樹脂製部材および樹脂製部材の製造方法
【課題】コストを削減でき、剛性とエネルギー吸収性能を両立できる樹脂製部材およびその樹脂製部材の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂製の本体部２を備える樹脂製部材１であって、外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部が設けられるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、本体部２に固定される塑性変形が可能な補強部材３が設けられることを特徴とする。
【解決手段】樹脂製の本体部２を備える樹脂製部材１であって、外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部が設けられるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、本体部２に固定される塑性変形が可能な補強部材３が設けられることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に形成される中空部に補強部材が設けられる樹脂製部材およびその樹脂製部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両用の構造部材等において、軽量化のために樹脂が使用されてきており、特に、繊維材により強化されたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が使用されている。ＦＲＰにより構造部材を製造する場合、強度性能の要求から連続繊維である成形方法が好ましく、例えばオートクレーブやＲＴＭ（樹脂注入成形法）などの工法が用いられる。このような成形方法を用いる場合、ＦＲＰにハニカム材やウレタン材を挿入し、更なる強度の向上が図られている（（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、例えば、剛性、静的荷重に対する性能、動的荷重に対する性能（エネルキー吸収性能）に優れるハニカム材を挿入する場合、コストが高く、量産品としては好ましくない。
【０００４】
また、例えばウレタン材を構造部材の内部に充填したり、または設置する場合には、剛性を重視すると高密度ウレタン材を使用することになり、動的荷重が付与された際の構造部材の変形量が小さくなってエネルギー吸収性能が低下するため、剛性とエネルギー吸収性能の両立が困難である。
【特許文献１】特開平９−１３１８１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、コストを削減でき、剛性とエネルギー吸収性能を両立できる樹脂製部材およびその樹脂製部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る樹脂製部材は、樹脂製の本体部を備える樹脂製部材であって、外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部が設けられるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、本体部に固定される塑性変形が可能な補強部材が設けられることを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る樹脂製部材の製造方法は、樹脂製の本体部を備える樹脂製部材の製造方法であって、外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部を設けるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を配置して本体部に固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明に係る樹脂製部材は、緩衝部に対して外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材が設置されるため、外部入力荷重が付与される際に、緩衝部から徐々に荷重が作用した後に補強部材で荷重を受けるため、エネルギーを吸収しつつ剛性を保つことができる。また、ハニカム材等の高価な部材を使用する必要もないので、コストを低減できる。
【０００９】
上記のように構成した本発明に係る樹脂製部材の製造方法は、緩衝部に対して外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を設置するため、製造される樹脂製部材は、外部入力荷重が付与される際に、緩衝部から徐々に荷重が作用した後に補強部材で荷重を受けることとなる。したがって、エネルギーを吸収しつつ剛性を保つことが可能な樹脂製部材を製造でき、また、ハニカム材等の高価な部材を使用する必要もないので、コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る樹脂製部材の断面図、図２は同樹脂製部材の補強部材を示す断面図である。
【００１２】
第１実施形態に係る樹脂製部材１は、図１，２に示すように、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）からなる本体部２と、本体部２に取り付けられる補強部材３と、を有している。本体部２のＦＲＰは、本実施形態では、例えばエポキシ樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＰである。
【００１３】
本体部２のＦＲＰに適用される繊維には、強化材となるものであれば特に制限はなく、炭素繊維の他に、例えば黒鉛繊維、またはガラス繊維や、アラミド、パラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の有機繊維等が挙げあられ、またはこれらの２種類以上を併用したものも使用できる。
【００１４】
また、本体部２のＦＲＰに適用される樹脂には、ＦＲＰのマトリックス樹脂となるものであればあらゆる樹脂が使用可能であり、エポキシ樹脂の他に、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、更にはこれらの混合樹脂も使用できる。
【００１５】
本体部２は、ハット形状のアウター部材４とインナー部材５とが、内部に中空部６が形成されるように接合されている。なお、本体部２は、内部に中空部６が形成されればその形状や部材数に制限はなく、例えば１部材であったり、または３部材以上が接合されていてもよい。
【００１６】
本実施形態に係る樹脂製部材１は、例えば車両用部材であり、アウター部材４が車両の外側となり、インナー部材５が車両の内側となる。したがって、衝突等によって、アウター部材４側からの外部入力荷重が作用する。
【００１７】
アウター部材４は、インナー部材５よりも板厚を薄くしたり、または外部入力荷重が作用する部位の板厚のみを薄くしてもよい。この場合には、アウター部材４が破壊されやすくなるため、外部入力荷重が付与された場合の初期反力を低減でき、例えば樹脂製部材１が車両用部材である場合には、車両の内部の乗員等への負荷を低減できる。
【００１８】
インナー部材５の内側面（中空部６の外部入力荷重が作用する側と反対側）には、接着剤１０により補強部材３が接合される。このとき、補強部材３とアウター部材４の間には、間隔が設けられる。このアウター部材４および間隔が、外部入力荷重が作用した際に、緩衝部として機能することとなる。
【００１９】
補強部材３は、図２に示すように、剛性保持部７と、引張り保持部９と、を有しており、剛性保持部７には、本実施形態では軽量化を図りつつ強度を保持するためにアルミ押出し材を用いているが、塑性変形が可能な材料であれば他の材料であってもよく、またその形状は限定されない。
【００２０】
引張り保持部９は、剛性保持部７のインナー部材５と接合される側に設置される。引張り保持部９はＣＦＲＰであり、炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグである。引張り保持部９には、本体部２において前述したＦＲＰのように、他の繊維を使用するＦ
ＲＰも適用できる。また、引張り保持部９にはエポキシ樹脂が使用されるが、本体部２において前述したように、ＦＲＰのマトリックス樹脂となるものであればあらゆる樹脂が使用可能である。
【００２１】
引張り保持部９に使用される繊維の方向は、樹脂製部材１に外部入力荷重が付与される際に生じる引張り方向と一致し、本実施形態では、図１，２における図面の奥行き方向に対応する。
【００２２】
補強部材３をインナー部材５に接合するための接着剤１０には、伸度が３０％以上の接着剤を用いることが好ましく、本実施形態では、例えば伸度が５０％、引張り剪断強度が２０ＭＰａのアクリル系接着剤を用いている。
【００２３】
本実施形態に係る樹脂製部材１の作用を説明する。
【００２４】
樹脂製部材１にアウター部材４側から外部入力荷重が付与されると、アウター部材４と補強部材３の間に空間が形成されているために補強部材３には直接荷重が入力されず、まず樹脂製の本体部２から亀裂伸展や層間剥離等が発生する。したがって、本体部２の破壊によりエネルギーが吸収され、初期反力を低く抑えることができる。このため、外部入力荷重付与直後における樹脂製部材１のインナー部材５側（例えば車両の室内側）への影響を低減できる。
【００２５】
本体部２が破壊された後、荷重は補強部材３に伝わる。これにより、補強部材３で入力荷重を受けることができ、構造体の維持荷重の低下を抑制できる。
【００２６】
また、補強部材３の剛性保持部７は塑性変形が可能であるため、エネルギーを吸収し、樹脂製部材１のインナー部材５側への衝撃を低減できる。
【００２７】
また、アウター部材４側から入力される荷重により、アウター部材４と反対側に取り付けられる補強部材３はインナー部材５側へ変形するが、このとき、引張り保持部９が補強部材３のインナー部材５側に設けられているため、引張り保持部９には引張り力が生じる。引張り保持部９は、ＦＲＰの繊維が引張り方向と一致するため、引張り力に強く、構造体の維持荷重の低下を抑制できる。
【００２８】
また、負荷が付与される側とは反対側に補強部材３が設けられるため、負荷が付与される側の造形の自由度が向上し、内部の補強部材３は造形面からの形状制約を受け難い。
【００２９】
また、ハニカム材のような高価な材料を使用する必要がないため、材料費を安価に抑えることができる。
【００３０】
また、補強部材３を本体部２に接合するための接着剤１０の伸度が３０％以上であるため、補強部材３や本体部２が変形する際の変形差を接着剤１０が吸収し、補強部材３と本体部２が完全に剥がれず、強度を保持することができる。また、剛性保持部７にアルミ等の導電性材料を使用する場合には、接着剤１０により形成される接着層が電触防止の役割を果すことができる。
【００３１】
また、本実施形態では、補強部材３を本体部２と別部品で設けるため、本体部２を補強部材３とは別に成形できることにより、ＲＴＭ工法等による成形が可能となり、量産性に優れている。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、補強部材３により剛性を維持しつつ、本体部２の破
壊によりエネルギーを吸収でき、剛性とエネルギー吸収性能を両立できる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図３は本発明の第２実施形態に係る樹脂製部材の断面図を示す。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００３４】
第２実施形態に係る樹脂製部材１’は、補強部材３とアウター部材４の間に、補強部材３よりも剛性の低い予備補強材１１が設けられる。予備補強材１１は、例えばウレタン材であるが、補強部材３よりも剛性が低ければ、他の材料でもよい。このアウター部材４および予備補強材１１が、外部入力荷重が作用した際に、緩衝部として機能することとなる。
【００３５】
第２実施形態に係る樹脂製部材１’に、アウター部材４側から外部入力荷重が付与されると、本体部２から亀裂伸展や層間剥離等が発生するとともに、予備補強材１１により荷重が分散されつつ補強部材３に荷重が入力される。したがって、第１実施形態と比較して、初期反力が大きくなる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る樹脂製部材の構造は、図１，２で示される第１実施形態と略同様であり、繊維強化プラスチックであるインナー部材５に適用される強化繊維が、所定の配向を有する点のみで異なる。
【００３７】
第３実施形態に係る樹脂製部材のインナー部材５は、外部入力荷重が入力される際にインナー部材５に生じる引張り方向と同一方向（０度）および垂直方向（９０度）の配向で繊維が並ぶ第１クロス材と、引張り方向と傾斜する２方向（＋４５度および−４５度）の配向で繊維が並ぶ第２クロス材とを重ねて強化繊維とし、ＲＴＭ工法などにより成形される。なお、引張り方向と傾斜する２方向は、必ずしも＋４５度および−４５度である必要はなく、例えば＋３０度および−３０度とすることもできる。また、第１クロス材および第２クロス材は複数重ねられてもよく、また、他の配向を有するクロス材を更に重ねてもよい。
【００３８】
引張り方向と同一方向の配向を有する第１クロス材は、高い引張り強度を有し、構造体の維持荷重の低下を抑制する。
【００３９】
引張り方向と傾斜した配向を有する第２クロス材は、荷重が付与される際に、織目が広がることができるために破断ひずみが大きくなる。これにより、インナー部材５の曲げ変形への追従性が向上し、インナー部材５の破断を抑制できる。また、インナー部材５の曲げ変形の際の破断を抑制できるため、樹脂製部材のエネルギー吸収量を向上できる。
【００４０】
＜第４実施形態＞
図４は本発明の第４実施形態に係る樹脂製部材の断面図を示す。なお、第１，２実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００４１】
第４実施形態に係る樹脂製部材４１は、図４に示すように、第１〜３実施形態と異なり、本体部４２がアウター部材を有しておらず、インナー部材４５のみから形成される。したがって、本体部４２には中空部が形成されず、インナー部材４５の外部入力荷重が作用する側に、塑性変形が可能な補強部材３が設置され、補強部材３の外部入力荷重（図４中の矢印参照）が作用する側に、緩衝部としての緩衝材４３が露出されて設けられる。すなわち緩衝材４３の外部入力荷重が作用する側と反対側に、補強部材３が設けられる。緩衝材４３は、補強部材３よりも剛性が低く、例えばウレタン材であるが、補強部材３よりも剛性が低ければ、他の材料でもよい。
【００４２】
第４実施形態に係る樹脂製部材４１に外部入力荷重が付与されると、外部入力荷重は、まず緩衝材４３から入力されることとなる。緩衝材４３は、補強部材３よりも剛性が低いために荷重を分散させ、この後、補強部材３に荷重が入力される。したがって、緩衝材４３の変形によりエネルギーが吸収され、初期反力を低く抑えることができる。このため、外部入力荷重付与直後における樹脂製部材４１のインナー部材４５側（例えば車両の室内側）への影響を低減できる。
【００４３】
この後、荷重は補強部材３に伝わり、補強部材３で入力荷重を受けることができる。これにより、構造体の維持荷重の低下を抑制できる。
【００４４】
第４実施形態では、アウター部材を必要としないため、アウター部材の費用およびアセンブリ工数を低減でき、性能を低下させることなくコストの削減が可能である。
【００４５】
次に、上述したそれぞれの実施形態に関する衝撃試験について説明する。
【００４６】
第１実施形態および第２実施形態に係る樹脂製部材１，１’に荷重を負荷する衝撃試験を実施した。
【００４７】
図５は衝撃試験における供試体への荷重と供試体の変位量を示す供試体の断面図、図６は衝撃試験に用いられるスチール製構造体を示す断面図、図７は衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００４８】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
試験例１および試験例２は、第１実施形態に係る樹脂製部材１であり、試験例１と比較して試験例２における樹脂製部材１のアウター部材４の板厚が薄く形成されている。
【００５１】
試験例３は、第２実施形態に係る樹脂製部材１’を供試体とするものである。試験例４は、図６に示すようなスチール製構造体２１である。
【００５２】
スチール製構造体２１は、高張力鋼板からなるアウター鋼板２２、インナー鋼板２３、ブレース２４および補強鋼板２５から構成される。
【００５３】
衝撃試験では、図５に示すように、アウター部材４（またはアウター鋼板２２）側から外部入力荷重Ｆを与え、樹脂製部材１（またはスチール製構造体２１）の荷重方向への変位量Ｘを計測した。
【００５４】
結果として、図７に示すように、試験例４では、最大荷重を受けた後に維持荷重が低下するが、第１，第２実施形態に対応する試験例１〜３では、最大荷重を受けた後も、インナー部材５および補強部材３により、荷重を維持していることが確認できる。
【００５５】
また、試験例１〜３では、補強部材３が、中空部６における外部入力荷重が入力される側の反対側に取り付けられているため、試験例４のような荷重の突出がなく、過剰な初期反力が抑えられることが確認できる。
【００５６】
また、試験例１と試験例２を比較すると、試験例２の方が荷重の立ち上がりが速い。試験例１と比較して試験例２のようにアウター部材４の板厚を薄くすることで、アウター部材４の破壊領域が広がり、補強部材３に加わる荷重が増えたためであり、試験例２では、試験例４のスチール製構造体と同程度のエネルギー吸収量が得られている。
【００５７】
また、第２実施形態に対応する試験例３では、荷重を受けてから維持荷重が低下することなく、理想的なエネルギー吸収形態となっており、試験例４のスチール構造体の約１．３倍のエネルギー吸収量が得られている。
【００５８】
次に、補強部材３をインナー部材５に設置した場合とアウター部材４に設置した場合を比較するための衝撃試験を実施した。
【００５９】
図８はアウター部材に補強部材を設置した供試体を示す断面図、図９は補強部材をインナー部材に設置した場合とアウター部材に設置した場合を比較するための、衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００６０】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】
試験例４は、前述と同様のスチール製構造体２１（図６参照）であり、試験例５は、インナー部材５に補強部材３を設置した第１実施形態に対応する樹脂製部材（図１参照）を供試体とするものであり、試験例６は、アウター部材４に補強部材３を設置した樹脂製部材（図８参照）を供試体とするものである。
【００６３】
なお、試験例５の樹脂製部材１は、試験例４のスチール製構造体２１と比較して、重量が約７０％となっている。
【００６４】
図９に示すように、アウター部材４に補強部材３を設置した試験例６では、アウター部材４に入力される荷重を、最初に補強部材３により受けることとなり、初期反力が試験例４よりも高くなってしまっている。
【００６５】
また、試験例６では、補強部材３の変形とともにアウター部材４も”く”の字状に変形し、インナー部材５との接合部に伸びが生じるが、ＣＦＲＰであるインナー部材５は引張り強度が高くあまり伸びないため、アウター部材４とインナー部材５の接合部において剥がれが生じやすい。
【００６６】
このように、試験例５（第１実施形態）のように補強部材３をインナー部材５に設置することで、初期反力を抑えつつ、エネルギーを吸収できることが確認できる。
【００６７】
次に、第１実施形態と第３実施形態を比較するための衝撃試験を実施した。
【００６８】
図１０は、インナー部材の繊維配向による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００６９】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００７０】
【表３】
【００７１】
試験例７は、インナー部材５に、０度および９０度の配向を有するクロス材を用いた第１実施形態に対応する樹脂製部材（図１参照）を供試体とするものであり、試験例８は、インナー部材５に、０度および９０度の配向を有する第１クロス材と、＋４５度および−４５度の配向で繊維が並ぶ第２クロス材とを重ねて強化繊維とした第３実施形態に対応する樹脂製部材を供試体とするものである。
【００７２】
図１０に示すように、第１実施形態に対応する試験例７では、変位が増加することにより強化繊維が破断して荷重が低下するが、第３実施形態に対応する試験例８では、変位が増加しても荷重が低下していない。これは、引張り方向に傾斜した配向を有する第２クロス材の織目が広がって破断ひずみが大きくなると推測され、インナー部材５の曲げ変形への追従性が向上していることが確認できる。
【００７３】
図１１は、クーポン試験片を用いた引張り試験結果を示す応力ひずみ線図である。図１１に示すように、０，９０度配向のクーポン試験片よりも、−４５，＋４５度配向のクーポン試験片の方がひずみが５倍以上となっており、繊維が引張り方向に傾斜した配向を有することにより、変形に対する追従性が向上することが確認できる。
【００７４】
次に、第２実施形態と第４実施形態を比較するための衝撃試験を実施した。
【００７５】
図１２は、アウター部材の有無による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００７６】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００７７】
【表４】
【００７８】
試験例９は、アウター部材４が設けられた第２実施形態に対応する樹脂製部材１’（図３参照）を供試体とするものであり、試験例１０は、アウター部材が設けられない第４実施形態に対応する樹脂製部材４１（図４参照）を供試体とするものである。
【００７９】
図１２に示すように、第４実施形態に対応する試験例１０においても、荷重が緩衝材４３で分散された後に補強部材３に作用するため、アウター部材が設けられる試験例９と比較しても、エネルギー吸収量は損なわれないことが確認できる。
【００８０】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、本体部２がＦＲＰではなく、強化繊維の適用されていない樹脂材であってもよい。また、補強部材３に、引張り保持部９を設けず、補強部材３を直接本体部２のＦＲＰ部と一体化しても良い。また、第３実施形態における繊維が配向されたインナー部材を、第２，４実施形態に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂製部材の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る樹脂製部材の補強部材を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る樹脂製部材の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る樹脂製部材の断面図を示す。
【図５】衝撃試験における供試体への荷重と供試体の変位量を示す供試体の断面図である。
【図６】衝撃試験に用いられるスチール製構造体を示す断面図である。
【図７】衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【図８】アウター部材に補強部材を設置した供試体を示す断面図である。
【図９】補強部材をインナー部材に設置した場合とアウター部材に設置した場合を比較するための、衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【図１０】インナー部材の繊維配向による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【図１１】クーポン試験片を用いた引張り試験結果を示す応力ひずみ線図である。
【図１２】アウター部材の有無による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１，１’，４１ 樹脂製部材、
２，４２ 本体部、
３ 補強部材、
４ アウター部材、
５，４５ インナー部材、
６ 中空部、
７ 剛性保持部、
９ 引張り保持部、
１０ 接着剤、
１１ 予備補強材、
４３ 緩衝材、
Ｆ 外部入力荷重、
Ｘ 変位量。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に形成される中空部に補強部材が設けられる樹脂製部材およびその樹脂製部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両用の構造部材等において、軽量化のために樹脂が使用されてきており、特に、繊維材により強化されたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が使用されている。ＦＲＰにより構造部材を製造する場合、強度性能の要求から連続繊維である成形方法が好ましく、例えばオートクレーブやＲＴＭ（樹脂注入成形法）などの工法が用いられる。このような成形方法を用いる場合、ＦＲＰにハニカム材やウレタン材を挿入し、更なる強度の向上が図られている（（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、例えば、剛性、静的荷重に対する性能、動的荷重に対する性能（エネルキー吸収性能）に優れるハニカム材を挿入する場合、コストが高く、量産品としては好ましくない。
【０００４】
また、例えばウレタン材を構造部材の内部に充填したり、または設置する場合には、剛性を重視すると高密度ウレタン材を使用することになり、動的荷重が付与された際の構造部材の変形量が小さくなってエネルギー吸収性能が低下するため、剛性とエネルギー吸収性能の両立が困難である。
【特許文献１】特開平９−１３１８１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、コストを削減でき、剛性とエネルギー吸収性能を両立できる樹脂製部材およびその樹脂製部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る樹脂製部材は、樹脂製の本体部を備える樹脂製部材であって、外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部が設けられるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、本体部に固定される塑性変形が可能な補強部材が設けられることを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る樹脂製部材の製造方法は、樹脂製の本体部を備える樹脂製部材の製造方法であって、外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部を設けるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を配置して本体部に固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明に係る樹脂製部材は、緩衝部に対して外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材が設置されるため、外部入力荷重が付与される際に、緩衝部から徐々に荷重が作用した後に補強部材で荷重を受けるため、エネルギーを吸収しつつ剛性を保つことができる。また、ハニカム材等の高価な部材を使用する必要もないので、コストを低減できる。
【０００９】
上記のように構成した本発明に係る樹脂製部材の製造方法は、緩衝部に対して外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を設置するため、製造される樹脂製部材は、外部入力荷重が付与される際に、緩衝部から徐々に荷重が作用した後に補強部材で荷重を受けることとなる。したがって、エネルギーを吸収しつつ剛性を保つことが可能な樹脂製部材を製造でき、また、ハニカム材等の高価な部材を使用する必要もないので、コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る樹脂製部材の断面図、図２は同樹脂製部材の補強部材を示す断面図である。
【００１２】
第１実施形態に係る樹脂製部材１は、図１，２に示すように、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）からなる本体部２と、本体部２に取り付けられる補強部材３と、を有している。本体部２のＦＲＰは、本実施形態では、例えばエポキシ樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＰである。
【００１３】
本体部２のＦＲＰに適用される繊維には、強化材となるものであれば特に制限はなく、炭素繊維の他に、例えば黒鉛繊維、またはガラス繊維や、アラミド、パラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリビニルアルコール、ポリアリレート等の有機繊維等が挙げあられ、またはこれらの２種類以上を併用したものも使用できる。
【００１４】
また、本体部２のＦＲＰに適用される樹脂には、ＦＲＰのマトリックス樹脂となるものであればあらゆる樹脂が使用可能であり、エポキシ樹脂の他に、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、更にはこれらの混合樹脂も使用できる。
【００１５】
本体部２は、ハット形状のアウター部材４とインナー部材５とが、内部に中空部６が形成されるように接合されている。なお、本体部２は、内部に中空部６が形成されればその形状や部材数に制限はなく、例えば１部材であったり、または３部材以上が接合されていてもよい。
【００１６】
本実施形態に係る樹脂製部材１は、例えば車両用部材であり、アウター部材４が車両の外側となり、インナー部材５が車両の内側となる。したがって、衝突等によって、アウター部材４側からの外部入力荷重が作用する。
【００１７】
アウター部材４は、インナー部材５よりも板厚を薄くしたり、または外部入力荷重が作用する部位の板厚のみを薄くしてもよい。この場合には、アウター部材４が破壊されやすくなるため、外部入力荷重が付与された場合の初期反力を低減でき、例えば樹脂製部材１が車両用部材である場合には、車両の内部の乗員等への負荷を低減できる。
【００１８】
インナー部材５の内側面（中空部６の外部入力荷重が作用する側と反対側）には、接着剤１０により補強部材３が接合される。このとき、補強部材３とアウター部材４の間には、間隔が設けられる。このアウター部材４および間隔が、外部入力荷重が作用した際に、緩衝部として機能することとなる。
【００１９】
補強部材３は、図２に示すように、剛性保持部７と、引張り保持部９と、を有しており、剛性保持部７には、本実施形態では軽量化を図りつつ強度を保持するためにアルミ押出し材を用いているが、塑性変形が可能な材料であれば他の材料であってもよく、またその形状は限定されない。
【００２０】
引張り保持部９は、剛性保持部７のインナー部材５と接合される側に設置される。引張り保持部９はＣＦＲＰであり、炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグである。引張り保持部９には、本体部２において前述したＦＲＰのように、他の繊維を使用するＦ
ＲＰも適用できる。また、引張り保持部９にはエポキシ樹脂が使用されるが、本体部２において前述したように、ＦＲＰのマトリックス樹脂となるものであればあらゆる樹脂が使用可能である。
【００２１】
引張り保持部９に使用される繊維の方向は、樹脂製部材１に外部入力荷重が付与される際に生じる引張り方向と一致し、本実施形態では、図１，２における図面の奥行き方向に対応する。
【００２２】
補強部材３をインナー部材５に接合するための接着剤１０には、伸度が３０％以上の接着剤を用いることが好ましく、本実施形態では、例えば伸度が５０％、引張り剪断強度が２０ＭＰａのアクリル系接着剤を用いている。
【００２３】
本実施形態に係る樹脂製部材１の作用を説明する。
【００２４】
樹脂製部材１にアウター部材４側から外部入力荷重が付与されると、アウター部材４と補強部材３の間に空間が形成されているために補強部材３には直接荷重が入力されず、まず樹脂製の本体部２から亀裂伸展や層間剥離等が発生する。したがって、本体部２の破壊によりエネルギーが吸収され、初期反力を低く抑えることができる。このため、外部入力荷重付与直後における樹脂製部材１のインナー部材５側（例えば車両の室内側）への影響を低減できる。
【００２５】
本体部２が破壊された後、荷重は補強部材３に伝わる。これにより、補強部材３で入力荷重を受けることができ、構造体の維持荷重の低下を抑制できる。
【００２６】
また、補強部材３の剛性保持部７は塑性変形が可能であるため、エネルギーを吸収し、樹脂製部材１のインナー部材５側への衝撃を低減できる。
【００２７】
また、アウター部材４側から入力される荷重により、アウター部材４と反対側に取り付けられる補強部材３はインナー部材５側へ変形するが、このとき、引張り保持部９が補強部材３のインナー部材５側に設けられているため、引張り保持部９には引張り力が生じる。引張り保持部９は、ＦＲＰの繊維が引張り方向と一致するため、引張り力に強く、構造体の維持荷重の低下を抑制できる。
【００２８】
また、負荷が付与される側とは反対側に補強部材３が設けられるため、負荷が付与される側の造形の自由度が向上し、内部の補強部材３は造形面からの形状制約を受け難い。
【００２９】
また、ハニカム材のような高価な材料を使用する必要がないため、材料費を安価に抑えることができる。
【００３０】
また、補強部材３を本体部２に接合するための接着剤１０の伸度が３０％以上であるため、補強部材３や本体部２が変形する際の変形差を接着剤１０が吸収し、補強部材３と本体部２が完全に剥がれず、強度を保持することができる。また、剛性保持部７にアルミ等の導電性材料を使用する場合には、接着剤１０により形成される接着層が電触防止の役割を果すことができる。
【００３１】
また、本実施形態では、補強部材３を本体部２と別部品で設けるため、本体部２を補強部材３とは別に成形できることにより、ＲＴＭ工法等による成形が可能となり、量産性に優れている。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、補強部材３により剛性を維持しつつ、本体部２の破
壊によりエネルギーを吸収でき、剛性とエネルギー吸収性能を両立できる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図３は本発明の第２実施形態に係る樹脂製部材の断面図を示す。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００３４】
第２実施形態に係る樹脂製部材１’は、補強部材３とアウター部材４の間に、補強部材３よりも剛性の低い予備補強材１１が設けられる。予備補強材１１は、例えばウレタン材であるが、補強部材３よりも剛性が低ければ、他の材料でもよい。このアウター部材４および予備補強材１１が、外部入力荷重が作用した際に、緩衝部として機能することとなる。
【００３５】
第２実施形態に係る樹脂製部材１’に、アウター部材４側から外部入力荷重が付与されると、本体部２から亀裂伸展や層間剥離等が発生するとともに、予備補強材１１により荷重が分散されつつ補強部材３に荷重が入力される。したがって、第１実施形態と比較して、初期反力が大きくなる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る樹脂製部材の構造は、図１，２で示される第１実施形態と略同様であり、繊維強化プラスチックであるインナー部材５に適用される強化繊維が、所定の配向を有する点のみで異なる。
【００３７】
第３実施形態に係る樹脂製部材のインナー部材５は、外部入力荷重が入力される際にインナー部材５に生じる引張り方向と同一方向（０度）および垂直方向（９０度）の配向で繊維が並ぶ第１クロス材と、引張り方向と傾斜する２方向（＋４５度および−４５度）の配向で繊維が並ぶ第２クロス材とを重ねて強化繊維とし、ＲＴＭ工法などにより成形される。なお、引張り方向と傾斜する２方向は、必ずしも＋４５度および−４５度である必要はなく、例えば＋３０度および−３０度とすることもできる。また、第１クロス材および第２クロス材は複数重ねられてもよく、また、他の配向を有するクロス材を更に重ねてもよい。
【００３８】
引張り方向と同一方向の配向を有する第１クロス材は、高い引張り強度を有し、構造体の維持荷重の低下を抑制する。
【００３９】
引張り方向と傾斜した配向を有する第２クロス材は、荷重が付与される際に、織目が広がることができるために破断ひずみが大きくなる。これにより、インナー部材５の曲げ変形への追従性が向上し、インナー部材５の破断を抑制できる。また、インナー部材５の曲げ変形の際の破断を抑制できるため、樹脂製部材のエネルギー吸収量を向上できる。
【００４０】
＜第４実施形態＞
図４は本発明の第４実施形態に係る樹脂製部材の断面図を示す。なお、第１，２実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００４１】
第４実施形態に係る樹脂製部材４１は、図４に示すように、第１〜３実施形態と異なり、本体部４２がアウター部材を有しておらず、インナー部材４５のみから形成される。したがって、本体部４２には中空部が形成されず、インナー部材４５の外部入力荷重が作用する側に、塑性変形が可能な補強部材３が設置され、補強部材３の外部入力荷重（図４中の矢印参照）が作用する側に、緩衝部としての緩衝材４３が露出されて設けられる。すなわち緩衝材４３の外部入力荷重が作用する側と反対側に、補強部材３が設けられる。緩衝材４３は、補強部材３よりも剛性が低く、例えばウレタン材であるが、補強部材３よりも剛性が低ければ、他の材料でもよい。
【００４２】
第４実施形態に係る樹脂製部材４１に外部入力荷重が付与されると、外部入力荷重は、まず緩衝材４３から入力されることとなる。緩衝材４３は、補強部材３よりも剛性が低いために荷重を分散させ、この後、補強部材３に荷重が入力される。したがって、緩衝材４３の変形によりエネルギーが吸収され、初期反力を低く抑えることができる。このため、外部入力荷重付与直後における樹脂製部材４１のインナー部材４５側（例えば車両の室内側）への影響を低減できる。
【００４３】
この後、荷重は補強部材３に伝わり、補強部材３で入力荷重を受けることができる。これにより、構造体の維持荷重の低下を抑制できる。
【００４４】
第４実施形態では、アウター部材を必要としないため、アウター部材の費用およびアセンブリ工数を低減でき、性能を低下させることなくコストの削減が可能である。
【００４５】
次に、上述したそれぞれの実施形態に関する衝撃試験について説明する。
【００４６】
第１実施形態および第２実施形態に係る樹脂製部材１，１’に荷重を負荷する衝撃試験を実施した。
【００４７】
図５は衝撃試験における供試体への荷重と供試体の変位量を示す供試体の断面図、図６は衝撃試験に用いられるスチール製構造体を示す断面図、図７は衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００４８】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
試験例１および試験例２は、第１実施形態に係る樹脂製部材１であり、試験例１と比較して試験例２における樹脂製部材１のアウター部材４の板厚が薄く形成されている。
【００５１】
試験例３は、第２実施形態に係る樹脂製部材１’を供試体とするものである。試験例４は、図６に示すようなスチール製構造体２１である。
【００５２】
スチール製構造体２１は、高張力鋼板からなるアウター鋼板２２、インナー鋼板２３、ブレース２４および補強鋼板２５から構成される。
【００５３】
衝撃試験では、図５に示すように、アウター部材４（またはアウター鋼板２２）側から外部入力荷重Ｆを与え、樹脂製部材１（またはスチール製構造体２１）の荷重方向への変位量Ｘを計測した。
【００５４】
結果として、図７に示すように、試験例４では、最大荷重を受けた後に維持荷重が低下するが、第１，第２実施形態に対応する試験例１〜３では、最大荷重を受けた後も、インナー部材５および補強部材３により、荷重を維持していることが確認できる。
【００５５】
また、試験例１〜３では、補強部材３が、中空部６における外部入力荷重が入力される側の反対側に取り付けられているため、試験例４のような荷重の突出がなく、過剰な初期反力が抑えられることが確認できる。
【００５６】
また、試験例１と試験例２を比較すると、試験例２の方が荷重の立ち上がりが速い。試験例１と比較して試験例２のようにアウター部材４の板厚を薄くすることで、アウター部材４の破壊領域が広がり、補強部材３に加わる荷重が増えたためであり、試験例２では、試験例４のスチール製構造体と同程度のエネルギー吸収量が得られている。
【００５７】
また、第２実施形態に対応する試験例３では、荷重を受けてから維持荷重が低下することなく、理想的なエネルギー吸収形態となっており、試験例４のスチール構造体の約１．３倍のエネルギー吸収量が得られている。
【００５８】
次に、補強部材３をインナー部材５に設置した場合とアウター部材４に設置した場合を比較するための衝撃試験を実施した。
【００５９】
図８はアウター部材に補強部材を設置した供試体を示す断面図、図９は補強部材をインナー部材に設置した場合とアウター部材に設置した場合を比較するための、衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００６０】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００６１】
【表２】
【００６２】
試験例４は、前述と同様のスチール製構造体２１（図６参照）であり、試験例５は、インナー部材５に補強部材３を設置した第１実施形態に対応する樹脂製部材（図１参照）を供試体とするものであり、試験例６は、アウター部材４に補強部材３を設置した樹脂製部材（図８参照）を供試体とするものである。
【００６３】
なお、試験例５の樹脂製部材１は、試験例４のスチール製構造体２１と比較して、重量が約７０％となっている。
【００６４】
図９に示すように、アウター部材４に補強部材３を設置した試験例６では、アウター部材４に入力される荷重を、最初に補強部材３により受けることとなり、初期反力が試験例４よりも高くなってしまっている。
【００６５】
また、試験例６では、補強部材３の変形とともにアウター部材４も”く”の字状に変形し、インナー部材５との接合部に伸びが生じるが、ＣＦＲＰであるインナー部材５は引張り強度が高くあまり伸びないため、アウター部材４とインナー部材５の接合部において剥がれが生じやすい。
【００６６】
このように、試験例５（第１実施形態）のように補強部材３をインナー部材５に設置することで、初期反力を抑えつつ、エネルギーを吸収できることが確認できる。
【００６７】
次に、第１実施形態と第３実施形態を比較するための衝撃試験を実施した。
【００６８】
図１０は、インナー部材の繊維配向による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００６９】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００７０】
【表３】
【００７１】
試験例７は、インナー部材５に、０度および９０度の配向を有するクロス材を用いた第１実施形態に対応する樹脂製部材（図１参照）を供試体とするものであり、試験例８は、インナー部材５に、０度および９０度の配向を有する第１クロス材と、＋４５度および−４５度の配向で繊維が並ぶ第２クロス材とを重ねて強化繊維とした第３実施形態に対応する樹脂製部材を供試体とするものである。
【００７２】
図１０に示すように、第１実施形態に対応する試験例７では、変位が増加することにより強化繊維が破断して荷重が低下するが、第３実施形態に対応する試験例８では、変位が増加しても荷重が低下していない。これは、引張り方向に傾斜した配向を有する第２クロス材の織目が広がって破断ひずみが大きくなると推測され、インナー部材５の曲げ変形への追従性が向上していることが確認できる。
【００７３】
図１１は、クーポン試験片を用いた引張り試験結果を示す応力ひずみ線図である。図１１に示すように、０，９０度配向のクーポン試験片よりも、−４５，＋４５度配向のクーポン試験片の方がひずみが５倍以上となっており、繊維が引張り方向に傾斜した配向を有することにより、変形に対する追従性が向上することが確認できる。
【００７４】
次に、第２実施形態と第４実施形態を比較するための衝撃試験を実施した。
【００７５】
図１２は、アウター部材の有無による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【００７６】
下記表は、各試験例に使用される供試体の構造を示す。
【００７７】
【表４】
【００７８】
試験例９は、アウター部材４が設けられた第２実施形態に対応する樹脂製部材１’（図３参照）を供試体とするものであり、試験例１０は、アウター部材が設けられない第４実施形態に対応する樹脂製部材４１（図４参照）を供試体とするものである。
【００７９】
図１２に示すように、第４実施形態に対応する試験例１０においても、荷重が緩衝材４３で分散された後に補強部材３に作用するため、アウター部材が設けられる試験例９と比較しても、エネルギー吸収量は損なわれないことが確認できる。
【００８０】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、本体部２がＦＲＰではなく、強化繊維の適用されていない樹脂材であってもよい。また、補強部材３に、引張り保持部９を設けず、補強部材３を直接本体部２のＦＲＰ部と一体化しても良い。また、第３実施形態における繊維が配向されたインナー部材を、第２，４実施形態に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂製部材の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る樹脂製部材の補強部材を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る樹脂製部材の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る樹脂製部材の断面図を示す。
【図５】衝撃試験における供試体への荷重と供試体の変位量を示す供試体の断面図である。
【図６】衝撃試験に用いられるスチール製構造体を示す断面図である。
【図７】衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【図８】アウター部材に補強部材を設置した供試体を示す断面図である。
【図９】補強部材をインナー部材に設置した場合とアウター部材に設置した場合を比較するための、衝撃試験結果である荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【図１０】インナー部材の繊維配向による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【図１１】クーポン試験片を用いた引張り試験結果を示す応力ひずみ線図である。
【図１２】アウター部材の有無による荷重と変位量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１，１’，４１ 樹脂製部材、
２，４２ 本体部、
３ 補強部材、
４ アウター部材、
５，４５ インナー部材、
６ 中空部、
７ 剛性保持部、
９ 引張り保持部、
１０ 接着剤、
１１ 予備補強材、
４３ 緩衝材、
Ｆ 外部入力荷重、
Ｘ 変位量。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の本体部を備える樹脂製部材であって、
外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部が設けられるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、本体部に固定される塑性変形が可能な補強部材が設けられることを特徴とする樹脂製部材。
【請求項２】
内部に中空部が形成される樹脂製の本体部を備える樹脂製部材であって、
前記中空部には、外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材が設置されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製部材。
【請求項３】
前記中空部には、外部入力荷重が作用する側と前記補強部材の間に、前記補強部材よりも剛性の低い予備補強材が設けられることを特徴とする請求項２に記載の樹脂製部材。
【請求項４】
前記本体部は、外部入力荷重が作用する側のアウター部材と、外部入力荷重が作用する側と反対側に配置されて前記補強部材が取り付けられるインナー部材とを有し、前記アウター部材は、インナー部材よりも薄く形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の樹脂製部材。
【請求項５】
前記緩衝部は、外部入力荷重が作用する側に露出される、前記補強部材よりも剛性の低い緩衝材であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製部材。
【請求項６】
前記本体部は、繊維強化プラスチックにより形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂製部材。
【請求項７】
前記本体部は、炭素繊維強化プラスチックにより形成されることを特徴とする請求項６に記載の樹脂製部材。
【請求項８】
前記本体部の前記補強部材が取り付けられる部位の強化繊維は、外部入力荷重が入力される際に当該部位に生じる引張り方向と同一方向で並ぶ繊維と、当該引張り方向と傾斜して並ぶ繊維とが重ねられたことを特徴とする請求項６または７に記載の樹脂製部材。
【請求項９】
前記補強部材は、金属製の剛性保持部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂製部材。
【請求項１０】
前記剛性保持部は、アルミ製であることを特徴とする請求項９に記載の樹脂製部材。
【請求項１１】
前記補強部材は、前記本体部に固定される側に、繊維強化プラスチックにより形成される引張り保持部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の樹脂製部材。
【請求項１２】
前記引張り保持部の繊維は、作用する外部入力荷重が入力される際に当該引張り保持部に生じる引張り方向と同一方向で並ぶことを特徴とする請求項１１に記載の樹脂製部材。
【請求項１３】
前記引張り保持部は、炭素繊維強化プラスチックにより形成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の樹脂製部材。
【請求項１４】
樹脂製の本体部を備える樹脂製部材の製造方法であって、
外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部を設けるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を配置して本体部に固定することを特徴とする樹脂製部材の製造方法。
【請求項１５】
内部に中空部が形成される樹脂製の本体部を備える樹脂製部材の製造方法であって、
前記中空部には、外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を設置することを特徴とする請求項１４に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１６】
前記中空部の外部入力荷重が作用する側と前記補強部材の間に、前記補強部材よりも剛性の低い予備補強材を設けることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１７】
前記本体部を、外部入力荷重が作用する側のアウター部材と、外部入力荷重が作用する側と反対側に配置されて前記補強部材が取り付けられるインナー部材とを有して構成し、前記アウター部材を、インナー部材よりも薄く形成することを特徴とする請求項１５または１６に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１８】
前記緩衝部として、外部入力荷重が作用する側に露出される、前記補強部材よりも剛性の低い緩衝材を設けることを特徴とする請求項１４に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１９】
前記本体部を、繊維強化プラスチックにより形成することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２０】
前記本体部を、炭素繊維強化プラスチックにより形成することを特徴とする請求項１９に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２１】
前記本体部の前記補強部材が取り付けられる部位の強化繊維を、外部入力荷重が入力される際に当該部位に生じる引張り方向と同一方向で並ぶ繊維と、当該引張り方向と傾斜して並ぶ繊維とを重ねて配置することを特徴とする請求項１９または２０に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２２】
前記補強部材に、金属製の剛性保持部を設けることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか１項に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２３】
前記剛性保持部を、アルミにより形成することを特徴とする請求項２２に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２４】
前記補強部材の、前記本体部に固定される側に、繊維強化プラスチックよりなる引張り保持部を形成することを特徴とする請求項２２または２３に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２５】
前記引張り保持部を、作用する外部入力荷重が入力される際に当該引張り保持部に生じる引張り方向と同一方向で並ぶ繊維を用いて形成することを特徴とする請求項２４に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２６】
前記引張り保持部を、炭素繊維強化プラスチックにより形成することを特徴とする請求項２４または２５に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１】
樹脂製の本体部を備える樹脂製部材であって、
外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部が設けられるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、本体部に固定される塑性変形が可能な補強部材が設けられることを特徴とする樹脂製部材。
【請求項２】
内部に中空部が形成される樹脂製の本体部を備える樹脂製部材であって、
前記中空部には、外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材が設置されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製部材。
【請求項３】
前記中空部には、外部入力荷重が作用する側と前記補強部材の間に、前記補強部材よりも剛性の低い予備補強材が設けられることを特徴とする請求項２に記載の樹脂製部材。
【請求項４】
前記本体部は、外部入力荷重が作用する側のアウター部材と、外部入力荷重が作用する側と反対側に配置されて前記補強部材が取り付けられるインナー部材とを有し、前記アウター部材は、インナー部材よりも薄く形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の樹脂製部材。
【請求項５】
前記緩衝部は、外部入力荷重が作用する側に露出される、前記補強部材よりも剛性の低い緩衝材であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製部材。
【請求項６】
前記本体部は、繊維強化プラスチックにより形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂製部材。
【請求項７】
前記本体部は、炭素繊維強化プラスチックにより形成されることを特徴とする請求項６に記載の樹脂製部材。
【請求項８】
前記本体部の前記補強部材が取り付けられる部位の強化繊維は、外部入力荷重が入力される際に当該部位に生じる引張り方向と同一方向で並ぶ繊維と、当該引張り方向と傾斜して並ぶ繊維とが重ねられたことを特徴とする請求項６または７に記載の樹脂製部材。
【請求項９】
前記補強部材は、金属製の剛性保持部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂製部材。
【請求項１０】
前記剛性保持部は、アルミ製であることを特徴とする請求項９に記載の樹脂製部材。
【請求項１１】
前記補強部材は、前記本体部に固定される側に、繊維強化プラスチックにより形成される引張り保持部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の樹脂製部材。
【請求項１２】
前記引張り保持部の繊維は、作用する外部入力荷重が入力される際に当該引張り保持部に生じる引張り方向と同一方向で並ぶことを特徴とする請求項１１に記載の樹脂製部材。
【請求項１３】
前記引張り保持部は、炭素繊維強化プラスチックにより形成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の樹脂製部材。
【請求項１４】
樹脂製の本体部を備える樹脂製部材の製造方法であって、
外部入力荷重が作用する側に外部入力荷重を分散させる緩衝部を設けるとともに、当該緩衝部の外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を配置して本体部に固定することを特徴とする樹脂製部材の製造方法。
【請求項１５】
内部に中空部が形成される樹脂製の本体部を備える樹脂製部材の製造方法であって、
前記中空部には、外部入力荷重が作用する側と反対側に、塑性変形が可能な補強部材を設置することを特徴とする請求項１４に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１６】
前記中空部の外部入力荷重が作用する側と前記補強部材の間に、前記補強部材よりも剛性の低い予備補強材を設けることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１７】
前記本体部を、外部入力荷重が作用する側のアウター部材と、外部入力荷重が作用する側と反対側に配置されて前記補強部材が取り付けられるインナー部材とを有して構成し、前記アウター部材を、インナー部材よりも薄く形成することを特徴とする請求項１５または１６に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１８】
前記緩衝部として、外部入力荷重が作用する側に露出される、前記補強部材よりも剛性の低い緩衝材を設けることを特徴とする請求項１４に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項１９】
前記本体部を、繊維強化プラスチックにより形成することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２０】
前記本体部を、炭素繊維強化プラスチックにより形成することを特徴とする請求項１９に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２１】
前記本体部の前記補強部材が取り付けられる部位の強化繊維を、外部入力荷重が入力される際に当該部位に生じる引張り方向と同一方向で並ぶ繊維と、当該引張り方向と傾斜して並ぶ繊維とを重ねて配置することを特徴とする請求項１９または２０に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２２】
前記補強部材に、金属製の剛性保持部を設けることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか１項に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２３】
前記剛性保持部を、アルミにより形成することを特徴とする請求項２２に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２４】
前記補強部材の、前記本体部に固定される側に、繊維強化プラスチックよりなる引張り保持部を形成することを特徴とする請求項２２または２３に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２５】
前記引張り保持部を、作用する外部入力荷重が入力される際に当該引張り保持部に生じる引張り方向と同一方向で並ぶ繊維を用いて形成することを特徴とする請求項２４に記載の樹脂製部材の製造方法。
【請求項２６】
前記引張り保持部を、炭素繊維強化プラスチックにより形成することを特徴とする請求項２４または２５に記載の樹脂製部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−４５７３６（Ｐ２００８−４５７３６Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０２９７５（Ｐ２００７−１０２９７５）
【出願日】平成１９年４月１０日（２００７．４．１０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、新エネルギー・産業技術総合開発機構「地球温暖化防止新技術プログラム 自動車軽量化炭素繊維強化複合材料の研究開発」、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１０日（２００７．４．１０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、新エネルギー・産業技術総合開発機構「地球温暖化防止新技術プログラム 自動車軽量化炭素繊維強化複合材料の研究開発」、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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