２の縁部に接合される。なお、図７に示すルートＲ１を左右反転して、摩擦撹拌接合を左回りに行ってもよい。

詳細には、接合用ツール５０は、図６（Ａ）に示すように、ショルダー５１とプローブ５２を有する。ショルダー５１は、略円柱体である。プローブ５２は、ショルダー５１よりも小さな径を有する略円柱体である。プローブ５２は、ショルダー５１の先端面５１Ｋからショルダー５１の中心軸Ｃ上に突出している。接合用ツール５０は、摩擦攪拌接合装置（図示略）に装備されて使用される。

そして、図６（Ｂ）に示すように、プローブ５２を、回転させながら蓋体２０の上からケース本体３０に到達するまで圧入する。これにより、プローブ５２との接触部に発生する摩擦熱によって、蓋体２０及びケース本体３０の一部が軟化し、摩擦撹拌されることで蓋体２０とケース本体３０が接合される。そして、接合用ツール５０をルートＲ１の始点Ｓ（即ち、環状接合部４０の始点Ｓ）から終点Ｆ（即ち始点Ｓ）まで移動させることで、図１に示すように環状接合部４０が形成される。以上により、蓋体２０によってケース本体３０の開口３２が閉塞されてケース１０（図１参照）が形成される。

ここで、図８（Ａ）に示すように、接合用ツール５０が、ルートＲ１を一周してルートＲ１の始端部に戻ってくるところ（例えば図７に示すルートＲ１の終端寄り位置Ｐ）では、板状の蓋体２０に摩擦撹拌接合によるひずみが集まり易い（なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では、閉ループ状になる前の開ループ状の摩擦撹拌接合部４０Ａが示されている）。そのため、従来のケースでは、蓋体２０とケース本体３０の接合不良が生じ易くなるという問題が生じ得る。具体的には、例えば、図８（Ｂ）に示すように、蓋体２０に、ケース本体３０から浮き上がるような変形が起きる場合があり（同図では変形が誇張して描かれている）、この場合、環状接合部４０の終端部で蓋体２０とケース本体３０との接合不良が生じ易い。

このような接合不良を抑制すべく、本実施形態では、蓋体２０のうち環状接合部４０の終端部の内側近傍に、環状接合部４０に沿って延びる上述の第１ビード加工部６０Ａが設けられる。これにより、蓋体のうち摩擦撹拌接合部の終端部において、摩擦撹拌接合部に沿った方向の強度が高められ、摩擦撹拌接合部の終端部で蓋体に摩擦撹拌接合によるひずみが発生することを抑制可能となる。なお、蓋体２０のうち環状接合部４０の始点Ｓ側の一長辺部において、環状接合部４０の終端寄り部分から始点Ｓまで摩擦撹拌接合するにあたっては、第１ビード加工部６０Ａの外側近傍を接合用ツール５０が通過するようにすればよい。この際、例えば、蓋体２０のうち接合用ツール５０と第１ビード加工部６０Ａとの間の部分の幅が、接合用ツール５０の直径（詳細にはショルダー５１の直径）の２．０倍以下となることが好ましく、１．５倍以下となることがさらに好ましい。このようにすることで、上記ひずみの発生を一層抑制可能となる。

また、従来のケースでは、摩擦撹拌接合により蓋体２０がひずみ易いという問題があった。例えば、摩擦撹拌接合により熱膨張した蓋体２０が、ケース本体３０の開口縁部に接合されてから冷却されて縮むことで、蓋体２０がひずむことがある。これは、蓋体２０の上から摩擦撹拌接合が行われるため、蓋体２０の方がケース本体３０よりも温度が高くなり易いので生じ易い。

これに対し、本実施形態では、蓋体２０のうち環状接合部４０より内側に、ビード加工部６０が設けられるので、蓋体２０のうち環状接合部４０の内側の部分の強度を上げることが可能となり、蓋体２０がひずむことを抑制可能となる。

また、ビード加工部６０が複数設けられて互いに平行に延び、蓋体２０が、ビード加工部６０の幅方向よりも長さ方向に長い形状になっている。従って、蓋体２０の長手方向で、蓋体２０の強度を向上させ易くなり、蓋体２０が変形することを抑制できる。

また、ビード加工部６０が、蓋体２０の内面側に突出しているので、蓋体２０を強化しつつケースのコンパクト化を図ることができる。

［第２実施形態］
図９〜図１１には、第２実施形態のケース１０が示されている。本実施形態では、上記第１実施形態に対して、蓋体２０の形状のみが異なっている。具体的には、図９及び図１０に示すように、本実施形態のケース１０には、蓋体２０のうち環状接合部４０の終端部の近傍の外縁部を折り曲げてなる外縁リブ５８が備えられている。これにより、蓋体２０のうち環状接合部４０の終端部において、環状接合部４０に沿った方向の強度がさらに高められ、環状接合部４０の終端部で蓋体２０に摩擦撹拌接合によるひずみが発生することを一層抑制可能となる。例えば、蓋体２０のうち環状接合部４０の終端部と外縁リブ５８との間の部分の幅は、環状接合部４０の幅の２．０倍以下が好ましく、１．５倍以下がさらに好ましい。なお、外縁リブ５８は、例えばプレス機等により蓋体２０が打ち抜かれるときに同時に形成することができ、環状接合部４０の終端部となる位置の外側近傍に形成しておけばよい。また、蓋体２０のうち環状接合部４０の始点Ｓ側の一長辺部において、環状接合部４０の終端寄り部分から始点Ｓまで摩擦撹拌接合するにあたっては、外縁リブ５８の内側近傍を接合用ツール５０が通過するようにすればよい。この際、例えば、蓋体２０のうち接合用ツール５０と外縁リブ５８との間の部分の幅が、接合用ツール５０の直径（詳細にはショルダー５１の直径）の２．０倍以下となることが好ましく、１．５倍以下となることがさらに好ましい。このようにすることで、上記ひずみの発生を一層抑制可能となる。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、ビード加工部６０が、蓋体２０の長手方向に延びていたが、蓋体２０の短手方向に延びていてもよい。この場合、ビード加工部６０が、複数平行に設けられてもよい。これらの場合、環状接合部４０の終点Ｆ（始点Ｓ）は、蓋体２０の短辺部に設けられることが好ましく、蓋体２０のうち環状接合部４０の終端部の内側近傍に、ビード加工部６０が設けられることが好ましい。また、このように環状接合部４０の終端部が蓋体２０の短辺部に設けられる場合には、上記第２実施形態の外縁リブ５８も、その短辺部に設けられることが好ましい。なお、環状接合部４０は、四角形状に限定されるものではなく、例えば、円形状であってもよいし、四角形状以外の多角形状であってもよい。また、ケース本体３０の開口３２の形状は、四角形状に限定されるものではなく、例えば、円形状であってもよいし、四角形状以外の多角形状であってもよい。これらの場合においても、環状接合部４０を開口３２の縁部又は縁部の外側に配置すればよい。

（２）上記実施形態では、環状接合部４０の終端部の内側近傍に第１ビード加工部６０Ａが設けられていたが、環状接合部４０の終端部の内側近傍にビード加工部６０が設けられていなくてもよく、例えば、ビード加工部６０が、環状接合部４０よりも内側で環状接合部４０の終端部から離れた位置に配置されていてもよい。また、上記実施形態において、ビード加工部６０として第１ビード加工部６０Ａのみが設けられていてもよい。

（３）上記実施形態では、ビード加工部６０が、直線状をなしていたが、曲線状をなしていてもよいし、屈曲していてもよい。また、線状のビード加工部６０同士が交差していてもよい。

（４）上記実施形態では、ビード加工部６０が、蓋体２０の内面側に突出していたが、蓋体２０の外面側（ケース１０の外面側）に突出していてもよい。

（５）例えば、ビード加工部を、蓋体２０のうち環状接合部４０の終端部の外側近傍に形成することもできる。

（６）上記第２実施形態において、蓋体２０が、ビード加工部６０を有さずに、外縁リブ５８を有した構成であってもよい。

（７）蓋体２０とケース本体３０との摩擦撹拌接合部が、環状接合部４０の終点Ｆから環状接合部４０の外側又は内側に延長されてなる延長接合部を有していてもよい。また、蓋体２０とケース本体３０との摩擦撹拌接合部が、環状接合部４０の内側又は外側となる位置から始点Ｓまで延びる開始接合部を有していてもよい。この場合、摩擦撹拌接合により、この開始接合部を形成してから、環状接合部４０を形成すればよい。

１０ケース
２０蓋体
３０ケース本体
３２開口
４０環状接合部
５８外縁リブ
６０ビード加工部
６０Ａ第１ビード加工部

Claims

ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）が閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合されているケース（１０）であって、
前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）より内側に、ビード加工部（６０）を備え、
前記ビード加工部（６０）は、複数設けられて互いに平行に延び、
前記蓋体（２０）は、前記ビード加工部（６０）の幅方向よりも長さ方向に長い形状になっているケース（１０）。
ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）が閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合されているケース（１０）であって、
前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）より内側に、ビード加工部（６０）を備え、
前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）の終端部の内側近傍に、前記摩擦撹拌接合部（４０）に沿って延びる前記ビード加工部（６０Ａ）を備えるケース（１０）。
ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）が閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合されているケース（１０）であって、
前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）より内側に、ビード加工部（６０）を備え、
前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）の終端部の近傍の外縁部を折り曲げてなる外縁リブ（５８）を備えるケース（１０）。
前記ビード加工部（６０）は、前記蓋体（２０）の内面側に突出している、請求項１から３の何れか１の請求項に記載のケース（１０）。
ケース（１０）の開口（３２）を閉塞する板状の蓋体（２０）を閉ループ状の摩擦撹拌接合部（４０）により前記開口（３２）の縁部に接合するケース（１０）の製造方法であって、
摩擦撹拌接合を行って前記摩擦撹拌接合部（４０）を形成する前に、前記蓋体（２０）のうち前記摩擦撹拌接合部（４０）の終端部となる位置の内側近傍に、前記摩擦撹拌接合部（４０）に沿って延びるようにビード加工部（６０）を形成するケース（１０）の製造方法。