繊維強化プラスチック構造体とその締結構造及び製造方法
【課題】 締結用のカラーを備えた繊維強化プラスチック構造体を提供する。
【解決方法】 繊維強化プラスチック構造体１０は、コア部材１２と、コア部材１２を覆う外皮部材１４と、カラー１６を備えている。カラー１６は、コア部材１２に形成された貫通孔２２を貫通しているとともに、貫通孔２６を備えている。カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄは、外皮部材１４から露出している。カラー１６の側面と外皮部材１４の間には、間隙２８が形成されている。外皮部材１４が上記のように形成されることで、コア部材１２に設けられたカラー１６が熱膨張した場合でも、外皮部材１４の変形や破損が防止される。
【解決方法】 繊維強化プラスチック構造体１０は、コア部材１２と、コア部材１２を覆う外皮部材１４と、カラー１６を備えている。カラー１６は、コア部材１２に形成された貫通孔２２を貫通しているとともに、貫通孔２６を備えている。カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄは、外皮部材１４から露出している。カラー１６の側面と外皮部材１４の間には、間隙２８が形成されている。外皮部材１４が上記のように形成されることで、コア部材１２に設けられたカラー１６が熱膨張した場合でも、外皮部材１４の変形や破損が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア部材を繊維強化プラスチック製の外皮部材で覆った繊維強化プラスチック構造体に関する。特に、ボルト等の締結具を挿通するためのカラーを有する繊維強化プラスチック構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、コア部材を繊維強化プラスチック製の外皮部材で覆った繊維強化プラスチック構造体に、ボルト等の締結具を挿通するためのカラーを取り付ける技術が開示されている。この技術では、繊維強化プラスチック構造体に貫通孔を形成し、その貫通孔にカラーを挿入する。繊維強化プラスチック構造体がボルト等の締結具を挿通するためのカラーを有していると、繊維強化プラスチック構造体と他部材を締結する際に、繊維強化プラスチック構造体と他部材を強固に締結することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３１０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、コア部材が外皮部材によって覆われた状態で、コア部材と外皮部材にカラーを挿入するための貫通孔を形成するとともに、その貫通孔にカラーを挿入する。コア部材が外皮部材で覆われた状態で貫通孔の形成やカラーの挿入を行うと、外皮部材を変形させたり、破損させてしまうことがある。
上記の問題に対し、コア部材を外皮部材によって覆う前に、コア部材に貫通孔を形成し、カラーを挿入しておくことが考えられる。これによって、貫通孔の形成やカラーの挿入による外皮部材の変形や破損を防止することができる。
【０００５】
外皮部材で覆う前のコア部材にカラーを挿入する場合、カラーが挿入された状態のコア部材を外皮部材で覆い、カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する必要がある。
カラーは、例えば金属材料等で形成される場合も多い。例えばカラーが金属材料等の熱膨張率の高い素材で形成されている場合、加熱硬化時にカラーが大きく熱膨張してしまい、外皮部材を局所的に大きく変形させたり、破損させてしまうことがある。
カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される構造が必要とされている。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、コア部材に設けられたカラーが熱膨張した場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される繊維強化プラスチック構造体を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ボルト等の締結具を挿通するためのカラーを有する繊維強化プラスチック構造体に関する。この繊維強化プラスチック構造体は、コア部材と、コア部材を貫通するとともにコア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されており、しかも貫通孔を有するカラーと、コア部材を覆う繊維強化プラスチック製の外皮部材を備えている。本発明の繊維強化プラスチック構造体では、カラーの両端面が外皮部材から露出しており、カラーの側面と外皮部材の間に間隙が形成されている。
【０００７】
この繊維強化プラスチック構造体では、コア部材を貫通しているカラーの両端面が外皮部材から露出しており、外皮部材に覆われていない。また、コア部材を貫通しているカラーの側面と外皮部材の間に間隙が形成されており、外皮部材がカラーの側面に接触していない。そのため、カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する際に、カラーが軸方向や径方向に熱膨張した場合でも、カラーが外皮部材に干渉することが防止される。これによって、コア部材に設けられたカラーが熱膨張した場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される。
この繊維強化プラスチック構造体の構造によれば、カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される。
【０００８】
上記した繊維強化プラスチック構造体では、カラーの少なくとも一方の端面が外皮部材の表面よりも突出していることが好ましい。
上記の構造によると、ボルト等の締結具を用いて繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する際に、締結具をカラーに確実に接触させることができ、締結具が外皮部材に強く接触することを防止することができる。これによって、繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する際に、締結具による締結力によって繊維強化プラスチック構造体が変形することが防止される。
【０００９】
上記した繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する場合、下記する締結構造を採用することが好ましい。この締結構造は、上記の繊維強化プラスチック構造体と、この繊維強化プラスチック構造体のカラーに挿通され、繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する締結具と、前記カラーの突出している端面と締結具の間に配置されるワッシャを備えている。ここで用いるワッシャは、半径方向の内側部分と外側部分の間に段差が設けられており、前記カラーの突出している端面と外皮部材の表面の両者に接触することを特徴とする。
【００１０】
この締結構造では、締結具と繊維強化プラスチック構造体の間に配置されるワッシャに半径方向の段差が設けられており、この段差によって、段差よりも内側に存在するワッシャの内側部分がカラーの突出している端面と接触するとともに、段差よりも外側に存在するワッシャの外側部分が外皮部材の表面に接触する。そのため、カラーが外皮部材の表面から突出している場合でも、ワッシャによって外皮部材が支えられ、繊維強化プラスチック構造体を確実に固定しておくことができる。また、カラーの突出具合に応じてワッシャの段差を調整することができ、締結具が外皮部材に強く接触することが抑制される。これによって、外皮部材が変形してしまうことが防止され、繊維強化プラスチック構造体を他部材に強固に締結することができる。
【００１１】
本発明は、上記した繊維強化プラスチック構造体に適した製造方法も提供する。この製造方法は、以下の３つの工程を少なくとも含んで構成されている。
（１）コア部材に設けられた貫通孔に、コア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されているとともに貫通孔を有するカラーを挿入するカラー挿入工程
（２）カラーを挿入したコア部材を、硬化前の繊維強化プラスチック製の外皮部材によって覆う外皮部材形成工程
（３）コア部材を覆う効果前の外皮部材を加熱硬化する加熱工程
この製造方法では、上記外皮部材形成工程において、カラーの両端面を硬化前の外皮部材から露出させておくとともに、カラーの側面と外皮部材の間に間隙を設けておく。
この製造方法によると、上記した繊維強化プラスチック構造体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コア部材に設けられたカラーが熱膨張した場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される。繊維強化プラスチック構造体における厚さのずれや傷の発生が抑制され、繊維強化プラスチック構造体の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）コア部材は、樹脂材料で形成されており、詳しくは、発泡樹脂で形成されている。
（特徴２）カラーは、筒状形状を有しており、金属材料で形成されている。
（特徴３）繊維強化プラスチック構造体が締結される他部材には、繊維強化プラスチック構造体のカラーに挿通されるボルトが螺合するナットが固定されている。
【実施例】
【００１４】
本発明を具現化した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の繊維強化プラスチック構造体１０の断面図を示す。繊維強化プラスチック構造体１０は、コア部材１２と外皮部材１４とカラー１６を備えている。外皮部材１４が、コア部材１２の表面を覆っている。コア部材１２と外皮部材１４の貫通孔２２、２４を通してカラー１６が挿入されている。
【００１５】
板状のコア部材１２は、発泡樹脂等の軽量な素材で形成されている。コア部材１２には、カラー１６が挿入されている貫通孔２２が形成されている。
外皮部材１４は、繊維強化プラスチックで形成されている。即ち、外皮部材１４は、強化繊維とマトリクス樹脂の複合材によって形成されている。本実施例では、強化繊維に炭素繊維が用いられており、マトリクス樹脂に熱硬化性プラスチックが用いられている。外皮部材１４は、繊維強化プラスチックのプリプレグを積層することによって形成されている。外皮部材１４には、カラー１６が挿入されている貫通孔２４が形成されている。
コア部材１２の貫通孔２２と外皮部材１４の貫通孔２４にカラー１６が挿入されている。カラー１６は、金属材料で形成されており、コア部材１２に比べて高い熱膨張率を有している。カラー１６には、カラー１６を軸方向に貫通する貫通孔２６が形成されている。コア部材１２の貫通孔２２の内面２２ａはカラー１６の側面１６ｂと接触している。外皮部材１４の貫通孔２４はコア部材１２の貫通孔２２よりも開口面積が広い。そのため、貫通孔２４の内面２４ａとカラー１６の側面１６ｂの間には間隙２８が形成されている。カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄは外皮部材１４から露出している。カラー１６の表側端面１６ｃは、外皮部材１４の表側表面１４ｃよりも突出している。一方、カラー１６の裏側端面１６ｄは、外皮部材１４の裏側表面１４ｄと同一平面に位置している。
【００１６】
図２に、繊維強化プラスチック構造体１０を他部材４２に締結する締結構造の一例を示す。図２に示すように、この締結構造では、ワッシャ５２と締結具であるボルト５４及びナット５６を用いて、繊維強化プラスチック構造体１０と他部材４２を締結している。
繊維強化プラスチック構造体１０は、他部材４２の表側表面４２ｃに載置されている。繊維強化プラスチック構造体１０は、カラー１６に形成された貫通孔２６が、他部材４２に形成された穴４４と重なるように載置される。ワッシャ５２がカラー１６の表側端面１６ｃに載置されている。ワッシャ５２とカラー１６にボルト５４が挿通される。これにより、ボルト５４がワッシャ５２とカラー１６と他部材４２を貫通し、他部材４２の裏側表面４２ｄにおいて、ナット５６と螺合される。本実施例では、ナット５６が他部材４２に溶接されており、ナット５６と他部材４２は一体化されている。なお、ナット５６と他部材４２を互いに溶接する必要は必ずしもない。
【００１７】
この締結構造では、図２に示すように、ワッシャ５２の半径方向に段差６２が形成されている。段差６２よりも半径方向内側に存在する内側部分５２ｂは、カラー１６の表側端面１６ｃに接触している。段差６２よりも半径方向外側に存在する外側部分５２ａは、外皮部材１４の表側表面１４ｃに接触している。そのため、外皮部材１４の表側表面１４ｃからカラー１６の表側端面１６ｃが突出している場合でも、ワッシャ５２によって外皮部材１４が支えられ、繊維強化プラスチック構造体１０を確実に固定しておくことができる。
また、ワッシャ５２に形成する段差６２は、カラー１６の表側端面１６ｃと外皮部材１４の表側表面１４ｃの間の高低差に応じて、適宜調整するとよい。即ち、カラー１６の表側端面１６ｃと外皮部材１４の表側表面１４ｃの間の高低差に応じた段差を有するワッシャ５２を用いるとよい。それにより、ワッシャ５２が外皮部材１４と接触しても、ワッシャ５２が外皮部材１４に強く接触することが防止される。これによって、繊維強化プラスチック構造体１０が変形することが防止され、繊維強化プラスチック構造体１０を他部材４２に強固に締結することができる。
【００１８】
次に、繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する。
最初に、図３に示すように、コア部材１２に貫通孔２２を形成する。貫通孔２２は、コア部材１２を形成する際に同時に形成してもよい。この場合には、貫通孔２２を形成する工程が省略される。次に、図４に示すように、貫通孔２２にカラー１６を挿入する。このとき、挿入されたカラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄを、コア部材１２の表面より突出させる。次に、コア部材１２の表面に外皮部材１４を形成する。外皮部材１４の形成では、コア部材１２の表面に、繊維強化プラスチックのプリプレグを積層していく。コア部材１２の表面からは、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが突出している。コア部材１２の表面に外皮部材１４を積層する際には、突出したカラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄを避けて積層する。即ち、図１に示すように、外皮部材１４には、コア部材１２の貫通孔２２に比べて大径の貫通孔２４が形成する。これによって、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが外皮部材１４から露出し、カラー１６の側面１６ｂと外皮部材１４の間に間隙２８が形成される。
【００１９】
本実施例では、外皮部材１４で覆う前のコア部材１２に貫通孔２２を形成し、カラー１６を挿入する。そのため、コア部材１２に貫通孔２２を形成する際に、また貫通孔２２にカラー１６を挿入する際に、外皮部材１４が変形したり、破損したりすることが防止される。
また、コア部材１２を外皮部材１４で覆う際に、コア部材１２からカラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが突出している。そのため、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄを外皮部材１４から確実に露出させることができるとともに、カラー１６の側面１６ｂと外皮部材１４の間の間隙２８を確実に設けておくことができる。
【００２０】
次に、図５に示すように、コア部材１２を加熱型３２に載置し、加熱蓋３４で覆う。加熱型３２のカラー１６に対抗する位置には窪み３３が形成されており、カラー１６が熱膨張してもカラー１６の裏側端面１６ｄと加熱型３２が干渉することがない。加熱蓋３４のカラー１６に対向する位置には窪み３５が形成されており、突出しているカラー１６の表側端面１６ｃと加熱蓋３４が干渉することがなく、またカラー１６が熱膨張してもカラー１６の表側端面１６ｃと加熱蓋３４が干渉することがない。
加熱型３２及び加熱蓋３４を加熱することによって、コア部材１２を覆う外皮部材１４が加熱硬化され、強固な繊維強化プラスチック構造体１０が実現される。
【００２１】
カラー１６は外皮部材１４に比べて高い熱膨張率を有している。そのため、図５に示す加熱工程において、外皮部材１４を加熱硬化する際にカラー１６が加熱され、カラー１６が大きく熱膨張してしまう。
本実施例では、外皮部材１４を加熱硬化する際に、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが外皮部材１４から露出しており、カラー１６の側面１６ｂと外皮部材１４の間に間隙２８が設けられている。そのため、カラー１６が軸方向や径方向に熱膨張した場合でも、カラー１６が外皮部材１４に干渉することがない。これによって、コア部材１２に設けられたカラー１６が熱膨張した場合でも、外皮部材１４の変形や破損が防止される。
尚、外皮部材１４の変形や破損が防止される効果は、外皮部材１４の加熱硬化時に限られない。製造した繊維強化プラスチック構造体１０を加熱する際にも有効である。
【００２２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、繊維強化プラスチック製の外皮部材１４とは、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸して固化することで得られる材料を広く含む。強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維等が挙げられる。また、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、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が挙げられる。
【００２３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】繊維強化プラスチック構造体１０の断面図を示す。
【図２】繊維強化プラスチック構造体１０を他部材４２に締結する締結構造を示す。
【図３】繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する図である。
【図４】繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する図である。
【図５】繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０ 繊維強化プラスチック構造体
１２ コア部材
１４ 外皮部材
１６ カラー
２２ コア部材１２に形成された貫通孔
２４ 外皮部材１４に形成された貫通孔
２６ カラー１６に形成された貫通孔
２８ 間隙
３２ 加熱型
３４ 加熱蓋
５２ ワッシャ
５４ ボルト
５６ ナット
６２ 段差
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア部材を繊維強化プラスチック製の外皮部材で覆った繊維強化プラスチック構造体に関する。特に、ボルト等の締結具を挿通するためのカラーを有する繊維強化プラスチック構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、コア部材を繊維強化プラスチック製の外皮部材で覆った繊維強化プラスチック構造体に、ボルト等の締結具を挿通するためのカラーを取り付ける技術が開示されている。この技術では、繊維強化プラスチック構造体に貫通孔を形成し、その貫通孔にカラーを挿入する。繊維強化プラスチック構造体がボルト等の締結具を挿通するためのカラーを有していると、繊維強化プラスチック構造体と他部材を締結する際に、繊維強化プラスチック構造体と他部材を強固に締結することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３１０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、コア部材が外皮部材によって覆われた状態で、コア部材と外皮部材にカラーを挿入するための貫通孔を形成するとともに、その貫通孔にカラーを挿入する。コア部材が外皮部材で覆われた状態で貫通孔の形成やカラーの挿入を行うと、外皮部材を変形させたり、破損させてしまうことがある。
上記の問題に対し、コア部材を外皮部材によって覆う前に、コア部材に貫通孔を形成し、カラーを挿入しておくことが考えられる。これによって、貫通孔の形成やカラーの挿入による外皮部材の変形や破損を防止することができる。
【０００５】
外皮部材で覆う前のコア部材にカラーを挿入する場合、カラーが挿入された状態のコア部材を外皮部材で覆い、カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する必要がある。
カラーは、例えば金属材料等で形成される場合も多い。例えばカラーが金属材料等の熱膨張率の高い素材で形成されている場合、加熱硬化時にカラーが大きく熱膨張してしまい、外皮部材を局所的に大きく変形させたり、破損させてしまうことがある。
カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される構造が必要とされている。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、コア部材に設けられたカラーが熱膨張した場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される繊維強化プラスチック構造体を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ボルト等の締結具を挿通するためのカラーを有する繊維強化プラスチック構造体に関する。この繊維強化プラスチック構造体は、コア部材と、コア部材を貫通するとともにコア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されており、しかも貫通孔を有するカラーと、コア部材を覆う繊維強化プラスチック製の外皮部材を備えている。本発明の繊維強化プラスチック構造体では、カラーの両端面が外皮部材から露出しており、カラーの側面と外皮部材の間に間隙が形成されている。
【０００７】
この繊維強化プラスチック構造体では、コア部材を貫通しているカラーの両端面が外皮部材から露出しており、外皮部材に覆われていない。また、コア部材を貫通しているカラーの側面と外皮部材の間に間隙が形成されており、外皮部材がカラーの側面に接触していない。そのため、カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する際に、カラーが軸方向や径方向に熱膨張した場合でも、カラーが外皮部材に干渉することが防止される。これによって、コア部材に設けられたカラーが熱膨張した場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される。
この繊維強化プラスチック構造体の構造によれば、カラーが挿入された状態で外皮部材を加熱硬化する場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される。
【０００８】
上記した繊維強化プラスチック構造体では、カラーの少なくとも一方の端面が外皮部材の表面よりも突出していることが好ましい。
上記の構造によると、ボルト等の締結具を用いて繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する際に、締結具をカラーに確実に接触させることができ、締結具が外皮部材に強く接触することを防止することができる。これによって、繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する際に、締結具による締結力によって繊維強化プラスチック構造体が変形することが防止される。
【０００９】
上記した繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する場合、下記する締結構造を採用することが好ましい。この締結構造は、上記の繊維強化プラスチック構造体と、この繊維強化プラスチック構造体のカラーに挿通され、繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する締結具と、前記カラーの突出している端面と締結具の間に配置されるワッシャを備えている。ここで用いるワッシャは、半径方向の内側部分と外側部分の間に段差が設けられており、前記カラーの突出している端面と外皮部材の表面の両者に接触することを特徴とする。
【００１０】
この締結構造では、締結具と繊維強化プラスチック構造体の間に配置されるワッシャに半径方向の段差が設けられており、この段差によって、段差よりも内側に存在するワッシャの内側部分がカラーの突出している端面と接触するとともに、段差よりも外側に存在するワッシャの外側部分が外皮部材の表面に接触する。そのため、カラーが外皮部材の表面から突出している場合でも、ワッシャによって外皮部材が支えられ、繊維強化プラスチック構造体を確実に固定しておくことができる。また、カラーの突出具合に応じてワッシャの段差を調整することができ、締結具が外皮部材に強く接触することが抑制される。これによって、外皮部材が変形してしまうことが防止され、繊維強化プラスチック構造体を他部材に強固に締結することができる。
【００１１】
本発明は、上記した繊維強化プラスチック構造体に適した製造方法も提供する。この製造方法は、以下の３つの工程を少なくとも含んで構成されている。
（１）コア部材に設けられた貫通孔に、コア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されているとともに貫通孔を有するカラーを挿入するカラー挿入工程
（２）カラーを挿入したコア部材を、硬化前の繊維強化プラスチック製の外皮部材によって覆う外皮部材形成工程
（３）コア部材を覆う効果前の外皮部材を加熱硬化する加熱工程
この製造方法では、上記外皮部材形成工程において、カラーの両端面を硬化前の外皮部材から露出させておくとともに、カラーの側面と外皮部材の間に間隙を設けておく。
この製造方法によると、上記した繊維強化プラスチック構造体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コア部材に設けられたカラーが熱膨張した場合でも、外皮部材の変形や破損が防止される。繊維強化プラスチック構造体における厚さのずれや傷の発生が抑制され、繊維強化プラスチック構造体の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）コア部材は、樹脂材料で形成されており、詳しくは、発泡樹脂で形成されている。
（特徴２）カラーは、筒状形状を有しており、金属材料で形成されている。
（特徴３）繊維強化プラスチック構造体が締結される他部材には、繊維強化プラスチック構造体のカラーに挿通されるボルトが螺合するナットが固定されている。
【実施例】
【００１４】
本発明を具現化した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の繊維強化プラスチック構造体１０の断面図を示す。繊維強化プラスチック構造体１０は、コア部材１２と外皮部材１４とカラー１６を備えている。外皮部材１４が、コア部材１２の表面を覆っている。コア部材１２と外皮部材１４の貫通孔２２、２４を通してカラー１６が挿入されている。
【００１５】
板状のコア部材１２は、発泡樹脂等の軽量な素材で形成されている。コア部材１２には、カラー１６が挿入されている貫通孔２２が形成されている。
外皮部材１４は、繊維強化プラスチックで形成されている。即ち、外皮部材１４は、強化繊維とマトリクス樹脂の複合材によって形成されている。本実施例では、強化繊維に炭素繊維が用いられており、マトリクス樹脂に熱硬化性プラスチックが用いられている。外皮部材１４は、繊維強化プラスチックのプリプレグを積層することによって形成されている。外皮部材１４には、カラー１６が挿入されている貫通孔２４が形成されている。
コア部材１２の貫通孔２２と外皮部材１４の貫通孔２４にカラー１６が挿入されている。カラー１６は、金属材料で形成されており、コア部材１２に比べて高い熱膨張率を有している。カラー１６には、カラー１６を軸方向に貫通する貫通孔２６が形成されている。コア部材１２の貫通孔２２の内面２２ａはカラー１６の側面１６ｂと接触している。外皮部材１４の貫通孔２４はコア部材１２の貫通孔２２よりも開口面積が広い。そのため、貫通孔２４の内面２４ａとカラー１６の側面１６ｂの間には間隙２８が形成されている。カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄは外皮部材１４から露出している。カラー１６の表側端面１６ｃは、外皮部材１４の表側表面１４ｃよりも突出している。一方、カラー１６の裏側端面１６ｄは、外皮部材１４の裏側表面１４ｄと同一平面に位置している。
【００１６】
図２に、繊維強化プラスチック構造体１０を他部材４２に締結する締結構造の一例を示す。図２に示すように、この締結構造では、ワッシャ５２と締結具であるボルト５４及びナット５６を用いて、繊維強化プラスチック構造体１０と他部材４２を締結している。
繊維強化プラスチック構造体１０は、他部材４２の表側表面４２ｃに載置されている。繊維強化プラスチック構造体１０は、カラー１６に形成された貫通孔２６が、他部材４２に形成された穴４４と重なるように載置される。ワッシャ５２がカラー１６の表側端面１６ｃに載置されている。ワッシャ５２とカラー１６にボルト５４が挿通される。これにより、ボルト５４がワッシャ５２とカラー１６と他部材４２を貫通し、他部材４２の裏側表面４２ｄにおいて、ナット５６と螺合される。本実施例では、ナット５６が他部材４２に溶接されており、ナット５６と他部材４２は一体化されている。なお、ナット５６と他部材４２を互いに溶接する必要は必ずしもない。
【００１７】
この締結構造では、図２に示すように、ワッシャ５２の半径方向に段差６２が形成されている。段差６２よりも半径方向内側に存在する内側部分５２ｂは、カラー１６の表側端面１６ｃに接触している。段差６２よりも半径方向外側に存在する外側部分５２ａは、外皮部材１４の表側表面１４ｃに接触している。そのため、外皮部材１４の表側表面１４ｃからカラー１６の表側端面１６ｃが突出している場合でも、ワッシャ５２によって外皮部材１４が支えられ、繊維強化プラスチック構造体１０を確実に固定しておくことができる。
また、ワッシャ５２に形成する段差６２は、カラー１６の表側端面１６ｃと外皮部材１４の表側表面１４ｃの間の高低差に応じて、適宜調整するとよい。即ち、カラー１６の表側端面１６ｃと外皮部材１４の表側表面１４ｃの間の高低差に応じた段差を有するワッシャ５２を用いるとよい。それにより、ワッシャ５２が外皮部材１４と接触しても、ワッシャ５２が外皮部材１４に強く接触することが防止される。これによって、繊維強化プラスチック構造体１０が変形することが防止され、繊維強化プラスチック構造体１０を他部材４２に強固に締結することができる。
【００１８】
次に、繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する。
最初に、図３に示すように、コア部材１２に貫通孔２２を形成する。貫通孔２２は、コア部材１２を形成する際に同時に形成してもよい。この場合には、貫通孔２２を形成する工程が省略される。次に、図４に示すように、貫通孔２２にカラー１６を挿入する。このとき、挿入されたカラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄを、コア部材１２の表面より突出させる。次に、コア部材１２の表面に外皮部材１４を形成する。外皮部材１４の形成では、コア部材１２の表面に、繊維強化プラスチックのプリプレグを積層していく。コア部材１２の表面からは、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが突出している。コア部材１２の表面に外皮部材１４を積層する際には、突出したカラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄを避けて積層する。即ち、図１に示すように、外皮部材１４には、コア部材１２の貫通孔２２に比べて大径の貫通孔２４が形成する。これによって、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが外皮部材１４から露出し、カラー１６の側面１６ｂと外皮部材１４の間に間隙２８が形成される。
【００１９】
本実施例では、外皮部材１４で覆う前のコア部材１２に貫通孔２２を形成し、カラー１６を挿入する。そのため、コア部材１２に貫通孔２２を形成する際に、また貫通孔２２にカラー１６を挿入する際に、外皮部材１４が変形したり、破損したりすることが防止される。
また、コア部材１２を外皮部材１４で覆う際に、コア部材１２からカラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが突出している。そのため、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄを外皮部材１４から確実に露出させることができるとともに、カラー１６の側面１６ｂと外皮部材１４の間の間隙２８を確実に設けておくことができる。
【００２０】
次に、図５に示すように、コア部材１２を加熱型３２に載置し、加熱蓋３４で覆う。加熱型３２のカラー１６に対抗する位置には窪み３３が形成されており、カラー１６が熱膨張してもカラー１６の裏側端面１６ｄと加熱型３２が干渉することがない。加熱蓋３４のカラー１６に対向する位置には窪み３５が形成されており、突出しているカラー１６の表側端面１６ｃと加熱蓋３４が干渉することがなく、またカラー１６が熱膨張してもカラー１６の表側端面１６ｃと加熱蓋３４が干渉することがない。
加熱型３２及び加熱蓋３４を加熱することによって、コア部材１２を覆う外皮部材１４が加熱硬化され、強固な繊維強化プラスチック構造体１０が実現される。
【００２１】
カラー１６は外皮部材１４に比べて高い熱膨張率を有している。そのため、図５に示す加熱工程において、外皮部材１４を加熱硬化する際にカラー１６が加熱され、カラー１６が大きく熱膨張してしまう。
本実施例では、外皮部材１４を加熱硬化する際に、カラー１６の両端面１６ｃ、１６ｄが外皮部材１４から露出しており、カラー１６の側面１６ｂと外皮部材１４の間に間隙２８が設けられている。そのため、カラー１６が軸方向や径方向に熱膨張した場合でも、カラー１６が外皮部材１４に干渉することがない。これによって、コア部材１２に設けられたカラー１６が熱膨張した場合でも、外皮部材１４の変形や破損が防止される。
尚、外皮部材１４の変形や破損が防止される効果は、外皮部材１４の加熱硬化時に限られない。製造した繊維強化プラスチック構造体１０を加熱する際にも有効である。
【００２２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、繊維強化プラスチック製の外皮部材１４とは、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸して固化することで得られる材料を広く含む。強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維等が挙げられる。また、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、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が挙げられる。
【００２３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】繊維強化プラスチック構造体１０の断面図を示す。
【図２】繊維強化プラスチック構造体１０を他部材４２に締結する締結構造を示す。
【図３】繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する図である。
【図４】繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する図である。
【図５】繊維強化プラスチック構造体１０の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０ 繊維強化プラスチック構造体
１２ コア部材
１４ 外皮部材
１６ カラー
２２ コア部材１２に形成された貫通孔
２４ 外皮部材１４に形成された貫通孔
２６ カラー１６に形成された貫通孔
２８ 間隙
３２ 加熱型
３４ 加熱蓋
５２ ワッシャ
５４ ボルト
５６ ナット
６２ 段差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部材と、
前記コア部材を貫通しており、コア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されているとともに、貫通孔を有するカラーと、
前記コア部材を覆う繊維強化プラスチック製の外皮部材を備えており、
前記カラーの両端面は前記外皮部材から露出しており、前記カラーの側面と前記外皮部材の間に間隙が形成されていることを特徴とする繊維強化プラスチック構造体。
【請求項２】
前記カラーの少なくとも一方の端面が、前記外皮部材の表面よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の繊維強化プラスチック構造体と、
前記繊維強化プラスチック構造体のカラーに挿通され、前記繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する締結具と、
前記カラーの突出している端面と前記締結具の間に配置され、半径方向の内側部分と外側部分の間に段差が設けられており、前記カラーの突出している端面と前記外皮部材の表面の両者に接触するワッシャを備えていることを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の締結構造。
【請求項４】
繊維強化プラスチック構造体の製造方法であり、
コア部材に形成された貫通孔に、コア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されているとともに貫通孔を有するカラーを挿入するカラー挿入工程と、
前記カラーを挿入したコア部材を、硬化前の繊維強化プラスチック製の外皮部材によって覆う外皮部材形成工程と、
前記コア部材を覆う硬化前の外皮部材を加熱硬化する加熱工程を備え、
前記外皮部材形成工程では、前記カラーの両端面を前記外皮部材から露出させておくとともに、前記カラーの側面と前記外皮部材の間に間隙を設けておくことを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項１】
コア部材と、
前記コア部材を貫通しており、コア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されているとともに、貫通孔を有するカラーと、
前記コア部材を覆う繊維強化プラスチック製の外皮部材を備えており、
前記カラーの両端面は前記外皮部材から露出しており、前記カラーの側面と前記外皮部材の間に間隙が形成されていることを特徴とする繊維強化プラスチック構造体。
【請求項２】
前記カラーの少なくとも一方の端面が、前記外皮部材の表面よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の繊維強化プラスチック構造体と、
前記繊維強化プラスチック構造体のカラーに挿通され、前記繊維強化プラスチック構造体を他部材に締結する締結具と、
前記カラーの突出している端面と前記締結具の間に配置され、半径方向の内側部分と外側部分の間に段差が設けられており、前記カラーの突出している端面と前記外皮部材の表面の両者に接触するワッシャを備えていることを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の締結構造。
【請求項４】
繊維強化プラスチック構造体の製造方法であり、
コア部材に形成された貫通孔に、コア部材よりも熱膨張率の高い材料で形成されているとともに貫通孔を有するカラーを挿入するカラー挿入工程と、
前記カラーを挿入したコア部材を、硬化前の繊維強化プラスチック製の外皮部材によって覆う外皮部材形成工程と、
前記コア部材を覆う硬化前の外皮部材を加熱硬化する加熱工程を備え、
前記外皮部材形成工程では、前記カラーの両端面を前記外皮部材から露出させておくとともに、前記カラーの側面と前記外皮部材の間に間隙を設けておくことを特徴とする繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２５１７７（Ｐ２０１０−２５１７７Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８５２６７（Ｐ２００８−１８５２６７）
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]