JP2006200702A - Shock absorbing member - Google Patents
Shock absorbing member Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006200702A JP2006200702A JP2005015548A JP2005015548A JP2006200702A JP 2006200702 A JP2006200702 A JP 2006200702A JP 2005015548 A JP2005015548 A JP 2005015548A JP 2005015548 A JP2005015548 A JP 2005015548A JP 2006200702 A JP2006200702 A JP 2006200702A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- site
- absorbing member
- tensile
- impact
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Body Structure For Vehicles (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、衝撃吸収部材に関し、さらに詳しくは、構造部材に使用される、高い比エネルギー吸収量を有した衝撃吸収部材に関する。 The present invention relates to an impact absorbing member, and more particularly, to an impact absorbing member having a high specific energy absorption amount used for a structural member.
従来より、軽量且つ高強度の構造部材として、アルミに加えて、繊維強化材料が用いられている。繊維強化材料は、複合材料を繊維で強化したものであり、繊維強化ゴム(FRR)、繊維強化金属(FRM)、繊維強化セラミックス(FRC)、繊維強化プラスチック(FRP)等が知られている。これらのうち、繊維強化材料として最もよく利用されるFRPは、マトリクス(素地)としてプラスチックを使用したもので、強化材としては一般に、炭素やガラス等の繊維が使用されることが知られている。 Conventionally, a fiber reinforced material is used in addition to aluminum as a lightweight and high-strength structural member. The fiber reinforced material is a composite material reinforced with fibers, and fiber reinforced rubber (FRR), fiber reinforced metal (FRM), fiber reinforced ceramics (FRC), fiber reinforced plastic (FRP), and the like are known. Of these, FRP, which is most often used as a fiber reinforced material, uses plastic as a matrix (substrate), and it is known that fibers such as carbon and glass are generally used as the reinforcing material. .
FRPの強化材として炭素繊維を使用したものは、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)とよばれる。CFRPは、先端複合材料の中核に位置し、軽量、高強度、高弾性率材料として、航空分野、宇宙分野等に欠くことのできない構造材料として知られている。CFRP材は、炭素繊維の配向に応じて異なる構造及び性質を持つ、ユニダイレクショナル材(UD材)や、クロス材が知られている。UD材は、炭素繊維をうすく一方向に並べてエポキシ樹脂等により成型した素材形態である。一方、クロス材は炭素繊維などの繊維を織物又は編物として、エポキシ樹脂等により成型した素材形態である。これらのCFRPは、鉄の約25%の重量と軽量ながら、耐熱性及び耐蝕性に優れる。 A material using carbon fiber as a reinforcing material for FRP is called carbon fiber reinforced plastic (CFRP). CFRP is located at the core of advanced composite materials, and is known as a lightweight, high-strength, high-modulus material that is indispensable for the aviation and space fields. As the CFRP material, a unidirectional material (UD material) and a cloth material having different structures and properties depending on the orientation of carbon fibers are known. The UD material is a material form in which carbon fibers are arranged in one direction and molded with an epoxy resin or the like. On the other hand, the cloth material is a material form in which fibers such as carbon fibers are woven or knitted and are molded with an epoxy resin or the like. These CFRPs are excellent in heat resistance and corrosion resistance while being light and about 25% of the weight of iron.
一方、構造部材の一例として、自動車等の車両においては、乗員の保護対策のために、フロントピラー、センターピラー、リアピラー等の自動車側部に使用されるビーム材に対して、さらに優れた衝撃エネルギー吸収が期待されている。また、これらのピラーの材料においては、さらなる燃費向上のため、軽いものが望ましく、アルミニウム材もしくはアルミニウム合金材が知られている。これらの材料よりもさらに軽く、エネルギー吸収率がよい衝撃吸収材料が望まれている。 On the other hand, as an example of a structural member, in vehicles such as automobiles, in order to protect passengers, even better impact energy than beam materials used on automobile side parts such as front pillars, center pillars, and rear pillars. Absorption is expected. In addition, in order to further improve fuel consumption, these pillar materials are preferably light, and aluminum materials or aluminum alloy materials are known. There is a demand for an impact-absorbing material that is lighter than these materials and has a good energy absorption rate.
例えば、自動車の側部構造材に設置されるフレームでは、単一材料を押出成型やプレス成型し、断面形状を閉断面化、大断面化して強度及び剛性を上げ、衝突時のエネルギー吸収量の増大が図られている。一般に、側面衝突時の変形モードとしては、センターピラーを例に挙げると、上部サイドルーフレールと下部サイドシルを支点として折れ曲がる、3点曲げによる曲げ変形を受ける。従って、側部構造材としては、曲げの荷重に対する耐久力が強く、曲げによるたわみが小さいことが望まれる。 For example, in a frame installed on the side structure material of an automobile, a single material is extruded or pressed, the cross-sectional shape is closed, the cross-section is increased, the strength and rigidity are increased, and the amount of energy absorbed during a collision is increased. An increase is being made. In general, as a deformation mode at the time of a side collision, if a center pillar is taken as an example, bending deformation by three-point bending, which is bent with an upper side roof rail and a lower side sill as fulcrums, is applied. Therefore, it is desired that the side structure material has a high durability against bending load and a small deflection due to bending.
また、自動車の側部構造部材であるピラーでは、アルミニウム材又はアルミニウム合金材を用いた場合、同じ重量で大きな断面2次モーメントを得るために中空構造が採用されている。このようなアルミニウム等の衝撃吸収部材は、衝撃によって加わる荷重が最大強度に達した直後に荷重強度が急激に減少するという性質がある。これは、加わる荷重が降伏点を越えると、小さな荷重で容易に衝撃吸収部材が変形するため、一旦降伏点を越えると車体の変形量が大きいことを意味する。即ち、降伏点を越えると耐え得る荷重が小さくなり、小さい荷重で大きな車体の変形を生じるため、荷重と変位の積で算出されるエネルギー吸収量は結果的に小さくなる。従って、ピラー等の衝撃吸収部材としては、荷重が最大強度に達して降伏点を越えた後、降伏点近傍の荷重が引き続き加わったとしても、一定の変位に達するまでは荷重強度を保持し続けるものであることが望まれる。 Moreover, in the pillar which is a side structure member of a motor vehicle, when an aluminum material or an aluminum alloy material is used, a hollow structure is employed in order to obtain a large moment of inertia of a cross section with the same weight. Such an impact-absorbing member such as aluminum has a property that the load strength decreases rapidly immediately after the load applied by the impact reaches the maximum strength. This means that when the applied load exceeds the yield point, the shock absorbing member is easily deformed with a small load, and therefore once the yield point is exceeded, the deformation amount of the vehicle body is large. That is, when the yield point is exceeded, the load that can be endured is reduced, and a large deformation of the vehicle body is caused by a small load, so that the amount of energy absorption calculated by the product of the load and the displacement is reduced. Therefore, as a shock absorbing member such as a pillar, even if a load near the yield point continues to be applied after the load reaches the maximum strength and exceeds the yield point, the load strength is maintained until a certain displacement is reached. It is desirable to be a thing.
これに関し、特許文献1には、アルミ中空形材の引張面側にFRP材を隣接して一体化させた部材が開示されている。これは、圧縮面側に塑性変形容易な部材を使用し、引張面側に高強度軽量部材を使用することで、圧縮面側で衝撃吸収を受け持ち、引張面側では面の変化量を少なくすることで大きなエネルギー吸収と小さな変形を実現しようとする技術である。
しかしながら、特許文献1で開示された衝撃吸収部材では、圧縮側への荷重により、圧縮側とその側面が座屈変形し、この座屈変形する部分にのみ荷重が集中する。これは、直接的に圧縮面が荷重により押される力に加えて、側面が圧縮面からの荷重に抵抗することで曲げ荷重が発生し、この曲げ荷重も座屈変形部分に集中するからである。荷重が座屈変形部分に集中してしまうと、衝撃吸収部材の荷重に対する強度は、座屈変形部分の強度に依存してしまう。さらに、特許文献1に開示の衝撃吸収部材においては、アルミとFRPがボルトにより接合されているため、このような構造であると、荷重による変形に伴ってボルト接合部に応力が集中するため、この発明特有の利点を発揮する以前に接合部から破断に至るおそれがある。ボルトの代わりに接着剤を用いたとしても、接着剤の強度でビーム剤全体の強度の上限が決まってしまう。
However, in the impact absorbing member disclosed in
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、衝撃吸収部材の座屈変形部分に荷重と変形が集中することを回避することで、従来よりも高いエネルギー吸収率を有する衝撃吸収部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above. By avoiding the concentration of load and deformation in the buckling deformation portion of the shock absorbing member, the shock having a higher energy absorption rate than the conventional one. An object is to provide an absorbent member.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、曲げ変形を行うことにより衝撃を吸収する衝撃吸収部材において、各部位における繊維強化材の積層構成を工夫することで異なる材料特性を付与し、各部位の破壊順序をコントロールすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のような衝撃吸収部材を提供する。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors differed by devising a laminated structure of fiber reinforcement materials in each part in an impact absorbing member that absorbs an impact by bending deformation. The inventors have found that the above problems can be solved by imparting material characteristics and controlling the order of destruction of each part, and have completed the present invention. More specifically, the present invention provides the following impact absorbing member.
(1) 長手方向と短手方向とを有し、曲げ変形を行うことにより衝撃を吸収する中空の衝撃吸収部材であって、前記衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位と、この圧縮部位に対向し引張応力が発生する引張部位と、これら圧縮部位と引張部位との両端側を連結する一対の側方部位とを有し、前記圧縮部位、引張部位、及び、側方部位には、シート状繊維強化材を積層して形成された積層体が配置され、前記積層体のそれぞれの層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が略当接する継ぎ目を有するシート状繊維強化材からなり、ある層の前記継ぎ目と、その上下に隣接する層の前記継ぎ目の位置がずれている衝撃吸収部材。 (1) A hollow impact-absorbing member having a longitudinal direction and a short-side direction, which absorbs an impact by bending deformation, and a compression site where a compressive stress is generated by receiving the impact directly, There is a tensile part that is opposed to the compression part and generates a tensile stress, and a pair of side parts that connect both ends of the compression part and the tensile part, and the compression part, the tensile part, and the side part Is a laminated body formed by laminating sheet-like fiber reinforcements, and each layer of the laminated body is arranged in a circumferential shape so as to extend over at least adjacent parts, and the end portions thereof are substantially aligned. An impact-absorbing member comprising a sheet-like fiber reinforcing material having a seam in contact with each other, wherein a position of the seam of a layer and a position of the seam of a layer adjacent to the upper and lower sides thereof are shifted.
(1)の発明によれば、積層体を構成するそれぞれの層の、シート状強化繊維の端部同士が略当接する継ぎ目は、上下に隣接する層の継ぎ目の位置とずらして配置されている。
このように、それぞれの層に継ぎ目を設け、その位置を各層でずらすことにより、各部位の材料特性を変化させて、破壊の順番をコントロールすることができる。したがって、曲げ変形時において、最大荷重到達後の荷重低下を防止することができ、高いエネルギー吸収効率が達成できる。
According to the invention of (1), the seams at which the ends of the sheet-like reinforcing fibers of the respective layers constituting the laminate are substantially in contact with each other are arranged so as to be shifted from the positions of the seams of the adjacent layers above and below. .
Thus, by providing a seam in each layer and shifting the position of each layer, the material characteristics of each part can be changed and the order of destruction can be controlled. Therefore, at the time of bending deformation, a load drop after reaching the maximum load can be prevented, and high energy absorption efficiency can be achieved.
(2) 前記積層体のそれぞれの層を構成する前記シート状繊維強化材が2枚以上である(1)記載の衝撃吸収部材。 (2) The impact absorbing member according to (1), wherein the number of the sheet-like fiber reinforcing materials constituting each layer of the laminate is two or more.
(2)の態様によれば、シート状繊維強化材が、2枚以上であるため、各部位で異なる繊維方向のシート状繊維強化材を配置することができるため、各部位で異なる積層構成の積層体を配置することができる。 According to the aspect of (2), since there are two or more sheet-like fiber reinforcements, sheet-like fiber reinforcements in different fiber directions can be arranged in each part. A laminate can be placed.
(3) 前記継ぎ目の位置のずれが10mm以上である(1)又は(2)記載の衝撃吸収部材。 (3) The impact absorbing member according to (1) or (2), wherein the displacement of the joint is 10 mm or more.
(3)の態様によれば、継ぎ目の位置のずれを10mm以上とすることにより、積層体の引張荷重に対する破壊強度が、向上し、より大きな荷重に耐えることができる。また、10mm以上で引張荷重に対する破壊強度が、一定となるため、引張強度的にシート状強化繊維材の積層体が一体化したと見なすことができる。 According to the aspect of (3), by setting the displacement of the seam position to 10 mm or more, the fracture strength against the tensile load of the laminated body is improved, and a larger load can be endured. Moreover, since the breaking strength with respect to the tensile load is constant at 10 mm or more, it can be considered that the laminate of the sheet-like reinforcing fiber material is integrated in terms of tensile strength.
(4) 前記積層体のそれぞれの層の前記継ぎ目が、同一部位に配置されている(1)から(3)いずれか記載の衝撃吸収部材。 (4) The impact-absorbing member according to any one of (1) to (3), wherein the joints of the respective layers of the laminate are arranged at the same site.
(5) 前記ある層の前記継ぎ目と、前記隣接する層の前記継ぎ目とが、異なる部位に配置されている(1)から(3)いずれか記載の衝撃吸収部材。 (5) The impact absorbing member according to any one of (1) to (3), wherein the joint of the certain layer and the joint of the adjacent layer are arranged at different portions.
(4)又は(5)態様によれば、継ぎ目を同一部位、又は、異なる部位に配置するため、各部位で異なった材料特性を変化させることができるため、高いエネルギー吸収効率が達成できる。 According to the aspect (4) or (5), since the joints are arranged at the same site or different sites, different material properties can be changed at each site, so that high energy absorption efficiency can be achieved.
(6) 長手方向と短手方向とを有し、曲げ変形を行うことにより衝撃を吸収する中空の衝撃吸収部材であって、前記衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位と、この圧縮部位に対向し引張応力が発生する引張部位と、これら圧縮部位と引張部位との両端側を連結する一対の側方部位とを有し、前記圧縮部位、引張部位、及び、側方部位には、シート状繊維強化材を積層して形成された積層体が配置され、前記積層体のそれぞれの層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が、隣接する部位付近で重なるように配置されている衝撃吸収部材。 (6) A hollow impact absorbing member having a longitudinal direction and a transverse direction and absorbing a shock by performing a bending deformation, and a compression site where a compressive stress is generated by receiving the shock directly, There is a tensile part that is opposed to the compression part and generates a tensile stress, and a pair of side parts that connect both ends of the compression part and the tensile part, and the compression part, the tensile part, and the side part Is a laminated body formed by laminating sheet-like fiber reinforcements, and each layer of the laminated body is arranged in a circumferential shape so as to extend over at least adjacent parts, and the end portions thereof are adjacent to each other. A shock absorbing member arranged so as to overlap in the vicinity of the part to be performed.
(6)の発明によれば、積層体を構成するそれぞれの層の、シート状繊維強化材が隣接する部位に渡るよう配置され、その端部同士が、隣接する部位付近で重なるように配置されている。このように、それぞれの層に継ぎ目を設け、その位置を各層でずらすことにより、各部位の材料特性を変化させて、破壊の順番をコントロールすることができる。したがって、曲げ変形時において、最大荷重到達後の荷重低下を防止することができ、高いエネルギー吸収効率が達成できる。 According to invention of (6), it arrange | positions so that the sheet-like fiber reinforcement of each layer which comprises a laminated body may extend over the site | part which adjoins, and it arrange | positions so that the edge parts may overlap in the vicinity of an adjoining site | part. ing. Thus, by providing a seam in each layer and shifting the position of each layer, the material characteristics of each part can be changed and the order of destruction can be controlled. Therefore, at the time of bending deformation, a load drop after reaching the maximum load can be prevented, and high energy absorption efficiency can be achieved.
(7) 長手方向と短手方向とを有し、曲げ変形を行うことにより衝撃を吸収する中空の衝撃吸収部材であって、前記衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位と、この圧縮部位に対向し引張応力が発生する引張部位と、これら圧縮部位と引張部位との両端側を連結する一対の側方部位とを有し、前記圧縮部位、引張部位、及び、側方部位には、シート状繊維強化材を積層して形成された積層体が配置され、前記積層体の一部の層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が、隣接する部位付近で重なるように配置されており、前記積層体のその他の層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が略当接する継ぎ目を有するシート状繊維強化材からなり、ある層の前記継ぎ目と、その上下に隣接する層の前記継ぎ目の位置がずれている衝撃吸収部材。 (7) A hollow impact absorbing member having a longitudinal direction and a transverse direction and absorbing a shock by performing a bending deformation, and a compression site where a compressive stress is generated by receiving the shock directly, There is a tensile part that is opposed to the compression part and generates a tensile stress, and a pair of side parts that connect both ends of the compression part and the tensile part, and the compression part, the tensile part, and the side part Is a laminated body formed by laminating sheet-like fiber reinforcements, and some layers of the laminated body are arranged circumferentially so as to extend over at least adjacent sites, and the end portions thereof are Sheet-like fibers that are arranged so as to overlap in the vicinity of adjacent parts, the other layers of the laminate are arranged in a circumferential shape so as to extend over at least the adjacent parts, and end portions of the sheet-like fibers are substantially in contact with each other Made of reinforcing material, Serial seam and the shock absorbing member which is displaced position of the seam of a layer adjacent to and below.
(7)の態様によれば、(1)から(5)と(6)との相乗効果によって、更に、高いエネルギー吸収効率が達成できる。 According to the aspect of (7), further high energy absorption efficiency can be achieved by the synergistic effect of (1) to (5) and (6).
本発明によれば、衝撃吸収部材の各部位において、異なった積層構成のシート状繊維強化材料を配置することで、各部位の材料特性を変化させ、破壊の順番をコントロールすることができ、曲げ変形時における最大荷重到達後の荷重低下を防止し、従来よりも衝撃エネルギー吸収率を増加させた衝撃吸収部材を提供することができる。 According to the present invention, by arranging sheet-like fiber reinforced materials having different laminated configurations at each part of the impact absorbing member, the material characteristics of each part can be changed, the order of fracture can be controlled, and bending It is possible to provide a shock absorbing member that prevents a decrease in load after reaching the maximum load at the time of deformation, and has an increased shock energy absorption rate than the conventional one.
以下、本発明の好適な実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<全体構成>
図1、図2は、本発明の衝撃吸収部材の実施形態の一例を示す図であり、図1は衝撃吸収部材の一部の概略を示す斜視図、図2は、図1におけるA−A’断面の概略を示す断面図である。なお、図1における衝撃吸収部材は中空構造であり、内部についての図示は省略する。
<Overall configuration>
1 and 2 are views showing an example of an embodiment of the shock absorbing member of the present invention. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a part of the shock absorbing member, and FIG. 2 is an AA in FIG. It is a sectional view showing an outline of a section. The impact absorbing member in FIG. 1 has a hollow structure, and illustration of the inside is omitted.
図1に示すように、この衝撃吸収部材300は、長手方向Xと短手方向Yを有し、衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位301、圧縮部位301に対抗し引張応力が発生する引張部位304、圧縮部位301と引張部位304との両端側を連結する一対の側方部位302、303とで構成されている。図2に示すように各部位には、シート状繊維強化材150、151が複数積層して形成された積層体が配置されている。積層体のそれぞれの層は、シート状繊維強化材150、151のいずれかが隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が略当接する継ぎ目160を有する。この継ぎ目160は、隣接する上層、又は、下層の継ぎ目の位置とずれるように配置されている。
As shown in FIG. 1, this
<シート状繊維強化材>
シート状繊維強化材150、151は、強化繊維として、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維を使用することが可能であり、これらの繊維の母材として、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の樹脂のほか、アルミを採用できる。具体的には、繊維方向を一方向に揃えたシート状一方向UD材や繊維を織り込んだクロス材、及びプリプレグをこれらの母材に積層したものであってもよい。
<Sheet fiber reinforcement>
The sheet-
ここで、UD材とは、FRP材の素材形態の一つである。強化繊維をほぼ一方向に揃えて固めたシート状のFRPをシート状UD材とし、このシート状UD材を繊維方向に積層したものを、一方向UD材とする。一方向UD材は、繊維方向の引張強度が強いため、異方性を有するFRP材料である。また、一方向UD材とは異なり、繊維方向が積層する層ごとに異なっていてもよい。積層する際には、1枚ずつ交互に積層してもよいし、同じ繊維方向を有するシート状UD材を2枚以上重ねて、これを1つのセットとして、セットごとに交互に積層してもよい。 Here, the UD material is one of the material forms of the FRP material. A sheet-like FRP in which reinforcing fibers are substantially aligned and hardened in one direction is used as a sheet-like UD material, and the sheet-like UD material laminated in the fiber direction is called a one-way UD material. The unidirectional UD material is an FRP material having anisotropy because the tensile strength in the fiber direction is strong. Further, unlike the unidirectional UD material, the fiber direction may be different for each layer to be laminated. When laminating, the sheets may be alternately laminated one by one, or two or more sheet-like UD materials having the same fiber direction may be stacked, and this may be stacked as one set and alternately for each set. Good.
クロス材は、FRP材の素材形態の一つであって、FRP材の強化繊維の構造として繊維を織り込むことで織物状に配向したシート状FRP材、又はこのシート状FRP材を積層したFRP材である。即ち、クロス材とは、強化繊維の套を一本もしくは複数本ずつ編むことで平面を構成し、その平面に樹脂等のマトリクスを使用し固めたFRP材である。織物状を形成するための編み方としては、平織りや綾織りであってよい。一方向UD材とは異なり、一般に、クロス材は、その強度においては等方性を有するFRP材料である。 The cloth material is one of the material forms of the FRP material, and is a sheet-like FRP material oriented in a woven form by weaving fibers as the structure of the reinforcing fiber of the FRP material, or an FRP material in which this sheet-like FRP material is laminated It is. In other words, the cloth material is an FRP material in which a flat surface is formed by knitting one or a plurality of reinforcing fiber sleeves and a matrix such as a resin is used for the flat surface. The knitting method for forming the woven shape may be plain weave or twill weave. Unlike the unidirectional UD material, the cloth material is generally an FRP material that is isotropic in its strength.
プリプレグは、未硬化の繊維強化材料の全般を意味し、繊維強化材料として、繊維強化プラスチック(FRP)、繊維強化ゴム(FRR)、繊維強化金属(FRM)、繊維強化セラミックス(FRC)なども含む意味である。 Prepreg means all uncured fiber reinforced materials, including fiber reinforced plastic (FRP), fiber reinforced rubber (FRR), fiber reinforced metal (FRM), fiber reinforced ceramics (FRC), etc. as fiber reinforced materials. Meaning.
繊維方向とは、炭素繊維を組み合わせてFRP材を形成する際に、炭素繊維を一方向に揃えることにより決定される繊維の向きである。また、衝撃吸収部材の面に対して一の繊維方向による角度が定まり、これを繊維配向角度(配向角)と呼ぶ。繊維配向角度は、衝撃吸収部材の重心を通り衝撃吸収部材の長手方向Xに延びる中心軸と繊維方向から定まる角度である。 The fiber direction is the fiber direction determined by aligning the carbon fibers in one direction when forming the FRP material by combining the carbon fibers. In addition, an angle in one fiber direction with respect to the surface of the shock absorbing member is determined, and this is called a fiber orientation angle (orientation angle). The fiber orientation angle is an angle determined from the central axis extending in the longitudinal direction X of the shock absorbing member and the fiber direction through the center of gravity of the shock absorbing member.
シート状繊維強化材の積層構成は、特に限定されないが、圧縮部位301においては、主として、繊維方向が長手方向Xであるシート状繊維強化材と、繊維方向が短手方向Yであるシート状繊維強化材とを少なくとも一層ずつ積層して形成されたものであることが好ましい。具体的には、繊維配向角が0度と90度のCFRPのUD材を積層したもの(以下、CFRPのUD材[0/90]とする。)を少なくとも一層ずつ積層した構成が好ましく用いられる。
The laminated structure of the sheet-like fiber reinforcing material is not particularly limited. In the
側方部位302、303の積層構成は、主として、繊維方向が長手方向Xであるシート状繊維強化材と、繊維方向が短手方向Yに対して所定の傾斜角度を有するシート状繊維強化材とを少なくとも一層ずつ積層して形成されたものであることが好ましい。具体的には、繊維配向角が45度、−45度及び0度のCFRPのUD材を積層したもの(以下、CFRPのUD材[45/−45/0]とする。)を少なくとも一層ずつ積層した構成が好ましく用いられる。
The laminated structure of the
引張部位304の積層構成は、主として、繊維方向が長手方向Xであるシート状繊維強化材と、繊維方向が短手方向Yであるシート状繊維強化材とを少なくとも一層ずつ積層して形成されたものであることが好ましい。具体的には、繊維配向角が0度と90度のCFRPのUD材を積層したもの(以下、CFRPのUD材[0/90]とする。)を少なくとも一層ずつ積層した構成が好ましく用いられる。なお、積層回数については特に限定されず、上記を配置した層を少なくとも一層有していればよい。
The laminated structure of the
ここで、繊維方向を繊維配向角度0度及び繊維配向角度90度に積層した層(CFRPのUD材[0/0/90/0]s及びCFRPのUD材[0/90/0/90]s)を使用した場合(8ply)と、繊維配向角度を所定の傾斜角度を有するように積層した層(ここでは、CFRPのUD材[45/135/45/135]sとする。)を使用した場合(8ply)における、破壊ひずみを比較した表を図3に示す。なお、破壊ひずみとは、引張試験時における破断ひずみである。図3の表に示されるように、長手方向への引張試験において、CFRPのUD材[45/135/45/135]sは、CFRPの一方向UD材[0/0/90/0]s及びCFRPのUD材[0/90/0/90]sよりも、引張によるひずみが、7倍となった。ここで、8plyとは、プリプレグで構成した強化繊維材料を8層に積層したものである。また、sとは、各層の構成が上下対称の意を表す。 Here, layers in which the fiber direction is laminated at a fiber orientation angle of 0 degrees and a fiber orientation angle of 90 degrees (CFRP UD material [0/0/90/0] s and CFRP UD material [0/90/0/90] s) is used (8ply), and a layer (here, CFRP UD material [45/135/45/135] s) is used so that the fiber orientation angle has a predetermined inclination angle. FIG. 3 shows a table comparing fracture strains in the case of (8 ply). The fracture strain is a fracture strain at the time of a tensile test. As shown in the table of FIG. 3, in the tensile test in the longitudinal direction, the CFRP UD material [45/135/45/135] s is converted into the CFRP unidirectional UD material [0/0/90/0] s. The strain due to tension was 7 times that of the UD material [0/90/0/90] s of CFRP. Here, 8ply is obtained by laminating reinforcing fiber materials composed of prepregs into eight layers. Further, s means that the configuration of each layer is vertically symmetrical.
この結果から、圧縮部位301に繊維配向角度0度及び繊維配向角度90度に積層した層を、側方部位302、303に繊維配向角度を所定の傾斜角度を有するように積層した層を配置することにより、衝撃吸収部材に衝撃による荷重が加わったときに、破壊ひずみの小さい圧縮部位301の座屈変形部分である端部を先に破壊させることができ、側方部位の座屈変形部分にかかるひずみエネルギーを段階的に開放することができる。
From this result, a layer in which the fiber orientation angle is 0 degrees and a fiber orientation angle of 90 degrees is laminated on the
このように、各部位により、積層構成は、異なる繊維方向を有するシート状繊維強化材を用いることが好ましい。 Thus, it is preferable to use a sheet-like fiber reinforcing material having a different fiber direction for the laminated structure depending on each part.
<継ぎ目>
図4、図5は、本発明の衝撃吸収部材における好適なシート状強化繊維材の端部同士の継ぎ目の概略図を示したものである。本発明における「継ぎ目」とは、積層体の同一層における、隣り合うシート状強化繊維材の端部同士が、略当接する部分をいい、「略当接する」とは、シート状強化繊維材が接していてもよく、離れていてもよい。
<Seam>
FIG. 4 and FIG. 5 show schematic views of seams between end portions of a suitable sheet-like reinforcing fiber material in the impact absorbing member of the present invention. “Seam” in the present invention refers to a portion in which the ends of adjacent sheet-like reinforcing fiber materials in the same layer of the laminate are substantially in contact with each other, and “substantially contact” means that the sheet-like reinforcing fiber material is They may be in contact or separated.
図4では、シート状繊維強化材150、151が、隣接する部位に渡るように配置され、積層体のそれぞれの層の継ぎ目160が、隣接する上下の層の継ぎ目と、異なる部位に配置されている。
In FIG. 4, the sheet-
図5では、シート状繊維強化材150、151が、隣接する部位に渡るように配置され、積層体のそれぞれの層の継ぎ目160が、同一部位に配置されている。更に、継ぎ目160は、隣接する上下の層の継ぎ目160とずれて配置されている。
In FIG. 5, the sheet-
図4及び図5における継ぎ目の位置のずれは、10mm以上であることが好ましい。この一例として、継ぎ目160の位置のずれWを変更して積層し、引張荷重を測定した結果を図7に、積層状態の概略図を図8に示す。位置のずれWを10mmまで長くすることで、破壊強度が向上する。また、位置のずれWを10mm以上としても、破壊強度が一定であるため、引張強度的にシート状強化繊維材150、151の積層体が一体化したと見なせることができる。なお、本発明における「位置のずれ」とは、ある層の継ぎ目と、その隣接する上下の層の継ぎ目との距離をいい、同一部位に継ぎ目が配置されている場合は、図5に示すWであり、異なる部位に継ぎ目が配置される場合は、継ぎ目160から衝撃吸収部材300の角までの長さの合計になり、図2に示す引張部位304の継ぎ目のずれW1と側方部位の継ぎ目のずれW2の合計の長さになる。
The displacement of the seam position in FIGS. 4 and 5 is preferably 10 mm or more. As an example of this, FIG. 7 shows the result of measuring the tensile load by changing the position difference W of the
図6では、シート状繊維強化材150、151は、隣接する部位に渡るように周状に配置されている。更に、部位の隣接する部分付近で、重なり部170を有し、シート状強化繊維150、151が重なるように配置されている。また、シート状繊維強化材の重なり部170は、10mm以上であることが好ましい。
In FIG. 6, the sheet-
また、端部同士の継ぎ目又は重なりは、図4から図6を単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。例えば、図4に示す継ぎ目と図6に示す重なりを組み合わせて用いる場合は、積層体の一部の層を図4に示す継ぎ目とし、他の層を図6に示す重なりとすることができる。また、積層体の一部の層において、組み合わせて用いることもでき、この場合は、圧縮部位と側方部位とが隣接する部位付近を図4に示す継ぎ目とし、引張部位と圧縮部位とが隣接する部位を図6に示す重なりとすることができる。 Further, the seams or the overlaps between the end portions may be used alone in FIGS. 4 to 6 or may be used in combination. For example, when the seam shown in FIG. 4 and the overlap shown in FIG. 6 are used in combination, a part of the layers of the laminate may be the seam shown in FIG. 4 and the other layers may be the overlap shown in FIG. In addition, in some layers of the laminate, it can also be used in combination. In this case, the vicinity of the portion where the compression portion and the side portion are adjacent is the seam shown in FIG. 4, and the tensile portion and the compression portion are adjacent. The part to be made can be an overlap shown in FIG.
<製造例>
図9は本発明にかかる衝撃吸収部材のプリプレグ配置工程の概略図を示す。本発明の衝撃吸収部材300は、例えば、マンドル200の各部位に、プリプレグ150、151を巻き、複数積層させる。その後、オートクレープを用いて、熱処理により硬化させた後、マンドル200を抜き、衝撃吸収部材300を製造することができる。
<Production example>
FIG. 9 is a schematic view of the prepreg placement step of the shock absorbing member according to the present invention. In the
<適用例>
このようにして得られた衝撃吸収部材300は、例えば、図10に示すような自動車400のセンターピラー410に適用することができる。図11は、図10におけるA付近の拡大図であり、側面衝突時に曲げ変形を受けるセンターピラー410である。なお、図11では、自動車400の側面部の構造部材に対して本発明を適用したが、自動車400の構造部材であれば適用可能であり、例えば、フロントピラーやリアピラーに本発明の衝撃吸収部材300が使用されてもよい。
<Application example>
The
<実施例1>
いずれのUD材も繊維強化として東邦テナックス(株)製カーボンHTAを用い、マトリックスとしてエポキシ樹脂(#112)を用いた。シート状繊維強化材は、圧縮部位にCFPRのUD材[0/0/90/0]sを用い、側方部位にCFPRのUD材[45/135/0/0]sを用い、引張部位にCFPRのUD材[0/0/90/0]sを用いた。シート状強化繊維材の継ぎ目は、図2に示す継ぎ目と同様の位置に配置し、1層目は圧縮部位及び引張部位に、2層目は側方部位に配置し、交互に異なる部位に配置した。継ぎ目のずれは、引張部位における継ぎ目のずれW1が5mmであり、側方部位における継ぎ目のずれW2が5mmであるため、10mmであった。図2においては、内側から4層までしか図示していないが、8層(8ply)まで積層し、積層体の板厚は1.8mmであり、衝撃吸収部材は、断面が50x50mm、長手方向600mmであった。
<Example 1>
All the UD materials used carbon HTA manufactured by Toho Tenax Co., Ltd. for fiber reinforcement, and epoxy resin (# 112) as a matrix. The sheet-like fiber reinforcement uses a CFPR UD material [0/0/90/0] s for the compression part, and uses a CFPR UD material [45/135/0/0] s for the side part, CFPR UD material [0/0/90/0] s was used. The seam of the sheet-like reinforcing fiber material is arranged at the same position as the seam shown in FIG. 2, the first layer is arranged at the compression site and the tensile site, the second layer is arranged at the side site, and alternately arranged at different sites. did. Deviation seam, deviation W 1 of the seam in tension sites are 5 mm, for the deviation W 2 of the seam in the side portion is 5 mm, was 10 mm. In FIG. 2, although only four layers from the inside are shown, eight layers (8 ply) are laminated, the thickness of the laminate is 1.8 mm, and the shock absorbing member has a cross section of 50 × 50 mm and a longitudinal direction of 600 mm. Met.
<実施例2>
実施例1における側方部位のシート状強化繊維材をCFPRのUD材[45/135/90/90]sとした以外は、同様の方法により製造した。
<Example 2>
The sheet-like reinforcing fiber material in the lateral portion in Example 1 was produced in the same manner except that the CFPR UD material [45/135/90/90] s was used.
<実施例3>
実施例1における側方部位のシート状強化繊維材をCFPRのUD材[45/135/45/135]sとした以外は、同様の方法により製造した。
<Example 3>
The sheet-like reinforcing fiber material in the lateral part in Example 1 was produced in the same manner except that the CFPR UD material [45/135/45/135] s was used.
150、151 シート状繊維強化材(プリプレグ)
160 継ぎ目
170 重なり部
200 マンドル
300 衝撃吸収部材
301 圧縮部位
302、303 側方部位
304 引張部位
400 自動車衝撃吸収構造体
410 センターピラー
W、W1、W2 継ぎ目位置のずれの長さ
150, 151 Sheet-like fiber reinforcement (prepreg)
Claims (7)
前記衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位と、この圧縮部位に対向し引張応力が発生する引張部位と、これら圧縮部位と引張部位との両端側を連結する一対の側方部位とを有し、
前記圧縮部位、引張部位、及び、側方部位には、シート状繊維強化材を積層して形成された積層体が配置され、
前記積層体のそれぞれの層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が略当接する継ぎ目を有するシート状繊維強化材からなり、
ある層の前記継ぎ目と、その上下に隣接する層の前記継ぎ目の位置がずれている衝撃吸収部材。 A hollow impact absorbing member that has a longitudinal direction and a transverse direction and absorbs impact by bending deformation,
A compression site where compressive stress is generated by receiving the impact directly; a tensile site where tensile stress is generated opposite to the compression site; and a pair of side sites connecting both ends of the compression site and the tensile site; Have
A laminated body formed by laminating sheet-like fiber reinforcements is disposed at the compression site, the tensile site, and the side site,
Each layer of the laminated body is arranged in a circumferential shape so as to extend over at least adjacent sites, and is composed of a sheet-like fiber reinforcing material having a seam whose end portions substantially contact each other,
An impact absorbing member in which a position of the seam of a layer and a position of the seam of a layer adjacent above and below the seam are shifted.
前記衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位と、この圧縮部位に対向し引張応力が発生する引張部位と、これら圧縮部位と引張部位との両端側を連結する一対の側方部位とを有し、
前記圧縮部位、引張部位、及び、側方部位には、シート状繊維強化材を積層して形成された積層体が配置され、
前記積層体のそれぞれの層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が、隣接する部位付近で重なるように配置されている衝撃吸収部材。 A hollow impact absorbing member that has a longitudinal direction and a transverse direction and absorbs impact by bending deformation,
A compression site where compressive stress is generated by receiving the impact directly; a tensile site where tensile stress is generated opposite to the compression site; and a pair of side sites connecting both ends of the compression site and the tensile site; Have
A laminated body formed by laminating sheet-like fiber reinforcements is disposed at the compression site, the tensile site, and the side site,
Each of the layers of the laminated body is arranged in a circumferential shape so as to extend over at least adjacent parts, and the shock absorbing member is arranged so that end portions thereof overlap in the vicinity of the adjacent parts.
前記衝撃を直接受けることにより圧縮応力が発生する圧縮部位と、この圧縮部位に対向し引張応力が発生する引張部位と、これら圧縮部位と引張部位との両端側を連結する一対の側方部位とを有し、
前記圧縮部位、引張部位、及び、側方部位には、シート状繊維強化材を積層して形成された積層体が配置され、
前記積層体の一部の層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が、隣接する部位付近で重なるように配置されており、
前記積層体のその他の層は、少なくとも隣接する部位に渡るように周状に配置され、その端部同士が略当接する継ぎ目を有するシート状繊維強化材からなり、ある層の前記継ぎ目と、その上下に隣接する層の前記継ぎ目の位置がずれている衝撃吸収部材。
A hollow impact absorbing member that has a longitudinal direction and a transverse direction and absorbs impact by bending deformation,
A compression site where compressive stress is generated by receiving the impact directly; a tensile site where tensile stress is generated opposite to the compression site; and a pair of side sites connecting both ends of the compression site and the tensile site; Have
A laminated body formed by laminating sheet-like fiber reinforcements is disposed at the compression site, the tensile site, and the side site,
Some of the layers of the laminate are arranged in a circumferential manner so as to extend over at least adjacent sites, and their end portions are arranged so as to overlap in the vicinity of adjacent sites,
The other layers of the laminate are arranged in a circumferential shape so as to extend over at least adjacent portions, and are formed of a sheet-like fiber reinforcing material having a seam in which the end portions substantially come into contact with each other. An impact-absorbing member in which the position of the seam between adjacent layers is shifted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005015548A JP2006200702A (en) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | Shock absorbing member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005015548A JP2006200702A (en) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | Shock absorbing member |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006200702A true JP2006200702A (en) | 2006-08-03 |
Family
ID=36958878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005015548A Pending JP2006200702A (en) | 2005-01-24 | 2005-01-24 | Shock absorbing member |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006200702A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014015159A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Propeller blade body and method of manufacturing the same |
WO2014034585A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-06 | 東レ株式会社 | Energy-absorbing member and method for producing same |
JP2015182586A (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle body structure of automobile |
JPWO2015145891A1 (en) * | 2014-03-25 | 2017-04-13 | 本田技研工業株式会社 | Auto body structure |
JP2017178088A (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 株式会社栗本鐵工所 | Support structure of fiber-reinforced resin hollow body |
CN110588702A (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-20 | 西南交通大学 | Induced crushing energy-absorbing device of rail vehicle |
JP2021030662A (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | スズキ株式会社 | Fiber-reinforced resin structure |
JP2021054106A (en) * | 2019-09-26 | 2021-04-08 | 株式会社Subaru | Fiber-reinforced resin composite material and method for manufacturing fiber-reinforced resin composite material |
JP7551544B2 (en) | 2021-03-19 | 2024-09-17 | マツダ株式会社 | Fiber-reinforced composite frame |
-
2005
- 2005-01-24 JP JP2005015548A patent/JP2006200702A/en active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014015159A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Propeller blade body and method of manufacturing the same |
WO2014034585A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-06 | 東レ株式会社 | Energy-absorbing member and method for producing same |
CN104395634A (en) * | 2012-08-27 | 2015-03-04 | 东丽株式会社 | Energy-absorbing member and method for producing same |
JPWO2014034585A1 (en) * | 2012-08-27 | 2016-08-08 | 東レ株式会社 | Energy absorbing member and manufacturing method thereof |
US9644700B2 (en) | 2012-08-27 | 2017-05-09 | Toray Industries, Inc. | Energy-absorbing member and method of producing same |
JP2015182586A (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle body structure of automobile |
JPWO2015145891A1 (en) * | 2014-03-25 | 2017-04-13 | 本田技研工業株式会社 | Auto body structure |
US9751569B2 (en) | 2014-03-25 | 2017-09-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Automobile body structure |
JP2017178088A (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 株式会社栗本鐵工所 | Support structure of fiber-reinforced resin hollow body |
JP2021030662A (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | スズキ株式会社 | Fiber-reinforced resin structure |
JP7335544B2 (en) | 2019-08-28 | 2023-08-30 | スズキ株式会社 | Fiber reinforced resin structure |
CN110588702A (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-20 | 西南交通大学 | Induced crushing energy-absorbing device of rail vehicle |
CN110588702B (en) * | 2019-09-18 | 2024-06-11 | 西南交通大学 | Induced crushing energy absorber of railway vehicle |
JP2021054106A (en) * | 2019-09-26 | 2021-04-08 | 株式会社Subaru | Fiber-reinforced resin composite material and method for manufacturing fiber-reinforced resin composite material |
JP7359619B2 (en) | 2019-09-26 | 2023-10-11 | 株式会社Subaru | Fiber-reinforced resin composite material and method for producing fiber-reinforced resin composite material |
JP7551544B2 (en) | 2021-03-19 | 2024-09-17 | マツダ株式会社 | Fiber-reinforced composite frame |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4420830B2 (en) | Shock absorbing member | |
JP2006200702A (en) | Shock absorbing member | |
US7404474B2 (en) | Shock absorbing component | |
US10272951B2 (en) | Impact-absorbing reinforcement structure for center pillars | |
US9290212B2 (en) | Carbon fiber prepreg-wrapped beam structures | |
EP1617098B1 (en) | Shock absorbing component for automobiles | |
JP2012035442A (en) | Fiber-reinforced resin member, and fastening structure | |
JP2010138953A (en) | Energy absorbing member and manufacturing method therefor | |
JP4583775B2 (en) | Shock absorber for automobile | |
JP2944967B2 (en) | High-speed vehicle outer wall structure and high-speed vehicle outer wall manufacturing method | |
JP4483409B2 (en) | Sheet | |
JP4462978B2 (en) | Energy absorption structure of automobile | |
CN104169132B (en) | Particularly for the deformation element of bumper | |
JPH08197668A (en) | Lamination structure of fiber reinforced resin | |
JP2006207679A (en) | Shock absorbing member manufacturing method | |
JP2014218179A (en) | Energy absorption member | |
JP2006188141A (en) | Shock absorbing member | |
JP4971645B2 (en) | Body structure and vehicle | |
US7846540B2 (en) | Impact-absorbing composite structure | |
JP2006046481A (en) | Shock absorbing member manufacturing method | |
JP2019156165A (en) | Center pillar of vehicle body | |
CN104395634A (en) | Energy-absorbing member and method for producing same | |
JP4422674B2 (en) | Energy absorbing structural member | |
JP2004324814A (en) | Impact absorbing compound material structure, manufacturing method thereof, and travelling body or sailing body using the same | |
JP7129858B2 (en) | center pillar for vehicle |