(57)【要約】一体構造物は、金属とプラスチックの両方の組合わせを使用して形成され、プラスチックを金属に固定する固定手段を含む。いくつかのタイプの固定手段を開示する。金属が射出成形プラスチックと適切に結合されるリブ付き構造についても、本明細書において考察する。
2004524997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属面およびプラスチック面を備える一体構造物であって、前記両面が、１つまたは２以上の固定手段によって結合されることを特徴とする一体構造物。
【請求項２】
前記固定手段が、ヘッド部と、それに結合されたネック部とを備え、それによりアンダーカットを形成することを特徴とする請求項１に記載の一体構造物。
【請求項３】
前記金属面に沿って相互に結合されたプラスチックリブをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の一体構造物。
【請求項４】
前記プラスチック面と前記プラスチックリブとが、ポリアミド、ポリエステル、および液晶ポリマーからなる群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の一体構造物。
【請求項５】
前記固定手段が、それによって形成される１つまたは２以上の開口をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の一体構造物。
【請求項６】
請求項１の一体構造物から作成された物品。
【請求項７】
請求項１の一体構造物から作成されたフロントエンドモジュール
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、金属とプラスチックの両方の組合わせから作成された構造に関する。より具体的には、本発明は、金属が射出成形プラスチックと適切に固定手段によって結合されているリブ付き構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造を開発および製作するために金属を選択することには、多くの考慮対象が含まれる。例えば、金属を使用することにより、強度について明らかな利点が提供されるが、プラスチックを使用することにより、成形性と伝導性の欠如とについて同等の魅力的な利点が提供される。しかし、あらゆる金属においては、必然的に設計が制限されているということもよく認識されている。例えば、金属は、明らかに非常に重く、重量の制限された応用には適していない可能性があるが、プラスチックは、剛性と耐久性とを必要とする応用には適していない場合がある。研究者は、金属とプラスチックとを１つの構造または応用に使用する手法を開発することに長年関心を抱いてきた。
【０００３】
米国特許公報（特許文献１）は、いくつかの開口を有し、プラスチック材料と強化用繊維とがこれらの開口を通して金属に取り付けられる、平坦金属基板の複合材料を提供する。複合材料は、非金属材料のみより優れた耐破壊性と衝撃強度とを有すると記載されているが、金属のみを使用した場合に得られるものに対して、複合材料を通した温度効果の伝達は、やはり制限される。
【０００４】
米国特許公報（特許文献２）には、剛性であるが弾性的な発泡プラスチックコアに結合された薄い金属の外殻を含む、軽量で耐腐食性の自動車バンパを開示されている。中間プライマ層は、エチレンコポリマーであることが好適であり、結合プロセスにおいて使用される。金属は、ステンレス鋼またはアルミニウムであることが好適である。ボルトは使用されていないので、金属層により、優れた耐腐食性および滑らかな外見が提供される。
【０００５】
米国特許公報（特許文献３）には、高耐衝撃性プラスチック材料の細長いシェルを含む軽量乗用車用の本体構造について記載されている。一体式複合構造を形成するために、金属シャーシがこのシェルに固定される。この構造により、向上した剛性が電池式車両の本体構造に提供される。
【０００６】
上記の手法の各々は、それぞれ選択した応用分野の対象となり得るが、広範な使用に対しては、容易には適合可能ではない。例えば、それぞれは、強化用繊維または発泡材料を必要とし、あるいは、大きいシェル形の応用に範囲が限定される。これらおよび他の教示は、一般に、この多様な構造の開発についてこれまで明らかになった技法と制約とを示している。
【０００７】
したがって、プラスチックが金属に堅固に固定され、それにもかかわらず、特別な処理を必要とすることなく、従来の成形技術を使用して、プラスチックを射出成形することができる、金属とプラスチックの一体構造物が必要である。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５，０８５，７２２号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，５６９，８６５号明細書
【特許文献３】
米国特許第４，６８２，８０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、材料が、剛性で耐久性のある組立て品を形成するように効果的に結合される、金属およびプラスチックの有用な一体構造物を提供することである。本発明の他の目的は、そのような構造を提供し、それにより、設計者が、プラスチックリブを組み込んで、特定の応用に必要に応じて他の担体を提供することができるようにすることである。本発明の特徴は、本明細書に記述する手法を使用して作成することができる形状の多様性と、また本発明が適している応用分野の数とにある。本発明のもう一つの特徴は、一体構造物の能力または外見に悪影響を与えずに、金属をプラスチックに嵌合固定するための、任意の様々な固定手段を盛り込むことである。本発明の利点は、一体構造物を形成するために選択し、かつ一体構造物に適していると考えられる材料が多様であることである。
【００１０】
これらおよび他の目的、特徴、および利点は、本発明の以下の記述を参照する際により良く理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
金属面とプラスチック面とを備え、さらに、これらの面が１つまたは２以上の固定手段によって結合される一体構造物を開示する。各固定手段は、アンダーカットが形成されるように、ヘッド部と、それに結合されたネック部とを備える。
【００１２】
本発明は、図面を参照する際により良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、成形プラスチックを有する金属の一体構造物１０が全体的に示されている。この図では、構造構成要素の主部材１および担持部材３は金属である。担持部材３は、主部材１に取り付けられ（または主部材１の一部である）、（図示したように）主部材１にほぼ垂直に延在し、それにより「側壁」を形成する。図示したように、プラスチックから形成されるリブ４は、担持部材３を相互に結合し、かつ追加の剛性を保証して一体構造物に提供する。当業者なら、より剛性の組立て品を提供する多くの可能な手法の１つとして、リブ４を選択的に導入するであろう。リブ担体５は、リブ４と担持部材３との間に配置される。さらに、リブ担体５は、リップ６と結合され、リップ６は、リブ４を主部材１とロックするのに役立つ。これらのリブ担体５およびリップ６は、プラスチックで作成される。
【００１４】
プラスチック（図示されているように、リブ４として形成される）を金属（図示されているように、主部材１として形成される）に固定する１つまたは２以上のヘッド組立て品を２０において全体的に示す。これらのヘッド組立て品は、ヘッド部８とステム部９とを備える。図１では、ヘッド部８とステム部９とは、「きのこ」構造を形成し、ヘッド部８は、側面から見たとき、ステム部９より幅広である。これは、当技術分野では「アンダーカット」の形成として知られていることがあり、ステム部９は、ヘッド部８よりサイズが小さい。プラスチックが、ヘッド組立て品の上に成形されるので、結果として得られるリブ４は、主部材１および／または担持部材３に対して適所に「ロック」される。
【００１５】
アンダーカットまたは同等の設計上の特徴が組立て品に示されている限り、ヘッド部分８とステム部分９を含んでいるヘッド組立て品の正確な構成については、制限はない。複数のアンダーカットが、ヘッド組立て品の上に存在してもよい。当業者なら、一体構造物１０の寸法制約に適応し、かつ同時に構造自体に必要な機能仕様を満たすように、適切な設計を選択するであろう。
【００１６】
例えば、ヘッド組立て品のいくつかの設計を図２に示す。図２Ａは、以前に記述した１つの可能な「きのこ」構造の断面図を示す。リブ４のベース部１０は、ヘッド組立て品と接触し、その結果固定嵌合となる。実際には、図２Ａのヘッド組立て品は、主部材１の上にスポット溶接される（または、構造の内部では、ヘッド組立て品は、設計に組み込まれる）。このヘッド組立て品は、ヘッド部８またはステム部９が通り、かつポリマーが通って流れる１つまたは２以上の穴を含んでもよく、そのような随意選択の特徴を使用することにより、金属とプラスチックの結合が向上する。
【００１７】
図２Ｂと２Ｃは、「きのこ」構造の代替設計を示し、ヘッド組立て品は、実際には主部材１または他の面から形成される。図２Ｂでは、金属は、金属の一般面から、固定される一体構造物のプラスチック部に向かって変形される。（図示されているように、ポリマーも、主部材１の裏面に付着される）。図２Ｃでは、金属は、そのようなプラスチック部から離れるように変形される。どちらの場合でも、リブ４のベース部１０は、ポリマーが、ヘッド組立て品の周囲（図２Ｂ）またはヘッド部によって形成される空洞内（図２Ｃ）に付着されて、それにより固定嵌合を提供するように成形される。
【００１８】
図２Ｄは、本発明の範囲内にあると見なされるヘッド組立て品の他の変形形態である。外見は、きのこに類似していないが、それにもかかわらず、画定されたヘッド部８と画定されたネック部９とを有し、両方ともやはりポリマーの固定嵌合を金属に提供するのに必要な配置および特徴を有する。この場合、ヘッド組立て品は、その上に凹みを有する金属「タブ」に類似している。この組立て品は、主部材１などの適切な面にスポット溶接されてもよく、リブ４は、「タブ」と凹みの上に成形される。
【００１９】
図２Ｅは、ヘッド組立て品の他の変形形態である。これは、図２Ａのスポット溶接スタッドに類似しているが、ヘッド付きスタッドが、開口１２に挿入することによって主部材１に固定されている点が異なる。スタッドは、金属またはプラスチックから形成することができる。金属スタッドは、通常の金属結合または形成方法を使用して、主部材１に固定することが可能である。プラスチックスタッドが、締まり嵌合によって主部材に固定され、または共通のアンダーカットの細部が、スタッドに一体式に成形されて、簡単なスナップ嵌合組立て品を可能にする。リブ４のベース部分１０は、ポリマーが、２Ａの場合のようにヘッド組立て品の周囲に付着されて、プラスチックと主部材１の固定嵌合を提供するように成形される。図２Ｅのヘッド組立て品は、担持が望ましい面上にスポット溶接すること、または従来の金属スタンピングの作業によりそのような面から形成することが可能である。
【００２０】
図２Ｆは、本発明の一体構造物に組み込むのに適しているヘッド組立て品の他の変形形態である。この場合、ヘッド組立て品は、金属押出し品であり、リブ４の両側に配置される。この押出し品は、側面から見ると、ヘッド部８およびネック部９が存在するように形成される。リブ４は、やはり、ベース部分１０を含み、ヘッド組立て品と結合されたとき、固定嵌合を形成する。
【００２１】
本発明の構造と共に実施するのに適した材料は、構造自体の意図した形状および機能によってのみ制限される。例えば、本発明に有用な金属は、より通例的な種類（スチール、アルミニウム、ニッケルなど）であってもよく、または特定用途に有利な特性について選択されてもよい（チタニウム、真鍮など）。同様に、本発明に有用なプラスチックは、ポリアミドだけでなく（本出願人から入手可能な「ザイテル」（ＺＹＴＥＬ（登録商標）））ナイロン樹脂など）、ポリエステル、液晶ポリマーなども含む。射出成形することが可能であるポリマーが、特に好ましい。
【００２２】
本明細書における構造は、すべて、当業者なら容易に理解し、かつ認識するように、従来の金属工作とプラスチック射出技術とを使用して作成することができる。金属スタンピングの作業は、形成した金属面の上にポリマー樹脂を射出成形して、金属／プラスチック構造を開発することと関連して、特に対象的とされている。
【００２３】
広範な使用法が、本明細書で開示した構造について考慮される。特に注目される１つの分野は、自動車への応用が対象となっている物などの、モジュール組立て品である。モジュール組立て品は、電子構成要素と機械構成要素の自蔵組立て品である。しばしば、これらのモジュールは、複雑なバックボーン構造を必要とし、バックボーン構造は、機能および委細に関するプラスチック成形と、強度に関する金属との両方を組合わせる技術から利益を得ることができる。例えば、多くの要素を担持することができる剛性で耐久性のある組立て品を形成する方式で、金属とプラスチックとが均衡しているので、そのような構造により、いくつかの自動車部品を上に固定することができるプラットフォームが提供される。１つのそのようなプラットフォームは、「フロントエンドモジュール」として知られており、ヘッドライト組立て品、シュラウド、配線用ハーネスなどを取り付けるための複雑な成形物を提供する。
【００２４】
当業者には、設計と材料選択についてのいくつかの変形形態が、本発明の範囲および限界内にあることが容易に明らかである。そのような変形形態は、本発明の範囲内にあると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】金属部材、プラスチック部材および固定手段を有する、本発明の構造構成要素の部分的に透かしの透視図である。
【図２】本発明の構造構成要素の側面図であり、本発明の固定手段のいくつかの実施形態（Ａ）〜（Ｆ）を示す側面図である。
【図１】
2004524997.tif 000003
【図２】
2004524997.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004524997.tif 000005
2004524997.tif 000006
2004524997.tif 000007
2004524997.tif 000008
2004524997.tif 000009
2004524997.tif 000010
2004524997.tif 000011
2004524997.tif 000012
2004524997.tif 000013
2004524997.tif 000014
2004524997.tif 000015
2004524997.tif 000016
2004524997.tif 000017
2004524997.tif 000018
【国際調査報告】
2004524997.tif 000019
2004524997.tif 000020
2004524997.tif 000021