JP4805147B2 - トランスペアレンシーによって生成される少なくとも１つの溶接コードからなる部品組立手段 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、一般に、少なくとも２つの部品を相互に固定するための、トランスペアレンシーにより生成された少なくとも１つの溶接ビードからなる部品組立手段に関する。
更に本発明は、このような部品組立手段の製造を含む、一般的な部品組立方法にも関する。
本発明は特に、自動車の車体の構成部品の組立分野に適用可能である。

背景技術
トランスペアレンシーによる溶接ビードの形成は溶接ビードの開始点及び終止点を生じ、これらの部分においては、用いられる技術に関係なく、溶接過程の始まり及び終わりに生じる熱衝撃によってクラックが形成されることが従来知られている。
また、外部の機械的応力が溶接組立体にかかる場合、クラックを有する溶接ビードの開始端部及び終止端部に高応力がかかることが知られている。
したがって、疲労により初期破損が発生するこれらの開始端部及び終止端部は、溶接ビード上において先に破損し、溶接ビード組立体全体の破損を引き起こす箇所である。

この欠点を克服するために、従来技術にいくつかの解決法が知られている。
図１に示す第１の解決法は、包括的には、溶接ビードの開始領域及び終止領域でビードを閉じることからなる。
図１に示すように、２つの板状の部品２、４がトランスペアレンシーにより製作された溶接ビード６を用いて組み立てられる。すなわち、この溶接ビード６が、これら２つの部品２、４にそれぞれ属する２つの重なる部分の間に機械的剛接続を形成する。このビード６は、これら２つの重なる部品２、４の間に剛接続を形成するのに十分な長さを有する有用領域と称される直線的中央領域８を含む。更に、この有用な直線的領域８は、溶接ビード開始領域１０及び終止領域１２に延びている。

上に述べたように、溶接ビード６は溶接ビード開始領域１０及び終止領域１２において効果的に閉じている。即ち、溶接ビード開始領域１０は有用領域８からまっすぐに延び、その後湾曲してこの有用領域８に戻るように構成され、それによって溶接ビード開始領域１０の始点にある溶接ビード開始端部１４が、この溶接ビード開始領域１０の直線部分内の有用領域８に近い箇所に位置するように構成されていることが分かる。したがって、溶接ビード開始領域１０は主に閉止線１６から構成され、クラックを有する溶接ビード開始端部１４は溶接ビードの直線部分に位置する。
このようにして、外部の機械的応力（図１に矢印で略図的に示す）によって端部１４のクラック１８に引き起こされる影響は、溶接ビードがその端部で閉じられていない従来の解決法における影響よりも顕著に少ない。応力は溶接ビード開始領域１０全体、即ち閉止線１６の周囲全体に分散するので、クラックのある溶接ビード開始端部１４のみに直接的にかかることはない。

更に、このいわゆる「ひげ形」解決法においては、溶接ビード終止領域１２は、上に述べた溶接ビード開始領域１０とほぼ同じ方法で形成されることを注記したい。
但し、この解決法は溶接組立体の疲れ強さを改善するものの、外部の機械的応力の影響下で溶接ビード開始端部と終止端部から始まる溶接ビード破損の危険がこれに対応して除去されるわけではないことに注意されたい。

従来技術において示唆される別の解決法は、組立体の機械的に応力のかからない領域内で溶接ビードを開始し、終端させることである。しかし、この解決法は、これら特定の領域が、溶接ビードが本当に必要とされる領域からはるかに離れていること、場合によってはこのような領域がないこと、そしていずれの場合もこれら領域の検出が非常に困難であることから、あまり広まっていない。更に、この技術が採用された場合、意図された長さよりも長い溶接ビードを形成する必要を別にしても、これら特定の領域にアクセスすることが、特に溶接組立体が車体の一体部分を形成する場合に、いささか困難である。

従来技術において考慮された第三の解決法は、溶接ビードを複数の短い溶接部分に分割し、相互に間隔を空けて配置することであった。この構成においては、溶接ビードの両端に位置する２つの溶接ビード部分のみに応力がかかる。したがって、このような溶接端部が破損すると、代わりに隣接する溶接部分に機械的応力がかかり、それが破損するとまた次へというように破損が連鎖する。
この点で、この解決法は、単一の溶接ビードを有する方式に比べて外部の機械的応力に対する疲労抵抗を改善するが、長い接続部にのみ適用可能であり、必然的に静的強度が低下する。

従来技術による最後の提案は、連続する溶接ビード部分の間の接続端にリベット型の取付け手段を挿入することからなる。このようにして、得られたリジッド連結における溶接ビード部分により相互に溶接された部品からなる組立体に静的強度が与えられ、また、リベットが、クラックの開始地点である各溶接ビード部分の開始及び終止端部を保護するように設計されることにより、外部の機械的応力による疲労を除去する。
この解決法は、溶接組立体の機械的強度に関しては満足のゆくものであるが、種々の組立技術を必要とし、製造時間及びコストを直接に増大させる。

上に提案されたいずれの解決法でも、接続が閉じられていないことに注意されたい。即ち、接続部は、従来技術による第１の解決法について図示するように、相互に距離をおいて位置し、接続されていない両端部を有する溶接ビードによって形成されている。しかし、接続部を閉じることが必要な場合、即ち、溶接ビードの両端をかなり近接させるか、又はむしろ一致させることが必要な場合、及びいずれにしろ両端を互いに接続する必要がある場合に、これらの解決法に関連して上述の問題点が生じる。この点で、この接続を閉じる場合というのは、特にトランスペアレンシーにより形成される溶接ビードが円形ビード、つまり閉止線を形成するときに生じる。この構成において、溶接ビードのクラックのある開始端部及び終止端部は、溶接ビードの有用部分を形成する閉止線の内側に位置し、その結果、これらクラックのある端部から始まる初期亀裂を有するこの溶接ビードが破損する危険は、外部の機械的応力の影響下で比較的高い。

発明の目的
したがって、本発明の目的は、トランスペアレンシーにより形成され、少なくとも２つの部品を相互に固定するように設計された、少なくとも１つの溶接ビードからなる部品組立手段であって、従来の技術の実施形態に関連して上述した欠点の少なくとも一部を克服する部品組立手段を提供することである。
更に本発明の別の目的は、このような組立手段の製造を含む、部品の組立方法を提供することである。

これを達成するために、本発明の第１の目的は、少なくとも２つの部品を相互に固定するための、トランスペアレンシーにより作成された、それぞれが開始端部と終止端部を有する少なくとも１つの溶接ビードを含む部品組立手段である。本発明によれば、少なくとも１つの溶接ビードが、その中にこの溶接ビードの開始端部と終止端部とが位置する内部領域を画定する少なくとも１つの閉止線を定義する。
有利には、溶接ビードによって形成された、本発明の定義では連続的な閉止線が内部領域を画定し、この内部領域に溶接ビードの開始端部又は終止端部が位置する場合、クラックのある関連端部を溶接ビードの有用領域から完全に隔離することが可能である。明らかに、この技術的効果は、直線的溶接ビードのような、閉じられていない接続部を構築する際、及び円形溶接ビードのような閉じた接続部を形成する際の両方で生じる。

したがって、本発明によるこのような組立手段により得られる部品の組立体は、従来の技術による上述の第１の解決法を用いて得られる組立体よりも優れた疲労抵抗を有し、しかも溶接ビードを開始又は終止するため、或いは複数の異なる組立技術を用いるために、機械的に応力のかからない領域を探す必要がない。更に、本発明が少なくとも１つの溶接ビードを形成すること、したがって連続的接続部を形成することから構成されるという事実は、組立体の全体的な機械的強度が、複数の溶接ビードの部分を相互に間隔をおいて配置することにより得られる機械的強度よりも顕著に優れていることを意味する。
更に、本発明による組立手段の溶接ビードは、ＴＩＧ、ＭＩＧ又はレーザのようなあらゆる溶接技術を用いて容易に形成できることが明らかである。

１つ以上の閉じられていない機械的接続部を得る必要がある場合、組立手段が有する少なくとも１つの溶接ビードが、溶接ビード開始端部で始まる溶接ビード開始領域と、溶接ビード終止端部で終る溶接ビード終止領域とを有し、少なくとも溶接ビード開始領域又は溶接ビード終止領域が、中にそれに連関する溶接ビード開始／終止端部が位置する内部領域を画定する閉止線を定義するように構成することが可能である。このように、この構成では、溶接ビード開始及び終止領域にかかる外部の高い機械的応力は、端部のクラックへと伝播する前にこれらの領域によって形成される閉止線によって吸収されるため、閉止線の内側に位置するクラックのある端部には応力の影響が及ばない。
好適には、少なくとも１つの溶接ビードの開始及び終止領域が、この溶接ビードの有用領域の外に形成され、閉止線の各々が概ね円形をなす。

１つ以上の閉じた機械的接続部を得る必要があるまた別の場合、少なくとも１つの溶接ビードが、この溶接ビードの有用領域を形成する単一の閉止線を定義するように構成され、溶接ビードの開始端部又は終止端部、或いは好適にはそれらの両方が、この単一の閉止線によって画定される内部領域内に位置するように構成される。
したがってこの場合も同様に、単一の閉止線の周囲にかかる外部の機械的応力は、この応力が溶接ビードの開始及び終止領域のクラック部分に伝播する前に、溶接ビードの有用領域を形成するこの閉止線によって吸収される限りにおいて、閉止線によって画定された内部領域内に位置するクラックのある端部に影響を及ぼさない。

明らかに、本発明による組立手段は、本発明の範囲内において、上述のように、少なくとも１つの閉じられていない接続部と少なくとも１つの閉じられている接続部とを共に有することができる。
本発明の別の目的は、少なくとも２つの部品を相互に固定するための、各々が溶接ビード開始端部と溶接ビード終止端部とを有する少なくとも１つの溶接ビードをトランスペアレンシーにより製造するステップを含む部品の組立方法である。本発明によれば、少なくとも１つの溶接ビードをトランスペアレンシーにより製造するこのステップは、少なくとも１つの溶接ビードが、中にこの溶接ビードの開始端部及び終止端部の少なくとも一方が位置する内部領域の範囲を画定する少なくとも１つの閉止線を定義するように実行される。

本発明の他の利点及び特性は、以下に述べる詳細且つ非限定的な説明を読むことで明瞭になろう。
この説明は、添付の図面を参照して行う。

本発明の第１の好適な実施形態による組立手段１０１により相互に固定された２つの部品２及び４の組立体１００を図２に示す。
当然ながら、組立手段１０１は、本発明の範囲を離脱することなく３つ以上の部品を相互に固定するように設計することができる。

更に、本発明のこの第１の好適な実施形態における組立手段１０１は、下に詳しく述べる単一の溶接ビード１０６からなるが、当然ながら、２つ以上の溶接ビードから構成されてもよいことが分かる。
図２に示すように、溶接ビード１０６は、少なくとも部分的に重なるように配置された２つの板状の部品２及び４を相互に固定するための、トランスペアレンシーにより作成される非閉止接続型である。

溶接ビード１０６は有用領域８を含み、この有用領域８は、加わる外部の機械的応力の種類に関係なく、単独で部品２と４の間に剛接続を形成できるような直線的形状及び大きさを有することが望ましい。しかしながら、本発明の範囲を離脱することなく、有用領域８を非閉止湾曲線型とすることもまた可能であることを明記したい。
有用領域８の一方の側に溶接ビード開始領域１１０が、他方の側に溶接ビード終止領域１１２がある。

図２に示すように、溶接ビード開始領域１１０は、図１に示す溶接ビード開始領域１０にある意味で類似しており、概略的には従来技術に相当している。溶接ビード開始領域１１０は、溶接ビード１０６がこの領域内において閉じるように構成されている。即ち、溶接ビード開始領域１１０は、有用領域８から延びて、その後望ましくは閉じられた円の形に閉止線１１６を形成するように湾曲する。その結果、この閉止線１１６は、全体的に円盤の形状をなす、２つの部品２及び４の各々の一部から構成される内部領域１１７を画定する。
この溶接ビード開始領域１１０の特徴は、この領域１１０の開始部にある溶接ビード開始端部１１４が、閉止線１１６上ではなく、この閉止線１１６によって画定される内部領域１１７の内部に位置することである。したがって、図２に明示するように、溶接ビード開始領域１１０を形成する溶接部は接合部で終端せず、よって閉止線１１６は図１に示す従来技術と同様にして得られるが、閉止線１１６の内部に向かって延びるので、少なくとも端部１１４が内部領域１１７内に位置することを理解されたい。

この点で、溶接ビード開始端部１１４の長さを６ｍｍのオーダーに、この閉止線１１６内に位置する溶接ビードの全長を約１０ｍｍとすることができることを注記したい。当然ながら、これらの寸法は例示を目的に示したものであり、溶接ビード１０６は、第１の端部１１４のクラック１８が、閉止線１１６によって画定された内部領域１１７内に位置し、且つ望ましくはこの閉止線から妥当な距離、望ましくは５ｍｍを越える距離をおいて位置するように形成されることを理解されたい。更に、閉止線１１６及び１２４の中心を、端部１１４及び１２６がそれぞれ形成されるように位置決めすることができる。
このようにして、溶接ビード開始端部１１４に位置するクラック１８は、閉止線１１６とは離間しており、したがってこの閉止線１１６の内側にとどまることにより有用領域８から完全に隔離されているので、組立体１００の疲労強度が大幅に改善される。この改善は、特に、外部の機械的応力（図２に矢印で図式的に示す）が溶接ビード開始領域１１０の全体に分散し、したがって閉止線１１６の周囲全体に分配されるので、外部の機械的応力は閉止線１１６上で止められ、溶接ビード開始端部１１４のクラック１８に到達することができないという事実により説明される。

溶接ビード１０６を製造する際、この溶接ビードは、下に詳述するように、通常連続して、溶接ビード開始端部１１４、閉止線１１６、閉止線１１６と有用領域８との間に位置する領域１１０の接合部１２０、次いでこの有用領域８と溶接ビード終止領域１１２を画定することに注意されたい。
概して、溶接ビード終止領域１１２の設計は、溶接ビード開始領域１１０の設計とほぼ同一である。溶接ビード１０６の領域１１２を製造する際、第１のステップは、有用領域８と、この領域１１２によって画定される閉止線１２４との間に位置する接合部１２２を形成し、この閉止線１２４によって内部領域１２５を画定することであり、次のステップは、ビード終止端部１２６を製造し、この終止端部が閉止線１２４によって画定される内部領域１２５の内部に位置するように領域１１２を完成させることである。

更に、本発明のこの第１の好適な実施形態において、図２の概略上面図に考慮されている溶接ビード１０６が、有用領域８の中央を垂直に横切る中心線１２８を中心に対称的な形状を有することが分かる。
その結果、溶接ビード終止端部１２６のクラック１８は閉止線１２４から離間し、即ちこの閉止線の内側にとどまることにより有用領域８から完全に隔離されるので、組立体１００の疲労強度が大幅に改善される。

図３は、本発明の第２の好適な実施形態による組立手段２０１により相互に固定された２つの部品２及び４の組立体２００を示す。
本実施形態においても、組立手段２０１は、本発明の範囲を離脱することなく３つ以上の部品を相互に固定するように設計することが可能である。

更に、本発明のこの第２の実施形態において、組立手段２０１は、以下に詳述する単一の溶接ビード２０６からなるが、当然ながら２つ以上の溶接ビードを有してもよい。
図３に示すように、溶接ビード２０６は閉止接続型であり、本発明の第１の好適な実施形態と同じ方法でトランスペアレンシーにより形成される。

溶接ビード２０６は、単一の閉止線２３０の形状を有する有用領域から主に構成され、この閉止線は、加わる外部の機械的応力の種類に関係なく、単独で部品２と４の間に剛接続を形成するような円形形状及び大きさであることが好ましい。その結果、この閉止線２３０は望ましくは全体に円盤の形状をなし、２つの部品２及び４の各々の一部から構成される内部領域２３１を画定する。
この溶接ビード２０６の特徴は、溶接ビード２０６が溶接ビード開始端部２１４及び溶接ビード終止端部２２６を有し、これらの端部が、従来の技術による場合のように単一の閉止線２３０上には位置せずに、この閉止線２３０によって画定される内部領域２３１の内部に配置されることである。

したがって、図３に明示するように、有用領域、つまり閉止線２３０を形成する溶接部は、この閉止線２３０を得るために用いられた接合部で終結せず、少なくとも端部２１４及び２２６が部品２及び４によって閉じられている内部領域２３１内に位置するように、この閉止線２３０の内部に向かって延びていることを理解されたい。
本実施形態でも例示として、端部２１４及び端部２２６の長さを６ｍｍのオーダーに、この閉止線２３０内に位置する端部２１４から端部２２６までの溶接ビードの全長を約１０ｍｍとすることができる。本実施形態の場合も、端部２１４及び２２６は、閉止線２３０の中心近くに位置してよい。

溶接ビード２０６は、まず溶接ビード開始端部２１４、次いで閉止線２３０、その後溶接ビード終止端部２２６を画定することにより連続的な形状に形成できる。
このように、溶接ビードの開始端部２１４及び終止端部２２６に位置するクラック１８は、閉止線２３０から離間しており、したがって溶接ビード２０６の有用領域を形成するこの閉止線２３０の内側に完全に隔離されるので、組立体２００の疲労強度が大幅に改善される。この改善は、特に、外部の機械的応力（図３に矢印で図式的に示す）が閉止線２３０の周囲全体に分散されることにより閉止線２３０で止められ、溶接ビード開始端部２１４及び終止端部２２６のクラック１８に到達することができないという事実により説明される。

当業者であれば、単に非限定的な実施例として上述した組立手段１０１及び２０１に対し、種々の変更を加え得ることは明らかである。

先行技術による従来の組立手段により相互に固定された２つの部品の組立体の概略上面図である。 本発明の第１の好適な実施形態による組立手段により相互に固定された２つの部品の組立体の概略上面図である。 本発明の第２の好適な実施形態による組立手段により相互に固定された２つの部品の組立体の概略上面図である。

Claims (6)

1. 少なくとも２つの部品（２、４）を相互に固定するために、トランスペアレンシーにより生成された、各々が開始端部（１１４、２１４）と終止端部（１２６、２２６）とを有する少なくとも１つの溶接ビード（１０６、２０６）からなる部品組立手段（１０１、２０１）であって、少なくとも１つの溶接ビード（１０６、２０６）は少なくとも１つの閉止線（１１６、１２４、２３０）を定義し、この閉止線によって、中にこの溶接ビード（１０６、２０６）の前記開始端部及び終止端部（１１４、２１４、１２６、２２６）の少なくとも一方が位置する内部領域（１１７、１２５、２３１）が画定されることを特徴とする、部品組立手段。
2. 少なくとも１つの溶接ビード（１０６）が、その溶接ビード開始端部（１１４）を始点とする溶接ビード開始領域（１１０）と、その溶接ビード終止端部（１２６）を終点とする溶接ビード終止領域（１１２）とを有すること、並びに、溶接開始領域及び溶接終止領域（１１０、１１２）の少なくとも一方が閉止線（１１６、１２４）を定義し、この閉止線によって、中に連関する溶接ビード開始／終止端部（１１４、１２６）が位置する内部領域（１１７、１２５）が画定されることを特徴とする、請求項１に記載の部品組立手段（１０１）。
3. 少なくとも１つの溶接ビード（１０６）の溶接ビード開始及び終止領域（１１０、１１２）が、この溶接ビード（１０６）の中央領域に配置され、２つの部品（２、４）の間に機械的剛接続を形成する有用領域（８）の外に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の部品組立手段（１０１）。
4. 少なくとも１つの溶接ビード（１０６）の各閉止線（１１６、１２４）が円形をなすことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の部品組立手段（１０１）。
5. 少なくとも１つの溶接ビード（２０６）が、この溶接ビード（２０６）の２つの部品（２、４）の間に機械的剛接続を形成する有用領域を形成する単一の閉止線（２３０）を定義していること、並びに、この溶接ビード（２０６）の開始及び終止端部（２１４、２２６）の少なくとも一方が、この単一の閉止線（２３０）によって画定される内部領域（２３１）に位置することを特徴とする、請求項１に記載の部品組立手段（２０１）。
6. 部品の組み立て方法であって、少なくとも２つの部品（２、４）を相互に固定するように設計された、各々が溶接ビード開始端部（１１４、２１４）と溶接ビード終止端部（１２６、２２６）とを有する少なくとも１つの溶接ビード（１０６、２０６）をトランスペアレンシーにより作成するステップを含み、少なくとも１つの溶接ビード（１０６、２０６）が少なくとも１つの閉止線（１１６、１２４、２３０）を定義し、この閉止線によって、中にこの溶接ビード（１０６、２０６）の前記開始及び終止端部（１１４、２１４、１２６、２２６）の少なくとも一方が位置する内部領域（１１７、１２５、２３１）が画定されるように、少なくとも１つの溶接ビードをトランスペアレンシーにより作成するこのステップを実行することを特徴とする、部品の組立方法。

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