JP2021138005A - 繊維強化樹脂製部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ荷重が入力された場合の高い剛性を得ることができるとともに、優れた振動減衰性能を得ることができる繊維強化樹脂製部材とその製造方法を提供する。【解決手段】補強部材の長尺筒部は、Ｘ方向に延びる筒状部材である。長尺筒部の中央部２１ａ３では、複数の繊維入り樹脂層２１６〜２１９が積層されてなる。各樹脂層２１６〜２１９は、樹脂部と繊維２１６ｆ，２１７ｆ，２１８ｆ，２１９ｆとを含む。各繊維２１６ｆ，２１７ｆ，２１８ｆ，２１９ｆは、筒軸Ａｘ２１に対して繊維角度θ６，θ７，θ８，θ９で交差している。中央部２１ａ３における繊維２１８ｆおよび繊維２１９ｆは、当該繊維２１８ｆおよび繊維２１９ｆの筒軸Ａｘ２１に対する各繊維角度θ８，θ９は、長尺筒部の端部よりも大きくなるように配設されている。【選択図】図６

Description

本発明は、繊維強化樹脂製部材とその製造方法に関する。

自動車や航空機、さらには産業機械の構造部材として、炭素繊維強化樹脂製の部材が用いられる場合がある（特許文献１，２）。

特許文献１には、自動車の車体下部の剛性を補強するために、炭素繊維強化樹脂製の帯板材が用いられた構成が開示されている。特許文献１に開示の構成では、車体の変形時において、上記帯板材に捩りモーメントが作用するようになっている。

特許文献２には、自動車のステアリングシャフトとして炭素繊維強化樹脂製のシャフトを採用する構成が開示されている。特許文献２に開示のシャフトでは、所定の角度で繊維同士が交差するように炭素繊維を配向し、炭素繊維同士を編み込んでなる炭素繊維強化樹脂製の部材が用いられている。

特開２０１７−６１１７０号公報 特開２０１５−１６０５５１号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に開示の技術をはじめとする従来技術では、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性と優れた減衰性能との両立を図ることが困難である。即ち、部材の長手方向に延びる軸心に対する繊維角度を小さくすれば、曲げ荷重が入力された場合の部材の剛性を向上させることはできるが減衰性能が低くなる。

逆に、部材の長手方向に延びる軸心に対する繊維角度を大きくすれば、高い減衰性能を得ることはできるが剛性が低くなる。

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性を得ることができるとともに、優れた振動減衰性能を得ることができる繊維強化樹脂製部材とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る繊維強化樹脂製部材は、一の方向に延びる繊維強化樹脂製部材であって、前記一の方向に沿った中心軸周りに設けられ、第１繊維と樹脂部とを含む第１構成層と、前記第１構成層の外周側に隣接するように設けられ、第２繊維と樹脂部とを含む第２構成層と、を備え、前記第１繊維は、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記中心軸に対して交差するように当該中心軸周りを周回するように配設され、前記第２繊維は、前記交差する方向からの平面視で前記中心軸および前記第１繊維に対して交差するように当該中心軸周りを周回するように配設され、前記一の方向における一部に、前記交差する方向からの平面視での前記第１繊維および前記第２繊維の前記中心軸に対する各繊維角度が、他の領域と異なる一部領域を有する。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材では、上記一部領域における第１繊維および第２繊維と上記中心軸とがなす各繊維角度を他の領域と異なるようにしているので、繊維角度を大きく設定した領域（一部領域および他の領域の一方）での弾性率を低くすることにより、振動減衰性を高くすることができる。

また、繊維角度を小さく設定した領域（一部領域およびたの領域の他方）で剛性を高くすることができる。さらに、上記態様に係る繊維強化樹脂製部材では、第１構成層の繊維の向きと第２構成層の繊維の向きとを逆向きとすることで上記交差する方向からの平面視で互いに交差するようにしているので、上記特許文献２に開示の技術のように組物技術（繊維同士を編み込む技術）を採用する場合に比べて、設備上の制約が少なく、一部領域における上記繊維角度を他の領域における上記繊維角度に対して容易に変更することができる。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材において、前記他の領域は、前記第１構成層と前記第２構成層とを含む第１積層体で構成されており、前記一部領域は、前記第１積層体の前記第１構成層とは前記第１繊維の前記繊維角度が異なる前記第１構成層と、前記第１積層体の前記第２構成層とは前記第２繊維の前記繊維角度が異なる前記第２構成層と、を含む第２積層体で構成されており、前記第１積層体と前記第２積層体とは、前記一の方向において互いに突き合せ状態で接合されている、としてもよい。

上記のように、ともに第１構成層と第２構成層とを含む第１積層体および第２積層体を、互いに突き合せて接合することで繊維強化樹脂製部材を構成することとすれば、製造が容易となり製造コストの低減を行うことができる。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材において、前記第１積層体と前記第２積層体とは、前記一の方向において、前記第１積層体の前記第１構成層と前記第２積層体の前記第１構成層との突き合せ位置と、前記第１積層体の前記第2構成層と前記第２積層体の前記第２構成層との突き合せ位置とが異なるように、接合されている、としてもよい。

上記のように、上記一の方向において、前記第１積層体の前記第１構成層と前記第２積層体の前記第１構成層との突き合せ位置と、前記第１積層体の前記第2構成層と前記第２積層体の前記第２構成層との突き合せ位置とが異なるように、第１積層体と第２積層体とを接合するようにすれば、曲げ応力が入力されたような場合に第１積層体と第２積層体との突き合せ部分での応力集中を抑制することができる。よって、繊維強化樹脂製部材における上記接合部分の強度向上を図ることができる。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材において、前記第２構成層は、該繊維強化樹脂製部材の最外層を構成する、としてもよい。

上記のように、第２構成層を最外層に配設し、第１構成層を第２構成層の内側に隣接するように配設する場合、第１繊維および第２繊維の各交差角度を一部領域と他の領域との間で、一部領域では第１繊維角度＜第２繊維角度、他の領域では第１繊維角度＞第２繊維角度となるように差異を設けることで、第２構成層を積層の内側に設ける場合に比べて、より効果的に高剛性な部分と優れた減衰性を有する部分とを領域ごとに配設するのに有効である。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材において、前記他の領域における前記第１繊維および前記第２繊維が前記軸に対してなす繊維角度は、１５°以上４５°以下である、としてもよい。

上記のように、前記他の領域における前記第１繊維および前記第２繊維が前記軸に対してなす繊維角度を１５°以上４５°以下とすることにより、上記他の領域における弾性率を高くすることができる。よって、上記構成を採用する場合には、繊維強化樹脂製部材に対して曲げ荷重が入力された場合に、上記他の領域での高い剛性を確保することができる。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材において、前記一部領域における前記第１繊維および前記第２繊維が前記軸に対してなす繊維角度は、６０°以上９０°以下である、としてもよい。

上記のように、前記一部領域における前記第１繊維および前記第２繊維が前記軸に対してなす繊維角度を６０°以上９０°以下とすることにより、上記一部領域における弾性率を低くでき、優れた振動減衰性を得ることができる。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材において、前記一の方向における前記一部領域の幅をＬ_３とし、前記一の方向における該繊維強化樹脂製部材の全長をＬ_１とするとき、Ｌ_３／Ｌ_１は、０．００１以上０．０１以下である、としてもよい。

上記のように、Ｌ_３／Ｌ_１を０．００１以上０．０１以下とすることにより、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性の確保と、優れた振動減衰性の確保との両立をバランスよく図ることができる。

本発明の一態様に係る繊維強化樹脂製部材の製造方法は、一の方向に延びる繊維強化樹脂製部材の製造方法であって、第１繊維と樹脂とを含む第１シート材を、前記一の方向に沿って延びる軸心を有するマンドレルにおける前記一の方向での一部領域に対して、前記軸心周りに巻回する第１巻回ステップと、第２繊維と樹脂とを含む第２シート材を、前記第１シート材の外周側に隣接するように、前記マンドレルの周りに巻回する第２巻回ステップと、第１繊維と樹脂とを含む第３シート材を、前記マンドレルにおける前記一の方向における前記一部領域に隣接する他の領域に対して、前記軸心周りに巻回する第３巻回ステップと、第２繊維と樹脂とを含む第４シート材を、前記第３シート材の外周側に隣接するように、前記マンドレルの周りに巻回する第４巻回ステップと、前記第１シート材、前記第２シート材、前記第３シート材、および前記第４シート材のそれぞれの前記樹脂を硬化させる硬化ステップと、前記樹脂が硬化した後に前記マンドレルを抜く脱芯ステップと、を備え、前記マンドレルに巻回された前記第１シート材および前記第３シート材において、前記第１シート材および前記第３シート材のそれぞれの前記第１繊維は、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記マンドレルの前記軸心に対して交差し、前記マンドレルに巻回された前記第２シート材および前記第４シート材において、前記第２シート材および前記第４シート材のそれぞれの前記第２繊維は、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記軸心および前記前記第１シート材および前記第３シート材のそれぞれの前記第１繊維に対して交差し、前記第１シート材における前記第１繊維の前記軸心に対する繊維角度は、前記第３シート材における前記第１繊維の前記軸心に対する繊維角度と異なり、前記第２シート材における前記第２繊維の前記軸心に対する繊維角度は、前記第４シート材における前記第２繊維の前記軸心に対する繊維角度と異なる。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材の製造方法では、所謂、シートワインディング工法を用いて、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性と優れた振動減衰性能とを有する繊維強化樹脂製部材を製造することができるので、上記特許文献２に開示の技術のように組物技術（繊維同士を編み込む技術）を採用する場合に比べて、設備上の制約が少なく、容易に製造することができ製造コストの低減を図ることができる。

なお、高い剛性と優れた振動減衰性能との両立は、上述の通り、一部領域と他の領域とで繊維角度を異ならせることで実現できる。

本発明の一態様に係る繊維強化樹脂製部材の製造方法は、一の方向に延びる繊維強化樹脂製部材の製造方法であって、樹脂を含侵させた繊維を、前記一の方向に沿って延びる軸心を有するマンドレルに対して、前記軸心周りに巻回して、隣接して積層された第１構成層と第２構成層とを含む複数の構成層を形成する巻回ステップと、前記樹脂を硬化させる硬化ステップと、前記樹脂が硬化した後に前記マンドレルを抜く脱芯ステップと、を備え、前記巻回ステップでは、前記マンドレルを前記一の方向に移動させながら前記繊維を巻回することにより、前記第１構成層および前記第２構成層のそれぞれの前記繊維が、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記マンドレルの前記軸心に対して交差するように巻回するとともに、前記交差する方向からの平面視で前記第１構成層と前記第２構成層とで前記繊維同士が互いに交差するように巻回し、前記一の方向における一部領域において、前記第１構成層および前記第２構成層のそれぞれの前記繊維の、前記交差する方向からの平面視での前記軸心に対する各繊維角度が、他の領域と異なるように前記マンドレルの前記一の方向への移動を制御する。

上記態様に係る繊維強化樹脂製部材の製造方法でも、所謂、シートワインディング工法を用いて、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性と優れた振動減衰性能とを有する繊維強化樹脂製部材を製造することができるので、上記特許文献２に開示の技術のように組物技術（繊維同士を編み込む技術）を採用する場合に比べて、設備上の制約が少なく、容易に製造することができ製造コストの低減を図ることができる。

また、上記態様に係る繊維強化樹脂製部材の製造方法では、第１繊維および第２繊維をそれぞれマンドレルに対して連続して巻回させるので、繊維の連続性が確保でき、剛性および減衰性の両観点から優れた繊維強化樹脂製部材を製造することができる。

上記の各態様に係る繊維強化樹脂製部材では、、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性を得ることができるとともに、優れた振動減衰性能を得ることができる。

実施形態に係る車体の下面構造を示す下面図である。 車体の下面の一部構造を示す下面図である。 車体における車室内の構造を示す斜視図である。 補強部材の構造を示す斜視図である。 （ａ）は、図４のＡ部の構造を示す断面図であり、（ｂ）は、Ａ部における積層体の構造を示す模式図である。 （ａ）は、図４のＢ部の構造を示す断面図であり、（ｂ）は、Ｂ部における積層体の構造を示す模式図である。 補強部材における長尺筒部の製造方法を示す斜視図である。 変形例１に係る長尺筒部の製造方法を示す模式図である。 補強部材における長尺筒部の高減衰部が奏する効果を評価するための閾値ラインを示す特性グラフである。 端部における繊維の繊維角度が±１５°の場合の特性グラフであって、（ａ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．０１の場合、（ｂ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００４の場合、（ｃ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００２の場合、（ｄ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合をそれぞれ示す。 端部における繊維の繊維角度が±３０°の場合の特性グラフであって、（ａ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．０１の場合、（ｂ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００４の場合、（ｃ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００２の場合、（ｄ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合をそれぞれ示す。 端部における繊維の繊維角度が±４５°であって、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合における特性グラフである。 確認試験に供した実施例サンプルの構造を示す側面図である。 実施例サンプルの特性を示すグラフである。 変形例２に係る補強部材における長尺筒部の構造を示す側面図である。 変形例３に係る補強部材の長尺筒部の構造を示す図であって、（ａ）は、中央部における積層体の構造を示す断面図であり、（ｂ）は、中央部における積層体の構造示す模式図である。 変形例４に係る補強部材における長尺筒部の構造を示す断面図である。

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明を例示的に示すものであって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

なお、以下の説明で用いる図面のうち、図１から図３における「Ｆｒ」は車体前方、「Ｒｅ」は車体後方、「Ｌｅ」は車体左方、「Ｒｉ」は車体右方を示し、完成車体を想定した場合の車両の前進方向を基準にした方向である。

［実施形態］
１．車体１の下面および車室内の構成
図１は、車体１の下面構成を模式的に示す下面図であり、図２は、車体１の下面の一部構成を模式的に示す下面図であり、図３は、車体１における車室１ｂ内の構成を模式的に示す斜視図である。

本実施形態に係る車両の車体１は、モノコック式の車体である。図１から図３に示すように、車体１は、車室１ｂの下面（底面）を構成するフロアパネル２と、エンジンルーム１ａと車室１ｂとを仕切るダッシュパネル３と、ダッシュパネル３から前方に向けて延びるように設けられた左右一対のフロントサイドフレーム４と、フロアパネル２の後側端部分から後方に向けて延びるように設けられた左右一対のリヤサイドフレーム５と、を備える。

なお、ダッシュパネル３は、フロアパネル２の前端部分から上方に向けて延びるように設けられている。

さらに、車体１は、フロアパネル２の左右両端部分に配設された左右一対のサイドシル６と、左右一対のサイドシル６の各前端部分から上方に向けて延びるように設けられた左右一対のヒンジピラー７と、左右一対のサイドシル６の各中間部分から上方に向けて延びるように設けられた左右一対のセンターピラー８と、左右一対のヒンジピラー７の各上端部分から斜め後ろに向けて延びるように設けられた左右一対のフロントピラー９と、左右一対のフロントピラー９の各後端部分から後方に向けて延びるように設けられた左右一対のルーフサイドレール１０と、を備える。

なお、左右一対のルーフサイドレール１０は、センターピラー８に対して、その上端部分であって後端部分にそれぞれ接合されている。

図１から図３に示すように、車体１のフロアパネル２は、下方からの平面視で略矩形状に構成されたトンネル部１１を備える。トンネル部１１は、車幅方向（Ｌｅ−Ｒｉ方向）の中央部分において、前後方向（Ｆｒ−Ｒｅ方向）に延び、車室１ｂに対して突出した状態で設けられている。

また、トンネル部１１の左右両端部分には、それぞれが前後方向（Ｆｒ−Ｒｅ方向）に延びる左右一対のトンネルフレーム部１２が設けられている。左右一対のトンネルフレーム部１２のそれぞれは、断面形状が略ハット状であり、フロアパネル２の下面と協働して前後方向（Ｆｒ−Ｒｅ方向）に略並行した状態で延びる略矩形状の閉断面を構成している。

左右一対のサイドシル６のそれぞれと左右一対のトンネルフレーム部１２のそれぞれとの各間の部分には、前後方向（Ｆｒ−Ｒｅ方向）に延び、断面形状が略ハット状のフロアフレーム１３がそれぞれ設けられている。フロアフレーム１３のそれぞれは、車体１の後側（Ｒｅ側）に行くに従って車体１の外側となるように配設されており、フロアパネル２の下面と協働して前後方向（Ｆｒ−Ｒｅ方向）に略並行した状態で延びる略矩形状の閉断面を構成している。

それぞれのフロアフレーム１３の前端部分は、フロントサイドフレーム４の後端部分に接合されている。

フロアパネル２は、車室１ｂ内にトンネル部１１を跨ぐ状態で左右方向（Ｌｅ−Ｒｉ方向）に延びるように設けられたクロスメンバ１４，１５を備えている。クロスメンバ１４，１５のそれぞれは、断面形状が略ハット状に設けられている。そして、クロスメンバ１４，１５のそれぞれは、トンネル部１１の側壁部分からサイドシル６の側壁部分に亘りフロアパネル２の上面と協働して左右方向（Ｌｅ−Ｒｉ方向）に延びる略矩形状の閉断面を構成している。

クロスメンバ１４は、ヒンジピラー７とセンターピラー８との中間部分に対応する位置に配設され、クロスメンバ１４の前側壁部には、フロアフレーム１３の前端側部分にフロアパネル２を挟んで接合された上側フレーム１６の後端部分が接合されている。

クロスメンバ１５は、クロスメンバ１４と略並行する状態で配設されており、センターピラー８に対応する位置に配設されている。

車室１ｂ内には、左右一対の前席シート（図示を省略。）が配設されている。各シートは、当該シートの強度および剛性を確保するためのシートフレーム（図示を省略。）をそれぞれ備え、左右一対のシートレール１７に対して摺動できるようになっている。

図３に示すように、左右一対のシートレール１７のうち、車幅方向の外側のシートレール１７は、前端部分（前側シート取付部）がクロスメンバ１４の車幅方向の外側部分に固定され、後端部分（後側シート取付部）がクロスメンバ１５の車幅方向の外側部分に固定されている。

左右一対のシートレール１７のうち、車幅方向の内側のシートレール１７は、前端部分（前側シート取付部）がクロスメンバ１４の車幅方向の内側部分に固定され、後端部分（後側シート取付部）がクロスメンバ１５の車幅方向の内側部分に固定されている。

また、図１および図２に示すように、フロアパネル２の下側には、複数の補強部材２１〜２７が配設されている。

２．補強部材２１〜２７の構成と車体１の部材への取付構成
補強部材２１〜２７の構成と車体１の部材への取付構成について、図２および図４を用いて説明する。図４は、補強部材２１（補強部材２１〜２７の一例）の構成を示す模式斜視図である。

図２に示すように、本実施形態に係る車体１では、複数の補強部材２１〜２７が左右対称の形態を以って配設されている。そして、補強部材２１は、車体１の右側のサイドシル６とトンネルフレーム部１２との間に架け渡され、それぞれに固定箇所Ｐで固定されている。

補強部材２２は、トンネル部１１を跨ぐ状態で左右のトンネルフレーム部１２の間に架け渡され、それぞれに固定箇所Ｐで固定されている。補強部材２３は、車体１の左側のサイドシル６とトンネルフレーム部１２との間に架け渡され、それぞれに固定箇所Ｐで固定されている。

補強部材２４は、補強部材２３よりも車体１の前方側において、車体１の左側のサイドシル６とトンネルフレーム部１２との間に架け渡され、それぞれに固定箇所Ｐで固定されている。補強部材２５は、トンネル部１１を跨ぐ状態で左右のトンネルフレーム部１２同士の間に架け渡され、それぞれに固定箇所Ｐで固定されている。

補強部材２６は、補強部材２５よりも車体１の後方側において、トンネル部１１を跨ぐ状態で左右のトンネルフレーム部１２同士の間に架け渡され、それぞれに固定箇所Ｐで固定されている。補強部材２７は、補強部材２６の後端部分と、補強部材２２および補強部材２１の各一端とを繋ぎ、且つ、トンネルフレーム部１２に対して固定箇所Ｐで固定されている。

図４に示すように、補強部材２１は、一の方向（Ｘ方向）に沿って延びる筒軸Ａｘ_２１を有する長尺筒部２１ａと、長尺筒部２１ａの各端部に設けられた固定部２１ｂ，２１ｃとを有する。各固定部２１ｂ，２１ｃには、ボルトの挿通（矢印Ｃ，Ｄ）を許す孔２１ｄ，２１ｅが設けられている。補強部材２１の固定部２１ｂ，２１ｃは、車体１の各部に対してボルトの締結を以って固定する場合の部分である。

なお、図４では、図示を省略しているが、補強部材２２〜２７についても、補強部材２１と同様の構成を有する。ただし、車体１に対して用いる場所に応じて長尺筒部の長さは適宜設定されている。

ここで、本実施形態に係る補強部材２１〜２７では、長尺筒部２１ａが炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）を用いて構成されている。即ち、補強部材２１〜２７における長尺筒部２１ａが、「繊維強化樹脂製部材」に該当する。具体的な構成については、後述する。

本実施形態に係る補強部材２１は、長尺筒部２１ａの長さがＬ_１である。そして、長尺筒部２１ａの端から長さＬ_２だけ離間した部分、即ち、長尺筒部２１ａの長手方向中央とその周辺の領域（矢印Ｂで指し示す領域）を含む中央部２１ａ３が、低弾性率で高振動減衰性の部分であり、「一部領域」に該当する。ここで、本実施形態に係る補強部材２１〜２７では、中央部２１ａ３のＸ方向における幅がＬ_３である。幅Ｌ_３は、長尺筒部２１ａの全長Ｌ_１に対して、Ｌ_３／Ｌ_１が０．００１以上０．０１以下の範囲となるように規定されている。

一方、補強部材２１では、矢印Ｂで指し示す領域を除く領域（例えば、矢印Ａで指し示す領域）である端部２１ａ１，２１ａ２が、高弾性率の部分であり、補強部材２１に曲げ荷重がかかった際に高い剛性を確保するための部分であって、「他の領域」に該当する。

３．長尺筒部２１ａにおける端部２１ａ１，２１ａ２の構造
図５（ａ）は、図４のＡ部の構造を示す断面図であり、図５（ｂ）は、図４のＡ部における積層体２１０の構造を示す模式図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、長尺筒部２１ａにおける中央部２１ａ３を除く「他の領域」のうち、端部２１ａ１だけを図示しているが、当該「他の領域」は、同様の構造を有する。

図５（ａ）に示すように、長尺筒部２１ａにおける端部２１ａ１は、筒軸Ａｘ_２１を中心軸として設けられた筒状の繊維入り樹脂層２１１〜２１４が積層されてなる積層体２１０で構成されている。図５（ａ）の拡大部分に示すように、各繊維入り樹脂層２１１〜２１４は、樹脂部２１１ｒと当該樹脂部２１１ｒ内に埋設された繊維（炭素繊維）２１１ｆとで構成されている。なお、図５（ａ）の拡大部分では、繊維入り樹脂層２１１だけを図示しているが、残りの繊維入り樹脂層２１２〜２１４についても、樹脂部と繊維（炭素繊維）とで構成されている。

図５（ｂ）に示すように、積層体２１０を構成する各繊維入り樹脂層２１１〜２１４の繊維２１１ｆ〜２１４ｆは、それぞれ筒軸Ａｘ_２１に対して交差するように筒軸Ａｘ_２１の周りを周回するように配設されている。

繊維２１１ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ１となっており、繊維２１２ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ２（＝−θ１）となっている。同様に、繊維２１３ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ３となっており、繊維２１４ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ４（＝−θ３）となっている。

繊維角度θ１〜θ４は、１５°以上４５°以下の範囲に設定されている。

繊維２１１ｆと繊維２１２ｆとは、筒軸Ａｘ_２１を基準とする繊維の向きが互いに逆向きとなるように配設されており、図５（ｂ）に示す平面視で互いに交差している。繊維２１２ｆと繊維２１３ｆとについても、筒軸Ａｘ_２１を基準とする繊維の向きが互いに逆向きとなるように配設されており、図５（ｂ）に示す平面視で互いに交差している。繊維２１３ｆと繊維２１４ｆとについても、筒軸Ａｘ_２１を基準とする繊維の向きが互いに逆向きとなるように配設されており、図５（ｂ）に示す平面視で互いに交差している。

なお、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、繊維入り樹脂層２１３が端部２１ａ１における「第１構成層」に該当し、繊維入り樹脂層２１４が積層体２１０の最外層を構成し、端部２１ａ１における「第２構成層」に該当する。そして、繊維入り樹脂層２１３の構成中に含まれる繊維（炭素繊維）２１３ｆが「第１繊維」に該当し、繊維入り樹脂層２１４の構成中に含まれる繊維（炭素繊維）２１４ｆが「第２繊維」に該当する。

また、長尺筒部２１ａにおいて、端部２１ａ１の積層体２１０が「第１積層体」に該当する。

４．長尺筒部２１ａにおける中央部２１ａ３の構造
図６（ａ）は、図４のＢ部の構造を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図４のＢ部における積層体２１５の構造を示す模式図である。

図６（ａ）に示すように、長尺筒部２１ａにおける中央部２１ａ３は、筒軸Ａｘ_２１を中心軸として設けられた筒状の繊維入り樹脂層２１６〜２１９が積層されてなる積層体２１５で構成されている。図６（ａ）の拡大部分に示すように、各繊維入り樹脂層２１６〜２１９は、樹脂部２１６ｒと当該樹脂部２１６ｒ内に埋設された繊維（炭素繊維）２１６ｆとで構成されている。なお、図６（ａ）の拡大部分では、繊維入り樹脂層２１６だけを図示しているが、残りの樹脂層２１７〜２１９についても、樹脂層と繊維（炭素繊維）とで構成されている。

図６（ｂ）に示すように、積層体２１５を構成する各繊維入り樹脂層２１６〜２１９の繊維２１６ｆ〜２１９ｆは、それぞれ筒軸Ａｘ_２１に対して交差するように筒軸Ａｘ_２１の周りを周回するように配設されている。

繊維２１６ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ６となっており、繊維２１７ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ７（＝−θ６）となっている。同様に、繊維２１８ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ８となっており、繊維２１９ｆは、筒軸Ａｘ_２１に対して繊維角度がθ９（＝−θ８）となっている。

繊維角度θ６〜θ９は、６０°以上９０°以下の範囲に設定されている。

繊維２１６ｆと繊維２１７ｆとは、筒軸Ａｘ_２１を基準とする配向が逆向きとなるように配設されており、図６（ｂ）に示す平面視で互いに交差している。繊維２１７ｆと繊維２１８ｆとについても、筒軸Ａｘ_２１を基準とする配向が逆向きとなるように配設されており、図６（ｂ）に示す平面視で互いに交差している。繊維２１８ｆと繊維２１９ｆとについても、筒軸Ａｘ_２１を基準とする配向が逆向きとなるように配設されており、図６（ｂ）に示す平面視で互いに交差している。

なお、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、繊維入り樹脂層２１８が中央部２１ａ３における「第１構成層」に該当し、繊維入り樹脂層２１９が積層体２１５の最外層を構成し、中央部２１ａ３における「第２構成層」に該当する。そして、繊維入り樹脂層２１８の構成中に含まれる繊維（炭素繊維）２１８ｆが「第１繊維」に該当し、繊維入り樹脂層２１９の構成中に含まれる繊維（炭素繊維）２１９ｆが「第２繊維」に該当する。

また、長尺筒部２１ａにおいて、中央部２１ａ３の積層体２１５が「第２積層体」に該当する。詳細な図示を省略しているが、中央部２１ａ３における積層体２１５と、Ｘ方向両側の端部２１ａ１、２１ａ２における積層体２１０とは、Ｘ方向において互いに突き合せ状態で接合されている。

５．長尺筒部２１ａの製造方法
図７は、補強部材２１における長尺筒部２１ａの製造方法を示す斜視図である。

図７に示すように、まず、棒状のマンドレル５００を準備する。マンドレル５００は、当該マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００周りに回転可能となっている（矢印Ｅ）。

次に、複数枚のプリプレグシート２１１０，２１２０，２１３０，２１４０，２１６０，２１７０，２１８０，２１９０を準備する。プリプレグシート２１１０は、繊維入り樹脂層２１１に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ１で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１１ｆを含む。プリプレグシート２１２０は、繊維入り樹脂層２１２に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ２で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１２ｆを含む。プリプレグシート２１３０は、繊維入り樹脂層２１３に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ３で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１３ｆを含む。プリプレグシート２１４０は、繊維入り樹脂層２１４に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ４で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１４ｆを含む。

プリプレグシート２１６０は、繊維入り樹脂層２１６に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ６で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１６ｆを含む。プリプレグシート２１７０は、繊維入り樹脂層２１７に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ７で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１７ｆを含む。プリプレグシート２１８０は、繊維入り樹脂層２１８に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ８で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１８ｆを含む。プリプレグシート２１９０は、繊維入り樹脂層２１９に対応するシートであり、マンドレル５００の軸心Ａｘ_５００に対して角度θ９で交差する向きに配された繊維（炭素繊維）２１９ｆを含む。

次に、マンドレル５００を回転させながら、準備したプリプレグシート２１１０〜２１４０をマンドレル５００の端部５００ａ１，５００ａ２に向けて送り出す（矢印Ｆ１，Ｆ２）。同様に、マンドレル５００を回転させながら、準備したプリプレグシート２１６０〜２１９０をマンドレル５００の中央部５００ａ３に向けて送り出す（矢印Ｆ３）。ここで、マンドレル５００の中央部５００ａ３の幅は、形成しようとする長尺筒部２１ａにおける中央部２１ａ３の幅と同じＬ_３である。

マンドレル５００に対するプリプレグシート２１１０，２１２０，２１３０，２１４０，２１６０，２１７０，２１８０，２１９０の巻回においては、プリプレグシート２１１０〜２１４０からなる積層体とプリプレグシート２１６０〜２１９０とが、マンドレル５００の長手方向に突き合せ状態となるようにする。

ここで、本実施形態において、プリプレグシート２１８０が「第１シート材」に該当し、プリプレグシート２１９０が「第２シート材」に該当する。そして、マンドレル５００に対してプリプレグシート２１８０を巻回するステップが「第１巻回ステップ」に該当し、プリプレグシート２１９０を巻回するステップが「第２巻回ステップ」に該当する。

また、本実施形態において、プリプレグシート２１３０が「第３シート材」に該当し、プリプレグシート２１４０が「第４シート材」に該当する。そして、マンドレル５００に対してプリプレグシート２１３０を巻回するステップが「第３巻回ステップ」に該当し、プリプレグシート２１４０を巻回するステップが「第２巻回ステップ」に該当する。

次に、マンドレル５００に対するプリプレグシート２１１０，２１２０，２１３０，２１４０，２１６０，２１７０，２１８０，２１９０の巻回が終了すると、加熱により樹脂を硬化させる（硬化ステップ）。そして、樹脂が硬化したらマンドレル５００を引く抜く（脱芯ステップ）。

なお、上記は熱硬化性樹脂の場合であり、熱可塑性樹脂の場合においては、ガラス転移点もしくは融点以上により、上記作業を行い、ガラス転移点もしくは融点以下になることで脱芯が可能となる。

以上のように、本実施形態では、シートワインディング工法を用いて長尺筒部２１ａを形成する。

６．効果
本実施形態に係る補強部材２１〜２７の長尺筒部（繊維強化樹脂製部材）２１ａでは、中央部２１ａ３における炭素繊維２１６ｆ，２１７ｆ，２１８ｆ，２１９ｆの繊維角度θ６〜θ９（θｂと総称する。）を、端部２１ａ１，２１ａ２における炭素繊維２１１ｆ，２１２ｆ，２１３，２１４ｆの繊維角度θ１〜θ４（θａと総称する。）と異なるようにしているので、繊維角度θｂを繊維角度θａよりも相対的に大きく設定した中央部２１ａ３での弾性率を低く、振動減衰性を高くすることができる。

また、繊維角度θａを繊維角度θｂよりも相対的に小さく設定した端部２１ａ１，２１ａ２での剛性を高くすることができる。さらに、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、端部２１ａ１，２１ａ２における繊維入り樹脂層２１３の炭素繊維２１３ｆの向きと繊維入り樹脂層２１４の炭素繊維２１４ｆの向きとを逆向きとして平面視で互いに交差するようにし、同様に、中央部２１ａ３における繊維入り樹脂層２１８の炭素繊維２１８ｆの向きと繊維入り樹脂層２１９の炭素繊維２１９ｆの向きとを逆向きとして平面視で互いに交差するようにしているので、上記特許文献２に開示の技術のように組物技術（繊維同士を編み込む技術）を採用する場合に比べて、設備上の制約が少なく、端部２１ａ１，２１ａ２と中央部２１ａ３とで繊維角度θａと繊維角度θｂとを容易に変更することができる。

また、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、端部２１ａ１，２１ａ２を構成する積層体２１０と中央部２１ａ３を構成する積層体２１５とを、Ｘ方向に突き合せた状態で接合しているので、製造が容易であって製造コストの低減を行うことができる。

また、第２構成層に該当する繊維入り樹脂層２１４，２１９を最外層に配設し、第１構成層に該当する繊維入り樹脂層２１３，２１８を繊維入り樹脂層２１４，２１９にそれぞれ隣接する内側に配設しているので、中央部２１ａ３における繊維角度θｂを端部２１ａ１，２１ａ２における繊維角度θａに対して差異を設けることで、繊維入り樹脂層２１４，２１９を積層体２１０，２１５の各内側の層として設ける場合に比べて、より確実に高剛性な部分と優れた減衰性を有する部分とを領域ごとに配設するのに有効である。

また、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、端部２１ａ１，２１ａ２における繊維角度θａを１５°以上４５°以下とすることにより、端部２１ａ１，２１ａ２における弾性率を高くすることができる。よって、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、当該長尺筒部２１ａに対して曲げ荷重が入力された場合に、当該部分での高い剛性を確保することができる。

また、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、中央部２１ａ３における繊維角度θｂを６０°以上９０°以下とすることにより、中央部２１ａ３における弾性率を低くでき、当該部分での優れた振動減衰性を得ることができる。

また、本実施形態に係る長尺筒部２１ａでは、Ｌ_３／Ｌ_１を０．００１以上０．０１以下とすることにより、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性の確保と、優れた振動減衰性の確保との両立を図ることができる。

また、本実施形態では、長尺筒部２１ａをシートワインディング工法を用いて形成することとしているので、上記特許文献２に開示の技術のように組物技術（繊維同士を編み込む技術）を採用する場合に比べて、設備上の制約が少なく、中央部２１ａ３における繊維角度θｂを端部２１ａ１，２１ａ２における繊維角度θａに対して容易に変更することができ、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性の確保と、優れた振動減衰性の確保との両立を図りながら高い生産性を確保することが可能となる。

以上より、本実施形態に係る長尺筒部２１ａは、、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性が得られるとともに、優れた振動減衰性能が得られる。

［変形例１］
上記実施形態では、長尺筒部２１ａの形成にシートワインディング工法を用いることとしたが、本変形例では、フィラメントワインディング工法を用いた長尺筒部２１ａの形成方法を説明する。

図８は、本変形例に係る長尺筒部２１ａの製造方法を示す模式図である。

図８に示すように、まず、棒状のマンドレル５０１を準備する。マンドレル５０１も、当該マンドレル５０１の軸心Ａｘ_５０１周りに回転可能となっている（矢印Ｇ）。

次に、矢印Ｉ１で示すように、繊維（炭素繊維）３１１０ｆを、液状の樹脂３１１０ｒが貯留された樹脂槽５０２の中に浸漬させる。そして、マンドレル５０１を回転させながら、矢印Ｉ２で示すように、繊維３１１０ｆに樹脂３１１０ｒが含侵されてなる樹脂含侵繊維３１１を送り出す。マンドレル５０１は、矢印Ｇの回転とともに矢印Ｈのように軸心Ａｘ_５０１に沿った方向に往復動する（巻回ステップ）。

なお、マンドレル５０１の往復動の速度は、長尺筒部２１ａの端部２１ａ１，２１ａ２に相当する領域である端部５０１ａ１，５０１ａ２では、長尺筒部２１ａの中央部２１ａ３に相当する領域である中央部５０１ａ３に比べて高速となるように、逆に言えば、中央部５０１ａ３では、端部５０１ａ１，５０１ａ２よりもマンドレル５０１の矢印Ｈで示す方向への移動速度が低速となるように制御される。ここで、マンドレル５０１における中央部５００ａ３についても、幅が形成しようとする長尺筒部２１ａにおける中央部２１ａ３の幅と同じＬ_３である。

マンドレル５０１の表面への樹脂含侵繊維３１１の巻回は、積層された複数の繊維入り樹脂層２１１〜２１４，２１６〜２１９が形成されるように実行される。即ち、樹脂含侵繊維３１１を巻回しながら、マンドレルを複数回往復動させる。

次に、マンドレル５０１への樹脂含侵繊維３１１の巻回が終了すると、加熱により樹脂３１１０ｒを硬化させる（硬化ステップ）。そして、樹脂３１１０ｒが硬化したらマンドレル５０１を引く抜く（脱芯ステップ）。

なお、上記も熱硬化性樹脂の場合であり、熱可塑性樹脂の場合においては、ガラス転移点もしくは融点以上により、上記作業を行い、ガラス転移点もしくは融点以下になることで脱芯が可能となる。

以上のように、本変形例では、フィラメントワインディング工法を用いて長尺筒部２１ａを製造する。

なお、本変形例のように、長尺筒部２１ａをフィラメントワインディング工法を用いて形成する場合にも、上記実施形態と同様に、上記特許文献２に開示の技術のように組物技術（繊維同士を編み込む技術）を採用する場合に比べて、設備上の制約が少なく中央部２１ａ３における繊維角度θｂを端部２１ａ１，２１ａ２における繊維角度θａに対して容易に変更することができ、曲げ荷重が入力された場合の高い剛性の確保と、優れた振動減衰性の確保との両立を図りながら高い生産性を確保することが可能となる。

［考察］
以下では、中央部２１ａ３の幅Ｌ_３と繊維２１１ｆ〜２１４ｆ，２１６ｆ〜２１９ｆの繊維角度θ１〜θ４，θ６〜θ９についての考察を行う。

１．閾値ラインの設定
図９は、長尺筒部２１ａにおける高減衰部が奏する効果を評価するための閾値ラインを示す特性グラフである。

図９において、実線で示すラインは、筒軸に対して長手方向の全域に亘って一様な角度で交差するように繊維を配設した長尺筒部の特性ラインである（従来技術）。

これに対して、図９において、破線で示すラインは、上記の従来技術に係る長尺筒部に対して、同じ剛性を維持しながら、減衰性を５０％向上することができるラインを想定し、これを閾値ラインとして設定した。本考察では、図９に示す特性グラフにおいて、閾値ライン（破線で示すライン）よりも右上の領域となるように、中央部２１ａ３の幅Ｌ_３と繊維２１１ｆ〜２１４ｆ，２１６ｆ〜２１９ｆの繊維角度θ１〜θ４，θ６〜θ９の設定を行うこととした。

なお、図９に示す特性グラフにおいて、減衰性が０．００１２５で横軸に沿って延びる破線は、減衰率の下限値を示すラインである。

２．幅Ｌ_３と繊維角度θ１〜θ４，θ６〜θ９の設定
図１０は、端部２１ａ１，２１ａ２における繊維２１１ｆ〜２１４ｆの繊維角度θ１〜θ４（以下では、総称してθａと記載する。）が１５°の場合の特性グラフであって、（ａ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．０１の場合、（ｂ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００４の場合、（ｃ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００２の場合、（ｄ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合をそれぞれ示す。

図１１は、繊維角度θａが３０°の場合の特性グラフであって、（ａ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．０１の場合、（ｂ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００４の場合、（ｃ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００２の場合、（ｄ）は、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合をそれぞれ示す。

図１２は、繊維角度θａが４５°であって、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合における特性グラフである。

（１）θａ＝１５°の場合
図１０（ａ）に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．０１の場合には、中央部２１ａ３における繊維２１６ｆ〜２１９ｆの繊維角度θ６〜θ９（以下では、総称してθｂと記載する。）が６０°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝１５°でθｂ＝６０°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

図１０（ｂ）に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００４の場合には、θｂ＝８５°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝１５°でθｂ＝８５°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

図１０（ｃ）に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００２の場合には、θｂ＝８７°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝１５°でθｂ＝８７°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

図１０（ｄ）に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合には、θｂ＝８９°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝１５°でθｂ＝８９°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

（２）θａ＝３０°の場合
図１１（ａ）に示すように、θａ＝３０°であってＬ_３／Ｌ_１＝０．０１の場合には、実測ラインが閾値ラインよりもグラフの右上となることはなく、減衰性を５０％向上することができないことが分かる。

図１１（ｂ）に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００４の場合には、θｂ＝８９°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝３０°でθｂ＝８９°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

図１１（ｃ）に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００２の場合には、θｂ＝８９°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝３０°でθｂ＝８９°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

図１１（ｄ）に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合に、θｂ＝８９．５°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝３０°でθｂ＝８９°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

（３）θａ＝４５°の場合
図１２に示すように、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００１の場合に、θｂ＝９０°の場合に、減衰率が下限値となっている。そして、θａ＝４５°でθｂ＝９０°とすることにより、減衰性を５０％向上することができることが分かる。

図１２では特性グラフを省略しているが、繊維角度θａ＝４５°の場合においては、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．０１、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００４、Ｌ_３／Ｌ_１＝０．００２の場合には、実測ラインが閾値ラインよりもグラフの右上となることはなく、減衰性を５０％向上することができないことを確認している。

３．まとめ
以上の結果を次表にまとめて示す。

表１において、“ＮＧ”と表しているのは、実測ラインが閾値ラインよりもグラフの右上となることはなく、減衰性を５０％向上することができない箇所である。

表１に示すように、長尺筒部２１ａにおける剛性を高く維持しながら、振動減衰率を５０％以上向上させるには、Ｌ_３／Ｌ_１の比と、θａおよびθｂと、の関係が関連していることが分かる。具体的には、Ｌ_３／Ｌ_１の比が小さくなればなるほど、θａがある程度大きい場合でも（表１では、４５°）、減衰率を５０％以上向上させることができるθｂを設定することができる。

また、θａが小さいほど、θｂをある程度小さく設定しても（表１では、６０°）、減衰率を５０％以上向上させることができるθｂを設定することができる。

［確認実験］
１．実施例サンプル
図１３は、確認試験に供した実施例サンプル（補強部材４１の長尺筒部４１ａ）の構造を示す側面図である。

図１３に示すように、実施例サンプルである長尺筒部４１ａも一の方向に筒軸Ａｘ_４１が延びる円筒形状を有する。長尺筒部４１ａの全長はＬ_４であり、中央部４１ａ３の幅はＬ_５である。実施例サンプルにおいては、全長Ｌ_４を１０００ｍｍとし、幅Ｌ_５を２ｍｍとした。

長尺筒部４１ａにおける長手方向の両側の端部４１ａ１，４１ａ２は、上記実施形態に係る長尺筒部２１ａの端部２１ａ１，２１ａ２と同様に、４層の繊維入り樹脂層が積層されてなる積層体で構成されている。各繊維入り樹脂層における炭素繊維の繊維角度θａは、２０°とした。各繊維入り樹脂層における炭素繊維は、上記実施形態と同様に平面視で交互に交差するように配向されている。

長尺筒部４１ａにおける中央部４１ａ３も、上記実施形態に係る長尺筒部２１ａの中央部２１ａ３と同様に、４層の繊維入り樹脂層が積層されてなる積層体で構成されている。各繊維入り樹脂層における炭素繊維の繊維角度θｂは、８５°とした。各繊維入り樹脂層における炭素繊維は、上記実施形態と同様に平面視で交互に交差するように配向されている。

中央部４１ａ３を構成する積層体と端部４１ａ１，４１ａ３を構成する積層体とは、筒軸Ａｘ４１が延びる一の方向において、互いに突き合せ状態で接合されている。

なお、図１３に示すように、実施例サンプルにおいては、中央部４１ａ３の内径φｂが端部４１ａ１，４１ａ２の内径φａよりも小径としている。具体的に、内径φａは、１６ｍｍであるのに対して、内径φｂは、１５ｍｍである。

本確認実験では、上記構成の実施例サンプルを３つ用意した。

２．実験結果
図１４は、実施例サンプルにおける剛性と減衰性とを測定してプロットした特性グラフである。

図１４に示すように、３つの実施例サンプルは、共進周波数が１３０Ｈｚを示した。また、３つの実施例サンプルは、モード減衰比が０．０４１〜０．０５７を示した。

図１４に示すように、３つの実施例サンプルでは、共振周波数が１３０Ｈｚ以上、モード減衰比が０．０１０以上も達成している。

［変形例２］
図１５は、変形例２に係る補強部材５１における長尺筒部５１ａの構造を示す側面図である。

図１５に示すように、本変形例に係る長尺筒部５１ａは、長手方向に端部５１ａ１，５１ａ２と、中央部５１ａ３と、中間部５１ａ４，５１ａ５と、を備える。中央部５１ａ３と中間部５１ａ４，５１ａ５とは長手方向に突き合せ状態で接合されている。同様に、中間部５１ａ４，５１ａ５と端部５１ａ１，５１ａ２とも長手方向に突き合せ状態で接合されている。

端部５１ａ１，５１ａ２、中央部５１ａ３、および中間部５１ａ４，５１ａ５のそれぞれは、上記実施形態と同様に、複数の繊維入り樹脂層が積層されてなる積層体により構成されている。そして、各積層体においては、径方向に隣り合う層の炭素繊維が互いに異なる向きをもって配設されている。

ここで、端部５１ａ１，５１ａ２における炭素繊維の筒軸に対する繊維角度をθａ、中央部５１ａ３における炭素繊維の筒軸に対する繊維角度をθｂ、中間部５１ａ４，５１ａ５における炭素繊維の筒軸に対する繊維角度をθｃとするとき、次の関係を満足する。

θａ＜θｃ＜θｂ ・・（数１）
なお、繊維角度θａについては、上記実施形態と同様に、１５°以上４５°以下であり、繊維角度θｂについても、６０°以上９０°以下である。

上記構成を有する本変形例に係る長尺筒部５１ａでは、上記実施形態に係る長尺筒部２１ａが有する効果に加えて、曲げ荷重が入力された場合の中央部５１ａ３と端部５１ａ１，５１ａ２との間での応力集中が中間部５１ａ４，５１ａ５の介挿により緩和される。

［変形例３］
図１６は、変形例３に係る補強部材６１の長尺筒部６１ａの構造を示す図であって、図１６（ａ）は、中央部６１ａ３における積層体６１５の構造を示す断面図であり、図１６（ｂ）は、中央部６１ａ３における積層体６１５の構造示す模式図である。

図１６（ａ）に示すように、本変形例に係る長尺筒部６１ａにおける中央部６１ａ３も、上記実施形態と同様に、筒軸Ａｘ_６１を中心軸として設けられた筒状の繊維入り樹脂層６１６〜６１９が積層されてなる積層体６１５で構成されている。図示を省略するが、各繊維入り樹脂層６１６〜６１９は、樹脂部と当該樹脂部内に埋設された繊維（炭素繊維）とで構成されている。

図１６（ｂ）に示すように、積層体６１５を構成する各繊維入り樹脂層６１６〜６１９の繊維６１６ｆ〜６１９ｆは、それぞれ筒軸Ａｘ_６１に対して交差するように筒軸Ａｘ_６１の周りを周回するように配設されている。

繊維６１６ｆは、筒軸Ａｘ_６１に対して繊維角度がθ１１となっており、繊維６１７ｆは、筒軸Ａｘ_６１に対して繊維角度がθ１２となっている。同様に、繊維６１８ｆは、筒軸Ａｘ_６１に対して繊維角度がθ１３となっており、繊維６１９ｆは、筒軸Ａｘ_６１に対して繊維角度がθ１４となっている。

繊維角度θ１１〜θ１４は、６０°以上９０°以下の範囲に設定されている。

繊維６１６ｆと繊維６１７ｆと繊維６１８ｆとは、筒軸Ａｘ_６１を基準とする配向が同じ向きとなるように配設されている。この点が上記実施形態と相違する点である。

繊維６１８ｆと繊維６１９ｆとについては、上記実施形態と同様に、筒軸Ａｘ_６１を基準とする配向が逆向きとなるように配設されており、図１６（ｂ）に示す平面視で互いに交差している。換言すると、本変形例に係る長尺筒部６１ａでは、中央部６１ａ３において、積層体６１５の最外層を構成する繊維入り樹脂層６１９の炭素繊維６１９ｆと、繊維入り樹脂層６１９の内側に隣接する繊維入り樹脂層６１８の炭素繊維６１８ｆと、が平面視で互いに交差するように配設されている。

なお、本変形例に係る長尺筒部６１ａでは、繊維入り樹脂層６１８が中央部６１ａ３における「第１構成層」に該当し、繊維入り樹脂層６１９が積層体６１５の最外層を構成し、中央部６１ａ３における「第２構成層」に該当する。そして、繊維入り樹脂層６１８の構成中に含まれる繊維（炭素繊維）６１８ｆが「第１繊維」に該当し、繊維入り樹脂層６１９の構成中に含まれる繊維（炭素繊維）６１９ｆが「第２繊維」に該当する。

また、長尺筒部６１ａにおいて、中央部６１ａ３の積層体６１５が「第１積層体」に該当する。

なお、詳細な図示を省略しているが、長尺筒部６１ａにおいて、端部も中央部６１ａ３と同様の積層構造をもって構成されており、相違点は上記実施形態と同様に繊維の繊維角度である。また、中央部６１ａ３を構成する積層体６１５と、Ｘ方向両側の端部を構成する積層体とは、Ｘ方向において互いに突き合せ状態で接合されている。

上記構成を有する本変形例に係る長尺筒部６１ａでも、上記実施形態に係る長尺筒部２１ａと同様の効果を有する。

［変形例４］
図１７は、変形例４に係る補強部材７１の長尺筒部７１ａの構造を示す断面図である。

図１７に示すように、本変形例に係る長尺筒部７１ａでも、円筒形状の積層体７１０によって端部７１ａ１が構成され、同じく円筒形状の積層体７１５によって中央部７１ａ３が構成されている。

端部７１ａ１を構成する積層体７１０は、上記実施形態と同様に、筒軸を中心軸として設けられた筒状の繊維入り樹脂層７１１〜７１４が積層されて構成されている。中央部７１ａ３を構成する積層体７１５も、上記実施形態と同様に、筒軸を中心軸として設けられた筒状の繊維入り樹脂層７１１〜７１４が積層されて構成されている。

本変形例に係る長尺筒部７１ａは、長手方向における端部７１ａ１と中央部７１ａ３との間に改装された中間部７１ａ４を備える。中間部７１ａ４は、端部７１ａ１を構成する積層体７１０の一部の繊維入り樹脂層７１２，７１４と、中央部７１ａ３を構成する積層体７１５の一部の繊維入り樹脂層７１６，７１８と、が交互に積層されている。

具体的に、中間部７１ａ４では、筒の内方側から順に、積層体７１５の繊維入り樹脂層７１６、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１２、積層体７１５の繊維入り樹脂層７１８、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１４が積層されている。換言すると、本変形例に係る長尺筒部７１ａでは、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１１と積層体７１５の繊維入り樹脂層７１６との突き合せ位置Ｐａ１と、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１２と積層体７１５の繊維入り樹脂層７１７との突き合せ位置Ｐａ２とがＸ方向に異なっている。

同様に、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１２と積層体７１５の繊維入り樹脂層７１７との突き合せ位置Ｐａ２と、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１３と積層体７１５の繊維入り樹脂層７１８との突き合せ位置Ｐａ３とがＸ方向に異なっており、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１３と積層体７１５の繊維入り樹脂層７１８との突き合せ位置Ｐａ３と、積層体７１０の繊維入り樹脂層７１４と積層体７１５の繊維入り樹脂層７１９との突き合せ位置Ｐａ４とがＸ方向に異なっている。

上記構成を有する本変形例に係る長尺筒部７１ａでは、上記実施形態に係る長尺筒部２１ａが有する効果に加えて、曲げ荷重が入力された場合の中央部７１ａ３と端部７１ａ１との間での応力集中が中間部７１ａ４の介挿により緩和される。

［その他の変形例］
上記実施形態および上記変形例１〜４では、繊維強化樹脂製部材の一例として、車体１の下面の補強に用いられる補強部材２１〜２７，４１，５１，６１，７１の長尺筒部２１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａを採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ストラットタワーバーなどに適用することも可能である。

また、本発明では、ある部位を補強するための部材だけでなく、構造部材そのものとして、上記構成の部材を採用することでも、上記同様の効果を得ることができる。例えば、車体であれば、ルーフサイドレールやセンターピラー、さらにはフロントピラーなどに適用することも可能である。

また、本発明に係る繊維強化樹脂製部材を、自動車等の車体に限らず種々の構造体（例えば、産業機器など）に適用することも可能である。

また、上記実施形態および上記変形例１〜４では、繊維強化樹脂製部材の一例として、中空円筒形状の長尺筒部２１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａを採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、中実の部材への適用も可能であるし、横断面形状（長軸に対して直交する方向での断面の形状）についても、円形に限らず楕円形や長円形、さらには多角形などを採用することも可能である。

また、上記実施形態および上記変形例２〜４では、それぞれ４層の繊維入り樹脂層２１１〜２１４，２１６〜２１９，６１６〜６１９，７１１〜７１４，７１６〜７１９で積層体２１０，２１５，６１５，７１０，７１５を構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、２層または３層の繊維入り樹脂層を積層してなる積層体や、５層以上の繊維入り樹脂層を積層してなる積層体などを採用することも可能である。

また、上記実施形態などでは、炭素繊維２１６ｇ，２１７ｆ，２１８ｆ，２１９ｆの交差角度がθｂである領域を長手方向に１箇所だけ設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。２箇所以上設けることも可能であるし、必ずしも長手方向の中央に設ける必要もない。

上記実施形態および上記変形例１〜４では、繊維強化樹脂の一例として炭素繊維強化樹脂を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）や、アラミド繊維強化樹脂（ＡｒＦＲＰ）や、炭化ケイ素繊維強化樹脂（ＳｉＣＦＲＰ）や、非鉄金属などの金属繊維を用いた繊維強化樹脂などを採用することも可能である。

また、上記実施形態では、シートワインディング工法を用いて長尺筒部２１ａを形成し、上記変形例１では、フィラメントワインディング工法を用いて長尺筒部２１ａを形成することとしたが、本発明は、シートワインディング工法とフィラメントワインディング工法とを併用して長尺筒部を形成することも可能である。

２１〜２７ 補強部材
２１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ 長尺筒部（繊維強化樹脂製部材）
２１ａ３，４１ａ３，５１ａ３，６１ａ３，７１ａ３ 中央部（一部領域）
２１ａ１，２１ａ２，４１ａ１，４１ａ２，５１ａ１，５１ａ２，７１ａ１ 端部（他の領域）
２１０，２１５，６１５，７１０，７１５ 積層体
２１３，２１８，６１８，７１８ 繊維入り樹脂層（第１構成層）
２１４，２１９，６１９，７１９ 繊維入り樹脂層（第２構成層）
２１１ｆ，２１２ｆ，２１３ｆ，２１４ｆ，２１６ｆ，２１７ｆ，２１８ｆ，２１９ｆ，６１６ｆ，６１７ｆ，６１８ｆ，６１９ｆ 炭素繊維
３１１ 樹脂含侵繊維
５００，５０１ マンドレル
２１１０，２１２０，２１３０，２１４０，２１６０，２１７０，２１８０，２１９０ シート材
θ１〜θ４，θ６〜θ９，θ１１〜θ１４ 繊維角度
Ｐａ１〜Ｐａ４ 突き合せ位置

Claims (9)

1. 一の方向に延びる繊維強化樹脂製部材であって、
   前記一の方向に沿った中心軸周りに設けられ、第１繊維と樹脂部とを含む第１構成層と、
   前記第１構成層の外周側に隣接するように設けられ、第２繊維と樹脂部とを含む第２構成層と、
   を備え、
   前記第１繊維は、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記中心軸に対して交差するように当該中心軸周りを周回するように配設され、
   前記第２繊維は、前記交差する方向からの平面視で前記中心軸および前記第１繊維に対して交差するように当該中心軸周りを周回するように配設され、
   前記一の方向における一部に、前記交差する方向からの平面視での前記第１繊維および前記第２繊維の前記中心軸に対する各繊維角度が、他の領域と異なる一部領域を有する、
   繊維強化樹脂製部材。
2. 請求項１に記載の繊維強化樹脂製部材において、
   前記他の領域は、前記第１構成層と前記第２構成層とを含む第１積層体で構成されており、
   前記一部領域は、前記第１積層体の前記第１構成層とは前記第１繊維の前記繊維角度が異なる前記第１構成層と、前記第１積層体の前記第２構成層とは前記第２繊維の前記繊維角度が異なる前記第２構成層と、を含む第２積層体で構成されており、
   
   前記第１積層体と前記第２積層体とは、前記一の方向において互いに突き合せ状態で接合されている、
   繊維強化樹脂製部材。
3. 請求項２に記載の繊維強化樹脂製部材において、
   前記第１積層体と前記第２積層体とは、前記一の方向において、前記第１積層体の前記第１構成層と前記第２積層体の前記第１構成層との突き合せ位置と、前記第１積層体の前記第２構成層と前記第２積層体の前記第２構成層との突き合せ位置とが異なるように、接合されている、
   繊維強化樹脂製部材。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載の繊維強化樹脂製部材において、
   前記第２構成層は、該繊維強化樹脂製部材の最外層を構成する、
   繊維強化樹脂製部材。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載の繊維強化樹脂製部材において、
   前記他の領域における前記第１繊維および前記第２繊維が前記軸に対してなす繊維角度は、１５°以上４５°以下である、
   繊維強化樹脂製部材。
6. 請求項１から請求項５の何れかに記載の繊維強化樹脂製部材において、
   前記一部領域における前記第１繊維および前記第２繊維が前記軸に対してなす繊維角度は、６０°以上９０°以下である、
   繊維強化樹脂製部材。
7. 請求項１から請求項６の何れかに記載の繊維強化樹脂製部材において、
   前記一の方向における前記一部領域の幅をＬ_３とし、前記一の方向における該繊維強化樹脂製部材の全長をＬ_１とするとき、
   Ｌ_３／Ｌ_１は、０．００１以上０．０１以下である、
   繊維強化樹脂製部材。
8. 一の方向に延びる繊維強化樹脂製部材の製造方法であって、
   第１繊維と樹脂とを含む第１シート材を、前記一の方向に沿って延びる軸心を有するマンドレルにおける前記一の方向でにおける一部領域に対して、前記軸心周りに巻回する第１巻回ステップと、
   第２繊維と樹脂とを含む第２シート材を、前記第１シート材の外周側に隣接するように、前記マンドレルの周りに巻回する第２巻回ステップと、
   第１繊維と樹脂とを含む第３シート材を、前記マンドレルにおける前記一の方向における前記一部領域に隣接する他の領域に対して、前記軸心周りに巻回する第３巻回ステップと、
   第２繊維と樹脂とを含む第４シート材を、前記第３シート材の外周側に隣接するように、前記マンドレルの周りに巻回する第４巻回ステップと、
   前記第１シート材、前記第２シート材、前記第３シート材、および前記第４シート材のそれぞれの前記樹脂を硬化させる硬化ステップと、
   前記樹脂が硬化した後に前記マンドレルを抜く脱芯ステップと、
   を備え、
   前記マンドレルに巻回された前記第１シート材および前記第３シート材において、前記第１シート材および前記第３シート材のそれぞれの前記第１繊維は、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記マンドレルの前記軸心に対して交差し、
   前記マンドレルに巻回された前記第２シート材および前記第４シート材において、前記第２シート材および前記第４シート材のそれぞれの前記第２繊維は、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記軸心および前記前記第１シート材および前記第３シート材のそれぞれの前記第１繊維に対して交差し、
   前記第１シート材における前記第１繊維の前記軸心に対する繊維角度は、前記第３シート材における前記第１繊維の前記軸心に対する繊維角度と異なり、
   前記第２シート材における前記第２繊維の前記軸心に対する繊維角度は、前記第４シート材における前記第２繊維の前記軸心に対する繊維角度と異なる、
   繊維強化樹脂製部材の製造方法。
9. 一の方向に延びる繊維強化樹脂製部材の製造方法であって、
   樹脂を含侵させた繊維を、前記一の方向に沿って延びる軸心を有するマンドレルに対して、前記軸心周りに巻回して、隣接して積層された第１構成層と第２構成層とを含む複数の構成層を形成する巻回ステップと、
   前記樹脂を硬化させる硬化ステップと、
   前記樹脂が硬化した後に前記マンドレルを抜く脱芯ステップと、
   を備え、
   前記巻回ステップでは、
   前記マンドレルを前記一の方向に移動させながら前記繊維を巻回することにより、前記第１構成層および前記第２構成層のそれぞれの前記繊維が、前記一の方向に対して交差する方向からの平面視で前記マンドレルの前記軸心に対して交差するように巻回するとともに、前記交差する方向からの平面視で前記第１構成層と前記第２構成層とで前記繊維同士が互いに交差するように巻回し、
   前記一の方向における一部領域において、前記第１構成層および前記第２構成層のそれぞれの前記繊維の、前記交差する方向からの平面視での前記軸心に対する各繊維角度が、他の領域と異なるように前記マンドレルの前記一の方向への移動を制御する、
   繊維強化樹脂製部材の製造方法。

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