WO2010110141A1

WO2010110141A1 - 溶接ボルト

Info

Publication number: WO2010110141A1
Application number: PCT/JP2010/054529
Authority: WO
Inventors: 信幸大槻; 清史森井
Original assignee: 東プレ株式会社; イワタボルト株式会社
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-09-30
Also published as: CN102362082A; CN102362082B; JP5357589B2; JP2010223304A

Abstract

　溶接ボルト１は、軸Ｘ方向一端側に設けられ、座面２ａに溶接突起３が設けられる頭部２と、他端側に設けられる軸部４と、頭部２と軸部４との間に設けられ、被溶接部材１０に形成された挿通孔１１に挿入される案内部５と、を備えている。そして、頭部２の座面２ａと案内部５の側面５ａとの境界部分に溝部６を穿設した。

Description

溶接ボルト

　本発明は、溶接ボルトに関する。

　従来、溶接ボルトとして、ボルト頭部の座面に溶接突起を設けるとともに、ボルトの首下部分に、自動車用車体部品（板材）に形成した挿入孔に嵌合する案内部を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　この特許文献１に記載の溶接ボルトは、以下のようにして板材に溶接される。まず、案内部が挿入孔に嵌合するとともに溶接突起が板材表面に当接するように、ボルトを挿入孔に挿入する。次に、挿入孔に挿入したボルトおよび板材を上下の電極で加圧するように挟持する。そして、上下の電極で挟持した状態で当該上下の電極に溶接電流を通電することで、溶接突起を溶融させながらボルトを板材に圧着させて溶接する。

特開平０４－２６２８８０号公報

　しかしながら、上記従来の技術では、ボルトの加工や強度上の理由により案内部と頭部との境界部分にＲ状の曲面部が形成されるため、ボルトを溶接する際にこのＲ状の曲面部が板材の表面に乗り上がってしまうおそれがあった。このように、Ｒ状の曲面部が板材の表面に乗り上がった状態でボルトが板材に溶接されると、当該ボルトが板材に対して傾いた状態で溶接されてしまう。そのため、上記従来技術では、板材に対するボルトの溶接精度を高めることが難しかった。

　そこで、本発明は、溶接精度の向上を図ることのできる溶接ボルトを得ることを目的とする。

　本発明は、溶接ボルトであって、一端側に設けられ、座面に溶接突起が設けられた頭部と、他端側に設けられた軸部と、前記頭部と軸部との間に設けられ、被溶接部材に形成された挿通孔に挿入される案内部と、を備え、前記頭部の座面と前記案内部の側面との境界部分に溝部を穿設したことを特徴とする。

　本発明によれば、案内部の側面と頭部の座面との境界部分に溝部を穿設することで、溝部が形成された部分では、案内部の側面と頭部の座面との境界部分にＲ状の曲面部が形成されなくなる。そのため、溶接時にＲ状の曲面部が被溶接部材の表面に乗り上がってしまい、溶接ボルトが被溶接部材に対して傾いた状態で溶接されるのを抑制することができる。その結果、溶接ボルトの被溶接部材に対する溶接精度の向上を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる溶接ボルトの斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態にかかる溶接ボルトの縦断面図である。図３は、本発明の第１実施形態にかかる溶接ボルトを案内部の根元部で切断した断面図である。図４は、本発明の第１実施形態にかかる溶接ボルトの製造状態を模式的に示す説明図である。図５は、本発明の第１実施形態にかかる溶接ボルトを板材に溶接する際の状態を示す説明図である。図６は、本発明の第１実施形態にかかる溶接ボルトの案内部の根元部の輪郭形状を説明する図である。図７は、本発明の第２実施形態にかかる溶接ボルトの斜視図である。図８は、本発明の第２実施形態にかかる溶接ボルトの正面図である。図９は、図８のIX－IX線断面図である。図１０は、本発明の第２実施形態にかかる溶接ボルトを板材に溶接する際の状態を示す説明図である。図１１は、本発明の第３実施形態にかかる溶接ボルトの斜視図である。図１２は、本発明の第４実施形態にかかる溶接ボルトの正面図である。図１３は、図１２のXIII－XIII線断面図である。図１４は、本発明の第５実施形態にかかる溶接ボルトの正面図である。図１５は、本発明の第６実施形態にかかる溶接ボルトの斜視図である。図１６は、本発明の第７実施形態にかかる溶接ボルトの斜視図である。図１７は、本発明の第８実施形態にかかる溶接ボルトの斜視図である。図１８は、本発明の第９実施形態にかかる溶接ボルトの斜視図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

　（第１実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１は、中心軸Ｘ方向一端側（図２中下側）に設けられる頭部２と、他端側（図２中上側）に設けられ、螺子溝４ａが形成された軸部４と、頭部２と軸部４との間に形成され、後述する板材（被溶接部材）１０に形成された挿通孔１１に当接して溶接ボルト１を挿通した際の位置決めを行う案内部５と、を備えている。この溶接ボルト１は、上型４０および下型４１を用い、冷間圧造用炭素鋼等の材料を冷間鍛造することで形成される（図４参照）。

　頭部２は、本実施形態では、略円板状に形成されており、当該頭部２の座面２ａには、溶接電流が通電されることにより溶融して板材１０と溶着する溶接突起３が設けられている。本実施形態では、周方向に延在する三角柱状の溶接突起３が、座面２ａの周方向に沿って等間隔に３箇所設けられている。

　軸部４は、中心軸Ｘを中心とした中実円柱状をしており、側面には、螺子溝４ａが形成されている。本実施形態では、軸部４の根元部分にだけ螺子溝４ａが設けられている。

　案内部５は、少なくとも頭部２側端縁、すなわち、根元部５ｄの端縁の正面視における輪郭形状が非円形をしており、複数の頂部５ｂが形成されている。本実施形態では、図３に示すように、根元部５ｄの端縁の正面視における輪郭形状が三角の等径歪円形となるようにしている。具体的には、根元部５ｄの端縁の正面視における輪郭形状は、下記のようにして作図される形状をしている。

　まず、図６に示すように、半径Ｒ２の基準円Ｃ２に内接する一辺の長さがＲ３の正三角形Ｔの各頂点を中心に、各頂点を形成する２辺の基準円Ｃ２よりも外側の延長線の範囲内で半径Ｒ４の円弧を描く。

　そして、半径Ｒ４で描かれた３つの円弧の周方向で互いに対向する先端同士を、それぞれの半径Ｒ４の円弧の中心以外の各頂点を中心として半径Ｒ５（Ｒ３＋Ｒ４）の円弧を描いて結ぶことで、周方向における幅Ｄ（Ｒ４＋Ｒ５）が一定となる三角の等径歪円が描かれる。なお、Ｒ１～Ｒ５の長さは、適宜に設定することができる。

　また、本実施形態では、半径Ｒ４で描かれた部位が案内部５の頂部５ｂに相当し、半径Ｒ５で描かれた部位が側部５ｃに相当している。そして、中心Ｘが溶接ボルト１の中心軸Ｘに相当している。

　さらに、この三角の等径歪円とすることで、各頂部５ｂに外接する半径Ｒ１の仮想円Ｃ１を描くことができ、この仮想円Ｃ１が本実施形態における板材１０の挿通孔１１の輪郭形状に相当するものである。

　また、本実施形態では、複数の頂部５ｂは板材１０の挿通孔１１の内面１１ａに当接する当接部５ｆを有しており、図６における頂部５ｂと仮想円Ｃ１との接点が当接部５ｆに相当している。

　ここで、本実施形態では、頂部５ｂの当接部５ｆにおける曲率半径が、挿通孔１１の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さくなるようにしている。なお、本実施形態のように、案内部５の正面視における輪郭形状を三角の等径歪円とすることで、図６に示すように、頂部５ｂの当接部（頂部５ｂと仮想円Ｃ１との接点）５ｆにおける曲率半径であるＲ４を仮想円Ｃ１の曲率半径（挿通孔１１の当接部が当接する部位の曲率半径に相当）であるＲ１よりも小さくすることができる。このように、頂部５ｂの当接部５ｆにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さくすることで、頂部５ｂを挿通孔１１の内面１１ａに中心軸Ｘ方向で線接触させることができる。

　さらに、本実施形態では、案内部５には、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇが形成されている。

　また、本実施形態では、案内部５の形状を、根元部５ｄにおける輪郭形状が等径歪円形となるようにするとともに、先端部５ｅに向かうにつれて輪郭形状が徐々に真円に近づくような形状としている。

　具体的には、案内部５を、先端部５ｅの輪郭形状が根元部５ｄにおける等径歪円形に内接する真円となるように形成している。すなわち、案内部５は、当接部５ｆにおいてテーパ角度が最も大きくなっており、側部５ｃ側に移動するにつれてテーパ角度が徐々に減少し、正面視で先端部５ｅ側の円が等径歪円と接する部分においてテーパ角度がゼロとなるように形成されている。

　このように、案内部５の少なくとも頂部５ｂに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを設けることで、頂部５ｂを挿通孔１１の内面１１ａに周方向で線接触させることができる。

　そして、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５の少なくとも頂部５ｂに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、頂部５ｂと挿通孔１１の内面１１ａとの接触を点接触とすることができる。本実施形態では、頂部５ｂと挿通孔１１の内面１１ａとが、それぞれの頂部５ｂの当接部５ｆの３点で点接触しており、この当接部５ｆによって溶接ボルト１を挿通孔１１内に挿通した際の位置決めがなされる。なお、３つの当接部５ｆは、後述する分流電流の電流値を減少させるため、２つの溶接突起３の周方向中間部に位置するように設けられている。

　さらに、本実施形態にかかる溶接ボルト１は、案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分（座面２ａと側面５ａとの交線：本実施形態では、根元部５ｄにおける輪郭部分に相当）７に、中心軸Ｘ方向天面２ｂ側に穿設された溝部６を有している。本実施形態では、溝部６が案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けられている。このとき、溝部６は、図６に示す仮想円Ｃ１が含まれるように穿設されている。すなわち、板材１０に挿入した状態における正面視において、挿通孔１１の周縁が溝部６内に含まれるように、当該溝部６を穿設している。

　また、本実施形態では、図２に示すように、頭部２の天面２ｂ側の中央部に、外周側から中心に向かうにつれて深さが深くなる略円錐状の凹部２ｃが形成されている。

　このように、天面２ｂ側の中央部に略円錐状の凹部２ｃを形成することで、天面２ｂの中央部に、すり鉢状の凹面２ｄが形成されるとともに、天面２ｂの外周部に、略円環状の平坦面２ｅが形成される。

　さらに、本実施形態では、凹部２ｃの平坦面２ｅ側の径（凹部２ｃの開口径）が、溝部６の外周縁の径よりも小さくなるように凹部２ｃを形成している。

　このとき、凹部２ｃの平坦面２ｅ側の径（凹部２ｃの開口径）が、案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７が描く等径歪円の最短の径（等径歪円との内接円の径）よりも小さくなるようにしてもよい。すなわち、凹部２ｃの開口が、正面視において、等径歪円の領域（境界部分７が描く領域）内に形成されるようにしてもよい。

　また、本実施形態では、頂角θが約１５０°（鈍角）となるように凹部２ｃを形成している。

　この凹部２ｃおよび溝部６は、冷間鍛造用の金型として、略円錐状の突部（凹部２ｃの形状に対応する形状の突部）４０ａが形成された上型４０および略ドーナツ状の突部（溝部６の形状に対応する形状の突部）４１ａが形成された下型４１を用いることで形成することができる。

　このような構成の溶接ボルト１を、自動車のダッシュボードパネル等の板材（被溶接部材）１０に溶接する場合、まず、溶接ボルト１の軸部４および案内部５を板材１０の挿通孔１１に挿通させ、溶接突起３を板材１０の表面１０ａに当接させる。このとき、案内部５の頂部５ａが当接部５ｆで挿通孔１１の内面１１ａに当接して溶接ボルト１の位置決めがなされる。そして、上側電極２０を頭部２の天面２ｂに当接させるとともに、下側電極２１を板材１０の裏面側に当接させる。このとき、上側電極２０は、天面２ｂの凹面２ｄとは当接せず、天面２ｂの平坦面２ｅと当接することとなる。なお、下側電極２１には、挿通孔１１よりも大径の貫通穴２１ａが形成されており、この下側電極２１は、図５に示すように、貫通穴２１ａが溶接ボルト１の軸部４および案内部５を貫通するようにして板材１０の裏面側に当接している。

　そして、上側電極２０と下側電極２１とで、挿通孔１１に挿入した溶接ボルト１および板材１０を挟持し、押圧する。このとき、溶接突起３と板材１０との当接部３０が圧壊して接触面３１が形成される。このように、溶接突起３と板材１０との接触面積が増加することで当接部３０における電気抵抗は低下する。一方、頂部５ｂの当接部５ｆは、溶接突起部の接触面３１の形成にかかわらずほぼ点接触が維持されるため、当接部５ｆにおける抵抗値はほとんど変化せず、当接部３０における抵抗値よりも高い値を維持し続ける。その後、上側電極２０と下側電極２１とで溶接ボルト１および板材１０を挟持した状態で、当該上側電極２０と下側電極２１とに電流を通電することで、溶接突起３を溶融させながら溶接ボルト１を板材１０に圧着させて溶接する。このとき、図５に示すように、案内部５と板材１０とが当接部５ｆで当接しているため、電流は、溶接突起３を通って流れる溶接電流２２と、当接部５ｆを通って流れる分流電流２３とに分岐される。しかしながら、上述したように、当接部３０における抵抗値の方が当接部５ｆにおける抵抗値よりも低いため、分流電流２３よりも溶接電流２２の方が多大な電流が流れる。

　なお、上側電極２０は、天面２ｂの凹面２ｄとは当接せず、天面２ｂの平坦面２ｅと当接しているため、分流電流２３は、図５に示すように、凹部２ｃを迂回して流れることとなる。

　以上の本実施形態によれば、案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７に溝部６を穿設することで、溝部６が形成された部分では、案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７にＲ状の曲面部が形成されなくなる。そのため、溶接時にＲ状の曲面部が板材（被溶接部材）１０の表面１０ａに乗り上がってしまい、溶接ボルト１が板材（被溶接部材）１０に対して傾いた状態で溶接されるのを抑制することができる。その結果、溶接ボルト１の板材（被溶接部材）１０に対する溶接精度の向上を図ることができる。また、Ｒ状の曲面部が板材（被溶接部材）１０の表面１０ａに乗り上がると、当該Ｒ状の曲面部からも電流が流れるため、溶接強度がばらついてしまうおそれがあったが、本実施形態によれば、Ｒ状の曲面部の板材（被溶接部材）１０の表面１０ａへの当接によりＲ状の曲面部を通って流れる分流の発生を抑制することができる。その結果、各溶接突起３を通って流れる溶接電流２２の電流値をより均等にすることが可能となり、溶接強度がばらついてしまうのを抑制することができ、品質の向上を図ることができる。

　また、本実施形態によれば、頂部５ｂの当接部５ｆにおける曲率半径を、挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくすることで、挿通孔１１の内面１１ａと頂部５ｂとの接触がボルト軸Ｘ方向の線接触となるため、当接部５ｆの挿通孔１１の内面１１ａとの接触面積を小さくすることができる。その結果、溶接時に当接部５ｆを通って流れる分流電流（分流）２３の電流値を減少させることができ、溶接強度がばらついてしまうのを抑制することができる。

　また、本実施形態によれば、少なくとも複数の頂部５ｂに根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを設けることで、挿通孔１１の内面１１ａと頂部５ｂとの接触が周方向の線接触となるため、当接部５ｆの挿通孔１１の内面１１ａとの接触面積を小さくすることができる。その結果、溶接時に当接部５ｆを通って流れる分流電流（分流）２３の電流値を減少させることができ、溶接強度がばらついてしまうのを抑制することができる。

　そして、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５の少なくとも頂部５ｂに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、頂部５ｂと挿通孔１１の内面１１ａとの接触を点接触とすることができるため、溶接時に当接部５ｆを通って流れる分流電流（分流）２３の電流値をより一層減少させることができ、溶接強度のばらつきの更なる抑制を図ることが可能となる。

　さらに、本実施形態によれば、頭部２の天面２ｂ側の中央部に、外周側から中心に向かうにつれて深さが深くなる略円錐状の凹部２ｃを形成している。そのため、上側電極２０を、天面２ｂの凹面２ｄに当接させず、天面２ｂの外周側の平坦面２ｅのみに当接させることができる。その結果、上側電極２０から溶接突起３に溶接電流２２を最短距離で流すことができる上、分流電流２３を、天面２ｂの中央部（凹面２ｄ）を迂回するように流すことができるため、溶接時に当接部５ｆを通って流れる分流電流（分流）２３の電流値をより一層減少させることができる。すなわち、上側電極２０を、天面２ｂの凹面２ｄに当接させず、天面２ｂの外周側の平坦面２ｅのみに当接させることで、分流をより一層抑制することができるようになる。

　このように、本実施形態によれば、分流電流（分流）２３の電流値を減少させることができるため、上側電極２０と下側電極２１とに流す電流の電流値を分流電流分を予め見込むことなく低く設定することができる。これにより、スパッタの発生を抑制することができるとともに電極の長寿命化を図ることができる。

　また、頭部２の天面２ｂ側の中央部に、凹部２ｃを形成するとともに、案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７に溝部６を穿設することで、案内部５をより精度よく形成することができる。

　本実施形態では、略円錐状の突部（凹部２ｃの形状に対応する形状の突部）４０ａが形成された上型４０および略ドーナツ状の突部（溝部６の形状に対応する形状の突部）４１ａが形成された下型４１を用いて、溶接ボルト１を製造（鍛造加工）している。このような金型を用いることで、突部４０ａや突部４１ａが形成されていない金型を用いる場合（溝部６や凹部２ｃを形成しない場合）に比べて、略円板状の頭部２の外周方向へ材料（冷間圧造用炭素鋼等）が塑性流動してしまうのを抑制することができるとともに、軸方向への材料の塑性流動を促進させることができるようになる（図４参照）。

　具体的には、略円錐状の突部（凹部２ｃの形状に対応する形状の突部）４０ａによって、案内部５形成部分の軸方向への押圧力が増大し、軸方向への材料の塑性流動を促進させることができる。

　さらに、略ドーナツ状の突部（溝部６の形状に対応する形状の突部）４１ａによって、頭部２の外周方向へ材料が塑性流動してしまうのが抑制される。このように、頭部２の外周方向への材料の塑性流動を抑制することで、軸方向への材料の塑性流動をより一層促進させることができる。

　その結果、材料を案内部５に適切に移動させることができ、案内部５に欠肉等が生じてしまうのが抑制され、以て、案内部５をより精度よく形成することができるようになる。

　このとき、凹部２ｃの開口を、溝部６の外周縁の径よりも小さくなるようにすれば、略円錐状の突部（凹部２ｃの形状に対応する形状の突部）４０ａによる押圧の際に、頭部２の外周方向に材料が塑性流動してしまうのをより効果的に抑制することができるようになる。すなわち、凹部２ｃの開口を、溝部６の外周縁の径よりも小さくなるようにすれば、材料を案内部５により適切に移動させることができるようになる。

　なお、凹部２ｃの開口を、正面視において、等径歪円の領域（境界部分７が描く領域）内に形成すれば、略円錐状の突部（凹部２ｃの形状に対応する形状の突部）４０ａによって、等径歪円の領域（境界部分７が描く領域）内が押圧されるため、材料を案内部５により適切に移動させることができるようになる。

　また、頂角θが鈍角となるように凹部２ｃを形成すれば、略円錐状の突部４０ａの傾斜部４０ｂによる押圧力の軸方向の分力を外周方向の分力よりも大きくすることができる。その結果、より効率よく材料を軸方向へ塑性流動させることができるようになる。

　また、本実施形態によれば、溝部６を案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けることで、板材１０に挿通孔１１を形成する際に挿通孔１１の周囲にバリが発生してしまった場合であっても、溶接作業時に全周に設けた溝部６内にバリを収容することが可能となるため、板材１０に形成されたバリと溶接ボルト１の座面２ａとが干渉してしまうのを抑制することができる。すなわち、溶接時に板材１０のバリ取り作業を行う必要がなくなり、作業効率を向上させることが可能になる。

　また、輪郭形状を等径歪円形とすることで、案内部の外周がなめらかな曲線となるため、溶接ボルト製造の際に使用する金型（上型４０および下型４１）の摩耗が抑制され、金型の長寿命化を図ることができる。

　また、本実施形態によれば、案内部５を根元部５ｄから先端部５ｅに向かうにつれて徐々に等径歪円形から真円となるような形状とすることで、金型の側面形状をより一層滑らかな形状とすることができ、溶接ボルト製造の際に使用する金型の摩耗をより一層抑制することができ、金型のさらなる長寿命化を図ることができる。

　また、案内部の輪郭形状を三角の形状とすることで、芯出しが容易になるという利点や、最小限の数で安定して支持できるため、分流の発生を最小限に抑えることができるという利点もある。

　（第２実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ａは、中心軸Ｘ方向一端側（図９中下側）に設けられる頭部２Ａと、他端側（図９中上側）に設けられ、螺子溝４ａが形成された軸部４Ａと、頭部２Ａと軸部４Ａとの間に形成され、後述する板材（被溶接部材）１０に形成された挿通孔１１に当接して溶接ボルト１Ａを挿通した際の位置決めを行う案内部５Ａと、を備えている。この溶接ボルト１Ａは、図示せぬ金型を用い、冷間圧造用炭素鋼等の材料を冷間鍛造することで形成される。

　頭部２Ａは、本実施形態では、略円板状に形成されており、当該頭部２Ａの座面２ａには、溶接電流が通電されることにより溶融して板材１０と溶着する溶接突起３Ａが設けられている。本実施形態では、略半球状に突出した溶接突起３Ａが、座面２ａの周方向に沿って等間隔に３箇所設けられている。

　軸部４Ａは、中心軸Ｘを中心とした中実円柱状をしており、側面には、螺子溝４ａが形成されている。本実施形態では、軸部４Ａの全体（中心軸方向一端側から他端側まで）に螺子溝４ａが設けられている。

　案内部５Ａは、少なくとも頭部２Ａ側端縁、すなわち、根元部５ｄの端縁の正面視における輪郭形状が非円形をしており、複数の頂部５ｂが形成されている。本実施形態では、案内部５Ａの正面視における輪郭形状が三角の等径歪円形となるようにしている。

　また、頂部５ｂの当接部５ｆにおける曲率半径が、挿通孔１１の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さくなるようにしている。このように、頂部５ｂの当接部５ｆにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さくすることで、頂部５ｂを挿通孔１１の内面１１ａに中心軸Ｘ方向で線接触させることができる。

　さらに、本実施形態では、案内部５Ａには、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇが形成されている。本実施形態では、案内部５Ａの全周に亘って、すなわち、案内部５Ａの頂部５ｂだけでなく側部５ｃにおいても中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇが形成されている。このように、案内部５Ａに中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを設けることで、頂部５ｂを挿通孔１１の内面１１ａに周方向で線接触させることができる。

　そして、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５Ａの少なくとも頂部５ｂに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、頂部５ｂと挿通孔１１の内面１１ａとの接触を点接触とすることができる。本実施形態では、頂部５ｂと挿通孔１１の内面１１ａとが、それぞれの頂部５ｂの当接部５ｆの３点で点接触しており、この当接部５ｆによって溶接ボルト１Ａを挿通孔１１内に挿通した際の位置決めがなされる。なお、３つの当接部５ｆは、後述する分流電流の電流値を減少させるため、２つの溶接突起３の周方向中間部に位置するように設けられている。

　さらに、本実施形態にかかる溶接ボルト１Ａは、案内部５Ａの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７に、中心軸Ｘ方向天面２ｂ側に穿設された溝部６Ａを有している。本実施形態では、この溝部６Ａは、境界部分７のうち、案内部５Ａの３つの頂部５ｂに対応する位置にだけ穿設されている。すなわち、境界部分７のうち、板材１０の表面に乗り上げる可能性のある頂部５ｂ近傍にだけ溝部６Ａを設けている。

　このような構成の溶接ボルト１Ａを、自動車のダッシュボードパネル等の板材（被溶接部材）１０に溶接する場合、まず、溶接ボルト１Ａの軸部４Ａおよび案内部５Ａを板材１０の挿通孔１１に挿通させ、溶接突起３Ａを板材１０の表面１０ａに当接させる。このとき、案内部５Ａの頂部５ｂが当接部５ｆで挿通孔１１の内面１１ａに当接して溶接ボルト１Ａの位置決めがなされる。そして、上側電極２０を頭部２Ａの天面２ｂに当接させるとともに、下側電極２１を板材１０の裏面側に当接させる。下側電極２１には、挿通孔１１よりも大径の貫通穴２１ａが形成されており、この下側電極２１は、図１０に示すように、貫通穴２１ａが溶接ボルト１Ａの軸部４Ａおよび案内部５Ａを貫通するようにして板材１０の裏面側に当接している。

　そして、上側電極２０と下側電極２１とで、挿入孔１１に挿入した溶接ボルト１Ａおよび板材１０を挟持し、押圧する。このとき、溶接突起３Ａと板材１０との当接部３０Ａが圧壊して接触面３１Ａが形成される。このように、溶接突起３Ａと板材１０との接触面積が増加することで当接部３０Ａにおける電気抵抗は低下する。一方、頂部５ｂの当接部５ｆは、溶接突起部の接触面３１Ａの形成にかかわらずほぼ点接触が維持されるため、当接部５ｆにおける抵抗値はほとんど変化せず、当接部３０Ａにおける抵抗値よりも高い値を維持し続ける。その後、上側電極２０と下側電極２１とで溶接ボルト１Ａおよび板材１０を挟持した状態で、当該上側電極２０と下側電極２１とに電流を通電することで、溶接突起３Ａを溶融させながら溶接ボルト１Ａを板材１０に圧着させて溶接する。このとき、図１０に示すように、案内部５Ａと板材１０とが当接部５ｆで当接しているため、電流は、溶接突起３Ａを通って流れる溶接電流２２と、当接部５ｆを通って流れる分流電流２３とに分岐される。しかしながら、上述したように、当接部３０Ａにおける抵抗値の方が当接部５ｆにおける抵抗値よりも低いため、分流電流２３よりも溶接電流２２の方が多大な電流が流れる。

　以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態とほぼ同様の作用効果を奏することができる。

　（第３実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ｂは、基本的に上記第２実施形態と同様であり、頭部２Ａと、螺子溝４ａが形成された軸部４Ａと、頭部２Ａと軸部４Ａとの間に形成され、板材１０の挿通孔１１に溶接ボルト１Ｂを挿通した際の位置決めを行う案内部５Ａと、を備えている。

　そして、案内部５Ａの輪郭形状が三角の等径歪円形をしており、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５Ａの少なくとも頂部５ｂに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、内面１１ａと頂部５ｂとを点接触させている。

　ここで、本実施形態が上記第２実施形態にかかる溶接ボルト１Ａと主に異なる点は、溝部６Ｂが案内部５Ａの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けられている点にある。このとき、溝部６Ｂは、図６に示す仮想円Ｃ１が含まれるように穿設されている。すなわち、板材１０に挿入した状態における正面視において、挿通孔１１の周縁が溝部６Ｂ内に含まれるように、当該溝部６Ｂを穿設している。

　以上の本実施形態によっても上記第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　また、本実施形態によれば、溝部６Ｂを案内部５Ａの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けることで、板材１０に挿通孔１１を形成する際に挿通孔１１の周囲にバリが発生してしまった場合であっても、溶接作業時に全周に設けた溝部６Ｂ内にバリを収容することが可能となるため、板材１０に形成されたバリと溶接ボルト１Ｂの座面２ａとが干渉してしまうのを抑制することができる。すなわち、溶接時に板材１０のバリ取り作業を行う必要がなくなり、作業効率を向上させることが可能になる。

　（第４実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ｃは、中心軸Ｘ方向一端側（図１３中下側）に設けられる頭部２と、他端側（図１３中上側）に設けられ、螺子溝４ａが形成された軸部４と、頭部２と軸部４との間に形成され、板材（被溶接部材）１０に形成された挿通孔１１に当接して溶接ボルト１Ｃを挿通した際の位置決めを行う案内部５と、を備えている。

　頭部２は、略円板状に形成されており、当該頭部２の座面２ａには、溶接電流が通電されることにより溶融して板材１０と溶着する溶接突起３が設けられている。本実施形態では、周方向に延在する三角柱状の溶接突起３が、座面２ａの周方向に沿って等間隔に３箇所設けられている。

　そして、案内部５の少なくとも根元部５ｄ端縁の輪郭形状が三角の等径歪円形をしており、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５の少なくとも頂部５ｂに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、内面１１ａと頂部５ｂとを点接触させている。

　ここで、本実施形態では、案内部５の形状を、根元部５ｄにおける輪郭形状が等径歪円形となるようにするとともに、先端部５ｅに向かうにつれて輪郭形状が徐々に真円に近づくような形状としている。

　具体的には、本実施形態では、案内部５を、先端部５ｅの輪郭形状が根元部５ｄにおける等径歪円形に内接する真円となるように形成している。すなわち、案内部５は、当接部５ｆにおいてテーパ角度が最も大きくなっており、側部５ｃ側に移動するにつれてテーパ角度が徐々に減少し、正面視で先端部５ｅ側の円が等径歪円と接する部分においてテーパ角度がゼロとなるように形成されている。

　また、本実施形態では、案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７の頂部５ｂに対応する位置にのみ溝部６Ｃが穿設されている。

　（第５実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ｄは、基本的に上記第４実施形態と同様であり、頭部２と、螺子溝４ａが形成された軸部４と、頭部２と軸部４との間に形成され、後述する板材１０の挿通孔に溶接ボルト１Ｄを挿通した際の位置決めを行う案内部５と、を備えている。そして、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５の少なくとも頂部５ｂに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、内面１１ａと頂部５ｂとを点接触させている。

　また、案内部５を、根元部５ｄ端縁における輪郭形状が等径歪円形となるようにするとともに先端部５ｅの輪郭形状が真円となるように形成している。

　ここで、本実施形態が上記第４実施形態にかかる溶接ボルト１Ｃと主に異なる点は、溝部６Ｄが案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けられている点にある。本実施形態でも、上記第３実施形態と同様、溝部６Ｄは、図６に示す仮想円Ｃ１が含まれるように穿設されている。すなわち、板材１０に挿入した状態における正面視において、挿通孔１１の周縁が溝部６Ｄ内に含まれるように、当該溝部６Ｄを穿設している。

　以上の本実施形態によっても上記第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　また、本実施形態によれば、溝部６Ｄを案内部５の側面５ａと頭部２の座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けることで、板材１０に挿通孔１１を形成する際に挿通孔１１の周囲にバリが発生してしまった場合であっても、溶接作業時に全周に設けた溝部６Ｄ内にバリを収容することが可能となるため、板材１０に形成されたバリと溶接ボルト１Ｄの座面２ａとが干渉してしまうのを抑制することができる。すなわち、溶接時に板材１０のバリ取り作業を行う必要がなくなり、作業効率を向上させることが可能になる。

　（第６実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ｅは、中心軸Ｘ方向一端側（図９中下側）に設けられる頭部２Ａと、他端側（図９中上側）に設けられ、螺子溝４ａが形成された軸部４Ａと、頭部２Ａと軸部４Ａとの間に形成され、板材（被溶接部材）１０に形成された挿通孔１１に当接して溶接ボルト１Ｅを挿通した際の位置決めを行う案内部５Ｅと、を備えている。

　頭部２Ａは、略円板状に形成されており、当該頭部２Ａの座面２ａには、溶接電流が通電されることにより溶融して板材１０と溶着する溶接突起３Ａが設けられている。本実施形態では、略半球状に突出した溶接突起３Ａが、座面２ａの周方向に沿って等間隔に３箇所設けられている。

　ここで、案内部５Ｅの形状は、三角形の各頂点部分に形成される頂部５ｂと各辺部分に形成される平面状の側部５ｃとで側面５ａを形成した三角形状をしている。そして、本実施形態でも、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくなるようにしている。

　さらに、案内部５Ｅの側面５ａに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成している。すなわち、本実施形態においても、挿通孔１１の内面１１ａと頂部５ｂとが点接触するようにしている。

　また、本実施形態では、案内部５Ｅの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７の頂部５ｂに対応する位置にのみ溝部６Ｅが穿設されている。

　以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態とほぼ同様の作用効果を奏することができる。

　また、本実施形態によれば、案内部５Ｅの形状をより簡単な形状とすることができるため、金型の製造が容易になる。

　（第７実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ｆは、基本的に上記第６実施形態と同様であり、頭部２Ａと、螺子溝４ａが形成された軸部４Ａと、頭部２Ａと軸部４Ａとの間に形成され、板材１０の挿通孔１１に溶接ボルト１Ｆを挿通した際の位置決めを行う案内部５Ｅと、を備えている。

　そして、案内部５Ｅの輪郭形状を三角形状としており、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５Ｅの側面５ａに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、内面１１ａと頂部５ｂとを点接触させている。

　ここで、本実施形態が上記第６実施形態にかかる溶接ボルト１Ｅと主に異なる点は、溝部６Ｆが案内部５Ｅの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けられている点にある。このとき、溝部６Ｆは、図６に示す仮想円Ｃ１が含まれるように穿設されている。すなわち、板材１０に挿入した状態における正面視において、挿通孔１１の周縁が溝部６Ｆ内に含まれるように、当該溝部６Ｆを穿設している。

　以上の本実施形態によっても上記第６実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　また、本実施形態によれば、溝部６Ｆを案内部５Ｅの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けることで、板材１０に挿通孔１１を形成する際に挿通孔１１の周囲にバリが発生してしまった場合であっても、溶接作業時に全周に設けた溝部６Ｆ内にバリを収容することが可能となるため、板材１０に形成されたバリと溶接ボルト１Ｆの座面２ａとが干渉してしまうのを抑制することができる。すなわち、溶接時に板材１０のバリ取り作業を行う必要がなくなり、作業効率を向上させることが可能になる。

　（第８実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ｇは、中心軸Ｘ方向一端側（図９中下側）に設けられる頭部２Ａと、他端側（図９中上側）に設けられ、螺子溝４ａが形成された軸部４Ａと、頭部２Ａと軸部４Ａとの間に形成され、板材（被溶接部材）１０に形成された挿通孔１１に当接して溶接ボルト１Ｇを挿通した際の位置決めを行う案内部５Ｇと、を備えている。

　頭部２Ａは、略円板状に形成されており、当該頭部２Ａの座面２ａには、溶接電流が通電されることにより溶融して板材１０と溶着する溶接突起３Ａが設けられている。本実施形態では、略半球状に突出した溶接突起３Ａが、座面２ａの周方向に沿って等間隔に４箇所設けられている。

　ここで、案内部５Ｇの形状は、正方形の各頂点部分に形成される頂部５ｂと各辺部分に形成される平面状の側部５ｃとで側面５ａを形成した四角形状をしている。そして、本実施形態でも、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくなるようにしている。

　さらに、案内部５Ｇの側面５ａに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成している。すなわち、本実施形態においても、挿通孔１１の内面１１ａと頂部５ｂとが点接触するようにしている。

　また、本実施形態では、案内部５Ｇの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７の頂部５ｂに対応する位置にのみ溝部６Ｇが穿設されている。

　（第９実施形態）
　本実施形態にかかる溶接ボルト１Ｈは、基本的に上記第８実施形態と同様であり、頭部２Ａと、螺子溝４ａが形成された軸部４Ａと、頭部２Ａと軸部４Ａとの間に形成され、板材１０の挿通孔１１に溶接ボルト１Ｈを挿通した際の位置決めを行う案内部５Ｇと、を備えている。

　そして、案内部５Ｇの輪郭形状を四角形状としており、頂部５ｂにおける曲率半径を挿通孔１１の当接部５ｆが当接する部位における曲率半径よりも小さくするとともに、案内部５Ｇの側面５ａに、中心軸Ｘ方向で根元部５ｄ側から先端部５ｅ側に向けて縮径するテーパ部５ｇを形成することで、内面１１ａと頂部５ｂとを点接触させている。

　ここで、本実施形態が上記第８実施形態にかかる溶接ボルト１Ｇと主に異なる点は、溝部６Ｈが案内部５Ｇの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けられている点にある。このとき、溝部６Ｈは、図６に示す仮想円Ｃ１が含まれるように穿設されている。すなわち、板材１０に挿入した状態における正面視において、挿通孔１１の周縁が溝部６Ｈ内に含まれるように、当該溝部６Ｈを穿設している。

　以上の本実施形態によっても上記第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　また、本実施形態によれば、溝部６Ｈを案内部５Ｇの側面５ａと頭部２Ａの座面２ａとの境界部分７に沿って全周に亘って設けることで、板材１０に挿通孔１１を形成する際に挿通孔１１の周囲にバリが発生してしまった場合であっても、溶接作業時に全周に設けた溝部６Ｈ内にバリを収容することが可能となるため、板材１０に形成されたバリと溶接ボルト１Ｈの座面２ａとが干渉してしまうのを抑制することができる。すなわち、溶接時に板材１０のバリ取り作業を行う必要がなくなり、作業効率を向上させることが可能になる。

　以上、本発明にかかる溶接ボルトの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限ることなく要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用することができる。

　例えば、上記各実施形態では、案内部の輪郭形状として三角の等径歪円形、三角形、四角形を例示したが、五角以上の等径歪円形としてもよいし、五角形以上の多角形状としてもよい。

　また、上記第１実施形態では、略円錐状の凹部、すなわち、開口が略円形の凹部を例示したが、これに限らず、例えば、開口が境界部分の輪郭形状（上記第１実施形態では、三角の等径歪円形）と略相似する形状となるように凹部を形成してもよい。

　また、上記第２～第９実施形態では、頭部の天面側に凹部が形成されていないものを例示したが、これら第２～第９実施形態にかかる溶接ボルトの頭部の天面側に凹部を形成してもよい。このとき、凹部の大きさや開口形状は、適宜に設定することができる。

　また、頭部や軸部および挿通孔、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

　また、上記第２、第３、および第６～９実施形態では、テーパ部を案内部の側面全周に亘って設けたものを例示したが、テーパ部を案内部の頂部の当接部近傍のみに設けるようにしてもよい。

　本発明によれば、溶接精度の向上を図ることのできる溶接ボルトを得ることができる。

Claims

　一端側に設けられ、座面に溶接突起が設けられた頭部と、他端側に設けられた軸部と、前記頭部と軸部との間に設けられ、被溶接部材に形成された挿通孔に挿入される案内部と、を備え、
　前記頭部の座面と前記案内部の側面との境界部分に溝部を穿設したことを特徴とする溶接ボルト。
　前記頭部の天面側中央部に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接ボルト。
　前記溝部が前記境界部分に沿って全周に亘って穿設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接ボルト。
　前記案内部は、複数の頂部を備えるとともに、当該複数の頂部には前記被溶接部材の挿通孔内面に当接する当接部を有しており、
　前記頂部の当接部における曲率半径が、前記挿通孔の当接部が当接する部位における曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１～３のうちいずれか１項に記載の溶接ボルト。
　前記案内部の少なくとも根元部端縁の輪郭形状が等径歪円であることを特徴とする請求項４に記載の溶接ボルト。
　前記案内部の少なくとも根元部端縁の輪郭形状が多角形状であることを特徴とする請求項４に記載の溶接ボルト。
　前記案内部は、複数の頂部を備えるとともに、当該複数の頂部には前記被溶接部材の挿通孔内面に当接する当接部を有しており、少なくとも当該複数の頂部には、根元部側から先端部側に向けて縮径するテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１～６のうちいずれか１項に記載の溶接ボルト。