(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部分（１４）及びフランジ部分（１６）を有し、接合面（１９）が前記フランジ部分（１６）上に形成された、熱可塑性材料から成るベース本体（１３）と、誘導加熱することができる金属部分（１８）とを有する、加工物（１２）に軸方向に接合するための接合部品（１０）であって、前記金属部分（１８）は、該フランジ部分（１６）内に統合され、かつ、軸方向のアパーチャ（３６）を有し、該フランジ部分（１６）は、前記アパーチャ（３６）の領域において前記接合面に対してオフセット値（３８）だけ軸方向に陥凹されており、
前記金属部分（１８）の外周（３２）は、該金属部分（１８）が前記フランジ部分（１６）のリム（２４）により囲まれるように、該フランジ部分（１６）の外周（３４）を下回る大きさである
ことを特徴とする接合部品。
【請求項２】
前記オフセット値（３８）は、前記フランジ部分（１６）の軸方向厚さ（２８）より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の接合部品。
【請求項３】
前記オフセット値（３８）は、前記金属部分（１８）の軸方向厚さ（３０）より小さいことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の接合部品。
【請求項４】
前記金属部分（１８）は、前記接合面（１９）が、前記金属部分（１８）の表面部分（２３）及び前記フランジ部分（１６）の表面部分（２２）によって形成されるように、該フランジ部分（１６）内に統合されることを特徴とする、請求項１に記載の接合部品。
【請求項５】
前記フランジ部分（１６）の前記表面部分（２２）は、前記金属部分（１８）を囲むリム（２４）の表面部分（２２）であり、前記リム（２４）は、該金属部分（１８）が加熱されたときに溶融し、固化したときに、該金属部分（１８）の周りにビードを形成し、その結果、該金属部分（１８）が該フランジ部分（１６）及び前記加工物（１２）により完全に囲まれることを特徴とする、請求項４に記載の接合部品。
【請求項６】
前記金属部分（１８）は、前記接合面（１９）の全体が前記フランジ部分の薄い材料層によって形成されるように、該フランジ部分（１６）内に統合されることを特徴とする、請求項１に記載の接合部品。
【請求項７】
前記リム（２４）の半径方向（Ｒ）の厚さ（２６）は、該リムを溶融できるように選択されることを特徴とする、請求項１から請求項６までの１項に記載の接合部品。
【請求項８】
前記リム（２４）は、前記金属部分（１８）と同一平面になるように位置合わせされ、かつ、該金属部分（１８）と共に前記接合面（１９）を形成することを特徴とする、請求項１から請求項５までの１項に記載の接合部品。
【請求項９】
前記アパーチャ（３６）は、前記フランジ部分（１６）に結合される前記保持部分（１４）に対し、同軸に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の接合部品。
【請求項１０】
前記保持部分（１４）は、前記フランジ部分（１６）に結合されたシャフト部分を有し、前記シャフト部分（１４）の外径（１５）は、前記アパーチャ（３６）の直径（３７）を下回ることを特徴とする、請求項９に記載の接合部品。
【請求項１１】
前記金属部分（１８）は、複数の軸方向貫通孔（４０）を有することを特徴とする、請求項１から請求項１０までの１項に記載の接合部品。
【請求項１２】
少なくとも３つの貫通穴（４０）が、半径方向に互いにオフセットした状態で配置され、前記半径方向外側の孔は、前記半径方向内側の孔より大きいことを特徴とする、請求項１１に記載の接合部品。
【請求項１３】
少なくとも３つの貫通穴（４０）が、半径方向に互いにオフセットした状態で配置され、半径方向外側に位置する２つの孔の間の半径方向距離（８０ａ）は、半径方向内側に位置する２つの孔の間の半径方向距離（８０ｂ）より短いことを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載の接合部品。
【請求項１４】
前記金属部分（１８）は、アンダーカット部分（４２）を介して前記フランジ部分（１６）に結合されることを特徴とする、請求項１から請求項１３までの１項に記載の接合部品。
【請求項１５】
前記金属部分（１８）は、少なくとも１つの貫通孔（４０）が打ち抜かれた平坦な金属要素から生成され、その結果生成される打ち抜きバリ（８８）がアンダーカット部分を形成することを特徴とする、請求項１４に記載の接合部品。
【請求項１６】
前記金属部分（１８）は、耐腐食コーティングが施された平坦な金属要素から生成されることを特徴とする、請求項１から請求項１５までの１項に記載の接合部品。
【請求項１７】
前記フランジ部分（１６）は、前記接合面（１９）とは反対の外面（２０）上に少なくとも１つの突出部（７４）を有し、軸方向突出部における前記突出部（７４）の面積は、前記外面（２０）より少ないことを特徴とする、請求項１から請求項１６までの１項に記載の接合部品。
【請求項１８】
前記接合面（１９）は、前記保持部分（１４）から離れる方向に向いた前記フランジ部分（１６）の側に形成されることを特徴とする、請求項１７に記載の接合部品。
【請求項１９】
前記接合面（１９）は、前記保持部分（１４）の方向に向いた前記フランジ部分（１６）の側に形成されることを特徴とする、請求項１７又は請求項１８に記載の接合部品。
【請求項２０】
前記金属部分（１８）の軸方向厚さ（２８）対前記フランジ部分（１６）の軸方向厚さ（２６）の比率は、１：２から１：１０までの範囲内であることを特徴とする、請求項１から請求項１９までの１項に記載の接合部品。
【請求項２１】
前記金属部分（１８）は強磁性体であることを特徴とする、請求項１から請求項２０までの１項に記載の接合部品。
【請求項２２】
金属部分（１８）が、熱可塑性材料で部分的に又は完全に押し出しコーティングされる、一部品射出成形プロセスにより特徴付けられる、請求項１から請求項２１までの１項に記載の接合部品（１０）を製造する方法。
【請求項２３】
前記ベース本体（１３）が、第１の非磁性の熱可塑性材料により第１の部品として形成され、金属部分（１８）が、金属粒子を分布させた第２のプラスチック材料により形成される、二部品射出成形プロセスにより接合部品が製造されることを特徴とする、請求項１から請求項２１までの１項に記載の接合部品を製造する方法。
【請求項２４】
請求項１から請求項２１までの１項に記載の接合部品の金属部分（１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持部分及びフランジ部分を有し、接合面が該フランジ部分上に形成された、熱可塑性材料から成るベース本体と、誘導加熱することができる金属部分とを有する、加工物に軸方向に接合するための接合部品に関する。
【０００２】
本発明はまた、このような接合部品を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、本発明は、取り付け要素などの接合部品を、車体部品などの加工物に接合する分野に関する。この場合、このような取り付け要素は、一般に、２つの機能部分を有しており、第１のものは、これにより加工物への結合をもたらすことができるフランジ部分である。第２に、接合部品は、例えばプラスチック製クリップのような、更に別の取り付け部品をこれに固定するための、取り付けシャフトの形態とすることができる保持部分を有する。クリップは、配線、ケーブルラン等のような部品を固定するように設計することができる。一方、このような保持部分は、例えば中空の円筒形状のような異なる形状を有することもできる。
【０００４】
特許文献１は、保持具の形態の接合部品がプラスチックから成る車両バンパー・バーに接合された、熱可塑性材料から成る部品を結合する方法を開示する。アパーチャ、突出部、及び／又は陥凹部を有する結合要素が、互いに結合される部品の表面間に配置され、この結合要素は、様々な磁場が適用されたときに加熱されるように設計されている。この結果、熱可塑性材料が表面の上に溶融される。溶融した材料が固化すると、この結果、少なくとも表面と結合要素との間の結合、従って、結合要素を介する部品間の結合がもたらされる。結合要素を結合される部品の１つに予め接合しておくことも可能である。
【０００５】
上述された周知の方法の１つの問題は、一般に、保持具及び金属の結合要素を、別個に製造しなければならないことである。従って、どんな場合においても結合要素を間に配置しなければならないので、車両バンパー・バーのような加工物への結合は労働集約的である。更なる工程ステップが必要とされるため、結合要素を部品の１つに予め結合する代替的な手法も、同様に労働集約的である。
【０００６】
特許文献２は、シャフト部分と、導電性フランジ部分とを含み、ホットメルト材料が該導電性フランジ部の下面に適用される、更に別の取り付け要素を開示する。この接合部品の場合、一般的に達成できる取り付け力は、あまり強くない。
【０００７】
上記の背景を踏まえて、本発明の目的は、より良い接合部品、及びそのような接合部品を製造するより優れた方法を明記することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第ＤＥ  １０  ２００６  ０５９  ３３７  Ａ１号
【特許文献２】米国特許第ＵＳ−Ａ−４，４３５，２２２号
【発明の概要】
【０００９】
本発明の第１の態様によると、上記の目的は、金属部分がフランジ部分内に統合される、最初に述べたタイプの接合部品によって達成される。
さらに、上記の目的は、金属要素が押出しコーティングされる、一部品射出成形プロセスを含む、このような接合部品を製造する方法によって達成される。
【００１０】
本発明の更に別の態様によると、上記の目的は、ベース本体が第１の非磁性の熱可塑性材料により第１の部品として形成され、金属部分が、これを通る金属粒子を有する第２のプラスチック材料により形成され、第２のプラスチック材料が第２の部品を形成する、二部品射出成形プロセスを含む、接合部品を製造する方法によって達成される。
最後に、この目的は、本発明による接合部品のための金属要素によって達成される。
【００１１】
本発明による接合部品の場合は、金属部分がフランジ部分内に統合され、接合部品は、プラスチックと金属とから成る、ある種のハイブリッド部品を形成する。この接合部品は、更なるプロセス・ステップなしに、加工物に直接接合することができ、その場合、金属部分を誘導加熱し、接合部品の少なくとも熱可塑性材料を溶融することができる。これにより、接合部品を、あらゆる所望の面に、例えば金属加工物にさえ接合することが可能になる。この場合、溶融した熱可塑性材料は、一種の接着剤を形成し、溶融物が固化したときに、本質的に圧力嵌めにより金属表面に結合される。接合部品が、熱可塑性材料から成る加工物に接合されたときに、その表面を溶融することができ、その結果として、一体嵌めによる結合（熱可塑性溶接）を達成することも可能である。
【００１２】
最後に、金属要素は、熱可塑性材料と金属部分との間に半径方向及び／又は軸方向のインターロック（噛み合い嵌合）を達成できるように、フランジ部分内に統合されることが好ましい。このことは、例えば、金属部分がフランジ部分内に統合され、熱可塑性材料のベース本体及び金属部分が半径方向に互いに並んで配置されることにより達成することができる。
【００１３】
さらに、本発明による接合部品は、本発明による方法、具体的には単一の金型で実行することができる射出成形プロセスによって、簡単な方法で生成することができる。１つの方法の場合、金属部分を形成するための金属要素は、この場合、少なくても部分的に熱可塑性材料で押し出しコーティングされるように、射出成形プロセス前に金型内に配置される。
【００１４】
第２の方法では、ベース本体が、第１のステップで金型内に形成される。第２のステップにおいて、金属部分が同じ金型内に形成され、金型内の第１の部品に結合される。
従って、目的は完全に達成される。
【００１５】
本発明による接合部品の場合は、特に熱可塑性部品又は熱可塑性表面を有するハイブリッド部品に接合するために、接合面が金属部分の表面部分及びフランジ部分の表面部分によって形成されるように、金属部分がフランジ部分内に統合されることは、特に利点をもたらす。
この手法は、接合プロセス中に、ベース本体上の可塑性材料が、加工物の表面に迅速且つ直接的に結合され、従って、より強固な接合部を生成することを可能にする。
【００１６】
例えば、溶融できない熱硬化性プラスチック加工物に接合するために、接合面がフランジ部分の熱可塑性加工物により完全に形成されるように、金属部分がフランジ部分内に統合される場合は、特に利点をもたらす。従って、金属部分上の薄い熱可塑性材料層は、適切に液化した形態で、熱硬化性プラスチック加工物と圧力嵌めによる結合を形成し、さらに、接合区域における形状又は位置の変動を補償することができる。
【００１７】
更に別の好ましい実施形態によると、金属部分がフランジ部分のリムで囲まれるように、金属部分の外周は、フランジ部分の外周を下回る。
この改良点は、完成した接合部内に金属部分を完全に密閉することを可能にし、特に腐食問題を回避することができる。
【００１８】
この場合、接合プロセス中に、少なくとも、フランジ部分に隣接する部分が溶融し、よって、加工物表面への結合（一体嵌合又は圧力嵌めの性質の）を形成するように、フランジ部分のリムが選択される。この場合、金属部分は、フランジ部分及び加工物によって完全に囲まれることが好ましい。
この場合、リムを溶融できるように、特に完全に溶融できるように、半径方向のリムの厚さが選択される場合は、特に利点をもたらす。
【００１９】
このことは、リムが金属部分を完全に囲み、ビードを形成するのを保証することを可能にする。また、例えば、接合プロセスが実行され、接合面が、ゼロより多い量だけ加工物の表面に貫入したときに、溶融しなかったリムの部分が接合プロセスを妨げるのを防ぐことも可能である。
例えば、リムは、フランジ部分の軸方向厚さよりも半径方向に小さくすることができる。
【００２０】
さらに、リムは、０．５ｍｍ又はそれより薄い半径方向厚さを有することが好ましい。
また、リムが金属部分と同一平面になるように位置合わせされ、該金属部分と共に接合面を形成する場合も、利点をもたらす。
このことは、熱可塑性加工物に接合されたとき、リムが該熱可塑性加工物と一体の結合を形成し、金属部分が熱可塑性材料内に保持され、有効に密封されることを保証するのを可能にする。
【００２１】
全体として、さらに、金属部分が軸方向アパーチャを有し、アパーチャの領域において、フランジ部分が接合面に対してオフセット値だけ軸方向に陥凹される場合は、利点をもたらす。
この手法は、接合面が加工物の表面の下方に、即ち加工物の溶融部に貫入するように、熱可塑性加工物に接合されるとき、接合部品を加工物の上に押し付けることを可能にする。これにより、接合部品と加工物との間の特に優れた一体の結合を保証することが可能になる。
【００２２】
この場合、オフセット値は、最大の可能な貫入深さに対応することができる。これは、この領域において、軸方向アパーチャが、フランジ部分が全く溶融しない又は僅かしか溶融しないように設計されるときに特に当てはまる。
例えば、保持部分がフランジ部分に結合される軸方向突出部内にアパーチャが配置される場合は、特に利点をもたらす。
【００２３】
このことにより、軸方向の誘導交流磁場を、保持部分の周りに残っている金属部分の領域内に特に有効に導入することが可能になる。このことは、金属部分を特に均一に加熱することも可能にし、従って、均質な接合部の達成が可能になる。
この場合、保持部分が、フランジ部分に結合されるシャフト部分を有し、シャフト部分の外径がアパーチャの直径を下回る場合は、特に利点をもたらす。
これにより、誘導交流磁場を、残りの環状の金属部分内に特に有効且つ均質に導入することが可能になる。
【００２４】
全体として、開口が接合面から離れる方向に向いた少なくとも１つの軸方向の孔を有する場合は、特に利点をもたらす。
この手法は、この軸方向孔をフランジ部分の熱可塑性材料で充填することを可能にし、この結果、金属部分とフランジ部分との間に、特に半径方向の優れたインターロック結合をもたらす。
【００２５】
対応する方法で、金属部分が、開口が接合面の方向に向いた少なくとも１つの軸方向孔を有する場合は、特に利点をもたらす。
この手法は、熱可塑性材料が軸方向孔に貫入し、完成した接合部が半径方向に高強度を有することを可能にする。
【００２６】
しかしながら、全体として、金属部分が複数の軸方向貫通孔を有する場合は、特に利点をもたらす。
このような貫通孔は、フランジ部分の熱可塑性材料が、加工物の表面まで貫通し、これにより、接合部の強度を高めることを可能にする。
【００２７】
熱可塑性加工物を使用する場合、これらの軸方向貫通孔の領域において、一体の結合を達成し、この結果、半径方向及び軸方向において高強度の接合部がもたらすことができる。
この場合、半径方向外側の孔が半径方向内側の孔より大きくなるように、少なくとも２つの貫通孔が互いに対して半径方向にオフセットした状態で配置される場合は、特に利点をもたらす。
【００２８】
この手法は、金属要素をより均一に加熱することを可能にする。これは、誘導交流磁場が、フランジ部分を通って上方から軸方向に金属部分に導入されるときに特に言えることであり、この場合、誘導交流磁場の戻り経路は、外方に、本質的には半径方向に進む。
この特徴は、複数の半径方向外側の孔を設けて、半径方向外側の孔をより大きくする、即ち、半径方向外側の孔の数が半径方向内側の孔の数を上回るようにするという方法で、さらに理解することができる。
【００２９】
この文脈において、外側の孔間の半径方向距離が内側の孔間の半径方向距離より短くなるように、少なくとも２つの貫通孔が互いに対して半径方向にオフセットした状態で配置される場合に、さらに利点をもたらす。
この手法は、金属部分の加熱を半径方向により均一にするのにも役立ち得る。
全体として、金属部分がアンダーカット部分を介してフランジ部分に結合される場合は、さらに好ましい。
【００３０】
アンダーカット部分は、金属部分内の軸方向又は半径方向の孔とすることができる。しかしながら、金属部分はまた、フランジ部分内に突出する軸方向又は半径方向の突出部分を有することもできる。
例えば、金属部分は、金属要素により形成することができ、そこで、Ｕ字形状の切抜き部が組み込まれ、その内部が金属要素の表面に対して曲げられ、舌部の形態のアンダーカット部分を形成する。
【００３１】
しかしながら、金属部分が、少なくとも１つの貫通孔が打ち抜かれた平坦な金属要素から生成され、その結果もたらされる打ち抜きバリがアンダーカット部分を形成する場合も、特に利点をもたらす。
その結果、接合要素の生成中、金属要素は、打ち抜きバリがもたらされる金属要素の側がフランジ部分に隣接するように、金型に挿入される。
【００３２】
本発明による接合要素を用いて、金属部分が、完成した接合部において本質的に完全に囲まれるのを保証することは可能であるが、金属部分が、耐腐食性コーティングが施された平坦な金属要素から生成される場合は好ましい。
このことにより、周囲のリム又はビード内に孔が生じたときの腐食問題を回避することが可能になる。
【００３３】
更に別の好ましい実施形態によると、フランジ部分が、接合面とは反対の外面上に少なくとも１つの突出部を有し、軸方向突出部における突出部の面積は、外面の面積よりずっと少ない。
このことは、接合工具を、特に、これを介して交流磁場が金属部分に入る磁場発生装置を突出部に適用することを可能にする。接合工具のこの部分が突出部だけに載り、外面全体に平坦な状態で載っていないという事実により、接合工具が、フランジ部分の外面に付着するのを防止することが可能になる。
【００３４】
さらに、接合工具が、フランジ部分内に統合される金属部分に対して常に均一な位置にあることを保証することが可能である。これを異なるタイプの接合部品のために設計し、接合部品のタイプに関係なく、特定の電気制御接合パラメータを常に同じになるように設定することができる。
接合面は、典型的には、保持部分から離れる方向に向いたフランジ部分の側に形成される。
【００３５】
このことは、例えば、配線、ケーブルラン等を間接的に取り付けるためのクリップなどの他の部品をそこに取り付けるように、保持部分が加工物の閉じた面の反対側に突出することを保証することを可能にする。一方、保持部分が適切に形成されている場合には、こうした配線、ケーブルラン等を保持部分に直接取り付けることもできる。
最後に、保持部分を、ライニング部品、カーペットなどを取り付けるための固定具として使用することも可能である。
【００３６】
更に別の実施形態によると、接合面は、保持部分の方向に向いた側に形成され、フランジ部分は、好ましくは、保持部分から離れる方向に向いた側に保持用突出部を有する。
この実施形態においては、例えば、保持部分が加工物の孔を通って突出するように、接合部品を加工物に取り付けることができる。保持用突出部を介して、接合工具により接合部品を容易に保持することができる。
【００３７】
全体として、金属部分の軸方向厚さ対フランジ部分の軸方向厚さの比率は、１：２から１：１０までの範囲内、特定的には１：３から１：６までの範囲内である場合は、さらに利点をもたらす。
金属部分の軸方向厚さが、０．５ｍｍより薄いか又はこれと等しい場合は、特に好ましい。
【００３８】
金属部分が強磁性体である場合もまた、有利である。
このことは、誘導交流磁場をより有効に用いて金属部分を加熱することを可能にする。
【００３９】
全体として、接合部品は、次の利点及び／又は次の特徴のうちの少なくとも１つを有する。
特別な設計の結果として、一方の側からのみアクセス可能な加工物に、接合部品を接合することができる。従って、接合区域の裏側の他方の側で加工物を支持する必要性はない。金属部分は、あらゆる所望の形状を有することができるが、軸方向に対して直角に位置合わせされた平坦な部分の形態であることが好ましい。軸方向の平面図において、金属部分は、環状、ディスクの形態、丸型、楕円形、多角形、十字形等にすることができる。
【００４０】
フランジ部分は、平坦な加工物表面又は湾曲した加工物表面への接合を可能にするように、平坦なもの又は湾曲したものにすることができる。金属部分も、これに対応して平坦なもの又は湾曲したものにすることができる。
金属部分は、少なくとも１つの軸方向の貫通孔を有し、金属の加工物と接合部品との間に接着接合された結合をもたらすために接合部品を用いることが意図される場合には、最大で４つの貫通孔を有する。この場合、本質的には圧力嵌めが達成される。
【００４１】
更に別の好ましい実施形態によると、金属部分は、少なくとも１つの丸型、楕円形、又は多角形の孔、及び／又は、その長い側を丸型、楕円形、又は直線とすることができる少なくとも２つの細長い孔を有する。この場合、一体の接合部及び／又はインターロックを達成することができる。
さらに、接合部品の長手方向軸に対して孔を対称に配置することができる。
【００４２】
腐食防止が用いられる場合、これは、例えば、Ｚｎ／ＺｎＮｉを含むことができる。
全体として、金属部分の表面粗さは、該金属部分が平坦な金属要素の形態である場合には、可能な限り大きくすべきである。これは、腐食コーティングによって達成することも可能である。
腐食コーティングは少なくとも６μｍの厚さであり、上述のように、接合部の圧力嵌め部品を増強するために、非常に粗い表面を有する。
【００４３】
金属部分は、フランジ部分の前面及び／又は後面上に形成することができる。
金属部分は、接合面の少なくとも一部を形成し、少なくともフランジ部分のリムと同一平面になるように終了することが好ましい。
金属部分を囲むフランジ部分のリムは、１ｍｍ未満であるべきであり、好ましくは０．１ｍｍより大きく、好ましくは０．２ｍｍから０．８ｍｍまでの範囲内である。
【００４４】
金属部分が金属要素から生成される場合には、その厚さは、好ましくは０．５ｍｍ未満であり、好ましくは０．３ｍｍ未満である。この場合、金属要素は、例えば穿孔された（打ち抜かれた）金属膜から生成することができるが、格子状又はメッシュ状の金属要素から生成することもできる。
金属部分が、金属粒子を有するプラスチック部分により形成される場合には、金属粒子は、例えば、金属微粒子又はナノ粒子とすることができる。
【００４５】
さらに、圧力嵌め、インターロック、及び／又は一体の結合（接合部を介する）によって伝達され得る力の合計が、保持部分とフランジ部分との間の接合部において又は保持部分自体で変動をもたらす力よりも、常に少なくとも大きく、好ましくは少なくとも１．２倍大きくなるように、接合部品が設計される。
突出部がフランジ部分の上面上に形成される場合には、これは、連続的な突出部（例えば環状の）とすることができるが、点又はロッドの形態の少なくとも２つ、好ましくは３つ、最大で４つの突出部により形成することもできる。突出部の高さは、好ましくは０．２ｍｍから２ｍｍまでの範囲内である。
【００４６】
金属部分は、金属で構成されることが好ましいが、これが、この材料を外部の影響により接合部品の熱可塑性材料の溶融温度よりも高温にできることを保証する限り、異なる材料から生成されてもよい。金属部分の場合は、磁気誘導（渦電流）、或いは電気的加熱によって加熱を行うことができる。
【００４７】
一般に、金属部分は、ある領域にわたって延びる薄い部分であり、メッシュ又は格子構造、或いは箔の形態とすることができる。さらに、互いに編まれたワイヤによって、金属部分を形成することもできる。
金属部分は、単一の金属要素を有してもよく、或いは協働して金属部分を形成する複数の個々の金属要素を有してもよい。
接合部品は、低減した圧力により接合工具内に接合部品を保持できるように（保持部分の上面又は別の区域上に）設計すべきである。
【００４８】
同じタイプの材料の組み合わせ及び異なる材料の組み合わせの場合、熱可塑性材料に応じて、熱可塑性加工物上に、本発明による接合部品によって生成された接合部の接合区域の破断強度は、２ＭＰａから２０ＭＰａまでの間であることが好ましい。一例として、ＰＯＭ、ＰＰ、ＰＡ６６、又はＰＡ６  ＧＦ３０は、熱可塑性材料として用いるのに適している。一例として、ＰＯＭ、ＰＰ、ＰＡ６  ＧＦ３０は、加工物のための熱可塑性材料として用いるのに適している。
【００４９】
上述された特徴及び以下の文中に説明される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ述べられた組み合わせで用い得るだけではなく、他の組み合わせでも又は単独でも用い得ることは自明のことである。
本発明の例示的な実施形態は、図面に示されており、後の説明においてより詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】加工物の上の接合部品を通る概略的な縦断面図を示す。
【図２】図１に示される接合部品の下面の平面図を示す。
【図３】熱可塑性材料からなる加工物に接合される更に別の実施形態に基づいた、本発明による接合部品を含む部品対を示す。
【図４】本発明による接合部品の更に別の実施形態、及び、一方の側でアクセス可能な加工物との接合部を生成するための接合工具の概略図を示す。
【図５】本発明による接合部品の更に別の実施形態の下から見た図を示す。
【図６】本発明による接合部品の更に別の実施形態の概略的な縦断面図を示す。
【図７】本発明による接合部品の金属要素の詳細を示す。
【図８】本発明による接合部品の金属要素の更なる詳細を示す。
【図９】本発明による接合部品の更に別の実施形態の概略的な縦断面図を示す。
【図１０】本発明による接合部品の更に別の実施形態の概略的な縦断面図を示す。
【図１１】本発明による接合部品の更に別の実施形態の概略的な縦断面図を示す。
【図１２】接合部分の金属部分が可塑性材料により完全に囲まれる、加工物の上の接合部分を通る概略的な縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１及び図２は、全体が１０と表記された本発明による接合部品の第１の実施形態を示す。この接合部品１０は、軸方向Ａに沿って加工物１２の表面に接合されるように設計される。加工物１２は、いずれかの所望の材料から成る、例えば同様に金属から成る加工物とすることができる。しかしながら、加工物１２は、少なくともその表面が、熱可塑性材料から生成されることが好ましい。加工物１２は、例えば、自動車の車体部品である。
【００５２】
接合部品１０は、熱可塑性材料から成るベース本体１３を有する。このベース本体１３は、この場合、円形のシャフト部分として概略的に形成され、直径１５を有する保持部分１４を含む。ベース本体１３はさらに、保持部分１４より大きい直径を有するフランジ部分１６を有する。接合部品１０は、フランジ部分１６が加工物１２の表面に接合され、保持部分１４が該加工物１２の表面を超えて突出するように、該加工物１２の上に形成される。
【００５３】
接合部品１０はさらに、ベース本体１３のフランジ部分１６内に統合される金属部分１８を有する。より正確に言うと、金属部分１８は、フランジ部分の熱可塑性材料と金属部分１８との間に、特に半径方向Ｒにインターロックが達成されるように、フランジ部分１６内に統合される。
【００５４】
接合プロセスの開始時に加工物１２の表面上に配置される接合面が、図１に１９と表記される。この接合面１９は、一般に、フランジ部分１６の下面２２上に設けられ、対照的に、保持部分１４は、フランジ部分１６の上面２０から延びる。
【００５５】
接合面１９は、金属部分１８の下面２３、及び、該金属部分１８を半径方向に囲むリム２４によって形成される。リム２４の半径方向Ｒの幅は、図１に２６と表記される。リム２４は、接合面１９まで延びることが好ましく、リム２４の下面が金属部分１８の下面２３と協働して、接合面１９を形成する。
フランジ部分１６の軸方向Ａの厚さは、図１に２８と表記される。
金属部分１８は、軸方向の厚さ３０と、外径３２とを有する。図２に示されるように、フランジ部分１６は、外径３４を有する。
【００５６】
接合部品１０は、軸方向Ａと平行に位置合わせされた長手方向軸を中心として実質的に回転対称となるように設計されることが好ましい。
金属部分１８は、その直径が図２の３７で示される中央の軸方向アパーチャ３６を有する。軸方向アパーチャ３６の直径３７は、保持部分１４の直径１５より大きい。
軸方向アパーチャ３６の領域内において、フランジ部分１６は、接合面１９に対して、正確にはオフセット値３８だけ軸方向に陥凹される。
【００５７】
一般に、金属部分１８は、軸方向Ａに対して直角の方向に延びる平坦な部分の形態である。中央のアパーチャ３６により、金属部分１８は環状になる。
金属部分１８はさらに、軸方向アパーチャ３６により形成される内径と外径３２との間に、複数の軸方向貫通孔４０を有する。図１に示されるように、貫通孔４０は、フランジ部分１６の熱可塑性材料で、好ましくは完全に、或いは部分的にのみ充填することができる。代替的に、孔４０に熱可塑性材料がなくてもよい。
【００５８】
図１はさらに、金属部分１８が複数のアンダーカット部分４２を有することを概略的に示す。貫通孔４０は、この場合、このようなアンダーカット部分を形成することができる。しかしながら、金属部分１８上に、フランジ部分１６の材料内に延びる、従って、アンダーカット部分４２を形成する突出部又はその種の他のものを形成することもできる。
【００５９】
接合部品１０を加工物１２に接合するためのプロセスは、次のように実行される。
まず初めに、加工物１２の表面上に、部品１０の接合面１９が配置される。次いで、正確には、ベース部分１３の熱可塑性材料の融点を僅かに下回る又は僅かに上回る温度まで、金属部分１８が加熱される。この結果、金属部分の周囲の領域において、熱可塑性材料が溶融する。
【００６０】
加工物１２が、溶融することができない例えば金属のような材料、又は溶融することができない熱硬化性プラスチックの炭素繊維材料から成る場合、フランジ部分１６の熱可塑性材料が加工物１２の表面の上に流れ、その表面に対して密な結合を形成する。その後、金属部分１８の加熱が終了する。熱可塑性材料は固化し、その結果、加工物１２の表面に対して半径方向Ｒの圧力嵌め結合を形成する。
【００６１】
加工物１２も同様に（少なくともその表面が）熱可塑性材料から生成される場合、金属部分１８が加熱されるときに加工物の表面も溶融する。この場合、接合面１９が加工物１２の表面の背後に特定の貫入深さまで入るように、接合部品１０を加工物１２内に軸方向に押し込むことができる。このプロセスにおいて、フランジ部分１６と加工物１２の熱可塑性材料の溶融物が混合される。この結果、金属部分の加熱が終了すると、一体の圧力嵌め結合部及びインターロック結合部がもたらされる。一体の結合部は、少なくとも貫通孔４０を通って延びるので、これにより、軸方向及び／又は半径方向Ｒのインターロックがもたらされる。
【００６２】
上述したどちらの場合も、金属部分１８が加熱されたときにリム２４が溶融し、固化したときに、該リムは、金属部分１８の周りにビードを形成し、その結果、金属部分１８を囲む。次いで、金属部分１８は、フランジ部分１６（リム２４を含む）及び加工物１２により、好ましくは完全に囲まれ、従って、腐食の問題が回避される。
このことは、リム２４が熱可塑性加工物１２に接合されたとき、該リムが加工物１２と一体の結合部を形成する際に、さらに言えることである。
【００６３】
軸方向アパーチャ３６の領域においてフランジ部分１６がオフセット値３８だけ陥凹されることにより、軸方向アパーチャ３６の領域においてフランジ部分１６が溶融しない又は完全に溶融しない場合でも、接合部品１０が、加工物１２の表面より下方に貫入することが可能になる。この場合、オフセット値３８は、最大貫入深さに対応し得る。
【００６４】
本発明による接合部品の更に別の実施形態が、以下の本文に説明される。それらの設計及び機能は、一般に、図１及び図２における接合部品１０の設計及び機能に対応する。従って、同一要素には同じ参照符号が与えられる。以下の本文は、相違点のみを説明する。
【００６５】
図３は、接合部品１０が、熱可塑性材料から成る加工物１２に接合され、その結果、接合面１９が、加工物１２の表面５３を超えて貫入深さ５２だけ完成した接合部内に貫入している、部品構成５０を示す。
図３にも見られるように、完成した接合部において、リム２２は、金属部分１８の周りにビード５４を形成する。
【００６６】
図３の接合部品１０の場合、金属部分１８には、中央の軸方向アパーチャ３６がない。フランジ部分１６又は加工物１２の熱可塑性材料は、孔４０を貫通する。接合面１９の領域において、接合部は、半径方向の圧力嵌め５６をもたらす。ビード５４が金属部分１８を囲むので、これにより、少なくとも半径方向にインターロック５８ももたらされる。さらに、完成した接合部、ビード５４の領域、及び孔４０の領域において、一体の接合部６０が達成される。
【００６７】
図４は、中央のアパーチャはないが、そのサイズは周囲のリム領域における孔４０のサイズに対応する中心の孔４０を有する、本発明による接合部品の更に別の実施形態を示す。
図４は、金属部分１８を加熱するために、接合工具６４をどのように使用できるかを示す。接合工具６４は、電磁場を生成することができる電気コイル６６を有する。コイル６６内には、スリーブの形態の磁場発生装置６８が半径方向に配置され、その軸方向の端面がフランジ部分１６まで延びる。その結果、コイル６６により発生する磁場７０は、フランジ部分１６及び金属部分１８に軸方向に侵入する。これにより、金属部分１８が加熱され、熱可塑性材料を溶融する。
【００６８】
この場合、磁場７０の磁力線は、金属部分１８内に軸方向に導入されるが、次に、そこからほぼ半径方向外方に出て、最終的に再び、スリーブの形態の磁場発生装置６８の上面に入るように進む。図４に示されるように、この結果、金属部分１８内の温度分布は均一でない。図４は、正確には７２で、半径方向の温度Ｔの分布を示す。温度Ｔは、一般に、半径方向外方よりも半径方向内方に低くなる。このことは、十分長い時間金属部分１８を加熱し、半径方向内部において熱可塑性材料が十分に溶融することも確実にすることによって補償することができる。
【００６９】
しかしながら、半径方向における温度分布７２が可能な限り均一であるように、金属部分１８内の孔の形状及び数、並びに構成が変えられる場合には、より均一な温度分布を達成することも可能である。
同様に図４に示されるように、フランジ部分１６は、上面、即ち、接合面１９から離れる方向に向いた側２０上に、１つ又はそれ以上の突出部７４を有し、その突出部７４の面積は、上面２０の面積を著しく下回る。これにより、フランジ部分１６上の定められた位置に、具体的には突出部７４の先端部の上に、磁場発生装置６８を配置することが可能になる。その結果、磁場発生装置は、接合部品１０に対して定められた位置を取ることができる。さらに、突出部は、磁場発生装置６８が、広い面積にわたって接合部品１０の上に載ることを防止する。実際には、突出部７４の先端部を介してのみ、フランジ部分１６との接触がなされ、これにより、磁場発生装置６８がフランジ部分１６に付着するのを防止することが可能になる。
【００７０】
図５は、この目的に適した孔４０の構成及び分布を有する、本発明による更に別の接合部品の一例を示す。この実施形態におけるフランジ部分１６は、例えば円形であってもよいが、この場合は正方形である。保持部分１４は前と同じように円形の断面を有するが、多角形の形状を有してもよい。
同様にほぼ正方形の平面図を有する金属部分１８においては、図１及び図２に示される実施形態におけるように、中央の軸方向アパーチャ３６が設けられる。
【００７１】
孔４０ａ、４０ｂ、４０ｃが、残りのリム部分内に設けられ、半径方向に互いに離間して配置される。孔４０ａ、４０ｂ、４０ｃは各々が、細長い孔の形態であり、金属部分１８の側縁部に対してほぼ平行に位置合わせされている。金属部分１８が円形の場合には、孔は、湾曲した細長い孔の形態とすることもできる。
より正確には、金属部分１８は、４つの半径方向外側の孔４０ａと、４つの半径方向中央の細長い孔４０ｂと、４つの半径方向内側の細長い孔４０ｃとを有する。明確にするために、いずれの場合も、図５では、それぞれの細長い孔のうちの１つだけが示される。半径方向外側の細長い孔４０ａは、幅が７８ｂである中央の細長い孔４０ｂよりも半径方向により広い幅７８ａを有する。幅７８ｂは、半径方向内側の細長い孔４０ｃの半径方向の幅７８ｃより大きい。さらに、細長い孔の間に配置されたウェブの幅も異なっている。半径方向外側の細長い孔４０ａと半径方向中央の細長い孔４０ｂとの間のウェブ７６ａの幅８０ａは、半径方向中央の細長い孔４０ｂと半径方向内側の細長い孔４０ｃとの間のウェブ７６ｂの幅８０ｂより狭い。
【００７２】
この構成により、半径方向外側の領域における磁場７０の磁力線が半径方向に集中するにもかかわらず、半径方向における金属部分１８の概ね均一な加熱が可能になる。半径方向内側領域において金属部分に入る磁力線はより少ないが、そこでの材料の蓄積はより大きく、半径方向内側の領域における適切な加熱を保証する。
【００７３】
図６は、貫通孔８１を有する加工物１２に接合されるように設計された、本発明による接合部品の更に別の代替的な実施形態を示す。この場合、保持部分１４は、貫通孔８１を通って延びるように意図される。その結果、金属部分１８は、保持部分１４の方向に向いた、フランジ部分１６の表面上に形成され、加工物１２の表面と接触する接合面１９を形成する。
【００７４】
この場合も前と同じように、接合方向は、接合部品１０の接合面１９が加工物１２に向かって軸方向に移動されるようにされる。この場合、図４に示されるように、接合工具は、フランジ部分１６の、保持部分１４から離れる方向に向いた側に作用することができる。このために、フランジ部分１６のこの側に保持用突出部８２を設けて、接合部品１０を接合工具内に保持するのを容易にすることができる。
【００７５】
図７及び図８は、金属部分１８のアンダーカット部分４２の例を示す。
図７は、金属部分１８内に陥凹部が形成された例を示し、この陥凹部は、タング８４は、金属部分１８のベース面に対して外側に曲げることができる舌部８４を定め、このようにアンダーカット部分４２を形成することができる。
【００７６】
図８は、打ち抜き工具８６を用いて金属部分１８内に孔４０が形成される例を示す。打ち抜き工具８６は、この場合、金属部分１８の一面に作用することができ、打ち抜きバリ８８が、反対側に形成される。この実施形態においては、打ち抜きバリ８８も同様に、アンダーカット部分４２として使用される。
【００７７】
図９は、チューブのような丸い面を有する加工物１２に接合することができる接合部品１０の更に別の実施形態を示す。このために、フランジ部分１６は平坦ではなく湾曲しており、正確には加工物１２の表面の曲率に適合される。
【００７８】
接合部品１０はさらに、図４の接合部品１０のような突出部７４を有する。これらの突出部７４は、軸方向の軸Ａと直交する平坦な接触面を形成し、接合工具内で接合部品１０が軸方向に正しく位置合わせされるのを保証するように形成することができる。さらに、例えば保持部分１４の下部上に設けられる位置決め部分９０を有するように、接合部品１０を形成することもできる。一例として、位置決め部分９０は、好ましくは不規則な断面を有してもよく、或いは規則的な多角形の形態で形成してもよく、従って、接合部品１０が接合工具内に取り込まれたときに接合部品１０が既に正しく位置決めされている場合、軸方向軸Ａの周りの周方向における接合部品１０の正しい位置決めを保証することも可能にする。適切な駆動部を有する場合、これにより、接合部品１０が、加工物１２上に配置される前に、加工物１２に対して明確かつ正確な位置にあることを保証することが可能になる。
【００７９】
図１０は、本発明による接合部品１０の更に別の実施形態を示す。接合部品１０は、加工物１２と接合部を形成できるように設計され、この接合部において、特定の接合点保持力９６を達成することが可能である。
ここで力９４が、保持部分１４に、例えば半径方向にかけられた場合（力９４は、保持力９６とは反対の軸方向に位置合わせすることもできる）、過剰な力がかけられたときに保持部分１４が破断するように、或いは、フランジ部分１６への接合領域において保持部分１４が破断するように、接合部品１０が形成される。このことは、接合部は、一旦生成されると、正しく装着されていれば破壊されないこと、換言すれば、材料が加工物１２から切り離されないことを、確かなものにする。このような正しくない装着が行われ、保持部分１４が破断した場合には、加熱により、残りの接合部品１０を制御された方法で加工物１２から分離し、後で、完全な状態の接合部品１０をこのような修理箇所に接合することが可能である。このために、保持部分１４とフランジ部分１６との接合領域において脆弱領域９２を有するように接合部品１０を形成し、保持部分１４が所定の方法で破断するのを保証することができる。
【００８０】
図１１は、フランジ部分１６が２つの加工物１２ａ、１２ｂの間に接合されるように設計された、本発明による接合部品の更に別の実施形態を示す。この場合、フランジ部分１６は、上面及び下面の両方に、それぞれの金属部分１８ａ及び１８ｂを有する。これに対応して、フランジ部分１６は、下部接合面１９ａと、上部接合面１９ｂとを有する。このことにより、接合工具６４が保持部分１４の側から、或いはその反対側から適用されたとき、両方の金属部分１８ａ、１８ｂが加熱され、いずれの場合も、加工物１２ａ、１２ｂの互いに反対の面との接合部を形成することを保証することが可能になる。
【００８１】
図１２は、フランジ部分１６の金属部分１８が、熱可塑性材料で完全に押し出しコーティングされるように設計された、本発明による接合部品１０の更に別の実施形態を示す。結果として、接合区域１００におけるフランジ部分１６の表面１９は、好ましくは１００μｍ乃至３００μｍの薄い壁を有する熱可塑性材料のみから成る。この薄い熱可塑性材料層９９は、誘導加熱されると溶融し、接合部品１０と、この例では好ましくはガラス、金属、又は炭素繊維若しくはガラス繊維で強化された熱硬化性プラスチック材料から成ることができる加工物１２との間に、主として圧力嵌め結合を形成する。
【符号の説明】
【００８２】
１０：接合部品
１２、１２ａ、１２ｂ：加工物
１３：ベース本体
１４：保持部分
１６：フランジ部分
１８、１８ａ、１８ｂ：金属部分
１９：接合面
１９ａ：下部接合面
１９ｂ：上部接合面
２４：リム
３６：アパーチャ
３８：オフセット値
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、８１：貫通孔
４２：アンダーカット部分
５０：部品構成
５２：貫入深さ
５４：ビード
５６：圧力嵌め
５８：インターロック
６０：一体の結合部
６４：接合工具
６６：電流コイル
６８：磁場発生装置
７０：磁場
７２：温度分布
７４、８２：突出部
７６ａ、７６ｂ：ウェブ
８４：舌部
８６：打ち抜き工具
８８：打ち抜きバリ
９０：位置決め部
９２：脆弱領域
９４、９６：力
９９：薄い熱可塑性材料層
１００：接合区域
Ａ：軸方向
Ｒ：半径方向
Ｔ：温度
【図１】
0005675633.tif 000002
【図２】
0005675633.tif 000003
【図３】
0005675633.tif 000004
【図４】
0005675633.tif 000005
【図５】
0005675633.tif 000006
【図６】
0005675633.tif 000007
【図７】
0005675633.tif 000008
【図８】
0005675633.tif 000009
【図９】
0005675633.tif 000010
【図１０】
0005675633.tif 000011
【図１１】
0005675633.tif 000012
【図１２】
0005675633.tif 000013