(57)【要約】      （修正有）【課題】材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合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】底部及び底部の周縁から立ち上がる周壁部１１を有するジャケット本体と、ジャケット本体の開口部を封止する封止体３とで構成され、ジャケット本体と封止体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、本接合工程において、回転する先端側ピンＦ３を設定移動ルートＬ１よりもさらに封止体３の表面３ａ側に設定した開始位置に挿入した後、回転ツールＦの回転中心軸Ｚを設定移動ルートＬ１と重複する位置まで移動させつつ所定の深さとなるまで先端側ピンＦ３を徐々に押入することを特徴とする。【選択図】図１２
2020151719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
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先端側ピンを前記封止体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記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、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに前記封止体の表面側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項２】
前記本接合工程において、前記先端側ピンの外周面と前記周壁部の前記端面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸を封止体側に傾斜させ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。
【請求項３】
前記本接合工程では、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、
前記本接合工程において前記先端側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先端側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設定移動ルートまで移動させ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。
【請求項４】
底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、
前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
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先端側ピンを前記封止体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記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、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項５】
前記本接合工程において、前記先端側ピンの外周面と前記周壁部の前記端面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸を封止体側に傾斜させることを特徴とする請求項４に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項６】
前記本接合工程では、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、
前記本接合工程において前記先端側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先端側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設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項７】
前記載置工程では、前記ジャケット本体の側面よりも前記封止体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項８】
底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、
前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
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先端側ピンを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記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、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに前記ジャケット本体の底面側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項９】
前記本接合工程において、前記先端側ピンの外周面と前記封止体の前記裏面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸をジャケット本体側に傾斜させることを特徴とする請求項８に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１０】
前記本接合工程では、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、
前記本接合工程において前記先端側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先端側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設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１１】
底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、
前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、
前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、
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先端側ピンを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記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、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１２】
前記本接合工程において、前記先端側ピンの外周面と前記封止体の前記裏面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸をジャケット本体側に傾斜させることを特徴とする請求項１１に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１３】
前記本接合工程では、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、
前記本接合工程において前記先端側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先端側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設定移動ルートまで移動させることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【請求項１４】
前記載置工程では、前記封止体の側面よりも前記ジャケット本体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の液冷ジャケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷ジャケットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、液冷ジャケットの製造方法が開示されている。図２７は、従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。従来の液冷ジャケットの製造方法では、アルミニウム合金製のジャケット本体１０１の段差部に設けられた段差側面１０１ｃと、アルミニウム合金製の封止体１０２の側面１０２ｃとを突き合わせて形成された突合せ部Ｊ１０に対して摩擦攪拌接合を行うというものである。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦ４０の連結部４１を離間させて攪拌ピンＦ４２のみを突合せ部Ｊ１０に挿入して摩擦攪拌接合を行っている。また、従来の液冷ジャケットの製造方法では、回転ツールＦ４０の回転中心軸Ｚを突合せ部Ｊ１０に重ねて相対移動させるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３１３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ジャケット本体１０１は複雑な形状となりやすく、例えば、４０００系アルミニウム合金の鋳造材で形成し、封止体１０２のように比較的単純な形状のものは、１０００系アルミニウム合金の展伸材で形成するというような場合がある。このように、アルミニウム合金の材種の異なる部材同士を接合して、液冷ジャケットを製造する場合がある。このような場合は、ジャケット本体１０１の方が封止体１０２よりも硬度が高くなることが一般的であるため、図２７のように摩擦攪拌接合を行うと、攪拌ピンＦ４２が封止体１０２側から受ける材料抵抗に比べて、ジャケット本体１０１側から受ける材料抵抗が大きくなる。そのため、回転ツールＦ４０の攪拌ピンＦ４２によって異なる材種をバランスよく攪拌することが困難となり、接合後の塑性化領域に空洞欠陥が発生し接合強度が低下するという問題がある。
【０００５】
また、図２７に示すように、攪拌ピンＦ４２を突合せ部Ｊ１０に挿入する際、所定の深さとなるまで鉛直方向に攪拌ピンＦ４２を押入するため、摩擦攪拌の開始位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該開始位置において、ジャケット本体１０１側の金属が封止体１０２側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。
【０００６】
このような観点から、本発明は、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、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先端側ピンを前記封止体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記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、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに前記封止体の表面側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、前記ジャケット本体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、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先端側ピンを前記封止体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記周壁部の前記端面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記封止体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりも封止体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記封止体の側面の廻りに一周させて前記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、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする。
【０００９】
かかる製造方法によれば、封止体と先端側ピンとの摩擦熱によって突合せ部の主として封止体側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部において周壁部と封止体とを接合することができる。また、先端側ピンの外周面をジャケット本体の周壁部にわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体から封止体への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部においては主として封止体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンを徐々に押入することにより、局所的に摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。これにより、摩擦攪拌の開始位置において、ジャケット本体の第一アルミニウム合金が封止体側に混入するのを防ぐことができる。また、基端側ピンの外周面を封止体の側面に接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、バリの発生を防ぐことができる。
【００１０】
また、前記本接合工程において、前記先端側ピンの外周面と前記周壁部の前記端面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸を封止体側に傾斜させることが好ましい。
【００１１】
かかる製造方法によれば、先端側ピンと周壁部とをバランスよく接触させることができる。
【００１２】
また、前記本接合工程では、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、前記本接合工程において前記先端側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先端側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設定移動ルートまで移動させることが好ましい。
【００１３】
かかる製造方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。
【００１４】
また、前記載置工程では、前記ジャケット本体の側面よりも前記封止体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成することが好ましい。
【００１５】
かかる製造方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、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先端側ピンを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記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、回転する前記先端側ピンを前記設定移動ルートよりもさらに前記ジャケット本体の底面側に設定した開始位置に挿入した後、前記回転ツールの回転中心軸を前記設定移動ルートと重複する位置まで移動させつつ前記所定の深さとなるまで前記先端側ピンを徐々に押入することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、底部及び前記底部の周縁から立ち上がる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、前記ジャケット本体は第二アルミニウム合金で形成されており、前記封止体は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、摩擦攪拌で用いる回転ツールは、基端側ピンと、先端側ピンとを備え、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きくなっており、前記基端側ピンの外周面には階段状のピン段差部が形成されており、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先端側ピンを前記ジャケット本体の側面に挿入し、前記先端側ピンの外周面を前記封止体の前記裏面にわずかに接触させつつ、前記基端側ピンの外周面を前記ジャケット本体の側面に接触させた状態で前記突合せ部よりもジャケット本体側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記ジャケット本体の側面の廻りに一周させて前記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、前記設定移動ルート上に設定した開始位置から前記先端側ピンを挿入し、進行方向に移動させつつ前記所定の深さとなるまで徐々に前記先端側ピンを押入することを特徴とする。
【００１８】
かかる製造方法によれば、ジャケット本体と先端側ピンとの摩擦熱によって突合せ部の主としてジャケット本体側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部において周壁部と封止体とを接合することができる。また、先端側ピンの外周面を封止体にわずかに接触させるに留めるため、封止体からジャケット本体への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部においては主としてジャケット本体側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールを移動させながら所定の深さとなるまで先端側ピンを徐々に押入することにより、局所的に摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。これにより、摩擦攪拌の開始位置において、封止体の第一アルミニウム合金がジャケット本体側に混入するのを防ぐことができる。また、基端側ピンの外周面をジャケット本体の周壁部の側面に接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、バリの発生を防ぐことができる。
【００１９】
また、前記本接合工程において、前記先端側ピンの外周面と前記封止体の前記裏面とが平行となるように、前記回転ツールの回転中心軸をジャケット本体側に傾斜させることが好ましい。
【００２０】
かかる製造方法によれば、先端側ピンと封止体とをバランスよく接触させることができる。
【００２１】
また、前記本接合工程では、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、前記本接合工程において前記先端側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先端側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設定移動ルートまで移動させることが好ましい。
【００２２】
かかる製造方法によれば、摩擦攪拌をより好適に行うことができる。
【００２３】
また、前記載置工程では、前記封止体の側面よりも前記ジャケット本体の側面の方が外側となるように、前記ジャケット本体及び前記封止体を形成することが好ましい。
【００２４】
かかる製造方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る液冷ジャケットの製造方法によれば、材種の異なるアルミニウム合金を好適に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】回転ツールの拡大断面図である。
【図３】回転ツールの第一変形例を示す断面図である。
【図４】回転ツールの第二変形例を示す断面図である。
【図５】回転ツールの第三変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る液冷ジャケットを示す分解斜視図である。
【図７】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。
【図８】第一実施形態に係る設定移動ルートを示す斜視図である。
【図９】第一実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法の本接合工程を示す斜視図である。
【図１０】第一実施形態に係る本接合工程における開始位置を側方から見た断面図である。
【図１１】第一実施形態に係る本接合工程における押入区間を側方から見た断面図である。
【図１２】第一実施形態に係る本接合工程における中間点Ｓ１付近を進行方向後方から見た断面図である。
【図１３】第一実施形態に係る本接合工程における終了後を示す斜視図である。
【図１４】第一実施形態に係る本接合工程における離脱区間を側方から見た断面図である。
【図１５】第一実施形態の変形例に係る本接合工程における中間点Ｓ１付近を進行方向後方から見た断面図である。
【図１６】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において、本接合工程を示す斜視図である。
【図１７】第二実施形態に係る本接合工程における押入区間を側方から見た断面図である。
【図１８】第二実施形態に係る本接合工程における中間点Ｓ１付近を進行方向後方から見た断面図である。
【図１９】第二実施形態に係る本接合工程における終了後を示す斜視図である。
【図２０】第二実施形態に係る本接合工程における離脱区間を側方から見た断面図である。
【図２１】本発明の第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法において、本接合工程を示す斜視図である。
【図２２】第三実施形態に係る本接合工程を進行方向後方から見た断面図である。
【図２３】第三実施形態に係る本接合工程の終了後を示す斜視図である。
【図２４】第三実施形態の変形例に係る本接合工程を進行方向後方から見た断面図である。
【図２５】本発明の第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法において、本接合工程を示す斜視図である。
【図２６】第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法において、本接合工程の終了後を示す斜視図である。
【図２７】従来の液冷ジャケットの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。回転ツールは、摩擦攪拌接合に用いられるツールである。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、基軸部Ｆ１と、基端側ピンＦ２と、先端側ピンＦ３とで主に構成されている。基軸部Ｆ１は、円柱状を呈し、摩擦攪拌装置の主軸に接続される部位である。
【００２８】
基端側ピンＦ２は、基軸部Ｆ１に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンＦ２は、円錐台形状を呈する。基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａは適宜設定すればよいが、例えば、１３５〜１６０°になっている。テーパー角度Ａが１３５°未満であるか、又は、１６０°を超えると摩擦攪拌後の接合表面粗さが大きくなる。テーパー角度Ａは、後記する先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂよりも大きくなっている。図２に示すように、基端側ピンＦ２の外周面には、階段状のピン段差部Ｆ２１が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部Ｆ２１は、右回り又は左回りで螺旋状に形成されている。つまり、ピン段差部Ｆ２１は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本第一実施形態では、回転ツールＦを左回転させるため、ピン段差部Ｆ２１は基端側から先端側に向けて右回りに設定している。
【００２９】
なお、回転ツールＦを右回転させる場合は、ピン段差部Ｆ２１を基端側から先端側に向けて左回りに設定することが好ましい。これにより、ピン段差部Ｆ２１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。ピン段差部Ｆ２１は、段差底面Ｆ２１ａと、段差側面Ｆ２１ｂとで構成されている。隣り合うピン段差部Ｆ２１の各頂点Ｆ２１ｃ，Ｆ２１ｃの距離Ｘ１（水平方向距離）は、後記する段差角度Ｃ及び段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１に応じて適宜設定される。
【００３０】
段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１は適宜設定すればよいが、例えば、０．１〜０．４ｍｍで設定されている。高さＹ１が０．１ｍｍ未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さＹ１が０．４ｍｍを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数（被接合金属部材と接触しているピン段差部Ｆ２１の数）も減少する。
【００３１】
段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとでなす段差角度Ｃは適宜設定すればよいが、例えば、８５〜１２０°で設定されている。段差底面Ｆ２１ａは、本実施形態では水平面と平行になっている。段差底面Ｆ２１ａは、ツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して−５°〜１５°内の範囲で傾斜していてもよい（マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方）。距離Ｘ１、段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１、段差角度Ｃ及び水平面に対する段差底面Ｆ２１ａの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材がピン段差部Ｆ２１の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面Ｆ２１ａで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。
【００３２】
図１に示すように、先端側ピンＦ３は、基端側ピンＦ２に連続して形成されている。先端側ピンＦ３は円錐台形状を呈する。先端側ピンＦ３の先端は回転軸に対して垂直な平坦面Ｆ４になっている。先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂは、基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａよりも小さくなっている。図２に示すように、先端側ピンＦ３の外周面には、螺旋溝Ｆ３１が刻設されている。螺旋溝Ｆ３１は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本第一実施形態では回転ツールＦを左回転させるため、基端側から先端側に向けて右回りに刻設されている。
【００３３】
なお、回転ツールＦを右回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３１を基端側から先端側に向けて左回りに設定することが好ましい。これにより、螺旋溝Ｆ３１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。螺旋溝Ｆ３１は、螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成されている。隣り合う螺旋溝Ｆ３１の頂点Ｆ３１ｃ，Ｆ３１ｃの距離（水平方向距離）を長さＸ２とする。螺旋側面Ｆ３１ｂの高さを高さＹ２とする。螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成される螺旋角度Ｄは例えば、４５〜９０°で形成されている。螺旋溝Ｆ３１は、被接合金属部材と接触することにより摩擦熱を上昇させるとともに、塑性流動材を先端側に導く役割を備えている。
【００３４】
回転ツールＦは、適宜設計変更が可能である。図３は、本発明の回転ツールの第一変形例を示す側面図である。図３に示すように、第一変形例に係る回転ツールＦＡでは、ピン段差部Ｆ２１の段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとのなす段差角度Ｃが８５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは、水平面と平行である。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、段差角度Ｃは、摩擦攪拌中にピン段差部Ｆ２１内に塑性流動材が滞留して付着することなく外部に抜ける範囲で鋭角としてもよい。
【００３５】
図４は、本発明の回転ツールの第二変形例を示す側面図である。図４に示すように、第二変形例に係る回転ツールＦＢでは、ピン段差部Ｆ２１の段差角度Ｃが１１５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行になっている。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、ピン段差部Ｆ２１として機能する範囲で段差角度Ｃが鈍角となってもよい。
【００３６】
図５は、本発明の回転ツールの第三変形例を示す側面図である。図５に示すように、第三変形例に係る回転ツールＦＣでは、段差底面Ｆ２１ａがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して１０°上方に傾斜している。段差側面Ｆ２１ｂは、鉛直面と平行になっている。このように、摩擦攪拌中に塑性流動材を押さえることができる範囲で、段差底面Ｆ２１ａがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面よりも上方に傾斜するように形成されていてもよい。上記の回転ツールの第一〜第三変形例によっても、下記の実施形態と同等の効果を奏することができる。
【００３７】
［第一実施形態］
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。第一実施形態に係る液冷ジャケット１は、図６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。
【００３８】
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、本実施形態では第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＨ５３０２  ＡＤＣ１２（Ａｌ-Ｓｉ-Ｃｕ系）等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。
【００３９】
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。
【００４０】
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、本実施形態では第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ  Ａ１０５０，Ａ１１００，Ａ６０６３等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
載置工程は、図７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突合せ部Ｊ１が形成される。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。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。
【００４４】
本接合工程は、図８及び図９に示すように、回転ツールＦを用いて突合せ部Ｊ１を摩擦攪拌接合する工程である。まず、突合せ部Ｊ１よりも封止体３の表面３ａ側に「設定移動ルートＬ１」（一点鎖線）を設定する。設定移動ルートＬ１は、後記する本接合工程において、突合せ部Ｊ１を接合するために必要な回転ツールＦの移動ルートである。設定移動ルートＬ１については追って詳述する。
【００４５】
図９に示すように、本接合工程では、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から一周廻って中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌接合する。中間点Ｓ１，Ｓ２は、設定移動ルートＬ１上に設定されている。開始位置ＳＰ１は、封止体３の側面３ｃにおいて、設定移動ルートＬ１よりも封止体３の表面３ａ側に設定されている。本実施形態では、開始位置ＳＰ１と中間点Ｓ１とを結ぶ線分と、設定移動ルートＬ１とのなす角度が鈍角となる位置に設定している。
【００４６】
本接合工程の押入区間では、図１０及び図１１に示すように、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、封止体３の側面３ｃに対して回転中心軸Ｚを垂直にしつつ、左回転させた先端側ピンＦ３を開始位置ＳＰ１に挿入し、中間点Ｓ１まで移動させる。この際、図１１に示すように、少なくとも中間点Ｓ１に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンＦ３を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１に移動させながら徐々に下降させていく。
【００４７】
また、押入区間においては、回転ツールＦを移動させつつ、進行方向後方から見た場合（図１２参照）に回転ツールＦの回転中心軸Ｚを封止体３側に徐々に傾斜させ、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとが平行となるように設定する。また、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとがわずかに接触するように設定する。さらに、基端側ピンＦ２の外周面と封止体３の側面３ｃとが接触するように設定する。そして、回転ツールＦの傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。
【００４８】
先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとの接触代（オフセット量）Ｎは、例えば、０＜Ｎ≦１．０ｍｍの間で設定し、好ましくは０＜Ｎ≦０．８５ｍｍの間で設定し、より好ましくは０＜Ｎ≦０．６５ｍｍの間で設定する。
【００４９】
設定移動ルートＬ１は、図１２に示すように、先端側ピンＦ３の平坦面Ｆ４の中心Ｆ５が通過する軌跡を示している。つまり、設定移動ルートＬ１は、突合せ部Ｊ１の周方向において、周壁部１１の端面１１ａと先端側ピンＦ３の外周面とを平行にしつつ両者がわずかに接触するように設定されている。本区間においては、上方から見た場合（側面１１ｃ側から見た場合）に、平坦面Ｆ４の中心Ｆ５が、設定移動ルートＬ１と重なるように回転ツールＦを移動させる。なお、先端側ピンＦ３の「所定の深さ」は、適宜設定すればよく、例えば、塑性流動材が凹部１３の内部に流入しない範囲で設定する。
【００５０】
先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとが接触しないように設定すると、突合せ部Ｊ１の接合強度が低くなる。一方、先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとの接触代Ｎが１．０ｍｍを超えるとジャケット本体２の第一アルミニウム合金が、封止体３側に大量に混入して接合不良となるおそれがある。
【００５１】
本区間では、図１２のように回転ツールＦの傾斜状態を維持し、設定移動ルートＬ１に沿って一周させる。図１３に示すように、回転ツールＦを一周させて先端側ピンＦ３が中間点Ｓ２に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図１４に示すように、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１に向かうまでの間に先端側ピンＦ３を徐々に上方に移動させて、終了位置ＥＰ１で封止体３から先端側ピンＦ３を離脱させる。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを終了位置ＥＰ１に移動させながら封止体３から離間する方向に徐々に引抜いていく。また、回転ツールＦの回転中心軸Ｚの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置ＥＰ１では回転中心軸Ｚと封止体３の側面３ｃとが垂直となるようにする。終了位置ＥＰ１は、終了位置ＥＰ１と中間点Ｓ２とが結ぶ線分と設定移動ルートＬ１とでなす角度が鈍角となる位置に設定する。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。
【００５２】
以上説明した本実施形態における液冷ジャケットの製造方法によれば、封止体３と先端側ピンＦ３との摩擦熱によって突合せ部Ｊ１の主として封止体３側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部Ｊ１において封止体３の裏面３ｂと周壁部１１の端面１１ａとを接合することができる。
【００５３】
また、先端側ピンＦ３の先端側ピンＦ３の外周面を周壁部１１の端面１１ａにわずかに接触させるに留めるため、ジャケット本体２から封止体３への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部Ｊ１においては主として封止体３側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。つまり、本接合工程では、先端側ピンＦ３の回転中心軸Ｚに対して一方側と他方側で、先端側ピンＦ３が受ける材料抵抗の不均衡を極力少なくすることができる。これにより、塑性流動材がバランス良く摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。
【００５４】
また、本接合工程において、回転ツールＦを傾けなくてもよいが、本実施形態のように周壁部１１の端面１１ａに対して傾斜させることにより、周壁部１１と回転ツールＦとが過度に接触するのを防ぐことができる。また、本接合工程において、先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとが平行となるように、回転ツールＦの回転中心軸Ｚを封止体３側に傾斜させることで、先端側ピンＦ３と周壁部１１とをバランスよく接触させることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、本接合工程において、基端側ピンＦ２の外周面と封止体３の側面３ｃ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、基端側ピンＦ２の外周面で塑性流動材を押えることができるため、接合表面（封止体３の側面３ｃ）に形成される段差凹溝を小さくすることができるとともに、段差凹溝の脇に形成される膨出部を無くすか若しくは小さくすることができる。また、基端側ピンＦ２の階段状のピン段差部Ｆ２１は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面Ｆ２１ａで押えつつ塑性流動材がピン段差部Ｆ２１の外部に抜けやすくなっている。そのため、基端側ピンＦ２で塑性流動材を押えても基端側ピンＦ２の外周面に塑性流動材が付着し難い。よって、接合表面粗さを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。
【００５６】
また、本接合工程の押入区間では、開始位置ＳＰ１から設定移動ルートＬ１と重複する位置まで回転ツールＦを移動させつつ所定の深さとなるまで先端側ピンＦ３を徐々に押入することにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
同様に、本接合工程の離脱区間では、設定移動ルートＬ１から終了位置ＥＰ１まで回転ツールＦを移動させつつ所定の深さから先端側ピンＦ３を徐々に上昇させて離脱させることにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦが停止して摩擦熱が過大になるのを防ぐことができる。
これらにより、設定移動ルートＬ１上で摩擦熱が過大となり、ジャケット本体２から封止体３へ第一アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。
【００５７】
また、本接合工程において、開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１の位置は適宜設定すればよいが、開始位置ＳＰ１と設定移動ルートＬ１とのなす角度、終了位置ＥＰ１と設定移動ルートＬ１とのなす角度が鈍角となるように設定することにより、中間点Ｓ１，Ｓ２で回転ツールＦの移動速度が低下することなくスムーズに本区間又は離脱区間に移行することができる。これにより、設定移動ルートＬ１上で回転ツールＦが停止又は移動速度が低下することにより、摩擦熱が過大となることを防ぐことができる。なお、上方から見て回転ツールＦの軌跡が円弧を描くように開始位置ＳＰ１から設定移動ルートＬ１に回転ツールＦを移動させてもよい。同様に、上方から見て回転ツールＦの軌跡が円弧を描くように設定移動ルートＬ１から終了位置ＥＰ１に回転ツールＦを移動させてもよい。
【００５８】
また、本実施形態の本接合工程では、回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、回転ツールＦの移動軌跡に形成される塑性化領域Ｗ１のうち、ジャケット本体２側（突合せ部Ｊ１側）がシアー側となり、封止体３側がフロー側となるように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定した。ジャケット本体２側がシアー側となるように設定することで、突合せ部Ｊ１の周囲における先端側ピンＦ３による攪拌作用が高まり、突合せ部Ｊ１における温度上昇が期待でき、突合せ部Ｊ１において封止体３と周壁部１１とをより確実に接合することができる。
【００５９】
なお、シアー側（Advancing side）とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側（Retreating side）とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。
【００６０】
また、ジャケット本体２の第一アルミニウム合金は、封止体３の第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材料になっている。これにより、液冷ジャケット１の耐久性を高めることができる。また、ジャケット本体２の第一アルミニウム合金をアルミニウム合金鋳造材とし、封止体３の第二アルミニウム合金をアルミニウム合金展伸材とすることが好ましい。第一アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳＨ５３０２  ＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミニウム合金鋳造材とすることにより、ジャケット本体２の鋳造性、強度、被削性等を高めることができる。また、第二アルミニウム合金を例えば、ＪＩＳ  Ａ１０００系又はＡ６０００系とすることにより、加工性、熱伝導性を高めることができる。
【００６１】
また、本接合工程においては、突合せ部Ｊ１の全周を摩擦攪拌接合できるため、液冷ジャケットの気密性及び水密性を高めることができる。また、本接合工程の終端部分において、回転ツールＦが中間点Ｓ１を完全に通過してから終了位置ＥＰ１に向かうようにする。つまり、本接合工程によって形成された塑性化領域Ｗ１の各端部同士をオーバーラップさせることにより、より気密性及び水密性を高めることができる。
【００６２】
なお、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。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、設定移動ルートＬ１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。
【００６３】
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。
【００６４】
［第一実施形態の変形例］
次に、第一実施形態の変形例について説明する。図１５は、第一実施形態の変形例に係る本接合工程における中間点Ｓ１付近を進行方向後方から見た断面図である。図１５に示すように、当該変形例では、封止体３Ａの側面３ｃが、周壁部１１の側面１１ｃよりも外側に位置している点で第一実施形態と相違する。
【００６５】
封止体３Ａは、ジャケット本体２よりも一回り大きく形成されている。これにより、ジャケット本体２に封止体３Ａを載置すると、封止体３の側面３ｃが周壁部１１の側面１１ｃよりも外側に位置する。つまり、図１５に示すように、回転ツールＦの進行方向後方側から見ると、封止体３の側面３ｃは、周壁部１１の側面１１ｃよりも上方に位置する。当該変形例によれば、周壁部１１の側面１１ｃよりも封止体３Ａの側面３ｃの方が外側となるように設定することで、本接合工程の際に、接合部が金属不足となるのを防ぐことができる。
【００６６】
［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について説明する。第二実施形態では、図１６〜１９に示すように、本接合工程における開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１の位置をいずれも設定移動ルートＬ１上に設定する点で第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００６７】
第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。準備工程及び載置工程は、第一実施形態と同一である。
【００６８】
本接合工程では、図１６に示すように、開始位置ＳＰ１を設定移動ルートＬ１上に設定する。本接合工程では、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から一周廻って中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１（図１３参照）までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。
【００６９】
押入区間では、図１６及び図１７に示すように、開始位置ＳＰ１から中間点Ｓ１までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、封止体３の側面３ｃに対して回転中心軸Ｚを垂直となるようにしつつ、左回転させた先端側ピンＦ３を開始位置ＳＰ１に挿入し、中間点Ｓ１まで移動させる。この際、少なくとも中間点Ｓ１に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンＦ３を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１に移動させながら徐々に下降させていく。
【００７０】
また、押入区間においては、回転ツールＦを移動させつつ、進行方向後方から見た場合（図１８参照）に回転ツールＦの回転中心軸Ｚを封止体３側に徐々に傾斜させ、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとが平行となるように設定する。また、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとがわずかに接触するように設定する。さらに、基端側ピンＦ２の外周面と封止体３の側面３ｃとが接触するように設定する。そして、回転ツールＦの傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。先端側ピンＦ３の外周面と周壁部１１の端面１１ａとの接触代（オフセット量）Ｎ及び設定移動ルートＬ１の設定は第一実施形態と同一である。
【００７１】
本区間では、図１８のように回転ツールＦの傾斜状態を維持し、設定移動ルートＬ１に沿って一周させる。図１９に示すように、回転ツールＦを一周させて先端側ピンＦ３が中間点Ｓ２に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、図２０に示すように、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ１に向かうまでの間に先端側ピンＦ３を徐々に上方に移動させて、終了位置ＥＰ１で封止体３から先端側ピンＦ３を離脱させる。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを終了位置ＥＰ１に移動させながら徐々に引抜いていく。終了位置ＥＰ１は、設定移動ルートＬ１上に設定されている。回転ツールＦの回転中心軸Ｚの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置ＥＰ１では回転中心軸Ｚと封止体３の側面３ｃとが垂直となるようにする。
【００７２】
以上説明した第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法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。第二実施形態のように本接合工程における開始位置ＳＰ１及び終了位置ＥＰ１は、設定移動ルートＬ１上に設定してもよい。
【００７３】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三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。第三実施形態では、ジャケット本体２を第二アルミニウム合金で形成し、封止体３を第二アルミニウム合金よりも硬度の高い第一アルミニウム合金で形成する点で主に第一実施形態と相違する。本実施形態では、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７４】
図２１に示すように、第三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。準備工程及び載置工程は、ジャケット本体２及び封止体３の金属の材種を除いて第一実施形態と同一である。本接合工程では、右回転させた回転ツールＦを開始位置ＳＰ２に挿入し、突合せ部Ｊ１に対して摩擦攪拌接合を行う。
【００７５】
図２１に示すように、本接合工程では、開始位置ＳＰ２から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から周壁部１１の廻りを一周して中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ２（図２３参照）までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌する。
【００７６】
設定移動ルートＬ１は、突合せ部Ｊ１よりも底部１０側に設定されている。開始位置ＳＰ２は、周壁部１１の側面１１ｃにおいて、設定移動ルートＬ１よりもさらに底部１０側に設定されている。中間点Ｓ１，Ｓ２は、設定移動ルートＬ１上に設定されている。本実施形態では、開始位置ＳＰ２と中間点Ｓ１とを結ぶ線分と、設定移動ルートＬ１とのなす角度が鈍角となるように設定している。
【００７７】
押入区間では、開始位置ＳＰ２から中間点Ｓ１までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、周壁部１１の側面１１ｃに対して垂直となるように回転中心軸Ｚを設定しつつ、右回転させた先端側ピンＦ３を開始位置ＳＰ２に挿入し、中間点Ｓ１まで移動させる。この際、少なくとも中間点Ｓ１に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンＦ３を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールＦを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールＦを設定移動ルートＬ１に移動させながら徐々に下降させていく。
【００７８】
また、押入区間においては、回転ツールＦを移動させつつ、進行方向後方から見た場合（図２２参照）に回転ツールＦの回転中心軸Ｚをジャケット本体２の底部１０側に徐々に傾斜させ、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と封止体３の裏面３ｂとが平行となるように設定する。また、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と封止体３の裏面３ｂがわずかに接触するように設定する。さらに、基端側ピンＦ２の外周面と周壁部１１の側面１１ｃとが接触するように設定する。そして、その傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。先端側ピンＦ３の外周面と封止体３の裏面３ｂとの接触代（オフセット量）Ｎ及び設定移動ルートＬ１の設定は第一実施形態と同一である。
【００７９】
図２２及び図２３に示すように、本区間では、上方から見た場合（側面１１ｃ側から見た場合）に、平坦面Ｆ４の中心Ｆ５が、設定移動ルートＬ１と重なるように回転ツールＦを移動させる。本実施形態の本接合工程では、回転ツールＦを右回転させ、進行方向左側に封止体３が位置するようにする。つまり、本接合工程では、突合せ部Ｊ１側がシアー側となるように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定する。
【００８０】
図２３に示すように、回転ツールＦを周壁部１１の廻りに一周させて、先端側ピンＦ３が中間点Ｓ１を通過して中間点Ｓ２に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ２に向かうまでの間に先端側ピンＦ３を徐々に上方に移動させて、終了位置ＥＰ２で封止体３から先端側ピンＦ３を離脱させる。また、回転ツールＦの回転中心軸Ｚの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置ＥＰ２では回転中心軸Ｚと周壁部１１の側面１１ｃとが垂直となるようにする。終了位置ＥＰ２は、終了位置ＥＰ２と中間点Ｓ２とが結ぶ線分と設定移動ルートＬ１とでなす角度が鈍角となる位置に設定する。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。
【００８１】
以上説明した第三実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法においても、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、第三実施形態のように、ジャケット本体２を第二アルミニウム合金で形成し、封止体３を第二アルミニウム合金よりも硬度の高い第一アルミニウム合金で形成してもよい。
【００８２】
［第三実施形態の変形例］
次に、第三実施形態の変形例について説明する。図２４は、第三実施形態の変形例に係る本接合工程を進行方向後方から見た断面図である。図２４に示すように、当該変形例では、ジャケット本体２Ａの周壁部１１の側面１１ｃが、封止体３の側面３ｃよりも外側に位置している点で第三実施形態と相違する。
【００８３】
ジャケット本体２Ａは、封止体３よりも一回り大きく形成されている。これにより、ジャケット本体２Ａに封止体３を載置すると、周壁部１１の側面１１ｃが封止体３の側面３ｃよりも外側に位置する。つまり、図２４に示すように、回転ツールＦの進行方向後方側から見ると、周壁部１１の側面１１ｃは、封止体３の側面３ｃよりも上方に位置する。当該変形例によれば、封止体３の側面３ｃよりも、周壁部１１の側面１１ｃの方が外側となるように設定することで、本接合工程の際に、接合部が金属不足となるのを防ぐことができる。
【００８４】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四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。第四実施形態では、図２５，２６に示すように、本接合工程における開始位置ＳＰ２及び終了位置ＥＰ２の位置をいずれも設定移動ルートＬ１上に設定する点で第三実施形態と相違する。第四実施形態では、第三実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００８５】
第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造では、準備工程と、載置工程と、本接合工程とを行う。準備工程及び載置工程は、ジャケット本体２及び封止体３の金属の材種を除いて第一実施形態と同一である。第四実施形態では、第三実施形態と同様に、ジャケット本体２を第二アルミニウム合金で形成し、封止体３を第二アルミニウム合金よりも硬度の高い第一アルミニウム合金で形成する。設定移動ルートＬ１は、第三実施形態と同様に突合せ部Ｊ１よりも底部１０側に設定する。
【００８６】
本接合工程では、図２５及び図２６に示すように、開始位置ＳＰ２を設定移動ルートＬ１上に設定する。本接合工程では、開始位置ＳＰ２から中間点Ｓ１までの押入区間と、設定移動ルートＬ１上の中間点Ｓ１から一周廻って中間点Ｓ２までの本区間と、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ２（図２６参照）までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌接合する。
【００８７】
押入区間では、開始位置ＳＰ２から中間点Ｓ１までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、周壁部１１の側面１１ｃに対して回転中心軸Ｚを垂直となるようにしつつ、右回転させた先端側ピンＦ３を開始位置ＳＰ２に挿入し、中間点Ｓ１まで移動させる。この際、少なくとも中間点Ｓ１に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように先端側ピンＦ３を徐々に押し入れていく。
【００８８】
また、押入区間においては、回転ツールＦを移動させつつ、進行方向後方から見た場合に回転ツールＦの回転中心軸Ｚを周壁部１１側に徐々に傾斜させ、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と封止体３の裏面３ｂとが平行となるように設定する。また、中間点Ｓ１に達した際に、先端側ピンＦ３の外周面と封止体３の裏面３ｂとがわずかに接触するように設定する。先端側ピンＦ３の外周面と封止体３の裏面３ｂとの接触代（オフセット量）Ｎ及び設定移動ルートＬ１の設定は第三実施形態と同一である。さらに、基端側ピンＦ２の外周面を周壁部１１の側面１１ｃに接触させる。そして、その傾斜角度を維持した状態で、そのまま本区間の摩擦攪拌接合に移行する。
【００８９】
図２６に示すように、回転ツールＦを一周させて先端側ピンＦ３が中間点Ｓ２に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。離脱区間では、中間点Ｓ２から終了位置ＥＰ２に向かうまでの間に先端側ピンＦ３を徐々に上方に移動させて、設定移動ルートＬ１上に設定された終了位置ＥＰ２で周壁部１１から先端側ピンＦ３を離脱させる。また、回転ツールＦの回転中心軸Ｚの傾斜を徐々に元に戻し、終了位置ＥＰ２では回転中心軸Ｚと周壁部１１の側面１１ｃとが垂直となるようにする。
【００９０】
以上説明した第四実施形態に係る液冷ジャケットの製造方法によっても第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。第四実施形態のように本接合工程における開始位置ＳＰ２及び終了位置ＥＰ２は、設定移動ルートＬ１上に設定してもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１        液冷ジャケット
２        ジャケット本体
３        封止体
Ｆ        回転ツール
Ｆ２      基端側ピン
Ｆ３      先端側ピン
Ｆ４      平坦面
Ｊ１      突合せ部
ＳＰ１    開始位置
ＳＰ２    開始位置
ＥＰ１    終了位置
ＥＰ２    終了位置
Ｗ１      塑性化領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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