JPWO2019146243A1 - 溶接構造 - Google Patents

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Abstract

溶接構造において、挿入孔の軸方向から見た第１部材と第２部材の断面にて、溶接箇所は複数設けられ、前記溶接箇所の外周線は、曲線形状部位と、２つの側面部位と、を備え、両端部溶接箇所では、当該両端部溶接箇所の外周線における外側側面部位と、前記第２部材の外周線と、が交わるようにして前記第１部材と前記第２部材とが溶接されており、前記両端部溶接箇所の外周線における前記外側側面部位と前記第２部材の外周線とが交わる２つの交点を第１交点と第２交点とするときに、前記第１交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第１直線と前記第２交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第２直線とが成す角度である溶接角度は、第１所定角度以上に設定されている。

Description

本開示は、第１部材の挿入孔の内部に第２部材が挿入されて第１部材と第２部材とが溶接されている溶接構造に関するものである。
従来技術として、特許文献１に開示されるようなバルブ装置が存在する。このバルブ装置は、中央に挿入孔が設けられたバルブを備えており、このバルブの挿入孔にシャフトの一端が挿入された状態でシャフトとバルブとが溶接されている。
特開２０１６−１３３０７６号公報
特許文献１に開示されるバルブ装置において、開弁状態から閉弁状態に移行する際、バルブが着座シートに接触し、シャフトとバルブの溶接部に応力が生じる。そして、この応力が繰り返し生じることで、溶接部が疲労破壊するおそれがある。
そこで、溶接部の溶接深度を大きくすることで溶接部の耐久性を向上させることが考えられる。しかしながら、溶接深度を大きくするためには、溶接の出力として高い出力が要求される。また、溶接の出力を高くして溶接部に対して加わる熱量が多くなると溶接歪みが大きくなったり、溶接部の鋭敏化（熱履歴によって耐食性が低下する現象）が促進されるおそれがある。
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、必要な溶接の出力を抑制しつつ溶接部の耐久性を向上させることができる溶接構造を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、挿入孔が設けられた第１部材と、第２部材と、を有し、前記第２部材が前記挿入孔に挿入された状態で前記第１部材に溶接固定されている溶接構造において、前記挿入孔の軸方向から見た前記第１部材と前記第２部材の断面にて、前記第１部材と前記第２部材とが溶接される溶接箇所は複数設けられ、前記溶接箇所の外周線は、前記第１部材側から前記第２部材側に向かう方向の先端に形成される曲線形状部位と、前記曲線形状部位の周方向両端に接続する２つの側面部位と、を備え、複数の前記溶接箇所により構成される溶接領域にて前記溶接箇所の配列方向の両端の位置に設けられた前記溶接箇所である両端部溶接箇所では、当該両端部溶接箇所の外周線における２つの前記側面部位のうちの前記溶接領域の外側の前記側面部位である外側側面部位と、前記第２部材の外周線と、が交わるようにして前記第１部材と前記第２部材とが溶接されており、前記両端部溶接箇所の外周線における前記外側側面部位と前記第２部材の外周線とが交わる２つの交点を第１交点と第２交点とするときに、前記第１交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第１直線と前記第２交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第２直線とが成す角度である溶接角度は、第１所定角度以上に設定されていること、を特徴とする。
この態様によれば、複数の溶接箇所により溶接領域を構成し、溶接角度を大きくすることにより、各々の溶接箇所の溶接深度を深くすることなく、溶接部の耐久性を向上させることができる。そのため、必要な溶接の出力を小さくでき、溶接歪みや溶接部の鋭敏化を抑制できる。したがって、必要な溶接の出力を抑制しつつ溶接部の耐久性を向上させることができる。
また、両端部溶接箇所における外側側面部位に第２部材の外周線が交わるように溶接されているので、溶接角度に誤差が生じることを抑制し、溶接部の耐久性に誤差が生じることを抑制することができる。
上記の態様においては、前記溶接領域の領域外では前記第１部材の前記挿入孔の外周線と前記第２部材の外周線との間に隙間が形成されていること、が好ましい。
この態様によれば、隙間が形成される構造では特に溶接箇所に応力が集中するため、本技術を採用することで、応力集中箇所の耐久性を向上させることができる。
上記の態様においては、複数の前記溶接箇所が間隔を空けて設けられていること、が好ましい。
この態様によれば、溶接箇所の数を少なくしつつ（換言すれば、複数の溶接箇所の総溶接面積を少なくしつつ）、溶接角度を大きくすることができる。そのため、溶接に必要な出力の合計量を抑制しつつ、溶接部の耐久性を向上させることができる。
上記の態様においては、前記溶接箇所は、２つ設けられていること、が好ましい。
この態様によれば、溶接箇所の数を最大限少なくしつつ、溶接角度を大きくすることができる。そのため、溶接に必要な出力の合計量を最大限抑制しつつ、溶接部の耐久性を向上させることができる。
上記の態様においては、前記第１所定角度は前記第２部材の外周線の形状に依存して変更されること、が好ましい。
この態様によれば、第２部材の外周線の形状に応じて、溶接部の耐久性を向上させることができる。
上記の態様においては、前記第２部材の外周線の形状は円形状または略円形状であり、前記第１所定角度以上とは、６５°以上であること、が好ましい。
この態様によれば、溶接部の耐久性をほぼ最大限まで向上させることができる。
上記の態様においては、前記溶接角度が、前記第１所定角度よりも大きく、且つ、前記第１部材に傾きが生じうる角度である第２所定角度に設定された場合には、少なくとも１つの前記溶接箇所が、前記第２所定角度で定められる前記溶接領域の中央または略中央に設けられること、が好ましい。
この態様によれば、第１部材と第２部材を所望の配置状態で溶接できる。
上記の態様においては、前記第１部材は弁体であり、前記第２部材は前記弁体を回動させるための回転軸であること、が好ましい。
上記の態様においては、前記弁体はバタフライ弁であること、が好ましい。
本開示の溶接構造によれば、必要な溶接の出力を抑制しつつ溶接部の耐久性を向上させることができる。
二重偏心弁を備えた流量制御弁の一例を示す斜視図である。 全閉状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。 全開状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。 閉弁状態であるときの弁座、弁体及び回転軸を示す側面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 弁体の挿入孔の内部に回転軸のピンを挿入した状態を示す断面図である。 溶接角度と最大主応力との関係を解析する際に用いた解析モデルの一例を示す図である。 解析諸元（１）を表した図である。 解析諸元（２）を表した図である。 解析諸元（３）を表した図である。 解析諸元（４）を表した図である。 解析諸元（５）を表した図である。 解析諸元（６）を表した図である。 溶接角度と最大主応力の解析値との相関図である。 本実施形態の溶接構造の一例を示す断面図であり、弁体の挿入孔の軸方向から見たときの弁体と回転軸との断面図である。 両端の溶接箇所の間に１つの溶接箇所を設けた場合を示す断面図である。 両端の溶接箇所の間に１つの溶接箇所を設けた場合の別の例を示す断面図である。 溶接箇所を１つ設けた場合を示す断面図である。 比較例の溶接構造を示す断面図である。
以下、本開示の溶接構造の実施形態について説明するが、ここでは、流量制御弁１に採用される二重偏心弁における弁体と回転軸の溶接構造を例に挙げて説明する。そこで、まず流量制御弁１について説明した後に、二重偏心弁における弁体と回転軸の溶接構造について説明する。
図１に示すように、流量制御弁１は、二重偏心弁より構成される弁部２と、モータを内蔵したモータ部３と、複数のギヤを内蔵した減速機構部４とを備える。図２と図３に示すように、弁部２は、内部に流体が流れる流路１１を有する金属製の管部１２を含み、流路１１の中には弁座１３、弁体１４及び回転軸１５が配置される。流路１１の内形、弁座１３の外形、弁体１４の外形は、それぞれ平面視で円形又はほぼ円形をなしている。回転軸１５には、モータの回転力が複数のギヤを介して伝えられるようになっている。本実施形態で、流路１１を有する管部１２は、ハウジング６の一部に相当し、モータ部３のモータや減速機構部４の複数のギヤは、このハウジング６により覆われる。ハウジング６は、アルミ等の金属により形成される。
流路１１には段部１０が形成され、その段部１０に弁座１３が組み込まれる。弁座１３は、円環状をなし、中央に円形又はほぼ円形の弁孔１６を有する。弁孔１６の縁部には環状のシート面１７が形成されている。本実施形態では、弁座１３は、ゴムシール部１３ａを備えており、このゴムシール部１３ａにシート面１７が形成されている。弁体１４は、バタフライ弁の一種であり、円板状をなし、その外周には、シート面１７に対応する環状のシール面１８が形成されている。弁体１４は回転軸１５に固定され、回転軸１５と一体的に回動する。
図５に示すように、回転軸１５の軸線Ｌ１は、弁体１４及び弁孔１６の径方向と平行に伸び、弁孔１６の中心Ｐ１から弁孔１６の径方向へ偏心して配置されると共に、弁体１４のシール面１８が回転軸１５の軸線Ｌ１から弁体１４の軸線Ｌ２が伸びる方向へ偏心して配置される。また、弁体１４を回転軸１５の軸線Ｌ１を中心に回動させることにより、弁体１４のシール面１８が、弁座１３のシート面１７に面接触する全閉位置（図２参照）とシート面１７から最も離れる全開位置（図３参照）との間で移動可能に構成される。
本実施形態では、図５において、全閉位置から弁体１４が開弁方向（図５に示す矢印Ｆ１の方向、すなわち図５において時計回り方向）へ回動し始めると同時に、弁体１４のシール面１８が弁座１３のシート面１７から離れ始めると共に回転軸１５の軸線Ｌ１を中心とする回動軌跡Ｔ１，Ｔ２に沿って移動し始めるようになっている。
図４と図５に示すように、弁体１４は、その上側の板面１４ａから突出し回転軸１５に固定される山形状の固定部１４ｂを含む。この固定部１４ｂは回転軸１５の軸線Ｌ１から回転軸１５の径方向へずれた位置にて、回転軸１５の先端から突出するピン１５ａを介して回転軸１５に固定される。また、図５に示すように、固定部１４ｂは、弁体１４の軸線Ｌ２上に配置され、固定部１４ｂを含む弁体１４が、弁体１４の軸線Ｌ２を中心に左右対称形状をなすように形成される。なお、詳しくは後述するように弁体１４と回転軸１５は溶接されているが、図５では弁体１４と回転軸１５の溶接部を省略している。
次に、二重偏心弁における弁体１４（「第１部材」の一例）と回転軸１５（「第２部材」の一例）の溶接構造について説明する。
弁体１４と回転軸１５の溶接構造において、弁体１４と回転軸１５とを溶接する際には、まず、図６に示すように、弁体１４の固定部１４ｂに設けられた挿入孔１４ｃの内部に回転軸１５のピン１５ａを挿入する。このとき、挿入孔１４ｃの図６の上側の位置において、挿入孔１４ｃの外形を形成する内壁面１４ｄとピン１５ａの外周面１５ｂとが接点Ｐｏにて接している。すなわち、挿入孔１４ｃの軸方向（図６の紙面手前方向）から見た弁体１４と回転軸１５の断面にて、挿入孔１４ｃの内壁面１４ｄは円形状に形成され、ピン１５ａの外周面１５ｂの形状は略円形状に形成されており、接点Ｐｏ付近では、挿入孔１４ｃの内壁面１４ｄの曲率よりも、ピン１５ａの外周面１５ｂの曲率を大きくしている。なお、「略円形状」とは、周方向の一部に曲率の異なる部分を備える円形状である。また、挿入孔１４ｃの径はピン１５ａの外径よりも大きいため、挿入孔１４ｃの図６の下側の位置においては、挿入孔１４ｃの内壁面１４ｄとピン１５ａの外周面１５ｂとが離れている。
そして、このような状態で、図６の上側から下側に向かって（すなわち、弁体１４の軸線Ｌ２（図５参照、中心軸）方向について固定部１４ｂ側から板面１４ａ側に向かって）、図中の矢印に示すように、弁体１４と回転軸１５とを溶接する。このようにして、本実施形態では、回転軸１５が挿入孔１４ｃに挿入された状態で弁体１４に溶接固定されている。なお、ピン１５ａの外周面１５ｂの形状は円形状であってもよい。
このような弁体１４と回転軸１５の溶接構造において、例えば、図１８に示すように、弁体１４と回転軸１５の溶接部（以下、単に「溶接部」ともいう。）として、溶接箇所２１を１つ設けた場合を考える。この場合、開弁状態から閉弁状態へ移行する閉弁動作時において、回転軸１５のピン１５ａが断面中心Ｏを中心に図中の矢印Ａｒ方向（反時計回り方向）に回転するときに、弁体１４が弁座１３のゴムシール部１３ａ（図５等参照）と衝突する際に発生する荷重によって、応力集中領域ＰＸにて応力が集中して発生する。そして、開閉弁動作が繰り返し行われると、応力集中領域ＰＸにて応力が繰り返し発生するので、溶接箇所２１が疲労破壊するおそれがある。
これに対し、１つ設けられた溶接箇所２１について、その溶接深度を大きくしたり、あるいは、その溶接幅を増やしたりすることにより、応力集中領域ＰＸにて発生する応力を低減して、溶接部の耐久性を向上させることが考えられる。なお、溶接深度は、溶融が起きた部分の深さである。しかしながら、溶接に必要な出力として高い出力が要求されるとともに、溶接の出力の上昇により回転軸１５にて熱による歪みが発生する懸念がある。そうすると、閉弁状態にて弁座１３と弁体１４との間のシール性（封止性）が低下するおそれや、溶接部が鋭敏化して脆くなるおそれがある。
そこで、必要な溶接の出力を抑制しつつ溶接部の耐久性を向上させることができる溶接の条件を検討するため、例えば図７に示すような解析モデルを用いて応力解析を行い、溶接部の耐久性についての評価を行った。図７に示す解析モデルでは、溶接領域Ｗａにおける両端部と回転軸１５の外周線ＰＬｓとの２つの交点である第１交点Ｘ１と第２交点Ｘ２が各々回転軸１５の断面中心Ｏ（回転軸１５の回転中心）と結ぶ２つの直線である第１直線ＳＬ１と第２直線ＳＬ２の成す角度を溶接角度θとする。なお、溶接領域Ｗａは、弁体１４と回転軸１５の溶接部であり、後述する各解析諸元にて示すように、１つまたは複数の溶接箇所２１により構成される。なお、図７においては、溶接領域Ｗａが１つの溶接箇所２１により構成される例を示している。また、溶接領域Ｗａの領域外では弁体１４の挿入孔１４ｃの外周線ＰＬｈ（内壁面１４ｄ）と回転軸１５のピン１５ａの外周線ＰＬｓ（外周面１５ｂ）との間に隙間δが形成されている。
そして、各解析諸元として、溶接箇所２１の数と溶接角度θとを各々設定した。具体的には、解析諸元（１）として、図８に示すように、溶接箇所２１の数を１つとしつつ溶接の出力を「小」として、溶接角度θを２１°に設定した。また、解析諸元（２）として、図９に示すように、溶接箇所２１の数を１つとしつつ溶接の出力を「中」として、溶接角度θを３１°に設定した。また、解析諸元（３）として、図１０に示すように、溶接の出力を「小」としつつ溶接箇所２１の数を３つとして、溶接角度θを６５°に設定した。また、解析諸元（４）として、図１１に示すように、溶接の出力を「小」としつつ溶接箇所２１の数を２つとし、さらに、２つの溶接箇所２１の間に間隔を設けて、溶接角度θを６５°に設定した。また、解析諸元（５）として、図１２に示すように、溶接の出力を「小」としつつ溶接箇所２１の数を４つとし、溶接角度θを９１°に設定した。また、解析諸元（６）として、図１３に示すように、溶接箇所２１の数を１つとしつつ溶接の出力を「大」として、溶接角度θを１８０°に設定した。
すると、解析結果として、図１４に示すように、溶接角度θが６５°以上である解析諸元（３），（４），（５），（６）において、応力集中領域ＰＸにて発生する最大主応力が所定値α以下となって、最大主応力を溶接角度θが１８０°のときの値（図１４の（６））とほぼ同程度にまで低減することができた。このように、溶接角度θは６５°以上であることが望ましいことが分かった。また、溶接箇所２１の数が最大主応力に影響を与えないことも分かった。
しかしながら、溶接箇所２１の数を１つとした解析諸元（６）においては、溶接の出力を「大」としており、必要な溶接の出力が高い。そこで、本実施形態では、必要な溶接の出力を抑制するため、溶接箇所２１を複数設け、溶接角度θを６５°以上に設定する。
また、解析諸元（３），（４）において、発生する最大主応力がほぼ等しいことから、必要な溶接の出力を最大限抑制しつつ溶接部の耐久性を向上させる溶接条件としては、解析諸元（４）がより望ましい。そこで、本実施形態では、最も望ましい溶接の条件として、溶接箇所２１を２つ設け、この２つの溶接箇所２１について間隔を空けて設けておき、溶接角度θを６５°以上に設定する。
ところで、溶接箇所２１の外周線ＰＬｗに対して回転軸１５の外周線ＰＬｓが交わる位置について着目する。溶接箇所２１の外周線ＰＬｗは、図１９に示すように、弁体１４側から回転軸１５側に向かう方向（溶接時の溶け込み方向、図１９の下方向）の先端に形成される曲線形状部位３１と、曲線形状部位３１の周方向端部３１ａに接続する２つの直線形状部位３２と、を備えている。そこで、例えば、比較例として、図１９に示すように、溶接領域Ｗａの両端に設けられた溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂにおいて、その曲線形状部位３１に回転軸１５の外周線ＰＬｓが交わるように溶接する場合を考える。そうすると、この場合、溶接深度のズレによって、溶接角度θに誤差が生じ易く、溶接部の耐久性に誤差が生じるおそれがある。なお、直線形状部位３２は、本開示の「側面部位」の一例である。
そこで、本実施形態では、図１５に示すように、溶接領域Ｗａの両端に設けられた溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂ（「両端部溶接箇所」の一例）において、その外側直線形状部位３２Ａに回転軸１５の外周線ＰＬｓが交わるように溶接する。これにより、溶接深度のズレによって、溶接角度θに誤差が生じ難くし、溶接部の耐久性に誤差が生じることを抑制できる。なお、外側直線形状部位３２Ａとは、溶接箇所２１Ａ（溶接箇所２１Ｂ）の外周線ＰＬｗにおける２つの直線形状部位３２のうちの溶接領域Ｗａの外側の直線形状部位３２である。また、図１５に示す例では、溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂは回転軸１５の径方向（詳しくは、弁体１４の径方向）に配列されており、「溶接箇所の配列方向」は回転軸１５の径方向に相当する。なお、外側直線形状部位３２Ａは、本開示の「外側側面部位」の一例である。
すなわち、本実施形態では、例えば、図１５に示すように、挿入孔１４ｃの軸方向（図１５の紙面手前方向）から見た弁体１４と回転軸１５の断面にて、弁体１４の挿入孔１４ｃの外周線ＰＬｈ（内壁面１４ｄ）を円形状とし、回転軸１５のピン１５ａの外周線ＰＬｓ（外周面１５ｂ）を略円形状とする。そして、挿入孔１４ｃの外周線ＰＬｈとピン１５ａの外周線ＰＬｓとが、接点Ｐｏにて接するようにする。
そして、溶接箇所２１を２つ設ける。詳しくは、２つの溶接箇所２１として溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂを設け、この溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂとの間に間隔を設ける。また、溶接領域Ｗａの領域外では、弁体１４の挿入孔１４ｃの外周線ＰＬｈと回転軸１５のピン１５ａの外周線ＰＬｓの間に隙間δを形成しておく。
また、溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂでは、その外周線ＰＬｗにおける外側直線形状部位３２Ａと回転軸１５のピン１５ａの外周線ＰＬｓとが交わるようにして、弁体１４と回転軸１５とを溶接する。
また、溶接角度θは、６５°以上に設定する。ここで、溶接角度θは、第１交点Ｘ１と回転軸１５の断面中心Ｏとを結ぶ第１直線ＳＬ１と、第２交点Ｘ２と回転軸１５の断面中心Ｏとを結ぶ第２直線ＳＬ２とが成す角度である。また、第１交点Ｘ１は溶接箇所２１Ａの外周線ＰＬｗにおける外側直線形状部位３２Ａと回転軸１５の外周線ＰＬｓとの交点であり、第２交点Ｘ２は溶接箇所２１Ｂの外周線ＰＬｗにおける外側直線形状部位３２Ａと回転軸１５の外周線ＰＬｓとの交点である。
なお、図１５に示す例では２つの溶接箇所２１を設けているが、これに限定されず、溶接箇所２１は複数設けられていればよく、３つ以上の溶接箇所２１を設けてもよい。
また、溶接角度θ（第１所定角度）は、回転軸１５の外周線ＰＬｓの形状に依存して変更されるものであり、本実施形態では回転軸１５の外周線ＰＬｓの形状を略円形状としており、溶接角度θを６５°以上に設定している。なお、回転軸１５の外周線ＰＬｓの形状は円形状としてもよい。
以上のように本実施形態によれば、挿入孔１４ｃの軸方向から見た弁体１４と回転軸１５の断面にて、溶接箇所２１は複数設けられている。そして、複数の溶接箇所２１により構成される溶接領域Ｗａにて溶接箇所２１の配列方向の両端の位置に設けられた溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂでは、その外周線ＰＬｗにおける外側直線形状部位３２Ａと回転軸１５の外周線ＰＬｓとが第１交点Ｘ１と第２交点Ｘ２で交わるようにして、弁体１４と回転軸１５とが溶接されている。そして、第１交点Ｘ１と回転軸１５の断面中心Ｏとを結ぶ第１直線ＳＬ１と第２交点Ｘ２と回転軸１５の断面中心Ｏとを結ぶ第２直線ＳＬ２とが成す角度である溶接角度θは、第１所定角度以上に設定されている。
このようにして複数の溶接箇所２１により溶接領域Ｗａを構成し、溶接角度θを大きくすることにより、各々の溶接箇所２１の溶接深度を深くすることなく、溶接部の耐久性を向上させることができる。そのため、必要な溶接の出力を小さくでき、溶接歪みや溶接部の鋭敏化を抑制できる。したがって、本実施形態によれば、必要な溶接の出力を抑制しつつ溶接部の耐久性を向上させることができる。
また、溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂにおける外側直線形状部位３２Ａに回転軸１５の外周線ＰＬｓが交わるように溶接されているので、溶接角度θに誤差が生じることを抑制し、溶接部の耐久性に誤差が生じることを抑制することができる。
また、本実施形態では、溶接領域Ｗａの領域外では弁体１４の挿入孔１４ｃの外周線ＰＬｈと回転軸１５の外周線ＰＬｓの間に隙間δが形成されている。このようにして隙間δが形成される構造では特に溶接箇所２１に応力が集中するため、本技術を採用することで、応力集中箇所の耐久性を向上させることができる。
また、本実施形態では、溶接箇所２１は２つ設けられ、この２つ設けられた溶接箇所２１である溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂが間隔を空けて設けられている。これにより、溶接箇所２１の数を少なくしつつ（換言すれば、複数の溶接箇所２１の総溶接面積を少なくしつつ）、溶接角度θを大きくすることができる。そのため、溶接に必要な出力の合計量を抑制しつつ、溶接部の耐久性を向上させることができる。
なお、溶接角度θが第１所定角度以上であれば、必ずしも溶接箇所２１の間隔を空ける必要はない。
また、溶接角度θ（第１所定角度）は回転軸１５の外周線ＰＬｓの形状に依存して変更され、本実施形態では、回転軸１５の外周線ＰＬｓの形状が円形状または略円形状であり、溶接角度θは６５°以上に設定されている。これにより、溶接箇所２１の耐久性をほぼ最大限まで向上させることができる。
また、例えば、溶接角度θが大きく、且つ、溶接箇所２１が２つである場合には、この２つの溶接箇所２１は、溶接領域Ｗａの中心の位置からの距離が大きくなる。そうすると、溶接領域Ｗａにおける一方の端部の溶接箇所２１の溶接を行ったときに、弁体１４が大きく引っ張られて溶接されることにより、弁体１４が傾いた状態で回転軸１５と溶接されるおそれがある。そのため、弁体１４と回転軸１５とを所望の相対的な配置状態で溶接できないおそれがある。
そこで、図１６に示すように、溶接角度θが大きく、弁体１４が傾いた状態で回転軸１５と溶接されるおそれがある角度である場合には、溶接領域Ｗａの両端の溶接箇所２１（溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂ）の間に、予め１つの溶接箇所２１（２１Ｃ）を設けておく。すなわち、本実施形態では、溶接角度θが、第１所定角度よりも大きく（例えば、６５°よりも大きく）、且つ、弁体１４に傾きが生じうる角度である第２所定角度に設定された場合には、少なくとも１つの溶接箇所２１を、第２所定角度で定められる溶接領域Ｗａの中央または略中央に設けるようにする。これにより、予め１つの溶接箇所２１を設けて回転軸１５を固定し、その状態で両端の溶接箇所２１を設けることで、弁体１４に傾きが生じることを抑制できる。そのため、弁体１４と回転軸１５を所望の配置状態で溶接できる。なお、「弁体１４に傾きが生じうる角度」とは、弁体１４が回転軸１５に対する所望の配置位置から傾いた状態で回転軸１５と溶接されるおそれがある角度である。また、図１６では、溶接角度θを例えば１００°としている。
また、図１７に示すように、溶接領域Ｗａの両端の溶接箇所２１（溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂ）の間に、予め１つの溶接箇所２１（２１Ｃ）を設けておいてもよい。この図１７に示す例では、溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂは、弁体１４の径方向（図１７の左右方向）に沿って形成されている。そして、溶接箇所２１Ａと溶接箇所２１Ｂと溶接箇所２１Ｃは回転軸１５の周方向に配列されており、「溶接箇所の配列方向」は回転軸１５の周方向に相当する。なお、図１７では、溶接角度θを例えば１８０°としている。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
本開示の溶接構造は、前記のような弁体１４と回転軸１５の溶接構造に限定されず、第１部材の挿入孔の内部に第２部材が挿入されて第１部材と第２部材とが溶接された溶接構造であれば適用可能である。例えば、本開示の溶接構造は、環状の歯車の挿入孔の内部に軸が挿入されて歯車と軸が溶接された溶接構造などに適用可能である。
また、本開示の「側面部位」（「外側側面部位」）は、直線形状部位３２（外側直線形状部位３２Ａ）のように直線形状に形成されていることに限定されず、直線以外の形状（例えば曲線形状など）に形成されていてもよい。
１ 流量制御弁
２ 弁部
３ モータ部
１３ 弁座
１３ａ ゴムシール部
１４ 弁体
１４ｃ 挿入孔
１４ｄ 内壁面
１５ 回転軸
１５ａ ピン
１５ｂ 外周面
１６ 弁孔
１７ シート面
１８ シール面
２１ 溶接箇所
３１ 曲線形状部位
３２ 直線形状部位
２１Ａ，２１Ｂ 溶接箇所
３２Ａ 外側直線形状部位
ＰＸ 応力集中領域
ＰＬｗ （溶接箇所の）外周線
ＰＬｓ （回転軸の）外周線
Ｗａ 溶接領域
Ｘ１ 第１交点
Ｘ２ 第２交点
Ｏ （回転軸の）断面中心
ＳＬ１ 第１直線
ＳＬ２ 第２直線
α 所定値
θ 溶接角度
δ 隙間
【０００２】
課題を解決するための手段
［０００７］
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、挿入孔が設けられた第１部材と、第２部材と、を有し、前記第２部材が前記挿入孔に挿入された状態で前記第１部材に溶接固定されている溶接構造において、前記挿入孔の軸方向から見た前記第１部材と前記第２部材の断面にて、前記第１部材と前記第２部材とが溶接される溶接箇所は複数設けられ、前記溶接箇所の外周線は、前記第１部材側から前記第２部材側に向かう方向の先端に形成される曲線形状部位と、前記曲線形状部位の周方向両端に接続する２つの側面部位と、を備え、複数の前記溶接箇所により構成される溶接領域にて前記溶接箇所の配列方向の両端の位置に設けられた前記溶接箇所である両端部溶接箇所では、当該両端部溶接箇所の外周線における２つの前記側面部位のうちの前記溶接領域の外側の前記側面部位である外側側面部位と、前記第２部材の外周線と、が交わるようにして前記第１部材と前記第２部材とが溶接されており、前記両端部溶接箇所の外周線における前記外側側面部位と前記第２部材の外周線とが交わる２つの交点を第１交点と第２交点とするときに、前記第１交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第１直線と前記第２交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第２直線とが成す角度である溶接角度は、第１所定角度以上に設定され、前記溶接領域の領域外では前記第１部材の前記挿入孔の外周線と前記第２部材の外周線との間に隙間が形成され、前記溶接領域は１つのみであること、を特徴とする。
［０００８］
この態様によれば、複数の溶接箇所により溶接領域を構成し、溶接角度を大きくすることにより、各々の溶接箇所の溶接深度を深くすることなく、溶接部の耐久性を向上させることができる。そのため、必要な溶接の出力を小さくでき、溶接歪みや溶接部の鋭敏化を抑制できる。したがって、必要な溶接の出力を抑制しつつ溶接部の耐久性を向上させることができる。
［０００９］
また、両端部溶接箇所における外側側面部位に第２部材の外周線が交わるように溶接されているので、溶接角度に誤差が生じることを抑制し、溶接部の耐久性に誤差が生じることを抑制することができる。
［００１０］
【０００３】
［００１１］
また、隙間が形成される構造では特に溶接箇所に応力が集中するため、本技術を採用することで、応力集中箇所の耐久性を向上させることができる。
［００１２］
上記の態様においては、複数の前記溶接箇所が間隔を空けて設けられていること、が好ましい。
［００１３］
この態様によれば、溶接箇所の数を少なくしつつ（換言すれば、複数の溶接箇所の総溶接面積を少なくしつつ）、溶接角度を大きくすることができる。そのため、溶接に必要な出力の合計量を抑制しつつ、溶接部の耐久性を向上させることができる。
［００１４］
上記の態様においては、前記溶接箇所は、２つ設けられていること、が好ましい。
［００１５］
この態様によれば、溶接箇所の数を最大限少なくしつつ、溶接角度を大きくすることができる。そのため、溶接に必要な出力の合計量を最大限抑制しつつ、溶接部の耐久性を向上させることができる。
［００１６］
上記の態様においては、前記第１所定角度は前記第２部材の外周線の形状に依存して変更されること、が好ましい。
［００１７］
この態様によれば、第２部材の外周線の形状に応じて、溶接部の耐久性を向上させることができる。
［００１８］
上記の態様においては、前記第２部材の外周線の形状は円形状または略円形状であり、前記第１所定角度以上とは、６５°以上であること、が好ましい。
［００１９］
この態様によれば、溶接部の耐久性をほぼ最大限まで向上させることができる。
［００２０］
上記の態様においては、前記溶接角度が、前記第１所定角度よりも大きく、且つ、前記第１部材に傾きが生じうる角度である第２所定角度に設定された場合には、少なくとも１つの前記溶接箇所が、前記第２所定角度で定められる前記溶接領域の中央または略中央に設けられること、が好ましい。
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、挿入孔が設けられた第１部材と、第２部材と、を有し、前記第２部材が前記挿入孔に挿入された状態で前記第１部材に溶接固定されている溶接構造において、前記挿入孔の軸方向から見た前記第１部材と前記第２部材の断面にて、前記第１部材と前記第２部材とが溶接される溶接箇所は複数設けられ、前記溶接箇所の外周線は、前記第１部材側から前記第２部材側に向かう方向の先端に形成される曲線形状部位と、前記曲線形状部位の周方向両端に接続する２つの側面部位と、を備え、複数の前記溶接箇所により構成される溶接領域にて前記溶接箇所の配列方向の両端の位置に設けられた前記溶接箇所である両端部溶接箇所では、当該両端部溶接箇所の外周線における２つの前記側面部位のうちの前記溶接領域の外側の前記側面部位である外側側面部位と、前記第２部材の外周線と、が交わるようにして前記第１部材と前記第２部材とが溶接されており、前記両端部溶接箇所の外周線における前記外側側面部位と前記第２部材の外周線とが交わる２つの交点を第１交点と第２交点とするときに、前記第１交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第１直線と前記第２交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第２直線とが成す角度である溶接角度は、第１所定角度以上に設定され、前記第１所定角度は６５°であり、前記溶接箇所は、２つ間隔を空けて設けられていること、を特徴とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、挿入孔が設けられた第１部材と、第２部材と、を有し、前記第２部材が前記挿入孔に挿入された状態で前記第１部材に溶接固定されている溶接構造において、前記挿入孔の軸方向から見た前記第１部材と前記第２部材の断面にて、前記第１部材と前記第２部材とが溶接される溶接箇所は複数設けられ、前記溶接箇所の外周線は、前記第１部材側から前記第２部材側に向かう方向の先端に形成される曲線形状部位と、前記曲線形状部位の周方向両端に接続する２つの側面部位と、を備え、複数の前記溶接箇所により構成される溶接領域にて前記溶接箇所の配列方向の両端の位置に設けられた前記溶接箇所である両端部溶接箇所では、当該両端部溶接箇所の外周線における２つの前記側面部位のうちの前記溶接領域の外側の前記側面部位である外側側面部位と、前記第２部材の外周線と、が交わるようにして前記第１部材と前記第２部材とが溶接されており、前記両端部溶接箇所の外周線における前記外側側面部位と前記第２部材の外周線とが交わる２つの交点を第１交点と第２交点とするときに、前記第１交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第１直線と前記第２交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第２直線とが成す角度である溶接角度は、第１所定角度以上に設定され、前記溶接角度が、前記第１所定角度よりも大きく、且つ、前記第１部材に傾きが生じうる角度である第２所定角度に設定された場合には、少なくとも１つの前記溶接箇所が、前記第２所定角度で定められる前記溶接領域の中央または略中央に設けられること、を特徴とする。

Claims (9)

  1. 挿入孔が設けられた第１部材と、第２部材と、を有し、前記第２部材が前記挿入孔に挿入された状態で前記第１部材に溶接固定されている溶接構造において、
    前記挿入孔の軸方向から見た前記第１部材と前記第２部材の断面にて、
    前記第１部材と前記第２部材とが溶接される溶接箇所は複数設けられ、
    前記溶接箇所の外周線は、前記第１部材側から前記第２部材側に向かう方向の先端に形成される曲線形状部位と、前記曲線形状部位の周方向両端に接続する２つの側面部位と、を備え、
    複数の前記溶接箇所により構成される溶接領域にて前記溶接箇所の配列方向の両端の位置に設けられた前記溶接箇所である両端部溶接箇所では、当該両端部溶接箇所の外周線における２つの前記側面部位のうちの前記溶接領域の外側の前記側面部位である外側側面部位と、前記第２部材の外周線と、が交わるようにして前記第１部材と前記第２部材とが溶接されており、
    前記両端部溶接箇所の外周線における前記外側側面部位と前記第２部材の外周線とが交わる２つの交点を第１交点と第２交点とするときに、前記第１交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第１直線と前記第２交点と前記第２部材の断面中心とを結ぶ第２直線とが成す角度である溶接角度は、第１所定角度以上に設定されていること、
    を特徴とする溶接構造。
  2. 請求項１の溶接構造において、
    前記溶接領域の領域外では前記第１部材の前記挿入孔の外周線と前記第２部材の外周線との間に隙間が形成されていること、
    を特徴とする溶接構造。
  3. 請求項１または２の溶接構造において、
    複数の前記溶接箇所が間隔を空けて設けられていること、
    を特徴とする溶接構造。
  4. 請求項３の溶接構造において、
    前記溶接箇所は、２つ設けられていること、
    を特徴とする溶接構造。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１つの溶接構造において、
    前記第１所定角度は前記第２部材の外周線の形状に依存して変更されること、
    を特徴とする溶接構造。
  6. 請求項５の溶接構造において、
    前記第２部材の外周線の形状は円形状または略円形状であり、
    前記第１所定角度以上とは、６５°以上であること、
    を特徴とする溶接構造。
  7. 請求項１乃至６のいずれか１つの溶接構造において、
    前記溶接角度が、前記第１所定角度よりも大きく、且つ、前記第１部材に傾きが生じうる角度である第２所定角度に設定された場合には、少なくとも１つの前記溶接箇所が、前記第２所定角度で定められる前記溶接領域の中央または略中央に設けられること、
    を特徴とする溶接構造。
  8. 請求項１乃至７のいずれか１つの溶接構造において、
    前記第１部材は弁体であり、
    前記第２部材は前記弁体を回動させるための回転軸であること、
    を特徴とする溶接構造。
  9. 請求項８の溶接構造において、
    前記弁体はバタフライ弁であること、
    を特徴とする溶接構造。
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