JP2004526594A - 金属およびプラスチックの一体構造 - Google Patents

Abstract

一体構造（１０、２０、３０）は、金属とプラスチックとの両方の組合わせを使用して形成される。これらの材料は、プラスチックと接触した領域における金属の独特の設計によって、共に固定される。金属が射出成形プラスチックと適切に接合されるリブ付き構造（４）もまた、本明細書において考察する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本出願は、金属とプラスチックとの両方の組合わせから作製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接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、多くの考慮事項が含まれる。たとえば、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、同様に、成形性と伝導性の欠如とについて魅力的な利点が提供される。しかし、あらゆる金属は、設計が制限されるということもよく認識されている。たとえば、金属は、明らかに非常に重く、重量の制限された用途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用途には適していない可能性がある。研究者は、金属とプラスチックとを１つの構造または用途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ように記載されているが、金属のみを使用した場合に経験されるよりも、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）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シェルを含んでいる軽量で、耐腐食性の自動車バンパを開示している。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、優れた耐腐食性と滑らかな外観とが提供される。
【０００５】
米国特許公報（特許文献３）は、高耐衝撃性プラスチック材料の細長いシェルを含んでいる軽量乗用車用の車体構造について記載している。金属シャーシが、一体式複合構造を形成するように、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車体構造に提供される。
【０００６】
上記の手法のそれぞれは、それぞれ選択した応用分野では注目される可能性があるが、広範な使用に対しては、容易には適合可能ではない。たとえば、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、シェルが大きいタイプ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術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、従来の成形技術を使用して、特別な処理を必要とすることなく、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アセンブリを形成するように効果的に接合される、金属とプラスチックとの有用な一体構造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、特定の応用に必要な可能性がある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、本明細書に記載する手法を使用して作製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。本発明の利点は、一体構造を形成するために選択し、かつ一体構造に適している可能性があ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、本発明の以下の記載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、それに取り付けられた１つまたは複数のプラスチック担持部材とを備える一体構造を開示する。金属面は、少なくとも１つの縁部分を備え、この縁部分は、これに沿って少なくとも１つの担持部材を固定するのに十分なように形成される。
【００１２】
本発明は、本明細書の図面を参照する際に、より良く例示されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照するに、金属と成型プラスチックの一体構造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は、金属であり、縁部分２を含む。少なくとも１つの縁部分２またはその一部は、成形プラスチックと縁のより良好な接触と、より確実なはめ込みとを促進するために、波状パターンまたは鋸歯パターンで形成される（図の透かし部分に示す）。この向上した接触とはめ込みを達成する他の手段（やはり図１に示す）は、この場合でもプラスチックとの接触領域において、主部材１に曲がりまたは曲線８を提供する。
【００１４】
縁部分２の波状パターンまたは鋸歯パターン、あるいは上述した曲がりまたは曲線８の正確な構成については、何ら制限はない。当業者であれば、一体構造１０の寸法制約に適応し、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。
【００１５】
再び図１を参照するに、担持部材３が、それぞれの縁部分２において主部材１に取り付けられている。図示したように、これらの担持部材３は、主部材１にほぼ垂直に延在し、その結果「側壁」を形成する。担持部材３は、この図では、プラスチックから形成されている。リブ４も、図示したように、プラスチックから形成され、担持部材３を互いに接続し、かつ保証に応じて追加の剛性を一体構造に提供する。当業者であれば、より剛性のアセンブリ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。
【００１６】
図２を参照すると、一体構造の他の変形形態が２０において全体的に示されている。この図では、金属から形成された主部材１は、「Ｌ」型の設計に形成され、その結果、主部材は、ベースと側壁の両方として同時に役立つ。この図の他の特徴は、図１に示されているが、リブ担体５が、リブ４と、主部材１の側壁部分との間に配置されている点が異なる。さらに、リブ担体５は、リップ６と接続され、リップ６は、主部材１をロックするのに役立つ。これらのリブ担体５とリップ６とは、プラスチックで作製される。
【００１７】
一体式の金属およびプラスチック構造の他の設計を、図３に３０において全体的に示す。図１および２に既にに示したいくつかの設計上の特徴を組み込んでいるが、開口７が主部材１の面に沿って形成されている点が異なる。さらに、リブ４は、開口７を横切るように、独特のパターンで構成される。
【００１８】
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と機能とによってのみ制限される。たとえば、本発明に有用な金属は、より通例的な種類とすることが可能であり（スチール、アルミニウム、ニッケルなど）、または特定用途に有利な特性について選択することが可能である（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、本願特許出願人から入手可能な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は、特に好適である。
【００１９】
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成形技術とを使用して作製することが可能である。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、特に関心を持って注目される。
【００２０】
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。特に注目の１つの分野は、自動車への応用が注目されている物など、モジュールアセンブリである。モジュールアセンブリは、電子構成要素と機械構成要素の自蔵アセンブリである。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、機能と委細とのためのプラスチック成形と強度のための金属との両方を組み合わせる技術から利益を得ることができる。たとえば、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アセンブリを形成する方式では、金属とプラスチックとが均衡しているので、そのような構造は、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を提供する。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、ヘッドライトアセンブリ、シュラウド、配線用ハーネスなどを取り付けるために、複雑な成形物を提供する。
【００２１】
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】
【００２２】
【図１】金属部材とプラスチック部材とを有する、本発明の構造構成要素の部分的に透かしの斜視図である。
【図２】図１より著しく大きい金属部分を示す、本発明の構造構成要素の他の実施形態の斜視図である。
【図３】オーバーモールドしたプラスチックが上に組み込まれている金属スタンピングを示す、本発明の構造構成要素の他の実施形態の切断図である。

Claims (6)

1. 金属面と、それに取り付けられた１つまたは複数のプラスチック担持部材とを備える一体構造であって、前記金属面が、少なくとも１つの担持部材をそれに沿って固定するのに十分であるように形成された少なくとも１つの縁部分を備えることを特徴とする一体構造。
2. それに沿って組み込まれた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。
3. 前記金属面が、その内部に形成された開口を有することを特徴とする請求項１に記載の一体構造。
4. 前記プラスチック担持部材およびリブが、ポリアミドで作製されることを特徴とする請求項１に記載の一体構造。
5. 請求項１に記載の一体構造から作製されることを特徴とする物品。
6. 請求項１に記載の一体構造から作製されることを特徴とするフロントエンドモジュール。

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