(57)【要約】  その表面３２が基準平面２２に沿って正面２８を向いて延在する少なくとも１つのプラスチック製領域３、２１を有する部品１を説明する。本部品は、このプラスチック製領域３、２１において、プラスチック製壁２７が、０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲の壁厚ｄを有し、このプラスチック製領域３、２１において、チャネル形凹部６の連続的な２次元格子３０が形成され、凹部６において、プラスチック製壁２７が、実質的に同じ壁厚ｄを維持しながら、基準平面２２に対して垂直方向にオフセットｖだけ基準平面２２からオフセットされ、凹部６において、オフセットｖが、基準平面２２から背面２９の表面３２までの壁厚ｄの１．５倍〜５倍の範囲にあり、格子３０は、基準平面２２の２方向に繰り返される多数の格子セル３１を含むパターンを形成することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面（３２）が基準平面（２２）に沿って正面（２８）を向いて延在する少なくとも１つのプラスチック材料領域（３、２１）を有する部品（１）であって、
前記プラスチック材料領域（３、２１）において、プラスチック材料壁（２７）は、０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲の壁厚（ｄ）を有し、
前記プラスチック材料領域（３、２１）において、チャネル状の凹部（６）の密接した２次元格子（３０）が形成され、前記プラスチック材料壁（２７）は、前記壁厚（ｄ）を実質的に同じに保ちながら、オフセット（ｖ）だけ前記基準平面（２２）からオフセットされ、
前記基準平面（２２）から前記凹部（６）を有する背面（２９）の前記表面（３２）までの、前記基準平面（２２）に対して垂直方向の前記オフセット（ｖ）は、前記壁厚（ｄ）の１．５倍〜５倍の範囲であり、
前記格子（３０）は、前記基準平面（２２）の２方向において反復される多数の格子セル（３１）によるパターンを形成することを特徴とする、部品。
【請求項２】
請求項１に記載の部品（１）であって、前記格子セル（３１）は、三角形、好ましくは等辺三角形；四辺形、好ましくは正方形、長方形、斜方形、菱形；五角形、好ましくは等辺五角形；六角形、好ましくは等辺六角形；八角形、好ましくは等辺八角形；又はそれらの要素の組合せの群から選択され、
前記格子セル（３１）は、好ましくは少なくとも２回回転対称、好ましくは２回、３回、４回、５回、６回、又は８回回転対称、特に好ましくは６回回転対称であり、
全ての前記格子セル（３１）は、好ましくは実質的に同一であることを特徴とする、部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の部品（１）であって、前記格子セル（３１）の辺長さは、２ｍｍ〜４０ｍｍの範囲、好ましくは３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲、特に７ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であり、前記格子セル（３１）は、好ましくは等辺に構成されることを特徴とする、部品。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の部品（１）であって、前記格子セル（３１）は等辺六角形であり、好ましくは、六角形の対辺距離（ｋ）が１５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲であり、好ましくは、プラスチック材料壁厚（ｄ）が０．５ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲、好ましくは０．７ｍｍ〜１ｍｍの範囲であることを特徴とする、部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品（１）であって、前記壁厚（ｄ）が、０．５ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲、好ましくは０．７ｍｍ〜１ｍｍの範囲であり、及び／又は、
前記プラスチック材料領域全体における前記壁厚（ｄ）が、５％未満、好ましくは２％未満の偏差を除いて、波形にわたって同一であることを特徴とする、部品。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の部品（１）であって、前記凹部（６）は、前記正面（２８）から見た場合の凹状構成に関して、丸みを帯びて、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、特に好ましくは３ｍｍ〜７ｍｍの範囲の曲率半径を有して構成されており、及び／又は、
前記凹部（６）は、前記格子セル（３１）の角部によって形成される角度付き部分に関して、丸みを帯びて、好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、特に５ｍｍ〜７ｍｍの範囲の半径を有して構成されることを特徴とする、部品。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の部品（１）であって、前記正面（２８）から見た場合に前記凹部（６）間に形成される突起領域（５）は、凸状に湾曲して構成され、前記正面（２８）に対して最も大きく突出している中心点（３４）は、好ましくは、前記格子セル（３１）の対称中心の領域に又はその中心に配置されることを特徴とする、部品。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の部品（１）であって、少なくとも前記プラスチック材料領域（２、２１）は、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリビニル、ポリエーテル、又はそれらの系の混合物若しくはコポリマーの群から選択される熱可塑性プラスチック材料、特に好ましくは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド６、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、又はそれらの系の混合物若しくはコポリマーの群から選択される熱可塑性プラスチック材料を含み、特に好ましくは、前記プラスチック材料領域（２、２１）は、ポリプロピレン（ＰＰ）をもとに構成され、
前記プラスチック材料は、好ましくは全成形質量に対して最大６０重量％、好ましくは最大４０重量％の割合で、フィラー及び／又は補強材料を含有することが好ましく、前記フィラー及び／又は補強材料は、補強用繊維、特にガラス繊維、炭素繊維、粒子、特に無機フィラー、特にタルク、チョーク、ガラス球、ガラス片、炭酸カルシウム、及びそれらの混合物の群から選択されることが特に好ましく、
前記プラスチック材料は、好ましくは、上述の前記フィラー及び／又は補強材料とは異なる添加剤及び／又は助剤を、最大２０重量％、好ましくは最大１０重量％の割合で更に含有し、前記添加剤及び／又は助剤は、特に好ましくは、耐衝撃性改質剤、有機顔料若しくは無機顔料、カーボンブラック、離型助剤、安定剤、重合プロセスに由来する残留物、特に触媒等、又はそれらの混合物の群から選択されることを特徴とする、部品。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の部品（１）であって、前記部品（１）は、前記プラスチック材料領域（２、２１）に加えて、位相構造化を伴わない少なくとも１つの付加領域（４）を有し、前記付加領域（４）は、好ましくは前記部品（１）の縁部領域であり、前記付加領域（４）は、好ましくは、別のプラスチック材料から、特に好ましくは周囲温度においてエラストマーである材料から、特に好ましくは熱可塑性エラストマー材料（ＴＰＥ）から製造され、特に好ましくは、オレフィンベースの熱可塑性エラストマー、特にＰＰ／ＥＰＤＭ、オレフィンベースの架橋熱可塑性エラストマー、特にＰＰ／ＥＰＤＭ、ウレタンベースの熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性コポリエステル、スチロールブロックコポリマー、特にＳＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＥＰＳ、及びＭＢＳ、熱可塑性コポリアミドの群から選択され、
前記付加領域（４）は、好ましくは、位相構造化された前記プラスチック材料領域（２、２１）に直接射出成形されることを特徴とする、部品。
【請求項１０】
請求項１１に記載の部品（１）であって、前記付加領域（４）は、ＴＰＥ材料を含み、かつ、前記部品（１）の少なくとも１つの縁部領域（４）を形成し、前記部品（１）は、好ましくは固定部材（２）を更に備え、前記固定部材（２）を用いて、前記部品（１）を別の加工品、特に好ましくは車両部材に固定できることを特徴とする、部品。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の部品（１）であって、特に自動車分野、携帯電話分野、電子分野、電気分野、鉄道分野、スポーツ用品分野、調度品分野における、ハウジング、カバー、型枠、案内部材、の群から選択される部品の一部又は全体であり、特に好ましくは、前記自動車分野における空気案内部品及び／又は空気経路付けシステムであることを特徴とする、部品。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の部品（１）を製造する方法であって、
第１の工程において、前記部品の硬質部分（３）を、射出成形法又は押出成形法において熱可塑性材料から構成し、
この方法の工程において直接、少なくとも１つの領域（２、２１）若しくは前記硬質部分（３）全体を、型の対応する成形によって位相構造化するか、又は、後続の方法の工程において、熱変形によって前記位相構造を形成し、
更に好ましくは、付加領域を、好ましくは異なるプラスチック材料、特に好ましくは熱可塑性エラストマー材料で後から射出成形することを特徴とする、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法に使用する射出成形型又は熱成形型を構成する方法であって、
その上側領域（１０）が格子要素（３１）を画定し、かつ、丸みを帯びた湾曲縁部（１２）によって互いにつながっている錐体側面（１１）を有する多角錐台として構成される基本要素（９）を起点として、
前記基本要素（９）を、前記格子（３０）に従って、好ましくは、前記格子要素（３１）と同様のハニカム幾何形状基本要素（２０）に対して配置し、かつ、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍの範囲の間隔を有して、前記上側領域（１０）から前記側面（１１、１２）への遷移部の平面に形成し、
前記基本要素は、前記凹部（６）の幾何形状を形成するために、好ましくは、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍの範囲の遷移部半径を有して接続し、このようにして形成された位相構造を有する境界面を、前記型のキャビティを形成するために複製され、前記平面に対して垂直方向に所望の壁厚だけオフセットすることを特徴とする、方法。
【請求項１４】
特に自動車分野、携帯電話分野、電子分野、電気分野、鉄道分野、スポーツ用品分野、調度品分野における、ハウジング、カバー、型枠、案内部材としての、特に好ましくは、前記自動車分野における空気案内部品及び／又は空気経路付けシステムとしての、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の部品の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面内に位置するとともに、当該平面からの偏差を伴う規則的な２次元リブパターンを有する（位相構造化）、少なくとも１つの部品部分を有するプラスチック材料部品に関する。さらに、本発明は、かかる部品を製造する方法、及び、特に、車両分野における構造部品として、例えば、動力車のエンジンの空気案内部材としての、かかる部品の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハウジング、カバー、案内部材等の部品を、熱可塑性プラスチック材料から、例えば射出成形法を用いて製造することが、以前から既知である。特に、自動車分野において、そのようなプラスチック材料部品は、一方では、例えば、ポリオレフィンであれポリアミドであれ、現在の熱可塑性プラスチック材料によってもたらされる、高温又は低温においても目下の優れた機械的特性に起因して、また他方では、金属と比較して、プラスチック材料部品が著しく軽量であることに起因して、次第に金属部品に代わって用いられている。
【０００３】
そのような部品は、用途に応じて、異なる温度における異なる負荷に耐える必要がある。これらの部品は、とりわけ、例えば、自動車分野では、良好な曲げモーメント、及び広範な温度範囲にわたって一定である高レベルの耐衝撃性を有しなければならない。製造技術に関して、目下、困難ではあるが、かかる部品を柔軟な製造プロセスで異なる材料から連続的に構成することも可能である。すなわち、硬質領域を、例えば、ポリオレフィンをもとに、第１の工程において型内で構成することができ、次に、この型を拡張させることができ、続いて、第２の工程において、軟質領域を、例えば、熱可塑性エラストマー材料をもとに形成することができる。
【０００４】
この例では、可能な限り軽量で、又は小さな壁厚で、ひいては低コストで、可能な限り高品質の部品、すなわち、極端に異なる温度及び湿度条件下でも良好な機械的特性を有する部品を提供することが常に課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、特に、かかる部品の改良、すなわち、良好な機械的特性（とりわけ、剛性及び曲げ抵抗）を有するにもかかわらず、可能な限り軽量であり、簡単な方法で製造することができるプラスチック材料製部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明は、特に、請求項１又は関連する従属請求項に記載の部品、及び請求項１２に記載のかかる部品を製造する方法に関する。一方、さらに、本発明は、かかる部品を製造する又はかかる製造方法に用いる、請求項１３に記載の射出成形型又は熱成形型を構成する方法、及びかかる部品の使用にも関する。
【０００７】
したがって、本発明は、特に、その表面が基準平面に沿って正面を向いて延在し、位相構造化されている少なくとも１つのプラスチック材料領域を有する部品に関する。プラスチック材料領域は、このプラスチック材料領域において、プラスチック材料壁が、０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲、好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍ又は０．７ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲の壁厚ｄを有することを特徴とする。さらに、このプラスチック材料領域において、チャネル状凹部の密接した２次元格子が形成され、この領域のプラスチック材料壁は、壁厚ｄを実質的に同じに保ちながら、オフセットｖだけ基準平面からオフセットされている。このオフセットｖは、基準平面に対して垂直で、凹部において基準平面から背面の表面までであると理解されることが意図され、壁厚ｄの１．５倍〜５倍の範囲、好ましくは壁厚の２倍〜４倍又は２．５倍〜３．５倍の範囲にある。格子は、この例では、基準平面の２方向に反復される多数の格子セルを有するパターンを形成する。
【０００８】
本発明に関して、チャネル状凹部は、正面から見た場合に形成され、基準平面に対して凹状に構成されるとともに、背面においては対応するリブを形成する区画として理解されることが意図される。したがって、このようなチャネル状凹部は、背面に影響を与えない単なる片面におけるチャネル状凹部ではなく、チャネル状凹部にわたる材料厚さが実質的に一定を保つことにより、背面において対応するリブを形成するものである。
【０００９】
位相構造化領域におけるプラスチック材料層の壁厚ｄは、対応する位置において表面の平面に対して垂直に測定される厚さとして理解されることが意図される。位相構造にわたる材料厚さが実質的に一定であることから、正面における表面と背面における表面とは、また、概して平行に延在する。
【００１０】
上述の基準平面は、正面における突起の最高点によって規定される平面である。基準平面は、平坦な面であるが、いくつかの状況では僅かに湾曲していてもよい。
【００１１】
上述のオフセットｖは、凹部の領域において、背面の方に最も大きく逸れた表面の位置から基準平面に対しての間隔である。実際、背面の表面において背面の方に最も大きく逸れた位置は、基準平面に対して実質的に平行に位置する平面を規定する。この平面は、基準平面に対して間隔ｖを有する。
【００１２】
本明細書の文脈において格子とは、好ましくは、多数の格子セルによる平面の領域での隙間がなくかつ重なりがない区切りという意味における幾何学的格子である。格子セルは、多数の格子線によって互いに接続され、かつ格子要素を形成する、多数の格子位置によって規定される。
【００１３】
この位相構造化表面は、一方では、容易に製造することができ、機械的特性、特に曲げモーメントの向上につながり、表面における空気の流れの向上につながり、魅力的な見た目及び感触並びに他の利点につながる。
【００１４】
第１の好ましい実施形態によれば、かかる部品は、格子セルが、多角形、すなわち、三角形、好ましくは等辺三角形；四辺形、好ましくは正方形、長方形、斜方形、菱形；五角形、好ましくは等辺五角形；六角形、好ましくは等辺六角形；八角形、好ましくは等辺八角形；又はそれらの要素の組合せの群から選択されることを特徴とする。
【００１５】
別の好ましい実施形態によれば、格子セルは、少なくとも２回回転対称である。好ましくは、格子セルは、２回、３回、４回、５回、６回、又は８回回転対称、特に好ましくは６回回転対称である。
【００１６】
好ましくは、格子の構成に関して、格子全体にかけて単一の格子セルのみが同一の様式で構成される。したがって、例えば、格子線は、格子としてのハニカム構造の形成につながる規則的な六角形であることが好ましい。
【００１７】
格子セルの辺長さは、好ましくは、２ｍｍ〜４０ｍｍの範囲、好ましくは３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲、特に７ｍｍ〜１５ｍｍの範囲である。格子セルは、好ましくは等辺に構成される。
【００１８】
特に好ましくは、格子セルは、等辺六角形で、好ましくは、六角形の対辺距離ｋ（平行辺の間隔）が１５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲である。これは、特に好ましくは、プラスチック材料壁厚ｄが０．５ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲、好ましくは０．７ｍｍ〜１ｍｍの範囲にある場合に当てはまる。
【００１９】
位相構造化領域の壁厚ｄは、好ましくは、０．５ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲、好ましくは０．７ｍｍ〜１ｍｍの範囲である。
【００２０】
別の好ましい実施形態によれば、プラスチック材料領域全体における壁厚ｄは、５％未満、好ましくは２％未満の偏差を除いて、波形にわたって同一である。
【００２１】
凹部は、好ましくは、正面から見た場合の凹状構成に関して、丸みを帯びて、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、特に好ましくは３ｍｍ〜７ｍｍの範囲の曲率半径を有して構成される。
【００２２】
別の好ましい実施形態によれば、凹部は、格子セルの角部によって形成される角度付き部分に関して、丸みを帯びて、好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、特に５ｍｍ〜７ｍｍの範囲の半径を有して構成される。
【００２３】
凹部間に形成される突起領域は、正面から見た場合に、好ましくは、凸状に湾曲して構成され、正面に対して最も大きく突出している中心点は、好ましくは、格子セルの対称中心の領域に又は領域上に配置される。
【００２４】
少なくともプラスチック材料領域は、好ましくは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリビニル、ポリエーテル、又はこれらの系の混合物若しくはコポリマーの群から選択される熱可塑性プラスチック材料を含む。
【００２５】
例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド６、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、又はこれらの系の混合物若しくはコポリマーの群から選択される系を想定することが可能である。
【００２６】
特に好ましくは、プラスチック材料領域は、ポリプロピレン（ＰＰ）をもとに構成され、有意な割合のフィラー、特に２０重量％〜３０重量％の割合のタルクを含むことができる。
【００２７】
上述のプラスチック材料は、上述したように、全成形質量に対して最大６０重量％、好ましくは最大４０重量％の割合で、フィラー及び／又は補強材料を含有することが好ましい。これらのフィラー及び／又は補強材料は、好ましくは、補強用繊維、特にガラス繊維、炭素繊維、粒子、特に無機フィラー、特にタルク、チョーク、ガラス球、ガラス片、炭酸カルシウム、及びそれらの混合物の群から選択することができる。
【００２８】
更に好ましくは、これらのプラスチック材料は、上述のフィラー及び／又は補強材料とは異なる添加剤及び／又は助剤を、最大２０重量％、好ましくは最大１０重量％の割合で含有することができ、これらの添加剤及び／又は助剤は、特に好ましくは、耐衝撃性改質剤、有機顔料若しくは無機顔料、カーボンブラック、離型助剤、安定剤、重合プロセスに由来する残留物、特に触媒等、又はそれらの混合物の群から選択される。
【００２９】
さらに、本発明は、プラスチック材料領域に加えて、位相構造化を伴わない少なくとも１つの付加領域を有し、この領域は、好ましくは部品の縁部領域であることを特徴とする部品に関する。この縁部領域は、同じ材料を含むが位相構造を有しないことができる。このような同じ材料の縁部領域の代わりに又はそれに加えて、この付加領域は、好ましくは、別のプラスチック材料、特に好ましくは、周囲温度においてエラストマーである材料、特に好ましくは、熱可塑性エラストマー材料（ＴＰＥ）から製造することができる。そのような材料は、例えば、オレフィンベースの熱可塑性エラストマー、特にＰＰ／ＥＰＤＭ、オレフィンベースの架橋熱可塑性エラストマー、特にＰＰ／ＥＰＤＭ、ウレタンベースの熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性コポリエステル、スチロールブロックコポリマー、特にＳＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＥＰＳ、及びＭＢＳ、熱可塑性コポリアミドの群から選択することができる。そのような付加領域は、位相構造化されたプラスチック材料領域に直接射出成形するか、又はそうしたプラスチック材料領域に接着することもできる。
【００３０】
付加領域は、好ましくは、ＴＰＥ材料を含むことができ、部品の少なくとも１つの縁部領域を形成することができる。例えば、軟質領域に対しては、ＰＰ−Ｔ２０（２０％のタルクを含むポリプロピレン）とＳＥＢＳ  ＴＰＥ材料との組合せが好ましい。
【００３１】
更に好ましくは、部品は、１つ以上の固定部材を更に有することができ、この固定部材を用いて、部品を別の加工品、特に好ましくは車両部材に対して固定することができる。当該部品は、特に自動車分野、携帯電話分野、電子分野、電気分野、鉄道分野、スポーツ用品分野、調度品分野における、ハウジング、カバー、型枠、案内部材の群から選択される部品の一部又は全体とすることができる。特に好ましくは、当該部品は、自動車分野における空気案内部品及び／又は空気経路付けシステムである。
【００３２】
さらに、本発明は、方法、特に、上述したような部品を製造する方法に関する。この方法は、第１の工程において、部品の１つ（以上）の硬質部分を、熱可塑性材料から射出成形法又は押出成形法において構成し、この方法の工程において、少なくとも１つの領域又は硬質部分全体を、直接、型（キャビティ）の対応する成形によって位相構造化するか、又は、後続の方法の工程において、位相構造を、（熱成形型、熱プレス型において）熱変形によって形成できることを特徴とする。更に好ましくは、続いて、好ましくは異なるプラスチック材料、特に好ましくは熱可塑性エラストマー材料の付加領域を、射出成形することができる。
【００３３】
さらに、本発明は、好ましくは、上述の方法に用いる、及び例えば、上述の部品を製造する、射出成形型又は熱成形型を構成する方法に関する。この方法は、その上側領域が格子要素を画定し、かつ、丸みを帯びた湾曲縁部によって互いにつながっている錐体側面を有する多角錐台として構成される基本要素を起点として、これらの基本要素を、格子に従って、好ましくは、格子要素と同様のハニカム幾何形状基本要素に対して配置し、かつ、例えば、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍの範囲の間隔を有して、上側領域から側面への遷移部の平面に形成し、基本要素は、凹部の幾何形状を形成するために、好ましくは、３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍの範囲の遷移部半径を有して接続し、このようにして形成された位相構造を有する境界面を、型のキャビティを形成するために複製し、平面に対して垂直方向に所望の壁厚だけオフセットすることを特徴とする。
【００３４】
さらに、本発明は、特に自動車分野、携帯電話分野、電子分野、電気分野、鉄道分野、スポーツ用品分野、調度品分野における、ハウジング、カバー、型枠、案内部材としての、特に好ましくは、自動車分野における空気案内部品及び／又は空気経路付けシステムとしての、部品の使用に関する。
【００３５】
他の実施形態は、従属請求項に記載される。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態が、図面を参照して以下に記載される。図面は、単に説明としての役割を果たすものであり、限定するものとして解釈されるようには意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、自動車分野での空気案内部材を、ａ）平面図、ｂ）断面図、及びｃ）斜視図で示す図である。
【図２】図２は、ハニカム構造を有する空気案内部材を、ａ）底面斜視図、及びｂ）平面斜視図で示す図である。
【図３】図３は、基本要素の定義及び主要寸法を、ａ）平面図、ｂ）第１の側面図、ｃ）第２の側面図、及びｄ）斜視図で示す図である。
【図４】図４は、部品の構成を、ｃ）の四角による基本要素に関して、ａ）平面図の切取り図、及びｂ）斜視図で示す図である。
【図５】図５は、構造化平面を有する基準プレートの詳細図であり、ａ）では、プレートが平面図として示され、ｂ）では、ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面が示され、ｃ）では、ｂ）の端部領域の断面が拡大して示され、ｄ）では、ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った断面が示され、ｅ）では、ｄ）の端部領域の断面が拡大して示されている。
【図６】図６は、平坦なプレート（上）及び構造化されたプレート（中央）の測定装置（下）を示す図である。
【図７】図７は、部品変形処置の結果を示す図である。
【図８】図８は、部品応力処置の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
自動車分野でのプラスチック材料製空気案内部材が、かかる部品１の一例として図１に示されている。部品１は、平面におけるプレートであり（図１ｂを参照）、プラスチック材料部品は、１つの縁部において別の部品と当接させられるリム４を有する硬質部分３を含む。リム４は、例えば、熱可塑性エラストマー材料製の軟質部分を含む。この例では、硬質部分の材料としてＰＰ−Ｔ２０が用いられ、軟質部分の材料としてＴＰＥ−Ｓ、特にＳＥＢＳ材料が用いられている。
【００３９】
周囲温度において弾性のあるこのリム４の反対側には、保持構造体の別の領域に迅速に組み付けられる固定部材２、この例ではクリップ留め接続部が設けられる。
【００４０】
このような空気案内部材は、車両組立てに関して、エンジン室において、固定部材２を用いて空気案内部材をクリップ留めすることにより、及び、任意の追加の可撓性領域を介して２つの異なる硬質部分間で正しい位置に移し、それにより、弾性領域４をこのエンジン室内の他の部品に隣接させることにより用いられる。
【００４１】
このような空気案内部品は、その名のとおり、エンジン室において空気を案内する。空気は、この例では冷却空気であるが、別の空気流としてもよい。
【００４２】
このような空気案内部材は、異なる温度において、ときには非常に高い温度でも機械的に十分安定している必要があり、また一方で、車両の総重量を低く抑え、ひいては車両のエネルギー消費も低く抑えるために、可能な限り軽量とすることが意図される。
【００４３】
図１に示されている空気案内部材は、硬質領域３に対する単一のプラスチック材料平面として構成されている。
【００４４】
このような用途における機械的負荷及び熱負荷に関する要件に沿うために、かかる部材は、硬質部分の領域において、少なくとも１ミリメートルの材料厚さを有しなければならない。それでもなお、この部材は、大抵の場合、直線的な平行補強リブを用いて、主要な負荷方向において補強する必要がある。
【００４５】
本発明によれば、硬質部分３は、位相構造化によって、全体的に又は決定的な領域のみにおいて補強される（例えば、図２に示されているように周囲の平坦縁部を除いて構造化される）。この構造化は、図２ａでは背面から見た場合、及び図２ｂでは正面から見た場合において示されている。六角形の基本要素に基づく位相構造化は、凹部６の格子３０として構成され、凹部６は、それぞれ、突出領域５の外周を画定している。凹部６は、幾何学的格子３０を形成し、直辺部８と、直辺部８同士を接続する交差領域７とを有する。壁厚（部品の平面に対して垂直方向）は、位相幾何学上、実質的に同一であり、すなわち、正面における境界面と背面における境界面とが実質的に同一であり、部品の基準平面に対して垂直方向に壁厚ｄの分ずれているだけである。
【００４６】
この位相構造化は、かかる部品１の壁厚を大幅に低減することが可能であり、それにより、重量及びコストを節減することができる。それと同時に、こうした規則的な２次元格子の補強作用は、リブに対して垂直な一方向においてのみ曲げモーメントが増大する従来の直線的リブとは異なり、全ての空間方向において実質的に均一に曲げモーメントの増加をもたらす点で、従来の補強リブに比べて著しい利点が得られる。このことは、特に、この例において記載されている部品に関して、異なる負荷及び温度では、異なる方向に異なる曲げモーメントが生じる可能性があり、したがって、それを最適な方法で吸収することができることから重要である。
【００４７】
さらに、表面の位相構造化の結果として、表面における流れ関係の向上が得られることも利点である。さらに、心地よい感触及び見た目が得られる。
【００４８】
また、型に関するデータ量が無制限になることも、設計プロセスが非常に複雑になることもなく、製造プロセスのためのそのような型を構成することを可能にするために、図３及び図４に関して記載されるように意図された方法を用いることができる。
【００４９】
部品の表面の位相構造化領域の位相ハニカム構造の、この構造における開始点となるのは、多数の同一の基本要素９である。これらの基本要素９は、錐体終端平面１５において六角形２０の形態のハニカム幾何形状基本要素２０を画定する錐台として構成される。この等辺六角形２０は、例えば、対辺距離Ｋが２１ｍｍで予め規定され、後続の工程において、この等辺六角形２０の角部に、或る半径で、例えば、半径６ｍｍで丸みが付けられる。周囲被覆部を形成する錐体の側面１１は、錐台の主軸に対して角度αで傾いている。αは、例えば、１５度である。錐体側面１１に関して、平坦部分１３が、例えば、６ｍｍの曲率半径を有して形成することができる湾曲縁部１２によって互いにつながっている。したがって、錐体側面１１全体の個々の平坦部分１３は、湾曲縁部表面要素１２によって互いにつながっている。
【００５０】
被覆面１０は、錐体側面１１への接線方向遷移部１６を有して構成され、また、上側に向かって凸状に丸みを帯びて構成されている。この被覆面１０の中心点１４において、錐体終端平面１５に対する、例えば、３．５ｍｍの上反りが存在する。これらの仮想的な基本要素９は、射出成形型の境界面の位相幾何学を規定し、製造が意図される格子の基礎をなす役目を果たす。
【００５１】
図４は、これらの基本要素９から実際の表面がいかにして構成されるかを示している。基本要素９は、ハニカムパターンに従って互いに並んで配置される。六角形２０は、それぞれ、隣り合う六角形に対して５ｍｍの間隔を置いて配置される。したがって、例えば、５ｍｍの半径で凸状に丸みを帯びた面が、隣り合う基本要素間、又は隣り合う基本要素の隣り合う丸みを帯びた六角形間に位置する。こうして、それぞれ突起の周りに延在する凹部が形成される。
【００５２】
このようにして格子セル３１から形成される格子３０は、こうして基本要素９のハニカム幾何形状要素２０を含むが、より大きな格子定数を有し、この増加は、基本要素９間の間隔によって予め規定される。
【００５３】
ここで、このようにして規定された境界平面を複製し、その結果の部品の所望の材料厚さだけ、表面の基準平面に対して垂直にオフセットすることができる。このようにしてもたらされた２つの境界平面は、道具のキャビティを規定し、所定の丸みを帯びた部分の結果として、技術的な製造の観点で容易に製造することができ、また、技術的な射出成形の観点で、成形及び離型に関する問題を生じない。
【００５４】
図５において、そのような位相幾何学を用いて製造される基準プレートが、ハニカム構造を有して示されている。基準プレートは、この例では周縁部１８を有する。縁部領域の厚さは、１．５ｍｍであるが、位相構造化領域２１は、０．８ｍｍしかない。
【００５５】
ｂ）〜ｅ）による断面図は、この位相構造化表面が正面２８において上述の突起５を有する様子を示している。この正面２８の表面３２は、それぞれ、突起領域の中心点３４を規定する。これらの中心点は、正面２８側の最大の偏差を示し、基準平面２２を規定する。したがって、基準平面２２は、これらの中心点３４によって規定される。
【００５６】
例えば、図５ｃの辺部８において示されているような他方の側の凹部６は、また、この位置に表面３３によって構造化されたプレートの背面２９を形成し、この位置は、向きが最大に逸れた位置、すなわち、背面の表面３３の最も低い位置３５であり、基準平面２２に対する背面の表面のこれらの最も低い位置３５の間隔は、オフセットｖとして理解されることが意図される。
【００５７】
また、この図において、参照符号ｄで示されている位相構造化領域における材料厚さが、位相構造化領域全体にわたって実質的に同一であり、この実施形態では０．８ｍｍであることを見て取ることができる。一方、縁部領域１８では、厚さはそれよりも大きく、上述した１．５ｍｍという値である。これにより、２次元で構造化された様式で波形となる表面が得られ、部品応力及び曲げモーメント、又は部品変形の固有値及び表面特性に関して上述の利点を得ることができる。
【００５８】
この利点を裏付けるために、図６〜図８は、対応する計算を示している。等しい寸法、すなわち、長さｌが３００ｍｍ及び幅ｍが２００ｍｍであり、それぞれ、周縁部１８の材料厚さが１．５ミリメートル及び幅が０．８ミリメートルである、有限要素法計算（ＦＥＭ）基準プレートを用いて調査を行った。ポリプロピレンＴ２０、すなわち、２０重量パーセントのタルクをフィラーとして含むポリプロピレンを材料として規定する。フレームの内側の領域における材料厚さは、０．８ｍｍとして規定した。一方で、０．８ｍｍの壁厚を有するフレーム内に位置する領域が構造化されず、すなわち、単なる面を形成する、基準プレート（図６の上図に示されている）が比較された。
【００５９】
この基準プレートは、構造化領域２１が上述したように位相構造化されているとともに、０．８ｍｍの材料厚さを有する、図６の下図に示されているハニカム構造を有するプレートと比較した。
【００６０】
ここで、双方の場合において、２つの基準プレートの図において中央の横断線によって示されている線荷重２３を印加した。固定支持部２５及び可動支持部２６に対して１ニュートンの線負荷が印加された（図６の下方を参照）。
【００６１】
図７において、結果として生じる部品の変形が示されている。上図は、ハニカム構造を有するプレートの場合の部品変形であり、下図は、平坦なプレートの場合の部品変形である。下図に示されている平坦な基準プレートの場合、１５ｍｍ超の変形が生じる一方、上図に示されているハニカム構造の場合、最下領域における変形、すなわち、線荷重の線に沿った変形は、７ｍｍの範囲である。したがって、この変形は、ハニカム構造では半分よりも小さくすることができ、この補強は、プレートの平面における全ての方向に実質的に同一に適用され、すなわち、リブ等を用いる従来の補強と対比して実質的に均一となる。
【００６２】
図８は、部品応力の結果を示しており、この例では、ハニカム構造の場合が左側に示されている。最大部品応力は、１．５の範囲であり、一方、平坦な基準プレートでは、最大部品応力は２．５である。
【００６３】
したがって、ハニカム構造は、機械的特性の相当な向上を確実にすることができ、それにより、およそ４％という僅かな体積増加に起因する僅かな重量の増加を容易に補償することを見て取ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  空気案内プレート
２  固定部材
３  硬質部分
４  軟質部分
５  突出領域
６  周囲凹部
７  交差領域
８  辺部
９  基本要素
１０  被覆面
１１  錐体側面
１２  ６ｍｍの半径を有する１１の湾曲縁部
１３  １１の平坦部分
１４  被覆面の中心点
１５  錐体終端平面
１６  被覆面から錐体側面への遷移部
１７  ハニカム構造を有する基準プレート
１８  １７の縁部領域
１９  切取り部分
２０  ハニカム幾何形状基本要素
２１  １７の構造化領域
２２  基準平面
２３  線荷重
２４  非構造化領域
２５  固定支持部
２６  可動支持部
２７  プラスチック材料壁
２８  正面
２９  背面
３０  格子
３１  格子セル
３２  正面の表面
３３  背面の表面
３４  突起領域の中心点
３５  ６における背面の表面の最も低い位置
ｄ  プラスチック材料壁厚
ｈ  平面１５に対する中心点の高さ
ｋ  六角形の対辺距離、２１ｍｍ
ｌ  基準プレートの長さ、３００ｍｍ
ｍ  基準プレートの幅
ｖ  オフセット
α  錐体側面の横方向の傾き、１５度
【図１ａ）】
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【図１ｂ）】
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【図１ｃ）】
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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３ｃ）】
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【図３ｄ）】
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【図４ａ）】
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【図４ｂ）】
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【図４ｃ）】
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【図５ａ）】
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【図５ｂ）】
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【図５ｃ）】
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【図５ｄ）】
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【図５ｅ）】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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