JP3360872B2 - Energy absorbing member - Google Patents

Energy absorbing member

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JP3360872B2
JP3360872B2 JP11527193A JP11527193A JP3360872B2 JP 3360872 B2 JP3360872 B2 JP 3360872B2 JP 11527193 A JP11527193 A JP 11527193A JP 11527193 A JP11527193 A JP 11527193A JP 3360872 B2 JP3360872 B2 JP 3360872B2
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resin
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー吸収部材に
関し、とくに、複数の補強繊維層を有する、樹脂と補強
繊維との複合材料からなるエネルギー吸収部材の構造に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy absorbing member, and more particularly to a structure of an energy absorbing member made of a composite material of resin and reinforcing fibers having a plurality of reinforcing fiber layers.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、航空機の座席周り等や、自動
車の座席周り、バンパー周り、各種構造部材に、衝撃エ
ネルギーを吸収するエネルギー吸収部材が用いられる
(特開昭60−109630号公報、特開昭62−17
438号公報等)。このエネルギー吸収部材には、衝撃
エネルギーを良好に吸収できる性能の他、一般に軽量、
高剛性であることが要求されることから、樹脂と補強繊
維との複合材料、いわゆる繊維強化プラスチック(以
下、FRPと言うこともある。)、中でも炭素繊維強化
プラスチック(以下、CFRPと言うこともある。)が
適しているとされている。このようなエネルギー吸収部
材においては、エネルギー吸収部材のある部位、たとえ
ば部材端部を起点に、局部破壊あるいは変形を生じさ
せ、その局部破壊や変形を利用してエネルギーを吸収す
るエネルギー吸収メカニズムが考えられる。
2. Description of the Related Art For example, an energy absorbing member that absorbs impact energy is used for a seat around an aircraft, a seat around an automobile, a bumper, and various structural members (JP-A-60-109630). 62-17
No. 438, etc.). In addition to the ability to absorb impact energy well, this energy absorbing member is generally lightweight,
Since high rigidity is required, a composite material of a resin and reinforcing fibers, so-called fiber reinforced plastic (hereinafter sometimes referred to as FRP), especially carbon fiber reinforced plastic (hereinafter also referred to as CFRP) There is) is said to be suitable. In such an energy absorbing member, an energy absorbing mechanism is considered in which local destruction or deformation is caused from a site of the energy absorbing member, for example, a member end, and the local destruction or deformation is used to absorb energy. To be

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の樹脂
と補強繊維との複合材料からなるエネルギー吸収部材
は、エネルギー吸収能力に未だ不十分な面があるととも
に、たとえば上記のように部材端部に破壊や変形を生じ
させてエネルギーを吸収するような場合、その破壊や変
形の動作が安定せず、目標とするエネルギー吸収性能が
安定して得られにくいという問題があり、十分に実用に
供されていないのが実情である。
However, the conventional energy absorbing member made of the composite material of the resin and the reinforcing fiber has a surface with insufficient energy absorbing ability and, for example, as described above, the end portion of the member is not formed. When energy is absorbed by causing destruction or deformation, there is a problem that the operation of destruction or deformation is not stable, and it is difficult to obtain the target energy absorption performance in a stable manner. The reality is not.

【0004】本発明は、エネルギー吸収のための部材の
破壊や変形を、予定した所定の動作で円滑に開始、進行
させることのできるエネルギー吸収部材の構造を提供
し、高いエネルギーを効率よく吸収できるようにすると
ともに、性能の安定した実用性の高いエネルギー吸収部
材を提供することを目的とする。
The present invention provides a structure of an energy absorbing member capable of smoothly starting and advancing the destruction or deformation of the member for absorbing energy by a predetermined predetermined operation and efficiently absorbing high energy. In addition to the above, it is an object of the present invention to provide an energy absorbing member having stable performance and high practicality.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
エネルギー吸収部材は、複数の補強繊維層を有する、樹
脂と補強繊維との複合材料からなるエネルギー吸収部材
であって、前記補強繊維層の層間には、その補強繊維層
と複合されている樹脂よりも高伸度の樹脂が配されてい
ることを特徴とするものからなる。
The energy absorbing member of the present invention for this purpose is an energy absorbing member made of a composite material of resin and reinforcing fibers having a plurality of reinforcing fiber layers, wherein the reinforcing fiber layers are A resin having a higher elongation than the resin compounded with the reinforcing fiber layer is arranged between the layers.

【0006】本発明のエネルギー吸収部材は、補強繊維
に樹脂を含浸したプリプレグが複数層積層されて、複数
の補強繊維層を有する構造に作製されている。補強繊維
層の積層構成としては、2層以上であればよく、特に限
定されない。
The energy absorbing member of the present invention is manufactured in a structure having a plurality of reinforcing fiber layers by laminating a plurality of layers of prepreg in which reinforcing fibers are impregnated with resin. The laminated structure of the reinforcing fiber layer may be two or more layers and is not particularly limited.

【0007】そして、上記補強繊維層の層間には、該補
強繊維層と複合されている樹脂よりも高伸度の樹脂が配
される。この樹脂層は、一枚一枚のプリプレグが積層さ
れるときに、配置される。
A resin having a higher elongation than the resin compounded with the reinforcing fiber layer is disposed between the reinforcing fiber layers. This resin layer is arranged when the prepregs are laminated one by one.

【0008】たとえば図1に示すように、プリプレグを
4層積層して作製した、樹脂と補強繊維との複合材料か
らなる円筒状のエネルギー吸収部材41が挙げられる。
各補強繊維層42a、42b、42c、42dの間に
は、その補強繊維層と複合されている樹脂よりも高伸度
の樹脂層43a、43b、43cが、それぞれ配置さ
れ、これらが積層された状態で複合材料として成形され
ている。
For example, as shown in FIG. 1, there is a cylindrical energy absorbing member 41 made of a composite material of resin and reinforcing fibers, which is produced by laminating four layers of prepreg.
Between the reinforcing fiber layers 42a, 42b, 42c, 42d, resin layers 43a, 43b, 43c having a higher elongation than the resin compounded with the reinforcing fiber layers are arranged, respectively, and these layers are laminated. It is molded as a composite material in the state.

【0009】このような構成を有する本発明のエネルギ
ー吸収部材においては、圧縮方向の衝撃エネルギーを吸
収する際、図1の部材41を図2に拡大して示すよう
に、圧縮荷重Pに対し、部材41が破壊に至る際には、
部材41の端部において、たとえば部材41が肉厚方向
に関して裂けるように曲がって開こうとする。この拡開
両側部分が曲げられる際には、層42aと42b、層4
2cと42dとは、それぞれ異なる曲率半径で曲がろう
とするので、これらの層間には、隣接する層のずり変形
のために、剪断力が働く。この剪断力が層間に介在する
高伸度の樹脂層43a、43cにより効果的に吸収され
る。つまり、樹脂層43a、43cは伸度が高いので、
層42aと42b、層42cと42dの曲率半径の差に
伴うずり変形を、各層42a、42b、42c、42d
に大きな変形を生じさせることなく、樹脂層43a、4
3cで吸収してしまう。その結果、各層42a、42
b、42c、42dは、各層自身が有する高い曲げに対
する抵抗力(つまり補強繊維で強化された各複合材料層
自身が有する高い曲げ強度)を発揮できるとともに、図
2に示したような、拡開曲げ、さらには破壊が円滑に開
始、進行する。
In the energy absorbing member of the present invention having such a structure, when absorbing the impact energy in the compression direction, as shown in the enlarged view of the member 41 of FIG. When the member 41 is destroyed,
At the end of the member 41, for example, the member 41 bends so as to tear in the thickness direction and tries to open. Layers 42a and 42b, layer 4
Since 2c and 42d tend to bend with different radii of curvature, a shearing force acts between these layers due to the shear deformation of the adjacent layers. This shearing force is effectively absorbed by the high elongation resin layers 43a and 43c interposed between the layers. That is, since the resin layers 43a and 43c have high elongation,
The shear deformation due to the difference in the radius of curvature between the layers 42a and 42b and between the layers 42c and 42d is reduced by the respective layers 42a, 42b, 42c and 42d.
Resin layers 43a, 4
Absorbs at 3c. As a result, each layer 42a, 42
b, 42c, and 42d can exhibit the high bending resistance of each layer itself (that is, the high bending strength of each composite material layer reinforced with the reinforcing fiber itself), and the expansion as shown in FIG. Bending and even destruction start and proceed smoothly.

【0010】また、部材41の厚さ方向中心部にも樹脂
層43bが配置されていると、その樹脂層43bは補強
繊維で強化されていないから、隣接する複合材料層42
b、42cよりも強度的に弱く、図2に示すような、中
心部から両側への曲げ変形、あるいは破壊の起点となっ
て、その曲げ変形や破壊がスムーズに開始される。さら
に、部材厚み方向中心部にトリガを設けておけば、さら
に円滑な動作が得られる。なお、常に図2に示すような
曲げ変形や破壊を生じさせるのであれば、中心部の樹脂
層43bは必ずしも高伸度である必要はない。他の形態
の曲げ変形や破壊が生じる場合、たとえば図2に示した
ように両側に拡開するのではなく、部材が厚さ方向全体
にわたって左右いずれか一方側に曲がる場合、中心部に
ある樹脂層43bも、前記同様ずり変形吸収機能を発揮
する。
Further, when the resin layer 43b is also arranged in the central portion of the member 41 in the thickness direction, since the resin layer 43b is not reinforced with reinforcing fibers, the adjacent composite material layer 42
It is weaker in strength than b and 42c, and becomes a starting point of bending deformation or breakage from the central portion to both sides as shown in FIG. 2, and the bending deformation or breakage starts smoothly. Further, if a trigger is provided at the central portion in the member thickness direction, smoother operation can be obtained. Note that the resin layer 43b at the central portion does not necessarily have to have a high elongation as long as the bending deformation and the breakage as shown in FIG. 2 are always caused. When other forms of bending deformation or destruction occur, for example, when the member bends to the left or right side over the entire thickness direction instead of expanding to both sides as shown in FIG. 2, the resin at the center The layer 43b also exhibits the shear deformation absorbing function as described above.

【0011】本発明のエネルギー吸収部材を構成する複
合材料における補強繊維の種類としては、特に限定され
ず、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミ
ド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維など
から選ぶことができる。ただし補強繊維の引張強度が4
50kgf/mm2 以上であることが好ましい。高強度
繊維とすることにより、複合材料層の強度が向上するの
で、前述の円滑な曲げのメカニズムと同時に、高強度の
エネルギー吸収部材を実現でき、高いエネルギー吸収能
力が得られる。
The kind of the reinforcing fiber in the composite material constituting the energy absorbing member of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include carbon fiber, glass fiber, aromatic polyamide fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber and the like. You can choose from. However, the tensile strength of the reinforcing fiber is 4
It is preferably 50 kgf / mm 2 or more. Since the strength of the composite material layer is improved by using the high-strength fiber, a high-strength energy absorbing member can be realized and a high energy absorbing capacity can be obtained at the same time as the smooth bending mechanism described above.

【0012】また、これら補強繊維の配列は、特殊な組
み合わせ配列を行う場合を除き、エネルギー吸収部材4
1のエネルギー吸収軸44(図1に図示)に対して、0
°±60°の範囲で行えばよい。あまり大きな角度の配
列では、圧縮方向に作用する衝撃エネルギーの吸収に対
し、補強繊維が有効に活用されなくなる。
The arrangement of these reinforcing fibers is different from that of the energy absorbing member 4 unless a special combination arrangement is performed.
0 with respect to the energy absorption axis 44 (shown in FIG. 1) of 1
It may be performed in the range of ± 60 °. If the angle is too large, the reinforcing fibers are not effectively used for absorbing the impact energy acting in the compression direction.

【0013】さらに、各補強繊維層は単層であってもよ
いし、積層構成(たとえば±25°層等を有するもの、
±25°層および±15°層等を有するもの)をなすも
のであってもよい。また、補強繊維の形態としては、と
くに限定されず、通常のフィラメントの他、補強繊維の
織物も使用できる。
Further, each reinforcing fiber layer may be a single layer, or may have a laminated structure (for example, one having ± 25 ° layers,
A layer having ± 25 ° layers and ± 15 ° layers). Further, the form of the reinforcing fiber is not particularly limited, and a woven fabric of the reinforcing fiber can be used in addition to ordinary filaments.

【0014】本発明の複合材料のマトリクスとなる樹脂
としては、特に限定されず、たとえば、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルエステル樹脂、フ
ェノール樹脂、グアナミン樹脂、また、ビスマレイミド
・トリアジン樹脂等のポリイミド樹脂、フラン樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ポリジアリルフタレート樹脂、さらに
メラニン樹脂やユリア樹脂等のアミノ樹脂等の熱硬化性
樹脂が挙げられる。また、ナイロン6、ナイロン66、
ナイロン11、ナイロン610、ナイロン612などの
ポリアミド、またはこれらポリアミドの共重合ポリアミ
ド、また、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレートなどのポリエステル、またはこれらポリ
エステルの共重合ポリエステル、さらに、ポリカーボネ
ート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイ
ド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエー
テルイミド、ポリオレフィンなど、さらにまた、ポリエ
ステルエラストマー、ポリアミドエラストマーなどに代
表される熱可塑性エラストマー、等が挙げられる。さら
には、上述の範囲を満たす樹脂として、アクリルゴム、
アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリ
コーンゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム等の
ゴムを用いることもできる。さらには、上記の熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムから選ばれた複数をブレンド
した樹脂を用いることもできる。各プリプレグ層間に配
置される樹脂は、上記のようなプリプレグのマトリクス
樹脂の設定に応じて、それよりも高伸度のものを選択、
設定すればよい。なお、層間に配置する樹脂の形態は、
連続した層状とする他に、例えば粒子やフレークの散
布、繊維状や不織布状としてもよい。
The resin forming the matrix of the composite material of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include epoxy resin and
Unsaturated polyester resin, polyvinyl ester resin, phenol resin, guanamine resin, polyimide resin such as bismaleimide / triazine resin, furan resin, polyurethane resin, polydiallyl phthalate resin, and amino resin such as melanin resin and urea resin. A thermosetting resin may be used. Also, nylon 6, nylon 66,
Polyamides such as nylon 11, nylon 610 and nylon 612, copolyamides of these polyamides, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, copolyesters of these polyesters, and further polycarbonates, polyamide imides and polyphenylene sulfides. , Polyphenylene oxide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyether imide, polyolefin, and the like, and thermoplastic elastomers typified by polyester elastomer, polyamide elastomer and the like. Furthermore, as the resin satisfying the above range, acrylic rubber,
It is also possible to use rubber such as acrylonitrile butadiene rubber, urethane rubber, silicone rubber, styrene butadiene rubber, and fluororubber. Furthermore, it is also possible to use a resin obtained by blending a plurality of the above-mentioned thermosetting resins, thermoplastic resins, and rubber. The resin arranged between the prepreg layers is selected to have a higher elongation than that according to the setting of the matrix resin of the prepreg as described above,
Just set it. The form of the resin placed between the layers is
In addition to the continuous layered form, for example, particles or flakes may be dispersed, or a fibrous form or a non-woven form.

【0015】また、本発明においては、補強繊維の表面
起伏度が1.08以上であることが好ましい。補強繊維
の表面起伏度が1.08以上であると、表面の起伏によ
る、いわゆるアンカー効果が向上するので、補強繊維と
樹脂との接着性が向上し、極めて剥離あるいは破壊しに
くい界面を達成できる。接着性の向上により、複合材料
における補強繊維の強度を極めて有効に利用できるよう
になり、図1に示したような各複合材料層自身の強度を
高めることができるとともに、複合材料全体としての剛
性を向上できるので、大きなエネルギー量を吸収できる
ようになる。表面起伏度が1.08未満であると、上記
のようなアンカー効果を期待できなくなるか、あっても
僅かである。
Further, in the present invention, it is preferable that the reinforcing fibers have a surface relief of 1.08 or more. When the surface undulation degree of the reinforcing fiber is 1.08 or more, the so-called anchor effect due to the undulation of the surface is improved, so the adhesiveness between the reinforcing fiber and the resin is improved, and an interface that is extremely difficult to peel or break can be achieved. . By improving the adhesiveness, the strength of the reinforcing fibers in the composite material can be utilized very effectively, the strength of each composite material layer itself as shown in FIG. 1 can be increased, and the rigidity of the composite material as a whole can be improved. Can be improved, so that a large amount of energy can be absorbed. If the surface undulation degree is less than 1.08, the anchor effect as described above cannot be expected, or even if there is, it is slight.

【0016】また、補強繊維が炭素繊維からなる場合に
は、補強繊維の表面の酸素(O)と炭素(C)の原子数
比である表面官能基量(O/C)が0.08以上である
ことが好ましい。表面官能基量(O/C)が0.08以
上であると、活性化されたOによって補強繊維表面の接
着性が高められ、樹脂と補強繊維との接着強度が高めら
れてより破壊しにくくなり、各複合材料層、ひいてはエ
ネルギー吸収部材全体として極めて高い剛性、エネルギ
ー吸収能力を発揮できる。表面官能基量(O/C)が
0.08未満であると、樹脂と補強繊維との接着性が不
十分となり、エネルギー吸収時に樹脂と補強繊維との界
面で剥離、あるいは破壊が生じやすくなり、その分エネ
ルギー吸収能力が低下する。
When the reinforcing fiber is made of carbon fiber, the surface functional group amount (O / C), which is the atomic number ratio of oxygen (O) and carbon (C) on the surface of the reinforcing fiber, is 0.08 or more. Is preferred. When the amount of surface functional groups (O / C) is 0.08 or more, the activated O enhances the adhesiveness of the surface of the reinforcing fiber, and the adhesive strength between the resin and the reinforcing fiber is increased to make it more difficult to break. Therefore, each composite material layer, and by extension, the energy absorbing member as a whole can exhibit extremely high rigidity and energy absorbing ability. If the amount of surface functional groups (O / C) is less than 0.08, the adhesiveness between the resin and the reinforcing fiber becomes insufficient, and peeling or breakage easily occurs at the interface between the resin and the reinforcing fiber during energy absorption. , The energy absorption capacity is reduced accordingly.

【0017】また、本発明の複合材料からなるエネルギ
ー吸収部材の形状は、とくに限定されず、筒状、柱状、
板状等、各種形状を採用可能である。代表的な形状、あ
るいは採用可能な形状を図3ないし図12に例示する。
The shape of the energy absorbing member made of the composite material of the present invention is not particularly limited, and may be cylindrical, columnar, or
Various shapes such as a plate shape can be adopted. Representative shapes or applicable shapes are illustrated in FIGS. 3 to 12.

【0018】エネルギー吸収部材の代表的な形状とし
て、まず、筒状形状を挙げることができる。筒状形状と
して最も代表的な形状は、図3に示すような円筒1であ
る。図における矢印方向が、衝撃エネルギーとしての圧
縮荷重作用方向である。また、図4に示すように、円筒
の頂部を円錐状あるいは球面状に形成した円筒2も適用
できる。さらに、図示は省略するが、角筒、円錐、角
錐、円錐台、角錐台、あるいは、横断面が楕円の筒、さ
らには、図5に示すように、フランジ部3を備えた円筒
(又は角筒)等の筒状形状4も採用できる。
As a typical shape of the energy absorbing member, first, a cylindrical shape can be mentioned. The most typical shape as a cylindrical shape is a cylinder 1 as shown in FIG. The direction of the arrow in the figure is the compressive load acting direction as impact energy. Further, as shown in FIG. 4, a cylinder 2 in which the top of the cylinder is formed in a conical shape or a spherical shape can also be applied. Further, although not shown, a prism, a cone, a pyramid, a truncated cone, a truncated pyramid, or a cylinder having an elliptical cross section, and further, as shown in FIG. A tubular shape 4 such as a tube) can also be adopted.

【0019】また、筒状形状に限らず、柱状形状でもよ
い。たとえば、円柱、角柱形状を挙げることができる。
The shape is not limited to the cylindrical shape, but may be a columnar shape. For example, a columnar shape or a prismatic shape can be mentioned.

【0020】さらに、板状形状の採用も可能である。た
とえば、波板形状の部材とすれば、座屈に対して強いの
で、エネルギー吸収部材として使用可能となる。また、
図6に示すように、リブ5を有する、たとえば横断面T
字形の形状6、図7に示すように、横断面コ字状の形状
7とすることもできる。図7に示す横断面コ字状の形状
7では、2点鎖線で示すように蓋部材8を設けることも
できる。さらに、図8に示すように、横断面十字状の形
状9とすることもできる。
Further, it is possible to adopt a plate shape. For example, a corrugated plate-shaped member can be used as an energy absorbing member because it is strong against buckling. Also,
As shown in FIG. 6, for example, a cross section T having a rib 5 is provided.
The shape 6 may be a V shape, or may be a shape 7 having a U-shaped cross section as shown in FIG. 7. In the shape 7 having a U-shaped cross section shown in FIG. 7, the lid member 8 can be provided as shown by a two-dot chain line. Further, as shown in FIG. 8, a cross-shaped cross section 9 may be used.

【0021】さらにまた、各種形状の部材を組み合わせ
た構造とすることも可能である。たとえば、図9、図1
0に示すように、大きい円筒10、大きい円錐台11の
中に、小さい細長形状の円柱12、13を入れ、これら
を複合材料で構成することにより、より座屈しにくいエ
ネルギー吸収部材にすることができる。
Furthermore, it is also possible to adopt a structure in which members of various shapes are combined. For example, FIG. 9 and FIG.
As shown in FIG. 0, small elongated cylinders 12 and 13 are put in a large cylinder 10 and a large truncated cone 11 and are made of a composite material, so that an energy absorbing member that is less likely to buckle can be obtained. it can.

【0022】さらに、エネルギー吸収部材は、1個の部
材から構成されるものの他、複数の部材を重ねて、ある
いは組み合わせて構成してもよい。たとえば、図11、
図12に示すように、同一あるいは同様の形状の複合材
料からなる部材14、15a、15b、15cを縦に積
層してエネルギー吸収部材16、17を構成するように
してもよい。図12の構成にあっては、各部材を中、外
交互に積層してもよい。
Further, the energy absorbing member may be composed of one member, or may be composed of a plurality of members stacked or combined. For example, in FIG.
As shown in FIG. 12, the energy absorbing members 16 and 17 may be configured by vertically stacking members 14, 15a, 15b and 15c made of a composite material having the same or similar shapes. In the configuration of FIG. 12, each member may be alternately laminated inside and outside.

【0023】なお、上記のようなエネルギー吸収部材に
おいては、エネルギー吸収部材を端部から逐次破壊させ
るためのトリガ形状を形成しておくことが望ましく、こ
のトリガは、エネルギー吸収部材を押圧する押圧部材側
に設けてもよい。
In the energy absorbing member as described above, it is desirable to form a trigger shape for sequentially destroying the energy absorbing member from the end, and this trigger is a pressing member for pressing the energy absorbing member. It may be provided on the side.

【0024】〔特性の測定方法および効果の評価方法〕
以下に、本発明の説明に用いた特性の測定方法について
説明する。 (1)樹脂の引張伸度 ASTM−D−638に従い測定する。
[Method of measuring characteristics and method of evaluating effects]
The method of measuring the characteristics used in the description of the present invention will be described below. (1) Tensile elongation of resin Measured according to ASTM-D-638.

【0025】(2)繊維の引張強度 JIS−R7601に規定されている樹脂含浸ストラン
ド試験法に準じて測定した。試験に用いた樹脂処方およ
び硬化条件を次に示す。 樹脂処方:“ベークライト”ERL−4221 100部 3−フッ化ホウ素モノエチルアミン(BF3 ・MEA) 3部 アセトン 4部 硬化条件:130℃、30分
(2) Tensile strength of fiber Measured according to the resin-impregnated strand test method specified in JIS-R7601. The resin formulation and curing conditions used in the test are shown below. Resin Formulation: "Bakelite" ERL-4221 100 parts of 3 boron trifluoride monoethylamine (BF 3 · MEA) 3 parts acetone 4 parts Curing conditions: 130 ° C., 30 minutes

【0026】(3)表面起伏度 繊維方向に垂直に複合材料を切断し、切断面を金相研磨
により鏡面研磨する。ここで研磨面に垂直な単繊維の断
面形状を走差型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JSM
−T300型)を用いて、加速電圧15kV、撮影倍率
10000倍での反射電子組成像をフイルムに撮影す
る。このようにして得られた反射電子組成像写真をさら
に焼付時に2倍に引き伸ばして、すなわち倍率は合計2
0000倍として表面起伏度解析用写真とする。ここで
該表面起伏度解析用写真から、単繊維断面の面積S(m
2 )および外周長さL(mm)を測定する。表面起伏
度は上記Lと、同一のSを有する仮想真円の外周長さの
比として、下式に従って求められる。 表面起伏度=L・(πS)-1/2/2 Lの測定は20000倍にて焼き付けされた写真の単繊
維断面像の外周上に伸縮性のない木綿糸を正確に貼付し
たのち、これを外し、その直線長さを実測する方法にて
行うことができる。また、Sの測定は20000倍にて
焼き付けされた写真上に、単位面積当たりの重量が既知
のトレース紙を置き、単繊維断面像の外周を正確にトレ
ースし、トレース線上を正確に切断したのち、切断され
た単繊維断面像の重量とトレース紙の単位面積当たりの
重量から換算により行うことができる。測定は10本の
単繊維について行い、その平均値をもってその表面起伏
度とする。なお、L、Sの測定にはそれを正確に測定で
きる方法であればその方法に制約はなく、上記の方法以
外に、イメージアナライザーを用いて測定することもで
きる。
(3) Surface relief The composite material is cut perpendicularly to the fiber direction, and the cut surface is mirror-polished by metal phase polishing. Here, the cross-sectional shape of the single fiber perpendicular to the polishing surface was measured by a scanning electron microscope (JSM manufactured by JSM Co., Ltd.).
-T300 type) is used to photograph a backscattered electron composition image at an accelerating voltage of 15 kV and a photographing magnification of 10,000 times on a film. The backscattered electron composition image photograph thus obtained was further stretched to 2 times at the time of printing, that is, the magnification was 2 in total.
It is taken as a photograph for surface undulation analysis with a magnification of 0000. Here, from the photograph for surface undulation analysis, the area S (m
m 2 ) and the outer peripheral length L (mm) are measured. The surface undulation degree is obtained according to the following formula as a ratio of the above L and the outer peripheral length of a virtual perfect circle having the same S. Surface relief = L · (πS) −1/2 / 2 L is measured at 20000 times. After accurately sticking a non-stretchable cotton thread on the outer periphery of the single fiber cross-sectional image in the photograph, Can be removed and the length of the straight line can be measured. Further, S was measured by placing a trace paper of known weight per unit area on a photograph printed at 20000 times, accurately tracing the outer periphery of the single fiber cross-sectional image, and accurately cutting the trace line. The weight can be converted from the weight of the cut single fiber cross-sectional image and the weight per unit area of the trace paper. The measurement is carried out on 10 monofilaments, and the average value is taken as the surface relief. There is no limitation on the method of measuring L and S as long as it can be accurately measured, and an image analyzer can be used in addition to the above method.

【0027】(4)表面官能基量(O/C) X線光電子分光法により、次の手順に従って求めた。先
ず、溶媒でサイジング剤などを除去した炭素繊維(束)
をカットして銅製の試料支持台上に拡げて並べた後、光
電子脱出角度を90°とし、X線源としてMgKα1,
2を用い、試料チャンバー中を1×10-8Torrに保
つ。測定時の帯電に伴うピークの補正としてC1Sの主ピ
ークの運動エネルギー値(K.E.)を969eVに合
わせる。C1Sピーク面積をK.E.として958〜97
2eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求
める。O1Sピーク面積をK.E.として714〜726
eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求め
る。ここで表面官能基量(O/C)とは、上記O1Sピー
ク面積とC1Sピーク面積の比から、装置固有の感度補正
値を用いて原子数比として算出したものである。なお本
発明者らは、島津製作所(株)製モデルESCA−75
0を用いてO1Sピーク面積とC1Sピーク面積の比を測定
し、その比を感度補正値2.85で割ることにより表面
官能基量(O/C)を求めた。
(4) Surface Functional Group Amount (O / C) It was determined by the following procedure by X-ray photoelectron spectroscopy. First, carbon fiber (bundle) from which sizing agents have been removed with a solvent
After cutting and arranging them on a copper sample support, the photoelectron escape angle was set to 90 °, and MgKα1, X-ray source was used.
2 is used and the sample chamber is kept at 1 × 10 −8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C 1S is set to 969 eV as a correction of the peak associated with charging during measurement. The C 1S peak area was calculated as K. E. As 958-97
It is obtained by drawing a linear baseline in the range of 2 eV. The O 1S peak area was measured by K.K. E. As 714-726
It is determined by drawing a straight baseline in the range of eV. Here, the amount of surface functional groups (O / C) is calculated as an atomic number ratio from the ratio of the O 1S peak area and the C 1S peak area using a sensitivity correction value specific to the apparatus. The inventors of the present invention used a model ESCA-75 manufactured by Shimadzu Corporation.
0 was used to measure the ratio of the O 1S peak area to the C 1S peak area, and the ratio was divided by the sensitivity correction value of 2.85 to obtain the surface functional group amount (O / C).

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエネルギ
ー吸収部材によるときは、エネルギー吸収部材を複数の
補強繊維層を有する構成とするとともに、補強繊維層の
層間に高伸度の樹脂層を配し、部材が曲げ変形や破壊す
る際に高伸度樹脂層で隣接複合材料層間のずり変形を吸
収するようにしたので、各複合材料層にその強度を効率
よく発揮させることができるとともに、エネルギー吸収
のための曲げ変形や破壊を円滑に開始、進行させること
ができ、高いエネルギー吸収能力を備えつつ、作動の安
定した、実用性の高いエネルギー吸収部材を実現でき
る。
As described above, according to the energy absorbing member of the present invention, the energy absorbing member has a structure having a plurality of reinforcing fiber layers, and a resin layer having a high elongation is provided between the reinforcing fiber layers. Since the high elongation resin layer absorbs the shear deformation between the adjacent composite material layers when the member is bent and deformed, the composite material layers can efficiently exhibit their strength. Bending deformation and breakage for energy absorption can be started and progressed smoothly, and a highly practical energy absorption member with stable operation while having high energy absorption capacity can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るエネルギー吸収部材の部分縦断面
図である。
FIG. 1 is a partial vertical sectional view of an energy absorbing member according to the present invention.

【図2】図1の部材の拡大部分縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial vertical sectional view of the member of FIG.

【図3】本発明のエネルギー吸収部材の形状の一例を示
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the shape of the energy absorbing member of the present invention.

【図4】本発明のエネルギー吸収部材の別の形状例を示
す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing another example of the shape of the energy absorbing member of the present invention.

【図5】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing still another example of the shape of the energy absorbing member of the present invention.

【図6】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the shape of the energy absorbing member of the present invention.

【図7】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing still another example of the shape of the energy absorbing member of the present invention.

【図8】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の形状
例を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing still another example of the shape of the energy absorbing member of the present invention.

【図9】本発明のエネルギー吸収部材の別の構造例を示
す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing another structural example of the energy absorbing member of the present invention.

【図10】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の構
造例を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing still another structural example of the energy absorbing member of the present invention.

【図11】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の構
造例を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a vertical sectional view showing still another structural example of the energy absorbing member of the present invention.

【図12】本発明のエネルギー吸収部材のさらに別の構
造例を示す縦断面図である。
FIG. 12 is a vertical sectional view showing still another structural example of the energy absorbing member of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 円筒形状のエネルギー吸収部材 3 フランジ部 4 フランジ部を備えた円筒形状のエネルギー吸収部材 5 リブ 6 横断面T字形のエネルギー吸収部材 7 横断面コ字形のエネルギー吸収部材 8 蓋部材 9 横断面十字状のエネルギー吸収部材 10 円筒形状のエネルギー吸収部材 11 円錐台形状のエネルギー吸収部材 12、13 細長形状の部材 14、15a、15b、15c エネルギー吸収部材を
構成する部材 16、17 組み合わせ構成のエネルギー吸収部材 41 エネルギー吸収部材 42a、42b、42c、42d 補強繊維層 43a、43b、43c 高伸度樹脂層 44 エネルギー吸収軸
1, 2 Cylindrical energy absorbing member 3 Flange portion 4 Cylindrical energy absorbing member having a flange portion 5 Rib 6 Energy absorbing member 7 having T-shaped cross section 7 Energy absorbing member 8 having U-shaped cross section 8 Lid member 9 Cross section Cross-shaped energy absorption member 10 Cylindrical energy absorption member 11 Frustum-shaped energy absorption members 12, 13 Elongated members 14, 15a, 15b, 15c Energy absorption member members 16, 17 Combination energy absorption Member 41 Energy absorbing members 42a, 42b, 42c, 42d Reinforcing fiber layers 43a, 43b, 43c High elongation resin layer 44 Energy absorbing shaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 7/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F16F 7/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の補強繊維層を有する、樹脂と補強
繊維との複合材料からなるエネルギー吸収部材であっ
て、前記補強繊維層の層間には、その補強繊維層と複合
されている樹脂よりも高伸度の樹脂が配されていること
を特徴とするエネルギー吸収部材。
1. An energy absorbing member comprising a composite material of a resin and a reinforcing fiber, which has a plurality of reinforcing fiber layers, wherein between the layers of the reinforcing fiber layer, a resin compounded with the reinforcing fiber layer is used. An energy absorbing member characterized in that a resin having a high elongation is also arranged.
【請求項2】 前記補強繊維の引張強度が450kgf
/mm2 以上である、請求項1のエネルギー吸収部材。
2. The tensile strength of the reinforcing fiber is 450 kgf.
/ Mm 2 or more, the energy absorbing member according to claim 1.
【請求項3】 前記補強繊維の表面起伏度が1.08以
上である、請求項1又は2のエネルギー吸収部材。
3. The energy absorbing member according to claim 1, wherein the surface relief of the reinforcing fibers is 1.08 or more.
【請求項4】 前記補強繊維が、表面の酸素(O)と炭
素(C)との原子数比である表面官能基量(O/C)が
0.08以上の炭素繊維である、請求項1ないし3のい
ずれかに記載のエネルギー吸収部材。
4. The carbon fiber having a surface functional group content (O / C) of 0.08 or more, which is the atomic number ratio of oxygen (O) to carbon (C), on the surface of the reinforcing fiber. The energy absorbing member according to any one of 1 to 3.
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