JPH0639929A - 自動車バンパ用の繊維強化プラスチック製の桁材の製法並びに強化プラスチック製の桁材 - Google Patents
自動車バンパ用の繊維強化プラスチック製の桁材の製法並びに強化プラスチック製の桁材Info
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- JPH0639929A JPH0639929A JP5053302A JP5330293A JPH0639929A JP H0639929 A JPH0639929 A JP H0639929A JP 5053302 A JP5053302 A JP 5053302A JP 5330293 A JP5330293 A JP 5330293A JP H0639929 A JPH0639929 A JP H0639929A
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- B60R2019/1833—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material
- B60R2019/1853—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material of reinforced plastic material
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車バンパ用の繊維強化プラスチック製の
桁材の製法を改良して、生産速度を高めると共に、所定
の機械的特性を有する軽量の桁材を製造できるようにす
る。 【構成】 繊維を埋込むプラスチックを連続的に押出
し、その押出し時に、生成するプラスチック条材に最終
横断面形状を与え、応力の性質と大きさとに応じて補強
材の配列方向を特定しかつ補強材材料を選択して該補強
材をプラスチックマトリックス内に連続的に埋込み、次
いで、押出された強化プラスチック条材を所望の長さに
分断する。
桁材の製法を改良して、生産速度を高めると共に、所定
の機械的特性を有する軽量の桁材を製造できるようにす
る。 【構成】 繊維を埋込むプラスチックを連続的に押出
し、その押出し時に、生成するプラスチック条材に最終
横断面形状を与え、応力の性質と大きさとに応じて補強
材の配列方向を特定しかつ補強材材料を選択して該補強
材をプラスチックマトリックス内に連続的に埋込み、次
いで、押出された強化プラスチック条材を所望の長さに
分断する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車バンパ用の繊維
強化プラスチック製の桁材の製法並びに強化プラスチッ
ク製の桁材に関するものである。
強化プラスチック製の桁材の製法並びに強化プラスチッ
ク製の桁材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】当今の自動車、特に乗用車は、安全性に
対する高い要求に充分応えるものでなければならない。
相応した安全対策には車両の前端及び後端に配置された
バンパも所属し、該バンパは衝突時に、運動エネルギの
可成りの部分を吸収して変形することになる。
対する高い要求に充分応えるものでなければならない。
相応した安全対策には車両の前端及び後端に配置された
バンパも所属し、該バンパは衝突時に、運動エネルギの
可成りの部分を吸収して変形することになる。
【0003】車両は、ますます軽量化させて燃費を節減
するように構想されるので、バンパについても、一方で
は「最低重量」基準によって、また他方では「最大可能
な安定性」基準によって満たされるような知的な解決手
段が発見されねばならない。
するように構想されるので、バンパについても、一方で
は「最低重量」基準によって、また他方では「最大可能
な安定性」基準によって満たされるような知的な解決手
段が発見されねばならない。
【0004】今日のバンパは、シャシ又はボディに装備
された衝撃緩衝器(ダンパ)に固定された桁材(所謂バ
ンパレール)を主体としている。該桁材の前方には、エ
ネルギを吸収するフォーム部材が配置されている。ダン
パ全体はプラスチック外殻によって外装され、該プラス
チック外殻は車体デザインの範疇に組入れられている。
従って前記プラスチック外殻が実質的に美学と空力学の
視点に立って見なければならないのに対して、桁材は、
ダンパの機械的特性に対する責任を担っている。
された衝撃緩衝器(ダンパ)に固定された桁材(所謂バ
ンパレール)を主体としている。該桁材の前方には、エ
ネルギを吸収するフォーム部材が配置されている。ダン
パ全体はプラスチック外殻によって外装され、該プラス
チック外殻は車体デザインの範疇に組入れられている。
従って前記プラスチック外殻が実質的に美学と空力学の
視点に立って見なければならないのに対して、桁材は、
ダンパの機械的特性に対する責任を担っている。
【0005】従来は殊にスチール製桁材が慣用されてい
た。しかしながら該スチール製桁材は、比較的高い自重
を有している以外に、可逆変形可能性が少ないという別
の欠点を有している。そればかりかスチール製桁材の製
造時に生じる工具費が極度に高い。スチール製桁材の場
合は概ね、比較的複雑な形状に構成された工具を用いて
断裁板金から製造されるプレス成形部品である。
た。しかしながら該スチール製桁材は、比較的高い自重
を有している以外に、可逆変形可能性が少ないという別
の欠点を有している。そればかりかスチール製桁材の製
造時に生じる工具費が極度に高い。スチール製桁材の場
合は概ね、比較的複雑な形状に構成された工具を用いて
断裁板金から製造されるプレス成形部品である。
【0006】従って技術趨勢は、桁材をプラスチックか
ら製造する方向に移行している。
ら製造する方向に移行している。
【0007】その場合に先ず第1に挙げられねばならな
いのがSMC(Sheet Moulding Compound)法であり、
この場合ポリエステル樹脂で含浸されたガラス繊維マッ
トが加熱された工具内において圧力作用下で硬化されて
架橋される。
いのがSMC(Sheet Moulding Compound)法であり、
この場合ポリエステル樹脂で含浸されたガラス繊維マッ
トが加熱された工具内において圧力作用下で硬化されて
架橋される。
【0008】すでに述べたスチール製桁材の場合と同様
に、この場合も工具費が高くつく。そればかりでなく含
浸されたガラス繊維マットを加熱工具内に挿入しておく
時間が長いので、作業サイクル時間が著しく高い。この
特殊な製法によっては、このようにして製造される桁材
の物理的特性は、完全にはコントロールすることができ
ない。このSMC法の別の欠点は、健康に有害なダスト
を発生させるような後加工が必要で、しかもスチロール
が使用されるので、これによってリサイクリング問題が
生じることである。
に、この場合も工具費が高くつく。そればかりでなく含
浸されたガラス繊維マットを加熱工具内に挿入しておく
時間が長いので、作業サイクル時間が著しく高い。この
特殊な製法によっては、このようにして製造される桁材
の物理的特性は、完全にはコントロールすることができ
ない。このSMC法の別の欠点は、健康に有害なダスト
を発生させるような後加工が必要で、しかもスチロール
が使用されるので、これによってリサイクリング問題が
生じることである。
【0009】前記欠点の一部分は所謂GMT(ガラスマ
ット強化熱可塑性樹脂)法の場合にも生じる。SMC法
とは異なって、この場合のマトリックスは、熱作用下で
改めて変形可能な熱可塑性樹脂から成っている。従って
先ず半製品が製造され、該半製品は後に、改めて加熱し
て成形型工具内に挿入することによって後加工を施すこ
とができる。該半製品は成形型工具内において圧力作用
下で変形され、次いで成形型工具内で冷却される。しか
しながらこの場合もやはり高い工具費が生じ、かつ、こ
のようにして製造される桁材の物理的特性もやはり完全
にはコントロールすることができない。それというのは
該GMT半製品内には、補強のために非配向繊維が設け
られているからである。
ット強化熱可塑性樹脂)法の場合にも生じる。SMC法
とは異なって、この場合のマトリックスは、熱作用下で
改めて変形可能な熱可塑性樹脂から成っている。従って
先ず半製品が製造され、該半製品は後に、改めて加熱し
て成形型工具内に挿入することによって後加工を施すこ
とができる。該半製品は成形型工具内において圧力作用
下で変形され、次いで成形型工具内で冷却される。しか
しながらこの場合もやはり高い工具費が生じ、かつ、こ
のようにして製造される桁材の物理的特性もやはり完全
にはコントロールすることができない。それというのは
該GMT半製品内には、補強のために非配向繊維が設け
られているからである。
【0010】別の公知の方法はブロー成形法である。こ
の方法の場合には、閉じた横断面ひいては安定した横断
面を製造することが可能である。しかしながら補強材を
プラスチック内に配置することは不可能である。それゆ
えにプラスチック壁はそれ相応に厚肉にしなければなら
ず、これに伴って重量増大と高い材料費が生じることに
なる。
の方法の場合には、閉じた横断面ひいては安定した横断
面を製造することが可能である。しかしながら補強材を
プラスチック内に配置することは不可能である。それゆ
えにプラスチック壁はそれ相応に厚肉にしなければなら
ず、これに伴って重量増大と高い材料費が生じることに
なる。
【0011】前記の事項はその他すべての公知のプラス
チック溶液についても当て嵌まる。繊維強化材料の場合
は明らかに、繊維特性の利用が前記のように充分に活用
されていない。それというのは繊維がマトリックス内に
配向されないままで位置しているからである。
チック溶液についても当て嵌まる。繊維強化材料の場合
は明らかに、繊維特性の利用が前記のように充分に活用
されていない。それというのは繊維がマトリックス内に
配向されないままで位置しているからである。
【0012】これらすべての公知製造法において共通の
欠点は、間歇的にしか生産することができないこと、つ
まり半製品を成形型内へ装入し、成形しかつ完成部品を
取出した上で、改めて製造作業サイクルを開始せねばな
らないことである。
欠点は、間歇的にしか生産することができないこと、つ
まり半製品を成形型内へ装入し、成形しかつ完成部品を
取出した上で、改めて製造作業サイクルを開始せねばな
らないことである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、自動車バンパ用の繊維強化プラスチック製の桁材の
製法を改良して、生産速度を高めると共に、所定の機械
的特性を有する軽量の桁材を製造できるようにすること
である。
は、自動車バンパ用の繊維強化プラスチック製の桁材の
製法を改良して、生産速度を高めると共に、所定の機械
的特性を有する軽量の桁材を製造できるようにすること
である。
【0014】更に本発明の別の課題は、所期の特性を有
する強化プラスチック製の桁材を提供することである。
する強化プラスチック製の桁材を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の方法上の第1の構成手段は、請求項1に記載したよ
うに、繊維を埋込むプラスチックを連続的に押出し、そ
の押出し時に、生成するプラスチック条材に最終横断面
形状を与え、応力の性質と大きさとに応じて補強材の配
列方向を特定しかつ補強材材料を選択して該補強材をプ
ラスチックマトリックス内に連続的に埋込み、次いで、
押出された強化プラスチック条材を所望の長さに分断す
る点にある。
明の方法上の第1の構成手段は、請求項1に記載したよ
うに、繊維を埋込むプラスチックを連続的に押出し、そ
の押出し時に、生成するプラスチック条材に最終横断面
形状を与え、応力の性質と大きさとに応じて補強材の配
列方向を特定しかつ補強材材料を選択して該補強材をプ
ラスチックマトリックス内に連続的に埋込み、次いで、
押出された強化プラスチック条材を所望の長さに分断す
る点にある。
【0016】同一課題を解決する本発明の方法上の第2
の構成手段は、請求項3に記載したように、プラスチッ
ク含浸補強材を、繊維、織物などから成る糸及び/又は
ベルトの形で圧縮成形型工具を通して連続的にガイド
し、該圧縮成形型工具内において前記補強材を加熱しか
つ最終横断面形状で硬化させ、かつ、応力の性質と大き
さとに応じて補強材の配列方向を特定しかつ補強材材料
を選択して前記補強材を配置し、次いで、こうして形成
した強化プラスチック条材を所望の長さに分断する点に
ある。
の構成手段は、請求項3に記載したように、プラスチッ
ク含浸補強材を、繊維、織物などから成る糸及び/又は
ベルトの形で圧縮成形型工具を通して連続的にガイド
し、該圧縮成形型工具内において前記補強材を加熱しか
つ最終横断面形状で硬化させ、かつ、応力の性質と大き
さとに応じて補強材の配列方向を特定しかつ補強材材料
を選択して前記補強材を配置し、次いで、こうして形成
した強化プラスチック条材を所望の長さに分断する点に
ある。
【0017】前記課題を解決する本発明の装置上の構成
手段は、請求項10に記載したように、桁材が、全長に
わたって等しい横断面形状を有する連続的に製造された
プラスチック条材の一部分であり、補強材が、応力を受
ける方向に相応して配向されている点にある。
手段は、請求項10に記載したように、桁材が、全長に
わたって等しい横断面形状を有する連続的に製造された
プラスチック条材の一部分であり、補強材が、応力を受
ける方向に相応して配向されている点にある。
【0018】なお本発明の有利な実施態様は、特許請求
の範囲の従属請求項に記載した通りである。
の範囲の従属請求項に記載した通りである。
【0019】
【作用】従来技術とは異なって本発明の製法によれば桁
材を連続的に製造することが可能である。この連続製造
は第1に、公知の製法に対比して生産速度を著しくアッ
プできるという利点を有している。第2に、製法の連続
性によって製造関連パラメータ(温度、粘性、補強材の
供給)を一層正確に設定しかつ一層容易に制御できると
いう利点が得られる。
材を連続的に製造することが可能である。この連続製造
は第1に、公知の製法に対比して生産速度を著しくアッ
プできるという利点を有している。第2に、製法の連続
性によって製造関連パラメータ(温度、粘性、補強材の
供給)を一層正確に設定しかつ一層容易に制御できると
いう利点が得られる。
【0020】補強材を配向してプラスチックマトリック
ス内に埋め込むことによって、このような補強材の特性
が著しく良好に活用される。例えば引張り力及び圧縮力
を吸収するためには、力の方向に平行に補強材を配向す
ることが選ばれる。これに対して、主として剪断力が伝
達されるような桁材範囲では、例えばI形成形材として
構成された桁材のウェブにおいては、補強材は、補強材
の一部分を桁材縦軸線に対して45°の角度で配置する
一方、補強材の他の部分を前記桁材縦軸線に対して垂直
に同一平面内に配置するように配向される。
ス内に埋め込むことによって、このような補強材の特性
が著しく良好に活用される。例えば引張り力及び圧縮力
を吸収するためには、力の方向に平行に補強材を配向す
ることが選ばれる。これに対して、主として剪断力が伝
達されるような桁材範囲では、例えばI形成形材として
構成された桁材のウェブにおいては、補強材は、補強材
の一部分を桁材縦軸線に対して45°の角度で配置する
一方、補強材の他の部分を前記桁材縦軸線に対して垂直
に同一平面内に配置するように配向される。
【0021】桁材内において準等方性の特性を実現する
ために、例えば、一方向の補強材を有する層が、すでに
述べたように、直交する方向に補強材を配列した層と交
番に位置するような層構成が選ばれる。この場合は付加
的に補強材を、応力に応じて選ぶことも可能である。こ
のような補強材構成はハイブリッド繊維構成と呼ばれ、
その場合異なった材料の繊維(ガラス繊維、アラミド繊
維、カーボン繊維)は異なった層内で使用されるか、又
は断片的に並列的に使用される(例えば織物の場合には
経糸としてはカーボン繊維が使用され、また緯糸として
はアラミド繊維が使用される)。
ために、例えば、一方向の補強材を有する層が、すでに
述べたように、直交する方向に補強材を配列した層と交
番に位置するような層構成が選ばれる。この場合は付加
的に補強材を、応力に応じて選ぶことも可能である。こ
のような補強材構成はハイブリッド繊維構成と呼ばれ、
その場合異なった材料の繊維(ガラス繊維、アラミド繊
維、カーボン繊維)は異なった層内で使用されるか、又
は断片的に並列的に使用される(例えば織物の場合には
経糸としてはカーボン繊維が使用され、また緯糸として
はアラミド繊維が使用される)。
【0022】成形されたプラスチック条材を安定化する
ために付加的に、特に強い応力を受ける範囲には、所謂
コールドベルトを挿入することが可能である。コールド
ベルトは、同じく繊維強化プラスチックから成る半製品
であり、該半製品は押出し成形時に、やはり繊維強化さ
れた熱間プラスチックマトリックスによって被覆され
る。
ために付加的に、特に強い応力を受ける範囲には、所謂
コールドベルトを挿入することが可能である。コールド
ベルトは、同じく繊維強化プラスチックから成る半製品
であり、該半製品は押出し成形時に、やはり繊維強化さ
れた熱間プラスチックマトリックスによって被覆され
る。
【0023】請求項2によれば補強材を押出機内でプラ
スチックに供給し、押出成形型工具内においてプラスチ
ックマトリックス内における特定の最終位置を前記補強
材に与え、こうして形成されたプラスチック条材を、押
出成形型工具から離反した方の側で力作用下で引出すよ
うになっている。その場合、補強材はいわばエンドレス
の長尺繊維或いは長尺製織ベルト又は長尺製織ホースで
あってもよい。これらの繊維、ベルト又はホースは可塑
性プラスチックと一緒に押出成形型工具を通して正確に
ガイドされる。これは、プラスチックマトリックス内の
所望位置に補強材が常に配置されるという利点を有して
いる。この正確な補強材ガイド作用は、製造されたプラ
スチック条材が押出成形型工具から力作用下で引出され
るので、補強材が常に或る所定の引張り力を受けること
によって助成される。このことは補強材位置を安定化す
るために役立つ。
スチックに供給し、押出成形型工具内においてプラスチ
ックマトリックス内における特定の最終位置を前記補強
材に与え、こうして形成されたプラスチック条材を、押
出成形型工具から離反した方の側で力作用下で引出すよ
うになっている。その場合、補強材はいわばエンドレス
の長尺繊維或いは長尺製織ベルト又は長尺製織ホースで
あってもよい。これらの繊維、ベルト又はホースは可塑
性プラスチックと一緒に押出成形型工具を通して正確に
ガイドされる。これは、プラスチックマトリックス内の
所望位置に補強材が常に配置されるという利点を有して
いる。この正確な補強材ガイド作用は、製造されたプラ
スチック条材が押出成形型工具から力作用下で引出され
るので、補強材が常に或る所定の引張り力を受けること
によって助成される。このことは補強材位置を安定化す
るために役立つ。
【0024】またベルト又は糸の形でプラスチック含浸
補強材だけを型工具(圧縮成形型工具)を通してガイド
することも可能である。前記工具内でプラスチック含浸
補強材は所望の横断面形状で硬化する。このような製造
法は請求項3に記載されている。
補強材だけを型工具(圧縮成形型工具)を通してガイド
することも可能である。前記工具内でプラスチック含浸
補強材は所望の横断面形状で硬化する。このような製造
法は請求項3に記載されている。
【0025】請求項9に記載した第3の変化実施態様で
は、更に補強するために繊維強化プラスチックマトリッ
クス内に、プレハブの繊維強化プラスチックベルトが挿
入される。
は、更に補強するために繊維強化プラスチックマトリッ
クス内に、プレハブの繊維強化プラスチックベルトが挿
入される。
【0026】このようにして製造された強化プラスチッ
ク条材が充分な長さに達したのち、前記強化プラスチッ
ク条材は、一緒に走行する走間鋸断機によって所望の長
さに分断される。
ク条材が充分な長さに達したのち、前記強化プラスチッ
ク条材は、一緒に走行する走間鋸断機によって所望の長
さに分断される。
【0027】この場合それ以外の後加工の必要はない。
【0028】各自動車においては幾何学的事情が、僅か
であれ微妙に異なっており、特に有効組付けスペース及
び負荷が異なることがあるので、本発明の桁材は、真直
ぐなエレメントとしても、またやや湾曲したエレメント
としても製造することができる。やや湾曲した桁材の場
合には、湾曲成形操作は、引出し装置内におけるプラス
チック条材の引出し操作と同時に行われるのが有利であ
る。
であれ微妙に異なっており、特に有効組付けスペース及
び負荷が異なることがあるので、本発明の桁材は、真直
ぐなエレメントとしても、またやや湾曲したエレメント
としても製造することができる。やや湾曲した桁材の場
合には、湾曲成形操作は、引出し装置内におけるプラス
チック条材の引出し操作と同時に行われるのが有利であ
る。
【0029】桁材の横断面形状は、負荷条件及び組付け
スペース寸法に応じて変化させることができる。例えば
すでに述べたI形成形桁材の場合のような、開いた中空
横断面以外に、閉じた中空横断面も当然考えられる。
スペース寸法に応じて変化させることができる。例えば
すでに述べたI形成形桁材の場合のような、開いた中空
横断面以外に、閉じた中空横断面も当然考えられる。
【0030】請求項13乃至24は補強材のための有利
な配列手段又は材料選択手段を呈示するものであるが、
これについては図面に基づいて追って詳説する。
な配列手段又は材料選択手段を呈示するものであるが、
これについては図面に基づいて追って詳説する。
【0031】
【実施例】図1では自動車バンパ用の桁材1は、上部フ
ランジ2、下部フランジ3並びに、前記上下の両フラン
ジを結合するウェブ4を有するプラスチック製のI形成
形桁材である。図1に示した桁材1はその縦軸線の経過
方向でやや湾曲されている。該桁材1は、車両に配置さ
れた2つの衝撃緩衝器(ダンパ)5に固定されている。
上部フランジ2の表面には、エネルギ吸収性フォームか
ら成るストリップ材6が配置される。バンパ全体は皮殻
状の外殻成形材7によってカバーされる。
ランジ2、下部フランジ3並びに、前記上下の両フラン
ジを結合するウェブ4を有するプラスチック製のI形成
形桁材である。図1に示した桁材1はその縦軸線の経過
方向でやや湾曲されている。該桁材1は、車両に配置さ
れた2つの衝撃緩衝器(ダンパ)5に固定されている。
上部フランジ2の表面には、エネルギ吸収性フォームか
ら成るストリップ材6が配置される。バンパ全体は皮殻
状の外殻成形材7によってカバーされる。
【0032】図2では同様な配置構成が図示されている
が、この場合は桁材1は真直ぐに形成され、かつストリ
ップ材6は中央部分を両縁部よりも厚肉に、つまり中高
に構成されている。
が、この場合は桁材1は真直ぐに形成され、かつストリ
ップ材6は中央部分を両縁部よりも厚肉に、つまり中高
に構成されている。
【0033】図3には本発明の製造法を実施する装置が
略示されている。押出成形型工具を有する押出成形機が
総体的に符号8で、またロール体又はリールが符号9で
図示されており、該ロール体から補強材が繊維、糸、ベ
ルト又はホースの形で繰り出されて、なお液相の状態に
あるプラスチック流内へ導入され、所望の配列で該プラ
スチックと一緒に押出成形型工具から押し出される。押
出成形型工具によって所望の断面形状に成形されて硬化
した長尺の繊維強化プラスチック条材又は織布強化プラ
スチック条材10は油圧式引出しユニット11によって
押出成形型工具から引出され、かつ本例では小曲率の円
弧状に湾曲されている。単に二重矢印で略示したにすぎ
ない走間鋸断機12はプラスチック条材10を適当な長
さに分断する。油圧式引出しユニット11は、プラスチ
ック条材10を交互に掴んで押出成形型工具8から引出
す引張りジョー対と型ジョー対とから成っている。
略示されている。押出成形型工具を有する押出成形機が
総体的に符号8で、またロール体又はリールが符号9で
図示されており、該ロール体から補強材が繊維、糸、ベ
ルト又はホースの形で繰り出されて、なお液相の状態に
あるプラスチック流内へ導入され、所望の配列で該プラ
スチックと一緒に押出成形型工具から押し出される。押
出成形型工具によって所望の断面形状に成形されて硬化
した長尺の繊維強化プラスチック条材又は織布強化プラ
スチック条材10は油圧式引出しユニット11によって
押出成形型工具から引出され、かつ本例では小曲率の円
弧状に湾曲されている。単に二重矢印で略示したにすぎ
ない走間鋸断機12はプラスチック条材10を適当な長
さに分断する。油圧式引出しユニット11は、プラスチ
ック条材10を交互に掴んで押出成形型工具8から引出
す引張りジョー対と型ジョー対とから成っている。
【0034】図4には本発明による桁材1の一部分が例
示されており、かつこの桁材に発生する応力が略示され
ている。図4の右上に示したように、両端で下から支持
された桁材1の中点に力が作用するような曲げ応力を受
けた場合には、上部フランジ2では圧縮応力が生じるの
に対して、下部フランジ3では引張り応力が生じる。こ
れによってウェブ4内には剪断応力が生じる。前記の個
々の応力の力方向に相応して、(図面では略示したにす
ぎない)補強繊維が配置されている。例えば上部フラン
ジ2及び下部フランジ3内では繊維は力の方向に延在し
ているのに対して、ウェブ4内では繊維は交差状に配置
されている。ウェブの繊維はフランジ平面に対して±4
5°の角度で延在している。
示されており、かつこの桁材に発生する応力が略示され
ている。図4の右上に示したように、両端で下から支持
された桁材1の中点に力が作用するような曲げ応力を受
けた場合には、上部フランジ2では圧縮応力が生じるの
に対して、下部フランジ3では引張り応力が生じる。こ
れによってウェブ4内には剪断応力が生じる。前記の個
々の応力の力方向に相応して、(図面では略示したにす
ぎない)補強繊維が配置されている。例えば上部フラン
ジ2及び下部フランジ3内では繊維は力の方向に延在し
ているのに対して、ウェブ4内では繊維は交差状に配置
されている。ウェブの繊維はフランジ平面に対して±4
5°の角度で延在している。
【0035】図5では、I形桁材の補強方式が例示され
ている。多数の小×印14は製織ホースを表し、該製織
ホースは押出成形型工具内でI形桁材の形状に相応して
プラスチックマトリックス内に埋込まれている。多数の
小楕円印15は、前記製織ホース内に埋め込まれた一方
向繊維を表している。微小四角形印16は1実施態様で
あり、上部フランジ及び下部フランジの区域の製織ホー
ス上に一方向繊維を載設することも可能であることを表
している。製織ホースの織物は、延在する桁材1全体に
わたって前記の交差状繊維配列が生じるように構成され
ている。
ている。多数の小×印14は製織ホースを表し、該製織
ホースは押出成形型工具内でI形桁材の形状に相応して
プラスチックマトリックス内に埋込まれている。多数の
小楕円印15は、前記製織ホース内に埋め込まれた一方
向繊維を表している。微小四角形印16は1実施態様で
あり、上部フランジ及び下部フランジの区域の製織ホー
ス上に一方向繊維を載設することも可能であることを表
している。製織ホースの織物は、延在する桁材1全体に
わたって前記の交差状繊維配列が生じるように構成され
ている。
【0036】図6には、例示した桁材の異なった補強方
式が図示されている。ウェブ4の領域には、所謂コール
ドベルト20が配置されている。該コールドベルト20
は、繊維強化プラスチックベルトから成るプレハブの半
製品である。プラスチックマトリックスの押出成形時
に、前記コールドベルトがプラスチックマトリックスに
よって包み込まれる。このプラスチックマトリックス自
体は補強材を有することもできる。
式が図示されている。ウェブ4の領域には、所謂コール
ドベルト20が配置されている。該コールドベルト20
は、繊維強化プラスチックベルトから成るプレハブの半
製品である。プラスチックマトリックスの押出成形時
に、前記コールドベルトがプラスチックマトリックスに
よって包み込まれる。このプラスチックマトリックス自
体は補強材を有することもできる。
【0037】図7では補強材のための若干の例が示され
ている。図7の(a)では、いわゆる層構造の補強材が
示されている。最下位層は−45°の角度で配列された
補強繊維から成っている。該最下位層の上には、+45
°の角度で配列された補強繊維層が第2層として位置し
ている。第3の層は90°の角度で配列された補強繊維
によって形成されるのに対して、第4の層は0°の角度
で配列された補強繊維から成っている。前記の角度は、
最上位層の方向を基準としている。
ている。図7の(a)では、いわゆる層構造の補強材が
示されている。最下位層は−45°の角度で配列された
補強繊維から成っている。該最下位層の上には、+45
°の角度で配列された補強繊維層が第2層として位置し
ている。第3の層は90°の角度で配列された補強繊維
によって形成されるのに対して、第4の層は0°の角度
で配列された補強繊維から成っている。前記の角度は、
最上位層の方向を基準としている。
【0038】図7の(b)には、いわゆる編成ホースの
2つの例が、また図7の(c)には2種の織物が図示さ
れている。この場合加工すべき繊維又は糸は異なった材
料から成っていてもよい。例えば経糸はガラス繊維製、
また緯糸はカーボン繊維製であってもよい。カーボン繊
維とガラス繊維とアラミド繊維との組合せであってもよ
い。このことは、やはり図7の(a)に示した層配列に
ついても当て嵌まる。補強繊維配列と補強材料との巧み
な組合せによって、プラスチックマトリックスと相俟っ
て等方性構造が得られる。
2つの例が、また図7の(c)には2種の織物が図示さ
れている。この場合加工すべき繊維又は糸は異なった材
料から成っていてもよい。例えば経糸はガラス繊維製、
また緯糸はカーボン繊維製であってもよい。カーボン繊
維とガラス繊維とアラミド繊維との組合せであってもよ
い。このことは、やはり図7の(a)に示した層配列に
ついても当て嵌まる。補強繊維配列と補強材料との巧み
な組合せによって、プラスチックマトリックスと相俟っ
て等方性構造が得られる。
【0039】本発明の桁材では原則として補強繊維は配
向されているが、配向繊維層間に非配向繊維層を設ける
ことも可能である。
向されているが、配向繊維層間に非配向繊維層を設ける
ことも可能である。
【図1】第1実施例によるバンパの分解図である。
【図2】図1に示した実施例の変化態様によるバンパの
分解図である。
分解図である。
【図3】バンパ製造過程の概略図である。
【図4】I形桁材を例にとって負荷のかかり方を示す概
略図である。
略図である。
【図5】本発明による桁材の横断面図である。
【図6】コールドベルトによって補強されたI形桁材の
斜視図である。
斜視図である。
【図7】種々異なった補強方式(a),(b),(c)
を示す概略図である。
を示す概略図である。
1 桁材、 2 上部フランジ、 3 下部フラ
ンジ、 4 ウェブ、 5 衝撃緩衝器、 6
ストリップ材、 7 外殻成形材、 8押出成形型工
具を有する押出成形機、 9 ロール体又はリール、
10プラスチック条材、 11 油圧式引出しユニ
ット、 12 走間鋸断機、14 小×印、 15
小楕円印、 16 微小四角形印、 20コール
ドベルト
ンジ、 4 ウェブ、 5 衝撃緩衝器、 6
ストリップ材、 7 外殻成形材、 8押出成形型工
具を有する押出成形機、 9 ロール体又はリール、
10プラスチック条材、 11 油圧式引出しユニ
ット、 12 走間鋸断機、14 小×印、 15
小楕円印、 16 微小四角形印、 20コール
ドベルト
Claims (24)
- 【請求項1】 繊維を埋込むプラスチックを連続的に押
出し、その押出し時に、生成するプラスチック条材に最
終横断面形状を与え、応力の性質と大きさとに応じて補
強材の配列方向を特定しかつ補強材材料を選択して該補
強材をプラスチックマトリックス内に連続的に埋込み、
次いで、押出された強化プラスチック条材を所望の長さ
に分断することを特徴とする、自動車バンパ用の繊維強
化プラスチック製の桁材の製法。 - 【請求項2】 補強材を押出機内でプラスチックに供給
し、押出成形型工具内においてプラスチックマトリック
ス内での特定の最終位置を前記補強材に与え、こうして
形成されたプラスチック条材を、押出成形型工具から離
反した方の側で力作用をかけて引出す、請求項1記載の
桁材の製法。 - 【請求項3】 プラスチック含浸補強材を、繊維、織物
などから成る糸及び/又はベルトの形で圧縮成形型工具
を通して連続的にガイドし、該圧縮成形型工具内におい
て前記補強材を加熱しかつ最終横断面形状で硬化させ、
かつ、応力の性質と大きさとに応じて補強材の配列方向
を特定しかつ補強材材料を選択して前記補強材を配置
し、次いで、こうして形成した強化プラスチック条材を
所望の長さに分断することを特徴とする、自動車バンパ
用の繊維強化プラスチック製の桁材の製法。 - 【請求項4】 引出し中のプラスチック条材を分断前
に、該プラスチック条材縦軸線に対して横方向に湾曲さ
せる、請求項3記載の桁材の製法。 - 【請求項5】 引出し・湾曲操作を油圧作動式の掴みジ
ョー対によって行なう、請求項3又は4記載の桁材の製
法。 - 【請求項6】 繊維を、引張り応力及び圧縮応力を受け
る桁材範囲では主として力の方向に、また剪断応力を受
ける桁材範囲では主として互いに直交する方向に配置す
る、請求項3から5までのいずれか1項記載の桁材の製
法。 - 【請求項7】 異なった配向の複数の層内に繊維を配置
する、請求項3から6までのいずれか1項記載の桁材の
製法。 - 【請求項8】 繊維配列のためにハイブリッド繊維構成
を選ぶ、請求項6又は7記載の桁材の製法。 - 【請求項9】 更に補強するために、繊維強化プラスチ
ックマトリックス内へ、プレハブの繊維強化プラスチッ
クベルトを挿入する、請求項6から8までのいずれか1
項記載の桁材の製法。 - 【請求項10】 桁材が、全長にわたって等しい横断面
形状を有する連続的に製造されたプラスチック条材(1
0)の一部分であり、補強材(9)が、応力を受ける方
向に相応して配向されていることを特徴とする、自動車
バンパ用の強化プラスチック製の桁材。 - 【請求項11】 閉じられた中空横断面を有している、
請求項10記載の桁材。 - 【請求項12】 開いた中空横断面を有している、請求
項10記載の桁材。 - 【請求項13】 補強材(9)が一方向に配向されてい
る、請求項10から12までのいずれか1項記載の桁
材。 - 【請求項14】 補強材(9)が多方向に配向されてい
る、請求項10から12までのいずれか1項記載の桁
材。 - 【請求項15】 補強材(9)が一方向並びに多方向に
配向されている、請求項10から12までのいずれか1
項記載の桁材。 - 【請求項16】 配向された補強材(9)を有する補強
層間に、非配向の補強材が設けられている、請求項10
から15までのいずれか1項記載の桁材。 - 【請求項17】 補強材(9)が種々異なった材料から
成っている、請求項10から16までのいずれか1項記
載の桁材。 - 【請求項18】 補強材(9)が繊維から成っている、
請求項10から17までのいずれか1項記載の桁材。 - 【請求項19】 補強材(9)が、糸として紡績された
繊維である、請求項18記載の桁材。 - 【請求項20】 補強材(9)が、糸から編成されたマ
ット、ホースなどのような編成物である、請求項19記
載の桁材。 - 【請求項21】 補強材(9)がガラス繊維から成って
いる、請求項10から20までのいずれか1項記載の桁
材。 - 【請求項22】 補強材(9)がカーボン繊維から成っ
ている、請求項10から20までのいずれか1項記載の
桁材。 - 【請求項23】 補強材(9)がアラミド繊維から成っ
ている、請求項10から20までのいずれか1項記載の
桁材。 - 【請求項24】 補強材(9)がガラス繊維、カーボン
繊維及び/又はアラミド繊維の組合せである、請求項10
から20までのいずれか1項記載の桁材。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4208670A DE4208670C2 (de) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Verfahren zur Herstellung von Trägern aus faserverstärkten Kunststoffen für Kraftfahrzeug-Stoßfänger sowie derartige Träger |
DE4208670.1 | 1992-03-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0639929A true JPH0639929A (ja) | 1994-02-15 |
JP2525541B2 JP2525541B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=6454373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5053302A Expired - Lifetime JP2525541B2 (ja) | 1992-03-18 | 1993-03-15 | 自動車バンパ用の繊維強化プラスチック製の桁材の製法並びに強化プラスチック製の桁材 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0561151B1 (ja) |
JP (1) | JP2525541B2 (ja) |
DE (1) | DE4208670C2 (ja) |
ES (1) | ES2101146T3 (ja) |
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