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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6333178
(24)【登録日】2018年5月11日
(45)【発行日】2018年5月30日
(54)【発明の名称】中空円筒型ねじ要素および前記ねじ要素の製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 45/27 20060101AFI20180521BHJP
B29L 23/00 20060101ALN20180521BHJP
【ＦＩ】
B29C45/27
B29L23:00
【請求項の数】22
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2014-547830(P2014-547830)
(86)(22)【出願日】2012年12月6日
(65)【公表番号】特表2015-500754(P2015-500754A)
(43)【公表日】2015年1月8日
(86)【国際出願番号】EP2012074655
(87)【国際公開番号】WO2013092234
(87)【国際公開日】20130627
【審査請求日】2015年11月27日
(31)【優先権主張番号】102011056601.5
(32)【優先日】2011年12月19日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】505055505
【氏名又は名称】フォス・アウトモーティヴ・ゲー・エム・ベー・ハー
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ
(72)【発明者】
【氏名】デ・ベール，ダニエル
(72)【発明者】
【氏名】ジーパー，ギュンター
【審査官】
今井 拓也
(56)【参考文献】
【文献】
中国特許出願公開第１０１９９８９００（ＣＮ，Ａ）
【文献】
中国特許出願公開第１０１８５８３８２（ＣＮ，Ａ）
【文献】
特開２００３−３１１８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０４４０３９３３（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開２００３−０３５３５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２９Ｃ ４５／００ − ４５／８４
Ｂ２９Ｌ ２３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リング状の断面を有する成形品（１）、例えば、ねじ要素、ナット、ソケット、管差込み具、管継手などを製造する方法であって、前記成形品（１）は中空円筒型の本体部（２）を有し、インサート部材（４）を封止収容するための前記本体部の内側通路（３）には、軸方向（Ｘ−Ｘ）に、異なる機能、つまり、シールリング（５，６）と密着する機能、前記インサート部材（４）を直接または間接に保持または固定あるいはその両方を行う機能、前記インサート部材（４）を支持または案内あるいはその両方を行う機能、のうちの少なくとも１つ以上の機能を割り当てられた区域（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９，ＡＺ）が順に並んでおり、前記本体部（２）は少なくとも１つの雌ねじ部または雄ねじ部（１０）あるいはその両方を設けており、繊維（Ｆ）を含んだ可塑化されたポリマー材料が成形金型の少なくとも１つの射出口を通じて前記成形金型のキャビティーに射出され、前記ポリマー材料の固化後に成形品（１）が前記成形金型から取り出されるものにおいて、
前記キャビティーへの射出は、前記シールリング（５，６）の密着または前記インサート部材（４）の保持または固定あるいはその両方に使用されない前記区域（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ８）または前記区域（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９，ＡＺ）における所定領域（１４，１５）において前記射出口を通じて内側通路（３）から径方向外側に向かって行われる方法。
前記キャビティーへの射出は、前記シールリング（５，６）の密着または前記インサート部材（４）の保持または固定あるいはその両方に使用されない前記区域（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ８）または前記区域（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９，ＡＺ）における所定領域（１４，１５）において前記射出口を通じて内側通路（３）から径方向外側に向かって行われる方法。
【請求項2】
円筒状の前記内側通路（３）の全長（Ｌ）にわたって軸方向（Ｘ−Ｘ）に隣接して連なる前記区域（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９，ＡＺ）は、異なった内径（ＤＩ）または異なった肉厚（Ｗ）あるいはその両方を有するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記射出口からの射出は、前記区域（Ａ８）において、または、前記区域における所定領域において行われ、当該区域は前記本体部（２）が最大の肉厚（Ｗ）を有する区域であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記射出口からの射出は、前記本体部（２）の、前記インサート部材（４）の支持または案内あるいはその両方に使用される、特に円筒状に形成された区域（Ａ８）において行なわれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記射出口からの射出は、前記シールリング（５）に密着する区域（Ａ４）の、前記シールリング（５）に密着しない部分領域（１４）において行なわれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記射出口からの射出は、前記シールリング（５，６）が密着する領域と前記インサート部材（４）を保持または固定あるいはその両方を行う領域との間に位置するか、または前記インサート部材（４）を保持または固定あるいはその両方を行う２つの領域の間に位置する区域において行なわれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
前記射出口は、前記ねじ要素（１）の自由端の一方から、特に、フランジ突起（１２）とは反対側に位置するとともに精巧な構造部として外側リングビード（７）が配される方の前記ねじ要素（１）の自由端から、前記ねじ要素（１）の全長（Ｌ）の１／３未満だけ離間した射出箇所（２００）に位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記ねじ要素（１）の射出箇所（２００）は、前記内側通路（３）の内周面に設けられた窪み（１８）内に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
射出の際に、前記本体部（２）の特に後端に、径方向に拡大されたフランジ突起（１２）が形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項10】
前記射出口からの射出は、前記フランジ突起（１２）が位置する、前記本体部（２）の軸方向の所定領域（Ａ１，Ａ２，Ａ３）において行なわれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記キャビティーへの射出は、繊維（Ｆ）が前記本体部（２）内にあって主として軸方向（Ｘ−Ｘ）と平行に配向するようにして行なわれることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
前記キャビティーへの射出は、トンネルゲート、リングゲート、ディスクゲートまたはダイヤフラムゲートで行なわれることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記キャビティーへの射出は、トンネルゲートにより、少なくとも２つの軸対称配置または中心対称配置された射出口を通じて行われることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記キャビティーへの射出は、トンネルゲートにより、３つまたは４つの軸対称配置または中心対称配置された射出口を通じて行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
可塑化されたポリマー材料は、前記成形品（１）の熱可塑性母材を形成するプラスチックであり、特に、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）またはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
前記キャビティーへの射出に際し、前記成形品（１）に、内側溝、外側溝例えば円周溝、内側の段または外側の段例えば径方向張り出し部または径方向引っ込み部、またはテーパ区域（Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７）あるいはそれらを組み合わせたものが形成されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
可塑化されたポリマー材料は、体積パーセントにて２．５〜７５パーセントの繊維（Ｆ）を含んでいることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
可塑化されたポリマー材料は、質量パーセントにて３０〜７０パーセントのガラス繊維を含んでいることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
繊維（Ｆ）は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの長さを有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項20】
繊維（Ｆ）は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの長さを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
繊維（Ｆ）は、約３μｍ〜３５μｍの平均直径を有することを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項22】
フランジ突起（１２）から前記本体部（２）への外側移行部（１６）の輪郭は、“引張り三角の手法”によって成形されることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リング状の断面を有する成形品、例えば、ねじ要素、ナット、ソケット、管差込み具、管継手などを製造する方法であって、前記成形品は中空円筒型の本体部を有し、インサート部材を封止収容するための前記本体部の内側通路には、軸方向に、異なる機能、つまり、シールリングと密着する機能、インサート部材を直接または間接に保持および／または固定する機能および／またはインサート部材を支持および／または案内する機能を割り当てられた区域が順に並び、前記本体部は少なくとも１つの雌ねじ部および／または雄ねじ部を設けており、繊維を含んだ可塑化されたポリマー材料が成形金型の少なくとも１つの射出口を通じて前記成形金型のキャビティーに射出され、前記ポリマー材料の固化後に上記成形品が前記成形金型から取り出されるように構成した方法に関する。さらに本発明は、このような方法によって製造可能な成形品にも関する。
【背景技術】
【0002】
射出成形は、良く知られた、特にプラスチックに使用される間欠的な成形方法である。射出成形は、工業的にそのままで使用可能な成形品を、大量の個数にて、高い精度で製造することを可能にする。そのため、射出成形機の射出装置内で、それぞれの材料つまり成形材料が可塑化されて、射出成形金型内に射出される。現在の射出成形機は、成形材料を可塑化して、スクリューによって供給し、金型内に射出するように動作する。金型のキャビティーないし成形空洞内で、ポリマー材料は固化し、その後に、成形品が金型から取り出される。固化に際して生ずる体積収縮は、基本的に−ただし一定程度まででしかないが−取り出し前に加えられる再加圧によって補償することが可能である。射出成形により、熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチックおよびエラストマーを加工することが可能である。また、熱可塑性プラスチックの射出成形に際し、繊維を含んだ材料の使用が可能であることが知られており、これにより、比較的高強度の成形品を製造することができる。
【0003】
冒頭に述べた形式の製造方法およびその成形品は、特許文献１から知られている。また、特許文献２も類似の成形品を開示しており、そこでの特殊な点は、一方で、成形品の本体部、他方で、それが設けられている限りで、ねじ山および／またはシールリングが、異なったポリマー材料から、多成分射出成形法で製造される点にある。
【0004】
特許文献１で知られた方法によれば、キャビティーへの射出は、少なくとも２つの射出口を通じ、繊維が成形品の軸方向引張りおよび捩りの主応力方向に応じて配向するようにして行なわれる。その際、射出は軸方向に行われ、成形材料は金型の内部コア周りをリング状に流れて、射出口の間で合流する。これらの箇所には、一般に成形品のその他の部分よりも強度の低いウェルドラインが生ずる。この公知の成形品の、荷重に対応した構造の基本は、一方では、リング状断面の円周方向において成形品の縦軸に対して直角に配向する繊維の割合が、他方では、成形品の軸方向に配向する繊維の割合が、それぞれ５０パーセント未満であるという点にある。この方法によって、驚くべきことに、ウェルドラインの不適な影響を少なくとも部分的に補償することができる。ただし、工業的な適用、特にねじ要素の場合、成形品の捩り応力に対する要求の重要性が成形品の軸方向引張り応力に対する要求の重要性のかげに隠されてしまうことが少なくないことは明らかであるが、この場合には、特に、成形品の螺入または螺脱に際して破壊なしに許容可能な最大トルクが重要となっている。このことから、特に、せん断強度の向上ならびに再加圧効率の向上が求められることになる。その際、再加圧効果とは、特に、再加圧が行なわれることによる、空隙のない、かつ−ウェルドラインが存在する場合には−ウェルドライン強度の向上をもたらす、均質なキャビティー充填の実現であると理解される。上述した公知のマルチゲート方式の場合、ホットランナーノズルが使用される場合には、いずれにせよ、付加的な工程安定化対策が講じられなければ、高信頼度の均質なキャビティー充填は保証されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際特許公開公報第２００９／１２４９９４号
【特許文献2】ドイツ特許公開公報第１０２０１００１０６５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、技術的に容易な実施可能性を実現すると同時に、向上した強度、特に軸方向引張り強度を備えた、リング状断面を有する成形品、例えば、ねじ要素、ナット、ソケット、管差込み具、管継手などを製造することができる、冒頭に挙げた形式における高信頼度の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】
本発明によれば、製造方法に関する上記課題は、キャビティーへの射出を、シールリングの密着またはインサート部材の保持および／または固定に使用されない区域または当該区域の所定の領域において、射出口を通じて内側通路から径方向外側に向かって行なうことによって解決される。その際、好ましくは、射出口は、封止領域と保持領域との間または２つの保持領域の間にある所定の領域に位置してもよい。その際、キャビティーへの射出は、トンネルゲート、リングゲート、ディスクゲートまたはダイヤフラムゲートで行なうことが利点をもって可能であり、その際、トンネルゲートでは、少なくとも２箇所射出、好ましくは５箇所射出まで行うことが可能であり、特には３箇所射出を行なうことができる。この場合、キャビティーへの射出は、成形品のリング状の内側断面に円周方向に均等に分散配置された少なくとも２つの射出口を通じて行うことができる。
【0008】
さらに、上記課題、特に本発明による方法で製造可能な成形品については、本発明によれば、前記本体部がその外周または内側通路の壁面に、シールリングの密着またはインサート部材の保持および／または固定に使用されない区域または当該区域の所定の領域に配置された射出箇所を有することによって解決される。
【0009】
その際、繊維は、本体部内部において、特に、内側溝または外側溝例えば円周溝、および／または内側の段または外側の段例えば径方向張り出し部または径方向引っ込み部ならびにねじフランクにおいても、好ましくは実質的には、成形品の軸方向と平行に配向されている。その際、射出箇所は、その作用上好適には、組付け時および成形品の個々のケースに応じ最高荷重が生ずる領域の近傍に配置されるとよい。ゲート領域と、荷重される領域ならびに、ねじ要素がオプショナルに精巧な構造部、例えば後に詳細に説明する保持突起を有する領域との間隔が僅かであることにより、最適な再加圧効率が、−したがって部材強度も−、実現可能である。
【0010】
射出箇所が、封止または保持の点で一定程度無機能な、換言すれば、特にシール面と接触していない区域または領域に位置していることにより、これらの箇所で技術的にコストのかかる後加工作業とくに湯口ばりの除去および／または表面研磨の後加工作業を行なうことが不要となる、好適である。
【0011】
本発明は、成形品の形態と機能との有利な結び付きや、その内側通路に配置された種々の区域および領域と成形される部材の内部から実現される特別な射出技術および形状との有利な結び付きに基づいている。本発明により、本発明による成形品が螺入試験において生ずる荷重時に耐えることのできる捩りモーメントは、特許文献１において開示された方法で製造された部材に比較して、４０パーセントから約６０パーセントまで向上する。
【0012】
その際、保持領域したがってインサート部材を直接または間接に保持および／または固定する機能を有する軸方向区域と、シール領域つまりシールリングが密着する領域としての機能を有する軸方向区域との間に位置する射出箇所が、その区域として特に適していると見なされる。したがって、このような好ましい射出箇所は、特に、ただし、それに限られるわけではないが、インサート部材のもっぱら支持および／または案内に使用される区域に位置していてよい。
【0013】
本発明による成形品は、ねじ要素として、好ましくは、例えば、ねじまたはナットとして形成され、少なくとも１つのねじ山を有する点からして、本発明により、キャビティーへの射出後に、爾後に荷重される部材領域、例えばねじフランク、つまり螺入領域において、トルク伝達領域に比較して、より高い再加圧効果が達成可能である。これは、特に、射出成形時に非常に均質かつ、特にリングゲート、ディスクゲートまたはダイヤフラムゲートの場合にウェルドラインなしでも形成される構造に起因して、好ましくは、雄ねじ部領域ならびに内側溝または外側溝例えば円周溝、および／または内側の段または外側の段例えば径方向張り出し部または径方向引っ込み部の領域に生ずる。本発明のその他の好適な実施態様の特徴は、従属請求項の記載内容ならびに以下の説明に述べる通りである。
以下、複数の好ましい実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。各図は以下を示している。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明による射出成形法によって製造可能な、リング状断面を有する本発明による成形品の第１の実施形態の側面図である。
【図6】特に本発明による射出成形法で製造可能な、リング状断面を有する本発明による成形品の第２の実施形態の平面図である。
【図8】本発明による成形品の本体部からフランジ突部への移行部の構造を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に述べる説明につき、本発明はここで述べられた実施形態に制限されるものではなく、またその際、以下に説明する特徴組み合わせの必ずしもすべてもしくは複数の特徴に制限されるものでもなく、むしろ、各実施形態の個々の部分特徴のそれぞれはそれと関連して説明された他のすべての部分特徴から切り離されても、それ自体、かつ、他の実施形態の任意の特徴と組み合わされても、本発明上の意義を有することをここで明確に強調しておく。図面の各図において同一の部品には常に同一の符号を付してあるため、それらの説明も通例１回行なわれるだけである。
【0016】
図１〜図５は、図２に示した下方から見た図が具体的に示しているように、リング状の断面を有する、本発明による成形品１の第１の実施形態を示したものである。これらは、特に、本発明による射出成形法によって製造可能な中空ねじ要素である。
【0017】
成形品１は、中空円筒型本体部２を有しており、特に図４および図５から具体的に理解できるように、インサート部材４を封止収容するためのその内側通路３には、軸Ｘ−Ｘ方向に、それぞれ異なる機能を割り当てられた区域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９が隣接して連なっている。これらの区域とは、例えば、特にインサート部材４に配置することができる１つ以上のシールリング５、６と密着する区域Ａ４、Ａ６、インサート部材４を直接または間接に保持および／または固定する１以上の区域例えば保持区域Ａ９および／またはインサート部材４を支持および／または案内するテーパ区域Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７または円筒区域Ａ２、Ａ８である。
【0018】
例えば、図示された実施形態において、端部の保持区域Ａ９における本体部２の外周には、インサート部材４を間接的に保持および／または固定するために、インサート部材４に配置された少なくとも１つのロック要素９と連携する好ましくはリング状のロックケージ８が係合、好ましくはスナップインされる、特に精巧に形成された外側リングビード７が位置している。ここで、図４および図５は、この間接的な保持および／または固定が異なった方法で実現可能であることを示しており、図５に示した解決技法の詳細については欧州特許公開公報第０９１３６１８号の開示内容全体が参照される。
【0019】
本体部２には、また、少なくとも１つの雌ねじ部および／または−図示したように−雄ねじ部１０が配置されている。この雄ねじ部１０を経て、本発明による成形品１は、図４に示したように、別個の部材１１に螺入可能である。本発明による成形品１の製造には、繊維Ｆを含んだ可塑化されたポリマー材料が（不図示の）成形型の少なくとも１つの射出口を通して成形型の空洞、いわゆるキャビティーに射出され、ポリマー材料の固化後に成形品１が成形型から取り出される。
【0020】
本発明によれば、キャビティーへの射出は、内側通路３から径方向外側に向かって行なわれ、その際、射出口からの射出は−以下になお詳細に述べるように−インサート部材４のシールリング５、６の密着または前記インサート部材の保持および／または固定に使用されない区域またはそのような区域の所定の領域で行なわれる。
【0021】
可塑化されたポリマー材料は、成形品１の熱硬化性母材を形成する樹脂であってよい。その際、可塑化されたポリマー材料は、エポキシ樹脂（ＥＰ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、ビニルエステル樹脂（ＶＥ）、フェノールホルムアルデヒド樹脂（ＰＦ）、ジアリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、メタクリレート樹脂（ＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、アミノ樹脂、メラミン樹脂（ＭＦ／ＭＰ）またはユリア樹脂（ＵＦ）が可能である。
【0022】
熱硬化性母材を有する成形品１は、母材の硬化後ないし架橋後には、もはや成形不能である。ただし、前記成形品１は高い温度使用範囲と極めて高い強度を有している。これは、特に、高温下で硬化される熱硬化系に当てはまる。ただし、好ましい実施態様において、可塑化されたポリマー材料は、成形品１の熱可塑性母材を形成するプラスチックである。このような場合には、通例構造目的に使用される、基本的にあらゆる熱可塑性プラスチックが使用可能であるが、プラスチックはポリアミド（ＰＡ）、特に、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、例えば好ましくはポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）またはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）であれば特に好適である。
【0023】
熱可塑性母材を有する繊維強化プラスチックは事後的になお成形可能または溶接可能である。前記成形品は冷却後に直ちに使用可能であるが、ただし、高温時に軟化する。その際、繊維含有量が高まると共に、そのクリープ傾向は低下する。この場合、特に好ましいとして挙げた熱可塑性材料の利点は、特に、高い母材強度と、高い温度負荷時に使用可能なことである。
【0024】
繊維は、図３、図４、図５および図６に示した断面図に示唆されており、符合Ｆで表されている。繊維Ｆとしては、非晶質繊維Ｆ、例えばガラス繊維、異方性繊維Ｆ、例えば炭素繊維および／またはアラミド繊維が使用可能である。その際、可塑化されたポリマー材料は、体積パーセントにて２．５〜７５パーセント、好ましくは１５〜４０パーセントの繊維Ｆないし質量パーセントにて３０〜７５パーセント、好ましくは５０、６０または６５質量パーセントのガラス繊維を含んでいてよい。繊維Ｆは、特にガラス繊維としての態様において０．１ｍｍ〜１０ｍｍの長さ、好ましくはいわゆる短繊維としての態様において０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの長さまたは、長繊維としての態様において１．０〜１０．０ｍｍの長さを有していてよい。
【0025】
高い部材安定性の趣旨からして、キャビティーへの射出−つまり、成形品１の前面近傍での射出−は、繊維Ｆが、本体部２内にあって、爾後の螺入工具による螺入時に生ずる捩り荷重に対して有利なように、主として、つまり、特にガラス繊維の場合、５０パーセント超が軸方向Ｘ−Ｘと平行に配向するようにして行なわれるのが好適であることが判明した。これは、例えば、コンピュータ援用Ｘ線断層撮影解析によって証明することができる。この点に関して、上記荷重時に工具によって捩りモーメントがもたらされるのは確かであるが、螺入時にねじ要素１のねじ山に生ずる力を経て機械的な軸方向応力も発生するために、力の作用部近傍の最大負荷領域には高い軸方向力を有する３軸応力分布状態が生ずることに留意しなければならない。
【0026】
繊維Ｆは、約３〜３５μｍ、好ましくは５〜２０μｍの平均直径を有していてよい。非晶質繊維Ｆの場合、繊維形状の利点は、基本的にはサイズ効果の利用にある。コンパクトな材料の弾性モジュールと繊維Ｆの弾性モジュールとは大略等しいが、基本的に、繊維Ｆは縦伸び方向に、固化したポリマー材料よりも、高い弾性モジュールおよび高い引っ張り強さを有しなければならない。また、母材の伸び率も繊維Ｆのそれよりも高くなければならない。ただし、溶融体から引き出される非晶質繊維は、冷却時にその表面に圧縮残留応力が発生し、それによって繊維Ｆの亀裂発生を防止することができるという利点を有している。
【0027】
異方性繊維とくに炭素繊維は、高い比強度と高い比剛性が求められる場合に使用される。通例約５〜８μｍの直径を有し、現在ではほとんどポリアクリルニトリルから製造されている炭素繊維の場合、繊維方向の強度および剛性は繊維方向に対して横方向のそれよりも遥かに高い。この場合、その重大な特徴は高い引っ張り強さである。また、一般市販のフラット繊維の使用も可能である。
【0028】
本発明によれば、繊維Ｆとしてアラミド繊維が使用されてもよい。Ｕ．Ｓ．Ｆｅｄｅｒａｌ Ｔｒａｄｅ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎの定義によれば、アミド基の少なくとも８５パーセントが２つの芳香環に直接結合されている長鎖合成ポリアミドがアラミドまたは芳香族ポリアミドと称される。アラミド繊維は、炭素繊維も同様であるが、負の熱膨張率を有しており、したがって、加熱時に収縮する。その比強度およびその弾性モジュールは炭素繊維よりも低い。ただし、母材材料の正の膨張率と相俟って、寸法精度の高い成形品１の製造が可能である。しかしながら、この種の成形品１の圧縮強度は、炭素繊維含有成形品１に比較して低い。
【0029】
ここで、本発明による方法ないし本発明による成形品１にとって優れた適性を有する代表的な材料として、半結晶性半芳香族性コポリアミドをベースとして製造され、５０質量パーセントのガラス繊維（長さ：０．３ｍｍ、直径：１０μｍ）で強化された熱可塑性構造材料を挙げておく。ＰＡ ６Ｔ／６ｌ（ＩＳＯによる）またはポリフタルアミド（ＡＳＴＭによる）の名称ないし、例えば商標名“Ｇｒｉｖｏｒｙ ＨＴＶ−５Ｈ１ ｓｃｈｗａｒｚ ９２０５”で知られるこの材料は、他のポリアミドに比較して、高い強度および剛性ならびに優れた化学物質耐性および耐熱寸法安定性を有している。
【0030】
通例均一な厚さのフラットな層のみが製造されるカレンダリングとは異なり、射出成形では、金型キャビティーが完成した成形品１の形状と表面構造を決定するため、これにより、リング状断面を有する成形品を１工程で製造することが可能である。キャビティーへの射出に際し、成形品１に、ねじ山１０（単数または複数）ならびに、内側溝、外側溝例えば円周溝、内側の段（Ａ８／Ａ９移行部）または外側の段（２／１２移行部）例えば外側張り出し部または内側引っ込み部、および／またはテーパ区域Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７を形成することができる。したがって、射出に際し、中空円筒型成形品１の本体部２には、肉厚Ｗの相違する軸方向区域も形成することができる。これは、成形品１の軸方向長さＬ全体にわたって外径（一般に、図３，図４，図５，図６および図７において、符号ＤＡで表されている）が一定であれば、例えば、内側通路３の長さＬ全体にわたって軸方向に隣接して連なる区域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９が異なった内径（一般に、図３，図４，図５および図７において、符号ＤＩで表されている）で形成されることを条件として、実現可能である。ここで、内側通路３はインサート部材４の差込み方向Ｓに全体としてテーパしており、その際、若干の区域Ａ２，Ａ４，Ａ６，Ａ８では内径ＤＩはそれぞれ一定に保たれていることに注意しなければならない。ただし、軸方向において−差込み方向Ｓで見て−最後の区域Ａ９では、ロック要素９を収容するために、内径ＤＩは拡大されている。これにより、外径ＤＡが大略一定であれば、異なった肉厚Ｗが生ずる。
【0031】
射出成形法により−本発明による成形品１のすべての実施形態に示されているように−射出に際して、本体部２の特に後端に、特に螺入工具のマニュアル操作用または工具操作用に外側多角形輪郭１３を形成してもよい、径方向に拡大されたフランジ突起１２も形成することが可能である。この場合、図示した本発明による成形品実施形態とは異なって、フランジ突起１２が位置する本体部２の軸方向領域（例えば区域Ａ１，Ａ２，Ａ３）で射出が行なわれることも可能でありかつ好適である。
【0032】
射出口からの射出は、好ましくは−図３および図７に示したように−区域Ａ８、または本体部２が（フランジ突起１２の領域の“肉厚”を別として）最大の肉厚Ｗを有する本体部２の区域の１領域で行なうことも可能である。その際、射出箇所は−図３および図７に示したように−好ましくは、フランジ突起１２とは反対側に位置している、ねじ要素１の自由端から、ねじ要素１の全長Ｌの１／３未満だけ離間していてよい。この場合、この端部に位置する精巧に形成される外側リングビード７に関しては、再加圧の効果は特に高い。この区域Ａ８は、特に、インサート部材４の支持および／または案内に用いられる、本体部２の円筒状に形成された区域Ａ８である。この区域Ａ８では、組付け状態にてインサート部材４は成形品１に対して遊びＳＰを有することが可能であり、そのため、この区域Ａ８では、ゲートが同所に設けられれば、特に湯口バリを取り去りおよび／または表面を研磨するための技術的にコストのかかる後加工作業を不要とする利点が得られる。
【0033】
射出成形時の材料温度は約１００ＥＣ〜３５０ＥＣ、射出圧力は約４００ｂａｒ〜１６００ｂａｒ、金型温度は約４０ＥＣ〜１６０ＥＣであってよい。熱可塑性プラスチックの加工に際しては、熱可塑性材料を溶融させるため、スクリューは相対的に高温である。これに対して、金型は、形成された成形品１を冷すために、相対的に低温である。これはコールドランナー方式と称される。熱硬化性プラスチックの加工に際しては、可塑化装置の温度は流動−硬化挙動に適合されなければならず、したがって、一般に熱可塑性プラスチックの場合よりも低温であるが、他方、金型は、材料が同所で硬化し得るよう、射出装置よりも高温に保たれなければならない。これはホットランナー方式と称される。本発明によれば、ホットランナー方式より、コールドランナー方式が好ましい。
【0034】
固化時に生ずる成形品１の体積収縮は、取り出し前に加えられる再加圧によって補償可能である。その際、本発明による方法での成形品１の製造に際し、冒頭に述べた公知の方法で製造された成形品に比較して、再加圧の効率は向上し、つまり、特にキャビティーの充填度が高まったが、このことは完成した成形品１においてウェルドライン強度と部材強度の向上ならびに約１０パーセントも高い密度の形で現れた。密度は、理論的に計算された密度とほぼ同一である。
【0036】
代表的な例として図示した双方の成形品実施形態は、キャビティーへの射出の方法、特には、可塑化されたポリマー材料の流入路から成形品を形成するためのキャビティー金型領域への移行がどのようにして行なわれるかによって相違している。射出成形技術では、この領域の構成、したがって、射出成形される成形品１と射出成形後に成形品から取り除かれる残存物いわゆるスプルーとの接続箇所がゲートと称される。
【0037】
既述したように、符号１００で表されているスプルーは、図４および図５の場合を別として、図中に共に図示されている。本発明によれば、射出形成技術において、トンネルゲート、リングゲート、ディスクゲートまたはダイヤフラムゲートと称されるような、成形品１とスプルー１００との溶着接合による結合が好ましい。スプルー１００は、それが部材に固着しているために、その後の工程において成形品１から切り離されなければならず、これは機械加工、例えばプレス、穴あけ、研削、旋削、切断および／または研磨により、または熱加工処理、例えばトーチ切断またはレーザ切断によって行なうことが可能である。
【0038】
図１〜図３に示した本発明による成形品１の実施形態では、いわゆるトンネルゲートが実現された。キャビティーへの射出は、少なくとも２つ、具体的には、好ましい実施形態において成形品１のリング状の内側断面に円周方向に互いに１２０Ｅだけずれて位置する、３つの軸対称配置または具体的には中心対称配置された射出口によって行なわれたが、これは特に図３に示した形のスプルー１００に反映されている。２，３，４または５箇所の射出点が可能である。スプルー路は放射状に内側から外側に向かって延びていたが、この場合、本発明の範囲を逸脱することなく、内側通路３の円周の接線に対して直角をなさずに延びるようにすることも可能である。この種のゲートでは、射出箇所の間の大略中央にそれぞれウェルドラインが生ずる。
【0039】
本発明の第２の実施形態において、射出は、図６および図７が示すように、単一の、リング状の周回タイプの射出口によって行なわれる。成形品１とスプルー１００とのこのような形式の溶着接合による結合はディスクゲートと称されるが、場合によっては、これに代えてリングゲートなる用語も使用される。ただし、通例（この場合もそうであるが）、リングゲートなる用語は上位の一般的な概念として使用され、その中にディスクゲート（図６，図７）、ダイヤフラムゲート（円錐状に形成されたスプルー１００を有する）およびいわゆるクラウンゲート（外からリング状）が下位概念として組み入れられる。これらのすべてのゲートにおいて、成形品１にウェルドラインが生じない利点を持つ。特に、本発明による方法において、ディスクゲートによる射出箇所２００におけるポリマー材料の短い流動距離にて、成形品１とスプルー１００との間の最大結合面積と共に、非常に均質性の高い成形品構造を達成することが可能である。
【0040】
ゲート、したがって特に、射出口からの射出が行なわれる射出箇所２００は、シールリング５，６が密着する領域とインサート部材４を保持および／または固定する領域との間、またはインサート部材４を保持および／または固定する２つの領域の間に位置していてよい。
【0041】
一般に、この射出箇所２００は、ねじ要素１の２つの自由端のうちの一方の自由端から、ねじ要素１の全長Ｌの１／３未満だけ離間し、特に−スプルー区域Ａ８につき、図３および図７に示したように−フランジ突起１２とは反対側に位置する、精巧に形成される構造部として外側リングビード７が位置していてよい、ねじ要素１の自由端から、ねじ要素１の全長Ｌの１／３未満だけ離間しているのが好ましい。この種の精巧な構造部は、雄ねじ部１０および、フランジ突起１２から本体部２への移行部１６と同様に、最大の機械荷重のかかるねじ要素１の領域を表している。これらの領域から射出口が僅かしか離間していないことにより、流動距離が短くなると同時に、最適な高さの強度と局所的に平均を上回る強度の達成が保証される。
【0042】
本発明は図示して説明した実施形態に制限されるものではなく、発明の趣旨において同一の機能を有するあらゆる実施形態をも含むものである。したがって、すでに上述の説明から明らかなように、図示したものとは別途の方法で射出を実現することも可能である。この点で、特に、図３および図６から理解できる、内側通路３の内周面に配置された溝が、−これらは符号１４および１５で表されており、それぞれ、区域Ａ３と共に一部、シールリング５が密着する円筒状区域Ａ４に位置し、あるいは、テーパ区域Ａ１と共に一部、インサート部材４の支持および／または案内を行なう円筒状区域Ａ２に位置している−参照される。その際、組付け状態において、図４が示すように、シールリング５も−ただし、内壁面に密着せずに−最後に挙げた区域Ａ２に位置させることができる。内側通路３の内周面に配置された溝１４，１５は、本発明による成形品１を有する器具を好ましくはその案内に使用することのできる、特にガス状流体のために意図的に設けられた漏れ路を示している。これらの溝１４，１５は、同じく、スプルー１００の結合に特に適した領域を表しており、その際、射出口からの射出が総じてシールリング５の密着する区域Ａ４で行われようとも、溝１５はシールリング５が密接することのない部分領域である。したがって、区域領域Ａ３／Ａ４に位置する溝１５は特にリングゲートに適し、区域領域Ａ１／Ａ２に位置する溝はダイヤフラムゲートに適している。こうした場合、十分な漏洩流れを保証するために、溝１４，１５は、図面に示されているよりも幅広および／または深く形成することが可能である。
【0043】
さらに、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、さらに付加的で有利な技術対策を講ずることが可能である。その意味で、例えば、図２および図３は、ねじ要素１の射出箇所２００が内側通路３の内周面の窪み１８に配置されていることを示している。これらの窪み１８は、図２から特に明確に読み取ることができる。これらの窪みは、本体部２が最大の肉厚Ｗを有する区域Ａ８の領域、特に、インサート部材４の支持および／または案内に資する区域Ａ８に配置されている。
【0044】
図３において、窪み１８の高さＨは、射出箇所２００でのねじ要素１の内径Ｄ１（同図右側半分）と、区域Ａ８においてスプルー１００が位置していない箇所でのねじ要素１の内径Ｄ０（同図左側半分）との差の１／２の値として生じている。この高さＨは、好ましくは、約０．５ｍｍ以下、特に０．２５ｍｍ〜０．３５ｍｍであってよい。スプルー１００を切り離した後、窪み内にバリが残っていることがあるが、それによって本発明によるねじ要素１の機能性がなんらかの形で不適な毀損を蒙ることはない。これにより、有利には、後加工作業を回避することができる。その際、区域Ａ８においてスプルー１００が位置していない箇所でのねじ要素１の内径Ｄ０（同図左側半分）は、好ましくは、軸方向Ｘ−Ｘに配置された次の円筒状に形成された区域Ａ６の内径ＤＩとまったく同一であってもよい。
【0045】
実施形態中に図示していないケース、つまり、成形品１の内側通路３内に、内側溝例えば円周溝および／または内側段、例えば、成形品１の縦軸Ｘ−Ｘの両方向にアンダカットされた区域したがって内側通路３のその他の断面に比して引っ込んだ箇所を生ずる径方向張り出し部または引っ込み部が形成されているケースについては、これらは、−例えば、保持区域およびシール区域−ゲートに不適であることが認められるが、それは、この種のアンダカットされた区域ではスプルー１００を切り離すことが非常に困難だからである。また、インサート部材４を支持および／または案内するテーパ区域Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７自体も、上述した溝１５の場合を例外として、当該箇所で材料射出を行なうにはあまり適していない。
【0046】
さらに、部材１１への螺入時の本発明による成形品１の荷重容量を向上させる付加的で有利な技術対策として、図４および図５が示すように、本発明による成形品１のための外側シールリング１７を配置することのできる、フランジ突起１２から本体部２への移行部１６の輪郭を、公知のように円弧区域とくに四分円区域によるのではなく、いわゆるツリールート形状のように形成することが可能である。これにより、ネックないしシール１７用の溝として形成された移行部１６の、ノッチ応力の解消をもたらす形状が生じ、有利には、部材１１への螺入時に本発明による成形品１が耐えることのできる捩りモーメントが、従来の形状の部材に比較して、さらに約２０パーセントまでも向上する。
【0047】
図８は、上記移行部１６のこうしたいわゆるツリールート形状の構造を具体的に示したものである。この構成は以下のようにして行なわれる：先ず、第１のステップにおいて、フランジ突起１２ないし本体部２に対してそれぞれ角度μをなす構造線“ａ”が形成される。その際、角度μは、特に、３０°〜６０°、好ましくは４５°であってよい。第２のステップにおいて、第１のステップで形成された三角形の斜辺の中心から出発する構造線“ｂ”が形成される。この構造線は、フランジ突起１２または本体部２に対して、二等辺三角形が生ずるようにして形成される。第３のステップにおいて、第２のステップで形成された三角形の斜辺の中心から出発する構造線“ｃ”が形成され、この場合にも、図８に示したように、二等辺三角形が生ずる。この構成方式はそれ自体公知であり、“引張り三角法”と称される。次いで、最後の第４のステップにおいて、構造線“ｃ”および“ａ”の終点Ｅ，Ｆが、第１〜第３のステップで形成された多角形構造を近似的に丸める曲線１８によって結ばれる。これには、特に、互いに接線を介して連続する複数の曲線を使用することができる。図８には、この種の複数の曲線に対応する代表的な半径がＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４で表されている。同じく、こうした構成は３本の構造線に制限されるものではなく、好ましくは角度μに応じて、任意の数のさらなる構造線を加えることが可能である。
【0048】
上述した特徴の全体を備えている本発明による成形品１は、本体部２が内側通路３の壁面に、区域Ａ１，Ａ２，Ａ５，Ａ７，Ａ８，Ａ８または、区域Ａ１／Ａ２、Ａ３／Ａ４の１領域に配置された射出箇所２００を有しており、前記区域の全体または前記領域のみがシールリング５，６の密着またはインサート部材４の保持および／または固定に利用されないことを特徴としている。これらの射出箇所は、図中に符号２００で示されており、スプルーを除去するために行なわれる加工法に応じ、巨視的または微視的に、スプルー残滓としてまたは少なくとも、本発明による成形品１内で射出箇所から出て放射状に延びる繊維を具体的に示す断面撮像によって認識することが可能である。
【0049】
図９に示した成形品１において、中空円筒型の本体部２は内側通路３を有しており、前記内側通路の内径は−テーパして形成された差込み区域Ａ１を除き−その全長にわたって一定である。この場合にも、軸方向Ｘ−Ｘには、図示した２つのシールリング５，６を密着させる機能ならびにインサート部材４を支持および／案内する機能に応じ、符号Ａ１，Ａ４，ＡＺ，Ａ６およびＡ８で表された、それぞれ異なる機能を割り当てられた区域が隣接して連なっている。この場合、中間区域ＡＺは図４および図５に示した実施形態の区域Ａ５に相当しているが、テーパして形成されてはいない。インサート部材４を直接または間接に保持および／または固定する特別な区域Ａ９および、それと共に、精巧に形成された前記構造部も存在していない。この場合、インサート部材４用のロック要素９は、組付け状態において、フランジ突起１２とは反対側に位置する成形品１の端部に相補係合している。したがって、この場合、たとえ本発明の他の実施形態においてそれが好ましいとしても、内側通路３のどの区域にも固有の内径ＤＩが対応している必要はない。
【0050】
本発明による成形品１のこの実施形態も、製造金型キャビティーへの射出が、シールリング５，６の密着に使用されない区域または当該区域の所定の領域において、射出口を通じて内側通路３から径方向外側に向かって行なわれることによって製造される。この場合、そのために予定されているのは、インサート部材４を支持および／または案内する、本体部２の円筒状に形成された区域Ａ８である。シールリング５，６用の２つの密着区域Ａ４，Ａ６間の中間区域ＡＺも基本的に適しているが、その際、インサート部材４の差込み時に少なくとも一方のシール６は、場合によりまだスプルー残滓が存在しているこの区域ＡＺを通過することになるが、これはそれがシール６を損傷する危険と結びついているので、あまり好ましいものとは見なせない。ただし、そのような不都合を取り除くために、このような中間区域ＡＺに、既述したように、内側通路３の内周面に窪み１８を設けることが可能であるが、スプルー１００の除去後により慎重な後加工作業が行なわれなければならない。この実施形態において、射出箇所２００は長さＬの（差込み方向Ｓで見て）後方１／３の領域にあってよいだけでなく、中央１／３の領域にあってもよい。
【0051】
フランジ突起１２から成形品１の本体部２への−シールネックないしシール溝として形成されている−移行部１６の形状については、この場合にも、既述したツリールート形状が採用されていてよい。外側シールリング１７としてＯリングが使用されれば、その際、シール１７が圧着されていない状態でシール１７と溝１６との輪郭が互いに異なっていることにより、シール効果が高められる。
【0052】
本発明は、独立請求項１および独立請求項２０に定義された特徴コンビネーションに制限されるものではなく、全体として開示されたすべての個別特徴のうちの一定の特徴のその他のいかなる任意のコンビネーションによって定義されていてもよい。このことは、基本的にそれぞれの独立した請求項のいずれの個別特徴も実際に捨象可能でありあるいは本出願のその他の箇所に開示された少なくとも１つの個別特徴によって置き換えられてもよいことを意味している。その限りで、請求項の記載は、発明を画定しようとする第１の試みとしてのみ解されるべきである。
【符号の説明】
【0053】
１ 成形品２ １の本体部
３ １の内側通路
４ インサート部材（図４，図５，図９）
５ ４に配置されたシールリング（図４，図５，図９）
６ ４に配置されたシールリング（図４，図５，図９）
７ ８用の１の外側リングビード
８ ４用の保持ケージ（図４）
９ ４のロック要素（図４，図９）
１０ １に配置された雄ねじ部
１１ １を収容する部材
１２ ２のフランジ突起
１３ １２の外側輪郭
１４ Ａ１，Ａ２における溝
１５ Ａ３，Ａ４における溝
１６ １２／２移行部
１７ １に配置された外側シールリング
１８ ３の内周面に設けられた２００用の窪み
１００ １へのスプルー
２００ １の射出箇所
Ａ１ ３内の第１の区域
Ａ２ ３内の第２の区域
Ａ３ ３内の第３の区域
Ａ４ ３内の第４の区域
Ａ５ ３内の第５の区域
Ａ６ ３内の第６の区域
Ａ７ ３内の第７の区域
Ａ８ ３内の第８の区域
Ａ９ ３内の第９の区域
ＡＺ Ａ４とＡ６との間の中間区域（図９）
ＤＡ １の外径
ＤＩ １の内径
Ｄ０ Ａ８の（２００が位置していない領域における）３の内径
Ｄ１ Ａ８の（２００が位置している領域における）３の内径
Ｆ 繊維
Ｈ １８の高さ
Ｌ １，２，３の長さ
Ｓ ４の差込み方向
ＳＰ ３内における４と１との間の遊び
Ｗ ２の肉厚
Ｘ−Ｘ １の縦軸