(57)【要約】二金属接続素子は、第１の金属からなる第１の部品を有し、この部品の、ある部分は、構造体に取り付けられるように構成される。この部品の第２の部分は、空洞部を規定する周壁を有する。このコネクタの第２の部品は、第２の金属からなり、空洞部に同心的に収容され且つパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理により第１の部品に固定される第３の部分を有し、パルス磁気形成処理では、周壁は第３の部分に衝突する。このコネクタの第２の部品は、第３の金属からなる構成要素を取り付けるように構成された第４の部分を有する。典型的には溶接によりこのコネクタが固定される構造体は、第１の金属に溶接適合性を有する第４の金属からなる。また、二金属コネクタを構造体に接続する方法が開示され、この方法は、構造体との適合性を有していない金属からなる構成要素を構造体に接続するのを可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属からなり、構造体に取り付けられるように構成された第１の部分と、空洞部を規定する周壁を有する第２の部分とを有する第１の部品と、
第２の金属からなり、前記空洞部に同心的に収容され且つ前記周壁との衝突を含むパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理により前記第１の部品に固定される第３の部分と、第３の金属からなる構成要素を取り付けるように構成された第４の部分と、を有し、
前記構造体は、前記第１の金属との適合性を有する第４の金属からなる、二金属接続素子。
【請求項２】
前記第１の部品の前記第１の部分は、前記素子に前記ＰＭＦ処理を適用する少なくとも前に前記第１の部品に同心的に前記第２の部品が位置合わせされるのを可能にするように前記第３の部分の自由端部を収容する着座構造を有して形成される、請求項１記載の接続素子。
【請求項３】
前記第１の部品の前記第１の部分は、略非中空であり、前記着座構造は凹面として形成される、請求項２記載の接続素子。
【請求項４】
前記第１の部分は、前記第２の部分の反対の端部に、環状エッジ部を有する略環状体であり、前記環状端部は、任意の適切な溶接法により適切な溶接部を形成することにより構造体に固定されるように構成される、請求項１記載の接続素子。
【請求項５】
前記第１の部分は、前記第２の部品と反対の方向に長手方向に突出する離間配置された複数のトウ部を有し、前記トウ部と前記構造体との間に適切な溶接部が形成される、請求項２記載の接続素子。
【請求項６】
前記第１の部分は、前記第２の部分と反対の前記第１の部品の長手方向端部を包囲する周縁部を有し、前記周縁部と前記構造体との間に、任意の適切な溶接法により適切な溶接部が形成される、請求項２記載の接続素子。
【請求項７】
前記素子は、構造体に溶接またはボルト接合されるように構成され、前記構造体は、前記素子の長手方向軸に略直交する、請求項１記載の接続素子。
【請求項８】
前記第４の部分は、他の構成要素が取り付けられるのを可能にするねじ山部を有する、請求項２記載の接続素子。
【請求項９】
前記第４の部分は、他の構成要素が取り付けられるのを可能にする穿孔を有する平坦部を有する、請求項２記載の接続素子。
【請求項１０】
前記第３の部分は、他の構成要素が着座しまたは取り付けられるのを可能にする前記第４の部分と並列に配置された環状面を有する、請求項２記載の接続素子。
【請求項１１】
前記第４の部分は、他の構成要素を溶接するように構成される、請求項２記載の接続素子。
【請求項１２】
前記第１の金属および前記第２の金属は、略異なる特性を有する、請求項２記載の接続素子。
【請求項１３】
前記第１の金属および前記第２の金属は、互いに略異なる導電率を有する、請求項２記載の接続素子。
【請求項１４】
前記第１の金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金から選択される、請求項２記載の接続素子。
【請求項１５】
前記第２の金属は、ステンレス、鉄、銅、黄銅、チタンおよびその合金から選択される、請求項２記載の接続素子。
【請求項１６】
前記第３の金属は、ステンレス、鉄、銅、黄銅、チタンおよびその合金から選択される、請求項２記載の接続素子。
【請求項１７】
前記第４の金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金から選択される、請求項２記載の接続素子。
【請求項１８】
前記第１の金属および前記第４の金属は、同じ金属族に含まれる、請求項２記載の接続素子。
【請求項１９】
前記第１の金属は、アルミニウムまたはその合金であり、前記第２の金属は、ステンレスである、請求項２記載の接続素子。
【請求項２０】
前記第１の部品および前記第２の部品はそれぞれ、一体形成された部品である、請求項２記載の接続素子。
【請求項２１】
前記第１の金属および前記第２の金属は、異なる金属族に属する、請求項２記載の接続素子。
【請求項２２】
前記第３の部分と前記周壁の内面との間の半径方向空隙（ｈ２）の大きさは、
ｈ２＝ｋ×（ｔ１）
により、前記周壁の厚さ（ｔ１）の大きさに関連付けられ、ｋは、約０．５と約０．９との間の値を有する係数である、請求項２記載の接続素子。
【請求項２３】
前記ＰＭＦ処理を与えるよう構成された装置の形成コイルに関連する管腔の径Ｄの大きさは、
Ｄ＝Ｄ３＋ｑ
により、前記周壁の外径Ｄ３の大きさに関連付けられ、ｑは、約１．５ｍｍと約３．０ｍｍとの間である、請求項２記載の接続素子。
【請求項２４】
前記周壁の、変形して前記第１の部品を覆う領域の軸方向長さｌ１の大きさは、
ｌ１＝（０．５から０．９）×ｌ０    Ｄがｌ１よりも大きい場合
ｌ１＝ｌ０                          Ｄがｌ１以下の場合
により、前記ＰＭＦ処理を与えるよう構成された装置の形成コイルに関連する管腔の軸方向長さｌ０および径Ｄの大きさに関連付けられる、請求項２記載の接続素子。
【請求項２５】
前記第２の部品は、細長形状であり断面が略非中空である、請求項２記載の接続素子。
【請求項２６】
構造体と、適切な溶接法により前記構造体に固定された少なくとも１つの接続素子とを有し、前記接続素子は、請求項１から請求項２５のいずれかに記載されたものであり、前記構造体は、前記第４の金属からなる、製造物。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの素子に対応して隣接接触する前記構造体の少なくとも一部は、前記素子の前記第１の部品の前記第１の部分の隣接端部により規定される平面に対して略平行である、請求項２６記載の物。
【請求項２８】
前記構造体は、路上走行車、飛行機、海上航行車、水陸両用車、衛星、宇宙船、ミサイル、略静的な構造体、動的な構造体などのうちのいずれかの少なくとも一部、またはシャーシ、金属体、船体、乗り物の外殻部、乗り物の内部構造、金属筐体、スイング式の橋などのうちのいずれかを有する、請求項２６または請求項２７記載の物。
【請求項２９】
第１の金属からなり、構造体に固定されるように構成された第１の部分と、空洞部を規定する周壁を有する第２の部分とを有する第１の部品を用意するステップと、
第２の金属からなり、第３の部分を有する第２の部品を用意するステップと、
前記第３の部分を、前記空洞部に同心的に収容するステップと、
前記第３の部分を、前記第３の部分に前記周壁を衝突させるステップを含むパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理により前記第１の部品に固定するステップと、を有し、
前記第２の部品は、第３の金属からなる他の構成要素を取り付けるように構成された第４の部分を有し、
前記構造体は、前記第１の金属との適合性を有する第４の金属からなる、二金属接続素子の製造方法。
【請求項３０】
前記素子に前記ＰＭＦ処理を適用する少なくとも前に前記第１の部品に前記第２の部品を位置合わせするステップを有し、前記第１の部品の前記第１の部分は、前記第３の部分の自由端部を収容するように形成された座部を有する、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の金属および前記第２の金属は、互いに略異なる特性を有する、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の金属および前記第２の金属は、互いに異なる導電率を有する、請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記周壁および前記第３の部分は、前記ＰＭＦ処理から得られて高強度接合を与える溶接により接合される、請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
前記ＰＭＦ処理に関連する衝突速度は、約２００ｍ／ｓｅｃから約５００ｍ／ｓｅｃまでの範囲内にある、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
構造体に構成要素を接続する方法であって、
前記構成要素および前記構造体は、電解腐食を防止するために適合性を有していない金属からなり、
２つの金属からなり、第１の金属は前記構造体の金属との適合性を有し、第２の金属は前記構成要素の金属との適合性を有する、二金属接続素子を用意し、前記２つの金属は、前記接続素子において、電解腐食を略防止するように接合されるステップと、
適切な溶接法を用いて、前記接続素子の、前記第１の金属からなる部品を介して、前記構造体に前記二金属接続素子を溶接するステップと、
を有する方法。
【請求項３６】
前記二金属接続素子は、適切なパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理により形成される、請求項３６記載の方法。
【請求項３７】
前記二金属接続素子は、請求項１から請求項２５のいずれかに記載されたものである、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記構造体は、路上走行車、飛行機、海上航行車、水陸両用車、衛星、宇宙船、ミサイル、略静的な構造体、動的な構造体などのうちのいずれかの少なくとも一部、またはシャーシ、金属体、船体、乗り物の外殻部、乗り物の内部構造、金属筐体、スイング式の橋などのうちのいずれかを有する、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金から選択される、請求項３６記載の方法。
【請求項４０】
前記第２の金属は、ステンレス、鉄、銅、黄銅、チタンおよびその合金から選択される、請求項３６記載の方法。
【請求項４１】
前記構造体は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金から選択される、請求項３６記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の金属と、前記構造体を構成する前記金属とは、同じ金属族に含まれる、請求項３６記載の方法。
【請求項４３】
前記溶接処理は、融接、ビーム溶接、抵抗溶接、固相接合などのうちのいずれかを含む、請求項３６記載の方法。
【請求項４４】
前記溶接処理は、ＧＴＡＷ（ガスタングステンアーク溶接）、ＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶接）、ＬＢＷ（レーザビーム溶接）、ＥＢＷ（電子ビーム溶接）、ＲＳＷ（抵抗スポット溶接）、ＳＷ（シーム溶接）、ＰＷ（保護溶接）、ＰＲＷ（パルス抵抗溶接）、スタッド溶接、ＦＲＷ（摩擦回転溶接）、ＦＯＷ（鍛接）、摩擦攪拌溶接、摩擦スポット溶接などのうちのいずれかを含む、請求項３６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる特性を有する金属からなる構成要素を有する二金属（bimetal）コネクタに関し、より具体的には、このコネクタを介して、例えば車体、機械本体またはシャーシのような構造体に他の部品が取り付けられるよう設計されたコネクタに関する。また、本発明は、このようなコネクタの製造方法およびこのようなコネクタを構造体に接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二金属部品は、従来技術において周知であり、例えば次の公報に開示されている。
【０００３】
特許文献１においては、絶縁されたアルミニウム導体ワイヤを銅端子に電気的に接続する肘型端子が、ワンピースの二金属アルミニウム銅コネクタを収容する。このコネクタは、不活性溶接処理により接面全体にわたって溶接されたアルミニウム部と胴部とを有する。このワンピースの二金属コネクタの作成方法は、広範には、筒状銅ブランクと筒状アルミニウムブランクとを用意するステップと、アルミニウムブランクを熱処理するステップと、溶接されるべきブランクの面を洗浄するステップと、不活性溶接処理により２つのブランクを溶接するステップと、接合されたブランクを機械加工して所望形状のコネクタにするステップとを有する。
【０００４】
特許文献２においては、ヘッドがベアリング下面をなす本体を有する鉄製ボルトが開示されている。アルミニウム側と鉄側とからなる金属合金がそのベアリング面に配置されている。鉄側の上面は、スタッド溶接の適用によりそのベアリング面に接続されている。アルミニウム部材は、スポット溶接によりアルミニウム側の下面に接続されている。
【０００５】
特許文献３においては、二金属コネクタは、典型的には摩擦溶接により接続され且つ二金属接合部から反対方向に延伸したアルミニウム部と銅部とを有する。この接合部は、コネクタの中間部に位置し、コネクタ取付手段への取付のために構成されている。アルミニウム部には、（ａ）略軸方向中心の広領域を占め、（ｂ）中間部よりも薄い厚さをなす２つの平行な対向面を有し、（ｃ）上記対向面間に延伸する少なくとも１つの通路を有する第１のブレードが設けられている。
【０００６】
特許文献４においては、二金属接触ボルトの製造方法が開示され、この方法は、高接触特性でプラスチック金属から接触ブランクを切り取る処理と、ヘッド付のスタッドを着座させる処理と、金属をヘッドに入れる筒状凹部形成の処理とを伴う。この方法は、スタッドのビードの外面が円錐形に形成される場合、また、それはマンドレル上を押しつけられ外径は平行に押しつけられるため、より経済的に有効となり得る。内凹部は、次の処理でヘッドの挿入部が押しつけられる円錐の径の形状を呈する。
【０００７】
特許文献５および特許文献６においては、乗り物のドライブシャフトの部品の固定方法は、ドライブシャフト管の開口端に端部取付具のネック部の配置を含む。端部取付具は、ネック部とドライブシャフト管との間に環状空隙が形成されるようにドライブシャフト管に対して保持される。ネック部を収容する端部に隣接してドライブシャフト管についてのインダクタが設けられている。このインダクタは、励起されて、高速でネック部についてのドライブシャフトを崩壊する磁場を生成し、ドライブシャフトと端部取付具とが溶接される。この端部取付具は、環状部材に収容されるよう構成された本体を含む。この本体は、概して軸方向に延伸した第１の部分と、第１の部分から概して放射状に延伸した第２の部分とを有する外面を含む。この外面は、第２の部分に形成されたポケット部を含む。端部取付具は、本体部から延伸し且つ整列して形成された開口を有する一対のアームをさらに有する。
【０００８】
本譲受人に譲渡された特許文献７においては、パルス磁力により一方の加工部品を他方に衝突させる、２つの加工部品の接合方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許第３，９１６，５１８号明細書
【特許文献２】特開平８−３３８４１３号公報
【特許文献３】欧州特許第６６６６１４号明細書
【特許文献４】ソ連特許第９７９０６９号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９８１，９２１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，３７９，２５４号明細書
【特許文献７】米国特許第５，８２４，９９８号明細書
【非特許文献１】Pearson J., “Metal working with explosive”, J.METALS, 1960, v12, No. 9, pp. 673-681
【非特許文献２】Bahrani A.S., Crossland B., “Explosive welding and cladding. An introductory survey and preliminary results“, PROCEEDINGS of INSTITUTE MECHANICAL ENGINEERS, 1965, v79, pt7, p264
【発明の開示】
【０００９】
「金属」なる語は、ここでは、任意の金属物質を含み、単一の元素金属、金属の混合物、合金、合金の混合物などを含む。
【００１０】
「適合性（compatibility）」なる語は、ここでは、例えば溶接、ボルト接合、リベット接合により固定接合され得る２つの金属に関し、２つの金属管の接面部には腐食が略皆無であるか、所定の不許可閾値レベルよりも少なくとも下であり、および／または２つの金属間の接合の機構的完全性が２つの金属の接合方法により低下することはない。よって、適合性は、例えば、同じ金属からなる２つの金属（例えば、アルミニウム対アルミニウム、銅対銅、黄銅対黄銅など）の部品の溶接、あるいは卑金属を含む同族の合金（例えば、他のアルミニウム合金に溶接されるあるアルミニウム合金）に属する２つの金属の溶接、あるいは実際には、同族のものではない何らかの特殊な対の金属の溶接の際に、知ることができる。
【００１１】
「金属族」なる語は、ここでは、共通の卑金属を有する金属合金の集合または群を含むものと解され、群は卑金属自体も含む。
【００１２】
「構造体」なる語は、ここでは、構造、物体、素子、部品などの任意のタイプ、例えば、船、路上走行車、飛行機、宇宙船のような乗り物もしくは他の任意のタイプの乗り物の一部をなすシャーシもしくは金属体、例えば船の船体、飛行機、衛星、宇宙船、ミサイルなどの外殻部および／もしくは内部構造など、あるいは溶接、リベット接合、ボルト接合などによる、実際には例えばアルミニウムの住居もしくは筐体のような略静的な構造体、あるいは典型的には同じ金属である第４の金属からなりもしくは第１の金属と同族の金属からなる例えばスイング式の橋のような動的な構造体などを指す。
【００１３】
本発明は、第１の態様において、二金属接続素子に関し、二金属接続素子は、
第１の金属からなり、構造体に取り付けられ典型的には固定されるよう構成された第１の部分と、空洞部を規定する周壁を有する第２の部分とを有する第１の部品と、
第２の金属からなり、前記空洞部に対して同心的に収容され且つ前記周壁を衝突させることを含むパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理により前記第１の部品に対して固定された第３の部分と、第３の金属からなる他の構成要素を取り付けるように構成された第４の部分とを有する第２の部品と、を有し、
前記構造体は前記第１の金属との適合性を有する第４の金属からなる。特に、第４の金属は、第４の金属と第１の金属との接触部から生じる電解腐食に耐性を有する機構的に強い溶接部を形成するための適合性を有する。
【００１４】
あるいは、第３の金属からなる他の構成要素への接続のために構成される代わりに、第４の部分は、所与の用途に特に重要な特別な形状のものでもよい。例えば、第４の部分は、タービンブレードの形状でもよく、よって、高価値物品を表す。
【００１５】
空洞部は、前記第１の部品に対して前記第２の部品を同心的に位置合わせする凹面を有し、第３の部分は、前記凹面に同心的に収容可能である。
【００１６】
一実施の形態では、第１の部分は、前記第２の部品に対して反対の方向に長手方向に突出して離間配置された複数のトウ部を有する。第１の部分は、前記トウ部と他の構成要素との間に適切な溶接部を形成することにより前記構成要素に固定されるように構成されている。
【００１７】
他の実施の形態では、第１の部分は、前記第２の部品に対向する前記第１の部品の長手方向端部に外接する周縁部を有する。第１の部分は、任意の適切な溶接方法により適切な溶接部を形成することにより構造体に固定されるように構成されている。この溶接方法は、例えば、融接やビーム溶接、抵抗溶接、固相接合などのいずれかを含み得る。特に、この溶接方法は、ＧＴＡＷ（ガスタングステンアーク溶接）やＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶接）、ＬＢＷ（レーザビーム溶接）、ＥＢＷ（電子ビーム溶接）、ＲＳＷ（抵抗スポット溶接）、ＳＷ（シーム溶接）、ＰＷ（保護溶接（protection welding））、ＰＲＷ（パルス抵抗溶接）、スタッド溶接、ＦＲＷ（摩擦回転溶接）、ＦＯＷ（鍛接）、摩擦攪拌溶接、摩擦スポット溶接などを含み得る。
【００１８】
よって、一実施の形態では、第１の部品は、部分的に固体または全体的に固体であり（略非中空）、構造体に溶接するための前記トウ部を有する。他の特定の実施の形態でも、第１の部品は固体であり、任意の適切な方法を用いることにより構造体に溶接、ボルト接合またはリベット接合するための基部を有する。さらに他の特定の実施の形態では、第１の部品は、中空であり、典型的には、摩擦溶接によりまたは他の任意の適切な溶接処理により、構造体に溶接される。
【００１９】
他の実施の形態では、第１の部分は、例えばボルト接合、リベット接合などにより構造体または他の構成要素に取り付けるために異なる手法で構成され得る。
【００２０】
任意には、第４の部分は、他の構成要素が取り付けられるのを可能にするねじ山部を有する。任意には、第４の部分は、他の構成要素が取り付けられるのを可能にする穿孔を有する平坦部を有する。さらに任意には、第３の部分は、他の構成要素が着座し取り付けられるのを可能にする前記第４の部分に並列に配置された環状面を有する。任意には、第４の部分は、他の構成要素を溶接するように構成されている。
【００２１】
典型的には、第１の金属および第２の金属は略異なる特性、例えば互いに異なる導電率を有する。しかし、第１の金属と第２の金属とが実際には同じ金属であっても本発明に係る二金属素子を提供することはできる。本発明のこのような用途は、例えば、ユーザが、高価値部品である一定量の物品（第１の部品）を有する場合であって、その第１の部品が、以前に製造されたときのものとは異なるが第１の部品と同じ金属からなる端部取付具で改造する必要がある場合に有利となり得る。このような高価値な第１の部品は、例えばタービンブレードを含み得る。
【００２２】
典型的には、第１の金属は、以下のものに限定されないが、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金などから選択される。典型的には、第２の金属は、以下のものに限定されないが、ステンレス、鉄、銅、黄銅、チタンおよびその合金から選択される。典型的には、第３の金属は、ステンレス、鉄、銅、黄銅、チタンおよびその合金のいずれかであり得る。典型的には、第４の金属は、以下のものに限定されないが、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金などから選択される。典型的には、第１の金属および第４の金属は、同じ金属族に含まれる。
【００２３】
典型的には、第１の金属および第２の金属は、異なる金属族に属するが、これら２つの金属は同じ金属族に属してもよい。
【００２４】
典型的には、第１の部品および第２の部品はそれぞれ、一体構成として形成される。
【００２５】
接続素子の一実施の形態では、第１の金属はアルミニウムまたはその合金であり、第２の金属はステンレスである。
【００２６】
任意には、周壁および第３の部分は、高強度接合を与えるＰＭＦ処理から得られる溶接により接合され、このＰＭＦ処理に関連する衝突速度は、例えば約２００ｍ／ｓｅｃから約５００ｍ／ｓｅｃまでの範囲内である。任意には、周壁および第３の部分は、比較的低強度接合を与えるＰＭＦ処理から得られる圧着形成（crimp forming）により接合され、このＰＭＦ処理に関連する衝突速度は、約５０ｍ／ｓｅｃから約２００ｍ／ｓｅｃまでの範囲内である。
【００２７】
幾つかの実施の形態では、第１の部分と周壁の内面との半径方向空隙（ｈ２）の大きさは、次の式により、周壁の厚さ（ｔ１）の大きさに関連付けられ得る。
【００２８】
ｈ２＝ｋ×（ｔ１）
ここで、ｋは約０．５と約０．９との間の値を有する係数である。
【００２９】
ＰＭＦ処理を与えるよう構成された装置の形成コイルに関連する管腔（lumen）の径Ｄの大きさは、次の式により、周壁の外径Ｄ３の大きさに関連付けられ得る。
【００３０】
Ｄ＝Ｄ３＋ｑ
ここで、ｑは約０．５ｍｍと約５．００ｍｍとの間であり、好ましくは約１．５ｍｍと約３．０ｍｍとの間である。
【００３１】
周壁の、変形して第１の部品を覆う領域の軸方向長さｌ１の大きさは、次の式により、ＰＭＦ処理を与えるように構成された装置の形成コイルに関連する管腔により与えられる加工領域の軸方向長さｌ０および径Ｄに関連付けられ得る。
【００３２】
ｌ１＝（０．５から０．９）×ｌ０    Ｄがｌ１より大きい場合
ｌ１＝ｌ０                          Ｄがｌ１以下の場合
【００３３】
また、本発明は、二金属接続素子の製造方法に関し、この方法は、
第１の金属からなり、構造体に固定されるように構成された第１の部分と、空洞部を規定する周壁を有する第２の部分とを有する第１の部品を用意するステップと、
第２の金属からなり、第３の部分を有する第２の部品を用意するステップと、前記空洞部に対して前記第３の部分を同心的に収容するステップと、前記周壁を前記第３の部分に衝突させることを含むパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理により前記第１の部品に対して前記第３の部分を固定するステップと、を有し、第２の部品は第３の金属からなる他の構成要素を取り付けるように構成された第４の部分を有し、
前記構造体は、前記第１の金属との適合性を有する第４の金属からなる。
【００３４】
本発明に係る方法では、第１の金属および第２の金属は、典型的には互いに略異なる特性、例えば互いに異なる導電率を有する。
【００３５】
本発明の他の態様では、構造体に構成要素を接続する方法が提供され、前記構成要素と前記構造体とが、電解腐食を防止するために適合性を有していない金属からなり、この方法は、
第１の金属が前記構造体の金属との適合性を有し、第２の金属が前記構成要素の金属との適合性を有する、２つの金属からなる二金属接続素子を用意し、前記２つの金属は前記コネクタにおいて電解腐食を略防止するように接合されているステップと、
前記第１の金属からなる前記コネクタの一部を介して、適切な溶接処理を用いて、前記構造体に前記二金属接続素子を溶接するステップと、を有する。
【００３６】
二金属接続素子は、典型的には、適切なパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理により、すなわち、ＰＭＦ処理を介して第１の金属および第２の金属を溶接することにより、形成され、典型的には、本発明に二金属接続素子の形状および構造を有するものである。
【００３７】
本発明は、任意の適切な構造体に適用可能であり、構造体は、例えば、路上走行車、飛行機、海上航行車、水陸両用車、衛星、宇宙船、ミサイル、略静的な構造体、動的な構造体などを含む。特に、構造体は、シャーシ、金属体、船体、乗り物の外殻部、乗り物の内部構造、金属筐体、スイング式の橋などを含み得る。
【００３８】
第１の金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金から選択され得る。第２の金属は、例えば、ステンレス、鉄、銅、黄銅、チタンおよびその合金から選択される。構造体は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタン、チタン合金から選択された金属からなる。第１の金属と前記構造体を構成する金属とは、同じ金属族に含まれる。
【００３９】
溶接処理は、例えば、融接、ビーム溶接、抵抗溶接、固相接合などのいずれかを含み得る。特に、溶接は、ＧＴＡＷ（ガスタングステンアーク溶接）、ＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶接）、ＬＢＷ（レーザビーム溶接）、ＥＢＷ（電子ビーム溶接）、ＲＳＷ（抵抗スポット溶接）、ＳＷ（シーム溶接）、ＰＷ（保護溶接）、ＰＲＷ（パルス抵抗溶接）、スタッド溶接、ＦＲＷ（摩擦回転溶接）、ＦＯＷ（鍛接）、摩擦攪拌溶接、摩擦スポット溶接などのいずれかを含み得る。よって、有意に異なる特性（例えば導電率）を有することがある異なる金属からなる構成要素を接続する必要があるような産業用途では、本発明の二金属コネクタは、例えば、アルミニウム板をストリンガにねじで留めまたはリベットで留める必要があるとき、あるいは、鉄の構成要素をアルミニウムシャーシまたは他の構成要素に溶接する必要があるときに、救急車または消防車のような車両において有用である。他の用途では、本発明の二金属コネクタは、例えば銅線を用いることにより乗り物のアルミニウムの本体またはシャーシの接地を促進するのに有用である。また、アルミニウムは一般に、接続に必要な機構的強度を有していないので、典型的には、鉄製のねじまたはボルトが、銅線または銅ケーブルを取り付けるのに必要である。
【００４０】
いずれの場合も、本発明のコネクタは、有意に異なる導電率を有する金属の接触領域に生じ得る電解腐食を略回避または最小化する。ステンレスを用いるとこのような腐食の問題に直面することはないが、比較的脆性を有する合成物が溶接部に形成される傾向があり、車体およびシャーシにおいて動的な力を受ける鉄の構成要素をボルトで留めるべきときには、鉄の構成要素をアルミニウムの構成要素にねじで留めるのではなく、一般には溶接するのが望ましい。本発明のコネクタは、このような鉄の構成要素が効率的に所定位置に溶接されるのを可能にするのに有用である。
【００４１】
本発明を理解し本発明が如何にして実施されるかを知るために、添付図面を参照しながら非限定的な例のみにより好適な実施の形態を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の第１の態様によれば、二金属接続素子およびその製造方法が提供される。
【００４３】
本発明の第１の態様に係る本発明の第１の実施の形態は、図１、図２ａおよび図２ｂに示され、全体として１００で指定された二金属接続素子を有し、これは、第１の金属からなる第１の一体部品１１０と、第２の金属からなる第２の一体部品１３０とを有する。第２の部品１３０は、第２の金属との適合性を概して有する第３の金属からなる構成要素１４０を取り付けるように構成されている。一方、第１の部品１１０は、第１の金属との適合性を概して有する第４の金属からなる構造体１９０に接合されまたは取り付けられるように構成されている。
【００４４】
第１の部品１１０は、全体的に筒状であり、長手方向の一端部には、基部１１２の形状をなす第１の部分を有し、第１の部分は、基部を構造体１９０に溶接するのを可能にするように特別に構成されている。構造体１９０は、第４の金属からなり、典型的には、第１の金属と同じ金属または同じ金属族である。このため、基部１１２は、この実施の形態では、長手方向において互いに正反対向きに突出した一対のトウ部１１４を有する。他の実施の形態では、基部１１２の外周に対して望ましいように配置された、より多数のトウ部があってもよい。あるいは、基部１１２は、構造体１９０への溶接を可能にする異なる手法で構成されてもよい。
【００４５】
接続素子１００を他の構造体１９０に固定接続することが望まれる場合、トウ部１１４と構造体１９０の表面との間に溶接部１９２が形成される。有利には、トウ部１１４は、構造体１９０に対する基部１１２の不連続なアンカーポイントを提供する。例えば、このような構成により、基部１１２と構造体１９０との間からの排水を可能にすることができ、溶接後に基部に水を溜めさせない。
【００４６】
溶接処理は、任意の適切な溶接処理を含み得るものであり、例えば、
−  融接、例えばＧＴＡＷ（ガスタングステンアーク溶接）またはＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶接）など（図２ｂに例示）
−  ビーム溶接、例えばＬＢＷ（レーザビーム溶接）またはＥＢＷ（電子ビーム溶接）などを含む
−  抵抗溶接、例えばＲＳＷ（抵抗スポット溶接）、ＳＷ（シーム溶接）、ＰＷ（保護溶接）、ＰＲＷ（パルス抵抗溶接）、スタッド溶接など
−  固相接合、例えばＦＲＷ（摩擦回転溶接）、ＦＯＷ（鍛接）、摩擦攪拌溶接、摩擦スポット溶接などを含む。
【００４７】
図１０に示すＦＲＷの例では、基部１１２は、トウ部１１４を有していないが、基部の自由端部１５０が適度な高速で回転する一方、構造体１９０との接合接触部では、適度な圧力Ｐと相対的な回転Ｒとが部材（接続素子）１００に与えられたときに摩擦回転溶接部１５２が、基部１１２と構造体１９０との間の接面に形成される。もちろん、自由端部１５０は、図６に示されたように中空でない筒状体でもよいし、あるいは管状体でもよい。後者の場合は、端部１５０の環状エッジ部１５０は、構造体１９０とのＦＲＷ溶接部をなす。
【００４８】
第１の部品１１０は、基部１１２の反対側の第２の長手方向端部に、周壁１２２を有し且つ径Ｄ１の空洞部１２０を規定する径Ｄ３の第２の部分１２０を有する。よって、全体的に非中空の基部１１２とは対照的に、第２の部分１２０は全体的に中空である。周壁１２２は、典型的には略均一の半径方向厚さｔ１を有し、典型的には管状体であり、例えば楕円形または多角形のような適切な断面を有し得る。特に、空洞部１２４は、長手方向開口端部１２６と、軸方向陥凹部または凹面を有し、空洞部１２４に対して同軸上に配置され、径Ｄ２および深さｈ１を有する長手方向反対側の閉鎖端部とを有する。有利には、受け口または面取り部１２７が凹面１２８に空洞部１２４を接続する。凹面１２８は第２の部品１３０の内方対向自由端部１３４を収容する着座構造としての機能を有する。他の実施の形態では、第１の部品の第１の部分は好ましくは、自由端部１３４を収容する着座構造と一体形成されてよく、例えば位置を保持してＰＭＦ処理を素子に適用する少なくとも前に第１の部品に対して同軸上に第２の部品を位置決めするために例えば環状の段付き陥凹部や複数の止め具またはタブなどを含むことができる。
【００４９】
この実施の形態では、コネクタ１００の第２の部品１３０は、第１の部分１３２を有する筒状茎部の形状を有し、凹面１２８に対して好ましくは緊密に固定されるように収容され得る長手方向端部１３４を有する。第２の部分１３０は略非中空であるが、他の実施の形態では、典型的には、この部品を有意に曲げることなくＰＭＦ処理が適用可能な（以下明確となる）機構的に十分な強度を依然として有する限り、この部本を中空あるいは部分的に中空とすることができる。よって、凹面１２８は、以下説明するように、第１の部品１１０と第２の部品１３０とを、ＰＭＦ処理が適用されるまで容易に同軸上に位置決めして位置を保持することができる。よって、端部１３４の茎はＤ２未満しかなく、凹面１２８は、第１の部分１３２と空洞部１２４の内面との間の半径方向空隙ｈ２を残しつつ、空洞部１２４に対して同心的に第１の部分１３２の着座を促進する。あるいは、端部１３４の径は、Ｄ２に略等しいか僅かにＤ２よりも大きく、第２の部品１３０は、第１の部品１１０と強制的に同軸係合されなければならない。
【００５０】
他の実施の形態では、第２の部品１３０は、例えば楕円または多角形のような任意の断面を有する、筒状体以外でもよい。また、第２の部品１３０は、長手方向全長にわたって略同じ断面を有する柱状体でもよい。あるいは、例えば図３ａを参照すると、第２の部品の第１の部分１３２’は、Ｄ２より大きいがＤ１より小さい径を有し、より小さい径Ｄ２の端部１３４’は、第１の部分１３２’から段付きで同軸上に突出し、凹面１２８に収容される。任意には、第１の部分１３２’は、第２の部分１３８’に隣接する長手方向端部にて段付けされ、例えば接地ケーブル１４４を保持し得るワッシャ１４２などの第２の部分への配置を促進する１つ以上の環状面１３５を有してもよい。ナット１４６はワッシャを第１の部分１３２’に固定するために普通に用いることができ、ナット１４６は任意には、１４９の位置に溶接され得る。
【００５１】
よって、第１の部分１３２’に対して長手方向反対側の第２の部分１３８または１３８’は、他の構成要素１４０を接続するように構成され、他の構成要素は、第２の金属からなるもの、あるいは実際にはそれとの適合性を有する他の金属すなわち第３の金属からなるものとすることができる。したがって、第２の部分１３８または１３８’は、ナットなどをねじ留めするように構成されたねじ山部を有することができる。あるいは、第２の部品のねじ山部１３８または１３８’は、ケーブルまたはワイヤを溶接またははんだ付けするための平坦部を有することができる。あるいは、例えば図３ｂおよび図３ｃを参照して、第２の部品の第２の部分１３８’は、穿孔１３６を有する平坦部１３７を有することができ、この穿孔は、例えば他の構成要素をコネクタ１００に固定するためにねじ切りされたボルトを接続するのを可能にするために、ねじ切りされていてもよいし滑らかとされていてもよい。あるいは、例えば図３ｄを参照して、第２の部品の第２の部分１３８’’は、横断孔１３３を有し、この横断孔は、ねじ切りされていてもよいし滑らかとされていてもよい。
【００５２】
第２の部分１３０は、周壁１２２を第１の部分１３２に衝突させる適切な磁気パルス力を精製する処理を用いて第１の部品１１０に対して固定される。適切なパルス磁気形成（ＰＭＦ）処理は特許文献７（本譲受人に譲渡）に記載され、この文献の内容全体はここに組み込まれる。開示されたＰＭＦ処理は、本発明に準用することができる。特に、第１の部分１３２が周壁１３４に対して同心的且つ同軸上に配置されるように凹面１２８により第１の部品１１０に対して第２の部品１３０を着座させると、まだ固定されていないコネクタ１００は、形成コイル４６（図１）の管腔５０に挿入される。形成コイル４６は、適切な充電および操作の機器（図示せず）に操作可能に接続され、適切な電流がコイル４６内に放電され、管腔５０内に収容されたコネクタ１００の部分に対してＰＭＦ硬化を生成し、周壁１３４の収縮と、領域Ｚ（図２ｂ）に沿った第１の部分１３２への衝突とを生じる。
【００５３】
本質的に、パルス電流生成器は、高電流のパルスをコイル４６に生成し、この電流は、コイルの動作領域、すなわち管腔に高磁場を生成する。磁場は周壁１２２の外層に渦電流を生成し、磁場と渦電流との間の相互作用の結果として、コネクタが管腔５０と同軸となるため、半径方向の機械力はコネクタの軸９９に向かう。よって、周壁１２２は、高速で、典型的には毎秒数百メートルで生成される機械力の下で崩壊し、第１の部分１３２に対して冷間溶接または圧着される。
【００５４】
ＰＭＦ条件に応じて、特に周壁１２２と第１の部分１３２との間の衝突速度および最小動的角度（minimum dynamic angle）に応じて、これら２つの構成要素は、構成要素間の高強度接合部を提供しつつ、溶接により接合され得る。例えば、約２００ｍ／ｓｅｃから約５００ｍ／ｓｅｃまでの範囲内の衝突速度は高強度接合部を提供し得る一方、約５０ｍ／ｓｅｃから約２００ｍ／ｓｅｃ未満までの範囲内の衝突速度は圧着形成接合部を提供し得る。
【００５５】
衝突速度ｖおよび最小動的角度αは、２つの文献、非特許文献１および非特許文献２において検討されている。これらの文献の内容全体はここに組み込まれる。
【００５６】
好ましくは、第１の部分１３２と周壁１２２の内面との間の半径方向空隙ｈ２の大きさは、次の式により、周壁の厚さｔ１の大きさに関連付けられる。
【００５７】
ｈ２＝ｋ×（ｔ１）
ここでｋは約０．５と約０．９との間の値を有する係数である。
【００５８】
典型的には、ｋの最適値は、例えば可動部品、すなわち第１の部品１２０の体積、生成され第１の部品１２０に適用されるＰＭＦ力の大きさおよび継続時間、部品１２０の降伏強度、接続素子の様々な部品の特定の電気抵抗、第１および第２の金属の特性などの、複数の実験的要因に依存する。ｈ２の上記式は、接続素子の設計に便利なツールであり、とても実用的である。好ましくは、管腔５０の径Ｄの大きさは、次の式により、周壁１２２の外径Ｄ３の大きさに関連付けられる。
【００５９】
Ｄ＝Ｄ３+ｑ
ここで、ｑは約１．５ｍｍと約３．０ｍｍとの間である。
【００６０】
換言すれば、周壁１２２と、管腔５０を規定するコイル４６の内壁との間の半径方向空隙の大きさは、好ましくは約０．７５ｍｍと約１．５ｍｍとの間である。
【００６１】
この範囲内のｑの最適値は、典型的には複数の要因に依存し、典型的には、ＰＭＦ力を増大させる低い値と、ＰＭＦ処理により二金属素子上の電気的な効果を低減させる高い値との間での妥協を表す。したがって、ｑの最適値は、コイル４６に用いられる絶縁材料のタイプおよびその特性、動作電圧の大きさ、製造の詳細（例えば、幾つの接続素子が１時間毎にコイルにより処理されるか、など）、コイル４６に用いられる冷却システムのタイプおよびデューティなどにより影響され得る。Ｄ３の上記式は、接続素子の設計に便利なツールであり、とても実用的である。
【００６２】
好ましくは、変形して第１の部品１３２を覆う周壁１２２の領域Ｚ（図２ｂ）の軸方向長さｌ１の大きさ、すなわち、管腔５０への周壁１２２の軸方向貫通は、次の式により、管腔５０により与えられる動作領域の軸方向長さｌ０の大きさと、管腔５０の径Ｄとに関連付けられる。
【００６３】
ｌ１＝（０．５から０．９）×ｌ０    Ｄがｌ１よりも大きい場合
ｌ１＝ｌ０                          Ｄがｌ１よりも小さいまたはＤに等しい場合
【００６４】
よって、周壁１２２と第１の部品１３２との間の所要衝突領域が管腔５０の径と等しいまたはこれより大きい軸方向範囲を有するような、比較的長いコネクタの場合、周壁１２２は、周壁１２２の先端エッジ部が管腔５０の遠いエッジ部５１と同一平面となるまで管腔５０内に完全に挿入される。反対に、周壁１２２と第１の部品１３２との間の所要衝突領域が管腔５０の径よりも小さい軸方向範囲を有するような、比較的短いコネクタの場合、周壁１２２は、周壁１２２の先端エッジ部が管腔５０の遠いエッジ部に対して約０．１×Ｄから約０．５×Ｄの間であるまで、管腔５０内に部分的にだけ挿入される。後者の場合、最大の磁場強度は、周壁１２２の自由端部としての機能を果たし、周壁１２２のこの部分に高衝突速度をもたらし、強力な結合を生成する。
【００６５】
全体的に３００で示された本発明の第２の実施の形態は、図４および図５に示され、ここで説明するように、適宜変更を加えて第１の実施の形態の全ての特徴、素子および変更を有し、以下の説明において明らかとなる相違点を有する。
【００６６】
第１の実施の形態に関しては、この実施の形態は、基部３１２の形状を有する第１の部分を、長手方向の一端部にて有する第１の部品３１０を有し、この基部は、第１の金属との適合性を有する前述の第４の金属からなる他の構成要素または構造体１９０に例えばリベット接合またはボルト接合によりこれを溶接または接合するのを可能にするように特別に構成されている。この実施の形態では、第１の部品３１０は軸方向に中空であり、よって、第２の部品３３０は、長手方向軸が同軸となるように第１の部品３１０と位置合わせされる。この軸合わせは、任意の適切な手法で実行され得る。第１の実施の形態のように、第１の部品は、第２の部品３３０の第２の部分３３４に重なるようにこれを収容する第２の部分３２２を有し、これらの位置合わせされた構成要素は、軸方向深さＬ１まで適切なＰＭＦ形成コイル４６の管腔５０に導入され、そしてＰＭＦ処理が適用されて、第１の実施の形態について前述したものに適宜変更を加えたものと同様に、第２の部品３３０に第２の部分３２２を固定する。
【００６７】
さらに、トウ部を有する代わりに、第１の部品３１０は、摩擦溶接などにより構造体１９０に接合されるように特別に構成され、よって、第１の部品３１０の第１の部分３１２は略筒状体であり、構造体１９０の部分１９１の表面１９２への隣接部のための、平面環状エッジ部３１４の形状を有する隣接端部３１２を有する。典型的には、第１の部品３１０は筒状体であるが、錘台形（frustroconical）でもよく、例えば基部３１２と第２の部分３２２との間に段付きの断面を有する。したがって、部分１９１は、平面であり、典型的にはコネクタ３００の長手方向軸９９に直交するが、部分１９１は、エッジ部３１４の平面と略平行である。したがって、エッジ部３１４および部分１９１は、相互の規定された接触平面にて隣接接触することができ、コネクタ１９１および／または構造体は、この平面に直交する軸に対して適切な速度で回転し、エッジ部３１４の形状中心、典型的にはコネクタ３００の前記軸に中心部を合わせられる。ここで適切な圧力が回転軸９９に沿って印加されて、エッジ部３１４と部分１９１との間の摩擦溶接部が形成される。このため、任意には、コネクタ３００の幾つかの用途では、エッジ部３１４により規定される平面がコネクタ３００の軸と直交しない角度とすることができる。
【００６８】
任意には、第２の部品３３０は、筒状であっても、例えば楕円または多角形のような任意の適切な断面を有する筒状以外のものであってもよい。また、第２の部品３３０は長手方向全長にわたって略一定の断面を有する柱状体であってもよい。あるいは、例えば図５に示されるように、第２の部品の第１の部分３３２’は、Ｄ１よりも小さい任意の適切な径を有することができ、さらに任意には、第１の部分３３２’は、第２の部分３３８’に隣接する長手方向端部にて段付けされ、例えば接地ケーブル１４４を保持するワッシャ１４２などの第２の部分への配置を促進する１つ以上の環状面３３５を有してもよい。ナット１４６は、このワッシャを第１の部分３３２’に固定するのに普通に使用することができ、ナット１４６は任意には１４９の位置に溶接され得る。
【００６９】
任意には、図６に示されるように、エッジ部３１４は、内唇部３１５および／または外唇部３１６を有して、部分１９１に対するエッジ部３１４の隣接領域を拡大し、よって、より強固な溶接部が生成され得る。
【００７０】
第２の実施の形態の変形が図７ａ〜図７ｄに示され、これらの変形は本発明の他の実施の形態に準用可能である。
【００７１】
例えば、図７ａを参照して、第１の部品３１０Ａの第１の部分３１２Ａは、典型的には、第１の部分３３４Ａの外径と同じ内径を有し、さらに第１の部品３１０Ａの第２の部分３２２は、前述のものに適宜変更を加えた略一定の間隔ｈ２を与えるように第１の部分３１２Ａに対して拡大された径を有する。第１の部分３３４Ａは、略一定の断面を有する。
【００７２】
図７ｂを参照して、第１の部品３１０Ｂの第１の部分３１２Ｂは、典型的には、第１の部分３３４Ｂの外径と同じ内径を有し、あるいはそれよりも有意に小さくてもよく、さらに、第１の部品３１０Ｂの第２の部分３２２Ｂは、第１の部分３１２Ａに対して拡大された径を有する。しかし、第２の部品３３０Ｂの第１の部分３３４Ｂはテーパ加工され、よって、第１の部分３３４Ｂと第２の部分３２２Ｂとの間の間隔は軸方向において変化する。
【００７３】
図７ｃを参照して、第１の部品３１０Ｃの第１の部分３１２Ｃは、典型的には、第１の部分３３４Ｃの外径と同じ内径を有し、あるいはそれよりも有意に小さくてもよく、さらに、第１の部品３１０Ｃの第２の部分３２２Ｃは錘台形または溝付きであり、図示されているように軸９９に沿って増大する径を有する。第２の部品３３０Ｃの第１の部分３３４Ｃはテーパ加工されており、第１の部分３３４Ｃと第２の部分３２２Ｃとの間の間隔は、第２の部分３２２Ｃと第１の部分３３４Ｃとのテーパ角に応じて、軸方向において変化しまたはｈ２に維持される。
【００７４】
図７ｄを参照して、第１の部分３１０Ｄの第１の部分３１２Ｄは、典型的には、第１の部分３３４Ｄの外径と同じ内径を有し、あるいはそれよりも有意に小さくてもよく、さらに、第１の部品３１０Ｄの第２の部分３２２Ｄは錘台形または溝付きであり、図示されているように軸９９に沿って増大する径を有する。第２の部品３３０Ｄの第１の部分３３４Ｄは一定の断面を有し、よって、第１の部分３３４Ｄと第２の部分３２２Ｄとの間の間隔は軸方向において変化する。
【００７５】
全体的に２００で示された本発明の第３の実施の形態は、図８および図９に示され、第１の実施の形態の全ての特徴、素子および変形を、適宜変更を加えたうえで有し、以下の説明において明らかとなる相違点を有する。
【００７６】
第１の実施の形態に関して、この実施の形態は、基部２１２の形状を有する第１の部品を、長手方向の一端部にて有し、この基部は、第１の金属との適合性を有する既述の第４の金属からなる他の構成要素に例えばリベット接合またはボルト接合によりこれを溶接または接合するのを可能にするように特別に構成されている。この実施の形態では、トウ部を有する代わりに、第１の部品２１０は、長手方向端部にて第１の部分２１２の外周を包囲する周縁部２１４の形状を有する幅広型基部を有する第１の部分２１２を有することにより、構造体１９０に接合されるように構成されている。周縁部２１４は、図８および図９に示されるように例えば平面上で略矩形であり、あるいは環状もしくは他の形状であり、例えばシャーシもしくは車体のような構造体に溶接、リベット接合、ボルト接合または固定接合されるのを可能にする比較的大きな領域を与える。例えば、図９を参照して、周縁部２１４は、周縁部２１４の各角に１つずつの、４つの攪拌溶接部２５０を介して他の構成要素に攪拌溶接される。あるいは、攪拌溶接部２５０は、例えばＦＲＷ（摩擦回転溶接）、ＦＯＷ（鍛接）、摩擦攪拌溶接、摩擦スポット溶接などを含む任意の固相接合に置き換え可能である。
【００７７】
よって、周縁部２１４は、接続素子２００が固定装着されるべき構造体の一部の表面に応じた形状を有する隣接底面を有する。典型的には、構造体のこの部分は略平面であり、よって、周縁部２１４も平面である。しかし、構造体のこの部分は他の所望の形状を有することができ、例えば凸状、凹状、筒状などでもよく、よって、周縁部の底面は、そこに隣接嵌合するように補完的に形成される。
【００７８】
あるいは、図１１に示されるように、任意の適切な融接法、例えばＧＴＡＷ（ガスタングステンアーク溶接）またはＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶接）などにより与えられる融接部２５２は、周縁部２１４を構造体１９０に溶接するのに使用可能である。融接部は典型的には、周縁部２１４の外周２５４の少なくとも一部と構造体１９０との間に形成される。
【００７９】
あるいは、図１２を参照して、例えばＬＢＷ（レーザビーム溶接）またはＥＢＷ（電子ビーム溶接）などを含む任意の適切なビーム溶接法が、周縁部２１４を構造体１９０に溶接するのに使用可能である。ビーム溶接部２５６は典型的には、周縁部２１４と構造体１９０との間に形成される。
【００８０】
（図９、図１１、図１２は、ＰＭＦ処理適用前のコネクタ２００を示すことに留意すべきである。幾つかの場合では、周縁部２１４を構造体１９０にまず溶接し、その後、ＰＭＦ処理を適用して、構造体１９０にその場で溶接された二金属素子２００を生成することができる一方、標準的な処理は通常この反対であり、すなわち、二金属素子２００がまず形成され、その後構造体に接合される。）
あるいは、例えばＲＳＷ（抵抗スポット溶接）、ＳＷ（シーム溶接）、ＰＷ（保護溶接）、ＰＲＷ（パルス抵抗溶接）、スタッド溶接などのような任意の適切な抵抗溶接を用いた抵抗溶接が、周縁部２１４を構造体１９０に溶接するのに使用可能である。
【００８１】
第１の実施の形態のように、第１の部品２１０は、基部２１２と反対の第２の長手方向端部にて、周壁２２２を有し空洞部２２４を規定する第２の部分２２０を有し、この空洞部は、長手方向開口端部１２６と、空洞部２２４に対して同軸上に配置された長手方向反対の凹面２２８とを有する。図示された実施の形態では、コネクタ２００の第２の部品２３０は、第１の部分２３２を有する筒状茎部の形状を有し、この第１の部分は、第１の部分２３２と空洞部２２４の内面との間に半径方向空隙を残しつつ、空洞部２２４に対して同心的に第１の部分２３２を着座させるための凹面２２８に対して収容可能な長手方向端部２３４を有する。この実施の形態の変形は、第１の実施の形態について説明したものと同様に、適宜変更を加えることにより可能である。第１の部分２３２は、例えば接地ケーブル（図示せず）を保持するワッシャなどの配置および着座を促進する第１の部品２３０から外方を向く環状面２３５を有する張り出し部をさらに有し、これは例えばナットにより固定される。
【００８２】
第２の部品２３０は、第１の実施の形態について説明したように、適宜変更を加えて、ＰＭＦ処理を用いて第１の部品２１０に固定され、これら２つの構成要素は、ＰＭＦ処理を介する溶接により接合され、高強度の接合を与える。
【００８３】
本発明の大抵の実施の形態では、第１の金属と第２の金属とが全体的に互いに異なり、異なる特性（例えば導電率）を有する。あるいは、第１および第２の金属は、同じ金属でもよいし、同じ金属族の金属を有してもよい。
【００８４】
第１の金属は、以下のものに限定されないが、アルミニウム、その合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタンおよびその合金からなる金属群のうちのいずれかを含む。
【００８５】
第２の金属は、以下のものに限定されないが、ステンレス、鉄、銅、黄銅、ニッケル、チタンおよびそれらの合金からなる金属群のうちのいずれかを含む。
【００８６】
第３の金属は、第２の金属と同じであってもよいし、異なるものであってもよく、以下のものに限定されないが、ステンレス、鉄、銅、黄銅、ニッケル、チタンおよびそれらの合金からなる金属群のうちのいずれかを含み得る。
【００８７】
第４の金属は典型的には、第１の金属と同じ金属であり、あるいは、第１の金属と同じ金属族に属し、そして、典型的には、以下のものに限定されないが、アルミニウム、その合金、銅、銅合金、黄銅、鉄、ステンレス、低炭素鋼、チタンおよびその合金からなる金属群のうちのいずれかを含む。
【００８８】
次の表１は、第４の金属からなる構造体に固定接続され得る本発明に係るコネクタ内の第１の金属の可能な組み合わせの幾つかの非限定的な例を提供する。
【００８９】
【表１】
2008503047.tif 000003
【００９０】
典型的には、第１の金属と第２の金属との間のより軟質の金属が磁気パルス力を用いてより硬質な金属に衝突することが有利である。しかし、第１の部品のある部分を収容する空洞部を規定する周壁を有する第２の部品が形成され、この周壁が第１の部品に衝突するように、構成を反対にすることも可能である。
【００９１】
本発明に係る二金属コネクタは、例えば従来の溶接技術により例えばアルミニウムシャーシのような接地されるべき構成要素または構造体に第１の部品を固定することにより、接地コネクタとして使用されるように構成することができる。そして、例えば銅ケーブルが、任意の適切な接続構成、例えばこの構成要素にねじ留めされるナットを用いて、第２の部品の第１の部分に接続され得る。このようなコネクタは典型的にはアルミニウム／銅などである。
【００９２】
本発明に係る二金属コネクタは、例えば従来の溶接技術により例えばアルミニウムシャーシのようなボルト接合されるべき構成要素のいずれかに第１の部品を固定することにより、接続ボルトとして使用されるように構成することができる。そして、例えば鉄製の宇ラッチ受けのような第２の構成要素が、任意の適切な接続構成、例えばこの構成要素にねじ留めされるナットを用いて、あるいは第２の部品の第１の部分に直接第２の構成要素を溶接することにより、第２の部品の第１の部分に接続され得る。
【００９３】
よって、本発明の第２の態様によれば、第１の金属と第２の金属とからなる二金属接続素子を用いて、第４の金属からなる構造体に第３の金属からなる構成要素を接合する方法が提供される。この接続方法によれば、二金属接続素子は、第１の金属からなる第１の部品を有し、第１の金属からなる第１の部品は、電解腐食を略防止するように、あるいはＰＭＦ処理を用いて２つの金属のいずれか一方の機構的特性の特に接触領域での劣化を防止するように、第２の金属からなる第２の部品に融接される。この二金属接続素子は、任意の適切な溶接法を用いて構造体に第１の部品を溶接することにより構造体に固定接合される。この溶接法は、例えば、以下のものに限定されないが、本発明のコネクタの第１および第２の実施の形態についてより詳細に説明した以下の方法のいずれかを含み得る。
【００９４】
−  融接、ＧＴＡＷ（ガスタングステンアーク溶接）またはＧＭＡＷ（ガス金属アーク溶接）など（図２ｂに例示）
−  ビーム溶接、例えばＬＢＷ（レーザビーム溶接）またはＥＢＷ（電子ビーム溶接）などを含む
−  抵抗溶接、例えばＲＳＷ（抵抗スポット溶接）、ＳＷ（シーム溶接）、ＰＷ（保護溶接）、ＰＲＷ（パルス抵抗溶接）、スタッド溶接など
−  固相接合、例えばＦＲＷ（摩擦回転溶接）、ＦＯＷ（鍛接）、摩擦攪拌溶接、摩擦スポット溶接などを含む。
【００９５】
接続方法の特定の実施の形態では、本発明の第１の態様について前述した二金属接続素子が、第４の金属からなる構造体に第３の金属からなる構成要素を接続するのに使用可能である。
【００９６】
以下の方法についての請求項では、請求項の工程を指すために用いられた英数字およびローマ数字が、便宜上用いられるが、工程を実行する特定の順番を示唆するものではない。
【００９７】
最後に、添付の特許請求の範囲において用いられた「有する」なる語は、「含むが限定されない」を意味するものを理解されるべきであることに留意するべきである。
【００９８】
本発明に係る例示的な実施の形態を示して開示したが、本発明の精神から逸脱することなく多くの変更が可能であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】ＰＭＦ装置の管に挿入された本発明の第１の実施の形態を側断面図で示す。
【図２ａ】ＰＭＦ処理前後の図１の実施の形態を等角図で示す。
【図２ｂ】ＰＭＦ処理前後の図１の実施の形態を等角図で示す。
【図３ａ】図１の実施の形態の様々な変形を断面図で示す。
【図３ｂ】図１の実施の形態の様々な変形を部分等角図で示す。
【図３ｃ】図１の実施の形態の様々な変形を部分等角図で示す。
【図３ｄ】図１の実施の形態の様々な変形を部分等角図で示す。
【図４】ＰＭＦ装置の管に挿入された本発明の第２の実施の形態を側断面図で示す。
【図５】ＰＭＦ処理適用後の、構造体に溶接され構成要素を固定された図４の実施の形態の変形を側断面図で示す。
【図６】図４および図５の実施の形態の隣接エッジ部の変形を側部分断面図で示す。
【図７ａ】ＰＭＦ処理適用前の図４の実施の形態の複数の変形を側断面図で示す。
【図７ｂ】ＰＭＦ処理適用前の図４の実施の形態の複数の変形を側断面図で示す。
【図７ｃ】ＰＭＦ処理適用前の図４の実施の形態の複数の変形を側断面図で示す。
【図７ｄ】ＰＭＦ処理適用前の図４の実施の形態の複数の変形を側断面図で示す。
【図８】ＰＭＦ処理前の本発明の第３の実施の形態を側断面図で示す。
【図９】固相接合法を用いて構造体に固定された図８の実施の形態を等角図で示す。
【図１０】固相接合法を用いて構造体に固定された図１の実施の形態の変形を側断面図で示す。
【図１１】融接法を用いて構造体に固定された図８の実施の形態を等角図で示す。
【図１２】ビーム溶接法を用いて構造体に固定された図８の実施の形態を等角図で示す。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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