JPH03204421A - Ｆｒｐ構造体 - 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ＦＲＰ構造体、更に詳しくは衝撃的な圧縮力を
吸収することができるＦＲＰ構遺体に関するものである
。

［従来の技術Ｉ ＦＲＰ（繊維強化樹脂）構造体は軽量で強度が大きく、
耐腐食性や成形性に優れているなどの種々の利点を有す
ることから、各種の分野における応用が検討されている
。例えば自動車への応用においては、部品や外板のみな
らず構造部材への応用も検討されている。ところで鋼製
のフレームを有するトラックやトラクタなどの重量の大
きな車両用として、実開昭５９−１９６３７３号公報に
は、車両フレームの前端又は後端部分におけるサイトレ
ールに適数の凹所を設け、フレーム長手方向に作用する
設定値以上の衝撃力によって上記サイトレールが上記凹
所の部分で座屈変形を生起するように構成したことを特
徴とする車両用衝撃吸収装置が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題］ ＦＲＰ横遺体の衝撃エネルギー吸収特性は第１Ｏ図に示
す如く、材料そのものが持つ脆性的な破壊特性のために
鋼製構造物に比べて衝撃エネルギー吸収量が少ない。そ
のため、前述の衝撃吸収の技術をＦＲＰ構造体に応用す
る場合には、ＦＲＰ構造体を大型化することで所望とす
るエネルギー吸収量を満足することが考えられるが、大
型化によりＦＲＰ構遺体の持つ有意性がそこなわれてし
まう。又、強化繊維の配向角を調整することによりエネ
ルギー吸収量を高める検討が行なわれている。しかし、
強化繊維を所定方向に配向させるためには例えばフィラ
メントワインディング法などの方法を用いて別途製造す
る必要があり、製造工程も複雑となる。

又、強化繊維を配向させたＦＲＰ部品と他のＦＲＰ部品
とは特性が異なるため、相互の接合が非常に困難である
。それ故、簡単な構造で衝撃エネルギー吸収力を向上さ
せたＦＲＰ構造体が望まれていた。

本発明は上記従来技術における問題点を解決するための
ものであり、その目的とするところは充分な衝撃エネル
ギー吸収量を有し、且つ製造が容易なＦＲＰ構造体を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明のＦＲＰ構造体は、互いに径を異にする
少なくとも二つのＦＲＰ製の筒状体が長手方向に沿って
強度が最も弱い部分である段差部を設けて接続され、前
記筒状体の少なくとも一つの内周面又は外周面に、長手
方向に沿って衝撃を受けることにより前記段差部で破壊
されて一つの筒状体が他の筒状体の内部又は外部に嵌合
する際に、相手側の筒状体の嵌合先端部に当接して相手
側の筒状体を連続して破壊するための複数の長手方向に
沿った凸部が設けられていることを特徴とする。

本発明の構造体に用いるＦＲＰは慣用のものであってよ
い。例えば基材樹脂としては熱硬化性樹脂例えば不飽和
ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メ
ラミン樹脂、熱可塑性樹脂例えばポリ塩化ビニル樹脂、
ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、等を挙げることが
できる。強化繊維としては無機繊維例えばガラス繊維、
炭素繊維、硼素繊維、有機繊維例えばポリアラミド繊維
、等の短繊維、長繊維又は連続繊維を挙げることができ
る。前記基材樹脂及び強化繊維は各々単独又は組合せて
用いてよい。

ＦＲＰ製の筒状体の大きさ及び形状は適宜選択する。形
状は例えば円筒状、角筒状などであってよい。又、筒状
体の数は二つ以上の適当数を用いる。

少なくとも二つのＦＲＰ製の筒状体の接続部である段差
部は、長手方向に衝撃を受けた場合にこの箇所で破壊さ
れるように強度を最も弱くする６段差部は筒状体ととも
に一体成形してもよいし、又は予め筒状体を別々に成形
した後、接着剤又は接続部材を用いて筒状体を接続する
ことにより形成してもよい。尚、段差部は厚さを薄くす
ること以外に、切欠を設けることにより強度を弱くして
もよい。

筒状体の接続方法は特に限定されず、例えば順に大きさ
を異ならしめて接続してもよいし、又はそうでなくても
よい。又、筒状体は、二つ以上が間隙を設けて嵌合され
た多重筒として、その間隙に凸部（又は両側の凸部が連
結した区画壁）を設けたものを用いることもできる。

凸部は、好ましくは段差部近傍の筒状体の内周面のみ又
は外周面のみ又は内周面及び外周面の周方向に沿って、
複数個、所定間隔で長手方向に沿って設ける。凸部の大
きさ、形状、数、間隔などは吸収特性が最適となるよう
に決定する。凸部は筒状体と一体成形してもよいし、又
は別に成形した後、接着剤又は接続部材を用いて筒状体
に結合させてもよい。凸部の材質はＰＲ’Ｐや金属であ
ってよい。凸部の強度（特に圧縮強度）は、破壊すべき
相手側の筒状体の強度よりも大きくすることは勿論であ
る。

［作　用］ 前述の鋼製構造物の衝撃吸収の技術は衝撃を受けた場合
に塑性変形を生じ、これにより衝撃エネルギーが吸収さ
れるのに対して、本発明のＦ　Ｒ，Ｐ構造体が長手方向
に沿って衝撃を受けると、最初に段差部が破壊され、次
いで一つの筒状体が他の筒状体の内部又は外部に嵌合す
る際に複数の凸部により筒状体が連続して破壊されるの
で、この連続した破壊により衝撃エネルギーが順次吸収
される。

［実施例１ 以下の実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明
する。なお、下記実施例は限定的なものではない。

実施例１ ウレタンコアである発泡体５を成形し、これにガラス繊
維（連続繊維）を巻き付けた後成形型内に配置し、次い
て基材樹脂として不飽和ボッエステル樹脂６０重量部と
強化繊維としてガラス繊維（平均直径１５ｇｍ、平均長
さ２１ｎｃｈ）４０重量部とからなる成形組成物を所定
条件下で注型して外殻を成形することにより、第１図に
示す実施例１のＦＲＰ横遺体を得た。第１図中、１は大
径部、２は小径部、３は最弱部である。尚、図中の矢印
は衝撃力を受ける方向を示す。又、第２図は第１図のＡ
−Ａ線に沿った断面図の中心線を境とした半分を示す。

第２図中、４は凸部、５は発泡体を示す。第３図は第１
図のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。凸部４は大径部１
や小径部２と同一の材料によって形成してもよいし、又
は、更に圧縮強度の高いＦＲＰを用いて予め形成したも
のを、注型成形時に一体に固着するか、又は、成形後接
着剤を用いて接着することにより形成してもよい。

以下、同様の材料及び方法を用いて、実施例２〜４のＦ
ＲＰ構遺体を得た。尚、発泡体５は設けなかった。

実施例２ 第４図に実施例２のＦＲＰ構造体を示す。本例では凸部
４を小径部２の外周面に設けた構造とした。

実施例３ 第５図に実施例３のＦＲＰ構遺体を示す。本例では大径
部１と小径部２とからなる二重筒の隙間に凸部４を設け
、これを最弱部３で中径部６と接続した。

実施例４ 第６図に実施例４のＦＲＰ構造体を示す。本例では大径
部１の内周面と小径部２の外周面に凸部４を設けた。大
径部１と小径部２の両方に凸部４を設けたことにより大
径部１と小径部２がともに破壊されるので破壊の程度が
増大し、衝撃エネルギー吸収曲線の変動が少なく滑らか
になる。

実施例５ 凸部４として第７図（ａ）に示すような波状鋼板７を板
状鋼板８に接着剤などにより接合したもの、第７区（ｂ
）に示すようなＬ字鋼板９を前記と同様にして板状鋼板
８に接合したもの、又は第７図（ｃ）に示すような波状
鋼板７のみをインサート成形によって大径部１の内壁面
に固着すること以外は、実施例１と同様にして本発明の
ＦＲＰ構遺体を得ることができる。第８図に、第７図（
ｂｌ　に示す凸部４を使用した実施例５のＦＲＰ構造体
の第３図に相当する断面図を示す。

比較例 凸部４を設けないこと以外は実施例１と同様にして、比
較例のＦＲＰ構造体を得た。

〈性能評価〉 実施例１及び比較例のＦＲＰ構遺体を長手方向に圧縮し
た場合の、ストロークの変化に対する圧縮荷重の変化を
調べた。結果を第９図に示す。図から明らかな如く、本
発明のＦＲＰ構造構造機来のＦＲＰ構造体に比べて全体
的に圧縮荷重の変動が少なく且つ初期破断後の圧縮荷重
が遥かに大きい。これは、本発明のＦＲＰ構遺体におい
ては長手方向に圧縮すると最初に最弱部３が破壊され、
次いで小径部２が大径部１内に潜り込んでいく。この際
、大径部１の内周面にある凸部４に小径部２の先端部が
当り最弱部３の破壊後の急激な荷重但下が食い止められ
る。そして更に圧縮荷重が加わると凸部４により小径部
２が連続して破壊される。すなわち、凸部４が連続して
筒状体に食い込み筒状体を裂く、このように破壊を連続
して発生させることにより、従来のＦＲＰ構造体に比べ
てエネルギー吸収量を大きくすることができる。尚、小
径部２が破壊されていく際の圧縮荷重は、凸部４の数や
形状、小径部２の材質等の性状を変化させることにより
要求に応じて調節することができる。

［発明の効果］ 上述の如く本発明のＦＲＰ構造体は、筒状体の少なくと
も一つの内周面又は外周面に筒状体が長手方向に圧縮さ
れる際に相手側の筒状体を連続して破壊するための複数
の長手方向に沿った凸部が設けられているため、従来の
凸部が設けられていないＦＲＰ構遺体に比べて衝撃エネ
ルギー吸収量が多く、又、筒状体の圧縮変形に伴う衝撃
エネルギー吸収量の変動が少なく、優れた衝撃エネルギ
ー吸収特性を示す。又、その製造においても、凸部を設
けること以外は従来のＦＲＰ構遺体の製造方法と同様で
あるので容易に実施可能である。又、種々の性状のもの
も一体成形により容易に製造できるので金属製の衝撃吸
収装置に比べて製造が容易である。更に、基材樹脂や強
化繊維の種類や組合せを変えたり、凸部の数や形状を変
えるごとにより種々の変形が可能であり、適用範囲が広
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＦＲＰ構造体の実施例１の斜視図、 第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿った断面図の中心線を境
とした半分を示す半断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線
に沿った断面図、第４図ないし第６図は本発明の実施例
２ないし４の第２図と同様の半断面図、 第７図ｆａ１〜（ｃ）は本発明のＦＲＰ構造体に使用す
ることができる種々の凸部の例の説明図、 第８図は本発明の実施例５の第３図と同様の断面図、 第９図は本発明及び従来のＦＲＰ構造体を長手方向に圧
縮した場合の、ストロークの変化に対する圧縮荷重の変
化を示す図、 第１０図は各種材料の脆性的な破壊特性を示す図である
。 図中、 １・・・大径部　　２・・・小径部　　３・・・最弱部
４・・・凸部　　　５・・・発泡体　　６・・・中径部
７・・・波状鋼板　８・・・板状鋼板　９・・・Ｌ字鋼
板第　１１７Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに径を異にする少なくとも二つのＦＲＰ製の筒状体
   が長手方向に沿って強度が最も弱い部分である段差部を
   設けて接続され、前記筒状体の少なくとも一つの内周面
   又は外周面に、長手方向に沿って衝撃を受けることによ
   り前記段差部で破壊されて一つの筒状体が他の筒状体の
   内部又は外部に嵌合する際に、相手側の筒状体の嵌合先
   端部に当接して相手側の筒状体を連続して破壊するため
   の複数の長手方向に沿った凸部が設けられていることを
   特徴とするＦＲＰ構造体。