JPH0669730B2 - Ｆｒｐ構造体 - Google Patents
Ｆｒｐ構造体Info
- Publication number
- JPH0669730B2 JPH0669730B2 JP2004376A JP437690A JPH0669730B2 JP H0669730 B2 JPH0669730 B2 JP H0669730B2 JP 2004376 A JP2004376 A JP 2004376A JP 437690 A JP437690 A JP 437690A JP H0669730 B2 JPH0669730 B2 JP H0669730B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frp
- metal plate
- frp structure
- longitudinal direction
- fibers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Moulding By Coating Moulds (AREA)
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。
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59−1966373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ドレールに敵
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ドレールが上記凹所の部分
で座屈変形を生起するよう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。
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59−1966373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ドレールに敵
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ドレールが上記凹所の部分
で座屈変形を生起するよう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５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構造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。更に、従来技術によるFRP構造
体は、衝撃を受けた場合に脆性的な破壊によりその破壊
部位で分離してしまうので、何等かの手段により破壊部
位での分離が起らないようにしないと連続して衝撃エネ
ルギーを吸収することができない。その結果、衝撃エネ
ルギー吸収量は１箇所の破壊エネルギー吸収量によるだ
けのものになり、大きな衝撃エネルギー吸収量を確保す
ることはできない。特に柱状又は筒状のFRP構造体をそ
の長手方向に沿って圧縮して破壊する場合には上記問題
点は顕著なものとなり、破壊部分での二つに分かれたFR
P構造体の両軸線のなす角度がある程度ずれると破壊部
分での分離が大幅となる。その結果、極端な場合にはFR
P構造体は瞬間的に１箇所で折れて終りになってしま
い、衝撃エネルギー吸収材として機能しない恐れもあ
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。
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構造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。更に、従来技術によるFRP構造
体は、衝撃を受けた場合に脆性的な破壊によりその破壊
部位で分離してしまうので、何等かの手段により破壊部
位での分離が起らないようにしないと連続して衝撃エネ
ルギーを吸収することができない。その結果、衝撃エネ
ルギー吸収量は１箇所の破壊エネルギー吸収量によるだ
けのものになり、大きな衝撃エネルギー吸収量を確保す
ることはできない。特に柱状又は筒状のFRP構造体をそ
の長手方向に沿って圧縮して破壊する場合には上記問題
点は顕著なものとなり、破壊部分での二つに分かれたFR
P構造体の両軸線のなす角度がある程度ずれると破壊部
分での分離が大幅となる。その結果、極端な場合にはFR
P構造体は瞬間的に１箇所で折れて終りになってしま
い、衝撃エネルギー吸収材として機能しない恐れもあ
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。
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、少なくとも長手方向に
沿って複数の開口部が形成された金属板が、FRP製の筒
状体の壁部内に該筒状体の長手方向に沿って埋設されて
なることを特徴とする。
沿って複数の開口部が形成された金属板が、FRP製の筒
状体の壁部内に該筒状体の長手方向に沿って埋設されて
な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。
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製の筒状体の壁部内に該筒状体の長手方向に沿って
埋設するための金属板は、鋼やアルミニウムなどの金属
材料を単独又は組合せて用いて形成する。金属板の大き
さ、厚さ及び形状は、それを埋設すべきFRP製の筒状体
の性状に応じて適宜選択する。金属板の形状は例えば矩
形状、筒状、Ｌ字状、湾曲状などであってよい。この金
属板にはその両面側にあるFRPとの接合性を高めるため
及び長手方向に衝撃を受けたときの破壊状態を制御する
ために、長手方向に沿って複数の開口部を形成する。開
口部は金属板の幅方向にも形成してよい。開口部の大き
さ、形状、数等は所望の破壊特性が得られるように適宜
選択する。開口部の形状としては例えば円形、三角形、
矩形、楕円形等がある。これらの形状を組合せて用いて
もよい。大きな開口部を形成した箇所では金属板が折れ
曲り易くなるので、所定のパターンで開口部を形成する
ことにより金属板の折れ曲り状態を調節することができ
る。金属板の開口部に充填されたFRPにより両面側のFRP
が接続されてFRPと強固に接続しているが、FRPとの接着
性を更に高めるために例えばショットブラスト処理など
の手段により表面を荒すとなおよい。金属板の厚さはあ
まり厚すぎると本FRP構造体全体の重量を増大させるの
で、本FRP構造体が衝撃を受けることにより破壊される
際に破断しない限りにおいてなるべく薄くした方がよ
い。
埋設するための金属板は、鋼やアルミニウムなどの金属
材料を単独又は組合せて用いて形成する。金属板の大き
さ、厚さ及び形状は、それを埋設すべきFRP製の筒状体
の性状に応じて適宜選択する。金属板の形状は例えば矩
形状、筒状、Ｌ字状、湾曲状などであってよい。この金
属板にはその両面側にあるFRPとの接合性を高めるため
及び長手方向に衝撃を受けたときの破壊状態を制御する
ために、長手方向に沿って複数の開口部を形成する。開
口部は金属板の幅方向にも形成してよい。開口部の大き
さ、形状、数等は所望の破壊特性が得られるように適宜
選択する。開口部の形状としては例えば円形、三角形、
矩形、楕円形等がある。これらの形状を組合せて用いて
もよい。大きな開口部を形成した箇所では金属板が折れ
曲り易くなるので、所定のパターンで開口部を形成する
ことにより金属板の折れ曲り状態を調節することができ
る。金属板の開口部に充填されたFRPにより両面側のFRP
が接続されてFRPと強固に接続しているが、FRPとの接着
性を更に高めるために例えばショットブラスト処理など
の手段により表面を荒すとなおよい。金属板の厚さはあ
まり厚すぎると本FRP構造体全体の重量を増大させるの
で、本FRP構造体が衝撃を受けることにより破壊される
際に破断しない限りにおいてなるべく薄くした方がよ
い。
（作 用） 前述の鋼製構造物の衝撃吸収の技術においては衝撃を受
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FRP構造体が長手方
向に沿って衝撃を受けると、FRP製の筒状体の壁部内に
開口部が形成された金属板が埋設されているため、FRP
製の筒状体が破断されることなく連続して破壊され、こ
れにより衝撃エネルギーが順次吸収される。
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FRP構造体が長手方
向に沿って衝撃を受けると、FRP製の筒状体の壁部内に
開口部が形成された金属板が埋設されているため、FRP
製の筒状体が破断されることなく連続して破壊され、こ
れにより衝撃エネルギーが順次吸収される。
（実施例） 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。
する。
実施例１ ウレタンコアである発泡体４を成形し、これにガラス繊
維（連続繊維）を巻き付け、第２図（ａ）に示す円形の
開口部５を有する金属板３（鋼製、開口部５を設けた部
分のみ図示する）を各面にインサート後、成形型内に配
置し、次いで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注入
した。そしてFRP2の外殻を有する第１図に示すFRP構造
体１を得た。
維（連続繊維）を巻き付け、第２図（ａ）に示す円形の
開口部５を有する金属板３（鋼製、開口部５を設けた部
分のみ図示する）を各面にインサート後、成形型内に配
置し、次いで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注入
した。そしてFRP2の外殻を有する第１図に示すFRP構造
体１を得た。
実施例２ 第２図（ｂ）に示す端部が半円形である矩形状の開口部
６を有する金属板７を用いたこと以外は、実施例１と同
様にして実施例２のFRP構造体を得た。
６を有する金属板７を用いたこと以外は、実施例１と同
様にして実施例２のFRP構造体を得た。
実施例３ 第２図（ｃ）に示す開口部５と６を有する金属板８を用
いたこと以外は、実施例１と同様にして実施例３のFRP
構造体を得た。
いたこと以外は、実施例１と同様にして実施例３のFRP
構造体を得た。
実施例４ 第２図（ｄ）に示す開口部５を有し且つ表面をショット
ブラスト処理した金属板９を用いたこと以外は、実施例
１と同様にして実施例４のFRP構造体を得た。
ブラスト処理した金属板９を用いたこと以外は、実施例
１と同様にして実施例４のFRP構造体を得た。
比較例 金属板３を用いなかったこと以外は、実施例１と同様に
して比較例のFRP構造体を得た。
して比較例のFRP構造体を得た。
＜性能評価試験＞ 実施例１及び比較例の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調
べた。結果を第３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遥かに
大きい。この理由を説明する。第４図（ａ）に示す如く
FRP構造体１を受台10の上に載置し、上端部に圧縮部材1
1をセットする。次いで第４図（ｂ）中に矢印で示す如
く圧縮荷重をかけると破壊されて折れ破壊部12を生ずる
が、金属板３があるため破断せずに連続して破壊が進行
し、その結果第３図に示すようなエネルギー吸収特性が
得られる。本発明のFRP構造体１は長手方向に対して傾
斜した方向からの荷重に対しても破断して分離すること
がないのでエネルギー吸収量を多く取ることができる。
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３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遥かに
大きい。この理由を説明する。第４図（ａ）に示す如く
FRP構造体１を受台10の上に載置し、上端部に圧縮部材1
1をセットする。次いで第４図（ｂ）中に矢印で示す如
く圧縮荷重をかけると破壊されて折れ破壊部12を生ずる
が、金属板３があるため破断せずに連続して破壊が進行
し、その結果第３図に示すようなエネルギー吸収特性が
得られる。本発明のFRP構造体１は長手方向に対して傾
斜した方向からの荷重に対しても破断して分離すること
がないのでエネルギー吸収量を多く取ることができる。
（発明の効果） 上述の如く本発明のFRP構造体は開口部が形成された金
属板がFRP製の筒状体の壁部内に埋設されているため、
長手方向に沿って衝撃を受けた場合に筒状体が破断され
ることがない。それ故、従来の金属板が埋設されていな
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、金属板を埋設すること以外は
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
合せ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。
属板がFRP製の筒状体の壁部内に埋設されているため、
長手方向に沿って衝撃を受けた場合に筒状体が破断され
ることがない。それ故、従来の金属板が埋設されていな
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、金属板を埋設すること以外は
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
合せ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。
第１図は本発明の実施例１のFRP構造体の部分破断斜視
図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明に用いる各種金属板の開
口部を形成した部分の平面図、 第３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４図（ａ），（ｂ）は本発明の実施例１のFRP構造体
を長手方向に圧縮する場合の変化を示す説明図、 第５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……FRP構造体、２……FRP 3,7,8,9……金属板 ４……発泡体、5,6……開口部 10……受台、11……圧縮部材 12……折れ破壊部
図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明に用いる各種金属板の開
口部を形成した部分の平面図、 第３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４図（ａ），（ｂ）は本発明の実施例１のFRP構造体
を長手方向に圧縮する場合の変化を示す説明図、 第５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……FRP構造体、２……FRP 3,7,8,9……金属板 ４……発泡体、5,6……開口部 10……受台、11……圧縮部材 12……折れ破壊部
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも長手方向に沿って複数の開口部
が形成された金属板が、FRP製の筒状体の壁部内に該筒
状体の長手方向に沿って埋設されてなることを特徴とす
るFRP構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004376A JPH0669730B2 (ja) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | Ｆｒｐ構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004376A JPH0669730B2 (ja) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | Ｆｒｐ構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03208624A JPH03208624A (ja) | 1991-09-11 |
| JPH0669730B2 true JPH0669730B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=11582645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004376A Expired - Lifetime JPH0669730B2 (ja) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | Ｆｒｐ構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669730B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-11 JP JP2004376A patent/JPH0669730B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03208624A (ja) | 1991-09-11 |
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