JP5625260B2 - Fiber reinforced composite material and fastening structure of fiber reinforced composite material - Google Patents
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Description
本願発明は、他の部材との締結部を改質した繊維強化複合材及び前記繊維強化複合材と他の部材との締結構造に関するものである。 The present invention relates to a fiber reinforced composite material in which a fastening portion with another member is modified, and a fastening structure between the fiber reinforced composite material and another member.
樹脂をマトリックスとした繊維強化複合材は軽量の構造材として広く使用されている。前記繊維強化複合材は単体で使用される場合は少なく、金属材等の他の部品と接合されて使用される。接合方法としてはボルトによる締結が多い。しかし、前記繊維強化複合材をボルトで直接締結する場合、マトリックスである樹脂のクリープにより前記繊維強化複合材が変形するために、ボルトの軸力が低下し、がたつきが生じるという問題がある。 A fiber reinforced composite material using a resin as a matrix is widely used as a lightweight structural material. The fiber reinforced composite material is rarely used alone and is used by being joined to other parts such as a metal material. As a joining method, there are many fastenings using bolts. However, when the fiber reinforced composite material is directly fastened with bolts, the fiber reinforced composite material is deformed by creep of the resin as a matrix, so that there is a problem that the axial force of the bolt is reduced and rattling occurs. .
この対策としては、例えば、成形された樹脂材料に孔を形成し、前記孔にボルト挿入用の金属カラーを圧入することによって、前記金属カラーを介して前記樹脂材料を他の部材に締結する方法がある。また、特許文献１に開示されているように、樹脂材料に金属カラーを挿入し、前記金属カラーにボルトを貫通し、前記ボルトにより前記金属カラーを介して前記樹脂材料をエンジン本体に締結する方法がある。具体的には、車載エンジンの回転検出部を保持する樹脂材料からなるハウジングと一体成形された同じく樹脂材料であるフランジに、金属カラーをインサート成形する。前記金属カラーがボルトで締結されることにより、前記回転検出部が金属材料であるエンジン本体と締結される。 As a countermeasure against this, for example, a method of fastening the resin material to another member through the metal collar by forming a hole in the molded resin material and press-fitting a metal collar for inserting a bolt into the hole. There is. Also, as disclosed in Patent Document 1, a method of inserting a metal collar into a resin material, passing a bolt through the metal collar, and fastening the resin material to the engine body via the metal collar with the bolt There is. Specifically, a metal collar is insert-molded on a flange that is also a resin material that is integrally formed with a housing made of a resin material that holds a rotation detection unit of an in-vehicle engine. When the metal collar is fastened with a bolt, the rotation detector is fastened with an engine body made of a metal material.
特開２００６−２７５２７０号公報 JP 2006-275270 A
前記従来技術のように、金属カラーを利用する方法は金属カラーがボルトの締結による応力を支えるため、ボルトの締結緩みを抑制することはできる。しかし、樹脂材料に形成した孔に金属カラーを挿入する方法の場合、前記金属カラーの圧入精度、前記孔の加工精度が必要であるためコストがかかる。更に金属カラーの分だけ重量が増すという欠点がある。また、特許文献１のように金属カラーをインサート成形する方法では、成形時にエンジン本体やボルトの頭部と接触する金属カラーの端面に樹脂材料が乗り上げる現象が生じる。このため、樹脂材料の乗り上げによる不都合を回避する対策が必要となり、精度の高い成形技術が要求される。また、金属カラーを使用する点で重量増加の問題は避けられない。 As in the prior art, in the method using a metal collar, since the metal collar supports the stress due to the fastening of the bolt, it is possible to suppress loosening of the fastening of the bolt. However, in the case of a method of inserting a metal collar into a hole formed in a resin material, cost is required because the press-fit accuracy of the metal collar and the processing accuracy of the hole are necessary. Furthermore, there is a drawback that the weight is increased by the amount of the metal collar. Also, in the method of insert molding a metal collar as in Patent Document 1, a phenomenon occurs in which a resin material rides on the end face of the metal collar that comes into contact with the engine body or the head of the bolt during molding. For this reason, it is necessary to take measures to avoid inconvenience due to the resin material being carried on, and a highly precise molding technique is required. Moreover, the problem of weight increase is unavoidable in that a metal collar is used.
本願発明の目的は、繊維強化複合材の締結部を改質することによりクリープ変形の抑制を図ることである。 An object of the present invention is to suppress creep deformation by modifying a fastening portion of a fiber-reinforced composite material.
請求項１に記載の本願発明は、樹脂をマトリックスとして強化繊維を含有し、締結部材が挿入される貫通孔を備え、前記締結部材により他の部材に締結される繊維強化複合材において、前記繊維強化複合材の少なくとも前記締結部材の頭部が圧接する領域を覆うように前記マトリックスよりも硬い被膜材料を付着させたことを特徴とする。 The present invention according to claim 1 is a fiber-reinforced composite material containing a reinforcing fiber using a resin as a matrix, including a through-hole into which a fastening member is inserted, and fastened to another member by the fastening member. A coating material harder than the matrix is attached so as to cover at least a region where the head of the fastening member is pressed against the reinforced composite material.
請求項１に記載の本願発明によれば、前記被膜が形成されたれた領域においては、前記被膜材料が前記締結部材の応力を受けるため、応力の緩和効果により被膜材料が付着されていない場合に比べ、前記繊維強化複合材のクリープ変形を抑制することができる。また、繊維強化複合材を締結するための金属カラー等を必要としないので、貫通孔を有する繊維強化複合材の成形が容易となり、また繊維強化複合材の軽量化にも貢献する。 According to the invention of claim 1, in the region where the film is formed, the film material receives the stress of the fastening member, and therefore, when the film material is not attached due to the stress relaxation effect. In comparison, creep deformation of the fiber reinforced composite material can be suppressed. Further, since a metal collar or the like for fastening the fiber reinforced composite material is not required, it becomes easy to form the fiber reinforced composite material having the through hole, and also contributes to weight reduction of the fiber reinforced composite material.
請求項２に記載の本願発明は、前記被膜材料は前記被膜が形成される領域の前記マトリックス内に混在していることを特徴とする。従って、前記繊維強化複合材において前記締結部材の応力を受ける領域は、前記被膜材料が混在する分、クリープの原因となる前記マトリックスの量が減少するため、前記被膜材料が混在されていない場合と比べ、前記繊維強化複合材のクリープ抑制効果を高めることができる。 The present invention according to claim 2 is characterized in that the coating material is mixed in the matrix in a region where the coating is formed. Accordingly, in the fiber reinforced composite material, the region receiving the stress of the fastening member is the amount of the matrix that causes creep because the coating material is mixed, and the coating material is not mixed. In comparison, the creep suppressing effect of the fiber reinforced composite material can be enhanced.
請求項３に記載の本願発明は、前記被膜材料は前記マトリックス内に配置された前記強化繊維の層と接触する状態で混在していることを特徴とする。そのため、前記被膜材料を介して前記強化繊維の層の面が前記締結部材の応力を受けるため、前記繊維強化複合材の変形を抑制する効果がある。 The present invention according to claim 3 is characterized in that the coating material is mixed in contact with the reinforcing fiber layer arranged in the matrix. Therefore, the surface of the reinforcing fiber layer is subjected to the stress of the fastening member through the coating material, so that there is an effect of suppressing deformation of the fiber-reinforced composite material.
請求項４に記載の本願発明は、前記被膜が形成される領域は前記貫通孔の内周面を含むことを特徴とする。従って、繊維強化複合材において、締結部材が挿入される貫通孔の内周面に生じるクリープ変形を抑制することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the region where the coating film is formed includes an inner peripheral surface of the through hole. Therefore, in the fiber reinforced composite material, creep deformation generated on the inner peripheral surface of the through hole into which the fastening member is inserted can be suppressed.
請求項５に記載の本願発明は、前記他の部材が金属材であることを特徴とする。従って、金属材に対して繊維強化複合材を緩むことなく固定することができる。 The present invention according to claim 5 is characterized in that the other member is a metal material. Therefore, the fiber reinforced composite material can be fixed to the metal material without loosening.
請求項６に記載の本願発明は、前記被膜が形成される領域は前記他の部材と接触する表面を含むことを特徴とする。従って、締結部材及び他の部材と接触する全領域に被膜材料が存在するため、クリープ変形の抑制効果をより高めることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, the region where the coating film is formed includes a surface in contact with the other member. Therefore, since the coating material is present in the entire region in contact with the fastening member and other members, the effect of suppressing creep deformation can be further enhanced.
請求項７に記載の本願発明は、前記被膜材料は金属であることを特徴とする。従って、前記金属は前記繊維強化複合材の前記マトリックスと線膨張係数が近いため、前記被膜材料が付着された領域において、前記繊維強化複合材を高温で使用した場合の変形やがたつきを防止できる。また、前記金属は延性を持つため、締結部材を締め付ける際の衝撃荷重に対して強く、インパクトレンチにより締め付けることもできる。 The present invention according to claim 7 is characterized in that the coating material is a metal. Therefore, since the metal has a coefficient of linear expansion close to that of the matrix of the fiber reinforced composite material, deformation and rattling are prevented when the fiber reinforced composite material is used at a high temperature in the region where the coating material is attached. it can. Further, since the metal has ductility, it is strong against an impact load when the fastening member is fastened and can be fastened by an impact wrench.
請求項８に記載の本願発明は、締結部材と、樹脂をマトリックスとして強化繊維を含有し、前記締結部材が挿入される貫通孔を備える繊維強化複合材と、前記繊維強化複合材を取り付ける他の部材とからなり、前記貫通孔に前記締結部材が挿入されることで前記繊維強化複合材を前記他の部材に締結する繊維強化複合材の締結構造において、前記繊維強化複合材の少なくとも前記締結部材の頭部が圧接する領域を覆うように前記マトリックスよりも硬い被膜材料を付着させた被膜が形成されることを特徴とする。従って前記繊維強化複合材の前記被膜材料が付着された領域においては、前記被膜材料が前記締結部材の応力を受けるため、前記被膜材料が付着されていない場合に比べ、前記繊維強化複合材のクリープ変形を抑制することができる。また、繊維強化複合材の締結に金属カラーを使用した場合、貫通孔の成形精度の保証が必要であったが、本願発明では必要なくなった。さらに、金属カラーを使用しない分、軽量化にも貢献する。 The present invention according to claim 8 is a fastening member, a fiber reinforced composite material containing a reinforcing fiber with a resin as a matrix, and having a through-hole into which the fastening member is inserted, and another fiber mounting composite material to which the fiber reinforced composite material is attached. A fastening structure of a fiber reinforced composite material, wherein the fiber reinforced composite material is fastened to the other member by inserting the fastening member into the through hole, and at least the fastening member of the fiber reinforced composite material A film to which a film material harder than the matrix is attached is formed so as to cover a region where the head of the plate is pressed. Therefore, in the region where the coating material of the fiber reinforced composite material is adhered, the coating material receives the stress of the fastening member, so that the creep of the fiber reinforced composite material is compared with the case where the coating material is not adhered. Deformation can be suppressed. Further, when a metal collar is used for fastening the fiber reinforced composite material, it is necessary to guarantee the forming accuracy of the through hole, but it is not necessary in the present invention. Furthermore, it contributes to weight reduction by not using a metal collar.
本願発明は、他の部材と締結して使用される繊維強化複合材及び繊維強化複合材の締結構造において、繊維強化複合材のクリープ変形を抑制することができる。 The present invention can suppress creep deformation of a fiber reinforced composite material in a fiber reinforced composite material used by fastening with another member and a fastening structure of the fiber reinforced composite material.
（第１の実施形態）
以下、本願発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に従って説明する。
(First embodiment)
A first embodiment embodying the present invention will be described below with reference to FIGS.
繊維強化複合材１は図１のように締結して使用される。繊維強化複合材１は熱硬化性樹脂であるマトリックス２と層状に配置された炭素繊維である強化繊維３を含有し、一部に貫通孔４を有する構成である。繊維強化複合材１において、繊維強化複合材１と後述する締結部材の頭部が圧接する領域に、マトリックス２よりも硬い被膜材料である鉄５を付着したときに形成される被膜層６が、貫通孔４の内周面の後述する締結部材と接触する領域に被膜層７が形成されている。被膜層６及び被膜層７は被膜材料である粉末状の鉄５で構成されている。被膜層６は鉄５がマトリックス２に付着されることにより形成されている。具体的には、図２において詳細に説明するように、鉄５は強化繊維層３と接触する状態でマトリックス２内に混在するとともにマトリックス２の表面を覆うように積層されている。他の部材である金属材８は締結用の貫通孔９を有している。繊維強化複合材１は他の部材である金属材８と締結されている。繊維強化複合材１と金属材８とは、繊維強化複合材１に形成された締結用の貫通孔４と、金属材８に形成された締結用の貫通孔９とが一致し、一組の貫通孔を形成するように配置されている。貫通孔４及び貫通孔９に、繊維強化複合材１の側から締結部材であるボルト１０が挿入される。前記貫通されたボルト１０に金属材８の側からナット１１を締め付けることにより、繊維強化複合材１が金属材８に固定される。 The fiber reinforced composite material 1 is used by fastening as shown in FIG. The fiber-reinforced composite material 1 includes a matrix 2 that is a thermosetting resin and reinforcing fibers 3 that are carbon fibers arranged in layers, and has a through hole 4 in part. In the fiber reinforced composite material 1, a coating layer 6 formed when iron 5, which is a coating material harder than the matrix 2, is attached to a region where the fiber reinforced composite material 1 and a head portion of a fastening member described later are in pressure contact with each other, A coating layer 7 is formed in a region of the inner peripheral surface of the through hole 4 that comes into contact with a fastening member described later. The coating layer 6 and the coating layer 7 are composed of powdered iron 5 which is a coating material. The coating layer 6 is formed by attaching the iron 5 to the matrix 2. Specifically, as will be described in detail with reference to FIG. 2, the iron 5 is laminated so as to be mixed in the matrix 2 while being in contact with the reinforcing fiber layer 3 and to cover the surface of the matrix 2. The metal member 8 as another member has a through hole 9 for fastening. The fiber reinforced composite material 1 is fastened with a metal material 8 which is another member. In the fiber reinforced composite material 1 and the metal material 8, the fastening through hole 4 formed in the fiber reinforced composite material 1 and the fastening through hole 9 formed in the metal material 8 coincide with each other. It arrange | positions so that a through-hole may be formed. Bolts 10 as fastening members are inserted into the through holes 4 and the through holes 9 from the fiber reinforced composite material 1 side. The fiber reinforced composite material 1 is fixed to the metal material 8 by fastening the nut 11 to the penetrated bolt 10 from the metal material 8 side.
次に、被膜層６、被膜層７を有する繊維強化複合材１の製造装置を図２に基づいて説明する。第１の被膜形成装置１２は、鉄５が充填された収容部１３、収容部１３内の鉄５を加熱するためのヒーター１４、鉄５を噴射する圧縮空気の供給源となる空気圧縮部１５及びメッシュ１６により構成される。ヒーター１４は収容部１３の上部に、収容部１３を覆うように隣接して配置されている。空気圧縮部１５は圧縮シリンダーを備え、ヒーター１４の上部に隣接して配置されている。メッシュ１６は収容部１３の下面に装着され、繊維強化複合材１の貫通孔４と対応する位置１７を除いて被膜層６を形成する領域に対応した通孔１８を有する。第１の被膜形成装置１２の下方には、図示しない駆動源に連結された台１９が回転可能に配設されている。台１９はその中心部に繊維強化複合材１の貫通孔４と同一径かそれよりも大径の孔２０が形成されている。繊維強化複合材１は台１９の上部に、貫通孔４と孔２０の中心部が一致するように配置されている。 Next, the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material 1 which has the coating layer 6 and the coating layer 7 is demonstrated based on FIG. The first film forming apparatus 12 includes an accommodating portion 13 filled with iron 5, a heater 14 for heating the iron 5 in the accommodating portion 13, and an air compressing portion 15 serving as a supply source of compressed air for injecting the iron 5. And the mesh 16. The heater 14 is disposed adjacent to the upper portion of the housing portion 13 so as to cover the housing portion 13. The air compression unit 15 includes a compression cylinder and is disposed adjacent to the upper portion of the heater 14. The mesh 16 is attached to the lower surface of the accommodating portion 13 and has a through hole 18 corresponding to a region where the coating layer 6 is formed except for the position 17 corresponding to the through hole 4 of the fiber reinforced composite material 1. A base 19 connected to a drive source (not shown) is rotatably disposed below the first film forming apparatus 12. A hole 19 having the same diameter as or larger than the through hole 4 of the fiber reinforced composite material 1 is formed at the center of the table 19. The fiber reinforced composite material 1 is arranged at the upper part of the base 19 so that the center portions of the through holes 4 and the holes 20 coincide.
台１９の孔２０の下方には、第２の被膜形成装置２１が設けられており、貫通孔４の内周面に被膜層を形成することができる。第２の被膜形成装置２１は、鉄５と同一成分の鉄２２が充填された収容部２３、収容部２３内の鉄２２を加熱するヒーター２４、鉄２２を噴射する圧縮空気の供給源となる空気圧縮部２５、メッシュ２６及びノズル２７により構成される。ヒーター２４は収容部２３の下方に収容部２３を覆うように隣接して配置されている。空気圧縮部２５は、ヒーター２４の下部に隣接して配置されている。メッシュ２６は収容部２３の上面に設置され、第１の被膜形成装置１２におけるメッシュ１６とは異なり、全域に通孔２８が設けられている。ノズル２７はメッシュ２６を覆うようにして収容部２３の上部に取り付けられた下部本体と前記下部本体のほぼ中央部から上方に延び、途中で直角方向に屈曲させた細いパイプとを備えている。このように構成された第２の被膜形成装置２１は図示しない駆動源に連結され、矢印で示すように上下動可能に設けられている。 A second film forming device 21 is provided below the hole 20 of the table 19, and a film layer can be formed on the inner peripheral surface of the through hole 4. The second film forming apparatus 21 serves as a supply part of a storage part 23 filled with iron 22 having the same component as the iron 5, a heater 24 for heating the iron 22 in the storage part 23, and compressed air for injecting the iron 22. The air compression part 25, the mesh 26, and the nozzle 27 are comprised. The heater 24 is disposed adjacent to and below the housing part 23 so as to cover the housing part 23. The air compressing unit 25 is disposed adjacent to the lower part of the heater 24. Unlike the mesh 16 in the first film forming apparatus 12, the mesh 26 is provided on the upper surface of the accommodating portion 23, and through holes 28 are provided in the entire area. The nozzle 27 includes a lower main body attached to the upper portion of the accommodating portion 23 so as to cover the mesh 26, and a thin pipe that extends upward from a substantially central portion of the lower main body and is bent at a right angle in the middle. The second film forming apparatus 21 configured as described above is connected to a drive source (not shown) and is provided to be movable up and down as indicated by an arrow.
前記のように構成した製造装置において、台１９上に繊維強化複合材１を載置し、貫通孔４が台１９の孔２０と一致するようにして固定する。第１の被膜形成装置１２によって被膜層６は以下のように形成される。第１の被膜形成装置１２を構成するヒーター１４は図示されていない電源から供給された電力により発熱する。第１の被膜形成装置１２を構成する収容部１３に充填された粒状の鉄５はヒーター１４により、マトリックス２のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の所定温度に加熱される。第１の被膜形成装置１２を構成する空気圧縮部１５は図示されていない油圧あるいはモータ等の駆動源の作動により圧縮動作を行っている。加熱された鉄５は、空気圧縮部１５により繊維強化複合材１の表面に向けて噴射され、メッシュ１６の通孔１８を通過して繊維強化複合材１の外側表面を成すマトリックス２に吹き付けられる。マトリックス２の外表面は鉄５の熱により溶融された状態になる。鉄５は溶融されたマトリックス２に付着すると共に、マトリックス２内部に侵入して、強化繊維３の層に達し、強化繊維３と接触した状態でボルト１０の頭部が圧接する領域に被膜層６を形成する。 In the manufacturing apparatus configured as described above, the fiber reinforced composite material 1 is placed on the base 19 and fixed so that the through hole 4 coincides with the hole 20 of the base 19. The film layer 6 is formed by the first film forming apparatus 12 as follows. The heater 14 constituting the first film forming apparatus 12 generates heat by electric power supplied from a power source (not shown). The granular iron 5 filled in the accommodating portion 13 constituting the first film forming apparatus 12 is heated by the heater 14 to a predetermined temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the matrix 2. The air compressing unit 15 constituting the first film forming apparatus 12 performs a compressing operation by operating a driving source such as a hydraulic pressure or a motor (not shown). The heated iron 5 is sprayed toward the surface of the fiber reinforced composite material 1 by the air compression unit 15, passes through the through holes 18 of the mesh 16, and is sprayed onto the matrix 2 forming the outer surface of the fiber reinforced composite material 1. . The outer surface of the matrix 2 is melted by the heat of the iron 5. The iron 5 adheres to the melted matrix 2 and penetrates into the matrix 2 to reach the layer of the reinforcing fiber 3, and in a state where the head of the bolt 10 is pressed into contact with the reinforcing fiber 3, the coating layer 6 Form.
貫通孔４内周面の被膜層７は第２の被膜形成装置２１により次のように形成される。台１９と第２の被膜形成装置２１の各駆動装置（図示せず）は図示しない制御装置により速度制御及び同期制御されており、台１９が一方向に回転されるとともに第２の被膜形成装置２１が例えば下方位置から上方位置に直線的に移動される。第２の被膜形成装置２１を構成するヒーター２４は図示されていない電源から供給された電力により熱を発する。第２の被膜形成装置２１を構成する収容部２３に充填された鉄２２はヒーター２４により、前記マトリックス２のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の所定温度に加熱される。第２の被膜形成装置２１を構成する空気圧縮部２５は図示されていない油圧あるいはモータ等の駆動源の作動により圧縮動作を行っている。前記加熱された鉄２２は、空気圧縮部２５から供給される圧縮空気により噴射され、メッシュ２６の通孔２８を通ってノズル２７に入った後パイプ内部を通り、ノズル２７の先端部から出て、繊維強化複合材１の貫通孔４内周面に付着される。噴射された鉄２２は、被膜層６の形成時と同様に、貫通孔４内周面に形成されたマトリックス２を溶融し、マトリックス２の内部に混在した状態を形成する。また、貫通孔４内周面の表面に露出した強化繊維３にも鉄２２が付着される。 The coating layer 7 on the inner peripheral surface of the through hole 4 is formed by the second coating film forming device 21 as follows. The driving devices (not shown) of the table 19 and the second film forming apparatus 21 are speed-controlled and synchronously controlled by a control device (not shown), and the table 19 is rotated in one direction and the second film forming apparatus. For example, 21 is linearly moved from the lower position to the upper position. The heater 24 constituting the second film forming apparatus 21 generates heat by electric power supplied from a power source (not shown). The iron 22 filled in the housing portion 23 constituting the second film forming apparatus 21 is heated by the heater 24 to a predetermined temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the matrix 2. The air compressing unit 25 constituting the second film forming apparatus 21 performs a compressing operation by operating a driving source such as a hydraulic pressure or a motor (not shown). The heated iron 22 is jetted by compressed air supplied from the air compression unit 25, enters the nozzle 27 through the through hole 28 of the mesh 26, passes through the inside of the pipe, and exits from the tip of the nozzle 27. The fiber reinforced composite material 1 is attached to the inner peripheral surface of the through hole 4. The injected iron 22 melts the matrix 2 formed on the inner peripheral surface of the through-hole 4 and forms a mixed state in the matrix 2 as in the formation of the coating layer 6. Further, the iron 22 is also adhered to the reinforcing fiber 3 exposed on the surface of the inner peripheral surface of the through hole 4.
前記した方法により形成された繊維強化複合材１を図１のように金属材８に締結した締結構造における作用を説明する。繊維強化複合材１は締結用の貫通孔４にボルト１０等の締結部材を挿入することで、繊維強化複合材１を金属材８等の他の部材と締結する。通常、繊維強化複合材１においてボルト１０に圧接された領域では、繊維強化複合材１のマトリックス２である熱硬化性樹脂のクリープにより、ボルト１０の軸力が低下する。しかし、第１の実施形態では、ボルト１０が圧接する領域に、マトリックス２より硬い材料である鉄５を付着させた被膜層６が形成されているため、マトリックス２の流動を抑制することができる。ボルト１０の締結による応力はマトリックス２ではなく被膜層６によって直接受けられるのでクリープ変形を抑制することができる。 The operation of the fastening structure in which the fiber reinforced composite material 1 formed by the above-described method is fastened to the metal material 8 as shown in FIG. 1 will be described. The fiber reinforced composite material 1 is fastened to other members such as the metal material 8 by inserting a fastening member such as a bolt 10 into the through hole 4 for fastening. Usually, in the region pressed against the bolt 10 in the fiber reinforced composite material 1, the axial force of the bolt 10 decreases due to creep of the thermosetting resin that is the matrix 2 of the fiber reinforced composite material 1. However, in the first embodiment, since the coating layer 6 to which the iron 5 that is harder than the matrix 2 is attached is formed in the region where the bolt 10 is pressed, the flow of the matrix 2 can be suppressed. . Since the stress due to fastening of the bolt 10 is directly received by the coating layer 6 instead of the matrix 2, creep deformation can be suppressed.
鉄５は繊維強化複合材１の表面外部を形成するマトリックス２内部においてマトリックス２と混在した状態を形成している。そのため、ボルト１０と繊維強化複合材１が圧接する領域において、混在している鉄５の量だけ、当該領域のマトリックス２の割合が減少する。従って、クリープの原因であるマトリックス２の割合が減るため、繊維強化複合材１のクリープ変形を抑制することができる。 The iron 5 forms a mixed state with the matrix 2 inside the matrix 2 that forms the outer surface of the fiber reinforced composite material 1. Therefore, in the region where the bolt 10 and the fiber reinforced composite material 1 are in pressure contact with each other, the ratio of the matrix 2 in the region is reduced by the amount of the mixed iron 5. Therefore, since the ratio of the matrix 2 that causes creep is reduced, creep deformation of the fiber reinforced composite material 1 can be suppressed.
特に第１の実施形態では、マトリックス２内部に混在した鉄５が層状に配置された強化繊維３と接触しているため、ボルト１０の軸力は鉄５を介してクリープなどを発生することが無い強化繊維３の層によって受けられる。従って、繊維強化複合材１の外側表面を形成するマトリックス２が直接ボルト１０から受ける面圧は小さくなり、繊維強化複合材１の締結部のクリープ変形を抑制することができる。 Particularly in the first embodiment, since the iron 5 mixed in the matrix 2 is in contact with the reinforcing fibers 3 arranged in layers, the axial force of the bolt 10 may cause creep or the like through the iron 5. Received by a layer of no reinforcing fiber 3. Accordingly, the surface pressure that the matrix 2 forming the outer surface of the fiber reinforced composite material 1 directly receives from the bolt 10 is reduced, and creep deformation of the fastening portion of the fiber reinforced composite material 1 can be suppressed.
繊維強化複合材１の貫通孔４の内周面には被膜層７が形成されている。そのため、貫通孔４の内周面におけるマトリックス２の流動を抑制することができる。また、ボルト１０の軸力は鉄２２を介して貫通孔４の内周面側のマトリックス２に伝えられるため、マトリックス２にかかる応力を軽減することができる。従って、被膜層７が形成されていない場合に比べてクリープ変形を抑制することができる。 A coating layer 7 is formed on the inner peripheral surface of the through hole 4 of the fiber reinforced composite material 1. Therefore, the flow of the matrix 2 on the inner peripheral surface of the through hole 4 can be suppressed. Further, since the axial force of the bolt 10 is transmitted to the matrix 2 on the inner peripheral surface side of the through-hole 4 through the iron 22, the stress applied to the matrix 2 can be reduced. Accordingly, creep deformation can be suppressed as compared with the case where the coating layer 7 is not formed.
なお、繊維強化複合材１と金属材８とが接触する面積は、締結部材であるボルト１０と繊維強化複合材１とが圧接された領域に比べて十分広い。そのため、締結による圧力は繊維強化複合材１の広い範囲に分散され、繊維強化複合材１にかかる応力が小さくなるため、繊維強化複合材１のクリープ量は問題になるほど大きくならない。また、貫通孔４の内周面においても通常ボルト１０による大きな圧力はかからない。従って、繊維強化複合材１は少なくとも被膜層６を形成すれば、クリープ抑制効果を得ることができる。 The area where the fiber reinforced composite material 1 and the metal material 8 are in contact with each other is sufficiently wider than the area where the bolt 10 as the fastening member and the fiber reinforced composite material 1 are pressed. Therefore, the pressure due to fastening is dispersed in a wide range of the fiber reinforced composite material 1, and the stress applied to the fiber reinforced composite material 1 is reduced. Therefore, the creep amount of the fiber reinforced composite material 1 does not increase so much as to be a problem. Also, no large pressure is normally applied by the bolt 10 on the inner peripheral surface of the through hole 4. Therefore, if the fiber reinforced composite material 1 forms the coating layer 6 at least, the creep suppressing effect can be obtained.
前記した第１の実施形態は以下の作用効果を有する。
（１）繊維強化複合材１においてボルト１０と圧接する領域には被膜層６が形成されている。そのため、当該領域では被膜層６によりマトリックス２の流動を抑制することができる。また、鉄５が締結によるボルト１０の応力を受けるため、鉄５が付着されていない場合に比べ、繊維強化複合材１のクリープ変形を抑制することができる。
The first embodiment described above has the following operational effects.
(1) A coating layer 6 is formed in a region where the fiber reinforced composite material 1 is in pressure contact with the bolt 10. Therefore, the flow of the matrix 2 can be suppressed by the coating layer 6 in the region. Moreover, since the iron 5 receives the stress of the bolt 10 by fastening, the creep deformation of the fiber reinforced composite material 1 can be suppressed as compared with the case where the iron 5 is not attached.
（２）鉄５は繊維強化複合材１の表面外部を形成するマトリックス２内部に混在しているため、繊維強化複合材１においてボルト１０の圧接による応力を受ける領域では、鉄５が混在する分、クリープの原因となるマトリックス２の量が減少する。そのため、鉄５が混在されていない場合に比べ、繊維強化複合材１のクリープ抑制効果を高めることができる。 (2) Since the iron 5 is mixed inside the matrix 2 that forms the outside of the surface of the fiber reinforced composite material 1, the iron 5 is mixed in the region subjected to the stress due to the pressure welding of the bolt 10 in the fiber reinforced composite material 1. The amount of matrix 2 that causes creep is reduced. Therefore, the creep suppressing effect of the fiber reinforced composite material 1 can be enhanced as compared with the case where the iron 5 is not mixed.
（３）鉄５はマトリックス２内に配置された層状の強化繊維３と接触する状態で混在している。従って、鉄５を介して層状の強化繊維３がボルト１０の圧接による応力を受けるため、繊維強化複合材１のクリープ抑制効果をより高めることができる。 (3) The iron 5 is mixed in contact with the layered reinforcing fibers 3 arranged in the matrix 2. Accordingly, since the layered reinforcing fibers 3 are subjected to stress due to the pressure contact of the bolts 10 through the iron 5, the creep suppressing effect of the fiber reinforced composite material 1 can be further enhanced.
（４）繊維強化複合材１の貫通孔４の内周面に被膜層７が形成される。そのため、貫通孔４の内周面においてマトリックス２の流動を抑制することができる。また、ボルト１０の軸力は鉄２２を介して貫通孔４内周面のマトリックス２に伝えられる。従って、被膜層７が形成されていない場合に比べて貫通孔４内周面のクリープ変形を抑制することができる。 (4) The coating layer 7 is formed on the inner peripheral surface of the through hole 4 of the fiber reinforced composite material 1. Therefore, the flow of the matrix 2 can be suppressed on the inner peripheral surface of the through hole 4. Further, the axial force of the bolt 10 is transmitted to the matrix 2 on the inner peripheral surface of the through hole 4 through the iron 22. Therefore, creep deformation of the inner peripheral surface of the through hole 4 can be suppressed as compared with the case where the coating layer 7 is not formed.
（５）被膜層６を形成する鉄５はマトリックス２と線膨張係数が近いため、繊維強化複合材１を高温で使用しても繊維強化複合材１の変形や繊維強化複合材１とボルト１０との間のがたつきを防止できる。 (5) Since the iron 5 forming the coating layer 6 has a linear expansion coefficient close to that of the matrix 2, even if the fiber reinforced composite 1 is used at a high temperature, the deformation of the fiber reinforced composite 1 or the fiber reinforced composite 1 and the bolt 10 Can prevent rattling between the two.
（第２の実施形態）
以下、本願発明を具体化した第２の実施形態を図３及び図４に従って説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure same as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
図３に示されるように、繊維強化複合材１には、ボルト１０の頭部が圧接する領域に被膜層６が、貫通孔４の内周面の領域に被膜層７が、金属材８と接する領域に被膜層２９が形成される。 As shown in FIG. 3, the fiber reinforced composite material 1 includes a coating layer 6 in a region where the head of the bolt 10 is pressed, a coating layer 7 in a region of the inner peripheral surface of the through hole 4, and a metal material 8. A coating layer 29 is formed in the contact area.
次に、繊維強化複合材１の製造装置を図４に基づいて説明する。第１の被膜形成装置３０は、鉄５が充填された収容部３１、鉄５を噴射する圧縮空気の供給源となる空気圧縮部３２及びメッシュ３３により構成される。空気圧縮部３２は圧縮シリンダーを備え、収容部３１の上部に隣接して配置されている。メッシュ３３は収容部３１の下面に装着され、繊維強化複合材１の貫通孔４と対応する位置３４を除いて被膜層６を形成する領域に対応した通孔３５を有する。第１の被膜形成装置３０の下方には、図示しない駆動源に連結された台１９が回転可能に配設されている。第１の被膜成形装置２５は、繊維強化複合材１の上方貫通孔４と孔２０の中心部とが一致するように配置されている。 Next, the manufacturing apparatus of the fiber reinforced composite material 1 is demonstrated based on FIG. The first film forming apparatus 30 includes an accommodating portion 31 filled with iron 5, an air compressing portion 32 serving as a supply source of compressed air for injecting iron 5, and a mesh 33. The air compression unit 32 includes a compression cylinder and is disposed adjacent to the upper portion of the storage unit 31. The mesh 33 is attached to the lower surface of the accommodating portion 31 and has a through hole 35 corresponding to a region where the coating layer 6 is formed except for the position 34 corresponding to the through hole 4 of the fiber reinforced composite material 1. Below the first film forming apparatus 30, a table 19 connected to a drive source (not shown) is rotatably arranged. The first film forming device 25 is arranged so that the upper through hole 4 of the fiber reinforced composite material 1 and the center of the hole 20 coincide.
台１９の孔２０の下方には、第２の被膜形成装置３６が設けられており、貫通孔４の内周面に被膜層を形成することができる。第２の被膜形成装置３６は、鉄５と同一成分の鉄２２が充填された収容部３７、鉄２２を噴射する圧縮空気の供給源となる空気圧縮部３８、メッシュ３９及びノズル４０により構成される。空気圧縮部３８は収容部３７の下方に隣接して配置されている。メッシュ３９は収容部３７の上面に設置され、第１の被膜形成装置３０におけるメッシュ３３と異なり、全域に通孔４１が設けられている。ノズル４０はメッシュ３９を覆うようにして収容部３７の上部に取り付けられた下部本体と前記下部本体のほぼ中央部から上方に延び、途中で直角方向に屈曲させた細いパイプとを備えている。このように構成された第２の被膜形成装置３６は図示しない駆動源に連結され、矢印で示すように上下動可能に設けられている。 A second film forming device 36 is provided below the hole 20 of the table 19, and a film layer can be formed on the inner peripheral surface of the through hole 4. The second film forming apparatus 36 includes an accommodating portion 37 filled with iron 22 having the same component as the iron 5, an air compressing portion 38 serving as a supply source of compressed air for injecting the iron 22, a mesh 39, and a nozzle 40. The The air compression part 38 is disposed adjacent to the lower part of the accommodating part 37. Unlike the mesh 33 in the first film forming apparatus 30, the mesh 39 is provided on the upper surface of the accommodating portion 37, and through holes 41 are provided in the entire area. The nozzle 40 includes a lower main body attached to the upper portion of the accommodating portion 37 so as to cover the mesh 39, and a thin pipe that extends upward from a substantially central portion of the lower main body and is bent at a right angle in the middle. The second film forming apparatus 36 configured as described above is connected to a drive source (not shown) and is provided to be movable up and down as indicated by an arrow.
さらに、赤外線ヒーター４２は第１の被膜形成装置３０に隣接し、かつ台１９の上方に設置されている。赤外線ヒーター４２の赤外線発光部は台１９に載置された繊維強化複合材１におけるボルト１０の圧接面を含む領域を照射できるように指向されている。また、赤外線ヒーター４３は第２の被膜形成装置３６に隣接し、かつ台１９の下方に設置されている。赤外線ヒーター４３の赤外線発光部は台１９に載置された繊維強化複合材１における貫通孔４内周面を含む領域を照射できるように指向されている。 Further, the infrared heater 42 is disposed adjacent to the first film forming apparatus 30 and above the table 19. The infrared light emitting part of the infrared heater 42 is oriented so as to irradiate a region including the pressure contact surface of the bolt 10 in the fiber reinforced composite material 1 placed on the table 19. The infrared heater 43 is disposed adjacent to the second film forming device 36 and below the table 19. The infrared light emitting portion of the infrared heater 43 is oriented so as to irradiate a region including the inner peripheral surface of the through hole 4 in the fiber reinforced composite material 1 placed on the table 19.
第１の被膜形成装置３０によって被膜層６は以下のように形成される。第１の被膜形成装置３０を構成する収容部３１には鉄５が充填されている。第１の被膜形成装置３０を構成する空気圧縮部３２は図示されていない油圧あるいはモータ等の駆動源の作動により圧縮動作を行っている。鉄５は、空気圧縮部３２により繊維強化複合材１の表面に向けて噴射され、メッシュ３３の通孔３５を通過して繊維強化複合材１の外側表面を成すマトリックス２に吹き付けられる。第１の被膜形成装置３０に隣接して配置された赤外線ヒーター４２の赤外線発光部は図示されていない電源から供給される電力により発光する。繊維強化複合材１におけるボルト１０の圧接面を含む領域のマトリックス２は赤外線ヒーター４２によりガラス転移温度（Ｔｇ）以上の所定温度に加熱され、溶融している。鉄５は溶融されたマトリックス２に付着すると共に、マトリックス２内部に侵入して、強化繊維３の層に達し、強化繊維３と接触した状態でボルト１０の頭部が圧接する領域に被膜層６を形成する。 The film layer 6 is formed by the first film forming apparatus 30 as follows. The housing part 31 constituting the first film forming apparatus 30 is filled with iron 5. The air compressing unit 32 constituting the first film forming apparatus 30 performs a compressing operation by operating a driving source such as a hydraulic pressure or a motor (not shown). The iron 5 is sprayed toward the surface of the fiber reinforced composite material 1 by the air compression unit 32, passes through the through holes 35 of the mesh 33, and is sprayed onto the matrix 2 that forms the outer surface of the fiber reinforced composite material 1. The infrared light emitting portion of the infrared heater 42 disposed adjacent to the first film forming apparatus 30 emits light by electric power supplied from a power source (not shown). The matrix 2 in the region including the pressure contact surface of the bolt 10 in the fiber reinforced composite material 1 is heated to a predetermined temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) by the infrared heater 42 and melted. The iron 5 adheres to the melted matrix 2 and penetrates into the matrix 2 to reach the layer of the reinforcing fiber 3, and in a state where the head of the bolt 10 is pressed into contact with the reinforcing fiber 3, the coating layer 6 Form.
第１の被膜形成装置３０により被膜層６が形成されると同時に、第２の被膜形成装置３６により貫通孔４内周面の被膜層７が次のように形成される。台１９と第２の被膜形成装置３６は図示しない制御装置により速度制御及び同期制御されており、台１９が一方向に回転されるとともに第２の被膜形成装置３６が例えば下方位置から上方位置に直線的に移動される。第２の被膜形成装置３６を構成する空気圧縮部３８は図示されていない油圧あるいはモータ等の駆動源の作動により圧縮動作を行っている。第２の被膜形成装置３６に隣接して設置された赤外線ヒーター４３の赤外線発光部は、図示されていない電源から供給される電力により発光する。繊維強化複合材１の貫通孔４内周面のマトリックス２は、赤外線ヒーター４３によりマトリックス２のガラス転移温度（Ｔｇ）以上の所定温度に加熱され、溶融している。第２の被膜形成装置３６を構成する収容部３７に充填された鉄２２は、空気圧縮部３８から供給される圧縮空気により噴射され、前記溶融したマトリックス２に付着するとともにメッシュ３９の通孔４１を通ってノズル４０に入った後パイプ内部を通り、ノズル４０の先端部から放出されて、繊維強化複合材１の貫通孔４の内周面に付着される。噴射された鉄２２は、貫通孔４内周面のマトリックス２の内部に混在した状態を形成するとともに、貫通孔４内周面の表面に露出した強化繊維３に付着する。 At the same time as the film layer 6 is formed by the first film forming apparatus 30, the film layer 7 on the inner peripheral surface of the through hole 4 is formed by the second film forming apparatus 36 as follows. The base 19 and the second film forming apparatus 36 are speed-controlled and synchronously controlled by a control device (not shown), and the base 19 is rotated in one direction and the second film forming apparatus 36 is moved from a lower position to an upper position, for example. It is moved linearly. The air compressing unit 38 constituting the second film forming apparatus 36 performs a compressing operation by operating a driving source such as a hydraulic pressure or a motor (not shown). The infrared light emitting unit of the infrared heater 43 installed adjacent to the second film forming apparatus 36 emits light by electric power supplied from a power source (not shown). The matrix 2 on the inner peripheral surface of the through-hole 4 of the fiber reinforced composite material 1 is heated to a predetermined temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the matrix 2 by the infrared heater 43 and melted. The iron 22 filled in the accommodating portion 37 constituting the second film forming device 36 is injected by the compressed air supplied from the air compressing portion 38 and adheres to the molten matrix 2 and the through hole 41 of the mesh 39. After passing through the nozzle 40 and passing through the inside of the pipe, it is discharged from the tip of the nozzle 40 and attached to the inner peripheral surface of the through hole 4 of the fiber reinforced composite material 1. The injected iron 22 forms a mixed state inside the matrix 2 on the inner peripheral surface of the through hole 4 and adheres to the reinforcing fibers 3 exposed on the surface of the inner peripheral surface of the through hole 4.
被膜層２９は以下のように形成される。被膜層６が形成された後に、繊維強化複合材１は上下反転され、台１９上に固定される。第１の被膜形成装置３０及び赤外線ヒーター４２はほぼ同様の構成からなる図示しない第３の被膜形成装置及び他の赤外線ヒーターに取り替えられる。前記第３の被膜形成装置は被膜層２９の形成領域、即ち金属材８と接触する繊維強化複合材１の表面領域をカバーできる大きさを有し、また前記赤外線ヒーターは前記表面領域を加熱することができる構成を有する。金属材８と接する表面領域のマトリックス２は前記赤外線ヒーターによりガラス転移温度（Ｔｇ）以上の所定の温度に加熱され、溶融される。次に、前記第３の被膜形成装置が鉄５を噴射することにより、鉄５は金属材８と接する前記表面領域に付着され、マトリックス２内に混在し、被膜層２９を形成する。 The coating layer 29 is formed as follows. After the coating layer 6 is formed, the fiber reinforced composite material 1 is turned upside down and fixed on the table 19. The first film forming apparatus 30 and the infrared heater 42 can be replaced with a third film forming apparatus (not shown) and other infrared heaters having substantially the same configuration. The third film forming apparatus has a size capable of covering the formation region of the coating layer 29, that is, the surface region of the fiber reinforced composite material 1 in contact with the metal material 8, and the infrared heater heats the surface region. It has a configuration that can. The matrix 2 in the surface region in contact with the metal material 8 is heated to a predetermined temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) by the infrared heater and melted. Next, the third film forming apparatus sprays iron 5, so that the iron 5 is attached to the surface region in contact with the metal material 8 and mixed in the matrix 2 to form the film layer 29.
従って、この実施形態によれば、第１の実施形態における（１）〜（５）と同様の効果の他に次の効果を得ることができる。
（１）繊維強化複合材１と金属材８とが接触する表面領域に、被膜層２９が形成されているため、金属材８との接触側におけるクリープをより効果的に抑制することができる。
Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects similar to (1) to (5) in the first embodiment.
(1) Since the coating layer 29 is formed in the surface region where the fiber reinforced composite material 1 and the metal material 8 are in contact, creep on the contact side with the metal material 8 can be more effectively suppressed.
（２）繊維強化複合材１のボルト１０の圧接面を含む領域、貫通孔４の内周面の領域および金属材８と接触する領域におけるマトリックス２を直接加熱しているため、第１の実施形態のように鉄５及び鉄２２を加熱する場合に比較し、マトリックス２を溶融するために加えられる熱量が少なくて済む。 (2) Since the matrix 2 in the region including the pressure contact surface of the bolt 10 of the fiber reinforced composite material 1, the region of the inner peripheral surface of the through hole 4 and the region in contact with the metal material 8 is directly heated, the first implementation Compared with the case where the iron 5 and the iron 22 are heated as in the embodiment, less heat is applied to melt the matrix 2.
（第３の実施形態）
図５は第３の実施形態における繊維強化複合材の締結構造を示す。繊維強化複合材１は、第１及び第２の実施形態とは異なり、締結される他の部材が繊維強化複合材４４で構成されている。繊維強化複合材１はボルト１０が挿入される貫通孔４を備え、ボルト１０の頭部で圧接される領域に被膜層６が形成されている。繊維強化複合材４４は熱硬化性樹脂からなるマトリックス４６と層状に配置された炭素繊維である強化繊維４７で形成され、ボルト１０が挿入される貫通孔４８を備えるとともにナット１１で圧接される領域に被膜層４５が形成されている。繊維強化複合材１及び繊維強化複合材４４は貫通孔４及び貫通孔４８にボルト１０が挿入され、ナット１１によって締結される。この締結構造において、ボルト１０の頭部は被膜層６に圧接し、ナット１１は被膜層４５に圧接する。そのため、繊維強化複合材１及び繊維強化複合材４４におけるクリープ変形を抑制することができる。被膜層６及び４５は第１の実施形態に示した第１の被膜形成装置１２又は第２の実施形態に示した第１の被膜形成装置３０及び赤外線ヒーター４２を用いて形成することができる。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a fastening structure of a fiber-reinforced composite material according to the third embodiment. Unlike the first and second embodiments, the fiber reinforced composite material 1 is composed of the fiber reinforced composite material 44 as another member to be fastened. The fiber reinforced composite material 1 is provided with a through hole 4 into which a bolt 10 is inserted, and a coating layer 6 is formed in a region where it is pressed by the head of the bolt 10. The fiber reinforced composite material 44 is formed of a matrix 46 made of a thermosetting resin and reinforcing fibers 47 which are carbon fibers arranged in layers, and includes a through hole 48 into which the bolt 10 is inserted and a region where the nut 11 is pressed. A coating layer 45 is formed on the surface. In the fiber reinforced composite material 1 and the fiber reinforced composite material 44, the bolt 10 is inserted into the through hole 4 and the through hole 48 and fastened by the nut 11. In this fastening structure, the head of the bolt 10 is pressed against the coating layer 6, and the nut 11 is pressed against the coating layer 45. Therefore, creep deformation in the fiber reinforced composite material 1 and the fiber reinforced composite material 44 can be suppressed. The coating layers 6 and 45 can be formed by using the first coating forming apparatus 12 shown in the first embodiment or the first coating forming apparatus 30 and the infrared heater 42 shown in the second embodiment.
従って、この実施形態によれば、第１の実施形態における（１）〜（５）及び第２の実施形態における（１）〜（２）と同様の効果の他に次の効果を得ることができる。
（１）繊維強化複合材１が締結されている他の部材は繊維強化複合材４４であるため、他の部材が金属材８である場合に比べて、締結構造全体を軽量化することができる。
Therefore, according to this embodiment, in addition to the same effects as (1) to (5) in the first embodiment and (1) to (2) in the second embodiment, the following effects can be obtained. it can.
(1) Since the other member to which the fiber reinforced composite material 1 is fastened is the fiber reinforced composite material 44, the entire fastening structure can be reduced in weight compared to the case where the other member is the metal material 8. .
（２）繊維強化複合材１には、第１の実施形態あるいは第２の実施形態のように繊維強化複合材１に形成された貫通孔４の内周面に被膜層７あるいは、繊維強化複合材１と繊維強化複合材４４とが接触する面に被膜層２９が形成されていない。そのため、被膜層７や被膜層２９が形成された場合に比べて、鉄５及び鉄２２の使用量を最小量にすることができる。また、第１の実施形態における第２の被膜形成装置２１あるいは第２の実施形態における第２の被膜形成装置３６を必要としないため、製造コストを抑えることができると共に、装置を設置するために必要となる面積を小さくできる。 (2) The fiber reinforced composite material 1 includes a coating layer 7 or a fiber reinforced composite on the inner peripheral surface of the through-hole 4 formed in the fiber reinforced composite material 1 as in the first embodiment or the second embodiment. The coating layer 29 is not formed on the surface where the material 1 and the fiber reinforced composite material 44 are in contact with each other. Therefore, compared with the case where the coating layer 7 and the coating layer 29 are formed, the usage amount of the iron 5 and the iron 22 can be minimized. Further, since the second film forming apparatus 21 in the first embodiment or the second film forming apparatus 36 in the second embodiment is not required, the manufacturing cost can be reduced and the apparatus is installed. The required area can be reduced.
本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
（１）第１及び第２の実施形態において、繊維強化複合材１に被膜層６を形成する被膜材料である鉄５及び被膜層７を形成する被膜材料である鉄２２は、必ずしもマトリックス２の内部に混在しなくても良い。例えば、マトリックス２の表面外部に付着しているのみであっても良い。
The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention, and can be implemented as follows.
(1) In the first and second embodiments, the iron 5 as the coating material for forming the coating layer 6 on the fiber reinforced composite material 1 and the iron 22 as the coating material for forming the coating layer 7 are not necessarily formed of the matrix 2. It does not have to be mixed inside. For example, it may only adhere to the outside of the surface of the matrix 2.
（２）第１〜第３の実施形態において、繊維強化複合材１に被膜層６を形成する被膜材料である鉄５及び、被膜層７及び被膜層２９を形成する材料である鉄２２は、マトリックス２の内部で強化繊維３と接触していなくても良い。例えば、マトリックス２の内部に混在している状態であっても良い。繊維強化複合材１においてボルト１０及びナット１１の応力を受ける領域では、鉄５が混在する分、クリープの原因となるマトリックス２の割合が減少するため、鉄５が混在されていない場合と比べ、繊維強化複合材１のクリープ抑制効果を高めることができる。そのため、必ずしも鉄５が強化繊維３と接触していなくても良い。 (2) In the first to third embodiments, iron 5 which is a coating material for forming the coating layer 6 on the fiber reinforced composite material 1 and iron 22 which is a material for forming the coating layer 7 and the coating layer 29 are: The matrix 2 may not be in contact with the reinforcing fiber 3. For example, it may be in a state of being mixed inside the matrix 2. In the region subjected to the stress of the bolt 10 and the nut 11 in the fiber reinforced composite material 1, since the ratio of the matrix 2 that causes creep is reduced by the amount of iron 5 mixed, compared with the case where the iron 5 is not mixed, The creep suppressing effect of the fiber reinforced composite material 1 can be enhanced. Therefore, the iron 5 does not necessarily have to be in contact with the reinforcing fiber 3.
（３）第１〜第３の実施形態において、繊維強化複合材１は、強化繊維３が層状に配置されていなくても良い。例えば、強化繊維３がマトリックス内部に分散されて配置されている状態であっても良い。つまり、強化繊維３が層状に配置されていなくても、繊維強化複合材１においてボルト１０及びナット１１の応力を受ける領域において、鉄５あるいは鉄２２が混在していれば、混在する鉄５あるいは鉄２２の分クリープの原因となるマトリックス２の量が減少するため、鉄５あるいは鉄２２が混在されていない場合と比べ、繊維強化複合材１のクリープ抑制効果を高めることができるため、強化繊維３の配置を限定しなくても本発明のクリープ抑制効果を得ることができる。 (3) In the first to third embodiments, the fiber reinforced composite material 1 may not have the reinforcing fibers 3 arranged in layers. For example, the reinforcing fibers 3 may be in a state of being dispersed and arranged inside the matrix. That is, even if the reinforcing fibers 3 are not arranged in layers, if the iron 5 or the iron 22 is mixed in the region subjected to the stress of the bolt 10 and the nut 11 in the fiber reinforced composite material 1, the mixed iron 5 or Since the amount of the matrix 2 that causes creep of the iron 22 is reduced, the effect of suppressing the creep of the fiber reinforced composite material 1 can be enhanced as compared with the case where the iron 5 or the iron 22 is not mixed. Even if the arrangement of 3 is not limited, the creep suppressing effect of the present invention can be obtained.
（４）第１及び第２の実施形態において、繊維強化複合材１に被膜層６が形成されていれば、必ずしも被膜層７が形成される必要はない。 (4) In the first and second embodiments, if the coating layer 6 is formed on the fiber-reinforced composite material 1, the coating layer 7 is not necessarily formed.
（５）第３の実施形態において、被膜層６を形成するだけではなく、貫通孔４の内周面の領域に被膜層を形成しても良い。 (5) In the third embodiment, not only the coating layer 6 is formed but also a coating layer may be formed in the region of the inner peripheral surface of the through hole 4.
（６）第３の実施形態における繊維強化複合材４４は、貫通孔４８の内周面の領域あるいは、繊維強化複合材１と接する面を含む領域に被膜が形成されても良い。 (6) The fiber reinforced composite material 44 in the third embodiment may be formed with a coating in the region of the inner peripheral surface of the through hole 48 or the region including the surface in contact with the fiber reinforced composite material 1.
（７）第１の実施形態における繊維強化複合材１に被膜層６が形成される領域は、繊維強化複合材１とボルト８とが圧接する領域の近傍である代わりに、ボルト８の頭部が圧接する側の外側表面全域あるいは、繊維強化複合材１とボルト８とが圧接する領域を含む十分広い領域であっても良い。 (7) The region where the coating layer 6 is formed on the fiber reinforced composite material 1 in the first embodiment is in the vicinity of the region where the fiber reinforced composite material 1 and the bolt 8 are in pressure contact with each other. May be a sufficiently wide region including the entire outer surface on the side where the pressure is in contact or the region where the fiber reinforced composite material 1 and the bolt 8 are in pressure contact.
（８）第３の実施形態において、繊維強化複合材１に締結される繊維強化複合材４４については、他のクリープ抑制対策が施されれば、必ずしも本件発明のクリープ対策を実施しなくても良い。 (8) In the third embodiment, the fiber reinforced composite material 44 that is fastened to the fiber reinforced composite material 1 does not necessarily have to implement the countermeasure against creep according to the present invention as long as other creep suppression measures are taken. good.
（９）繊維強化複合材１の製造方法は、第１の実施形態を説明する図２のように鉄５及び鉄２２をガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度に加熱する方法あるいは、第２の実施形態を説明する図４のようにマトリックス２をガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度に加熱する方法に代えて、図２の加熱方法及び図４の加熱方法を組み合わせ、鉄５、鉄２２及びマトリックス２の両方を同時にガラス転移温度（Ｔｇ）以上に加熱する方法であっても良い。また、図１及び図３、図５に示す繊維強化複合材１は、図２又は図４の方法あるいは図２と図４を組み合わせた方法のいずれの方法で製造しても良い。 (9) The manufacturing method of the fiber reinforced composite material 1 is a method of heating the iron 5 and the iron 22 to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) as shown in FIG. Instead of the method of heating the matrix 2 to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) as shown in FIG. 4 for explaining the embodiment, the heating method of FIG. 2 and the heating method of FIG. A method of heating both of the matrices 2 to the glass transition temperature (Tg) or higher at the same time may be used. Further, the fiber reinforced composite material 1 shown in FIGS. 1, 3, and 5 may be manufactured by any of the method of FIG. 2 or FIG. 4 or the method of combining FIG. 2 and FIG.
（１０）第１〜第３の実施形態において、繊維強化複合材１に挿入される締結部材はボルト１０及びナット１１でなくても良い。例えば、他の部材である金属材８の貫通孔９あるいは繊維強化複合材４４の貫通孔４８に雌ねじを形成し、繊維強化複合材１を雄ねじによって締結するように構成してもよい。また、その場合、貫通孔４８には金属カラー等を装着することが好ましい。 (10) In the first to third embodiments, the fastening member inserted into the fiber reinforced composite material 1 may not be the bolt 10 and the nut 11. For example, a female screw may be formed in the through hole 9 of the metal material 8 or the through hole 48 of the fiber reinforced composite material 44, which is another member, and the fiber reinforced composite material 1 may be fastened with the male screw. In that case, it is preferable to attach a metal collar or the like to the through hole 48.
（１１）第１〜第３の実施形態において、繊維強化複合材１を形成するマトリックス２は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド等の熱硬化性樹脂である代わりに、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、メチルメタアクリレートのような熱可塑性樹脂を用いても良い。 (11) In the first to third embodiments, the matrix 2 forming the fiber reinforced composite material 1 is, for example, an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an unsaturated polyester resin, an alkyd resin, a polyurethane resin, heat Instead of thermosetting resins such as curable polyimide, for example, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, polytetrafluoroethylene, ABS resin, AS resin, acrylic resin, polyamide, polyacetal, polycarbonate, modified Polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, cyclic polyolefin, polyphenylene sulfide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, amorphous polyarylate, liquid crystal polymer , Polyetheretherketone, thermoplastic polyimide, polyamide-imide may be used thermoplastic resins such as methyl methacrylate.
（１２）第１〜第３の実施形態において、繊維強化複合材１は、炭素繊維を強化繊維３として用いる代わりに、強化繊維３として例えばガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン等を用いても良い。 (12) In the first to third embodiments, the fiber reinforced composite material 1 is made of, for example, glass fiber, boron fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, xylon, etc. as the reinforcing fiber 3 instead of using the carbon fiber as the reinforcing fiber 3. May be used.
（１３）第１及び第２の実施形態あるいは第３の実施形態において、繊維強化複合材１が締結される他の材料は、金属材８あるいは繊維強化複合材４４でなくても良い。例えば壁、床や大地を構成する岩石等であっても良い。 (13) In the first and second embodiments or the third embodiment, the other material to which the fiber reinforced composite material 1 is fastened may not be the metal material 8 or the fiber reinforced composite material 44. For example, it may be a rock that constitutes a wall, floor, or ground.
（１４）第１及び第２の実施形態において、繊維強化複合材１に被膜層６及び被膜層７を形成する材料は、鉄５及び鉄２２である代わりに、例えばアルミのような、マトリックス２と線膨張係数の近い他の金属材料であっても良い。 (14) In the first and second embodiments, the material for forming the coating layer 6 and the coating layer 7 on the fiber reinforced composite material 1 is not the iron 5 and the iron 22, but a matrix 2 such as aluminum, for example. Other metal materials having a linear expansion coefficient close to each other may be used.
（１５）第１の実施形態において、ヒーター１４は収容部１３を覆うように収容部１３に隣接して配置される代わりに、ヒーターの熱が収容部に充填された鉄に伝達されるのであれば、収容部１３の横に隣接して設けても良い。また、ヒーター２４は収容部２３を覆わずに収容部２３の横に隣接して設けても良い。 (15) In the first embodiment, instead of the heater 14 being disposed adjacent to the housing portion 13 so as to cover the housing portion 13, the heat of the heater is transmitted to the iron filled in the housing portion. For example, you may provide adjacent to the side of the accommodating part 13. Further, the heater 24 may be provided adjacent to the side of the housing part 23 without covering the housing part 23.
１ 繊維強化複合材
２ マトリックス
３ 強化繊維
４ 貫通孔
５ 鉄
６ 被膜層
７ 被膜層
８ 金属材
９ 貫通孔
10 ボルト
11 ナット
12 第１の被膜形成装置
13 収容部
14 ヒーター
15 空気圧縮部
16 メッシュ
17 繊維強化複合材１の貫通孔５と対応する位置
18 通孔
19 台
20 孔
21 第２の被膜形成装置
22 鉄
23 収容部
24 ヒーター
25 空気圧縮部
26 メッシュ
27 ノズル
28 通孔
29 被膜層
30 第１の被膜形成装置
31 収容部
32 空気圧縮部
33 メッシュ
34 繊維強化複合材１の貫通孔５と対応する位置
35 通孔
36 第２の被膜形成装置
37 収容部
38 空気圧縮部
39 メッシュ
40 ノズル
41 通孔
42 赤外線ヒーター
43 赤外線ヒーター
44 繊維強化複合材
45 被膜層
46 マトリックス
47 強化繊維
48 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fiber reinforced composite material 2 Matrix 3 Reinforcing fiber 4 Through-hole 5 Iron 6 Coating layer 7 Coating layer 8 Metal material 9 Through-hole
10 volts
11 Nut
12 First film forming device
13 containment
14 Heater
15 Air compressor
16 mesh
17 Position corresponding to the through hole 5 of the fiber reinforced composite material 1
18 through holes
19 units
20 holes
21 Second film forming apparatus
22 Iron
23 containment
24 heater
25 Air compressor
26 mesh
27 nozzles
28 through holes
29 Coating layer
30 First film forming apparatus
31 containment
32 Air compressor
33 mesh
34 Position corresponding to the through hole 5 of the fiber reinforced composite material 1
35 through holes
36 Second film forming apparatus
37 containment
38 Air compressor
39 mesh
40 nozzles
41 through holes
42 Infrared heater
43 Infrared heater
44 Fiber reinforced composites
45 Coating layer
46 Matrix
47 Reinforcing fiber
48 Through hole
Claims (8)
前記繊維強化複合材の少なくとも前記締結部材の頭部が圧接する領域を覆うように前記マトリックスよりも硬い被膜材料を付着させた被膜が形成されることを特徴とする繊維強化複合材。 In a fiber reinforced composite material containing a reinforcing fiber with a resin as a matrix, including a through hole into which a fastening member is inserted, and fastened to another member by the fastening member,
A fiber-reinforced composite material, wherein a coating film to which a coating material harder than the matrix is attached is formed so as to cover at least a region where the head of the fastening member is pressed against the fiber-reinforced composite material.
前記貫通孔に前記締結部材が挿入されることで前記繊維強化複合材を前記他の部材に締結する繊維強化複合材の締結構造において、
前記繊維強化複合材の少なくとも前記締結部材の頭部が圧接する領域を覆うように前記マトリックスよりも硬い被膜材料を付着させた被膜が形成されることを特徴とする繊維強化複合材の締結構造。 It consists of a fastening member, a fiber reinforced composite material containing a reinforcing fiber with a resin as a matrix, and provided with a through hole into which the fastening member is inserted, and another member to which the fiber reinforced composite material is attached,
In the fastening structure of the fiber reinforced composite material that fastens the fiber reinforced composite material to the other member by inserting the fastening member into the through hole,
A fastening structure for a fiber reinforced composite material, wherein a coating made of a coating material harder than the matrix is formed so as to cover at least a region where the head of the fastening member is pressed against the fiber reinforced composite material.
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