JP5642088B2 - コネクタを固定する方法およびコネクタ - Google Patents

Description

米国では、本願は、全文が引用によって本明細書に援用される米国仮特許出願番号第６１／１４０，２５５号の本出願である。

発明の分野
この発明は、建設業界および家具業界で用いられる軽量の建築要素の分野におけるものである。特に、この発明は、軽量の建築要素にコネクタを固定する方法、および軽量の建築要素に固定されるためのコネクタに関する。

発明の背景
軽量の建築要素、このような要素の重要なカテゴリは軽量の建築用板材であるが、このような要素は、たとえばファイバボードまたは金属からなる２つの外側の同程度に薄い建築層と、たとえばボール紙ハニカム構造である、建築層の間に配置された芯材とを備える。この種の軽量の建築要素は、機械的に非常に安定しており、よさそうに見えて、非常に低重量である。

しかしながら、建築層が薄く、芯材がダボなどのコネクタをそこに固定するのに適していないので、物体を要素の表面に糊付けする以外に物体を軽量の建築要素に取付けることは困難である。また、場合によっては、芯材が与える建築層同士の間の機械的安定性は不十分であり、安定させるためのさらなる手段が望まれるであろう。

発明の概要
本発明の目的は、軽量の建築要素で用いられるのに好適なコネクタを固定する方法、およびそのコネクタを提供することである。

この発明のある局面によれば、軽量の建築要素にコネクタを固定する方法が提供される。コネクタは、スリーブ要素と、シャフト部を有するピストン要素とを備え、シャフト部はスリーブ要素によって案内される。ピストン要素および／またはスリーブ要素は、少なくともヘッド部とスリーブ部との間の境界面部に熱可塑性材料を備える。上記方法は、コネクタを設けるステップと、軽量の建築要素の第１の建築層に貫通穴を設けるステップと、遠位部が第２の建築層にもたれかかるまで貫通穴を通してコネクタを挿入するステップとを備える。本明細書において、第２の建築層にもたれかかるのは、スリーブ要素もしくはピストン要素またはスリーブ要素およびピストン要素の両方の要素であってもよい。上記方法は、遠位側のほうにピストン要素を押しながら機械的振動をピストン要素に結合し、それによって、その周辺部が周方向壁に隣接する（または、周方向壁に対してわずかに遠位である）、スリーブ要素とピストン要素との間の境界面部において熱可塑性材料の部分を液化し、熱可塑性材料の部分が周辺部から径方向外向きに第１の建築層の構造に流入するようにする、および／または、第１の建築層の内面（すなわち、第２の建築層のほうに向いた面）に沿って流れるようにするさらなるステップを備える。再固化後、熱可塑性材料部は第１の建築層とのポジティブ嵌合接続を形成する。

少なくとも指定された境界面部での液化が起こる局面で、押圧力がピストン要素にかけられながらスリーブ要素が第２の建築層の表面にもたれかかり、コネクタは、第２の建築層と押圧力をかける工具との間で「圧縮」される。

したがって、この局面によれば、そのプロセスで液化される熱可塑性材料の少なくとも一部の液化は、スリーブ要素とピストン要素との間の境界面において、機械的振動および押圧力が共同でかけられた状態で引起される。このアプローチは、第１の建築層が同程度に薄く、横方向の押圧力をかけることが困難であるが、それにも関わらず第１の建築層および／またはそこに固定することが望まれるという事実に特に鑑みて、たとえばＵＳ６，９１３，６６６号に教示されているような建築材料との接触境界面での液化とは対照的に、ときには制御がより容易であることが分かっている。

また、第１の建築層の中におよび／または第１の建築層に固定することに繋がる液化プロセスは、特性、特に第１の建築層の材料の機械的強度から独立している。さらに、近位側のほうへの熱可塑性材料のせん断は、選択されたアプローチによって効果的に防止される。

以下でさらにより詳細に説明するように、多くの用途に好ましい実施例では、このアプローチは、第２の固定場所における第２の建築層と接触した熱可塑性材料の液化と組合せられる。これは、２つのレベルでの固定に繋がり、その結果、固定の強度を高めることに繋がる。

軽量の建築要素は、たとえば、家具業界または建築業界で使用可能な種類の軽量パネルであってもよく、または、同程度に高密度の材料からなる２つの建築層と、密度が実質的により低い、２つの建築層同士の間の芯材または空いた空間とを備える他の要素であってもよい。建築層は、同一の材料からなっている場合もあれば、異なる材料からなっている場合もあり、可能な材料は、木、ファイバボードなどの木質複合材、（アルミニウムなどの）金属、プラスチック、またはプラスチックでコーティングされたファイバボードなどのこれらの材料の複合材、およびその他の好適な機械的に十分に安定した材料を含む。もしあれば、芯材は、ボール紙ハニカム、発泡プラスチックまたは金属発泡体などの発泡材料、（ミネラルウールなどの）他の軟質絶縁材料などであってもよい。

熱可塑性材料部が少なくとも第１の建築層の構造に流入する場合、建築層材料は以下のもののうちの少なくとも１つを備える：
・表面の開放された穴
・（切込みを有するリッジの構造などの）表面の他の構造、および
・圧力下での液体による表面の浸透を可能にし、それによって、液体によって充填される穴を表面の下に作製する不均質な特徴。

さらにまたは代替例として、建築層は、熱可塑性コーティングを備えていてもよく、または熱可塑性材料からなっていさえしてもよい。したがって、熱可塑性材料部は、建築層の熱可塑性材料に超音波溶着されてもよい。

さらにまたは代替例として、熱可塑性材料は、外向きに第１の建築要素の内面に沿って建築層同士の間の空間に流入してもよく、それによって、（存在する場合には）芯材材料をずらす可能性がある。これによって、コネクタの固定を引起すかまたは強化し、特に引っ張り力に対してコネクタを留めるブラインドリベットの種類の作用が作り出されることになる。固定プロセスにおいて超音波溶着作用（以下を参照）によってピストン要素とスリーブ要素とがさらに接続される場合には、特にスリーブがハイブリッド金属‐非金属スリーブであれば、セットアップ全体の安定性をさらに高めることができる。

ピストン要素がスリーブ要素に対してずれることができる方向は、軸方向を規定する。この軸方向に対して、コネクタの近位側および遠位側も規定され、「近位」はコネクタを挿入する位置により近く、「遠位」はしたがってコネクタを挿入する方向にさらに遠い。

液化が起こる境界面部は、この軸方向に平行ではない。コネクタのピストン要素は、シャフト部に加えて、直径がより大きなヘッド部も備えていてもよい（コネクタが必ずしも回転対称でない一般的なケースでは、「直径がより大きい」とは、外面形状がより大きな領域を包含することを示すと理解され、「直径」とは一般的に、軸方向に垂直な断面で外面形状によって包含される領域の寸法を指し得る）。したがって、ヘッド部の遠位端面およびスリーブ要素の近位端面はともに、最初はおよび／または固定プロセス中は、熱可塑性材料が液化されるこの境界面部を規定する。したがって、ピストン要素がヘッド部を備える実施例では、ピストン要素およびスリーブ要素のうちの少なくとも１つは、上記境界面部に熱可塑性材料を備える。

ヘッド部は、直径が貫通穴とおよそ等しい場合には、表面部を与えることに加えて、近位側に流れて貫通穴から出る液化した材料に対してこの構成を封止する機能も有する。それによって、熱可塑性材料が近位側の表面の上に突き出るという望ましくない影響が無くなり、液化した材料上への起こり得る圧力、すなわち所与の特定の押圧力が高められて、固定が向上する。しかしながら、液化がピストン要素とスリーブ要素との間の境界面で起こるので、貫通穴の大きさとヘッド部の直径との間の許容差は重要ではない。

ヘッド部の軸方向の広がり（厚み）は、第１の建築層の厚みにおよそ対応していてもよい。より具体的には、好ましくはｄ_l／２＜ｄ_h＜２ｄ_lという関係が当てはまり、ここでｄ_lは第１の建築層の厚みであり、ｄ_hはヘッド部の厚みである。

ピストン要素の遠位端面およびスリーブ要素の近位端面は互いに平行である必要はなく、傾斜していてもよい。後者の場合、および／または、シャフト部がスリーブ要素よりも長い場合、ピストン要素およびスリーブ要素は、最初は（機械的振動の開始時には）、周方向穴壁にすぐ隣接して互いに直接接触している必要はない。それにもかかわらず、本明細書で用いられる定義によれば、境界面は周方向穴壁に隣接するように保持されている。その理由は、プロセスの過程で、液化した材料が径方向外向きに第１の建築層の構造に流入する、および／または、第１の建築層の内面に沿って流れるためである。

スリーブ要素およびピストン要素のうちの少なくとも１つ（好ましくは、特にピストン要素のシャフト部がスリーブ要素よりも長い場合には少なくともピストン要素）は、遠位端面にも熱可塑性材料部を備えていてもよい。機械的振動の作用のために、このような遠位熱可塑性材料部は遠位端面においても溶融させられてもよく、液化した熱可塑性材料部も、第２の建築層の構造に流入させられてもよく、コネクタをそこに固定させてもよい。スリーブ要素は、このような状況では、好ましくは遠位端面において少なくとも部分的に密接してピストン要素を取囲み、その結果、ピストン要素の液化した材料が遠位端面において径方向外向きに流れることを防止する。

特に、ピストン要素および／またはスリーブ要素は熱可塑性材料からなっていてもよい。ピストン要素およびスリーブ要素は、両方ともが熱可塑性材料部からなっている場合には、同一の熱可塑性材料からなっている場合もあれば、好ましくは互いに溶着可能な異なる熱可塑性材料からなっている場合もある。

ピストン要素が熱可塑性遠位端部を備える場合、ピストン要素の全長は好ましくは、第１の建築層と第２の建築層との間の距離プラス第１の建築層の厚みよりも大きく、たとえば軽量の建築要素全体の厚みにおよそ等しい。

また、ある実施例では、ピストン要素のシャフト部の長さはスリーブ要素の長さよりも大きく、その結果、固定はまずピストン要素の遠位端で始まり、ピストン要素がある程度第２の建築層に入って初めて、境界面に押圧力が生じる。この実施例は、第２の建築要素と接触した液化がピストン要素とスリーブ要素との間の境界面での液化よりも高い押圧力を必要とする、しばしば遭遇する状況では、好都合である。したがって、ピストン要素のシャフトとスリーブ要素との長さの違いのために、コネクタの遠位端でも、したがって２つのレベルで確実に固定が行なわれ、これは固定の際の利点である。

また、コネクタが遠位熱可塑性材料部を備える場合、全文が引用によって本明細書に援用される第７，１６０，４０５号に記載されているように、ピストン要素を第２の建築層のほうに押す押圧力は、第２の建築層の材料の中に熱可塑性材料をいくぶん進めるために、機械的振動の前に任意に生じてもよい。

ピストン要素が第２の建築層に固定するための遠位熱可塑性材料部を備える場合、スリーブ要素は、スリーブ要素も遠位熱可塑性材料部を備えているか否かにかかわらず、固定を向上させることを助けることができる。なぜなら、スリーブ要素は、液化した熱可塑性材料部が径方向外向きに第２の建築要素の内面に沿って流れることを防止するためである。

第１の建築層が木または木質複合材または他の多孔質のもしくは不均質な材料からなっている実施例では、スリーブ要素の長さは好ましくは、液化が始まったときにスリーブ要素の近位端面とピストン要素との間の境界面が貫通穴の周方向壁のすぐそばにあるように選択される。これは、スリーブ要素の長さが建築層同士の間の距離よりも大きく、建築層同士の間の距離プラス第１の建築層の厚みよりも小さいことを意味する。スリーブ要素の直径は好ましくは、ピストン要素のヘッド部の直径に対応する。

スリーブ要素は、管の形状をしていてもよく、シャフト部の軸方向断面を完全に取囲んでもよい。代替例として、スリーブ要素は、開口、スリットまたは他の構造も備えていてもよい。

ピストン要素および／またはスリーブ要素は、おそらくエネルギ誘導部材を除いて、軸を中心とした回転に対して対称であってもよいが、これは必須ではない。ピストン要素は、必要な材料の量を減らすために、軸方向貫通穴を備えていてもよく、または完全な回転体から逸脱した他の構造的特徴を含んでいてもよい。

上述のようにピストン要素およびスリーブ要素は熱可塑性材料からなっていてもよいが、ピストン要素およびスリーブ要素のうちの少なくとも１つが、機械的により強い、たとえば金属製の構成要素を備えるハイブリッドコネクタを提供することが有利である用途が存在する。たとえばスリーブ要素もしくはシャフト部のいずれか、またはそれらいずれかの一部が金属製である場合、これは耐衝撃性を高め、さらなる強度および剛性を与えることになる。

以下では、第１の建築層の穴の周方向壁において（または、第１の建築層の穴の周方向壁の遠位でおよび第１の建築層の穴の周方向壁に隣接して）液化した（および再固化した）熱可塑性材料部が引起す固定を「第１の固定」と呼び、その場所を「第１の固定場所」と称する。コネクタの遠位端および第２の建築層において液化した（および再固化した）熱可塑性材料部が引起す任意のさらなる固定は「第２の固定」であり、その場所は「第２の固定場所」である。

第１の固定を引起す液化した熱可塑性材料部は少なくとも、ピストン要素とスリーブ要素との間の接続をさらに引起してもよい。ピストン要素およびスリーブ要素が両方とも第１の固定場所に熱可塑性材料部を備える場合、この接続は熱可塑性材料部を互いに溶着することによって実現されてもよく、この溶着は互いに接触させて熱可塑性材料部を液化することによって自動的に起こる。ピストン要素およびスリーブ要素のうちの１つが第１の固定場所に熱可塑性材料を備えていない場合には（または、他のそれぞれの要素の熱可塑性材料よりも融点が実質的に高い熱可塑性材料である場合には）、ピストン要素およびスリーブ要素のうちの１つは、液化および再固化した熱可塑性材料部と液化していない材料との境界面でのポジティブ嵌合接続を引起し得る、ねじ山または複数のリッジまたは他の切込み構造などの構造を代替的に備えていてもよい。

さらに、利用可能であれば、第２の固定を引起す液化した熱可塑性材料部も任意に、ピストン要素とスリーブ要素との間の溶着および／またはポジティブ嵌合接続を引起してもよい。

ピストン要素および／またはスリーブ要素は、第１の固定のための境界面もしくは遠位端面のいずれかに、またはそれら両方にエネルギ誘導部材を備えていてもよい。このようなエネルギ誘導部材は、以下のもののうちの少なくとも１つなどの構造上のエネルギ誘導部材であってもよい：
・液化が望まれる境界面のほうへの、軸に沿った位置の関数としての断面の縮小、
・幅広い範囲の直径の少なくとも１つの突起であって、液化が望まれる境界面にある突起。

しかしながら、エネルギ誘導部材は、さらにまたは代替例として、材料特性にも起因し得る。したがって、エネルギ誘導部材は以下のものを備えていてもよい：
・固定要素（および／または第２の要素および／または第３の要素）上の不均質な材料の分布。その結果、液化が望まれる境界面に隣接した材料は、他の境界面（たとえば、反対側の境界面）に隣接した材料よりも機械的振動エネルギの吸収率がより高い。たとえば、固定要素は、互いに接着する２つの部分を備えていてもよく、第３の要素との境界面に隣接した部分は、第２の要素との境界面に隣接した部分よりも柔らかい（または逆の場合も同様である）。他の例として、固定要素は、固定要素の長さにわたって濃度勾配を有する軟化剤などを備えていてもよい。

これはすべての実施例に関係するのだが、コネクタは、他の物体を軽量の建築要素に取付ける（したがって、「ダボ」または固定ベースの役割を果たす）こと、および／または、建築層同士の間に機械的安定性を与えることに好適であり得る。他の要素を取付ける目的で、コネクタは、本明細書ではさらに詳細に記載していないさらなる構造、たとえばねじ山、クランピングのための保持構造、または他のポジティブ嵌合接続などを備えていてもよく、このような他の要素を取付けるための手段は、それ自体が当該技術分野において公知であり、ここではさらに説明することはしていない。

固定プロセス中に、建築層同士の間の距離は、（存在する場合には）芯材によって、または、建築層同士の間に配置された他の手段によって規定されてもよい。さらにまたは代替例として、建築層同士の間の距離は、保持フレームなどの外部保持手段によって規定されてもよく、コネクタによって確定またはさらに強固にされてもよい。

コネクタを製造するために、それ自体が当該技術分野において公知である方法が用いられてもよい。たとえば、コネクタ全体が熱可塑性材料でできている場合、コネクタは射出成形によって製造されてもよい。本願に記載し図示する２つの部分からなるコネクタはまた、２つの部分に対する１つの金型での製造に好適である。これは、経済的理由で特に有利である。したがって、特別な実施例によれば、コネクタを製造する方法は、（所定の破壊場所を構成する）ブリッジ部によって接続されるピストン要素およびスリーブ要素の両方のネガティブレプリカを組入れる単一の金型を設けることと、熱可塑性材料を金型に注入することによってコネクタを射出成形することとを含む。熱可塑性材料を冷却した後、ブリッジを破壊してピストン要素とスリーブ要素とを分離する最後のステップは、工場で行なわれる場合もあれば、固定プロセス中にユーザによって行なわれる場合もあり、すなわち、コネクタは、遠位部が第２の建築層にもたれかかるまで挿入するステップでは、依然としてブリッジを備えていてもよい。スリーブ要素およびピストン要素が互いに対して軸方向に移動可能であるという特性は、当然ながら、「ブリッジが壊れた後」の特性であると理解される。

以下では、図面を参照してこの発明の実施例について説明する。図面は、概略的であり、一定の比例に応じているわけではない。図中、同一の数字は同一のまたは対応する要素を指す。

それぞれ軽量の建築要素に設置され、そこに固定されたコネクタの第１の例を示す。 それぞれ軽量の建築要素に設置され、そこに固定されたコネクタの第１の例を示す。 第２の建築層に穴が開けられた図１ａの構成の変形例を示す。 第２の建築層に穴が開けられた図１ａの構成の変形例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 コネクタまたはそのピストン要素もしくはスリーブ要素の代替的な実施例を示す。 金属製の建築層を有する構成を示す。 金属製の建築層を有する構成を示す。 非回転対称のピストン要素の上面図を示す。 非回転対称のピストン要素の上面図を示す。 非回転対称のピストン要素の上面図を示す。 コネクタのさらなる代替的な実施例を示す。 コネクタのさらなる代替的な実施例を示す。 コネクタのさらなる代替的な実施例を示す。 コネクタのさらなる代替的な実施例を示す。

好ましい実施例の説明
図１ａの軽量の建築用板材は、第１の建築層１と、第２の建築層２と、第１の建築層と第２の建築層との間の芯材３とを備える。第１および第２の建築層は、同一の材料組成からなっている場合もあれば、異なる材料組成からなっている場合もある。それらは、たとえばファイバボード（パーチクルボード、中密度ファイバボードまたはハードボード）などのような木質複合材料などの木ベースの材料からなっていてもよい。２つの建築層の建築層厚みｄ₁，ｄ₂は、等しい場合もあれば、異なっている場合もあり、たとえば１ｍｍ〜１５ｍｍであってもよく、特に２ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。建築層同士の距離ｄ_lは、必要性に応じて、大きな範囲内で選択されてもよい。しばしば、この距離ｄ_lは２０ｍｍ〜５０ｍｍであるが、この発明の大半の実施例にとって距離ｄ_lは重要な数字ではないので、他の距離が排除されるものではない。

芯材３は、たとえばボール紙、または代替的には発泡材料もしくは発泡プラスチックなどの軽量の絶縁材料からなるハニカム状構造、または空間を有するフレームワーク構造などであってもよい。一般的に、芯材３は、建築層１，２を互いに貼り付け、それらの間の距離を規定し、絶縁する機能を有していてもよく、せん断力を吸収する機能および／またはそれ自体が当該技術分野において公知の他の機能を有していてもよい。以下に記載する固定プロセス中は、芯材３は、建築層１，２の間の距離を確定し、および／または、せん断力を吸収する機能を有し得るが、その他の点ではいかなる決定的な役割も果たさない。建築層同士の間の距離が一時的なホルダなどの他の手段によって確定される場合、中間層は任意であってもよく、以下に記載する固定方法は、第１および第２の建築層を互いに貼り付けるのに好適であり得る。

第１の建築層１は、コネクタ１１を挿入する貫通穴５を備える。
コネクタ１１は、スリーブ要素１２とピストン要素１３とを備える。ピストン要素は、示す実施例では、軸方向貫通穴１４を有しており、すなわち中空である。ピストン要素は、シャフト部１３．２とヘッド部１３．１とを備える。ヘッド部は、シャフト部を越えて径方向に延びているので、スリーブ要素の近位端面１２．２のほうに向いた遠位ヘッド端面１３．４を形成する。

示す実施例では、ピストン要素およびスリーブ要素は、軸１５を中心とした回転に対して本質的に回転対称である。少なくともコネクタの外面形状のこのような対称性は特に有利である。なぜなら、コネクタは、標準的な工具で製造するのが容易である円形の貫通穴５に挿入されることに好適であるためである。しかしながら、回転対称は、固定プロセスでは必要ではないので、必須ではない。たとえば、楕円形の外面形状または断面が平坦な外面形状も実現可能である。実際、１つの（長手）方向に延びたいかなる形状も可能である。

シャフト部の外側断面はスリーブ要素の内側断面に本質的に対応しており、ピストン要素はスリーブ要素に対して軸方向に動かすことができ、それによって軸であってもよい。シャフト部は示す実施例では円筒形であるが、これもまた必須ではない。スリーブ要素の外側断面はヘッド部の外側断面に本質的に対応し、後者は第１の建築層の貫通穴の断面に本質的に対応する。

シャフト部は好ましくは、スリーブ要素の長さよりも大きな軸方向の広がり（長さ）を有し、その結果、シャフト部の遠位端面およびスリーブの遠位端面１２．１が第２の建築層の内面にもたれかかると、スリーブ要素１２およびピストン要素１３が両方とも第２の建築層２の内面に当接する場合に、スリーブ要素１２の近位端面とヘッド部１３．１の遠位端面との間に間隙１６が存在する。

さらに、ヘッド部の厚み（軸方向の広がり）は第１の建築層の厚みにおよそ対応し、ピストン要素全体の長さは軽量の建築要素の厚みにおよそ等しく、スリーブ要素の長さは、建築層同士の間の間隔、したがって芯材３の厚みよりも大きい（または、少なくともおよそ等しい）。

ピストン要素は、遠位で、１３遠位端面１３．５に向かって先細りになっている。示す実施例では、先細り部は、遠位側に向かって貫通穴１４を徐々に広くすることによって形成される。これは有利である。なぜなら、それによって、ピストン要素が第２の建築層との境界面においてスリーブ要素と接触でき、スリーブ要素が密接にピストン要素を取囲むことができるためである。しかしながら、さらにまたは代替例として、外径が遠位端面に向かって徐々に小さくなるという意味でピストンを先細りになるように成形することも可能であろう。先細り部の代わりに、ピストン要素は全く先細りになっていなくてもよく、またはピストン要素はリッジなどの他の種類のエネルギ誘導部材などを備えていてもよい。

ピストン要素の軸方向貫通穴１４は任意である。軸方向貫通穴が存在しない場合、ピストン要素は、それでもやはり、たとえば断面が蟻継ぎのような形状を備えることによって遠位端面のほうに少なくとも１つのエネルギ誘導部材を備えていてもよい。

示す実施例では、ピストン要素およびスリーブ要素が両方とも熱可塑性材料からなっている。コネクタの熱可塑性部の好適な材料は、すべての実施例において、たとえばポリアミド、ポリカーボネートもしくは炭酸ポリエステルのようなプラスチックを含み、またはアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリルエステル−スチロール−アクリルニトリル（ＡＳＡ）、スチレン−アクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレン、またはこれらの共重合体もしくは混合物も含む。熱可塑性ポリマに加えて、この材料は、好適な充填材、たとえばガラスおよび炭素繊維などの強化繊維も含んでいてもよい。一般的に、固体性が十分に高く、たとえば少なくとも０．５ＧＰａという弾性係数が十分に高いすべての材料は、超音波によって局所的に液化され得る。一般的に、これらの材料は、超音波溶着にも好適な材料である。特に好適な材料の一例はＡＢＳである。

ピストン要素およびスリーブ要素は、一般的に、同一の材料からなっている場合もあれば、異なる材料からなっている場合もある。ピストン要素およびスリーブ要素が異なる材料からなっている場合には、材料は好ましくは互いに超音波溶着可能であるべきである。異なる材料の好適な組合せの一例は、ピストン要素に強化材、たとえば繊維強化材を与え、スリーブ要素に異なる強化材を与えるかまたは強化材を全く与えないが、マトリックス材料は同一であるというものである。ピストン要素の繊維強化材は耐衝撃性を高める一方、スリーブ要素を可撓性のある状態のまま保つことは固定の引っ張り強さを高める。

図１ａのコネクタを固定するプロセスは、振動ソノトロード１７をピストン要素の近位端面１３．３に押付けることを含む。示す実施例とは対照的に、ソノトロードはピストン要素を案内するために突き出たほぞ（または他の形状）を備えることができる。ピストン要素の近位端面は結合面の役割を果たし、これは図に示すすべての実施例に当てはまる。すべての実施例において、振動は超音波振動であってもよい。一般的に、振動の周波数は、２ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、好ましくは１０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚであり、たとえば２０ｋＨｚあたりであるが、他の周波数が排除されるものではない。市場で入手可能な装置であり得る、振動を発生させる装置のパワーは、選択された寸法次第であり、１００Ｗ〜４ｋＷの範囲であり得る。

平面結合面に加えてまたは平面結合面の代替例として、結合は、案内構造を参照して以下に部分的に示すより高度な構造によっても行なわれてもよい。また、本明細書に記載する実施例はすべて軸方向に振動するソノトロードに関連しているが、これも必須ではない。むしろ、このような振動に加えてまたはこのような振動の代替例として、ねじり振動および／または回転運動も想定され得る。

コネクタの遠位端を第２の建築層の表面にわずかに押込むために、ピストン要素を遠位側のほうに押す力は、任意に、機械的振動が始まる前に既にかけられていてもよい。振動が開始すると、これによって案内が容易になり、機械的振動が確実にピストン要素に最適に供給される。

機械的振動がピストン要素に結合されるとすぐに、機械的エネルギは特に遠位端面の領域で吸収され、これによって、遠位端面１３．５での熱可塑性材料の液化が始まることになる。同時にかけられる押圧力のために、および特にスリーブ要素による案内のために、液化した材料は第２の建築層に浸透し、第２の固定場所２２（図１ｂ）を作製する。

押圧力下での前方への動きのために、ならびに、熱可塑性材料の遠位での液化およびその第２の建築層の浸透のために、ヘッド遠位端面１３．４はすぐにスリーブ要素２の近位端面１２．２と接触することになる。これは、機械的エネルギの吸収およびこの境界面での液化も開始させる。示す実施例にあるようにスリーブ要素およびピストン要素が両方とも、融点がおよそ等しい熱可塑性材料からなっている場合、両方の要素の材料部は液化される。図１ｂにおける第１の固定場所２１に示すように、液化した材料は、径方向外向きに第１の建築層の構造に流入することによって、および／または、第１の建築層の内面に沿って建築層同士の間の（最初は空であるかまたは充填されている）空間に流入することによって、押圧力を回避する。さらに、第１の固定場所において、スリーブ要素へのピストン要素の溶着が起こる。動作パラメータによっては、そのプロセスでは、ある程度スリーブ要素にも結合されるように、および、図１ｂに示すようにスリーブ要素の遠位端面においても何らかの液化を引起すように、機械的振動が引起されてもよい。

固定プロセス中のピストン要素の前方への動き、したがってその長さの効果的な減少は、関係する材料次第であり、１ｍｍ〜５ｍｍであってもよく、たとえば２ｍｍ〜４ｍｍであってもよい。

液化した熱可塑性材料が浸透する構造は、周方向穴壁におけるウッドチップ間の空間などの、その材料からなる既存の構造を含んでいてもよい。さらにまたは代替例として、上記構造は、その材料の不均質性と相互作用して液化した熱可塑性材料の圧力によって生成されてもよい。超音波振動の作用によって液化される熱可塑性材料による、木および木質複合材を含む多様な材料からなる構造の相互浸透の原理は、たとえばＵＳ６，９１３，６６６号、ＵＳ７，１６０，４０５号、ＵＳ２００８／０ ０４７ １０７号、ＷＯ２００８／０３４ ２７８号、または非公開出願ＵＳ６０／９８２，４４９号に記載されており、これらはすべて全文が引用によって本明細書に援用される。

図２に示す変形例は、第２の建築層２に予め穴が開けられている、すなわち（浅い）止まり穴２．１を備えているという点で、図１の実施例とは異なっている。止まり穴２．１は、たとえば同一の製造ステップにおいて、貫通穴５も作製する同一のドリルまたはミルによって製造されてもよい。それによって、特に第２の建築層の内面がたとえば糊またはラッカーなどによって最初はコーティングされている場合に、第２の固定のための表面が確実に清浄になる。さらに、予め穴を開けることによって、固定プロセス中のコネクタの案内が向上し、より深い固定が確実になる。

図３の変形例も予め穴を開けることを含む。しかしながら、止まり穴２．１はシャフト部の直径を有し、（図２のような）スリーブ要素１２の代わりに、ピストン要素１３は固定中にそれによって案内される。図の変形例は、貫通穴４のための工具（または段付き工具（stepped tool））とは異なる止まり穴２．１のための工具を必要とするが、第２の固定が２つのレベルでの固定を含むというさらなる利点が特色になっている。

図３の変形例では、シャフト部の長さとスリーブ要素の長さとの上述の任意の関係は、スリーブ要素の長さプラス浅い止まり穴の深さが好ましくはシャフト部の長さ未満であるという点で、変更される。

止まり穴２．１は、熱可塑性材料による建築層材料の弱い相互浸透のためにも固定動作を強化するように、ねじ山部などの特別な構造も任意に備えていてもよい（これは図２の構成にも当てはまる）。

図２または図３のような構成は、図２に示す止まり穴のために図１３ａ／図１３ｂの構成（液化した熱可塑性材料による相互浸透に適していない建築層での軽量の建築要素への固定）を特に含む、以下に記載するタイプのコネクタにとってもオプションであり得て、そこでは、止まり穴によってなされるコネクタの案内も有利であり得る。

図１ａ〜図３には図示しないが、ピストン要素もしくはスリーブ要素のいずれか、またはそれら両方は、遠位ヘッド部端面とスリーブ要素の近位端面との間の境界面にエネルギ誘導部材を含んでいてもよい。図４は、リッジ１３．６を備えるヘッド部を示しており、このようなリッジは、たとえば超音波溶着の分野における当業者が知っているようなエネルギ誘導部材の多くの実施例のうちの１つである。

図５および図６は、図４のエネルギ誘導部材のタイプの代替例としてまたは図４のエネルギ誘導部材のタイプに加えて、ヘッド部１３．１およびスリーブ要素の近位端面がそれぞれ複数のノッチ１３．７，１２．７を備えることを示す。このような王冠状の構造は、境界面での溶融を容易にするという効果がある。さらにまたは代替例として、王冠状の構造は、ピストン要素および／またはスリーブ要素の遠位端面にも任意に存在していてもよい。

図７に示す変形例では、ピストン要素はヘッド部の遠位端面において外側は先細りになっており、その結果、固定プロセスにおいてピストン要素がスリーブ要素に押付けられると、横方向の外向きの圧力がスリーブ要素の近位端部および液化した材料に作用する。したがって、図７は、ヘッド部遠位端面とスリーブ要素近位端面との間の水平でない境界面の一例を示している。

図８のコネクタの実施例は、ピストン要素１３だけでなくスリーブ要素１２も遠位端面にエネルギ誘導部材を備えているという点で、図１ａのものとは異なっている。より具体的には、示す実施例のスリーブ要素は、遠位端でピストン要素に向かって先細りになっている。

図９の実施例では、ピストン要素１４は、軸方向貫通穴を有しているのではなく、ピストン形状の固形体である。ピストン要素１４は遠位端面にエネルギ誘導部材を備えており、すなわち断面が蟻継ぎ形状をしている。図９の実施例は、直径が小さくなるように寸法決めすること、たとえばスペース節約の構成に特に適しており、または何らかの理由で第１の建築層の大直径貫通穴が望まれない場合に特に適している。

図１０〜図１３ｂは、全体が熱可塑性材料でできているわけではないコネクタの変形例を扱っている。図１０のコネクタのスリーブ要素１２は、ピストン要素の熱可塑性材料を液化するように作用する機械的振動によって液化可能ではない材料からなっている。より具体的には、スリーブ要素１２は、示す実施例では金属製であり、たとえばアルミニウムまたは鋼からなっている。近位端面の付近に、スリーブ要素１２は、ピストン要素の液化し再固化した熱可塑性材料とともに、ピストン要素およびスリーブ要素を互いに対して留めるポジティブ嵌合接続を構築するのに好適な構造１２．３を備える。

図１０の実施例の実施原理は、軽量の建築要素の選択された構成によっては、図１ａおよび図１ｂを参照して記載した実施原理、すなわち、機械的振動エネルギの吸収によって液化されたピストン要素の熱可塑性材料が、第１および第２の固定場所においてそれぞれ第１および第２の建築層の材料に浸透し、および／または第１の固定場所において、熱可塑性材料が径方向外向きに押されて、第１の建築層の内面に沿って流れ、それによってブラインドリベットの種類で作用する実施原理と類似していてもよい。

建築層が熱可塑性材料からなっているかまたは熱可塑性材料を備えている場合、さらにまたは代替例として、プロセスは図１ａおよび図１ｂに示したものと類似していてもよいが、異なっているのは、コネクタの熱可塑性材料および層が溶着可能であるように選択される場合に貼り付けが層とコネクタとの間の溶着であるという点である。

対照的に、図１１の実施例は、スリーブ要素１２の熱可塑性材料を液化するように作用する機械的振動によって液化可能ではない材料、すなわち示す実施例ではアルミニウムまたは鋼などの金属からなるピストン要素１３を備える。ピストン要素は、ヘッド部１３．１およびスリーブ要素１２の近位端面の境界面の近くに、スリーブ要素の液化し再固化した熱可塑性材料部とのポジティブ嵌合接続を構築するのに好適な構造１３．８を備える。図１１の実施例では、ピストン要素のシャフトは、ピストン要素の遠位端面が第２の建築層の表面に当接することなく固定中のピストン要素の軸方向の動きが可能であるように、スリーブ要素１２よりも実質的に短い。また、図１１の実施例では、第１の建築層の貫通穴の周囲壁の近くおよび第２の建築層の表面の両方で液化が起こる。

近位でピストン要素に配置されるように示される構造１３．８に加えてまたは構造１３．８の代替例として、ピストン要素は、特にピストン要素のシャフトが固定プロセスの終わりに第２の建築層の表面に達するのに十分に長い場合、より遠位の構造（図示せず）も備えていてもよい。当然ながら、これらの構造も、シャフトの全長に分散していてもよく、たとえばシャフトは遠位側からヘッド部まで達するねじ山を備えていてもよい。

図１２は、ピストン要素１３および／またはスリーブ要素１２がハイブリッド金属／熱可塑性要素であるコネクタの一例を示す。図１２では、ピストン要素１３およびスリーブ要素１２が両方とも、金属製部分１３．９／１２．９と、（たとえば、図示していないポジティブ嵌合接続、接着剤または他の手段によって）金属製部分に堅く取付けられた熱可塑性部１３．１０／１２．１０とを備える。多くの構成が実現可能であり、条件は、第１の固定場所において、および好ましくは第２の固定場所においても、ピストン要素およびスリーブ要素のうちの少なくとも１つが熱可塑性材料を備えているということである。

図１３ａおよび図１３ｂを参照して、液化した熱可塑性材料が浸透することができる構造を欠いた材料からなる建築層１，２を備える軽量の建築要素にコネクタを固定する方法を示す。示す実施例では、建築層１，２が両方とも金属、たとえば薄板アルミニウムからなっている。発泡体などの芯材が建築層同士の間に存在していてもよいが、これらの図はこのような任意の芯材を図示していない。（図１１に示す実施例を除いた）前に記載した実施例とは対照的に、シャフト部１３．２の長さは建築層同士の距離よりも小さい。固定プロセスにおいて、他の実施例のように、ピストン要素１３はソノトロード１７によって押圧力および機械的振動に晒される。スリーブ要素は第２の建築層にもたれかかり、熱可塑性材料部は、ヘッド部遠位端面とスリーブ要素の近位端面との間の境界面で液化する。図１３ａに示すように、液化した熱可塑性材料は、径方向外向きに第１の建築層の内面に沿って流れ、ブラインドリベットの態様で、コネクタが引張り出されることを阻止する。固定プロセス後の接続の密着性を高めるために、金属製スリーブ要素の外面に任意の構造１２．３が配置される。

図１３ａおよび図１３ｂに示す固定プロセスの変形例は、当然ながら、熱可塑性スリーブ要素および／または金属製ピストン要素でも適用されてもよく、および／または、ピストン要素およびスリーブ要素のうちの少なくとも１つがハイブリッド液化可能／非液化可能要素である場合でも適用されてもよい。特に、図１３ａおよび図１３ｂのコネクタは全体が熱可塑性材料からなっていることも可能であろう。

スリーブ要素における構造１２．３は、スリーブ要素とピストン要素との間の接続を向上させることに有利であるが、それらは必須ではない。なぜなら、ブラインドリベットの作用もずれに対してスリーブ要素を留めるためである。

また、図１３ａおよび図１３ｂの実施例は、図３の構成と類似して、第２の建築層２が止まり穴を備える軽量の建築要素に固定されてもよい。したがって、ピストン要素のシャフト部はスリーブ要素の長さよりも長くてもよく、遠位に配置された熱可塑性材料の液化は第２の建築層と接触して起こってもよい。この構成では、止まり穴はねじ山または他の切込み構造をさらに備え、その結果、液化し再固化した熱可塑性材料によって固定が行なわれる。

さらにまたは代替例として、第１の建築１層は、固定を強化するために、貫通穴の周方向壁に沿ってねじ山または他の保持構造を備えていてもよい。

一例では、以下の特徴の組合せが設けられる：
・第１の建築層は、ねじ山（または、切込みを構成する類似の構造）を備える
・第２の建築層は、直径がピストン要素のシャフト部の直径におよそ対応する止まり穴を備え、止まり穴は、ねじ山（または、切込みを構成する類似の構造）を備える
・ピストンは、少なくとも２つの建築層と接触する場所では、熱可塑性材料からなっている
・スリーブ要素は、建築層同士の間の距離に対応する長さを有する
・ピストン要素のシャフト部はスリーブ要素よりも長い。

したがって、固定プロセスにおいて、まずピストン要素の熱可塑性材料が遠位で液化し、止まり穴のねじ山（または他の）構造に流入する。次いで、ヘッド部がスリーブを圧迫し始め、熱可塑性材料はその境界面で液化する。熱可塑性材料は、ねじ山に沿って逆流し、ピストン要素のヘッドを第１の建築層と接続する。

前に記載した実施例のコネクタは、対称性の破れたノッチ、王冠状の構造または他のエネルギ誘導部材をおそらく除いて、軸１５を中心とした回転に対して本質的に回転対称であるが、これはけっして必須ではない。単に一例として、図１４は、非回転コネクタのピストン要素１３の代替的なヘッド部１３．１の上面図を示す。（任意の）貫通穴１４は示す実施例では円筒形であるが、これはシャフト部１３．２には当てはまらず、したがってスリーブ要素（図示せず）にも当てはまらない。より一般的には、本明細書に記載する概念は、ヘッド部の形状が第１の建築層の貫通穴５の形状におよそ適合されるまたはその逆である限りは、コネクタのほとんどいかなる断面形状にも好適である。

このような非回転対称の配置は、前に記載したすべての実施例の原理に適しており、したがって、図１ａ〜図１３ｂはすべて非回転対称のコネクタの配置に等しく適切に関連し得る。

図１５は、複数の径方向に突き出た翼を有する星形のコネクタを有する変形例を示す。示す変形例では、シャフト部１３．２は円筒形であるが、代替的にはこれも星形であってもよい。所与の外径で大きな外面を有するこのような実施例は、高荷重負担材料の場合、したがって引っ張り力に対する耐性の点で、およびねじり力に対する耐性の点でも、有利である。他の形状は、「トルクス（ｔｏｒｘ）」状の外形、長方形もしくは五角形、六角形、三角形（triagonal）．．．外形、またはたとえば図１６に示すＴバー外形を含む。長方形またはＴバー（またはダブルＴ）外形は、曲げ力に対する強度の点で特に有利である。

図１７は、熱可塑性材料からなっており、かつ、図１ａのコネクタと同様に、建築層の構造の相互浸透によって、および／またはブラインドリベットの態様で、および／または建築層の熱可塑性材料に溶着することによって、２つの固定場所で固定され得るコネクタを示す。しかしながら、前の図に示す実施例とは対照的に、コネクタの直径は同程度に大きく、たとえばその軸方向の広がりよりも大きい。図１７に示す種類のコネクタは、たとえば、隠しヒンジのように、軽量の建築要素に固定されるべきより大きな要素を収容することに役立ち得る。その目的で、ピストン要素は、たとえば軸方向穴１４の内側に、回転対称からも逸脱し得る対応する構造（図１７には図示せず）を備えていてもよい。示す実施例では、ピストン要素はさらに、機械的安定性を高める、概略的に示す任意のブリッジ１３．１１を備える。（存在する場合には）貫通穴１４におけるこのようなブリッジまたはウェブ状構造なども、回転対称のセットアップからの逸脱を構成し、安定性または製造上の理由で望まれる場合にはいかなる実施例にも存在してもよい。

図１ａおよび図１３ａではソノトロード１７とピストン要素との間の接触は平面のみであるように示されたが、これはそうである必要はない。特に手作業のステップを伴う用途では、ソノトロードの案内機能を見越すことも望ましいであろう。図１８に示すソノトロード１７は、ピストン要素の近位端面１３．３と接触する結合面から突き出る案内ピンを備える。このような案内ピン１７．１は、特にコネクタの材料強度が、ピンがなければ固定中のコネクタの崩壊が起こるであろうというようなものである場合に、コネクタの挿入を容易にし得て、固定プロセス中の機械的安定性を与え得る。このような構成では、案内ピンは、たとえばピストン要素の長さの大部分にわたって内部からピストン要素を支持してもよい。構成によっては、このような案内ピンはプロセス全体の安定化および必要なエネルギの軽減を助けることができることがさらに分かっている。

示す実施例では、案内ピンは、コネクタを保持するための保持構造１７．２をさらに備える。このような保持構造が存在する場合には、および／または、ソノトロードの案内構造がピストン要素の対応する構造（示す実施例では貫通穴１４）にしっかりと嵌合する場合には、コネクタは軽量の建築要素に設置される前にソノトロードに装着されてもよい。

図１９は、案内ピン（または案内ほぞ、一般的にはいかなる案内構造を用いてもよい）を受けるための構造がピストン要素１３の軸方向貫通穴ではなく近位止まり穴１３．１２によって形成される実施例を示す。さらに、遠位止まり穴１３．１３も示されており、その効果は、図９の蟻継ぎ構造と同様に、そこでの熱可塑性材料の溶融を容易にするためにピストン要素を遠位で弱めるというものである。一般的に、前の実施例の大半に示す貫通穴はけっして必須ではないが、止まり穴１３．１２，１３．３によっても達成される機能および／またはそこにさらなる要素を固定することにおそらく役立つことに加えて、単に材料の使用量をいくぶん減らすという機能を有する。用途によっては、これはすべての状況で望まれることではないかもしれず、そのため、貫通穴１４を備える上述の実施例の代わりに、軸方向貫通穴を欠いた実施例がよいかもしれない。

図１ａ／図１ｂ、図２、図３、図８、図９〜図１３、図１７〜図１９の実施例では、ピストン要素は、ピストン要素のヘッド遠位端面１３．４がおよそ水平であり、肩部を形成するように形成される。ピストン要素の水平でない、先細りになった遠位端面の一例は、図７に示されている。さらに、シャフト部とヘッド部との間の先細りになったビットの他の例は、図２０に示されている。図２０は、左側に固定プロセスの前のコネクタを示し、右側に固定プロセス中のコネクタを概略的にかつ部分的に断面図で示している（図２０にはソノトロードは図示せず）。ヘッド部の先細り部は、同程度に長く、ほとんどピストン要素の近位端面まで延びている（先細りになったビットをピストン要素の非常に近位の端部まで延びるようにすることが可能であろう）。スリーブ要素１２は、軸方向の押圧力に晒される先細りになった部分から生じる外向きの圧力に取って代わられるようにスリーブ部の近位端を径方向に曲げることができる少なくとも１つの近位の軸方向に延びるスリット１２．１１を備える。これによって、固定プロセス中の外向きの押圧の作用が強化される。右側に示すコネクタは、第１の建築層１の内面に沿って径方向外向きに曲がった実質的な材料部を有する。

Claims (20)

1. 軽量の建築要素にコネクタを固定する方法であって、前記軽量の建築要素は、第１の建築層と、前記第１の建築層から距離をおいたところに配置された第２の建築層とを備え、前記方法は、
   スリーブ要素とピストン要素とを備える前記コネクタを設けるステップを備え、前記ピストン要素は、シャフト部を備え、前記スリーブ要素に対して軸方向に移動可能であるのに対して、前記スリーブ要素は、少なくとも部分的に前記シャフト部を取囲み、前記スリーブ要素および前記ピストン要素のうちの少なくとも１つは、熱可塑性材料を備え、前記方法はさらに、
   前記第１の建築層に貫通穴を設けるステップを備え、前記貫通穴は周方向壁を備え、前記方法はさらに、
   前記貫通孔に、前記コネクタを、その遠位部が前記第２の建築層にもたれかかるまで挿入するステップと、
   遠位側のほうに前記ピストン要素を押しながら機械的振動を前記ピストン要素に結合し、それによって、前記周方向壁に隣接するかまたは前記周方向壁に対して遠位である、前記スリーブ要素と前記ピストン要素との間の境界面部において前記熱可塑性材料の少なくとも一部を液化し、それによって、液化した熱可塑性材料部を生成し、前記液化した熱可塑性材料部の液化した熱可塑性材料が径方向外向きに前記第１の建築層の構造に流入するようにする、および／または、前記第１の建築層の内面に沿って流れるようにするステップと、
   前記液化した熱可塑性材料部を再固化させて、前記第１の建築層とのポジティブ嵌合接続を形成するステップとを備え、
   以下の（Ａ）および（Ｂ）の二つの条件、すなわち、
   （Ａ）前記ピストン要素が前記コネクタの遠位端に到達し、前記ピストン要素の遠位端が、前記コネクタを前記貫通孔に挿入する前記ステップが完了した後に前記第２の建築層にもたれかかり、前記ピストン要素の前記遠位端は、前記ピストン要素を押しながら機械的振動を前記ピストン要素に結合する前記ステップによって少なくとも部分的に液化される熱可塑性材料部分を有すること、
   （Ｂ）機械的振動を前記ピストン要素に結合する前記ステップの段階の間、前記スリーブ要素は前記第２の建築層によって支持され、前記ピストン要素が前記第２の建築層に直接接触することなく、前記スリーブ要素によって支持されること、
   の少なくとも一つの条件を満たす、方法。
2. 前記ピストン要素および／または前記スリーブ要素の前記熱可塑性材料は、それぞれ、前記ピストン要素および／または前記スリーブ要素の遠位端に遠位熱可塑性材料部を含み、遠位側のほうに前記ピストン要素を押しながら機械的振動を前記ピストン要素に結合するステップにおいて、前記遠位熱可塑性材料部の少なくとも一部は、前記機械的振動の作用のために液化され、前記第２の建築層の構造に押込まれて、再固化後に前記第２の建築層とのポジティブ嵌合接続を形成する、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも前記ピストン要素は遠位熱可塑性材料部を備え、前記ピストン要素の軸方向の広がりは、前記第１の建築層と第２の建築層との間の距離プラス前記第１の建築層の厚みよりも大きい、請求項２に記載の方法。
4. 前記シャフト部の軸方向の広がりは、前記スリーブ要素の軸方向の広がりよりも大きい、請求項２に記載の方法。
5. 前記コネクタを挿入するステップの前に、前記第２の建築層に止まり穴を設けるさらなるステップを備え、前記コネクタを挿入するステップは、その遠位部が前記第２の建築層の前記止まり穴のベースにもたれかかるまで前記コネクタを挿入するステップを含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記スリーブ要素および前記ピストン要素は両方とも各々が熱可塑性材料を備え、遠位側のほうに前記ピストン要素を押しながら機械的振動を前記ピストン要素に結合するステップは、前記ピストン要素および前記スリーブ要素の両方の熱可塑性材料部を溶融させ、前記液化した熱可塑性材料部をさせるステップは、前記ピストン要素と前記スリーブ要素との間に溶着部を生成する、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
7. 前記スリーブ要素および前記ピストン要素のうちの少なくとも１つは、機械的振動によ
   って液化可能ではない材料を備え、前記液化可能ではない材料にポジティブ嵌合接続を形成するのに好適な構造を備え、遠位側のほうに前記ピストン要素を押しながら機械的振動を前記ピストン要素に結合するステップは、熱可塑性材料部がこれらの構造に流入するようにする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
8. 前記ピストン要素は、外面形状が前記貫通穴の断面に本質的に対応するヘッド部を備える、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
9. 前記スリーブ要素の外面形状は、前記第１の建築層の前記貫通穴の断面に本質的に対応する、請求項８に記載の方法。
10. 前記スリーブ要素の軸方向の広がりｌsには、ｄl−ｄl／２＜ｌs＜ｄl＋ｄlという関係が当てはまり、ここでｄlは前記第１の建築層と第２の建築層との間の距離であり、ｄlは前記第１の建築層の厚みである、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
11. 軽量の建築要素に固定されるためのコネクタであって、前記軽量の建築要素は、第１の建築層と、前記第１の建築層から距離をおいたところに配置された第２の建築層とを備え、
    前記コネクタは、スリーブ要素とピストン要素とを備え、
    前記ピストン要素は、ヘッド部とシャフト部とを備え、前記スリーブ要素に対して軸方向に移動可能であるのに対して、前記スリーブ要素は、少なくとも部分的に前記シャフト部を取囲み、
    前記ピストン要素は、前記軸方向に平行ではない結合面をさらに有し、前記結合面は、機械的振動を前記ピストン要素に結合するためのものであり、
    少なくとも前記ピストン要素は、熱可塑性材料を備え、前記熱可塑性材料の一部は、前記ピストン要素および前記スリーブ要素が軸方向に互いに押付けられている間に前記結合面を介して前記ピストン要素に結合された機械的振動によって、前記軸方向に平行ではない、前記ピストン要素と前記スリーブ要素との間の境界面において液化可能である、コネクタ。
12. 前記ピストン要素および前記スリーブ要素は両方とも熱可塑性材料からなっている、請求項１１に記載のコネクタ。
13. 前記ピストン要素および前記スリーブ要素のうちの少なくとも１つは、金属製部分を備え、たとえば完全に金属製である、請求項１１に記載のコネクタ。
14. 前記ピストン要素および前記スリーブ要素のうちの少なくとも１つは、前記熱可塑性材料によって構築されて配置されるか、または、前記スリーブ要素および前記ピストン要素が互いに押付けられているときに熱可塑性材料との境界面を形成する非熱可塑性部に配置されるエネルギ誘導部材を備える、請求項１１から１３のいずれかに記載のコネクタ。
15. 前記ピストン要素の前記ヘッド部は、遠位側に向かって先細りになっており、前記スリーブ要素は、近位端から遠位に延びるスリットを有する、請求項１１から１３のいずれかに記載のコネクタ。
16. 前記スリーブ要素は熱可塑性ではない部分を含む、請求項１１〜１３のいずれかに記載のコネクタ。
17. 前記スリーブ要素は熱可塑性ではない材料からなる、請求項１６に記載のコネクタ。
18. 軽量の建築要素に固定されるためのコネクタであって、前記軽量の建築要素は、第１の建築層と、前記第１の建築層から距離をおいたところに配置された第２の建築層とを備え、
    前記コネクタは、スリーブ要素とピストン要素とを備え、
    前記ピストン要素は、ヘッド部とシャフト部とを備え、前記スリーブ要素に対して軸方向に移動可能であるのに対して、前記スリーブ要素は、少なくとも部分的に前記シャフト部を取囲み、
    前記ピストン要素は、前記軸方向に平行ではない結合面をさらに有し、前記結合面は、機械的振動を前記ピストン要素に結合するためのものであり、
    少なくとも前記スリーブ要素は、熱可塑性材料を備え、前記熱可塑性材料の一部は、前記ピストン要素および前記スリーブ要素が軸方向に互いに押付けられている間に前記結合面を介して前記ピストン要素に結合された機械的振動によって、前記軸方向に平行ではない、前記ピストン要素と前記スリーブ要素との間の境界面において液化可能であり、
    前記スリーブ要素は、前記熱可塑性材料に加えて、熱可塑性ではない成分を含み、前記スリーブ要素が前記境界面において熱可塑性材料を含むか、または、前記ピストン要素が前記境界面において熱可塑性材料を含む、コネクタ。
19. 前記スリーブ要素がその近位端に前記熱可塑性材料を含み、前記スリーブ要素の前記近位端は、前記ピストン要素の頭部遠位端面との間に境界面を形成する、請求項１８に記載のコネクタ。
20. 前記スリーブ要素がその近位端に前記熱可塑性材料を含まず、前記スリーブ要素の前記近位端は、前記ピストン要素の頭部遠位端面との間に境界面を形成し、前記ピストン要素の前記頭部遠位端面が熱可塑性材料を含む、請求項１８に記載のコネクタ。

Images