(57)【要約】  本発明は、第１部分（１）と少なくとも１つの第２部分（２）とを含むコンポジットパートを製造する方法に関する。第１部分（１）が少なくとも部分的に、金属製であるのに対して、第２部分（４）は、少なくとも部分的に、第１金属の融解温度よりも低い融解温度を有する別の金属製である。前記方法により製造されるコンポジットパートも開示される。本発明の目的は、改良された耐力性及び低重量を有するコンポジットパートを製造することを可能にする、単純な方法をつくることである。前記目的は、ブレークスルー・カラー部（３）を含むブレークスルー部（２）の少なくとも１つを第１部分（１）へ導入し、そして、第２部分を加熱して、第２部分に圧力を付与することで、少なくともブレークスルー部及びブレークスルー・カラー部（３）の領域中における第２部分を第１部分（１）上へポジティブ及び／又はノンポジティブにモールドすることによって達成される。
2009519416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部分と少なくとも１つの第２部分とを含み、前記第１部分が、少なくとも部分的に、金属製であり、前記第２部分が、少なくとも部分的に、第１部分の融解温度よりも低い融解温度を有する別の金属製である、コンポジットパートの製造方法であって、
ローリング・ラウンド技術を使用して平坦なプレートから製造される中空セクション（特に「テーラード管」又は「モジュラー管」）を第１部分として使用すること；
少なくとも１つのパンチを使用するローリング・ラウンド技術を実施する装置中の金型によって、ブレークスルー・カラー部（３）を含むブレークスルー部（２）を第１部分のプレート中へ導入すること；そして
第２部分を加熱し、第２部分に圧力を付与することによって、少なくともブレークスルー部及びブレークスルー・カラー部（３）の領域における第１部分上で、第２部分をノンポジティブ及び／又はポジティブにモールドすること；
を特徴とする、前記方法。
【請求項２】
第１部分が、少なくとも部分的に、鋼又は合金鋼製であることを特徴とする、請求項１に記載のコンポジットパートの製造方法。
【請求項３】
第２部分が、軽金属（特に、アルミニウム又はマグネシウム、あるいは、それらの合金）製であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンポジットパートの製造方法。
【請求項４】
プレートを中空セクションへ変形させる前か、又は、その間で、第１部分のブレークスルー部（２）の少なくとも１つが、前記プレート中に導入されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンポジットパートの製造方法。
【請求項５】
ツールハーフ中のパンチに相当する孔を、ローリング・ラウンド技術を実施する装置のツールハーフ中に備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンポジットパートの製造方法。
【請求項６】
加熱時に、第２部分が、少なくとも部分的に可塑性になり、そして、ノンポジティブ及び／又はポジティブ連結のために、第１部分のブレークスルー・カラー部（３）の少なくとも１つを、可塑性になった第２部分の領域中でプレスすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンポジットパートの製造方法。
【請求項７】
加熱プレート上で、及び／又は、電流及び／又は電気誘導によって、第２部分を炉中で加熱することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンポジットパートの製造方法。
【請求項８】
第１部分と第２部分とを連結する際に、第２部分の材料が、第１部分のブレークスルー部（２）を完全に貫通させるか、及び／又は、ブレークスルー・カラー部を全体的に包囲することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコンポジットパートの製造方法。
【請求項９】
第１部分と少なくとも１つの第２部分とを含み、前記第１部分が、少なくとも部分的に、金属製であり、前記第２部分が、少なくとも部分的に、第１部分の融解温度よりも低い融解温度を有する別の金属製である、コンポジットパート、特に請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法によって製造されたコンポジットパートであって、
ローリング・ラウンド技術を使用して製造される中空セクション（特に「テーラード管」又は「モジュラー管」）を第１部分として備えること；そして
前記第１部分が、ブレークスルー・カラー部（３）を含むブレークスルー部（２）の少なくとも１つを有すること、
ここで、ノンポジティブ及び／又はポジティブ連結を形成する第２部分の材料により、前記ブレークスルー部（２）及び前記ブレークスルー・カラー部（３）が、少なくとも部分的に貫通されるか、及び／又は、包囲されるものとする；
を特徴とする前記コンポジットパート。
【請求項１０】
第１部分が、少なくとも部分的に、鋼又は合金鋼製であることを特徴とする、請求項９に記載のコンポジットパート。
【請求項１１】
第２部分が、少なくとも部分的に、軽金属（特に、アルミニウム、マグネシウム、又はそれらの合金）製であることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のコンポジットパート。
【請求項１２】
自動車における、インストルメント・パネル・ブラケット、アウター・スキン・ベアラー、又はシート・サポートとしての、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のコンポジットパートの使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、第１部分と少なくとも１つの第２部分とを含み、前記第１部分が、少なくとも部分的に金属製であり、前記第２部分が、少なくとも部分的に、第１部分の融解温度よりも低い融解温度を有する別の金属製である、コンポジットパート（Verbundteil）の製造方法、並びに、前記方法によって製造されるコンポジットパートに関する。本発明は、前記コンポジットパートの有利な使用にも関する。
【０００２】
重量軽減のために、低重量にもかかわらず耐力性の高いコンポジットパートが自動車産業界でますます使用されている。コンポジットパートへの高負荷が頻繁に生じるので、コンポジットパートの個々に異なる材料間での接合部は、かなりの応力にさらされる。同時に、高耐力性コンポジットパートをつくる製造方法は、特に単純に構成されることが好ましいため、製造コストは最小限とされる。
【０００３】
実際に、異なる材料（例えば、金属とプラスチックとの組み合わせ）を含むコンポジットパートは、ブラケットとして頻繁に使用され、例えば、車両内部のインストルメント・パネルの機能要素用の連結部に特に便利である。この場合、近年のリサイクル規制により、リサイクル材料又はそれにより製造されるコンポジットパートのみを可能な限り使用することが目的とされている。リサイクル性に関して、金属及びプラスチックを含むコンポジットパートは、基本的に、２つの異なる材料を含むコンポジットパートに比べて劣る。
【０００４】
鋼材料製の穿孔部を有するプレートと、アルミニウム材料製の第２プレートとを含む、異なる金属からつくられるコンポジットパートは、例えば、日本特許出願特開平１１−２５４０７６号公報の先行技術から公知である。アルミニウムプレートを加熱し、そして、そこに圧力をかけることによって、前記アルミニウムプレートの軟化したアルミニウムが前記鋼プレートの穿孔部へ流れ、そして、鋼プレートとアルミニウムプレートとの間のポジティブ連結を導くことで、コンポジットパートを得る。しかしながら、コンポジットパートの強度は、アルミニウム材料の強度及び鋼プレートの穿孔部断面によって制限される。
【０００５】
この原理に基づいて、本発明の目的は、改良された耐力性にもかかわらず低重量を有するコンポジットパートを製造する単純な方法をつくることである。同時に、本発明の目的は、相当するコンポジットパート及びその使用を提案するものである。
【０００６】
本発明の第１の教示によると、第１部分と少なくとも１つの第２部分とを含み、前記第１部分が、少なくとも部分的に、金属製であり、前記第２部分が、少なくとも部分的に、第１部分の融解温度よりも低い融解温度を有する別の金属製である、コンポジットパートの製造方法のための前記目的は、
ローリング・ラウンド技術（Einrolltechnik）を使用して平坦なプレートから製造される中空セクション（特に、「テーラード管（tailored Tube）」又は「モジュラー管（modular Tube）」）を第１部分として使用すること；
少なくとも１つのパンチを使用するローリング・ラウンド技術を実施する装置中の金型（Formstempel）によって、ブレークスルー・カラー部（Durchbruchkragen）を含むブレークスルー部（Durchbruch）を第１部分のプレート中へ導入する（einbringen）こと；そして
第２部分を加熱し、第２部分に圧力を付与することによって、少なくともブレークスルー部及びブレークスルー・カラー部の領域における第１部分上で、第２部分をノンポジティブ（kraftschluessig）及び／又はポジティブ（formschluessig）にモールドすること；
の事実により達成される。
【０００７】
実質的に高い応力限界を有するコンポジットパートは、中空セクション（特に、「テーラード管」又は「モジュラー管」）を第１部分として使用することにより提供される。平らに成形された金属部分よりも、中空セクションは実質的に高い剛性を有するため、コンポジットパートを全体的に増加した耐力性を伴って製造することができる。「テーラード管」は負荷に厳密に適応する肉厚を有するだけでなく、負荷に相当するグレードの鋼からつくられるので、「テーラード管」がコンポジットパート製造に使用される場合には、一方で、最大限の耐力性を有し、そして、他方で、最小限の重量を有するコンポジットパートを提供することができる。「モジュラー管」は、長手方向で様々な断面を有し、そして、従って、発生する負荷に適合する。製造方法の更なる単純化は、ローリング・ラウンド技術を使用してフラットプレートから中空セクション「テーラード管」又は「モジュラー管」が製造されることに起因する。
【０００８】
ローリング・ラウンド技術は、公開された独国特許出願公開第１９８２７７９８号明細書（本出願人により出願されている）から公知であり、前記出願は、その内側で金型を有する成形ツールのツールハーフ（Formhaelfte）を移動させ、そして、場合により長手方向で溶接することによって、平坦な金属プレートを中空セクションへ変形させるという、中空セクションの製造方法に関する。この場合、ローリング・ラウンド技術を使用することによって、低い製造コストと共に、可能な限りの高い柔軟性が保証される。更に、ローリング・ラウンド技術を実施するデバイス中で可能な限り多くの加工を、単純な方法で統合させることが可能である。特に、中空セクション中へ少なくとも１つのブレークスルー部を導入するために必要な加工工程の単純な統合は、少なくとも１つのパンチを使用するローリング・ラウンド技術を実施するデバイス中の金型によって、ブレークスルー・カラー部を含むブレークスルー部を第１部分のプレート中へ導入することによって達成される。第２部分は、第１部分の金属の融解温度よりも低い融解温度を有する金属製であるので、加熱された第２部分が第１部分と比べて軟質になっている場合には、両方の部分へ圧力を付与することによって、ブレークスルー・カラー部が第２金属部分（コンポジットパートの第２部分の金属は、少なくとも部分的に、コンポジットパートの第１部分におけるブレークスルー部により貫通される）中に貫通することができる。冷却後に、異なる材料から製造される第１及び第２部分の間で、頑丈なノンポジティブ及びポジティブ連結が展開され、この場合、第２部分の金属により包囲されるブレークスルー・カラー部によって、コンポジットパートの２つの部分の間での連結部の耐力性、及び、コンポジットパートそれ自体の耐力性を増加することができ、そして、第１部分におけるブレークスルー部の直径によって左右されないことが保証される。
【０００９】
本発明の方法の第１の実施態様によると、第１部分は、少なくとも部分的に、鋼又は合金鋼製である。鋼又は合金鋼は、一方で、高い融解温度を有し、更に、通常の方法で処理することができるので、例えば、ブレークスルー部を第１部分へ導入するための工具費用を最小限以抑えることができる。
【００１０】
本発明の方法のその他の改良法において、第２部分が軽金属（特に、アルミニウム又はマグネシウムあるいはそれらの合金）製である場合、耐力性を実質的に減少させることなく、コンポジットパートの重量を更に減少させることができる。
【００１１】
好ましくは、第１部分のプレートを中空セクションへ変形する前、又は、その間で、第１部分のブレークスルー部をプレート中へ導入するので、中空セクションが製造された後に、コンポジットパートの第２部分を直接モールドすることができる。
【００１２】
本発明による方法の更なる改良法において、パンチに相当する孔が、ローリング・ラウンド技術を実施するためのデバイスのツールハーフ中に提供される場合には、ブレークスルー部をプレート中へ導入する統合（integration）が、ローリング・ラウンド技術の実施間に容易となる。従って、複数のパンチ又は節（Noppe）を備えることもできることは当然であるので、ローリング・ラウンド技術を実施するためのデバイスの金型によって、ブレークスルー・カラー部を含む複数のブレークスルー部を第１部分のプレート中へ導入することができる。特に、第１プレート中へブレークスルー部を導入するための個々のデバイス及び／又は個々の操作段階は、それらがローリング・ラウンド技術を実施するデバイス中で統合されるために必要がないので、コンポジットパートを製造する方法が単純化される。
【００１３】
コンポジットパートを製造する本発明方法のその他の改良において、前記コンポジットパートの第２部分が、加熱時に、少なくとも部分的に可塑性になり、そして、ノンポジティブ又はポジティブ連結のために、第１部分のブレークスルー・カラー部を、可塑性になっている第２部分の領域中でプレスする場合に、第２部分がモールドされた後であっても、ブレークスルー・カラー部が実質的にそれらの形状を維持するということを保証することが可能である。それにより、コンポジットパートの第１及び第２部分の間の良好なノンポジティブ及び／又はポジティブ連結部を得ることができる。
【００１４】
コンポジットパートを製造する本発明方法の更なる改良によると、加熱プレート、電流及び／又は電気誘導により第２部分を炉中で加熱することによって、特に単純な方法で第２部分を加熱することができる。第２部分が加熱された後で、圧力を付与することによってこれを連結する。この場合に、第２部分を第１部分と同時に加熱することが好ましく、ここで、これらの融解温度が異なるために、第１部分は、強度を失わないか、又は、ほんのわずかな程度失い、そして、第２部分の材料中へのブレークスルー・カラー部の貫通、及び／又は、第１部分のブレークスルー部中への第２部分の材料の貫通が容易になる。
【００１５】
第１及び第２部分が連結する場合に、第２部分の材料が第１部分のブレークスルー部を完全に貫通させ、そして、ブレークスルー・カラー部を全体的に包囲するという事実の結果として、第１及び第２部分の間の連結（特に高い負荷のために設計される）が生じる。
【００１６】
本発明の第２の教示によると、第１部分と、少なくとも１つの第２部分とを含み、前記第１部分が、少なくとも部分的に、金属製であり、前記第２部分が、少なくとも部分的に、第１部分の融解温度よりも低い融解温度を有する別の金属製である、コンポジットパートにより生じる目的は、
ローリング・ラウンド技術を使用して製造される中空セクション（特に、「テーラード管」又は「モジュラー管」）を、第１部分として備えること；そして
第１部分が、ブレークスルー・カラー部を含むブレークスルー部の少なくとも１つを有しており、ここで、ノンポジティブ及び／又はポジティブ連結を形成する第２部分の材料によって、前記ブレークスルー部及びブレークスルー・カラー部が、少なくとも部分的に貫通するか、及び／又は、包囲されること；
の事実によって達成される。
【００１７】
コンポジットパートの耐力性の増加は、初めに、第１部分が中空セクション（特に、「テーラード管」又は「モジュラー管」）であることによって達成される。ローリング・ラウンド技術の使用も、コンポジットパートを製造する特に経済的な方法を示す。前述したように、ポジティブ及び／又はノンポジティブ連結で、少なくとも部分的に貫通し、そして、第２部分の材料によって包囲される、ブレークスルー部及びブレークスルー・カラー部の組み合わせのために、第２金属の強度及びブレークスルー部の断面によってコンポジットパートの強度が決定されるのではなく、第２部分の材料により包囲されるブレークスルー・カラー部によってコンポジットパートの強度が更に改良されることが達成される。更に、本発明のコンポジットパートは、優れたリサイクル性を特徴とする。
【００１８】
第１部分が、少なくとも部分的に、鋼又は合金鋼製である場合、比較的高い融解温度及び優れた機械的特性、並びに、優れた延性及び作業性を有する第１部分を提供することができる。鋼又は合金鋼を第１部分に使用することによって、既に本明細書中に記載したように、ブレークスルー部をプレート中へ導入するための従来の製造技術を使用することが可能になる。
【００１９】
最大限の強度を伴う特に優れた重量節減は、第２部分が、少なくとも部分的に、軽金属（特に、アルミニウム、マグネシウム、又はそれらの合金）製であることによって達成される。
【００２０】
本発明のコンポジットパートは、自動車におけるインストルメント・パネル・ブラケット（Instrumententafeltraeger）、アウター・スキン・ベアラー（Aussenhauttraeger）、又は、シート・サポート（Sitztraeger）として好ましい。なぜなら、前記コンポジットパートの高い機械的耐力性によって、例えば、ウインドスクリーン（Frontscheibe）、車両のピラーグループ（Saeulengruppen）、あるいは、座席用の、クロスビーム（Quertraeger）又は横梁（Traeger）としてこれらを使用することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
現在では、コンポジットパートを製造する本発明方法と本発明のコンポジットパートとを構成し、そして、改良する様々な可能性がある。このために、一方では、本明細書の請求項１及び９に従属する請求項を参照されたい。他方では、２つの好ましい実施態様の記載を図面と併せて参照されたい。
【図１】本発明のコンポジットパートの第１の実施態様を、接続していない状態で、表す断面図である。
【図２】図１のコンポジットパートの第１部分と第２部分との接合部を、第１及び第２モジュール部分を含む斜視図で表す断面図である。
【図３】図１のコンポジットパートを第１及び第２モジュール部分を含む斜視図で表す断面図である。
【００２２】
図１は、初めに、鋼又は合金鋼製が好ましいコンポジットパートの第１部分の断面図を示す。鋼又は合金鋼を使用することによって、非常に高い融解温度と同時に優れた変形特性を有する材料を提供することができる。図１から分かるように、コンポジットパートの第１部分は、中空セクション１（この場合、例えば、ローリング・ラウンド技術を使用してフラットプレートから製造されることができる管）の形状を有する。しかしながら、単純なフラットプレートを第１部分としても使用することができる。前記実施態様では、中空セクション１を「テーラード管」として鋳造し、そして、（図示しないが）例えば、嵌合した状態で特定の負荷に適当な、長手方向における異なる肉厚を有している。図１における断面図は、相当するブレークスルー・カラー部３を含む２つのブレークスルー部２（例えば、ローリング・ラウンド技術を使用してフラットプレートから中空セクション１を製造する間に導入される）が、断面軸に沿って、中空セクション１中に提供されることを示す。本発明によるコンポジットパートの第２部分４を加熱するために使用される作業プレート５上に、コンポジットパート４の第２部分を配置する。コンポジットパートの第２部分は、例えば、軽金属（例えば、アルミニウム、又はマグネシウム）製であることができる。
【００２３】
図２は、第２部分４を中空セクション１上でモールドする方法を断面図で示す。第２部分４が加熱される場合には、前記部分が軟質又は可塑性となるので、中空セクション１へ応力を付与することによって、ブレークスルー・カラー部３が可塑性になっている第２部分４の材料を貫通し、そして、二つの部分１，４に対して応力が付与された後に、ブレークスルー・カラー部３と同様にブレークスルー部２も貫通され、そして、第２部分４の材料によって包囲される。それによって、本発明によると、コンポジットパートの第１部分１と第２部分４との間に、特に高い安定度要件を満たすノンポジティブ及び／又はポジティブ連結が提供される。ブレークスルー・カラー部３が、コンポジットパートの第２部分の材料中へ完全に貫通することができるので、ブレークスルー部２により貫通される材料及びブレークスルー部２の断面だけではなく、第２部分４の全体の材料厚も、第１及び第２部分の間の連結部の安定度に貢献することができる。
【００２４】
図３は、第１中空セクション１と、本発明の方法により前記第１中空セクション上にモールドされている２つの追加のモールドパーツ４，７とを含む、本発明のコンポジットパーツ６の実施態様を示す。相当してモールドされた第２部分４，７は、様々な機能を引き継ぐことができる。例えば、モールドパーツ４，７は、補強エレメント、ベアリングエレメント、又は連結エレメントとして構成されることができる。
【００２５】
前記方法で製造されるコンポジットパートの高い機械的耐力性により、特に自動車構造においてこれらを使用することができる。好ましくは、前記コンポジットパートをインストルメント・パネル・ブラケット、アウター・スキン・ベアラー、又は、シート・サポート（この場合、中空セクションの高い耐力性のために、これらは同時に、例えば、ウインドスクリーン、車両のピラーグループ、又は座席用の、クロスビーム（横ばり）又は横梁であることができる）として使用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2009519416.tif 000008
2009519416.tif 000009
2009519416.tif 000010
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