(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタ（３）を第１対象物（１）および第２対象物（２）に接合する方法であって、
第１孔（１１）を有する前記第１対象物（１）を提供するステップを備え、前記第１孔は、貫通孔であり、
前記コネクタ（３）を提供するステップを備え、前記コネクタは、前記第１対象物と別体であり、前記コネクタは、熱可塑性材料を含み、
第２孔（１２）を有する第２対象物（２）を提供するステップを備え、前記第２対象物は、前記コネクタと別体であり、前記第２孔は、貫通孔であり、
前記第１孔（１１）および前記第２孔（１２）が整列され且つ前記コネクタが近位側から前記第１孔を通って、遠位方向に沿って前記第２孔に進入するように、前記第１対象物、前記第２対象物および前記コネクタを互いに対して配置するステップと、
機械振動源を用いて振動を生成し、機械振動および機械圧力を前記コネクタに適用し、前記振動および前記圧力によって前記熱可塑性材料の流動部分を液化させ、径方向に沿って開放空間に向かって流動させるステップとを備え、前記開放空間は、前記第２対象物の遠位端に位置しおよび／または前記第２孔のアンダーカットを規定する広がり部（９２）を含み、
前記振動源を除去し、液化した前記熱可塑性材料を再固化させるステップとを備え、
前記除去するステップの後、前記コネクタは、足部（４１）と、頭部（３１）と、前記足部と前記頭部との間の軸部（３２）とを含み、前記軸部は、軸線に沿って前記第１孔を通って延在することによって、前記コネクタを前記第１対象物に固定し、
前記流動部分は、前記足部の少なくとも一部、または前記頭部の少なくとも一部、または前記足部および前記頭部の両方の少なくとも一部を形成し、
前記振動および前記圧力を適用するステップが、前記コネクタ（３）の近位カップリングイン面を介して前記振動をカップリングし、前記コネクタを介して前記振動を前記コネクタの遠位端面に伝達するステップを含み、
前記振動および機械圧力を適用するステップにおいて、前記コネクタは、流動ゾーン（４７）と非流動ゾーン（４８，５）とを含み、前記流動ゾーンは、熱可塑性材料からなり、液化し、前記非流動ゾーンは、液化せず、
前記非流動ゾーンは、前記熱可塑性材料とは異なる材料から作られた本体（５）を含み、
前記本体（５）は、金属または繊維強化プラスチック材料またはセラミックスから作られ、前記熱可塑性材料によって被覆されるコアを構成する、方法。
【請求項２】
前記コネクタ（３）は、初期状態において前記頭部（３１）を含み、
前記頭部は、前記近位側から前記コネクタを、整列された前記第１孔および前記第２孔に挿入するときにストップを構成する遠位方向に面する肩部を形成する、または、
前記方法は、前記足部（４１）を形成した後、前記頭部（３１）を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コア（５）は、軸部と、前記軸部に対して近位である近位広がり部（５１）とを有し、
前記近位広がり部は、少なくとも径方向の一部に沿って、前記第１孔（１１）よりも遠く延在する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記本体（５）は、近位側に開口する縦方向孔と、前記縦方向孔とシース素子の周縁部との間に位置する少なくとも１つの横方向抜け孔（１５１）とを備える前記シース素子の形状を有し、
前記熱可塑性材料は、前記縦方向孔に充填する熱可塑性充填物、または前記縦方向孔に挿入可能な熱可塑性要素（４）、またはその両方を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
コネクタ（３）を第１対象物（１）および第２対象物（２）に接合する方法であって、
第１孔（１１）を有する前記第１対象物（１）を提供するステップを備え、前記第１孔は、貫通孔であり、
前記コネクタ（３）を提供するステップを備え、前記コネクタは、前記第１対象物と別体であり、前記コネクタは、熱可塑性材料を含み、
第２孔（１２）を有する第２対象物（２）を提供するステップを備え、前記第２対象物は、前記コネクタと別体であり、前記第２孔は、貫通孔であり、
前記第１孔（１１）および前記第２孔（１２）が整列され且つ前記コネクタが近位側から前記第１孔を通って、遠位方向に沿って前記第２孔に進入するように、前記第１対象物、前記第２対象物および前記コネクタを互いに対して配置するステップと、
機械振動源を用いて振動を生成し、機械振動および機械圧力を前記コネクタに適用し、前記振動および前記圧力によって前記熱可塑性材料の流動部分を液化させ、径方向に沿って開放空間に向かって流動させるステップとを備え、前記開放空間は、前記第２対象物の遠位端に位置しおよび／または前記第２孔のアンダーカットを規定する広がり部（９２）を含み、
前記振動源を除去し、液化した前記熱可塑性材料を再固化させるステップとを備え、
前記除去するステップの後、前記コネクタは、足部（４１）と、頭部（３１）と、前記足部と前記頭部との間の軸部（３２）とを含み、前記軸部は、軸線に沿って前記第１孔を通って延在することによって、前記コネクタを前記第１対象物に固定し、
前記流動部分は、前記足部の少なくとも一部、または前記頭部の少なくとも一部、または前記足部および前記頭部の両方の少なくとも一部を形成し、
前記振動および前記圧力を適用するステップが、前記コネクタ（３）の近位カップリングイン面を介して前記振動をカップリングし、前記コネクタを介して前記振動を前記コネクタの遠位端面に伝達するステップを含み、
前記振動および機械圧力を適用するステップにおいて、前記コネクタは、流動ゾーン（４７）と非流動ゾーン（４８，５）とを含み、前記流動ゾーンは、熱可塑性材料からなり、液化し、前記非流動ゾーンは、液化せず、
前記非流動ゾーンは、前記熱可塑性材料とは異なる材料から作られた本体（５）を含み、
前記配置ステップの後且つ前記振動源を除去するステップの前に、前記本体の一部を変形させる追加的ステップを含む、方法。
【請求項６】
前記変形ステップは、横方向に沿って、前記本体（５）を径方向の少なくとも一方側に広げるステップを含み、
前記変形ステップは、ソノトロード（６）を用いて機械圧力を適用することによって行われ、
前記振動を適用するステップにおいて、前記ソノトロードは、使用され、前記振動の少なくとも一部を適用する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記変形ステップは、前記本体の遠位部を変形することによって、前記本体の軸部に対して遠位であり、前記コネクタの前記足部の一部である遠位広がり部を形成するステップを含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記非流動ゾーンは、前記第１孔の近傍に位置し、前記第２対象物（２）に面する前記第１対象物（１）の一面によって規定される平面と、前記第２孔の近傍に位置し、前記第１対象物（１）に面する前記第２対象物（２）の一面によって規定される平面との両方を横断する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記適用および押圧ステップは、前記流動部分の材料が前記第１孔の周壁、または必要な場合、前記第２孔の周壁または少なくとも全周に沿って前記第１孔および前記第２孔の両方を被覆するまで行われる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
コネクタ（３）を第１対象物（１）および第２対象物（２）に接合する方法であって、
第１孔（１１）を有する前記第１対象物（１）を提供するステップを備え、前記第１孔は、貫通孔であり、
前記コネクタ（３）を提供するステップを備え、前記コネクタは、前記第１対象物と別体であり、前記コネクタは、熱可塑性材料を含み、
第２孔（１２）を有する第２対象物（２）を提供するステップを備え、前記第２対象物は、前記コネクタと別体であり、前記第２孔は、貫通孔であり、
前記第１孔（１１）および前記第２孔（１２）が整列され且つ前記コネクタが近位側から前記第１孔を通って、遠位方向に沿って前記第２孔に進入するように、前記第１対象物、前記第２対象物および前記コネクタを互いに対して配置するステップと、
機械振動源を用いて振動を生成し、機械振動および機械圧力を前記コネクタに適用し、前記振動および前記圧力によって前記熱可塑性材料の流動部分を液化させ、径方向に沿って開放空間に向かって流動させるステップとを備え、前記開放空間は、前記第２対象物の遠位端に位置しおよび／または前記第２孔のアンダーカットを規定する広がり部（９２）を含み、
前記振動源を除去し、液化した前記熱可塑性材料を再固化させるステップとを備え、
前記除去するステップの後、前記コネクタは、足部（４１）と、頭部（３１）と、前記足部と前記頭部との間の軸部（３２）とを含み、前記軸部は、軸線に沿って前記第１孔を通って延在することによって、前記コネクタを前記第１対象物に固定し、
前記流動部分は、前記足部の少なくとも一部、または前記頭部の少なくとも一部、または前記足部および前記頭部の両方の少なくとも一部を形成し、
前記振動および前記圧力を適用するステップが、前記コネクタ（３）の近位カップリングイン面を介して前記振動をカップリングし、前記コネクタを介して前記振動を前記コネクタの遠位端面に伝達するステップを含み、
前記機械振動源は、ソノトロード（６）にカップリングされ、
前記ソノトロードは、遠位カップリングアウト面を含み、
前記振動を適用するステップにおいて、前記カップリングアウト面は、前記コネクタ（３）の近位端面にカップリングされ、
前記ソノトロードは、前記コネクタの遠位端面に設けられた対応形状を有する凹みと協働する遠位案内突起を備える、方法。
【請求項１１】
当接面（７２）が前記第２対象物の遠位面に押し付けられるときに、凹部を形成するモールド部（７１）を備えるカウンタ要素（７）を形成するステップを備え、
前記振動および機械圧力を適用するを前記コネクタに適用するステップにおいて、前記カウンタ要素は、機械的な押圧力に対抗する反力を前記コネクタに適用する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
貫通孔を有する対象物に接合されるためのコネクタ（３）であって、
前記コネクタは、熱可塑性材料と、液化しないまたは前記熱可塑性材料よりも大幅に高い温度で液化する材料から作られた本体（５）とを含み、
前記コネクタは、長手軸線に沿って、頭部の端部と足部の端部との間に延在し、
前記本体は、頭部の端部および／または足部の端部の一部であり、前記コネクタの端面に作用する押圧力および機械振動によって前記軸に対して外側に曲がることにより変形可能な可変形部（５３）を含み、
前記熱可塑性材料は、前記押圧力および前記機械振動によって変形され、少なくとも部分的に前記可変形部（５３）を囲むように配置される、コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、機械工学および製造の分野に属し、特に自動車工学、航空機の製造、船の製造、機械の製造、玩具の製造などの機械製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
自動車、航空および他の産業において、鋼製構造から脱却し、その代わりに、例えばアルミニウムまたはマグネシウム金属シート、ダイカスト部品または炭素繊維強化ポリマなどの軽量素材を使用する傾向がある。
【０００３】
新たな材料の使用は、これらの材料から作られる要素を接合する新たな課題、具体的には、（例えば、パネルまたは板材などの）やや平坦な対象物を一体に接合する課題、やや平坦な対象物および他の対象物と一体に接合する課題、例えばやや平坦な対象物を他の対象物に接合するまたはコネクタをやや平坦な対象物接合する課題を引き起こす。
【０００４】
異なる材料、例えば鋼、アルミニウム、マグネシウムおよび繊維強化ポリマを含むグループからの２つの材料から作られる対象物を一体に接続することは、特に困難である。まず、金属リベットを用いた従来のリベット接続は、これらの材料のうち一部の材料の電気化学電位が数ボルトの大差で異なるため、かなり大きい電解腐食が存在するという欠点に直面する。また、繊維強化ポリマから作られた平坦な対象物に関する接続は、これらの材料の面外ヤング率が非常に低いため、リベット頭とリベット足との間の対象物の圧迫により生じた摩擦力が接続の機械安定性に実質的に寄与しないというさらなる欠点に直面する（本明細書において、一般的に、変形工程のためにリベットがアクセスされる端部に位置する広がり部が「頭」と呼ばれ、他方の遠位端に位置する広がり部が「足」と呼ばれている。文献では、リベットの両端がしばしば「頭」と呼ばれている）。
【０００５】
金属リベットの表面にラッカーを用いて、金属リベットを接合する対象物から電気的に絶縁することが提案されている。しかしながら、ラッカーは、時間の経過とともに、特に振動による機械的な摩耗を長時間受ける場合、不安定になるまたは分解する可能性がある。
【０００６】
さらに、熱可塑性対象物間の接続に関して、接合される一方の対象物の一部としてリベット軸を形成し、他方の対象物に対して相対位置を決めた後に、超音波変形によってリベット頭を形成することが提案されている。しかしながら、このような種類の接続は、熱可塑性材料の接合に制限され、上記の課題の解決に適していない。
【０００７】
これらの課題を解決するために、自動車、航空機および他の産業は、接着剤を大量に使用し始める。接着剤は、軽くて強力であるが、例えば接合を完全に解除せず、接着剤の脆化による退化を殆ど検知できないため、信頼性の長期制御が不可能であるという欠点に直面する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本発明は、（機械的な）コネクタを貫通孔である第１孔を有する対象物に接合することを目的とする。当該方法は、従来技術の方法の欠点を克服する。
【０００９】
また、コネクタを整列した孔を有する２つの対象物に接合することによって、２つの対象物を固定することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的は、機械的なコネクタを用いて、２つの対象物を一体に接合する方法を提供することである。当該方法は、従来技術の方法の欠点を克服し、これまでに腐食および他の問題によって金属リベットを用いて接合できなかった対象物の接合に特に適している。さらなる目的は、方法を実施するための装置を提供することである。
【００１１】
本発明の第１局面によれば、コネクタを第１対象物に接合する方法は、第１孔を有する第１対象物を提供するステップを備え、第１孔は、貫通孔であり、コネクタを提供するステップを備え、コネクタは、第１対象物と別体であり、コネクタは、熱可塑性材料を含み、コネクタが近位側から第１孔を通るように第１対象物およびコネクタを互いに対して配置するステップと、機械振動源を用いて振動を生成し、振動および機械圧力をコネクタに適用するステップとを備え、振動および圧力によって、熱可塑性材料の流動部分が液化し、径方向に沿って開放空間に向かって流動し、振動源を除去し、液化した熱可塑性材料を再固化させるステップとを備え、除去ステップの後、コネクタは、足部と、頭部と、足部と頭部との間の軸部とを含み、軸部は、軸線に沿って第１孔を通って延在することによって、コネクタを第１対象物に固定し、流動部分は、足部の少なくとも一部、または頭部の少なくとも一部、または足部および頭部の両方の少なくとも一部を形成し、方法は、次の条件、すなわち、コネクタが熱可塑性材料に加えて、液化しないまたは熱可塑性材料よりも大幅に高い温度で液化する材料から作られた本体を含むという条件、および、振動および圧力を適用するステップがコネクタの近位カップリングイン面を介して振動をカップリングし、コネクタを介して振動をコネクタの遠位端面に伝達するステップを含むという条件のうち、少なくとも一方を満たす。
【００１２】
よって、液化しない材料から作られた本体は、単に多数の粒子から作られた充填材とは異なり、所定の位置および向きに配置され、例えばコネクタ容積の少なくとも１０％の実質的な大きさおよび／または任意の次元で少なくとも０．１ｍｍの特徴寸法を有する巨視体である。特に、本体は、金属またはセラミックであってもよい。特に、本体は、例えば所定の形状を有するように構成され、コネクタに剛性を追加することができる。本体によって、コネクタは、少なくとも２つの空間的に分離された領域、すなわち、本体領域および熱可塑性領域に画定される。
【００１３】
方法は、第２孔を有する第２対象物を提供するステップをさらに備え、配置ステップは、第１孔および第２孔が整列され、コネクタが近位側から第１孔を通って、遠位方向に沿って第２孔に進入するように、第１対象物と第２対象物とコネクタとを互いに対して配置するステップを含み、液化した熱可塑性材料を再固化されるステップの後に、第１対象物および第２対象物は、コネクタによって一体に固定される。
【００１４】
第２局面によれば、本発明は、第１対象物および第２対象物を一体に接合する方法に関する。当該方法は、第１孔を有する第１対象物と、第２孔を有する第２対象物とを提供するステップを備え、少なくとも第１孔は、貫通孔であり、第１対象物および第２対象物とは別体のコネクタを提供するステップを備え、コネクタは、熱可塑性材料を含み、第１孔および第２孔が整列され、コネクタが近位側から第１孔を通って、遠位方向に沿って第２孔に進入するように、第１対象物と第２対象物とコネクタとを互いに対して配置するステップと、機械振動源を用いて振動を生成し、振動および機械圧力をコネクタに適用するステップとを備え、振動および圧力によって、熱可塑性材料の流動部分が液化し、径方向に沿って開放空間に向かって流動し、振動源を除去し、液化した熱可塑性材料を再固化させるステップとを備え、除去ステップの後、コネクタは、足部と、頭部と、足部と頭部との間の軸部とを含み、軸部は、軸線に沿って第１孔を貫通して、第２孔の少なくとも一部を通って延在することによって、第１対象物と第２対象物とを一体に固定し、流動部分は、足部の少なくとも一部、または頭部の少なくとも一部、または足部および頭部の両方の少なくとも一部を形成する。
【００１５】
一般的に、本発明のさまざまな実施形態によれば、熱可塑性材料の流動部分は、工程中、機械振動によって液化され、流動する熱可塑性材料の部分である。方法のいくつかの実施形態において、コネクタのすべての熱可塑性材料は、流動するようにさせることができ、すなわち、すべての熱可塑性材料は、流動部分である。他の実施形態において、工程パラメータ、特に機械振動の形態であるエネルギーを構成にカップリングする時間は、すべての熱可塑性材料を液化させないように選択することができる。
【００１６】
頭部および足部は、コネクタを第１対象物に対して、必要な場合、第１対象物および第２対象物に対して適所に保持するように、成形される。具体的に、頭部および足部は、軸方向に移動しないようにコネクタを固定する。すなわち、足部は、第２対象物の遠位側に面する表面に当接することによって、近位方向に移動しないようにコネクタを固定し、頭部は、第１対象物の近位側に面する表面に当接することによって、遠位方向に移動しないようにコネクタを固定する。
【００１７】
２つの対象物を提供する方法を含む実施形態において、軸部は、整列した第１孔および第２孔において、第１対象物と第２対象物との間の剪断面を横断するように配置される。孔の近傍に位置する第１対象物および第２対象物が互いに直接当接しない場合、軸は、孔の近傍に位置し且つ第２対象物に面する第１対象物の表面によって規定される平面と孔の近傍に位置し且つ第１対象物に面する第２対象物の表面によって規定される平面とを横断することを意味する。
【００１８】
これらの実施形態において、コネクタは、このような構成を有するため、リベットの機能を果たす。このコネクタは、以下のメカニズム、すなわち、対象物間の剪断面を横断する軸部が、剪断移動しないように対象物を固定するメカニズムと、頭部および足部によって、第１対象物および第２対象物が互いに当接するメカニズムと、選択された材料に応じて、頭部および足部による固定がある程度のストレスを受けるため、第１対象物および第２対象物の間に締り嵌めを形成し、剪断運動に対抗するさらなる抵抗を生成するメカニズムと、実施形態における第１孔および第２孔並びに軸部が円形ではない断面形状を有することができるため、コネクタが回転運動を防止することができるメカニズムとのうち１つ以上によって、第１対象物および第２対象物を固定することができる。
【００１９】
第１対象物および第２対象物は、以下の条件、すなわち、第１対象物および第２対象物が異なる材料から作られること、および第１対象物および第２対象物の少なくとも一方が繊維強化複合材料を含むことのうち、１つ以上を満たすことができる。
【００２０】
第１対象物および第２対象物は、同様の材料から作られてもよい。一般的に、本発明による方法は、腐食防止に加えて、以下の可能な利点、すなわち、公差の補償、例えば小さな力で変形容易および／または繊細な第１対象物および第２対象物を接続すること、減衰、軽量化、材料性質および／またはコストの最適化（例えば、液化しない本体を有するコネクタの密度およびコストは、各種先行技術の目釘に匹敵するが、その欠点を有していない）、および異方性の回避などを提供することができる。
【００２１】
少なくとも２つの対象物（第１対象物および第２対象物）を一体に固定するのに加えてまたはその代わりに、コネクタは、少なくとも１つのさらなる目的を果たすことができる。
【００２２】
さらなる目的の１つ目は、コネクタが他の対象物を取り付けるためのアンカーとして機能することである。この目的を達成するために、液化しない材料（本明細書において、特に明記しない限り、「液化しない」とは、「熱可塑性材料よりも大幅に高い温度のみで液化する」ことを含む）からなる本体は、外部からアクセス可能な部分、例えば、ネジロッドまたはなど他の機械的接続の一部としてのロッド、もしくは内ネジを有する孔（リベットナット）または他の機械的な接続を有してもよい。
【００２３】
このさらなる目的を果たす一連の実施形態は、第１孔を有する第１対象物と第２対象物との間に足部を形成するステップを含み、第２対象物は、足部形成ステップにおいて、カウンター要素として機能する。
【００２４】
さらなる目的の２つ目は、遠位側から近位側を密封することである。例えば、液化しない材料からなる本体は、少なくとも第１対象物を貫通する案内手段を含むことができる。
【００２５】
コネクタと第１対象物および（必要な場合）第２対象物との間の固定は、一般的に溶接による固定ではない。コネクタと接触する第１対象物および第２対象物の材料は、熱可塑性材料ではなくまたはコネクタの熱可塑性材料よりも大幅に高い温度で液化する熱可塑性材料ではないため、工程中に第１対象物および第２対象物の材料は、液化しない。
【００２６】
しかしながら、コネクタに溶接される追加の熱可塑性要素を設けてもよい。具体的には、第１対象物と第２対象物との間に熱可塑性分離層を設けてもよい。このような分離層は、一方の対象物または両方の対象物の被覆層として、もしくは追加的なまたは代替的な別体の箔層として設けられることができる。この分離層は、第１対象物と第２対象物との間の電気分離を規定するため、例えば、両方の対象物が導電性を有するが、異なる材料からなる場合、特に有益な利点を有することができる。この場合、分離層をコネクタの熱可塑性材料に溶接するように、方法を実行することが有利であり得る。例えば、完全なシールを形成するように、分離層とコネクタとの間の溶接は、コネクタの全周に亘って連続的に行われてもよい。これによって、例えば、接続部が海水に曝される場合に、海水による腐食に対する良好な保護を提供することができる。
【００２７】
このようなシールに加えてまたは代替物として、一方の第１孔および第２孔（または第１孔および第２孔の少なくとも一方）周壁と他方のコネクタの熱可塑性材料との間にシールを形成するように、方法を行うことができる。この目的を達成するために、コネクタの熱可塑性材料を液化することによって、足部および／または頭部を形成すると共に、上述の周壁を被覆するように、工程を行うことができる。これによって、熱可塑性材料は、周壁に密接し、第１対象物および／または第２対象物上の可能な凹凸／構造もしくは第１対象物と第２対象物との間のギャップを充填することができる。この第２方法によって、腐食または他の影響から接続部を保護するシールが形成される。この工程において、壁のすべての領域を被覆する必要はないが、シールの機能を発揮するために、一般的には少なくとも全周に沿って周壁を塗布する必要がある。
【００２８】
一般的には、熱可塑性材料を液化させる工程において、液化した材料が液化する前の形状を完全に記憶しない程度に、すなわち、単に可塑化を超える程度に、液化を行うことができる。
【００２９】
第１種類の実施形態では、振動を生成するステップにおいて、振動は、近位側に生成され、遠位側に伝送され、流動部分は、足部の少なくとも一部を形成する。すなわち、第１対象物側または「前方側」に生成された振動は、第２対象物側または「後方側」で足部を形成するかまたは足部の形成を支援する。
【００３０】
したがって、頭部は、予め形成され、すなわち、コネクタを第１対象物および第２対象物に対して配置する前に、初期形状を有するコネクタの特徴部として形成されてもよい。代替的に、コネクタを第１対象物に対して、必要な場合に第１対象物および第２対象物に対して配置した後、コネクタを変形させることによって、頭部を形成することができる。この代替案によれば、方法は、特に二段階の工程を含むことができる。これによって、まず、コネクタの遠位端を変形させることによって、足部を形成し、その後、近位端の熱可塑性材料を液化させることによって、頭部を形成する。
【００３１】
「前方」構成において、機械振動は、振動源にカップリングされたソノトロードの遠位側に面する面が近位側に位置するカップリングイン面に押し当てることによって、このカップリングイン面からコネクタにカップリングされる。よって、機械振動は、主にコネクタ自体を介して伝達される。
【００３２】
別の「後方」構成において、コネクタの熱可塑性材料に振動を適用するために使用されるソノトロードは、引張力を受ける。したがって、ソノトロードは、コネクタ熱可塑性材料を通過または貫通する軸を含むと共に、コネクタ熱可塑性材料の遠位側に面する遠位カップリングイン面に接触している近位に面するカップリングアウト面を含む。ソノトロードは、振動を適用する工程の後に、除去されてもよく、コネクタの（非熱可塑性）部材として機能してもよい。
【００３３】
第１種類の実施形態の第１グループの実施形態において、第１対象物および第２対象物は、互いに接続され、第２孔は、貫通孔である。したがって、開放空間は、第２対象物の遠位端に位置する空間および／または第２孔のアンダーカットを規定する広がり部を備える。
【００３４】
第２グループの実施形態の実施形態において、第１対象物および第２対象物は、互いに接続され、第２孔は、盲孔である。したがって、開放空間は、第２孔のアンダーカットを備える空洞である。
【００３５】
第２種類の実施形態において、コネクタは、予め製造された足部を備え、遠位側から挿入され、頭部は、振動によって形成される。したがって、液化は、ソノトロードとコネクタの近位端面の熱可塑性材料との間の直接接触に起因する。
【００３６】
第２種類の実施形態において、第１対象物および第２対象物は、互いに接続され、第１孔および第２孔の両方は、貫通孔である。
【００３７】
第１種類および第２種類の両方の側面および特徴を組み合わせたさらなる第３種類の実施形態において、振動は、両側から、例えば同時に適用される。これらの実施形態において、第２孔は、（設ける場合に）貫通孔である。
【００３８】
コネクタの一方側（通常遠位側として定義される）または両側は、孔に導入可能であり、振動の適用によって、径方向の少なくとも一方側に沿って孔よりも遠く延在する最終形状の足部／頭部にそれぞれ変形される。この目的を達成するために、（第１および第３種類の実施形態において）、対応する（遠位／近位）ソノトロードまたはカウンタ要素は、頭部／足部の形状を規定するモールド部を備えてもよい。
【００３９】
ソノトロードまたは可能なカウンタ要素（他の種類の実施形態にも属する）の選択可能なモールド部は、例えば、工程中に、近傍の第１／第２対象物の表面と当接する停止面を備える凹面であってもよい。
【００４０】
特定グループの実施形態において、モールド部を有するソノトロードおよび／またはカウンタ要素の代わりにまたはそれに加えて、第１対象物および／または（必要な場合）第２対象物は、孔の近傍に凹みを備える外表面を有してもよい。具体的には、このような凹みは、孔の外縁（マウス）を囲むことができる。これによって、ソノトロードおよび／またはカウンタ要素が各々平坦面を有する場合、工程後のコネクタは、各々の対象物の外表面と同一平面になる。このことは、予め形成された頭部（または足部）に適用することができ、流動部分の熱可塑性材料から形成された頭部または足部にも適用することができる。
【００４１】
方法を自動化で実施する実施形態において、振動は、例えば、ロボットアームによって案内される振動生成ツールによって適用することができる。追加的にまたは代替的に、振動を両側に適用するツールをクランプ式構成に構成することができる。
【００４２】
すべての種類およびグループの実施形態において、以下のオプションのうち１つ以上を実現することができる。
【００４３】
第１オプションによれば、コネクタは、機械振動によって、熱可塑性の性質を有する材料が液化する流動ゾーンと、材料が液化しない非流動ゾーンとを有する。流動および非流動ゾーンは、互いに少なくとも部分的に平行であるため、遠近方向に互いに並んで延在する。すなわち、遠近軸線に沿って延長する領域が存在し、この領域の遠近軸に垂直な断面が、流動ゾーン部分および非流動ゾーン部分の両方を含む。この領域は、例えば、軸部の全長に沿って延在してもよく、少なくとも第１孔の全長または少なくとも第２孔の全長または第２孔の小径部の全長に沿って延在してもよい。
【００４４】
具体的には、流動ゾーンは、遠近軸に垂直な断面において非流動ゾーンを取り囲むことができるため、第１対象物および第２対象物のうちの少なくとも一方から、非流動ゾーンをシールドすることができる。これによって、非流動ゾーンは、第１対象物または第２対象物またはその両方と直接接触しない。
【００４５】
第１サブオプションによれば、非流動ゾーンは、上述の液化しないまたは熱可塑性材料よりも大幅に高い温度で液化する材料からなる本体を含む。例えば、このような本体は、金属またはセラミック材料もしくは熱硬化性プラスチック材料または非常に高い温度で液化する熱可塑性材料から作られる。両方の場合に、本体は、炭素繊維などの適切な充填材によって補強されてもよい。
【００４６】
特に、このような本体は、コアであってもよい。このコアは、少なくとも軸領域において、熱可塑性材料または他の電気絶縁材料によって取り囲まれてもよい。
【００４７】
この種のコアは、例えば、以下の性質のうち、少なくとも１つを有する。
−  コアは、外表面において、特に遠近軸と本質的に平行する表面において、少なくとも１つのロッキング部、例えば、孔、凹み、突起、波形、ネジまたは類似物を有することができる。このようなロッキング部は、最初から（すなわち、コネクタを準備する時に）熱可塑性材料に包埋されてもよく、または工程中に流動可能になる熱可塑性材料がロッキング部に浸透することにより、熱可塑性材料に包埋されてもよい。相互浸透のロッキング部は、コネクタ内のコアを安定させる。
【００４８】
−  コアは、工程中にコアの向きおよび横方向位置を安定させるために、ツールまたは（モールド部の）カウンタ要素上の対応の突起と協働する近位案内凹みおよび／または遠位案内凹みを備えてもよい。
【００４９】
−  コアは、第１孔の周囲の領域において、（コネクタが１つの対象物に固定された場合に）第１対象物の厚さに対応する軸方向延長部、または（コネクタが互いに固定されている第１対象物および第２対象物に固定された場合に）第１対象物および第２対象物の累積厚さに対応する軸方向延長部を有してもよい。
【００５０】
このような本体は、コアの代わりに、シース素子であってもよい。このシース素子は、近位側に開口する縦方向孔と、少なくとも１つの横方向の抜け孔とを備え、縦方向孔の内腔は、シースの周縁部と連通する。したがって、熱可塑性材料は、縦方向孔に充填する熱可塑性充填物として提供されてもよく、または代替的に縦方向孔に挿入可能な別体の熱可塑性要素として提供されてもよい。これによって、振動を適用するためのソノトロードは、熱可塑性材料の近位端面を押圧可能であり、かつ、縦方向孔に挿入可能な遠位端部によって熱可塑性材料を縦方向孔にさらに押し込み、横方向孔（抜け孔）から押し出すように成形されてもよい。
【００５１】
さらなる実施形態において、本体は、予め形成された頭部または足部を有する形状を含む他の適切な形状を有してもよい。
【００５２】
第１サブオプションの実施形態のグループによれば、方法は、配置ステップの後且つコネクタの熱可塑性材料を液化させるために機械振動を適用するステップの前および／またはその間に、本体の一部分を変形させるステップを含んでもよい。特に、この変形ステップは、拡張、すなわち外側変形を含むことができる。具体的には、この現場で変形される部分は、コネクタが近位側から導入される場合に、軸部に対して遠位であり、足部の一部である遠位広がり部、および／または、コネクタが遠位側から導入される場合に、軸部に対して近位であり、頭部の一部である近位広がり部を含むことができる。これによって、本体は、コネクタの締付けに寄与することができる。拡張特徴部は、径方向の少なくとも一方側に沿って、軸部の断面よりも遠く延在することができる。
【００５３】
機械的に変形可能なコネクタ、特に塑性変形された金属リベットは、従来から非常に長く知られている。しかしながら、このグループの実施形態は、液化しない材料からなる本体を含む本発明の他のすべての実施形態と同様に、従来技術に比べて重要な利点を有する。熱可塑性材料を液化させ再固化させる手法に、例えば金属（またはセラミックまたは硬質プラスチックまたはガラスなと）本体を組み込むことによって、液化しない材料の材料性質、例えば、高剪断抵抗性、高拡張性、または用途に応じた電気伝導性などの他の性質の利点を利用することができる。
【００５４】
それにもかかわらず、流動する熱可塑性材料を「凍結」する手法によって、コネクタは、回復力なしで、リラックスした状態で対象物に適合する形状に形成される。対照的に、例えば金属リベットの場合、変形時に、弾性部分が存在するため、変形力が消えると、変形された部分（リベット部）は、押圧された対象物から離れるようにわずかに動く傾向（スプリングバック効果）がある。金属リベットを金属対象物に接続する時に、両者の接続は、変形したリベット部を接続される金属に対して強く押圧することによって行われるが、これによって、接続にはかなり残留応力が存在することになる。また、この手法は、例えば、非金属対象物に適用することができない。この課題は、本明細書に記載の本発明の実施形態に従った手法によって、解決される。本発明の手法によって、対象物の材料性質にも関わらず、対象物とコネクタとの間に密接な接続を得ることができる。コネクタの金属本体による回復力は、コネクタの内部のみに作用するため、接続に影響を与えない。
【００５５】
特に実施形態において、拡張特徴部は、複数の外側に屈曲可能なアームまたは類似物を含んでよい。
【００５６】
第２サブオプションによれば、非流動ゾーンは、（特に繊維強化材と共に）熱可塑性材料から作られ、工程パラメータは、材料が非流動ゾーンに液化されないように選択される。この目的を達成するために、例えば、コネクタの外周を孔の周壁に接触させることによって、機械振動は、コネクタの外周と孔の周壁との間に摩擦を引き起こすことができ、この摩擦によって材料が液化される。コネクタが内部で液化される、すなわち、非流動ゾーン内で液化される前に、この工程を停止する。
【００５７】
この第２サブオプションにおいて、特に非流動ゾーン内部のコネクタは、配向繊維、特に軸方向に配向した繊維により強化された強化繊維材料から作られてもよい。
【００５８】
（第２オプションだけではなく）特に第２オプションによれば、周壁との間にシールを形成するように、コネクタの熱可塑性材料を流動させることができる。すなわち、液化工程の後、第１および／または第２孔の周壁の少なくとも一部の領域とコネクタとの間に空きスペースが存在しない。
【００５９】
さらなるグループの実施形態によれば、熱可塑性材料の液化は、二段階の工程を含む。これらの実施形態において、コネクタは、第１熱可塑性材料部および第２熱可塑性材料部を形成する二種類の熱可塑性材料を含む。コネクタは、以下のように構成される。具体的には、配置ステップの後に、振動および機械的な押圧力をコネクタに適用すると、まず、第１熱可塑性材料部は、励起され、液化し始める（本明細書において、「液化」は、一般的に適用された押圧力によって材料の粘度が少なくとも塑性的に変形する程度に減少することを意味する）。工程において生じた変形によって、第２熱可塑性材料部は、（例えば、対象物またはカウンタ要素の）非振動部分と接触し、液化し始める。この場合、第１熱可塑性材料部は、第２熱可塑性材料部の流れを制限するように配置されてもよい。より具体的には、本発明において、この第２熱可塑性材料部は、より軟質でありおよび／または第１熱可塑性材料部よりも低いガラス転移温度を有しており、低温でも弾性を有するシールとしてまたはコネクタの一部として機能することができる。また、第２熱可塑性材料は、対象物と接触するときに、対象物と接着結合または粘着結合を形成することができる反応性成分を含んでもよい。
【００６０】
このさらなるグループの実施形態において、特に第１熱可塑性材料部は、円周フランジを形成することができる。この円周フランジは、第１対象物の端面および／または（必要な場合）第２対象物の端面と接触する時に、第２熱可塑性材料部の流れを制限する制限部材を形成する。
【００６１】
第１および第２熱可塑性材料部を形成するための２種類の熱可塑性材料の対の第１例としては、ＰＥＥＫまたはＡＢＳなどの比較的高いガラス転移温度を有する熱可塑性材料と熱溶融型接着剤との組み合わせが挙げられる。第２例としては、熱可塑性材料と、エラストマー、特に熱可塑性エラストマーとの組み合わせが挙げられる。
【００６２】
このさらなるグループの実施形態において（また、これらの実施形態は、以下に説明する２種類の熱可塑性材料を含有するコネクタにも関連する）、第１熱可塑性材料は、（必要な場合、液化しない本体と共に）接続の構造的／機械的安定性を提供する機能を有し、第２熱可塑性材料は、密封および／または減衰機能を有することができる。
【００６３】
サブグループＡの実施形態において、所定の液化温度における溶融粘度には差があってもよい。例えば、第１熱可塑性材料の粘度は、第２熱可塑性材料の粘度よりも少なくとも１０倍または少なくとも１００倍高くすることができる。一例として、第１熱可塑性材料は、ガラス繊維強化材と共に、約３０％（重量比）以上の充填材、例えばＡＢＳを含有することができ、第２熱可塑性材料は、充填材（例えば、天然ＡＢＳ）を含有していない。別の例として、第１熱可塑性材料は、高結晶性のＨＤＰＥまたはＵＨＭＷＰＥであってもよく、第２熱可塑性材料は、低結晶性のＬＤＰＥであってもよい。さらに別の例として、第１熱可塑性材料は、ＰＥＥＫであってもよく、第２熱可塑性材料は、ポリカーボネートであってもよい。
【００６４】
サブグループＢの実施形態において、弾性率には大差があってもよい。例えば、第１熱可塑性材料の弾性率（ヤング率）は、少なくとも０．５ＧＰａであってもよく、第２熱可塑性材料の弾性率は、最大０．０５ＧＰａであってもよい。一例として、第１熱可塑性材料は、ポリカーボネートまたはＰＥＴまたはＡＢＳ、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１１、ＰＡ１２）であってもよく、第２熱可塑性材料は、ポリウレタンエラストマーであってもよい（エラストマーは、減衰性質を有するため、特に注目される）。
【００６５】
サブグループＣの実施形態において、分子量が大きく異なってもよい。例えば、第１熱可塑性材料の分子量は、第２熱可塑性材料の分子量よりも少なくとも１０倍または少なくとも１００倍大きくてもよい（さもなければ、同様の組成を有する）。例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンが挙げられる。
【００６６】
サブグループＡ、Ｂ、Ｃの特徴を組み合わせることができる。これによって、サブグループＡおよびＢの性質を有する材料対、サブグループＡおよびＣの性質を有する材料対、またはサブグループＢおよびＣの性質を有する材料対、またはサブグループＡ、ＢおよびＣのすべての性質を有する材料対を得ることができる。
【００６７】
また、本発明は、上述した方法の実施形態に使用されるためのコネクタに関する。コネクタは、熱可塑性材料と、液化しないまたは熱可塑性材料よりも大幅に高い温度で液化する材料から作られた本体とを含み、コネクタは、長手軸線に沿って、頭部の端部と足部の端部との間に延在し、本体は、頭部の端部および／または足部の端部の一部であり、コネクタの端面に作用する押圧力および機械振動によって軸に対して外側に曲がることにより変形可能な変形部を含み、熱可塑性材料は、押圧力および機械振動によって変形され、少なくとも部分的に変形部を囲むように配置される。
【００６８】
したがって、本体は、最初から熱可塑性材料によって少なくとも部分的に包埋されてもよい。
【００６９】
また、熱可塑性材料は、押圧力および機械振動により流動可能になり、流動し、および再固化することによって変形され、少なくとも部分的に変形部を囲むように配置されてもよい。
【００７０】
コネクタは、本明細書に記載の実施形態に使用されるためのコネクタであってもよい。変形可能な本体部を備えない実施形態を含め、本発明のさまざまな実施形態を参照して本明細書に説明したロッキング部、導流部、および円形形状または非円形形状を含むコネクタの性質は、コネクタの任意の部分である。
【００７１】
本発明はさらに、上述した方法の実施形態に使用されるためのコネクタに関する。コネクタは、第１熱可塑性材料部および第２熱可塑性材料部を形成する二種の熱可塑性材料を含み、第２熱可塑性材料部は、第１熱可塑性材料よりも軟質であり、および／または第１熱可塑性材料よりも低いガラス転移温度を有し、および／または対象物と接触する時に、対象物と接着結合または粘着結合を形成することができる反応性成分を含み、第２熱可塑性材料部は、コネクタの表面の一部を形成する。
【００７２】
例えば、第２熱可塑性材料部は、コネクタの軸（組み立てられた状態に貫通孔の軸に平行である遠近軸）の周りにカラーを形成することができる。特に、コネクタは、軸線に沿って延在する軸部を有し、第２熱可塑性材料は、軸部の周りにカラーを形成してもよい。
【００７３】
実施形態において、コネクタは、遠位側に突出しており、前記第１熱可塑性材料から作られる外側フランジを有する頭部をさらに含み、この外側フランジは、少なくとも部分的に第２熱可塑性材料部を囲む。
【００７４】
したがって、第１熱可塑性材料部は、第２熱可塑性材料部の流れを制限するように構成される。
【００７５】
実施形態において、コネクタは、更に、液化しない材料からなる本体、具体的にコアを含む。
【００７６】
一般的に、本明細書に記載のコネクタのさまざまな実施形態は、液化しない本体と共に、熱可塑性材料（必要に応じて、第２熱可塑性材料）を含むことができる。本体は、外側面に設けられ、本体を囲む熱可塑性材料と協働することによって、熱可塑性材料に包埋された本体の相対位置、特に軸方向の位置を安定させる少なくとも１つの凹み、波形、孔としてのロッキング部と、ソノトロードまたは鋳型の案内突起または凹みとそれぞれ協働することによって、工程中に本体の位置を規定する近位案内凹みおよび／または遠位案内凹みまたは突起とのうち、少なくとも一方を含む。上記のロッキング部は、最初から（すなわち、コネクタを準備する時に）熱可塑性材料に包埋されてもよく、または工程中に流動可能になる熱可塑性材料がロッキング部に浸透することによって、熱可塑性材料に包埋されてもよい。
【００７７】
本発明の方法および／またはコネクタのすべての種類およびグループの実施形態において、コネクタおよび／または（必要な場合）コネクタの本体（コア、シースなど）および／または孔は、軸に対して回転対称である（シースの形にした本体の場合、抜け孔を除く）。代替的には、コネクタおよび／または（必要な場合）本体および／または孔または孔の１つは、回転対称ではない形状を有することができる。これにより、接続は、剪断移動および軸方向の相対移動に対する防止に加えて、回転相対運動を防止することもできる。
【００７８】
すべての種類およびグループの実施形態において、コネクタは、管状ではなく、中実であってもよい。代替的には、コネクタは、管状であって、すなわち、軸方向の貫通孔を備えることができる。このような軸方向の貫通孔は、特殊な用途において、供給貫通孔、通気貫通孔または類似物として使用することができる。
【００７９】
すべての種類およびグループの実施形態において、方法は、自動接合装置によって行うことができる。特に、機械振動源は、例えばロボットアームによって案内され、提供されてもよい。
【００８０】
また、装置は、整列した孔にコネクタを自動的に配置するための手段を含んでもよい。例えば、振動源を保持するロボットアームまたは他のツールは、コネクタを供給するための自動供給装置を備えてもよい。この供給装置は、例えば、収納するためのマガジンと、コネクタを配置位置に次々に供給するための別体の供給ユニットとを含むことができる。
【００８１】
従って、本発明は、特許請求の範囲に定義された方法を自動的に実行するように構成された手段を備える装置にも関する。
【００８２】
本発明の一側面に係る方法および装置に適した機械振動または機械発振は、好ましくは２〜２００ｋＨｚの振動周波数（より好ましくは、遠位端の液化または遠位端までの液化のために１０〜１００ｋＨｚの振動周波数、近位端の液化のために１５〜３０ｋＨｚの振動周波数（頭部を形成する場合のみ、１５〜７０ｋＨｚの振動周波数）と、毎平方ミリメートルの活性表面に０．２〜２０Ｗの振動エネルギーとを有する。このような振動は、例えば、超音波溶接に知られている超音波装置によって生成される。振動素子（ツール、例えばソノトロード）は、例えば、その接触面が主に素子の軸方向に沿って、１〜１００μｍの振幅、好ましくは約１０〜３０μｍの振幅で発振する（縦振動）ように設計される。回転発振または径方向発振も、可能である。
【００８３】
熱可塑性材料が機械振動によって液化されるということは、非常に速いスピードで工程を行うことができるという利点をもたらす。上記の条件では、約１秒または０．５秒という短い時間が十分であり得ることは、試験によって実証された。
【００８４】
本明細書において前述したように、方法の実施形態は、コネクタを介して、ソノトロードとコネクタとの間の近位接触面から機械振動を遠位部に伝達する工程を含む。これらの実施形態に加えてまたは対照的に、いくつかの実施形態は、近位界面にまたは近位界面の近傍に液状化を引き起こす工程を含む。振動を遠位端に伝達する場合、多くの状況では、少なくとも最初に、ソノトロードとの界面における液化（「頭部溶融」）を防止すべきである。そのため、ソノトロードとコネクタとの間に共通振動系を作成することができる。これは、強い機械的カップリングによって（例えば、強い押圧力によって）および／または比較的長い振動波長、すなわち比較的低い振動周波数によって、達成される。特に、本明細書に説明したコネクタの特徴的な寸法（例えば、０．３ｃｍ〜２０ｃｍの間のコネクタの長さおよび一般的に８〜１２ｍｍのコネクタの直径（一般的に５０〜１２０ｍｍ２のカップリング面積に対応する））の場合、ソノトロードをコネクタに押圧する圧力は、約１００〜８００Ｎ、特に２００〜５００Ｎに選択され、振動周波数は、約１５〜３０ｋＨｚに選択されてもよい。界面の液化（「頭部溶融」）の場合、圧力を例えば１００Ｎ未満に低減してもよい。また、場合によっておよび振動発生装置に応じて、振動周波数を増大してもよい。
【００８５】
一般的に、これらのパラメータは、幾何学的形状に依存する。所定の形状に対して、本発明の教示および上記の一般的なルールを知っている当業者は、試験によって動作パラメータ（圧力−時間プロフィール、振動周波数）を見い出すことができる。
【００８６】
さらに、液化の開始は、超音波溶接に周知のように、エネルギーダイレクタの形にした幾何学的構造によって制御することができる。エネルギーダイレクタ（またはエネルギー集中構造）は、熱可塑性材料のリブまたは隆起または類似形状または熱可塑性材料と接触する表面の形状を有してもよい。一般的には、エネルギーダイレクタは、液化を行う界面で比較的小さな界面領域を形成するように成形される。これによって、振動エネルギーがこの小さな領域に集中され、単位面積あたりのエネルギー吸収が高くなり、より強い加熱を引き起こす。これらの場所の温度がガラス転移温度を超えると、内部摩擦が強くなるため、エネルギー吸収および液化がさらに促進される。
【００８７】
さらに、液化スポットを制御するために使用され得る選択的なパラメータは、初期温度である。局部温度がガラス転移温度を超える場合だけ内部摩擦が高くなるという事実によって、この局部温度がいくつかの場所で達成される場合に限り、（従来技術の超音波溶接によく類似して）液化ステップの効率が高くなる。それまでに、材料をガラス転移温度よりも高い温度に局部的に加熱する必要なエネルギーの吸収効率は、比較的低い。このことを利用して、さらなる制御を行うことができる。より具体的には、この方法は、必要に応じて、直接または間接加熱によって、熱可塑性材料の他の部分をガラス転移温度よりも低い温度に維持しながら、熱可塑性材料の一部をガラス転移温度よりも高い温度に上昇させるステップを含むことができる。
【００８８】
直接加熱は、有向照射、例えば、（幾何学的構成が許可する場合に）配置ステップの直前にまたは直後に、所望の場所でレーザ（例えば、赤外線レーザまたは赤色レーザ）による照射によって、達成することができる。
【００８９】
間接加熱は、コネクタが接触する対象物の領域を加熱することによって、例えば孔の周りの第２対象物を局所的に加熱することによって、達成することができる。
【００９０】
加熱ステップは、少なくとも適用ステップの前またはその間に行われる。このことは、例えば、適用ステップの前に加熱ステップを開始してもよく、振動を適用する間に加熱ステップをしばらく継続してもよいことを意味する。
【００９１】
本明細書において、「例えば機械振動によって流動可能にすることができる熱可塑性材料」という表現、または略して「液化可能な熱可塑性材料」または「液化可能な材料」または「熱可塑性」は、少なくとも１種の熱可塑性成分を含む材料を記述するために使用される。その材料は、加熱されると、特に摩擦により、すなわち、一対の表面（接触面）の各々に配置された材料が互いに接触し、互いに対して振動移動または回転移動することにより加熱されると、液体（流動可能）になる。振動の振動周波数は、上記に記載の性質を有する。いくつかの場合に、特に液化しない本体を使用しない場合に、材料が０．５ＧＰａを超える弾性係数を有することは、有利である。
【００９２】
コネクタの熱可塑性材料は、特に、以下の３つの条件のうち、少なくとも１つを満たすことができる。
【００９３】
−  熱可塑性材料のガラス転移温度は、室温を超える。したがって、室温では、熱可塑性材料は、ガラス転移温度未満にある。より一般的には、ガラス転移温度は、使用温度を超えるように選択されることができる。
【００９４】
−  熱可塑性材料は、高い結晶性を有する。
−  熱可塑性材料それ自体は、繊維により強化される。
【００９５】
これらの任意の組み合わせが可能である。
熱可塑性材料は、自動車および航空業界において周知である。本発明に係わる方法に、特にこれらの業界の用途に知られている熱可塑性材料を使用することができる。
【００９６】
材料の具体的な実施例は、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６またはポリアミド６６などのポリアミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリオキシメチレン、ポリカーボネートウレタン、ポリカーボネートまたはポリエステルカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリルエステル−スチロール−アクリロニトリル（ＡＳＡ）、スチレン−アクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、またはこれらの共重合体または混合物を含む。
【００９７】
熱可塑性ポリマに加えて、熱可塑性材料は、適切な充填材、例えば、ガラス繊維および／または炭素繊維などの強化繊維を含んでもよい。これらの繊維は、短繊維であってもよい。長繊維または連続繊維は、特に非流動部分に使用される。
【００９８】
（使用する場合に）繊維材料は、繊維強化材として知られている任意の材料、特に炭素、ガラス、ケブラー、ムライトなどのセラミック、炭化ケイ素または窒化ケイ素、高強度ポリエチレン（Dyneema（登録商標））などであってもよい。
【００９９】
繊維の形状を有しない他の充填材、例えば粉末粒子も、使用可能である。
本明細書において、「近位」および「遠位」とう用語は、方向および位置を参照するために使用され、換言すれば、「近位」は、操作者または機械が機械振動を適用するコネクタの一方側であり、「遠位」は、その反対側である。本明細書において、近位側のコネクタの広がり部は、「頭部」と呼ばれ、遠位側の広がり部は、「足部」と呼ばれる。予め形成された頭部を備えるまたは備えないコネクタを近位側から整列した孔に挿入する場合、その遠位端は、文献においてしばしば「テール端」と呼ばれる。
【０１００】
以下、図面を参照して、本発明および実施形態を実施する方法を説明する。図面は、模式的なものである。図面において、同様の参照番号は、同一または類似する要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１ａ】本発明に従って、接続工程を行うための構成を示す図である。
【図１ｂ】工程後の図１ａの構成を示す図である。
【図２ａ】本発明に従って、接続工程を行うための別の構成の要素を示す図である。
【図２ｂ】工程後の図２ａの構成を示す図である。
【図３ａ】さらなる構成の要素を示す図である。
【図３ｂ】工程後の図３ａの構成を示す図である。
【図４ａ】さらなる構成を示す図である。
【図４ｂ】工程後の図４ａの構成を示す図である。
【図５ａ】さらに別の構成の要素を示す図である。
【図５ｂ】工程後の図５ａの構成を示す図である。
【図６ａ】さらなる構成の要素を示す図である。
【図６ｂ】工程後の図６ａの構成を示す図である。
【図７】さらに別の可能性の詳細を示す図である。
【図８ａ】工程中のさらなる構成の要素を示す図である。
【図８ｂ】工程後のさらなる構成の要素を示す図である。
【図９】軸部の断面を示す図である。
【図１０】軸部の断面を示す図である。
【図１１】異なる孔の形状を示す図である。
【図１２】異なる孔の形状を示す図である。
【図１３】さらなる軸部の断面を示す図である。
【図１４】圧力−時間を示す図である。
【図１５】密封効果を示す図である。
【図１６ａ】工程前のさらなる構成を示す図である。
【図１６ｂ】工程後のさらなる構成を示す図である。
【図１７ａ】工程前のさらなる構成を示す図である。
【図１７ｂ】工程後のさらなる構成を示す図である。
【図１８ａ】本発明に従った方法のさらなる実施形態を詳細に示す図である。
【図１８ｂ】本発明に従った方法のさらなる実施形態を詳細に示す図である。
【図１８ｃ】本発明に従った方法のさらなる実施形態を詳細に示す図である。
【図１９】図１８ａ〜１８ｃの実施形態の可能な応用を示す図である。
【図２０】本発明に従って、接続工程を行うための別の構成を示す図である。
【図２１】本発明に従って、接続工程を行うためのさらに別の構成を示す図である。
【図２２】２つの異なる熱可塑性材料を有するコネクタの構成を示す図である。
【図２３】図２２の構成の変形例を示す図である。
【図２４】本発明の方法における２つの段階を示す図である。
【図２５】二足コネクタを備えた本発明による方法の変形を示す図である。
【図２６ａ】工程前の内ネジを有するコネクタの実施形態を示す図である。
【図２６ｂ】工程後の内ネジを有するコネクタの実施形態を示す図である。
【図２７ａ】工程前の外ネジを有するコネクタの実施形態を示す図である。
【図２７ｂ】工程後の外ネジを有するコネクタの実施形態を示す図である。
【図２８】貫通接続として機能するコネクタの実施形態を示す図である。
【図２９】さらに別の実施形態を示す図である。
【図３０ａ】２つのソノトロードを用いて、頭部および足部をそれぞれ形成する実施形態を示す図である。
【図３０ｂ】２つのソノトロードを用いて、頭部および足部をそれぞれ形成する実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０２】
好ましい実施形態の説明
図１ａは、本発明の実施形態の基本的な構成を示している。第１対象物１は、例えば、金属または強化繊維複合材料から作られた板またはシートである。第１対象物は、板平面に垂直な貫通孔である第１孔１１を有する。
【０１０３】
第２対象物２は、例えば第１対象物と異なる材料（例えば、ダイカストマグネシウムまたはアルミニウムなどのダイカスト金属）から作られるか、または例えばフォーム充填した炭素強化繊維サンドイッチ要素などの強化繊維複合材料から作られる。第２対象物は、図示の構成において盲孔である第２孔１２を有する。この盲孔は、遠位の広がり部を有することによって、アンダーカット１３を形成する。遠位広がり部により、肩部１４が形成される。
【０１０４】
図示の構成において、熱可塑性材料から作られる任意の分離／絶縁層８が示されている。より具体的には、分離層８は、複合材の熱可塑性材料と同様の熱可塑性材料または異なる材料から作られる。この異なる材料は、任意選択にも関わらず、コネクタの熱可塑性材料に溶接可能である。
【０１０５】
コネクタ３は、基本的に、近位頭部３１と、軸部３２と、近位側に開口する案内孔３３とを有するピン形状である。コネクタは、例えば、金属コア５と、少なくとも遠位部に配置され、横方向に沿ってコア５を囲む熱可塑性材料４により構成される。
【０１０６】
ソノトロード６は、コネクタの近位端面の形状または所望の形状に、より具体的には頭部３３の近位端面に適合した遠位端面を有する。ソノトロードは、コネクタの案内孔３３に対応する案内突起（ピン）６１を有する。案内突起６１と案内孔３３とは、ソノトロードとコネクタとの間に摩擦嵌合を形成するような寸法にされてもよい。すなわち、コネクタ３は、ソノトロード６上に挿入することができる。（概略的に）図示された構成とは対照的に、必要に応じて、特に工程中に頭部の熱可塑性材料が変形される場合に、案内孔を案内突起６１の長さよりも深くすることによって、案内突起６１とコア５との間にある程度の間隔を形成することができる。
【０１０７】
また、図１ａは、孔の軸と一致しており、多くの場合、第１対象物および第２対象物の表面平面に垂直な軸２０を示している。図１ａの構成および（特に明記しない限り）その後に記載の構成において、孔およびコネクタは、場合によってソノトロードと共に、軸の周りに回転対称であってもよい。しかしながら、必ずしも回転対称ではなくてもよい。むしろ、本明細書に記載の方法は、軸の周りに回転対称性を有しない構成にも適している。
【０１０８】
コネクタを孔１１、１２に配置する工程の後に、ソノトロードを用いてコネクタ３を第２孔１２の底面に対して押すと同時に、エネルギーをコネクタにカップリングすることによって、コネクタの熱可塑性材料４を横方向に流動させ、特に第２孔のアンダーカット１３を少なくとも部分的に充填することによって、足部４１を形成する。その結果、コネクタは、熱可塑性材料の再固化後に、押し出されないように固定される。同時に、（必要な場合に）熱可塑性材料４は、分離層８に溶接される。図１ｂの破線円２１は、溶接を行った領域を示している。
【０１０９】
コネクタの遠位端に最初に配置された熱可塑性材料の量は、第２孔の体積に合わせて、後者を完全に充填することができるように調整することができる。したがって、図１ａに概略的に示されたコネクタ３とは対照的に、遠位端部は、より長い熱可塑性材料、すなわち軸方向にさらに延在する熱可塑性材料を含むことができる。
【０１１０】
得られた構成は、図１ｂに示されている。コア５は、少なくとも第１対象物１と第２対象物との間の剪断面を横断するように配置されている。図１ａおよび図１ｂの構成において、第１対象物と第２対象物との間に分離層８が存在しているということは、このコアが分離層を横断すると共に、第２対象物に面する第１対象物の表面によって規定された平面および第１対象物に面する第２対象物の表面によって規定された平面の両方を横断することを意味する。
【０１１１】
図２ａおよび図２ｂの実施形態は、第２孔１２の直径が第１孔１１の直径よりも小さい点で、図１ａおよび図１ｂの実施形態と異なる。特にこれに対処するために、コネクタ３は、遠位方向に面する肩部３５を有する。この肩部は、コネクタの熱可塑性材料４と可能な分離層８との間の溶接を向上する付加的な効果を有する。言うまでもなく、同様の直径を有するように第１孔および第２孔を形成することもが可能である。
【０１１２】
分離層を設けるすべての実施形態において、分離層８に貫通孔を開設する必要がない。その代わりに、分離層は、工程中に局所的に液化することによって、コネクタによって穿孔されてもよい。
【０１１３】
図３ａおよび図３ｂは、以下の特徴で、前の図面に示された実施形態と異なる実施形態を示している。
【０１１４】
−  第２対象物２は、第１対象物に接続される領域において、平坦であり、特に板状またはシート状である。第２孔１２は、貫通孔である。カウンタ素子７は、振動をコネクタ２にカップリングする工程中に形成される。カウンタ要素７によって、ソノトロード（図３ａに図示せず）によって適用された機械的な押圧力に対抗する反力は、コネクタに作用される。カウンタ要素７は、モールド部７１を形成する。このモールド部は、当接面７２が第２対象物の遠位面に押し付けられるときに、凹部を形成する。このモールド部は、足部４１（図３ｂ）の所望の形状に対応するレプリカ形状を有する。
【０１１５】
−  第１対象物１と第２対象物２との間に分離層が存在せず、対象物は、互いに直接接触する。
【０１１６】
−  図示の構成において、頭部および足部両方の外側に面する表面は、平坦であり、ソノトロードは、案内突起を有しない。
【０１１７】
−  整列された第１孔および第２孔の直径は、同様である。
これらの３つの特徴は、すべて互いに独立しており、個別にまたは任意の組み合わせで実現することができる。例えば、第２盲孔を有する実施形態において、分離層は、選択的なものであって、省略可能である。これに対し、前の図面に示された種類の分離層を貫通孔である第２孔を備える実施形態にも設けることが可能である。また、分離層を有しない図３ａおよび３ｂの構成において、案内部または指向部をソノトロードの表面および／またはモールと部７１に追加することも可能である。
【０１１８】
カウンタ素子７を備えるすべての実施形態において、カウンタ要素は、対象物に押し付けられる受動素子の代わりに、工程中に振動するさらなるソノトロードとして設けられてもよい。このようなソノトロードは、レプリカ形状を有するモールド部を有してもよい。
【０１１９】
本発明のすべての実施形態において、特に振動を適用するステップの前におよび／または振動を適用する初期ステップの間に、熱可塑性材料をガラス転移温度よりも高い温度に局所的に加熱するステップを追加することができる。第１オプションによれば、この加熱は、直接に行うことができる。例えば、コネクタの遠位端は、コネクタの熱可塑性材料４によく吸収される振動周波数のレーザ放射によって、照射されてもよい。
【０１２０】
第２オプションによれば、加熱は、熱可塑性材料と接触する要素を加熱することによって、間接に行うことができる。例えば、図３ａのような構成において、第２対象物または両方の対象物は、孔に沿って、局所的にまたは完全に加熱されてもよい。追加的にまたは代替的に、カウンタ素子７は、（モールド部に沿って）局所的にまたは完全に加熱されてもよい。この場合、加熱は、抵抗加熱、誘導加熱および放射線照射などを含む従来の方法に従って行うことができる。
【０１２１】
図４ａおよび４ｂは、貫通孔である第２孔１２を備える他の実施形態を示している。コネクタ３は、図２ａおよび２ｂに示されたコネクタと同様に成形されている。同様に、ソノトロード６は、案内突起３１を有している。
【０１２２】
第１対象物と第２対象物との間に、例示として熱可塑性材料から作られた分離層８は、配置されている。
【０１２３】
モールド部７１は、中央に鋭尖形の突起７５の形にしたエネルギー誘導および／または流れ誘導部を有する。このような特徴部は、液化工程の開始を補助する機能（エネルギー誘導機能）を有する。特に、この特徴部は、鋭尖形ではなく例えばリッジ形でもよい。リッジ形の部分はさらに、工程中に液化材料の流れを導くことができる。
【０１２４】
図５ａおよび５ｂの実施形態は、特にコア５の設計で異なる。この場合、コア５は、特に鋼などの延性金属から作られる。
【０１２５】
第１に、コア５は、軸方向の力に対してさらなる安定性を与える近位広がり部（または頭部部分）５１を備える。近位広がり部の断面は、少なくともいくつかの径方向に沿って、第１孔の断面よりも大きい。したがって、コアは、軸に沿った投影において、と少なくとも第１対象物と重なることができる。
【０１２６】
第２に、コアは、複数の遠位舌部５３を備える。初期状態（図５ａ）において、舌部は、軸方向に配向されてもよく、図５ａに示すように径方向外側に若干突出してもよい。これらの舌部は、十分な延性を有する。したがって、ソノトロード（図５ａに図示せず）とカウンタ要素７との間に適用される押圧力によって、これらの舌部は、図５ｂに示すように、工程後外側により突出するように変形される。この場合、コアの変形は、頭部を有しない端部（「バックテール」）が展開するように変形される従来の管状リベットの変形に似ている。しかしながら、従来のリベットとは対照的に、コア５の外側に変形された部分は、（カウンタ要素の形状により制御されるため）、第２対象物２の表面を圧迫せず、第２対象物２から一定の距離で離れている。したがって、熱可塑性材料は、第２対象物からコア５を保護している。
【０１２７】
複数の舌部５３の代わりに、コアは、管状リベットに類似する管状遠位端を含むことができる。この場合、変形力がやや大きくなる。
【０１２８】
図５ｂでは、舌部のすべての側面は、工程後、熱可塑性材料で覆われていると示されているが、必須ではない。むしろ、コアの外側面は、露出されてもよい。
【０１２９】
頭部部分および遠位端を変形する手法は、それぞれ個別にまたは組み合わせで実現することができる。
【０１３０】
図６ａおよび６ｂの実施形態において、ソノトロード６は、孔を通るように成形される。よって、ソノトロード６と熱可塑性材料との間の接触面は、遠位面に位置する。したがって、本実施形態において、機械振動は、前述した実施形態のようにコネクタによって遠位側に伝達されるのではなく、ソノトロード自体によって遠位側に伝達される。機械圧力を引き起こす力は、押圧力ではなく引張力としてソノトロードにカップリングされる。また、ソノトロードの接触面は、近位方向（「後方」）に指向される。対照的に、カウンタ要素７は、近位側（サイトをアクセスする側）からコネクタに押し付ける。
【０１３１】
この実施形態において、熱可塑性材料４は、ソノトロードの接触面と熱可塑性材料との間の界面で液化させられる。
【０１３２】
図６ａおよび６ｂの実施形態において、ソノトロードは、二重の機能を有している。第１に、ソノトロードは、機械振動をコネクタの熱可塑性材料に適用するように機能する。第２に、ソノトロードは、コア５として機能する。また、後方に面するカップリングアウト面を含むソノトロードの足部も、工程後、コネクタの足部５５として機能する。
【０１３３】
振動源（図示せず）にカップリングされるために、ソノトロードは、液化工程の後、必要に応じて切り取ることができるカップリング部６６を備えることができる。代替的には、このカップリング部は、そのまま残されてもよく、または変形されることによってコネクタの一部を構成してもよい。
【０１３４】
また、図６ｂは、オプションの頭部クリップ８０を示している。この頭部クリップは、例えば、機械接続、溶接または接着剤によって、コア５の軸５２に固定することができる。
【０１３５】
図７は、最初にコアおよび熱可塑性材料を一体にする必要がないという可能性を非常に概略に示している。むしろ、熱可塑性材料は、別体の熱可塑性部として提供されてもよい。追加的にまたは代替的に、必要に応じて、熱可塑性材料は、最初に複数の別体部分４．１、４．２、４．３、４．４として形成されてもよい。これらの部分は、工程中に一体に溶接されてもよい。一例として、破線２１は、溶接を行う１つの領域を示している。
【０１３６】
図７は、別体の熱可塑性材料部品または部分を「後方」構成に設ける可能性を示しているが、一般的に、この可能性は、他の構成に適用することもできる。
【０１３７】
図８ａおよび８ｂの実施形態において、図５ａおよび５ｂの実施形態と同様に、コア５の遠位端は、変形可能であり、例えば複数の舌部５３を含む。同様に、コアの近位端も、変形可能であり、複数の舌部５３を含む。
【０１３８】
軸５２と舌部５３との間に、所定の変形点となる狭窄部５９が設けられている。図示の実施形態において、本体５は、熱可塑性材料が液化された後に熱可塑性材料とより密接に接続するための粗化構造５８をさらに有する。
【０１３９】
舌部５３は、最初に少なくとも軸線に概ね平行に配向される。よって、本体は、第１孔および第２孔に嵌入することができる。
【０１４０】
熱可塑性材料４は、熱可塑性スリーブとして形成される。コネクタの本体５は、最初に熱可塑性スリーブと別体であってもよく、またはスリーブは、本体に取り付けられてもよい。
【０１４１】
接合工程を行うために、第１ソノトロード６．１および第２ソノトロード６．２を使用される。第１変形例によれば、図８ａに示すように、これらのソノトロードは、最初に振動を適用せず、互いに向かって押し付けることによって、舌部を外側に曲げる。曲げ工程の最終段階におよび／またはその後に、振動を適用する。振動は、本体を介して、すなわち、アームを介して少なくとも部分的に熱可塑性材料に適用される。
【０１４２】
第２変形例によれば、最初から振動を適用することができる。よって、振動は、上述したオプションの構想によれば、本体の材料をある程度に加熱し、液化すべき熱可塑性材料４の局所的予熱として機能する。
【０１４３】
図８ｂは、工程後の構成を示す図である。
図８ａおよび８ｂを参照して、（例えば、本体と直接接触する）ソノトロードを用いて、振動によって予備加熱するまたは加熱しないまま、本体を変形させる構想は、振動を両側に適用するソノトロードを含む種類の実施形態を参照して説明したが、これに限定されない。むしろ、この構想は、他方側に設けられたカウンタ要素と組み合わせて、単一のソノトロードを使用する実施形態にも適用することができる。この場合、カウンタ要素は、単にコネクタを押圧してもよく、それ自体が本体を局所的に変形させてもよい。
【０１４４】
図８ａおよび８ｂの実施形態は、コネクタが最終状態で軸方向の貫通孔を有する実施形態の一例である。軸方向の孔は、特定の機能、例えば、空気および湿気などの交換および／または重量の最小化を可能にする機能を有するため、このような実施形態は、工程中の理由（例えば、簡単な変形）および／または所望によるものである。
【０１４５】
以下、非回転対称形状の孔およびコネクタを提供する可能性を簡単に討論する。これによって、接続部は、回転運動しないように防止される。
【０１４６】
図９は、やや平坦な形状のコネクタの（軸領域における）断面を示しており、図１０は、（例えば「六角星」形状に類似する）星状のコネクタの断面を示している。
【０１４７】
図１１に示された構成において、第１孔１１は、ほぼ円筒形であり、径方向外側に突出するローブ１１０を有する。コネクタの軸部および第２孔は、ほぼ同様の断面形状を有する。しかしながら、対応する断面を有するようにコネクタの遠位端のみを形成し、図１１の構成のコネクタを例えば９０°でねじることによって、軸方向の力に抗して追加の固定を提供することも可能であろう。
【０１４８】
図１２は、形状孔１１のさらなる形状、すなわち、丸くした角を有するやや平坦な形状、４つローブ形状、および（マルチローブ形状と見なすことができる）ほぼ円形の起伏形状をそれぞれ示している。
【０１４９】
図１３（ほぼ円形の起伏形状の例示）に示すように、硬質コア５とコアの周囲を被覆する熱可塑性材料４との間の相対寸法は、回転安定性に影響を与える。いくつかの実施形態において、熱可塑性材料の特徴寸法（厚さｄ）は、０．５＜ｄ／Ｄ＜０．１、特に０．１＜ｄ／Ｄ＜０．３を満足するように選択することができる。式中、Ｄは、コアの径方向特徴寸法であり、すなわち断面の半径である。図１３は、コネクタの特定の断面形状の特徴を示しているが、この教示は、他の形状にも同様に適用することができる。
【０１５０】
一組の実施形態において、追加的にまたは代替的には、コア５の外側の径方向突起が径方向位置で孔の内側の突起と重畳するように、寸法を選択することができる。これによって、コア５は、仮に熱可塑性材料が存在しなくても、自由に回転することができない。このことは、図１３のような構成において、起伏（または一般的にコアの突起の径方向特徴延長）の幅が熱可塑性材料の厚さｄよりも大きいということを意味する。これによって、自由回転しないように最大の固定を提供することができる。
【０１５１】
（図８ａの変形例を除く）前述した実施形態において、コネクタの頭部は、最初に、すなわち、熱可塑性材料を液化する工程の前に形成されていると仮定されている。しかしながら、機械振動によって、遠位端および近位端の両方をそれぞれ足部および頭部に変形することも可能である。
【０１５２】
一般的に、機械的な振動がソノトロードと熱可塑性材料との間の界面で液状化を引き起こすかまたは機械的な振動をコネクタにカップリングし、コネクタの他の海面に伝達するかは、他の要因の中でも、特にソノトロード／熱可塑性材料界面の圧力および振動周波数に依存する。一般的に、高い圧力および低い振動周波数を有する振動の場合、振動をコネクタにおよび遠位端に伝達する傾向があり、高い振動周波数および低い圧力を有する振動の場合、ソノトロード／熱可塑性材料界面に液化を行う傾向がある。
【０１５３】
工程中に足部および頭部の両方を形成するために、選択肢として、目標圧力プロファイルを使用することができる。図１４は、一例として、経過時間の関数としての圧力Ｐを非常に概略的に示している。第１段階では、圧力が比較的高いため、液化は、ソノトロードとの界面に進行せず、主に遠方（図１〜５の「前方」構成の遠位）端から始まる。足部を形成した後、圧力を第２値に低下する。よって、第２段階では、熱可塑性材料は、ソノトロードとの界面で液化し、頭部を形成する。
【０１５４】
追加的にまたは代替的に、原理的には、工程中に振動周波数を調整することができ、例えば、第１段階のより低い振動周波数から第２段階のより高い振動周波数に調整することができる。これによって、例えば、高調波で振動するようにソノトロードを励起することができ、またはソノトロードの長さに沿った所定の位置でソノトロードの振動を妨げるまたは影響することによって、ソノトロードの固有振動周波数（共振振動周波数）に適宜な影響を与えることができる。代替的に、第１段階および第２段階に、ソノトロードを交換してもよい。
【０１５５】
さらに別の代替例として、特に工程中にコネクタのすべての熱可塑性材料を液化する場合、特定のプロファイルを適用することの代わりに、操作者は、遠位端に液化の開始を引き起こす工程パラメータを適用し、液化が終了するまで待つことができる。
【０１５６】
前述したように、熱可塑性材料が第１対象物および第２対象物の孔の周壁と密接に接触することによって孔を封止するように、工程パラメータを選択することができる。このことは、図１５に示されている。図１５の破線円２１によって示すように、熱可塑性材料４は、第１対象物および第２対象物１との間の凹凸または隙間に浸透する。
【０１５７】
図１５の実施形態において、非熱可塑性材料、例えば金属材料から作られた本体５は、外側および内部が熱可塑性材料で覆われている比較的薄いシースの形状を有するものとする。接続の追加の機械的安定性を得るために、コアの遠位端および近位端（より容易に変形するために、遠位端を複数の舌部に切開することができる）は、外側に弯曲される。
【０１５８】
上述した実施形態において、コアは、熱可塑性材料と明らかに異なる材料、例えば金属から作られ、コアと熱可塑性材料との間に明確に画定された界面を有するものとした。これらの実施形態において、コアは、非流動ゾーンを画定するまたは少なくともその一部を形成する。図１６ａおよび１６ｂは、このようなコアを有しない実施形態を示している。コネクタ３は、繊維強化材料から作られる。図示の場合、連続繊維が概ね軸方向に沿って配向されている。コネクタは、第１対象物および第２対象物の孔の周壁と接触する周囲上に設けられたエネルギーダイレクタ４６を備える。エネルギーダイレクタは、超音波溶接の分野に周知である。エネルギーダイレクタは、リッジ、隆起または類似の形状を有することができる。特に、図示とは対照的に、エネルギーダイレクタを軸方向に延在するリブにすることができる。
【０１５９】
エネルギーダイレクタまたはその他の措置は、（径方向に対して）中央領域の熱可塑性材料を固体のままに維持しながら、（カウンタ要素７と接触している遠位端に加えて）周囲領域の熱可塑性材料の液化を引き起こすことができる。図１６ｂは、太い破線で区切された遠位の外周に位置する流動ゾーン４７と、近位の中央に位置する非流動ゾーン４８とを示している。このような構成の非流動ゾーン４８を形成することは、コネクタ内の繊維の配向を維持することに特に有利であり得る。
【０１６０】
図１７ａおよび１７ｂの構成では、前述した実施形態とは対照的に、コネクタは、予成形した足部４１を有し、遠位側から整列した第１孔および第２孔に挿入される。図示の実施形態において、足部は、コア５の遠位広がり部（フランジ）５７を含む。
【０１６１】
次に、ソノトロード６を用いて、頭部３１を成形する。ソノトロードをコネクタの近位端の熱可塑性材料４に押圧すると共に、適切なカウンタ素子７を用いて、反力を加える。振動源の動作パラメータおよびソノトロード６をコネクタに押圧する圧力は、殆どの機械的エネルギーがソノトロードとコネクタとの間の界面で吸収され、その界面で液化が始めるように、選択される。そして、頭部を形成するためのソノトロードの遠位カップリングアウト面の形状は、少なくとも部分的に頭部形状のネガティブレプリカであるように選択される。
【０１６２】
図１８ａ〜１８ｃは、さらに別の実施形態を示している。本実施形態において、非熱可塑性材料からなる本体５は、熱可塑性材料に包埋されたコアではない。むしろ、本体５は、近位側に開口し、軸方向に配向する孔と、工程の終わりに本体の頭部部分を構成する近位広がり部（フランジ）５１とを有するシース素子である。シース素子は、複数の抜け孔１５１を有する。本体５は、遠位端に向かって、複数のアーム１５２をさらに含む。これらのアーム１５２は、所定の弱点部１５３を介して、本体の残りの部分と一体に接続される。アーム１５２は、遠位側で、カニューレ状本体の内側に弓状に湾曲された弾性片１５４に接続される。
【０１６３】
拡張要素１６０は、近位側から、本体の軸方向孔に挿入可能であるように成形されている。適切なツール１６１を用いて拡張要素１６０を弾性片１５４によって形成された弓状に対して遠位側に押圧する場合、拡張要素は、平らに押し付けられる。これによって、アーム１５２は、外向きに折り曲げられる（図１８ｂ）。拡張要素１６０は、軸方向孔の内径に適合する直径を有している。したがって、拡張要素１６０は、図１８に示す位置に移動されると、遠位ストップ（例えば、図１８ｂに示されていない小さな肩）に当たり、遠位側で軸方向孔を塞ぐ。この位置では、拡張要素１６０の近位面の少なくとも径方向の最も外側の部分は、抜け孔１５１の遠位にある。拡張要素はさらに、近位側に面する先端またはリッジ１６１を有する。
【０１６４】
したがって、熱可塑性材料４は、例えば、近位側から軸方向孔に挿入可能なピン状要素として形成される。機械振動および圧力によって、熱可塑性材料は、拡張要素１６０との界面で液化し、抜け孔１５１から押し出される。
【０１６５】
工程のために、アーム１５２が初期の非拡張状態にある時に、本体５を整列した対象物１および２の第１孔および第２孔に挿入する。その後、上述したように、拡張要素を挿入することによって、アーム１５２を広げる。その後、熱可塑性要素を挿入し、例えば孔に挿入可能な遠位端部を有するソノトロードを用いて、遠位側に向かって押圧されている熱可塑性要素４に振動をカップリングすることによって、熱可塑性材料を液化させ、抜け孔から押し出す。得られた構成は、図１８ｃに示されている。足部４１は、アーム１５２と第１対象物から遠位である第２対象物の表面との間の隙間を充填する。
【０１６６】
図１８ｃの構成において、コネクタは、本体５および熱可塑性要素４に加えて、電気絶縁材料からなるスリーブ要素１７０をさらに含む。スリーブ要素１７０は、スリーブ要素を設けない場合に第１対象物と接触することになる本体の部分、すなわち、軸部の周面および近位広がり部５１の遠位表面を保護する。スリーブ要素の電気絶縁材料は、例えば、熱可塑性要素の熱可塑性材料および／または分離層８（存在する場合）の熱可塑性材料に溶接可能な熱可塑性材料であってもよい。代替的に、スリーブ要素は、他の適切な材料から作られてもよい。
【０１６７】
さらなる実施形態において、本体は、第１対象物１と同様の材料から作ることができる。これによって、本体５と第１対象物１とは、直接接触することができ、スリーブ要素を省いてもよい（それに応じて、本体５および第１孔の寸法を変更すべきである）。
【０１６８】
図１８ｃの実施形態のさらなる変形例において、第２対象物の表面部分がスリーブ要素７０によって本体５から遮蔽することができること、または第１対象物の一部が液化および再固化された熱可塑性要素４の熱可塑性材料によって本体５から遮蔽することができることは、重要である。換言すれば、スリーブ要素が第１対象物と第２対象物との間の界面に接触することは、重要ではない。
【０１６９】
図１９は、図１８ｃの実施形態の変形例を示している。この変形例において、第２対象物２は、やや平坦なシート状ではなく、中空棒である。それにもかかわらず、この構成において、第２孔１２は、貫通孔である。その理由は、第１対象物に接続される第２対象物２の部分は、やや平坦であるからである。
【０１７０】
しかしながら、図１８ａ〜１８ｃおよび図１９に従って説明した手法は、貫通孔ではなく、盲孔である第２孔を有する第２対象物にも適用することができる。
【０１７１】
図２０ａおよび２０ｂの実施形態は、以下の特徴で、図３ａ〜４ｂの実施形態と異なる。
【０１７２】
−  金属コア５は、外表面に、特に（遠近軸に対して）側表面に、凹みの形にした複数のロッキング部８１を有している。凹みに加えてまたは凹みの代替物として、表面は、コアとその周りの熱可塑性材料との間に形状ロッキングを形成するのに適した他の特徴、例えば、突起、開放孔または類似物を含むこともできる。これらの形状ロッキング部８１は、最初から熱可塑性材料４に包埋されてもよく（示される例では、凹みが熱可塑性材料で充填される）、または工程中に一時的に液化した熱可塑性材料により充填されてもよい。形状ロッキング部は、コア５を熱可塑性材料内に安定させ、所定の位置に保持する。
【０１７３】
実施形態において、凹みまたは隆起は、円周方向に沿って当たり、軸力に対する安定化を支援する。このことは、工程の後、コアに他の部材を固定するために、近位側または遠位側からコアにアクセス可能である場合、特に有利であり得る。
【０１７４】
−  金属コアは、遠位案内凹み８２を有する。案内凹みは、案内部の一例であり、カウンタ要素７のモールド部７１の中央案内突起７５と協働して、工程中にその周りの熱可塑性材料が少なくとも部分的に液化したときに、挿入物の位置を規定する。なお、この手法は、カウンタ要素のモールド部の（他の実施形態において、ソノトロードの）案内突起が案内部と直接協働する状況、および案内凹みと案内突起とが直接接触しない状況の両方に適用できることに留意すべきである。
【０１７５】
−  遠位端面上の熱可塑性材料４は、液化誘導部８７、すなわち、最初に案内突起７５と協働して相対位置を規定し、工程中に材料の流れの誘導を支援する凹みを有する。
【０１７６】
−  熱可塑性材料４は、遠位端において、ソノトロード６のカップリングアウト面の界面として機能する近位向きステップ部８５を有している。この界面で液化した材料は、ソノトロードの遠位端面とコア５の近位端面との間の案内孔３３の残りの隙間に流入する。したがって、工程後、コアは、熱可塑性材料に完全に包埋される。
【０１７７】
代替的に、コネクタ３の製造工程に応じて、金属コアは、工程開始時に既に熱可塑性材料に包埋されてもよい。また、必要に応じて、ソノトロードの案内突起とコア５との間の空間は、工程の最初から充填されてもよい。
【０１７８】
さらなる代替例として、例えばナット／ネジ要素を形成するために、工程後にコア５の近位端がアクセス可能である図４ａ／図４ｂの構成と類似する構成を選択することができる。
【０１７９】
−  コア５の軸方向延長（長さ）は、第１対象物および第２対象物の累積厚さに概ね対応しており、工程終了時に、その近位端は、第１対象物の上面と概ね整列され、その遠位端は、第２対象物の下面と概ね整列される。
【０１８０】
より一般的には、殆どの実施形態において、その軸方向延長に関係なく、金属コアが第１対象物と第２対象物との間の剪断面を横断するように、工程パラメータを選択する。
【０１８１】
これらの特徴のすべては、互いに独立して実現することができ、前述した実施形態の特徴と組み合わせることができる。教示されているように、これらの特徴は、特に図を参照して非円形断面を有するコネクタまたは図１〜１０または図１７ａ／１７ｂを参照して説明した構成を有するコネクタにも適している。
【０１８２】
図２１の実施形態は、第１対象物１の近位端面が第１凹み９１を有し、第２対象物２の遠位端面が第２凹み９２を有している点で、前述した実施形態、例えば図３ａ／３ｂの実施形態または図２０の実施形態と異なる。コネクタの頭部３１は、第１凹み９１の形状に適合するように成形される。カウンタ素子７は、モールド部を有しなく、本質的に平坦（エネルギー誘導突起（図示せず）を有してもよい）である。そのため、工程中に形成された足部は、第２凹みを充填する。したがって、図２１の実施形態は、工程終了時にコネクタの頭部および足部が外表面と同一平面に位置する一例である。
【０１８３】
図２２は、コネクタが（第１熱可塑性材料からなる）第１熱可塑性材料部４．１１および第１熱可塑性材料と異なる第２熱可塑性材料からなる第２熱可塑性材料部４．１２を有する実施形態を示している。第１および第２熱可塑性材料は、異なる液化性質および／または異なる機械性質を有してもよい。例えば、第２熱可塑性材料は、第１熱可塑性材料のガラス転移温度よりも大幅に低いガラス転移温度を有してもよい。
【０１８４】
また、コネクタの頭部は、エネルギーを誘導する遠位先端縁を備える遠位端に面する外周フランジ９３を形成する。
【０１８５】
図２２の実施形態において、熱可塑性部分、すなわち、第１および第２熱可塑性材料を含む部分は、ネジで（および／またはそうでなければ、図示のロッキング部８１を参照して、少なくとも第１熱可塑性材料の液化および再固化の後に、ポジティブフィット方式で）、金属製であって、足部５７を形成する液化しない本体５に固定される。
【０１８６】
図２２に示すように、コネクタを第１対象物および第２対象物に対して配置され、ソノトロード６を用いて、コネクタを押圧する場合、第１熱可塑性材料は、まず、フランジ９３と第１対象物１との界面で液化し始め、軸領域における第１熱可塑性材料の長さに応じて、熱可塑性部分の遠位端で液化する可能性もある。フランジ９３で液化した材料は、第１対象物の材料の組成および構造に応じて、第１対象物の表面上の構造体に浸透し、再固化の後に、例えば、ＷＯ００／７９１３７に記載の付加的なポジティブフィット接続を形成することができる。
【０１８７】
工程開始後に一定の時間が経つと、熱可塑性部分の前方移動によって、第２熱可塑性材料部４．１２は、対象物表面と接触することになる。第２熱可塑性材料部４．１２は、そのガラス転移温度が低いため、主に液化され、対象物およびカウンタ素子７に押圧されているコネクタによって生成された静圧によって、残りの空洞に流れ込む。しかしながら、フランジ９３によって、第２熱可塑性材料４．１２は、横方向でフランジ９３以遠に流れない。したがって、第２熱可塑性材料４．１２は、コネクタと対象物との間に残された孔の周壁に沿った隙間、および対象物の近位および／または遠位の隙間を充填し、効率的なシールを形成する。
【０１８８】
この手法によって、効果的なシールを形成することができる。より具体的には、第２熱可塑性材料４．１２が第１熱可塑性材料に必要された機械的性質を有する必要がないため、第２熱可塑性材料を選択するときに、用途および目的に応じて、材料の性質を最適化することができる。例示として、例えば低温でも弾性を維持するように、凝固点よりも十分低いガラス転移温度を有する第２熱可塑性材料を選択することができる。追加的にまたは代替的に、粘弾性を有するように、第２熱可塑性材料を選択することができる。
【０１８９】
図２３の実施形態は、図２２の実施形態と同様に、第１熱可塑性材料部４．１１および第２熱可塑性材料部４．１２を有する。図２２の実施形態とは対照的に、コネクタは、予成形した金属足部を有しなく、図１〜４および図２０のコネクタと類似しており、例えば追加の密封効果を得るために、フランジ９３および第２熱可塑性材料部４．１２をさらに有する。
【０１９０】
図２４の実施形態は、（例えば、図１〜４、２０および２１を参照して）本明細書に記載された種類の金属コア５を備えるコネクタを、貫通孔１１を有する第１対象物１に固定する方法の一例である。この例において、第２対象物は、コネクタによって第１対象物に固定されない。具体的に詳細には、図２４は、コネクタを二重のシート層に固定することを示しており、各シートは、サンドイッチ構造を有する。第１シートは、第１対象物１であり、第２シートは、カウンタ要素７として機能する。シートの間に、すなわち、第１対象物１とカウンタ要素７との間に、必要に応じて、より軟質および／または液化可能な材料からなる層（図示せず）を配置することができる。図２４において、左側に示されたコネクタ３は、工程開始時の（ソノトロードがまだ適用されていない）コネクタであり、右側に示されたコネクタ３は、工程後のコネクタである。ブロック矢印は、シート１および７が工程中に互いに離間するように押圧されることを示している。
【０１９１】
図２５は、２つのコネクタ軸および足部３．１、３．２を備えるコネクタの一例を示している。図示の実施形態において、コネクタは、金属（または他の液化しない）コアを有していないが、図２５に示した複数の足部を備えるコネクタの構想は、１つ以上の軸部および足部を備える液化しない本体に実装することができる。コネクタの複数の足部を形成する工程は、遠位側にモールド部を備えるカウンタ要素を設ける（または代替的には、図２１と同様に、対象物１の凹みと共に平坦なカウンタ要素を設ける）と共に、近位側から機械振動エネルギーを加える方法、または遠位側から振動エネルギーを加える方法を含む前述した方法によって行うことができる。
【０１９２】
また、図２５は、単一の第１対象物１に固定されたコネクタを示しているが、本明細書に記載の殆どの実施形態を参照して説明したように、同様に、複数の足を備えるコネクタを用いて、第１対象物を第２対象物に固定することができる。
【０１９３】
同様に、複数の足を備えるコネクタは、図２６ａおよび２６ｂを参照して説明される実施形態にも適用できる。本実施形態において、液化しない本体５は、工程中にソノトロードとして機能するように構成されている。この目的を達成するために、液化しない本体は、内ネジ１１４を有し、振動源（図示せず）に接続された振動ロッド１１０の外ネジ１１１にネジ止めすることができる。また、液化しない本体は、近位側に面する傾斜表面部１１２を有し、この近位側に面する傾斜表面部１１２は、対応の遠位側に面するカップリングイン面部と界面を形成する。工程中、カウンタ要素（押付装置１１２）を用いて熱可塑性材料４を適所に保持すると共に、振動ロッド１１０を用いて液化しない本体５を下方へ引張する。したがって、熱可塑性材料は、液化しない本体とカウンタ要素との間に圧縮される。その結果、熱可塑性材料は、傾斜面部１１２との界面で液化し、横方向に流れ、装置を固定する。液化しない本体は、熱可塑性材料との間により強い形状ロッキングを形成するために、（図示しない）追加の外周および／または軸方向のロッキング構造を備えてもよい。
【０１９４】
図２６ｂは、固定された装置を示している。内ネジは、さらなる部品を第１対象物１に接続するために機能することができる。
【０１９５】
図２７ａおよび２７ｂの実施形態は、液化しない本体が振動棒の対応する内ネジと協働する外ネジ１１５を有する異なる点を除き、図２６ａおよび２６ｂのものと同様である。この実施形態において、液化しない本体の全体をナット状ではなくピン状にすることができるため、図２６ａおよび２６ｂのものに比べて、より小型化することができる。
【０１９６】
図２８の実施形態において、第２熱可塑性材料部４．２は、例えばエラストマーであり、径方向に対して中央に配置され、電気ケーブル１２１を包埋している。この実施形態において、コネクタは、第１対象物をケーブルに接続し、第１対象物１を通る導線を封止するように機能する。
【０１９７】
図２９の実施形態は、液化材料からなる本体５がコアだけではなく頭部部分５１も形成する実施形態の一例である。また、図２９の実施形態において、本体５および熱可塑性材料４は、最初から別体のものである。本体は、さらに、中央孔１３６と、複数の横方向に位置する軸方向チャネル１３３とを有している。軸方向チャネル１３３は、挿入される熱可塑性材料４の軸方向突出部１３１、１３２に対応している。チャネル１３３は、横方向の（抜け）孔に開口する。したがって、機械振動を作用しながら、熱可塑性材料部をコアに押圧するによって、液化した熱可塑性材料は、矢印１３５によって示すように、抜け孔から流出することができる。熱可塑性材料の流出した部分は、前述したように、本体５と第１対象物１の側壁との間の隙間を充填し、第１対象物１の下面の下方に横流し、足部を形成する。また、中央孔１３６の側壁は、内ネジ、少なくとも１つの円周方向に延在する隆起、熱可塑性部品の熱可塑性材料が流れ込むことができる凹みまたは穴などの構造を備えてもよい。これによって、熱可塑性材料を液化しない本体５にさらにロックすることができる。
【０１９８】
すべての他の実施形態と同様に、液化しない本体は、例えば、鋼またはアルミニウム系材料などの金属、またはセラミック、または（強化または非強化）硬質プラスチック、または木材から作られてもよい。
【０１９９】
図２９の実施形態は、コネクタを取り付ける１つの対象物を備える他のすべての実施形態と同様に、第１対象物および第２対象物を互いに固定するために使用することができる。
【０２００】
最後に、図３０ａおよび３０ｂの実施形態は、液化しない本体５がコアとして機能する実施形態を示している。この本体５は、図２０を参照して説明したものと同様である。しかしながら、前述した実施形態とは対照的に、１つのソノトロードではなく、２つのソノトロード６．１および６．２を用いて、熱可塑性材料を横流させる。具体的により、本実施形態の構成は、コネクタの遠位側に配置された頭部３１を形成するための第１ソノトロード６．１と、足部４１（図３０ｂ）を形成するための第２ソノトロード６．２とを含む。この目的を達成するために、これらのソノトロードは、それぞれのカップリングアウト端面に適切なモールド部を備えている。
【０２０１】
図２０を参照して説明したように、液化しない本体５は、第１対象物および第２対象物１との間の接続に作用する力に対する安定性を提供すると共に、その形状および配向によって、液化した材料の流れを案内し、頭部および足部を形成する工程中に配置を安定化させる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
0006560242.tif 000030
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0006560242.tif 000034
【図２３】
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【図２４】
0006560242.tif 000036
【図２５】
0006560242.tif 000037
【図２６ａ】
0006560242.tif 000038
【図２６ｂ】
0006560242.tif 000039
【図２７ａ】
0006560242.tif 000040
【図２７ｂ】
0006560242.tif 000041
【図２８】
0006560242.tif 000042
【図２９】
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【図３０ａ】
0006560242.tif 000044
【図３０ｂ】
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