JP6417712B2 - Part fastening structure - Google Patents
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Description
本発明は、FRPを用いた部品締結構造に係り、特に、横方向の応力に対する強度を高める技術に関する。 The present invention relates to a component fastening structure using FRP, and more particularly to a technique for increasing strength against lateral stress.
従来において、FRP(Fiber Reinforced Plastics)製の平板材料にボルト(締結具)を挿入して各種部品を締結する際には、平板材料に金属製のカラーを挿入して補強し、該カラーにボルトを挿通して締結する(例えば、特許文献1参照)。このような方法でボルトを締結した場合、ボルトに対して横方向(平板材料の平面方向)を向く力が作用すると、平板材料に剪断力が発生し、該平板材料に亀裂が生じて破損する可能性がある。 Conventionally, when a bolt (fastener) is inserted into a flat plate material made of FRP (Fiber Reinforced Plastics) and various parts are fastened, a metal collar is inserted into the flat plate material to reinforce the bolt. Is inserted and fastened (see, for example, Patent Document 1). When a bolt is fastened by such a method, if a force directed in the lateral direction (plane direction of the flat plate material) acts on the bolt, a shearing force is generated in the flat plate material, and the flat plate material is cracked and damaged. there is a possibility.
上述したように、FRP製の平板材料は、内部に含まれる繊維(グラスファイバやカーボンファイバ等)が平板材料の平面方向を向くように配置されるので、カラー内に挿通されるボルトに平板材料の平面方向を向く強い力が作用した場合には、この力を抑えることができず、板材に亀裂が生じるという問題があった。 As described above, the flat plate material made of FRP is arranged so that the fibers (glass fiber, carbon fiber, etc.) included in the flat plate face the plane direction of the flat plate material, so that the flat plate material is inserted into the bolt inserted into the collar. When a strong force directed in the plane direction is applied, this force cannot be suppressed, and there is a problem that a crack occurs in the plate material.
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、平板材料の平面方向を向く応力が作用した場合でも亀裂が生じることを抑制することが可能な部品締結構造を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and the object of the present invention is to suppress the occurrence of cracks even when a stress directed in the plane direction of the flat plate material is applied. The object is to provide a possible component fastening structure.
上記目的を達成するため、本願発明は、FRP製の平板材料に部品を締結する部品締結構造であり、平板材料は、平板状繊維材を複数枚重ねた平板状板材と、平板状繊維材を同心円状に巻回してなり、平板状板材の内部に配置され、且つ、前記中心軸の方向に向けて直径が変化する円柱状ロール材とを有する。更に、円柱状ロール材に形成された開口部と、開口部に挿通されたカラーを有する。そして、カラーに締結具を通して部品を締結する。 In order to achieve the above object, the present invention is a component fastening structure for fastening a component to a flat plate material made of FRP. The flat plate material includes a flat plate material in which a plurality of flat fiber materials are stacked, and a flat fiber material. A cylindrical roll member that is concentrically wound, is disposed inside a flat plate member, and has a diameter that changes in the direction of the central axis . Furthermore, it has the opening part formed in the cylindrical roll material, and the color | collar penetrated by the opening part. Then, the parts are fastened through the fasteners to the collar.
本発明に係る部品締結構造は、平板状板材に平板状繊維材を同心円状に巻回した円柱状ロール材を挿入したので、平板材料の平面方向を向く応力が作用した場合でも、平板材料に亀裂が生じることを抑制することが可能となる。 In the component fastening structure according to the present invention, a cylindrical roll material in which a flat fiber material is concentrically wound is inserted into a flat plate material. Therefore, even when a stress directed in the plane direction of the flat plate material acts, It is possible to suppress the occurrence of cracks.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態の説明]
図1は、本発明の第1実施形態に係る部品締結構造を示す説明図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は断面図である。図1(a)、(b)に示すように、本実施形態に係る部品締結構造は、FRP製の平板材料100を備え、該平板材料100の適所に開口部11を形成し、該開口部11に金属製のカラー12を挿通して構成される。そして、該カラー12にボルト等の締結具を挿通することにより、各種の部品を締結する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Description of First Embodiment]
1A and 1B are explanatory views showing a component fastening structure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view. As shown in FIGS. 1A and 1B, the component fastening structure according to the present embodiment includes a
平板材料100は、平板状繊維材15を複数枚重ねて形成した平板状板材13と、該平板状板材13の適所に設けられた円柱状ロール材14と、を備えている。
The
平板状繊維材15は、グラスファイバやカーボンファイバの短繊維を平面上の縦横方向、及び斜め方向に散りばめ、更に必要に応じてバインダーを添着して短繊維を結合して形成されている。従って、平板状繊維材15に含まれる短繊維は、ほぼ平面方向を向くことになる。なお、短繊維の向きは縦横方向や斜め方向に整然とされている必要は無く、ランダムに散りばめられていてもよい。
The plate-
円柱状ロール材14は、図2(a)に示す如くの長尺状の平板状繊維材15aを渦巻き状(同心円状)に巻回したものであり、平板状繊維材15aは、上記した平板状繊維材15と同一の繊維材、或いは異なる繊維材を用いることができる。
The
次に、図1に示す平板材料100を形成する手順について説明する。初めに図2(a)に示すように、上記した平板状繊維材15と同一の平板状繊維材15aを長尺状に形成し、これを図2(b)、(c)に示すように渦巻き状に巻回し、円柱状ロール材14とする。この際、円柱状ロール材14を形成する平板状繊維材15aと、平板状板材13を形成する平板状繊維材15は、異なる材質としてもよい。例えば、平板状繊維材15をカーボンファイバとし、平板状繊維材15aをグラスファイバとしてもよい。その結果、平面視が図2(d)に示す如くの円柱状ロール材14が形成される。
Next, a procedure for forming the
次に、図3(a)、(b)に示すように、平板状板材13の適所に手作業等で開口を形成し、この開口に円柱状ロール材14を挿入する。即ち、平板状板材13に対して、円柱状ロール材14が直交する向きとなるように配置される。更に、図3(b)の断面図に示すように、円柱状ロール材14の上面、及び下面に平板状繊維材15を少なくとも1枚配置する。そして、平板材料100全体に樹脂を充填することにより、全体をFRPとして形成する。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, an opening is formed at an appropriate position of the
その後、図4(a)、(b)に示すように、円柱状ロール材14を挿入した部位に開口部11を穿設する。この際、円柱状ロール材14の中心軸と開口部11の中心軸がほぼ一致するように設定する。次いで、図1(a)、(b)に示すように、開口部11の内部に金属製のカラー12を挿通する。そして、このカラー12の内部にボルト等の締結具(図示省略)を挿入することにより、各種の部品をFRP製の平板材料100に締結することができる。
Thereafter, as shown in FIGS. 4A and 4B, an
平板状繊維材15aに含まれる短繊維は、該平板状繊維材15aの平面方向を向くことになる。そして、図3(b)に示したように、円柱状ロール材14の中心軸は平板状板材13に対して直交する方向に配置されるので、平板状板材13の平板状繊維材15に含まれる短繊維の向きと、円柱状ロール材14の平板状繊維材15aに含まれる短繊維の向きは、ほぼ直交する向きとなる。
The short fibers contained in the
次に、第1実施形態に係る部品締結構造の効果を、比較例と対比して説明する。図5は、比較例に係る平板材料200の構成を示す平面図である。比較例に係る平板材料200は、FRP製の平板状板材201に円形状の開口部を形成し、この開口部内に金属製のカラー202を挿入して形成されている。つまり、本発明の第1実施形態と対比して、円柱状ロール材14を備えていない点で相違している。
Next, the effect of the component fastening structure according to the first embodiment will be described in comparison with a comparative example. FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a
そして、図5に示す比較例に係る平板材料200は、カラー202に挿通される締結具に横方向の応力が作用した場合には、図5中の矢印Y1の方向に沿った剪断力が作用する。この際、平板材料200を構成する平板状繊維材は、短繊維が平板状繊維材の平面に平行となる向きに配置されているので、カラー202は、繊維材に対して点接触することになる。従って、剪断応力が強まると、この接触点から亀裂が生じてFRP製の平板材料200が破損する恐れがある。
In the
これに対して、図1に示した本実施形態に係る部品締結構造に用いられる平板材料100は、開口部11の周囲に円柱状ロール材14が設けられている。従って、カラー12に挿通された締結具に横方向の応力が作用した場合でも、カラー12は円柱状ロール材14に含まれる繊維材にて支持される。つまり、横方向の応力に対する強度が補強されているので、亀裂が生じることを抑制できる。
On the other hand, in the
このように、第1実施形態に係る部品締結構造では、円柱状ロール材14を、該円柱状ロール材14の中心軸が平板状板材13の面とほぼ直交する向きとなるように配置し、この円柱状ロール材14に開口部11を穿設し、この開口部11にカラー12を挿通している。従って、カラー12にボルト等の締結具を挿入して部品を締結し、該部品に平板材料100に対して平行な向き(横向き)となる応力が発生した際に、この応力に対して強度を強めることができ、平板材料100に亀裂が生じることを抑制することが可能となる。
Thus, in the component fastening structure according to the first embodiment, the
また、長尺状の平板状繊維材15aを渦巻き状に巻回して円柱状ロール材14を形成するので、円柱状ロール材14を簡便な方法で作成することができる。
Moreover, since the elongate
また、図1(b)に示したように、円柱状ロール材14の表面、及び裏面に少なくとも1枚の平板状繊維材15が設けられるので、円柱状ロール材14に対して上下方向の強度を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 1B, since at least one
[第1実施形態の変形例の説明]
図11は、第1実施形態の第1の変形例に係る平板状繊維材15cの構成を示す説明図である。図11(a)に示すように、第1の変形例では、長尺状をなす平板状繊維材15cの一方の先端部が徐々に幅狭となっている。即ち、円柱状ロール材14は、中心軸の方向に向けて直径が変化している。従って、該平板状繊維材15cを巻回して円柱状ロール材14を形成すると、図11(b)に示すように、表面側及び裏面側にに対して中央部の直径が若干幅広となる。従って、円柱状ロール材14に対して上下方向(平板材料100に直交する方向)に応力が作用した場合に、この応力に対する強度を強めることが可能となる。
[Description of Modified Example of First Embodiment]
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a
図12は、第1実施形態の第2の変形例に係る平板状繊維材15dの構成を示す説明図である。図12(a)に示すように、第2の変形例では、長尺状をなす平板状繊維材15dの一方の先端部が二股に分岐している。従って、該平板状繊維材15dを巻回して円柱状ロール材14を形成すると、図12(b)に示すように、表面側及び裏面側に対して中央部の直径が若干幅狭となる。即ち、円柱状ロール材14は、中心軸の方向に向けて直径が変化している。従って、上述した第1の変形例と同様に、円柱状ロール材14に対して上下方向(平板材料100に直交する方向)に応力が作用した場合に、この応力に対する強度を強めることが可能となる。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a
[第2実施形態の説明]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図6は、第2実施形態に係る部品締結構造の構成を示す説明図であり、図6(a)は平面図、図6(b)は断面図である。図6(a)、(b)に示すように、第2実施形態に係る部品締結構造は、FRP製の平板材料101を備え、該平板材料101の適所に開口部11を形成し、該開口部11に金属製のカラー12を挿入して構成される。そして、該カラー12にボルト等の締結具(図示省略)を挿通することにより、各種の部品を締結する。
[Description of Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 6A and 6B are explanatory views showing the configuration of the component fastening structure according to the second embodiment, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a cross-sectional view. As shown in FIGS. 6A and 6B, the component fastening structure according to the second embodiment includes a
第2実施形態に係る平板材料101は、前述の図1に示した平板材料100と対比して、平板状板材13の表面及び裏面に、円柱状ロール材14を覆うための平板状繊維材15が設けられていない点で相違する。それ以外の構成は、図1に示した平板材料100と同一構成であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。
In contrast to the
次に、図6に示す平板材料101を形成する手順について説明する。初めに図7に示すように、2段円筒形状を有するカラー12の、直径が短い円筒部の側面に沿って、長尺の平板状繊維材15bを巻回する。その結果、図8(a)の斜視図、図8(b)の平面図に示す如くの円柱状ロール材14が形成される。
Next, a procedure for forming the
また、図9(a)、(b)に示すように、平板状繊維材15を複数枚積層した平板状板材13を用意し、図10(a)、(b)に示すように、該平板状板材13の適所に開口部11を形成する。この際、各平板状繊維材15はグラスファイバやカーボンファイバの短繊維がバインダ等で接着された状態であるので、作業者が手作業により容易に開口部11を形成することができる。
Also, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), a
その後、この開口部11の内部に、図8に示した如くの、円柱状ロール材14が巻回されたカラー12を挿入し、更に、樹脂を充填することにより、図6に示すFRP製の平板材料101を形成する。そして、平板材料101に設けられるカラー12の内部にボルト等の締結部材を挿入することにより、各種の部品を平板材料101に締結することができる。
After that, the
このようにして、第2実施形態に係る部品締結構造においては、図7、図8に示したように、カラー12に長尺の平板状繊維材15bを渦巻き状に巻回し、これを平板状板材13内に挿入し、この状態で樹脂を充填してFRPを形成する。従って、カラー12にボルト等の締結具を挿入して各種の部品を固定した際、部品に平板状板材13の平面方向(横方向)を向く応力が作用して、平板材料101に剪断応力が作用した場合でも、この剪断応力は円柱状ロール材14により抑えられるので、剪断応力に対して強度を向上させることができ、平板材料101に亀裂が生じることを抑制することができる。
In this way, in the component fastening structure according to the second embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the long
なお、第2実施形態においても、前述した図11に示したように、一方の先端部が徐々に幅狭となっている平板状繊維材15cをカラー12に巻回することにより、上下方向に向く応力に対する強度を向上させることができる。更に、前述した図12に示したように、一方の先端部が二股に分岐した平板状繊維材15dをカラー12に巻回することにより、上下方向に向く応力に対する強度を向上させることができる。
Also in the second embodiment, as shown in FIG. 11 described above, the
以上、本発明の部品締結構造を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 As mentioned above, although the component fastening structure of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part is replaced with the thing of the arbitrary structures which have the same function. Can do.
例えば、前述した第1、第2実施形態では、平板状板材13に対して、円柱状ロール材14の中心軸が直交するように配置する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、平板状板材13に対して円柱状ロール材14の中心軸が交差していればよい。
For example, in the first and second embodiments described above, the example in which the central axis of the
また、第1、第2実施形態では、平板状繊維材15a、15bを同心円状に巻回する例として、図2に示したように渦巻き状に巻回する場合を示したが、複数の平板状繊維材を同心円状に巻回する構成とすることも可能である。
Further, in the first and second embodiments, as an example in which the
11 開口部
12 カラー
13 平板状板材
14 円柱状ロール材
15、15a〜15d 平板状繊維材
100,101 平板材料
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記平板材料は、
平板状繊維材を複数枚重ねて形成した平板状板材と、
平板状繊維材を同心円状に巻回してなり、中心軸が前記平板状板材と交差する向きとなるように、前記平板状板材の内部に配置され、且つ、前記中心軸の方向に向けて直径が変化する円形状ロール材と、
前記円柱状ロール材に形成された開口部と、
前記開口部に挿通されたカラーと、
を有し、
前記カラーに締結具を挿入して部品を締結することを特徴とする部品締結構造。 In a component fastening structure for fastening a component to a flat plate material made of FRP,
The flat plate material is
A flat plate material formed by stacking a plurality of flat fiber materials; and
The flat fiber material is wound concentrically , and is arranged inside the flat plate material so that the central axis is in a direction intersecting the flat plate material , and has a diameter toward the central axis. A circular roll material that changes ,
An opening formed in the cylindrical roll material;
A collar inserted through the opening;
Have
A component fastening structure in which a fastener is inserted into the collar to fasten the component.
3. The component fastening structure according to claim 1 , wherein a flat fiber material is disposed on the flat plate material so as to cover a front surface and a back surface of the cylindrical roll material .
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