繊維強化樹脂製の部材
【課題】軽量化を図りつつ、長手方向に延びる溝又は中空部を有する形状に形成された繊維強化樹脂製の部材の製作効率を高める。
【解決手段】バンパレインフォース１０を構成する繊維製の単一の骨格材１１は、炭素繊維製の複数本の第１繊維束１９、炭素繊維製の複数本の繊維束２０及びアラミド繊維製の複数本の第２繊維束２１から構成されている。炭素繊維製の第１繊維束１９は、底壁１４を構成し、アラミド繊維製の第２繊維束２１は、フランジ１７，１８を構成する。第１，２繊維束１９，２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向に揃えられている。底壁１４は、圧縮荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における圧縮応力部である。フランジ１７，１８は、引っ張り荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における引っ張り応力部である。
【解決手段】バンパレインフォース１０を構成する繊維製の単一の骨格材１１は、炭素繊維製の複数本の第１繊維束１９、炭素繊維製の複数本の繊維束２０及びアラミド繊維製の複数本の第２繊維束２１から構成されている。炭素繊維製の第１繊維束１９は、底壁１４を構成し、アラミド繊維製の第２繊維束２１は、フランジ１７，１８を構成する。第１，２繊維束１９，２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向に揃えられている。底壁１４は、圧縮荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における圧縮応力部である。フランジ１７，１８は、引っ張り荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における引っ張り応力部である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向に延びる溝又は中空部を有する形状に形成され、樹脂が含浸している繊維強化樹脂製の部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のバンパ装置を構成するバンパレインフォース等の梁の軽量化を図ったものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１に開示される四角筒形状のバンパレインフォースは、衝撃荷重を受ける側に設けられたアルミニウム製の衝撃吸収材と、衝撃荷重を受ける側とは反対側に設けられた繊維強化樹脂製の高強度軽量材とを接合して構成されている。衝撃吸収材は、変形によって衝撃荷重のエネルギーを吸収する役割を果たし、高強度軽量材は、バンパレインフォース全体の変形量を小さくする役割を果たす。
【０００３】
特許文献２に開示される繊維強化樹脂製のサスペンションアームでは、曲げによる縮み側に第１の強化繊維層が形成されており、曲げによる伸び側に第２の強化繊維層が形成されている。第２の強化繊維層には第１の強化繊維層よりも引っ張り強度の高い繊維が用いられている。第２の繊維強化層は、大きな引っ張り荷重を受けた場合にも、十分な引っ張り強度を確保して第１の繊維強化層の破断を防止する。このサスペンションアームでは、第１，２の繊維強化層は、サスペンションアームの骨格材であるアーム部にフィラメントワインディング法によって形成されている。
【特許文献１】特開平６−１０１７３２号公報
【特許文献２】特開平３−５７７１０号公報
【特許文献３】特開平８−１９７６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示のバンパレインフォースでは、衝撃吸収材と高強度軽量材との接合には接着剤やリベットを用いる必要があり、バンパレインフォースの製作効率が悪い上に、衝撃吸収材と高強度軽量材とを互いに別部材として組み合わせることから軽量化が十分でない。
【０００５】
特許文献２に開示のサスペンションアームでは、骨格材であるアーム部にフィラメントを巻き付けて繊維強化層を形成する必要がある。つまり、骨格材と繊維強化層とが別々になっている。そのため、サスペンションアームの製作効率が悪い上に、繊維強化樹脂製であるにも関わらず軽量化が十分でない。
【０００６】
特許文献３には、炭素繊維強化樹脂製のシートをポリアミド繊維強化樹脂製の２枚のシートで挟んだ繊維強化樹脂の積層構造が開示されている。このような積層構造のシート状の繊維強化樹脂も梁の素材に用いることができるが、圧縮荷重を受ける部分と引っ張り荷重を受ける部分とで適切な繊維を使い分けることはできない。つまり、炭素繊維強化樹脂製のシートで十分な部位にもポリアミド繊維強化樹脂製のシートを余分に使うことになり、ポリアミド繊維強化樹脂製のシートで十分な部位にも炭素繊維強化樹脂製のシートを余分に使うことになる。これは、軽量化の妨げとなる。しかも、３枚のシートを重ねる必要があり、製作効率が悪い。
【０００７】
本発明は、軽量化を図りつつ、長手方向に延びる溝又は中空部を有する形状に形成された繊維強化樹脂製の部材の製作効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一方向に延びる溝又は一方向に延びる中空部を有する形状に形成され、樹脂が含浸している繊維強化樹脂製の部材を対象とし、請求項１の発明は、繊維強化樹脂製の部材が繊維製の骨格材を用いて構成されており、圧縮荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における圧縮応力部には第１繊維が配設され、かつ引っ張り荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における引っ張り応力部には第２繊維が配設されており、又は、前記第１繊維が前記圧縮応力部に、若しくは前記第２繊維が前記引っ張り応力部に、配設されており、前記第１繊維には、圧縮荷重に対して前記第２繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられており、前記第２繊維には、引っ張り荷重に対して前記第１繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられていることを特徴とする。
【０００９】
圧縮荷重に対して耐荷重特性に優れた繊維を圧縮応力部に用い、引っ張り荷重に対して耐荷重特性に優れた繊維を引っ張り応力部に用いる構成は、軽量化に有利であり、しかも曲げ変形の少ない部材が得られる。繊維部分には繊維製の骨格材を用いたことにより、部材の製作効率が高まる。
【００１０】
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、該部材の前面側に設けられた前記圧縮応力部と、前記部材の背面側に設けられた前記引っ張り応力部と、前記圧縮応力部と前記引っ張り応力部とを離して繋ぐ結合部とからなり、前記結合部を構成する繊維が前記圧縮応力部における前記第１繊維及び前記引っ張り応力部における第２繊維に対して交差するように前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部にも配設されている。
【００１１】
結合部を構成する繊維が前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部に対して交差するように前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部にも配設した構成は、部材の横断面形状を保持する上で好適である。
【００１２】
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる溝を有する横断面形状が開き断面形状の部材であり、前記圧縮応力部は、前記溝の底壁を形成し、前記引っ張り応力部は、前記溝の開口側で前記溝の側壁に接続されたフランジを形成し、前記溝の側壁は、前記結合部である。
【００１３】
このような開き断面形状の部材は、部材の圧縮応力部に加えられた荷重によって曲げられる曲げ変形量を少なくする上で好ましい。
好適な例では、長手方向に延びる溝を有する前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の平板材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている。
【００１４】
このような骨格材は、型成形によって容易に成形でき、型内に骨格材を入れた状態で樹脂を含浸させることによって部材を容易に製作することができる。
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる一対の溝を有し、前記一対の溝は、それらの底壁を共通にしており、前記圧縮応力部は、前記一対の溝の一方の側壁であり、前記引っ張り応力部は、前記一対の溝の他方の側壁であり、前一対の溝の底壁は、前記結合部である。
【００１５】
このような部材構造は、形成容易な上に、部材の圧縮応力部に加えられた荷重によって曲げられる曲げ変形量を少なくする上で好ましい。
好適な例では、一方向に延びる溝を有する前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の筒材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている。
【００１６】
このような骨格材は、型成形によって容易に成形でき、型内に骨格材を入れた状態で樹脂を含浸させることによって部材を容易に製作することができる。
好適な例では、前記第１繊維は、炭素繊維である。圧縮荷重に対して優れた耐荷重特性を有する炭素繊維は、圧縮応力部に配設される第１繊維として好適である。
【００１７】
好適な例では、前記第２繊維は、アラミド繊維である。引っ張り荷重に対して優れた耐荷重特性を有するアラミド繊維は、引っ張り応力部に配設される第２繊維として好適である。
【００１８】
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、車両の衝突時における衝撃を緩和するためのバンパ装置を構成するバンパレインフォースである。
本発明の部材は、バンパレインフォースへの適用に特に好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、軽量化を図りつつ、一方向に延びる溝又は中空部を有する形状に形成された繊維強化樹脂製の部材の製作効率を高めることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、バンパ装置を構成するバンパレインフォースに本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、繊維強化樹脂製のバンパレインフォース１０の両端部には荷重エネルギー吸収材１２，１３が接続されている。バンパレインフォース１０に矢印Ｒの方向の大きな衝撃荷重が加わると、荷重エネルギー吸収材１２，１３は、破壊しながら荷重エネルギーを吸収してゆく。
【００２１】
バンパレインフォース１０は、溝１０１を有し、溝１０１の底となる細長い矩形の底壁１４と、底壁１４の長辺部に連なる一対の細長い矩形の側壁１５，１６と、側壁１５，１６の長辺部に連なる一対の細長い矩形のフランジ１７，１８とから構成されている。底壁１４と側壁１５，１６とは、直角に近い角度をなすように接続しており、側壁１５，１６とフランジ１７，１８とは、直角に近い角度をなすように接続している。バンパレインフォース１０の横断面形状は、開き断面形状である。
【００２２】
図１（ｂ）は、バンパレインフォース１０の横断面を示す。図１（ｂ）では、バンパレインフォース１０を構成する繊維製の単一の骨格材１１のみを示す。骨格材１１は、炭素繊維製の複数本の第１繊維束１９（第１繊維）、炭素繊維製の複数本の繊維束２０及びアラミド繊維製の複数本の第２繊維束２１（第２繊維）から構成されている。炭素繊維製の第１繊維束１９は、底壁１４を構成しており、第１繊維束１９の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向（一方向）に揃えられている。第１繊維束１９は、バンパレインフォース１０の一端から他端まで切れ目なく連続している。アラミド繊維製の第２繊維束２１は、フランジ１７，１８を構成しており、第２繊維束２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向（溝１０１の方向）に揃えられている。第２繊維束２１は、バンパレインフォース１０の一端から他端まで切れ目なく連続している。炭素繊維製の繊維束２０は、底壁１４、側壁１５，１６及びフランジ１７，１８を構成しており、繊維束２０の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向（溝１０１の方向）と直交する方向に揃えられている。繊維束２０は、フランジ１７、側壁１５、底壁１４、側壁１６及びフランジ１８にわたって切れ目なく連続している。
【００２３】
バンパレインフォース１０は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す金型を用いて形成される。まず、繊維製の平板形状の平板材１１Ａ〔図２（ａ）に図示〕を上型２２と下型２３とによって開き断面形状の骨格材１１に成形する〔図２（ｂ）参照〕。この状態で樹脂供給管２４から型内に熱硬化性樹脂を充填する〔図２（ｃ）参照〕。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステルが用いられる。このように骨格材１１に熱硬化性樹脂を含浸させた後、加熱硬化すれば、バンパレインフォース１０が得られる。
【００２４】
バンパレインフォース１０に対して図１（ａ）に矢印Ｒの方向に衝撃荷重が掛かると、底壁１４は、長さ方向（溝１０１の方向）への圧縮荷重を受け、フランジ１７，１８は、長さ方向（溝１０１の方向）への引っ張り荷重を受ける。底壁１４は、圧縮荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における圧縮応力部である。フランジ１７，１８は、引っ張り荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における引っ張り応力部である。
【００２５】
底壁１４は、バンパレインフォース１０の長手方向（一方向）に延びる炭素繊維製の第１繊維束１９を含む。つまり、バンパレインフォース１０の長手方向に延びる炭素繊維製の第１繊維束１９は、圧縮荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０の圧縮応力部（バンパレインフォース１０の前面側に配設された底壁１４）に配設されている。フランジ１７，１８は、バンパレインフォース１０の長手方向（一方向）に延びるアラミド繊維製の第２繊維束２１を含む。つまり、バンパレインフォース１０の長手方向に延びるアラミド繊維製の第２繊維束２１は、引っ張り荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０の引っ張り応力部（バンパレインフォース１０の背面側に配設されたフランジ１７，１８）に配設されている。
【００２６】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）圧縮荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０の底壁１４（圧縮応力部）には圧縮荷重に対して耐荷重特性に優れた炭素繊維製の第１繊維束１９がその長さ方向をバンパレインフォース１０の長手方向に揃えるように配設されている。引っ張り荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０のフランジ１７，１８（引っ張り応力部）にはアラミド繊維製の第２繊維束２１がその長さ方向をバンパレインフォース１０の長手方向に揃えるように配設されている。つまり、強度に優れた炭素繊維が底壁１４（圧縮応力部）に用いられており、伸びが大きく、かつ靱性に優れたアラミド繊維がフランジ１７，１８（引っ張り応力部）に用いられている。炭素繊維は、強度に優れているために、圧縮荷重に対する耐荷重特性に優れており、アラミド繊維は、伸びが大きく、かつ靱性に優れているために、引っ張り荷重に対する耐荷重特性に優れている。
【００２７】
アラミド繊維は、炭素繊維に比べて、圧縮荷重に対する耐荷重特性では劣るが、引っ張り荷重に対する耐荷重特性では優れている。圧縮荷重に対して優れた耐荷重特性を有する炭素繊維製の第１繊維束１９を底壁１４（圧縮応力部）に用いると共に、引っ張り荷重に対して優れた耐荷重特性を有するアラミド繊維製の第２繊維束２１をフランジ１７，１８（引っ張り応力部）に用いた構成は、曲げ変形の少ないバンパレインフォース１０をもたらす。しかも、バンパレインフォース１０の繊維部分には繊維製の単一の骨格材１１を用いたことにより、軽量化に有利な上に、バンパレインフォース１０の製作効率が高まる。
【００２８】
（２）結合部である側壁１５，１６を構成する繊維束２０は、第１繊維束１９及び第２繊維束２１に対して交差するように、底壁１４（圧縮応力部）及びフランジ１７，１８（引っ張り応力部）にも配設されている。フランジ１７、側壁１５、底壁１４、側壁１６及びフランジ１８にわたって切れ目なく連続する繊維束２０は、バンパレインフォース１０の横断面形状を保持する上で好適である。
【００２９】
（３）底壁１４、側壁１５，１６及びフランジ１７，１９からなる開き断面形状（横断面形状）のバンパレインフォース１０は、型成形によって容易に製作できる。
（４）圧縮応力部（底壁１４）と引っ張り応力部（フランジ１７，１９）とを側壁１５，１６を介して隔てた構成は、バンパレインフォース１０の底壁１４（圧縮応力部）に加えられた荷重によって曲げられるバンパレインフォース１０の曲げ変形量を少なくする上で好ましい。
【００３０】
（５）衝撃荷重に対するバンパレインフォース１０の曲げ変形防止は、専ら底壁１４とフランジ１７，１８とが受け持ち、曲げ変形防止に対する側壁１５，１６の役割は、小さい。このような側壁１５，１６には第１繊維束１９あるいは第２繊維束２１に相当する繊維束（バンパレインフォース１０の長手方向に延びる繊維束）が配設されていない。第１繊維束１９あるいは第２繊維束２１に相当する繊維束を側壁１５，１６に配設しない構成は、バンパレインフォース１０の軽量化に寄与する。
【００３１】
（６）車両の衝突時における衝撃を緩和するためのバンパ装置を構成するバンパレインフォース１０は、できるだけ変形しないで衝撃荷重を荷重エネルギー吸収材１２，１３に伝えることが望ましい。つまり、バンパレインフォース１０は、変形しないことが望ましい。圧縮応力部と見なした箇所に圧縮荷重に対する耐荷重特性に優れた第１繊維束１９を配設すると共に、引っ張り荷重を受けると見なした箇所に引っ張り荷重に対する耐荷重特性に優れた第２繊維束２１を配設して曲げ変形を少なくする梁（部材）は、バンパレインフォースへの適用に特に好適である。
【００３２】
次に、図３の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第２の実施形態では、フランジ２５，２６がバンパレインフォース１０Ｂの骨格材１１Ｂにおける圧縮応力部となり、底壁２７がバンパレインフォース１０Ｂの骨格材１１Ｂにおける引っ張り応力部となる。つまり、フランジ２５，２６がバンパレインフォース１０Ｂの前面側となり、底壁２７がバンパレインフォース１０Ｂの背面側となる。フランジ２５，２６には炭素繊維製の第１繊維束１９が配設されており、底壁２７にはアラミド繊維製の第２繊維束２１が配設されている。第１繊維束１９の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｂの長手方向に揃えられており、第２繊維束２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｂの長手方向（一方向）に揃えられている。
【００３３】
第２の実施形態においても第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
図４の第３の実施形態におけるバンパレインフォース１０Ｃは、その長手方向（一方向）に延びる２つの溝１０２，１０３を有する。溝１０２，１０３の底壁２８には炭素繊維製の第１繊維束（図示略）が配設されており、フランジ３０及び連結部３０Ｃにはアラミド繊維製の第２繊維束（図示略）が配設されている。溝１０２，１０３の側壁２９には炭素繊維製の繊維束（図示略）が配設されている。第１繊維束の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｃの長手方向に揃えられており、第２繊維束の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｃの長手方向に揃えられている。側壁２９を構成する繊維束は、バンパレインフォース１０Ｃの長手方向（一方向）と直交する方向に揃えられている。
【００３４】
第３の実施形態では、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
図５の第４の実施形態におけるバンパレインフォース１０Ｄは、その長手方向（一方向）に延びる中空部１０４を有する。バンパレインフォース１０Ｄの骨格材１１Ｄは、四角筒形状に形成されている。バンパレインフォース１０Ｄの前壁３１には炭素繊維製の第１繊維束１９が配設されており、バンパレインフォース１０Ｄの後壁３４にはアラミド繊維製の第２繊維束２１が配設されている。前壁３１は、バンパレインフォース１０Ｄ（骨格材１１Ｄ）における圧縮応力部となり、後壁３４は、バンパレインフォース１０Ｄ（骨格材１１Ｄ）における引っ張り応力部となる。
【００３５】
単一の骨格材１１Ｄの側壁３２，３３には炭素繊維製の繊維束２０が配設されている。第１，２繊維束１９，２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｄの長手方向に揃えられている。側壁３２，３３を構成する繊維束２０は、バンパレインフォース１０Ｄの長手方向と直交する方向に揃えられている。
【００３６】
第４の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２），（４），（５）項と同様の効果が得られる。
次に、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）の第５の実施形態を説明する。
【００３７】
図６（ｃ）に示すバンパレインフォース１０Ｅの骨格材１１Ｅは、図６（ａ），ｂ）に示す筒形状の繊維製の筒材１１ＥＡを用いて形成されている。筒材１１ＥＡは、公知のブレーダ（組紐製造装置）を用いて作られる。炭素繊維製の第１繊維束３５及びアラミド繊維製の第２繊維束３６は、筒材１１ＥＡの筒方向に延びる芯糸である。炭素繊維製の繊維束３７は、筒材１１ＥＡの筒の周りに包絡状に配設される糸である。図６（ｃ）では、芯糸のみを示す。
【００３８】
バンパレインフォース１０Ｅは、その長手方向（一方向）に延びる２つの溝１０５，１０６を有する。溝１０５，１０６は、底壁３８を共通にしている。溝１０５，１０６の一方の側壁３９，４０は、連なっており、溝１０５，１０６の他方の側壁４１，４２は、連なっている。側壁３９，４０は、バンパレインフォース１０Ｅにおける圧縮応力部であり、側壁４１，４２は、バンパレインフォース１０Ｅにおける引っ張り応力部である。側壁３９，４０は、バンパレインフォース１０Ｅの前面側にあり、側壁４１，４２は、バンパレインフォース１０Ｅの背面側にある。
【００３９】
側壁３９，４０には炭素繊維製の第１繊維束３５（芯糸）が配設されており、側壁４１，４２にはアラミド繊維製の第２繊維束３６（芯糸）が配設されている。底壁３８には炭素繊維製の第２繊維束３６（芯糸）が配設されている。第１，２繊維束３５，３６の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｅの長手方向に揃えられている。
【００４０】
炭素繊維製の繊維束３７は、側壁３９，４０，底壁３８及び側壁４１，４２にわたって連続して配設されている。結合部である底壁３８の繊維である繊維束３７の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｅの長手方向に対して４５°以上の角度で斜交している。つまり、繊維束３７（包絡糸）は、バンパレインフォース１０Ｅの長手方向と直交する方向に主に延びた繊維である。側壁４１，４２における繊維束３７の本数は、アラミド繊維製の第２繊維束３６の本数よりも少なくしてある。つまり、引っ張り荷重に対して炭素繊維製の第１繊維束３５よりも耐荷重特性に優れたアラミド繊維製の第２繊維束３６がバンパレインフォース１０Ｅの長手方向に主に延びる繊維の主体として用いられている。
【００４１】
筒形状の筒材１１ＥＡは、型内で所定の横断面形状（開き断面形状）の単一の骨格材１１Ｅに成形される。型内で骨格材１１Ｅに熱硬化性樹脂を含浸した後、加熱硬化することにより、バンパレインフォース１０Ｅが得られる。
【００４２】
第５の実施形態では、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
・第１，２の実施形態において、第１繊維束１９が側壁１５，１６の一部となるようにしてもよい。つまり、底壁１４に連なる側の側壁１５，１６の一部に第１繊維束１９を配設してもよい。このようにすれば、圧縮荷重に対する底壁１４の耐荷重性能が向上する。
【００４３】
・第１，２の実施形態において、第２繊維束２１が側壁１５，１６の一部となるようにしてもよい。つまり、フランジ１７，１８に連なる側の側壁１５，１６の一部に第２繊維束２１を配設してもよい。このようにすれば、引っ張り荷重に対するフランジ１７，１８の耐荷重性能が向上する。
【００４４】
・第１〜第４の実施形態において、第１繊維束の長さ方向がバンパレインフォースの長手方向に対して４５°よりも小さい角度で斜交するようにしてもよい。つまり、圧縮荷重に対して第２繊維束よりも耐荷重特性に優れた第１繊維束の長さ方向をバンパレインフォースの長手方向に主に延びる方向に揃えてもよい。又、このような長さ方向の第１繊維束と、バンパレインフォースの長手方向に揃えられた第１繊維束とを混在させてもよい。
【００４５】
・第１〜第４の実施形態において、第２繊維束の長さ方向がバンパレインフォースの長手方向に対して４５°よりも小さい角度で斜交するようにしてもよい。つまり、引っ張り荷重に対して第１繊維束よりも耐荷重特性に優れた第２繊維束の長さ方向をバンパレインフォースの長手方向に主に延びる方向に揃えてもよい。又、このような長さ方向の第２繊維束と、バンパレインフォースの長手方向に揃えられた第２繊維束とを混在させてもよい。
【００４６】
・第１〜第５の実施形態において、第１繊維束の本数よりも少ない本数の第２繊維束を圧縮応力部に混在させてもよい。つまり、圧縮荷重に対して第２繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体となるように、第２繊維束を圧縮応力部に混在させてもよい。
【００４７】
・第１〜第４の実施形態において、第２繊維束の本数よりも少ない本数の第１繊維束を引っ張り応力部に混在させてもよい。つまり、引っ張り荷重に対して第１繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体となるように、第１繊維束を圧縮応力部に混在させてもよい。
【００４８】
・圧縮荷重を受けると見なした圧縮応力部に配設する繊維は、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系の炭素繊維が特に優れるが、ピッチ系の炭素繊維を配設してもよい。
・引っ張り荷重を受けると見なした引っ張り応力部に、延性的破壊挙動を示す有機繊維（例えば、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）を配設してもよい。
【００４９】
・第１繊維と第２繊維との二種類の繊維は、炭素繊維やアラミド繊維等に限られず、選択した第１繊維と第２繊維とが互いに比較してそれぞれの耐荷重特性が優れていれば、第１繊維と第２繊維との二種類の繊維の材質は問わなくてもよい。つまり、圧縮荷重を受けると見なす繊維は、引っ張り荷重を受けると見なす繊維より圧縮荷重特性に優れていればよく、引っ張り荷重を受けると見なす繊維は、圧縮荷重を受けると見なす繊維より引っ張り荷重特性に優れていればよい。
【００５０】
・第１繊維が圧縮応力部にないが、第２繊維が引っ張り応力部にある構成でもよい。又は、第２繊維が引っ張り応力部にないが、第１繊維が圧縮応力部にある構成でもよい。つまり、第１繊維が前記圧縮応力部に、又は前記第２繊維が前記引っ張り応力部に、配設されている構成でもよい。
【００５１】
・結合部である側壁１５，１６を構成する繊維束２０と、第１繊維束１９及び第２繊維束２１に対して交差する角度は、直交に限らず、他の角度（例えば、４５°及びその近傍の角度）であってもよい。
【００５２】
・第１〜３の実施形態において、溝の底の面形状を曲面（凹面又は凸面）形状にしてもよい。
・第１〜３の実施形態において、溝の側面の面形状を曲面形状にしてもよい。
【００５３】
・第１〜３の実施形態において、開き断面形状は、コ字形状以外の断面形状、例えばＶ字形状、Ｕ字形状、Ｗ字形状、台形形状等であってもよい。
・バンパレインフォース以外の部材、例えば車両におけるロッカーアーム、サイドインパクトビーム等に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、バンパレインフォースの斜視図。（ｂ）は、バンパレインフォース（骨格材）の断面図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、型成形によるバンパレインフォースの製作を説明するための断面図。
【図３】第２の実施形態を示す断面図。
【図４】第３の実施形態を示す断面図。
【図５】第４の実施形態を示す断面図。
【図６】第５の実施形態を示し、（ａ）は、筒材の断面図。（ｂ）は、筒材の斜視図。（ｃ）は、バンパレインフォース（骨格材）の断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…部材としてのバンパレインフォース。１０１，１０２，１０３，１０５，１０６…溝。１０４…中空部。１１，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅ…骨格材。１１Ａ…平板材。１１ＥＡ…筒材。１４，２８…圧縮応力部としての底壁。１５，１６，２９，３２，３３…結合部としての側壁。１７，１８，３０…引っ張り応力部としてのフランジ。１９，３５…第１繊維としての第１繊維束。２１，３６…第２繊維としての第２繊維束。２５，２６…圧縮応力部としてのフランジ。２７…引っ張り応力部としての底壁。３０Ｃ…引っ張り応力部としての連結部。３１…圧縮応力部としての前壁。３４…引っ張り応力部としての後壁。３８…結合部としての底壁。３９，４０…圧縮応力部としての側壁。４１，４２…引っ張り応力部としての側壁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向に延びる溝又は中空部を有する形状に形成され、樹脂が含浸している繊維強化樹脂製の部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のバンパ装置を構成するバンパレインフォース等の梁の軽量化を図ったものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１に開示される四角筒形状のバンパレインフォースは、衝撃荷重を受ける側に設けられたアルミニウム製の衝撃吸収材と、衝撃荷重を受ける側とは反対側に設けられた繊維強化樹脂製の高強度軽量材とを接合して構成されている。衝撃吸収材は、変形によって衝撃荷重のエネルギーを吸収する役割を果たし、高強度軽量材は、バンパレインフォース全体の変形量を小さくする役割を果たす。
【０００３】
特許文献２に開示される繊維強化樹脂製のサスペンションアームでは、曲げによる縮み側に第１の強化繊維層が形成されており、曲げによる伸び側に第２の強化繊維層が形成されている。第２の強化繊維層には第１の強化繊維層よりも引っ張り強度の高い繊維が用いられている。第２の繊維強化層は、大きな引っ張り荷重を受けた場合にも、十分な引っ張り強度を確保して第１の繊維強化層の破断を防止する。このサスペンションアームでは、第１，２の繊維強化層は、サスペンションアームの骨格材であるアーム部にフィラメントワインディング法によって形成されている。
【特許文献１】特開平６−１０１７３２号公報
【特許文献２】特開平３−５７７１０号公報
【特許文献３】特開平８−１９７６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示のバンパレインフォースでは、衝撃吸収材と高強度軽量材との接合には接着剤やリベットを用いる必要があり、バンパレインフォースの製作効率が悪い上に、衝撃吸収材と高強度軽量材とを互いに別部材として組み合わせることから軽量化が十分でない。
【０００５】
特許文献２に開示のサスペンションアームでは、骨格材であるアーム部にフィラメントを巻き付けて繊維強化層を形成する必要がある。つまり、骨格材と繊維強化層とが別々になっている。そのため、サスペンションアームの製作効率が悪い上に、繊維強化樹脂製であるにも関わらず軽量化が十分でない。
【０００６】
特許文献３には、炭素繊維強化樹脂製のシートをポリアミド繊維強化樹脂製の２枚のシートで挟んだ繊維強化樹脂の積層構造が開示されている。このような積層構造のシート状の繊維強化樹脂も梁の素材に用いることができるが、圧縮荷重を受ける部分と引っ張り荷重を受ける部分とで適切な繊維を使い分けることはできない。つまり、炭素繊維強化樹脂製のシートで十分な部位にもポリアミド繊維強化樹脂製のシートを余分に使うことになり、ポリアミド繊維強化樹脂製のシートで十分な部位にも炭素繊維強化樹脂製のシートを余分に使うことになる。これは、軽量化の妨げとなる。しかも、３枚のシートを重ねる必要があり、製作効率が悪い。
【０００７】
本発明は、軽量化を図りつつ、長手方向に延びる溝又は中空部を有する形状に形成された繊維強化樹脂製の部材の製作効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一方向に延びる溝又は一方向に延びる中空部を有する形状に形成され、樹脂が含浸している繊維強化樹脂製の部材を対象とし、請求項１の発明は、繊維強化樹脂製の部材が繊維製の骨格材を用いて構成されており、圧縮荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における圧縮応力部には第１繊維が配設され、かつ引っ張り荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における引っ張り応力部には第２繊維が配設されており、又は、前記第１繊維が前記圧縮応力部に、若しくは前記第２繊維が前記引っ張り応力部に、配設されており、前記第１繊維には、圧縮荷重に対して前記第２繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられており、前記第２繊維には、引っ張り荷重に対して前記第１繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられていることを特徴とする。
【０００９】
圧縮荷重に対して耐荷重特性に優れた繊維を圧縮応力部に用い、引っ張り荷重に対して耐荷重特性に優れた繊維を引っ張り応力部に用いる構成は、軽量化に有利であり、しかも曲げ変形の少ない部材が得られる。繊維部分には繊維製の骨格材を用いたことにより、部材の製作効率が高まる。
【００１０】
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、該部材の前面側に設けられた前記圧縮応力部と、前記部材の背面側に設けられた前記引っ張り応力部と、前記圧縮応力部と前記引っ張り応力部とを離して繋ぐ結合部とからなり、前記結合部を構成する繊維が前記圧縮応力部における前記第１繊維及び前記引っ張り応力部における第２繊維に対して交差するように前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部にも配設されている。
【００１１】
結合部を構成する繊維が前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部に対して交差するように前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部にも配設した構成は、部材の横断面形状を保持する上で好適である。
【００１２】
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる溝を有する横断面形状が開き断面形状の部材であり、前記圧縮応力部は、前記溝の底壁を形成し、前記引っ張り応力部は、前記溝の開口側で前記溝の側壁に接続されたフランジを形成し、前記溝の側壁は、前記結合部である。
【００１３】
このような開き断面形状の部材は、部材の圧縮応力部に加えられた荷重によって曲げられる曲げ変形量を少なくする上で好ましい。
好適な例では、長手方向に延びる溝を有する前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の平板材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている。
【００１４】
このような骨格材は、型成形によって容易に成形でき、型内に骨格材を入れた状態で樹脂を含浸させることによって部材を容易に製作することができる。
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる一対の溝を有し、前記一対の溝は、それらの底壁を共通にしており、前記圧縮応力部は、前記一対の溝の一方の側壁であり、前記引っ張り応力部は、前記一対の溝の他方の側壁であり、前一対の溝の底壁は、前記結合部である。
【００１５】
このような部材構造は、形成容易な上に、部材の圧縮応力部に加えられた荷重によって曲げられる曲げ変形量を少なくする上で好ましい。
好適な例では、一方向に延びる溝を有する前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の筒材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている。
【００１６】
このような骨格材は、型成形によって容易に成形でき、型内に骨格材を入れた状態で樹脂を含浸させることによって部材を容易に製作することができる。
好適な例では、前記第１繊維は、炭素繊維である。圧縮荷重に対して優れた耐荷重特性を有する炭素繊維は、圧縮応力部に配設される第１繊維として好適である。
【００１７】
好適な例では、前記第２繊維は、アラミド繊維である。引っ張り荷重に対して優れた耐荷重特性を有するアラミド繊維は、引っ張り応力部に配設される第２繊維として好適である。
【００１８】
好適な例では、前記繊維強化樹脂製の部材は、車両の衝突時における衝撃を緩和するためのバンパ装置を構成するバンパレインフォースである。
本発明の部材は、バンパレインフォースへの適用に特に好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、軽量化を図りつつ、一方向に延びる溝又は中空部を有する形状に形成された繊維強化樹脂製の部材の製作効率を高めることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、バンパ装置を構成するバンパレインフォースに本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、繊維強化樹脂製のバンパレインフォース１０の両端部には荷重エネルギー吸収材１２，１３が接続されている。バンパレインフォース１０に矢印Ｒの方向の大きな衝撃荷重が加わると、荷重エネルギー吸収材１２，１３は、破壊しながら荷重エネルギーを吸収してゆく。
【００２１】
バンパレインフォース１０は、溝１０１を有し、溝１０１の底となる細長い矩形の底壁１４と、底壁１４の長辺部に連なる一対の細長い矩形の側壁１５，１６と、側壁１５，１６の長辺部に連なる一対の細長い矩形のフランジ１７，１８とから構成されている。底壁１４と側壁１５，１６とは、直角に近い角度をなすように接続しており、側壁１５，１６とフランジ１７，１８とは、直角に近い角度をなすように接続している。バンパレインフォース１０の横断面形状は、開き断面形状である。
【００２２】
図１（ｂ）は、バンパレインフォース１０の横断面を示す。図１（ｂ）では、バンパレインフォース１０を構成する繊維製の単一の骨格材１１のみを示す。骨格材１１は、炭素繊維製の複数本の第１繊維束１９（第１繊維）、炭素繊維製の複数本の繊維束２０及びアラミド繊維製の複数本の第２繊維束２１（第２繊維）から構成されている。炭素繊維製の第１繊維束１９は、底壁１４を構成しており、第１繊維束１９の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向（一方向）に揃えられている。第１繊維束１９は、バンパレインフォース１０の一端から他端まで切れ目なく連続している。アラミド繊維製の第２繊維束２１は、フランジ１７，１８を構成しており、第２繊維束２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向（溝１０１の方向）に揃えられている。第２繊維束２１は、バンパレインフォース１０の一端から他端まで切れ目なく連続している。炭素繊維製の繊維束２０は、底壁１４、側壁１５，１６及びフランジ１７，１８を構成しており、繊維束２０の長さ方向は、バンパレインフォース１０の長手方向（溝１０１の方向）と直交する方向に揃えられている。繊維束２０は、フランジ１７、側壁１５、底壁１４、側壁１６及びフランジ１８にわたって切れ目なく連続している。
【００２３】
バンパレインフォース１０は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す金型を用いて形成される。まず、繊維製の平板形状の平板材１１Ａ〔図２（ａ）に図示〕を上型２２と下型２３とによって開き断面形状の骨格材１１に成形する〔図２（ｂ）参照〕。この状態で樹脂供給管２４から型内に熱硬化性樹脂を充填する〔図２（ｃ）参照〕。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステルが用いられる。このように骨格材１１に熱硬化性樹脂を含浸させた後、加熱硬化すれば、バンパレインフォース１０が得られる。
【００２４】
バンパレインフォース１０に対して図１（ａ）に矢印Ｒの方向に衝撃荷重が掛かると、底壁１４は、長さ方向（溝１０１の方向）への圧縮荷重を受け、フランジ１７，１８は、長さ方向（溝１０１の方向）への引っ張り荷重を受ける。底壁１４は、圧縮荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における圧縮応力部である。フランジ１７，１８は、引っ張り荷重を受けると見なされるバンパレインフォース１０（骨格材１１）における引っ張り応力部である。
【００２５】
底壁１４は、バンパレインフォース１０の長手方向（一方向）に延びる炭素繊維製の第１繊維束１９を含む。つまり、バンパレインフォース１０の長手方向に延びる炭素繊維製の第１繊維束１９は、圧縮荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０の圧縮応力部（バンパレインフォース１０の前面側に配設された底壁１４）に配設されている。フランジ１７，１８は、バンパレインフォース１０の長手方向（一方向）に延びるアラミド繊維製の第２繊維束２１を含む。つまり、バンパレインフォース１０の長手方向に延びるアラミド繊維製の第２繊維束２１は、引っ張り荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０の引っ張り応力部（バンパレインフォース１０の背面側に配設されたフランジ１７，１８）に配設されている。
【００２６】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）圧縮荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０の底壁１４（圧縮応力部）には圧縮荷重に対して耐荷重特性に優れた炭素繊維製の第１繊維束１９がその長さ方向をバンパレインフォース１０の長手方向に揃えるように配設されている。引っ張り荷重を受けると見なしたバンパレインフォース１０のフランジ１７，１８（引っ張り応力部）にはアラミド繊維製の第２繊維束２１がその長さ方向をバンパレインフォース１０の長手方向に揃えるように配設されている。つまり、強度に優れた炭素繊維が底壁１４（圧縮応力部）に用いられており、伸びが大きく、かつ靱性に優れたアラミド繊維がフランジ１７，１８（引っ張り応力部）に用いられている。炭素繊維は、強度に優れているために、圧縮荷重に対する耐荷重特性に優れており、アラミド繊維は、伸びが大きく、かつ靱性に優れているために、引っ張り荷重に対する耐荷重特性に優れている。
【００２７】
アラミド繊維は、炭素繊維に比べて、圧縮荷重に対する耐荷重特性では劣るが、引っ張り荷重に対する耐荷重特性では優れている。圧縮荷重に対して優れた耐荷重特性を有する炭素繊維製の第１繊維束１９を底壁１４（圧縮応力部）に用いると共に、引っ張り荷重に対して優れた耐荷重特性を有するアラミド繊維製の第２繊維束２１をフランジ１７，１８（引っ張り応力部）に用いた構成は、曲げ変形の少ないバンパレインフォース１０をもたらす。しかも、バンパレインフォース１０の繊維部分には繊維製の単一の骨格材１１を用いたことにより、軽量化に有利な上に、バンパレインフォース１０の製作効率が高まる。
【００２８】
（２）結合部である側壁１５，１６を構成する繊維束２０は、第１繊維束１９及び第２繊維束２１に対して交差するように、底壁１４（圧縮応力部）及びフランジ１７，１８（引っ張り応力部）にも配設されている。フランジ１７、側壁１５、底壁１４、側壁１６及びフランジ１８にわたって切れ目なく連続する繊維束２０は、バンパレインフォース１０の横断面形状を保持する上で好適である。
【００２９】
（３）底壁１４、側壁１５，１６及びフランジ１７，１９からなる開き断面形状（横断面形状）のバンパレインフォース１０は、型成形によって容易に製作できる。
（４）圧縮応力部（底壁１４）と引っ張り応力部（フランジ１７，１９）とを側壁１５，１６を介して隔てた構成は、バンパレインフォース１０の底壁１４（圧縮応力部）に加えられた荷重によって曲げられるバンパレインフォース１０の曲げ変形量を少なくする上で好ましい。
【００３０】
（５）衝撃荷重に対するバンパレインフォース１０の曲げ変形防止は、専ら底壁１４とフランジ１７，１８とが受け持ち、曲げ変形防止に対する側壁１５，１６の役割は、小さい。このような側壁１５，１６には第１繊維束１９あるいは第２繊維束２１に相当する繊維束（バンパレインフォース１０の長手方向に延びる繊維束）が配設されていない。第１繊維束１９あるいは第２繊維束２１に相当する繊維束を側壁１５，１６に配設しない構成は、バンパレインフォース１０の軽量化に寄与する。
【００３１】
（６）車両の衝突時における衝撃を緩和するためのバンパ装置を構成するバンパレインフォース１０は、できるだけ変形しないで衝撃荷重を荷重エネルギー吸収材１２，１３に伝えることが望ましい。つまり、バンパレインフォース１０は、変形しないことが望ましい。圧縮応力部と見なした箇所に圧縮荷重に対する耐荷重特性に優れた第１繊維束１９を配設すると共に、引っ張り荷重を受けると見なした箇所に引っ張り荷重に対する耐荷重特性に優れた第２繊維束２１を配設して曲げ変形を少なくする梁（部材）は、バンパレインフォースへの適用に特に好適である。
【００３２】
次に、図３の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第２の実施形態では、フランジ２５，２６がバンパレインフォース１０Ｂの骨格材１１Ｂにおける圧縮応力部となり、底壁２７がバンパレインフォース１０Ｂの骨格材１１Ｂにおける引っ張り応力部となる。つまり、フランジ２５，２６がバンパレインフォース１０Ｂの前面側となり、底壁２７がバンパレインフォース１０Ｂの背面側となる。フランジ２５，２６には炭素繊維製の第１繊維束１９が配設されており、底壁２７にはアラミド繊維製の第２繊維束２１が配設されている。第１繊維束１９の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｂの長手方向に揃えられており、第２繊維束２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｂの長手方向（一方向）に揃えられている。
【００３３】
第２の実施形態においても第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
図４の第３の実施形態におけるバンパレインフォース１０Ｃは、その長手方向（一方向）に延びる２つの溝１０２，１０３を有する。溝１０２，１０３の底壁２８には炭素繊維製の第１繊維束（図示略）が配設されており、フランジ３０及び連結部３０Ｃにはアラミド繊維製の第２繊維束（図示略）が配設されている。溝１０２，１０３の側壁２９には炭素繊維製の繊維束（図示略）が配設されている。第１繊維束の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｃの長手方向に揃えられており、第２繊維束の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｃの長手方向に揃えられている。側壁２９を構成する繊維束は、バンパレインフォース１０Ｃの長手方向（一方向）と直交する方向に揃えられている。
【００３４】
第３の実施形態では、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
図５の第４の実施形態におけるバンパレインフォース１０Ｄは、その長手方向（一方向）に延びる中空部１０４を有する。バンパレインフォース１０Ｄの骨格材１１Ｄは、四角筒形状に形成されている。バンパレインフォース１０Ｄの前壁３１には炭素繊維製の第１繊維束１９が配設されており、バンパレインフォース１０Ｄの後壁３４にはアラミド繊維製の第２繊維束２１が配設されている。前壁３１は、バンパレインフォース１０Ｄ（骨格材１１Ｄ）における圧縮応力部となり、後壁３４は、バンパレインフォース１０Ｄ（骨格材１１Ｄ）における引っ張り応力部となる。
【００３５】
単一の骨格材１１Ｄの側壁３２，３３には炭素繊維製の繊維束２０が配設されている。第１，２繊維束１９，２１の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｄの長手方向に揃えられている。側壁３２，３３を構成する繊維束２０は、バンパレインフォース１０Ｄの長手方向と直交する方向に揃えられている。
【００３６】
第４の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２），（４），（５）項と同様の効果が得られる。
次に、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）の第５の実施形態を説明する。
【００３７】
図６（ｃ）に示すバンパレインフォース１０Ｅの骨格材１１Ｅは、図６（ａ），ｂ）に示す筒形状の繊維製の筒材１１ＥＡを用いて形成されている。筒材１１ＥＡは、公知のブレーダ（組紐製造装置）を用いて作られる。炭素繊維製の第１繊維束３５及びアラミド繊維製の第２繊維束３６は、筒材１１ＥＡの筒方向に延びる芯糸である。炭素繊維製の繊維束３７は、筒材１１ＥＡの筒の周りに包絡状に配設される糸である。図６（ｃ）では、芯糸のみを示す。
【００３８】
バンパレインフォース１０Ｅは、その長手方向（一方向）に延びる２つの溝１０５，１０６を有する。溝１０５，１０６は、底壁３８を共通にしている。溝１０５，１０６の一方の側壁３９，４０は、連なっており、溝１０５，１０６の他方の側壁４１，４２は、連なっている。側壁３９，４０は、バンパレインフォース１０Ｅにおける圧縮応力部であり、側壁４１，４２は、バンパレインフォース１０Ｅにおける引っ張り応力部である。側壁３９，４０は、バンパレインフォース１０Ｅの前面側にあり、側壁４１，４２は、バンパレインフォース１０Ｅの背面側にある。
【００３９】
側壁３９，４０には炭素繊維製の第１繊維束３５（芯糸）が配設されており、側壁４１，４２にはアラミド繊維製の第２繊維束３６（芯糸）が配設されている。底壁３８には炭素繊維製の第２繊維束３６（芯糸）が配設されている。第１，２繊維束３５，３６の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｅの長手方向に揃えられている。
【００４０】
炭素繊維製の繊維束３７は、側壁３９，４０，底壁３８及び側壁４１，４２にわたって連続して配設されている。結合部である底壁３８の繊維である繊維束３７の長さ方向は、バンパレインフォース１０Ｅの長手方向に対して４５°以上の角度で斜交している。つまり、繊維束３７（包絡糸）は、バンパレインフォース１０Ｅの長手方向と直交する方向に主に延びた繊維である。側壁４１，４２における繊維束３７の本数は、アラミド繊維製の第２繊維束３６の本数よりも少なくしてある。つまり、引っ張り荷重に対して炭素繊維製の第１繊維束３５よりも耐荷重特性に優れたアラミド繊維製の第２繊維束３６がバンパレインフォース１０Ｅの長手方向に主に延びる繊維の主体として用いられている。
【００４１】
筒形状の筒材１１ＥＡは、型内で所定の横断面形状（開き断面形状）の単一の骨格材１１Ｅに成形される。型内で骨格材１１Ｅに熱硬化性樹脂を含浸した後、加熱硬化することにより、バンパレインフォース１０Ｅが得られる。
【００４２】
第５の実施形態では、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
・第１，２の実施形態において、第１繊維束１９が側壁１５，１６の一部となるようにしてもよい。つまり、底壁１４に連なる側の側壁１５，１６の一部に第１繊維束１９を配設してもよい。このようにすれば、圧縮荷重に対する底壁１４の耐荷重性能が向上する。
【００４３】
・第１，２の実施形態において、第２繊維束２１が側壁１５，１６の一部となるようにしてもよい。つまり、フランジ１７，１８に連なる側の側壁１５，１６の一部に第２繊維束２１を配設してもよい。このようにすれば、引っ張り荷重に対するフランジ１７，１８の耐荷重性能が向上する。
【００４４】
・第１〜第４の実施形態において、第１繊維束の長さ方向がバンパレインフォースの長手方向に対して４５°よりも小さい角度で斜交するようにしてもよい。つまり、圧縮荷重に対して第２繊維束よりも耐荷重特性に優れた第１繊維束の長さ方向をバンパレインフォースの長手方向に主に延びる方向に揃えてもよい。又、このような長さ方向の第１繊維束と、バンパレインフォースの長手方向に揃えられた第１繊維束とを混在させてもよい。
【００４５】
・第１〜第４の実施形態において、第２繊維束の長さ方向がバンパレインフォースの長手方向に対して４５°よりも小さい角度で斜交するようにしてもよい。つまり、引っ張り荷重に対して第１繊維束よりも耐荷重特性に優れた第２繊維束の長さ方向をバンパレインフォースの長手方向に主に延びる方向に揃えてもよい。又、このような長さ方向の第２繊維束と、バンパレインフォースの長手方向に揃えられた第２繊維束とを混在させてもよい。
【００４６】
・第１〜第５の実施形態において、第１繊維束の本数よりも少ない本数の第２繊維束を圧縮応力部に混在させてもよい。つまり、圧縮荷重に対して第２繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体となるように、第２繊維束を圧縮応力部に混在させてもよい。
【００４７】
・第１〜第４の実施形態において、第２繊維束の本数よりも少ない本数の第１繊維束を引っ張り応力部に混在させてもよい。つまり、引っ張り荷重に対して第１繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体となるように、第１繊維束を圧縮応力部に混在させてもよい。
【００４８】
・圧縮荷重を受けると見なした圧縮応力部に配設する繊維は、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系の炭素繊維が特に優れるが、ピッチ系の炭素繊維を配設してもよい。
・引っ張り荷重を受けると見なした引っ張り応力部に、延性的破壊挙動を示す有機繊維（例えば、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）を配設してもよい。
【００４９】
・第１繊維と第２繊維との二種類の繊維は、炭素繊維やアラミド繊維等に限られず、選択した第１繊維と第２繊維とが互いに比較してそれぞれの耐荷重特性が優れていれば、第１繊維と第２繊維との二種類の繊維の材質は問わなくてもよい。つまり、圧縮荷重を受けると見なす繊維は、引っ張り荷重を受けると見なす繊維より圧縮荷重特性に優れていればよく、引っ張り荷重を受けると見なす繊維は、圧縮荷重を受けると見なす繊維より引っ張り荷重特性に優れていればよい。
【００５０】
・第１繊維が圧縮応力部にないが、第２繊維が引っ張り応力部にある構成でもよい。又は、第２繊維が引っ張り応力部にないが、第１繊維が圧縮応力部にある構成でもよい。つまり、第１繊維が前記圧縮応力部に、又は前記第２繊維が前記引っ張り応力部に、配設されている構成でもよい。
【００５１】
・結合部である側壁１５，１６を構成する繊維束２０と、第１繊維束１９及び第２繊維束２１に対して交差する角度は、直交に限らず、他の角度（例えば、４５°及びその近傍の角度）であってもよい。
【００５２】
・第１〜３の実施形態において、溝の底の面形状を曲面（凹面又は凸面）形状にしてもよい。
・第１〜３の実施形態において、溝の側面の面形状を曲面形状にしてもよい。
【００５３】
・第１〜３の実施形態において、開き断面形状は、コ字形状以外の断面形状、例えばＶ字形状、Ｕ字形状、Ｗ字形状、台形形状等であってもよい。
・バンパレインフォース以外の部材、例えば車両におけるロッカーアーム、サイドインパクトビーム等に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、バンパレインフォースの斜視図。（ｂ）は、バンパレインフォース（骨格材）の断面図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、型成形によるバンパレインフォースの製作を説明するための断面図。
【図３】第２の実施形態を示す断面図。
【図４】第３の実施形態を示す断面図。
【図５】第４の実施形態を示す断面図。
【図６】第５の実施形態を示し、（ａ）は、筒材の断面図。（ｂ）は、筒材の斜視図。（ｃ）は、バンパレインフォース（骨格材）の断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…部材としてのバンパレインフォース。１０１，１０２，１０３，１０５，１０６…溝。１０４…中空部。１１，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅ…骨格材。１１Ａ…平板材。１１ＥＡ…筒材。１４，２８…圧縮応力部としての底壁。１５，１６，２９，３２，３３…結合部としての側壁。１７，１８，３０…引っ張り応力部としてのフランジ。１９，３５…第１繊維としての第１繊維束。２１，３６…第２繊維としての第２繊維束。２５，２６…圧縮応力部としてのフランジ。２７…引っ張り応力部としての底壁。３０Ｃ…引っ張り応力部としての連結部。３１…圧縮応力部としての前壁。３４…引っ張り応力部としての後壁。３８…結合部としての底壁。３９，４０…圧縮応力部としての側壁。４１，４２…引っ張り応力部としての側壁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延びる溝又は一方向に延びる中空部を有する形状に形成され、樹脂が含浸している繊維強化樹脂製の部材において、
繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の骨格材を用いて構成されており、圧縮荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における圧縮応力部には第１繊維が配設され、かつ引っ張り荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における引っ張り応力部には第２繊維が配設されており、又は、前記第１繊維が前記圧縮応力部に、若しくは前記第２繊維が前記引っ張り応力部に、配設されており、前記第１繊維には、圧縮荷重に対して前記第２繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられており、前記第２繊維には、引っ張り荷重に対して前記第１繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられている繊維強化樹脂製の部材。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂製の部材は、該部材の前面側に設けられた前記圧縮応力部と、前記部材の背面側に配設された前記引っ張り応力部と、前記圧縮応力部と前記引っ張り応力部とを離して繋ぐ結合部とからなり、前記結合部を構成する繊維が前記圧縮応力部における前記第１繊維及び前記引っ張り応力部における前記第２繊維に対して交差するように前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部にも配設されている請求項１に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる溝を有する横断面形状が開き断面形状の部材であり、前記圧縮応力部は、前記溝の底壁であり、前記引っ張り応力部は、前記溝の開口側で前記溝の側壁に接続されたフランジであり、前記溝の側壁は、前記結合部である請求項２に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項４】
前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の平板材を所定の横断面形状に成形した前記骨格材に樹脂を含浸して形成されている請求項３に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項５】
前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる一対の溝を有し、前記一対の溝は、それらの底壁を共通にしており、前記圧縮応力部は、前記一対の溝の一方の側壁であり、前記引っ張り応力部は、前記一対の溝の他方の側壁であり、前一対の溝の底壁は、前記結合部である請求項２に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項６】
前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の筒材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている請求項５に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項７】
前記第１繊維は、炭素繊維である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項８】
前記第２繊維は、アラミド繊維である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項９】
前記繊維強化樹脂製の部材は、車両の衝突時における衝撃を緩和するためのバンパ装置を構成するバンパレインフォースである請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項１】
一方向に延びる溝又は一方向に延びる中空部を有する形状に形成され、樹脂が含浸している繊維強化樹脂製の部材において、
繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の骨格材を用いて構成されており、圧縮荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における圧縮応力部には第１繊維が配設され、かつ引っ張り荷重を受けると見なした前記部材の前記骨格材における引っ張り応力部には第２繊維が配設されており、又は、前記第１繊維が前記圧縮応力部に、若しくは前記第２繊維が前記引っ張り応力部に、配設されており、前記第１繊維には、圧縮荷重に対して前記第２繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられており、前記第２繊維には、引っ張り荷重に対して前記第１繊維よりも耐荷重特性に優れた繊維が主体として用いられている繊維強化樹脂製の部材。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂製の部材は、該部材の前面側に設けられた前記圧縮応力部と、前記部材の背面側に配設された前記引っ張り応力部と、前記圧縮応力部と前記引っ張り応力部とを離して繋ぐ結合部とからなり、前記結合部を構成する繊維が前記圧縮応力部における前記第１繊維及び前記引っ張り応力部における前記第２繊維に対して交差するように前記圧縮応力部及び前記引っ張り応力部にも配設されている請求項１に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる溝を有する横断面形状が開き断面形状の部材であり、前記圧縮応力部は、前記溝の底壁であり、前記引っ張り応力部は、前記溝の開口側で前記溝の側壁に接続されたフランジであり、前記溝の側壁は、前記結合部である請求項２に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項４】
前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の平板材を所定の横断面形状に成形した前記骨格材に樹脂を含浸して形成されている請求項３に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項５】
前記繊維強化樹脂製の部材は、一方向に延びる一対の溝を有し、前記一対の溝は、それらの底壁を共通にしており、前記圧縮応力部は、前記一対の溝の一方の側壁であり、前記引っ張り応力部は、前記一対の溝の他方の側壁であり、前一対の溝の底壁は、前記結合部である請求項２に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項６】
前記繊維強化樹脂製の部材は、繊維製の筒材を所定の横断面形状に成形した骨格材に樹脂を含浸して形成されている請求項５に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項７】
前記第１繊維は、炭素繊維である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項８】
前記第２繊維は、アラミド繊維である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【請求項９】
前記繊維強化樹脂製の部材は、車両の衝突時における衝撃を緩和するためのバンパ装置を構成するバンパレインフォースである請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂製の部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−９０２８（Ｐ２００７−９０２８Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９０３９２（Ｐ２００５−１９０３９２）
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]