JPH0636914Y2 - 繊維強化樹脂構造材 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、自動車用のリーフスプリング，トーションバ
ーその他の構造材に採用されて好適な繊維強化樹脂構造
材に関するものである。

（従来の技術） 近来、自動車における構造材を軽量化することによって
燃費を改善し、更に制振性能、耐食性等の向上を図るた
めに、例えば懸架用リーフスプリング用の構造材とし
て、ガラス繊維，カーボン繊維，ボロン繊維等の長繊維
を多数同一方向に配列してエポキシ系，ナイロン系樹
脂，ポリイミド樹脂等を含浸させ、成形用の型に入れて
硬化させた繊維硬化樹脂構造材が提案され、既に一部実
用に供せられている。この種の構造材（以下方向性樹脂
複合材という）は、強化繊維の配列方向には著しく優れ
た強度を発揮するが、繊維の延在方向に対し直角方向の
強度は相対的に極めて小さく、曲げや捩りによって繊維
配列方向に対し横方向の力が作用すると、容易にクラッ
ク等が発生して破壊に到る不具合がある。また、他の部
材への取付等のために、表面に機械加工が施されて、そ
の結果多数配列された繊維の一部が削除された場合、た
とえ繊維の延在方向であっても、曲げ力が作用したと
き、切除した隅部から繊維間に剥離亀裂が発生して成長
し、破壊するに到ることがある。一方、上記エポキシ系
樹脂等に、ガラス，セラミックス，金属又は非金属ウイ
スカ等の短繊維（針状結晶を含む）又はマイカ等のフレ
ーク，チップ等を混合分散させた無方向性樹脂複合材も
既に提案されているが、上述した方向性樹脂複合材と較
べて、特定の方向に作用する応力に対して弱いという問
題はないものの、最大強度が可成劣る欠点がある。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は、上述した方向性樹脂複合材の長所を失なうこ
となく、その欠点を補なうことができる繊維強化樹脂構
造材を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記目的を達成するために創案されたもの
で、ガラス、カーボン、セラミックス等の長繊維をその
長手方向に配向性をもたせて配列した方向性樹脂複合材
と、上記方向性樹脂複合材を心材と成して周囲を取り囲
み構造材の外形を得るように成形され且つガラス、セラ
ミックス、金属又は非金属ウイスカ等の短繊維、マイカ
等のフレーク、同マイカ等のチップを混合分散した無方
向性樹脂複合材と、によって構成されることを特徴とす
る繊維強化樹脂構造材を要旨とするものである。

（作用） 本考案によれば、ガラス、カーボン、セラミックス等の
長繊維をその長手方向に配向性をもたせて配列した方向
性樹脂複合材と、上記方向性樹脂複合材を心材と成して
周囲を取り囲み構造材の外形を得るように成形され且つ
ガラス、セラミックス、金属又は非金属ウイスカ等の短
繊維、マイカ等のフレーク、同マイカ等のチップを混合
分散した無方向性樹脂複合材と、によって構成されるこ
とを特徴とする繊維強化樹脂構造材であるので、方向性
樹脂複合材の繊維延在方向に対し直角方向の力が作用し
た場合にも、繊維間のクラック発生が外周の無方向性樹
脂複合材によって効果的に防止され、また他の部品の取
付等のために表面に機械加工を施す場合にも、なるべく
表層の無方向性樹脂複合材の部分を加工するようにし
て、方向性樹脂複合材の部分を外部に露出させないこと
により、繊維間の剥離亀裂が効果的に防止される。この
結果、中央部分に配置された方向性樹脂複合材の長所で
ある高強度の特色が十分に発揮される。且つ、無方向性
樹脂複合材の特色が方向性樹脂複合材の特色と協作動し
て相乗的効果を生起するように機能するので構造材自体
の機能が総合的に向上する。また、心材を成す方向性樹
脂複合材の形状及び構造材自体の外形形状を制限しない
ので、様々な形状の構造材に適用し得るものである。

（実施例） 以下本考案の実施例を添付図面について具体的に説明す
る。先づ、第１図は本考案を自動車の懸架用リーフスプ
リングに適用した第１実施例を示し、同リーフスプリン
グ10は、その中央部分を、ガラス，カーボン，セラミッ
クス，ボロン等の長繊維を方向性をもたせて多数配列
し、エポキシ系樹脂，ナイロン系樹脂，ポリイミド樹脂
等の適宜の樹脂を含浸させて硬化させた長方形断面の方
向性樹脂複合材12によって構成され、またその外周部分
を、セラミックス，ウイスカ等の短繊維，マイカ等のフ
レーク，チップ等を上記マトリックス樹脂内に混合し分
散した無方向性樹脂複合材14によって構成されている。

上記構成のリーフスプリング10は、自動車の走行中、主
として方向性樹脂複合材12の長繊維延在方向の曲げ力を
受けるが、旋回走行或いは悪路走行中に捩り力を受けて
上記長繊維の延在方向に対して横方向の力も作用する。
前者の長繊維延在方向の作用力に対しては、方向性複合
材12が本来の高強度を発揮すると共に、外周の無方向性
樹脂複合材14も協働して作用力を担持する。また、後者
の繊維延材方向に対し横方向の作用力に対しても、方向
性樹脂複合材12が無方向性樹脂複合材14によって囲繞さ
れているので、複合材12の繊維間亀裂が確実に防止さ
れ、両者協働して作用力を効果的に担持することができ
る。

次に、第２図は、本考案を自動車の懸架用トーションバ
ーのような丸棒材に適用した第２の実施例を示し、同丸
棒材10′は、その中央部分を、断面形状が円形をなす上
記第１実施例と同様の方向性樹脂複合材12′によって構
成され、また外周部分を上記第１実施例と同様の無方向
性樹脂複合材14′によって構成されている。この実施例
においても、縷々説明するまでもなく、第１実施例と全
く同様の効果が奏せられる。

なお、第１及び第２実施例の双方を通じて、リーフスプ
リング10及び丸棒材10′を他の部材に取付けるために切
削加工が施される場合、表層の無方向性樹脂複合材14及
び14′の部分で加工を行ない、なるべく方向性樹脂複合
材12及び12′の部分を外部に曝さないようにし、加工上
どうしても無方向性樹脂複合材の繊維列を切削せざるを
得ない場合でも、その範囲を極力小さい範囲にとどめる
ようにすることが望ましい。また、上記実施例では、各
構造材の中央部分が、方向性樹脂複合材12単味で形成さ
れているが、方向性樹脂複合材と無方向性樹脂複合材と
を各一層以上ラミネートして、綜合的に方向性樹脂複合
材としたもので形成しても良い。更に、本考案は上述し
た自動車用リーフスプリングや丸棒材に限られず、種々
の断面形状を有する自動車用以外の構造材にも広く適用
し得るものである。

（考案の効果） 本考案に係る繊維強化樹脂構造材は、ガラス、カーボ
ン、セラミックス等の長繊維をその長手方向に配向性を
もたせて配列した方向性樹脂複合材と、上記方向性樹脂
複合材を心材と成して周囲を取り囲み構造材の外形を得
るように成形され且つガラス、セラミックス、金属又は
非金属ウイスカ等の短繊維、マイカ等のフレーク、同マ
イカ等のチップを混合分散した無方向性樹脂複合材と、
によって構成されることによって、方向性樹脂複合材の
配列方向に対して高強度という構造的な特色を、無方向
性樹脂複合材の全方向に均一な強度を有するという特色
が補助するような総合的に優れた構造材を得ることがで
きる。且つ、方向性樹脂複合材の長繊維を剥離させるよ
うな亀裂等の欠陥の発生を無方向性樹脂複合材によって
防止しうるうえに、心材を成す方向性樹脂複合材の形状
及び構造材自体の外形形状を制限しないので、様々な形
状の構造材に適用し得るという利点をも同時に得ること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示すリーフスプリングの
斜視図であって、外周の無方向性樹脂複合材14の一部が
図中ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ線に沿い除去して示されてい
る。第２図は本考案の第２実施例を示す丸棒材の斜視図
であって、外周の無方向性樹脂複合材の一部が図中ａ′
−ｂ′−ｃ′−ｄ′線に沿い除去して示されている。 10……リーフスプリング、10′……丸棒材、12及び12′
……方向性樹脂複合材、14及び14′……無方向性樹脂複
合材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス、カーボン、セラミックス等の長繊
   維をその長手方向に配向性をもたせて配列した方向性樹
   脂複合材と、 上記方向性樹脂複合材を心材と成して周囲を取り囲み構
   成材の外形を得るように成形され且つガラス、セラミッ
   クス、金属又は非金属ウイスカ等の短繊維、マイカ等の
   フレーク、同マイカ等のチップを混合分散した無方向性
   樹脂複合材と、 によって構成されたことを特徴とする繊維強化樹脂構造
   材