JP2007218288A - ウェルドナット - Google Patents

Abstract

【課題】金属疲労に対する強度を向上させるとともに、雨水等が座面を通過することを防止したウェルドナットを提供すること。
【解決手段】ウェルドナット１は、中央部に形成された雌ねじ部１３と、この雌ねじ部１３の一端側に設けられた座面１１とを有する。このウェルドナット１は、座面１１の外周と内周との間に環状突起１４を形成し、この環状突起１４の半径方向の内側と外側とに環状溝１５，１６が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板等に溶接されるウェルドナットに関する。

図６は、従来のウェルドナットの溶接後の座面の状態を示す正面図である。
図６に示すように、従来のウェルドナット１００は、座面１１０の外周部の複数箇所に、溶接用のプロジェクションやエンボス等の突起１２０が突設され、その突起１２０が溶接時に電気抵抗で溶融して鋼板等に溶接される（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のウェルドナット１００は、座面１１０の外周部の三箇所に、三角形の突起１２０を設けて、その突起１２０が溶接時に溶融されて半円状の溶融凝固部（ナゲット）１３０となって鋼板に溶接される。

図７は、従来のウェルドナットを示す図であり、（ａ）は自動車のサブフレームのブラケットに設けられたウェルドナットを示す要部断面図、（ｂ）はブラケットに溶接されたウェルドナットを示す要部拡大図である。

図７（ａ）に示す自動車のサブフレーム２００のブラケット３００に設けられたウェルドナット４００は、図７（ｂ）に示す座面４１０の外周部に形成された半球形状の突起４２０が溶融されてブラケット３００に溶接される（例えば、特許文献２参照）。

図８は、従来のボルトとウェルドナットの締結状態を示す図であり、（ａ）は自動車のクロスメンバにボルト締めされる燃料タンク用のガードパイプを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ−Ｘ線方向拡大断面図である。

図８（ａ）に示す自動車の燃料タンク５００のガードパイプ６００は、このガードパイプ６００とクロスメンバ７００とにそれぞれ穿設されたボルト挿通孔６１０（図８(ｂ)参照）に、ボルト８００を挿通して、図８（ｂ）に示すウェルドナット９００に螺合することによって車体に取り付けられている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−３２６３６９号公報（段落００１０〜００１３、図２） 特開２００４−９８８７６号公報（段落０００９〜００１０、図２） 特開２００５−１１９４３４号公報（段落０００７〜００１１、図１および図４）

しかしながら、図６に示す特許文献１のようなウェルドナット１００では、座面１１０の外周部の三箇所に、略半球形になった溶融凝固部１３０が存在することにより、溶融凝固部１３０の周囲の凹陥部１４０が曲げ応力の折れ曲がり起点となるため、曲げ応力に対する金属疲労の強度が低下するという問題点がある。

また、図７（ａ）、（ｂ）に示すようなウェルドナット４００では、座面４１０の突起４２０をブラケット３００に溶接しても、溶融凝固部４３０が、ほぼ突起４２０ときの形状のままの状態になっていることがある。すると、溶融凝固部４３０に応力が集中して耐久性が悪化し、金属疲労で破壊することもある。
これを防止するためには、ウェルドナット４００の径ｄを大きくしたり、ブラケット３００の厚さｔ１を厚くしなければならないため、重量がアップするという問題点がある。

さらに、図８（ａ）、（ｂ）に示すようなウェルドナット９００では、座面９１０の突起９２０をクロスメンバ７００に溶接しても、溶融凝固部９３０が、突起９２０の形状を残したままの状態で溶接されることがある。この場合には、突起９２０が座面９１０から突出しているため、座面９１０とクロスメンバ７００の溶着面７１０との間に隙間ｔ２ができ、密着が妨げられる。
すると、ウェルドナット９００の座面９１０とクロスメンバ７００の溶着面７１０との間には、図８（ｂ）で矢印で示すように、ボルト８００の座面８１０と、ガードパイプとの隙間から雨水等が浸入して、ボルト挿通孔６１０および隙間ｔ２を通って、クロスメンバ７００側に流れ、車室内に雨水等が流れ込んだり、錆が発生したりするという問題点がある。

そこで、本発明は、金属疲労に対する強度を向上させるとともに、雨水等が座面を通過することを防止したウェルドナットを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、請求項１に記載のウェルドナットの発明は、中央部に形成された雌ねじ部と、この雌ねじ部の一端側に設けられた座面とを有するウェルドナットにおいて、前記座面の外周と内周との間に環状突起を形成し、この環状突起の半径方向の内側と外側とに環状溝を形成したことを特徴とする。

請求項１に記載のウェルドナットの発明によれば、ウェルドナットは、座面の外周と内周との間に環状突起が形成され、この環状突起の半径方向の内側と外側とに環状溝が形成されていることにより、溶接時に溶融したプロジェクション溶融金属を環状溝が堰き止めて雌ねじ側へ移行することを阻止する。溶融金属の余剰分も、環状突起の半径方向の内側と外側の環状溝に流れ込む。このため、余剰分の溶融金属によって、ウェルドナットの座面と被溶接部材の溶着面との間に、溶融金属が介在された状態で凝固し、その間に隙間ができることが解消される。

請求項２に記載のウェルドナットの発明は、請求項１に記載のウェルドナットであって、前記内側の環状溝と前記外側の環状溝は、前記環状突起に隣接して配設されていることを特徴とする。

請求項２に記載のウェルドナットの発明によれば、溶接時に、環状突起が溶融したプロジェクション溶融金属は、座面の半径方向の内側方向と外側方向とに向かって流動し、環状突起に隣接した内側の環状溝と外側の環状溝とに、スムーズに流れ込んで凝固する。

本発明の請求項１に係るウェルドナットによれば、溶接時にはプロジェクション溶融金属を環状溝で堰き止めて雌ねじ部側へ移行することを阻止することができる。溶融金属の余剰分は、環状突起の内側および外側へ流動して環状溝に流れ込むことにより、溶融金属によってウェルドナットの座面と被溶接部材の溶着面との間に隙間なく、互いに密着された状態に溶接されるため、この部分に錆が生じることを解消することができる。また、環状突起は、溶接時に溶融したプロジェクション溶融金属が、被溶接部材の溶着面にがリング状に密着した状態に溶接されることにより、雌ねじ部の周囲を空間を完全に遮断することができるため、雌ねじ部内から浸入して来る水を阻止することができる。

本発明の請求項２に係るウェルドナットによれば、環状突起の内側および外側に、環状溝が隣接されているため、溶接時に環状突起が溶融すると、余剰な溶融金属はスムーズに環状溝に流れ込んで凝固するようになる。

次に、本発明の実施形態に係るウェルドナットを図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るウェルドナットの拡大中央縦断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るウェルドナットの座面を示す拡大底面図である。図３は、本発明の実施形態に係るウェルドナットを被溶接部材に溶接したときの状態を示す要部拡大断面図である。

≪ウェルドナットの構成≫
図１および図２に示すウェルドナット１は、座面１１を被溶接部材２（図３参照）に溶接して配設されるナットであり、例えば、鍔１２を有する座付六角ナットからなる。このウェルドナット１は、中央部に形成された雌ねじ部１３と、この雌ねじ部１３の一端側に設けられた座面１１とを有している。ウェルドナット１は、座面１１の外周と内周との間に、環状突起１４を形成し、この環状突起１４の半径方向の内側と外側とにそれぞれ環状溝１５，１６が形成されている。
なお、ウェルドナット１は、六角ナットを例示したが、四角形や円形等のナットでもよく、特に外形は限定されない。例えば、ウェルドナット１は、袋ナット等でもよい。また、鍔１２は、座面１１の広さに応じて適宜に形成すればよく、なくても構わない。

＜環状突起の構成＞
図１および図２に示す環状突起１４は、ウェルドナット１がプロジェクション溶接機等によって被溶接部材２（図３参照）に溶接するときに、溶融するように形成された溶融凝固部（プロジェクション）である。この環状突起１４は、例えば、座面１１において、雌ねじ部１３の縁と座面１１の外周縁との略中間部に、雌ねじ部１３に沿って形成された断面が三角形の突起からなる。このように、環状突起１４は、座面１１の外周縁より雌ねじ部１３側に寄った位置に形成されている。そして、環状突起１４は、図１に示すように座面１１より突出して形成され、図２に示すように、途切れることなく連続形成された円形の突起からなる。
なお、環状突起１４は、溶接したときに、被溶接部材２に密接するとともに、環状溝１５，１６内に流入して突起の形状が消失される程度の高さに形成してある。

＜環状溝の構成＞
図１および図２に示す環状溝１５，１６は、ウェルドナット１をプロジェクション溶接機等によって被溶接部材２に溶接したときに、溶融した環状突起１４のプロジェクション溶融金属と、余剰分の溶融金属とが流れ込むように形成された溝である。この内側の環状溝１５と外側の環状溝１６は、環状突起１４に隣接して配設されており、例えば、断面が三角形の細幅の溝からなる。なお、環状溝１５，１６は、凹溝状のものであっても構わない。

内側の環状溝１５は、環状突起１４の内側に沿って途切れることがないように、底面視して円形に形成された溝であり、雌ねじ部１３を所望間隔を介在して囲むように形成されている。この内側の環状溝１５は、溶接時に、溶融した環状突起１４のプロジェクション溶融金属が流れ込んで、座面１１の雌ねじ部１３側に流れることを防止するために堰き止める溝である。

外側の環状溝１６は、本実施形態においては、環状突起１４の外側に沿って、途切れることがないように、底面視して円形に形成された溝であり、環状突起１４を囲むように形成されている。この外側の環状溝１６は、溶接時に、溶融した環状突起１４のプロジェクション溶融金属が流れ込んで、座面１１を外周縁側に流れることを防止するために堰き止める溝である。

≪被溶接部材の構成≫
図３に示す被溶接部材２は、ウェルドナット１が溶接される金属製のものであればよく、例えば、鋼板等からなる。

≪ウェルドナットの作用≫
次に、図１〜図３を参照しながらウェルドナット１の作用を説明する。
図３に示すように、ウェルドナット１を被溶接部材２に溶接するときには、例えば、プロジェクション溶接機等の電気抵抗溶接機によって溶接する。
ウェルドナット１は、一般のウェルドナットと同様に、座面１１の環状突起１４を被溶接部材２に当接させて加圧しつつ通電し、環状突起１４に抵抗熱を発生させ、この熱によって環状突起１４が溶融されて、被溶接部材２に溶着される。

このとき、環状突起１４は、山状の先端側が被溶接部材２の溶着面２ａに押圧されて押し潰されるように溶融して、プロジェクション溶融金属が環状突起１４の内側および外側の麓側に形成された空間状態の環状溝１５，１６内に流れ込んで溜まる。
やがて環状突起１４のプロジェクション溶融金属は、被溶接部材２の溶着面２ａに押圧されて平らになり、座面１１に太い環状円を描くように流動して、溶着面２ａに密着した状態で溶着される。

環状突起１４が溶融したプロジェクション溶融金属は、当該環状突起１４に隣設して環状溝１５，１６が形成されていることにより、スムーズに環状溝１５，１６内に流れ込んで、環状の溶融凝固部１７を形成する。

そして、内側の環状溝１５は、プロジェクション溶融金属が、この内側の環状溝１５を越えて座面１１から雌ねじ部１３内に流れ込むことを阻止する。外側の環状溝１６は、プロジェクション溶融金属が、この外側の環状溝１６を越えて座面１１から外周部外に流れ出ることを阻止する。

このため、溶融凝固部１７は、ウェルドナット１の座面１１と被溶接部材２の溶着面２ａとの間に膨らんだ状態で、凸部が介在されることがなく、座面１１と溶着面２ａとが密着した間にリング状に凝固される。

したがって、プロジェクション溶融金属が、ウェルドナット１の座面１１と被溶接部材２の溶着面２ａとの間に、凸部状に凝固することが解消されて、座面１１と溶着面２ａとの間に隙間が生じることを防止できる。
その結果、座面１１と溶着面２ａとの間には、水が浸入することが防止され、錆の発生を的確に防止することができる。

≪被溶接部材の一例≫
次に、図４を参照しながら図３に示す被溶接部材２の具体例として、車体フレーム３のブラケット２１に配設されるウェルドナット１を挙げて説明する。

＜被溶接部材としてのブラケットの場合＞
図４は、本発明の実施形態に係るウェルドナットを設けた自動車用のブラケットの一例を示す図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）はウェルドナットの溶接状態を示す要部拡大断面図である。

まず、図４（ａ）、（ｂ）を参照しながら前記被溶接部材２としてのブラケット２１を説明する。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、自動車の車体フレーム３には、ブラケット２１を介してサスペンションアーム５が設置されている。ブラケット２１は、車体フレーム３に溶接され、サスペンションアーム５のブッシュ５１にボルト４を挿通して、ウェルドナット１に螺合させることによって、サスペンションアーム５を車体フレーム３に連結している。

ウェルドナット１は、座面１１がブラケット２１の溶着面２１ａに溶着されて、雌ねじ部１３にボルト４が螺合されている。そして、座面１１は、前記環状突起１４（図３参照）がブラケット２１の溶着面２１ａに面一の状態で、隙間なく密着した状態に溶接されている。ウェルドナット１の環状突起１４（図１参照）は、ブラケット２１に溶接されたことによって、溶融した溶融凝固部１７が、ほぼ幅Ｌの太さのリングとなって、ウェルドナット１の座面１１とブラケット２１の溶着面２１ａとの間に面一の状態で介在される。

このような場合、ウェルドナット１は、図４（ａ）走行中の車体の上下動に伴って、サスペンションアーム５が矢印Ａの車幅方向に移動し、ボルト４およびウェルドナット１が矢印Ｂの車幅方向に引っ張られる。
すると、環状突起１４（図１参照）は溶融して、ウェルドナット１の座面１１とブラケット２１の溶着面２１ａとの間が面一の状態になっているため、応力が集中することが解消される。
その結果、ブラケット（被溶接部材）２１の金属疲労の強度が向上されて耐久性も向上されることになる。

＜被溶接部材としての車体フレームの場合＞
図５は、本発明の実施形態に係るウェルドナットによってガードパイプを車体フレームに取り付けた一例を示す図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｙ−Ｙ線拡大断面図である。

まず、図５（ａ）を参照しながら図３に示す前記被溶接部材２としての車体フレーム６を説明する。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、車体フレーム６は、車体７の床７１を構成するミドルフロアであり、ウェルドナット１（図５（ｂ）参照）が溶接されている。この車体フレーム６には、床７１の下に設けたキャニスタ８を保護するためのガードパイプ９が固定されている。
ガードパイプ９は、ボルト４をボルト挿通孔９ａに挿通して、車体フレーム６に溶接されたウェルドナット１（図５（ｂ）参照）に螺合することによって、車体７に取り付けられている。

図５（ｂ）に示すウェルドナット１は、座面１１が車体フレーム６の溶着面６ａに溶着されて、雌ねじ部１３にボルト４が螺合されている。そして、座面１１は、環状突起１４（図３参照）が車体フレーム６の溶着面６ａに面一の状態で、隙間なく密着した状態に溶接されている。ウェルドナット１の環状突起１４（図１参照）は、車体フレーム６に溶接されたことによって、溶融した溶融凝固部１７が、ほぼ幅Ｌの太さのリングとなって、ウェルドナット１の座面１１と車体フレーム６の溶着面６ａとの間に面一の状態で介在される。

このような場合、ウェルドナット１は、床７１の下方の雨水や泥水がボルト４に浸ったとしても、ウェルドナット１の座面１１と車体フレーム６の溶着面６ａとの間は面一に、かつ、溶融凝固部１７が環状に密着した状態で溶着されているため、ウェルドナット１の座面１１と、車体フレーム６の溶着面６ａとの間を水等の通過が阻止されて、車室内側に水等が浸入することが防止される。

また、ガードパイプ９には、走行中に異物が衝突する等によって、外力が加わることがある。すると、溶接前の環状突起１４（図１参照）は溶融して、ウェルドナット１の座面１１と車体フレーム６の溶着面６ａとの間が面一の状態になっているため、引っ張り応力や曲げ応力や圧縮応力等の応力が集中することが解消される。
その結果、ウェルドナット１の金属疲労の強度が向上されて耐久性も向上されることになる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。

本発明の実施形態に係るウェルドナットの拡大中央縦断面図である。 本発明の実施形態に係るウェルドナットの座面を示す拡大底面図である。 本発明の実施形態に係るウェルドナットを被溶接部材に溶接したときの状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の実施形態に係るウェルドナットを設けた自動車用のブラケットの一例を示す図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）はウェルドナットの溶接状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の実施形態に係るウェルドナットによってガードパイプを車体フレームに取り付けた一例を示す図であり、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｙ−Ｙ線拡大断面図である。 従来のウェルドナットの溶接後の座面の状態を示す正面図である。 従来のウェルドナットを示す図であり、（ａ）は自動車のサブフレームのブラケットに設けられたウェルドナットを示す要部断面図、（ｂ）はブラケットに溶接されたウェルドナットを示す要部拡大図である。 従来のボルトとウェルドナットの締結状態を示す図であり、（ａ）は自動車のクロスメンバにボルト締めされる燃料タンク用のガードパイプを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｘ−Ｘ線方向拡大断面図である。

符号の説明

１ ウェルドナット
２ 被溶接部材
４ ボルト
１１ 座面
１３ 雌ねじ部
１４ 環状突起
１５，１６ 環状溝
１７ 溶融凝固部

Claims (2)

1. 中央部に形成された雌ねじ部と、この雌ねじ部の一端側に設けられた座面とを有するウェルドナットにおいて、
   前記座面の外周と内周との間に環状突起を形成し、
   この環状突起の半径方向の内側と外側とに環状溝を形成したことを特徴とするウェルドナット。
2. 前記内側の環状溝と前記外側の環状溝は、前記環状突起に隣接して配設されていることを特徴とする請求項１に記載のウェルドナット。

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