JPWO2013031360A1 - 繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 - Google Patents
繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013031360A1 JPWO2013031360A1 JP2013531142A JP2013531142A JPWO2013031360A1 JP WO2013031360 A1 JPWO2013031360 A1 JP WO2013031360A1 JP 2013531142 A JP2013531142 A JP 2013531142A JP 2013531142 A JP2013531142 A JP 2013531142A JP WO2013031360 A1 JPWO2013031360 A1 JP WO2013031360A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- reinforced resin
- mounting hole
- fiber reinforced
- mold
- 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.)
- Granted
Links
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims abstract description 158
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims abstract description 158
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 147
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 38
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 38
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 28
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 13
- 239000003677 Sheet moulding compound Substances 0.000 description 18
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
- B29C70/347—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation combined with compressing after the winding of lay-ups having a non-circular cross-section, e.g. flat spiral windings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
- B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
- B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/88—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced
- B29C70/887—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced locally reinforced, e.g. by fillers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/02—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by a sequence of laminating steps, e.g. by adding new layers at consecutive laminating stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
- B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
- B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C2043/3665—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles cores or inserts, e.g. pins, mandrels, sliders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/0033—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor constructed for making articles provided with holes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/02—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C43/20—Making multilayered or multicoloured articles
- B29C43/203—Making multilayered articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C43/42—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles for undercut articles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
- Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
- Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24273—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture
- Y10T428/24322—Composite web or sheet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
Abstract
繊維強化樹脂部材(11)は、熱硬化性樹脂(17)の内部に繊維(16)を埋設して強化した板材(12)に取付孔(13a)を形成したもので、その取付孔(13a)に固定された締結部材(22)により他部材(25)が固定される。板材(12)に形成した開口(12a)の内部に取付孔(13a)が形成されたインサート部材(13)が接続されるが、そのインサート部材(13)は、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したものを板材(12)と共に金型(18)でホットプレスして構成されるので、成形完了後の繊維強化樹脂部材(11)に取付孔(13a)をドリル加工する必要がなくなって加工工数が削減されるだけでなく、未硬化の板材(12)を金型(18)の内部にセットする際に、板材(12)の開口(12a)の位置を金型(18)の取付孔成形ピン(21)に対して厳密に位置決めする必要がなくなって作業性が大幅に向上する。
Description
本発明は、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に締結部材が固定される取付孔を形成した繊維強化樹脂部材およびその製造方法に関する。
カーボンファイバー強化樹脂製のクロスメンバにサスペンションメンバを締結すべく、外周壁、締結部およびリブを備えたアルミニウム押出材よりなるインサートをクロスメンバの内部に埋設し、インサートの締結部にサスペンションメンバをボルトで締結するものが、下記特許文献1により公知である。
また繊維強化樹脂部材にアルミニウム合金製インサートを接着により固定する際に、アルミニウム合金製インサートの接着面に化成被膜および電着被膜を2層に形成し、電着被膜を接着剤を介して繊維強化樹脂部材の接着面に接着するものが、下記特許文献2により公知である。
ところで、上記特許文献1に記載されたものは、導電性を有するアルミニウム押出材よりなるインサートが導電性を有するカーボンファイバー強化樹脂製のクロスメンバの内部に直接埋設されているため、両者の接合面に水分が浸入したときに電食が発生し、アルミニウム製のインサートが腐食する可能性がある。
また上記特許文献2に記載されたものは、繊維強化樹脂部材とアルミニウム合金製のインサートとを接着により固定するため、接着面積を充分に確保しないと剥離が生じる可能性があり、接着面積を充分に確保しようとするとインサートが大型化して重量が増加する可能性がある。
そこで、最も軽量で簡素な構造として、繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工し、この取付孔に締結部材を装着することにより、繊維強化樹脂部材に他部材を固定したり、繊維強化樹脂部材を他部材に固定したりすることができる。
しかしながら、繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工すると、加工工数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、硬いカーボン繊維やガラス繊維によって工具の損耗が激しくなるという問題がある。
この問題を回避するために、未硬化の繊維強化樹脂部材に予め取付孔を形成しておき、この繊維強化樹脂部材を金型にセットする際に前記取付孔を金型に設けた取付孔成形ピンの外周に隙間なく嵌合し、この状態で金型を閉じてホットプレス成形することで、取付孔を有する繊維強化樹脂部材を成形することが考えられる。しかしながら、この手法を採用すると、未硬化の繊維強化樹脂部材の取付孔を金型の取付孔成形ピンの外周に嵌合する作業が極めて面倒であるだけでなく、取付孔成形ピンの周囲の繊維強化樹脂部材に皺が発生して品質が低下する問題がある。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、繊維強化樹脂部材の板材に形成される締結部材の取付孔の加工性および強度を高めることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に締結部材が固定される取付孔を形成した繊維強化樹脂部材であって、前記板材に形成した開口の内部に前記取付孔が形成されたインサート部材が接続され、前記インサート部材は、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したものを前記板材と共に金型によりホットプレスして構成されることを第1の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はグラスファイバーを含むSMC材料であることを第2の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はカーボンファイバーを含むSMC材料であることを第3の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はカーボンファイバーを含むプリプレグ材料であることを第4の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
また本発明によれば、前記第1〜第4の何れか1つの特徴に加えて、前記締結部材との接触面をグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シートで覆ったことを第5の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
また本発明によれば、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に締結部材が固定される取付孔を形成した繊維強化樹脂部材の製造方法であって、開口を有する複数枚のプリプレグを取付孔成形ピンを有する金型の内部に積層し、前記開口で前記取付孔成形ピンの外周を囲む工程と、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したインサート部材を前記開口および前記取付孔成形ピン間に嵌合する工程と、前記金型を型締めして加熱することで前記プリプレグおよび前記インサート部材をホットプレスして硬化させる工程とを含むことを第6の特徴とする繊維強化樹脂部材の製造方法が提案される。
本発明の第1の特徴によれば、繊維強化樹脂部材は、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に取付孔を形成したもので、その取付孔に固定された締結部材により、繊維強化樹脂部材に他部材が固定され、あるいは繊維強化樹脂部材が他部材に固定される。板材に形成した開口の内部に取付孔が形成されたインサート部材が接続されるが、そのインサート部材は、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したものを板材と共に金型でホットプレスして構成されるので、成形完了後の繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工する必要がなくなって加工工数が削減されるだけでなく、未硬化の板材を金型の内部にセットする際に、板材の開口の位置を金型に対して厳密に位置決めする必要がなくなって作業性が大幅に向上する。
また本発明の第2の特徴によれば、インサート部材はグラスファイバーを含むSMC材料であるため、比較的に伸び易いグラスファイバーによって取付孔の周囲の応力集中を回避できる。しかも板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであるため、取付孔に固定される締結部材が板材に電気的に導通すると締結部材に電食が発生する虞があるが、締結部材が接触するインサート部材に含まれるグラスファイバーが不良導体であるため、締結部材がインサート部材を介して板材に電気的に導通するのを防止して電食の発生を抑制することができる。
また本発明の第3の特徴によれば、インサート部材はカーボンファイバーを含むSMC材料であるため、比較的に引っ張り強度の高いカーボンファイバーによって取付孔の周囲の強度を高めることができる。
また本発明の第4の特徴によれば、インサート部材はカーボンファイバーを含むプリプレグであるため、比較的に引っ張り強度の高いカーボンファイバーによって取付孔の周囲の強度を高めることができる。
また本発明の第5の特徴によれば、締結部材との接触面をグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シートで覆ったので、不良導体であるグラスファイバーにより締結部材の電食を一層確実に抑制することができる。
また本発明の第6の特徴によれば、繊維強化樹脂部材は、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に取付孔を形成したもので、その取付孔に固定された締結部材により、繊維強化樹脂部材に他部材が固定され、あるいは繊維強化樹脂部材が他部材に固定される。繊維強化樹脂部材の製造は、開口を有する複数枚のプリプレグを取付孔成形ピンを有する金型の内部に積層し、開口で取付孔成形ピンの外周を囲む工程と、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したインサート部材を開口および取付孔成形ピン間に嵌合する工程と、金型を型締めして加熱することでプリプレグおよびインサート部材をホットプレスして硬化さる工程とを含むので、成形完了後の繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工する必要がなくなって加工工数が削減されるだけでなく、未硬化の板材を金型の内部にセットする際に、板材の開口の位置を金型の取付孔成形ピンに対して厳密に位置決めする必要がなくなって作業性が大幅に向上する。
12 板材
12a 開口
13 インサート部材
13a 取付孔
14 繊維強化樹脂シート
15 プリプレグ
15a 開口
16 繊維
17 熱硬化性樹脂
18 金型
21 取付孔成形ピン
22 締結部材
12a 開口
13 インサート部材
13a 取付孔
14 繊維強化樹脂シート
15 プリプレグ
15a 開口
16 繊維
17 熱硬化性樹脂
18 金型
21 取付孔成形ピン
22 締結部材
以下、図1〜図3に基づいて本発明の第1、第2の実施の形態を説明する。
[第1、第2の実施の形態]
図1に示すように、例えば自動車のサブフレームのような部材が繊維強化樹脂部材11として成形される。繊維強化樹脂部材11は、板材12と、板材12の開口12aの内部に配置されたインサート部材13と、インサート部材13の上下両面から板材12の上下両面に跨がるように積層された2枚の円環状の繊維強化樹脂シート14,14とで構成される。板材12は、複数枚のプリプレグ15…を積層して構成される。
[第1、第2の実施の形態]
図1に示すように、例えば自動車のサブフレームのような部材が繊維強化樹脂部材11として成形される。繊維強化樹脂部材11は、板材12と、板材12の開口12aの内部に配置されたインサート部材13と、インサート部材13の上下両面から板材12の上下両面に跨がるように積層された2枚の円環状の繊維強化樹脂シート14,14とで構成される。板材12は、複数枚のプリプレグ15…を積層して構成される。
プリプレグ15は、カーボンファイバー、グラスファイバー、アラミドファイバー等の繊維16よりなる織布やUD(繊維を一方向に引き揃えたシート)に半硬化の熱硬化性樹脂17(エポキシ樹脂やポリエステル樹脂)を含浸させたもので、表面のベタつきはないが金型の形状になじむ柔軟性を有している。複数枚のプリプレグ15…を積層状態で金型内に挿入して圧力を加えながら例えば130°C程度に加熱すると、熱硬化性樹脂17が硬化してドライカーボン製品のようなオートクレーブ製品が得られる。
インサート部材13はSMC(Sheet Moulding Compound )からなる。SMCは、熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂に炭酸カルシウムなどの充填材や他の添加物を加えたものをグラスファイバーのシートに含浸させたものである。柔軟性を有する薄板状に形成されたインサート部材13を金型の内部にセットして加圧および加熱すると不飽和ポリエステル樹脂が硬化することで、任意の形状の繊維強化樹脂製品を成形することができる。金型に挿入する前のインサート部材13は、例えば帯状のSMCを巻き取ることで円筒状に形成されている。
次に、図3に基づいて繊維強化樹脂部材11の成形工程を説明する。
図3(A)に示すように、繊維強化樹脂部材11を成形する金型18は、下型19および上型20で構成されるもので、下型19のキャビティには繊維強化樹脂部材11のインサート部材13に取付孔13a,13aを形成するための2本の取付孔成形ピン21,21が植設される。取付孔成形ピン21,21の数は2本に限定されるものではなく、1本あるいは3本以上であっても良い。
先ず、金型18の下型19の2本の取付孔成形ピン21,21の外周に、円環状の繊維強化樹脂シート14,14の開口14a,14aをそれぞれ嵌合させる。続いて、下型19のキャビティ内に予め所定形状に切断された複数枚のプリプレグ15…を積層する。各プリプレグ15には予め2個の開口15a,15aが形成されており、プリプレグ15は開口15a,15aが2本の取付孔成形ピン21,21の外周に緩く嵌合するように配置される。
プリプレグ15の開口15a,15aの直径は取付孔成形ピン21,21の直径に対して充分に大きく、従ってプリプレグ15の開口15a,15aを取付孔成形ピン21,21の外周に嵌合させる作業は容易である。またプリプレグ15の開口15a,15aを取付孔成形ピン21,21に対して精度良く位置決めする必要はなく、複数枚のプリプレグ15…の開口15a…の縁に段差が発生しても支障はない。複数枚のプリプレグ15…の開口15a…は、板材12の開口12a,12aを構成する。
続いて、板材12の開口12a,12aと取付孔成形ピン21,21との間に円筒状のインサート部材13,13を嵌合させた後に、インサート部材13,13の上面に円環状の繊維強化樹脂シート14,14を載置する。このとき、繊維強化樹脂シート14,14の開口14a,14aの中心を取付孔成形ピン21,21の軸線上に配置する。
続いて、図3(B)に示すように、下型19に対して上型20を下降させて型締めを行う。この型締めにより、各インサート部材13は上下の繊維強化樹脂シート14,14間に挟まれて塑性変形し、径方向外側に押し出されて板材12の開口12aの内部に隙間なく行き渡る。
続いて、図3(C)に示すように、金型18を加熱するとプリプレグ15…およびインサート部材13,13が熱硬化して一体化されるとともに、それらの上下面に繊維強化樹脂シート14…が一体に結合される。このようにして成形された繊維強化樹脂部材11は、下型19から上型20を分離して型開きした金型18から取り出される。
上述のようにして繊維強化樹脂部材11が完成すると、図2に示すように、繊維強化樹脂部材11の各インサート部材13の取付孔13aに例えばアルミニウム合金製の締結部材22を装着する。締結部材22は第1部材23および第2部材24から成り、第1部材23は、内周の雌ねじ23aが形成された軸部23bと、軸部23bの一端から径方向に延びる円形のフランジ23cとを備え、第2部材24は、円筒状の軸部24aと、軸部24aの一端から径方向に延びる円形のフランジ24bとを備える。
インサート部材13の取付孔13aの内部で第1部材23の軸部23bの外周に第2部材24の軸部24aの内周を圧入すると、第1部材23のフランジ23cおよび第2部材24のフランジ24cが繊維強化樹脂部材11の上下面に積層した2枚の繊維強化樹脂シート14,14に当接する。このとき、第2部材24の軸部24aの先端が第1部材23のフランジ23cの下面に突き当たることで、両フランジ23c,24bの間隔が繊維強化樹脂部材11の厚さに見合った間隔に規制される。よって、サスペンション部材25のボルト孔25aに挿通したボルト26を第1部材23の雌ねじ23aに螺合することで、自動車のサブフレームを構成する繊維強化樹脂部材11にサスペンション部材25を強固に固定することができる。
以上のように、繊維強化樹脂部材11の取付孔13a,13aを、金型18内に板材12の材料となるプリプレグ15…と共に挿入されたインサート部材13,13により形成するので、繊維強化樹脂部材11をドリル加工して取付孔13a,13aを形成する必要がなくなって加工工数の削減が可能になる。またプリプレグ15…を金型18にセットするとき、プリプレグ15…の開口15a…の直径は取付孔成形ピン21,21の直径に対して充分に大きいので、プリプレグ15…のセット作業が容易になるだけでなく、開口15a…が取付孔成形ピン21,21と干渉してプリプレグ15…が皺になることもない。そしてプリプレグ15…の開口15a…(つまり、板材12の開口12a)の縁が不揃いになっても、その開口15a…は金型18内で圧縮されて径方向に広がったインサート部材13により埋められるので、むしろ板材12およびインサート部材13を強固に一体化するのに寄与することができる。
また繊維強化樹脂部材11の板材12はカーボンファイバーを含む導電性の部材であるが、そこに金属製の締結部材22が直接接触すると、締結部材22の接触面に電食が発生する虞がある。しかしながら、本実施の形態によれば、取付孔13a,13aの周囲の繊維強化樹脂部材11を非導電性のグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シート14,14で覆ったので、締結部材22のフランジ23c,24bが導電性の板材12に接触するのを防止して電食の発生を防止することができる。
またインサート部材13のSMC(Sheet Moulding Compound )に非導電性のグラスファイバーを用いたため、インサート部材13と締結部材22との接触による電食の発生を一層確実に防止することができる。しかもグラスファイバーはカーボンファイバーに比べて延伸性に優れるため、締結部材22に荷重が加わったときに取付孔13aの周囲に集中する応力を緩和することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態では、インサート部材13のSMCにグラスファイバーを用いているが、第2の実施の形態では、SMCにグラスファイバーに代えてカーボンファイバーを用いている。カーボンファイバーはグラスファイバーと比較して引っ張り強度が高いため、取付孔13aの周囲の強度を更に高めることができる。尚、カーボンファイバーは導電性であるために締結部材22に電食が発生し易くなるが、インサート部材13を繊維強化樹脂シート14,14で覆うことで充分に対処可能である。この場合、取付孔13aの周壁面もグラスファイバーの繊維強化樹脂シートで覆うことが必要になる。
次に、図4および図5に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。
[第3の実施の形態]
第1、第2の実施の形態では、インサート部材13にSMCを用いているが、第3の実施の形態では、インサート部材13にプリプレグを用いている。このプリプレグは、図5に示すように、帯状に形成した半硬化のエポキシ樹脂13cの内部に一方向に引き揃えたカーボンファイバー13b…を埋設したものであり、それを円筒状に巻き付けたインサート部材13を金型18の内部にセットし、板材12のプリプレグ15…と共にホットプレス成形する。
[第3の実施の形態]
第1、第2の実施の形態では、インサート部材13にSMCを用いているが、第3の実施の形態では、インサート部材13にプリプレグを用いている。このプリプレグは、図5に示すように、帯状に形成した半硬化のエポキシ樹脂13cの内部に一方向に引き揃えたカーボンファイバー13b…を埋設したものであり、それを円筒状に巻き付けたインサート部材13を金型18の内部にセットし、板材12のプリプレグ15…と共にホットプレス成形する。
この第3の実施の形態によれば、図4に示すように、繊維強化樹脂板材11の成形を完了した状態で、インサート部材13のカーポンファイバー13b…が取付孔13aを囲むように巻回されることで、取付孔13aの強度が大幅に向上する。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、本発明の繊維強化樹脂部材11は、自動車のサブフレーム以外の任意の用途に適用することができる。
また取付孔13aは繊維強化樹脂部材11に他部材を固定する場合だけでなく、繊維強化樹脂部材11を他部材に固定する場合にも使用可能である。
また実施の形態では繊維強化樹脂シート14を金型18内にセットして繊維強化樹脂部材11に積層しているが、金型18から取り出した繊維強化樹脂部材11に繊維強化樹脂シート14を積層しても良い。
【0002】
能性がある。
[0006]
また上記特許文献2に記載されたものは、繊維強化樹脂部材とアルミニウム合金製のインサートとを接着により固定するため、接着面積を充分に確保しないと剥離が生じる可能性があり、接着面積を充分に確保しようとするとインサートが大型化して重量が増加する可能性がある。
[0007]
そこで、最も軽量で簡素な構造として、繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工し、この取付孔に締結部材を装着することにより、繊維強化樹脂部材に他部材を固定したり、繊維強化樹脂部材を他部材に固定したりすることができる。
[0008]
しかしながら、繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工すると、加工工数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、硬いカーボン繊維やガラス繊維によって工具の損耗が激しくなるという問題がある。
[0009]
この問題を回避するために、未硬化の繊維強化樹脂部材に予め取付孔を形成しておき、この繊維強化樹脂部材を金型にセットする際に前記取付孔を金型に設けた取付孔成形ピンの外周に隙間なく嵌合し、この状態で金型を閉じてホットプレス成形することで、取付孔を有する繊維強化樹脂部材を成形することが考えられる。しかしながら、この手法を採用すると、未硬化の繊維強化樹脂部材の取付孔を金型の取付孔成形ピンの外周に嵌合する作業が極めて面倒であるだけでなく、取付孔成形ピンの周囲の繊維強化樹脂部材に皺が発生して品質が低下する問題がある。
[0010]
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、繊維強化樹脂部材の板材に形成される締結部材の取付孔の加工性および強度を高めることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011]
上記目的を達成するために、本発明によれば、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に締結部材が固定される取付孔を形成した繊維強化樹脂部材であって、前記板材に前記取付孔を形成されたインサート部材が接続され、前記インサート部材は繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて形成され、前記板材は複数枚の構成部材を積層して形成され、それら構成部材にそれぞれ設けた開口の直径は前記取付孔の直径より充分に大きく、該構成部材の開口の縁が不揃いの状態で前
能性がある。
[0006]
また上記特許文献2に記載されたものは、繊維強化樹脂部材とアルミニウム合金製のインサートとを接着により固定するため、接着面積を充分に確保しないと剥離が生じる可能性があり、接着面積を充分に確保しようとするとインサートが大型化して重量が増加する可能性がある。
[0007]
そこで、最も軽量で簡素な構造として、繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工し、この取付孔に締結部材を装着することにより、繊維強化樹脂部材に他部材を固定したり、繊維強化樹脂部材を他部材に固定したりすることができる。
[0008]
しかしながら、繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工すると、加工工数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、硬いカーボン繊維やガラス繊維によって工具の損耗が激しくなるという問題がある。
[0009]
この問題を回避するために、未硬化の繊維強化樹脂部材に予め取付孔を形成しておき、この繊維強化樹脂部材を金型にセットする際に前記取付孔を金型に設けた取付孔成形ピンの外周に隙間なく嵌合し、この状態で金型を閉じてホットプレス成形することで、取付孔を有する繊維強化樹脂部材を成形することが考えられる。しかしながら、この手法を採用すると、未硬化の繊維強化樹脂部材の取付孔を金型の取付孔成形ピンの外周に嵌合する作業が極めて面倒であるだけでなく、取付孔成形ピンの周囲の繊維強化樹脂部材に皺が発生して品質が低下する問題がある。
[0010]
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、繊維強化樹脂部材の板材に形成される締結部材の取付孔の加工性および強度を高めることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011]
上記目的を達成するために、本発明によれば、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に締結部材が固定される取付孔を形成した繊維強化樹脂部材であって、前記板材に前記取付孔を形成されたインサート部材が接続され、前記インサート部材は繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて形成され、前記板材は複数枚の構成部材を積層して形成され、それら構成部材にそれぞれ設けた開口の直径は前記取付孔の直径より充分に大きく、該構成部材の開口の縁が不揃いの状態で前
【0003】
記インサート部材により該開口を埋めてなることを第1の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0012]
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はグラスファイバーを含むSMC材料であることを第2の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0013]
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はカーボンファイバーを含むSMC材料であることを第3の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0014]
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はカーボンファイバーを含むプリプレグ材料であることを第4の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0015]
また本発明によれば、前記第1〜第4の何れか1つの特徴に加えて、前記締結部材との接触面をグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シートで覆ったことを第5の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0016]
また本発明によれば、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に締結部材が固定される取付孔を形成した繊維強化樹脂部材の製造方法であって、取付孔成形ピンより大きな開口を有する複数枚のプリプレグを前記取付孔成形ピンに嵌合させて金型の内部に積層し、不揃いの状態の前記開口の縁で前記取付孔成形ピンの外周を囲む工程と、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したインサート部材を前記開口および前記取付孔成形ピン間に嵌合する工程と、前記金型を型締めして加熱することで、金型内で圧縮されて径方向に広がったインサート部材により縁が不揃いの状態の前記開口を埋め、前記プリプレグおよび前記インサート部材をホットプレスして硬化させる工程とを含むことを第6の特徴とする繊維強化樹脂部材の製造方法が提案される。
発明の効果
[0017]
本発明の第1の特徴によれば、繊維強化樹脂部材は、熱硬化性樹脂の内部
記インサート部材により該開口を埋めてなることを第1の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0012]
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はグラスファイバーを含むSMC材料であることを第2の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0013]
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はカーボンファイバーを含むSMC材料であることを第3の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0014]
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであり、前記インサート部材はカーボンファイバーを含むプリプレグ材料であることを第4の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0015]
また本発明によれば、前記第1〜第4の何れか1つの特徴に加えて、前記締結部材との接触面をグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シートで覆ったことを第5の特徴とする繊維強化樹脂部材が提案される。
[0016]
また本発明によれば、熱硬化性樹脂の内部に繊維を埋設して強化した板材に締結部材が固定される取付孔を形成した繊維強化樹脂部材の製造方法であって、取付孔成形ピンより大きな開口を有する複数枚のプリプレグを前記取付孔成形ピンに嵌合させて金型の内部に積層し、不揃いの状態の前記開口の縁で前記取付孔成形ピンの外周を囲む工程と、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したインサート部材を前記開口および前記取付孔成形ピン間に嵌合する工程と、前記金型を型締めして加熱することで、金型内で圧縮されて径方向に広がったインサート部材により縁が不揃いの状態の前記開口を埋め、前記プリプレグおよび前記インサート部材をホットプレスして硬化させる工程とを含むことを第6の特徴とする繊維強化樹脂部材の製造方法が提案される。
発明の効果
[0017]
本発明の第1の特徴によれば、繊維強化樹脂部材は、熱硬化性樹脂の内部
【0004】
に繊維を埋設して強化した板材に取付孔を形成したもので、その取付孔に固定された締結部材により、繊維強化樹脂部材に他部材が固定され、あるいは繊維強化樹脂部材が他部材に固定される。板材に形成した開口の内部に取付孔が形成されたインサート部材が接続されるが、そのインサート部材は、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したものを板材と共に金型でホットプレスして構成されるので、成形完了後の繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工する必要がなくなって加工工数が削減されるだけでなく、未硬化の板材を金型の内部にセットする際に、板材の開口の位置を金型に対して厳密に位置決めする必要がなくなって作業性が大幅に向上する。また、それら複数枚の構成部材の開口を、それらの開口の縁が不揃いの状態でインサート部材により埋めることにより、板材およびインサート部材間の接続を強固なものとし、それらの一体化に寄与することができる。
[0018]
また本発明の第2の特徴によれば、インサート部材はグラスファイバーを含むSMC材料であるため、比較的に伸び易いグラスファイバーによって取付孔の周囲の応力集中を回避できる。しかも板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであるため、取付孔に固定される締結部材が板材に電気的に導通すると締結部材に電食が発生する虞があるが、締結部材が接触するインサート部材に含まれるグラスファイバーが不良導体であるため、締結部材がインサート部材を介して板材に電気的に導通するのを防止して電食の発生を抑制することができる。
[0019]
また本発明の第3の特徴によれば、インサート部材はカーボンファイバーを含むSMC材料であるため、比較的に引っ張り強度の高いカーボンファイバーによって取付孔の周囲の強度を高めることができる。
[0020]
また本発明の第4の特徴によれば、インサート部材はカーボンファイバーを含むプリプレグであるため、比較的に引っ張り強度の高いカーボンファイバーによって取付孔の周囲の強度を高めることができる。
[0021]
また本発明の第5の特徴によれば、締結部材との接触面をグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シートで覆ったので、不良導体であるグラスファイバーにより締結部材の電食を一層確実に抑制することができる。
[0022]
また本発明の第6の特徴によれば、繊維強化樹脂部材は、熱硬化性樹脂の内部に
に繊維を埋設して強化した板材に取付孔を形成したもので、その取付孔に固定された締結部材により、繊維強化樹脂部材に他部材が固定され、あるいは繊維強化樹脂部材が他部材に固定される。板材に形成した開口の内部に取付孔が形成されたインサート部材が接続されるが、そのインサート部材は、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したものを板材と共に金型でホットプレスして構成されるので、成形完了後の繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工する必要がなくなって加工工数が削減されるだけでなく、未硬化の板材を金型の内部にセットする際に、板材の開口の位置を金型に対して厳密に位置決めする必要がなくなって作業性が大幅に向上する。また、それら複数枚の構成部材の開口を、それらの開口の縁が不揃いの状態でインサート部材により埋めることにより、板材およびインサート部材間の接続を強固なものとし、それらの一体化に寄与することができる。
[0018]
また本発明の第2の特徴によれば、インサート部材はグラスファイバーを含むSMC材料であるため、比較的に伸び易いグラスファイバーによって取付孔の周囲の応力集中を回避できる。しかも板材に埋設される繊維はカーボンファイバーであるため、取付孔に固定される締結部材が板材に電気的に導通すると締結部材に電食が発生する虞があるが、締結部材が接触するインサート部材に含まれるグラスファイバーが不良導体であるため、締結部材がインサート部材を介して板材に電気的に導通するのを防止して電食の発生を抑制することができる。
[0019]
また本発明の第3の特徴によれば、インサート部材はカーボンファイバーを含むSMC材料であるため、比較的に引っ張り強度の高いカーボンファイバーによって取付孔の周囲の強度を高めることができる。
[0020]
また本発明の第4の特徴によれば、インサート部材はカーボンファイバーを含むプリプレグであるため、比較的に引っ張り強度の高いカーボンファイバーによって取付孔の周囲の強度を高めることができる。
[0021]
また本発明の第5の特徴によれば、締結部材との接触面をグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シートで覆ったので、不良導体であるグラスファイバーにより締結部材の電食を一層確実に抑制することができる。
[0022]
また本発明の第6の特徴によれば、繊維強化樹脂部材は、熱硬化性樹脂の内部に
【0005】
繊維を埋設して強化した板材に取付孔を形成したもので、その取付孔に固定された締結部材により、繊維強化樹脂部材に他部材が固定され、あるいは繊維強化樹脂部材が他部材に固定される。繊維強化樹脂部材の製造は、取付孔成形ピンより大きな開口を有する複数枚のプリプレグをその取付孔成形ピンに嵌合させて金型の内部に積層し、不揃いの状態の開口の縁で取付孔成形ピンの外周を囲む工程と、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したインサート部材を開口および取付孔成形ピン間に嵌合する工程と、金型を型締めして加熱することで、金型内で圧縮されて径方向に広がったインサート部材により縁が不揃いの状態の前記開口を埋め、プリプレグおよびインサート部材をホットプレスして硬化さる工程とを含むので、成形完了後の繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工する必要がなくなって加工工数が削減されるだけでなく、未硬化の板材を金型の内部にセットする際に、板材のプリプレグにおける開口の縁の位置を不揃いのままにして、金型の取付孔成形ピンに対して厳密に位置決めする必要がなくなって作業性が大幅に向上する。
図面の簡単な説明
[0023]
[図1]図1は繊維強化樹脂部材の使用状態での断面図である。(第1、第2の実施の形態)
[図2]図2は図1に対応する分解図である。(第1、第2の実施の形態)
[図3]図3は繊維強化樹脂部材の製造工程を示す図である。(第1、第2の実施の形態)
[図4]図4は繊維強化樹脂部材の断面図である。(第3の実施の形態)
[図5]図5は成形前のインサート部材の斜視図である。(第3の実施の形態)
符号の説明
[0024]
12 板材
12a 開口
13 インサート部材
13a 取付孔
14 繊維強化樹脂シート
15 プリプレグ
15a 開口
16 繊維
繊維を埋設して強化した板材に取付孔を形成したもので、その取付孔に固定された締結部材により、繊維強化樹脂部材に他部材が固定され、あるいは繊維強化樹脂部材が他部材に固定される。繊維強化樹脂部材の製造は、取付孔成形ピンより大きな開口を有する複数枚のプリプレグをその取付孔成形ピンに嵌合させて金型の内部に積層し、不揃いの状態の開口の縁で取付孔成形ピンの外周を囲む工程と、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したインサート部材を開口および取付孔成形ピン間に嵌合する工程と、金型を型締めして加熱することで、金型内で圧縮されて径方向に広がったインサート部材により縁が不揃いの状態の前記開口を埋め、プリプレグおよびインサート部材をホットプレスして硬化さる工程とを含むので、成形完了後の繊維強化樹脂部材に取付孔をドリル加工する必要がなくなって加工工数が削減されるだけでなく、未硬化の板材を金型の内部にセットする際に、板材のプリプレグにおける開口の縁の位置を不揃いのままにして、金型の取付孔成形ピンに対して厳密に位置決めする必要がなくなって作業性が大幅に向上する。
図面の簡単な説明
[0023]
[図1]図1は繊維強化樹脂部材の使用状態での断面図である。(第1、第2の実施の形態)
[図2]図2は図1に対応する分解図である。(第1、第2の実施の形態)
[図3]図3は繊維強化樹脂部材の製造工程を示す図である。(第1、第2の実施の形態)
[図4]図4は繊維強化樹脂部材の断面図である。(第3の実施の形態)
[図5]図5は成形前のインサート部材の斜視図である。(第3の実施の形態)
符号の説明
[0024]
12 板材
12a 開口
13 インサート部材
13a 取付孔
14 繊維強化樹脂シート
15 プリプレグ
15a 開口
16 繊維
【0010】
22に電食が発生し易くなるが、インサート部材13を繊維強化樹脂シート14,14で覆うことで充分に対処可能である。この場合、取付孔13aの周壁面もグラスファイバーの繊維強化樹脂シートで覆うことが必要になる。
[0042]
次に、図4および図5に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。
[第3の実施の形態]
第1、第2の実施の形態では、インサート部材13にSMCを用いているが、第3の実施の形態では、インサート部材13にプリプレグを用いている。このプリプレグは、図5に示すように、帯状に形成した半硬化のエポキシ樹脂13cの内部に一方向に引き揃えたカーボンファイバー13b…を埋設したものであり、それを円筒状に巻き付けたインサート部材13を金型18の内部にセットし、板材12のプリプレグ15…と共にホットプレス成形する。
[0043]
この第3の実施の形態によれば、図4に示すように、繊維強化樹脂板材11の成形を完了した状態で、インサート部材13のカーボンファイバー13b…が取付孔13aを囲むように巻回されることで、取付孔13aの強度が大幅に向上する。
[0044]
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
[0045]
例えば、本発明の繊維強化樹脂部材11は、自動車のサブフレーム以外の任意の用途に適用することができる。
[0046]
また取付孔13aは繊維強化樹脂部材11に他部材を固定する場合だけでなく、繊維強化樹脂部材11を他部材に固定する場合にも使用可能である。
[0047]
また実施の形態では繊維強化樹脂シート14を金型18内にセットして繊維強化樹脂部材11に積層しているが、金型18から取り出した繊維強化樹脂部材11に繊維強化樹脂シート14を積層しても良い。
22に電食が発生し易くなるが、インサート部材13を繊維強化樹脂シート14,14で覆うことで充分に対処可能である。この場合、取付孔13aの周壁面もグラスファイバーの繊維強化樹脂シートで覆うことが必要になる。
[0042]
次に、図4および図5に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。
[第3の実施の形態]
第1、第2の実施の形態では、インサート部材13にSMCを用いているが、第3の実施の形態では、インサート部材13にプリプレグを用いている。このプリプレグは、図5に示すように、帯状に形成した半硬化のエポキシ樹脂13cの内部に一方向に引き揃えたカーボンファイバー13b…を埋設したものであり、それを円筒状に巻き付けたインサート部材13を金型18の内部にセットし、板材12のプリプレグ15…と共にホットプレス成形する。
[0043]
この第3の実施の形態によれば、図4に示すように、繊維強化樹脂板材11の成形を完了した状態で、インサート部材13のカーボンファイバー13b…が取付孔13aを囲むように巻回されることで、取付孔13aの強度が大幅に向上する。
[0044]
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
[0045]
例えば、本発明の繊維強化樹脂部材11は、自動車のサブフレーム以外の任意の用途に適用することができる。
[0046]
また取付孔13aは繊維強化樹脂部材11に他部材を固定する場合だけでなく、繊維強化樹脂部材11を他部材に固定する場合にも使用可能である。
[0047]
また実施の形態では繊維強化樹脂シート14を金型18内にセットして繊維強化樹脂部材11に積層しているが、金型18から取り出した繊維強化樹脂部材11に繊維強化樹脂シート14を積層しても良い。
Claims (6)
- 熱硬化性樹脂(17)の内部に繊維(16)を埋設して強化した板材(12)に締結部材(22)が固定される取付孔(13a)を形成した繊維強化樹脂部材であって、
前記板材(12)に形成した開口(12a)の内部に前記取付孔(13a)が形成されたインサート部材(13)が接続され、前記インサート部材(13)は、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したものを前記板材(12)と共に金型(18)によりホットプレスして構成されることを特徴とする繊維強化樹脂部材。 - 前記板材(12)に埋設される繊維(16)はカーボンファイバーであり、前記インサート部材(13)はグラスファイバーを含むSMC材料であることを特徴とする、請求項1に記載の繊維強化樹脂部材。
- 前記板材(12)に埋設される繊維(16)はカーボンファイバーであり、前記インサート部材(13)はカーボンファイバーを含むSMC材料であることを特徴とする、請求項1に記載の繊維強化樹脂部材。
- 前記板材(12)に埋設される繊維(16)はカーボンファイバーであり、前記インサート部材(13)はカーボンファイバーを含むプリプレグ材料であることを特徴とする、請求項1に記載の繊維強化樹脂部材。
- 前記締結部材(22)との接触面をグラスファイバーを含む繊維強化樹脂シート(14)で覆ったことを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の繊維強化樹脂部材。
- 熱硬化性樹脂(17)の内部に繊維(16)を埋設して強化した板材(12)に締結部材(22)が固定される取付孔(13a)を形成した繊維強化樹脂部材の製造方法であって、
開口(15a)を有する複数枚のプリプレグ(15)を取付孔成形ピン(21)を有する金型(18)の内部に積層し、前記開口(15a)で前記孔成形ピン(21)の外周を囲む工程と、
繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて筒状に形成したインサート部材(13)を前記開口(15a)および前記取付孔成形ピン(21)間に嵌合する工程と、
前記金型(18)を型締めして加熱することで前記プリプレグ(15)および前記インサート部材(13)をホットプレスして硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする繊維強化樹脂部材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013531142A JP5631498B2 (ja) | 2011-09-04 | 2012-06-27 | 繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011192192 | 2011-09-04 | ||
JP2011192192 | 2011-09-04 | ||
PCT/JP2012/066382 WO2013031360A1 (ja) | 2011-09-04 | 2012-06-27 | 繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 |
JP2013531142A JP5631498B2 (ja) | 2011-09-04 | 2012-06-27 | 繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5631498B2 JP5631498B2 (ja) | 2014-11-26 |
JPWO2013031360A1 true JPWO2013031360A1 (ja) | 2015-03-23 |
Family
ID=47755872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013531142A Expired - Fee Related JP5631498B2 (ja) | 2011-09-04 | 2012-06-27 | 繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140212624A1 (ja) |
JP (1) | JP5631498B2 (ja) |
DE (1) | DE112012003671T5 (ja) |
WO (1) | WO2013031360A1 (ja) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6417712B2 (ja) * | 2014-05-21 | 2018-11-07 | 日産自動車株式会社 | 部品締結構造 |
WO2016021259A1 (ja) * | 2014-08-06 | 2016-02-11 | 本田技研工業株式会社 | 繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 |
DE102014215964A1 (de) | 2014-08-12 | 2016-02-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen eines mit einem unidirektionalen Fasergelege versehenen SMC-Bauteiles |
BR112017003196B1 (pt) | 2014-08-18 | 2022-07-19 | Lm Wp Patent Holding A/S | Componente de turbina eólica reforçado |
CN104385627B (zh) * | 2014-10-14 | 2017-01-25 | 山东大学 | 带有抗雷击表面功能层的先进树脂基复合材料及制备方法 |
DE102015204143A1 (de) | 2015-03-09 | 2016-09-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen |
CN106346788A (zh) * | 2015-07-14 | 2017-01-25 | 明安国际企业股份有限公司 | 复合纤维材料外壳的热压成型方法及其成型模具 |
DE102015218593A1 (de) | 2015-09-28 | 2017-03-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mit integriertem Eindreh-Insert |
US20170136713A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | James C. Holmes, IV | Composite materials and related methods for manufacturing composite materials |
KR101836584B1 (ko) | 2015-12-10 | 2018-03-09 | 현대자동차주식회사 | 관통홀이 형성된 복합재 및 제조방법 |
CN107310168B (zh) * | 2016-04-26 | 2020-07-31 | 三菱电机株式会社 | Frp紧固构造的制造方法以及frp紧固构造 |
JP6820737B2 (ja) * | 2016-04-26 | 2021-01-27 | 三菱電機株式会社 | Frp締結構造の製造方法及びfrp締結構造 |
JP6731787B2 (ja) * | 2016-06-02 | 2020-07-29 | 株式会社Subaru | 繊維強化複合材料の製造方法及び穿孔・接合装置 |
JP6731788B2 (ja) * | 2016-06-02 | 2020-07-29 | 株式会社Subaru | 繊維強化複合材料の製造方法 |
DE102016212437A1 (de) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Audi Ag | Bauteil |
EP3336991B1 (en) * | 2016-12-19 | 2021-10-06 | ABB Schweiz AG | Reinforced laminated multi-phase busbar and method of manufacturing the same |
DK3336990T3 (da) * | 2016-12-19 | 2021-09-13 | Abb Schweiz Ag | Lamineret flerfaset samleskinne og fremgangsmåde til fremstilling af samme |
CN107696597A (zh) * | 2017-05-04 | 2018-02-16 | 新疆鼎新特种材料有限公司 | 带有模块化复合耐磨蚀层的金属构件及其制备方法 |
CN109083899B (zh) * | 2017-06-13 | 2021-02-19 | 三菱电机株式会社 | Frp的紧固方法、frp紧固结构及电梯用结构构件 |
JP6854045B2 (ja) * | 2017-09-27 | 2021-04-07 | 三菱重工業株式会社 | 継手構造の製造方法 |
JP6977656B2 (ja) * | 2018-04-26 | 2021-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | プロテクタ |
JP7218596B2 (ja) * | 2019-02-04 | 2023-02-07 | スズキ株式会社 | 繊維強化樹脂構造体の縁部構造 |
JP2020183075A (ja) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | スズキ株式会社 | 繊維強化樹脂構造体及びその製造方法 |
KR102214983B1 (ko) * | 2019-11-21 | 2021-02-10 | (주)한국몰드김제 | 수지 유입을 방지하는 형상의 밀핀이 결합된 금형 |
CN111452260B (zh) * | 2020-03-04 | 2022-04-22 | 北京汽车集团有限公司 | 用于侧壁上具有通孔的金属复合材料的成型方法及其成型模具 |
JP7196126B2 (ja) * | 2020-03-18 | 2022-12-26 | 株式会社有沢製作所 | 車両構造用の接続部材 |
CN112238547A (zh) * | 2020-09-21 | 2021-01-19 | 江苏亨睿碳纤维科技有限公司 | 带孔碳纤维复合材料汽车零部件及其成型模具和成型方法 |
KR102482086B1 (ko) * | 2022-06-25 | 2022-12-30 | 김수철 | 성형핀을 이용한 카본 림의 성형방법 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54102385A (en) * | 1978-01-31 | 1979-08-11 | Nhk Spring Co Ltd | Fiber reinforced synthetic resin board and its preparation |
US4545837A (en) * | 1983-05-31 | 1985-10-08 | United Technologies Corporation | Molded-in composite bushings |
JPS6088729U (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-18 | マツダ株式会社 | 繊維強化複合材の孔部補強構造 |
JPS60122030A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-06-29 | Hitachi Ltd | 高速回転円板の製造法 |
US4867822A (en) * | 1987-08-04 | 1989-09-19 | The Boeing Corporation | Method for in-place fabrication of graphite epoxy bushings in graphite epoxy structures |
JPH03161322A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-11 | Toyota Motor Corp | 繊維強化樹脂製品の製造方法 |
JPH05193047A (ja) * | 1992-01-20 | 1993-08-03 | Nippon Steel Corp | 炭素繊維強化複合材の電食防止方法 |
JP3802138B2 (ja) * | 1996-03-05 | 2006-07-26 | 東レ株式会社 | 形材 |
DE19925953C1 (de) * | 1999-06-08 | 2000-09-07 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Bolzenverbindung für Faserverbundstrukturen |
JP2003225914A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 繊維体補強樹脂成形品 |
JP3986426B2 (ja) * | 2002-12-11 | 2007-10-03 | 三菱重工業株式会社 | 繊維強化プラスチックの製造方法 |
JP5153052B2 (ja) * | 2004-05-12 | 2013-02-27 | 本田技研工業株式会社 | 繊維強化プラスチックおよび、その製造方法 |
WO2006062038A1 (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-15 | Toray Industries, Inc. | 成形前駆体、繊維強化樹脂成形体の製造方法、および、繊維強化樹脂成形体 |
US7650678B2 (en) * | 2006-03-30 | 2010-01-26 | United Technologies Corporation | Fabric bushing installation to repair a hole |
BRPI0621639A2 (pt) * | 2006-05-11 | 2011-12-20 | Bell Helicopter Textron Inc | dispositivo e método para reparo de componentes estruturais |
JP2010221489A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | Rtm成形方法 |
JP5653634B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2015-01-14 | 三菱航空機株式会社 | 繊維強化樹脂からなる部材の補修方法 |
US20120272637A1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-11-01 | Brian Kenneth Holland | Replacing an aperture in a laminated component |
-
2012
- 2012-06-27 JP JP2013531142A patent/JP5631498B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-06-27 US US14/240,207 patent/US20140212624A1/en not_active Abandoned
- 2012-06-27 DE DE112012003671.9T patent/DE112012003671T5/de not_active Withdrawn
- 2012-06-27 WO PCT/JP2012/066382 patent/WO2013031360A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140212624A1 (en) | 2014-07-31 |
WO2013031360A1 (ja) | 2013-03-07 |
JP5631498B2 (ja) | 2014-11-26 |
DE112012003671T5 (de) | 2014-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5631498B2 (ja) | 繊維強化樹脂部材および繊維強化樹脂部材の製造方法 | |
US10288097B2 (en) | Fiber-reinforced resin member and method for producing fiber-reinforced resin member | |
JP6659658B2 (ja) | 炭素繊維強化複合材料からなるネジ山を有するネジ筒の製造方法 | |
US9555588B2 (en) | Insert for forming an end connection in a uni-axial composite material | |
JP6537917B2 (ja) | 炭素繊維複合材およびその製造方法 | |
JP5615165B2 (ja) | 複合材パネル構造体及びその製造方法 | |
JP2010536622A5 (ja) | ||
CN101351327B (zh) | 具有嵌入的预固化模具的复合结构的制造工艺 | |
KR101981832B1 (ko) | 금속 지지체 및 섬유 강화 플라스틱이 구비되어 있는 경화성 코팅을 포함하는 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 방법 | |
JP2014024334A (ja) | 相互薄板状の金属シートで補強された積層複合材の屈曲および補強部材 | |
JP2011143609A (ja) | インサート部品を有する繊維強化樹脂部材の製造方法 | |
US20200036256A1 (en) | Housing having half-shell design for electric machines, and method for manufacturing said housing | |
JP6417915B2 (ja) | 炭素繊維強化樹脂材の締結構造 | |
CN110509575A (zh) | 碳纤维复合材料壳体精密弹翼座铺设缠绕成型方法 | |
JP2007015187A (ja) | Frp成形物 | |
CN104772948B (zh) | 用无铆钉铆接部连接的复合面板和形成所述铆接部的方法 | |
WO2022243226A1 (en) | A method for assembling a rotor blade of a wind turbine | |
JP2010221489A (ja) | Rtm成形方法 | |
JP2020040362A (ja) | 繊維強化複合材料の製造方法及び締結部材を具備した繊維強化複合材料 | |
JP4876889B2 (ja) | 化粧成形体およびその製造方法 | |
JP2017196888A (ja) | Frp締結構造の製造方法及びfrp締結構造 | |
CN107310168B (zh) | Frp紧固构造的制造方法以及frp紧固构造 | |
JP4425647B2 (ja) | 接合端を有するfrp成形物、その製造方法及び金属構造物を接合したfrp成形物 | |
KR102131777B1 (ko) | 복합판재 및 이의 접합 방법 | |
JP7051064B1 (ja) | 金属-プリプレグ複合体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140924 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141007 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5631498 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |