JP2008528849A - 構造用部品、とくにシールド部品 - Google Patents

Abstract

構造用部品、とくにシールド部品。
本発明は、表層における延長および/または延長方向の点において少なくとも部分的に異なるように構成されている構造部分を備えている構造用部品、とくにシールド部品に関するものであり、これらの部分のうちには、少なくとも一つの第一のタイプの構造部分が存在する。第二のタイプの構造部分（３４）は、少なくとも二つの方向に湾曲している中空状の受け取りチャネル（３６）が第一のタイプの構造部分の中にモールド成型され、それぞれの受け取りチャネル（３６）が湾曲の一方の方向に向かって第一のタイプの構造部分の湾曲をたどり、たとえば排気システムの湾曲した排気管の如き熱構成部分が一体的に収容され、および、効果的な熱シールドおよびノイズ絶縁（防音）がオーバーラッピングにより担保されるように、第一のタイプの構造部分（１０）から形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表層における延長および／または延長方向の点において少なくとも部分的に異なるように構成されている構造部分を備えている構造用部品、とくにシールド部品に関するものであり、これらの部分のうちの第一のタイプの構造部分の少なくとも一つには、屈曲部が設けられている。

たとえば経済的に最適化されたディーゼルエンジンのエンジンブロック上での熱発生は非常に低くなりうるが、このことは、マニホールド、ターボチャージャ、触媒コンバータなどにおけるような「熱ゾーン」には全く当てはまらない。エンジンの構成がますますコンパクトになっていくために、熱的に「相容れない」構成部分が、ますます接近していくことになる。したがって、センサ、燃料配管、加圧センサ、本体部分など如き熱に敏感な隣接する組立体に面する熱エンジンの構成部分を、熱シールドの如きいわゆるシールド部品を用いて保護することが必要となる。この状況は、コンパクトな構造によってさらに悪化される。というのは、組立体のこん包密度が高いために、冷却空気の流れをエンジン室内に抑制させてしまうからである。また、これに、ノイズ防止対策がさらに寄与する場合がある。たとえばある状況下においてエンジン室からのノイズが車道に漏れることを減少させるべく設計されたプラスチック製の底板が、エンジン室に熱を収容する効果的な断熱材を形成する場合がある。触媒コンバータは、それの表面が段階的に高い温度になっていくため、保護シールドバリアの使用を確実に必要とする熱源であると考えられている。この典型的な一例は、総合排気システムのマニホールドに触媒コンバータをしっかりと設置するが如き設計的手段である。この設計原理は、触媒コンバータを迅速にヒートアップするために、ひいてはコールドスタート段階における放熱を削減するために用いられ、この設計原理に従って、強い熱源が、多くの組立体が狭い空間内に混在しているエンジン室に移動される。同様に、熱シールドの如きシールド部品の重要性が増大している１つの原因は、熱可塑性プラスチックの使用傾向によるものである。エンジン室において、軽量かつ経済的な非常に形成しやすい材料がより一般的になってきているが、他の熱エンジン部分に比べて、適用部位における周囲温度に対する特別な注意が必要となる（熱保護のための新素材および開発ツール、ＭＴＺ １２／２００１、第６２巻、１０４４以下のページ）。

ＤＥ １０２ ４７ ６４１ Ｂ３には、構造用部品、とくに自動車両の構成部品としてのノイズ減衰用のシールド部品の形態が開示されている。公知の構造用部品のノイズ防止を改善するために、適切なシールド部品は、第一のタイプの構造部分であるベースエッジ（ｂａｓｅ ｅｄｇｅ）を備えたシールド本体からなっており、このシールド本体は、そのエッジ側（ｅｄｇｅ ｓｉｄｅ）で、角張ったクランプ脚部を通じてエンジン室内の固定部分に取り付けられ、熱に敏感な部分に面している熱エンジン構成部分を遮蔽しうるようになっている。

第一のタイプの構造部分であるシールド本体は、中央領域においてＵ字形に曲がっているとともに、この点に対して、対称となるように構成されている。エッジ側においてＵ字形状に曲がってエッジ領域を形成する中央領域は大きく湾曲しており、２つの反対側のエッジ領域には、角張ったクランプが締結手段として取り付けられている。シールド本体は、２つの層の金属シートからなっており、これらの間には、ノイズ減衰層および／または断熱層が設けられており、金属シートからなるカバー層を相互に固定するために、一方のカバー層の自由に裾が広がったフランジが他方のカバー層のエッジ領域を表面的に囲むようなフランジ成形が用いられている。重量を減らすために、シールド本体は、アルミニウムまたは他のある軽量金属からなっている。

トランスミッション用のフランジとユニバーサルシャフトとの間の結合部を、構造体に起因するノイズに対して遮蔽するために、公知の解決手段が用いられることが好ましい。この構造体に起因するノイズは、トランスミッションおよび隣で動作している排気管の温度放射の連続的な影響から発生する。テスト時、公知の解決手段によって３ｄＢのノイズ放射の削減が達成された。適切な遮蔽作用を達成するため、シールド本体の凸状の外面にビード形状の長手方向のリブおよび横方向のリブの形態を有して延びている他の構造部材が、第一のタイプの構造部分の中央領域に沿ってシールド本体として延設されている。この公知の構造体の特徴は、シールド本体の全長に沿って延設されている長手方向のリブが横方向のリブにより隣接され、これらが一体的にモールド成型され、横方向のリブは、一種の結節構造を形成し、中間距離で交互に、長手方向のリブに隣接する横方向のリブの間に嵌め込まれていることである。逆説的にいえば、接続用クランプとともに外側にさらに大きく湾曲されているエッジ領域は、上記のリブが設けられていない状態におかれている。公知の解決手段の断続的なリブ構造に関していえば、剛性および強度がこの点において小さくなることはいうまでもない。さらに、接続クランプへの移行地点においては、シールド本体の剛性は、クランプ脚部を曲げることによりのみ得られ、この点において、この曲げられたクランプ脚部により、静止したエンジン構成部分またはシャーシ構成部分への構造用部品の接続幾何形状が決められる。したがって、このことにより、公知の構造部品の適用可能性が制限されることになる。曲がったクランプ脚部を備えている接続クランプおよびファスナー（ネジ）を貫通させる目状の接続点は、公知の解決手段に対し、一方において設置スペースを必要とし、他方において重量を増大させることになる。また、公知の解決手段は、エンジン室の広い面積の断熱に適してもいない。

本発明の目的は、この従来技術に基づいて、その特徴、すなわちすぐれたノイズ防止性能および断熱性能を担保しながら、必要となる設置空間を削減し、さまざまな方法で用いることができ、それと同時に、生産コストを比較的固定したまま剛性および強度を増大し、軽量化するように、および、エンジン室内の広い領域の断熱にとくに適するように、記載されたタイプの構造部品をさらに向上させることにある。この目的は、請求項１により指定された特徴をそっくりそのまま備えた構造用部品により達成されうる。

すなわち、請求項１の特徴部分に記載されているように、第二のタイプの構造部分は、少なくとも二つの方向に湾曲している中空状の受け取りチャネルが第一のタイプの構造部分にモールド成型され、それぞれの受け取りチャネルが湾曲の一方の方向に向かって第一のタイプの構造部分の湾曲をたどり、たとえば排気システムの湾曲した排気管の如き熱構成部分が、設置スペースを節約するように、一体的に収容され、ならびに、受け取りチャネルをそれぞれオーバーラッピングすることにより、構造体伝搬ノイズまたは空気伝搬ノイズの形態を有して発生するノイズ放射の遮蔽および効果的な熱の遮蔽が担保されるように、第一のタイプの構造部分から形成される。本発明にかかる構造用部品が、第一のタイプの構造部分および第二のタイプの構造部分の特殊な構造のために、二次元において非常に大きくなっているが、当該構造用部品は、通常耐用年数に対して悪い影響を与える過剰な固有振動の大部分が除去されるように補強されている。

外側または上側から見た場合に凸状である受け取りチャネルは、大きな断面を有しているビード形状の補強リブとして構成されており、これらのリブは、第一のタイプの構造部分の二次元方向に拡張された湾曲をたどるようになっている。湾曲度が変化する領域では、上記のように製作されたシールド本体の全エッジ構造体の剛性が、エッジ領域の方向に向かって大きくなっている。また、平坦なトラフのように構成することができるシールド本体は、排気ガスシステムの部分の一体的な収容とともに設置スペースの節約を容易にし、さらにほとんど重さを必要としない。

他のエンジン構成部分への構造用部品の固定は、公知の締結用クランプを通じて、コスト効率良く達成することが可能であり、さらに、減衰部分を備えたネジ接続部材が用いられてもよい。さまざまな構造部分を用いて、非臨界状態と考えられうる固有振動挙動に対してあるタイプのシールド用の鎧を構築するように、構造用部品全体が補強されてもよい。したがって、本発明にかかる構造用部品の解決手段は、動作中に、多数の振動が予測される部位においてとくに便法として用いることができるこれらの利点に加えて、このようにして補強された基本構造体により、騒々しいエンジンの構成部分の音の伝播が確実に削減される。

構造用部品の熱の負担を低く維持するために、相互に距離をおいて並べられている個々の受け取りチャネルが、第一のタイプの構造用部品の上部に延設されており、この構造用部品が、所定の距離を維持しながら、エンジンの排気セクションをオーバーラップするようになっていることが好ましい。受け入れチャネルの内部と排気セクションの排気ガス配管の外部との間に広がっている力によっても、好ましくないノイズの放射の伝達が削減されている。

本発明にかかる構造用部品の他の好ましい実施形態では、第一のタイプの構造部分が、スリーブのような第三のタイプの構造部分に変移し、第一のタイプの構造部分の方向に向かって所定の領域にわたって実質的に補強部がないようになっており、この補強部のない表面領域が、第四のタイプの構造部分である補強部を有した他の表面領域と隣接している。
したがって、第三のタイプの構造部分のスリーブ状の構造により、触媒コンバータの如き熱が重要な役割を担っている他のエンジン部分は、その環境に対して遮蔽されており、また、好ましくは一体的に相互に連結されている個々の構造部分を備えている構造用部品全体に関しては、エンジンの非常に大きな領域が、耐用年数に悪い影響を与える過剰な固有振動を発生することなく断熱されている。所定の表面領域にわたって補強部が設けられていない状態に維持されている構造部分を用いて、一体的に相互に接続されている構造部分に割り込むようにして、肩部およびオフセット面に急激な剛性の変化が生じるようにすることにより、発生しうるいかなる振動も構成部分全体にわたって自由に伝搬することができないようになっている。これにより、発生する振動がさらに減衰される効果を奏することとなり、ノイズ放射が低い状態のままに維持される。

本発明にかかる構造用部品の他の有利な実施形態は、他の従属クレームの主題である。

本発明にかかる構造用部品は、概略図であるとともに同一の縮尺で示されていない図面に例示されている１つの実施形態を参照して以下にさらに詳細に記載する。

図１および図２には、シールド部品の形態を有するようにとくに構成されていることに加え、エンジン室内の大きな領域を熱的に遮断するように設計されているとともに、構造体により伝達されるノイズまたは空気により伝達されるノイズの形態を有したノイズの放射を削減するように設計されている本発明にかかる構造用部品が示されている。当該構造用部品は、表層における延長および／または延長方向の点において異なるように構成された構造部分を有し、これらの構造部分のうちの第一のタイプの構造部分１０の少なくとも一つには、湾曲部が設けられている。この湾曲部は、個々の排出配管１４（全部で４つ）を備えた排出セクション１２の湾曲経路にたどるようになっている。上部を備えている適切な排気管１４が、共通の接続フランジ部分１６に延びており、この共通の接続フランジ部分１６により、排気セクション１２を、自動車の従来型の４気筒の内燃エンジンに接続することができるようになっている。その反対側の端部では、指部のような排出配管１４が共通接続部分２０に接続されている。この共通接続部分２０は、手のひらの形状を有し、円錐形状に広くなっている拡大部分２０を通じて、円筒状の外周壁を有している触媒コンバータ２２のへと延びている。シート状の金属部分からなっている触媒コンバータ２２には、長手方向のリブ２４と横方向のリブ２６とが設けられている。図１を見る方向から観察して、触媒コンバータ２２の底部には、従来の車両に特有の排気システムを接続することができる接続フランジ２８が設けられている。保持デバイス３０により支持されて、従来のオイルレベルゲージ（詳述せず）を保持するためのチューブ状の接合本体３２が、構造用部品に沿ってさらに延びている。第一のタイプの構造部分１０の上部には、４つの第二のタイプの構造部分３４が設けられている。第二のタイプの構造部分３４は、チャネル３６を受け入れることにより第一のタイプの構造部分１０から形成されている。チャネル３６は、内側から見た場合に断面が凹状になっており（図２参照）、第一のタイプの構造部分にモールド成型されている。

第一のタイプの構造部分１０および第二のタイプの構造部分３４の上部は、図面を見る方向から観察すると、角張った接続部材３８へと延びており、この角張った接続部材３８は、構造用部品の上端部の領域を、詳細には記載しないエンジンの構成部分または車両の他の構成部分に固定するために用いられる。この領域をしっかりとさせるために、突出部または結節のような補強部４０が設けられており、これらの補強部４０は、接続部材３８から第二のタイプの構造部分への移行領域において、実質的にエッジ側に接することにより、それらを強化するようになっている。さらに、少なくとも１つの外側の第二のタイプの構造部分３４は、第一のタイプの構造部分１０のエッジ領域内に横方向に延びている補強リブ４２を有している。ここに、構造用部品全体がモールド成型されているときに実際の構造に必要とされない量の材料が収納されるため、このようにしない場合には、モールド成型品が実質的に平坦に延びることになる。第二のタイプの構造部分３４は、個々の排気管１４および受け入れチャネル３６を覆うよう、指または手袋のように延びることにより、排気管１４の上部に対して所定の距離を維持するように構成されている。しかし、湾曲した上部を備えた個々の排気管１４は、受け入れチャネル３６の内部に沿って経路が形成されているので、遮蔽されるように少なくとも部分的にカプセル化されている。具体的にいえば、２つの外側の第二のタイプの構造部分３４は、それらの自由エッジ側の境界とともに延びることにより、排気管１４を備えた排気セクション１２の２つの外側エッジゾーン（図２参照）を貝殻のように包含するようになっている。

図１に具体的に示されているように、平坦な第一のタイプの構造部分１０は、スリーブのような第三のタイプの構造部分４４へと延びており、第一のタイプの構造部分の方向に向かって所定の領域にわたって実質的に補強部が無いようになっている。この補強部のない表面領域は、第四のタイプの構造部分である補強部を有した他の表面領域と隣接している。
補強部４６は、突出する横方向のリブとして形成され、第三のタイプの構造部分４４にモールド成型されている。これらの補強部４６は、受け取りチャネル３６に対して実質的に横方向に、所定の距離をおいて相互に延びているが、そうでなければ、触媒コンバータ２２を包み込むジャケットの横方向のリブ２６に対して平行に延びている。

したがって、本発明にかかる構造用部品は、受け取り側のチャネル３６を備えた第一のタイプの構造用部品が排気セクション１２の排気管１４の湾曲領域をたどり、他のシェル形状（スリーブ状）の構成部分である第三のタイプの構造用部品が拡大部分２０および触媒コンバータ２２を部分的にオーバーラップするように、分割されうる。さらに、第二のタイプの構造用部品３４および第四のタイプの構造用部品４６は、構造用部品の端部側の終端領域に設けられており、その間に位置する中間領域は、補強部が無い状態に維持されている。さらに、補強部４６は、それぞれ第五のタイプの構造部分として、二つの形状表面４８の間に延設され、これらは、個々の補強部４６と同様に構造用部品の上部の方向に突出している。さらなるエッジ側補強に加えて、形状表面４８により、本明細書では触媒コンバータ２２の形態を有する構造用部品を所定のエンジン構成部品に固定するための接続部材５０を挿入することが可能となる。さらに、より優れた補強のために、少なくとも第一のタイプの構造部分１０および第二のタイプの構造部分３４からのエッジ側移行ポイント５２に、少なくとも図示されているようなテーパを有する第三のタイプの構造部分４４を設けることが好ましいと考えられている。さらに、第三のタイプの構造部分４４への移行部位における２つの隣接する第二のタイプの構造部分３４間のトラフ形状の凹部には、ラムダプローブ（ｌａｍｂｄａ ｐｒｏｂｅ）の挿入のために設計されている収納部５４がある。

全面的な構成部分の特殊構造の結果、それぞれの肩部およびオフセット面において、発生しうる振動が構成部分全体にわたり自由に伝搬することがないよう、「剛性を急変」させるようになっている。その結果、振動のさらなる減衰が生じ、さらに、総合的なシステムの耐用年数が確実に長くなる。構造用部品は、従来の鋼材または金属シート材からなっていてもよいし、高品質の鋼材からなっていてもよい。構造用部品は、一または複数の層からなっていてもよいし、また、多層構造の場合には、２つのカバー層（図示せず）間に従来タイプの絶縁用の中間層が設けられることが好ましい。

設置された状態の構造用部品を示す側面図である。 排気セクションおよび触媒コンバーターを前面に向けて、設置された状態の構造用部品を示す底面図である。

Claims (10)

1. 表層における延長および／または延長方向の点において少なくとも部分的に異なるように構成されている構造部分を備え、当該構造部分のうちの少なくとも一つの第一のタイプの構造部分には、湾曲部および第二のタイプの構造部分が設けられている構造用部品、とくにシールド部品であって、
   前記第二のタイプの構造部分（３４）は、少なくとも二つの方向に湾曲している中空状の受け取りチャネル（３６）が前記第一のタイプの構造部分（１０）にモールド成型され、前記受け取りチャネル（３６）がそれぞれ対応して湾曲の一方の方向に向かって前記第一のタイプの構造部分（１０）の前記湾曲部をたどるように、前記第一のタイプの構造部分から形成されてなる、構造用部品。
2. 相互に距離をおいて並べられている個々の前記受け取りチャネル（３６）が、前記第一のタイプの構造部分（１０）の上部に延設され、該構造部分の上部が、所定の距離を維持しながら、エンジンの排気セクション（１２）を少なくとも部分的にオーバーラップし、湾曲した排気管（３４）がそれぞれ対応する割り当て可能な前記受け取りチャネル（３６）に少なくとも部分的に延設されてなる、請求項１記載の構造用部品。
3. 前記第一のタイプの構造部分（１０）のエッジ側は、前記第二のタイプの対応する１つの構造部分（３４）に隣接するように構成されてなる、請求項１または２記載の構造用部品。
4. 前記第一のタイプの構造部分（１０）が、スリーブのような第三のタイプの構造部分（４４）に変移し、該第三のタイプの構造部分（４４）が前記第一のタイプの構造部分の方向に向かって所定の表面領域にわたって実質的に補強部がない状態に維持され、この表面領域が、第四のタイプの構造部分である補強部（４６）を有した他の表面領域に隣接するように構成されてなる、請求項１乃至３のうちの１つに記載の構造用部品。
5. 前記補強部（４６）が、前記受け取りチャネル（３６）に対して略横方向にむかって、相互に所定の距離をおいて延びている横方向のリブのように構成されてなる、請求項４記載の構造用部品。
6. スリーブ状の前記第三のタイプの構造部分（４４）が、好ましくはある距離を維持しながら、前記排気セクション（１２）に隣接する触媒コンバータ（２２）をオーバーラップするように構成されてなる、請求項４または５記載の構造用部品。
7. 第四のタイプの構造部分である前記補強部（４６）が、それぞれ第五のタイプの構造部分である二つの形状面（４８）の間で延びており、該二つの形状面（４８）が、個別の前記補強部（４６）と同一の方法で、前記構造用部品の前記上部の方向に向かって突出してなる、請求項４乃至６のうちのいずれか一つに記載の構造用部品。
8. 前記形状面（４８）が、それぞれエンジン構成部分および／または他の車両構成部分の如き所定の構成部分に前記構造用部品を固定するために少なくとも１つの締結部材（５０）により貫通されてなる、請求項７記載の構造用部品。
9. 少なくとも前記第三のタイプの構造部分（４４）には、少なくともエッジ側移行点（５２）に、前記第一のタイプの構造部分（１０）および前記第二のタイプの構造部分（３４）からテーパが形成されてなる、請求項４乃至８のうちのいずれか１つに記載の構造用部品。
10. 前記第三のタイプの構造部分（４４）への移行部位における２つの隣接する前記第二のタイプの構造部分（３４）間に、ラムダプローブの挿入用の収納部（５４）が設けられてなる、請求項１乃至９のうちのいずれか一つに記載の構造用部品。

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