JPH05124120A - Fiber-reinforced resin structure - Google Patents

Fiber-reinforced resin structure

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JPH05124120A
JPH05124120A JP3319919A JP31991991A JPH05124120A JP H05124120 A JPH05124120 A JP H05124120A JP 3319919 A JP3319919 A JP 3319919A JP 31991991 A JP31991991 A JP 31991991A JP H05124120 A JPH05124120 A JP H05124120A
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JP
Japan
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base material
fiber
frp
modulus
fiber base
Prior art date
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Pending
Application number
JP3319919A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Koyama
広幸 小山
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH05124120A publication Critical patent/JPH05124120A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an FRP structure, in which elastic deformation in the other direction can be increased while keeping rigidity in the specific direction. CONSTITUTION:An FRP structure 1 is manufactured by impregnating a fiber base material 2 for reinforcement, in which a first base material 20, in which fibers 22 having a high Young's modulus are extended in the longitudinal direction, is held by second base materials 10 knitted by warp 12 elongated in the short direction and weft 14 elongated in the longitudinal direction and having a low Young's modulus, with a synthetic resin 4 and solidifying the synthetic resin. Upper and lower FRP layers reinforced by the second base material 10 display large elastic deformation to stress in the vertical direction. When bending stress works from the vertical direction of the FRP structure 1, the FRP structure 1 also displays large elastic deformation because the upper and lower layers, to which large stress is applied, indicate large elastic deformation. When bending stress works from the longitudinal or horizontal direction, there is an FRP layer reinforced by the first base material 20 composed of the fibers 22 having the high Young's modulus even on a surface section, to which large distortion is applied, thus acquiring large rigidity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、アラミド繊維、ガラ
ス繊維、炭素繊維等の強化用繊維基材に、熱可塑性樹脂
や熱硬化性樹脂等の合成樹脂を含浸させてなる繊維強化
樹脂(FiberReinforced Plastics ;以下、FRPとも
略す)構造体に関し、特に応力のかかる方向によって異
なる弾性変形特性を示すFRP構造体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a fiber reinforced resin (FiberReinforced) obtained by impregnating a reinforcing fiber base material such as aramid fiber, glass fiber or carbon fiber with a synthetic resin such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Plastics; hereinafter also abbreviated as FRP) structure, particularly FRP structure exhibiting elastic deformation characteristics that differ depending on the direction in which stress is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両懸架用リーフスプリングの振動吸収
特性を改良するとともに軽量化を図る目的で、FRP
(繊維強化樹脂)材料からなるリーフスプリングが開発
され、特開昭60−208642号公報において開示さ
れている。このリーフスプリングは、大きな弾性係数
(ヤング率)すなわち高剛性を有する炭素繊維で強化し
たFRP材料を中心部に配置し、低ヤング率のガラス繊
維で強化したFRP材料をその上下に配置した構成とな
っている。これによって、上下方向の曲げ応力に対して
は大きな弾性変形を示し、リーフスプリングとして充分
な振動吸収特性が得られる。一方、横方向には高い剛性
を示すので、リーフスプリングとして必要な横方向の応
力に対する剛性を得ることができる。
2. Description of the Related Art For the purpose of improving the vibration absorbing characteristics of a vehicle suspension leaf spring and reducing its weight, the FRP is used.
A leaf spring made of (fiber reinforced resin) material has been developed and disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-208642. This leaf spring has a structure in which a carbon fiber reinforced FRP material having a large elastic modulus (Young's modulus), that is, a high rigidity is arranged in the center portion, and a glass fiber reinforced FRP material having a low Young's modulus is arranged above and below the FRP material. Is becoming As a result, a large elastic deformation is exhibited with respect to the bending stress in the vertical direction, and sufficient vibration absorption characteristics can be obtained as a leaf spring. On the other hand, since the leaf spring has high rigidity in the lateral direction, it is possible to obtain the rigidity against the lateral stress required for the leaf spring.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このリーフスプリング
のような三層構造を有するFRP構造体において、大き
な弾性変形を得るためには、上下の層を構成するFRP
材料層のヤング率をできるだけ小さくする必要がある。
しかしながらFRP材料のヤング率は、強化用繊維基材
を構成する強化用繊維のヤング率でほぼ規定される。強
化用繊維として用いられるアラミド繊維、ガラス繊維、
炭素繊維等のヤング率を低下させることには限界がある
ため、FRP材料のヤング率は余り低くできない。この
ため、上記のような三層構造を有するFRP構造体にお
いて、充分な大きさの弾性変形を得ることができなかっ
た。そこで本発明においては、特定方向の応力に対する
剛性を保ちつつ他方向の応力に対する弾性変形を大きく
することができる、FRP構造体を提供することを目的
とする。
In order to obtain a large elastic deformation in the FRP structure having a three-layer structure such as the leaf spring, the FRP constituting the upper and lower layers is formed.
It is necessary to make the Young's modulus of the material layer as small as possible.
However, the Young's modulus of the FRP material is almost specified by the Young's modulus of the reinforcing fibers that compose the reinforcing fiber base material. Aramid fiber, glass fiber, which is used as a reinforcing fiber
Since the Young's modulus of carbon fibers and the like is limited, the Young's modulus of FRP materials cannot be lowered so much. Therefore, in the FRP structure having the above three-layer structure, it was not possible to obtain a sufficient amount of elastic deformation. Therefore, it is an object of the present invention to provide an FRP structure capable of increasing the elastic deformation against the stress in the other direction while maintaining the rigidity against the stress in the specific direction.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで本発明では上記課
題を解決するために、強化用繊維基材に合成樹脂を含浸
させて固化させた繊維強化樹脂構造体であって、前記強
化用繊維基材は、高ヤング率の繊維がほぼ平行方向に伸
びてなる第1基材と、その両面側に積層された第2基材
とを有し、該第2基材は前記第1基材の繊維配向方向と
直角方向に伸びる縦糸にその直交方向(すなわち第1基
材の繊維配向方向)に伸びる低ヤング率の横糸が編成さ
れたものであることを特徴とする、繊維強化樹脂構造体
を創出した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a fiber-reinforced resin structure obtained by impregnating a reinforcing fiber base material with a synthetic resin and solidifying the resin. The material has a first base material in which high Young's modulus fibers extend in a substantially parallel direction, and a second base material laminated on both surface sides thereof, and the second base material is the same as the first base material. A fiber-reinforced resin structure, characterized in that a warp yarn extending in a direction perpendicular to the fiber orientation direction is knitted with a weft yarn having a low Young's modulus extending in the orthogonal direction (that is, the fiber orientation direction of the first base material). Created.

【0005】[0005]

【作用】上記構成を備えた本発明のFRP構造体の強化
用繊維基材は、中心層の第1基材と、その上下の第2基
材との三層構造になっている。上下層の第2基材は、縦
糸と低ヤング率の横糸とが、編み込まれて構成されてい
る。これによって、第2基材は縦糸方向の応力に対して
は比較的高い剛性を示す一方、横糸方向の応力に対して
は非常に大きな弾性変形を示す。従って、かかる繊維基
材で強化されたFRP材料の上下層部分も、同様の特性
を示す。このため、本発明のFRP構造体の垂直方向か
ら曲げ応力が作用したときには、大きな歪みのかかる上
下層部分が大きな弾性変形を示すため、FRP構造体全
体として大きな弾性変形を得ることができる。ここで、
FRP構造体の中心層には小さな歪みしか発生しないの
で、高ヤング率の繊維からなる第1基材で強化されたF
RP層があっても弾性変形を阻害することはない。一
方、FRP構造体の面内で曲げ応力が作用したときに
は、大きな歪みのかかる表層部分に高ヤング率の繊維か
らなる第1基材で強化されたFRP層があるため、これ
らの方向への曲げ応力に対しては大きな剛性が得られ
る。このようにして、特定方向の応力に対する剛性を保
ちつつ他方向の応力に対する弾性変形を大きくすること
ができるFRP構造体となるのである。
The reinforcing fiber base material of the FRP structure of the present invention having the above-mentioned structure has a three-layer structure of the first base material of the central layer and the second base materials above and below the first base material. The upper and lower second base materials are formed by weaving warp yarns and weft yarns having a low Young's modulus. As a result, the second base material exhibits relatively high rigidity with respect to stress in the warp direction, while exhibiting extremely large elastic deformation with respect to stress in the weft direction. Therefore, the upper and lower layer portions of the FRP material reinforced with such a fiber substrate also show similar properties. For this reason, when bending stress acts from the vertical direction of the FRP structure of the present invention, the upper and lower layer portions to which a large strain is applied exhibit a large elastic deformation, and thus a large elastic deformation can be obtained as the entire FRP structure. here,
Since only a small amount of strain is generated in the center layer of the FRP structure, the F reinforced with the first base material composed of high Young's modulus fibers is used.
The presence of the RP layer does not hinder elastic deformation. On the other hand, when a bending stress is applied in the plane of the FRP structure, the FRP layer reinforced by the first base material made of the fiber having a high Young's modulus is present in the surface layer portion where a large strain is applied, and therefore bending in these directions is performed. Great rigidity is obtained with respect to stress. In this way, an FRP structure can be obtained in which the rigidity against stress in a specific direction can be maintained and the elastic deformation against stress in another direction can be increased.

【0006】[0006]

【実施例】【Example】

実施例1 次に、本発明を具現化した実施例1について、図1およ
び図4を参照して説明する。図1は、本発明の繊維強化
樹脂構造体の実施例1を示す斜視図である。図1の全体
図(a)において、参照符号1は繊維強化樹脂(FR
P)構造体であり、このFRP構造体1は、強化用繊維
基材2に合成樹脂4(図1(a)において、強化用繊維
基材2の全体に分布しているものとする)を含浸させて
固化させたものである。この強化用繊維基材2は、以下
のようにして作成される。まず、ガラス繊維の連続繊維
束22を一方向に引き揃えてなる繊維基材を作成し、こ
れを必要な寸法に裁断する。これによって、強化用繊維
基材2の中心部を構成する第1繊維基材20ができる。
First Embodiment Next, a first embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 4. FIG. 1 is a perspective view showing Example 1 of the fiber-reinforced resin structure of the present invention. In the overall view (a) of FIG. 1, reference numeral 1 is a fiber-reinforced resin (FR).
P) is a structure, and the FRP structure 1 includes a synthetic fiber 4 (which is distributed over the entire reinforcing fiber base 2 in FIG. 1A) on the reinforcing fiber base 2. It is impregnated and solidified. The reinforcing fiber base material 2 is prepared as follows. First, a fiber base material formed by aligning continuous fiber bundles 22 of glass fibers in one direction is prepared and cut into a required size. Thereby, the 1st fiber base material 20 which comprises the center part of the fiber base material 2 for reinforcement is produced.

【0007】次に、図1の部分拡大図(b)に示される
ように、ガラス繊維からなる縦糸12に対して、低ヤン
グ率を有する発泡ゴム繊維からなる横糸14を3次元的
に配向させて編む。これによって、図1(b)のX方
向,Z方向の引っ張り応力と圧縮応力およびZ−X平面
内での曲げモーメントに対しては柔らかく、Y方向の引
っ張り応力と圧縮応力およびX−Y平面内とY−Z平面
内での曲げモーメントに対しては高い剛性を示し、かつ
剪断強度も大きい繊維基材となる。この繊維基材を、横
糸14が長手方向に伸びるように向けて必要な大きさに
裁断することによって、強化用繊維基材2の上下層を構
成する第2繊維基材10が作成される。そして、図1
(a)に示されるように、前記第1繊維基材20の上下
を二枚の第2繊維基材10で挟み、この三枚の繊維基材
全体を連続繊維30によって上下方向に貫通させてステ
ッチングする。これによって、上下の第2繊維基材10
と中央の第1繊維基材20は一体に接続される。このよ
うにして、強化用繊維基材2が作成される。
Next, as shown in a partially enlarged view (b) of FIG. 1, a weft yarn 14 made of foamed rubber fiber having a low Young's modulus is three-dimensionally oriented with respect to a warp yarn 12 made of glass fiber. Knit As a result, the tensile and compressive stresses in the X and Z directions and the bending moment in the Z-X plane of FIG. 1 (b) are soft, and the tensile and compressive stress in the Y direction and the XY plane. The fiber base material exhibits high rigidity with respect to bending moment in the YZ plane and has large shear strength. By cutting this fiber base material into a required size so that the weft threads 14 extend in the longitudinal direction, the second fiber base material 10 constituting the upper and lower layers of the reinforcing fiber base material 2 is created. And FIG.
As shown in (a), the upper and lower sides of the first fiber base material 20 are sandwiched between two second fiber base materials 10, and the entire three fiber base materials are vertically penetrated by continuous fibers 30. To stitch. Thereby, the upper and lower second fiber base materials 10
And the first fiber base material 20 in the center are integrally connected. In this way, the reinforcing fiber base material 2 is created.

【0008】この強化用繊維基材2にゴム変成エポキシ
樹脂4が含浸される。樹脂の含浸は、従来のFRP材料
の製造時における樹脂含浸と同様の方法によって行われ
る。その後、樹脂4の含浸された強化用繊維基材2全体
が加熱処理され、これによってゴム変成エポキシ樹脂4
が熱硬化して、FRP構造体1の作成が完了する。ここ
で第1繊維基材20を構成する連続繊維束22は、高ヤ
ング率の繊維であればどのようなものでもよく、本実施
例のガラス繊維以外にもアラミド繊維、炭素繊維等の繊
維材料が使用できる。また、第2繊維基材10を構成す
る繊維のうち横糸14としては、本実施例の発泡ゴム繊
維以外にも、低ヤング率の繊維であればどのような種類
のものを用いてもよい。なお、第2繊維基材10の縦糸
12として本実施例ではガラス繊維を使用しているが、
この縦糸12にはどのような特性の繊維を用いても構わ
ない。さらに、含浸される合成樹脂4としては伸びが期
待できる合成樹脂であればどのようなものでもよく、本
実施例のゴム変成エポキシ樹脂の他に、同じく熱硬化性
樹脂であるゴム変成エポキシ樹脂等、あるいは熱可塑性
エラストマーを用いてもよい。
The reinforcing fiber base material 2 is impregnated with a rubber-modified epoxy resin 4. The impregnation with the resin is performed by the same method as the resin impregnation during the production of the conventional FRP material. Thereafter, the entire reinforcing fiber base material 2 impregnated with the resin 4 is heat-treated, whereby the rubber-modified epoxy resin 4
Is thermally cured, and the preparation of the FRP structure 1 is completed. Here, the continuous fiber bundle 22 that constitutes the first fiber base material 20 may be any fiber as long as it has a high Young's modulus, and in addition to the glass fiber of the present embodiment, a fiber material such as aramid fiber or carbon fiber. Can be used. Further, as the weft yarn 14 among the fibers constituting the second fiber base material 10, any kind of fiber having a low Young's modulus may be used other than the foamed rubber fiber of the present embodiment. Although glass fibers are used as the warp threads 12 of the second fiber base material 10 in this embodiment,
The warp yarn 12 may use fibers having any characteristics. Further, the synthetic resin 4 to be impregnated may be any synthetic resin that can be expected to be stretched. In addition to the rubber-modified epoxy resin of this embodiment, a rubber-modified epoxy resin which is also a thermosetting resin, etc. Alternatively, a thermoplastic elastomer may be used.

【0009】従って、第1繊維基材20は、高ヤング率
の繊維22がほぼ平行方向に伸びてなる第1基材を構成
している。また、第2繊維基材10は、第1基材20の
繊維配向方向と直角方向に伸びる縦糸12に、その直交
方向に伸びる低ヤング率の横糸14が編成されてなる第
2基材を構成している。そして、繊維強化樹脂構造体1
の強化用繊維基材2は、第1基材20と、その両面側に
積層された第2基材10とから構成されているのであ
る。
Therefore, the first fiber base material 20 constitutes a first base material in which the fibers 22 having a high Young's modulus extend in a substantially parallel direction. The second fiber base material 10 constitutes a second base material in which a warp yarn 12 extending in a direction perpendicular to the fiber orientation direction of the first base material 20 and a weft yarn 14 having a low Young's modulus extending in the orthogonal direction are knitted. is doing. And the fiber reinforced resin structure 1
The reinforcing fiber base material 2 is composed of the first base material 20 and the second base material 10 laminated on both surface sides thereof.

【0010】さて、以上のように構成された本実施例の
FRP構造体1の各方向の応力に対する特性について、
図1および図4を参照して説明する。強化用繊維基材2
は上述の如く三層構造を有しており、上下層の第2繊維
基材10は、FRP構造体1の短手方向に伸びる縦糸1
2と長手方向に伸びる低ヤング率の横糸14とが、編み
込まれて構成されている。これによって、第2繊維基材
10は、FRP構造体1についてのY方向の引っ張り応
力と圧縮応力に対しては比較的高い剛性を示す一方、X
方向およびZ方向の引っ張り応力と圧縮応力に対しては
非常に大きな弾性変形を示す。従って、かかる応力特性
を有する第2繊維基材10で強化されたFRP構造体1
の上下層部分も、同様の特性を示す。
With respect to the characteristics of the FRP structure 1 of the present embodiment constructed as described above with respect to stress in each direction,
This will be described with reference to FIGS. 1 and 4. Reinforcing fiber substrate 2
Has a three-layer structure as described above, and the upper and lower second fiber base materials 10 are warp yarns 1 extending in the lateral direction of the FRP structure 1.
2 and a weft thread 14 having a low Young's modulus and extending in the longitudinal direction are knitted. As a result, the second fiber base material 10 exhibits relatively high rigidity with respect to the tensile stress and the compressive stress in the Y direction of the FRP structure 1, while X
It exhibits very large elastic deformation with respect to tensile stress and compressive stress in the Z direction and the Z direction. Therefore, the FRP structure 1 reinforced with the second fiber base material 10 having such stress characteristics
The upper and lower layer portions of have similar characteristics.

【0011】ここで、図1(a)に示されるように、F
RP構造体1の一端を固定面6に対して接着剤等で固定
して、FRP構造体1の他端に応力が作用した場合を考
える。まず図4(a)に示されるように、FRP構造体
1のZ−X平面内の曲げモーメントMが作用した場合に
は、FRP構造体1の上下面付近には大きな歪みσa
生じる一方、中心部(中心面Nの近傍)にはほとんど歪
みが生じない。このため、上下方向の曲げ応力Mに対し
ては、X方向に大きな歪みのかかる上下層部分がX方向
の引っ張り応力と圧縮応力に対して大きな弾性変形を示
すため、FRP構造体1の全体としても大きな弾性変形
を得ることができる。FRP構造体1の中心層には小さ
な歪みしか発生しないので、X方向に配向された高ヤン
グ率の繊維22からなり、X方向の引っ張り応力と圧縮
応力に対して高い剛性を示す第1繊維基材20で強化さ
れたFRP層があっても、弾性変形が阻害されることは
ない。
Here, as shown in FIG.
Consider a case where one end of the RP structure 1 is fixed to the fixing surface 6 with an adhesive or the like, and stress is applied to the other end of the FRP structure 1. First, as shown in FIG. 4A, when a bending moment M in the Z-X plane of the FRP structure 1 acts, a large strain σ a occurs near the upper and lower surfaces of the FRP structure 1. Almost no distortion occurs in the center (near the center plane N). Therefore, with respect to the bending stress M in the vertical direction, the upper and lower layer portions that are largely strained in the X direction exhibit large elastic deformation with respect to the tensile stress and the compressive stress in the X direction. Can also obtain a large elastic deformation. Since only a small strain is generated in the central layer of the FRP structure 1, the first fiber substrate is composed of the fibers 22 having a high Young's modulus oriented in the X direction and exhibiting high rigidity against tensile stress and compressive stress in the X direction. Even if there is the FRP layer reinforced with the material 20, elastic deformation is not hindered.

【0012】一方、FRP構造体1のX−Y平面内の曲
げモーメントが作用した場合には、図1(a)に示され
るように、X方向に小さな歪みしか発生しない中心部の
みならず、X方向に大きな歪みのかかる表面層部分に
も、X方向に高い剛性を示す第1繊維基材20で強化さ
れたFRP層があるため、FRP構造体1の全体として
大きな剛性が得られる。同様に、FRP構造体1のY−
Z平面内の曲げモーメントが作用した場合にも、大きな
歪みのかかる表面層部分に第1繊維基材20で強化され
たFRP層があるため、大きな剛性が得られる。これら
の方向の曲げモーメントに対しては、第2繊維基材10
を構成する縦糸12も剛性を高める役割を果たしてい
る。さらに図4(b)に示されるように、X方向に引っ
張り応力Pが作用した場合には、FRP構造体1の上下
層および中心部に同程度の歪みσb が生じる。このた
め、図1(a)に示されるFRP構造体1の中心部の高
ヤング率の繊維22からなる第1繊維基材20で強化さ
れたFRP層によって、高剛性が得られる。このように
して、本実施例のFRP構造体1においては、特定方向
の応力(X−Y平面内およびY−Z平面内の曲げモーメ
ント)に対する剛性が保たれつつ、他方向の応力(Z−
X平面内の曲げモーメント)に対する弾性変形が大きく
されているのである。
On the other hand, when a bending moment in the XY plane of the FRP structure 1 is applied, as shown in FIG. 1 (a), not only the central portion that produces a small strain in the X direction, Since the FRP layer reinforced by the first fiber base material 20 having high rigidity in the X direction is also present in the surface layer portion that is greatly distorted in the X direction, large rigidity can be obtained as a whole of the FRP structure 1. Similarly, Y- of FRP structure 1
Even when a bending moment in the Z plane is applied, the FRP layer reinforced by the first fiber base material 20 is present in the surface layer portion to which a large strain is applied, so that a large rigidity can be obtained. For bending moments in these directions, the second fiber base material 10
The warp yarns 12 constituting the part also play a role of increasing rigidity. Further, as shown in FIG. 4B, when the tensile stress P acts in the X direction, the strain σ b of the same degree is generated in the upper and lower layers and the central portion of the FRP structure 1. Therefore, high rigidity is obtained by the FRP layer reinforced by the first fiber base material 20 composed of the fibers 22 having a high Young's modulus in the central portion of the FRP structure 1 shown in FIG. In this way, in the FRP structure 1 of the present embodiment, the rigidity with respect to the stress in a specific direction (bending moment in the XY plane and the YZ plane) is maintained, while the stress in the other direction (Z-
The elastic deformation with respect to the bending moment in the X plane) is increased.

【0013】なお本実施例に固有の効果として、第2繊
維基材10に、ガラス繊維からなる縦糸12と発泡ゴム
繊維からなる横糸14を3次元的に配向させて編んだも
のを用いているため、Z−X平面内の曲げモーメントに
対して極めて柔らかく、かつ剪断強度も大きいFRP構
造体となるという利点が得られる。
As an effect peculiar to this embodiment, a warp yarn 12 made of glass fiber and a weft yarn 14 made of foamed rubber fiber are three-dimensionally oriented and knitted in the second fiber base material 10. Therefore, there is an advantage that the FRP structure is extremely soft with respect to the bending moment in the Z-X plane and has a large shear strength.

【0014】実施例2 次に本発明を具現化した実施例2について、図2を参照
して説明する。なお、実施例1と同等の部材には、同一
番号を付して説明を省略する。図2は、本発明の繊維強
化樹脂構造体の実施例2を示す斜視図である。図2の全
体図(a)において、参照符号201はFRP構造体で
あり、このFRP構造体201は、強化用繊維基材20
2に合成樹脂4(図2(a)において、強化用繊維基材
202の全体に分布しているものとする)を含浸させて
固化させたものである。この強化用繊維基材202は、
以下のようにして作成される。まず、図2(c)に示さ
れるように、実施例1と同様にしてガラス繊維22から
なる第1繊維基材20を作成する。次に、図2の部分拡
大図(b)に示されるように、ガラス繊維からなる縦糸
12と低ヤング率を有する発泡ゴム繊維からなる横糸1
4とを平面的に編む。これを上下方向に積層した後に、
横糸14が長手方向に伸びるように向けて必要な大きさ
に裁断することによって、強化用繊維基材202の上下
層を構成する第2繊維基材210が作成される。
Second Embodiment Next, a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 2 is a perspective view showing Example 2 of the fiber-reinforced resin structure of the present invention. In the overall view (a) of FIG. 2, reference numeral 201 is an FRP structure, and this FRP structure 201 is a reinforcing fiber base material 20.
2 is impregnated with a synthetic resin 4 (in FIG. 2A, it is assumed to be distributed throughout the reinforcing fiber base material 202) and solidified. The reinforcing fiber substrate 202 is
It is created as follows. First, as shown in FIG. 2C, a first fiber base material 20 made of glass fibers 22 is prepared in the same manner as in Example 1. Next, as shown in a partially enlarged view (b) of FIG. 2, a warp yarn 12 made of glass fiber and a weft yarn 1 made of foamed rubber fiber having a low Young's modulus are provided.
Knit 4 and 2 in a plane. After stacking this in the vertical direction,
The second fiber base material 210 that constitutes the upper and lower layers of the reinforcing fiber base material 202 is created by cutting the weft thread 14 so as to extend in the longitudinal direction and cutting it into a required size.

【0015】そして、前記第1繊維基材20の上下を二
枚の第2繊維基材210で挟み、この三枚の繊維基材全
体を図2(a)に示されるように、連続繊維30によっ
て上下方向に貫通させてステッチングする。これによっ
て、上下の第2繊維基材210と中央の第1繊維基材2
0は一体に接続される。このようにして、強化用繊維基
材202が作成される。この強化用繊維基材202にゴ
ム変成エポキシ樹脂4が含浸された後に加熱処理され、
これによってゴム変成エポキシ樹脂4が熱硬化して、F
RP構造体201の作成が完了する。
Then, the upper and lower sides of the first fiber base material 20 are sandwiched between two second fiber base materials 210, and the entire three fiber base materials are connected to each other as shown in FIG. 2 (a). By using the vertical direction to stitch through. As a result, the upper and lower second fiber base materials 210 and the central first fiber base material 2
0 is connected integrally. In this way, the reinforcing fiber base material 202 is created. The reinforcing fiber base material 202 is impregnated with the rubber-modified epoxy resin 4 and then heat-treated,
As a result, the rubber-modified epoxy resin 4 is thermally cured, and F
Creation of the RP structure 201 is completed.

【0016】以上のように構成された本実施例のFRP
構造体201の各方向の応力に対する特性は、実施例1
のFRP構造体1の場合とほぼ同様になる。すなわち、
図2(a)のZ−X平面内の曲げモーメントが作用した
場合には、大きな歪みのかかる上下層部分が第2繊維基
材210によって大きな弾性変形を示すため、FRP構
造体201の全体としても大きな弾性変形を得ることが
できる。FRP構造体201の中心層には小さな歪みし
か発生しないので、高ヤング率の繊維22からなる第1
繊維基材20で強化されたFRP層があっても、弾性変
形が阻害されることはない。一方、FRP構造体201
のX−Y平面内あるいはY−Z平面内の曲げモーメント
が作用した場合には、小さな歪みしか発生しない中心部
のみならず、大きな歪みのかかる表面層部分にも高ヤン
グ率の繊維22からなる第1繊維基材20で強化された
FRP層があるため、FRP構造体201の全体として
大きな剛性が得られる。
The FRP of this embodiment constructed as described above
The characteristics of the structure 201 with respect to stress in each direction are shown in Example 1.
This is almost the same as the case of the FRP structure 1 of. That is,
When a bending moment in the Z-X plane of FIG. 2A is applied, the upper and lower layer portions, which are greatly strained, are greatly elastically deformed by the second fiber base material 210, so that the FRP structure 201 as a whole is Can also obtain a large elastic deformation. Since only a small strain is generated in the central layer of the FRP structure 201, the first layer composed of the fibers 22 having a high Young's modulus is used.
Even if there is the FRP layer reinforced with the fiber base material 20, elastic deformation is not hindered. On the other hand, the FRP structure 201
When a bending moment in the XY plane or in the YZ plane is applied, the fiber 22 having a high Young's modulus is formed not only in the central portion where only a small strain is generated but also in the surface layer portion where a large strain is applied. Since there is the FRP layer reinforced with the first fiber base material 20, a large rigidity can be obtained as a whole of the FRP structure 201.

【0017】なお本実施例に固有の効果として、第2繊
維基材210に、ガラス繊維からなる縦糸12と発泡ゴ
ム繊維からなる横糸14を平面的に編んだ後に積層した
ものを用いているため、第2繊維基材210の作成が容
易であり、また第2繊維基材210の厚さを自在に調節
できるという利点が得られる。
As an effect peculiar to this embodiment, the warp yarn 12 made of glass fiber and the weft yarn 14 made of foamed rubber fiber are planarly knitted and then laminated on the second fiber base material 210. The advantages that the second fiber base material 210 can be easily prepared and the thickness of the second fiber base material 210 can be freely adjusted are obtained.

【0018】実施例3 次に本発明を具現化した実施例3について、図3および
図2を参照して説明する。なお実施例1および実施例2
と同等の部材には、同一番号を付して説明を省略する。
図3は、本発明の繊維強化樹脂構造体の実施例3を示す
斜視図である。図3において、参照符号301はFRP
構造体であり、このFRP構造体301は、強化用繊維
基材302に合成樹脂4(図3において、強化用繊維基
材302の全体に分布しているものとする)を含浸させ
て固化させたものである。この強化用繊維基材302
は、以下のようにして作成される。まず、図2に示され
るように実施例1と同様にして、ガラス繊維22からな
る第1繊維基材20を作成する。次に図2の部分拡大図
(b)に示されるように、実施例2と同様にして、ガラ
ス繊維からなる縦糸12と低ヤング率を有する発泡ゴム
繊維からなる横糸14とを平面的に編む。これを上下方
向に積層した後に、横糸214が長手方向に伸びるよう
に向けて必要な大きさに裁断することによって、強化用
繊維基材202の外周部の層を構成する第2繊維基材2
10が作成される。
Third Embodiment Next, a third embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 2. In addition, Example 1 and Example 2
The same members as those described above are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
FIG. 3 is a perspective view showing Example 3 of the fiber-reinforced resin structure of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 301 is FRP.
This FRP structure 301 is obtained by impregnating the reinforcing fiber base material 302 with the synthetic resin 4 (in FIG. 3, it is assumed to be distributed throughout the reinforcing fiber base material 302) and solidifying it. It is a thing. This reinforcing fiber substrate 302
Is created as follows. First, as shown in FIG. 2, the first fiber base material 20 made of the glass fiber 22 is prepared in the same manner as in Example 1. Next, as shown in the partially enlarged view (b) of FIG. 2, the warp yarn 12 made of glass fiber and the weft yarn 14 made of foamed rubber fiber having a low Young's modulus are knitted in the same manner as in Example 2. .. After the layers are laminated in the vertical direction, the weft yarns 214 are cut into a required size so as to extend in the longitudinal direction, so that the second fiber base material 2 constituting the outer peripheral layer of the reinforcing fiber base material 202 is formed.
10 is created.

【0019】そして、図3に示されるように、前記第1
繊維基材20の上下および前後を第2繊維基材210で
包み、この繊維基材全体を連続繊維30によって上下方
向および前後方向に貫通させてステッチングする。これ
によって、外周部の第2繊維基材210と中央の第1繊
維基材20は一体に接続される。このようにして、強化
用繊維基材302が作成される。この強化用繊維基材3
02にゴム変成エポキシ樹脂4が含浸された後に加熱処
理され、これによってゴム変成エポキシ樹脂4が熱硬化
して、FRP構造体301の作成が完了する。
Then, as shown in FIG. 3, the first
The upper and lower sides and front and back of the fiber base material 20 are wrapped with the second fiber base material 210, and the entire fiber base material is pierced by the continuous fibers 30 in the up and down direction and the front and back direction and stitched. As a result, the second fiber base material 210 at the outer peripheral portion and the first fiber base material 20 at the center are integrally connected. In this way, the reinforcing fiber base material 302 is created. This reinforcing fiber substrate 3
02 is heat-treated after being impregnated with the rubber-modified epoxy resin 4, whereby the rubber-modified epoxy resin 4 is thermoset, and the preparation of the FRP structure 301 is completed.

【0020】以上のように構成された本実施例のFRP
構造体301の各方向の応力に対する特性は、実施例1
および実施例2の場合とは異なったものになる。すなわ
ち、図3のX−Y平面内の曲げモーメントが作用した場
合には、大きな歪みのかかる表面層の部分(図3の前後
の層)が第2繊維基材210によって大きな弾性変形を
示すため、FRP構造体301の全体として大きな弾性
変形が得られる。FRP構造体301の中心層には小さ
な歪みしか発生しないので、高ヤング率の繊維22から
なる第1繊維基材20で強化されたFRP層があって
も、弾性変形が阻害されることはない。なお、図3のF
RP構造体301のZ−X平面内の曲げモーメントが作
用した場合に大きな弾性変形が得られ、FRP構造体3
01のY−Z平面内の曲げモーメントが作用した場合に
大きな剛性が得られるのは、実施例1および実施例2と
同様である。このように、本実施例のFRP構造体30
1においては、二方向の曲げモーメントについて、大き
な弾性変形が得られる。
The FRP of this embodiment constructed as described above
The characteristics of the structure 301 with respect to stress in each direction are shown in Example 1.
And, it is different from the case of the second embodiment. That is, when a bending moment in the XY plane of FIG. 3 is applied, a portion of the surface layer (the front and rear layers in FIG. 3) that is greatly distorted shows a large elastic deformation by the second fiber base material 210. , A large elastic deformation is obtained as a whole of the FRP structure 301. Since only a small strain is generated in the central layer of the FRP structure 301, even if there is the FRP layer reinforced with the first fiber base material 20 composed of the fibers 22 having a high Young's modulus, the elastic deformation is not hindered. .. In addition, F of FIG.
A large elastic deformation is obtained when a bending moment in the Z-X plane of the RP structure 301 acts, and the FRP structure 3
A large rigidity is obtained when a bending moment of 01 in the YZ plane acts, as in the first and second embodiments. Thus, the FRP structure 30 of this embodiment is
In No. 1, large elastic deformation is obtained for bending moments in two directions.

【0021】なお、上記実施例2および実施例3におい
ても、第1繊維基材20を構成する連続繊維束22は、
高ヤング率の繊維であればどのようなものでもよく、本
実施例のガラス繊維以外にもアラミド繊維、炭素繊維等
の繊維材料が使用できる。また、第2繊維基材210を
構成する繊維のうち横糸14としては、上記各実施例の
発泡ゴム繊維以外にも、低ヤング率の繊維であればどの
ような種類のものを用いてもよい。なお、第2繊維基材
210の縦糸12として本実施例ではガラス繊維を使用
しているが、この縦糸12にはどのような特性の繊維を
用いても構わない。さらに、含浸される合成樹脂4とし
ては伸びが期待できる合成樹脂であればどのようなもの
でもよく、本実施例のゴム変成エポキシ樹脂の他に、同
じく熱硬化性樹脂であるゴム変成エポキシ樹脂等、ある
いは熱可塑性エラストマーを用いてもよい。
In the second and third embodiments described above, the continuous fiber bundle 22 constituting the first fiber base material 20 is
Any fiber having a high Young's modulus may be used, and fiber materials such as aramid fiber and carbon fiber other than the glass fiber of this embodiment can be used. Further, as the weft yarn 14 among the fibers constituting the second fiber base material 210, any kind of fiber having a low Young's modulus may be used other than the foamed rubber fiber of each of the above-mentioned embodiments. .. Although glass fibers are used as the warp yarns 12 of the second fiber base material 210 in this embodiment, fibers having any characteristics may be used as the warp yarns 12. Further, the synthetic resin 4 to be impregnated may be any synthetic resin that can be expected to be stretched. In addition to the rubber-modified epoxy resin of this embodiment, a rubber-modified epoxy resin which is also a thermosetting resin, etc. Alternatively, a thermoplastic elastomer may be used.

【0022】なお本実施例においては、全体として略直
方体のFRP構造体としているが、その他の形状のFR
P構造体としても同様の効果を得ることができる。ま
た、第1基材の高ヤング率の繊維と第2基材の低ヤング
率の横糸とを長手方向に配向させているが、用途に応じ
て他の方向に配向させてもよい。さらに、強化用繊維基
材を補強するために連続繊維30によってステッチング
しているが、必ずしもステッチングしなくても構わな
い。FRP構造体の他の部分の形状,サイズ,材質,配
置等についても、本実施例に限定されるものではない。
In this embodiment, the FRP structure having a substantially rectangular parallelepiped shape is used as a whole, but FRs having other shapes are used.
The same effect can be obtained with the P structure. Further, although the high Young's modulus fibers of the first base material and the low Young's modulus weft threads of the second base material are oriented in the longitudinal direction, they may be oriented in other directions depending on the application. Further, although the continuous fibers 30 are stitched to reinforce the reinforcing fiber base material, the stitching is not always necessary. The shape, size, material, arrangement, etc. of other portions of the FRP structure are not limited to those in this embodiment.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明においては、高ヤング率の繊維か
らなる第1基材の両面に、該繊維の配向方向に直角な方
向に伸びる縦糸にその縦糸と直交する方向に伸びる低ヤ
ング率の横糸が編まれてなる第2基材を配した強化用繊
維基材に、合成樹脂を含浸させて固化させた繊維強化樹
脂構造体を創出したために、特定方向の応力に対する剛
性を保ちつつ他方向の応力に対する弾性変形を大きくす
ることができる。これによって、ある方向には他の部品
を支持しながら他の方向へは大きな変形ストロークが得
られる部材が実現される。さらに本発明の波及的な効果
として、FRP構造体が連続繊維で強化されているため
に、全体としての強度が極めて高くなるという効果も得
られ、極めて実用性に優れた繊維強化樹脂構造体とな
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, a warp yarn extending in a direction perpendicular to the orientation direction of the fiber is formed on both surfaces of a first substrate made of a fiber having a high Young's modulus and a low Young's modulus extending in a direction orthogonal to the warp yarn. Since a fiber-reinforced resin structure was created by impregnating a synthetic resin into a reinforcing fiber substrate having a second substrate formed by weaving a weft and solidifying it, the other direction while maintaining rigidity against stress in a specific direction The elastic deformation with respect to the stress can be increased. This realizes a member that supports other components in one direction while obtaining a large deformation stroke in the other direction. Further, as a spillover effect of the present invention, since the FRP structure is reinforced with continuous fibers, the effect that the strength as a whole becomes extremely high is obtained, and a fiber-reinforced resin structure excellent in practicability is obtained. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の繊維強化樹脂構造体の実施例1を示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a fiber-reinforced resin structure of the present invention.

【図2】繊維強化樹脂構造体の実施例2を示す斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view showing Example 2 of the fiber-reinforced resin structure.

【図3】繊維強化樹脂構造体の実施例3を示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view showing Example 3 of the fiber-reinforced resin structure.

【図4】繊維強化樹脂構造体に応力が作用した場合に繊
維強化樹脂構造体内に発生する歪みを示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a strain generated in the fiber-reinforced resin structure when a stress acts on the fiber-reinforced resin structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 繊維強化樹脂構造体 2 強化用繊維基材 4 合成樹脂 10 第2基材 12 縦糸 14 低ヤング率の横糸 20 第1基材 22 高ヤング率の繊維 1 Fiber Reinforced Resin Structure 2 Reinforcing Fiber Substrate 4 Synthetic Resin 10 Second Substrate 12 Warp 14 Low Young's Modulus Weft 20 First Substrate 22 High Young's Modulus Fiber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強化用繊維基材に合成樹脂を含浸させて
固化させた繊維強化樹脂構造体であって、 前記強化用繊維基材は、高ヤング率の繊維がほぼ平行方
向に伸びてなる第1基材と、その両面側に積層された第
2基材とを有し、該第2基材は前記第1基材の繊維配向
方向と直角方向に伸びる縦糸にその直交方向に伸びる低
ヤング率の横糸が編成されたものであることを特徴とす
る繊維強化樹脂構造体。
1. A fiber-reinforced resin structure in which a reinforcing fiber base material is impregnated with a synthetic resin and solidified, wherein the reinforcing fiber base material is formed by extending fibers having a high Young's modulus in substantially parallel directions. It has a first base material and a second base material laminated on both surface sides thereof, and the second base material is a warp yarn extending in a direction orthogonal to the fiber orientation direction of the first base material and a low yarn extending in the orthogonal direction. A fiber-reinforced resin structure, characterized in that a weft yarn having a Young's modulus is knitted.
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