(57)【要約】【課題】本発明は、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、静的強度に優れたスポット溶接継手及びその製造方法を提供するものである。【解決手段】本発明のスポット溶接継手（１）は、厚さ方向に重ね合わされた複数枚の金属板（２１、２２）からなり、応力集中部位において、金属板（２１）の表面から前記厚さ方向に窪むように形成された溝部（９）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に重ね合わされた複数枚の金属板からなるスポット溶接継手であって、
前記スポット溶接継手は、応力集中部位において、前記金属板の表面から前記厚さ方向に窪むように形成された溝部を有する、
前記スポット溶接継手。
【請求項２】
前記溝部は、０．１ｍｍ以上の曲率半径と、前記溝部が形成された金属板の板厚に対して１／４以下の最大深さと、を有する、
請求項１に記載のスポット溶接継手。
【請求項３】
前記溝部は、平面視にて、溶接部の中心を囲むように形成されている、
請求項１又は２に記載のスポット溶接継手。
【請求項４】
前記溝部は、前記複数枚の金属板のうちの少なくとも１枚の金属板において、当該金属板の一方側の表面及び他方側の表面のうちの少なくとも一方の表面に形成されており、
さらに、前記溝部の形成された表面が、前記複数枚の金属板において、他の金属板と重なり合わない非重ね合わせ面である場合、前記溝部は、平面視にて溶接部端部から溶接部半径の３倍以内の領域内に形成され、
前記溝部の形成された表面が、前記複数枚の金属板において、他の金属板と重なり合う重ね合わせ面である場合、前記溝部は、平面視にて前記溶接部端部より１ｍｍ離れた部分から前記溶接部半径の３倍以内の領域内に形成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法であって、
前記複数枚の金属板のうちの少なくとも１枚の金属板における前記応力集中部位に、前記溝部を形成する工程と、
前記複数枚の金属板を前記厚さ方向に重ね合わせて板組を形成する工程と、
前記板組に対して前記厚さ方向に通電することにより、前記厚さ方向に重ね合わされた複数枚の金属板を接合する工程と、を含む、
前記スポット溶接継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接継手及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の輸送用機械や産業用機械の分野においては、種々の金属製の構造部品（例えば、自動車の車体部品等）が用いられており、これらの金属製の構造部品の取付けや製造には、抵抗スポット溶接が多用されている。
【０００３】
そのような金属製の構造部品の一つとして、例えば、厚さ方向に重ね合わされた複数枚の鋼板をスポット溶接により接合したスポット溶接継手が知られている。ここで、図１０は、従来の一般的なスポット溶接継手１’の要部拡大断面図であり、図６は、スポット溶接継手に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を想定した鋼板（すなわち、剥離方向の引張荷重を付与した鋼板）を、有限要素法により解析した応力分布図である。
なお、本明細書においては、金属板が延在する平面方向ＤＰに対して垂直となるように、金属板をその厚さ方向ＤＴに沿って切断したときの切断面を、断面といい、特に、スポット溶接後の溶接部材（継手）においては、金属板の板面から見てインデンテーションの中心（以下、「溶接中心」という。）を通り且つ板面に対して垂直となるように切断したときの切断面を、断面という。
【０００４】
図１０に示すように、一般的なスポット溶接継手１’は、厚さ方向ＤＴに重ね合わされた２枚の鋼板２１’、２２’からなる板組２’を厚さ方向ＤＴに通電し、該板組２’内の所定領域（具体的には、厚さ方向ＤＴに隣接する鋼板２１’、２２’の重ね合わせ面及びその近傍領域）を電気抵抗によるジュール熱によって溶融させることにより、各鋼板２１’、２２’同士が接合されている。そのため、スポット溶接継手１’の内部には、各鋼板２１’、２２’が通電時に溶融してなる溶接部３’（いわゆる、ナゲット）が形成されている。
【０００５】
このようなスポット溶接継手１’においては、継手の構造上、溶接部端部からその周辺部分にわたる領域に応力が集中し易くなっているため（図６の符号Ｓ’ｃで示す領域を参照。以下、このような応力が集中し易い領域を「応力集中部位」と称する。）、自動車の車体部品等の構造部品として用いられたときに、上述の応力集中部位Ｓ’ｃの中でも特に応力が集中し易い溶接部端部（図６の符号Ｓ’ｍａｘで示す部分を参照。以下、このような応力が最も集中し易い部分を「最応力集中部位」と称する。）を起点として、溶接部内に割れや破断（以下、総称して「破断」という。）が発生することがあり、特に、靭性の低い高強度の鋼板を用いたスポット溶接継手においては、このような溶接部内の破断による継手強度の低下が問題視されている。溶接部内に破断が生じてしまうと、構造部品（継手）としての強度が低下するなどの機械特性への影響が大きいため、このような溶接部端部への応力集中を抑制して、高強度の鋼板を用いたスポット溶接継手の強度を向上させることが、強く望まれている。
【０００６】
一方、応力集中を緩和して疲労強度を向上させる技術は、種々検討されており、例えば、特許文献１及び２の各々には、フランジ部を有するハット型の第１部材と、前記フランジ部に重ね合わされた平板状の第２部材とを、複数の点状接合部により接合してなる構造部材に関し、隣り合う点状接合部間において、前記フランジ部の外縁部から接合部側（内方側）に向かって切り欠かれたスリットないし凹部を形成することにより、点状接合部の端部に生じる応力集中を緩和する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２１９８８６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０１８７３７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２の各々に開示された技術は、上述のスリットないし凹部による応力緩和によって、疲労強度については一定の改善が見込まれるものの、フランジ部の外縁部から接合部側に向かって切り欠かれた構造、すなわち各部材の一部が厚さ方向において完全に欠損した構造を有しているため、継手自体の静的強度については低下してしまう虞があった。
【０００９】
そこで、本発明は、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度を有するスポット溶接継手及びその製造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】
【００１０】
本発明の一態様（態様１）は、厚さ方向に重ね合わされた複数枚の金属板からなるスポット溶接継手であって、
前記スポット溶接継手は、応力集中部位において、前記金属板の表面から前記厚さ方向に窪むように形成された溝部を有する。
【００１１】
本態様１のスポット溶接継手は、応力集中部位において、金属板の表面から厚さ方向に窪むように形成された溝部を有していることにより、金属板が剥離方向において所定の可撓性を有し、変形し易くなっているため、継手が自動車の車体部品等の構造部品として用いられたときに、継手に掛かる応力を溝部の底部に集中させつつ、その応力を金属板の変形によって吸収して、緩和することができる。
さらに、本態様１のスポット溶接継手は、上述の溝部が厚さ方向に窪み且つ相対的に板厚が薄くなるように形成されている、すなわち、金属板が厚さ方向に完全に欠損しないように形成されているため、当該溝部が形成された金属板を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度を確保することができる。
以上により、本態様１のスポット溶接継手は、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、静的強度において優れた品質を保持することができる。
【００１２】
なお、本明細書において、「応力集中部位」は、応力が最も集中し易い溶接部端部（最応力集中部位）のみならず、その周辺部分であって応力が相対的に集中し易い部分にわたる領域を意味し、上述の図６に示すように、スポット溶接継手に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を想定した金属板（すなわち、剥離方向の引張荷重を付与した金属板）を、有限要素法により解析した応力分布図から、相対的に応力が高い部位として特定することができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様（態様２）では、上記態様１のスポット溶接継手において、前記溝部は、０．１ｍｍ以上の曲率半径と、前記溝部が形成された金属板の板厚に対して１／４以下の最大深さと、を有する。
【００１４】
本態様２のスポット溶接継手は、溝部が上記特定の曲率半径と最大深さを有するものであるため、当該溝部が形成された金属板を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度をより確実に確保することができる。これにより、本態様２のスポット溶接継手は、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度をより確実に発揮することができる。
【００１５】
本発明の更に別の態様（態様３）では、上記態様１又は２のスポット溶接継手において、前記溝部は、平面視にて、溶接部の中心を囲むように形成されている。
【００１６】
本態様３のスポット溶接継手は、溝部が平面視にて溶接部の中心を囲むように環状に形成されているため、継手に掛かる応力の方向によらず、当該応力を緩和することができ（すなわち、平面方向の任意の方向（例えば、長手方向、短手方向等）から掛かる応力に対応して、その応力を緩和することができ）、さらに、上述の溝部が形成された金属板の静的強度も、より低下し難くなる。
したがって、本態様３のスポット溶接継手は、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度をより安定的に発揮することができる。
【００１７】
本発明の更に別の態様（態様４）では、上記態様１〜３のいずれかのスポット溶接継手において、
前記溝部は、前記複数枚の金属板のうちの少なくとも１枚の金属板において、当該金属板の一方側の表面及び他方側の表面のうちの少なくとも一方の表面に形成されており、
さらに、前記溝部の形成された表面が、前記複数枚の金属板において、他の金属板と重なり合わない非重ね合わせ面である場合、前記溝部は、平面視にて溶接部端部から溶接部半径の３倍以内の領域内に形成され、
前記溝部の形成された表面が、前記複数枚の金属板において、他の金属板と重なり合う重ね合わせ面である場合、前記溝部は、平面視にて前記溶接部端部より１ｍｍ離れた部分から前記溶接部半径の３倍以内の領域内に形成されている。
【００１８】
本態様４のスポット溶接継手は、溝部が複数枚の金属板における非重ね合わせ面ないし重ね合わせ面の上記特定の領域内に形成されており、当該特定の領域内は、上述の応力が特に集中し易い部位であるため、このような特定の領域内に上述の溝部が形成された本態様４のスポット溶接継手は、継手に掛かる応力をより的確に緩和することができる上、上述の溝部が形成された金属板の静的強度も、より低下し難くすることができる。
したがって、本態様４のスポット溶接継手は、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度を更に確実に発揮することができる。
【００１９】
本発明の更に別の態様（態様５）は、上記態様１〜４のいずれかのスポット溶接継手の製造方法であって、
前記複数枚の金属板のうちの少なくとも１枚の金属板における前記応力集中部位に、前記溝部を形成する工程と、
前記複数枚の金属板を前記厚さ方向に重ね合わせて板組を形成する工程と、
前記板組に対して前記厚さ方向に通電することにより、前記厚さ方向に重ね合わされた複数枚の金属板を接合する工程と、を含む。
【００２０】
本態様５のスポット溶接継手の製造方法は、上述の各工程を含むことによって、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、静的強度に優れたスポット溶接継手を容易に得ることができる。
なお、本態様５のスポット溶接継手の製造方法において、上述の溝部を形成する工程が、上述の板組を形成する工程よりも前に実施される場合には、上述の溝部を複数枚の金属板における金属板の重ね合わせ面に形成することができるため、継手の外観上ないし構造上の制約を低減することができるという利点があり、また、上述の溝部を形成する工程が、上述の複数枚の金属板を接合する工程よりも後に実施される場合には、溝部の形成位置に応じた接合位置（溶接部形成位置）の制約が少ないため、上述の溝部と溶接部との位置関係をより的確に制御することができるという利点もある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度を有するスポット溶接継手及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るスポット溶接継手１における溶接箇所の拡大断面図である。
【図２】図２は、図１のスポット溶接継手１における溶接箇所を、上方側から厚さ方向ＤＴに見た拡大平面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１のスポット溶接継手１における溶接箇所近傍の要部拡大断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のスポット溶接継手１に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を模式的に示す要部拡大断面図である。
【図４】図４は、スポット溶接継手１に用いられる鋼板２１の溝部形成箇所を、重ね合わせ面２１ｂ側から厚さ方向ＤＴに見た拡大平面図である。
【図５】図５は、図４の鋼板２１における溝部形成箇所のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図である。
【図６】図６は、スポット溶接継手に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を想定した溝部のない鋼板（すなわち、剥離方向の引張荷重を付与した溝部のない鋼板）を、有限要素法により解析した応力分布図であり、具体的には、図６（ａ）は、剥離方向の引張荷重を付与する鋼板の構造を示す断面模式図であり、図６（ｂ）は、剥離方向の引張荷重を付与した溝部のない鋼板の応力分布図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係るスポット溶接継手１に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を想定した溝部を有する鋼板を、有限要素法により解析した応力分布図である。
【図８】図８は、上述のスポット溶接継手１とは溝部の配置形態が異なる、本発明の別の実施形態に係るスポット溶接継手１ａ〜１ｄの溶接箇所の拡大断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例１、４及び比較例１に係るスポット溶接継手をそれぞれ模式的に示す平面図である。
【図１０】図１０は、従来の一般的なスポット溶接継手１’の要部拡大断面図であり、具体的には、図１０（ａ）は、一般的なスポット溶接継手１’における溶接箇所近傍の要部拡大断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のスポット溶接継手１’に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を模式的に示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のスポット溶接継手の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
なお、本明細書において用いられる各種方向等については、特に断りのない限り、以下のとおりである。
本明細書において、金属板の「厚さ方向ＤＴ」は、複数枚の金属板を重ね合わせて接合する際に接合対象部分となる、金属板の重ね合わせ部分の厚み方向（板厚方向）を意味する。したがって、例えば、金属板がハット型の構造を有する場合は、当該ハット型の金属板の接合対象部分となるフランジ部分の板厚方向が、金属板の厚さ方向ＤＴとなる。なお、本明細書においては、かかる厚さ方向ＤＴは、複数枚の金属板が接合された後の溶接継手においても、同様に適用される。
そして、本明細書において、金属板が延在する「平面方向ＤＰ」は、複数枚の金属板を重ね合わせて接合する際の接合対象部分における、金属板の重ね合わせ面と平行な仮想平面が延在する方向を意味し、上述の厚さ方向ＤＴとは、互いに直交する関係にある。したがって、例えば、金属板がハット型の構造を有する場合は、当該ハット型の金属板の接合対象箇所となるフランジ部分における、金属板の重ね合わせ面と平行な仮想平面の延在する方向が、平面方向ＤＰとなる。なお、本明細書においては、かかる平面方向ＤＰは、複数枚の金属板が接合された後の溶接継手においても、同様に適用される。
なお、本明細書においては、金属板又は溶接継手が、上述の平面方向ＤＰにおいて、一方向に長さの長い方向（長手方向）及び当該長手方向に直交する短手方向（幅方向）を有する縦長の外形形状を有している場合は、説明の便宜上、平面方向における金属板又は溶接継手の長さの長い方向を、単に長手方向ＤＰ１と称し、平面方向における金属板又は溶接継手の短手方向を、単に短手方向ＤＰ２と称することがある。
また、本明細書において、「平面方向ＤＰと平行な水平面上に置いた対象物（例えば、金属板、溶接継手等）を、垂直方向の上方側から対象物の厚さ方向ＤＴに見ること」を、単に「平面視」という。
【００２５】
さらに、本明細書において、上側及び下側は、対象物（例えば、金属板、溶接継手等）の上下方向（垂直方向）における相対的な位置関係（すなわち、斜め上、斜め下などを含む位置関係）を意味するものであり、それぞれ真上及び真下等の限定的な位置関係を意味するものではない。
また、本明細書では、厚さ方向ＤＴに重ね合わされた複数枚の金属板が接合されてなる溶接継手の平面方向ＤＰにおいて、「溶接中心（ナゲット中心）に対して相対的に遠位側」を、「平面方向ＤＰの外方側」或いは単に「外方側」といい、「溶接中心に対して相対的に近位側」を、「平面方向ＤＰの内方側」或いは単に「内方側」という。
なお、本明細書では、厚さ方向ＤＴに重ね合わされた複数枚の金属板において、最も上側に位置する金属板及び最も下側に位置する金属板の各々における一方側の表面及び他方側の表面のうち、他の金属板と重なり合わない表面を「非重ね合わせ面」といい、厚さ方向ＤＴに重ね合わされた複数枚の金属板において、それぞれの金属板における一方側の表面及び他方側の表面のうち、他の金属板と重なり合う表面を「重ね合わせ面」という。したがって、例えば、３枚以上の金属板が厚さ方向ＤＴに重ね合わされた場合、他の金属板と重なり合わない表面（非重ね合わせ面）がない金属板（すなわち、一方側の表面及び他方側の表面の両面とも他の金属板と重なり合う金属板）においては、その両面がそれぞれ重ね合わせ面となる。
【００２６】
ここで、図１は、本発明の一実施形態に係るスポット溶接継手１における溶接箇所の拡大断面図であり、図２は、図１のスポット溶接継手１における溶接箇所を、上方側から厚さ方向ＤＴに見た拡大平面図である。また、図３（ａ）は、図１のスポット溶接継手１における溶接箇所近傍の要部拡大断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のスポット溶接継手１に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を模式的に示す要部拡大断面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るスポット溶接継手１は、厚さ方向ＤＴに重ね合わされた上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２の２枚の鋼板（本発明における「複数枚の金属板」の一例である。）からなり、スポット溶接継手１の応力集中部位において、上側の鋼板２１の下側の表面（重ね合わせ面２１ｂ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４を有しており、かかる溝部４においては、相対的に板厚が薄くなっている。
なお、本実施形態のスポット溶接継手１は、図２に示すように、平面視にて長手方向ＤＰ１及び短手方向ＤＰ２を有する、一方向に長い縦長の外形形状を有している。
【００２８】
本実施形態のスポット溶接継手１は、上述の溝部４が形成されていること以外は、従来の一般的なスポット溶接継手と同様の構造を有しており、厚さ方向ＤＴに重ね合わされた２枚の鋼板２１、２２からなる板組２を厚さ方向ＤＴに通電し、該板組２内の所定領域（すなわち、厚さ方向ＤＴに隣接する２枚の鋼板２１、２２の重ね合わせ面及びその近傍領域）を電気抵抗によるジュール熱によって溶融させることにより、各鋼板２１、２２同士が接合されている。したがって、本実施形態のスポット溶接継手１においても、図１及び図２に示すように、継手内部に、各鋼板２１、２２が通電時に溶融してなる溶接部３（いわゆる、ナゲット）が形成されている。なお、図２において、符号３１は、平面視にて溶接部３の中心に位置する溶接中心であり、符号３２は、平面視にて溶接部３の外縁に沿った溶接部端部である。
【００２９】
また、本実施形態においては、溝部４は、図２に示すように、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分において、当該溶接部３を囲繞するように溶接部３と同心円状に形成されている。
【００３０】
このように、本実施形態のスポット溶接継手１は、上述の応力集中部位において、上側の鋼板２１の重ね合わせ面２１ｂから厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４を有していることにより、図３に示すように、上側の鋼板２１が剥離方向において所定の可撓性を有し、変形し易くなっているため、本実施形態のスポット溶接継手１が自動車の車体部品等の構造部品として用いられたときに、継手に掛かる応力を溝部４の底部に集中させつつ、その応力を鋼板２１の変形によって吸収して、緩和することができる（すなわち、溶接部３と溝部４との間の部位が応力緩和部位Ｒｓとなる。）。
さらに、この溝部４は、上側の鋼板２１の重ね合わせ面２１ｂから厚さ方向ＤＴに窪み且つ相対的に板厚が薄くなるように形成されている、すなわち、鋼板２１が厚さ方向ＤＴに完全に欠損しないように形成されているため、当該溝部４の形成された鋼板２１を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度を確保することができる。
したがって、本実施形態のスポット溶接継手１は、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、静的強度において優れた品質を保持することができる。
【００３１】
なお、上述のとおり、本実施形態のスポット溶接継手１は、溝部４が形成されていること以外は、従来の一般的なスポット溶接継手と同様の構造を有しているため、構造上又は製造上の制約が少なく、継手の適用箇所が限定されたり、特殊な製造工程や製造条件等が要求されたりするようなことが生じ難いという利点もある。
【００３２】
また、本実施形態のスポット溶接継手１は、図２に示すように、平面視にて長手方向ＤＰ１及び短手方向ＤＰ２を有する、一方向に長い縦長の外形形状を有しているが、本発明のスポット溶接継手においては、このような外形形状に限定されず、本発明の効果を阻害しない限り各種用途等に応じた任意の外形形状を採用することができる。
【００３３】
以下、本発明のスポット溶接継手を構成する各種部材等について、上述の実施形態に係るスポット溶接継手１を用いて更に詳細に説明する。
【００３４】
［金属板］
本実施形態のスポット溶接継手１において、上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２は、いずれも平坦な板状の構造を有しており、図２に示すように、平面視にて長手方向ＤＰ１及び短手方向ＤＰ２を有する、一方向に長い縦長の外形形状を有している。
【００３５】
なお、上側の鋼板２１は、図１に示すように、厚さ方向ＤＴに相対する上側の表面と下側の表面のうち、上側の表面が、他の金属板（下側の鋼板２２）と重なり合わない非重ね合わせ面２１ａを形成する一方、下側の表面が、下側の鋼板２２と重なり合う重ね合わせ面２１ｂを形成している。同様に、下側の鋼板２２も、図１に示すように、厚さ方向ＤＴに相対する上側の表面と下側の表面のうち、上側の表面が、他の金属板（上側の鋼板２１）と重なり合う重ね合わせ面２２ｂを形成する一方、下側の表面が、上側の鋼板２１と重なり合わない非重ね合わせ面２２ａを形成している。
【００３６】
本発明において、複数枚の金属板に用いられる金属板の種類は、上述の実施形態のような鋼板に限定されず、本発明のスポット溶接継手が適用される構造部品（例えば、自動車の車体部品等）の要求特性を備えるものであれば任意の金属板を採用することができる。そのような金属板としては、例えば、引張強度が２７０ＭＰａ〜１５００ＭＰａ級の鋼板やアルミニウム板、ステンレス鋼板等が挙げられるが、特に、引張強度が４４０ＭＰａ程度以上の高張力鋼板（いわゆる、ハイテン鋼板）は、スポット溶接継手の母材に用いると、溶接部への応力集中により溶接部端部を起点とした破断が生じ易いため、本発明のスポット溶接継手は、このような剛性の高い高張力鋼板を用いる場合に、特に有利である。なお、母材としてこのような高張力鋼板を用いる場合、鋼板の引張強度は、継手強度や薄肉軽量化等の点から、好ましくは５９０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは７８０ＭＰａ以上である。
【００３７】
また、本発明において、複数枚の金属板は、すべての金属板が同一種類の金属板であっても、一部の金属板のみが同一種類の金属板であっても、すべての金属板がそれぞれ異なる種類の金属板であってもよい。
さらに、本発明に用い得る金属板は、本発明の効果を阻害しない限り、少なくとも一方の表面に亜鉛等によるめっき処理が施されていてもよく、その他の任意の表面処理が施されていてもよい。
【００３８】
金属板としてめっき金属板を用いる場合、めっき金属板の金属めっき層を形成するめっき金属の種類は、特に制限されず、亜鉛等の亜鉛系金属のほか、銅系金属等の任意のめっき金属を採用することができるが、耐食性の観点から、亜鉛系金属を用いることが好ましい。なお、金属めっき層の被覆量も特に制限されず、各種用途等に応じた任意の被覆量（例えば、金属板の片面当たり１３０ｇ／ｍ２以下の被覆量）を採用することができる。
【００３９】
本発明において、スポット溶接継手に用いられる金属板の枚数は、本発明の効果を阻害しない限り特に制限されず、上述の実施形態のような２枚の金属板のほか、接合後の溶接継手が適用される用途などに応じて、３枚以上の金属板を用いてもよい。さらに、各金属板の板厚（すなわち、金属板１枚の板厚）についても、特に制限されず、接合後の溶接継手が適用される用途などに応じた任意の板厚を採用することができる。そのような板厚としては、例えば、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内の板厚が挙げられる。これに関連して、複数枚の金属板の総板厚も特に制限されず、例えば、総板厚は、１．０ｍｍ〜８．０ｍｍの範囲内とすることができるが、強度や軽量化等の点から、好ましくは２．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内である。
【００４０】
また、本発明において、金属板の全体形状（すなわち、溝部以外の形状）は、少なくとも接合対象箇所が、他の金属板の接合対象箇所と厚さ方向に重ね合わせられるような平坦な構造を有するものであれば特に制限されず、金属板は、上述の実施形態のように金属板全体が平坦な板状構造を有するもの（例えば、平板状の鋼板等）であっても、接合対象箇所を含む一部の部分において平坦な構造を有し且つその他の部分において屈曲構造等を有するもの（例えば、Ｌ字形鋼板、ハット型鋼板等）であってもよい。
なお、上述の金属板の板厚は、接合対象箇所における平坦な構造を有する部分（溝部を除く。）の板厚（すなわち、厚さ方向における一方側表面と他方側表面との間の距離）を意味する。
【００４１】
そして、本発明のスポット溶接継手においては、上述のとおり、応力集中部位において、金属板の表面から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部を有している。
【００４２】
［溝部］
図１に示すように、上述の実施形態に係るスポット溶接継手１は、その応力集中部位において、上側の鋼板２１の下側の表面（重ね合わせ面２１ｂ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４を有しており、さらに、かかる溝部４は、図２に示すように、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分において、当該溶接部３を囲繞するように溶接部３と同心円状に形成されている。したがって、本実施形態においては、溶接部３の溶接中心３１と円形状の溝部４の円中心４１とが厚さ方向ＤＴに重複するように（すなわち、平面視にて同一位置となるように）、平面視にて円形状の溝部４が形成されている。
なお、上述の実施形態においては、溝部４は、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分に形成されているが、本発明において、溝部の形成位置は、応力集中部位であれば上述の実施形態のような位置に限定されず、例えば、溝部は、溶接端部よりも外方側の任意の位置に形成することができる。
【００４３】
ここで、図４は、スポット溶接継手１に用いられる鋼板２１の溝部形成箇所を、重ね合わせ面２１ｂ側から厚さ方向ＤＴに見た拡大平面図であり、図５は、図４の鋼板２１における溝部形成箇所のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図である。
図４に示すように、本実施形態における溝部４は、平面視にて、上述の円中心４１を中心とした一定の円半径Ｒを有する円形状の外形形状を有しており、さらに、この溝部４の外形形状は、円中心４１に対して相対的に遠位側に位置する溝部４の外側端部４４と、円中心４１に対して相対的に近位側に位置する溝部４の内側端部４３とが、それぞれ円中心４１を中心として同心円状に延在している。
また、溝部４は、図４に示すように、溝部４の幅ｂ（すなわち、溝部４が延在する方向と直交する方向における外側端部４４と内側端部４３との間の距離）が一定の長さとなるように形成されており、さらに、溝部４は、上述の円中心４１を中心とする半径方向において溝部４の外側端部４４と内側端部４３の中間に位置する（すなわち、溝部の底部において、溝部の幅方向の中心に位置する）最深部４２を有している。なお、かかる最深部４２も、上述の円中心４１を中心として、外側端部４４及び内側端部４３と同心円状に延在しており、上述の円中心４１からこの最深部４２までの平面視における距離が、上述の溝部４の円半径Ｒとなる。
【００４４】
そして、本実施形態における溝部４は、図５に示すように、鋼板２１の重ね合わせ面２１ｂにおいて、外側端部４４及び内側端部４３から円弧状の曲線を描くように（すなわち、所定の曲率半径ρを有する半円状に）厚さ方向ＤＴに窪んでいて、最深部４２に向かって板厚が徐々に薄くなるように形成されている。
ここで、最深部４２は、溝部４において、深さが最も深い部分（換言すれば、溝部４において、厚みが最も薄い部分）であり、図５に示すように、当該最深部４２と厚さ方向ＤＴに対応する部分における溝部４の深さが、溝部４の最大深さｈとなる。
なお、本実施形態において、溝部４の幅方向に沿った断面形状は、０．１ｍｍ以上の曲率半径（すなわち、ρ≧０．１ｍｍ）と、溝部４が形成された鋼板２１の板厚ｔに対して１／４以下の最大深さｈ（すなわち、ｈ≦ｔ／４）と、を有している。
【００４５】
本発明において、溝部の幅方向に沿った断面形状は、このような実施形態の態様に限定されず、本発明の効果を阻害しない限り任意の断面形状（例えば、半円状、Ｕ字形状、半矩形状、Ｖ字形状等の断面形状）を採用することができるが、得られる溶接継手の静的強度や溝部による応力緩和効果などの点から、所定の曲率半径を有するものが好ましく、さらに、上述の実施形態のような０．１ｍｍ以上の曲率半径と、溝部が形成された金属板の板厚に対して１／４以下の最大深さとを有するものが特に好ましい。溝部がこのような曲率半径及び最大深さを有するものであると、当該溝部が形成された金属板を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度をより確実に確保することができるため、得られるスポット溶接継手において、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度をより確実に発揮することができる。
【００４６】
なお、溝部の最大深さに関しては、上述のとおり、金属板の板厚に対して１／４以下の深さが好ましいものの、かかる溝部の最大深さｈ（ｍｍ）は、金属板の板厚ｔ（ｍｍ）及び引張強度ｐ（ＭＰａ）に応じて適宜設定することができる。すなわち、溝部のない金属板に掛かる応力を１とすると、溝部を有する金属板の、溝部の最深部に掛かる応力がｔ／（ｔ−ｈ）となり、溝部の強度はｐ×（ｔ−ｈ）／ｔとなるが、この溝部の強度が継手強度ｆ（ｐ）（ＭＰａ）よりも高い場合、すなわち次式（１）を満たす場合に、上述の本発明の作用効果がより確実に発揮される。
ｐ×（ｔ−ｈ）／ｔ＞ｆ（ｐ）      ・・・（１）
この式（１）と、実際の金属板（鋼板）の引張強度ｐ（ＭＰａ）及び継手強度ｆ（ｐ）（ＭＰａ）とを用いて、溝部の最大深さの上限値ｈｍａｘ（ｍｍ）について計算すると、次式（２）が得られるため、上述の溝部の最大深さｈ（ｍｍ）は、かかる式（２）の上限値ｈｍａｘ以下に設定することが好ましい。
ｈｍａｘ／ｔ＝０．０００１６×ｐ＋０．２２−７５／ｐ
【００４７】
なお、上述の継手強度は、剥離方向の引張荷重が付与されたときの引張強さ、すなわち十字引張強さ（ＣＴＳ）を意味し、かかるＣＴＳは、ＪＩＳ  Ｚ  ３１３７に基づく十字引張試験により測定することができる。
【００４８】
また、上述の実施形態においては、溝部４は、図２に示すように、平面視にて、溶接部３（より具体的には、溶接部３の溶接中心３１）を囲繞するように形成されているが、本発明において、溝部の平面視形状はこのような態様に限定されず、溝部は、本発明の効果を阻害しない限り任意の平面視形状（例えば、連続的又は間欠的に延びる直線状、曲線状等の線状、円形や矩形状等の複数のドット状など）で形成することができる。但し、溝部が、上述の実施形態のように、溶接部の中心を囲むように環状に形成されていると、継手に掛かる応力の方向によらず、当該応力を緩和することができ（すなわち、平面方向の任意の方向（例えば、長手方向、短手方向等）から掛かる応力に対応して、その応力を緩和することができ）、さらに、上述の溝部が形成された金属板の静的強度も、より低下し難くなるため、得られるスポット溶接継手において、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度をより安定的に発揮することができる。
【００４９】
本発明において、溝部の形成されるスポット溶接継手の応力集中部位は、上述のとおり、応力が最も集中し易い溶接部端部（最応力集中部位）のみならず、当該溶接部端部からその周辺部分であって応力が相対的に集中し易い部分にわたる領域であり、上述の実施形態においては、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分にわたる所定の領域が該当する。このような応力集中部位は、上記したように、スポット溶接継手に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を想定した溝部のない金属板（すなわち、剥離方向の引張荷重を付与した溝部のない金属板）を有限要素法により解析（ＦＥＭ解析）した応力分布図から、相対的に応力が高い部位として特定することができる。
ここで、図６は、スポット溶接継手に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を想定した溝部のない鋼板（すなわち、剥離方向の引張荷重を付与した溝部のない鋼板）を、有限要素法により解析した応力分布図であり、具体的には、図６（ａ）は、剥離方向の引張荷重を付与する鋼板の構造を示す断面模式図であり、図６（ｂ）は、剥離方向の引張荷重を付与した溝部のない鋼板の応力分布図である。
【００５０】
図６（ｂ）に示す応力分布図は、図６（ａ）に示す長手方向ＤＰ１において、仮想溶接部３ｉが位置する一方側端部から他方側端部までの長さ（すなわち、長手方向ＤＰ１長さ）が１２ｍｍであり、板厚が１．６ｍｍである仮想鋼板２１Ｍを用いて、該仮想鋼板２１Ｍの長手方向ＤＰ１における他方側端部を所定の距離Δｔｐ（＝１ｍｍ）上方（剥離方向）へ引き上げたときに掛かる応力を、有限要素法により解析したものである。
なお、剥離方向は、スポット溶接継手において、金属板同士の重ね合わせ面に直交し且つ該重ね合わせ面から離間する方向を意味する。
【００５１】
図６（ｂ）に示すように、長手方向ＤＰ１における他方側端部が引き上げられた状態の仮想鋼板２１Ｍ０の応力分布は、仮想溶接部３ｉの溶接部端部ＳＴにおいて応力が最も集中しており（すなわち、溶接部端部ＳＴが最応力集中部位Ｓ’ｍａｘとなっており）、さらに、当該溶接部端部ＳＴから長手方向ＤＰ１の他方側端部寄りの周辺部分においても、応力が一定程度集中している（すなわち、当該周辺部分も応力集中部位Ｓ’ｃとなっている）ため、このような応力集中部位Ｓ’ｃ（上記最応力集中部位Ｓ’ｍａｘを含む。）に上述の溝部を形成することで、鋼板（金属板）を剥離方向に変形し易くし、応力を当該鋼板の変形によって吸収して、緩和することができる。
【００５２】
ここで、図７は、上述の実施形態に係るスポット溶接継手１に剥離方向の引張荷重が付与されたときの状態を想定した溝部を有する鋼板を、有限要素法により解析した応力分布図である。なお、剥離方向の引張荷重を付与する鋼板の構造等は、上述の図６（ａ）に示すものと同様である。
図７に示すように、溝部４を有する仮想鋼板２１Ｍ１においては、応力集中部位Ｓｃが、上述の図６（ｂ）に示す仮想鋼板２１Ｍ０よりも長手方向ＤＰ１において他方側端部側へシフトし、溝部４の底部に応力が最も集中し易くなっているものの、当該応力が仮想鋼板２１Ｍ１の剥離方向の変形によって緩和されており、特に破断の起点となり易い溶接部端部においては、仮想鋼板２１Ｍ１に掛かる応力が著しく低減している。なお、ＦＥＭ解析の結果では、図６（ｂ）に示す溝部のない仮想鋼板２１Ｍ０の溶接部端部ＳＴには、１３７３ＭＰａの応力が掛かっているのに対し、図７に示す溝部４を有する仮想鋼板２１Ｍ１の溶接部端部ＳＴには、６７８ＭＰａ程度の応力しか掛かっておらず、上述の溝部４が形成されていることによって、仮想鋼板２１Ｍ１に掛かる応力が著しく低減されていることが分かる。
このようにして、本発明のスポット溶接継手は、溶接部端部及びその周辺部分に応力を集中し難くすることで、溶接部端部を起点とした破断を生じ難くすることができるため、結果的に継手の疲労強度の向上も見込まれる。
【００５３】
なお、図６（ｂ）に示すように、応力集中部位Ｓ’ｃは、仮想鋼板２１Ｍ０の下側の表面（重ね合わせ面）のみならず、上側の表面（非重ね合わせ面）にも同様に存在するため、このような非重ね合わせ面の応力集中部位Ｓ’ｃに上述の溝部を形成しても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
したがって、本発明においては、溝部が形成される金属板の表面は特に限定されず、溝部は、複数枚の金属板のうちの少なくとも１枚の金属板において、当該金属板の一方側の表面及び他方側の表面のうちの少なくとも一方の表面に形成することができる。
【００５４】
さらに、本発明においては、上述の溝部が、複数枚の金属板において、他の金属板と重なり合わない非重ね合わせ面に形成されている場合には、当該溝部は、平面視にて溶接部端部から溶接部半径（すなわち、ナゲットの半径）の３倍以内の領域内に形成されていることが好ましく、また、上述の溝部が、複数枚の金属板において、他の金属板と重なり合う重ね合わせ面に形成されている場合には、当該溝部は、平面視にて溶接部端部より１ｍｍ離れた部分から溶接部半径の３倍以内の領域内に形成されていることが好ましい。
複数枚の金属板における非重ね合わせ面及び重ね合わせ面のこれらの特定の領域内は、応力が特に集中し易い部位であるため、上述の溝部がこのような特定の領域内に形成されていると、継手に掛かる応力をより的確に緩和することができる上、上述の溝部が形成された金属板の静的強度も、より低下し難くすることができ、スポット溶接継手において、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、優れた静的強度を更に確実に発揮することができる。
【００５５】
また、複数枚の金属板における非重ね合わせ面及び重ね合わせ面の上記特定の領域内は、応力集中部位にも該当するため、上述のＦＥＭ解析を事前に実施しなくても、溝部の形成位置を容易に設定することができるという利点もある。
【００５６】
なお、本明細書において、溶接部半径及び溶接部端部からの距離は、平面視における溶接部の半径及び溶接部端部からの最短距離をそれぞれ意味するものであり、例えば、図１及び図２に示すスポット溶接継手１においては、溶接中心３１と溶接部端部３２との間の平面視距離が溶接部半径に相当し、溶接部端部３２と当該溶接部端部３２からの平面視距離が最短となる部分との間の平面視距離が、溶接部端部からの距離に相当する。
さらに、本明細書において、溝部形成位置の基準は、溝部の最深部であり、例えば、溝部が所定の領域内に形成されていることの意味は、溝部の最深部が当該所定の領域内に形成されていることであり、溝部の外側端部が当該所定の領域内に位置していなくてもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態に係るスポット溶接継手１においては、溝部４は、上側の鋼板２１の重ね合わせ面２１ｂのみに形成されているが、上述のとおり、本発明のスポット溶接継手においては、溝部が形成される金属板の表面は特に限定されず、溝部は、複数枚の金属板における金属板の重ね合わせ面及び非重ね合わせ面のうちの少なくとも１つの表面に形成することができる。なお、スポット溶接継手において、上述の溝部が複数枚の金属板における金属板の重ね合わせ面に形成されている場合は、継手の外観上ないし構造上の制約を低減することができるという利点があり、また、上述の溝部が複数枚の金属板における金属板の非重ね合わせ面に形成されている場合は、製造時において溝部をスポット溶接後に形成することができ、当該溝部をより精度よく、より的確な位置に形成することができるという利点がある。
以下、上述の実施形態に係るスポット溶接継手１とは溝部の配置形態が異なる、本発明の別の実施形態に係るスポット溶接継手１ａ〜１ｄについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５８】
図８は、上述のスポット溶接継手１とは溝部の配置形態が異なる、本発明の別の実施形態に係るスポット溶接継手１ａ〜１ｄの溶接箇所の拡大断面図である。なお、これらの別の実施形態においては、上述の実施形態と異なる構成（すなわち、溝部の配置形態に係る構成）以外の構成は、基本的に上述の実施形態と同様であるため、上述の実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、本発明の別の実施形態に係るスポット溶接継手１ａは、スポット溶接継手１ａの応力集中部位において、上側の鋼板２１の下側の表面（重ね合わせ面２１ｂ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４と、該溝部４と厚さ方向ＤＴに対向し且つ下側の鋼板２２の上側の表面（重ね合わせ面２２ｂ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４ａと、を有している。これらの溝部４及び溝部４ａも、上述の実施形態のスポット溶接継手１と同様に、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分において、当該溶接部３を囲繞するように溶接部３と同心円状に形成されている。
【００６０】
このようなスポット溶接継手１ａにおいても、上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２の各応力集中部位にそれぞれ上述の溝部４及び溝部４ａが形成されていることによって、上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２の各々が剥離方向において所定の可撓性を有し、変形し易くなっているため、継手に掛かる応力を溝部４及び溝部４ａの各底部に集中させつつ、その応力を鋼板２１及び鋼板２２の変形によって吸収して、緩和することができる。特に、このスポット溶接継手１ａは、溝部が上側の鋼板２１のみならず、下側の鋼板２２にも形成されているため、継手に掛かる応力をより確実に緩和することができる。
また、このスポット溶接継手１ａにおいても、上述の溝部４及び溝部４ａは、いずれも各鋼板の厚さ方向ＤＴに窪み且つ相対的に板厚が薄くなるように形成されている、すなわち、各鋼板が厚さ方向ＤＴに完全に欠損しないように形成されているため、これらの溝部が形成された鋼板２１及び鋼板２２を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度を確保することができる。
【００６１】
また、本発明の更に別の実施形態に係るスポット溶接継手１ｂは、図８（ｂ）に示すように、スポット溶接継手１ｂの応力集中部位において、上側の鋼板２１の上側の表面（非重ね合わせ面２１ａ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４ｂを有している。この溝部４ｂも、上述の実施形態のスポット溶接継手１と同様に、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分において、当該溶接部３を囲繞するように溶接部３と同心円状に形成されている。
【００６２】
このスポット溶接継手１ｂにおいても、上側の鋼板２１の応力集中部位に上述の溝部４ｂが形成されていることによって、上側の鋼板２１が剥離方向において所定の可撓性を有し、変形し易くなっているため、継手に掛かる応力を溝部４ｂの底部に集中させつつ、その応力を鋼板２１の変形によって吸収して、緩和することができる。
また、このスポット溶接継手１ｂにおいても、上述の溝部４ｂは、鋼板２１が厚さ方向ＤＴに完全に欠損しないように形成されているため、当該溝部４ｂが形成された鋼板２１を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度を確保することができる。
そして、このスポット溶接継手１ｂにおいては、溝部４ｂが上側の鋼板２１の非重ね合わせ面２１ａに形成されており、製造時において、当該溝部４ｂを各鋼板のスポット溶接後に形成することができるため、当該溝部４ｂをより精度よく、より的確な位置に形成することができるという利点もある。これにより、スポット溶接継手１ｂは、継手に掛かる応力をより的確に緩和することができる。
【００６３】
また、本発明の更に別の実施形態に係るスポット溶接継手１ｃは、図８（ｃ）に示すように、スポット溶接継手１ｃの応力集中部位において、上側の鋼板２１の上側の表面（非重ね合わせ面２１ａ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４ｂと、該溝部４ｂと厚さ方向ＤＴに重複し且つ下側の鋼板２２の下側の表面（非重ね合わせ面２２ａ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４ｃと、を有している。これらの溝部４ｂ及び溝部４ｃも、上述の実施形態のスポット溶接継手１と同様に、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分において、当該溶接部３を囲繞するように溶接部３と同心円状にそれぞれ形成されている。
【００６４】
このスポット溶接継手１ｃにおいても、上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２の各応力集中部位にそれぞれ上述の溝部４ｂ及び溝部４ｃが形成されていることによって、上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２の各々が剥離方向において所定の可撓性を有し、変形し易くなっているため、継手に掛かる応力を溝部４ｂ及び溝部４ｃの各底部に集中させつつ、その応力を鋼板２１及び鋼板２２の変形によって吸収して、緩和することができる。さらに、このスポット溶接継手１ｃも、溝部が上側の鋼板２１のみならず、下側の鋼板２２にも形成されているため、継手に掛かる応力をより確実に緩和することができる。
また、このスポット溶接継手１ｃにおいても、上述の溝部４ｂ及び溝部４ｃは、いずれも各鋼板が厚さ方向ＤＴに完全に欠損しないように形成されているため、これらの溝部が形成された鋼板２１及び鋼板２２を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度を確保することができる。
そして、このスポット溶接継手１ｃにおいては、上述の溝部４ｂ及び溝部４ｃがそれぞれ上側の鋼板２１の非重ね合わせ面２１ａ及び下側の鋼板２２の非重ね合わせ面２２ａに形成されており、製造時において、これらの溝部を各鋼板のスポット溶接後に形成することができるため、上述の溝部４ｂ及び溝部４ｃをより精度よく、より的確な位置に形成することができるという利点もある。これにより、スポット溶接継手１ｃは、継手に掛かる応力をより的確に緩和することができる。
【００６５】
また、本発明の更に別の実施形態に係るスポット溶接継手１ｄは、図８（ｄ）に示すように、スポット溶接継手１ｄの応力集中部位において、上側の鋼板２１の下側の表面（重ね合わせ面２１ｂ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４ｄ１と、長手方向ＤＰ１において、溶接部３の溶接中心３１を基準として溝部４ｄ１と対象となる位置に配置され且つ下側の鋼板２２の上側の表面（重ね合わせ面２２ｂ）から厚さ方向ＤＴに窪むように形成された溝部４ｄ２と、を有している。これらの溝部４ｄ１及び溝部４ｄ２は、上述の実施形態のスポット溶接継手１とは異なり、平面視にて、溶接部端部３２から一定距離離れた溶接部３の周辺部分において、当該溶接部３を長手方向ＤＰ１の両側から挟むように位置し且つ短手方向ＤＰ２にそれぞれ延びる、２本の直線状の溝部によって構成されている。
【００６６】
このスポット溶接継手１ｄにおいても、上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２の各応力集中部位にそれぞれ上述の溝部４ｄ１及び溝部４ｄ２が形成されていることによって、上側の鋼板２１及び下側の鋼板２２の各々が剥離方向において所定の可撓性を有し、変形し易くなっているため、継手に掛かる応力を溝部４ｄ１及び溝部４ｄ２の各底部に集中させつつ、その応力を鋼板２１及び鋼板２２の変形によって吸収して、緩和することができる。さらに、このスポット溶接継手１ｄも、溝部が上側の鋼板２１のみならず、下側の鋼板２２にも形成されているため、継手に掛かる応力をより確実に緩和することができる。
また、このスポット溶接継手１ｄにおいても、上述の溝部４ｄ１及び溝部４ｄ２は、いずれも各鋼板が厚さ方向ＤＴに完全に欠損しないように形成されているため、これらの溝部の形成された鋼板２１及び鋼板２２を剥離方向に変形し易くしつつも、所定の静的強度を確保することができる。
【００６７】
なお、このスポット溶接継手１ｄの変形例として、上述の２本の直線状の溝部４ｄ１及び溝部４ｄ２は、一方が鋼板の非重ね合わせ面に形成され、他方が鋼板の重ね合わせ面に形成されていてもよく、或いは、両方とも各鋼板の非重ね合わせ面に形成されていてもよい。これらの変形例においても、上述のスポット溶接継手１ｄと同様の作用効果を奏することができる。
さらに、このような直線状の溝部においては、本発明の効果を阻害しない限り、その本数は特に制限されず、上述の２本のほか、１本又は３本以上であってもよい。
【００６８】
本発明において、金属板に溝部を形成する手段は特に制限されず、公知の任意の加工手段（例えば、切削加工手段、レーザー加工手段、プラズマ加工手段等）を採用することができる。
【００６９】
［溶接部］
次に、スポット溶接継手における溶接部について、上述の実施形態に係るスポット溶接継手１を用いて説明する。
スポット溶接継手１において、溶接部３は、厚さ方向ＤＴに重ね合わされた２枚の鋼板２１、２２からなる板組２を厚さ方向ＤＴに通電し、該板組２内の所定領域をジュール熱により溶融させることによって形成されたものであり、図１〜図３に示すように、スポット溶接継手１において、厚さ方向ＤＴに隣接する２枚の鋼板２１、２２の重ね合わせ面及びその近傍領域に形成されている。
【００７０】
なお、板組２を通電する際に用いる一対の電極は、通常、断面形状が円形であるため、通電後に形成される溶接部３は、図２に示すように、略円形状の平面視形状を有している。そして、本明細書においては、平面視におけるこの略円形状の中心を溶接中心３１と称し、平面視における略円形状の外縁線を溶接部端部３２と称する。
【００７１】
また、この溶接部３の直径（いわゆる、ナゲット径）は、各鋼板の接合強度、ひいては継手強度に大きく影響する因子であり、各鋼板の組成やスポット溶接時の通電条件（例えば、通電電流、通電時間、電極の加圧力等）などによって、適宜制御することができる。
なお、本発明において、溶接部の直径は特に制限されず、所望の継手強度等に応じた任意のサイズを採用することができる。また、溶接部のサイズ（直径や半径等）は、スポット溶接後の鋼板を、上述の溶接中心を通るように厚さ方向に切断して、その切断面を研磨し、エッチングした後、さらにその切断面を拡大鏡等の任意の拡大観察手段で観察することにより、測定することができる。
【００７２】
（製造方法）
以下、本発明のスポット溶接継手の製造方法について説明する。
上記した本発明のスポット溶接継手は、次の各工程を含む製造方法によって得ることができる。
すなわち、本発明のスポット溶接継手の製造方法は、複数枚の金属板のうちの少なくとも１枚の金属板における応力集中部位に、上記溝部を形成する工程（以下、「第１工程」と称する。）と、複数枚の金属板を厚さ方向に重ね合わせて板組を形成する工程（以下、「第２工程」と称する。）と、上記板組に対して厚さ方向に通電することにより、厚さ方向に重ね合わされた複数枚の金属板を接合する工程（以下、「第３工程」と称する。）と、を含むものである。
【００７３】
なお、本発明のスポット溶接継手の製造方法においては、第２工程は第３工程の前に実施されるものの、第１工程の実施時期は、所望の溝部の形成位置に応じて任意に設定することができる。すなわち、上述の第１工程は、溝部の形成位置に応じて、第２工程よりも前、第２工程と第３工程の間、及び第３工程よりも後のうちの少なくとも１つの時期に行うことができる。例えば、複数枚の金属板における金属板の非重ね合わせ面及び重ね合わせ面の各々に溝部を形成する場合、第２工程よりも前に、上記重ね合わせ面となる金属板の表面に溝部を形成する１回目の第１工程を実施し、さらに、第２工程と第３工程の間、又は第３工程よりも後に、上記非重ね合わせ面となる金属板の表面（すなわち、板組を形成した後又は接合した後の金属板の非重ね合わせ面）に溝部を形成する２回目の第１工程を実施してもよい。
【００７４】
上述の第１工程では、複数枚の金属板のうちの少なくとも１枚の金属板における応力集中部位に、切削加工手段等の任意の加工手段を用いて、上記溝部（すなわち、金属板の表面から厚さ方向に窪むように形成された溝部）を形成する。このとき、上記溝部は、板組が形成される前の金属板、板組が形成された後の金属板、及び／又は複数枚の金属板が接合された後の金属板に対して形成される。
なお、溝部を形成する金属板の応力集中部位については、第１工程の前に上述のＦＥＭ解析を実施して位置を特定してもよいし、既にその位置が判明している場合には、その位置を採用してもよい。
【００７５】
かかる第１工程において、溝部を形成する際の加工条件等は、本発明の効果を阻害しない限り特に制限されず、所望の加工容易性や加工精度等を考慮した任意の加工条件等を採用することができる。
【００７６】
また、上述の第２工程では、各金属板の接合対象箇所が厚さ方向に重複するように、複数枚の金属板を厚さ方向に重ね合わせて、複数枚の金属板からなる板組を形成する。なお、金属板の接合対象箇所は、通電後に上述の溶接部が形成される箇所である。
【００７７】
かかる第２工程において、複数枚の金属板を厚さ方向に重ね合わせる手段は、特に制限されず、所望の配置精度や作業性、生産性等を考慮した任意の手段（例えば、ロボットや搬送装置等）を採用することができる。
【００７８】
そして、上述の第３工程では、第２工程で形成した板組に対して厚さ方向に通電することにより、重ね合わされた複数枚の金属板を接合する。このとき、上記板組には、当該板組を厚さ方向に挟持する一対の電極によって、所定の電流（通電電流）及び加圧力が付与される。このようにして、板組を通電すると、当該板組内において、厚さ方向に隣接する金属板同士の重ね合わせ面及びその近傍領域が電気抵抗によるジュール熱によって溶融し、上述の溶接部（ナゲット）が形成されるとともに、各金属板同士が強固に接合される。
【００７９】
かかる第３工程において、通電条件（例えば、通電電流、通電時間、電極の加圧力等）は、本発明の効果を阻害しない限り特に制限されず、所望の継手強度や生産性等を考慮した任意の通電条件を採用することができる。
【００８０】
なお、本発明のスポット溶接継手の製造方法は、本発明の効果を阻害しない範囲内において、第１工程よりも前、第１工程ないし第３工程の各工程の間、及び／又は第３工程よりも後に、任意の加工処理工程（例えば、金属板の表面処理工程等）を有していてもよい。
【００８１】
上記した本発明の製造方法によれば、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、静的強度に優れたスポット溶接継手を容易に得ることができる。なお、かかる製造方法において、上述の第１工程が、第２工程よりも前に実施される場合には、溝部を複数枚の金属板における金属板の重ね合わせ面に形成することができるため、継手の外観上ないし構造上の制約を低減することができるという利点があり、また、上述の第１工程が、第３工程よりも後に実施される場合には、溝部の形成位置に応じた接合位置（溶接部形成位置）の制約が少ないため、上述の溝部と溶接部との位置関係をより的確に制御することができるという利点がある。
【００８２】
このようにして得られる本発明のスポット溶接継手は、自動車の車体部品のほかに、例えば、鉄道車両等の輸送用機械の構造部品や建築物の構造体、各種工業用機械の部品等の様々な構造部品に適用することができ、特に、疲労強度と静的強度の両方が求められる自動車や鉄道車両等の輸送用機械の構造部品に好適に用いることができる。また、本発明のスポット溶接継手は、上述した各実施形態や後述する実施例等に制限されることなく、本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜組み合わせや代替、変更等が可能である。なお、本明細書において、「第１」、「第２」等の序数は、当該序数が付された事項を区別するためのものであり、各事項の順序や優先度、重要度等を意味するものではない。
【実施例】
【００８３】
以下、実施例及び比較例を例示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定されるものではない。なお、図９は、本発明の実施例１、４及び比較例１に係るスポット溶接継手をそれぞれ模式的に示す平面図である。
【００８４】
実施例１
金属板として、長手方向ＤＰ１の長さが１５０ｍｍ、短手方向ＤＰ２の長さが５０ｍｍ、板厚が１．６ｍｍの鋼板（鋼板強度ｐ＝１１８０ＭＰａ）を２枚用意し（図９（ａ）における鋼板２１０、２２０を参照）、一方の鋼板２１０（片側鋼板）の片面（具体的には、２枚の鋼板を重ね合わせる際に重ね合わせ面となる表面）のみに、最大深さｈが０．３ｍｍ、曲率半径ρが０．３ｍｍ、平面視形状が半径５ｍｍの円形となる溝部４を、切削加工により形成した。
これら２枚の鋼板２１０、２２０を、上述の溝部４を形成した表面が重ね合わせ面となるように、厚さ方向ＤＴに重ね合わせて十字形の板組を形成した後、定置式のスポット溶接装置を用いて、板組を厚さ方向ＤＴに通電することにより、図９（ａ）に示すような実施例１のスポット溶接継手１０を作製した。なお、溝部４の形成位置は、図９（ａ）に示すように、平面視にて、溶接部３の溶接中心から溝部４の内側端部までの平面視距離が４．７ｍｍとなる位置である。
このようにして得られた実施例１のスポット溶接継手１０は、ナゲット径（溶接部３の直径）が３．８ｍｍであった。
【００８５】
実施例２
溝部を片側鋼板の非重ね合わせ面のみに形成したこと、並びに溝部の最大深さｈ及び曲率半径ρをそれぞれ０．４５ｍｍに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２のスポット溶接継手を作製した。
【００８６】
実施例３
鋼板及び溝部の構造を下記の表１に示すものに変更し（なお、鋼板及び溝部の構造の変更に伴い、溶接条件もそれらに応じた条件に変更した。）、さらに、溝部を片側鋼板の非重ね合わせ面のみに形成したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３のスポット溶接継手を作製した。
このようにして得られた実施例３のスポット溶接継手は、ナゲット径が３．３ｍｍであった。
【００８７】
実施例４
鋼板を、鋼板強度ｐが５９０ＭＰａの鋼板（図９（ｂ）における鋼板２１１、２２１を参照）に変更し、さらに、溝部を、最大深さｈが０．２ｍｍ、曲率半径ρが０．２ｍｍ、平面視形状が短手方向ＤＰ２に延びる長さ２０ｍｍの２本の直線状の溝部４’に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、一方の鋼板２１１（片側鋼板）の片面（具体的には、重ね合わせ面となる表面）のみに、上記２本の直線状の溝部４’を形成し、図９（ｂ）に示すような実施例４のスポット溶接継手１１を作製した。なお、２本の直線状の溝部４’の形成位置は、図９（ｂ）に示すように、平面視にて、溶接部３を長手方向ＤＰ１の両側から挟むような位置であって、溶接部３の溶接中心からの平面視距離がそれぞれ５ｍｍとなる位置である。
このようにして得られた実施例４のスポット溶接継手１１は、ナゲット径が３．８ｍｍであった。
【００８８】
比較例１
鋼板を、鋼板強度ｐが５９０ＭＰａの鋼板（図９（ｃ）における鋼板２１２、２２２を参照）に変更し、さらに、上述の溝部に代えて、鋼板の短手方向ＤＰ２外縁部から短手方向ＤＰ２の内方側に向かって切り欠いてなる、最大切欠き深さが１２．５ｍｍ、最大切欠き幅が１５ｍｍの略半楕円形状の切欠部５を、一方の鋼板２１２（片側鋼板）のみに且つ当該鋼板２１２の溶接部３の周辺部分の４箇所のみに形成したこと以外は、実施例１と同様にして、図９（ｃ）に示すような比較例１のスポット溶接継手１２を作製した。なお、上述の片側鋼板における４つの切欠部５の形成位置は、図９（ｃ）に示すように、それぞれ溶接部３の溶接中心からの長手方向ＤＰ１の平面視距離が１７．５ｍｍとなる位置である。
このようにして得られた比較例１のスポット溶接継手１２は、切欠部５が本発明の溝部のような応力集中部位に形成されておらず、また、鋼板の厚さ方向に窪むように形成されていない（すなわち、一方の鋼板２１２が厚さ方向において完全に欠損するように形成されている）。
【００８９】
作製した実施例１〜４及び比較例１のスポット溶接継手について、それぞれＪＩＳ  Ｚ  ３１３７に基づく十字引張試験により十字引張強さ（ＭＰａ）を測定し、さらに、その測定値を、溝部ないし切欠部が形成されていないスポット溶接継手の十字引張強さの測定値と比較することにより、各スポット溶接継手の継手強度を評価した。
具体的には、溝部ないし切欠部が形成されていないこと以外は上述の実施例１〜４及び比較例１の各スポット溶接継手と同様にして、それぞれ比較基準用のスポット溶接継手を作製した後、これら比較基準用のスポット溶接継手についても同様に十字引張試験を実施した。そして、これら比較基準用のスポット溶接継手の十字引張強さ（ＭＰａ）の測定値を基準値として、上述の実施例１〜４及び比較例１の各スポット溶接継手の十字引張強さの測定値を比較し、それぞれの継手強度を評価した。
なお、この継手強度の評価にあたっては、比較基準用のスポット溶接継手の十字引張強さに比べて、十字引張強さが５％以上向上したものを「○」（静的強度が優れている）として評価し、十字引張強さが５％以上向上しなかったものを「×」（静的強度が良好でない）として評価した。
実施例１〜４及び比較例１の各スポット溶接継手の構成や継手強度の評価結果は、以下の表１に示すとおりである。
【００９０】
【表１】
2019209360.tif 000003
【００９１】
表１に示すように、本発明における特定の溝部が形成された実施例１〜４のスポット溶接継手は、いずれも優れた継手強度（静的強度）が得られているのに対し、従来の切欠部が形成された比較例１のスポット溶接継手は、十分な継手強度が得られていないことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明によれば、継手に掛かる応力を緩和し得る構造を有していながらも、静的強度に優れたスポット溶接継手を得ることができるため、自動車の車体部品のほか、例えば、鉄道車両等の輸送用機械の構造部品や建築物の構造体、各種工業用機械の部品等の様々な構造部品に適用することが可能である。
したがって、本発明のスポット溶接継手及びその製造方法は、産業上の利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００９３】
１        スポット溶接継手
２        板組
２１      上側の鋼板（金属板）
２１ａ      非重ね合わせ面
２１ｂ      重ね合わせ面
２２      下側の鋼板（金属板）
２２ａ      非重ね合わせ面
２２ｂ      重ね合わせ面
３        溶接部
３１        溶接中心
３２        溶接部端部
４        溝部
４１        円中心
４２        最深部
４３        内側端部
４４        外側端部
５        切欠部
Ｓｃ      応力集中部位
Ｓｍａｘ  最応力集中部位
【図１】
2019209360.tif 000004
【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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