(57)【要約】      （修正有）【課題】短冊状の６０００系アルミニウム合金板を幅曲げ加工してバスバーを製造する場合に、前記アルミニウム合金板の曲げ加工性を改善する。【解決手段】６０００系アルミニウム合金板の幅曲げ加工に先立ち、前記幅曲げ加工において曲げ部となる部位に対し板厚方向に予めコイニング加工を施す。前記コイニング加工では、前記部位の板幅方向両端縁部の肉厚を減少させる。前記コイニング加工では、前記幅曲げ加工時に前記部位の板幅方向中心より曲げ外側となる領域の平均板厚を元板厚より厚肉とし、前記中心より曲げ内側になる領域の平均板厚を元板厚より薄肉とすることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短冊形状の６０００系アルミニウム合金板を素材とし、製造工程として幅曲げ加工を含むアルミニウム合金製バスバーの製造方法であって、前記素材の所定部位に対し板厚方向に予めコイニング加工を施し、前記部位の板幅方向両端縁部の肉厚を減少させること、及び前記部位が曲げ部となるように前記幅曲げ加工を行うことを特徴とするアルミニウム合金製バスバーの製造方法。
【請求項２】
前記コイニング加工により、前記両端縁部の角を丸めることを特徴とする請求項１に記載されたアルミニウム合金製バスバーの製造方法。
【請求項３】
前記コイニング加工により、前記幅曲げ加工時に前記部位の板幅方向中心より曲げ外側となる領域の平均板厚を元板厚より厚肉とし、前記中心より曲げ内側になる領域の平均板厚を元板厚より薄肉とすることを特徴とする請求項１又は２に記載されたアルミニウム合金製バスバーの製造方法。
【請求項４】
前記６０００系アルミニウム合金板の板厚が１．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載されたアルミニウム合金製バスバーの製造方法。
【請求項５】
短冊形状の６０００系アルミニウム合金板を素材とし、製造工程として幅曲げ加工を含むアルミニウム合金製バスバーの製造方法であって、前記素材の所定部位に対し板厚方向に予めコイニング加工を施し、前記幅曲げ加工時に前記部位の板幅方向中心より曲げ外側となる領域の平均板厚を元板厚より厚肉とし、前記中心より曲げ内側になる領域の平均板厚を元板厚より薄肉とすること、及び前記部位が曲げ部となるように前記幅曲げ加工を行うことを特徴とするアルミニウム合金製バスバーの製造方法。
【請求項６】
前記６０００系アルミニウム合金板の板厚が１．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載されたアルミニウム合金製バスバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金製バスバーの製造方法に関し、特に製造工程として幅曲げ（面内曲げ）加工を含むアルミニウム合金製バスバーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車を始めとする電気を動力源とした各種電動輸送機器（ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、電気機関車等）には、電池群、インバータ、モータ等の各種の電気機器が搭載されている。そして、これらの電気機器間又は電気機器内部の部品間を電気的に接続するにあたり、バスバー（ｂｕｓ−ｂａｒ）と呼ばれる接続部品が使用されている。
このバスバー（接続部品）は、導電性に優れている必要がある。また、前記電動輸送機器では設置スペースが限られるため、設置される電気機器の省スペース化や小型化が要望されている。それに伴い、車載機器の接続部品としてのバスバーは、曲げ半径の小さい湾曲部分を有する形状に設計される場合が多い。従って、バスバー用素材は、曲げ加工性にも優れる必要がある。
【０００３】
従来から、バスバー用素材としては銅板が汎用されていた。これに対し、近年では、自動車の燃費を低減するために、自動車の軽量化、ひいては、自動車に搭載される電気機器の軽量化が求められている。このため、銅よりも軽量であるアルミニウム合金板を素材とするバスバーが検討され、アルミニウム合金板の曲げ加工性を向上させる試みが種々提案されている。
【０００４】
特許文献１には、６０００系アルミニウム合金板を素材とするバスバーの製造工程の一部として、前記素材の所定部位に幅曲げ（面内曲げ）加工を行うことが記載されている。ここで用いられるアルミニウム合金板は短冊形状で、板厚ｔが１．５〜４．０ｍｍ、板幅Ｂが７〜２０ｍｍ、導電率が４５．０％ＩＡＣＳ以上で、圧延方向に平行方向の０．２％耐力が１８０ＭＰａ以上とされる。特許文献１において幅曲げ加工は、曲げ部の平面視での曲げ角度が６０〜１２０°の範囲内で、かつ曲げ部内側の曲率半径Ｒ１と板幅Ｂが、０．３Ｒ１＋６．５＜Ｂ＜０．３Ｒ１＋１１．５を満たす条件で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−５１９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アルミニウム合金板を幅曲げ加工する場合、板厚が小さく板幅が大きいほど、曲げ角度が大きいほど、及び曲げ部（内側及び外側）の曲率半径が小さいほど、曲げ加工が困難となる。このため、バスバーのサイズ及び形状によっては、図６に示すように、曲げ外側に割れ（亀裂）１、くびれ２、せん断帯３等の欠陥が生じることがあり、幅曲げ加工にあたり、アルミニウム合金板にそのような欠陥が生じないように、より優れた曲げ加工性が求められている。
従って、本発明は、アルミニウム合金板を幅曲げ加工してバスバーを製造する場合に、前記アルミニウム合金板の曲げ加工性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、短冊形状の６０００系アルミニウム合金板を素材とし、製造工程として幅曲げ加工を含むアルミニウム合金製バスバーの製造方法において、前記素材の所定部位に対し板厚方向に予めコイニング加工を施し、前記部位の板幅方向両端縁部の肉厚を減少させること、及び前記部位が曲げ部となるように前記幅曲げ加工を行うことを特徴とする。前記両端縁部の肉厚を減少させる一形態として、例えば断面の４隅を丸めることが挙げられる。
前記コイニング加工において、前記幅曲げ加工時に前記部位の板幅方向中心より曲げ外側となる領域の平均板厚を元板厚より厚肉とし、前記中心より曲げ内側になる領域の平均板厚を元板厚より薄肉とすることもできる。
【発明の効果】
【０００８】
アルミニウム合金板に幅曲げ加工を行う前に、前記幅曲げ加工の曲げ部となる部位に対し板厚方向にコイニング加工を行い、板幅方向両端縁部を潰してそれより内側の部分より薄肉化することにより、前記曲げ部の曲げ加工性が改善され、続いて行う幅曲げ加工において曲げ外周部に割れ（亀裂）等の欠陥が生じるのを抑制することができる。
前記コイニング加工において、前記幅曲げ加工時に前記部位の板幅方向中心より曲げ外側となる領域の平均板厚を元板厚より厚肉とし、前記中心より曲げ内側になる領域の平均板厚を元板厚より薄肉とすると、幅曲げ加工における曲げの中心軸が、板幅方向中心から曲げ外側に移動する。これにより、幅曲げ加工に伴って曲げ外側に生じる歪みを小さくでき、曲げ外周部に割れ（亀裂）等の欠陥が生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コイニング加工後のアルミニウム合金板の平面図（１Ａ）、及びそのＩ−Ｉ断面図（１Ｂ）である。
【図２】コイニング加工後のアルミニウム合金板の平面図（２Ａ）、及びそのＩＩ−ＩＩ断面図（２Ｂ）である。
【図３】コイニング加工後のアルミニウム合金板の平面図（３Ａ）、及びそのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図（３Ｂ）である。
【図４】コイニング加工を行わなかったアルミニウム合金板の曲げ加工の状態を示す平面図（４Ａ）、及びコイニング加工を行ったアルミニウム合金板の曲げ加工の状態を示す平面図（４Ｂ）である。
【図５】コイニング加工を行わなかったアルミニウム合金板の幅曲げ加工前及び幅曲げ加工後の曲げ部の断面図（５Ａ）、及びコイニング加工を行ったアルミニウム合金板の幅曲げ加工前及び幅曲げ加工後の曲げ部の断面図（５Ｂ）である。
【図６】アルミニウム合金板の幅曲げ加工において、曲げ外側に生じやすい欠陥を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るアルミニウム合金製バスバーの製造方法について、より詳細に説明する。
［アルミニウム合金板］
本発明に係るアルミニウム合金製バスバーの製造方法は、短冊形状の６０００系アルミニウム合金板を素材とする。６０００系アルミニウム合金板は、ＪＩＳ又はＡＡに規定され、Ｓｉ及びＭｇを主要元素として含有するとともに、導電性を低下させる合金元素量が少なく、比較的高い導電率及び高い強度を得やすい。また、幅曲げ（面内曲げ）における曲げ加工性、及び面外曲げ加工性にも比較的優れる。
【００１１】
アルミニウム合金板の板厚が小さいと、同じ板幅であればバスバーの断面積が小さくなって導電量が減少し、通電時の発熱による変形（クリープ変形）に対する耐クリープ性も低下する。また、板厚が小さいとアルミニウム合金板の変形能が低下し、面内曲げ加工の厳しさが増す。従って、アルミニウム合金板の板厚は概ね１．２ｍｍ以上であることが好ましい。一方、アルミニウム合金板の板厚が大きいと、通常の曲げ加工である面外曲げ加工の厳しさが増す。バスバーの製造工程の一部として面外曲げ加工もあり得るから、アルミニウム合金板の板厚は概ね４．０ｍｍ以下であることが好ましい。
アルミニウム合金板の板幅が小さいと、同じ板厚であればバスバーの断面積が小さくなって導電量が減少し、通電時の発熱による変形（クリープ変形）に対する耐クリープ性も低下する。一方、アルミニウム合金板の板幅が大きいと、曲げ外側の材料伸びが大きくなり、面内曲げ加工の厳しさが増す。以上の点を勘案して、アルミニウム合金板の板幅は概ね７〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００１２】
上記６０００系アルミニウム合金において、 Ｓｉ及びＭｇの好ましい含有量範囲は、それぞれ０．３〜１．５質量％、０．３〜１．０質量％である。ＳｉとＭｇは溶体化熱処理後の人工時効処理時に時効析出物を形成してアルミニウム合金板の強度を向上させる。また、Ｓｉ、Ｍｇは高温環境下での転位の移動を阻害することで、アルミニウム合金板の耐クリープ性を向上させる。
上記６０００系アルミニウム合金は、Ｓｉ、Ｍｇのほか、残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、必要に応じて、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉからなる１種以上を含有する。これらの元素を含む場合の好ましい含有量は、Ｃｕ：１．０質量％未満、Ｍｎ：１．０質量％未満、Ｃｒ：０．５質量％未満、Ｚｒ：０．３質量％未満、Ｔｉ：０．１質量％以下である。不可避不純物として含まれるＦｅ及びＺｎは、それぞれ０．５質量％未満に制限される。
【００１３】
上記６０００系アルミニウム合金板は、例えば、鋳造、均質化熱処理、熱間圧延、必要に応じて行われる冷間圧延、溶体化熱処理、人工時効処理の各工程により製造した圧延板を、所定幅にスリットすることにより製造することができる。
【００１４】
［コイニング加工］
コイニング加工は、アルミニウム合金板に幅曲げ加工が行われる前に、前記幅曲げ加工の曲げ部となる部位（幅曲げ加工が予定されている部位）に対し、板厚方向に施される。
図１はコイニング加工の一形態を示すもので、アルミニウム合金板１１において、幅曲げ加工の曲げ部となる部位１２（両矢印で示す範囲）の板幅方向両端縁部１３，１４にコイニング加工が施され、前記両端縁部１３，１４の角が潰され、肉厚が減少している。
図２はコイニング加工の他の形態を示すもので、アルミニウム合金板２１において、幅曲げ加工の曲げ部となる部位２２（両矢印で示す範囲）の板幅方向両端縁部２３，２４にコイニング加工が施され、前記両端縁部２３，２４の角が潰され丸められて、肉厚が減少している。
【００１５】
図３はコイニング加工のさらに他の形態を示すもので、アルミニウム合金板３１において、幅曲げ加工の曲げ部となる部位３２（両矢印で示す範囲）の全体にコイニング加工が施されている。このコイニング加工により、前記部位３２の板幅方向両端縁部３３，３４が、図２の両端縁部２３，２４と同様に、角が潰され丸められて、その板幅方向内側の部分より肉厚が減少している。同時に、前記コイニング加工により、前記部位３２の断面全体に板厚変動が生じ、幅曲げ加工の曲げ内側の端部（端縁部３３）から曲げ外側の端部（端縁部３４）に向けて連続的に厚肉化している。前記部位３２の断面は、幅曲げ加工において板幅方向中心（元の中立軸Ｙｏ）より曲げ外側となる部分の平均板厚が、アルミニウム合金板３１の元板厚より厚肉化され、板幅方向中心（元の中立軸Ｙｏ）より曲げ内側となる部分の平均板厚が、アルミニウム合金板３１の元板厚より薄肉化されている。なお、上記のコイニング加工を行うことにより、続いて行われる幅曲げ加工の曲げの中立軸Ｙは、コイニングを行わない場合の曲げの中立軸Ｙｏの位置（板幅の中心）より曲げ外側に移動する。
【００１６】
アルミニウム合金板の３点曲げによる幅曲げ加工を想定し、アルミニウム合金板にコイニング加工を施さずに幅曲げ加工を行った場合と、コイニング加工を施した後、幅曲げ加工を行った場合に違いについて、図４を参照して説明する。
アルミニウム合金板にコイニング加工を施さずに幅曲げ加工を行った場合、図４Ａに示すように、幅曲げの初期においてアルミニウム合金板４１（図５Ａ参照）と圧子４２の接触範囲Ｌｏが狭い。そのため、幅曲げの初期にアルミニウム合金板４１の曲げ外側（矢印部分）に応力集中が生じ、そこに割れ（亀裂）１、くびれ２、せん断帯３等の欠陥（図６参照）が生じやすい。
【００１７】
一方、幅曲げ加工の前にコイニング加工を施したアルミニウム合金板（例えばアルミニウム合金板１１（図１参照））を用いて幅曲げ加工を行った場合、図４Ｂに示すように、幅曲げの初期において、圧子４２の加圧力により曲げ内側の薄肉化された端縁部１３が板幅方向に潰れる。このためアルミニウム合金板１１と圧子４２の接触範囲Ｌが広くなり、曲げの外側（矢印部分）への応力集中が緩和され、前記割れ（亀裂）１、くびれ２、せん断帯３等の欠陥（図６参照）が生じにくい。そして、仮にこれらの欠陥が曲げ外側に生じたとしても、その欠陥は曲げ外側の薄肉化された端縁部１４内に留まり、当該端縁部１４から相対的に厚肉の板幅方向内側への伝播が防止される。この作用効果は、アルミニウム合金板２１，３１（図２，３参照）を用いた場合も、同様に得られる。
【００１８】
次に、コイニング加工を施したアルミニウム合金板３１（図３参照）を用いて幅曲げ加工を行った場合の別の作用効果について、図５を参照して説明する。
まず、コイニング加工を行っていない板幅Ｂの均一厚のアルミニウム合金板４１（図５Ａ参照）を内径Ｒで幅曲げ加工した場合、曲げの中立軸Ｙｏは基本的に断面の板幅方向中心に位置し、曲げ外側の外周に生じる歪みεｏは以下の式で表される。
εｏ＝Ｂ／２（Ｒ＋Ｂ／２）  
一方、コイニング加工を行った板幅Ｂのアルミニウム合金板３１（図５Ｂ参照）を内径Ｒで幅曲げ加工した場合、曲げの中立軸ＹがΔｙだけ曲げ外側に移動したとすると、曲げ外側の外周に生じる歪みεは以下の式で表される。
ε＝（Ｂ−２Δｙ）／２（Ｒ＋Ｂ／２＋Δｙ）
ε＜εｏであるから、幅曲げ加工時にアルミニウム合金板３１の曲げ外側の外周に生じる歪みεは、コイニング加工を行っていないアルミニウム合金板４１に比べて緩和され、前記欠陥が生じにくい。
【００１９】
また、幅曲げ加工後のアルミニウム合金板４１の曲げ部の断面は、曲げの中立軸Ｙｏを挟んで曲げ外側の部分が元板厚より薄肉化し、曲げ内側の部分が元板厚より厚肉化し、肉厚が不均一化する。アルミニウム合金製バスバーにおいて、曲げ部断面の肉厚が不均一で特に大きく厚肉化した箇所があると、バスバーの配線スペースが大きくなり、空間の無駄が大きくなる。
これに対し、コイニング加工により予め幅曲げ加工の曲げ外側となる部分の板厚を厚く、曲げ内側になる部分の板厚を薄くしておいたアルミニウム合金板３１では、幅曲げ加工後、曲げ部の断面の肉厚を比較的均一化することができ、バスバーの配線スペースを節約できる。
【符号の説明】
【００２０】
１１，２１，３１  アルミニウム合金板  
１３，１４，２３，２４，３３，３４  コイニングにより薄肉化された箇所  
【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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