JP2010240930A - Fitting structure of fiber-reinforced composite material - Google Patents

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Akira Harada
亮 原田
Ryuta Kamiya
隆太 神谷
Kazunobu Isomura
和伸 磯村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fitting structure of a fiber-reinforced composite material which can directly fasten of composite material to the other member while suppressing the creep of the composite material. <P>SOLUTION: The fiber-reinforced composite material 1 is superposed on a metallic material 2 and the superposed materials are fastened with a nut 19 by bringing a washer 16 at the head side of a bolt 14 being a fastening means into contact with the surface 11 of an exposed bias thread 7. Fastening forces of the bolt 14 and the nut 19 are applied to a contact part between the washer 16 and the surface 11 of the bias thread 7, a contact part between the lower surface 12 of the fiber-reinforced composite material 1 and the upper surface 13 of the metallic material 2, and a contact part between the lower surface of the metallic material 2 and a washer 18. Consequently, because of the absence of an epoxy resin layer of the upper layer, otherwise to be formed on the upper surface of the metallic material, the fastening force applied concentrically to the fiber-reinforced composite material 1 is directly received by the bias thread 7, and large stress is not generated in an epoxy resin 4 which is present in the fiber-reinforced composite material 1. Thus, the creep of the epoxy resin 4 can be suppressed thus eliminating a slack between the fiber-reinforced composite material 1 and the metallic material 2, and accordingly, maintaining a rigid fastening state. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本願発明は、樹脂をマトリックスとした繊維強化複合材を他の部材に締結する繊維強化複合材の取り付け構造に関する。   The present invention relates to a structure for attaching a fiber reinforced composite material in which a fiber reinforced composite material using a resin as a matrix is fastened to another member.

繊維強化複合材は強化繊維層にマトリックスとなる樹脂を含浸して成形され、ボルト及びナット等の締結手段により他の部材に取り付けて使用される場合がある。他の部材に取り付けられた繊維強化複合材は締結力により樹脂のクリープが発生し、他の部材との間に緩みが生じるため、強固な取り付けが難しいという問題がある。このような繊維強化複合材の取り付け上の問題を解消するため、一般的には、例えば特許文献1に開示されているような金属パイプを用いた取り付け方法が多く用いられている。   The fiber reinforced composite material is formed by impregnating a reinforcing fiber layer with a resin as a matrix and may be used by being attached to another member by fastening means such as bolts and nuts. The fiber reinforced composite material attached to another member has a problem in that it is difficult to firmly attach the fiber reinforced composite material because the resin creep occurs due to the fastening force and loosens between the other members. In order to solve such a problem in attaching the fiber reinforced composite material, generally, for example, an attachment method using a metal pipe as disclosed in Patent Document 1 is often used.

特許文献1には、回転検出装置を備えたハウジングを車載エンジンに取り付けた構造が開示している。前記ハウジングは車載エンジンへ取り付けるためのフランジとともに樹脂成形されている。前記フランジのボルト挿入孔には、金属パイプがインサート成形により挿入され、一体化されている。前記ハウジングは前記金属パイプに通したボルトを前記車載エンジンの雌ネジに締結することにより取り付けられる。   Patent Document 1 discloses a structure in which a housing including a rotation detection device is attached to an in-vehicle engine. The housing is resin-molded together with a flange for mounting to the vehicle-mounted engine. A metal pipe is inserted into and integrated with the bolt insertion hole of the flange by insert molding. The housing is attached by fastening a bolt passed through the metal pipe to a female screw of the in-vehicle engine.

従って、ボルトの締結力は金属パイプにのみ作用し、樹脂材料で成形されたフランジに掛からないため、前記した樹脂のクリープによる緩みの問題を解消することができる。なお、前記フランジのボルト挿入孔に金属パイプを一体化する手段は前記インサート成形の外に、成形後のボルト挿入孔に金属パイプを圧入する方法も一般的に用いられている。   Therefore, since the fastening force of the bolt acts only on the metal pipe and does not hang on the flange formed of the resin material, it is possible to solve the problem of loosening due to the resin creep described above. As a means for integrating the metal pipe into the bolt insertion hole of the flange, a method of press-fitting the metal pipe into the bolt insertion hole after molding is generally used in addition to the insert molding.

特開2006−275270号公報JP 2006-275270 A

特許文献1のように、ボルト挿入孔に金属パイプを一体化する方法は金属パイプの高い取り付け精度を必要とする。例えば、金属パイプを前記フランジにインサート成形する場合は、特許文献1の発明のように、金属パイプの端面とボルトの頭部及び車載エンジンとの間に樹脂が介在されないように精度の高い成形技術を必要とする。金属パイプをボルト挿入孔に圧入する方法では、ボルト挿入孔の精度や金属パイプの圧入精度を高める必要があるため、加工工数が増加し、加工作業も煩雑になる。また、金属パイプの使用は重量増加に繋がり、樹脂材料による軽量化という利点を阻害することにもなる。   As in Patent Document 1, the method of integrating the metal pipe into the bolt insertion hole requires high mounting accuracy of the metal pipe. For example, when a metal pipe is insert-molded into the flange, as in the invention of Patent Document 1, a high-precision molding technique is performed so that no resin is interposed between the end surface of the metal pipe, the head of the bolt, and the vehicle-mounted engine. Need. In the method of press-fitting a metal pipe into a bolt insertion hole, since it is necessary to increase the accuracy of the bolt insertion hole and the press-fitting accuracy of the metal pipe, the number of processing steps increases and the processing work becomes complicated. In addition, the use of metal pipes leads to an increase in weight, which also hinders the advantage of weight reduction by the resin material.

本願発明は、繊維強化複合材のクリープを抑制して他の部材に直接締結できる繊維強化複合材の取り付け構造を提供する。   The present invention provides an attachment structure for a fiber-reinforced composite material that can be directly fastened to another member while suppressing creep of the fiber-reinforced composite material.

請求項1に記載の本願発明は、強化繊維層に樹脂を含浸して成形した繊維強化複合材を締結手段によって他の部材に取り付ける繊維強化複合材の取り付け構造において、前記繊維強化複合材の少なくとも前記締結手段が接触する領域に露出状態にされた強化繊維層を有し、前記締結手段を前記露出された強化繊維層に接触させて締結したことを特徴とする。   The present invention according to claim 1 is a fiber-reinforced composite material mounting structure in which a fiber-reinforced composite material formed by impregnating a reinforcing fiber layer with a resin is attached to another member by fastening means. It has a reinforcing fiber layer exposed to the region where the fastening means comes into contact, and the fastening means is brought into contact with the exposed reinforcing fiber layer and fastened.

請求項1記載の本願発明によれば、締結手段の締結力を強化繊維層によって受け止めることができるため、簡単な構成でクリープによる繊維強化複合材の締結の緩みを防止することができる。   According to this invention of Claim 1, since the fastening force of a fastening means can be received by a reinforced fiber layer, the loosening of the fastening of the fiber reinforced composite material by creep can be prevented with a simple structure.

請求項2に記載の本願発明は、前記強化繊維層は、前記繊維強化複合材の表面の樹脂層を除去することにより露出されたことを特徴とするため、繊維強化複合材の強化繊維層を簡単に、かつ確実に露出させることができる。   The invention of claim 2 is characterized in that the reinforcing fiber layer is exposed by removing the resin layer on the surface of the fiber reinforced composite material. It can be easily and reliably exposed.

請求項3に記載の本願発明は、前記表面の樹脂層はレーザー加工により除去したことを特徴とするため、強化繊維を損傷することなく、繊維強化複合材の表面領域の樹脂層のみを除去することができる。   The present invention according to claim 3 is characterized in that the resin layer on the surface is removed by laser processing, so that only the resin layer in the surface region of the fiber-reinforced composite material is removed without damaging the reinforcing fibers. be able to.

請求項4に記載の本願発明は、前記表面の樹脂層は研削加工によって除去したことを特徴とするため、繊維強化複合材の樹脂層を除去する装置が簡略化できる。   The present invention according to claim 4 is characterized in that the resin layer on the surface is removed by grinding, so that the apparatus for removing the resin layer of the fiber reinforced composite material can be simplified.

請求項5に記載の本願発明は、前記強化繊維層は炭素繊維によって構成されていることを特徴とするため、炭素繊維及び樹脂の溶融温度に大きな差が有り、特にレーザー加工においてレーザーの選定が自由になり、加工装置を簡略化できる。   Since the present invention according to claim 5 is characterized in that the reinforcing fiber layer is composed of carbon fibers, there is a large difference in the melting temperature of the carbon fibers and the resin. It becomes free and the processing device can be simplified.

請求項6に記載の本願発明は、前記繊維強化複合材は3次元織物に樹脂を含浸した構成であることを特徴とするため、3次元織物により強度を高めた繊維強化複合材の締結の緩みを防止でき、繊維強化複合材の利用範囲を広げることができる。   The present invention according to claim 6 is characterized in that the fiber reinforced composite material has a structure in which a resin is impregnated into a three-dimensional woven fabric. Can be prevented and the range of use of the fiber-reinforced composite material can be expanded.

本願発明は、簡単な構成でクリープを抑制し、繊維強化複合材の締結時の緩みを防止することができる。   The present invention can suppress creep with a simple configuration and prevent loosening at the time of fastening of the fiber-reinforced composite material.

第1の実施形態における繊維強化複合材と他の部材との取り付け構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the attachment structure of the fiber reinforced composite material and other member in 1st Embodiment. 成形後の繊維強化複合材を示す断面図。Sectional drawing which shows the fiber reinforced composite material after shaping | molding. 樹脂層の除去方法を示す繊維強化複合材の断面図。Sectional drawing of the fiber reinforced composite material which shows the removal method of a resin layer. 樹脂層を除去した繊維強化複合材の断面図。Sectional drawing of the fiber reinforced composite material which removed the resin layer. 第2の実施形態における繊維強化複合材と他の部材との取り付け構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the attachment structure of the fiber reinforced composite material and other member in 2nd Embodiment.

(第1の実施形態)
第1の実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。図1は、例えば自動車あるいは航空機等において構造材として使用される繊維強化複合材1をその他の部材である金属材2に締結した取り付け構造を示す。なお、本願明細書においては、便宜上、図1の状態を正面とし、上下方向を上側、下側、左右方向を左側、右側として説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an attachment structure in which a fiber reinforced composite material 1 used as a structural material in, for example, an automobile or an aircraft is fastened to a metal material 2 as another member. In the present specification, for the sake of convenience, the state of FIG. 1 is assumed to be the front, the vertical direction is the upper side, the lower side, and the left-right direction is the left side and the right side.

繊維強化複合材1は炭素繊維を用いた3次元織物3にエポキシ樹脂4を含浸することにより成形されている。3次元織物3は公知の構造を有し、経糸5、緯糸6、経糸5あるいは緯糸6に対して斜状に配置されたバイアス糸7及び経糸5あるいは緯糸6の配向方向に垂直に配置された垂直糸8によって構成されている。経糸5、緯糸6及びバイアス糸7はそれぞれ平面上に密に配列した状態で交互に積層され、さらに経糸5、緯糸6及びバイアス糸7を1組として、設計された厚さに積層されている。なお、本実施形態では経糸5、緯糸6及びバイアス糸7のそれぞれが強化繊維層を形成している。積層された経糸5、緯糸6及びバイアス糸7は連続した垂直糸8を下側の表層を成す経糸5側から上側の表層を成すバイアス糸7側へ織り込まれるとともにバイアス糸7側に形成された垂直糸8のループ部9を耳糸10によって係止することにより一体化されている。垂直糸8は織り込み位置間において下側の経糸5に対して直角方向に配向され、また、耳糸10は抜け落ちが無いようにバイアス糸7と交差する方向に配向されている。   The fiber reinforced composite material 1 is formed by impregnating a three-dimensional fabric 3 using carbon fibers with an epoxy resin 4. The three-dimensional woven fabric 3 has a known structure, and is arranged perpendicular to the orientation direction of the warp 5, the weft 6, the warp 5, the bias yarn 7 arranged obliquely with respect to the weft 6, and the warp 5 or weft 6. It is constituted by a vertical thread 8. The warp yarns 5, weft yarns 6 and bias yarns 7 are alternately laminated in a state of being closely arranged on a plane, and the warp yarns 5, weft yarns 6 and bias yarns 7 are laminated in a designed thickness. . In this embodiment, each of the warp 5, the weft 6, and the bias yarn 7 forms a reinforcing fiber layer. The laminated warp yarn 5, weft yarn 6 and bias yarn 7 are formed on the bias yarn 7 side while weaving continuous vertical yarn 8 from the warp yarn 5 side forming the lower surface layer to the bias yarn 7 side forming the upper surface layer. The vertical thread 8 is integrated by locking the loop portion 9 with the ear thread 10. The vertical yarn 8 is oriented in a direction perpendicular to the lower warp yarn 5 between the weaving positions, and the ear yarn 10 is oriented in a direction crossing the bias yarn 7 so as not to fall off.

エポキシ樹脂4はマトリックスとして3次元織物3に含浸され、3次元織物3の内部を充填するとともに最上層に位置するバイアス糸7の表面11を除いた外表面全体を被覆して樹脂層を形成している。図1に示した繊維強化複合材1は表面11が露出状態にされたバイアス糸7、即ち、露出状態にされた強化繊維層を有する構成である。   The epoxy resin 4 is impregnated into the three-dimensional fabric 3 as a matrix, fills the inside of the three-dimensional fabric 3, and covers the entire outer surface except the surface 11 of the bias yarn 7 located in the uppermost layer to form a resin layer. ing. The fiber reinforced composite material 1 shown in FIG. 1 has a configuration including a bias yarn 7 having a surface 11 exposed, that is, a reinforcing fiber layer exposed.

繊維強化複合材1は次のようにして金属材2に取り付けられる。エポキシ樹脂4によって被覆されている繊維強化複合材1の下面12を金属材2の上面13に重ね合わせる。締結手段であるボルト14は繊維強化複合材1に形成した貫通孔15側から挿通され、ボルト14の頭部側のワッシャー16が露出したバイアス糸7の表面11に接触する。ボルト14の先端は金属材2に形成した貫通孔17を通って金属材2の下方に突出し、ワッシャー18を介して締結手段であるナット19により締め付けられる。   The fiber reinforced composite material 1 is attached to the metal material 2 as follows. The lower surface 12 of the fiber reinforced composite material 1 covered with the epoxy resin 4 is superposed on the upper surface 13 of the metal material 2. The bolt 14 as a fastening means is inserted from the side of the through hole 15 formed in the fiber reinforced composite material 1 and comes into contact with the surface 11 of the bias yarn 7 where the washer 16 on the head side of the bolt 14 is exposed. The front end of the bolt 14 passes through a through-hole 17 formed in the metal material 2 and projects downward from the metal material 2 and is tightened by a nut 19 as a fastening means via a washer 18.

繊維強化複合材1の取り付けにおいて、ボルト14及びナット19の締結力は、ワッシャー16とバイアス糸7の表面11との接触部、繊維強化複合材1の下面12と金属材2の上面13との接触部及び金属材2の下面とワッシャー18との接触部に加えられる。ワッシャー16を介して繊維強化複合材1に集中的に加わる締結力は繊維強化複合材1の上面を形成するエポキシ樹脂4aの層(図2参照)がないため、バイアス糸7によって直接受け止められ、繊維強化複合材1の内部に存在するエポキシ樹脂4に大きな応力が生じない。従って、本来上面を形成するエポキシ樹脂4aの層に生じる大きなクリープが解消されるとともに内部に存在するエポキシ樹脂4のクリープが抑制される。繊維強化複合材1の下面12を形成するエポキシ樹脂4の層は金属材2の上面13と広い範囲に亘って接触しているため、締結力が分散され、エポキシ樹脂4に生じる応力は問題にならない程度の大きさである。   In attaching the fiber reinforced composite material 1, the fastening force of the bolt 14 and the nut 19 is such that the contact portion between the washer 16 and the surface 11 of the bias yarn 7, the lower surface 12 of the fiber reinforced composite material 1, and the upper surface 13 of the metal material 2. It is added to the contact portion and the contact portion between the lower surface of the metal material 2 and the washer 18. The fastening force applied intensively to the fiber reinforced composite material 1 through the washer 16 is directly received by the bias yarn 7 because there is no epoxy resin 4a layer (see FIG. 2) that forms the upper surface of the fiber reinforced composite material 1. A large stress is not generated in the epoxy resin 4 existing inside the fiber reinforced composite material 1. Accordingly, the large creep that occurs in the layer of the epoxy resin 4a that originally forms the upper surface is eliminated, and the creep of the epoxy resin 4 existing inside is suppressed. Since the layer of the epoxy resin 4 forming the lower surface 12 of the fiber reinforced composite material 1 is in contact with the upper surface 13 of the metal material 2 over a wide range, the fastening force is dispersed, and the stress generated in the epoxy resin 4 is a problem. The size is such that it cannot be.

図1に示した繊維強化複合材1は図2〜図4に示した製造方法によって形成される。図2は成形後の繊維強化複合材1を示す。繊維強化複合材1は前記したように、3次元織物3にエポキシ樹脂4を含浸することにより成形されている。エポキシ樹脂4は3次元織物3の内部を充填するとともに3次元織物3の外表面全域を被覆している。なお、繊維強化複合材1の上面を被覆するエポキシ樹脂の層は説明の便宜上、符号4aで示している。   The fiber reinforced composite material 1 shown in FIG. 1 is formed by the manufacturing method shown in FIGS. FIG. 2 shows the fiber-reinforced composite material 1 after molding. As described above, the fiber reinforced composite material 1 is formed by impregnating the epoxy resin 4 in the three-dimensional fabric 3. The epoxy resin 4 fills the inside of the three-dimensional fabric 3 and covers the entire outer surface of the three-dimensional fabric 3. In addition, the layer of the epoxy resin which coat | covers the upper surface of the fiber reinforced composite material 1 is shown with the code | symbol 4a for convenience of explanation.

図2の繊維強化複合材1は、図3に示すように、繊維強化複合材1の上方に配置されたYAGレーザー(イットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザー)20によって加工される。YAGレーザー20は適宜手段により繊維強化複合材1の左端側から右端側に向けて移動可能に配設され、レーザー光21を繊維強化複合材1に向けて発光することができる。また、YAGレーザー20の移動方向は図3の正面側から背面側へも移動可能に設定されている。なお、YAGレーザー20の移動作業及び発光作業は図示しない制御装置により操作される。レーザー光21のエネルギー及びYAGレーザー20の移動速度は、エポキシ樹脂4の溶融、蒸発に適した値に予め設定されている。例えば、レーザー光21のエネルギーが大きい場合はYAGレーザー20の移動速度を速めるように設定し、加工時間を短くすることができる。逆にレーザー光21のエネルギーが小さい場合はYAGレーザー20の移動速度を遅く設定し、エネルギー消費の減少に寄与することができる。   The fiber reinforced composite material 1 in FIG. 2 is processed by a YAG laser (yttrium aluminum garnet laser) 20 disposed above the fiber reinforced composite material 1, as shown in FIG. The YAG laser 20 is disposed so as to be movable from the left end side to the right end side of the fiber reinforced composite material 1 by appropriate means, and can emit laser light 21 toward the fiber reinforced composite material 1. The moving direction of the YAG laser 20 is set so as to be movable from the front side to the back side in FIG. The moving operation and the light emitting operation of the YAG laser 20 are operated by a control device (not shown). The energy of the laser beam 21 and the moving speed of the YAG laser 20 are set in advance to values suitable for melting and evaporation of the epoxy resin 4. For example, when the energy of the laser beam 21 is large, it can be set to increase the moving speed of the YAG laser 20, and the processing time can be shortened. On the other hand, when the energy of the laser beam 21 is small, the moving speed of the YAG laser 20 can be set slower, which can contribute to a reduction in energy consumption.

YAGレーザー20は前記制御装置からの指令により、繊維強化複合材1の左端側から移動を開始するとともにレーザー光21を発光する。レーザー光21は繊維強化複合材1の上面を形成するエポキシ樹脂4aの層に照射され、エポキシ樹脂4aを溶融、蒸発させて順次除去する。炭素繊維はレーザー光21を透過することが無く、また溶融温度がエポキシ樹脂4aに比較して高い。このため、レーザー光21は繊維強化複合材1の上面のエポキシ樹脂4aのみを除去し、3次元織物3の表層を成すバイアス糸7の表面11を露出させることができる。   The YAG laser 20 starts moving from the left end side of the fiber reinforced composite material 1 and emits a laser beam 21 in accordance with a command from the control device. The laser beam 21 is applied to the layer of the epoxy resin 4a that forms the upper surface of the fiber reinforced composite material 1, and the epoxy resin 4a is melted and evaporated to be sequentially removed. The carbon fiber does not transmit the laser beam 21, and the melting temperature is higher than that of the epoxy resin 4a. For this reason, the laser beam 21 can remove only the epoxy resin 4 a on the upper surface of the fiber reinforced composite material 1 and expose the surface 11 of the bias yarn 7 forming the surface layer of the three-dimensional fabric 3.

図3のようにレーザー加工された繊維強化複合材1は、図4に示すように孔開け加工が施される。バイアス糸7の表面11が露出された繊維強化複合材1は、図示しないボール盤等の孔開け機あるいはドリル等の工具により孔開け加工され、締結用の貫通孔15が予め定められた1箇所又は複数箇所に穿設される。以上の方法により製造された繊維強化複合材1は、図1において説明したように、ボルト14及びナット19により締結され、金属材2に取り付けられる。   As shown in FIG. 4, the fiber-reinforced composite material 1 that has been laser-processed as shown in FIG. 3 is subjected to drilling. The fiber reinforced composite material 1 from which the surface 11 of the bias yarn 7 is exposed is drilled by a drilling machine such as a drilling machine (not shown) or a tool such as a drill, and a fastening through hole 15 is formed at one predetermined position or Drilled in multiple places. The fiber-reinforced composite material 1 manufactured by the above method is fastened by the bolt 14 and the nut 19 and attached to the metal material 2 as described in FIG.

前記した第1の実施形態は以下の作用効果を有する。
(1)ボルト14及びナット19による締結力が繊維強化複合材1に対して集中的に掛かるボルト14の頭部側がワッシャー16を介してバイアス糸7の表面11に直接接触している。繊維強化複合材1は締結力により金属材2に対して強固に固定されるが、この締結力はバイアス糸7によって受け止められ、繊維強化複合材1の内部に充填されているエポキシ樹脂4に大きな応力を生じさせない。このため、本来繊維強化複合材1の上面を形成するエポキシ樹脂4aの層によるクリープが完全に解消されるとともに内部に存在するエポキシ樹脂4のクリープが抑制され、繊維強化複合材1と金属材2との間のクリープによる緩みを防止することができる。
The first embodiment described above has the following operational effects.
(1) The head side of the bolt 14 on which the fastening force by the bolt 14 and the nut 19 is concentrated on the fiber reinforced composite material 1 is in direct contact with the surface 11 of the bias yarn 7 via the washer 16. The fiber reinforced composite material 1 is firmly fixed to the metal material 2 by the fastening force. This fastening force is received by the bias yarn 7 and is greatly applied to the epoxy resin 4 filled in the fiber reinforced composite material 1. Does not cause stress. For this reason, the creep by the layer of the epoxy resin 4a that originally forms the upper surface of the fiber reinforced composite material 1 is completely eliminated and the creep of the epoxy resin 4 existing inside is suppressed, and the fiber reinforced composite material 1 and the metal material 2 are suppressed. It is possible to prevent loosening due to creep.

(2)繊維強化複合材1を金属材2に直接締結することができるため、従来のように繊維強化複合材1を取り付けるための精度を特に高める必要が無く、また金属パイプ等の別部材を介在する必要が無いため、構成が簡単となり、軽量化にも寄与することができる。
(3)強化繊維層に炭素繊維を使用することにより、レーザー加工が容易となり、バイアス糸7からなる強化繊維層を損傷することなく、エポキシ樹脂4aの層のみを簡単に除去することができる。また、炭素繊維及び樹脂の溶融温度の大きな差を利用することができるので、レーザーの種類やエネルギーの選定が容易となり、加工装置の簡略化を図ることができる。
(4)3次元織物3の使用により強度を高めた繊維強化複合材1を他の部材に直接締結することが可能であるため、繊維強化複合材1の汎用性を高めることができる。
(2) Since the fiber reinforced composite material 1 can be directly fastened to the metal material 2, there is no need to increase the accuracy for attaching the fiber reinforced composite material 1 as in the prior art, and a separate member such as a metal pipe is used. Since there is no need to intervene, the configuration is simplified, which can contribute to weight reduction.
(3) By using carbon fiber for the reinforcing fiber layer, laser processing becomes easy, and only the layer of the epoxy resin 4a can be easily removed without damaging the reinforcing fiber layer made of the bias yarn 7. In addition, since a large difference in melting temperature between the carbon fiber and the resin can be used, the type of laser and energy can be easily selected, and the processing apparatus can be simplified.
(4) Since the fiber reinforced composite material 1 whose strength is increased by using the three-dimensional fabric 3 can be directly fastened to another member, the versatility of the fiber reinforced composite material 1 can be enhanced.

(第2の実施形態)
図5に示す第2の実施形態は、第1の実施形態におけるエポキシ樹脂4aの層の除去方法及び除去する領域を変更したもので、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
The second embodiment shown in FIG. 5 is a modification of the method for removing the layer of the epoxy resin 4a and the region to be removed in the first embodiment. The same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment. A detailed description will be omitted.

第2の実施形態に示した繊維強化複合材1において、エポキシ樹脂4aの層はボルト14の頭部側のワッシャー16よりもやや広い領域Sについてのみ除去した構成である。領域Sは耳糸10のピッチ間隔内の狭い範囲に設定されている。領域S内のエポキシ樹脂4aの層は、図示していないが、一般的な研削機械を用いたザグリ加工により除去され、バイアス糸7の表面11が露出される。特に本実施形態は、垂直糸8及び耳糸10を損傷しないため、繊維強化複合材1の強度に影響を及ぼさない。   In the fiber reinforced composite material 1 shown in the second embodiment, the epoxy resin 4a layer is removed only in a region S slightly wider than the washer 16 on the head side of the bolt 14. The region S is set to a narrow range within the pitch interval of the ear thread 10. Although not shown, the layer of the epoxy resin 4a in the region S is removed by counterbore processing using a general grinding machine, and the surface 11 of the bias yarn 7 is exposed. In particular, the present embodiment does not affect the strength of the fiber-reinforced composite material 1 because the vertical yarn 8 and the ear yarn 10 are not damaged.

第2の実施形態においても、ボルト14の頭部側のワッシャー16はバイアス糸7の表面11に直接接触しているので、第1の実施形態と同様にエポキシ樹脂4のクリープが抑制され、繊維強化複合材1を金属材2に締結するボルトの緩みを防止することができる。エポキシ樹脂4aの層は一般的な研削機械を利用して除去するため、加工装置の簡略化を図ることができる。   Also in the second embodiment, since the washer 16 on the head side of the bolt 14 is in direct contact with the surface 11 of the bias yarn 7, the creep of the epoxy resin 4 is suppressed as in the first embodiment, and the fiber It is possible to prevent loosening of the bolt that fastens the reinforced composite material 1 to the metal material 2. Since the layer of the epoxy resin 4a is removed using a general grinding machine, the processing apparatus can be simplified.

本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。   The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention, and can be implemented as follows.

(1)繊維強化複合材1において、バイアス糸7で示した強化繊維層の露出する領域は、少なくともボルト及びナットで示した締結手段が接触する領域を含むものであれば、第1及び第2の実施形態の領域に限定されずに設定することができる。
(2)第1の実施形態において、繊維強化複合材1の下面12を形成するエポキシ樹脂4の層を除去して強化繊維層である経糸5の表面を露出し、露出した経糸5を金属材2の上面13に直接接触させて締結することができる。このように構成すれば、繊維強化複合材1に掛かる締結力は全て強化繊維層によって受け止めることができ、エポキシ樹脂4におけるクリープの抑制効果をより高めることができる。
(3)第2の実施形態において、領域Sのエポキシ樹脂4aの層は第1の実施形態に示したYAGレーザー20によって除去することも可能である。
(4)第1及び第2の実施形態において、繊維強化複合材1の強度を高めるために、垂直糸8を織り込む密度をより高くし、ボルト14の頭部側のワッシャー16が垂直糸8に接触する形態であっても良い。この場合、第2の実施形態のようにエポキシ樹脂4aを研削加工した場合、垂直糸8のループ部9及び耳糸10が切断される可能性を有する。しかし、3次元織物3を構成する他の糸群がエポキシ樹脂4によって接着された状態にあるため、繊維強化複合材1の強度が低下することは無い。
(1) In the fiber reinforced composite material 1, if the region where the reinforcing fiber layer indicated by the bias yarn 7 is exposed includes at least the region where the fastening means indicated by the bolt and nut contacts, the first and second It is possible to set without being limited to the area of the embodiment.
(2) In 1st Embodiment, the layer of the epoxy resin 4 which forms the lower surface 12 of the fiber reinforced composite material 1 is removed, the surface of the warp 5 which is a reinforced fiber layer is exposed, and the exposed warp 5 is made into a metal material. 2 can be brought into direct contact with the upper surface 13 and fastened. If comprised in this way, all the fastening force concerning the fiber reinforced composite material 1 can be received with a reinforced fiber layer, and the inhibitory effect of the creep in the epoxy resin 4 can be improved more.
(3) In the second embodiment, the layer of the epoxy resin 4a in the region S can be removed by the YAG laser 20 shown in the first embodiment.
(4) In the first and second embodiments, in order to increase the strength of the fiber reinforced composite material 1, the density of weaving the vertical yarn 8 is increased, and the washer 16 on the head side of the bolt 14 is connected to the vertical yarn 8. The form which contacts may be sufficient. In this case, when the epoxy resin 4a is ground as in the second embodiment, the loop portion 9 and the ear yarn 10 of the vertical yarn 8 may be cut. However, the strength of the fiber reinforced composite material 1 does not decrease because the other yarn groups constituting the three-dimensional fabric 3 are bonded by the epoxy resin 4.

(5)第1の実施形態において、レーザー加工手段はYAGレーザー20に限らず、ルビーレーザー等他の固体レーザー、炭酸ガスレーザー等のガスレーザーあるいは液体レーザー、半導体レーザー等を使用することができる。
(6)繊維強化複合材1における強化繊維層は3次元織物3に限らず、以下の方法により形成することができる。3次元織物3の垂直糸8及び耳糸10を使用しない形態、即ち、経糸5、緯糸6及びバイアス糸7を積層して形成することが可能である。この場合に、平面上に密に配列される糸の方向は同一平面上において同一方向であれば、縦方向、横方向及びバイアス方向に限らず他の方向を有してもよい。また、経糸5、緯糸6及びバイアス糸7の内、いずれか1種類の糸を積層して形成したり、2種類の糸を交互に積層して形成することができる。また、経糸5及び緯糸6により製織した平面織物を積層して形成することができる。その他、不織布を積層することにより形成することができる。
(5) In the first embodiment, the laser processing means is not limited to the YAG laser 20, and other solid lasers such as ruby lasers, gas lasers such as carbon dioxide gas lasers, liquid lasers, semiconductor lasers, and the like can be used.
(6) The reinforcing fiber layer in the fiber reinforced composite material 1 is not limited to the three-dimensional fabric 3 and can be formed by the following method. The vertical yarn 8 and the ear yarn 10 of the three-dimensional fabric 3 can be used, that is, the warp yarn 5, the weft yarn 6, and the bias yarn 7 can be laminated. In this case, the direction of the yarns densely arranged on the plane is not limited to the longitudinal direction, the lateral direction, and the bias direction, as long as the direction is the same direction on the same plane. Further, any one of the warp yarn 5, the weft yarn 6 and the bias yarn 7 may be laminated and formed, or two types of yarns may be alternately laminated. Further, it can be formed by laminating plane fabrics woven with warps 5 and wefts 6. In addition, it can form by laminating a nonwoven fabric.

(7)第1の実施形態において、強化繊維層はガラス繊維を用いて形成しても良い。この場合、YAGレーザー20はレーザー光21がガラス繊維を透過する可能性があるため、炭酸ガスレーザー等他のガラス繊維を透過しないエネルギー領域の光を発するレーザーを使用することが好ましい。
(8)強化繊維層は、前記した炭素繊維やガラス繊維のほか、ボロン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン等を使用して形成しても良い。
(9)繊維強化複合材1のマトリックスは、エポキシ樹脂4に限らず、他の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。
(10)露出状態にされた強化繊維層を有する繊維強化複合材1の製造方法は、第1及び第2の実施形態のように、成形後の繊維強化複合材1のエポキシ樹脂4a層をレーザー加工あるいは研削加工により除去する方法に限らず、以下の方法を採用することができる。即ち、繊維強化複合材1の成形は強化繊維層に接触可能な突出部を有する成形型を使用する。成形型内に注入した樹脂は強化繊維層と成形型の突出部との接触部に回らないため、露出状態にされた強化繊維層を有する繊維強化複合材1が成形され、成形後の加工工程を無くすことができる。
(7) In the first embodiment, the reinforcing fiber layer may be formed using glass fiber. In this case, since the YAG laser 20 may transmit the laser light 21 through the glass fiber, it is preferable to use a laser that emits light in an energy region that does not transmit through other glass fibers, such as a carbon dioxide gas laser.
(8) The reinforcing fiber layer may be formed using boron fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, xylon, or the like in addition to the above-described carbon fiber or glass fiber.
(9) The matrix of the fiber reinforced composite material 1 is not limited to the epoxy resin 4, and other thermosetting resins and thermoplastic resins can be used.
(10) The manufacturing method of the fiber reinforced composite material 1 having the reinforced fiber layer that is exposed is a laser of the epoxy resin 4a layer of the fiber reinforced composite material 1 after molding as in the first and second embodiments. Not only the method of removing by processing or grinding, but the following method can be adopted. That is, the molding of the fiber reinforced composite material 1 uses a molding die having a protrusion that can contact the reinforcing fiber layer. Since the resin injected into the mold does not turn to the contact portion between the reinforcing fiber layer and the protruding portion of the mold, the fiber-reinforced composite material 1 having the exposed reinforcing fiber layer is molded, and the processing steps after molding Can be eliminated.

(11)繊維強化複合材1と金属材2との締結手段は、ボルト及びナットに限らず、金属材2の貫通孔17に雌ねじを形成し、ボルト14の雄ねじをねじ込む形態でも良い。この場合、貫通孔17は有底でも良い。これらの方法では、繊維強化複合材1の締結部に必ずしも孔が形成されていなくても良い。また、締結手段は他の部材に応じて、例えば万力等の手段あるいは挟み機構等を使用することができる。これらの締結手段を用いた場合は、繊維強化複合材1の貫通孔15及び金属材2の貫通孔17を形成する必要が無く、繊維強化複合材1の製造工数を減少することができる。
(12)繊維強化複合材1を取り付ける他の部材は、自動車及び航空機あるいはその他の構造物を構成する金属材2や非金属材料のほか、建築構造物の壁面や床面及び大地あるいは岩石等も含まれる。また、非金属材料で構成される他の部材は繊維強化複合材であってもよい。
(11) The fastening means between the fiber reinforced composite material 1 and the metal material 2 is not limited to bolts and nuts, but may be a form in which a female screw is formed in the through hole 17 of the metal material 2 and a male screw of the bolt 14 is screwed. In this case, the through hole 17 may have a bottom. In these methods, the hole does not necessarily have to be formed in the fastening portion of the fiber reinforced composite material 1. Further, for example, a means such as a vise or a pinching mechanism can be used as the fastening means according to other members. When these fastening means are used, it is not necessary to form the through hole 15 of the fiber reinforced composite material 1 and the through hole 17 of the metal material 2, and the number of manufacturing steps of the fiber reinforced composite material 1 can be reduced.
(12) Other members to which the fiber reinforced composite material 1 is attached include not only metal materials 2 and non-metallic materials constituting automobiles, aircrafts, or other structures, but also wall surfaces and floor surfaces of buildings and earth or rocks. included. Further, the other member made of a non-metallic material may be a fiber reinforced composite material.

1 繊維強化複合材
2 金属材
3 3次元織物
4 エポキシ樹脂
5 経糸
6 緯糸
7 バイアス糸
8 垂直糸
10 耳糸
14 ボルト
15、17 貫通孔
16、18 ワッシャー
19 ナット
20 YAGレーザー
21 レーザー光
S 領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fiber reinforced composite material 2 Metal material 3 Three-dimensional fabric 4 Epoxy resin 5 Warp yarn 6 Weft yarn 7 Weft yarn 8 Vertical yarn 10 Ear yarn 14 Bolt 15, 17 Through hole 16, 18 Washer 19 Nut 20 YAG laser 21 Laser light S area | region

Claims (6)

強化繊維層に樹脂を含浸して成形した繊維強化複合材を締結手段によって他の部材に取り付ける繊維強化複合材の取り付け構造において、
前記繊維強化複合材の少なくとも前記締結手段が接触する領域に露出状態にされた強化繊維層を有し、前記締結手段を前記露出された強化繊維層に接触させて締結したことを特徴とする繊維強化複合材の取り付け構造。
In the fiber-reinforced composite material mounting structure in which the fiber-reinforced composite material formed by impregnating the reinforcing fiber layer with resin is attached to other members by fastening means.
A fiber having a reinforcing fiber layer exposed in at least a region of the fiber-reinforced composite material in contact with the fastening means, and fastened by bringing the fastening means into contact with the exposed reinforcing fiber layer. Reinforced composite mounting structure.
前記強化繊維層は、前記繊維強化複合材の表面の樹脂層を除去することにより露出されたことを特徴とする請求項1に記載の繊維強化複合材の取り付け構造。   The fiber reinforced composite attachment structure according to claim 1, wherein the reinforcing fiber layer is exposed by removing a resin layer on a surface of the fiber reinforced composite material. 前記表面の樹脂層はレーザー加工により除去したことを特徴とする請求項2に記載の繊維強化複合材の取り付け構造。   The fiber reinforced composite attachment structure according to claim 2, wherein the resin layer on the surface is removed by laser processing. 前記表面の樹脂層は研削加工によって除去したことを特徴とする請求項2に記載の繊維強化複合材の取り付け構造。   The fiber reinforced composite attachment structure according to claim 2, wherein the resin layer on the surface is removed by grinding. 前記強化繊維層は炭素繊維によって構成されていることを特徴する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の繊維強化複合材の取り付け構造。   The fiber reinforced composite material mounting structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the reinforcing fiber layer is made of carbon fiber. 前記繊維強化複合材は3次元織物に樹脂を含浸した構成であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の繊維強化複合材の取り付け構造。   The fiber reinforced composite material mounting structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the fiber reinforced composite material has a structure in which a three-dimensional fabric is impregnated with a resin.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104024661A (en) * 2011-12-28 2014-09-03 三菱重工业株式会社 Joint structure for composite
JP2015044339A (en) * 2013-08-28 2015-03-12 トヨタ自動車株式会社 Joining structure
CN114851599A (en) * 2022-05-06 2022-08-05 河海大学 Fiber composite material creep control method, fiber composite material and reinforcement method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10094405B2 (en) 2011-12-20 2018-10-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Joint structure for composite member
CN104024661A (en) * 2011-12-28 2014-09-03 三菱重工业株式会社 Joint structure for composite
JP2015044339A (en) * 2013-08-28 2015-03-12 トヨタ自動車株式会社 Joining structure
CN114851599A (en) * 2022-05-06 2022-08-05 河海大学 Fiber composite material creep control method, fiber composite material and reinforcement method
CN114851599B (en) * 2022-05-06 2023-03-14 河海大学 Fiber composite material creep control method, fiber composite material and reinforcement method

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