JP2015083870A - 構造構成部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】構造構成部品は、金属製の少なくとも１つの接続部材を備え、接続部材は、少なくとも第１構成部品の厚み全体にわたって第１構成部品を貫通し、接続部材は、第１構成部品と共に回転するようそれに固定される。かかる構造構成部品を製造するための方法に関する。【解決手段】第１構成部品１０と第２構成部品１１をと備え、また、少なくとも１つの金属製の接続部材１、２、３を備える構造構成部品であって、接続部材１、２、３は、少なくとも第１構成部品１０の厚み全体にわたって第１構成部品１０を貫通し、接続部材１、２、３は、第１構成部品１０と共に回転するようそれに固定され、接続部材１、２、３は金属で構成された第２構成部品１１に第２構成部品１１の方を向いたその端部で溶接され、或いは、第２構成部品１１を貫通する金属製の更なる接続部材に溶接される、構造構成部品、及び、構造構成部品を製造するための方法。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、第１構成部品と第２構成部品とを備える構造構成部品に関する。構造構成部品は、金属製の少なくとも１つの接続部材を備え、接続部材は、少なくとも第１構成部品の厚み全体にわたって第１構成部品を貫通し、接続部材は、第１構成部品と共に回転するようそれに固定される。本発明はまた、かかる構造構成部品を製造するための方法に関する。
互いに接続された少なくとも２つの構成部品で作られた構造構成部品は、例えば自動車産業における耐荷重性構造構成部品といった、非常に多様な技術分野において使用される。通常、２つ以上の金属部品が互いに接続されて、構造構成部品を作成する。最近では、金属部品を、より軽量なプラスチック部品或いは複合材部品で、全体的に又は部分的に置換することも試行されている。構造構成部品を作成するためには、概して、構成部品間の接続が、構成部品をねじ接続又はリベット結合することによって確立される。
本発明の一目的は、プロセスの点で簡単かつ確実に製造されうる、また同時に、荷重に耐えうる構成部品の接続を有する、第１構成部品と第２構成部品とを備える構造構成部品を提供することである。また具体的には、例えば種々の材料による、自動車産業向けの耐荷重性構造構成部品の作製を可能にすることも意図されている。かかる構造構成部品を製造するための簡単な方法を提供することも、本発明の目的である。
第１構成部品と第２構成部品とを備え、また、金属製の少なくとも１つの接続部材を備える構造構成部品によって目的は達成され、接続部材は、少なくとも第１構成部品の厚み全体にわたって第１構成部品を貫通し、接続部材は、第１構成部品と共に回転するようそれに固定され、接続部材は、金属で構成された第２構成部品に、第２構成部品の方を向いたその端部で溶接され、或いは、第２構成部品を貫通する金属製の更なる接続部材に溶接される。
したがって本発明により、金属接続部材は、ネジ釘又は他の何らかの終端部品を用いて、第２構成部品に困難な方法で繋止される訳ではなく、また、第２構成部品を貫通する必要がある訳でもなく、例えば金属板材又は金属形状部品である第２構成部品に直接溶接されるか、若しくは、第２構成部品に差し込まれた、或いは組み込まれた更なる金属接続部材に溶接される。溶接は、具体的には、第１構成部品の方を向いた第２構成部品の表面上で実行されることがある。しかし、接続部材は例えば、第２構成部品を貫通して、第１構成部品の方を向いた第２構成部品の表面に溶接されることもある。
本発明の発展形は、従属請求項、明細書及び添付の図面において特定される。
具体的には、第１構成部品は板材又は形状部品であり、かつ／又は、第２構成部品は板材または形状部品である。「板材」又は「形状部品」は、平面部品或いは１つの面内に相当程度延在する部品としてのみならず、例えばプレス部品、鍛造部品及び絞り部品、或いは異型棒状部品又は薄板形状品、若しくは局所圧着された管状品又は鋳造形状品などのような、構造構成部品又は形状部品という意味としても理解されたい。
接続部材は、円筒、ピン、又はヘッド部を有するピンとして形成されることがあり、それが妥当であれば、更なる接続部材も同様でありうる。ヘッド部がない形状は３つの構成部品の接続に特に適し、それにより第１構成部品は第２構成部品の一端部に溶接され、接続部材の他方の端部は第３構成部品、すなわち例えばディスクに溶接される。そしてヘッド部を有する接続部材の形状は、接続部材が一端部でのみ溶接されることに特に適し、ヘッド部は、その対向する端部で第１構成部品に当接することができ、軸方向の変異に抗して、この端部において第１構成部品を固定することが可能である。
特に、接続部材、及び／又はそれが妥当であれば更なる接続部材は、安定的で耐荷重性の構造構成部品を形成するために、接続部材によって具体的には１０００Ｎを上回り、具体的には２５００Ｎを上回る力が伝達されうるよう、強固な形状であることが好ましい。
第１構成部品は、プラスチック又は繊維複合材で、具体的にはプラスチック板材又は繊維複合板材で構成されることが好ましい。
第２構成部品は、例えば鉄製の金属板材、具体的には金属薄板であることが好ましい。
本発明により、種々の材料間の、具体的には一方のプラスチック又は繊維複合材と他方の金属との間の、接続が確立されうる。
第２構成部品は、金属ディスク又は金属帯板であることが好ましく、金属帯板は具体的には、いくつかの接続部材に対して第２構成部品としての役割を果たしうる。
金属製の更なる接続部材が第２構成部品内で使用される場合、第２構成部品は、プラスチック又は繊維複合材で、具体的にはプラスチック板材又は繊維複合板材でも構成されうる
溶接は、スポット溶接、肉盛溶接、摩擦溶接によって、或いは反応性フィルムを用いた溶接によって作製されることが好ましい。
接続部材は、材料結合及び／又は形状嵌合を用いて第１構成部品に接続されることが好ましい。接続部材は円形の断面を有することもあるが、形状嵌合を強化するために、楕円形、三角形、四角形、五角形又は星形の断面を有することが好ましい。
一実施形態によると、第１接続部材は円筒又はピンの形状に設計され、一端部で第２構成部品に、対向する端部で第３構成部品に溶接され、具体的には、両方の端部で金属薄板に溶接される。第３構成部品は例えば、金属ディスク又は金属帯板としても設計されうる。
本発明の別の実施形態によると、第１接続部材は、ヘッド部を有するピンとして設計され、第２構成部品に、具体的には金属薄板に、接続部材がヘッド部を有さない方の端部で溶接される。
本発明による構造構成部品では、第１構成部品に加えて、接続部材が少なくとも第１構成部品と追加構成部品の厚み全体にわたってそれらを貫通するように接続部材上に配設された一又は複数の追加構成部品、具体的には更なる板材又は形状部品も存在しうる。接続部材は次いで第２構成部品に、またそれが妥当であれば他方の端部で第３構成部品にも溶接される。
構造構成部品を製造するための本発明による方法は、接続部材を第１構成部品に差し込むステップと、その後に、接続部材を第２構成部品の方を向いたその端部で第２構成部品に、又は、第２構成部品を貫通する金属製の更なる接続部材に溶接するステップとを含む。
接続部材は、例えば接続部材の挿入及びその周囲への繊維の巻き付けにより、プラスチック板材又は繊維複合板材を製造するプロセスの段階で既に前記板材に差し込まれることが好ましい。この方法では、第１構成部品の繊維はいかなる損傷を蒙ることもない。加えて、接続部材の周囲に繊維の高密度化が生じうることで、接続部材の部位において第１構成部品が更に強化される。接続部材が第１構成部品の製造後にそれに差し込まれるだけだとしても、それが強引に挿入、リベット留め、又は釘留めされることにより、接続部材の部位において第１構成部品の強度が低下する、又は破壊が起こることがないように、接続部材は第１構成部品内の適切な空間に差し込まれることが好ましい。
特に、いくつかの接続部材が第１構成部品に差し込まれ、その後に、第１構成部品に対して第２構成部品が位置付けされ、かつその後に、接続部材が第２構成部品に、及び／又は、第２構成部品を貫通する金属製の更なる接続部材に溶接されることが好ましい。
溶接は、スポット溶接、肉盛溶接、摩擦溶接によって、或いは反応性フィルムを用いた溶接によって作製されることが好ましい。
本発明は、図面を参照して例として下記に記述されている。
図１ｂのＡ−Ａに一致する側から見た、３つの接続部材を有する、本発明による構造構成部品の断面図である。 ５つの溶接ポイントを有する、本発明による構造構成部品の平面図である。 側面から見た、本発明による更なる構造構成部品の図である。 側面から見た、本発明による更なる構造構成部品の図である。 側面から見た、本発明による更なる構造構成部品の図である。 側面から見た、本発明による更なる構造構成部品の図である。
図１ａ及び１ｂでは、プラスチック又は繊維複合材製の第１構成部品１０、及び金属薄板によって形成された第２構成部品１１を備える、本発明による構造構成部品が示されている。第１と第２の構成部品１０、１１の間の接続は、金属製で円筒又はピンの形状の接続部材１、２、３によって生じ、接続部材１、２、３は第１構成部品１０の厚み全体にわたって第１構成部品１０を貫通する。接続部材１、２、３は、例えば圧締、接着結合、又は熱接合により、第１構成部品１０に固定される。接続部材１、２、３は、スポット溶接によって第２構成部品１１の表面上の溶接域２１、２３において、或いは、肉盛溶接によって溶接域２２において、第２構成部品１１に、第２構成部品１１の方を向いたそれらの端部で溶接される。肉盛溶接の場合、溶接材料は、第２構成部品１１に対して盛り上がり、例えばその後、平らな表面へと切削加工されるような方法で適用されうる。スポット溶接の場合、溶接ポイント２３は、第２構成部品の外部表面上のくぼみとして創出されうる。第１接続部材１はまた、同様に溶接域２１において、例えば板材又は形状部品である第３構成部品１２に、第２構成部品１１から離れた方のその端部で溶接される。一方、接続部材２及び３は、構成部品が互いに接続される前に、既に第３構成部品１２に固定されているか、一体となるようそれに組み込まれている。
図１ｂでは加えて、２つの更なる溶接ポイント２３が示されており、その下には接続部材１があるが、この図では視認できず、更なる第２構成部品としてそれ自体の金属帯板に溶接されている。
図２は主として、図１ａの左側部分に示されている変種の接続に対応するが、接続部材１は、例えば接続部材の挿入及びその周囲への繊維の巻き付けにより、プラスチック板材又は繊維複合板材１０を製造するプロセスの段階で既に前記板材に組み込まれている。この方法では、例えば第１構成部品１０の繊維はいかなる損傷を蒙ることもなく、加えて、接続部材１の周囲の繊維の高密度化１４の結果として強化が生じる。
図３ａに示される実施形態では、第１構成部品１０は、第２構成部品１１に一端部で接続されるのみである。第１接続部材４は、ヘッド部を有するピンとして設計され、第２構成部品１１である金属薄板に、溶接域２１において、接続部材４がヘッド部を有さない方の端部で溶接される。接続部材４のヘッド部は、接続部材４を貫く軸方向の変異に抗して、第１構成部品１０を固定する。接続部材４のヘッド部は、図３ａに示されるように、第１構成部品１０の外側に当接するか、或いは、例えば図３ｂに示されるように、構成部品１０の製造の段階で既に構成部品１０と同一平面に組み込まれうる。
図４による実施形態の場合には、構造構成部品は、第１構成部品１０と第２構成部品１１とを備える。第１及び第２の構成部品１０、１１は、第１構成部品１０を貫通する金属製の接続部材１、及び、第２構成部品１１を貫通する金属製の更なる接続部材５によって、互いに接続される。接続部材１は、第２構成部品１１を貫通する更なる接続部材５に、第２構成部品１１の方を向いたその端部で溶接される。
１、２、３、４ 接続部材
５ 更なる接続部材
１０ 第１構成部品
１１ 第２構成部品
１２ 第３構成部品
１３ 金属帯板
１４ 高密度化
３１ 溶接域
３２ 溶接域
３３ 溶接ポイント

Claims (15)

  1. 構造構成部品であって、第１構成部品（１０）と第２構成部品（１１）とを備え、また、金属製の少なくとも１つの接続部材（１、２、３、４）を備え、前記接続部材（１、２、３、４）は、少なくとも前記第１構成部品（１０）の厚み全体にわたって前記第１構成部品（１０）を貫通し、前記接続部材（１、２、３、４）は、前記第１構成部品（１０）と共に回転するようそれに固定され、前記接続部材（１、２、３、４）が、金属で構成された前記第２構成部品（１１）に、前記第２構成部品（１１）の方を向いたその端部で溶接されることを特徴とし、或いは、前記第２構成部品（１１）を貫通する金属製の更なる接続部材（５）に溶接される、構造構成部品。
  2. 前記第１構成部品（１０）は板材又は形状部品であり、かつ／又は、前記第２構成部品（１１）は板材または形状部品であることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  3. 前記接続部材（１、２、３、４）、及び／又は、前記更なる接続部材（５）は円筒、ピン或いはヘッド部を有するピンとして形成され、好ましくは、円、楕円、三角形、四角形、五角形又は星形の断面を備えることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  4. 前記接続部材（１、２、３、４）及び／又は、前記更なる接続部材（５）は、前記接続部材（１、２、３、４）及び／又は、前記更なる接続部材（５）によって１０００Ｎを上回る、具体的には２５００Ｎを上回る力が伝達されうるよう、強固な形状であることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  5. 前記第１構成部品（１０）は、プラスチック又は繊維複合材で、具体的にはプラスチック板材又は繊維複合板材で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  6. 前記第２構成部品（１１）は金属板材、具体的には金属薄板であることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  7. 前記第２構成部品（１１）は金属ディスク又は金属帯板（１３）、具体的には、いくつかの接続部材（１、２、３、４）に対して第２構成部品（１１）としての役割を果たす前記金属帯板（１３）であることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  8. 前記溶接は、スポット溶接、肉盛溶接、摩擦溶接によって、或いは反応性フィルムを用いた溶接によって作製されることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  9. 前記接続部材（１、２、３、４）は、材料結合及び／又は形状嵌合によって前記第１構成部品（１０）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  10. 前記接続部材（１、２、３、４）は、円筒又はピンの形状に設計され、一端部で前記第２構成部品（１１）に、対向する端部で第３構成部品（１２）に溶接され、具体的には、両方の端部で金属薄板に溶接されることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  11. 前記第１接続部材（１、２、３、４）は、ヘッド部を有するピンとして設計され、前記第２構成部品（１１）に、具体的には金属薄板に、前記接続部材（１、２、３、４）がヘッド部を有さない方の端部で溶接されることを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  12. 前記第１構成部品（１０）に加えて、前記接続部材（１、２、３、４）が少なくとも前記第１構成部品（１０）と追加構成部品の厚み全体にわたってそれらを貫通し、前記第２構成部品（１１）に溶接されるように前記接続部材（１、２、３、４）上に配設された、一又は複数の前記追加構成部品、具体的には更なる板材又は形状部品も存在することを特徴とする、請求項１に記載の構造構成部品。
  13. 請求項１に記載の構造構成部品を製造するための方法であって、前記接続部材（１、２、３、４）が前記第１構成部品（１０）に差し込まれ、具体的には、前記構成部品を製造するプロセスの段階で既に前記第１構成部品（１０）に組み込まれるか、若しくは、前記製造プロセスの後に前記第１構成部品内の適切な空間に挿入され、その後に、前記接続部材（１、２、３、４）を、前記第２構成部品（１１）の方を向いたその端部で前記第２構成部品（１１）に、又は、前記第２構成部品（１１）を貫通する金属製の更なる接続部材に溶接することを特徴とする、方法。
  14. いくつかの接続部材（１、２、３、４）が前記第１構成部品（１０）に差し込まれ、その後に、前記第１構成部品（１０）に対して前記第２構成部品（１１）が位置付けされ、かつその後に、前記接続部材（１、２、３、４）が前記第２構成部品（１１）に、及び／又は、前記第２構成部品（１１）を貫通する金属製の前記更なる接続部材（１、２、３、４）に溶接されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記溶接は、スポット溶接、肉盛溶接、摩擦溶接によって、或いは反応性フィルムを用いた溶接によって作製されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
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