JP7223261B2 - automotive bumper beam - Google Patents
automotive bumper beam Download PDFInfo
- Publication number
- JP7223261B2 JP7223261B2 JP2019025219A JP2019025219A JP7223261B2 JP 7223261 B2 JP7223261 B2 JP 7223261B2 JP 2019025219 A JP2019025219 A JP 2019025219A JP 2019025219 A JP2019025219 A JP 2019025219A JP 7223261 B2 JP7223261 B2 JP 7223261B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber reinforced
- carbon fiber
- reinforced resin
- resin layer
- bumper beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明は、自動車用バンパービームに関する。 The present invention relates to a bumper beam for motor vehicles.
自動車の軽量化のために有効な、繊維強化樹脂製のバンパービームが知られている。特許文献1には、不連続繊維が一方向に配向された繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートからなるバンパービームが開示される。当該不連続繊維は、バンパー長手方向に配向している。 Bumper beams made of fiber-reinforced resin are known, which are effective for reducing the weight of automobiles. Patent Document 1 discloses a bumper beam made of a fiber-reinforced thermoplastic resin stampable sheet in which discontinuous fibers are oriented in one direction. The discontinuous fibers are oriented in the longitudinal direction of the bumper.
特許文献2には、ハット形の熱可塑性樹脂成形品の天面および底部に、連続強化繊維を一方向に並行に配置した一方向繊維強化樹脂シートを貼り付け、当該成形品のハット形の側面には当該シートを貼り付けない、バンパービームが開示されている。
In
特許文献3には、断面がΘ形状のバンパービームであって、強化繊維が織り込まれたクロス材を全面に使用し、連続強化繊維が一方向に引き揃えられた一方向材を車体側の底面に使用したバンパービームが開示されている。 Patent Document 3 discloses a bumper beam having a Θ-shaped cross section, in which a cloth material in which reinforcing fibers are woven is used on the entire surface, and a unidirectional material in which continuous reinforcing fibers are aligned in one direction is attached to the bottom surface of the vehicle body. A bumper beam is disclosed for use in
特許文献1のバンパービームは、強化繊維が不連続繊維であるため、大きな荷重がかかった際に破断してしまう可能性がある。すなわち、このバンパービームでは、優れたエネルギー吸収性が得られない可能性がある。 The bumper beam of Patent Document 1 may break when a large load is applied because the reinforcing fibers are discontinuous fibers. That is, this bumper beam may not provide excellent energy absorption.
特許文献2のバンパービームに対してセンターポール衝突試験を行った場合、強化されていない立ち面(ハット形状の側面)が開き、また長手方向に延伸されることでバンパービームが破断し、優れたエネルギー吸収性が得られない可能性がある。
When the bumper beam of
特許文献3では、立ち面のクロス材を積極的に圧縮破壊させることでエネルギー吸収性を向上させようとしている。しかしながらクロス材はプレス成形が難しく、特許文献3のように複雑な形状の全面をクロス材で覆って成形することは非常に難しい。またクロス材は一方向に配向性を有する連続繊維材(UD材)と比較して機械強度が小さく、この小さい圧縮強度を利用したエネルギー吸収性は高くない。 In Patent Literature 3, an attempt is made to improve the energy absorbability by positively compressing and destroying the cloth material of the standing surface. However, the cloth material is difficult to press-form, and it is very difficult to cover the entire surface of the complicated shape with the cloth material as in Patent Document 3. In addition, the cloth material has a lower mechanical strength than a unidirectionally oriented continuous fiber material (UD material), and the energy absorption using this low compressive strength is not high.
本発明の目的は、プレス成形が容易であり、かつエネルギー吸収性に優れる、繊維強化樹脂製の自動車用バンパービームを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automobile bumper beam made of fiber-reinforced resin, which can be easily press-molded and has excellent energy absorption properties.
本発明の要旨は、以下の(1)~(10)に存する。 The gist of the present invention resides in the following (1) to (10).
(1)少なくとも2層の炭素繊維強化樹脂層(A)からなる炭素繊維強化部と、少なくとも1層の繊維強化樹脂層(B)からなる繊維強化部と、の積層体からなる自動車用バンパービームであって、
前記炭素繊維強化樹脂層(A)のそれぞれは、熱可塑性樹脂と、一方向に配向性を有する連続炭素繊維からなり、
前記炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1層が、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)であり、残りの炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1層が、配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)であり、ここで、配向角はバンパービームの長手方向に対して前記連続炭素繊維の配向方向がなす角度であり、45°≦α≦75°、かつ、-45°≧β≧-75°であり、
前記繊維強化樹脂層(B)は、熱可塑性樹脂と、不連続強化繊維とからなり、
前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの少なくとも一方の表面が、前記炭素繊維強化部によって形成されている、
自動車用バンパービーム。
(1) An automobile bumper beam comprising a laminate of a carbon fiber reinforced portion comprising at least two carbon fiber reinforced resin layers (A) and a fiber reinforced portion comprising at least one fiber reinforced resin layer (B). and
Each of the carbon fiber reinforced resin layers (A) is made of a thermoplastic resin and continuous carbon fibers oriented in one direction,
At least one of the carbon fiber reinforced resin layers (A) is a carbon fiber reinforced resin layer (Aα) having an orientation angle of α, and at least one of the remaining carbon fiber reinforced resin layers (A). is a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) whose orientation angle is β, where the orientation angle is the angle formed by the orientation direction of the continuous carbon fibers with respect to the longitudinal direction of the bumper beam, and 45°≦α ≦75° and −45°≧β≧−75°,
The fiber-reinforced resin layer (B) is made of a thermoplastic resin and discontinuous reinforcing fibers,
At least one of two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed of the carbon fiber reinforced portion,
Automotive bumper beam.
(2)全ての前記炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角が、-90°以上、-15°未満の範囲または15°を超え、90°以下の範囲にある、上記(1)に記載の自動車用バンパービーム。 (2) The above (1), wherein the orientation angles of all the carbon fiber reinforced resin layers (A) are in the range of -90° or more and less than -15° or in the range of more than 15° and 90° or less. automotive bumper beam.
(3)全ての前記炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角が、αまたはβである、上記(2)に記載の自動車用バンパービーム。 (3) The automobile bumper beam according to (2) above, wherein all the carbon fiber reinforced resin layers (A) have an orientation angle of α or β.
(4)前記炭素繊維強化部が、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)と配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)とが1層ずつ隣り合って配置された少なくとも1つの対からなる、上記(3)に記載の自動車用バンパービーム。 (4) In the carbon fiber reinforced portion, a carbon fiber reinforced resin layer (Aα) having an orientation angle of α and a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) having an orientation angle of β are arranged adjacent to each other. The automotive bumper beam according to (3) above, comprising at least one pair.
(5)前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面が前記炭素繊維強化部によって形成され、他方の表面が別の前記炭素繊維強化部によって形成されている、上記(1)から(4)のいずれかに記載の自動車用バンパービーム。 (5) The above (1), wherein one of the two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed by the carbon fiber reinforced portion, and the other surface is formed by the other carbon fiber reinforced portion. The automobile bumper beam according to any one of (4) to (4).
(6)前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面のみが前記炭素繊維強化部によって形成され、
この炭素繊維強化部が、n個の前記対からなる第一の部分と、別のn個の前記対からなる第二の部分とからなり、ここでnは正の整数を表し、
前記積層方向において、前記第一の部分における積層構成と前記第二の部分における積層構成とが対称である、上記(4)に記載の自動車用バンパービーム。
(6) only one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed by the carbon fiber reinforced portion;
the carbon fiber reinforcement consists of a first portion of n said pairs and a second portion of another n said pairs, where n represents a positive integer;
The automotive bumper beam according to (4) above, wherein the lamination structure of the first portion and the lamination structure of the second portion are symmetrical in the lamination direction.
(7)前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面が前記炭素繊維強化部によって形成され、他方の表面が別の前記炭素繊維強化部によって形成され、
前記2つの面のうちの一方の表面を形成する炭素繊維強化部がm個の前記対からなり、他方の表面を形成する炭素繊維強化部が別のm個の前記対からなり、ここでmは正の整数を表し、
前記積層方向において、前記一方の表面を形成する炭素繊維強化部における積層構成と、前記他方の表面を形成する炭素繊維強化部における積層構成とが対称である、上記(4)に記載の自動車用バンパービーム。
(7) one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed by the carbon fiber reinforced portion, and the other surface is formed by the other carbon fiber reinforced portion;
The carbon fiber reinforcement forming one surface of the two faces consists of m said pairs and the carbon fiber reinforcement forming the other surface consists of another m said pairs, where m represents a positive integer and
The automobile according to (4) above, wherein in the lamination direction, the lamination structure of the carbon fiber reinforced portion forming the one surface and the lamination structure of the carbon fiber reinforced portion forming the other surface are symmetrical. bumper beam.
(8)前記αの絶対値と、前記βの絶対値が等しい、上記(1)から(7)のいずれかに記載の自動車用バンパービーム。 (8) The automobile bumper beam according to any one of (1) to (7) above, wherein the absolute value of α is equal to the absolute value of β.
(9)前記炭素繊維強化樹脂層(A)を構成する前記熱可塑性樹脂と、前記繊維強化樹脂層(B)を構成する前記熱可塑性樹脂がそれぞれ、ポリアミド、ポリカーボネート、及び変性されていてもよいポリプロピレンから選ばれる、上記(1)から(8)のいずれかに記載の自動車用バンパービーム。 (9) The thermoplastic resin constituting the carbon fiber reinforced resin layer (A) and the thermoplastic resin constituting the fiber reinforced resin layer (B) may be polyamide, polycarbonate, and modified, respectively. The automobile bumper beam according to any one of (1) to (8) above, which is selected from polypropylene.
(10)前記炭素繊維強化樹脂層(A)を構成する前記熱可塑性樹脂と、前記繊維強化樹脂層(B)を構成する前記熱可塑性樹脂とが、同一系の樹脂である、上記(9)に記載の自動車用バンパービーム。 (10) The above (9), wherein the thermoplastic resin forming the carbon fiber reinforced resin layer (A) and the thermoplastic resin forming the fiber reinforced resin layer (B) are the same type of resin. 1. A bumper beam for a motor vehicle according to .
本発明によれば、プレス成形が容易であり、かつエネルギー吸収性に優れる、繊維強化樹脂製の自動車用バンパービームを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an automotive bumper beam made of fiber-reinforced resin, which is easy to press-mold and has excellent energy absorption properties.
本発明者らは、機械的強度の高い一方向に配向性を有する連続炭素繊維層と成形が容易である不連続繊維層を積層することが、プレス成形が容易でありかつエネルギー吸収性に優れる繊維強化樹脂製の自動車用バンパービームを得るために有効であることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。 The present inventors have found that laminating a continuous carbon fiber layer having high mechanical strength and orientation in one direction and a discontinuous fiber layer that is easy to mold is easy to press mold and has excellent energy absorption. We have found that this is effective for obtaining a bumper beam for automobiles made of fiber-reinforced resin. The present invention has been made based on such findings.
本発明に係る自動車用バンパービームは、少なくとも2層の炭素繊維強化樹脂層(A)からなる炭素繊維強化部と、少なくとも1層の繊維強化樹脂層(B)からなる繊維強化部との積層体からなる。すなわち、炭素繊維強化部では、少なくとも2層の炭素繊維強化樹脂層(A)が積層されている。また、繊維強化部が、2層以上の繊維強化樹脂層(B)からなる場合、それら繊維強化樹脂層(B)が積層されている。 The automobile bumper beam according to the present invention is a laminate of a carbon fiber reinforced portion comprising at least two carbon fiber reinforced resin layers (A) and a fiber reinforced portion comprising at least one fiber reinforced resin layer (B). consists of That is, in the carbon fiber reinforced portion, at least two carbon fiber reinforced resin layers (A) are laminated. Moreover, when the fiber-reinforced portion is composed of two or more fiber-reinforced resin layers (B), the fiber-reinforced resin layers (B) are laminated.
・炭素繊維強化樹脂層(A)
それぞれの炭素繊維強化樹脂層(A)は、熱可塑性樹脂と、一方向に配向性を有する連続炭素繊維からなる。すなわち、それぞれの炭素繊維強化樹脂層(A)は、連続炭素繊維が一方向に配向した一方向材によって形成される。
・Carbon fiber reinforced resin layer (A)
Each carbon fiber reinforced resin layer (A) is composed of a thermoplastic resin and continuous carbon fibers oriented in one direction. That is, each carbon fiber reinforced resin layer (A) is formed of a unidirectional material in which continuous carbon fibers are oriented in one direction.
炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1つが、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)であり、残りの炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1つが、配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)である。ここで、配向角は、それぞれの炭素繊維強化樹脂層(A)において、バンパービームの長手方向に対して前記連続炭素繊維の配向方向がなす角度である。そして、45°≦α≦75°、かつ、-45°≧β≧-75°である。以下、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)を「Aα層」といい、また、配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)を「Aβ層」ということがある。Aα層が複数存在する場合、全てのAα層の配向角は、同じ値(α)である。Aβ層が複数存在する場合、全てのAβ層の配向角は、同じ値(β)である。 At least one of the carbon fiber reinforced resin layers (A) is a carbon fiber reinforced resin layer (Aα) having an orientation angle α, and at least one of the remaining carbon fiber reinforced resin layers (A) is oriented It is a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) having an angle β. Here, the orientation angle is the angle formed by the orientation direction of the continuous carbon fibers with respect to the longitudinal direction of the bumper beam in each carbon fiber reinforced resin layer (A). 45°≦α≦75° and −45°≧β≧−75°. Hereinafter, a carbon fiber reinforced resin layer (Aα) with an orientation angle of α is sometimes referred to as an "Aα layer", and a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) with an orientation angle of β is sometimes referred to as an "Aβ layer". When there are a plurality of Aα layers, all the Aα layers have the same orientation angle (α). When a plurality of Aβ layers are present, all the Aβ layers have the same orientation angle (β).
・繊維強化樹脂層(B)
繊維強化樹脂層(B)は、熱可塑性樹脂と、不連続強化繊維とからなる。不連続強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維など、繊維強化樹脂の分野で公知の強化繊維を利用できる。不連続強化繊維の平均繊維長は、例えば、5mm以上、100mm以下である。
・Fiber reinforced resin layer (B)
The fiber-reinforced resin layer (B) consists of a thermoplastic resin and discontinuous reinforcing fibers. As the discontinuous reinforcing fibers, known reinforcing fibers in the field of fiber-reinforced resins, such as glass fibers, carbon fibers, and organic fibers, can be used. The average fiber length of the discontinuous reinforcing fibers is, for example, 5 mm or more and 100 mm or less.
繊維強化樹脂層(B)の強化繊維は、配向性を有さなくてよい。すなわち、繊維強化樹脂層(B)において、強化繊維はランダムな方向に配されていてよい。あるいは、強化繊維は、配向性を有していてもよい。その場合、異方性を軽減する観点から、全ての繊維強化樹脂層(B)の配向角が実質的に0°もしくは90°であることが好ましい。繊維強化樹脂層(B)についての配向角は、バンパービームの長手方向に対して、強化繊維がなす角度である。 The reinforcing fibers of the fiber-reinforced resin layer (B) do not have to be oriented. That is, in the fiber-reinforced resin layer (B), the reinforcing fibers may be arranged in random directions. Alternatively, the reinforcing fibers may have orientation. In that case, from the viewpoint of reducing anisotropy, it is preferable that the orientation angles of all the fiber-reinforced resin layers (B) are substantially 0° or 90°. The orientation angle of the fiber-reinforced resin layer (B) is the angle formed by the reinforcing fibers with respect to the longitudinal direction of the bumper beam.
・積層構造
本明細書において、バンパービームが車体に取り付けられた際に、車体側を向く方向を「後方」、後方とは反対を向く方向を「前方」、上に向かう方向を「上方」、下に向かう方向を「下方」、車体右側を向く方向を「右方」、車体左側を向く方向を「左方」という。
Laminated structure In this specification, when the bumper beam is attached to the vehicle body, the direction facing the vehicle body is "rearward", the direction opposite to the rear is "forward", and the upward direction is "upper". The downward direction is called "downward," the rightward direction is called "rightward," and the leftward direction is called "leftward."
バンパービームを構成する積層体の積層方向における2つの表面のうちの少なくとも一方の表面が、炭素繊維強化部によって形成されている。 At least one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate constituting the bumper beam is formed of the carbon fiber reinforced portion.
図1(a)~(c)にそれぞれ、バンパービームの一例の断面(バンパービームの長手方向に直交する断面)を模式的に示す。バンパービームを構成する積層体1は、ハット形状の断面を有する。この積層体1において、炭素繊維強化部10と、繊維強化部20が積層されている。積層方向は、ハット形の天面(最も前方に位置する面)をなす部分において車体の前後方向である。
FIGS. 1(a) to 1(c) each schematically show a cross section of one example of a bumper beam (a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the bumper beam). A laminate 1 forming a bumper beam has a hat-shaped cross section. In this laminate 1, a carbon fiber reinforced
図1(a)に示すように、炭素繊維強化部10が後方側に、繊維強化部20が前方側に配置されてよい。あるいは、同図(b)に示すように、繊維強化部20が後方側に、炭素繊維強化部10が前方側に配置されていてもよい。これらの場合、炭素繊維強化部10と繊維強化部20がそれぞれ1つずつ存在する。また、積層体1の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面のみが炭素繊維強化部10によって形成され、他方の表面は繊維強化部20によって形成される。
As shown in FIG. 1(a), the carbon fiber reinforced
あるいは、図1(c)に示すように、繊維強化部20を挟んで、後方側と前方側の両方にそれぞれ炭素繊維強化部10が配置されていてもよい。この場合、炭素繊維強化部10が2つ存在し、繊維強化部20が1つ存在する。また、積層体1の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面が炭素繊維強化部10によって形成され、他方の表面が別の炭素繊維強化部10によって形成される。
Alternatively, as shown in FIG. 1(c), the carbon fiber reinforced
炭素繊維強化部10の積層構成例を、図2を用いて説明する。この炭素繊維強化部10では、2層の炭素繊維強化樹脂層(A)が車体の前後方向に積層されている。例えば、炭素繊維強化部10において、Aα層11が後方側に、Aβ層12が前方側に配置される。
An example of the laminated structure of the carbon fiber reinforced
図3(a)及び(b)は、それぞれAα層11及びAβ層12のハット形の天面をなす部分を、後方側から前方側に向かって見た模式図である。バンパービームの長手方向に延在し且つ車体の上下方向に延在する平面内で、炭素繊維が配向角αもしくはβ方向に配向している。
FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams of the hat-shaped top surfaces of the
積層体1が、配向角がαでもβでもない炭素繊維強化樹脂層を含むことができる。ただし、バンパービームのエネルギー吸収性の観点から、積層体1に含まれる全ての炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角が、-90°以上、-15°未満の範囲または15°を超え、90°以下の範囲にあることが好ましい。なお、配向角が90°の場合と、配向角が-90°の場合とで、配向性は同じである。また、全ての炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角がαまたはβであることが、さらに好ましい。 The laminate 1 can include a carbon fiber reinforced resin layer whose orientation angle is neither α nor β. However, from the viewpoint of energy absorption of the bumper beam, the orientation angle of all the carbon fiber reinforced resin layers (A) contained in the laminate 1 is in the range of -90° or more and less than -15° or exceeds 15°, It is preferably in the range of 90° or less. The orientation is the same when the orientation angle is 90° and when the orientation angle is −90°. Further, it is more preferable that all the carbon fiber reinforced resin layers (A) have an orientation angle of α or β.
バンパービームのエネルギー吸収性の観点から、炭素繊維強化部10が、Aα層11とAβ層12とが1層ずつ隣り合って配置された少なくとも1つの対からなることが好ましい。
From the viewpoint of energy absorption of the bumper beam, it is preferable that the carbon fiber reinforced
積層体1の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面のみが炭素繊維強化部10によって形成される場合、特には図1(a)または(b)に示すように、積層体1が炭素繊維強化部10を1つだけ有する場合、その炭素繊維強化部10が、n個の前記対(1層のAα層と1層のAβ層との対)からなる第一の部分と、別のn個の前記対からなる第二の部分とからなることが好ましい(nは正の整数を表す)。この場合、積層体1の積層方向において、前記第一の部分における積層構成と前記第二の部分における積層構成とが対称であることが、より好ましい。
When only one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate 1 is formed by the carbon fiber reinforced
例えば、後述する実施例4では、α=45°であって、第1、第3、第6及び第8層がAα層であり、β=-45°であって、第2、第4、第5及び第7層がAβ層である。第1層と第2層との対、第3層と第4層との対、第6層と第5層との対、及び第8層と第7層との対が存在する。また、実施例4では、n=4であり、第1層~第4層が第一の部分を形成し、第5層~第8層が第二の部分を形成している。そして、第4層と第5層との間の境界面を基準として、第一の部分の積層構成と第二の部分の積層構成とが積層方向に対称である。なお、第9層~第12層は、繊維強化部20を形成する。
For example, in Example 4 described later, α = 45°, the first, third, sixth and eighth layers are Aα layers, β = -45°, the second, fourth, The fifth and seventh layers are Aβ layers. There is a first and second layer pair, a third and fourth layer pair, a sixth and fifth layer pair, and an eighth and seventh layer pair. In Example 4, n=4, the first to fourth layers form the first portion, and the fifth to eighth layers form the second portion. The lamination structure of the first portion and the lamination structure of the second portion are symmetrical in the lamination direction with respect to the interface between the fourth layer and the fifth layer. Note that the ninth to twelfth layers form the fiber reinforced
また、積層体1の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面が炭素繊維強化部10によって形成され、他方の表面が別の炭素繊維強化部10によって形成される場合、特には図1(c)に示すように繊維強化部20の両側にそれぞれ炭素繊維強化部10を有する場合、一方の表面を形成する炭素繊維強化部10がm個の前記対からなり、他方の表面を形成する炭素繊維強化部10が別のm個の前記対からなることが好ましい(mは正の整数を表す)。この場合、積層体1の積層方向において、一方の炭素繊維強化部10における積層構成と、他方の炭素繊維強化部10における積層構成とが対称であることがより好ましい。
Further, when one of the two surfaces in the stacking direction of the laminate 1 is formed by the carbon fiber reinforced
例えば、後述する実施例1では、α=45°であって、第1、3、10及び12層がAα層であり、β=-45°であって、第2、4、9及び11層がAβ層である。実施例1において、第1層~第4層が一方の炭素繊維強化部10を形成し、第9層~第12層が他方の炭素繊維強化部10を形成している。第1層と第2層との対、第3層と第4層との対、第10層と第9層との対、及び第12層と第11層との対が存在する。そして、繊維強化部20(第5層~第8層)を挟んで、一方の炭素繊維強化部10の積層構成と、他方の炭素繊維強化部10の積層構成とが対称である。
For example, in Example 1 described later, α = 45 °, the first, third, tenth and 12th layers are Aα layers, and β = -45 °, the second, fourth, ninth and eleventh layers is the Aβ layer. In Example 1, the first to fourth layers form one carbon fiber reinforced
バンパービームのエネルギー吸収性の観点から、αの絶対値とβの絶対値との差が、例えば30°以下であることが好ましい。また、αの絶対値とβの絶対値が等しいことが、より好ましい。 From the viewpoint of energy absorption of the bumper beam, it is preferable that the difference between the absolute value of α and the absolute value of β is, for example, 30° or less. Also, it is more preferable that the absolute value of α and the absolute value of β are equal.
なお、繊維強化部20は、1層もしくは複数層の繊維強化樹脂層(B)からなる。
The fiber-reinforced
・熱可塑性樹脂
炭素繊維強化樹脂層(A)を構成する熱可塑性樹脂及び繊維強化樹脂層(B)を構成する熱可塑性樹脂はそれぞれ、特に限定されないが、例えばナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ナイロンMXD6等のポリアミド;低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン(酸等により変性されていてもよい);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等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリアミドイミド;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;ポリスチレン;ABS樹脂;ポリフェニレンサルファイド;液晶ポリエステル;アクリロニトリルとスチレンの共重合体;ナイロン6とナイロン66の共重合体等の樹脂を用いることができる。変性ポリオレフィンは、例えば、マレイン酸等の酸によりポリオレフィンを変性した酸変性ポリオレフィンである。炭素繊維強化樹脂層(A)を構成する熱可塑性樹脂及び繊維強化樹脂層(B)を構成する熱可塑性樹脂はそれぞれ、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
・Thermoplastic resin The thermoplastic resin constituting the carbon fiber reinforced resin layer (A) and the thermoplastic resin constituting the fiber reinforced resin layer (B) are not particularly limited, but for example, nylon 6, nylon 66,
バンパービームのエネルギー吸収性とプレス成形性の観点から、炭素繊維強化樹脂層(A)を構成する熱可塑性樹脂と、繊維強化樹脂層(B)を構成する熱可塑性樹脂が、それぞれポリプロピレン(酸等により変性されていてもよい)、ポリアミド、及びポリカーボネートから選ばれることが好ましい。 From the viewpoint of energy absorption and press moldability of the bumper beam, the thermoplastic resin constituting the carbon fiber reinforced resin layer (A) and the thermoplastic resin constituting the fiber reinforced resin layer (B) are polypropylene (acid, etc.). (which may be modified with ), polyamides, and polycarbonates.
さらに、接着性の観点から、炭素繊維強化樹脂層(A)を構成する熱可塑性樹脂と、繊維強化樹脂層(B)を構成する熱可塑性樹脂とが、同一系の樹脂であることが好ましい。複数の樹脂が同一系であるとは、それらの樹脂の主成分が共通するモノマー単位を有すること、もしくは樹脂の主成分のモノマー同士が同一の官能基で結合されていることを意味する。例えば、炭素繊維強化樹脂層(A)を構成する熱可塑性樹脂及び繊維強化樹脂層(B)を構成する熱可塑性樹脂がそれぞれ、ポリプロピレン(一方もしくは両方が酸等により変性されていてもよい)であることが好ましい。また、これらの樹脂がそれぞれ、ナイロン6及びナイロン66からなる群から選ばれる1種であることが好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of adhesion, it is preferable that the thermoplastic resin forming the carbon fiber reinforced resin layer (A) and the thermoplastic resin forming the fiber reinforced resin layer (B) are the same type of resin. The fact that a plurality of resins are the same system means that the main components of the resins have common monomer units, or that the monomers of the main components of the resins are bonded to each other by the same functional group. For example, the thermoplastic resin constituting the carbon fiber reinforced resin layer (A) and the thermoplastic resin constituting the fiber reinforced resin layer (B) are each polypropylene (one or both of which may be modified with an acid or the like). Preferably. Moreover, each of these resins is preferably one selected from the group consisting of nylon 6 and nylon 66.
・バンパービームの製造方法
炭素繊維強化樹脂層(A)を形成するために、炭素繊維強化樹脂シートを用いることができる。繊維強化樹脂層(B)を形成するために、繊維強化樹脂シートを用いることができる。例えば、炭素繊維強化樹脂シート及び繊維強化樹脂シートを適宜積み重ね、加熱加圧成形することによって、積層体1を得ることができる。得られた積層体を自動車用バンパービームとして用いることができる。炭素繊維強化部が、複数の同じ炭素繊維強化樹脂シートからなることができる。繊維強化部が、複数の同じ繊維強化樹脂シートからなることができる。炭素繊維強化樹脂シートとして一方向材を用い、Aα層を形成するために当該一方向材を配向角がαとなるように配置し、Aβ層を形成するために当該一方向材を配向角がβとなるように配置することができる。
- Manufacturing method of bumper beam A carbon fiber reinforced resin sheet can be used to form the carbon fiber reinforced resin layer (A). A fiber-reinforced resin sheet can be used to form the fiber-reinforced resin layer (B). For example, the laminate 1 can be obtained by appropriately stacking a carbon fiber reinforced resin sheet and a fiber reinforced resin sheet and subjecting them to heat and pressure molding. The resulting laminate can be used as a bumper beam for automobiles. The carbon fiber reinforced portion can consist of a plurality of identical carbon fiber reinforced resin sheets. The fiber-reinforced portion can consist of a plurality of identical fiber-reinforced resin sheets. A unidirectional material is used as the carbon fiber reinforced resin sheet, the unidirectional material is arranged so that the orientation angle is α to form the Aα layer, and the unidirectional material is arranged so that the orientation angle is α to form the Aβ layer. β can be arranged.
本発明に係る自動車用バンパービームは、クロス材を使用しないので、加熱加圧成形によって容易に作製することができる。 The automobile bumper beam according to the present invention does not use a cloth material, so it can be easily manufactured by hot pressing.
・バンパービームの形状
バンパービームの形状については特に限定されない。例えばバンパービームの断面がハット形であってもよく、ハット形のフランジ同士を張り合わせた形状でもよく、またΘ状であってもよい。
- Shape of bumper beam The shape of the bumper beam is not particularly limited. For example, the cross section of the bumper beam may be a hat shape, a shape in which hat-shaped flanges are glued together, or a Θ shape.
〔実施例1〕
シミュレーションソフト(商品名:LS-DYNA。LSTC社製)を使用して、シミュレーションによって積層体からなるバンパービームを評価した。
[Example 1]
Simulation software (trade name: LS-DYNA, manufactured by LSTC) was used to evaluate the bumper beam composed of the laminate by simulation.
シミュレーションにおいては、3点曲げ試験を模擬したモデルを作成した(図4参照)。3点曲げ試験の圧子31はR(角丸の半径)75mmを有し、2つの支持部32はR 15mmを有し、支点間距離は350mmとした。
In the simulation, a model simulating a three-point bending test was created (see FIG. 4). The
試験部材は、長さ400mmのハットチャンネル(積層体1)とした。そのハット形状は次のとおりとした(図4(b)参照)。
幅:72mm、
高さ:25mm、
厚さ:2mm、
ハット形状側面のテーパー:93°、
角部のR:4mm、
ハット形状の天面(平坦部)の幅:40mm。
The test member was a hat channel (laminate 1) with a length of 400 mm. The hat shape was as follows (see FIG. 4(b)).
Width: 72mm,
height: 25mm,
thickness: 2mm,
Hat shape side taper: 93°,
Corner R: 4 mm,
Width of hat-shaped top surface (flat portion): 40 mm.
圧子31と支持部32は剛体と設定し、ハットチャンネル(積層体1)は繊維強化樹脂複合材料として設定した。この繊維強化樹脂材料は、異方性積層体を対象とした材料物性データベース「材料58(*MAT_LAMINATED_COMPOSITE_FABRIC)」を用いて炭素繊維強化樹脂層(A)と繊維強化樹脂層(B)の積層体であるように定義した。
The
繊維強化樹脂層(B)は、実在の不連続ガラス繊維を用いた複合材料(商品名:ユニシートP4038、クオドラント・プラスチック・コンポジット・ジャパン製。熱可塑性樹脂:ポリプロピレン)を想定して、繊維方向の弾性率が6,400MPa、繊維直交方向の弾性率が6,400MPaである等方性材料(表において「GMT」と示す)として設定し、破壊は生じないものとした。 The fiber-reinforced resin layer (B) assumes a composite material (trade name: Unisheet P4038, made by Quadrant Plastic Composite Japan, manufactured by Quadrant Plastic Composite Japan, thermoplastic resin: polypropylene) using real discontinuous glass fibers, It was set as an isotropic material (denoted as "GMT" in the table) with a modulus of elasticity of 6,400 MPa and a modulus of elasticity perpendicular to the fiber of 6,400 MPa, and no failure was assumed.
炭素繊維強化樹脂層(A)は、実在の一方向連続繊維複合材料(後述する製造例1によって製造したもの。熱可塑性樹脂:酸変性ポリプロピレン)を想定して、繊維方向の弾性率が101,000MPa、繊維直交方向の弾性率が4,600MPaである異方性材料(表において「CFUD」と示す)として設定した。また繊維方向において圧縮強度は460MPa、引張強度は1570MPa、繊維直交方向において圧縮強度は70MPa、引張強度は21MPa、せん断強度は207MPaとして設定した。シミュレーションにおいては各要素において上記の強度を超える応力が発生した場合、要素が除去されるよう設定した。 The carbon fiber reinforced resin layer (A) assumes an existing unidirectional continuous fiber composite material (manufactured by Production Example 1 described later; thermoplastic resin: acid-modified polypropylene), and has an elastic modulus in the fiber direction of 101, 000 MPa and an elastic modulus in the direction perpendicular to the fiber of 4,600 MPa (indicated as "CFUD" in the table) as an anisotropic material. The compressive strength was set to 460 MPa and the tensile strength to 1570 MPa in the fiber direction, and the compressive strength was set to 70 MPa, the tensile strength to 21 MPa, and the shear strength to 207 MPa in the fiber orthogonal direction. In the simulation, the element was set to be removed when stress exceeding the above strength occurred in each element.
また、シミュレーションでは、圧子31とハットチャンネル(積層体1)との接触、及び支持部32とハットチャンネルとの接触は、拘束のない接触と定義した。さらに、圧子が一定の速度100mm/sで積層方向(前方から後方に向かう方向)に40mm移動するように設定した。シミュレーションの結果として、圧子の移動量と、圧子が受ける反力を読み込み、同時刻における移動量と反力をグラフ化することにより、3点曲げ試験時に確認されるような変位と荷重の関係を再現した(図5、図6参照)。
In the simulation, the contact between the
バンパービームのエネルギー吸収性を表す指標として、このようにして得られた変位-荷重曲線における、荷重最大値を示す変位を評価した。荷重最大値を示す変位が大きいほど、エネルギー吸収性が良いと言える。 As an index representing the energy absorbability of the bumper beam, the displacement indicating the maximum load value in the displacement-load curve thus obtained was evaluated. It can be said that the larger the displacement indicating the maximum load value, the better the energy absorption.
ハットチャンネルの積層構成は、支持部32側から圧子31側に向かって、下表に示すとおりとした。なお、第1層が支持部32に最も近く(最も後方側)、第12層が圧子31に最も近い(最も前方側)。全ての炭素繊維強化樹脂層(A)は、同一の材料からなる(配向角以外は同一である)。また全ての繊維強化樹脂層(B)は、同一の材料からなる(配向角以外は同一である)。なお、それぞれ厚さが0.25mmである4つの繊維強化樹脂層(B)を重ねているが、これは単にシミュレーションの都合による。これら4つの繊維強化樹脂層(B)は、実際には、厚さ1mmの1つの層であってもよい。他の例についても同様である。
The lamination structure of the hat channel was as shown in the table below from the
最大荷重は3710Nであり、そのときの変位は24mmであった。 The maximum load was 3710N and the displacement at that time was 24mm.
・製造例1
ここで炭素繊維強化樹脂層(A)として想定した一方向連続繊維複合材料は、次のようにして製造した。炭素繊維(商品名:パイロフィルTR 50S、三菱ケミカル製、炭素繊維直径7μm)を一方向に、かつ平面状に引き揃えて、目付が72g/m2である繊維シートとした。酸変性ポリプロピレン樹脂(商品名:モディックP958V、三菱ケミカル製)からなる目付が36g/m2のフィルムによって、該繊維シートを両面から挟んだ。これらをカレンダロールに複数回通して加熱と加圧を行い、樹脂を繊維シートに含浸させ、繊維体積含有率(Vf)が33体積%、厚み125μmの一方向連続繊維複合材料を作製した。
・Manufacturing example 1
The unidirectional continuous fiber composite material assumed here as the carbon fiber reinforced resin layer (A) was produced as follows. Carbon fibers (trade name: Pyrofil TR 50S, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., carbon fiber diameter 7 μm) were aligned in one direction and flat to form a fiber sheet having a basis weight of 72 g/m 2 . The fiber sheet was sandwiched from both sides by films having a basis weight of 36 g/m 2 made of acid-modified polypropylene resin (trade name: Modic P958V, manufactured by Mitsubishi Chemical). These were passed through calender rolls multiple times to be heated and pressurized to impregnate the fiber sheet with the resin to produce a unidirectional continuous fiber composite material having a fiber volume content (Vf) of 33% by volume and a thickness of 125 μm.
〔実施例2〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は3730Nであり、そのときの変位は32mmであった。
[Example 2]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3730N and the displacement at that time was 32mm.
〔実施例3〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は3770Nでの変位は40mmであった。
[Example 3]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3770N and the displacement was 40mm.
〔比較例1〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2290Nであり、そのときの変位は9mmであった。
[Comparative Example 1]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2290N and the displacement at that time was 9mm.
〔比較例2〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は3340Nであり、そのときの変位は16mmであった。
[Comparative Example 2]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3340N and the displacement at that time was 16mm.
〔実施例4〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2650Nであり、そのときの変位は23mmであった。
[Example 4]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2650N and the displacement at that time was 23mm.
〔実施例5〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2660Nであり、そのときの変位は27mmであった。
[Example 5]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2660N and the displacement at that time was 27mm.
〔実施例6〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2730Nであり、そのときの変位は31mmであった。
[Example 6]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2730 N and the displacement at that time was 31 mm.
〔比較例3〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2270Nであり、そのときの変位は9mmであった。
[Comparative Example 3]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2270N and the displacement at that time was 9mm.
〔比較例4〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2520Nであり、そのときの変位は15mmであった。
[Comparative Example 4]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2520N and the displacement at that time was 15mm.
〔実施例7〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2470Nであり、そのときの変位は25mmであった。
[Example 7]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2470N and the displacement at that time was 25mm.
〔比較例5〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は2740Nであり、そのときの変位は11mmであった。
[Comparative Example 5]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 2740N and the displacement at that time was 11 mm.
〔実施例8〕
下表のとおりの積層構成とした。ここで、繊維強化樹脂層(B)は、実在の不連続炭素繊維を用いた複合材料(後述する製造例2によって製造したもの。熱可塑性樹脂:酸変性ポリプロピレン)を想定して、繊維方向の弾性率が29,600MPa、繊維直交方向の弾性率が18,000MPaである異方性材料(表において「CMT」と示す)として設定した。また繊維方向において圧縮強度は340MPa、引張強度は340MPa、繊維直交方向において圧縮強度は250MPa、引張強度は250MPa、せん断強度は207MPaとして設定した。
[Example 8]
The lamination structure was as shown in the table below. Here, the fiber-reinforced resin layer (B) is assumed to be a composite material using actual discontinuous carbon fibers (manufactured by Production Example 2 described later. Thermoplastic resin: acid-modified polypropylene). It was set as an anisotropic material (denoted as "CMT" in the table) with a modulus of elasticity of 29,600 MPa and a modulus of elasticity perpendicular to the fiber of 18,000 MPa. The compressive strength was set at 340 MPa and the tensile strength at 340 MPa in the fiber direction, and the compressive strength was set at 250 MPa, the tensile strength at 250 MPa and the shear strength at 207 MPa in the direction perpendicular to the fiber.
上記以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は4810Nであり、そのときの変位は21mmであった。 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except for the above. The maximum load was 4810N and the displacement at that time was 21 mm.
・製造例2
製造例1で得られた一方向連続繊維複合材料から、220mm(繊維軸に対して0゜方向)×900mm(繊維軸に対して90゜方向)の矩形のシートを切り出した。カッティングプロッタ(商品名:L-2500カッティングプロッタ、レザック製)を用いて、強化繊維の繊維軸となす角度の絶対値が45゜、強化繊維の繊維長が25mmになるように、切り出したシートに強化繊維を切断する深さの切込みを入れ、切込入りシートを得た。この切込入りシートを強化繊維の繊維軸が同一方向となるように2枚積層してシート積層体を得た。シート積層体の厚みは0.25mmであった。加圧装置として、ロールの軸方向が材料(当該シート積層体)の走行方向に対する直交方向に一致する2段式のプレスロールを備え、上下のベルトが1.0m/分で駆動するダブルベルト式加熱加圧機を用いた。前記シート積層体を、前記ダブルベルト式加熱加圧機に、前記直交方向に対して強化繊維の繊維軸の方向がなす角度が0°となるように投入した。ダブルベルト式加熱加圧機では、ロール温度270℃、線圧10.7N/mの条件の2段式のプレスロールにより、シート積層体を加熱して熱可塑性樹脂を溶融させた状態で加圧した。その後、ロール温度30℃、線圧2.5N/mの条件の1段式の温水ロールを備えた1.5mの冷却区間を通過させ、熱可塑性樹脂を固化させて、不連続炭素繊維を用いた複合材料を得た。なお、シート積層体の走行速度は、ベルトの駆動速度と同じとした。
・Manufacturing example 2
A rectangular sheet of 220 mm (0° direction with respect to the fiber axis)×900 mm (90° direction with respect to the fiber axis) was cut out from the unidirectional continuous fiber composite material obtained in Production Example 1. Using a cutting plotter (trade name: L-2500 cutting plotter, manufactured by Leathac), the absolute value of the angle formed with the fiber axis of the reinforcing fiber is 45 °, and the fiber length of the reinforcing fiber is 25 mm. Incisions were made to a depth sufficient to cut the reinforcing fibers to obtain a sheet with incisions. A sheet laminate was obtained by laminating two of the cut sheets such that the fiber axes of the reinforcing fibers are in the same direction. The thickness of the sheet laminate was 0.25 mm. As a pressurizing device, it is equipped with two-stage press rolls whose axial direction coincides with the direction perpendicular to the running direction of the material (the sheet laminate), and a double belt type in which the upper and lower belts are driven at 1.0 m / min. A heating press was used. The sheet laminate was put into the double belt type heating and pressing machine so that the angle formed by the direction of the fiber axes of the reinforcing fibers with respect to the orthogonal direction was 0°. In the double-belt type heating and pressurizing machine, the sheet laminate was heated and pressurized in a state where the thermoplastic resin was melted by a two-stage press roll with a roll temperature of 270° C. and a linear pressure of 10.7 N/m. . After that, it is passed through a 1.5 m cooling section equipped with a single-stage hot water roll under the conditions of a roll temperature of 30 ° C. and a linear pressure of 2.5 N / m to solidify the thermoplastic resin and use discontinuous carbon fibers. A composite material was obtained. The running speed of the sheet laminate was the same as the driving speed of the belt.
〔実施例9〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は4490Nであり、そのときの変位は26mmであった。
[Example 9]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 4490N and the displacement at that time was 26mm.
〔実施例10〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3780であり、そのときの変位は28mmであった。
[Example 10]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3780 and the displacement at that time was 28 mm.
〔比較例6〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3520であり、そのときの変位は10mmであった。
[Comparative Example 6]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3520 and the displacement at that time was 10 mm.
〔比較例7〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は4310であり、そのときの変位は14mmであった。
[Comparative Example 7]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 4310 and the displacement at that time was 14 mm.
〔実施例11〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は4440Nであり、そのときの変位は23mmであった。
[Example 11]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 4440N and the displacement at that time was 23mm.
〔実施例12〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は4300Nであり、そのときの変位は27mmであった。
[Example 12]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 4300N and the displacement at that time was 27mm.
〔実施例13〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3720Nであり、そのときの変位は27mmであった。
[Example 13]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3720N and the displacement at that time was 27mm.
〔比較例8〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3470Nであり、そのときの変位は10mmであった。
[Comparative Example 8]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3470N and the displacement at that time was 10mm.
〔比較例9〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3580Nであり、そのときの変位は10mmであった。
[Comparative Example 9]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3580N and the displacement at that time was 10mm.
〔比較例10〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3960Nであり、そのときの変位は16mmであった。
[Comparative Example 10]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3960N and the displacement at that time was 16mm.
〔実施例14〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は4950Nであり、そのときの変位は22mmであった。
[Example 14]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 4950N and the displacement at that time was 22mm.
〔実施例15〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は4110Nであり、そのときの変位は24mmであった。
[Example 15]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 4110N and the displacement at that time was 24mm.
〔実施例16〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3430Nであり、そのときの変位は24mmであった。
[Example 16]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3430N and the displacement at that time was 24mm.
〔比較例11〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は4570Nであり、そのときの変位は12mmであった。
[Comparative Example 11]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 4570N and the displacement at that time was 12mm.
〔比較例12〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は5120Nであり、そのときの変位は18mmであった。
[Comparative Example 12]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 5120N and the displacement at that time was 18mm.
〔比較例13〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例8と同様の評価を行った。最大荷重は3050Nであり、そのときの変位は20mmであった。
[Comparative Example 13]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 8, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3050N and the displacement at that time was 20mm.
〔実施例17〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は3730Nであり、そのときの変位は27mmであった。
[Example 17]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3730N and the displacement at that time was 27mm.
〔実施例18〕
下表のとおりの積層構成とした以外は、実施例1と同様の評価を行った。最大荷重は3820Nであり、そのときの変位は30mmであった。
[Example 18]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that the laminated structure was as shown in the table below. The maximum load was 3820N and the displacement at that time was 30mm.
以上の結果を表32及び33にまとめる。これらの表において、慣用される表記法を用いて積層構成を略記するが、各例の積層構成は、上に詳述される。なお、当該略記における「s」は、「対称」を意味する。 The above results are summarized in Tables 32 and 33. In these tables, conventional notation is used to abbreviate the stacking configurations, but the stacking configuration for each example is detailed above. In addition, "s" in the said abbreviation means "symmetrical."
図5には、実施例8~10及び比較例6~7において得られた変位-荷重曲線を示す。図6には実施例14~16及び比較例11~13において得られた変位-荷重曲線を示す。前述の最大荷重と、最大荷重を与える変位は、このような曲線から読み取ったものである。 FIG. 5 shows the displacement-load curves obtained in Examples 8-10 and Comparative Examples 6-7. FIG. 6 shows the displacement-load curves obtained in Examples 14-16 and Comparative Examples 11-13. The aforementioned maximum load and the displacement that gives the maximum load are read from such a curve.
1 バンパービームを構成する積層体
10 炭素繊維強化部
11 配向角がαである炭素繊維強化樹脂層
12 配向角がβである炭素繊維強化樹脂層
20 繊維強化部
1 Laminate constituting a
Claims (6)
前記炭素繊維強化樹脂層(A)のそれぞれは、熱可塑性樹脂と、一方向に配向性を有する連続炭素繊維からなり、
前記炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1層が、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)であり、残りの炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1層が、配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)であり、ここで、配向角はバンパービームの長手方向に対して前記連続炭素繊維の配向方向がなす角度であり、45°≦α≦75°、かつ、-45°≧β≧-75°であり、
前記繊維強化樹脂層(B)は、熱可塑性樹脂と、不連続強化繊維とからなり、
前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの少なくとも一方の表面が、前記炭素繊維強化部によって形成され、
全ての前記炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角が、-90°以上、-15°未満の範囲または15°を超え、90°以下の範囲にあり、
全ての前記炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角が、αまたはβであり、
前記炭素繊維強化部が、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)と配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)とが1層ずつ隣り合って配置された少なくとも1つの対からなり、
前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面のみが前記炭素繊維強化部によって形成され、
この炭素繊維強化部が、n個の前記対からなる第一の部分と、別のn個の前記対からなる第二の部分とからなり、ここでnは正の整数を表し、
前記積層方向において、前記第一の部分における積層構成と前記第二の部分における積層構成とが対称である、自動車用バンパービーム。 An automotive bumper beam comprising a laminate of a carbon fiber reinforced portion comprising at least two carbon fiber reinforced resin layers (A) and a fiber reinforced portion comprising at least one fiber reinforced resin layer (B). ,
Each of the carbon fiber reinforced resin layers (A) is made of a thermoplastic resin and continuous carbon fibers oriented in one direction,
At least one of the carbon fiber reinforced resin layers (A) is a carbon fiber reinforced resin layer (Aα) having an orientation angle of α, and at least one of the remaining carbon fiber reinforced resin layers (A). is a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) whose orientation angle is β, where the orientation angle is the angle formed by the orientation direction of the continuous carbon fibers with respect to the longitudinal direction of the bumper beam, and 45°≦α ≦75° and −45°≧β≧−75°,
The fiber-reinforced resin layer (B) is made of a thermoplastic resin and discontinuous reinforcing fibers,
At least one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed by the carbon fiber reinforced portion,
The orientation angles of all the carbon fiber reinforced resin layers (A) are in the range of -90° or more and less than -15° or in the range of more than 15° and 90° or less,
The orientation angle of all the carbon fiber reinforced resin layers (A) is α or β,
At least one carbon fiber reinforced resin layer (Aα) having an orientation angle of α and a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) having an orientation angle of β are arranged adjacent to each other. consists of a pair,
Only one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed by the carbon fiber reinforced portion,
the carbon fiber reinforcement consists of a first portion of n said pairs and a second portion of another n said pairs, where n represents a positive integer;
A bumper beam for a motor vehicle, wherein, in the stacking direction, the stacking configuration of the first portion and the stacking configuration of the second portion are symmetrical.
前記炭素繊維強化樹脂層(A)のそれぞれは、熱可塑性樹脂と、一方向に配向性を有する連続炭素繊維からなり、
前記炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1層が、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)であり、残りの炭素繊維強化樹脂層(A)のうちの少なくとも1層が、配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)であり、ここで、配向角はバンパービームの長手方向に対して前記連続炭素繊維の配向方向がなす角度であり、45°≦α≦75°、かつ、-45°≧β≧-75°であり、
前記繊維強化樹脂層(B)は、熱可塑性樹脂と、不連続強化繊維とからなり、
前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの少なくとも一方の表面が、前記炭素繊維強化部によって形成され、
全ての前記炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角が、-90°以上、-15°未満の範囲または15°を超え、90°以下の範囲にあり、
全ての前記炭素繊維強化樹脂層(A)の配向角が、αまたはβであり、
前記炭素繊維強化部が、配向角がαである炭素繊維強化樹脂層(Aα)と配向角がβである炭素繊維強化樹脂層(Aβ)とが1層ずつ隣り合って配置された少なくとも1つの対からなり、
前記積層体の積層方向における2つの表面のうちの一方の表面が前記炭素繊維強化部によって形成され、他方の表面が別の前記炭素繊維強化部によって形成され、
前記2つの表面のうちの一方の表面を形成する炭素繊維強化部がm個の前記対からなり、他方の表面を形成する炭素繊維強化部が別のm個の前記対からなり、ここでmは正の整数を表し、
前記積層方向において、前記一方の表面を形成する炭素繊維強化部における積層構成と、前記他方の表面を形成する炭素繊維強化部における積層構成とが対称である、自動車用バンパービーム。 An automotive bumper beam comprising a laminate of a carbon fiber reinforced portion comprising at least two carbon fiber reinforced resin layers (A) and a fiber reinforced portion comprising at least one fiber reinforced resin layer (B). ,
Each of the carbon fiber reinforced resin layers (A) is made of a thermoplastic resin and continuous carbon fibers oriented in one direction,
At least one of the carbon fiber reinforced resin layers (A) is a carbon fiber reinforced resin layer (Aα) having an orientation angle of α, and at least one of the remaining carbon fiber reinforced resin layers (A). is a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) whose orientation angle is β, where the orientation angle is the angle formed by the orientation direction of the continuous carbon fibers with respect to the longitudinal direction of the bumper beam, and 45°≦α ≦75° and −45°≧β≧−75°,
The fiber-reinforced resin layer (B) is made of a thermoplastic resin and discontinuous reinforcing fibers,
At least one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed by the carbon fiber reinforced portion,
The orientation angles of all the carbon fiber reinforced resin layers (A) are in the range of -90° or more and less than -15° or in the range of more than 15° and 90° or less,
The orientation angle of all the carbon fiber reinforced resin layers (A) is α or β,
At least one carbon fiber reinforced resin layer (Aα) having an orientation angle of α and a carbon fiber reinforced resin layer (Aβ) having an orientation angle of β are arranged adjacent to each other. consists of a pair,
one surface of the two surfaces in the stacking direction of the laminate is formed by the carbon fiber reinforced portion, and the other surface is formed by the other carbon fiber reinforced portion;
wherein the carbon fiber reinforcement forming one of said two surfaces consists of m said pairs and the carbon fiber reinforcement forming the other surface consists of another m said pairs, m represents a positive integer,
A bumper beam for an automobile , wherein a lamination structure of the carbon fiber reinforced portion forming the one surface and a lamination structure of the carbon fiber reinforced portion forming the other surface are symmetrical in the lamination direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019025219A JP7223261B2 (en) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | automotive bumper beam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019025219A JP7223261B2 (en) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | automotive bumper beam |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020131827A JP2020131827A (en) | 2020-08-31 |
JP7223261B2 true JP7223261B2 (en) | 2023-02-16 |
Family
ID=72277542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019025219A Active JP7223261B2 (en) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | automotive bumper beam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7223261B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013176876A (en) | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Teijin Ltd | Manufacturing method of molding |
WO2014136858A1 (en) | 2013-03-07 | 2014-09-12 | 東レ・カーボンマジック株式会社 | Bumper device for automobile |
JP2016013788A (en) | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle bumper beam structure |
US20160167609A1 (en) | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Shape Corp. | Pultruded beam, and apparatus and methods for manufacturing |
JP2018144631A (en) | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 本田技研工業株式会社 | Bumper for vehicle |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8316732D0 (en) * | 1983-06-20 | 1983-07-20 | Secretary Industry Brit | Zone-stiffened composites |
KR101780568B1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-09-22 | 한화첨단소재 주식회사 | Bumper beam for vehicle with enhanced crash capability, method of manufacturing thereof and bumper system |
-
2019
- 2019-02-15 JP JP2019025219A patent/JP7223261B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013176876A (en) | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Teijin Ltd | Manufacturing method of molding |
WO2014136858A1 (en) | 2013-03-07 | 2014-09-12 | 東レ・カーボンマジック株式会社 | Bumper device for automobile |
JP2016013788A (en) | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle bumper beam structure |
US20160167609A1 (en) | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Shape Corp. | Pultruded beam, and apparatus and methods for manufacturing |
JP2018144631A (en) | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 本田技研工業株式会社 | Bumper for vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020131827A (en) | 2020-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5844967B2 (en) | Fiber-reinforced thermoplastic resin molded article and method for producing the same | |
US9707725B2 (en) | Method of making a sandwich-type, compression-molded, composite component having a cellulose-based core and improved surface appearance | |
JP5571869B2 (en) | Lightweight composite thermoplastic sheet with reinforcing skin | |
JP5920690B2 (en) | Pre-preg sheet material and manufacturing method thereof | |
JP5597134B2 (en) | Molding method of molding material | |
JP6085798B2 (en) | COMPOSITE MATERIAL FOR 3D SHAPE FORMING AND ITS MANUFACTURING METHOD | |
JP5968600B2 (en) | Fiber-reinforced thermoplastic resin molded article and method for producing the same, and composite and method for producing the same | |
WO2008105828A4 (en) | Composite laminate and method of manufacture | |
CN106114429B (en) | Composite construction bumper collision prevention girders and manufacturing method | |
JP2015178241A (en) | Method of producing fiber-reinforced resin material | |
JP2015051629A (en) | Method for producing laminate substrate and laminate substrate | |
WO2022260186A1 (en) | Laminate for pressing, and pressed laminate | |
US10611328B2 (en) | Composite material structural member and method of manufacturing the composite material structural member | |
JP7223261B2 (en) | automotive bumper beam | |
JP2010138953A (en) | Energy absorbing member and manufacturing method therefor | |
JP6955872B2 (en) | Fiber reinforced plastic molded product | |
JP2976913B2 (en) | Composite long fiber reinforced thermoplastic resin stampable sheet and bumper beam obtained by molding the same | |
JP6784493B2 (en) | Lower arm | |
JP7178286B2 (en) | automotive bumper beam | |
JP2021054106A (en) | Fiber-reinforced resin composite material and method for manufacturing fiber-reinforced resin composite material | |
CN109130238B (en) | Method for manufacturing rear floor beam | |
JP2020124837A (en) | Edge structure of fiber reinforced resin structure | |
JP4459401B2 (en) | Composite beam forming method | |
JP2009083441A (en) | Manufacturing method of fiber-reinforced resin structure | |
JP2019077061A (en) | Resin structure and method for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221020 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221025 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221215 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230118 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7223261 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |