CN115123041A - 复合构件、汽车用座椅、汽车用部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制金属构件与纤维强化构件的连接部位的强度降低的复合构件、汽车用座椅、汽车用部件。复合构件(10)具备通过对多张片状的芯材(20)浸渍基质树脂(30)而构成的纤维强化构件(11)和与纤维强化构件(11)接合的金属构件(12),并且具有如下构造:在纤维强化构件(11)与金属构件(12)的接合部位(13)处,在沿厚度方向堆叠的多张芯材(20)之间夹持并固定有金属构件(12)的一部分。

Description

复合构件、汽车用座椅、汽车用部件
技术领域
本发明涉及复合构件、汽车用座椅、汽车用部件,该复合构件具备:纤维强化构件,其是通过对多张片状的芯材浸渍基质树脂而构成的;以及金属构件,其与所述纤维强化构件接合,该汽车用座椅、汽车用部件具备由该复合构件构成的部位。
背景技术
通过对由纤维等构成的芯材浸渍基质树脂而构成的纤维强化构件轻量且高强度,因此在汽车产业等各种领域中使用,而且最近,为了实现高功能化、混合功能化、高附加价值化等,期待纤维强化构件与作为异种材料的金属构件接合而构成的复合构件。
通常,金属构件与纤维强化构件的接合通过使用螺栓、螺母、嵌塞件、铆钉等紧固构件的紧固、使用高能束、摩擦、超声波等的焊接、熔接、使用粘接剂等的粘接等来进行。
例如,在专利文献1中,记载有一种这样的复合构件:将纤维强化构件与金属构件重叠,在该重叠的部位形成贯通孔,将紧固构件(作为具体例,螺栓)插入贯通孔,通过紧固将纤维强化构件与金属构件接合。
在专利文献2中,记载了如下方法:在金属构件上依次重叠供激光透射的树脂构件和玻璃,从树脂构件侧隔着玻璃向该重叠的部位照射激光,通过激光熔接将纤维强化构件与金属构件接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-121838号公报
专利文献2:国际公开第2016/159010号公报
发明内容
发明要解决的问题
像专利文献1、2记载的那样,通常,对于复合构件的金属构件和纤维强化构件而言,使纤维强化构件的一部分和金属构件的一部分在厚度方向上重叠,并将该重叠的部位通过紧固、熔接、粘接等来接合。在像这样的复合构件中,当对金属构件与纤维强化构件的接合部位进行剖视观察时,纤维强化构件与金属构件以彼此的中心轴线错位的并列的状态、所谓的偏移状态接合。
在施加载荷时,以偏移状态接合的接合部位由于施加使金属构件与纤维强化构件相互剥离的应力的剥离模式的产生而强度容易降低。特别地,使用了螺栓、螺母等紧固构件的紧固由于由紧固构件引起的应力集中的产生,与强度的降低相互作用,也有可能破坏接合部位。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的,其目的在于提供一种能够抑制金属构件与纤维强化构件的连接部位的强度降低的复合构件、汽车用座椅、汽车用部件。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本技术方案如以下所示。
技术方案1所述的复合构件的技术方案是具备通过对多张片状的芯材浸渍基质树脂而构成的纤维强化构件和与所述纤维强化构件接合的金属构件的复合构件,其特征在于,
该复合构件具有如下构造:在所述纤维强化构件与所述金属构件的接合部位处,在沿厚度方向堆叠的多张所述芯材之间夹持并固定有所述金属构件的一部分。
技术方案2所述的复合构件的技术方案在技术方案1所述的技术方案的基础上,其特征在于,所述芯材具备基层和通过在所述基层的一面侧排列纤维束而形成的纤维层,所述接合部位处的所述芯材以所述基层与所述金属构件接触的方式配置。
技术方案3所述的复合构件的技术方案在技术方案2所述的技术方案的基础上,其特征在于,构成所述纤维强化构件的所述芯材具有多个所述纤维层,所述接合部位处的所述芯材与构成所述纤维强化构件的所述芯材相比,所述纤维层的层数减少。
技术方案4所述的芯材的接合构造的技术方案在技术方案1~3中任一项所述的技术方案的基础上,其特征在于,所述金属构件在所述接合部位处具有卡定于所述芯材的锚定部。
技术方案5所述的复合构件的技术方案在技术方案4所述的技术方案的基础上,其特征在于,所述锚定部通过使所述金属构件的端部弯折而形成。
技术方案6所述的复合构件的技术方案在技术方案4所述的技术方案的基础上,其特征在于,所述锚定部通过切除所述金属构件的周缘部而形成。
对于技术方案7所述的汽车用座椅的技术方案,其特征在于,该汽车用座椅具备由技术方案1~6中任一项所述的复合构件构成的部位。
对于技术方案8所述的汽车用部件的技术方案,其特征在于,该汽车用部件具备由技术方案1~6中任一项所述的复合构件构成的部位。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种具有在纤维强化构件与金属构件的接合部位处,在沿厚度方向堆叠的多张芯材之间夹持并固定有金属构件的一部分的构造,从而能够抑制金属构件与纤维强化构件的连接部位的强度降低的复合构件、汽车用座椅、汽车用部件。
附图说明
关于本发明,举出本发明的典型的实施方式的非限定性例子,参考所提及的多个附图并且在以下详细的记述中进一步说明,相同的附图标记在附图的多张图中表示相同的部件。
图1是说明本发明的复合构件的一个例子的剖视图。
图2是说明本发明的复合构件的一个例子的剖视图。
图3的(a)是说明芯材的一个例子的俯视图,图3的(b)是图3的(a)的3B-3B指示线处的剖视图。
图4是说明具有多个纤维层的芯材的一个例子的剖视图。
图5是说明多个芯材的堆叠的一个例子的剖视图。
图6是说明多个芯材的堆叠的一个例子的剖视图。
图7是说明本发明的复合构件的另一个例子的剖视图。
图8是说明本发明的复合构件的另一个例子的剖视图。
图9是说明本发明的汽车用座椅的侧视图。
图10是图9所示的X-X指示线处的平剖视图。
附图标记说明
10、复合构件;11、纤维强化构件;12、金属构件;12A、锚定部;13、接合部位;20、芯材;21、基层;22、纤维层;22A、第1纤维层;22B、第2纤维层;221、纤维束;30、基质树脂;40、座椅框架;50、座椅座垫框架;51、侧框架;51A、下臂部;52、前管;53、后管;54、座垫;60、座椅靠背框架;61、座椅靠背壳体;62、上臂;70、倾斜调节器。
具体实施方式
在此所示的事项是示例性的事项和用于示例性地说明本发明的实施方式的事项,且是以提供被认为是能够最有效且容易地理解本发明的原理和概念性特征的说明为目的而叙述的事项。在这一点上,并不意图以为了本发明的根本上的理解所需的程度以上示出本发明的详细构造,而是通过与附图相配合的说明来使本领域技术人员清楚实际上如何使本发明的几个方式具体化。
此外,在图1、图2中,通过省略纤维束,简略化地描绘纤维层。如图3~图6所示,实际的纤维层的层内由排列的纤维束充满。另外,在图1~图8中,将纤维层(纤维束)固定于基层的缝线虽然存在,但由于比较繁杂,因此省略。
[1]复合构件
本发明的复合构件具备通过对多张片状的芯材浸渍基质树脂而构成的纤维强化构件和与所述纤维强化构件接合的金属构件。
复合构件具有如下构造:在所述纤维强化构件与所述金属构件的接合部位处,在沿厚度方向堆叠的多张所述芯材之间夹持并固定有金属构件的一部分。
即,如图1、图2所示,复合构件10具备纤维强化构件11和与该纤维强化构件11接合的金属构件12。
纤维强化构件11是通过对多张(在图中为两张)片状的芯材20浸渍基质树脂30来构成的。
复合构件10具有如下构造:在纤维强化构件11与金属构件12的接合部位13处,在沿厚度方向堆叠的多张(在各图中为两张)芯材20之间夹持并固定有金属构件12的一部分。
以下,对构成复合构件10的各构件等进行详述。
<1>纤维强化构件
上述纤维强化构件11是通过对多张片状的芯材20浸渍基质树脂30来构成的(参照图1、图2)。
通常,纤维强化构件11成为基质树脂30浸渍到芯材20的内部的状态,芯材20被固定(硬化或固化等),由此整体上具有较高的强度。
即,纤维强化构件11与仅由基质树脂30构成的树脂构件相比,通过向树脂的内部添加芯材20,从而机械强度整体上增强。
纤维强化构件11的形状、平面尺寸以及厚度等尺寸没有特别地限定,可以根据复合构件10的用途而适当设定。
(1)芯材
上述芯材20以如下的目的而设置,即:通过浸渍基质树脂30,换言之通过埋设于基质树脂30,来提高纤维强化构件11的强度。
芯材20形成为片状。该片状是较薄地扩展的形状,是具有挠性、柔软性等的形状,换言之也称为布帛状。芯材20的形状只要是片状,则对于平面形状、平面尺寸以及厚度等尺寸没有特别的限定。
另外,芯材20层叠多张而成为板状,或使其弯圆,或使其弯曲,或使其弯折,能够成为例如圆筒状、多边筒状、具有曲面的复杂立体形状等三维立体形状。
芯材20能够成为具备基层21和在基层21的一面侧排列纤维束221而形成的纤维层22的结构(参照图3、图4)。
(1-1)基层
上述基层21是为了形成纤维层22,以固定纤维束221为目的而设置的层(参照图3、图4)。
基层21只要能够固定纤维束221则对于材料等没有特别限定。具体来说,对于基层21的材料,能够使用纤维集合体(纺织物、针织物、无纺布等)、金属片(箔、板等)、树脂片(膜、板等)等。既可以仅使用它们中的一种也可以并用两种以上。
利用基层21固定纤维层22的固定方法没有特别限定。作为该固定方法,例如举出缝接、粘接、熔接等。在这些固定方法中优选为缝接。
作为缝接的优点,举出能够在不使纤维束221产生卷曲的情况下将纤维层22固定于基层21。另外,作为缝接的优点,举出能够通过缝线(省略图示)的张力自如地控制纤维束221的束缚程度。
例如,在纤维层22的纤维束221与基层21缝接的情况下,能够相对于基层21牢固地固定纤维层22,并且确保纤维束221的可动性(相对于基层21的可动性和/或纤维束221彼此之间的可动性)。并且,通过确保纤维束221的可动性,对芯材20赋予柔软性。
在将纤维层22缝接于基层21的情况下,优选为使用纤维集合体来用作基层21的材料。即,在基层21使用了纤维集合体的情况下,能够容易地缝接纤维层22,且能够对芯材20赋予柔软性。
纤维集合体也可以是纺织物、针织物、无纺布中的任一者。其中,优选为纺织物。作为纺织物的优点,举出容易得到柔软性与刚性的平衡,并且用于缝接的缝线的束缚力较高。
纺织物的组织没有特别限定,但优选为1×1、2×2、3×3等平纹组织。在平纹组织中,优选为比5×5细的组织,更优选为4×4或比其更细的组织,进一步优选为3×3或比其更细的组织,特别优选为2×2或比其更细的组织。
纤维集合体的构成丝没有特别限定。对于构成丝,能够使用与构成纤维束221的强化纤维相同的纤维,或能够使用与构成纤维束221的强化纤维不同的纤维。
具体来说,对于构成丝,能够使用各种树脂纤维、植物性纤维等。作为构成树脂纤维的树脂的具体例,举出聚酰胺(脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺等)、聚酯(具有来自芳香族二羧酸的结构单位的聚酯等)等。作为植物纤维的具体例,举出棉纤维、麻纤维等。
构成丝的纤度没有特别限定。该纤度优选为比纤维束221的纤度小。
(1-2)纤维束
上述纤维束221是用于形成纤维层22的材料,由多根强化纤维并丝而成的纤维集合体形成(参照图3的(a)、图3的(b))。即,纤维束221由多根强化纤维的束形成。
纤维束221可以加捻,也可以不加捻。另外,纤维束221也可以包括强化纤维以外的其他纤维(非强化纤维)。不过,在包括其他纤维的情况下,在将构成纤维层22的纤维整体设为100质量%的情况下,其他纤维的含有率优选为10质量%以下。
纤维束221也可以以任何方式束化。该束化例如能够作为仅将多根强化纤维并丝的状态来实现。或者,束化能够使用丝(束化用的丝),集束多根强化纤维来实现。另外,束化能够通过使用粘接剂、粘合剂、热熔接剂等其他剂将强化纤维彼此结合来实现。
上述强化纤维只要是能够强化纤维强化构件11的纤维,对于种类等就没有特别限定。通常,对于强化纤维,能够使用无机材料纤维或有机材料纤维,也能够并用无机材料纤维和有机材料纤维。
作为无机材料纤维,举出碳纤维(PAN系碳纤维、沥青系碳纤维)、玻璃纤维、金属纤维等。可以仅使用它们中的一种也可以并用两种以上。
作为有机材料纤维,举出芳香族聚酰胺(芳香族聚酰胺纤维,商品名“Kevlar”等)、聚苯并唑树脂纤维(聚对苯撑苯并双噁唑纤维,商品名“ZYLON”等)等。可以仅使用它们中的一种也可以并用两种以上。
强化纤维在上述中优选为作为无机材料纤维的碳纤维,作为其优点,举出容易获得,轻量且高强度。
强化纤维的纤维形态没有特别限定。作为该纤维形态,能够示例出短纤纱、长丝纱等,也能够使用它们的并用形态。
在强化纤维的纤维形态是长丝纱的情况下,可以作为单丝使用,也可以作为复丝使用,也可以将它们并用。
以与基质树脂30的亲和性的提高为目的,强化纤维能够使用进行了表面处理的纤维。
构成一根纤维束221的强化纤维的根数没有特别限定。该根数例如能够设为3000根以上。
通过构成一根纤维束221的强化纤维的根数为3000根以上,能够柔软且作为芯材发挥优异的强度。
另外,强化纤维的根数例如能够设为3000根以上且100000根以下,进一步能够设为5000根以上且70000根以下,进一步能够设为7000根以上且50000根以下,进一步能够设为10000根以上且30000根以下。
在纤维束221中,也能够使用增加了构成一根的强化纤维的根数的纤维束(粗束)。
在使用粗束的情况下,强化纤维的根数例如能够设为30000根以上,进一步能够设为40000根以上,进一步能够设为60000根以上。
另一方面,在使用粗束的情况下,强化纤维的根数例如能够设为1500000根以下,进一步能够设为1000000根以下。
(1-3)纤维层
上述纤维层22通过纤维束221在基层21的一面侧并列地排列而形成(参照图3的(a)、图3的(b))。
纤维层22的形态没有特别限定。该形态例如能够设为在基层21的一面整体上排列纤维束221的构造,能够设为仅在基层21的一面的需要的部位排列纤维束221的构造。
纤维层22可以仅由一根纤维束221构成,也可以由多根纤维束221构成。
在纤维层22仅由一根纤维束221构成的情况下,能够通过以将基层21的一面埋起来的方式将一根纤维束221折叠地配置来实现。在该情况下,纤维束221的折叠形态没有特别限定。作为该折叠形态,能够示例出在俯视观察时的波纹状、螺旋状(圆螺旋、多边形螺旋等)等。
在纤维层22由多根纤维束221构成的情况下,能够通过以将基层21的一面埋起来的方式将多根纤维束221并丝地配置来实现。
另外,也能够通过将一根纤维束221折叠地配置,并且将其以外的多根纤维束221并丝地配置,从而以将基层21的一面埋起来的方式形成一层纤维层22。
像上述那样,纤维束221通过以将基层21的一面埋起来的方式排列,从而聚集,形成纤维层22。
纤维层22不是通过对纤维束221进行织制、编织而形成的,因此能够在不设置卷曲的情况下将纤维束221平面地配置。
即,芯材20内的纤维层22能够抑制纤维束221在厚度方向上的取向,能够提高该纤维束221的平坦性。其结果为,能够抑制借助纤维束221的厚度方向上的取向进行的力的传递,发挥优异的冲击吸收力。特别是能够得到如下的作用优异的纤维强化构件11,即:制止由于从厚度方向上的一面侧朝向另一面侧施加的冲击力而从一面侧连通至另一面侧被破坏的现象。
芯材20能够设为仅具有一层纤维层22的结构,但也能够设为将纤维层22层叠2层以上而具有多个纤维层22的结构。
在图3的(a)、图3的(b)中示例的结构是芯材20仅具有一层纤维层22的情况下的结构。
即,如图3的(a)、图3的(b)所示,芯材20具有由纤维束221在基层21的一面侧并列地排列而形成的一层纤维层22。
作为芯材20具有多个纤维层22的情况下的具体例,在图4中示例的结构是芯材20具有两层纤维层的情况下的结构。
即,如图4所示,芯材20具有:第1纤维层22A,其通过纤维束221在基层21的一面侧并列地排列而形成;以及第2纤维层22B,其通过其他纤维束221在该第1纤维层22A的一面侧呈层状地排列而形成。
第1纤维层22A和第2纤维层22B这两层能够设为将两层都固定于一层的基层21的结构,但也能够设为在基层21固定第1纤维层22A,在该第1纤维层22A固定第2纤维层22B的结构。
在使纤维层22具有第1纤维层22A和第2纤维层22B这两层的情况下,第1纤维层22A的纤维束221的排列方向与第2纤维层22B的纤维束221的排列方向也可以设为平行,但优选为设为不同的方向。
具体来说,第1纤维层22A的纤维束221与第2纤维层22B的纤维束221优选为以交叉的方式配置。此时的交叉角θ优选为超过0度且为90度以下(0度<θ≤90度)。
在图4中示例的结构中,第1纤维层22A的纤维束221与第2纤维层22B的纤维束221以交叉角θ为90度地交叉。
此外,在以下的文中,在使纤维层22具有第1纤维层22A和第2纤维层22B这两层的情况下,无论纤维束221的排列方向如何,将配置于基层21侧、即配置于内侧的纤维层作为第1纤维层22A,将配置于外侧的纤维层作为第2纤维层22B。
(2)芯材的堆叠
纤维强化构件11是具有多张芯材20的结构。如在图5、图6中示例的那样,该结构能够通过将多张芯材20在该芯材20的厚度方向上堆叠来实现。
即,图5、图6所示的芯材20合计使用两张在图4中示例的结构的芯材20,以纤维层22朝向外侧、基层21朝向内侧的方式配置各芯材20,之后在厚度方向上堆叠。
对于在图5中示例的芯材20而言,在图5中成为上侧的芯材20和在该图中成为下侧的芯材20中,两者的第1纤维层22A的纤维束221的排列方向是相同方向,两者的第2纤维层22B的纤维束221的排列方向是相同方向。
另一方面,对于在图6中示例的芯材20而言,在图6中成为上侧的芯材20和在该图中成为下侧的芯材20中,任一张芯材20的第1纤维层22A的纤维束221的排列方向与另一张芯材20的第2纤维层22B的纤维束221的排列方向是相同方向。
在纤维强化构件11中,以纤维层22朝向外侧、基层21朝向内侧的方式配置的两张芯材20以使彼此的基层21相对的方式堆叠(参照图5、图6)。
作为多个芯材20使彼此的基层21相对地堆叠的结构的优点,举出能够更高程度地控制力的向芯材20的厚度方向的传递。
即,纤维层22(第1纤维层22A和第2纤维层22B)由于不具有卷曲,能够高程度地抑制力的向厚度方向的传递。
另一方面,在使基层21彼此相对地配置的层中与层间,具有两层基层21彼此排列的构造,因此具有在基层21彼此的层中与层间增大力的向其层方向的传递的作用。
也就是说,通过容易向层方向形成裂纹,而能够使朝向厚度方向施加的冲击力高效地向层方向分散,能够削弱向厚度方向的冲击力的大小。
此外,在图5、图6中示例的结构使用了具有多个纤维层22的芯材20(参照图4),但不限定于该结构,也能够使用仅具有一层纤维层22的芯材20(参照图3的(b))。在该情况下,在厚度方向上堆叠的两张芯材20能够将双方的纤维层22的纤维束221的排列方向设为相同方向,也能够设为不同的方向。
另外,芯材20不限定于将两张堆叠起来的结构,也能够设为将三张以上堆叠起来的结构。
另外,芯材20不限定于使基层21彼此相对地堆叠的结构,也能够设为使纤维层22彼此相对地堆叠的结构。
(3)基质树脂
基质树脂30是对芯材20浸渍的树脂,换言之其是埋设芯材20的树脂(参照图1、图2)。
更具体来说,基质树脂30是成为纤维强化构件11的母材的树脂。即,基质树脂30是以遍布芯材20的内部的方式浸渍并固定(在是硬化性树脂的情况下硬化,在是热塑性树脂的情况下固化)的树脂。
基质树脂30也可以以覆盖芯材20的表面的方式存在。
基质树脂30的浸渍方法和固定方法能够利用以往公知的各种方法。
基质树脂30的种类没有限定,能够使用各种树脂。即,可以使用热固性树脂,也可以使用热塑性树脂,也可以将它们并用。
作为热固性树脂,举出环氧树脂、聚酯树脂(硬化性聚酯树脂)、聚氨酯树脂等。
作为热塑性树脂,举出聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂(热塑性聚酯树脂)、聚酰胺树脂等。
此外,在图1、图2示例出使用了在图5或图6中示例的芯材20来作为纤维强化构件11的芯材20的复合构件10。即,图1、图2所示的纤维强化构件11是通过使具有基层21和多个纤维层22的两张芯材20内含于基质树脂30而形成的。
<2>金属构件
上述金属构件12是与纤维强化构件11接合而构成复合构件10的构件。
金属构件12的一部分在复合构件10的接合部位13处插入于纤维强化构件11的内部(参照图1、图2)。
通过对纤维强化构件11的芯材20浸渍的基质树脂30作为所谓的粘接剂发挥功能,从而插入至纤维强化构件11的内部的金属构件12的一部分与纤维强化构件11粘接,从而一体化。
金属构件12对于形状、尺寸、厚度等的尺寸没有特别限定,可以根据复合构件10的用途适当设定。
通常,复合构件10的用途是汽车部件、建造材料,作为与这样的用途相应的金属构件12,举出用于将本发明的复合构件10与其他构件连结、紧固、焊接等的金属配件。
作为这样的金属配件,举出相对于其他构件转动自如的铰链金属配件、相对于其他构件而被固定的支架金属配件、接头金属配件等连结金属配件、相对于其他构件而被支承的撑架金属配件、相对于其他构件以规定角度固定等的角型金属配件、相对于其他构件紧固的紧固金属配件等。
对于金属构件12的形状,在接合部位13处插入至纤维强化构件11的内部的一部分的形状,也就是说被夹持并固定在多张芯材20之间的一部分的形状优选为平板状。在该情况下,能够抑制在接合部位13处,纤维强化构件11的厚度增加。
金属构件12的形状优选为被夹持并固定在芯材20之间的一部分的形状为平板状,但其他部位的形状根据上述的用途等,例如能够设为平板状、长板状、截面字母L状、平面字母T状、钩状、棒状等任意的形状,没有特别限定。
金属构件12所使用的金属材料没有特别限定,可以根据用途等适当选择。作为金属材料的具体例,举出铁、钢铁、铝、铝合金、铜、不锈钢等。通常,作为金属材料,选择钢铁、铝合金等。
金属构件12以提高与基质树脂30的亲和性为目的,能够使用进行了表面处理的材料。作为该表面处理,例如举出电晕处理、喷砂处理、底漆处理等。另外,作为在使用对金属构件12进行了表面处理的材料的情况下的优点,举出由于金属构件12与基质树脂30的亲和性提高而带来的、且由锚固效应带来的粘接力的提高、接合部位13的强度、刚性的提高。
此外,表面处理能够针对金属构件12的整体实施,但也能仅针对插入至纤维强化构件11的内部的金属构件12的一部分实施。
金属构件12能够设为在复合构件10的接合部位13处具有卡定于芯材20的锚定部12A的结构(参照图7、图8)。
作为在金属构件12中形成有锚定部12A的情况下的优点,举出通过锚定部12A卡定于芯材20、抑制金属构件12从纤维强化构件11的内部脱出而带来的、接合部位13的强度的提高。
在图7中示例的锚定部12A通过使金属构件12的端部弯折而形成。
即,如图7所示,锚定部12A通过使金属构件12的前端部在该金属构件12的板厚方向上朝上弯折而形成有一个。
锚定部12A以咬入在图7中配置于上侧的芯材20的方式卡定于该芯材20。
在图8中示例的锚定部12A通过切除金属构件12的周缘部而形成。即,如图8所示,锚定部12A通过将金属构件12的周缘部的两个部位切除为凹状而形成有多个(在图中为两个)。这些锚定部12A以芯材20压入内侧的方式卡定于该芯材20。
此外,在切除金属构件12的周缘部来形成锚定部12A的情况下,通过切除芯材20的一部分等,在芯材20设有与锚定部12A的形状相应的凸状部,从而能够设为使芯材20和金属构件12在俯视观察时成为互补的形状的结构。作为该结构的优点,举出能够适当地抑制金属构件12从纤维强化构件11的内部脱出。
锚定部12A的形状没有特别限定,除了在图7、图8中示例的形状以外,还能够设为爪状、由多个凹部、凸部构成的擦菜器状等。
锚定部12A的个数没有特别限定,可以像在图7中示例的那样仅设置一个,也可以像在图8中示例的那样设置两个,或者也可以设置三个以上。
<3>接合部位
复合构件10具有在纤维强化构件11与金属构件12的接合部位13处,在多张芯材20之间夹持并固定有金属构件12的一部分的构造(参照图1、图2)。
即,在接合部位13处,在两张芯材20之间夹持并固定有金属构件12的一部分,由此,纤维强化构件11与金属构件12以在接合方向上彼此呈大致直线状排列的状态,也就是说以串联的状态接合。
在以串联的状态接合的纤维强化构件11与金属构件12的接合部位13处,纤维强化构件11和金属构件12各自的中心轴线存在于大致同轴线上。
对于本发明的复合构件10,在对接合部位13施加载荷的情况下,不易产生由于纤维强化构件11与金属构件12各自的中心轴线相互错位而以使彼此剥离的方式作用应力的剥离模式,能够实现强度提高。
另外,复合构件10在接合部位13处不需要在纤维强化构件11设置用于与金属构件12紧固的孔等。也就是说,在接合部位13处,纤维强化构件11不会形成使强度提高的强化纤维在其中途中断、或切断、或不存在强化纤维(纤维层22)的部位,不会为了与金属构件12接合而形成强度降低的部分。
在接合部位13处,通过基质树脂30作为粘接剂发挥功能,从而金属构件12与纤维强化构件11粘接。
对于该粘接,金属构件12由于被夹持并固定在构成纤维强化构件11的两张芯材20之间,因此与各芯材20接触的面、也就是说表面和背面这两面成为粘接面。
本发明的复合构件10的金属构件12与以通常的偏移状态与纤维强化构件接合的金属构件的粘接面为表面和背面中的任一面的情况相比,表面和背面这两面成为粘接面,因此能够实现粘接面的扩大,并且实现强度的提高。
像上述那样,在纤维强化构件11中,两张芯材20以使彼此的基层21相对的方式堆叠(参照图5、图6)。
在接合部位13处,金属构件12被夹持并固定在两张芯材20之间、具体来说是各芯材20的基层21之间(参照图1、图2)。
也就是说,接合部位13处的芯材20以基层21与金属构件12接触的方式配置。
作为以使基层21与金属构件12接触的方式配置芯材20的优点,举出通过避免纤维层22与金属构件12的接触,能够防止电蚀。
即,在使用碳纤维作为构成纤维层22的强化纤维的情况下,如果金属构件12的金属材料使用钢铁、铝、铝合金,则由于纤维层22与金属构件12的接触而产生电蚀,由此有时金属构件12会腐蚀。
因此,金属构件12优选为避免与纤维层22的接触,通过以使基层21与金属构件12接触的方式配置芯材20,能够防止电蚀的产生。
在芯材20具有多个纤维层22的情况下,接合部位13处的芯材20与构成纤维强化构件11的芯材20相比,能够设为纤维层22的层数减少的结构。
对于纤维强化构件11与金属构件12的接合部位13,在设为在多张芯材20之间夹持并固定有金属构件12的一部分的构造的情况下,通常,接合部位处的复合构件的厚度增加与被夹持并固定的金属构件的厚度相应的量。
另一方面,对于接合部位13处的芯材20,在减少了纤维层22的层数的情况下,能够抑制复合构件10的厚度在接合部位13处增加与金属构件12的厚度相应的量,能够使复合构件10整体上的厚度大致均匀。
具体来说,如在图1、图2中示例的那样,在接合部位13处减少了芯材20的纤维层22的层数的结构能够通过将存在于接合部位13的芯材20的纤维层22仅设为第2纤维层22B或仅设为第1纤维层22A来实现。
即,在图1中示例的复合构件10的接合部位13处,构成纤维强化构件11的芯材20以在与金属构件12接合的接合方向上第1纤维层22A的长度比第2纤维层22B的长度短的方式形成。
因此,构成纤维强化构件11的芯材20的纤维层22是第1纤维层22A和第2纤维层22B这两层,与此相对,存在于接合部位13的芯材20的纤维层22仅为第2纤维层22B这共计一层,层数减少。
在图2中示例的复合构件10的接合部位13处,构成纤维强化构件11的芯材20以在与金属构件12接合的接合方向上第2纤维层22B的长度比第1纤维层22A的长度短的方式形成。
因此,存在于接合部位13的芯材20的纤维层22仅为第1纤维层22A这共计一层,层数减少。
另外,在图2中示例的结构通过在接合部位13处,在两张芯材20之间夹持并固定有金属构件12,由此,芯材20的第1纤维层22A与基层21以避开金属构件12的方式朝向外侧弯曲。
像上述那样,作为在第1纤维层22A和第2纤维层22B中改变与金属构件12接合的接合方向上的长度的情况的具体方法,举出增减形成各纤维层的纤维束221的束数,或者变更基层21上的纤维束221的排列位置的方法。
[2]汽车用座椅
本发明的汽车用座椅具备由上述的复合构件构成的部位。
汽车用座椅具有座椅框架40,该座椅框架40具备座椅座垫框架50、座椅靠背框架60以及倾斜调节器70(参照图9)。上述的复合构件10能够应用于座椅框架40的座椅靠背框架60。
座椅靠背框架60具备座椅靠背壳体61和左右一对的上臂62。构成复合构件10的纤维强化构件11能够应用于座椅靠背壳体61。构成复合构件10的金属构件12能够应用于上臂62。
即,本发明的汽车用座椅具备由复合构件构成的座椅靠背框架,该复合构件具备:座椅靠背壳体,其由对多张片状的芯材浸渍基质树脂而构成的纤维强化构件构成;以及上臂,其由与所述座椅靠背壳体接合的金属构件构成(参照图9),
所述座椅靠背框架能够具有如下构造:在所述座椅靠背壳体与所述上臂的接合部位处,在沿厚度方向堆叠的多张所述芯材之间夹持并固定有所述上臂的一部分(参照图10)。
以下,对汽车用座椅的座椅框架详细地进行说明。
座椅框架构成汽车用座椅的骨架,在该座椅框架的表面安装有未图示的座垫、罩等外饰材料,从而构成汽车用座椅。
如图9所示,座椅框架40具备座椅座垫框架50、座椅靠背框架60以及倾斜调节器70。
座椅座垫框架50构成汽车用座椅的座表面部分的骨架。座椅座垫框架50具备左右一对的侧框架51、将这些侧框架51的前端部连结起来的前管52以及将这些侧框架51的后端部连结起来的后管53。
在侧框架51,设有用于连结座椅座垫框架50与座椅靠背框架60的下臂部51A。该下臂部51A是通过使侧框架51的后端部的上缘部分呈半圆板状向上侧突出而形成的。
在图9中如双点划线所示,座垫54以覆盖座椅框架40的方式安装于座椅座垫框架50。
并且,通过座椅座垫框架50、座垫54等被外饰材料(省略图示)覆盖来构成汽车用座椅的座表面部分。
座椅靠背框架60构成汽车用座椅的靠背部分的骨架。座椅靠背框架60具备座椅靠背壳体61和左右一对的上臂62。
座椅靠背壳体61整体形成为凹面的立体形状作为适合乘坐者的上半身的后侧的外形形状的形状,以提高承托背部时的保持感。
上臂62以在汽车用座椅的宽度方向的左右两端部从座椅靠背壳体61的下端向下方突出的方式设置。该上臂62用于连结座椅座垫框架50与座椅靠背框架60,与座椅靠背壳体61接合而被固定。
在座椅靠背框架60,例如,在与乘坐者的上半身接触的部位等安装有未图示的靠垫。并且,通过座椅靠背框架60、靠垫等被外饰材料(省略图示)覆盖,来构成汽车用座椅的靠背部分。
倾斜调节器70将座椅靠背框架60以能够转动的方式与座椅座垫框架50连结。
即,座椅靠背框架60的上臂62在汽车用座椅的宽度方向上位于比座椅座垫框架50的下臂部51A靠内侧的位置,并且以与下臂部51A相对的方式配置。
倾斜调节器70组装于上臂62与下臂部51A之间,将座椅靠背框架60与座椅座垫框架50连结。
并且,倾斜调节器70构成为:通过使用未图示的杆等来操作倾斜调节器70,从而座椅靠背框架60能够以倾斜调节器70为中心地沿图9中所示的箭头方向转动,并且能够将靠背角度调节为任意的角度。
在上述的座椅框架40中,座椅靠背框架60是由上述的复合构件10构成的部位。
图10是图9所示的X-X指示线处的平剖视图。如该图10所示,座椅靠背框架60的座椅靠背壳体61是由纤维强化构件11构成的部位。也就是说,座椅靠背壳体61是通过对多张(在图10中为两张)片状的芯材20浸渍基质树脂(省略图示)而构成的。
在座椅靠背框架60中,上臂62是由与作为纤维强化构件11的座椅靠背壳体61接合的上述的金属构件12构成的部位。也就是说,上臂62是使用上述的金属材料而形成的金属构件。该上臂62具有在沿厚度方向堆叠的多张芯材20之间夹持并固定有该上臂62的一部分即上部(参照图9)的构造。
座椅靠背框架60具有在构成作为纤维强化构件11的座椅靠背壳体61的多张芯材20之间夹持并固定有作为金属构件12的上臂62的上部的构造,从而构成复合构件10。
本发明的汽车用座椅具备座椅靠背框架60作为由复合构件10构成的部位。
在由复合构件10构成的座椅靠背框架60中,由纤维强化构件11构成的座椅靠背壳体61与由金属构件12构成的、与座椅靠背壳体61接合的上臂62在使彼此的中心轴线大致一致的状态下接合。
另外,座椅靠背壳体61与上臂62在不使用螺栓、螺母等紧固构件的情况下接合,防止由于紧固部位处的应力集中等而引起的强度降低。
[3]汽车用部件
本发明的汽车用部件具备由上述的复合构件构成的部位。
作为像这样的汽车用品,举出汽车用外饰材料、汽车用内饰材料、汽车用构造材料、汽车用冲击吸收材料、发动机室内部件等。
具体来说,举出保险杠、扰流板、整流罩、前格栅、装饰件、引擎盖、行李箱盖、前围通风板、挡泥板、车门槛嵌条、门板、车顶板、仪表板、中央群集、门装饰件、侧围装饰件、车顶衬里、柱装饰件、甲板装饰件、后箱板(tonneau board)、后窗台、前围板、控制台箱、车门内保护板、开关底座、座椅靠背板、座椅框架、扶手、遮阳板、进气歧管、发动机缸盖、发动机底盖、滤油器外壳、车载用电子部件(ECU、TV监视器等)的外壳、空气过滤箱、冲击箱等能量吸收体、前端模块等车身壳体结构部件等。
[4]其他
作为具备由本发明的复合构件构成的部位的部件,除了上述的汽车用座椅、汽车用部件以外,例如举出建筑物以及家具等的内饰材料、外饰材料以及构造材料等。
即,能够举出门表装材料、门构造材料、各种家具(桌子、椅子、搁板、衣柜等)的表装材料、构造材料、以及整体浴室、净化槽等。
另外,也能够举出包装体、收纳体(托盘等)、保护用构件以及分区构件等。另外,也能够举出家电产品(薄型TV、冰箱、洗衣机、吸尘器、移动电话、移动游戏机、笔记本型个人电脑等)的壳体以及构造体等成型体。

Claims (8)

1.一种复合构件,其是具备通过对多张片状的芯材浸渍基质树脂而构成的纤维强化构件和与所述纤维强化构件接合的金属构件的复合构件,其特征在于,
该复合构件具有如下构造:在所述纤维强化构件与所述金属构件的接合部位处,在沿厚度方向堆叠的多张所述芯材之间夹持并固定有所述金属构件的一部分。
2.根据权利要求1所述的复合构件,其中,
所述芯材具备基层和通过在所述基层的一面侧排列纤维束而形成的纤维层,
所述接合部位处的所述芯材以所述基层与所述金属构件接触的方式配置。
3.根据权利要求2所述的复合构件,其中,
构成所述纤维强化构件的所述芯材具有多个所述纤维层,
所述接合部位处的所述芯材与构成所述纤维强化构件的所述芯材相比,所述纤维层的层数减少。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的复合构件,其中,
所述金属构件在所述接合部位处具有卡定于所述芯材的锚定部。
5.根据权利要求4所述的复合构件,其中,
所述锚定部通过使所述金属构件的端部弯折而形成。
6.根据权利要求4所述的复合构件,其中,
所述锚定部通过切除所述金属构件的周缘部而形成。
7.一种汽车用座椅,其特征在于,
该汽车用座椅具备由权利要求1~6中任一项所述的复合构件构成的部位。
8.一种汽车用部件,其特征在于,
该汽车用部件具备由权利要求1~6中任一项所述的复合构件构成的部位。
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