JPH03161322A - 繊維強化樹脂製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、自動車のサスペンションアームのような軸の
端部に目玉部を有する繊維強化樹脂製品の製造方法に関
する． 《従来の技術》 自動車の軽量化のために、サスペンションアームも繊維
強化樹脂（ＦＲＰ　：　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃ
ｅｄｐｌａｓｔｉｃｓ）で作ることが試みられている．
サスペンションアームには軸端部にゴムプッシュ等のた
めの目玉部を有しているので、これを繊維強化樹脂で製
造する場合は、第７図に示すように熱硬化性樹脂を含浸
させた連続繊維（樹脂含漫連続繊維）　１１を、プッシ
ュ用スリーブ１２．　１２やボールジョイント用スリー
ブ１３に巻き付けながらそれら間に配繊すること（ワイ
ンディング）により製造するのが生産性の面で有利であ
る。このような方法はフィラメントワインディング法と
して知られており、例えば特開昭５８−１１８２１５号
、同６１−６０３７０号、同６３−２３０１９号公報等
に開示されている。なお上記の連続繊維は炭素繊維フィ
ラメント、ガラス繊維フィラメント等の強化用繊維フィ
ラメントを纏わり合わせて長繊維としたちのであり、ワ
インディングパターンとしては第８図（ａｌ　（ｂｌ及
び（ｃｌ　に示すようなパターンがある。そしてワイン
ディングして得られた累積繊維束はその後、寸法精度の
向上、品質の安定化、強度・剛性の向」二のため型を用
いて、例えば第９図に示すように上型１５、下型ｌ６及
び中型ｌ７で成形される．《発明が解決しようとする課
題》 上記のようにフィラメントワインデインク法により軸部
と目玉部を一体に成形する場合、配繊方向が限られてい
るので、第ｌＯ図に示すように目玉部８と軸部９の間に
空隙（繊維非充填部位）５が生じることになる．勿論、
後にこの空隙５を埋めるように型で成形されるが，空隙
を完全に無くすことは困難であり，第１１図に示すよう
に繊維の分岐部６ａに小さくなった空隙として残る．こ
うしたサスペンションアームは第１２図に示すように軸
部９と目玉部８を引き裂くような引っ張り荷重Ｆが加わ
ると、繊維の分岐部６ａの樹脂が荷重を受け持たなけれ
ばならないので，高荷重が加わった場合この空隙５から
進展するクラックによって破壊することが多く、目玉部
８と軸部９の境界部がサスペンションアームの最弱部位
となっている．またＡ型サスペンションアームを第１３
図に示すように通常使用される状態と変わらぬように試
験装置に取り付けて負荷Ｆを加え、空隙の太きさと破壊
荷重の関係を調べたところ、第１４図のグラフに示すよ
うに空隙が大きいほど破壊され易いことが確かめられた
． 本発明はこのような空隙による破壊の問題を解決する目
的でなされたちのであり、その解決しようとする課題は
、フィラメントワインディング法によってち空隙を生じ
ない、目玉部と軸部を有する繊維強化樹脂製品の製造方
法を提供することである． （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するための本発明の繊維強化樹脂製品の
製造方法は、軸端部に目玉部を有する繊紐強化樹脂製品
をフィラメントワインディング法で製造するに際し、目
玉部を形成する部位に、涙滴状の外形を有するインサー
トを用い、その涙滴頂上部を軸部側に向けた状態で樹脂
含浸連続繊維をワインディングした後、その累積繊維束
を成形型を用いて収束成形することを特徴とする。

インサートの外形は、従来の方法で生じていた空隙を完
全に埋めるような形・大きさであることが重要である．
インサートは、断面略三角形の涙滴頂上部と断面円形の
主体部とから成るが，主体部中央には言うまでちなく目
玉孔を有し、この孔を利用してインサートをワインディ
ング装置に取り付け、その涙滴頂上部を軸部側に向けた
状態で樹脂含浸連続繊維をワインディングすればよい．
繊維に含浸させる樹脂としては、一般的なＦＲＰ用樹脂
でよく、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる．一方
、連続繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、ケブラー繊
維等の一般的なプラスチック強化用繊維で十分である．
涙滴形状のインサートの材質としては特に限定されず金
属等でもよいが、軸部と同材質の未硬化ＦＲＰ　（シー
トモールディングコンバウンド：ＳＭＣ）を用いると，
その流動性のある樹脂が繊維非充填部位にも流れ込み、
空隙が全くなくなるので好ましい． 本発明方法を適用できる目玉部と軸部を有する製品とし
ては、例えばサスペンションアーム、コネクティングロ
ッド，リーフスプリング等を挙げることができる． 《作用》 目玉部を形成する部位に、涙滴状の外形を有するインサ
ートを用い、その涙滴頂上部を軸部側に向けた状態で樹
脂含浸連続繊維をワインディングすると、本来空隙とな
る部位にインサートが充填された格好となるので空隙は
生じない。

次に空隙を小さくするほど強度が高まることをサスペン
ションアームの場合で説明する．第４図（ａｌ及びｌｂ
）に示すように、インサートｌａ，ｌｂの形状の違いか
ら、大きな空隙（長さβ，）を生じたサスペンションア
ーム（ａ）と，小さな空隙（長さＩ２２）を生じたサス
ペンションアーム（ｂｌ　とでは、インサートに軸方向
への力Ｆが作用した場合、インサートと空隙５表面との
接声における接綿に垂直な方向の力ｆは同一となるが．
　　ｆｘＩ２＋　．ｆＸＪ２ａといったモーメントに差
が生じる．それにより（ａｌ　よりもｔｂ＋の方がクラ
ックの発生・進展は少なくなる．以上のことはインサー
トが繊維強化樹脂に接着されていない場合であって、通
常インサートは繊維強化樹脂と接着する．するとｆａ）
よりもｆｂｌの方がインサートと繊ｔ１ｔ強化樹脂との
接着面積が広いから、力Ｆによるインサートの変位は少
ない．変位が少なくむればｆち小さくなるのでクラック
が更に起こりにくくなる． 大きな空隙５があると第５図（ａ）に示すように左右か
らの圧縮又は図面に垂直な方向の荷重によって目玉部８
は変形するが、第５図ｆｂ）に示すようにインサート１
と繊維強化樹脂ｌＯが接着されていると変形ひずみは小
さくなり、破壊荷重は高くなる． 特には図面に垂直方向の曲げ荷重を受ける場合、繊維の
分岐部に発生する応力は本発明の方が小さくなる．これ
は第６図に示すように本発明による繊維の分岐部６が従
来の繊維の分岐部６ａに較べ、固定点である目玉部から
より離れた位置にあるので、モーメントアームが短くな
るからである。

《実施例》 以下、本発明の一実施例を図面を用いながら説明する。

第７図に示すような、プッシュ用スリーブ１２　，ｌ２
とボールジョイント用スリーブ１３の間に所定のパター
ンで樹脂含浸連続緻維１１をワインディングする装置を
用いて繊維強化樹脂製サスペンションアームを製造する
に際し、従来のスリーブ１２，１２，ｌ３に代えて繊維
束の流れに即した外形状のインサートを予め装着Ｌ７て
おく．例えばゴムプッシュ部には第ｌ図に示すような冫
戻滴状の外形を有するインサートｌを用いる． 該インサートｌは、内側がゴムプッシュ川の目玉孔４に
なる金属スリーブ２と，その外側のＦＲＰインサート体
３とからなっている。ＦＲＰインサ１へ体３は、ワイン
ディングする樹脂含浸連続繊維と同し材料でできており
、マトリックスとして不飽和ポリエステル樹脂がまた強
化用繊ｊ１１としてガラス繊維が用いられたＳＭＣ　（
ブリブレグ）からなり、形状を保つように半硬化状態と
なってぃる。

樹脂含浸連続繊維をワインディングした後、常法に従い
第８図に示すように上型ｌ５、下型１６及び中型１７で
圧縮成形し、加熱硬化させる。最終製品として得られた
サスペンションアームの目玉部と軸部の境界部を第２図
に示す。半硬化状態のインサートにワインディングする
時ならびに圧縮成形する時に、インサートが変形しまた
流動するので最終製品として得られたサスペンションア
ームには空隙が全く残らない。

本実施例では、樹脂含浸連続繊維をインサートの垣りに
巻き付けることを含む第８図（ａ）に示すようなワイン
ディングパターンを主采用したが、インサートの遡りに
巻き付けない第８図ｆｂ）又はｆｃｌ　に示すパターン
でワインディングすると第３図に示すようなサスペンシ
ョンアームが得られる．第２図と比較して繊維の分岐部
６の位置に違いのあることが分かるが、繊維どうし及び
繊維とＦＲＰインサート体は一体化しているので強度特
性：こ差は殆ど生じない。

４ 《発明の効果》 以上の如く、本発明の繊維強化樹脂製品の製造方〆去に
よれば、目玉部を形成する部位に、涙滴状の外形を有す
るインサートを用い、その涙滴頂上部を軸部側に向けた
状態で樹脂含漕連続繊維をワインディングするようにし
たので，目玉部に空隙がなく一段と強度の向上した繊維
強化樹脂製品が得られる． また、この強度の向上により繊維強化樹脂の応用範囲が
広がり、例えば金属製の目玉部と軸部を有する自動車部
品を繊維強化樹脂製にすることが可能になるので、本発
明方法は自動車の軽量化、低コスト化等に大きく貢献で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例で使用されたインサート
を示す斜視図、 第２図は上記実施例により得られたサスペンションアー
ムの部分構造を示す正面図、第３図はワインディングパ
ターンを変更して得られたサスペンションアームの部分
構造を示す正面図、 第４図ないし第６図はインサートの有無により生ずる作
用の相違の説明図、 第７図はワインディング装置を示す斜視図，第８図は様
々なワインディングパターンを示す図、 第９図は成形方法を示す斜視図、 第１０図ないし第１２図は従来の製造方注の問題，由の
説明図、 第１３図は強度試験方法の説明図， 第１４図はその試験における空隙の大きさとＦａ壊荷重
の関係を示すグラフである． 図中：

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸端部に目玉部を有する繊維強化樹脂製品をフィラメン
   トワインディング法で製造するに際し、目玉部を形成す
   る部位に、涙滴状の外形を有するインサートを用い、そ
   の涙滴頂上部を軸部側に向けた状態で樹脂含浸連続繊維
   をワインディングした後、その累積繊維束を型を用いて
   収束成形することを特徴とする繊維強化樹脂製品の製造
   方法。