JP2007009028A - 繊維強化樹脂製の部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バンパレインフォース10を構成する繊維製の単一の骨格材11は、炭素繊維製の複数本の第1繊維束19、炭素繊維製の複数本の繊維束20及びアラミド繊維製の複数本の第2繊維束21から構成されている。炭素繊維製の第1繊維束19は、底壁14を構成し、アラミド繊維製の第2繊維束21は、フランジ17,18を構成する。第1,2繊維束19,21の長さ方向は、バンパレインフォース10の長手方向に揃えられている。底壁14は、圧縮荷重を受けると見なされるバンパレインフォース10(骨格材11)における圧縮応力部である。フランジ17,18は、引っ張り荷重を受けると見なされるバンパレインフォース10(骨格材11)における引っ張り応力部である。
【選択図】 図1
Description
特許文献1に開示される四角筒形状のバンパレインフォースは、衝撃荷重を受ける側に設けられたアルミニウム製の衝撃吸収材と、衝撃荷重を受ける側とは反対側に設けられた繊維強化樹脂製の高強度軽量材とを接合して構成されている。衝撃吸収材は、変形によって衝撃荷重のエネルギーを吸収する役割を果たし、高強度軽量材は、バンパレインフォース全体の変形量を小さくする役割を果たす。
好適な例では、長手方向に延びる溝を有する前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の平板材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている。
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる一対の溝を有し、前記一対の溝は、それらの底壁を共通にしており、前記圧縮応力部は、前記一対の溝の一方の側壁であり、前記引っ張り応力部は、前記一対の溝の他方の側壁であり、前一対の溝の底壁は、前記結合部である。
好適な例では、一方向に延びる溝を有する前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の筒材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている。
好適な例では、前記第1繊維は、炭素繊維である。圧縮荷重に対して優れた耐荷重特性を有する炭素繊維は、圧縮応力部に配設される第1繊維として好適である。
本発明の部材は、バンパレインフォースへの適用に特に好適である。
図1(a)に示すように、繊維強化樹脂製のバンパレインフォース10の両端部には荷重エネルギー吸収材12,13が接続されている。バンパレインフォース10に矢印Rの方向の大きな衝撃荷重が加わると、荷重エネルギー吸収材12,13は、破壊しながら荷重エネルギーを吸収してゆく。
(1)圧縮荷重を受けると見なしたバンパレインフォース10の底壁14(圧縮応力部)には圧縮荷重に対して耐荷重特性に優れた炭素繊維製の第1繊維束19がその長さ方向をバンパレインフォース10の長手方向に揃えるように配設されている。引っ張り荷重を受けると見なしたバンパレインフォース10のフランジ17,18(引っ張り応力部)にはアラミド繊維製の第2繊維束21がその長さ方向をバンパレインフォース10の長手方向に揃えるように配設されている。つまり、強度に優れた炭素繊維が底壁14(圧縮応力部)に用いられており、伸びが大きく、かつ靱性に優れたアラミド繊維がフランジ17,18(引っ張り応力部)に用いられている。炭素繊維は、強度に優れているために、圧縮荷重に対する耐荷重特性に優れており、アラミド繊維は、伸びが大きく、かつ靱性に優れているために、引っ張り荷重に対する耐荷重特性に優れている。
(4)圧縮応力部(底壁14)と引っ張り応力部(フランジ17,19)とを側壁15,16を介して隔てた構成は、バンパレインフォース10の底壁14(圧縮応力部)に加えられた荷重によって曲げられるバンパレインフォース10の曲げ変形量を少なくする上で好ましい。
第2の実施形態では、フランジ25,26がバンパレインフォース10Bの骨格材11Bにおける圧縮応力部となり、底壁27がバンパレインフォース10Bの骨格材11Bにおける引っ張り応力部となる。つまり、フランジ25,26がバンパレインフォース10Bの前面側となり、底壁27がバンパレインフォース10Bの背面側となる。フランジ25,26には炭素繊維製の第1繊維束19が配設されており、底壁27にはアラミド繊維製の第2繊維束21が配設されている。第1繊維束19の長さ方向は、バンパレインフォース10Bの長手方向に揃えられており、第2繊維束21の長さ方向は、バンパレインフォース10Bの長手方向(一方向)に揃えられている。
図4の第3の実施形態におけるバンパレインフォース10Cは、その長手方向(一方向)に延びる2つの溝102,103を有する。溝102,103の底壁28には炭素繊維製の第1繊維束(図示略)が配設されており、フランジ30及び連結部30Cにはアラミド繊維製の第2繊維束(図示略)が配設されている。溝102,103の側壁29には炭素繊維製の繊維束(図示略)が配設されている。第1繊維束の長さ方向は、バンパレインフォース10Cの長手方向に揃えられており、第2繊維束の長さ方向は、バンパレインフォース10Cの長手方向に揃えられている。側壁29を構成する繊維束は、バンパレインフォース10Cの長手方向(一方向)と直交する方向に揃えられている。
図5の第4の実施形態におけるバンパレインフォース10Dは、その長手方向(一方向)に延びる中空部104を有する。バンパレインフォース10Dの骨格材11Dは、四角筒形状に形成されている。バンパレインフォース10Dの前壁31には炭素繊維製の第1繊維束19が配設されており、バンパレインフォース10Dの後壁34にはアラミド繊維製の第2繊維束21が配設されている。前壁31は、バンパレインフォース10D(骨格材11D)における圧縮応力部となり、後壁34は、バンパレインフォース10D(骨格材11D)における引っ張り応力部となる。
次に、図6(a),(b),(c)の第5の実施形態を説明する。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
・第1,2の実施形態において、第1繊維束19が側壁15,16の一部となるようにしてもよい。つまり、底壁14に連なる側の側壁15,16の一部に第1繊維束19を配設してもよい。このようにすれば、圧縮荷重に対する底壁14の耐荷重性能が向上する。
・引っ張り荷重を受けると見なした引っ張り応力部に、延性的破壊挙動を示す有機繊維(例えば、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)を配設してもよい。
・第1〜3の実施形態において、溝の側面の面形状を曲面形状にしてもよい。
・バンパレインフォース以外の部材、例えば車両におけるロッカーアーム、サイドインパクトビーム等に本発明を適用してもよい。
Claims (9)
- 一方向に延びる溝又は一方向に延びる中空部を有する形状に形成され、樹脂が含浸している繊維強化樹脂製の部材において、
繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の骨格材を用いて構成されており、圧縮荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における圧縮応力部には第1繊維が配設され、かつ引っ張り荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における引っ張り応力部には第2繊維が配設されており、又は、前記第1繊維が前記圧縮応力部に、若しくは前記第2繊維が前記引っ張り応力部に、配設されており、前記第1繊維には、圧縮荷重に対して前記第2繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられており、前記第2繊維には、引っ張り荷重に対して前記第1繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられている繊維強化樹脂製の部材。 - 前記繊維強化樹脂製の部材は、該部材の前面側に設けられた前記圧縮応力部と、前記部材の背面側に配設された前記引っ張り応力部と、前記圧縮応力部と前記引っ張り応力部とを離して繋ぐ結合部とからなり、前記結合部を構成する繊維が前記圧縮応力部における前記第1繊維及び前記引っ張り応力部における前記第2繊維に対して交差するように前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部にも配設されている請求項1に記載の繊維強化樹脂製の部材。
- 前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる溝を有する横断面形状が開き断面形状の部材であり、前記圧縮応力部は、前記溝の底壁であり、前記引っ張り応力部は、前記溝の開口側で前記溝の側壁に接続されたフランジであり、前記溝の側壁は、前記結合部である請求項2に記載の繊維強化樹脂製の部材。
- 前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の平板材を所定の横断面形状に成形した前記骨格材に樹脂を含浸して形成されている請求項3に記載の繊維強化樹脂製の部材。
- 前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる一対の溝を有し、前記一対の溝は、それらの底壁を共通にしており、前記圧縮応力部は、前記一対の溝の一方の側壁であり、前記引っ張り応力部は、前記一対の溝の他方の側壁であり、前一対の溝の底壁は、前記結合部である請求項2に記載の繊維強化樹脂製の部材。
- 前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の筒材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている請求項5に記載の繊維強化樹脂製の部材。
- 前記第1繊維は、炭素繊維である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
- 前記第2繊維は、アラミド繊維である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
- 前記繊維強化樹脂製の部材は、車両の衝突時における衝撃を緩和するためのバンパ装置を構成するバンパレインフォースである請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
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