JPH04152128A - 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構造体に関するものである
。

（従来の技術） 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ン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構造体の衝撃エネルギー吸収特性は、第１９図の
ＦＲＰ及びＦＲＴＰの破壊特性と鋼の破壊特性との相違
からも示唆される如く、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を満足することができ
るものの大型化によりＦＲＰ構造体の持つ小型・軽量化
等の有意性がそこなわれてしまう。一方、ＦＲＰ構造体
の衝撃エネルギー吸収特性の改善を目的として、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
工程も煩雑となる。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構造体か望まれていた。

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） 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一端部同
士が、強度が最も弱い部分である段差部を長手方向に沿
った嵌着部に一個所設けて嵌着され、面記笥状体の少な
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した状態で摺動
する際に、相手側の筒状体の嵌合先端部に当接して相手
側の筒状体により連続して破壊されるか又は相手側の筒
状体を連続して破壊するだめの複数の凸部か設けられて
いるという特徴を有している。

（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
合に塑性変形を生し、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ＦＲＰ構造体か長手方向に
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した
状態で摺動する際に、複数の凸部が相手側の筒状体によ
り連続して破壊されるが又は複数の凸部により相手側の
筒状体を連続して破壊するので、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。

又、本発明のＦＲＰ構遺体においては、少なくとも二つ
のＦＲＰ製の筒状体の一端部同士か段差部を長手方向に
沿った嵌着部に一個所設けて嵌着されており、曲げ応力
を嵌着部全体で受は止める。このため段差部へ曲げ応力
が集中することがなく段差部への曲げ応力の影響が少な
くなるので、必要以上に段差部の強度を上げなくてもよ
く、又圧縮荷重を必要以上に太き（しな（てもよい。

（実施例） 以下に、本発明の実施例及び比較例を説明する。

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）を巻付け、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、フッ素樹脂等のフィルム又はこれらを表面に貼付し
た非接着処理紙などからなる非接着体を所定位置にイン
サートし、その後成形型内に配置し、次いて基材樹脂と
して不飽和ポリエステル樹脂６０重量部と強化繊維とし
てガラス繊維（平均直径１５μｍ、平均長さ２ｉｎｃｈ
）　４０重量部とからなる成形組成物を所定条件下で注
入して外殻を成形した。このようにして第１図に示す実
施例１のＦＲＰ構造体を得た。第１図中、１は大径部、
２は小径部、３は最弱部である。本例では、大径部１と
小径部２との重なり部分（嵌着部）のうち、大径部１の
端部に最弱部３を設けた。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図の八−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、６は非接着体を示す。

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。

実施例２ 第３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４図に実施例３のＦＲＰ構造体を示す。本例では大径
部Ｉと小径部２とからなる二重爵の間隙に凸部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５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凸
部４の破壊頻度が増大し、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の形状か異なること以外は実施例１と同様にして
、第６図に示す実施例５のＦＲＰ構造体を得た。この外
観は第１図の実施例１のＦＲＰ構造体と同しである。第
７図は実施例５に対応する第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６〜８のＦ
ＲＰ構造体を得た。

実施例６ 第８図に実施例６のＦＲＰ構遺体を示す。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７ 第９図に実施例７のＦＲＰ構造体を示す。本例では大径
部１と小径部２とからなる二重筒の間隙に凸部４を設け
、これを最弱部３で中径部６と接続した。

実施例８ 第１０図に実施例８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ｌと小径部２の両方に凸部４を設けた
ことにより大径部工と小径部２がともに破壊されるので
破壊の程度か増大し、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９ 凸部４として第１１図（ａ）に示すような波状鋼板８を
板状鋼板９に接着剤などにより接合したもの、第１１図
（ｂｌに示すようなＬ字鋼板１０を前記と同様にして板
状鋼板９に接合したもの、又は第１１図（Ｃ）に示すよ
うな波状鋼板８のみをインサート成形によって大径部ｌ
の内壁面に固着すること以外は、実施例５と同様にして
本発明のＦＲＰ構造体を得ることかできる。第１２図に
、第１１図（ｂ）に示す凸部４を使用した実施例９のＦ
ＲＰ構造体の第７図に相当する断面図を示す。

実施例１０ 大径部ｌと小径部２との重なり部分（嵌着部）のうち、
小径部２の端部に最弱部３を設けること以外は実施例１
と同様にして、第１３図に示す実施例１０のＦＲＰ構造
体を得た。

実施例ＩＩ 大径部１と小径部２との重なり部分（嵌着部）のうち、
大径部１と小径部２との中間部分に最弱部３を設けるこ
と以外は実施例１と同様にして、第１４図に示す実施例
１１のＦＲＰ構遺体を得た。

尚、実施例２〜９についても、最弱部３を実施例１０又
は実施例１１と同様の位置に設けることにより、同様に
して本発明のＰ　Ｒ，Ｐ構造体を得ることかできる。

比較例１ 非接着体６を介した嵌着部を設けないこと以外は実施例
１と同様にして、第１５図に示す比較例１のＦＲＰ構造
体を得た。尚、このＦＲＰ構遺体は特願平１−２５９７
９３号において本発明者らが提案したものである。

比較例２（従来品） 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２のＦＲＰ構造体を得た。

く性能評価試験１〉 実施例１及び比較例２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１６図に示す。図から明らかな如く
、本発明のＦＲＰ構造体は従来の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
荷重が逼に大きい。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ｌ内に潜り込んでいく。この
際、大径部１の内周面にある一番目の凸部４に小径部２
の先端部か当たり最弱部３の破壊後の急激な荷重低下か
食い止められる。そして更に圧縮荷重か加わると一番目
の凸部４か破壊され、二番目の凸部４に小径部２の先端
部が当たる。このような破壊を連続的に発生させること
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、凸部４か破壊されてい
く際の圧縮荷重は、凸部４の形状、材質等の性状を変化
させることにより要求に応して調節することができる。

く性能評価試験２〉 実施例１及び比較例１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１７図に示す。実施例１のＦＲＰ構
造体は比較例１のＦＲＰ構造体に比へて初期の圧縮荷重
は若干上昇するものの、以後の破壊における平均的な荷
重はほとんど同じである。又、第１８図に実施例１及び
比較例１のＦＲＰ構造体の長手方向に直交する方向の荷
重に対する曲げ剛性を示す。

第１８図より、嵌着部の長さか長くなるに従って曲げ剛
性が向上しているのか判る。

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かてき
る。直配基材樹脂及び強化繊維は各々単独又は組み合わ
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。

互いに径を異にする少なくとも二つのＦＲＰ製の筒状体
を長手方向に沿って一端部同士が、段差部を長手方向に
沿った嵌着部に一個所設けて嵌着するには、筒状体の嵌
着部に非接着体を介在させるとよい。段差部は、二つの
ＦＲＰ製の筒状体が重なっている部分の何れが適する個
所、例えば端部や中央部等に設ければよい。

少なくとも二つのＦＲＰ製の筒状体の嵌着部に介在させ
る非接着体としては、ＦＲＰに対して実質的に接着しな
い材料例えばポリエチレン、ポリプロピレン、フン素樹
脂等のフィルム又は前記材料を表面に貼付した非接着処
理紙などを用いることかできる。又、ウレタン発泡体の
ような強度の弱いものを介在させてもよい。段差部は、
長手方向に衝撃を受けた場合にこの個所で破壊されるよ
うに強度を最も弱くする。嵌着部は非接着体を介在させ
て段差部を筒状体とともに一体成形することにより形成
してもよいし、又は予め筒状体を別々に成形した後、非
接着体を介在させて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に複数個設ける。凸
部はその性質において、相手側の筒状体により連続して
破壊されるものと、反対に相手側の筒状体を連続して破
壊するものの二種類に分けることができる。

相手側の筒状体により連続して破壊されるための凸部は
、筒状体の内周面及び／又は外周面の周方向に沿って複
数個又はフランジ状に設ける。又、筒状体の長手方向に
沿って複数個設ける。この場合、凸部の材質はＦＲＰが
好ましい。

又、その強度は相手側の筒状体よりも小さくする。

相手側の筒状体を連続して破壊するための凸部は、筒状
体の内周面及び／又は外周面の長手方向に複数個設ける
。又、凸部は筒状体の長手方向に沿っである程度の長さ
のある方が好ましく、周方向の幅はあまり広くない方が
好ましい。

凸部の材質はＦＲＰや金属であってよい。凸部の強度は
、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。

前記二種の凸部の大きさ、形状、数、間隔などは、エネ
ルギー吸収特性か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商状に結合させてもよい。

（発明の効果） 上述の如く本発明のＦＲＰ構遺体は、筒状体の少な（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により連続して破壊されるか又
は相手側の筒状体を連続して破壊するための複数の凸部
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構造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
か少なく、優れた衝撃エネルギー吸収特性を示す。又、
本発明のＦＲＰ構造体は、筒状体の一端同士が段差部を
長手方向に沿った嵌着部に一個所設けて嵌着されている
ため段差部を破壊するための初期の圧縮荷重を大きくす
ることなく長手方向に直交する方向の曲げ剛性強度を高
めることができる。このため、車両などに片持ち梁の形
態で装着した場合にも振動などにより生ずる曲げ荷重に
対する耐性が大きい。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構造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み合わせ、凸部の種類や数や形状、
嵌着部の長さや段差部の位置などを変えることにより種
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図ないし第６図は本発
明の実施例２ないし５の第２図と同様の半断面図、 第７図は実施例５に対応する第１図のＢ−Ｂ線に沿った
断面図、 第８図ないし第１Ｏ図は本発明の実施例６ないし８の第
２図と同様の半断面図、 第２図（ａＪ〜（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１２図は本
発明の実施例９の第７図と同様の断面図、 第１３図及び第１４図は本発明の実施例１０及び１１の
第２図と同様の半断面図、 第１５図は比較例１のＦＲＰ構造体の第２図と同様の半
断面図、 第１６図は実施例１及び比較例２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
荷重の変化を示す図、第１７図は実施例１及び比較例１
のＦＲＰ構造体の第１６図と同様の図、 第１８図は実施例１及び比較例１のＦＲＰ構遺体の、表
着部の長さと長手方向に直交する方向の荷重に対する曲
げ剛性との関係を示す図、第１９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−・非接着体７−・中
径部　　８−・−波状鋼板　９−板状鋼板１０−Ｌ字鋼
板 第 図 第 図 第 図 第４図 第 図 第 図 第 図 第８　区 （Ｇ） 第９図 第１０図 第１１ 図 （ｂ） （Ｃ） 第１２ 図 ８１３図 第１４図 第１５図 第１８図

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一端部同士が、強度が最も弱い部
   分である段差部を長手方向に沿った嵌着部に一個所設け
   て嵌着され、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
   又は外部に嵌合した状態で摺動する際に、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により連続し
   て破壊されるか又は相手側の筒状体を連続して破壊する
   ための複数の凸部が設けられていることを特徴とするＦ
   ＲＰ構造体。