(57)【要約】【課題】  多重管部材の端面と他部材との接合において、接触部の溶融が不十分であったり散りが発生することによる不完全な溶接接合を回避し外管と内管の何れも完全に接合することのできる、リングプロジェクション溶接方法およびリングプロジェクション溶接部材を得る。【解決手段】  内管とこの内管を内包した外管を有する多重管部材での内管と外管のそれぞれの端面と、他部材とのプロジェクション溶接方法であって、接合前、前記内管の端面と、前記他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｃ）が、前記外管の端面と、前記他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｄ）よりも小さく形成されている。【選択図】      図１
2006150397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管と該内管を内包した外管とを有する多重管部材の、前記内管と外管のそれぞれの端面と、他部材とのリングプロジェクション溶接方法であって、前記内管の端面と、前記他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｃ）が、前記外管の端面と、前記他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｄ）よりも小さく形成することを特徴とするリングプロジェクション溶接方法。
【請求項２】
前記内管の端面と、前記他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和を（Ｓｃ）とし、前記外管の端面と、前記他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和を（Ｓｄ）としたとき、（Ｓｃ／Ｓｄ）が、０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項１に記載の多重管部材のリングプロジェクション溶接方法。
【請求項３】
内管と該内管を内包した外管とを有する多重管部材の、前記内管と外管のそれぞれの端面と、他部材とをリングプロジェクション溶接により溶接接合した部材であって、前記内管の端面と、前記他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和が、前記外管の端面と、前記他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和よりも小さく形成した多重管部材と他部材とをリングプロジェクション溶接により溶接接合したことを特徴とするリングプロジェクション溶接部材。
【請求項４】
前記リングプロジェクション溶接部材が内燃機関用ピストンであり、前記多重管部材が、該内燃機関用ピストンを上部と下部に分割したうちの一方または双方であることを特徴とする請求項３に記載のリングプロジェクション溶接部材。
【請求項５】
前記リングプロジェクション溶接部材が排気マニホルドであり、前記多重管部材が、該排気マニホルドの一部を取付フランジと枝管に分割したうちの枝管であることを特徴とする請求項３に記載のリングプロジェクション溶接部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重管部材の端面と他部材とを溶接接合するリングプロジェクション溶接方法およびリングプロジェクション溶接部材に関し、詳しくは、多重管形状を有する内燃機関用ピストン、排気マニホルド、送水管、油圧用ピストンなどに好適なリングプロジェクション溶接方法およびプロジェクション溶接部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
二重管などの多重管部材の端面と他部材との溶接接合は、例えば特許文献１に開示されるように、摩擦圧接により行われることがある。図７は、特許文献１に開示される、摩擦圧接により接合一体化された、二重管形状を有する内燃機関用ピストン７０の一部の断面図である。図７で、内燃機関用ピストン７０は、トップランド部７１とスカート部７２とが強度と切削性の良い金属材料により分割してそれぞれ鍛造成形され、また、キャビティ７０ｅの開口周囲に耐熱性の良い金属によるリング部材７０Ｌが鍛造接合され、トップランド部７１とスカート部７２を接合面７０ｃ、７０ｄで摩擦圧接により接合されている。そして、内燃機関用ピストン７０はクーリングチャンネル７０ｗを挟んで内管７２ａと外管７２ｂとを持つ二重管形状を有している。なお、７０ｇは、ピストンリングが装着されるリング溝である。この特許文献１によれば、鋳造ピストンに比較して高出力の内燃機関に適した内燃機関用ピストンにできるとしている。
【０００３】
一方、多重管部材の端面と他部材との溶接接合は、例えば特許文献２に開示されるように、リングプロジェクション溶接により行うこともできる。図８は、特許文献２に開示される、リングプロジェクション溶接により接合一体化された、二重管形状を持つ閉塞キャビティ型ピストンを示し、（ａ）は溶接前のピストンボディ８１とピストンキャップ８２の各断面図、（ｂ）は溶接後の閉塞キャビティ型ピストン８０の断面図である。図８（ａ）に示すように、溶接前、円筒状のピストンボディ８１には、環状の内管８１ａの端面に断面がＶ字状のプロジェクション８１ｃが形成され、また内管８１ａを内包する環状の外管８１ｂの端面に断面がＶ字状のプロジェクション８１ｄが形成されている。ピストンキャップ８２には、ピストンボディ８１の内管８１ａのプロジェクション８１ｃに対応した部分に、環状の平らな接触部８２ｃが形成され、また、ピストンボディ８１の外管８１ｂのプロジェクション８１ｄに対応した部分に、環状の平らな接触部８２ｄが形成されている。そして、ピストンボディ８１のプロジェクション８１ｃ、８１ｄと、ピストンキャップ８２の接触部８２ｃ、８２ｄを接触させ、高電流を流しつつ圧着することによりプロジェクションが溶融し溶接接合を行うものである。これにより、溶接後、図８（ｂ）に示すように、ピストンボディ８１の内管８１ａのプロジェクション８１ｃとピストンキャップ８２の接触部８２ｃを接合し、またピストンボディ８１の外管８１ｂのプロジェクション８１ｄとピストンキャップ８２の接触部８２ｄを接合し、二重管形状を持つ閉塞キャビティ型ピストン８０としている。この特許文献２によれば、各プロジェクション（８１ｃ、８１ｄ）と接触部（８２ｃ、８２ｄ）に対し、溶接に必要な正確なエネルギー量を供給でき、発生される熱を狭い領域に集中させることで、溶接後の接合面８０ｃ、８０ｄが丈夫となって強度が増し、少しだけ熱するので熱の伝導および変形が殆どなく、さらに、溶接を正確に繰り返すことができるので信頼性が高くなるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８２２４７号公報
【特許文献２】特開２００４−９２６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される図７のような摩擦圧接により溶接接合された内燃機関用ピストン７０は、接合面７０ｃ、７０ｄをそれぞれ摩擦圧接を行うときの回転軸７０ｓに対して同心の円形状にする必要があり、接合面７０ｃ、７０ｄの形状の自由度が小さい。内燃機関用ピストン７０のクーリングチャンネル７０ｗの形状によっては、分割面７０ｃ、７０ｄを同心の円形状ではなく複雑形状にすることも求められ、このような場合、摩擦圧接によって溶接接合することは困難である。また摩擦圧接による溶接接合は、トップランド部７１またはスカート部７２の何れか一方を回転させて一定の摩擦圧力で所定時間押し付けあい、これにより接合面７０ｃ、７０ｄを摩擦発熱させて高温とし、このあと回転を急停止し、さらにアプセット圧力を加えて一定時間保持して接合させる必要がある。したがって、摩擦圧接により溶接接合する内燃機関用ピストン７０は、接合の開始から完了までに多くの時間がかかり、製造コスト上不利である。
【０００６】
一方、特許文献２に開示される図８のような閉塞キャビティ型ピストン８０をリングプロジェクション溶接にて接合する場合は、上記摩擦圧接の場合に問題となる接合面の形状の自由度が小さい問題や、接合開始から完了までの時間が長い問題は回避できる。しかしながら、単にピストンボディ８１の内管８１ａと外管８１ｂに各々Ｖ字状のプロジェクション８１ｃ、８１ｄを形成し、ピストンキャップ８２に各々平らな接触部８２ｃ、８２ｄを形成し、次いで、リングプロジェクション溶接を行うと、外管８１ｂの接合面８０ｄの接合は良好であるものの、内管８１ａの接合面８０ｃはプロジェクション８１ｃの発熱量が小さいため溶融が不十分で完全に接合されない場合があり、また、内管８１ａの接合面８０ｃを完全に接合しようとすると、外管８１ｂの接合面８０ｄはプロジェクション８１ｄの発熱量が大きすぎていわゆる散りが発生し、完全に接合されない場合があった。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、図７に示す内燃機関用ピストン７０や、図８に示す閉塞キャビティ型ピストン８０のような、多重管部材の端面と他部材との溶接接合において、プロジェクションの溶融が不十分であったり散りが発生することによる不完全な溶接接合を回避することができる、リングプロジェクション溶接方法およびリングプロジェクション溶接部材を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、二重管など多重管部材の端面と他部材とをリングプロジェクション溶接により接合するにあたり、内管と外管のプロジェクションに生じる発熱量の違いによる、溶融が不十分であったり散りが発生する問題に対して、接合面に予め形成するプロジェクションの大きさを適切にすることにより解決できるとの知見を得、本発明に想到した。
【０００９】
すなわち、本発明のプロジェクション溶接方法は、内管と該内管を内包した外管とを有する多重管部材の、前記内管と外管のそれぞれの端面と、他部材とのリングプロジェクション溶接方法であって、前記内管の端面と、前記他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｃ）が、前記外管の端面と、前記他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｄ）よりも小さく形成することを特徴とする。
【００１０】
ここで上記寄り代断面積とは、多重管の軸方向断面において、接合前後にプロジェクションが加圧されて変形し、プロジェクションの高さ（多重管軸方向の長さ）が減少した部分の断面積をいう。すなわち、図１（ａ）で示すような二重管１２と他部材１１とを溶接接合する場合には、接合前のプロジェクション１２ｄと１２ｃは、接合後には図１（ｄ）に示すように加圧により変形し、Ｈの部分の高さが減少する。この接合前のプロジェクション形状の高さＨの部分の面積（網かけ部分）を寄り代断面積という。そして、内管の端面と、他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｃ）が、外管の端面と、他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和（Ｓｄ）よりも小さくなるようにするためには、プロジェクションの多重管軸方向断面の形状と大きさを規定することで可能となり、例えば図１に示すようなプロジェクションの二重管軸方向の形状が略Ｖ字形状の場合は、図１（ｂ）に示すようにプロジェクションの先端からの任意の距離における幅（Ｔｄ、Ｔｃ）が、Ｔｄ＞Ｔｃとなるようにすると良い。また、略Ｖ字形状に限らず、矩形、Ｕ字状、カナ文字のレ字状、漢字の凸字状でも同様に規定することができる。
【００１１】
またプロジェクションは、図１に示すように多重管部材１２の端面にのみ形成してもよいし、反対に図２（ａ）に示すように他部材１１上にのみ形成しても、あるいは図２（ｄ）に示すように両方に形成してもよい。またさらには、図２（ｂ）に示すようにプロジェクションは多重管部材の外管の端面と他部材の内管の端面に対応する部位とにのみ形成してもよく、反対に図２（ｃ）に示すように多重管部材の内管の端面と他部材の外管の端面に対応する部位とにのみ形成してもよい。また、他部材１１も多重管部材としてもよい。そして、内管の端面、或いは他部材上の内管の端面に対応した部位に形成したプロジェクションの寄り代断面積（Ｓｃ）が、外管の端面、或いは他部材上の外管の端面に対応した部位に形成したプロジェクションの寄り代断面積（Ｓｄ）よりも小さくなるように形成している。
【００１２】
さらに詳細に説明すると、図１に示すようにプロジェクションを多重管部材１２の端面のみに形成している場合は、プロジェクション１２ｃの寄り代断面積（Ｓｃ）をプロジェクション１２ｄの寄り代断面積（Ｓｄ）よりも小さくなるように成形している。また、図２（ａ）に示すようにプロジェクションを他部材１１にのみ形成している場合は、プロジェクション１１ｃの寄り代断面積（Ｓｃ）をプロジェクション１１ｄの寄り代断面積（Ｓｄ）よりも小さくなるように成形している。また、図２（ｂ）に示すように多重管部材１２の外管１２ｂの端面にプロジェクション１２ｄが形成され、他部材１１上の内管１２ａの端面に対応する部位にプロジェクション１１ｃを形成している場合は、プロジェクション１１ｃの寄り代断面積（Ｓｃ）をプロジェクション１２ｄの寄り代断面積（Ｓｄ）よりも小さくなるように成形している。また、図２（ｄ）に示すようにプロジェクションを多重管部材１２の端面と他部材１１との両者に形成している場合は、プロジェクション１１ｃの寄り代断面積とプロジェクション１２ｃの寄り代断面積との和（Ｓｃ）をプロジェクション１１ｄ部の寄り代断面積とプロジェクション１２ｄの寄り代断面積との和（Ｓｄ）よりも小さくなるように成形している。
【００１３】
上記構成とすることで、リングプロジェクション溶接時における内管の端面、或いは他部材上の内管の端面に対応した部位に形成したプロジェクションの発熱量を大きくすることができる。この理由は明確ではないものの以下のように推定できる。すなわち、内管の端面と、他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクション（以下、「内管の端面と、他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクション」を「内側プロジェクション」と略す）の寄り代断面積の和が、外管の端面と、他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクション（以下、「外管の端面と、他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクション」を「外側プロジェクション」と略す）の寄り代断面積の和と同じ場合、リングプロジェクション溶接を行うときに瞬間的に流れる電流は、表皮効果により内管より外管に多く流れ、相対的に内管を流れる電流は小さくなる。その結果、外側プロジェクションより、内側プロジェクションの電流密度が小さくなり、発熱量も小さくなる。そこで、内側プロジェクションの寄り代断面積の和を外側プロジェクションの寄り代断面積の和より小さくなるように形成することで、内側プロジェクションの電流密度を大きくして発熱量大きくすることができ、これにより内側プロジェクションと外側プロジェクションの発熱量の違いを低減し、内管の接合面の溶融が不十分であったり、外管の接合面に散りが発生することを回避して、外管と内管とも完全に他部材と接合することができる。
【００１４】
ここで、多重管部材とは、二重管形状に限らず、三重管以上を含むものとする。
【００１５】
また、本発明のプロジェクション溶接方法は、前記内管の端面と、前記他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和を（Ｓｃ）とし、前記外管の端面と、前記他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和を（Ｓｄ）としたとき、（Ｓｃ／Ｓｄ）が、０．４〜０．９とすることが好ましい。上記構成において、（Ｓｃ／Ｓｄ）が０.９以下とすることで内側プロジェクションの発熱量がより確実に上昇し、外側プロジェクションの発熱量と同程度とすることで溶融不足を生じることがなく、内管の溶接接合がより確実に行われる。一方（Ｓｃ／Ｓｄ）を０．４以上とすることで内側プロジェクションの発熱量が異常に上昇することなく散りの発生のない溶接を行うことができる。上記のように溶融不足や散りの発生を回避することで、高応力を受ける溶接部材にリングプロジェクション溶接を適用した場合に、接合面の強度が向上し、高強度部品として信頼性の高い溶接部材を得ることができる。（Ｓｃ／Ｓｄ）のさらに好適な範囲は０．６〜０．８である。
【００１６】
また、本発明の別の発明であるリングプロジェクション溶接部材は、内管と該内管を内包した外管とを有する多重管部材の、前記内管と外管のそれぞれの端面と、他部材とをリングプロジェクション溶接により溶接接合した部材であって、前記内管の端面と、前記他部材上の前記内管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和が、前記外管の端面と、前記他部材上の前記外管の端面に対応する部位とのうち、少なくとも一方に形成したプロジェクションの寄り代断面積の和よりも小さく形成した多重管部材と他部材とをリングプロジェクション溶接により溶接接合したことを特徴とする。上記構成とすることで、多重管部材の内管と外管のそれぞれの端面と、他部材との溶接部が、完全に接合されたリングプロジェクション溶接部材を得ることができる。
【００１７】
本別発明において、前記リングプロジェクション溶接部材が内燃機関用ピストンであり、前記多重管部材が、該内燃機関用ピストンを上部と下部に分割したうちの一方または双方とすることができる。内燃機関用ピストンを上記構成のプロジェクションを有するように上部と下部とに単独で製作した後、リングプロジェクション溶接により接合し、一体化した内燃機関用ピストンとすることで、溶接面が完全に接合され接合面の強度が高い内燃機関用ピストンを得ることができる。
【００１８】
または本別発明において、前記リングプロジェクション溶接部材が排気マニホルドであり、前記多重管部材が、該排気マニホルドの一部を取付フランジと枝管に分割したうちの枝管とすることもできる。排気マニホルドの取付フランジと枝管とのうち少なくとも一方の接合面に上記構成のプロジェクションを有するようにそれぞれ単独で製作した後、リングプロジェクション溶接により接合し、一体化した排気マニホルドとすることで、溶接面が完全に接合され接合面からのガス漏れのない排気マニホルドを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のリングプロジェクション溶接方法およびリングプロジェクション溶接部材によれば、多重管部材の端面と他部材との接合において、プロジェクションの溶融が不十分であったり散りが発生することによる不完全な溶接接合を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の数例を、図面に基づき詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る、リングプロジェクション溶接された二重管形態とした多重管部材とその溶接方法の説明図を示し、（ａ）は溶接接合前の、多重管部材１２と他部材１１の断面図、（ｂ）は（ａ）でのＡ部拡大図、（ｃ）は接合後の溶接部材１０の断面図、（ｄ）は（ｃ）での接合部の拡大図である。図１（ａ）（ｂ）で、他部材１１は、（ＪＩＳ）ＳＣＭ４１５材からなり、外径が９０ｍｍで、下端面は平面としている。一方、多重管部材１２は、（ＪＩＳ）ＳＣＭ４１５材からなり、内径（Ｄｃｉ）が４７ｍｍで外径（Ｄｃｏ）が５４ｍｍの内管１２ａと、この内管１２ａを内包する内径（Ｄｄｉ）が７０ｍｍの外管１２ｂを有し、内管１２ａの端面に断面が略Ｖ字状のプロジェクション１２ｃが形成され、外管１２ｂの端面にも断面が略Ｖ字状のプロジェクション１２ｄが形成されている。また、多重管部材の各プロジェクション１２ｃ、１２ｄの頂部には、幅０．５ｍｍの平坦部が形成されている。そして、多重管部材の内管１２ａのプロジェクション１２ｃの寄り代断面積Ｓｃ（図１（ｄ）の網目で示す面積）は、図１（ｂ）に示すＴｄとＴｃとを調整することにより、外管１２ｂのプロジェクション１２ｄの寄り代断面積Ｓｄ（図１（ｄ）の網目で示す面積）に対し、面積比で０．８となるように形成されている。
【００２１】
次いで、他部材１１と多重管部材１２とを、リングプロジェクション溶接機に備えた接合用の治具（図示せず）に装着して、電圧４２０〜４５０Ｖ、コンデンサ容量１．５〜１．８Ｆ、加圧力１３０〜１５０ｋＮ、通電時間５０ｍｓ（ミリ秒）の溶接条件でリングプロジェクション溶接を行い接合する。このリングプロジェクション溶接において、プロジェクションの溶融不足や散りを発生させることなく溶接接合することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る、リングプロジェクション溶接された内燃機関用ピストンとその溶接方法の説明図を示し、（ａ）は内燃機関用ピストンをクーリングチャンネル部で上部と下部とに分離してそれぞれ単独に製造した後、リングプロジェクション溶接により接合を行う前の、ピストン上部２１およびピストン下部２２の各断面図、（ｂ）は接合直前の接合治具（ＪＩＧ）上のピストン上部２１およびピストン下部２２の各断面図、（ｃ）は接合後の内燃機関用ピストン２０の断面図である。図４は、図３の要部拡大図を示し、（ａ）は接合前のピストン上部２１およびピストン下部２２の各拡大断面図、（ｂ）は（ａ）でのプロジェクション２２ｃ、２２ｄを更に拡大した断面図、（ｃ）は接合後の内燃機関用ピストン２０の拡大断面図である。図３および図４で、ピストン上部２１は、（ＪＩＳ）ＳＣＭ４１５材からなり、外径が５４ｍｍの内管２１ａと、この内管２１ａを内包する、内径が７０ｍｍの外管２１ｂを有し、内管２１ａの端面には断面が平らな接触部２１ｃが存在し、外管２１ｂの端面にも断面が平らな接触部２１ｄが存在している。一方、ピストン下部２２は、（ＪＩＳ）ＳＣＭ４１５材からなり、外径が５４ｍｍの内管２２ａと、この内管２２ａを内包する内径が７０ｍｍの外管２２ｂを有し、内管２２ａの端面に断面が略Ｖ字状のプロジェクション２２ｃを形成し、外管２２ｂの端面にも断面が略Ｖ字状のプロジェクション２２ｄを形成している。また、図４（ｂ）に示すように、ピストン下部２２の各プロジェクション２２ｃ、２２ｄの頂部には、幅０．５ｍｍの平坦部が形成されている。そして、ピストン下部２２の内管２２ａのプロジェクション２２ｃの寄り代断面積Ｓｃ（網目で示す）は、外管２２ｂのプロジェクション２２ｄの寄り代断面積Ｓｄ（網目で示す）に対し、面積比で０．８７になるようにＴｄとＴｃを調節して形成されている。
【００２３】
ピストン上部２１とピストン下部２２とは、図３（ｂ）に示すように、リングプロジェクション溶接機（図示せず）に備えた接合用の治具（ＪＩＧ）に装着した後、ピストン上部２１とピストン下部２２とを接触させ、電圧４２０〜４５０Ｖ、コンデンサ容量１．５〜１．８Ｆ、加圧力１３０〜１５０ｋＮ、通電時間５０ｍｓ（ミリ秒）の溶接条件でリングプロジェクション溶接される。このリングプロジェクション溶接において、プロジェクションの溶融不足や散りを発生させることなく溶接接合することができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係る、リングプロジェクション溶接された二重管構造の排気マニホルドの枝管と取付フランジ及びその溶接接合方法の説明図を示し、（ａ）はそれぞれ別体製作した接合前の枝管と取付フランジの一部の断面図、（ｂ）はプロジェクション５２ｃ、５３ｄを拡大した断面図、（ｃ）は接合後の排気マニホルドの一部の断面図である。図５（ａ）で、取付フランジ５１は、図で左側の同一平面に接触部５１ｃ、５１ｄが存在している。一方、枝管は、内管５２と、この内管を内包する外管５３からなり、内管５２の端面に断面が略Ｖ字状のプロジェクション５２ｃが形成され、外管５３の端面にも断面が略Ｖ字状のプロジェクション５３ｄが形成されている。また、図５（ｂ）に示すように各プロジェクション５２ｃ、５３ｄの頂部には、幅０．２ｍｍの平坦部が形成されている。そして、内管５２のプロジェクション５２ｃの寄り代断面積は、外管５３のプロジェクション５３ｄの寄り代断面積に対し、面積比で０．８になるようにＴｄとＴｃを調節して形成されている。
【００２５】
取付フランジ５１と、内管５２および外管５３とは、リングプロジェクション溶接機（図示せず）に備えた接合用の治具に装着され、所定の電圧、コンデンサ容量、加圧力、通電時間でリングプロジェクション溶接されている。リングプロジェクション溶接後は、図５（ｃ）に示すように、取付フランジ５１と、内管５２および外管５３とが、接合面５０ｃと接合面５０ｄとで、保温空間５０ｇを形成して接合される。そして、このリングプロジェクション溶接において、プロジェクションの溶融不足や散りを発生させることなく溶接接合することができる。
【００２６】
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４に係る、リングプロジェクション溶接された送水管６０とその溶接方法の説明図を示し、（ａ）は接合前の内管６１、外管６２、雌継手６３、および雄継手６４の中間を省略した各断面図、（ｂ）はプロジェクション６１ｃ、６２ｄを拡大した断面図、（ｃ）は接合後の中間を省略した送水管６０の断面図である。図６（ａ）で、内管６１は、ステンレス材からなり、外径が６０ｍｍで肉厚が５ｍｍの端面に断面が略Ｖ字状のプロジェクション６１ｃが形成されている。また、内管６１よりも僅かに長く、内管６１を同心として内包するステンレス材からなる外管６２は、外径が９０ｍｍで肉厚が５ｍｍの端面に断面が略Ｖ字状のプロジェクション６２ｄが形成されている。図６（ａ）で右方の雌継手６３は、ステンレス材からなり、内管６１と外管６２の各６１ｃ、６２ｄに対応する部位に断面が平らな各接触部６３ｃ、６３ｄが存在している。そして、内管６１のプロジェクション６１ｃの寄り代断面積は、外管６２のプロジェクション６２ｄの寄り代断面積に対して、面積比で０．８になるようにＴｄとＴｃを調節して形成されている。なお、６０ｐは送水部である。
【００２７】
内管６１、外管６２、および継手６３は、リングプロジェクション溶接機（図示せず）に備えた接合用の治具に装着され、所定の電圧、コンデンサ容量、加圧力、通電時間でリングプロジェクション溶接されている。同様にして、図６（ａ）で左方の雄継手６４も、内管６１および外管６２とリングプロジェクション溶接されている。
【００２８】
リングプロジェクション溶接後は、図６（ｃ）に示すように、内管６１、外管６２、雌継手６３、および雄継手６４が一体接合され、保温空間６０ｇを有する送水管となる。そして、このリングプロジェクション溶接において、プロジェクションの溶融不足や散りを発生させることなく溶接接合することができる。
【実施例】
【００２９】
図３および図４に示す内燃機関用ピストン２０で、ピストン下部２２の内管２２ａのプロジェクション２２ｃの寄り代断面積Ｓｃと、外管２２ｂのプロジェクション２２ｄの寄り代断面積Ｓｄとの比（Ｓｃ／Ｓｄ）を変え、電圧４２０Ｖ、コンデンサ容量１．５Ｆ、加圧力１３０ｋＮ、通電時間５０ｍｓ（ミリ秒）の溶接条件でリングプロジェクション溶接を行い、接合後、接合面２０ｃと接合面２０ｄを含んだ各々１０ｍｍ×３５ｍｍ×厚さ３．０ｍｍの引張り試験用のテストピースを切り出し、引張り強さを測定して、評価を行った。引張り強さの評価は、７００ＭＰａ以上を（○）、６５０ＭＰａ以上７００ＭＰａ未満を（△）、６５０ＭＰａ未満を（×）として行った。その結果を表１に示す。
【００３０】
（表１）
Ｎｏ．   寄り代断面積の比(Sc/Sd) 引張り強さの評価   
接合部20c 接合部20d
実施例1          0.35                   △      ○
実施例2          0.40                   ○      ○
実施例3          0.65                   ○      ○
実施例4          0.80                   ○      ○
実施例5          0.85                   ○      ○
実施例6          0.90                   ○      ○
実施例7          0.95                   △      ○
比較例1          1.00                   ×      〇
【００３１】
表１に示すように、実施例１〜７では内管２２ａのプロジェクション２２ｃの寄り代断面積Ｓｃを外管２２ｂのプロジェクション２２ｄの寄り代断面積よりも小さくしているので、接合部２０ｄの引張強さの判定は（○）となり、接合部２０ｃの引張強さの判定は（○）または（△）となった。特に実施例２〜６では内管２２ａのプロジェクション２２ｃの寄り代断面積Ｓｃと、外管２２ｂのプロジェクション２２ｄの寄り代断面積Ｓｄとの比（Ｓｃ／Ｓｄ）が、０．４〜０．９としているため引張強さの判定は全て（○）となり、さらに良い結果となった。一方比較例１では（Ｓｃ／Ｓｄ）の値を１．００としたため、接合部２０ｃの発熱量が不足したため接合が不完全となり、接合部２０ｃの引張強さの判定は（×）となった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１に係る、リングプロジェクション溶接された二重管形状部材とその溶接方法の説明図を示し、（ａ）は接合前の各部材１１、１２の断面図、（ｂ）は（ａ）でのＡ部拡大図、（ｃ）は接合後の二重管形状を有する溶接部材１０の断面図、（ｄ）は（ｃ）での接合部の拡大図である。
【図２】図１に対して、プロジェクションの別の形成位置を示した図である。
【図３】実施の形態２に係る、リングプロジェクション溶接された内燃機関用ピストンとその溶接方法の説明図を示し、（ａ）は接合前のピストン上部２１およびピストン下部２２の各断面図、（ｂ）は接合直前の接合治具（ＪＩＧ）上のピストン上部２１およびピストン下部２２の各断面図、（ｃ）は接合後の内燃機関用ピストン２０の断面図である。
【図４】図３の要部拡大図を示し、（ａ）は接合前のピストン上部２１およびピストン下部２２の各拡大断面図、（ｂ）は（ａ）でのプロジェクション２２ｃ、２２ｄを更に拡大した断面図、（ｃ）は接合後の内燃機関用ピストン２０の拡大断面図である。
【図５】実施の形態３に係る、リングプロジェクション溶接された排気マニホルドとその溶接方法の説明図を示し、（ａ）は接合前の枝管と取付フランジの一部の断面図、（ｂ）は（ａ）でのプロジェクション５２ｃ、５３ｄの拡大した断面図、（ｃ）は接合後の排気マニホルドの一部の断面図である。
【図６】実施の形態４に係る、リングプロジェクション溶接された送水管６０とその溶接方法の説明図を示し、（ａ）は接合前の内管６１、外管６２、雌継手６３、および雄継手６４の中間を省略した各断面図、（ｂ）は（ａ）でのプロジェクション６１ｃ、６２ｄの拡大した断面図、（ｃ）は接合後の中間を省略した送水管６０の断面図である。
【図７】特許文献１に開示される、摩擦圧接により接合一体化された、二重管形状を持つ内燃機関用ピストン７０の一部の断面図である。
【図８】特許文献２に開示される、リングプロジェクション溶接により接合一体化された、二重管形状を持つ閉塞キャビティ型ピストンを示し、（ａ）は溶接前のピストンボディ８１とピストンキャップ８２の各断面図、（ｂ）は溶接後の閉塞キャビティ型ピストン８０の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：溶接部材
１０ｃ、１０ｄ、２０ｃ、２０ｄ、５０ｃ、５０ｄ、６０ｃ、６０ｄ、７０ｃ、７０ｄ、８０ｃ、８０ｄ：接合面
１１：他部材
１２ａ、２１ａ、２２ａ、５２、６１、７２ａ、８１ａ：内管
１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ、５３、６２、７２ｂ、８１ｂ：外管
２１ｃ、２１ｄ、５１ｄ、５１ｃ、６３ｃ、６３ｄ、８２ｃ、８２ｄ：接触部
１１ｃ、１２ｃ、２２ｃ、５２ｃ、６１ｃ、８１ｃ：プロジェクション（内側プロジェクション）
１１ｄ、１２ｄ、２２ｄ、５３ｄ、６２ｄ、８１ｄ：プロジェクション（外側プロジェクション）
１２：多重管部材
２０、７０：内燃機関用ピストン
２１：ピストン上部
２２：ピストン下部
２０ｗ、７０ｗ：クーリングチャンネル
５０：排気マニホルド
５１：取付フランジ
５０ｇ、６０ｇ：保温空間
６０：送水管
６３：雌継手
６４：雄継手
７０ｅ：キャビティ
７０ｇ：リング溝
７０Ｌ：リング部材
８０：閉塞キャビティ型ピストン
８１：ピストンボディ
８２：ピストンキャップ
ＪＩＧ：治具
Ｓｃ、Ｓｄ：プロジェクションの寄り代断面積
Ｓｃ／Ｓｄ：プロジェクションの寄り代断面積の比
【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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