(57)【要約】【課題】本発明は、第２部品（３）に縁（５）に沿って接触し、少なくとも１個の溶接部（６）により前記第２部品（３）に固着される金属シート形状の第１部品（２）を有する、部品同士の組み合わせ構造（１）に関し、部品同士の組み合わせ構造の寿命を改善し、同時に、部品同士の組み合わせ構造を安価に製造できることを課題とする。【解決手段】溶接部の端（７）の応力ピークを低減するため、前記第１部品（２）は、前記溶接部の前記各端（７）に近い箇所（８）に、スロット（９）を有する。そのスロットは前記縁（５）から始まってその端まで、曲線形状を伴って延びるものであり、曲線（１２）はその端（１１）まで少なくとも１８０°曲げられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属シート形状で、第２部品（３）に縁（５）に沿って接触し、前記縁（５）に沿って延びる少なくとも１箇所の溶接部（６）により前記第２部品（３）に固着される第１部品（２）を有し、前記第１部品（２）は、前記溶接部の一端（７）に近い、少なくとも１つの箇所（８）で前記第１部品（２）を突き抜けるスロット（９）を有し、前記スロットは、前記第１部品の前記縁（５）から始まり、前記第１部品（２）の前記縁（５）から離れた箇所にある端（１１）に至るまでに、少なくとも１８０°曲がる形状（１２）を有する、ことを特徴とする部品同士の組み合わせ構造。
【請求項２】
請求項１に記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記各スロット（９）の前記曲線形状（１２）は、前記溶接部（６）から離れる方向に曲がっており、及び／または
前記各スロット（９）の前記曲線形状（１２）は、少なくとも２７０°、若しくは約３６０°、曲がっており、及び／または
前記各スロット（９）の前記曲線形状（１２）は、前記第１部品（２）の厚さ方向（４）に延びる軸線に対して曲がっている。
【請求項３】
請求項１または２に記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記各スロット（９）は、前記第１部品（２）の前記縁（５）に置かれたその始まり箇所（１０）と、前記曲線形状（１２）との間に、基本的に直線形状（１４）を有し、及び／または
前記各スロット（９）の前記直線形状（１４）は前記溶接部（６）に対し傾斜しており、及び／または
前記各スロット（９）の前記直線形状（１４）と前記曲線形状（１２）の間の遷移部（１７）は、前記溶接部の端（７）から始まり、前記第１部品（２）の前記縁（５）と直角をなす想像線（１６）で横方向に区切られた、前記第１部品（２）の帯状部（１５）内に配置されている。
【請求項４】
金属シート形状で、第２部品（３）に縁（５）に沿って接触し、前記縁（５）に沿って延びる少なくとも１箇所の溶接部（６）により前記第２部品（３）に固着される第１部品（２）を有し、前記第１部品（２）は、前記溶接部の一端（７）に近い、少なくとも１つの箇所（８）で前記第１部品（２）を突き抜けるスロット（９）を有し、前記スロットは、前記縁（５）からも前記溶接部（６）からも離れており、前記縁（５）から離れる方向に開いたＣ字形状を有する、ことを特徴とする部品同士の組み合わせ構造。
【請求項５】
請求項４に記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記各スロット（９）は、その端（２２）の間に、前記縁（５）と平行に延びる直線部分（２４）を有し、及び／または
前記各スロット（９）は、その端部分（２３）で、約、若しくは少なくとも１８０°曲がっており、及び／または
前記端部分（２３）は半円形状に曲がっており、及び／または
前記端部分（２３）は互いに対して凹となるように曲がっており、及び／または
前記端部分（２３）は前記直線部分（２４）で互いに連結されており、及び／または
前記溶接部（６）に近い方の前記端部分（２３）は、前記溶接部の端（７）から始まり、前記第１部品（２）の前記縁（５）と直角をなす想像線（１６）で横方向に区切られた、前記第１部品（２）の帯状部（１５）内に配置されている。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記第１部品（２）の前記箇所（８）の中で、前記溶接部（６）に近く、前記各スロット（９）によって、前記溶接部（６）で前記第２部品（３）に固着された前記第１部品（２）の前記縁（５）の一部分（１９）から切り出された領域（１８）が、少なくとも部分的に、前記第１部品（２）の領域（２０）に対し、前記スロット（９）に沿って、前記第１部品（２）の厚さ方向（４）に、オフセットしている。
【請求項７】
請求項６に記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記切り出し領域（１８）の前記オフセット（２１）は、この領域（１８）を打ち出す、若しくは、第１部品（２）の残りの部品に関連づけて打ち抜くことにより実現され、及び／または
前記各スロット（９）は、前記各領域（１９）を打ち出す若しくは打ち抜くことにより形成される。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記各スロット（９）は、少なくともその一部が、前記溶接部の端（７）から始まり、前記第１部品（２）の前記縁（５）と直角をなす想像線（１６）で横方向に区切られた、前記第１部品（２）の帯状部（１５）の中に延びるように設計されている。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記第１部品（２）には、溶接部の端（７）に近い、両方の箇所（８）にこのようなスロット（９）が設けられている。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記第１部品（２）と前記第２部品（３）はどちらも金属製である。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の部品同士の組み合わせ構造であって、以下を特徴とするもの：
前記部品同士の組み合わせ構造（１）は、内燃機関の、特に動力車両用の内燃機関の排気システムの構成部品として設計されており、及び／または
前記部品同士の組み合わせ構造（１）はマフラーとして設計されており、及び／または
前記第１部品（２）はマフラー内で二つの部屋を分離する仕切りであり、及び／または
前記第２部品（３）は前記マフラーのハウジングであり、及び／または
前記マフラーの前記部屋の一方の中には音吸収物質が設けられている。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の部品同士の組み合わせ構造を製造する方法であって、次のステップを踏むことを特徴とするもの：
前記第１部品（２）の少なくとも一つの領域（１８）を打ち出すか打ち抜いて前記各スロット（９）を形成するステップ、
前記第１部品（２）を前記第２部品（３）に前記各溶接部（６）で固定するステップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２個の部品が少なくとも１箇所の溶接部で結合された部品同士の組み合わせ構造（ARRANGEMENT OF PARTS）に関する。本発明はまた、かかる部品同士の組み合わせ構造を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの応用事例で、第１の金属シート製部品を他の部品に、縁に沿って取り付けねばならないことがある。ここでは、前記第１の部品の前記縁の一部のみに沿って延びる溶接部が好ましいものとされる。例えば、内燃機関、特に動力車両用の内燃機関の排気システムのマフラーの場合、マフラーのハウジングに仕切りまたは中間板が取り付けられて、ハウジング内の二つの部屋を分離する。このような仕切りまたは中間板はハウジングを補強するという役割も同時に果たす。基本的に、排気システムの構成部品における、または排気システム外における、このような部品同士の組み合わせ構造として、他のあらゆる応用事例が想定可能である。さらに、このような部品同士の組み合わせ構造は、基本的に、金属部品に限定されない。というのは、プラスチック部品同士もプラスチック溶接で結合し得るからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような部品同士の組み合わせ構造を備えた構成部品を稼働したり使用したりする間に、２個の部品の間で溶接部を通じて力の伝達が行われる。このような力は、例えば、機械的負荷及び／または熱による膨張効果で引き起こされる。２部品間の溶接部を経由する力の流れは、溶接部の両端で力のピークを生じ、その箇所でのノッチ形成作用を高める。部品同士の組み合わせ構造に生じる機械的負荷は、このように溶接部の両端で特に大きく、そこでは早期の亀裂発生、部品同士の組み合わせ構造の破壊などといったリスクがある。
【０００４】
本発明は、上記タイプの部品同士の組み合わせ構造に対し、特に、部品同士の組み合わせ構造の寿命を改善し、同時に、部品同士の組み合わせ構造を安価に製造できる可能性を提供するという課題に関わるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題は、本発明の独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題となっている。
【０００６】
本発明が立脚するのは、第１の金属シート製部品の、溶接部の一端に近い箇所にスロットが設けられ、前記スロットは、その形状により、溶接部の各端を、第１部品を通る力の流れから切り離すという基本的アイデアである。スロットは目的達成に必要な形状とされ、第２部品に面する第１部品の縁から始まり、少なくとも１８０°の曲がりを有する曲線部の後で終わる。これに代わるものとして、スロットは目的達成に必要な形状とされるが、それはＣ字形であり、縁から、そして溶接部から、離れて配置され、また前記Ｃ字形状は、縁から離れる方向に開いている。それぞれの設計にて、溶接部の各端が、力の流れに関し、第１部品から切り離され、そのため、溶接部の縁における力のピークの発生が大きく低減するという結果がもたらされる。さらに、スロットを特殊形状にしたことにより、スロットの端が第１部品の縁から離れていたとしても、この端もまた、スロットのおかげで第１部品を通る力の流れから切り離されるため、力のピークの発生が大きく低減するという結果をもたらす。本発明による部品同士の組み合わせ構造は、溶接部の各端及び溶接部のこの端に割り当てられたスロットを含む第１部品のこの領域に危険水準の負荷ピークまたは応力ピークをおおよそ生じさせないで済む。というのは、スロットを目的達成に必要な形状とすることにより、力の流れは、第１部品内の危険箇所を避けて通る、すなわち溶接部の各端及び縁から離れたスロットの端を避けて通るようになるからである。
【０００７】
部品同士の組み合わせ構造の中に危険な応力ピークが生じないようにすることにより、その寿命は著しく延びる。このことは、溶接部の両端領域にスロットが設けられたとき、特にあてはまる。安定性の向上は、もちろん、部品に安価な材料を、そして部品同士の組み合わせ構造全体に安価な製造方法を、使用できるようにすることに役立つ。
【０００８】
基本的に、各スロットは、材料の除去を伴っても伴わなくてもよいが、適宜の切断作業で製造できる。しかしながら、一つの実施形態では、各スロットは、第１部品の中で、溶接部の各端に近い箇所を打ち出す或いは打ち抜くことによって、例えば対応するパンチ作業によって製造される。この打ち出しまたは打ち抜き領域の境界が、所望形状の各スロットを形成する。かかるパンチ作業は切断を伴うことなく実行でき、使用工具の寿命も長く、部品同士の組み合わせ構造の全般的製造コストを引き下げることができる。打ち出しまたは打ち抜き領域は、第１部品のスロット隣接箇所と比べ、第１部品の厚さの方向にオフセットしているということが特徴となっている。
【０００９】
本発明の他の重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面、及び図面に基づく個々の形象の説明より明らかとなる。
【００１０】
前述の、あるいは後述する特徴は、ここに示された特定の組み合わせでのみ用いられるのではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組み合わせで、あるいは単独で、用いられることは自明である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る部品同士の組み合わせ構造によると、部品同士の組み合わせ構造の寿命を改善し、同時に、部品同士の組み合わせ構造を安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好ましい実施形態は、図面に描かれ、以下の記述で一層詳細に説明される。同一の、または同等の、または機能的に等しい部品には同一の符号が用いられる。
【００１３】
以下の模型的図面を提示する。
【００１４】
図１は部品同士の組み合わせ構造を、基本的な上面図として大幅に簡略化して示す。
【００１５】
図２は部品同士の組み合わせ構造を、図１の切断線IIによる部分断面で拡大して詳細に示す。
【００１６】
図３は図１と同様の図であるが、他の実施形態を示す。
【００１７】
図１から図３によると、部品同士の組み合わせ構造１は少なくとも２個の部品、すなわち第１部品２と第２部品３を含む。第１部品２は金属シートの形に設計されている。すなわち直交座標系で、第１部品２は、図２に示すように、幅方向または長さ方向に比べ、厚さ方向４または厚み４の寸法が断然小さくなっている。第１部品２はこのように比較的平らである。第１部品２は必ずしも平面的である必要はなく、基本的には、いかなる三次元形態であってもよい。これと比較して、第２部品３は基本的にいかなる形状であってもよい。特に、第２部品３も金属シート形状とし、第１部品２に対し傾斜する形で延びる設計とすることもできる。
【００１８】
好ましい応用事例では、部品同士の組み合わせ構造１は排気システムの一部として設けられ、あるいは設計される。排気システムについてはここでは詳細に示さない。この構成部品は、例えばマフラーであり、特に、後部マフラー、または中間マフラー、または前部マフラーであり得る。同様に、構成部品は粉塵フィルターであってもよく、触媒コンバータであってもよい。同様に、マフラーと、粉塵フィルター及び／または触媒コンバータとの組み合わせなども考えられる。部品同士の組み合わせ構造１を有する構成部品を備える排気システムは、内燃機関、特に動力車両に搭載される内燃機関に用いるのに適する。
【００１９】
例えば、第１部品２は、マフラー、例えば後部マフラー内で二つの空間を分離する仕切りであり得る。空間の一方は、音響物質または音吸収物質で満たされた吸収空間であり得る。後部マフラーでは、排気を運ぶパイプがこのような吸収空間を通り抜けるので、前記パイプは、空中伝播音を吸収空間内で放射方向に透過させる構造、例えば複数の小孔を備えた構造、とされる。前記仕切り、すなわち第１部品２はマフラーのハウジングに取り付けられ、そのマフラーのハウジングが部品同士の組み合わせ構造１の第２部品３を構成することになる。
【００２０】
部品同士の組み合わせ構造１において、第１部品２は縁５で第２部品３に接触する。第１部品２は第２部品３に、縁５の一部に沿って延びる溶接部６によって取り付けられる。溶接部６は縁５より短く、長手方向において溶接端７で終わっている。溶接部６は、例えば、適切な溶接材料を用いる肉盛り溶接で形成される。
【００２１】
本発明に係る部品同士の組み合わせ構造１では、第１部品２は、少なくとも１つの溶接部の端７に近い１つの箇所８に、スロット９を有する。ここに示す好ましい実施形態では、第１部品２には、溶接部の各端７に対応する両方の箇所８にスロット９が設けられている。各スロット９は第１部品２をその厚さの方向４に完全に突き抜ける。
【００２２】
図１に示す典型的実施形態では、各スロット９は、第１部品２の縁５から始まり、縁５から離れた箇所で終わり、符号１０をつけた始まり箇所と、符号１１をつけた終わり箇所の間に、曲線または曲げ形状１２を有している。この曲線形状１２は第１部品２の一つの軸線に対し少なくとも１８０°曲げられ、特に第１部品２の厚さ方向４に延びている。
【００２３】
図３に示す典型的実施形態では、各スロット９は、縁５から離れる方向に開いたＣ字形状を有し、縁５からも溶接部６からも離れている。各スロット９はこのように第１部品２の内部で始まり、そして終わる。各スロット９の両端には、図３において、符号２２がつけられている。各Ｃ字形状は、厚さの方向４に見たときの形状である。
【００２４】
各スロット９を目的達成に必要な形状とすることは、第１部品２の内部の力の流れ１３（両矢印で示す）が、溶接端７及び各スロット９の端１１及び／または２２の領域に、基本的に力のピークまたは応力のピークを発生させることなく、溶接部６に流れ込み、またそこから流れ出るという効果をもたらす。この目的のため、スロット９の形状は、溶接端７と同様にスロット端１１、２２が、各スロット９によって力の流れ１３から分離及び／または切り離されるように選択される。前記スロット９のおかげで、第１部品２の構成材料は、各溶接端７及び各スロット端１１、２２の領域では力の伝達に関わらなくなり、従って力の流れ１３は方向がそれる。
【００２５】
溶接端７及びスロット端１１における力のピークと応力のピークの低減は、図１の実施形態では、各スロット９の曲線形状１２が溶接部６から離れる方向に曲がっているという構成により、改善及び／または最適化される。図１に示す例では、右側に示すスロット９の曲線形状１２は時計方向に曲がるのに対し、左側に示すスロット９は曲線形状１２が反時計方向に曲がる。両スロット９の曲線形状１２は少なくとも２７０°、ここでは特に約３６０°曲がる。これは、各スロット端１１を力の流れ１３から切り離すことを、特に効率的なやり方で可能にする。しかしながら、基本的には、各スロット９の曲線形状１２が溶接部６に向かって曲がるという実施形態も考えられる。
【００２６】
図１に示す実施形態では、各スロット９は、各曲線形状１２を各スロット９の始まり箇所１０につなぐ、基本的に直線の形となった直線形状１４も有する。各溶接端７の力の流れ１３からの切り離しをより良く行わせるため、各直線形状１４は、好ましくは、溶接部６に対し傾斜せしめられる。
【００２７】
第１部品２の溶接部６対応箇所には、想像または仮想の帯状部１５が第１部品２に設定され、それは、第２部品３に対しては溶接部６が境界となり、側部においては、想像または仮想の直線１６が境界となる。想像線１６は縁５に対し直角であり、各々溶接端７の一方から始まる。スロット９は、好ましくは、少なくとも一部が前記帯状部１５に入るように設計される。
【００２８】
例えば図１に示す実施形態では、各スロット９の、直線形状１４と曲線形状１２の間の、丸囲みで示された遷移部１７が、前記帯状部１５の内側に配置される。図３に示す実施形態では、スロット９の、溶接部６に近い方の端部分２３が前記帯状部１５の内側に配置される。これにより、帯状部１５の内側で、スロット９と溶接部６の一部オーバーラップが生じる。
【００２９】
図３に示す実施形態では、各スロット９は２箇所に端部分２３を有し、端部分２３はそれぞれが一方の端２２を構成し、一方から他方へと、中央部分２４―ここでは直線形状である―を経て展開している。直線部分２４は、好ましくは、縁５と平行に延びるように配置される。各スロット９は、端部分２３で、好ましくは約１８０°曲がる。各端部分２３は、基本的に、１８０°より大きく曲がっていてもよい。しかしながら、ここに示す実施形態では、端部分２３がそれぞれほぼ半円形に曲がっているのが好ましい。ここで、端部分２３のそれぞれの曲げも、第１部品２の一つの軸線に対して行われ、第１部品２の厚さ方向４に延びている。各スロット９において、２個の端部分２３の曲げは、２個の端部分２３が互いに対し凹の曲率を有するようになされる。特に、各スロット９は、それ自身の内部において鏡像対称が生じるように設計される。
【００３０】
２個の溶接端７に割り当てられたスロット９は、好ましくは、相互に鏡像対称となるように設計される。
【００３１】
各スロット９は、基本的には、どのように形成してもよい。各スロット９は、特に、第１部品２に切り込んで設けることもでき、切断法も非切断法も用いることができる。しかしながら、スロット９をパンチ作業で形成する実施形態であるのが好ましい。この作業では、第１部品２の領域１８が同時に打ち出される及び／または打ち抜かれる。以下、この点を詳細に説明する。
【００３２】
図２によれば、各スロット９に割り当てられ、溶接部６にも近い箇所８において、第１部品２は領域１８を有し、領域１８は、各スロット９により、縁５の中の符号１９で示す部分から切り出されていることを特徴としている。前記縁部分１９は第２部品３に溶接部６で固着される。切り出し領域１８は、少なくとも一部が、符号２０をつけ、点線で示される領域と向き合っていることも特徴であり、前記領域は切り出し領域１８の近くに、厚さ方向４にオフセットして配置されている。切り出し領域１８がスロット９に沿う領域２０に対しオフセットして配置されているという構成は、この領域１８を前述のように打ち出す、及び／または、第１部品２の残りの部品に関連づけて打ち抜くことにより達成される。スロット９は前記領域１８に関連づけて打ち出し及び／または打ち抜き作業を行うことにより、同時に形成される。切り出し領域とスロット９に沿う領域２０の間のオフセット２１は、図２に示すよりももっと小さくすることもできる。特に、オフセット２１を第１部品２の厚さ４と同じ大きさにすれば、基本的には十分である。
【００３３】
スロット９を簡単に製造できることに加え、選択された製造方法には、各スロット９の設計によって、第１部品２に目立った開口部が形成されないという利点もある。これは特に、第１部品２が中身の詰まった空間の境界として、例えば吸収物質で満たされた吸収室用の仕切りとして、機能するときに、決定的な利点となる。吸収物質はスロット９を通じて吸収室から脱出できない。オフセット２１を適切に選ぶことにより、スロット９の形状により打ち出しまたは打ち抜き領域１８に任意選択で形成される開口部は、基本的に閉鎖状態を保つ。
【００３４】
部品同士の組み合わせ構造１は、好ましくは、最初、各スロット９を形成すべく設けられた第１部品２の箇所８に、各領域１８の打ち出しまたは打ち抜きを、対応するパンチ作業で施し、各スロット９を形成する。それから、第１部品２が第２部品３に溶接部６によって取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】は、部品同士の組み合わせ構造を、基本的な上面図として大幅に簡略化して示す図である。
【図２】は、部品同士の組み合わせ構造を、図１の切断線IIによる部分断面で拡大して詳細に示す図である。
【図３】は、図１と同様の図であるが、他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    部品同士の組み合わせ構造
２    第１部品
３    第２部品
４    厚さの方向
５    縁
６    溶接部
７    溶接部の端
８    溶接部の端に近い箇所
９    スロット
１０    スロット端
１１    スロット端
１２    曲線形状
１３    力の流れ
１４    直線形状
１５    帯状部
１６    想像線
１７    遷移部
１８    領域
１９    縁部分
２０    領域
２１    オフセット
２２    スロット端
２３    スロット端
２４    スロットの中央部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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