(57)【要約】【課題】安全で信頼性の高い接合部を形成できると同時に、可能な限り滑らかな第二の面を形成できて、接合部の重量を可能な限り軽減する方法を提供する。【解決手段】プラスチック部材１を別の部材３に接合する方法であって、接合面５と突出部７とを有するプラスチック部材１と、第一の面１３とアンダーカット部２１が設けられた貫通孔１７とを有する別の部材３とを、接合面５が第一の面１３に接して突出部７が貫通孔１７を貫通するように配置し、ベース面２７とベース面２７から延びるピン２９とを有する摩擦ツール２３を回転軸２５を中心として回転させると共に突出部７に向かって直線的に移動させることによって、ピン２９の摩擦面３１を突出部７の前面９に接触させ、ピン２９が突出部７の材料に入り込んで材料を軟化させ、材料をアンダーカット部２１内に向かって側方に変位させた後、摩擦ツール２３を突出部７から後退させる。【選択図】図１
2016128716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック部材（１）を別の部材（３）に接合する方法であって、
（ａ）接合面（５）と、前記接合面（５）から突出し前面（９）を有する突出部（７）とを有するプラスチック部材（１）を用意する工程と、
（ｂ）第一の面（１３）と、前記第一の面（１３）と反対側の第二の面（１５）と、前記第一の面（１３）を前記第二の面（１５）に接続し、アンダーカット部（２１）が設けられた円周状の孔壁（１９）により画成される貫通孔（１７）とを有する別の部材（３）を用意する工程と、
（ｃ）前記プラスチック部材（１）の前記接合面（５）が前記別の部材（３）の前記第一の面（１３）に接し、前記突出部（７）が前記貫通孔（１７）を貫通するように、前記プラスチック部材（１）を前記別の部材（３）に対して相対的に配置する工程と、
（ｄ）回転軸（２５）を中心として回転するように構成され、前記回転軸（２５）と交差する方向に延びるベース面（２７）と、前記ベース面（２７）から前記回転軸（２５）に沿って延びて、前記ベース面（２７）から離れた端部に前記回転軸（２５）と交差する方向に延びる摩擦面（３１）を有するピン（２９）とを有する摩擦ツール（２３）を用意する工程と、
（ｅ）前記摩擦ツール（２３）を前記回転軸（２５）を中心として回転させる工程と、
（ｆ）前記摩擦ツール（２３）を前記突出部（７）に向かって前記回転軸（２５）と平行に直線的に移動させることによって、前記摩擦面（３１）を前記突出部（７）の前記前面（９）に接触させる工程と、
（ｇ）前記摩擦ツール（２３）を回転させながら前記回転軸（２５）に沿って直線的にさらに移動させることによって、前記ピン（２９）が前記突出部（７）の前記材料に入り込み、前記材料を軟化させ、前記材料を前記アンダーカット部（２１）内に向かって側方に変位させるようにする工程と、
（ｈ）前記摩擦ツール（２３）を前記突出部（７）から後退させる工程と
を備える方法。
【請求項２】
工程（ｇ）の後、前記摩擦ツール（２３）の回転を停止して、前記摩擦ツール（２３）を前記回転軸（２５）に沿って直線的にさらに移動させ、前記ピン（２９）が前記突出部（７）の前記材料にさらに入り込み、前記材料を前記孔壁（１９）および前記アンダーカット部（２１）内に向かって側方に変位させるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（ｈ）の前に、前記摩擦ツール（２３）の前記直線的な移動を停止して、前記摩擦ツール（２３）を固定位置で静止状態に保持することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アンダーカット部（２１）は、前記第二の面（１５）に開口する座ぐり部または面取り部として形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記アンダーカット部（２１）は、環状凹部として形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ピン（２９）は、円錐台として形成され、前記摩擦面（３１）を前記ベース面（２７）に接続する円錐状の側面（３３）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記摩擦面（３１）の位置における前記ピン（２９）の半径をｒ1、前記ベース面（２７）の位置における前記ピン（２９）の半径をｒ2、前記貫通孔（１７）の半径をＲ、前記摩擦面（３１）と前記ベース面（２７）との間の距離をｈ、前記別の部材（３）の厚さをｔとすると、
パラメータａ、ｂ、ｃが
【数１０】
2016128716.tif 000013
と定義され、
前記摩擦ツール（２３）および前記別の部材（３）は、ａが０．３５〜０．５、好ましくは０．４〜０．４５、さらに好ましくは０．４２５、ｂが０．５〜０．７５、好ましくは０．６〜０．６５、さらに好ましくは０．６２５、ｃが０．６〜０．９、好ましくは０．７〜０．８、さらに好ましくは０．７５となるように形成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック部材を別の部材に接合する、すなわち、接続する方法に関する。上記プラスチック部材は、高分子材料などのプラスチック材料のみからなるものでもよいし、または繊維強化プラスチックなどのプラスチック複合材料からなるものでもよい。上記別の部材は、一般に、任意の種類の材料からなる部材でもよいが、金属材料からなるものが好ましい。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック部材を別の部材に接合する技術において、様々な方法が知られている。例えば、特許文献１はそのような方法を開示しており、当該方法においては、接合面と接合面から突出する突出部とを有するプラスチック部材と、第一の面と、第一の面と反対側の第二の面と、第一の面を第二の面に接続する貫通孔とを有する別の部材とを用意する。プラスチック部材と別の部材は、プラスチック部材の接合面が別の部材の第一の面に接し、突出部が貫通孔を貫通して突出部の前面が別の部材の第二の面から突出するように、互いに相対的に配置される。
【０００３】
次に、ロゼット形状の加工面および前記加工面から延びる中央スパイクを備える摩擦ツールを回転させながら突出部の前面の上に移動し、スパイクと突出部との間の摩擦により突出部の材料を軟化し、側方に変位させてロゼット形状の加工面の窪みに入り込ませる。その間、摩擦ツールは別の部材に向かってさらに移動し、スパイクは突出部にさらに入り込む。加工面の側面が別の部材の第二の面に接触すると、突出部の変位した材料を受け入れる窪みを備えた加工面の形状によって、突出部の材料がロゼット形状のかしめ軸となる。このロゼット形状のかしめ軸により、別の部材は、プラスチック部材に確実に固定される。
【０００４】
しかしながら、そのような接合部は、別の部材をプラスチック部材に確実に固定するために、ロゼット形状のかしめ軸が別の部材の第二の面から上向きに突出しており、そのため、別の部材の第二の面が滑らかではない、ということが欠点となる場合がある。当該技術分野で知られている接合部のもう一つの欠点は、ロゼット形状のかしめ軸を形成のために不所望に多量の材料が必要になり、接合する両部材の望ましくない重量増加をもたらすことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第３１０９５００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、プラスチック部材を別の部材に接合する方法であって、安全で信頼性の高い接合部を形成すると同時に、上記別の部材の第二の面を可能な限り滑らかに形成し、前記接合部に必要な材料、ひいては、重量を可能な限り軽減する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、以下の工程を備える、プラスチック部材を別の部材に接合する方法によって達成される。
【０００８】
まず、接合面および突出部を有するプラスチック部材を用意する。前記突出部は、前記接合面から突出し、前面および側面を有する。前記前面は、少なくともおおよそ、前記接合面と平行に延びる。前記側面は、円周状かつ前記接合面と交差する方向に延びる。
【０００９】
次の工程として、第一の面と、前記第一の面と反対側の第二の面と、貫通孔とを有する別の部材を用意する。前記別の部材は、任意の材料からなるものであってよいが、好ましくは金属部材である。好ましくは円形の断面を持つ前記貫通孔は、前記第一の面を前記第二の面に接続し、円周状の孔壁により画成、すなわち、囲まれる。前記孔壁には、好ましくは円周状に延びるアンダーカット部が設けられる。
【００１０】
次に、前記プラスチック部材は、前記プラスチック部材の前記接合面が前記別の部材の前記第一の面に接し、前記突出部が前記貫通孔を貫通するように、前記別の部材に対して相対的に配置される。前記突出部、特に、前記プラスチック部材から見たときの前記突出部の前記前面は、前記別の部材の前記第二の面を越える。前記突出部および前記貫通孔の寸法は、好ましくは、前記突出部の前記側面と前記孔壁との間の間隙を最小限に抑えるか、または無くすように調整される。しかしながら、本発明の方法によって、前記突出部の前記側面と前記孔壁との間に、ある程度の間隙があっても、前記所望の形状を持つ信頼性の高い接合部を得ることが可能である。
【００１１】
その後、回転軸を中心として回転するように構成された摩擦ツールを用意する。前記摩擦ツールは、前記回転軸と交差する方向に、好ましくは垂直に延びるベース面と、前記ベース面から前記回転軸に沿って延びるピンとを有する。前記ピンは、前記ベース面から離れた端部に、前記回転軸と交差する方向に、好ましくは垂直に延びる摩擦面を有する。前記摩擦ツールは、好ましくは、金属またはセラミック材料からなる。
【００１２】
次の工程として、前記摩擦ツールを回転軸を中心として回転させ、同時にまたは続いて、前記摩擦面が前記突出部の前記前面に接触するように、前記摩擦ツールを前記突出部に向かって前記回転軸と平行に直線的に移動させる。前記摩擦面と前記前面との間で摩擦が起こると、前記突出部の前記材料が軟化する。
【００１３】
続いて、前記摩擦ツールを回転させながら前記回転軸に沿って直線的にさらに移動させることによって、前記ピンが前記突出部の前記材料にさらに入り込み、前記材料を軟化させ、前記材料を前記アンダーカット部内と前記孔壁に向かって側方に変位させるようにする。これにより、前記孔壁と前記突出部の前記側面との間に発生し得る間隙を塞ぐ。好ましくは、これを、前記摩擦ツールの前記ベース面が前記別の部材の前記第二の面に接触するまで行う。この場合、前記ベース面は、前記ピンを囲み前記ピンの方向に向いている前記摩擦ツールの表面全体として定義される。前記ベース面の一部のみが前記別の部材の前記第二の面に接触するだけで十分である。
【００１４】
別の好ましい実施形態として、前記摩擦ツールの前記ベース面が前記別の部材の前記第二の面に接触するまで前記回転する摩擦ツールを直線的に移動させる代わりに、前記摩擦ツールの回転を停止してから、前記摩擦ツールを前記回転軸に沿って押し付けて直線的にさらに移動させることによって、前記ピンが前記突出部の材料にさらに入り込み、前記材料を前記孔壁および前記アンダーカット部内に向かって側方に変位させるようにする。この直線的な移動は、前記摩擦ツールの前記ベース面が前記別の部材の前記第二の面に接触するまで行うのが好ましい。このようにして、前記軟化した材料の変位および圧縮を向上させることができる。
【００１５】
続いて、前記摩擦ツールの直線的な移動を停止して、前記突出部の前記材料が十分に固まり、前記摩擦ツールを後退させた後も、好ましくない収縮または移動をしなくなるまで、所定の時間、前記摩擦ツールを固定位置で静止状態に保持することが好ましい。このことは、特に、熱膨張係数の高いプラスチック材料の場合に好ましい。
【００１６】
最後に、前記摩擦ツールを前記突出部から後退させる。好ましくは、後退させる間、前記摩擦ツールを回転させないが、後退させる間、前記摩擦ツールを回転させてもよい。
【００１７】
摩擦ツール設計を含む前記方法により、プラスチック部材と別の部材との間に接合部を作ることができ、前記接合部は、平坦で滑らかな第二の面が得られるように、前記別の部材の前記第二の面から上向きに突出せず、前記かしめ軸、すなわち、確実に固定される方法で前記アンダーカット部に受け入れられて前記別の部材を前記プラスチック部材に固定する前記変形した突出部は、安全な接合部を提供すると同時に、必要な材料の量が非常に少なく、そのため重量が非常に軽減される、薄肉の中空体として形成される。また、前記摩擦ツール設計は、前記突出部の前記側面と前記孔壁との間に発生し得る間隙を縮小または除去するので、公差のゆるい部材を使用することができ、それによって、コストを軽減する。さらに、前記かしめ軸のそのような中空形状は、前記突出部の体積全体への前記摩擦ツールによる熱配分を向上させる。
【００１８】
薄肉の中空体状の前記かしめ軸は、平坦な前面を有し、可能な限り多くの材料を変位させ、その結果、前記接合面の位置より下の前記プラスチック部材に深く入り込むことなく前記かしめ軸内に可能な限り大きな空洞を作り出す前記摩擦ツールの、前記ピンにより作られる。前記かしめ軸内の前記空洞の大きさ、ひいては、前記かしめ軸の前記壁の厚さは、前記接合部の所要強度により制限されるので、前記接合部を設計する際には、前記接合部の合理的な強度は、可能な限りの軽量化と両立される必要がある。
【００１９】
同時に、前記別の部材の前記アンダーカット部は、前記ベース面が前記別の部材の前記第二の面に接触するまで前記摩擦ツールを前記回転軸に沿って直線的に移動させることにより変位する前記突出部の前記軟化した材料を受け入れる。その結果、前記ピンの周りの平坦で滑らかなベース面が接触すると、前記別の部材の前記第二の面への延長上にある平坦で滑らかな面を有するかしめ軸が形成され、このかしめ軸は、前記かしめ軸内の前記空洞によってのみ途切れている。前記かしめ軸には、前記第二の面から上向きに突出する部分がない。
【００２０】
好ましい一実施形態では、前記アンダーカット部は、前記別の部材の前記第二の面に開口する座ぐり部または面取り部として形成される。言い換えると、前記座ぐり部は、前記別の部材の前記第二の面から生じる、すなわち、前記第二の側から導入される。そのような座ぐり部によって、前記突出部の前記変位した材料、すなわち、前記かしめ軸と、前記別の部材との間に有効で確実な固定部を形成するために、前記突出部の前記軟化して変位した材料を受け入れる空間が設けられる。同時に、そのような座ぐり部は、前記別の部材において容易に作るまたは導入することができ、前記第二の面から前記アンダーカット部へのアクセスをもたらす。
【００２１】
別の実施形態によれば、前記アンダーカット部は、少なくとも一つの環状凹部として形成される。前記一つまたは複数の環状凹部は、前記孔壁に導入されて前記貫通孔の周りに環状に延びていてもよい。そのような環状凹部は、前記別の部材と前記プラスチック部材との間に有効で確実な固定部を提供すると同時に、外部、すなわち前記別の部材の前記第二の面から見えないものであってもよい。
【００２２】
さらに別の好ましい実施形態では、前記ピンは、円錐台として形成されて、前記摩擦面を前記ベース面に接続する円錐状の側面を有し、前記円錐状の側面は、前記摩擦面に向かって細くなる。そのような円錐状のピンによって、前記突出部の前記軟化した材料をさらに容易かつ適切に前記アンダーカット部内へ変位させることができ、その結果、前記摩擦ツールの前記回転軸に沿う前記直線的な移動をさらに容易かつ高速に行うことができ、前記確実な固定接合部の信頼性がさらに向上する。
【００２３】
具体的には、好ましくは、前記摩擦面の位置における前記ピンの半径をｒ1、前記ベース面の位置における前記ピンの半径をｒ2、前記貫通孔の半径をＲ、前記摩擦面と前記ベース面との間の距離、すなわち、前記ピンの長さをｈ、前記別の部材の厚さ、すなわち、前記第一の面と前記貫通孔の周りの前記第二の面との間の距離をｔとする。さらに、パラメータａ、ｂ、ｃを導入し、以下のように定義する。
【数１】
2016128716.tif 000003
【００２４】
好ましくは、前記摩擦ツールおよび前記別の部材は、ａが０．３５〜０．５、好ましくは０．４〜０．４５、さらに好ましくは０．４２５、ｂが０．５〜０．７５、好ましくは０．６〜０．６５、さらに好ましくは０．６２５、ｃが０．６〜０．９、好ましくは０．７〜０．８、さらに好ましくは０．７５となるように形成される。
【００２５】
前記摩擦ツールおよび前記別の部材のそのような形状により、前記プラスチック部材と前記別の部材との間に極めて有効な接合部を作ることができる。すなわち、前記接合部を可能な限り軽量化しながら、強度および信頼性の高い接合部を形成することができる。言い換えると、前述の形状設計は、可能な限りの軽量化と、その場合でも前記プラスチック部材と前記別の部材とを共に保持するのに十分な信頼性と強度とを接合部に持たせることとの間の適切な妥協点を表している。
【００２６】
以下の段落で述べるように、前記接合部の重量の最大限の軽減量は、前記摩擦ツールおよび前記別の部材の形状、すなわち、パラメータａ、ｂ、ｃに依存する。重量軽減係数Ｗrは、ａ、ｂ、ｃで定義することができ、次のように求めることができる。
【００２７】
中空かしめ軸の重量軽減係数は、式１によって表される。
【数２】
2016128716.tif 000004
【００２８】
変位した材料の体積ＶDMは、前記円錐状のピンの体積であり、寸法ｒ1、ｒ2、およびｈを用いて表すことができる。ＶSSは、前記非中空のかしめ軸の、したがって、前記貫通孔の体積であり、寸法Ｒおよびｔを用いて表される。ＶHSは、前記中空かしめ軸の体積である。
【００２９】
ＶSSは、式２のように円柱の体積Ｖcylとして定義することができる。“ｒ”および“ｈ”の値は、次のように求めることができる。
【数３】
2016128716.tif 000005
ここで、ｒ＝Ｒ［ｍ］、ｈ＝ｔ［ｍ］である。
【００３０】
ｒおよびｈの値を代入すると、ＶSSに対して式３を得る。
【数４】
2016128716.tif 000006
【００３１】
体積ＶDMは、円錐台の形状を持つ前記円錐状のピンの体積であり、その体積は、式４のようにＶfcと表される。
【数５】
2016128716.tif 000007
【００３２】
ｒ1、ｒ2、およびｈに対するＲおよびｔの関数は、以下のように表される。
【数６】
2016128716.tif 000008
【００３３】
したがって、ＶDMは、式５のように書き直すことができる。
【数７】
2016128716.tif 000009
【００３４】
式３および５を用いて、式１を式６のように再定義することができる。
【数８】
2016128716.tif 000010
【００３５】
式６から、接合する別の部材のＲとｔの任意の組み合わせに対して、重量軽減係数を定めることができる。したがって、前記摩擦ツールおよび前記突出部の形状は、前記貫通孔の形状を知るだけで決定することができる。
【００３６】
以下の表１には、重量を５％〜７６％軽減する円錐状のピンの設計の寸法の範囲、すなわち、パラメータａ、ｂ、ｃの値の範囲を記載している。重量軽減係数は、式６から計算される。
【表１】
2016128716.tif 000011
【００３７】
したがって、前記別の部材の前記貫通孔の半径Ｒおよび厚さｔを規定するだけで、本発明による円錐状のピンを用いて、かしめ接合部の重量を７６％まで軽減することができる。
【００３８】
係数ａとｂは、肉厚に影響する。ａの値は、ｂよりも小さくなくてはならず、その結果、前記ツールの先端は、円錐状の形状となる。ａとｂとの差は、ｃの値と共に、前記円錐状の形状の角度を規定する。これらの係数は、接合部の肉厚を十分に厚くし強度を高めると同時に、可能な限り重量を軽減し、かしめ軸の体積全体に熱を効率的に行き渡らせる上で考慮されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
以下、図面を用いて、本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に説明する。
【図１】本発明に係る前記方法の様々な段階における前記プラスチック部材、前記別の部材、および前記摩擦ツールを示す断面図である。
【図２】図１の前記摩擦ツールの断面図である。
【図３】図２の前記摩擦ツールの前記ピンの詳細図である。
【図４】図１の前記別の部材の斜視図である。
【図５】図４の前記別の部材のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】非中空のかしめ軸を備える接合部と本発明に係る方法により製造された中空かしめ軸を備える接合部とを比較する模式的な断面図である。
【図７】本発明に係る方法により製造された、異なる形状に応じて異なる重量軽減係数を有する中空かしめ軸を備える接合部の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１には、本発明に係るプラスチック部材１を別の部材３に接合する方法の実施形態が示されており、五つの特定の工程または段階を図１（ａ）〜（ｅ）に示す。
【００４１】
まず、接合面５および突出部７を有し高分子材料からなるプラスチック部材１を用意する。突出部７は、接合面５から突出し、接合面５と平行に延びる前面９を有する。さらに、突出部７は、接合面５と交差する方向に延びる環状の側面１１を有する。
【００４２】
そして、第一の面１３と、第一の面１３と反対側の第二の面１５と、第一の面１３を第二の面１５に接続する環状の貫通孔１７とを有する別の部材３を用意する。別の部材３は、本実施形態では金属部材である。貫通孔１７は、アンダーカット部２１を有する環状の孔壁１９により画成される。本実施形態における前記アンダーカット部２１は、座ぐり部または面取り部として形成される。
【００４３】
次の工程として、プラスチック部材１は、プラスチック部材１の接合面５が別の部材３の第一の面１３に接し、突出部７が貫通孔１７を貫通するように、別の部材３に対して相対的に配置される。突出部７は、プラスチック部材１から見たときに、突出部７の前面９が接合面５から別の部材３の第二の面１５よりもさらに遠くへ延びるように、別の部材３の第二の面１５を越える。突出部７および貫通孔１７は、孔壁１９と突出部７の側面１１との間の間隙を最小限に抑えるか、または無くすように形成されるが、望ましい接合部は、孔壁１９と側面１１との間に、ある程度の間隙があっても作ることができる。
【００４４】
そして、回転軸２５を中心として回転するように構成された摩擦ツール２３を用意する。摩擦ツール２３は、回転軸２５に垂直に延びるベース面２７と、ベース面２７から回転軸２５に沿って延びるピン２９とを有する。ピン２９は、ベース面２７から離れた端部に、回転軸２５に垂直に延びる摩擦面３１を有する。また、摩擦ツール２３は、金属材料からなり、摩擦面３１をベース面２７に接続する円錐状の側面３３を有する（図１（ａ）参照）。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、その後、摩擦ツール２３を回転軸２５を中心として回転させ、摩擦面３１が突出部７の前面９に接触するまで、突出部７に向かって回転軸２５と平行に直線的に移動させる。ピン２９の摩擦面３１と突出部７の前面９との間の摩擦によって、突出部７のプラスチック材料が軟化し、ピン２９が突出部７の軟化したプラスチック材料に入り込む。
【００４６】
続いて、図１（ｂ）に示すように、摩擦ツール２３を回転させながら回転軸２５に沿って直線的にさらに移動させることによって、ピンが突出部７の材料に入り込み、前記材料をさらに軟化させ、その後、前記軟化した材料を別の部材３に形成されたアンダーカット部２１内に向かって側方に変位させるようにする。
【００４７】
その後、摩擦ツール２３の回転を停止してから、摩擦ツール２３を回転軸２５に沿って押し付けて直線的にさらに移動させ、ピン２９が突出部７の材料にさらに入り込み、前記材料を孔壁１９およびアンダーカット部２１内に向かって側方に変位させるようにする（図１（ｃ）参照）。この直線的な移動は、摩擦ツール２３のベース面２７が別の部材３の第二の面１５に接触するまで行われる（図１（ｄ）参照）。
【００４８】
続いて、摩擦ツール２３の直線的な移動を停止して、突出部７の材料が十分に固まり、摩擦ツール２３を後退させた後も、好ましくない収縮または移動をしなくなるまで、所定の時間、摩擦ツール２３を固定位置で静止状態に保持する（図１（ｄ）参照）。
【００４９】
最後に、図１（ｅ）に示すように、摩擦ツール２３をプラスチック部材１および別の部材３から後退させることにより、ピン２９を突出部７から後退させる。その結果、別の部材３の第二の面１５と面一の平坦面３７を有する中空かしめ軸３５を備えた、プラスチック部材１と別の部材３との間の接合部が形成される。単に、かしめ軸３５中の空洞３９は、前記平坦で滑らかな第二の面１５から凹部を形成している。プラスチック部材１と、別の部材３と、摩擦ツール２３とは、別の部材３の第二の面１５からはみ出る突出部７の材料と、本方法を行っている最中に摩擦ツール２３のピン２９により変位させられる突出部７の材料とがアンダーカット部２１に完全に受け入れられるように構成されるので、摩擦ツール２３のベース面２７が別の部材３の第二の面１５に接触することができ、突出部７の材料が別の部材３の第二の面１５上に突出することがない。
【００５０】
図２および３にさらに詳細に示すように、摩擦ツール２３のピン２９は、円錐台として形成され、摩擦面３１をベース面２７に接続する円錐状の側面３３を有する。摩擦面３１の位置におけるピン２９の半径をｒ1、ベース面２７の位置におけるピンの半径２９をｒ2、摩擦面３１とベース面２７との距離をｈとする。
【００５１】
図４および５にさらに詳細に示すように、別の部材３は、第二の面１５に開口する座ぐり部または面取り部として形成されるアンダーカット部２１を備える。別の部材３の貫通孔１７の半径をＲ、別の部材３の厚さをｔとする。
【００５２】
プラスチック部材１と別の部材３との間の接合部の十分な強度と信頼性と、かしめ軸３５、すなわち変形した突出部７の空洞３９を可能な限り大きくすることによる可能な限りの軽量化とを最も上手く両立させるために、別の部材３の形状に基づいて摩擦ツール２３の形状が決定される。したがって、３つのパラメータａ、ｂ、ｃが次のように定義される。
【数９】
2016128716.tif 000012
ここで、本実施形態では、ａは０．３７５、ｂは０．５２７、ｃは０．７８となり、重量軽減係数Ｗrは１６％となる。
【００５３】
図６において、空洞３９のない、当該技術分野で知られている非中空のかしめ軸４１（図６（ａ）参照）を、本発明の方法に従って製造された中空かしめ軸３５（図６（ｂ））と比較する。図６では、ＶSSは貫通孔１７の体積に等しい非中空のかしめ軸４１の体積、ＶHSは中空かしめ軸３５の体積、ＶDMは変位した材料の体積、Ｖcはアンダーカット部２１の体積を表す。
【００５４】
図７において、本発明の方法に従って製造した、重量軽減係数Ｗrの異なる４つの中空かしめ軸３５を比較する。図７（ａ）では、ａ＝０．３７５、ｂ＝０．５２７、ｃ＝０．７８であり、重量軽減係数はＷr＝１６％となる。図７（ｂ）では、ａ＝０．５７７、ｂ＝０．６９７、ｃ＝０．７５であり、重量軽減係数はＷr＝３０％となる。図７（ｃ）では、ａ＝０．６６７、ｂ＝０．８２８、ｃ＝０．９であり、重量軽減係数はＷr＝５０％となる。図７（ｄ）では、ａ＝０．８３３、ｂ＝１．０、ｃ＝０．９であり、重量軽減係数はＷr＝７６％となる。
【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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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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