(57)【要約】      （修正有）【課題】公知先行技術に基づき公知の複合構成部材に比べて、同じ結合剛性のまま、特に裂開による故障に至るまでの、リベット結合部の形の結合点のエネルギ吸収を著しく高くする複合構成部材を提供する。【解決手段】複合構成部材１が、重なり合って位置する少なくとも２つの貫通部を備えた、金属またはプラスチックから成る成型部材２，２’を少なくとも有しており、貫通部３，３’が、射出成型により固着される熱可塑性のプラスチックから成るリベット結合部によって互いに結合されている形式のものにおいて、リベットヘッド４が、目標破断箇所５を有しているようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合構成部材であって、当該複合構成部材が、重なり合って位置する少なくとも２つの貫通部（３，３′）を備えた、金属またはプラスチックから成る成形部材（２，２′）を少なくとも有しており、貫通部（３，３′）が、射出成形により固着される熱可塑性のプラスチックから成るリベット結合部（４）によって互いに結合されている形式のものにおいて、リベットヘッド（４）が、目標破断箇所（５）を有していることを特徴とする、複合構成部材。
【請求項２】
目標破断箇所（５）が、リベットヘッドの直径に沿った一貫して延びる切欠きまたは溝である、請求項１記載の複合構成部材。
【請求項３】
切欠き底部における曲率半径が０〜２ｍｍ、有利には０．０５〜２ｍｍである、請求項２記載の複合構成部材。
【請求項４】
切欠きの開き角が１５〜１００゜である、請求項２または３記載の複合構成部材。
【請求項５】
切欠き底部が、貫通部の最大４ｍｍ上方に配置されている、請求項２から４までのいずれか１項記載の複合構成部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合構成部材であって、当該複合構成部材が、重なり合って位置する少なくとも２つの貫通部を備えた、金属またはプラスチックから成る成形部材を有しており、貫通部が、射出成形により固着される熱可塑性のプラスチックから成るリベット結合部によって互いに結合されている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック・金属複合構成部材は軽量構成部材として、たとえば車両構造体に使用される。このような形式の複合構成部材は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４８５１６号明細書に基づき公知であるように、たとえば中空室軽量構成部材であってよい。半割シェルをカバープレートもしくはカバーシェルに結合するためには、射出成形により固着される熱可塑性のプラスチックが使用される。このためには、半割シェルとカバープレートとが、たとえば全周にわたって延びる縁部を有している。この縁部は貫通部を備えている。この貫通部には、たとえば射出成形により固着されるプラスチックから成るリベット結合部が設けられる。択一的または付加的には、エンボス加工部が設けられていてもよい。このエンボス加工部にも同じく、剪断に対して強い形状接続的な結合部を、射出成形により固着されるプラスチックから形成することができる。
【０００３】
２つの成形部材を互いに結合する結合点としてのプラスチックリベット結合部は、車両の衝突時にその強度限界にまで負荷される。この場合、たいていの事例では、主負荷は引張り剪断負荷である。この場合、一般的には、１つの結合点が特に強く負荷される。この結合点が剪断による最も高い負荷で裂開するやいなや、隣接したリベット点がこの付加的な負荷を吸収しなければならない。これによって、やはり、このリベット点も故障し得る。したがって、結合点の負荷限界ひいては複合構成部材のエネルギ吸収能も本質的に個々の結合点の設計によって規定される。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４８５１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、重なり合って位置する少なくとも２つの貫通部を備えた、金属またはプラスチックから成る少なくとも１つの成形部材を有する複合構成部材を提供し、この場合、貫通部が、より高い負荷耐性を備えたプラスチックリベット結合部によって互いに結合されているようにすることである。公知先行技術に基づき公知の複合構成部材に比べて、同じ結合剛性のまま、特に裂開による故障に至るまでの、リベット結合部の形の結合点のエネルギ吸収を著しく高くすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、リベットヘッドが、目標破断箇所を有しているようにした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による複合構成部材は、金属またはプラスチックから成る個々の成形部材または複数の成形部材を有していてよい。これらの成形部材は、たとえば半割シェル、プレートまたは管であってよい。成形部材は、重なり合って位置する少なくとも２つの貫通部を有している。これらの貫通部は、たとえば２つの半割シェルが互いに結合されて中空体を形成するかまたは１つの半割シェルがカバープレートに結合されて中空体を形成する場合に、たとえば成形部材の縁領域、フランジに位置していてよい。個々の成形部材は、たとえば金属製のプレートから成っていてよい。このプレートは管状の異形材に成形される。
【０００７】
一方のまたは両方の貫通部は縁部で変形加工されていてよく、たとえば縁曲げされていてよい。
【０００８】
射出成形法において、貫通部が熱可塑性のプラスチックによって射出成形により固着され、これによって、貫通部がリベット結合部によって互いに結合される。
【０００９】
本発明によれば、射出成形により固着されたプラスチックリベットヘッドが目標破断箇所を有している。この目標破断箇所は、リベットヘッドに設けられた任意の形の凹部である。目標破断箇所は、たとえば切欠き、溝または切込みであってよい。目標破断箇所は、たとえば円形、楕円形、三角形、四角形または円錐形であってよい。さらに、目標破断箇所はリベットヘッドにおける種々異なる箇所に位置決めされていてよい。たとえば１つまたはそれ以上の切欠きがリベットヘッドの縁部にかつ／またはリベットヘッドの中心に設けられていてよい。目標破断箇所は、リベットヘッドの直径に沿った切欠きまたは溝の形の凹部を成していてもよい。目標破断箇所の幾何学的な複数の形状の組合せも可能である。
【００１０】
選択されたリベットヘッド材料の粘性、シェル構成部材、すなわち、成形部材の肉厚および強度が、リベットヘッドおよび目標破断箇所の最適なジオメトリを規定する。別の影響因子のほかに、リベットヘッドの、付与されたジオメトリでは、まず、目標破断箇所の寸法が、その後、目標破断箇所の形状が目標破断箇所の機能に最も大きな影響を与える。
【００１１】
目標破断箇所として、リベットヘッドの直径に沿った一貫して延びる切欠きまたは溝が有利である。
【００１２】
目標破断箇所が切欠きである場合には、切欠き底部における曲率半径が、有利には０〜２ｍｍ、特に有利には０．０５〜２ｍｍであり、切欠きの開き角が、有利には１５〜１００゜である。０ｍｍの曲率半径とは、縁の尖った切欠きを意味している。
【００１３】
目標破断箇所の最深の点、たとえば切欠きの事例では切欠き底部は、種々異なる高さで開口の上方に配置されていてよい。切欠き底部は、有利には開口の最大４ｍｍ上方に位置しいている。したがって、たとえば扁平なリベットヘッドでは、切欠き底部を、重なり合って位置する開口のすぐ上方に設けることができるのに対して、たとえば肉厚のリベットヘッドでは、切欠き底部が開口の最大４ｍｍ上方に位置することができる。
【００１４】
１０％よりも少ない破断伸びを備えた比較的脆弱性のプラスチックの場合には、一般的により僅かな深さと、切欠き底部におけるより大きな曲率半径とを備えた目標破断箇所が必要となる。この場合、曲率半径は、有利には０．１〜２ｍｍである。目標破断箇所のより僅かな深さとは、たとえば切欠きの事例では、開口の３ｍｍ上方の切欠き底部の高さを意味している。これに対して、より粘性のプラスチックの場合には、たとえば切欠き底部におけるより僅かな曲率半径、特に最大０．１ｍｍの曲率半径が設けられているかまたは曲率半径が切欠きの底部に設けられていない、すなわち、縁の尖った切欠きが設けられていることによって、目標破断箇所の作用が強化される。
【００１５】
本発明による複合構成部材の利点は、プラスチックリベットヘッドが裂開する前に、このプラスチックリベットヘッドに設けられた目標破断箇所に基づき、複合構成部材の匹敵し得る剛性で著しく高い伸びが付与されなければならないことにある。プラスチックに対して臨界的な量の応力の場合には、目標破断箇所が全リベットヘッドのこじ開けを阻止する。目標破断箇所は、プラスチックリベットヘッドの、過負荷された領域の局所的な破損を生ぜしめる。リベットヘッドのそれほど強く負荷されない領域は一緒に裂開せず、複合構成部材を引き続き保護する。さらに、最も高く負荷される結合点に隣接した結合点は、導入された力のより大きな割合を引き受ける。最終的には、上昇する応力下で初めて、プラスチックリベットヘッドのそれほど臨界的に負荷されない領域および／または成形部材自体も故障限界に到達する。
【００１６】
目標破断箇所を備えた個々のプラスチックリベットヘッドは、ほぼ同じ負荷レベル（または幾分より高い負荷レベル）で破損するものの、負荷される結合部の、著しく大きな変形量後に破損する。この場合、結合剛性は、目標破断箇所なしのリベット結合部の値に相当している。
【００１７】
成形部材に対する有利な金属は、鋼、ニッケル、クロム、鉄、銅、亜鉛、チタン、アルミニウムおよびマグネシウムならびにこれらの金属の合金である。
【００１８】
成形部材に対する有利なプラスチックは、強化されていない、強化されたかつ／または充填された熱可塑性のプラスチック、たとえばポリカーボネート（ＰＣ）、熱可塑性のポリウレタン（ＰＵ）、ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチロール（ＰＳ）、シンジオタクチックポリスチロール、アクリロニトリル−ブタジエン−スチロール（ＡＢＳ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスルホン（ＰＳＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはこれらのプラスチックの混合物である。
【００１９】
成形部材相互のリベット結合部に対する熱可塑性のプラスチックとして、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチロール（ＰＳ）、シンジオタクチックポリスチロール、アクリロニトリル−ブタジエン−スチロール（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、熱可塑性のポリウレタン（ＰＵ）、ポリオレフィン、特にポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスルホン（ＰＳＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のベースの、強化されていない、強化されたかつ／または充填されたプラスチックまたはこれらのプラスチックの混合物が特に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２１】
図１には、本発明による複合構成部材１の１つの構成の一部が横断面図で示してある。２つの成形部材２，２′はそれぞれ１つの貫通部３，３′を有している。両貫通部３，３′は重なり合って位置している。貫通部３，３′の領域には、熱可塑性のプラスチックが射出成形により固着されている。このプラスチックはリベットヘッド４を形成していて、したがって、両成形部材２，２′の形状接続的な結合を生ぜしめる。リベットヘッド４は、先細りの切欠きの形の目標破断箇所５を有している。
【実施例】
【００２２】
ガラス繊維強化されたポリアミドから成る、目標破断箇所を備えたリベットヘッドと目標破断箇所を備えていないリベットヘッドとに対して、引張り負荷下の力・変位量経過が計算により検出された。
【００２３】
比較したい両リベットヘッドの一方は、目標破断箇所として、リベットヘッドの直径に沿って一貫して延びる、４５゜の開き角と切欠き底部における０．５ｍｍの曲率半径とを備えた切欠きを有していた。切欠き底部は、重なり合って位置する両成形部材の開口の０．６ｍｍ上方に配置されていた。
【００２４】
同じ剛性および同じ最大力では、目標破断箇所を備えたリベットヘッドが、目標破断箇所を備えていないリベットヘッドに比べて、リベットヘッドの最終的な裂開に至るまでのエネルギ吸収能の２倍のエネルギ吸収能と、リベットヘッドの故障に至るまでの変形量の２倍の変形量とを示した。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による複合構成部材の１つの構成の一部の横断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  複合構成部材、  ２，２′  成形部材、  ３，３′  貫通部、  ４  リベットヘッド、  ５  目標破断箇所
【図１】
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