JPH10158592A - 構造部品接合のための封着および接着方法 - Google Patents

構造部品接合のための封着および接着方法

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JPH10158592A
JPH10158592A JP9217967A JP21796797A JPH10158592A JP H10158592 A JPH10158592 A JP H10158592A JP 9217967 A JP9217967 A JP 9217967A JP 21796797 A JP21796797 A JP 21796797A JP H10158592 A JPH10158592 A JP H10158592A
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notch
sealing
adhesive
filling
sealant
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JP9217967A
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Hans-Georg Hoehn
ハンス−ゲオルク、ヘーン
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Drei Bond Chem Verbindungstechnik GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二つの構造部品を接合するための封着および
／または接着方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも一方の部品の接合面に少なく
とも一つの通気孔を有する少なくとも一つのノッチを設
け、二つの部品をそれらの接合面において所望の配向に
合体し、そしてノッチが実質上完全に封着または接着剤
で充填されるまで充填開口を通ってノッチへ流体封着ま
たは接着剤を注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、構造部品を接合するための封着
および接着方法に関する。特に本発明は，車両およびエ
ンジン工業における金属製部品、例えばエンジンブロッ
ク、オイルパン、封着フランジ等のための部品を封着お
よびまたは接着する方法に関する。
【０００２】以下において、接着と封着の概念の間に厳
密な区別を設けない。これは多数の用途において場合に
より重点に差はあるにせよ大部分両方の機能が望まれる
からである。それ故接着封着の概念も使用され、これは
元の流体封着剤によって一般に金属製の部品を接合面に
沿って接合することの意味であると理解すべきである。
もし接合すべき部品が他の固着手段により、例えばネ
ジ、積極的に係止または摩擦係合する手段、溶接等によ
り固着されているならば、封着機能はより重要である。
しかしながら付加的な結合手段を用いることなく本発明
による接合方法によって部品を接合することが可能であ
る。
【０００３】金属製部品をそれらの接合面において例え
ば表面封着によってそれらを封着することにより接着す
る方法は既知である。例えば車両工業においては、エン
ジンブロックの異なる部品は接着封着によって接続され
る。このため液状ないしペースト状接着剤が施用ロボッ
トにより所望の接合輪郭に沿ってビードの形に部品の接
合面に施用される。接着のため部品は次にそれらの接合
面に対し相互に対して加圧される。種々の一成分および
多成分接着剤、例えばシリコーン、ポリウレタン、エポ
キシ樹脂接着剤、ホットメルト等を接着材料としてここ
で使用することができる。
【０００４】しかしながら公知の金属部品のための接着
および封着方法は欠点を有する。
【０００５】二つの部品を接合する前にビードの適用後
プレ重合のためまたは接着剤または封着剤のセッティン
グのため通常一定の待ち期間を守らなければならない。
次に組立てステップが実施できる前のこの待ち期間は生
産ラインで達成可能な生産性を低下させる。さらに公知
の接着および封着方法は接合面へ自由にアクセスできる
ことを要するため、接着または封着から独立の部品の事
前組立ては不可能である。
【０００６】加えて、処理すべき部品の品質に対する高
い要求を多くの産業分野において満たさなければならな
い。その結果、例えば軽金属構造における表面品質は絶
えず向上している。車両組立てにおいて接合しそして封
着すべき個々の部品のアルミニウムまたはマグネシウム
の表面はこの間典型的には表面粗さＲz ＜２μｍほど平
滑になっており、そのため封着剤および接着剤がもはや
充分に良くこれら表面へ接着しない。典型的に使用され
る接着封着剤の満足な接着のためには、５ないし３０μ
ｍの最低表面粗さＲz を必要とする。例えばボールベア
リングが接着される時、軽いプレスばめによる軽金属ボ
アの一層急速な拡大は金属上の接着剤の接着が不充分な
場合は外側リングの同時走行を生じさせ得る。温度変化
により、ネジの元応力の損失により、または取付け孔間
の距離が過大な時、表面封着を有するねじ接続では部品
の分離が期待できる。その時表面封着による必要な封着
は金属接合面への封着剤の充分な接着が確保されている
場合にのみ維持される。
【０００７】それ故本発明の目的は、一方では部品を合
体する前の接着剤に起因する待ち時間が回避され、他方
では接合面への封着剤の接着が改善される、構造部品を
接合するための封着および／または接着方法を提供する
ことである。この方法は特に、接着または封着から独立
した部品の事前組立を許容することを意図する。
【０００８】この目的は、接合面の少なくとも一方に少
なくとも一つの充填開口を備えたノッチを設け、二つの
構造部品をそれらの接合面において所望の配向に合体
し、そして前記ノッチが封着剤または接着剤で実質上完
全に充填されるまで前記充填開口を通って前記ノッチへ
流体封着剤または接着剤を注入することよりなる、本発
明に従った二つの構造部品の接合面を封着および／また
は接着する方法によって達成される。充填開口は、二つ
の構造部品が合体された時ノッチと環境の間の連通接続
を提供する。
【０００９】本発明による方法は多数の利益を提供す
る。本発明によれば、接合すべき部品は前もって組立て
られ、そして封着剤が後でノッチと連通する充填開口を
通って注入される。封着剤ビードの適用後一つの部品が
合体されるまでの先行技術に従って守るべき待ち時間を
それによって省略できる。生産ラインの生産性が対応し
て増加し、そしてそれらの接着および封着から独立の部
品の事前組立てのため全体の製造プロセスが一層融通性
になる。組立てと接着封着剤の適用を同時に行う必要性
および接着および封着剤のセッティング時間のために現
在まで存在した制限が完全に排除される。
【００１０】接着または封着剤がノッチ中に係留される
という事実のため、より良好な接着を得ることができ
る。もしノッチが両方へ広げられ、そして残りの接合面
より大きい表面粗さを持つならば、接着はさらに改善さ
れ得る。接合面中に本発明に従って設けられた封着ノッ
チは現在要求される性能パラメーターへ適応させること
ができる。ノッチは多数の異なる形状にそして多数の異
なる容積をもって容易に形成することができる。
【００１１】一つの同じノッチ内で、ノッチの形状は種
々の必要とされるまたは種々の重要な場所において適用
される要求に適応させることができる。例えば、ノッチ
の厚みおよび／または深さは必要に応じその経路におい
て変化することができる。好ましいノッチ形状すなわち
ノッチ経路はＬ字形、Ｕ字形または例えば円形、楕円形
または四角形とすることができる閉じた一般形状であ
る。しばしばノッチは実質上一平面内を延びている。し
かしながらある封着および接着用途に対しては、ノッチ
の一部は該平面から上方または下方へ枝分れし、ノッチ
は三次元形状を与えられることが可能である。このノッ
チ封着プロセスは回転対称な接続に特に適しているが、
封着ノッチの容易に形成される形状は異なる組合せを許
容する。
【００１２】ノッチは部品の接合面に切削するか、また
はもし鋳造部品が含まれていれば部品の鋳造の間に既に
くぼみをつけられることができる。切削したノッチの場
合、ノッチの直径は使用した切削ヘッドの直径と実質上
等しく、そして半円形とすることができる。鋳造部品の
場合、もしノッチが台形断面を与えられるならば有利で
あることが示された。台形の下方へ収束する側縁のピッ
チは好ましくは５ないし３０％である。
【００１３】封着または接着ノッチの深さは好ましくは
１．０ないし１．５ｍｍである。ノッチ幅は一般に接合
面の利用できる幅によって決定される。比較的狭い接合
面の場合、ノッチは好ましくは中心を走る。もしボアが
ノッチと共に形成されるならば、ノッチは好ましくはボ
アの内側を走る。封着表面比２：１がこの場合好まし
い。典型的なノッチ幅は１．０ないし２．５ｍｍである
が、しかしもっと広くてもよい。このような寸法にした
ノッチにより、回転対称部品を接合する時、接合面上の
ビードの適用によって確立された慣用の接続よりも５倍
大きい強度が確かめられた。ノッチは一方の接合面だけ
に、または接合すべき接合面の両方に設けることができ
る。後者の場合、ノッチは接合面において相互に一致す
る形状に配置され、部品が合体された時半円形断面を有
する二つのノッチが例えば円形断面を持った単一ノッチ
を形成するようにすることができる。もしノッチを環境
と接続するため一つだけの開口が設けられるならば、こ
の開口はノッチ内の空気のための通気口として同時に役
立つ。その時開口は対応する寸法とされる。開口は例え
ばノッチに実質上直交して合流するボアとすることがで
きる。しかしながらこの開口はノッチが接合面の自由縁
で合流するように形成することもできる。
【００１４】二つの部品は、封着および／または接着剤
が注入される前に、ねじ、クランプまたは他の接続手段
によって合体することができる。接着封着が唯一の接続
媒体を構成すべき時は、クランプまたはねじのような他
の接続媒体は後で除去される。
【００１５】充填開口に加えて、各ノッチは好ましくは
やはり環境と連通する通気孔を備える。二つのそのよう
な開口を設けることにより、ノッチの通気は封着剤の充
填の間著しく容易化され、そして望ましくない空気混入
および封着剤の不均一分布の危険性が減る。
【００１６】封着剤は、好ましくは接合面への封着剤の
接着が改善されるようにノッチ中へ加圧下に導入され
る。この圧力は封着剤の流動性の関数とし選定され、そ
してノッチの充填において制御し、調節することができ
る。
【００１７】ノッチの充填はまた、通気孔へ制御された
加圧を適用することによっても最適化できる。
【００１８】封着剤の流動および硬化挙動に影響しそし
て最適化するため、封着剤および／または接合すべき部
品をノッチの充填前にテンパーすることができる。所望
の効果に応じて、加熱または冷却を使用することができ
る。
【００１９】ノッチの充填は好ましくは施用量制御下に
行われる。これは漏れへ導き得る気泡の生成および空気
混入が封着ノッチ中に避けられることが確実でなければ
ならないからである。大部分の不透明な接合すべき部品
においては、後からの品質管理は実際上不可能である
か、または例えば超音波法により高いコストにおいての
み可能である。本発明の好ましい具体例による施用量制
御下のノッチの充填はノッチの無気泡充填の監視を確実
にする。
【００２０】施用量制御のため、ピエゾ抵抗圧力センサ
ーを備えたノズルを有する施用弁ユニットが有利に使用
される。このタイプの施用システムは例えば出願人のド
イツ特許３１４３１６９．０から公知である。この施用
システムのノズルは充填開口のタイプに応じ外側ねじを
備えるか、円錐形に製作し、ノズルを充填開口にぴった
り嵌入できるようにしてもよい。施用システムは、部品
の充填開口をプログラムの制御下に作動し、そしてノズ
ルをこの開口へ挿入またはねじ止めするロボットアーム
へ取付けることができる。それ故本発明に従ったプロセ
スは製作プロセスの広汎なオートメーション化を可能に
する。
【００２１】施用量制御の代わりに、封着剤は容積に従
って決定することができる。しかしながら純粋に容積制
御の場合、空気の混入を認識することは不可能である。
【００２２】封着剤は通常５ないし２０ｋｇの製品容器
中に提供される。
【００２３】封着剤による充填は、ノッチ容積に等しい
封着剤容積が充填された時に停止することができる。充
填した封着剤容積は例えば施用量制御により、または容
積の制御によって決定することができる。
【００２４】しかしながら、ノッチの充填はセンサーが
通気孔において封着剤の出現を記録した時のみに停止す
ることも可能である。このため例えば通気孔における反
射変化を記録する超音波センサーまたは光センサーを用
いることができる。もし蛍光マーカーを封着剤へ添加す
るならば、封着剤の出現は蛍光法によって検出すること
ができる。もしノッチが暖かい封着剤で充填されるなら
ば、赤外線センサも考え得る。
【００２５】接着または封着剤による封着ノッチの充填
および／またはその通気に役立ち、そして部品の接合に
は特定の役目を果たさないノッチセグメントは実際の接
着および封着ノッチ中へ合流することができる。このノ
ッチセグメントは、例えば封着ノッチの完全充填の後出
現する封着剤を収容することによって封着ノッチの閉鎖
具として役立つような寸法にすることができる。そのと
き封着剤の量は、このノッチセグメントが封着剤で半分
充填されるように選定される。残った封着剤が実際上ス
トッパーとして作用するので、通気および／または充填
開口の追加の閉鎖はもはや必要でない。
【００２６】封着または接着剤の粘度は有利には５，０
００ないし１０，０００ｍＰ／ｓの範囲内である。
【００２７】封着または接着剤は有利にはペースト状ま
たはチキソトロピックな稠度を有する。これによってノ
ッチの寸法に対して最適化された流動性を確保すること
ができる。
【００２８】接着系は有利には嫌気的に硬化する封着ま
たは接着剤である。これには一、二またはそれ以上の成
分を有する系が含まれる。使用される接着系は、有利に
はヒドロペルオキシド触媒、場合により促進剤として安
息香酸を含んでいる（ジ）メチルアクリレート系であ
る。多数の嫌気接着剤システムにおいては、金属イオン
が触媒として役立ち、そのためそれらは金属製部品の接
着および封着に特に適している。
【００２９】溶剤を含むシリコーンおよび他の製品も接
着系として勿論使用し得るが、しかし溶剤の拡散のため
硬化性が問題である。
【００３０】本発明によって使用される嫌気性封着剤は
２００℃までの温度では安定であり、そして組合せた引
張りおよび剪断抵抗３０Ｎｍｍ2 までを有する。
【００３１】本発明方法は添付図面を含む以下の説明に
さらに説明されている。
【００３２】図面において、図１は封着または接着剤で
充填することができるノッチが本発明方法に従って設け
られている第１の部品の接合面の概略平面図である。
【００３３】図２は、第２の部品と接合される前の線II
−IIに沿った図１の第１の部品の断面図である。
【００３４】図３は、ねじ接続により第２の部品と接合
した図２の第１の部品の拡大図である。
【００３５】図４は、接着ノッチの充填開口中へ封着ま
たは接着剤の注入を示す概略断面図である。
【００３６】本発明方法は、蓋タイプの第１の部品１０
と、接続片の形を有する第２の部品２０の接合について
説明される。
【００３７】図１は蓋１０の接合面１１の平面図であ
る。蓋１０はその外縁に沿った多数のボア１６を有す
る。これらのボアは蓋１０を接続片２０（図２）へ接続
できるねじ接続のために設けられる。蓋１０の接続面１
１にノッチ１２が設けられる。充填開口１３はノッチ１
２中に開き、そしてその他の端は環境へ連通している。
図１に示した例では、第１の部品１０は回転対称であ
る。充填開口１３へ正反対に対向するノッチ１２の区域
に通気孔１４が設けられる。
【００３８】図２は、断面で接合される前の第１の部品
１０および第２の部品２０を図示する。蓋１０の断面は
図１の線II−IIに沿った断面に相当する。接続片２の接
続フランジも蓋１０と接続片２０のねじ接続のためボア
１６を有する。図示した例では第２の部品２０にもノッ
チ２２が設けられる。蓋１０のノッチ１２と接続片２０
のノッチ２２は、二つの部品の合体後実質上円形断面の
ノッチ（図３を見よ）が形成されるように同形である。
しかしながらノッチ１２とノッチ２２とは各自異なる経
路を有し、封着または接着剤で別々に充填できるように
することも可能である。また、ノッチは一方の部品だけ
に設けること（図４の変形例を見よ）も可能である。蓋
１０および接続片２０はそれらの接合面１１，２１にお
いて接続される。
【００３９】部品を合体後、すなわち蓋１０を接続片２
０へねじ固着した後、封着および／または接着剤がノッ
チ中へ加圧下圧入される。もし形状が図１のようであれ
ば、封着剤の流れは充填開口において二つの枝に分れ、
そしてこれら二つの枝の各自はノッチ１２の実質上半円
形セグメントに延びる。ノッチ１２から置換された空気
は通気孔１４を通って逃げることができる。通気孔１４
の位置は、封着剤の二つの流れが実質上同時に到達する
ように選定される。これは空気混入の危険性をなくす。
【００４０】接着剤封着を設けた組立てた部品１０，２
０は図３に示されている。蓋１０は接続片２０へボア１
６を通り抜けるねじ１５によって接続されている。図３
は部品を接続した後の図２の図示の実質上拡大した詳細
である。しかしながら図３の蓋１０は図２の蓋の変形で
ある。図１ないし図３から見られるように、スリーブ１
７が蓋１７に挿入されている。これらのスリーブは本発
明方法によって部品を接続するための追加の可能性の単
なる例である。これらスリーブ１７は図１および２の付
加的な固着なしで蓋１０中に挿入される。図３の変形例
では蓋１０の穴中に環状ノッチ１８が設けられ、スリー
ブ１７を受入れるのに役立つ。スリーブ１７は蓋１０中
にプレスばめによって装着され、そして環状ノッチ１８
は接着剤３０で充填される。接着剤の硬化後、蓋１０中
へのスリーブの固着が確保される。その場合部品の接合
強度は一つまたはいくつかのノッチによる本発明のノッ
チ接着方法の使用のため係数３ないし６だけ増加する。
ノッチ１２，２２は、第１の部品１０と第２の部品２０
の接合面１１，２１の間の良好な封着および／または堅
固な接続が確保されるように配置され、寸法決めされ
る。
【００４１】図４は、部品１０に設けられたノッチ１２
中へ封着剤の注入を詳細に図示する。部品１０は封着剤
の注入前に部品２０と合体される。図示の場合、部品２
０は接合面２１に一致するノッチを持っていない。封着
剤はノッチ中へ施用量のピエゾ抵抗制御のもとに施用ノ
ズル１９を通って圧入される。この場合充填開口１３に
最外側円錐形端部が設けられる。施用量の制御は気泡な
しでノッチを充填することを可能にする。
【００４２】ノッチが完全に充填された時、封着剤は通
気孔１４から溢出し、そしてこれはセンサー（図示せ
ず）によって記録される。その時封着剤３０の注入が停
止される。
【００４３】接着封着を提供すべき部品は実際の接着ま
たは封着プロセスの前にそれらの最終形状に合体できる
ことが明らかである。封着および接着プロセスは後の製
作プロセスの後の時点において望むままに実施すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 蓋の接合面の平面図である。
【図２】 合体前の第１の部品および第２の部品の断面
図である。
【図３】 合体し本発明方法により接合した第１の部品
と第２の部品の部分拡大断面図である。
【図４】 接着剤の注入を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０は第１の部品、２０は第２の部品、１１および２１
は接合面、１２および２２はノッチ、１３は充填開口、
１４は通気孔である。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接合すべき二つの構造部品の接合面を封着
    および／または接着する方法であって、 （ａ）前記接合面の少なくとも一方にノッチを設け、そ
    して該ノッチに少なくとも一つの充填開口を設け、 （ｂ）前記二つの構造部品をそれらの接合面において所
    望の配向に合体し、 （ｃ）前記ノッチが封着剤または接着剤で実質上完全に
    充填されるまで前記ノッチへ前記充填開口を通って流体
    封着剤または接着剤を注入することを特徴とする前記方
    法。
  2. 【請求項２】工程（ａ）において少なくとも一つの通気
    孔をさらに有するノッチが設けられることを特徴とする
    請求項１の方法。
  3. 【請求項３】封着剤は工程（ｃ）において加圧下ノッチ
    へ導入されることを特徴とする請求項１または２の方
    法。
  4. 【請求項４】工程（ｃ）において調節自在な加圧が通気
    孔の外側から適用されることを特徴とする請求項２また
    は３の方法。
  5. 【請求項５】工程（ｃ）の前に、封着剤および／または
    接合すべき構造部品がテンパーされることを特徴とする
    請求項１ないし４のいずれかの方法。
  6. 【請求項６】工程（ｃ）において、施用量制御下にノッ
    チが充填されることを特徴とする請求項１ないし５のい
    ずれかの方法。
  7. 【請求項７】施用量制御のためにピエゾ抵抗圧力センサ
    ーを備えたノズルが使用されることを特徴とする請求項
    ６の方法。
  8. 【請求項８】ノッチの充填はノッチ容積に等しい容積の
    封着剤が注入された時に打ち切られることを特徴とする
    請求項１ないし７のいずれかの方法。
  9. 【請求項９】ノッチの充填はセンサーが（通気）孔にお
    いて封着剤の流出を記録するや否や打ち切られることを
    特徴とする請求項１ないし７のいずれかの方法。
  10. 【請求項１０】５０，０００ないし１００，０００ｍＰ
    ａ／ｓの粘度を有する封着剤が使用されることを特徴と
    する請求項１ないし９のいずれかの方法。
  11. 【請求項１１】ペースト状またはチキソトロピックな稠
    度を有する封着剤または接着剤が使用されることを特徴
    とする請求項１ないし１０のいずれかの方法。
  12. 【請求項１２】嫌気的に硬化する封着剤または接着剤が
    使用されることを特徴とする請求項１ないし１１のいず
    れかの方法。
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