(57)【要約】本発明の対象は、金属またはプラスチックから成る１つまたは複数の成形部分（１，１´）から成るプラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法であって、成形部分を１つの射出成形工具内で接合し、かつ熱可塑性のプラスチックによって形状接続的に結合する形式の方法において、成形部分の接合を射出成形工具の型締め時に行うことを特徴とする、プラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属またはプラスチックから成る１つまたは複数の成形部分から成るプラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法であって、成形部分を１つの射出成形工具内で接合し、かつ熱可塑性のプラスチックによって形状接続的に結合する形式の方法において、成形部分の接合を射出成形工具の型締め時に行うことを特徴とする、プラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法。
【請求項２】
成形部分の接合を押込みクリンチングにより行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
成形部分が、重なり合って位置する貫通孔を有していて、該貫通孔の範囲で成形部分の接合を突通しクリンチングにより行う、請求項１記載の方法。
【請求項４】
成形部分のうちの少なくとも１つの成形部分が縁範囲にタブを有していて、かつ成形部分のうちの少なくとも１つの別の成形部分が、前記タブを収容するための貫通孔を有していることにより、成形部分の接合を交絡締結により行う、請求項１記載の方法。
【請求項５】
成形部分が貫通孔および／またはエンボス加工部を有していて、該貫通孔および／またはエンボス加工部の範囲で成形部分を熱可塑性のプラスチックの固着射出成形により結合する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合により、かつ表面に固着するように固着射出成形された熱可塑性のプラスチックによって複合構成部分の成形部分を結合して、プラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法に関する。
【０００２】
中空室付き複合構成部分の形のプラスチック−金属複合構成部分は、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。半割シェルをカバープレートもしくはカバーシェルと結合するために、固着射出成形された熱可塑性のプラスチックが使用される。このためには、半割シェルおよびカバープレートが、たとえば環状の縁部を有しており、この環状の縁部は複数の貫通孔を備えており、これらの貫通孔には、たとえば固着射出成形されたプラスチックから成るリベット結合部が取り付けられている。択一的または付加的に、エンボス加工部が設けられていてもよい。これらのエンボス加工部には、同じく固着射出成形されたプラスチックを用いて耐剪断性の形状接続的な結合、つまり形状に拘束された係合に基づいた結合を形成することができる。さらに、上記ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４８５１６号明細書からは、溶接、接着、縁曲げ、クリンチング、リベット締結のような２つまたはそれ以上の成形部分を結合するための別の方法が知られている。これらの方法は成形部分を結合するためにそれぞれ単独の形で、または組み合わされた形で使用され得る。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５００７９０号明細書に基づき、金属接合技術と、コンベンショナルな射出成形法との組合せにより、改良された射出成形工具のキャビティ内でプラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法および装置が公知である。この場合、第１のステップで、結合したい個々の金属薄板または金属薄板プロファイルが射出成形工具内に装入され、プレスポンチを用いてプレス締結または接合によって形状接続的に互いに結合される。第２のステップで、付加的にプラスチックの固着射出成形によって、金属薄板部分が接合個所もしくはプレス締結個所の範囲で、かつ／または金属薄板部分もしくは金属薄板プロファイルに設けられた別の上下に位置する貫通孔の範囲で互いに結合される。当該方法を実施するための装置は、射出成形工具のキャビティ内に、個別金属薄板が接合により互いに結合される個所において１つまたは複数の接合ポンチもしくはプレスポンチを有しており、これらのポンチは場合によっては相応するアンダポンチを備えている。これらのポンチはプラスチックを固着射出成形するために、射出成形工具のキャビティから引き戻される。
【０００４】
上記ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５００７９０号明細書に基づき公知の方法の欠点は、成形部分のプレス締結とプラスチックの固着射出成形とがたしかに１つの装置で行われるが、しかし２つの別個の方法ステップで行われることにある。プレス締結もしくは押込みクリンチングは別個の方法ステップであり、この場合、運動可能なポンチが射出成形工具内で成形部分に押圧される。プレスポンチは射出成形工具内へ導入されている。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５００７９０号明細書の記載によれば、閉じられた射出成形工具内で成形部分のプレス締結のためのポンチが引き出され、そして再び引き戻され、その後で熱可塑性のプラスチックが射出成形工具の成形中空室、つまりキャビティ内へ射出される。したがって、１つの複合構成部分を製造するためのサイクル時間は比較的長い。さらに不都合となるのは、必要とされる装置に比較的手間がかかることである。なぜならば、当該装置が成形部分のプレス締結のための運動可能なポンチを有しているからである。
【０００５】
機械的な負荷に対して高耐性を有するプラスチック−金属複合構成部分は、軽量構成部分として、たとえば車両構造において使用される。
【０００６】
本発明の対象は、金属またはプラスチックから成る１つまたは複数の成形部分から成るプラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法であって、成形部分を１つの射出成形工具内で接合し、かつ熱可塑性のプラスチックによって形状接続的に、つまり係合等の形状に拘束された接続形式で、結合する形式の方法において、成形部分の接合を射出成形工具の型締め時に行うことを特徴とする、プラスチック−金属複合構成部分を製造するための方法である。
【０００７】
本発明による複合構成部分は少なくとも１つの成形部分から構成されている。成形部分は任意のジオメトリ形状（幾何学的形状）を有していてよい。複合構成部分は、たとえば単独の成形部分、たとえばロール成形プロファイルから成っていてよく、その場合、この成形部分は接合されて中空室付き複合構成部分を形成する。複合構成部分は、たとえば２つの成形部分から形成されていてもよい。その場合、成形部分は、たとえば２つの半割シェルまたは１つの半割シェルと１つのカバープレートであってよく、これらの成形部分は一緒になって１つの中空室付き複合構成部分を形成する。
【０００８】
本発明によれば、射出成形工具内に装入される１つもしくは複数の成形部分の耐剪断性の形状接続的な結合、つまり形状に拘束された係合による結合が、射出成形工具の型締め時に接合により行われる。
【０００９】
本発明による方法の１実施態様では、接合が射出成形工具の型締め時に押込みクリンチング（Verpraegen）により行われる。このためには、射出成形工具が押込みポンチもしくは押込みコアを有している。押込みポンチもしくは押込みコアは射出成形工具の型締め時に成形部分を押圧して、このときに成形部分を押込みクリンチングにより締結する。閉じられた射出成形工具内で、射出成形工具の成形キャビティ内に押込みコアが突入するので、この押込みコアは、成形キャビティ内に位置する成形部分を押圧する。成形部分は有利には縁範囲を有しており、この縁範囲で成形部分は互いに接触するか、もしくは上下に重なり合う。押込みクリンチングは、互いに接触した成形部分の縁範囲で行われると有利である。同様に、単一部分から成る１つの成形部分が２つの縁範囲を有していると有利である。この場合、両縁部分が結合のために重ね合わされるか、もしくは互いに当て付けられる。押込みクリンチングは片側または両面交互に行われ得る。両面交互の押込みクリンチングの場合、押込みコアは縁範囲に沿って一方の成形部分と他方の成形部分とを交互に押圧する。成形部分の縁範囲が射出成形工具内でほぼ水平方向に位置していると、押込みコアによる縁範囲の両面交互の押込みクリンチングは上方と下方とから行われる。
【００１０】
２つの成形部分を射出成形工具の型締め時に接合により互いに結合するための別の手段は「突通しクリンチング（Durchstellen）」である。この場合、成形部分の、上下に重なり合って位置する縁範囲はそれぞれ重なり合って位置する複数の貫通孔を有している。突通しクリンチングはやはり射出成形工具の型締め時に行われ、この場合、これらの貫通孔の縁部が押込みコアによって縁曲げに似た形で変形加工される。考えられ得る１つの方法変化形では、上下に重なり合って位置する前記貫通孔が互いに等しくない大きさを有している。ほぼ円形の貫通孔が、たとえば互いに大小異なる直径を有していてよい。その場合、射出成形工具の型締め時に、小径の貫通孔を有する方の成形部分しか変形されない。小径の貫通孔の縁部は押込みコアによって変形され、この場合、この貫通孔の縁部は他方の成形部分に設けられた大径の貫通孔内に突入する。さらに、一方の成形部分だけが縁範囲に貫通孔を有していて、この成形部分に接触している他方の成形部分は貫通孔を有しておらず、一方の成形部分の貫通孔を覆っていることも可能である。射出成形工具の型締め時に両成形部分は互いに押込みクリンチングされ、この場合、貫通孔の範囲では、これらの貫通孔を覆っている方の成形部分が貫通孔内に圧入される。
【００１１】
本発明による方法の別の実施態様では、接合が、射出成形工具の型締め時に両成形部分の交絡締結（Verknuepfen）もしくは噛合い締結（Verzahnen）により行われる。この実施態様では、成形部分が、一貫して延びる縁範囲を有していないと有利である。その代わりに、縁範囲は個々の区分においてのみタブ状に形成されている。タブの幅およびジオメトリならびに２つの隣接し合ったタブの間の間隔は任意に選択され得る。最も単純な事例では、タブの幅が２つの隣接し合ったタブの間の間隔にほぼ等しく形成されている。両成形部分のタブは、ちょうど成形部分の相互当付け時もしくは重ね合わせの際に一方の成形部分のタブが、他方の成形部分の互いに隣接し合った２つのタブの間のすき間に嵌合するように位置決めされている。射出成形工具の型締め時に押込みコアが成形部分のタブを押し合わせるので、タブは互いに内外に係合して、ほぼ１つの平面に位置するようになる。射出成形工具の型締め時に押込みコアは成形部分のタブを押し合わせるので、これらのタブは互いに内外に噛み合って、ほぼ１つの平面内で互いに整合する。プレス締結されたタブはこうして、一貫して延びる閉じた１つの縁範囲を形成する。
【００１２】
成形部分を交絡締結するためには、より高い安定性に基づき、両成形部分のうちの一方の成形部分だけが任意のジオメトリ形状、たとえば円形または角隅を持った形状のタブを有していると特に有利である。他方の成形部分は、一方の成形部分のタブを収容するための貫通孔を備えた一貫して延びる縁範囲を有している。貫通孔のジオメトリおよび大きさは、貫通孔がタブに対する対応部を形成しかつタブをぴたりと収容するように設定されている。射出成形工具の型締め時では、一方の成形部分のタブが他方の成形部分の貫通孔内に嵌め込まれ、この場合、一貫して延びる閉じた縁範囲が形成される。
【００１３】
射出成形工具の型締め時における接合の種々の実施態様の組合せも可能である。
【００１４】
接合による成形部分の耐剪断性の形状接続的な相互結合に対して付加的に、十分な耐結合解離性をも達成するためには、成形部分が、該成形部分に固着するように固着射出成形されたプラスチックにより付加的に互いに結合される。熱可塑性のプラスチックの固着射出成形は同一の射出成形工具において行われる。このためには、成形部分が、特にその縁範囲において、有利には貫通孔および／またはエンボス加工部を有しており、これらの貫通孔および／またはエンボス加工部の範囲にプラスチックが固着射出成形されて、これらの貫通孔を貫通するか、もしくはエンボス加工部内に侵入する。付加的にまたは択一的に、プラスチックの射出成形によって成形部分の縁部を包埋することもできる。固着射出成形された熱可塑性のプラスチックにより成形部分を結合するための別の方法は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４８５１６号明細書に記載されている。
【００１５】
本発明による方法の利点は次の点にある。すなわち、接合、特に押込みクリンチング、突通しクリンチングおよび／または噛合わせ締結のために付加的な作業ステップがもはや必要とならず、接合が射出成形工具の型締めと同時に１回のステップで行われる。このことはさらに次のような利点を有している。すなわち、射出成形工具は、射出成形工具の閉鎖状態で昇降運動可能であるか、もしくは引き出されかつ再び引き戻されるような運動可能な構成部分、たとえばポンチ等をもはや有していない。射出成形工具は、射出成形工具の型締め時に成形部分を押圧するピン等を有しているに過ぎない。
【００１６】
成形部分は金属、特に鋼、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またはプラスチック、特に非強化の熱可塑性プラスチック、強化された熱可塑性のプラスチックおよび／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、アクリルニトリル−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）、ポリエーテルエーテルケトン（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から成っている。
【００１７】
成形部分を互いに形状接続的に結合するための熱可塑性のプラスチックとしては、特にポリアミド（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、アクリルニトリル−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）またはこれらのプラスチックの混合物を主体とした、非強化のプラスチック、強化されたプラスチックおよび／または充填されたプラスチックが適している。
【００１８】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１９】
図１は、射出成形工具の型締め時に成形部分を互いに押込みクリンチングすることにより製造された、プラスチック−金属複合構成部分の一部をプラスチックの固着射出成形の前の状態で示す斜視図であり、
図２は、図１に示したプラスチック−金属複合構成部分の一部を、プラスチックの固着射出成形の後の状態で示す横断面図であり、
図３は、射出成形工具の型締め時に成形部分を互いに突通しクリンチングすることにより製造された、プラスチック−金属複合構成部分の一部をプラスチックの固着射出成形の後の状態で示す横断面図であり、
図４は、成形部分を噛合わせ締結することにより製造された、プラスチック−金属複合構成部分の一部をプラスチックの固着射出成形の前の状態で示す斜視図であり、
図５は、図４に示したプラスチック−金属複合構成部分の一部を、プラスチックの固着射出成形の後の状態で示す横断面図である。
【００２０】
図１には、２つの半割シェル１，１´の一部が図示されている。両半割シェル１，１´はそれぞれ縁範囲２，２´を有している。両縁範囲２，２´は互いに接触し合っている。縁範囲２，２´において両半割シェル１，１´は射出成形工具（図示しない）に設けられた中空室もしくはキャビティ内で射出成形工具の型締め時に押込みクリンチング部３によって締結される。
【００２１】
図２には、縁範囲２，２´における結合のために射出成形工具の型締め時に互いに押込みクリンチングされた両半割シェル１，１´の一部が図示されている。この場合、両半割シェル１，１´の縁部５，５´は引き続き同じ射出成形工具内でプラスチック４の射出成形によってプラスチック４内に包埋されている。
【００２２】
図３に示した本発明による方法の実施例は「突通しクリンチング（Durchstellen）」である。この場合、両半割シェル１，１´の縁範囲２，２´には、複数の貫通孔７が設けられている。射出成形工具が閉じられると、これらの貫通孔７の縁部が変形させられて、耐剪断性の形状接続的な結合が形成される。
【００２３】
図４には、タブを用いた２つの成形部分の噛合い締結による接合が図示されている。図４には、縁範囲２，２´にタブ６，６´を有している２つの半割シェル１，１´の一部が示されている。タブ６，６´の幅および半割シェル１の隣接し合う２つのタブ６の間の間隔もしくは半割シェル１´の隣接し合う２つのタブ６´の間の間隔は、射出成形工具（図示しない）の型締め時にそれぞれ一方のタブ６；６´が、隣接し合う２つの他方のタブ６´；６の間のすき間に圧入されるように設定されている。これらのタブ６，６´は射出成形工具の型締め時に同一の平面内に互いに整合するように圧入され、こうして一貫して延びる閉じられた縁範囲を形成する。
【００２４】
図５には、図４に示した複合構成部分の横断面図が示されている。下側の半割シェル１´の縁範囲２´には、タブ６´が認められる。このタブ６´は射出成形工具の型締め時に上方へ向かって押し上げられている。このタブは縁範囲２，２´に沿って、上側の半割シェル１のタブ６および下側の半割シェル１´の残りのタブ６´と共に１つの平面を形成する。付加的に縁範囲２，２´はプラスチック４の射出成形によりプラスチック４内に包埋される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】射出成形工具の型締め時に成形部分を互いに押込みクリンチングすることにより製造された、プラスチック−金属複合構成部分の一部をプラスチックの固着射出成形の前の状態で示す斜視図である。
【図２】図１に示したプラスチック−金属複合構成部分の一部を、プラスチックの固着射出成形の後の状態で示す横断面図である。
【図３】射出成形工具の型締め時に成形部分を互いに突通しクリンチングすることにより製造された、プラスチック−金属複合構成部分の一部をプラスチックの固着射出成形の後の状態で示す横断面図である。
【図４】成形部分を噛合わせ締結することにより製造された、プラスチック−金属複合構成部分の一部をプラスチックの固着射出成形の前の状態で示す斜視図である。
【図５】図４に示したプラスチック−金属複合構成部分の一部を、プラスチックの固着射出成形の後の状態で示す横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2006523550.tif 000009
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