(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料からなり、同一平面上にない接合面を有する一対の被接合部材を接合するための接合方法であって、
互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱することによって、前記接合面同士を接合する接合工程を有し、
同一平面上にない接合面として、中空通路を形成するための割り面であって前記中空通路の軸線に沿って伸びる割り面が設定されてなり、
前記摺動を一方向の振動によって発生させ、一対の前記被接合部材の接合領域に、前記割り面が前記中空通路の軸線に沿って伸びている方向に対して交差する方向に前記一方向の振動を作用させてなる接合方法。
【請求項２】
前記割り面は、前記中空通路の軸線に対して直交する断面で見て、前記割り面が伸びる方向の寸法が最大となる部位に設定されてなる請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
シリンダヘッドに適用され、前記中空通路が吸気ポートまたは排気ポートの少なくとも一方である請求項１または請求項２に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗加熱および加振摩擦を用いた接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導電性の金属材料同士を互いに接合する方法として、抵抗溶接が使用されている。抵抗溶接は、導電性金属材料同士を接触させた状態で電極により挟み、電極から電流を与えることで、接合面の接触抵抗により生じる抵抗加熱により、導電性金属材料同士を溶融接合する方法である。例えば特許文献１には、接合する対の導電性金属材料を接触させた状態で加振し、表面の絶縁被覆を剥がした後に加振を停止させ、抵抗加熱により溶融接合する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１―１３８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、抵抗加熱を引き起こす電流は、被接合部材間の接合面における高面圧部に集中し、接触面全体に均等に流れないため、加熱が不均等となり、限定された面積および形状しか接合できない。例えば、被接合部材の接合面が、同一平面上にない場合、全ての接合面を均一に接合し、安定した接合強度を得ることが困難である問題を有する。特に、中空通路を形成するための割り面であって中空通路の軸線に沿って伸びる割り面の場合、同一平面上にないことが多く、このような割り面を接合面に設定して均一な接合を可能とする技術の確立が要請されている。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、同一平面上にない接合面として、中空通路を形成するための割り面であって中空通路の軸線に沿って伸びる割り面を設定したときにおいても安定した接合強度を得ることが可能な接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る接合方法は、導電材料からなり、同一平面上にない接合面を有する一対の被接合部材を接合するための接合方法である。当該接合方法は、互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱することによって、前記接合面同士を接合する接合工程を有している。そして、同一平面上にない接合面として、中空通路を形成するための割り面であって前記中空通路の軸線に沿って伸びる割り面を設定してある。さらに、当該接合方法は、前記摺動を一方向の振動によって発生させ、一対の前記被接合部材の接合領域に、前記割り面が前記中空通路の軸線に沿って伸びている方向に対して交差する方向に前記一方向の振動を作用させる。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した接合方法によれば、被接合部材を摺動させつつ抵抗加熱を行って接合するため、抵抗加熱により加熱された高面圧部に摺動が作用して摩耗、塑性流動が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面を均一に加熱し、接合面の全体を均一に接合でき、同一平面上にない複数の接合面においても安定した接合強度を得ることができる。したがって、同一平面上にない接合面として、中空通路を形成するための割り面であって中空通路の軸線に沿って伸びる割り面を設定したときにおいても安定した接合強度を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る接合方法に適用される接合装置を説明するための概略図である。
【図２】実施の形態に係る接合方法を適用して接合されたシリンダヘッドを示す概略構成図である。
【図３】図２の３−３線に沿う断面図である。
【図４】実施の形態に係る接合方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
【００１２】
図１は、実施の形態に係る接合方法に適用される接合装置を説明するための概略図である。
【００１３】
実施の形態に係る接合装置４０は、導電性を備えた一対の被接合部材１０，２０を接合するための接合装置である。接合装置４０は、概説すれば、互いに接合される被接合部材１０，２０の接合面１０ａ，２０ａを対向させ、一対の被接合部材１０，２０を相対的に摺動させつつ、被接合部材１０，２０の一方から他方へ第１と第２の電極４２，４４を経由して電流を流して抵抗加熱することによって、接合面１０ａ，２０ａ同士を接合する接合手段を有している。抵抗加熱および摩擦熱（塑性流動）を利用する接合手段は、被接合部材１０，２０同士を相対的に押し付ける加圧装置８０と、被接合部材１０，２０を相対的に摺動させる摺動装置７０と、被接合部材１０，２０の一方から他方へ電極４２，４４を経由して電流を流すための電流供給装置５０と、制御装置９０とを有する。制御装置９０は、加圧装置８０、摺動装置７０、および電流供給装置５０のそれぞれの作動を制御する。
【００１４】
接合されるワークは、上方に位置する被接合部材１０と、下方に位置する被接合部材２０と、被接合部材１０，２０の間に配置される被接合部材である中間部材３０とからなる。被接合部材１０，２０および中間部材３０の接合領域つまり接合面は、後述される一方向の振動を許容する形状を有し、接合面１０ａ，２０ａの延長方向は、水平方向Ｈとなっており、被接合部材１０，２０を振動によって容易に接合することが可能である。
【００１５】
被接合部材１０，２０は、本実施の形態においては、高圧ダイカスト（ＨＰＤＣ）鋳物であり、アルミニウム鋳物素材（ＡＤＣ１２）が適用されている。
【００１６】
なお、被接合部材１０，２０は、特に、高圧ダイカスト（ＨＰＤＣ）鋳物に限定されず、例えば、圧延材を適用することも可能である。しかし、実施の形態１に係る接合は、融点以下で形成され、内包ガスの影響が抑制されるため、鋳造素材の選択の自由度が大きい（材料の選択範囲が広い）。また、アルミニウム高圧ダイカスト鋳物は安価な構造材であるため、接合体の製造コストを低減することができる。
【００１７】
被接合部材１０，２０は、同材（同種金属）からなる形態に限定されない。例えば、被接合部材１０，２０の一方を、アルミニウムから構成し、被接合部材１０，２０の他方を、鉄系材料あるいはマグネシウム系材料から構成することが可能である。この場合、Ａｌ−ＦｅやＡｌ−Ｍｇの異材接合体が得られるため、自動車用部品に広く適用することが容易である。
【００１８】
中間部材３０は、被接合部材１０，２０と共晶反応する共晶反応材料からなる。被接合部材１０，２０がアルミニウムの場合、アルミニウムと低温共晶を形成する共晶反応材料は、亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を適用することが可能である。
【００１９】
共晶反応材料は、液相を形成し、被接合部材１０，２０同士および共晶反応材料と被接合部材１０，２０との間における相互拡散を促進するため、良好な接合強度を確保することが可能であり、かつ、形成される液相によって間隙が埋められるため、広い面積や曲面の接合においても良好な水密性を達成することが容易である。したがって、高度な水密性が要求される部位や、２次元的な曲面や大面積部位に、特に有効である。共晶反応材料の厚みは、例えば、１０〜１００μｍであるが、特にこれに限定されず、また、厚さを部位に応じ適宜変化させることも可能である。
【００２０】
中間部材３０の共晶反応により低融点で液層化し、酸素を遮断して再酸化を抑制する役割を果たすため、真空雰囲気と長時間が必要であった真空ろう付けに対し、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる点でも好ましい。
【００２１】
中間部材３０は、共晶反応材料以外の液相を形成する導電材料から構成することも可能である。この場合は、中間部材の選択の自由度が大きく（材料の選択範囲が広い）、また、中間部材３０によって液相が形成され、被接合部材１０，２０同士および中間部材３０と被接合部材１０，２０との間における相互拡散が促進されるため、良好な接合強度が確保される。そして、形成される液相によって間隙が埋められるため、広い面積や曲面の接合においても良好な水密性を達成することが容易である。共晶反応材料以外の液相を形成する導電材料としては、共晶反応材料に比較して安価で一般的なろう材や低温はんだが挙げられる。
【００２２】
中間部材３０は、別体からなる形態に限定されず、被接合部材１０，２０の一方と一体化された被覆層から構成することも可能である。この場合、中間部材３０を局所的に配置することが可能である。被覆は、めっき、クラッド材、塗布等により形成することが可能である。また、中間部材３０は、かならずしも設けられなくてもよい。
【００２３】
第１および第２電極４２，４４は、抵抗加熱によって被接合部材１０，２０および中間部材３０（中間部材３０が介在している被接合部材１０，２０の接合面１０ａ，２０ａ）を昇温し軟化させるための加熱手段であり、第１電極４２は、上方に位置する被接合部材１０に電気的に接続され、第２電極４４は、下方に位置する被接合部材２０に電気的に接続される。第１および第２電極４２，４４は、被接合部材１０，２０に直接接触する形態に限定されず、例えば、導電性を有する他の部材を介して間接的に接触させることも可能である。第１および第２電極４２，４４は、それぞれ複数の電極によって構成することも可能である。
【００２４】
電流供給装置５０は、直流電流または交流電流を、第１電極４２から、被接合部材１０、中間部材３０および被接合部材２０を経由して第２電極４４に流すための電流供給手段であり、例えば、電流値および電圧値が調整自在に構成されている。
【００２５】
保持装置６０は、上方に位置する可動保持部６２と下方に位置する固定保持部６４とを有する。可動保持部６２は、被接合部材１０を水平方向Ｈに往復動自在に保持するために使用される。固定保持部６４は、被接合部材２０の水平方向Ｈへの移動を規制し、被接合部材１０に対し被接合部材２０を相対的に静止した状態で維持するために使用される。
【００２６】
摺動装置７０は、被接合部材１０を被接合部材２０に対して相対的に摺動させ、中間部材３０が介在している被接合部材１０，２０の接合面１０ａ，２０ａに摩擦熱（塑性流動）を発生させるために使用される加振手段からなる。加振手段は、可動保持部６２に保持された被接合部材１０を、接合面１０ａ，２０ａの延長方向に対して平行である水平方向Ｈに振動（加振）させるシャフト７２と、シャフト７２の駆動源であるモータ７４と、を有する。加振手段は、加振周波数、加振振幅および加振力等を任意に制御可能となっている。例えば、加振振幅は１００〜１０００μｍの範囲、加振周波数は１０〜１００Ｈｚの範囲で調整可能に構成されている。加振機構は、特に限定されず、例えば、超音波振動、電磁式振動、油圧式加振、カム式振動を適用することが可能である。
【００２７】
加振方向は、接合面１０ａ，２０ａの延長方向に沿う１方向への往復運動であるため、接合面１０ａ，２０ａの形状の自由度が向上することとなる。すなわち、１方向にさえ変位可能であれば加振できるため、接合面１０ａ，２０ａの形状が平面である必要はなく、例えば、一方向に延びる溝に凸部が嵌合する形態とすることも可能である。
【００２９】
加圧装置８０は、上方に位置する加圧部８２と下方に位置する支持構造体８４とを有する。加圧部８２は、第１電極４２に連結され、かつ、上下方向（接合面１０ａ，２０ａと直交する押圧方向）Ｌに進退動可能となっている。加圧部８２は、第１電極４２を介して被接合部材１０に加圧力Ｐ１を付与可能であり、被接合部材２０に対する被接合部材１０の押し付け面圧を調整するため面圧調整手段である。加圧部８２は、例えば、油圧シリンダが組み込まれており、加圧力を調整自在に構成されている。加圧力は、例えば、２〜１０ＭＰａである。支持構造体８４は、被接合部材１０、中間部材３０および被接合部材２０を介して加圧装置８０の加圧力が伝達される第２電極４４を、支持するために使用される。
【００３０】
加圧部８２による加圧力は、第１電極４２を介することなく、被接合部材１０に直接付与する形態を適用することも可能である。加圧部８２と支持構造体８４とを逆に配置することも可能である。この場合、下方に配置される加圧部８２によって第２電極４４が押圧され、上方に配置される支持構造体８４よって第１電極４２が支持されることになる。また、支持構造体８４の代わりに、第２の加圧部を設けることによって、面圧調整の自由度を向上さることも可能である。
【００３１】
制御装置９０は、演算部、記憶部、入力部および出力部を有するコンピュータからなる制御手段であり、加圧装置８０、摺動装置７０、および電流供給装置５０を統括的に制御するために使用される。制御装置９０の各機能は、記憶装置に格納されているプログラムを演算部が実行することにより発揮される。
【００３２】
プログラムは、例えば、加圧装置８０の加圧力Ｐ１を調整した状態で、摺動装置７０によって被接合部材１０を水平方向Ｈに振動させることによって、中間部材３０が介在している被接合部材１０，２０の接合面１０ａ，２０ａを摺動させつつ、電流供給装置５０から供給される電流を、第１電極４２から、被接合部材１０、中間部材３０および被接合部材２０を経由して、第２電極４４へ流して抵抗加熱することによって、中間部材３０を介在させて被接合部材１０，２０を接合するための手順を、制御装置９０に実行させるためものである。
【００３３】
図２は、実施の形態に係る接合方法を適用して接合されたシリンダヘッド１００を示す概略構成図、図３は、図２の３−３線に沿う断面図である。
【００３４】
図２を参照して、シリンダヘッド１００は、上側から順に、カムキャリア１０１、アッパデッキ１０２、ウォータジャケットアッパ１０３、ウォータジャケットロア１０４、およびロアデッキ１０５に分割され、これらを互いに接合して構成されている。カムキャリア１０１は、吸気弁および排気弁を開閉作動させるカムシャフトを回転自在に支持する。ウォータジャケットアッパ１０３およびウォータジャケットロア１０４は、ウォータジャケット空間を形成する。アッパデッキ１０２は、ウォータジャケット空間を上側から閉じる。ロアデッキ１０５は、図示しないシリンダブロックの上面に接して燃焼室を形成する。
【００３５】
一点鎖線によって示される接合面Ｐ１は、カムキャリア１０１とアッパデッキ１０２との接合面を示し、接合面Ｐ２は、アッパデッキ１０２とウォータジャケットアッパ１０３との接合面を示している。接合面Ｐ３は、ウォータジャケットアッパ１０３とウォータジャケットロア１０４との接合面を示し、接合面Ｐ４は、ウォータジャケットロア１０４とロアデッキ１０５との接合面を示している。
【００３６】
特に、ウォータジャケットアッパ１０３とウォータジャケットロア１０４との接合面Ｐ３は、同一平面上にない接合面となっている。この同一平面上にない接合面として、中空通路を形成するための割り面であって中空通路の軸線に沿って伸びる割り面が設定されている。中空通路には、吸気ポート１１０と、排気ポート１１１とが含まれている。ウォータジャケットアッパ１０３が被接合部材１０に相当し、ウォータジャケットロア１０４が被接合部材２０に相当する。振動方向は、図２においては紙面に直交する方向であり、図３においては左右の水平方向Ｈである。
【００３７】
図３を参照して、割り面１２０は、中空通路１１０，１１１の軸線１１２に対して直交する断面で見て、割り面１２０が伸びる方向（図中左右方向）の寸法が最大となる部位１２１（図中黒丸を付して示す）に設定されている。図示例では、中空通路１１１の断面は円形であり、水平な割り面１２０は中空通路１１１の直径部分を通っている。このように構成することによって、被接合部材１０，２０に振動を均等に伝達することができる。なお、図３の符号１３０はウォータジャケット空間を示している。
【００３８】
次に、実施の形態に係る接合方法を説明する。
【００３９】
図４は、実施の形態に係る接合方法を説明するためのフローチャートである。図４に示されるフローチャートにより示されるアルゴリズムは、制御装置９０の記憶部にプログラムとして記憶されており、制御装置９０の演算部によって実行される。接合装置４０を用いて被接合部材１０，２０を接合する方法を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４０】
初めに、図１に示すように、互いに接合する被接合部材１０，２０の間に中間部材３０を挟み、電極４２，４４の間に被接合部材１０，２０を保持する。被接合部材２０は固定保持部６４に固定され、被接合部材１０は可動保持部６２に振動可能に保持される。
【００４１】
続いて、加圧装置８０によって、被接合部材１０，２０同士を予め設定された加圧力で加圧する。加圧装置８０による加圧力は、制御装置９０で調節され、例えば２〜１０ＭＰａ程度が好ましいが、これに限定されない。
【００４２】
次に、制御装置９０により摺動装置７０を駆動させて、被接合部材１０を、接合面１０ａ，２０ａに沿う方向へ加振して摺動させる（予備摺動工程Ｓ１１）。加振周波数および加振振幅は、特に限定されないが、一例として、加振振幅は１００〜１０００μｍ程度が好ましく、加振周波数は１０〜１００Ｈｚ程度が好ましい。
【００４３】
上記のように加圧しながら摺動させる予備摺動工程Ｓ１１が行われると、接合面１０ａ，２０ａが摺動するとともに摩擦熱が発生して材料が軟化され、接合面１０ａ，２０ａが磨耗しつつ塑性流動し、接合面１０ａ，２０ａの間の面圧がある程度均一化される。更に、予備摺動工程Ｓ１１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果を発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１０，２０の表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備摺動工程Ｓ１１の前にブラッシング等の処置を行ってもよい。
【００４４】
予備摺動工程Ｓ１１の後には、第１接合工程Ｓ１２を行う。第１接合工程Ｓ１２では、第１電極４２および第２電極４４を被接合部材１０，２０に接触させ、摺動装置７０による摺動を維持しつつ、第１電極４２と第２電極４４の間に電流供給装置５０によって電流を供給する。このようにして、摩擦加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１０，２０を加熱する。第１接合工程Ｓ１２では、接合面１０ａ，２０ａにおける電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面１０ａ，２０ａの酸化膜が強制的に剥離される。更に、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と摺動が作用して塑性流動および材料拡散が生じ、かつ高面圧部が磨耗して時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面１０ａ，２０ａが均一に加熱される。
【００４５】
第１接合工程Ｓ１２の後には、第２接合工程Ｓ１３が行われる。第２接合工程Ｓ１３では、電流供給装置５０による電流の供給を減少させる一方、加圧装置８０による加圧力を増加させることによって摩擦熱が増加させられる。これにより、抵抗加熱による発熱量が減少し、軟化された材料を摺動によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行することになる。なお、電流供給装置５０による電流の供給は、最終的には停止される。また、摩擦熱の増加は、摺動装置７０を制御することによっても達成することが可能である。
【００４６】
第２接合工程Ｓ１３を終了する直前には、摺動装置７０を停止させるが、被接合部材１０，２０を望ましい相対的位置で接合するために、最終的に摺動装置７０によって被接合部材１０，２０を望ましい位置に位置決めする。なお、加圧装置８０の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、摺動装置７０を停止させる前に、加圧装置８０による加圧力を低下させてもよい。加圧装置８０による加圧力を低下させると、被接合部材１０，２０の位置決め精度が向上し、被接合部材１０，２０が望ましい相対的位置となった状態で摺動装置７０を停止させることができる。なお、被接合部材１０，２０を位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。
【００４７】
第２接合工程Ｓ１３の後には、冷却工程Ｓ１４を行う。冷却工程Ｓ１４では、制御装置９０が、摺動装置７０および電流供給装置５０を停止させ、加圧装置８０による加圧力を上昇させる。そして、予め設定した時間が経過した際に、冷却が終了したと判断し、加圧装置８０による加圧を終了させる。または、被接合部材１０，２０の温度を計測する温度計（不図示）から制御装置９０へ入力される信号が所定値以下となった後、冷却が終了したと判断し、加圧装置８０による加圧を終了させることもできる。この後、電極４２，４４を後退させて、接合された被接合部材１０，２０が装置から取り外される。これにより、被接合部材１０，２０の接合が完了する。
【００４８】
本実施形態の接合方法によって接合された被接合部材１０，２０の接合界面には、被接合部材１０，２０の材料が拡散することで接合される拡散接合面、被接合部材１０，２０の材料が塑性流動することで接合される塑性流動接合面、および中間部材３０を介在して接合される中間層介在接合面が混在して形成される。
【００４９】
中間部材３０は、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程１３において、共晶反応により低融点で液相化し、被接合部材１０，２０同士、または中間部材３０の被接合部材１０，２０への相互拡散を促進させる。さらに、中間部材３０は、酸素を遮断して接合面１０ａ，２０ａの再酸化を抑制する役割を果たすため、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。
【００５０】
本接合方法では、摺動および抵抗加熱を併用して接合するため、接合面１０ａ，２０ａに高い加圧力を付与せずとも、電流集中箇所が変化して均一な加熱が可能となり、接合面１０ａ，２０ａが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができ、かつ低歪みで均一な面接合が可能である。また、接合面１０ａ，２０ａの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【００５１】
なお、被接合部材１０は、接合面１０ａ，２０ａに沿う１方向に加振されるが、相対的に摺動するのであればこれに限定されず、例えば公転運動等のように、接合面１０ａ，２０ａに沿う２方向へ加振することもできる。
【００５２】
また、予備摺動工程Ｓ１１は、かならずしも設けずに省略することができる。また、予備摺動工程Ｓ１１の替わり若しくは予備摺動工程Ｓ１１の前に、摺動装置７０により摺動させるのではなしに、電流供給装置５０により電極４２，４４へ電流を供給することで、接合面１０ａ，２０ａを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ１２と第２接合工程Ｓ１３の間で、電流の供給を減少させつつ加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程Ｓ１３を１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ１４も、かならずしも設けずに省略することができる。
【００５３】
上記のような接合手順によれば、被接合部材１０，２０（ウォータジャケットアッパ１０３、ウォータジャケットロア１０４）を摺動させつつ抵抗加熱を行って接合するため、抵抗加熱により加熱された高面圧部に摺動が作用して摩耗、塑性流動が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面１０ａ，２０ａを均一に加熱し、接合面１０ａ，２０ａの全体を均一に接合でき、同一平面上にない複数の接合面１０ａ，２０ａにおいても安定した接合強度を得ることができる。したがって、同一平面上にない接合面１０ａ，２０ａとして、中空通路１１０，１１１を形成するための割り面１２０であって中空通路１１０，１１１の軸線１１２に沿って伸びる割り面１２０を設定したときにおいても安定した接合強度の被接合部材１０，２０（ウォータジャケットアッパ１０３、ウォータジャケットロア１０４）を得ることが可能となる。
【００５４】
本実施形態の接合方法を、ウォータジャケットアッパ１０３とウォータジャケットロア１０４との接合面Ｐ３に適用することによって、ウォータジャケットアッパ１０３およびウォータジャケットロア１０４を金型によって成型することができ、この部位のウォータジャケット空間を形成するのに従来必要であった砂中子が不要となる。砂中子の廃止によって、ウォータジャケット空間の形状の最適化や、加工の容易化を図ることができる。さらに他の接合面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４に本実施形態の接合方法を適用することによって、それぞれの部位で従来必要であった砂中子が不要となり、シリンダヘッド１００全体の軽量化や加工性の向上を図ることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の接合方法は、導電材料からなり、同一平面上にない接合面を有する一対の被接合部材１０，２０を接合するための接合方法であって、互いに接合される被接合部材１０，２０の接合面１０ａ，２０ａを対向させ、一対の被接合部材１０，２０を相対的に摺動させつつ、被接合部材１０，２０の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱することによって、接合面１０ａ，２０ａ同士を接合する接合工程を有している。そして、同一平面上にない接合面１０ａ，２０ａとして、中空通路１１０，１１１を形成するための割り面１２０であって中空通路１１０，１１１の軸線１１２に沿って伸びる割り面１２０が設定してある。かかる接合方法によれば、被接合部材１０，２０を摺動させつつ抵抗加熱を行って接合するため、抵抗加熱により加熱された高面圧部に摺動が作用して摩耗、塑性流動が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面１０ａ，２０ａを均一に加熱し、接合面１０ａ，２０ａの全体を均一に接合でき、同一平面上にない複数の接合面においても安定した接合強度を得ることができる。したがって、同一平面上にない接合面として、中空通路１１０，１１１を形成するための割り面１２０であって中空通路１１０，１１１の軸線１１２に沿って伸びる割り面１２０を設定したときにおいても安定した接合強度を得ることが可能となる。
【００５６】
割り面１２０は、中空通路１１０，１１１の軸線１１２に対して直交する断面で見て、割り面１２０が伸びる方向の寸法が最大となる部位１２１に設定してあるため、被接合部材１０，２０に振動を均等に伝達して、均一な接合を図ることができる。
【００５７】
摺動が一方向の振動によって発生され、被接合部材１０，２０の接合領域つまり接合面を一方向の振動を許容する形状を有するように構成する場合、被接合部材１０，２０を振動によって容易に接合することが可能である。
【００５８】
被接合部材１０，２０は、上記の接合方法に適用して好適な被接合部材であり、同一平面上にない接合面１０ａ，２０ａとして、中空通路１１０，１１１を形成するための割り面１２０であって中空通路１１０，１１１の軸線１１２に沿って伸びる割り面１２０を設定したときにおいても安定した接合強度を得ることが可能となる。
【００５９】
被接合部材１０，２０は、シリンダヘッド１００に適用され、中空通路１１０，１１１が吸気ポートまたは排気ポートの少なくとも一方であれば、従来必要であった砂中子が不要となり、シリンダヘッド１００全体の軽量化や加工性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０，２０      被接合部材、
１０ａ，２０ａ  接合面、
３０      中間部材、
４０      接合装置、
４２      第１電極、
４４      第２電極、
５０      電流供給装置、
６０      保持装置、
７０      摺動装置、
８０      加圧装置、
８２      加圧部、
８４      支持構造体、
９０      制御装置、
１００    シリンダヘッド、
１０１    カムキャリア、
１０２    アッパデッキ、
１０３    ウォータジャケットアッパ、
１０４    ウォータジャケットロア、
１０５    ロアデッキ、
１１０    吸気ポート（中空通路）、
１１１    排気ポート（中空通路）、
１１２    軸線、
１２０    割り面、
１３０    ウォータジャケット空間、
Ｐ１      カムキャリアとアッパデッキとの接合面、
Ｐ２      アッパデッキとウォータジャケットアッパとの接合面、
Ｐ３      ウォータジャケットアッパとウォータジャケットロアとの接合面、
Ｐ４      ウォータジャケットロアとロアデッキとの接合面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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