(57)【要約】【課題】バックバーやバックバー電極を用いずに、被溶接部材が剛性が低い金属板であっても、被溶接部材の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接を用いて、被溶接部材の界面に安定して大きなナゲットを形成して、溶接構造部材を製造する。【解決手段】第１の被溶接部材１と重ね合わされて配置される第２の被溶接部材２の表面に当接するスポット溶接用電極チップ３を介して第２の被溶接部材２に通電する片側抵抗スポット溶接を行う際に、第１の被溶接部材１における、第２の被溶接部材２にスポット溶接用電極チップ３が当接する位置に対向する位置に、第２の被溶接部材２の側へ向けて凸となる突起部４を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被溶接部材に当接して、あるいは１以上の溶接部材を介して重ね合わされて配置される第２の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介して該第２の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、
前記第１の被溶接部材は、前記スポット溶接用電極チップが当接する、前記第２の被溶接部材の位置の対向する位置に、前記第２の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、該突起部を介して第１の被溶接部材に通電すること
を特徴とする溶接構造部材の製造方法。
【請求項２】
第３の部材とともに閉断面構造を有する本体となす第１の被溶接部材に重ね合わされて配置される第２の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介して該第２の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、
前記第１の被溶接部材は、前記スポット溶接用電極チップが当接する、前記第２の被溶接部材の位置の対向する位置に、前記第２の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、該突起部を介して第１の被溶接部材に通電すること
を特徴とする溶接構造部材の製造方法。
【請求項３】
第１の被溶接部材に重ね合わされて配置され、第３の部材とともに閉断面構造を有する本体となす第２の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介して該第２の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、
前記第１の被溶接部材は、前記スポット溶接用電極チップが当接する、前記第２の被溶接部材の位置の対向する位置に、前記第２の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、該突起部を介して第１の被溶接部材に通電すること
を特徴とする溶接構造部材の製造方法。
【請求項４】
前記第１の被溶接部材は前記本体の内部に配置されて該本体を補強するための補強部材である請求項３に記載された溶接構造部材の製造方法。
【請求項５】
前記突起部は、その頂部から底部へ向けて横断面積が増加する形状を有する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された溶接構造部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造部材の製造方法に関する。具体的には、本発明は、いわゆる片側抵抗スポット溶接を行って溶接構造部材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、重ね抵抗溶接の代表例であるスポット溶接は、複数の金属板からなる被溶接部材を重ね合わせて配置し、対向配置される一対のスポット溶接用電極チップにより、その両側を挟み込んで加圧しながら通電することによって、それぞれの被溶接部材の溶接箇所に大電流を流し、これにより発生する抵抗熱によってナゲットと呼ばれる溶融部を形成することによって、各被溶接部材を溶接する方法である。スポット溶接は、自動車車体を構成する薄鋼板の溶接に広く用いられている。
【０００３】
このスポット溶接を行うには、一般的には、対向配置される一対のスポット溶接用電極チップにより複数の被溶接部材をその両側から挟み込んで加圧する必要がある。このため、例えば、閉断面構造を有する被溶接部材と板状の被溶接部材とを溶接する場合（例えば、閉じた断面の本体の内部に長手方向と直交する方向へ向けて板状のレインフォースが配置されて構成される自動車車体用サイドメンバーやクロスメンバーを製造する場合）のように、一対のスポット溶接用電極チップにより溶接する各被溶接部材をその両側から挟み込んで加圧することができない場合には、重ね合わされた被溶接部材のうちの一方の側からのみの作業でも溶接することができる、例えばアーク溶接やレーザー溶接といった溶融溶接により代用することが多い。しかし、アーク溶接を行うと被溶接部材に熱歪みが発生し易く、一方レーザー溶接を行うには設備費が嵩むという問題がある。
【０００４】
そこで、一対のスポット溶接用電極チップにより複数の被溶接部材をその両側から挟み込んで溶接することが難しい場合にも、重ね合わされた被溶接部材の一方の側からのみスポット溶接用電極チップを押し付けて抵抗スポット溶接を行う、いわゆる片側抵抗スポット溶接に関する発明が、これまでにも提案されている。
【０００５】
片側抵抗スポット溶接としては、これまでにも、（ａ）溶接を行う前に、閉断面構造を有する中空の被溶接部材の内部に溶接部を支持するための専用の電極であるバックバー電極を別途配置しておいてから抵抗スポット溶接を行う発明や、（ｂ）電極の機能を有さないものの溶接部を支持するためのバックバーを用い、２列平行に配置されたスポット溶接用電極チップの間に通電することにより抵抗スポット溶接を行う、いわゆるシリーズスポット溶接方法に係る発明が知られている。
【０００６】
例えば、非特許文献１には、加圧する一のスポット溶接用電極チップに対向する部分にバックバー電極やバックバーといった支持部材が配置されない場合に、このスポット溶接用電極チップによる加圧力を低く設定することにより、片側抵抗スポット溶接を行う発明が開示されている。しかし、この発明では健全な溶接部を得られ難くなり、溶接強度等の溶接品質を確保することが難しい。
【０００７】
特許文献１には、片側抵抗スポット溶接を行う際にスポット溶接用電極チップが接触する被溶接部材に、このスポット溶接用電極チップ側へ向けて凸となる突起部を形成しておき、この突起部にスポット溶接用電極チップを押し付けて被溶接部材を加圧しながら通電してこの突起部を変形させながら抵抗スポット溶接を行うことにより、バックバー電極やバックバーを用いなくとも十分な溶接強度が得られるとする発明が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、金属板からなる第１の被溶接部材、第２の被溶接部材及び第３の被溶接部材を重ね抵抗溶接する際に、一方の中央に凹部が設けられた一対のスポット溶接用電極チップを用いて第１の被溶接部材及び第２の被溶接部材を抵抗スポット溶接することにより、このスポット溶接用電極チップが当接する第１の被溶接部材の表面であって凹部に対応する位置に凸部を二つ形成し、これら二つの凸部の頂部を介して第３の被溶接部材を第１の被溶接部材と重ね合わせ、第３の被溶接部材における二つの凸部が接触する位置に二つのスポット溶接用電極チップをそれぞれ押し当てて、一のスポット溶接用電極チップ→一の凸部→他の一の凸部→他の一のスポット溶接用電極チップの順で電流を流すことにより、第３の被溶接部材に凸部を形成するためのプレス金型を用いることなくシリーズスポット溶接を行う発明が開示されている。
【特許文献１】特開平２００２−２３９７４２号公報
【特許文献２】特開平２００６−６１９１６号公報
【非特許文献１】溶接技術、２００６年１２月号、１０９Ｐ、自動車部材の片側抵抗スポット溶接
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１により開示された発明では、抵抗スポット溶接の際に突起部を変形させるための加圧力が必要である。この際、溶接される被溶接部材の剛性によってはこの加圧により突起部のみならずその周辺部も変形するおそれがある。したがって、この発明を、剛性が低い被溶接部材の溶接に適用することは困難である。
【００１０】
また、特許文献２により開示された発明では、溶接工程が、第１の被溶接部材及び第２の被溶接部材を溶接する第１工程と、これらと第３の被溶接部材とを溶接する第２工程との２工程となるので、溶接作業の効率が低い。また、形成される突起部の径は電極の先端に形成される凹部の大きさに制限され、これに伴って形成されるナゲット径も小さくなるので溶接強度が不足し易い。
【００１１】
さらに、特許文献１、２に記載された発明のようにバックバーやバックバー電極を用いずに、一方の被溶接部材に形成した突起部に片側のみから電極を押し付けて各被溶接部材を加圧しながら抵抗スポット溶接を行うと、突起部を形成された被溶接部材の剛性が低い場合には溶接時にこの被溶接部材が撓むので、これにより被溶接部材同士の接触面積が増加する。このため、この突起部を形成された被溶接部材以外の被溶接部材への電流の拡がりが大きくなり、電流密度が上昇し難くなる。このため、各被溶接部材の界面に健全なナゲットが形成され難くなり、溶接品質の低下は免れない。
【００１２】
本発明の目的は、バックバーやバックバー電極を用いずに、被溶接部材が例えば板厚が３ｍｍ以下の鋼板といった、剛性が低い金属板であっても、被溶接部材の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接を用いて、被溶接部材の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び強度をいずれも有する溶接構造部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、片側抵抗スポット溶接におけるこのような課題を解決するには、スポット溶接電極チップには当接しない被溶接部材の溶接箇所に、スポット溶接電極チップに当接する被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を形成することが有効であるという知見に基づいてなされたものである。
【００１４】
また、本発明は、第１の被溶接部材に当接して、あるいは１以上の溶接部材を介して重ね合わされて配置される第２の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介してこの第２の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、第１の被溶接部材と第２の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、第１の被溶接部材が、スポット溶接用電極チップが当接する、第２の被溶接部材の位置の対向する位置に、第２の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、この突起部を介して第１の被溶接部材に通電することを特徴とする溶接構造部材の製造方法である。
【００１５】
また、本発明は、第３の部材とともに閉断面構造を有する本体となす第１の被溶接部材に重ね合わされて配置される第２の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介してこの第２の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、第１の被溶接部材と第２の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、第１の被溶接部材が、スポット溶接用電極チップが当接する、第２の被溶接部材の位置の対向する位置に、第２の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、この突起部を介して第１の被溶接部材に通電することを特徴とする溶接構造部材の製造方法である。
【００１６】
また、本発明は、第１の被溶接部材に重ね合わされて配置され、第３の部材とともに閉断面構造を有する本体となす第２の被溶接部材の表面に当接するスポット溶接用電極チップを介して第２の被溶接部材に通電する片側抵抗スポット溶接を行うことによって、第１の被溶接部材と第２の被溶接部材とが溶接された溶接構造部材を製造する方法であって、第１の被溶接部材が、スポット溶接用電極チップが当接する、第２の被溶接部材の位置の対向する位置に、第２の被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を有し、この突起部を介して第１の被溶接部材に通電することを特徴とする溶接構造部材の製造方法である。この場合、第１の被溶接部材は本体の内部に配置されてこの本体を補強するための補強部材であることが例示される。
【００１７】
これらの本発明に係る溶接構造部材の製造方法では、突起部が、その頂部から底部へ向けて横断面積が増加する形状を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る溶接構造部材の製造方法により、被溶接部材の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接を用いて、バックバーやバックバー電極を用いずに、重ね合わされてスポット溶接される被溶接部材が、例えば板厚が３ｍｍ以下の薄鋼板といった、剛性が低い金属薄板の場合であっても、重ね合わされた被溶接部材同士の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び十分な強度をいずれも有するスポット溶接を行うことができる。
【００１９】
このため、本発明によれば、特に、自動車車体を構成するサイドメンバーやクロスメンバーといった各種メンバー類や、ＡピラーやＢピラーといったピラー、サイドシルさらにはルーフレールサイドといった、モノコックボディーの強度部材、すなわち、閉断面構造の本体を有し、その内部に別部品であるレインフォースを配置される自動車車体の強度部材を、溶接構造部材として、確実かつ安価に安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る溶接構造部材の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１３は、本実施の形態の溶接構造部材の溶接方法を実施する状況を示す説明図である。
図１３に示すように、第２の被溶接部材である金属板部材１７は片側スポット溶接のスポット溶接用電極チップ３と接しており、その下に配置される第１の被溶接部材である金属板部材１８には、スポット溶接用電極チップ３の方向へ向けた突起４が設けられている。
【００２２】
スポット溶接用電極チップ３の直下は支えが無く、金属板１８は、スポット溶接用電極チップ３から離れた位置に設置される二つの電極１９によって支持されている。
スポット溶接用電極チップ３により金属板１７を金属板１８の側へ向けて付勢し、金属板１７、１８を突起４を介して加圧接触させた状態で、スポット溶接用電極チップ３と突起４との間で通電することにより、バックバーやバックバー電極を用いずに、重ね合わされてスポット溶接される金属板１７、１８が、剛性が低い金属薄板の場合であっても、重ね合わされた金属板１７、１８同士の界面に安定して大きなナゲットを形成し、溶接部が健全な継手特性及び十分な強度をいずれも有するスポット溶接を行うことができる。
【００２３】
なお、片側抵抗スポット溶接とは、スポット溶接用電極チップ３により金属板１７を金属板１８の側へ向けて付勢することによりこの金属板１７及び金属板１８を加圧接触させながら金属板１７に通電するとともに、金属板１８における、スポット溶接用電極チップ３が金属板１７の当接する位置の対向する位置を支持することなく、スポット溶接用電極チップ３から金属板１７に通電することによって、金属板１７と金属板１８を溶接するものである。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２を説明する。なお、以降の各実施の形態の説明では、上述した実施の形態と相違する部分を中心に説明し、既に説明した実施の形態と共通する部分は同一の符号を付することにより重複する説明を適宜省略する。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態では、例えば鋼板製の中空のハット型断面を有する部材である板状の第１の被溶接部材１と重ね合わされて配置される、例えば板状の部材又は閉断面構造を有する鋼板である第２の被溶接部材２の表面に当接するスポット溶接用電極チップ３を介して第２の被溶接部材２に通電するとともに、第１の被溶接部材１の縁部に形成されるフランジ部１ｂ、１ｂと重ね合わされて配置される板状の第３の部材５に接する電極３’を介して第１の被溶接部材１に通電する片側抵抗スポット溶接を行う。なお、片側抵抗スポット溶接を行う前、または後に、第１の被溶接部材１のフランジ部と第３の部材５とを通常の抵抗スポット溶接により接合する。この片側抵抗スポット溶接とフランジ部の溶接によって、第１の被溶接部材１、第２の被溶接部材２及び第３の被溶接部材５が溶接により接合された溶接構造部材０を製造する。なお、符号Ａは溶接電源を示す。
【００２５】
本実施の形態では、第１の被溶接部材１はスポット溶接用電極チップ３が当接する、第２の被溶接部材２の位置２ａの対向する位置１ａに、第２の被溶接部材２の側へ向けて凸となる突起部４、望ましくはその頂部から底部へ向けて横断面積が増加する形状を有する突起部４を有する。
【００２６】
このように、突起部４を有する第１の被溶接部材を用い、スポット溶接用電極チップ３により被溶接部材２を被溶接部材１の側へ付勢することにより被溶接部材１、２を、突起部を介して加圧接触させた状態で、スポット溶接用電極チップ３と電極３’との間で通電することにより、バックバーやバックバー電極を用いずに、重ね合わされてスポット溶接される被溶接部材１、２が、例えば板厚が３ｍｍ以下の薄鋼板といった、剛性が低い金属薄板の場合であっても、重ね合わされた被溶接部材１、２同士の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び十分な強度をいずれも有するスポット溶接を行うことができる。以下、本実施の形態において、スポット溶接用電極チップ３が当接しない被溶接部材１に、スポット溶接用電極３が当接する被溶接部材２の側へ向けて凸となる突起部を形成する理由を説明する。
【００２７】
図２は、通常の抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
同図に示すように、重ね合わされた２枚の被溶接部材１、２を挟んで一対のスポット溶接用電極チップ３−１、３−２を対向配置して行う通常のスポット溶接では、被溶接部材１、２のうちでスポット溶接用電極チップ３−１、３−２により挟まれた部分が加圧される。これにより、スポット溶接用電極チップ３−１、３−２に挟まれた部分が通電経路６となり（図２における破線付き部参照）、被溶接部材１、２の界面に抵抗発熱により十分な寸法を有するナゲット７が形成され、被溶接部材１、２が確実に溶接される。
【００２８】
これに対し、図３は、スポット溶接用電極チップ３−１に対向する側に、被溶接部材１、２を支持するための支持部材（例えばバックバー電極やブロック等のバックバーなど）を配置せずに、被溶接部材２の側からのみ加圧しながら片側抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
【００２９】
同図に示すように、片側抵抗スポット溶接ではスポット溶接用電極チップ３−１の直下に加圧力が集中せず、さらにスポット溶接用電極チップ３−１の相手側となる電極３’が電極３−１の対向する位置から離れた場所に配置される。このため、スポット溶接用電極チップ３−１により付勢される被溶接部材２、１は同図に示すように撓んで変形するため、被溶接部材１、２の界面には電流が集束しなくなる。このため、被溶接部材２の電流密度が被溶接部材１の電流密度よりも高くなり、ナゲット７は被溶接部材１、２の界面ではなく被溶接部材２の内部に優先して形成されるので、溶接品質が劣ってしまう。
【００３０】
これに対し、本実施の形態では、スポット溶接用電極チップ３−１が当接しない被溶接部材１に、スポット溶接用電極チップ３−１が当接する被溶接部材２の側へ向けて凸となる突起部を形成するので、被溶接部材１における通電経路６の拡大が抑制され、被溶接部材１、２の界面で有効に発熱させることができるため、被溶接部材１、２の界面にナゲット７を確実に形成して健全な溶接部を得ることができる。
【００３１】
図４は、スポット溶接用電極チップ３−１が当接する被溶接部材２に、スポット溶接用電極チップ３−１が当接しない被溶接部材１の側へ向けて凸となる突起部を形成して、片側抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
【００３２】
この場合、同図に示すように、被溶接部材２ではスポット溶接用電極チップ３−１との接触部において通電経路６が制限されることのみならず、突起部４においても通電経路６が制限されることも相まって、突起部４の全体で電流密度が高まって発熱量が増加する。このため、突起部４が加圧により通電を開始してから早期に崩壊し、それ以降は突起部４を形成しない場合と同様な溶接現象、すなわち被溶接部材１における通電経路６が拡大されてしまい、被溶接部材１、２の界面に健全なナゲットを形成することができない。
【００３３】
図５は、スポット溶接用電極チップ３−１が当接しない被溶接部材１に、スポット溶接用電極チップ３−１が当接する被溶接部材２の側へ向けて凸となる突起部を形成して、片側スポット溶接を行う状況を示す説明図である。また、図６は、この片側スポット溶接を終了した時の状況を示す説明図である。
【００３４】
図５に示すように、被溶接部材１に被溶接部材２へ向けて凸となる突起部４を形成して片側抵抗スポット溶接を行うと、突起部４における通電経路６が被溶接部材１の内部で拡大される。このため、図４に示すように被溶接部材２に被溶接部材１へ向けて凸となる突起部４を形成する場合に比較すると、突起部４の温度上昇が小さくなり、突起部４の崩壊が起こり難くなる。このため、突起部４を設けた効果が通電の終了まで維持されるので、図６に示すように被溶接部材１、２の界面に健全なナゲット７が形成される。
【００３５】
突起部４の形状は特段の限定を要さないが、その頂部から底部に向かって断面積が徐々に拡大する形状、例えば半球体状や円錐台状とすることが、被溶接部材１における電流の通電経路が突起部４の底部に向かって拡大することにより突起部４の崩壊が抑制されるため、望ましい。特に、突起部４の形状は半球体状とすることが望ましい。突起部４の形状を円錐台状とする場合、その頂部の平坦部が大き過ぎると被溶接部材１、２の接触面積が大きくなり、電流密度が上昇しないために健全なナゲットが形成され難くなる。したがって、この場合は、頂部の平坦部の直径を、必要となるナゲット径の１．５倍以下に抑制することが望ましい。
【００３６】
さらに、突起部４の底部は、必要となるナゲット径よりも大きくなるように設定することが望ましい。すなわち、突起部４による接触部が通電経路６であるので、それ以上の大きさのナゲット径を得ることは困難だからである。
【００３７】
突起部４の高さは、溶接後に要求される品質に応じて適宜設定すればよい。すなわち、突起部４の高さを高く設定すると溶接後にも突起部４が残存することがあり、この場合には被溶接部材１、２の間に隙間が残存する。溶接部近傍の電着塗装性を重視する場合には、溶接後に被溶接部材１、２の間に隙間を残存させたほうがこの隙間の中まで電着塗料が回り込み易くなり有利である。そこで、このような場合には、突起部４の高さを、被溶接部材１、２の間に隙間が残存する程度、例えば２ｍｍ超と高く設定することが望ましい。これに対し、溶接部近傍の機能や見栄えが重視され、溶接部近傍の被溶接部材１、２の間に隙間が残存しないことが要求される場合には、突起部４の高さは例えば２ｍｍ以下と低く設定することが望ましい。
【００３８】
突起部４は、上述したように通電に伴って潰れるため、突起部４の高さが低過ぎると被溶接部材１、２の接触面積が大きくなり、電流密度が上昇せずに溶融部が形成され難くなる。そこで、突起部４の高さは０．５ｍｍ以上に設定することが望ましい。
【００３９】
このようにして、片側抵抗スポット溶接を行うことにより第１の被溶接部材１と第２の被溶接部材２とを接合し、また、通常の抵抗スポット溶接により第１の被溶接部材１及び第３の部材５を接合することによって、第１の被溶接部材１、第２の被溶接部材２及び第３の部材５が溶接により接合された溶接構造部材０が製造される。
【００４０】
したがって、本実施の形態によれば、バックバーやバックバー電極を用いずに、被溶接部材１、２が例えば板厚が３ｍｍ以下の鋼板といった、剛性が低い金属板であっても、被溶接部材１、２の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接により、被溶接部材１、２の界面に安定して大きなナゲットを形成することができる。このため、図１に示すように、第３の部材５が存在するために、第１の被溶接部材１における、スポット溶接用電極チップ３が当接する位置に対向する位置に、スポット溶接用電極チップを当接させることができない構造の溶接構造部材０を、溶接部が健全な継手特性及び強度をいずれも有するようにして、確実に製造することができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３を説明する。
【００４１】
図７（ａ）は、本実施の形態により製造される溶接構造部材１１の構成を示す説明図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。また、図８はこの溶接構造部材１１を透視状態で示す斜視図である。
【００４２】
本実施の形態では、溶接構造部材１１が、第１の被溶接部材８と、第２の被溶接部材１０と、第３の被溶接部材９とを備えるとともに、第１の被溶接部材８における、スポット溶接用電極チップ３が当接する位置に対向する位置に、スポット溶接用電極チップを当接させることができない構造を有する点では実施の形態１と共通するが、第２の被溶接部材１０と第３の被溶接部材９とにより閉断面構造の本体が構成され、この本体の内部に、第１の被溶接部材８が配置されてこの本体を補強するための補強部材として機能する点で相違する。
【００４３】
すなわち、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、この溶接構造部材１１は、ハット型の横断面を有する第３の被溶接部材９と平板状の閉鎖部材である第２の被溶接部材１０とからなる中空の横断面を有する本体の内部に、第１の被溶接部材８を配置された閉断面構造を有する。第１の被溶接部材８は、その両端に互いに反対方向へ折り曲げて形成されるフランジ８ａ、８ｂを備える。一方のフランジ８ａには、第２の被溶接部材１０へ向けて凸となる突起部４が形成される。
【００４４】
この溶接構造部材１１の組み立てでは、先ず、突起部４を有する一方のフランジ８ａが第３の被溶接部材９の開放側（図７（ａ）における上側）を指向するようにして、第１の被溶接部材８を第３の被溶接部材９の内部に配置し、次いで第３の被溶接部材９の底部９ａと第１の被溶接部材８のフランジ８ｂとを、通常のスポット溶接等により接合する。
【００４５】
その後、突起部４を介してフランジ８ａと第２の被溶接部材１０とを重ね合わせ、第２の被溶接部材１０に当設するスポット溶接用電極チップ３により第２の被溶接部材１０の側からフランジ側８ａへ向けて加圧し、このスポット溶接用電極チップ３と第３の被溶接部材９の底部９ａに当設した電極（図示しない）との間で通電する片側抵抗スポット溶接を行うことにより、第１の被溶接部材８と第２の被溶接部材１０とを溶接により接合する。
【００４６】
片側抵抗スポット溶接の前、または後に、第３の被溶接部材９のフランジ９ｂ、９ｂと、第２の被溶接部材１０とを、重ね合わせた状態で一対のスポット溶接用電極チップ（図示しない）により挟んで加圧及び通電する通常のスポット溶接により、接合する。
【００４７】
このようにして、図８に示すように、
（ａ）ハット型の横断面を有する第３の被溶接部材９と、
（ｂ）この第３の被溶接部材９のフランジ９ａ、９ｂを介して溶接により接合されるとともに閉鎖部材として機能する第２の被溶接部材１０と、
（ｃ）第３の被溶接部材９及び第２の被溶接部材１０により構成される閉断面構造の本体の内部に、フランジ８ａを介して第２の被溶接部材１０に溶接されるとともにフランジ８ｂを介して第３の被溶接部材９に溶接されることによってその面部に平行な面が第３の被溶接部材９の長手方向に対して直交する方向に配置されて、この本体の補強部材として機能する第１の被溶接部材８と
を備える溶接構造部材１１が製造される。
【００４８】
この溶接構造部材１１の製造に際し、第１の被溶接部材８のフランジ８ａを第２の被溶接部材１０と溶接する場合にフランジ８ａに突起部４が存在しないと、フランジ８ａの曲げ加工の精度によっては、図９に示すようにフランジ８ａの曲げ部８ｃが優先的に第２の被溶接部材１０に接触し、その箇所でスパークが発生するために溶接が不可能になることがある。また、図１０に示すように、フランジ８ａの端面８ｄが第２の被溶接部材１０に接触してスパークが発生することもある。したがって、溶接構造部材１１を片側抵抗スポット溶接により製造する場合には、第１の被溶接部材８のフランジ８ａに突起部４を、第２の被溶接部材１０の側へ向けて凸となるように形成することは、不可欠である。
（実施の形態４）
図１１は、上述した実施の形態３において補強部材である第１の被溶接部材８とは異なる補強部材である第１の被溶接部材１２を、閉断面の本体の内部に備える本実施の形態の溶接構造部材１３を示す説明図である。
【００４９】
この溶接構造部材１３は、補強部材として機能する第１の被溶接部材１２の面部１２ａに平行な面がハット型の第３の被溶接部材９の長手方向に対して平行となるように、第１の被溶接部材１２を本体の内部に備えるものである。
【００５０】
この溶接構造部材１３においても、図７〜８により示す溶接構造部材１１と同様に、片側抵抗スポット溶接により平板状の第２の被溶接部材１０と第１の被溶接部材１２とを、第１の被溶接部材１２のフランジ部１２ｂに設けた、第２の被溶接部材１０へ向けて凸となる突起部（図示しない）を介して重ね合わせることにより、確実に接合される。
【００５１】
なお、以上の実施の形態３、４の説明では、補強部材として機能する第１の被溶接部材８、１２が単一の部材から構成される場合を例にとったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１２に例示するように、板状の２つの構成部材１４、１５を溶接により接合することにより補強部材として機能する第１の被溶接部材１６としてもよい。
【００５２】
実施の形態３、４により提供される溶接構造部材１１、１３としては、例えば、自動車車体を構成するサイドメンバーやクロスメンバーといった各種メンバー類や、ＡピラーやＢピラーといったピラー、サイドシルさらにはルーフレールサイドといった、モノコックボディーの強度部材が例示される。すなわち、本発明は、内部に別部品であるレインフォースを配置されるとともに閉断面構造を有するこれらの自動車車体の強度部材を、確実かつ安価に安定して製造することができるので、その製造方法として、特に好適である。
【００５３】
また、第１〜３の被溶接部材の材質は、抵抗スポット溶接が可能な金属材料であればよく、例えば鋼やアルミニウム合金等が例示される。また、第１〜３の被溶接部材は、その表面に表面処理を施されたものであってもよく、例えば亜鉛めっき鋼材や有機樹脂塗装鋼材等を用いることが可能である。
【００５４】
このようにして、実施の形態１〜４によれば、バックバーやバックバー電極を用いずに、被溶接部材が例えば板厚が３ｍｍ以下の鋼板といった、剛性が低い金属板であっても、被溶接部材の片側から加圧する片側抵抗スポット溶接を用いて、被溶接部材の界面に安定して大きなナゲットを形成し、これにより、溶接部が健全な継手特性及び強度をいずれも有する溶接構造部材を製造することが可能になる。
【実施例１】
【００５５】
さらに、本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
図１３に示すように、５９０ＭＰａ級の板厚１．４ｍｍの鋼板１７と、３０ｍｍ離間して配置された銅製電極を兼ねた支持台１９、１９の上に搭載された５９０ＭＰａ級の板厚１．６ｍｍの鋼板１８とを、それぞれ３０ｍｍ×１００ｍｍの寸法で完全に重ね合わせて固定し、スポット溶接用電極チップ３を鋼板１７の所定の位置に当接させて加圧することにより、鋼板１７、１８を片側抵抗スポット溶接した。
【００５６】
この片側抵抗スポット溶接を行うに際し、鋼板１８に、鋼板１７の側へ向けて凸となるように形成された突起部４は、曲率半径が約８ｍｍである曲面を備え、高さ約１ｍｍ、底部の直径約８ｍｍの半球体状とした。スポット溶接用電極チップ３は、先端の曲率半径が１００ｍｍであるとともに太さ１６ｍｍのクロム銅電極により構成した。
【００５７】
溶接部の評価として、引張りせん断強度を測定し、引張り試験後の破断部から接合界面でのナゲット径を測定した。また、溶接部の断面から鋼板１８の溶け込み深さを測定した。
【００５８】
結果（溶接部の強度、ナゲット径及び鋼板１８の溶け込み深さ）を、溶接条件（加圧力、電流及び通電時間）とともに表１にまとめて示す。
【００５９】
【表１】
2009095881.tif 000003
【００６０】
表１におけるＮｏ．１が、突起部４を設けない鋼板を用いた比較例であり、Ｎｏ．２が鋼板１７に鋼板１８側へ向けて凸となる突起部４を設けた比較例である。
【００６１】
これに対し、表１におけるＮｏ．３は、鋼板１８に鋼板１７側へ向けて凸となる突起部４を設けた本発明例である。Ｎｏ．３は、Ｎｏ．１、２に比較して、継手強度が高く、また鋼板１８の溶け込みがより深く形成され、健全な溶接部が得られたことが分かる。また、表１におけるＮｏ．４は、鋼板１７と鋼板１８との双方に突起部４が形成され、これら突起部４、４同士を重ね合わせて溶接した本発明例である。Ｎｏ．４も、Ｎｏ．１、２に比較して、継手強度が高く、また鋼板１８の溶け込み深さがより深く形成され、健全な溶接部が得られたことが分かる。
【実施例２】
【００６２】
実施例１と同じ鋼板１７、１８を用い、突起部４の形状を、表２に示すように変化させて、実施例１と同じ溶接条件で溶接を行った。結果（溶接部の強度、ナゲット径及び鋼板１８の溶け込み深さ）を、突起部の諸元（形状、高さ、大きさ及び頂部の大きさ）とともに表２にまとめて示す。
【００６３】
【表２】
2009095881.tif 000004
【００６４】
表２におけるＮｏ．５〜７はいずれも本発明例であり、Ｎｏ．５，６は突起部４が球面形状であり、Ｎｏ．７は円錐台形状である。Ｎｏ．５〜７のいずれの本発明例も、高い継手強度及び深い鋼板１８の溶け込み深さが得られた。これに対し、Ｎｏ．８はＮｏ．７と同じ突起部を、スポット溶接用電極チップ３と接触する鋼板１７に鋼板１８側へ向けて設けた比較例であり、継手強度が低い。
【実施例３】
【００６５】
鋼板を３枚重ね合わせて溶接を行った。用いた鋼板は、上側の鋼板１７と中間の鋼板（図示しない）とが５９０ＭＰａ級の板厚１．４ｍｍの鋼板であり、下側の鋼板１８が５９０ＭＰａ級の板厚１．６ｍｍの鋼板である。溶接条件は実施例１と同じである。
【００６６】
溶接後に鋼板１８と中間の鋼板の強度を引張試験により評価した。結果（溶接部の強度、ナゲット径及び鋼板１８の溶け込み深さ）を、突起部の諸元（形状、高さ及び大きさ）とともに表３にまとめて示す。
【００６７】
【表３】
2009095881.tif 000005
【００６８】
表３におけるＮｏ．９は、下側の鋼板１８のみに中間の鋼板側に向けた突起部４を設けた本発明例であり、高い接合強度が得られたことがわかる。これに対し、表３におけるＮｏ．１０は、いずれの鋼板にも突起部を形成しないで溶接した比較例であり、下側の鋼板１８と中間の鋼板とは接合されなかった。
【実施例４】
【００６９】
図１に示す構造を有する第１の被溶接部材１と第３の部材５から構成される、閉断面の溶接構造部材を製作し、次いで第２の被溶接部材２と第１の被溶接部材１とを片側スポット溶接して溶接部の品質を評価した。
【００７０】
はじめに、板厚が１．８ｍｍ、長さが３００ｍｍ、フランジ幅が２０ｍｍ、深さが８０ｍｍ、ハット底部幅が８０ｍｍで５９０ＭＰａ級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなるハット型の第１の被溶接部材１と、板厚が１．４ｍｍ、幅が１２０ｍｍ、長さが３００ｍｍで５９０ＭＰａ級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる閉鎖部材である第３の部材５を、図１に示すように重ね合わせて配置し、フランジ部分１ｂを、一対のスポット溶接用電極チップを用いる通常のスポット溶接により接合した。
【００７１】
なお、第１の被溶接部材１はあらかじめプレス成形によりハット部材の底部の外側に向け、底面の直径が１０ｍｍ、高さが１ｍｍの曲面上の突起部４を形成させておいたものと、突起部を形成させないものの２種類準備した。
【００７２】
次に、約１００ｍｍ×約５０ｍｍの長方形形状を有し，５９０ＭＰａ級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる第２の被溶接部材２を図１に示すように重ね、突起部４が存在する箇所に電極３を上方から第２の被溶接部材２に押しつけ、片側スポット溶接を行った。
【００７３】
第２の被溶接部材２に接するスポット溶接用電極チップとして、先端の曲率半径が１００ｍｍであるとともに太さが１６ｍｍであるクロム銅電極を用いた。溶接条件は、加圧力５８８ｋＮ、通電時間１５サイクル、電流９ｋＡとした。また、図１に示すように、溶接の際には、ハット状の第３の部材５の底面に電極３’を設置した。
【００７４】
溶接後に、第１の被溶接部材１と第２の被溶接部材２との接合箇所を、タガネで叩く剥離試験を行い、ボタン状に残存する溶接部径を測定した。
その結果、突起部が存在する場合には約６ｍｍのボタン径が得られ、良好に接合されていることが確認されたのに対し、突起部を設けない場合には、剥離試験により第１の被溶接部材１と第２の被溶接部材２とが簡単に剥離した。
【実施例５】
【００７５】
図７及び図８に示す構造を有する溶接構造部材１１を製作して、補強部材である第１の被溶接部材８と、閉鎖部材である第２の被溶接部材１０との溶接部の溶接品質を評価した。
【００７６】
はじめに、板厚が１．６ｍｍであり、長さが３００ｍｍであり、フランジ幅が２０ｍｍであり、深さが８０ｍｍであり、ハット底部幅が８０ｍｍであるとともに５９０ＭＰａ級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなるハット型の第３の被溶接部材９と、板厚が１．６ｍｍであり、約７５ｍｍ×約７５ｍｍの正方形形状を有し，それぞれ４つの辺に折り曲げ加工で幅２０ｍｍのフランジを有するとともに５９０ＭＰａ級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる補強部材である第１の被溶接部材８とを製作した。
【００７７】
次に、第３の被溶接部材９の長手方向の内部中央に補強部材として第１の被溶接部材８を図７、８に示すように設置し、第１の被溶接部材８と第３の被溶接部材９とが接する３箇所のフランジを、一対のスポット溶接用電極チップを用いる通常のスポット溶接により接合した。
【００７８】
その上に、板厚が１．２ｍｍであり、幅が１２０ｍｍであり、長さが３００ｍｍであるとともに５９０ＭＰａ級合金化溶融亜鉛めっき鋼板からなる閉鎖部材である第２の被溶接部材１０を、図８に示すように重ね合わせて配置した。
【００７９】
次いで、第１の被溶接部材８と第２の被溶接部材１０とが接する箇所を、第２の被溶接部材１０側から片側抵抗スポット溶接した。ここで、第１の被溶接部材８はフランジ８ａに突起部４を第２の被溶接部材１０側へ向けて凸となるように形成したものと、突起部を形成しないものとの２種類準備した。
【００８０】
第２の被溶接部材１０に接するスポット溶接用電極チップとして、先端の曲率半径が１００ｍｍであるとともに太さが１６ｍｍであるクロム銅電極を用いた。溶接条件は、加圧力５８８ｋＮ、通電時間１２サイクル、電流１０ｋＡとした。突起部４は、底部の大きさを１０ｍｍとし、高さを約１ｍｍとした曲面形状である。また、溶接の際には、ハット状の第３の被溶接部材９の底面に電極を設置した。
【００８１】
溶接後に第３の被溶接部材９を解体し、第１の被溶接部材８と第２の被溶接部材１０との接合箇所を、タガネで叩く剥離試験を行い、ボタン状に残存する溶接部径を測定した。
その結果、突起部が存在する場合には約５ｍｍのボタン径が得られ、良好に接合されていることが確認されたのに対し、突起部を設けない場合には、剥離試験により第１の被溶接部材８と第２の被溶接部材１０とが簡単に剥離した。また、第１の被溶接部材８と第２の被溶接部材１０との接合箇所にはナゲットは形成されていなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施の形態２の溶接構造部材の製造方法を実施する要領を模式的に示す説明図である。
【図２】通常の抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
【図３】スポット溶接用電極チップに対向する側に、被溶接部材を支持するための支持部材（例えばバックバー電極やブロック等のバックバーなど）を配置せずに、被溶接部材の側からのみ加圧しながら片側抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
【図４】スポット溶接用電極チップが当接する被溶接部材に、スポット溶接用電極が当接しない被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を形成して、片側抵抗スポット溶接を行う状況を模式的に示す説明図である。
【図５】スポット溶接用電極チップが当接しない被溶接部材に、スポット溶接用電極が当接する被溶接部材の側へ向けて凸となる突起部を形成して、片側スポット溶接を行う状況を示す説明図である。
【図６】片側スポット溶接を終了した時の状況を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態３により製造される溶接構造部材の構成を示す説明図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図８】溶接構造部材を透視状態で示す斜視図である。
【図９】フランジの曲げ部が優先的に接触し、その箇所でスパークが発生し溶接が不可能になる状況を示す説明図である。
【図１０】フランジの端面で接触し、その箇所でスパークが発生し溶接が不可能になる状況を示す説明図である。
【図１１】実施の形態４の溶接構造部材を示す説明図である。
【図１２】２つの構成部材を溶接により接合することにより構成される補強部材である第１の被溶接部材を示す説明図である。
【図１３】実施の形態１の溶接構造部材の溶接方法を実施する状況を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
０  溶接構造部材
１  第１の被溶接部材
１ｂ、１ｂ  フランジ部
２  第２の被溶接部材
３、３−１、３−２  スポット溶接用電極チップ
３’  電極
４  突起部
５  第３の被溶接部材
６  通電経路
７  ナゲット
８  第１の被溶接部材
８ａ、８ｂ  フランジ
９  第３の被溶接部材
９ａ  底部
９ｂ  フランジ
１０  第２の被溶接部材
１１  溶接構造部材
１２  第１の被溶接部材
１２ａ  面部
１３  溶接構造部材
１４，１６  構成部材
１７，１８  鋼板
１９  支持台
【図１】
2009095881.tif 000006
【図２】
2009095881.tif 000007
【図３】
2009095881.tif 000008
【図４】
2009095881.tif 000009
【図５】
2009095881.tif 000010
【図６】
2009095881.tif 000011
【図７】
2009095881.tif 000012
【図８】
2009095881.tif 000013
【図９】
2009095881.tif 000014
【図１０】
2009095881.tif 000015
【図１１】
2009095881.tif 000016
【図１２】
2009095881.tif 000017
【図１３】
2009095881.tif 000018