JPH071589A - 円筒形状の繊維複合材製構造材と金属金具の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮荷重にも十分な強度をもたせる。 【構成】 ＣＦＲＰ製の円筒形状の構造材１の端部内側
に傾斜した切削面６を形成する。上記構造材１の端部に
接合させる金属金具３の接合側の端部外側に傾斜した切
削面７を形成する。ＣＦＲＰ製の構造材１の端部に金属
金具３を接合するに当り、切削面６と７を重ねるように
構造材１の内側に金属金具３の端部を挿入する。切削面
６と７とを接着剤にて接着させる。構造材１の端部の外
周を周方向繊維８の巻き付けで補強し、圧縮荷重を周方
向繊維８でもたせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は引張、圧縮荷重を受ける
繊維強化複合材製等の構造材の端部に金属金具を接合す
る方法に関するもので、特に、円筒形状の構造材と金属
金具の接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化複合材は、航空機、船舶、自動
車、土木、建築等の構造材料として広く用いられてお
り、そのうち、炭素繊維複合材（ＣＦＲＰ）は、航空機
の床、扉、昇降舵等に用いられる代表的なものである。
又、宇宙で使用する実験装置の架台の如き構造体や衛星
の推進系の構造体等の部材としても用いられるが、この
場合は、主としてトラス部材として用いられる。

【０００３】トラス部材のうち、中空円筒形状のＦＲＰ
製又はＣＦＲＰ製のトラス部材は、一般に、中空円筒形
状の構造材の両端部に、金属金具を接合して一体化させ
た構造とし、両端の金属金具を利用して他の機材に連結
させられるようにしてある。

【０００４】従来、上記の如き繊維複合材を用いた中空
円筒形状のトラス部材のような構造部材を製作する場合
は、図４、図５に一例を示す如く、たとえば、ＣＦＲＰ
製の中空円筒形状の構造材１の端部を、内径側が突出す
るように全周にわたり外側を斜めに切削して切削面２を
形成すると共に、一端部の内周面に雌ねじ４を刻設した
円筒形状の金属金具３の他端側を外径側が突出するよう
に内側を斜めに切削して切削面５を形成し、ＣＦＲＰ製
構造材１の切削面２の外側に金属金具３の切削面５を重
ねるように嵌合させ、両切削面２，５同士を接着剤にて
接着させる、いわゆる、スカーフ継手にてＣＦＲＰ製構
造材１と金属金具３とを一体的に接合させるようにする
方法が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
接合方法では、ＣＦＲＰ製構造材１と金属金具３の各斜
めの切削面２と５のために、構造材１と金属金具３の接
着面積が大きくて充分な接着力をもたせることができる
ので、引張荷重に対しては十分な接着力で耐えられて十
分な性能を有するが、圧縮荷重に対しては、ＣＦＲＰ製
構造材１の端部が切削面２の傾斜により金属金具３の内
側に入り込む状態になって径方向に変形することから、
十分な性能を発揮させられない問題がある。この場合、
円筒形状のＣＦＲＰ製構造材１は、引張、圧縮荷重に対
する強度を高めるために繊維の方向が構造材１の軸心方
向と平行となるように並べられているので、繊維の長手
方向に対しては引張、圧縮に強い反面、半径方向に対し
ては繊維の長手方向と直角の方向であるため、強度が弱
く、したがって、上記のように圧縮荷重でＣＦＲＰ製構
造材１の端部が金属金具３の内側へ入り込むようになる
ときに割れ易くなる、という問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、圧縮荷重に対しても十
分な強度を有するような接合方法を提供しようとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、中空円筒形状とした繊維複合材製の構造
材の端部を、外径側が尖るように内周面を斜めに切削し
て、該端部内側に傾斜した切削面を形成し、一方、上記
構造材の端部に接合させる金属金具の接合側端部を、内
径側が突出するよう外側を斜めに切削して、該端部外側
に傾斜した切削面を形成し、構造材端部の切削面と金属
金具の切削面を接着剤を用いて接着し、しかる後、上記
構造材の端部の外周に周方向繊維を巻き付けて補強して
接合する方法とする。

【０００８】

【作用】引張荷重に対しては、切削面同士の接着力によ
り十分な強度を有する。圧縮荷重に対しては、構造材の
内側へ金属金具が入り込むようになって構造材の接合部
は外方へ膨らむように変形しようとするが、周方向繊維
で補強されているので、十分な強度を有することにな
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１０】図１乃至図３は本発明の一実施例を示すも
ので、図４に示した従来方式の場合と同様に中空円筒形
状に成形されたＣＦＲＰ製の構造材１の両端に、内周面
にねじ４を刻設した金属金具３を接合する場合について
説明する。

【００１１】上記中空円筒形状に成形されたＣＦＲＰ製
構造材１の端部に、図２（イ）に示す如く、図５（イ）
の従来の場合とは逆に外径側が尖るように内側を斜めに
ゆるやかな傾斜で切削して断面が楔状となるような切削
面６を形成し、一方、金属金具３には、図２（ロ）に示
す如く、内径側が尖るように外側を斜めにゆるやかな傾
斜で切削して外側に切削面７を形成する。

【００１２】次に、上記ＣＦＲＰ製構造材１の端部の切
削面６の内側に金属金具３の切削面７が重ねられるよう
に構造材１と金属金具３を軸心方向に突き合わせて嵌着
させ、両切削面６，７間に接着剤を介在させて切削面
６，７同士を接着させる。しかる後、ＣＦＲＰ製構造材
１と金属金具３の接着接合部の圧縮荷重対策として、切
削面６，７同士の接合部の外側となるＣＦＲＰ製構造材
１の外側に、上記接合部の長さよりも僅かに長い範囲に
わたって周方向繊維８を巻き付けることにより補強を施
こすようにする。

【００１３】本発明の方法により円筒形状のＣＦＲＰ製
構造材１の端部に金属金具３を接合してなるトラス部材
の如き構造部材は、引張荷重に対しては、スカーフ継手
のため従来例の場合と同様に接着力により十分な性能を
有し、又、圧縮荷重に対しては、金属金具３の端部に傾
斜した切削面７が外側にあり、楔作用によってＣＦＲＰ
製構造材１の内側へ入り込んで該構造材１の端部を膨ら
ませるような力を受けるが、構造材１の端部外周に周方
向繊維８が巻かれているので、上記端部の膨らみを抑え
ることができて、圧縮荷重に対しても十分な性能を有す
るものが得られる。

【００１４】なお、上記実施例では、金属金具３として
連結用のねじ４を有するものを例示したが、機器や他の
構造部材と連結できるものであれば、別の形状のもので
もよいこと、中空円筒形状の構造材１として、ＣＦＲＰ
製のものを示したが、ＣＦＲＰに限ることなく他の繊維
複合材でもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

【００１５】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の円筒形状の繊
維複合材製構造材と金属金具の接合方法によれば、円筒
形状の構造材の端部を、外径側が尖るように円周面を斜
めに切削して、該端部内側に傾斜した切削面を形成し、
一方、金属金具の一端部を、内径側が尖るように外周面
を斜めに切削して、該端部外側に傾斜した切削面を形成
し、上記構造材の端部内側に金属金具の一端部を挿入し
て両切削面同士を接着剤にて接着接合させ、しかる後、
上記構造材の端部の外周を、周方向繊維を巻き付けて補
強するようにして接合させるようにするので、接合部は
引張荷重に対し十分な性能を有すると共に圧縮荷重に対
し周方向繊維による補強により十分なる性能を有し、引
張、圧縮強度の高い構造材料とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接合方法で接合した構造部材の一例を
示す一部断面図である。

【図２】本発明の接合方法により接合する構造部材を示
すもので、（イ）は円筒形状の繊維複合材製の構造材の
断面図、（ロ）は金属金具の断面図である。

【図３】図１のIII 部の拡大図である。

【図４】従来の接合方法で接合した構造部材の一例を示
す一部断面図である。

【図５】従来の接合方法により接合する構造部材を示す
もので、（イ）は円筒形状の繊維複合材製の構造材の断
面図、（ロ）は金属金具の断面図である。

【符号の説明】

１ 繊維複合材製の構造材 ３ 金属金具 ６，７ 切削面 ８ 周方向繊維

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形状とした繊維複合材製の構造材の
   端部を、外径側が尖るように円周面を斜めに切削して、
   該端部内側に傾斜した切削面を形成し、一方、上記構造
   材の端部に接合させる金属金具の接合側端部を、内径が
   尖るように外周面を斜めに切削して、該端部外側に傾斜
   した切削面を形成し、次いで、上記構造材の端部内側に
   金属金具の端部を挿入して切削面同士を接着剤にて接着
   接合し、しかる後、上記構造材の端部の外周に周方向繊
   維を巻き付けて補強し接合することを特徴とする円筒形
   状の繊維複合材製構造材と金属金具の接合方法。