JP2020175626A - Fiber-reinforced plastic body and connection members - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両等に組み込まれる構造部材として用いられる繊維強化樹脂体、および、当該繊維強化樹脂体を有し、部材同士を連結する連結部材に関するものである。 The present invention relates to, for example, a fiber-reinforced resin body used as a structural member incorporated in a vehicle or the like, and a connecting member having the fiber-reinforced resin body and connecting the members to each other.
繊維強化樹脂(Fiber Reinforced Plastics:FRP)は、優れた機械特性、軽量化等の要求を満たすことから、例えば車両等を構成する構造部材として使用されてきている。このような繊維強化樹脂からなる繊維強化樹脂体(繊維強化樹脂構造体)を構造部材として他の部材へ取り付ける際には、繊維強化樹脂体にボルト等の機械的締結手段(接続部材、機械的結合要素)を挿通するための孔部を設ける必要がある。 Fiber reinforced plastics (FRP) have been used as structural members constituting vehicles and the like because they satisfy the requirements of excellent mechanical properties and weight reduction. When a fiber-reinforced resin body made of such a fiber-reinforced resin (fiber-reinforced resin structure) is attached to another member as a structural member, mechanical fastening means (connecting member, mechanical) such as a bolt is attached to the fiber-reinforced resin body. It is necessary to provide a hole for inserting the connecting element).
例えば、特許文献1には、繊維強化樹脂を用いて成形された本体部と、前記本体部に設けられた孔部と、を備え、前記孔部の周囲に沿って連続繊維が配置された繊維強化樹脂体が記載されている。
For example,
特許文献1に記載の繊維強化樹脂体は、一方向に配向された繊維束を含む繊維層を有しており、この繊維層の間に孔部の中心軸周りに配向された連続繊維が補強層として配置されている。
The fiber-reinforced resin body described in
ここで、孔部を有する繊維強化樹脂体は、当該繊維強化樹脂体へ荷重(力)が入力された場合に、当該孔部の外周部に応力が集中する。この点、特許文献1記載の繊維強化樹脂体によれば、孔部の周囲に沿って連続繊維が配置されているため、当該孔部の強度が高められる。
Here, in the fiber-reinforced resin body having holes, when a load (force) is input to the fiber-reinforced resin body, stress is concentrated on the outer peripheral portion of the holes. In this regard, according to the fiber-reinforced resin body described in
しかし、当該連続繊維は、孔部の中心軸周りに配向しているため、この補強層には、孔部の中心軸に直交する方向に沿って、繊維間の隙間を縫うように進展する破壊(トランスバースクラック)が発生しやすい。さらに、補強層の連続繊維および繊維層の繊維束のいずれも、孔部の中心軸に直交する方向に配向しているため、当該補強層に亀裂(クラック)が生じると、この亀裂が当該補強層から他の繊維層に伝播し、繊維層における層間剥離や繊維束の破断が連鎖するように繊維強化樹脂体全体に進行し、繊維強化樹脂体が破壊するに至ってしまう。 However, since the continuous fibers are oriented around the central axis of the hole, the reinforcing layer is fractured so as to sew a gap between the fibers along a direction orthogonal to the central axis of the hole. (Transverse crack) is likely to occur. Further, since both the continuous fibers of the reinforcing layer and the fiber bundles of the fiber layer are oriented in the direction orthogonal to the central axis of the hole, when a crack occurs in the reinforcing layer, the crack is the reinforcement. It propagates from one layer to another fiber layer, progresses to the entire fiber-reinforced resin body in a chain of delamination and breakage of fiber bundles in the fiber layer, and the fiber-reinforced resin body is destroyed.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、孔部を有する繊維強化樹脂体およびこれを用いた連結部材において、荷重が入力された場合に、孔部の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層の破損を防止することができる繊維強化樹脂体および連結部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and in a fiber reinforced resin body having a hole and a connecting member using the same, stress generated in the outer peripheral portion of the hole when a load is input. It is an object of the present invention to provide a fiber reinforced resin body and a connecting member capable of preventing damage to the fiber layer existing in the outer peripheral portion even under stress expanded by concentration.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 A brief outline of the typical inventions disclosed in the present application is as follows.
[1]繊維強化樹脂体は、複数の繊維束と、前記複数の繊維束の間に含浸された樹脂とを有する。繊維強化樹脂体は、孔部を有し、前記孔部の外周部は、前記孔部の延伸軸に略直交する方向に配向された繊維束を含む第1の部分と、前記孔部の延伸軸に沿う方向に配向された繊維束を含む第2の部分とを有している。 [1] The fiber-reinforced resin body has a plurality of fiber bundles and a resin impregnated between the plurality of fiber bundles. The fiber-reinforced resin body has a hole portion, and the outer peripheral portion of the hole portion includes a first portion including a fiber bundle oriented in a direction substantially orthogonal to the drawing axis of the hole portion, and a stretch of the hole portion. It has a second portion containing a bundle of fibers oriented along the axis.
[2][1]に記載の繊維強化樹脂体において、前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記孔部の中央部に前記第1の部分が配置され、前記第1の部分の外側に前記第2の部分が配置されている。 [2] In the fiber-reinforced resin body according to [1], the first portion is arranged at the center of the hole in the direction along the drawing axis of the hole, and is outside the first portion. The second part is arranged.
[3][2]に記載の繊維強化樹脂体において、前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記第2の部分の外側にはさらに前記第1の部分が配置されている。 [3] In the fiber-reinforced resin body according to [2], the first portion is further arranged outside the second portion in a direction along the stretching axis of the hole.
[4][1]に記載の繊維樹脂体において、前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記孔部の中央部に前記第2の部分が配置され、前記孔部の端部に前記第1の部分が配置されている。
[4] In the fibrous resin body according to [1], the second portion is arranged at the center of the hole in the direction along the stretching axis of the hole, and the second portion is arranged at the end of the hole.
[5][1]〜[4]のいずれか1つに記載の繊維強化樹脂体において、前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記第1の部分および前記第2の部分は、それぞれ少なくとも前記孔部の全長の25%以上を占めている。 [5] In the fiber-reinforced resin body according to any one of [1] to [4], the first portion and the second portion are at least at least in the direction along the drawing axis of the pore portion. It occupies 25% or more of the total length of the hole.
[6][1]〜[5]のいずれか1つに記載の繊維強化樹脂体において、前記第2の部分の繊維含有率は、40〜70体積%である。 [6] In the fiber-reinforced resin body according to any one of [1] to [5], the fiber content of the second portion is 40 to 70% by volume.
[7][1]〜[6]のいずれか1つに記載の繊維強化樹脂体において、前記孔部の外周部は、さらに発泡材を有している。 [7] In the fiber-reinforced resin body according to any one of [1] to [6], the outer peripheral portion of the hole portion further has a foaming material.
[8][7]に記載の繊維強化樹脂体において、前記第1の部分を構成する繊維束の一部が、前記発泡材に置換されている。 [8] In the fiber-reinforced resin body according to [7], a part of the fiber bundle constituting the first portion is replaced with the foaming material.
[9][1]〜[8]のいずれか1つに記載の繊維強化樹脂体において、前記孔部の外周部は、さらに、前記第1の部分および前記第2の部分にそれぞれ含まれる繊維束と異なる方向に配向された繊維束を含む第3の部分を有し、前記孔部の延伸軸の周方向において、前記第3の部分は、前記第2の部分よりも外周に配置されている。 [9] In the fiber-reinforced resin body according to any one of [1] to [8], the outer peripheral portion of the hole portion is a fiber contained in the first portion and the second portion, respectively. It has a third portion containing a fiber bundle oriented in a direction different from that of the bundle, and the third portion is arranged on the outer periphery of the second portion in the circumferential direction of the drawing axis of the hole portion. There is.
[10][9]に記載の繊維強化樹脂体において、前記第3の部分は、積層された複数の繊維層からなり、前記第3の部分の積層構造は、疑似等方積層構造である。 [10] In the fiber-reinforced resin body according to [9], the third portion is composed of a plurality of laminated fiber layers, and the laminated structure of the third portion is a pseudo isotropic laminated structure.
[11][1]〜[10]のいずれか1つに記載の繊維強化樹脂体において、前記第1の部分は、積層された複数の繊維層からなり、前記第1の部分の積層構造は、疑似等方積層構造である。 [11] In the fiber-reinforced resin body according to any one of [1] to [10], the first portion is composed of a plurality of laminated fiber layers, and the laminated structure of the first portion is , Pseudo isotropic laminated structure.
[12][1]〜[11]のいずれか1つに記載の繊維強化樹脂体を有する連結部材において、前記孔部を有する2つの挿入部と、前記2つの挿入部を互いに連結する連結部とを有する。 [12] In the connecting member having the fiber-reinforced resin body according to any one of [1] to [11], the two insertion portions having the holes and the connecting portion connecting the two insertion portions to each other. And have.
[13][12]に記載の連結部材において、前記連結部は、前記2つの挿入部のそれぞれの前記孔部の中心を結ぶ線分の方向に配向された繊維束を含む。 [13] In the connecting member according to [12], the connecting portion includes a fiber bundle oriented in the direction of a line segment connecting the centers of the holes of the two insertion portions.
[14][12]または[13]に記載の連結部材において、前記第1の部分は、前記2つの挿入部のそれぞれの前記孔部の中心を結ぶ線分の方向に配向された繊維束を含む。 [14] In the connecting member according to [12] or [13], the first portion is a fiber bundle oriented in the direction of a line segment connecting the centers of the holes of the two insertion portions. Including.
本発明によれば、孔部を有する繊維強化樹脂体およびこれを用いた連結部材において、荷重が入力された場合に、孔部の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層の破損を防止することができる繊維強化樹脂体および連結部材を提供することができる。 According to the present invention, in a fiber reinforced resin body having a hole and a connecting member using the same, even under stress expanded due to stress concentration generated on the outer periphery of the hole when a load is input. It is possible to provide a fiber reinforced resin body and a connecting member capable of preventing damage to the fiber layer existing in the outer peripheral portion.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る好ましい実施形態である第1実施形態(以下、第1態様と称する場合がある。)の繊維強化樹脂体について、図面を参照して説明する。なお、実施形態および変形例を示す各図中において、同一または同様の部分または構成要素は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
(First Embodiment)
Hereinafter, the fiber-reinforced resin body of the first embodiment (hereinafter, may be referred to as the first aspect), which is a preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings. In each figure showing the embodiment and the modified example, the same or similar parts or components are indicated by the same or similar symbols or reference numbers, and the description is not repeated in principle.
<第1態様の繊維強化樹脂体の構成およびその作用効果>
以下、第1態様の繊維強化樹脂体の構成について説明する。第1態様に係る繊維強化樹脂体は、その好ましい適用例として連結部材として適用した形態である。そのため、第1態様として、繊維強化樹脂体を適用した連結部材を例に以下説明する。図1Aは、第1態様に係る連結部材10を示す斜視図、図1Bは、図1Aの連結部材10の側面図、図1Cは、図1Aの連結部材10の平面図である。図2Aは、図1BのA−A’線に沿って切断した構造を示す要部断面図、図2Bは、図2AのD部分の要部拡大図である。図3Aは、図1BのB−B’線に沿って切断した構造を示す要部断面図、図3Bは、図3AのF部分の要部拡大図である。なお、図2Bは、組合せ工程後の賦形体の上記D部分の要部拡大図を兼ねている。
<Structure of fiber-reinforced resin body of the first aspect and its action and effect>
Hereinafter, the configuration of the fiber-reinforced resin body of the first aspect will be described. The fiber-reinforced resin body according to the first aspect is a form applied as a connecting member as a preferable application example thereof. Therefore, as a first aspect, a connecting member to which a fiber-reinforced resin body is applied will be described below as an example. 1A is a perspective view showing the connecting member 10 according to the first aspect, FIG. 1B is a side view of the connecting member 10 of FIG. 1A, and FIG. 1C is a plan view of the connecting member 10 of FIG. 1A. FIG. 2A is a cross-sectional view of a main part showing a structure cut along the line AA'of FIG. 1B, and FIG. 2B is an enlarged view of a main part of the D portion of FIG. 2A. FIG. 3A is a cross-sectional view of a main part showing a structure cut along the line BB'of FIG. 1B, and FIG. 3B is an enlarged view of a main part of the F portion of FIG. 3A. Note that FIG. 2B also serves as an enlarged view of a main part of the D portion of the shaped body after the combination step.
まず、第1態様に係る連結部材(繊維強化樹脂体)10の特徴的な構成を説明する。図2Bおよび図3Bに示すように、第1態様に係る繊維強化樹脂体10は、複数の繊維束を含む繊維層14a〜14iと、複数の繊維層14a〜14iに含まれる繊維束の間に含浸された樹脂15とを有している。複数の繊維層14a〜14iに含まれる繊維束は、それぞれ所定の方向(配向角度)に配向され(引き揃えられ)ている。そして、図1Aおよび図1Bに示すように、第1態様の繊維強化樹脂体10は、2つの孔部11を有している。
First, the characteristic configuration of the connecting member (fiber reinforced resin body) 10 according to the first aspect will be described. As shown in FIGS. 2B and 3B, the fiber-reinforced resin body 10 according to the first aspect is impregnated between the fiber layers 14a to 14i including a plurality of fiber bundles and the fiber bundles contained in the plurality of
ここで、孔部11が伸びる方向に沿う軸を、延伸軸として定義する。第1態様に係る繊維強化樹脂体10では、孔部11の断面形状が円形状であるため、孔部11の延伸軸は孔部11の中心O1,O2を通る軸(以下、中心軸O1,O2という場合がある。)に一致する。そのため、以下では、孔部11の延伸軸を孔部11の中心軸O1,O2として説明する(以下の「中心軸」は、適宜「延伸軸」と読み替えることができる。変形例について同様。)。また、図1Bに示す右側と左側の孔部11周りの構成は基本的に同一であり、左側の孔部11の中心O1(中心軸O1)と右側の孔部11の中心O2(中心軸O2)とは、便宜上の区別に過ぎないため、以下では左側の孔部11の中心O1(中心軸O1)周りの構成を例に説明し、右側の孔部11周りの構成の説明は省略する。
Here, the axis along the direction in which the
図2Bに示すように、第1態様に係る繊維強化樹脂体10において、孔部11の外周部は、孔部11の中心軸O1に略直交する方向に配向された繊維束を含む繊維層14a,14b,14c,14d(以下、これらの繊維層を軸直交繊維層14a等という場合がある。)で構成された第1の部分16と、孔部11の中心軸O1に沿う方向に配向された繊維束を含む繊維層14e(以下、この繊維層を軸平行繊維層14eという場合がある。)で構成された第2の部分17とを有している。なお、図2Bに示す第1態様の繊維強化樹脂体10では、好ましい構成として、下記説明する第3の部分19を含んでいるが、第3の部分19は、本発明において必ずしも必須の構成ではなく、必要に応じ配置すればよい。
As shown in FIG. 2B, in the fiber reinforced resin body 10 according to the first aspect, the outer peripheral portion of the
第1態様では、上記のような構成を採用したことにより、孔部11を有する連結部材(繊維強化樹脂体)10において、荷重が入力された場合に、孔部11の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層14a〜14eの破損を防止することができる。以下、その理由について具体的に説明する。
In the first aspect, by adopting the above configuration, the stress concentration generated in the outer peripheral portion of the
前述したように、孔部を有する連結部材へ荷重が入力された場合に、当該孔部の外周部に応力が集中する。そして、連結部材を構成する繊維層が孔部の中心軸に対して直交方向に配向している繊維束を含む場合、トランスバースクラックが発生しやすい。さらに、繊維層が含む繊維束の配向方向が全て同じである場合、トランスバースクラックにより繊維層に亀裂が生じると、この亀裂が当該繊維層から他の繊維層に伝播し、繊維層における層間剥離や繊維束の破断が連鎖するように連結部材全体に進行し、連結部材が破壊する可能性がある。 As described above, when a load is input to the connecting member having the hole, the stress is concentrated on the outer peripheral portion of the hole. When the fiber layer constituting the connecting member includes a fiber bundle oriented in a direction orthogonal to the central axis of the hole, transverse cracks are likely to occur. Further, when the orientation directions of the fiber bundles contained in the fiber layer are all the same, when a crack occurs in the fiber layer due to a transverse crack, the crack propagates from the fiber layer to another fiber layer, and delamination in the fiber layer occurs. And the breakage of the fiber bundle proceeds to the entire connecting member in a chain, and the connecting member may break.
これに対して、第1態様の連結部材(繊維強化樹脂体)10はその特徴的な構成として、図2Bに示すように、孔部11の外周部は、孔部11の中心軸O1に略直交する方向に配向された繊維束を含む軸直交繊維層14a等で構成された第1の部分16と、孔部11の中心軸O1に沿う方向に配向された繊維束を含む軸平行繊維層14eで構成された第2の部分17とを有している。
On the other hand, as a characteristic configuration of the connecting member (fiber reinforced resin body) 10 of the first aspect, as shown in FIG. 2B, the outer peripheral portion of the
第1態様の連結部材10は、上記のように特徴的な構成を有することにより、孔部11に対し荷重が入力された場合に、仮に第1の部分16において、軸直交繊維層14a等に亀裂が生じた場合であっても、軸直交繊維層14a等が含む繊維束と、孔部11の中心軸O1に対する配向方向の異なる繊維束を含む軸平行繊維層14eで構成された第2の部分17を有しているため、亀裂が第1の部分16から第2の部分17に伝播されにくくなる。その結果、繊維層14a〜14eにおける層間剥離や繊維束の破断の連鎖を防止することができる。
Since the connecting member 10 of the first aspect has the characteristic structure as described above, when a load is input to the
特に、第2の部分17は、孔部11の中心軸O1に沿う方向に配向された繊維束を含む軸平行繊維層14eで構成されているため、yz(軸の定義は後述する。)面内方向に作用するせん断応力に対する強度を高めることができる。
In particular, since the
また、第1の部分16は、孔部11の中心軸O1に略直交する方向に配向された繊維束を含む軸直交繊維層14a等で構成されているため、z軸方向である面外方向から作用する打抜き力により生じる応力(打抜きせん断応力)に対する強度を高めることができる。
Further, since the
さらに、第1態様の繊維強化樹脂体10にあっては、軸直交繊維層14a等を含む第1の部分16と、軸平行繊維層14eを含む第2の部分17との双方を含むことにより、孔部11の外周部に複合的な多方向からの応力が作用した場合でも、その応力を軸直交繊維層14a等および軸平行繊維層14eの各々が含む繊維束の双方で当該複合的な応力を負担することにより、孔部11の外周部において繊維層14a〜14eの破損抑制の効果が高まるという複合効果を奏することができる。
Further, the fiber-reinforced resin body 10 of the first aspect includes both the
以上より、第1態様では、孔部11を有する繊維強化樹脂体10において、荷重が入力された場合に、孔部11の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層の破損を防止することができる。
From the above, in the first aspect, in the fiber reinforced resin body 10 having the
<第1態様の連結部材の構成>
以下、第1態様の連結部材の構成について説明する。以下の「連結部材」は、適宜、「繊維強化樹脂体」と読み替えることができる(以下説明する変形例についても同様)。
<Structure of connecting member of the first aspect>
Hereinafter, the configuration of the connecting member of the first aspect will be described. The following "connecting member" can be appropriately read as "fiber reinforced resin body" (the same applies to the modified examples described below).
図1A〜図1Cに示すように、第1態様に係る連結部材10は、孔部11を有する2つの挿入部12と、2つの挿入部12を互いに連結する連結部13とを有している。特に限定されるものではないが、好ましい形態である第1態様に係る連結部材10は、例えば車両用のアッパーアーム(アッパーリンク)として構成されている。従って、2つの挿入部12は、例えば、略円筒形状に形成され、各々の孔部11にはシャフト等の軸部材が挿入可能なように構成されている。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the connecting member 10 according to the first aspect has two insertion portions 12 having
ここで、図1A〜図1Cに示すように、孔部11の中心軸O1に沿った方向をz軸方向(図1Bにおいて紙面に対し垂直方向)と、2つの挿入部12のそれぞれの孔部11の中心O1,O2を結ぶ線分に沿う方向であってz軸に直交する方向をx軸方向(図1Bにおいて紙面に対し水平方向)と、x軸およびz軸の双方に対し直交する方向をy軸方向(図1Bにおいて紙面に対し上下方向)とそれぞれ定義する(以下、全ての図において同様。)。従って、xy平面内に含まれる任意の方向は、全て、孔部11の中心軸O1に略直交する方向となる。
Here, as shown in FIGS. 1A to 1C, the direction along the central axis O1 of the
第1態様の連結部材10は、その挿入部12および連結部13が全て繊維強化樹脂で構成された繊維強化樹脂体であり、図2Bおよび図3Bに示すように、連結部材10を構成する2つの挿入部12および連結部13は、繊維束を含む複数の繊維層14a〜14iと、各繊維層14a〜14iが含む繊維束の間に含浸された樹脂15とを有する繊維強化樹脂体により構成されている。具体的には、図1A〜図1C,図2A,図3Aに示すように、第1態様の連結部材10は、各々が繊維強化樹脂からなるL字パーツ60a,60b、背部パーツ70、リング80の各部材を組み合わせることによって形成されている。そして、図3Aに示すように、yz平面に沿う断面視が略T字形状の連結部13は、z軸方向に延びる略長方形状の上辺部55およびy軸方向に延び上辺部55の中央部に連結する柱部56を有している。この上辺部55は、背部パーツ70およびL字パーツ60a,60bの折曲片部65a,65bが一体となることにより、柱部56は、L字パーツ60a,60bの2つの連結片部63が一体となることにより、各々構成されている。また、図1A〜図1C,図2Aおよび図3Aに示すように、x軸方向において、連結部13を構成する背部パーツ70およびL字パーツ60a,60bの連結片部63が略円管形状に成形されてなる両端部にリング80が一体的に組み込まれることにより挿入部12は構成されている。以上のように、挿入部12と連結部13とは一体に形成され、連結部材10を構成している。
The connecting member 10 of the first aspect is a fiber reinforced resin body in which the insertion portion 12 and the connecting portion 13 are all made of a fiber reinforced resin, and as shown in FIGS. 2B and 3B, the connecting member 10 constitutes the connecting member 10. The insertion portion 12 and the connecting portion 13 are composed of a fiber-reinforced resin body having a plurality of
上記したように、図2Bに示す第1態様における孔部11の外周部の積層構造は、図1A〜図1Cに示した車両等を構成する構造部材である連結部材10、すなわち孔部11を有する2つの挿入部12と、2つの挿入部12を互いに連結する連結部13とを有する連結部材10に適用する場合に好適である。すなわち、第1態様の連結部材10にあっては、孔部11を介して荷重が入力された場合に、孔部11の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層の破損を防止することができる。
As described above, the laminated structure of the outer peripheral portion of the
以下、第1態様に係る連結部材10について、挿入部12と、連結部13とに分けて、各々の詳細構造を説明する。 Hereinafter, the detailed structure of the connecting member 10 according to the first aspect will be described separately for the inserting portion 12 and the connecting portion 13.
<挿入部>
まず、第1態様に係る連結部材10の挿入部12の構成、すなわち孔部11の外周部の構成について説明する。なお、図2Bおよび図3Bに示すように、第1態様の連結部材10は、z軸方向における中心線Cに対し線対称となるよう構成されているので、z軸方向において中心線Cの左方側に存在する構成要素(例えば、L字パーツ60a等)について詳細に説明し、右方側に存在する構成要素(例えば、L字パーツ60b等)の説明は適宜省略する(以下説明する、他の実施形態についても同様)。
<Insert>
First, the configuration of the insertion portion 12 of the connecting member 10 according to the first aspect, that is, the configuration of the outer peripheral portion of the
図2Bに示すように、第1態様に係る連結部材10では、その挿入部12を構成する軸直交繊維層14a等で構成された第1の部分16は、孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)において、孔部11の中央部M1に配置され、第1の部分16の外側に、軸平行繊維層14eで構成された第2の部分17が配置されている。特に、第1態様に係る挿入部12において、z軸方向において、第2の部分17は孔部11の端部E1に配置されている。これにより、z軸方向において、孔部11の端部E1近傍における、yz面内方向に作用するせん断応力に対する強度を高めることができる。
As shown in FIG. 2B, in the connecting member 10 according to the first aspect, the
また、第1態様に係る挿入部12では、第1の部分16は、複数の繊維層が積層された2つの積層部18a,18bにより構成されている。積層部18a,18bを構成する繊維層の積層方向は、孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)と一致している。また、第1態様の挿入部12において、第2の部分17は、複数の繊維層が積層された積層部18cにより構成されている。積層部18cを構成する繊維層の積層方向は、孔部11の中心軸O1に略直交する方向(y軸方向)と一致している。なお、第1の部分16を構成する積層部18aは、連結部材10を構成する部材のうちL字パーツ60aの連結片部63の端部であり、積層部18bは、L字パーツ60bの連結片部63の端部である。また、第2の部分17を構成する積層部18cは、リング80である。
Further, in the insertion portion 12 according to the first aspect, the
第1態様の積層部18aは、複数の繊維層が、各々異なった繊維束の配向パターン(配向角度)を有する4種の繊維層が積層された構造(以下、この積層構造を異配向繊維層積層構造という場合がある。)である(積層部18bも同様)。なお、異配向繊維層積層構造を構成する各繊維層の繊維束の配向パターンは、3種以上あればよい。そして、積層部18a,18bの積層構造は、異配向繊維層積層構造のうち、最も好ましい形態である疑似等方積層構造である。
The
図2Bに示すように、第1の部分16を構成する積層部18aは、z軸方向(積層方向)において中心線Cから外側に向かい繊維層14a,14b,14c,14dの順に積層されており、各繊維層14a〜14dは、各々、配向方向の異なる2種の繊維束を含んでいる。具体的には、繊維層14bは、図1Bに示す、xy平面において、x軸方向(以下、x軸に沿う方向(配向角度)を0°方向と定義する。)に配向された(引き揃えられた)繊維束(以下、0°繊維束という場合がある。)であって、xy平面に配置された繊維束(以下、0°xy繊維束という場合がある。ここで、「xy」はxy平面を意味するものとし、「xz」,「yz」についても同様。)と、z軸方向において0°xy繊維束の外側に配置された、当該0°xy繊維束に対し略直交する方向(図1Bに示す90°方向)に配向された90°xy繊維束との、配向方向の異なる2種の繊維束を含んでいる。
As shown in FIG. 2B, the
また、z軸方向(積層方向)において上記繊維層14bよりも中心線C側(内側)に配置された繊維層14aは、0°xy繊維束および90°xy繊維束のいずれに対しても交差する方向(第1態様の場合には、図1Bに示す45°方向)に配向された45°xy繊維束と、z軸方向において上記45°xy繊維束の内側に配置された、上記0°xy繊維束、90°xy繊維束および45°xy繊維束のいずれに対しても交差する方向(第1態様の場合には、図1Bに示す−45°方向)に引き揃えられた−45°xy繊維束との、配向方向の異なる2種の繊維束を含んでいる。
Further, the
そして、積層部18aでは、その積層方向(z軸方向)において中央(図2Bに示す繊維層14bと繊維層14cとの界面)を対称面として、繊維束の繊維方向(配向角度)の配向パターンが対称となるように、繊維層14cおよび繊維層14dが配置されている。すなわち、積層部18aでは、繊維束が、−45°,45°,90°,0°,0°,90°,45°,−45°の順に中心軸O1に沿う方向(z軸方向)に沿って積層されている。このように軸直交繊維層14a等が含む繊維束は、xy平面内に含まれるいずれかの方向に配向しているため、いずれも孔部11の中心軸O1に略直交する方向に配向する繊維束となっている。上記疑似等方積層構造を有する積層部18a,18bで構成された第1の部分16を含む連結部材10によれば、多方向からの作用する応力に対し十分な強度を有するとともに、成形後に発生する反りなどの不具合を抑制することが出来る。なお、自動車用足回り部品などの製品には、通常、屈曲部や凹凸部が存在するため繊維束の配向方向(配向角度)が変動する場合があるが、±5°程度の変動は許容される。
Then, in the
なお、上記した異配向繊維層積層構造をとる場合には、繊維層14a,14dに含まれる繊維束の配向角度は、各々45°,−45°に限定されず、例えば30°,−60°であってもよい。すなわち、繊維束の配向する角度は、繊維層14b,14cに含まれる0°xy繊維束および90°xy繊維束の配向角度との関係が、上記した条件を満たすものであればよい(後述の繊維層14f,14g,14h,14iに含まれる繊維束についても同様。)。また、好ましい形態である第1態様の第1の部分16を構成する積層部18a,18bは、疑似等方積層構造である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、いわゆる直交積層構造であってもよい(後述の第3の部分19についても同様。)。
In the case of adopting the above-mentioned differently oriented fiber layer laminated structure, the orientation angles of the fiber bundles contained in the fiber layers 14a and 14d are not limited to 45 ° and −45 °, respectively, and are, for example, 30 ° and −60 °. It may be. That is, the orientation angle of the fiber bundles may be such that the relationship between the orientation angles of the 0 ° xy fiber bundles and the 90 ° xy fiber bundles contained in the fiber layers 14b and 14c satisfies the above conditions (described later). The same applies to the fiber bundles contained in the
また、上記のように第1の部分16を疑似等方積層構造の積層部18a,18bで構成することにより、多方向からの応力が作用する多軸応力状態に対応することができる。また、第1態様の第1の部分16は、2つの挿入部12のそれぞれの孔部11の中心O1,O2(図1B参照)を結ぶ線分の方向(x軸方向)に配向された0°xy繊維束を含む繊維層14c,14bを有している。そのため、連結部材10に対し、x軸方向に荷重が入力し、孔部11へ大きな応力が一方向(せん断主軸方向)に作用する場合でも、この応力主軸方向(図1Bにおいて0°方向)に沿い配向された0°xy繊維束を含む繊維層14c,14bにより、強度を向上させることができる。
Further, by forming the
さらに、上記のように疑似等方積層構造(異配向繊維層積層構造)である積層部18a,18bで構成された第1の部分16の場合、繊維方向が互いに直交する繊維束は、その積層方向に沿って隣接していることが好ましい。つまり、0°xy繊維束と90°xy繊維束とは、その積層方向に沿って隣接していることが望ましく、同様に、45°xy繊維束と−45°xy繊維束とは、その積層方向に沿って隣接していることが望ましい。こうすることで、例えばある繊維方向に配向された繊維束を含む繊維層内に初期破壊が生じ、クラックが発生した場合であっても、クラックが発生した繊維束と隣接する繊維束は、クラックが発生した繊維束の配向方向に直交しているため、繊維束内に発生したクラックが積層方向に伝播することを防止することができる(後述の第3の部分19についても同様。)。この点、第1態様の繊維層14aでは、45°xy繊維束に隣接するよう−45°xy繊維束が配置され(繊維層14dも同様)、繊維層14bでは、0°xy繊維束に隣接するよう−90°xy繊維束が配置されている(繊維層14cも同様)。
Further, in the case of the
また、第1態様に係る挿入部12では、孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)において、第1の部分16および第2の部分17は、それぞれ少なくとも孔部11の全長Lの25%以上を占めている。すなわち、第1の部分16を構成する積層部18aの長さ(厚さ)L1と積層部18bの長さ(厚さ)L2との合計が、孔部11の全長Lの25%以上である。そして、第2の部分17を構成する積層部18cの長さ(厚さ)L3が、孔部11の全長Lの25%以上である。こうすることで、挿入部12に形成された孔部11の外周部における繊維層の破損抑制の効果を十分に発揮することができる。
Further, in the insertion portion 12 according to the first aspect, in the direction along the central axis O1 of the hole portion 11 (z-axis direction), the
また、第1態様に係る連結部材10において、その挿入部12を構成する第2の部分17の繊維含有率は、40〜70体積%である(以下の変形例についても同様)。ここで繊維含有率とは、繊維強化樹脂(繊維束および樹脂)の全体積に対する繊維束の体積の比率を意味する。第2の部分17の繊維含有率を40体積%以上とすることで、孔部11の外周部において繊維層の破損抑制の効果を十分に発揮することができる。また、第2の部分17の繊維含有率を70体積%以下とすることで、第2の部分17を構成する繊維層に樹脂15を確実に含浸させることができ、その結果、第2の部分17にボイド(空孔)が発生する可能性を低減することができる。
Further, in the connecting member 10 according to the first aspect, the fiber content of the
また、第1態様に係る挿入部12において、その孔部11の外周部は、さらに、第1の部分16および第2の部分17を構成する繊維層14a〜14eに含まれる繊維束と異なる方向に配向された繊維束を含む繊維層14f〜14iで構成された第3の部分19を有していることが好ましい。第1態様の挿入部12では、孔部11の中心軸O1に略直交する方向において、第3の部分19は、第2の部分17よりも外周に配置されている。
Further, in the insertion portion 12 according to the first aspect, the outer peripheral portion of the
すなわち、第1態様に係る挿入部12において、孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)において、第1の部分16の外側に第3の部分19が配置されている。特に、第1態様に係る連結部材10において、z軸方向において、第3の部分19は孔部11の端部E1に配置されている。
That is, in the insertion portion 12 according to the first aspect, the
こうすることで、第2の部分17において亀裂が発生し、当該亀裂が孔部11の外周方向に進展した場合であっても、軸平行繊維層14eが含む繊維束と配向方向の異なる繊維束を含む繊維層14f〜14iで構成された第3の部分19によって、繊維層における層間剥離や繊維束の破断の連鎖を防止することができる。
By doing so, even if a crack is generated in the
第1態様に係る挿入部12において、第3の部分19は、複数の繊維層が積層された積層部18dにより構成されている。積層部18dを構成する繊維層の積層方向は、y軸方向と一致している。そして、好ましい形態である第1態様の連結部材10の積層部18dは、異配向繊維層積層構造である。さらに、積層部18dの積層構造は、異配向繊維層積層構造のうち、最も好ましい形態である疑似等方積層構造である。なお、第3の部分19を構成する積層部18dは、図1A〜図1Cに示した連結部材10を構成する部材のうち背部パーツ70の端部である。
In the insertion portion 12 according to the first aspect, the
すなわち、第3の部分19を構成する積層部18dは、図2Bに示すように、y軸方向(積層方向)において中心軸O1から外側に向かい繊維層14f,14g,14h,14iの順に積層されており、各繊維層14f〜14iは、各々、配向方向の異なる2種の繊維束を含んでいる。具体的には、繊維層14gは、0°xz繊維束と、y軸方向(積層方向)において0°xz繊維束よりも中心軸O1側(内面側)へ配置され、0°xz繊維束に対し略直交する方向に配向された90°xz繊維束との、配向方向の異なる2種の繊維束を有している。
That is, as shown in FIG. 2B, the
また、y軸方向(積層方向)において上記繊維層14gよりも中心軸O1側(内面側)に配置された繊維層14fは、0°xz繊維束および90°xz繊維束のいずれに対しても交差する方向に配向された45°xz繊維束と、0°xz繊維束、90°xz繊維束および45°xz繊維束のいずれに対しても交差する方向に配向された−45°xz繊維束との、配向方向の異なる2種の繊維束を有している。そして、積層部18dでは、その積層方向(y軸方向)中央(図2Bに示す繊維層14gと繊維層14hとの界面)を対称面として、繊維束の繊維方向(配向角度)の配向パターンが対称となるように、繊維層14hおよび繊維層14iが配置されている。すなわち、第3の部分19を構成する積層部18dの各繊維層14f〜14iに含まれる繊維束は、xz平面内に含まれるいずれかの方向に配向している。
Further, the
従って、上記疑似等方積層構造を有する第3の部分19を含む連結部材10によれば、多方向からの作用する応力に対し十分な強度を有するとともに、成形後に発生する反りなどの不具合を抑制することが出来る。
Therefore, according to the connecting member 10 including the
<連結部>
次に、第1態様に係る連結部材の連結部の構造について説明する。
<Connecting part>
Next, the structure of the connecting portion of the connecting member according to the first aspect will be described.
図3Bに示すように、好ましい形態である第1態様に係る連結部13は、上辺部55および柱部56を有する断面略T字状に形成されており、上辺部55の略全域に亘って折曲片部65a,65bを有している。
As shown in FIG. 3B, the connecting portion 13 according to the first aspect, which is a preferred embodiment, is formed in a substantially T-shaped cross section having an upper side portion 55 and a pillar portion 56, and covers substantially the entire area of the upper side portion 55. It has bent
好ましい形態である第1態様に係る連結部材10において、連結部13は、2つの挿入部12のそれぞれの孔部11の中心O1,O2(図1B参照)を結ぶ線分の方向(x軸方向)に配向された0°xy繊維束を含む。こうすることで、前述した第1態様の第1の部分16と同様に、連結部13では、x軸方向に荷重が入力した場合に、応力に対する強度を向上させることができる。
In the connecting member 10 according to the first aspect, which is a preferred embodiment, the connecting portion 13 is the direction (x-axis direction) of the line segment connecting the centers O1 and O2 (see FIG. 1B) of the
上記したように断面略T字形状の連結部13は、背部パーツ70とL字パーツ60a,60bとで構成されており、これらのパーツが一体化されることにより連結部13が形成される。そして、背部パーツ70は、上述した挿入部12の第3の部分19(図2B参照)を構成している積層部18dと同一の積層部18dで構成されている(つまり、積層部18dで構成された背部パーツ70のx軸方向における端部が、図2Bに示す挿入部12の第3の部分19となる。)。この積層部18dを構成する繊維層14f〜14iの積層方向は、y軸方向と一致している。また、L字パーツ60aの連結片部63は、上述した挿入部12の第1の部分16(図2B参照)を構成している積層部18aと同一の積層部18aで構成されている(つまり、積層部18aで構成されたL字パーツ60aの連結片部63のx軸方向における端部が、図2Bに示す挿入部12の第1の部分16となる。)。この積層部18aを構成する繊維層14a〜14dの積層方向は、z軸方向と一致している。
As described above, the connecting portion 13 having a substantially T-shaped cross section is composed of a back part 70 and L-shaped
L字パーツ60aの折曲片部65aは積層部18eで構成されており、積層部18eは、基本的に積層部18dと同様に、異配向繊維層積層のうち最も好ましい態様である疑似等方積層構造である。すなわち、積層部18eは繊維層14f〜14iを有し、積層方向であるy軸方向に沿い、紙面下方側から繊維層14i,14h,14g,14fの順に積層されている。なお、各繊維層14f〜14iが含む0°xz繊維束,90°xz繊維束,45°xz繊維束,−45°xz繊維束の構成およびその作用効果は、上記積層部18dに関して説明したとおりである。
The
なお、第1態様の連結部材10を構成するL字パーツ60a(60b)では、それぞれ疑似等方積層構造で積層された一枚の板状の繊維強化樹脂を、図3B中の一点鎖線で示す折曲線の部分で折り曲げることにより、連結片部63であるy軸方向に延びる積層部18a(18b)と、積層部18a(18b)の上端からz軸方向に延びる、折曲片部65a,65bである積層部18eとを形成している。すなわち、第1態様の連結部材10では、xy平面に配置される繊維束を有する繊維層14a〜14dで構成された積層部18a(18b)を折り曲げて折曲片部65a(65b)を形成することによって、xz平面に配置される繊維束を有する繊維層14f〜14iで構成された積層部18eを形成している。こうすることで、別体である積層部18a(18b)と積層部18eとを結合してL字パーツ60a(60b)を形成する場合に比べて、強度を低下させることなくL字パーツ60a(60b)を形成することができる。
In the L-shaped
上記説明した各繊維層14a〜14d,14f〜14iは、1つの繊維層が、複数(具体的には2つ)の繊維束で構成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。各繊維層は、例えば、1つの方向に配向された(引き揃えられた)繊維束のみを含んでいてもよい。具体的には、0°繊維束のみを含む繊維層,90°繊維束のみを含む繊維層,45°繊維束のみを含む繊維層,−45°繊維束のみを含む繊維層が、積層部18a〜18eごとに上記した積層構造で積層された構成であってもよい。この場合は、1つの繊維層につき1種類の繊維束を含むことになる。
Each of the fiber layers 14a to 14d and 14f to 14i described above has been described as an example in the case where one fiber layer is composed of a plurality of (specifically, two) fiber bundles, but the present invention is limited to this. It's not something. Each fiber layer may contain, for example, only fiber bundles oriented (aligned) in one direction. Specifically, the
以上で説明した、繊維強化樹脂体の各繊維層は、例えば一方向材、ノンクリンプ織物(Non-crimp fabric:NCF)材、または、平織り材等を用いて構成することができる。ノンクリンプ織物材とは、所定の方向に配向された繊維束の層を複数積層し、ナイロンやポリエステル等の糸によってステッチ加工したものである。また、平織り材とは、例えば、互いに直交(交差)する向きに配向された1組の繊維束を編み込んだものである。 Each fiber layer of the fiber-reinforced resin body described above can be constructed by using, for example, a unidirectional material, a non-crimp fabric (NCF) material, a plain weave material, or the like. The non-crimp woven material is a material obtained by laminating a plurality of layers of fiber bundles oriented in a predetermined direction and stitching them with threads such as nylon and polyester. The plain weave material is, for example, a woven set of fiber bundles oriented in directions orthogonal to each other (crossing).
繊維強化樹脂体の各繊維層が一方向材やノンクリンプ織物材により構成されている場合は、平織り材を用いた場合に比べ、繊維層の積層構造により繊維束の配向パターンを適切に設定することで、繊維強化樹脂体の強度を容易に調整可能な点で有利である。一方、繊維強化樹脂の各繊維層が平織り材により構成されている場合は、繊維束同士が編んであるため繊維がほどけにくい点で、一方向材やノンクリンプ織物材を用いた場合に比べて有利である。 When each fiber layer of the fiber reinforced resin body is composed of a unidirectional material or a non-crimp woven material, the orientation pattern of the fiber bundle should be appropriately set by the laminated structure of the fiber layers as compared with the case of using a plain weave material. Therefore, it is advantageous in that the strength of the fiber-reinforced resin body can be easily adjusted. On the other hand, when each fiber layer of the fiber reinforced resin is composed of a plain weave material, the fibers are difficult to unravel because the fiber bundles are knitted, which is advantageous as compared with the case of using a unidirectional material or a non-crimp woven material. Is.
また、各繊維層が含む繊維束を構成する繊維の種類は特に限定されず、炭素繊維、合成繊維やガラス繊維等の各種の繊維を用いることができるが、機械的強度が高くかつ軽量な繊維強化樹脂を得ることができる点で、当該繊維束には炭素繊維を用いることが好適である。 Further, the type of fiber constituting the fiber bundle included in each fiber layer is not particularly limited, and various fibers such as carbon fiber, synthetic fiber and glass fiber can be used, but the fiber has high mechanical strength and is lightweight. It is preferable to use carbon fiber for the fiber bundle in that a reinforced resin can be obtained.
なお、第1態様に係る連結部材10にあっては、図2Bおよび図3Bに示すように、積層部18a〜18eがそれぞれ4層の繊維層で構成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
In the connecting member 10 according to the first aspect, as shown in FIGS. 2B and 3B, a case where the
<第1態様の連結部材の製造方法>
以下、第1態様の連結部材の製造方法について説明する。図4Aは、第1態様に係る連結部材の製造工程を示すフロー、図4Bは、第1態様に係る連結部材の製造工程中の組合せ工程で形成される、連結部材の中間体である賦形体(プリフォーム)を構成する各部材を示す斜視図である。
<Manufacturing method of connecting member of the first aspect>
Hereinafter, a method for manufacturing the connecting member of the first aspect will be described. FIG. 4A is a flow showing a manufacturing process of the connecting member according to the first aspect, and FIG. 4B is a shaped body which is an intermediate body of the connecting member formed in a combination process during the manufacturing process of the connecting member according to the first aspect. It is a perspective view which shows each member which comprises (preform).
図4Aに示すように、第1態様の連結部材の製造方法は、積層、裁断工程(S11)、賦形工程(S12)、組合せ工程(S13)および樹脂含浸工程(S14)を含んでおり、この順序で連結部材を製造する例である。 As shown in FIG. 4A, the method for manufacturing the connecting member according to the first aspect includes a laminating step, a cutting step (S11), a shaping step (S12), a combination step (S13), and a resin impregnation step (S14). This is an example of manufacturing connecting members in this order.
<積層、裁断工程(S11)>
積層、裁断工程(S11)では、所定の配向パターンを有する繊維束等を含む繊維シートを複数用意する。そして、繊維シートを複数枚積層する。繊維シートの積層順については、下記賦形工程(S12)において詳述する。積層された繊維シートは、例えば裁断機(シートカッター)により所定の大きさに裁断する。以上により、積層、裁断工程(S11)が完了する。
<Laminating and cutting process (S11)>
In the laminating and cutting step (S11), a plurality of fiber sheets including fiber bundles and the like having a predetermined orientation pattern are prepared. Then, a plurality of fiber sheets are laminated. The stacking order of the fiber sheets will be described in detail in the shaping step (S12) below. The laminated fiber sheet is cut into a predetermined size by, for example, a cutting machine (sheet cutter). With the above, the laminating and cutting step (S11) is completed.
<賦形工程(S12)>
賦形工程(S12)では、積層、裁断工程(S11)によって積層された各繊維シートを、金型等を用いて、その積層方向に沿って加圧しつつ加熱し賦形体を形成する。
<Shaping process (S12)>
In the shaping step (S12), each fiber sheet laminated by the laminating and cutting steps (S11) is heated while being pressurized along the laminating direction using a mold or the like to form a shaped body.
ここで、各繊維シートの表面に、例えばエポキシ樹脂などのバインダー(結合材)を付着させる。こうすることで、加圧により各繊維シート同士が仮接合された賦形体を得ることができ、当該賦形体は、その後の工程での取り扱い等により形崩れすることがない。以上により、賦形工程(S12)が完了する。 Here, a binder (binding material) such as an epoxy resin is attached to the surface of each fiber sheet. By doing so, it is possible to obtain a shaped body in which the fiber sheets are temporarily bonded to each other by pressurization, and the shaped body does not lose its shape due to handling in a subsequent step or the like. With the above, the shaping step (S12) is completed.
なお、第1態様の連結部材10にあっては、賦形工程において、図4Bに示すように、その中間体である賦形体100を、L字パーツ用賦形体600a,600b、背部パーツ用賦形体700、および、リング用賦形体800の4種類の賦形体で形成する。ここで、各賦形体について詳細に説明する。
In the connecting member 10 of the first aspect, as shown in FIG. 4B, in the shaping step, the shaping body 100, which is an intermediate body thereof, is used as the shaping
図4Bに示すL字パーツ用賦形体600a,600bは、上記したL字パーツ60a,60b(図1A〜図3B参照)の中間体であり、図2Bおよび図3Bに示した積層部18a,18b,18eを構成する、繊維層14a,14fに対応する45°繊維束および−45°繊維束を含む繊維シート、繊維層14b,14gに対応する0°繊維束および90°繊維束を含む繊維シート、繊維層14c,14hに対応する0°繊維束および90°繊維束を含む繊維シート、繊維層14d,14iに対応する45°繊維束および−45°繊維束を含む繊維シートを、図2Bおよび図3Bに示した順に積層して形成された賦形体である。
The shaped
図4Bに示すL字パーツ用賦形体600a,600bは、それぞれ、貫通孔601を有する2つの挿入片部602と、x軸方向において各々両端に配置された2つの挿入片部602を互いに連結する連結片部603とを有している。また、L字パーツ用賦形体600a(600b)は、断面L字状に形成されており、連結片部603の上端部の略全域に亘って折曲片部605a(605b)を有している。L字パーツ用賦形体600aの折曲片部605aはz軸負方向に、L字パーツ用賦形体600bの折曲片部605bはz軸正方向にそれぞれ突出している。なお、L字パーツ用賦形体600a(600b)の連結片部603が、図3Bに示したL字パーツ60a(60b)の連結片部63に、L字パーツ用賦形体600a(600b)の折曲片部605a(605b)が、図3Bに示したL字パーツ60a(60b)の折曲片部65a(65b)にそれぞれ該当する。
In the L-shaped parts shaped
図4Bに示す背部パーツ用賦形体700は、上記した背部パーツ70(図1A〜図3B参照)の中間体であり、図2Bおよび図3Bに示した積層部18dを構成する、繊維層14fに対応する45°繊維束および−45°繊維束を含む繊維シート、繊維層14gに対応する0°繊維束および90°繊維束を含む繊維シート、繊維層14hに対応する90°繊維束および0°繊維束を含む繊維シート、繊維層14iに対応する−45°繊維束および45°繊維束を含む繊維シートを、図2Bおよび図3Bに示した順に積層して形成された賦形体である。図4Bに示すように、背部パーツ用賦形体700は、間隙704を介して相対する一対(2つ)の挿入片部702a,702bの組を2組、x軸方向において各々両端に配置された前記2組の挿入片部702a,702bを互いに連結する連結片部703を有している。前記2つの挿入片部702a,702bは、それぞれ大径孔部701を有している。そして、挿入片部702a,702bは、互いの大径孔部701の中心軸が一致するように、間隙704を介し所定の間隔寸法分で離間した状態で配置されている。
The shaper 700 for the back part shown in FIG. 4B is an intermediate body of the back part 70 (see FIGS. 1A to 3B) described above, and is formed on the
図4Bに示すリング用賦形体800は、上記したリング80(図1A〜図3B参照)の中間体であり、図2Bに示した積層部18cを構成する軸平行繊維層14eに対応する繊維シートを巻回状に積層して形成された賦形体である。リング用賦形体800は、略円筒形状であり、貫通孔801を有している。この貫通孔801の径寸法とL字パーツ用賦形体600a(600b)の貫通孔601の径寸法は略同一である。また、背部パーツ用賦形体700の挿入片部702a(702b)の大径孔部701の径寸法は、リング用賦形体800の貫通孔801よりも大きく、リング用賦形体800の外径と略同一である。
The
なお、上記したL字パーツ用賦形体600a(600b)、背部パーツ用賦形体700およびリング用賦形体800の各賦形体が含む繊維束の配向パターンは、当該賦形体が形成すべき積層部18a〜18d等における繊維束の配向パターンに対応している。
In addition, the orientation pattern of the fiber bundle included in each of the above-mentioned shape forms for L-shaped
<組合せ工程(S13)>
組合せ工程(S13)では、図4Bに示すように、L字パーツ用賦形体600a,600b、背部パーツ用賦形体700、および、リング用賦形体800を適宜組み合わせる。具体的には、L字パーツ用賦形体600aとL字パーツ用賦形体600bとを、折曲片部605a,605bが互いに外方へ突出するように、かつ、それぞれの挿入片部602の貫通孔601の中心軸を互いに一致させるように組み合わせる。
<Combination process (S13)>
In the combination step (S13), as shown in FIG. 4B, the shapers 600a and 600b for L-shaped parts, the shaper 700 for back parts, and the
次に、L字パーツ用賦形体600aの折曲片部605aおよびL字パーツ用賦形体600bの折曲片部605bのそれぞれの上面と背部パーツ用賦形体700の連結片部703の下面とが接するように組み合わせる。この際、L字パーツ用賦形体600a,600bのそれぞれの挿入片部602が背部パーツ用賦形体700の一対の挿入片部702a,702bの間の間隙704に挟持されるように、かつ、L字パーツ用賦形体600a,600bのそれぞれの挿入片部602の貫通孔601の中心軸と背部パーツ用賦形体700の挿入片部702a,702bの大径孔部701の中心軸とが一致するようにする。こうすることで、樹脂15を含浸する前の連結部13に相当する賦形体100の部分(図3B参照)が、L字パーツ用賦形体600a,600bのそれぞれの連結片部603および背部パーツ用賦形体700の連結片部703により形成される。詳細には、樹脂15を含浸する前の賦形体100の上辺部55に相当する賦形体100の部分(図3B参照)がL字パーツ用賦形体603a(603b)の折曲片部605a,605bおよび背部パーツ用賦形体700の連結片部703により、柱部56に相当する賦形体100の部分(図3B参照)がL字パーツ用賦形体603a(603b)の2つの連結片部603によりそれぞれ形成される。
Next, the upper surface of each of the
次に、背部パーツ用賦形体700の挿入片部702a,702bの大径孔部701に、それぞれリング用賦形体800を嵌め込む。こうすることで、樹脂15を含浸する前の挿入部12に相当する賦形体100の部分(図2B参照)が、L字パーツ用賦形体603a(603b)の挿入片部602、背部パーツ用賦形体700の挿入片部702a,702bおよびリング用賦形体800により形成される。同時に、リング用賦形体800の貫通孔801、L字パーツ用賦形体600a,600bの貫通孔601およびリング用賦形体800の貫通孔801が連通することにより、1つの孔部11(図2B参照)が形成される。以上より、組合せ工程(S13)が完了し、4種のパーツが組合せられた賦形体100を得ることができる。
Next, the
<樹脂含浸工程(S14)>
樹脂含浸工程(S14)では、例えばレジントランスファー成形やインフュージョン成形により、L字パーツ用賦形体600a,600b、背部パーツ用賦形体700、および、リング用賦形体800を組み合わせた賦形体100に樹脂を含浸させ硬化させる。以上の工程により、図1A〜図3Bに示した第1態様の連結部材10が完成する。
<Resin impregnation step (S14)>
In the resin impregnation step (S14), for example, by resin transfer molding or infusion molding, resin is added to the shaper 100 which is a combination of the shapers 600a and 600b for L-shaped parts, the shaper 700 for back parts, and the
第1態様の連結部材10の製造方法にあっては、賦形工程(S12)の後に、図4Bに示した4種のパーツであるL字パーツ用賦形体600a,600b、背部パーツ用賦形体700、および、リング用賦形体800を組み合わせる組合せ工程(S13)を有することで、連結部材等の形状が複雑なものや、繊維束の配向方向が複雑なものを容易に作製することができる。
In the method for manufacturing the connecting member 10 of the first aspect, after the shaping step (S12), the shaping
なお、組合せ工程(S13)は、上記で説明したように、賦形工程(S12)と樹脂含浸工程(S14)との間に行ってもよいし、樹脂含浸工程(S14)の後に行ってもよい。組合せ工程(S13)を賦形工程(S12)と樹脂含浸工程(S14)との間に行う場合には、各賦形体が樹脂により一体化されるため、賦形体間の接合を強固にすることができる。一方、組合せ工程(S13)を樹脂含浸工程(S14)の後に行う場合には、各賦形体の表面から樹脂を含浸させることができるため、樹脂の充填率を高めることができる。 As described above, the combination step (S13) may be performed between the shaping step (S12) and the resin impregnation step (S14), or may be performed after the resin impregnation step (S14). Good. When the combination step (S13) is performed between the shaping step (S12) and the resin impregnation step (S14), each shaping body is integrated with the resin, so that the bonding between the shaping bodies should be strengthened. Can be done. On the other hand, when the combination step (S13) is performed after the resin impregnation step (S14), the resin can be impregnated from the surface of each shaped body, so that the resin filling rate can be increased.
(第1変形例)
以下、上記第1態様の連結部材の好ましい変形例である第1変形例(以下、変形例1と称する)について、図面を参照して説明する。なお、変形例1を示す各図中において、第1態様の連結部材と同一または同様の構成要素は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さず、省略する(以下、説明する他の変形例についても同様)。
(First modification)
Hereinafter, a first modification (hereinafter referred to as a modification 1), which is a preferable modification of the connecting member of the first aspect, will be described with reference to the drawings. In each of the drawings showing the modified example 1, the same or similar components as the connecting member of the first aspect are indicated by the same or similar symbols or reference numbers, and the description will not be repeated in principle and will be omitted (hereinafter, description). The same applies to other modified examples.
以下、変形例1の連結部材の構成について説明する。図5は、変形例1に係る連結部材において、図1BのA−A’線に相当する位置で切断した構造を示す要部断面図である。 Hereinafter, the configuration of the connecting member of the first modification will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing a structure of the connecting member according to the first modification, which is cut at a position corresponding to the line AA'in FIG. 1B.
図5に示すように、変形例1の連結部材(繊維強化樹脂体)20は、基本的には第1態様の連結部材と同様に構成されているが、孔部11の外周部、すなわち挿入部22の構造のみが相違している(他の変形例の挿入部についても同様)。すなわち、図5に示すように、変形例1の挿入部22では、その孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)において、第2の部分17の外側にはさらに第1の部分(以下理解のため、この第1の部分を、軸端:第1の部分という場合がある。)26が配置されている。具体的には、変形例1の挿入部22は、z軸方向において、孔部11の中央部M1に配置された第1の部分16および両方の端部E1に配置された軸端:第1の部分26、つまり3つの第1の部分16,26を有し、さらに、第1の部分16と軸端:第1の部分26とにそれぞれ挟まれるように配置された2つの第2の部分17を有している。
As shown in FIG. 5, the connecting member (fiber reinforced resin body) 20 of the modified example 1 is basically configured in the same manner as the connecting member of the first aspect, but the outer peripheral portion of the
従って、変形例1にあっては、第1態様の連結部材と同様に、孔部11を有する連結部材(繊維強化樹脂体)20において、荷重が入力された場合に、孔部11の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層14a〜14iの破損を防止することができる。
Therefore, in the first modification, similarly to the connecting member of the first aspect, in the connecting member (fiber reinforced resin body) 20 having the
一般に、孔部11の中心軸O1に交差する方向(x軸方向、y軸方向)に対して作用する曲げ荷重下では、z軸方向において、中央部M1にせん断応力が集中する。この点、変形例1の挿入部22にあっては、孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)において、第2の部分17の外側にはさらに軸端:第1の部分26が配置されている。こうすることで、曲げ荷重が印加された際に、z軸方向において孔部11の中央部M1における繊維層の層間剥離を防止することができる。
Generally, under a bending load acting in a direction (x-axis direction, y-axis direction) intersecting the central axis O1 of the
また、一般に、上記した曲げ荷重下では、z軸方向において、端部E1に引張応力または圧縮応力が集中する。この点、変形例1の挿入部22にあっては、z軸方向において、端部E1近傍に軸端:第1の部分26が配置されている。こうすることで、曲げ荷重が印加された際において、z軸方向において孔部11の端部E1における繊維層の破損を防止することができる。
Further, in general, under the above-mentioned bending load, tensile stress or compressive stress is concentrated on the end portion E1 in the z-axis direction. In this respect, in the insertion portion 22 of the modified example 1, the shaft end: the
変形例1の挿入部22において、軸端:第1の部分26の積層構造は、第1の部分16と基本的に同様である。すなわち、軸端:第1の部分26は、複数の繊維層が積層された積層部18a,18bにより構成されている。なお、軸端:第1の部分26を構成する積層部18a,18bのz軸方向に沿う長さ(厚さ)L1,L2は、孔部11の外周部、つまり挿入部12に求められる強度等に応じ適切な長さ(厚さ)を設定すればよい。
In the insertion portion 22 of the modified example 1, the laminated structure of the shaft end: the
従って、変形例1の挿入部22において、軸端:第1の部分26を構成する積層部18a,18bは、上記第1態様の連結部材の積層部と同様に、異配向繊維層積層構造であり、最も好ましい形態である疑似等方積層構造である。また、上記疑似等方積層構造を有する積層部18a,18bで構成された軸端:第1の部分26を含む連結部材20によれば、多方向からの作用する応力に対し十分な強度を有するとともに、成形後に発生する反りなどの不具合を抑制することが出来る。
Therefore, in the insertion portion 22 of the modified example 1, the
さらに、変形例1の挿入部22を構成する繊維強化樹脂の表部、すなわち孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)における、孔部11の端部E1近傍には積層部18a,18bを構成する繊維層14a〜14dのうち45°xy繊維束および−45°xy繊維束を有する繊維層14dが配置されている。
Further, the
一般に、連結部材を構成する繊維強化樹脂の表部、すなわちz軸方向における、孔部11の端部E1近傍には曲げ応力など複合的な応力が作用するため、0°xy繊維束および90°xy繊維束を含む繊維層14b,14cを表部に配置すると繊維層内に初期破壊が生じやすい。この点、変形例1の挿入部22では、その表部に、せん断主軸方向およびこれに直交する方向のいずれとも異なる方向である、−45°xy繊維束および45°xy繊維束を有する繊維層14dを配置している。このように、繊維強化樹脂の表部にせん断主軸方向およびこれに直交する方向のいずれとも異なる方向に配向された繊維束を有する繊維層を配置することにより、複合的に作用する応力に対する繊維層内の初期破壊の発生を抑制することができるので好ましい(第2変形例の連結部材についても同様。)。なお、繊維強化樹脂の表部には、繊維層14dと同様に45°xy繊維束および−45°xy繊維束を含む繊維層14aを配置してもよい。
In general, since a complex stress such as bending stress acts on the surface of the fiber reinforced resin constituting the connecting member, that is, in the vicinity of the end E1 of the
変形例1の挿入部22において、積層部18c,18dは、z軸方向に沿う長さ(厚さ)L3,L4が相違している点以外は、図2Bに示した第1態様の連結部材の積層部18c,18dと同様な構成を有している。すなわち、変形例1の挿入部22において、第2の部分17は、複数の繊維層が積層された積層部18cにより構成されている。また、第3の部分19は、複数の繊維層が積層された積層部18dにより構成されている。
In the insertion portion 22 of the first modification, the
そして、変形例1に係る挿入部22において、z軸方向において、第1の部分16(26)および第2の部分17は、それぞれ少なくとも孔部11の全長Lの25%以上を占めている。すなわち、3つ配置された第1の部分16,26については、z軸方向における第1の部分16の長さ(厚さ)L5,L6と軸端:第1の部分26の長さ(厚さ)L1,L2との合計が、孔部11の全長Lの25%以上であればよい。また、z軸方向において2つ配置された第2の部分17については、各々の長さ(厚さ)L3,L4の合計が、孔部11の全長Lの25%以上であればよい。こうすることで、上記第1態様の連結部材と同様に、変形例1の挿入部22(連結部材20)においても、その孔部11の外周部において繊維層の破損抑制の効果を十分に発揮することができる。
In the insertion portion 22 according to the first modification, the first portion 16 (26) and the
(第2変形例)
以下、上記第1態様の連結部材の別の好ましい変形例である第2変形例(以下、変形例2と称する)について、図面を参照して説明する。図6は、変形例2に係る連結部材において、図1BのA−A’線に相当する位置で切断した構造を示す要部断面図である。
(Second modification)
Hereinafter, a second modification (hereinafter referred to as a modification 2), which is another preferable modification of the connecting member of the first aspect, will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a structure of the connecting member according to the second modification, which is cut at a position corresponding to the line AA'in FIG. 1B.
図6に示すように、変形例2の連結部材30は、その挿入部32を構成する第1の部分26および第2の部分17等の配置が第1態様の連結部材と相違している。すなわち、図6に示すように、変形例2の挿入部32では、孔部11の中心軸O1に沿う方向(z軸方向)において、孔部11の中央部M1に第2の部分17が配置され、孔部11の端部E1に軸端:第1の部分26が配置されている。具体的には、変形例2の連結部材30は、図5に示した変形例1の挿入部22の中央部M1に配置された2つの第1の部分16を除去し、図6に示すように、当該中央部M1に第2の部分17を配置した態様の挿入部32を有する連結部材30である。
As shown in FIG. 6, the connecting member 30 of the modified example 2 is different from the connecting member of the first aspect in the arrangement of the
従って、変形例2にあっては、第1態様の連結部材と同様に、孔部11を有する連結部材(繊維強化樹脂体)30において、荷重が入力された場合に、孔部11の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層14a〜14iの破損を防止することができる。
Therefore, in the second modification, similarly to the connecting member of the first aspect, when a load is input to the connecting member (fiber reinforced resin body) 30 having the
一般に曲げ荷重下では、z軸方向において、端部E1に引張応力または圧縮応力が集中する。この点、変形例2の連結部材30にあっては、z軸方向において、その挿入部32の端部E1近傍に軸端:第1の部分26が配置されている。こうすることで、曲げ荷重が印加された際において、z軸方向において孔部11の端部E1における繊維層の破損を防止することができる。
Generally, under a bending load, tensile stress or compressive stress is concentrated on the end E1 in the z-axis direction. In this respect, in the connecting member 30 of the modified example 2, the shaft end: the
変形例2の連結部材30において、その挿入部32の基本的な構成は第1態様または変形例1の挿入部と同様であり、挿入部32を構成する第2の部分17,第3の部分19のz軸方向に沿う長さ(厚さ)L3が相違している点以外は、図2Bに示した第1態様の連結部材と同じ構成である。すなわち、挿入部32を構成する軸端:第1の部分26は、複数の繊維層が積層された積層部18a,18bにより構成されている。また、第2の部分17は、複数の繊維層が積層された積層部18cにより構成され、第3の部分19は、複数の繊維層が積層された積層部18dにより構成されている。従って、変形例2の連結部材30では、変形例1の連結部材と同様に、その挿入部32の孔部11の端部E1における繊維層の破損を防止できることに加え、変形例1の連結部材よりも構成を単純化することができ、製造コストを低減することができる。
In the connecting member 30 of the modified example 2, the basic configuration of the insertion portion 32 is the same as that of the first aspect or the insertion portion of the modified example 1, and the
(第3変形例)
以下、上記第1態様の更に別の好ましい変形例である連結部材の第3変形例(以下、変形例3と称する)について、図面を参照して説明する。図7は、変形例3に係る連結部材において、図1BのA−A’線に相当する位置で切断した構造を示す要部断面図である。
(Third modification example)
Hereinafter, a third modification of the connecting member (hereinafter referred to as a modification 3), which is still another preferable modification of the first aspect, will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a structure of the connecting member according to the third modification, which is cut at a position corresponding to the line AA'in FIG. 1B.
図7に示すように、変形例3の連結部材40は、基本的には第1態様の連結部材と同様に構成されているが、変形例3の連結部材40は、その挿入部42(孔部11の外周部)は、さらに発泡材41を有している点で第1態様の連結部材と相違している。すなわち、変形例3の挿入部42にあっては、図2Bに示した第1態様の第1の部分16を構成する繊維層の一部である繊維層14a,14bが、図7に示す発泡材41に置換されている。
As shown in FIG. 7, the connecting member 40 of the modified example 3 is basically configured in the same manner as the connecting member of the first aspect, but the connecting member 40 of the modified example 3 has an insertion portion 42 (hole). The outer peripheral portion of the portion 11) is different from the connecting member of the first aspect in that it further has a foaming
従って、変形例3にあっては、第1態様の連結部材と同様に、孔部11を有する連結部材(繊維強化樹脂体)40において、荷重が入力された場合に、孔部11の外周部に生じる応力集中により拡大した応力下であっても、当該外周部に存在する繊維層14c〜14iの破損を防止することができる。
Therefore, in the third modification, similarly to the connecting member of the first aspect, when a load is input to the connecting member (fiber reinforced resin body) 40 having the
さらに、変形例3の連結部材40にあっては、上記第1態様の連結部材と同様の構成に加え、孔部11の外周部は、さらに発泡材41を有している。特に、好ましい形態である変形例3の連結部材40にあっては、第1の部分16を構成する繊維束の一部が、発泡材41に置換されている。こうすることで、上記第1態様の連結部材と同様の効果に加え、使用する繊維束を減らして製造コストを低減できると共に、連結部材の軽量化を図ることができる。以下、変形例3の連結部材40について、詳述する。
Further, in the connecting member 40 of the modified example 3, in addition to the same configuration as the connecting member of the first aspect, the outer peripheral portion of the
変形例3の第1の部分16は、複数の繊維層が積層された積層部48a,48bにより構成されている。積層部48a,48bは、それぞれxy平面内で配向された90°,0°繊維束を含む繊維層14cおよび−45°,45°繊維束を含む繊維層14dの2つの繊維層で構成されている。そして、図2Bに示す第1態様の連結部材10における積層部18a,18bを構成していた繊維層14a,14bが、図7に示す変形例3の連結部材40ではz軸方向において孔部11の中央部M1に配置された発泡材41に置換され、繊維層14c,14dで構成された積層部48a,48bで挟まれている。
The
従って、変形例3の積層部48a,48bのz軸方向に沿う長さ(厚さ)L8,L9は、図2Bに示す第1態様の積層部18a,18bの長さ(厚さ)L1,L2よりも短く(薄く)なっており、その差分の長さ(厚さ)、つまり(L1+L2)−(L8+L9)が発泡材41の長さ(厚さ)L7となっている。
Therefore, the lengths (thicknesses) L8 and L9 of the
なお、発泡材41は、絶縁性およびクッション性に優れた材料により構成することが好ましい。発泡材41としては、例えば、ポリエチレンフォーム、ポリスチレンフォーム、ウレタンフォーム、アクリルフォーム等の樹脂を使用することができる。
The
(実施例)
以下、図8〜図10を参照し、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。図8Aは、本発明に係る実施例の試験片を示す断面図、図8Bは、比較例1の試験片を示す断面図、図8Cは、比較例2の試験片を示す断面図である。また、図9は、図8A〜図8Cに示す試験片の試験方法を説明する模式図、図10は、実施例および比較例の試験結果を示すグラフである。なお、図8A〜図8Cでは、紙面に対し垂直方向をx軸方向、水平方向をy軸方向、上下方向をz軸方向とする。
(Example)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 8 to 10 based on examples, but the present invention is not limited to these examples. 8A is a cross-sectional view showing a test piece of an example according to the present invention, FIG. 8B is a cross-sectional view showing a test piece of Comparative Example 1, and FIG. 8C is a cross-sectional view showing a test piece of Comparative Example 2. 9 is a schematic diagram illustrating a test method for the test pieces shown in FIGS. 8A to 8C, and FIG. 10 is a graph showing test results of Examples and Comparative Examples. In FIGS. 8A to 8C, the direction perpendicular to the paper surface is the x-axis direction, the horizontal direction is the y-axis direction, and the vertical direction is the z-axis direction.
実施例1として、図6に示す変形例2の連結部材(繊維強化樹脂体)30のうち挿入部32のみの構成に相当する図8Aに示す平板形状の試験片30aを作製し、下記詳述する曲げ強度試験に供した。図8Aの縦断面図に示すように、試験片30aは、平板形状の試験片であり、図6に示す略円筒形状の挿入部32において孔部11を含むように、中心軸O1に沿い平板状に抜き取った形態をなしており、曲げ強度を評価するうえでは図8Aに示す試験片30aは、図6に示す挿入部32と等価なモデルである。
As Example 1, a flat plate-shaped test piece 30a shown in FIG. 8A corresponding to the configuration of only the insertion portion 32 among the connecting member (fiber reinforced resin body) 30 of the modified example 2 shown in FIG. 6 was produced and described in detail below. It was subjected to a bending strength test. As shown in the vertical cross-sectional view of FIG. 8A, the test piece 30a is a flat plate-shaped test piece, and is a flat plate along the central axis O1 so as to include the
実施例1の試験片30aは、z軸方向において両端に配置された軸端:第1の部分26と、第2の部分17と、第3の部分19と、z軸方向において両端に配置された軸端:第1の部分26を支持することを目的として配置した第4の部分90とで構成した。軸端:第1の部分26は、軸直交繊維層からなる積層部18aおよび積層部18bにより、第2の部分17は、軸平行繊維層からなる積層部18cにより、第3の部分19は、軸端:第1の部分26および第2の部分17を構成する繊維層に含まれる繊維束と異なる方向に配向された繊維束を含む繊維層からなる積層部18dにより、第4の部分90は、軸直交繊維層からなる積層部18aにより、各々構成されている。上記積層部18a〜18dの詳細な積層構造(0°,90°,45°,−45°繊維束の配置)は、基本的には、上記説明したとおりである。また、各積層部18a〜18dを形成するための材料となる繊維シートとしては、厚さが0.16mmの東レ製T800一方向炭素繊維シートを用いた。
The test piece 30a of Example 1 is arranged at both ends in the z-axis direction: a
平板形状の試験片30aのサイズは、図8Aに示すように、y軸方向の長さを80mm、z軸方向の厚さを4.8mm、x軸方向の幅を15mmとした。そして、曲げ試験において、せん断応力が最も大きくなる部位に孔部11が配置されるよう、直径がφ3mmの孔部11を、x軸方向において試験片30aの中心線上に、y軸方向において試験片30aの右端から20mmの位置に、その中心軸O1が位置するよう配置した。z軸方向における孔部11の全長(厚さ)4.8mmに対し、2つの軸端:第1の部分26の長さは合計で1.3mm(全長に対し27%)、第2の部分17の長さは3.5mm(全長に対し73%)とした。繊維シートに付着させるバインダー剤としては、ポリアミド系ホットメルト接着剤であるEMS製Griltex2APを用いた。試験片30aを構成する樹脂15には、硬化剤を含む日進レジン製Z1エポキシ樹脂を用いた。上記材料を使用し、上記説明した繊維強化樹脂体の製造方法に従って、炭素繊維含有率が57体積%の試験片30aを作製した。
As shown in FIG. 8A, the size of the flat plate-shaped test piece 30a was 80 mm in the y-axis direction, 4.8 mm in the thickness in the z-axis direction, and 15 mm in the width in the x-axis direction. Then, in the bending test, the
<比較例>
比較例1として、図8Aに示す試験片30aのうち、第2の部分17(積層部18c)および第3の部分19(積層部18d)の部分を、第4の部分90(積層部18a)で置換し、図8Bに示す試験片30bを作製した。また、比較例2として、図8Bに示す試験片30bにおいて、第4の部分90を構成する積層部18aの繊維層と繊維層の間に、内径がφ3mm、外径がφ9mm、厚さが0.32mmである、z軸方向から眺めた平面視が略円環形状の第5の部分91を、その中心軸が孔部11の中心軸O1に一致するよう、z軸方向に4箇所配置した図8Cに示す試験片30cを作製した。第5の部分91は、孔部11の円周方向に繊維束が巻回するように積層された繊維層で構成された積層部18eからなっており、上記特許文献1に記載された繊維強化樹脂体の孔部の外周部の積層構造を模した試験片である。
<Comparison example>
As Comparative Example 1, in the test piece 30a shown in FIG. 8A, the portion of the second portion 17 (laminated
[曲げ強度試験]
上記形成した実施例に係る試験片30aおよび比較例に係る試験片30b,30cの破壊強度を、図9に示す曲げ強度試験により評価した。具体的には、図9に示すように、試験片30a〜30cを、支点間距離60mmの2つの支点101の上におき、上から圧子102によって負荷をかけた。圧子102の速度は1mm/分とし、試験片の破断時の荷重を測定して、試験片30a〜30cの破壊時の曲げ応力を求めた。なお、試験片30a〜30cは、試験時において圧子102の押圧方向に孔部11の中心軸が沿うよう配置した。
[Bending strength test]
The breaking strengths of the test pieces 30a according to the formed Examples and the test pieces 30b and 30c according to the Comparative Examples were evaluated by the bending strength test shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 9, the test pieces 30a to 30c were placed on two fulcrums 101 having a distance between fulcrums of 60 mm, and a load was applied from above by an indenter 102. The speed of the indenter 102 was 1 mm / min, and the load at the time of breaking of the test piece was measured to obtain the bending stress at the time of breaking of the test pieces 30a to 30c. The test pieces 30a to 30c were arranged so that the central axis of the
<試験結果>
図10は、実施例に係る試験片30aおよび比較例に係る試験片30b,30cの破壊強度を示すグラフである。図10に示すように、実施例である試験片30aの破壊時の曲げ応力を1.0とした場合に、比較例1である試験片30bの破壊時の曲げ応力は0.88であり、比較例2である試験片30cの破壊時の曲げ応力は0.90であった。なお、試験片30a〜30cの破壊の起点は、いずれも図8A〜図8Cに示す孔部11の外周部であった。
<Test results>
FIG. 10 is a graph showing the breaking strength of the test pieces 30a according to the example and the test pieces 30b and 30c according to the comparative example. As shown in FIG. 10, when the bending stress at the time of breaking of the test piece 30a of Example 1 is 1.0, the bending stress of the test piece 30b of Comparative Example 1 at the time of breaking is 0.88. The bending stress of the test piece 30c of Comparative Example 2 at the time of fracture was 0.90. The starting point of failure of the test pieces 30a to 30c was the outer peripheral portion of the
以上の結果から、本発明に係る繊維強化樹脂体の構成を適用した実施例の試験片30aは、適用しなかった比較例の試験片30b,30cに対し、孔部11の外周部の破壊強度が高まったことが示された。
From the above results, the test piece 30a of the example to which the structure of the fiber-reinforced resin body according to the present invention was applied had the breaking strength of the outer peripheral portion of the
本発明は前記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
10,20,30,40 連結部材(繊維強化樹脂体)
30a,30b,30c 試験片
11 孔部
12,22,32,42 挿入部
13 連結部
14,14a,14b,14c,14d,14e,14f,14g,14h,14i 繊維層
15 樹脂
16,26 第1の部分
17 第2の部分
18a,18b,18c,18d,18e,48a,48b 積層部
19 第3の部分
55 上辺部
56 柱部
41 発泡材
60a,60b L字パーツ
63 連結片部
65a,65b 折曲片部
70 背部パーツ
80 リング
10, 20, 30, 40 Connecting member (fiber reinforced plastic body)
30a, 30b,
Claims (14)
孔部を有し、
前記孔部の外周部は、前記孔部の延伸軸に略直交する方向に配向された繊維束を含む第1の部分と、前記孔部の延伸軸に沿う方向に配向された繊維束を含む第2の部分とを有していることを特徴とする繊維強化樹脂体。 A fiber-reinforced resin body having a plurality of fiber bundles and a resin impregnated between the plurality of fiber bundles.
Has a hole and
The outer peripheral portion of the hole includes a first portion containing a fiber bundle oriented in a direction substantially orthogonal to the extension axis of the hole, and a fiber bundle oriented in a direction along the extension axis of the hole. A fiber-reinforced resin body characterized by having a second portion.
前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記孔部の中央部に前記第1の部分が配置され、前記第1の部分の外側に前記第2の部分が配置されていることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to claim 1,
The first portion is arranged at the center of the hole in the direction along the extension axis of the hole, and the second portion is arranged outside the first portion. Fiber reinforced resin body.
前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記第2の部分の外側にはさらに前記第1の部分が配置されていることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to claim 2,
A fiber-reinforced resin body characterized in that the first portion is further arranged outside the second portion in a direction along the stretching axis of the hole portion.
前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記孔部の中央部に前記第2の部分が配置され、前記孔部の端部に前記第1の部分が配置されていることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to claim 1,
A fiber characterized in that the second portion is arranged at the central portion of the hole portion and the first portion is arranged at the end portion of the hole portion in a direction along the stretching axis of the hole portion. Reinforced resin body.
前記孔部の延伸軸に沿う方向において、前記第1の部分および前記第2の部分は、それぞれ少なくとも前記孔部の全長の25%以上を占めていることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to any one of claims 1 to 4.
A fiber-reinforced resin body, wherein each of the first portion and the second portion occupies at least 25% or more of the total length of the pore portion in a direction along the stretching axis of the hole portion.
前記第2の部分の繊維含有率は、40〜70体積%であることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to any one of claims 1 to 5,
A fiber-reinforced resin body characterized in that the fiber content of the second portion is 40 to 70% by volume.
前記孔部の外周部は、さらに発泡材を有していることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to any one of claims 1 to 6,
A fiber-reinforced resin body characterized in that the outer peripheral portion of the hole portion further has a foaming material.
前記第1の部分を構成する繊維束の一部が、前記発泡材に置換されていることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber reinforced resin body according to claim 7.
A fiber-reinforced resin body characterized in that a part of the fiber bundle constituting the first portion is replaced with the foaming material.
前記孔部の外周部は、さらに、前記第1の部分および前記第2の部分にそれぞれ含まれる繊維束と異なる方向に配向された繊維束を含む第3の部分を有し、
前記孔部の延伸軸の周方向において、前記第3の部分は、前記第2の部分よりも外周に配置されていることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to any one of claims 1 to 8.
The outer peripheral portion of the hole portion further has a third portion including a fiber bundle oriented in a direction different from the fiber bundle contained in the first portion and the second portion, respectively.
A fiber-reinforced resin body characterized in that the third portion is arranged on the outer periphery of the second portion in the circumferential direction of the drawing shaft of the hole portion.
前記第3の部分は、積層された複数の繊維層からなり、
前記第3の部分の積層構造は、疑似等方積層構造であることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to claim 9,
The third portion comprises a plurality of laminated fiber layers.
The laminated structure of the third portion is a fiber-reinforced resin body characterized by having a pseudo isotropic laminated structure.
前記第1の部分は、積層された複数の繊維層からなり、
前記第1の部分の積層構造は、疑似等方積層構造であることを特徴とする繊維強化樹脂体。 In the fiber-reinforced resin body according to any one of claims 1 to 10.
The first portion comprises a plurality of laminated fiber layers.
The laminated structure of the first portion is a fiber-reinforced resin body characterized by having a pseudo isotropic laminated structure.
前記孔部を有する2つの挿入部と、前記2つの挿入部を互いに連結する連結部とを有することを特徴とする連結部材。 In the connecting member having the fiber reinforced resin body according to any one of claims 1 to 11.
A connecting member having two insertion portions having the holes and a connecting portion for connecting the two insertion portions to each other.
前記連結部は、前記2つの挿入部のそれぞれの前記孔部の中心を結ぶ線分の方向に配向された繊維束を含むことを特徴とする連結部材。 In the connecting member according to claim 12,
The connecting portion is a connecting member including a fiber bundle oriented in the direction of a line segment connecting the centers of the holes of the two insertion portions.
前記第1の部分は、前記2つの挿入部のそれぞれの前記孔部の中心を結ぶ線分の方向に配向された繊維束を含むことを特徴とする連結部材。 In the connecting member according to claim 12 or 13,
The first portion is a connecting member including a fiber bundle oriented in the direction of a line segment connecting the centers of the holes of the two insertion portions.
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