複合材及び複合材の製造方法
【課題】軽量化を損なうことなく、剛性・強度を大きくできる繊維強化樹脂製の複合材を提供する。
【解決手段】バンパレインフォース１１は、筒形状に形成された繊維強化樹脂製の複数の骨格部材１２，１３，１４と、複数の骨格部材１２，１３，１４の周囲にフィラメント１５０を巻いて筒状に形成された繊維強化樹脂製の結束部１５とから構成されている。骨格部材１２，１３，１４の外周面の一部には平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１が形成されている。隣り合う骨格部材１２と骨格部材１３とは、平面の接合部１２１，１３１で平面接合されており、隣り合う骨格部材１３と骨格部材１４とは、平面の接合部１３２，１４１で平面接合されている。
【解決手段】バンパレインフォース１１は、筒形状に形成された繊維強化樹脂製の複数の骨格部材１２，１３，１４と、複数の骨格部材１２，１３，１４の周囲にフィラメント１５０を巻いて筒状に形成された繊維強化樹脂製の結束部１５とから構成されている。骨格部材１２，１３，１４の外周面の一部には平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１が形成されている。隣り合う骨格部材１２と骨格部材１３とは、平面の接合部１２１，１３１で平面接合されており、隣り合う骨格部材１３と骨格部材１４とは、平面の接合部１３２，１４１で平面接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維で強化した繊維強化樹脂製の複合材及び複合材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の衝突時における衝撃を緩和するバンパ装置を構成する荷重エネルギー吸収材は、バンパ装置を構成するバンパレインフォースに加えられた衝撃荷重のエネルギーを吸収する。このようなバンパ装置の軽量化のため、バンパレインフォースや荷重エネルギー吸収材を繊維強化樹脂で形成するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、樹脂を付着したフィラメントを発泡体製のバンパ基体に巻いて形成された樹脂製バンパレインフォースが開示されている。
特許文献２には、フィラメントを巻いて筒状に形成した第１の筒状体の筒内に、フィラメントを巻いて筒状に形成した複数の第２の筒状体を配置した荷重エネルギー吸収材が開示されている。この開示例の中には、複数の第２の筒状体が第１の筒状体に接触し、隣り合う第２の筒状体同士が１点で接触（線接触）する構成の荷重エネルギー吸収材がある。第１の筒状体は、熱硬化性樹脂を付着したフィラメントを筒状に巻いた複数の第２の筒状体の周りに、熱硬化性樹脂を付着したフィラメントを巻いて形成される。複数の第２の筒状体の周りに第１の筒状体を形成した後、熱硬化性樹脂が硬化され、隣り合う第２の筒状体同士が熱硬化性樹脂の硬化によって線接触状態に結合されると共に、第１の筒状体と複数の第２の筒状体とが熱硬化性樹脂の硬化によって結合される。
【特許文献１】特開平２−２１５５１９号公報
【特許文献２】特開平５−３２１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バンパレインフォースは、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保つことが望ましい。特許文献１のバンパレインフォースでは、その周面にのみフィラメント層があるため、バンパレインフォースの横断面形状によっては必要な剛性・強度を確保することが難しい。
【０００５】
特許文献２の荷重エネルギー吸収材のうち、第１の筒状体の筒内に配置された複数の第２の筒状体を隣り合わせで線接触状態に結合した荷重エネルギー吸収材では、その筒内を横断するフィラメント部分がある。そのため、この複合材（荷重エネルギー吸収材）は、特許文献１に開示の横断面形状の複合材（バンパレインフォース）に比べ、必要な剛性・強度を確保し易い。しかし、複数の第２の筒状体を線接触状態に結合する構成では、剛性・強度を大きくするには限界がある。第１の筒状体や第２の筒状体のフィラメント巻き厚みを大きくすれば強度、剛性をさらに大きくすることができるが、これは、軽量化の妨げとなる。
【０００６】
本発明は、フィラメントを巻いて形成した複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材において、軽量化を損なうことなく、剛性・強度を大きくできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材を対象とし、請求項１の発明は、前記複数の骨格部材がいずれも少なくとも他の１つの骨格部材と筒方向に沿って面接合していることを特徴とする。
【０００８】
筒方向とは、骨格部材の各横断面の垂直方向が連続した方向である。複数の骨格部材が隣同士で面接合しているため、本発明の複合材は、軽量化を損なうことなく、従来の線接触構成の複合材に比べて、剛性・強度を大きくできる。
【０００９】
好適な例では、隣り合う前記骨格部材の接合する面は、平面である。
隣り合う骨格部材の接合する面を平面とした構成は、フィラメントを巻いて複合材を形成する上で好ましい。
【００１０】
好適な例では、前記結束部と前記複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間は、樹脂で充填されている。
結束部と複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間を樹脂で隙間なく充填した構成は、結束部と複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間の結合強度を高めて複合材の剛性を高める上で有効である。
【００１１】
好適な例では、前記骨格部材の横断面に対して垂直な方向かつ前記フィラメントと交差する線を垂直方向線とし、前記垂直方向線と前記フィラメントとの交差部を中心にして、右巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした右回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とし、左巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした左回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とすると、前記複数の骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度は、前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度よりも小さくしてある。
【００１２】
フィラメントの巻き付け方向の角度とは、骨格部材の横断面に対して垂直な方向に対するフィラメントの傾き角度のことである。骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度を結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度よりも小さくした構成では、骨格部材が複合材の曲げ剛性を高める主役を果たす。
【００１３】
好適な例では、前記複合材は、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。
バンパレインフォースは、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保つことが望ましい。前記の面接合の部分の幅を調整すれば、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保ち易いバンパレインフォースの形成が可能である。
【００１４】
好適な例では、前記複合材は、前記溝の方向における荷重のエネルギーを吸収する荷重エネルギー吸収用複合材である。
荷重エネルギー吸収用複合材は、先端側から順次破壊してゆくことが望ましい。面接合の部分の幅の大きさを筒方向における位置で調整すれば、荷重エネルギー吸収用複合材を先端側から順次破壊させてゆくようにすることができる。
【００１５】
請求項７の発明は、フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材の製造方法において、前記複数の骨格部材のフィラメントに付着された樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材を筒方向に沿って面接合し、面接合された前記複数の骨格部材の周囲にフィラメントを巻き付けて前記結束部を形成することを特徴とする。
【００１６】
樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材を面接合した場合の面接合の部分での結合強度は、樹脂が完全硬化した以後の複数の骨格部材を面接合した場合に比べて高くなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、フィラメントを巻いて筒形状に形成した複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて筒状に形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材において、軽量化を損なうことなく、剛性・強度を大きく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】
【００１８】
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、バンパレインフォース１１は、筒形状に形成された繊維強化樹脂製の複数の骨格部材１２，１３，１４と、複数の骨格部材１２，１３，１４の周囲にフィラメント１５０を巻いて筒状に形成された繊維強化樹脂製の結束部１５とから構成されている。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、骨格部材１２，１３，１４の外周面の一部には平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１が形成されている。隣り合う骨格部材１２と骨格部材１３とは、平面の接合部１２１，１３１で平面接合されており、隣り合う骨格部材１３と骨格部材１４とは、平面の接合部１３２，１４１で平面接合されている。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、バンパレインフォース１１には筒形状の荷重エネルギー吸収材１０が接続される。バンパレインフォース１１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１０は、破壊しながら荷重エネルギーを吸収してゆく。
【００２１】
複合材としてのバンパレインフォース１１は、以下のように作られる。図２（ａ）に示すように、熱硬化性樹脂を付着したフィラメント１２０を図示しないマンドレルに巻いて骨格部材１２を形成する。同様に、図１（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂を付着したフィラメント１３０を図示しないマンドレルに巻いて骨格部材１３を形成し、図２（ｃ）に示すように、熱硬化性樹脂を付着したフィラメント１４０を図示しないマンドレルに巻いて骨格部材１４を形成する。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル等が用いられる。次に、図２（ｄ）に示すように、熱硬化性樹脂を完全硬化させることなく半硬化状態で骨格部材１２，１３の接合部１２１，１３１同士、及び骨格部材１３，１４の接合部１３２，１４１同士を接合するように骨格部材１２，１３，１４を束ねる。このように平面接合するように束ねられた完全硬化前の骨格部材１２，１３，１４の周囲にフィラメント１５０を巻き付けて筒形状の結束部１５を形成する。そして、熱硬化性樹脂を加熱して完全硬化した後、前記各マンドレルを取り除き、完全硬化後の骨格部材１２，１３，１４及び結束部１５の端部を切断等により仕上げれば、図１（ａ）のバンパレインフォース１１が得られる。
【００２２】
なお、図１（ｂ）に示す空隙Ｓには熱硬化性樹脂を充填してもよい。つまり、結束部１５と複数の骨格部材１２，１３，１４との間、隣り合う骨格部材１２，１３の間、及び隣り合う骨格部材１３，１４の間は、熱硬化性樹脂で充填されていてもよい。骨格部材１２，１３，１４の角部の曲率が大きくて空隙Ｓが小さい場合には、フィラメント１２０，１３０，１４０，１５０に付着している熱硬化性樹脂によって空隙Ｓが満たされることもある。
【００２３】
フィラメント１２０，１３０，１４０，１５０としては、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が用いられる。あるいは炭素繊維にアラミド繊維を混ぜたフィラメント、ガラス繊維にアラミド繊維を混ぜたフィラメントが用いられる。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、骨格部材１２，１３，１４の横断面に対して垂直な方向かつフィラメント１２０，１３０，１４０と交差する線を垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とする。垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とフィラメント１２０，１３０，１４０との交差部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を中心にして、右巻きのフィラメント〔以下、１２０Ｒ，１３０Ｒ，１４０Ｒと記し、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に２点鎖線で図示〕に対しては、垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基点とした右回りの角度θ１を骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０Ｒ，１３０Ｒ，１４０Ｒの巻き付け方向の角度とする。又、左巻きのフィラメント〔以下、１２０Ｌ，１３０Ｌ，１４０Ｌと記し、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に２点鎖線で図示〕に対しては、交差部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を中心にして、垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基点とした左回りの角度θ２を骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０Ｌ，１３０Ｌ，１４０Ｌの巻き付け方向の角度とする。さらに、図２（ｄ）に示すように、骨格部材１２，１３，１４の横断面に対して垂直な方向かつフィラメント１５０と交差する線を垂直方向線Ｔｏとする。垂直方向線Ｔｏとフィラメント１５０との交差部Ｐｏを中心にして、右巻きのフィラメント１５０に対しては、垂直方向線Ｔｏを基点とした右回りの角度を結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度とする。左巻きのフィラメント１５０に対しては、垂直方向線Ｔｏを基点とした左回りの角度を結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度とする。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、骨格部材１２におけるフィラメント１２０の巻き付け方向の角度θ１，θ２（骨格部材１２の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１２０の傾き角度）は、４５°よりも小さい角度にしてある。図２（ｂ）に示すように、骨格部材１３におけるフィラメント１３０の巻き付け方向の角度θ１，θ２（骨格部材１３の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１２０の傾き角度）は、４５°よりも小さい角度にしてある。図２（ｃ）に示すように、骨格部材１４におけるフィラメント１４０の巻き付け方向の角度θ１，θ２（骨格部材１３の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１２０の傾き角度）は、４５°よりも小さい角度にしてある。つまり、骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０，１３０，１４０の巻き付け方向は、骨格部材１２，１３，１４の横断面に対して垂直な方向の成分が前記垂直な方向と直交する方向の成分よりも大きい。
【００２６】
又、図２（ｄ）に示すように、結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度（筒形状の結束部１５の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１５０の傾き角度）は、９０°に近い角度にしてある。
【００２７】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）複数の骨格部材１２，１３，１４が隣同士で面接合しており、隣り合う骨格部材１２，１３，１４は、この面接合の部分にて完全硬化した熱硬化性樹脂によって結合されている。そのため、バンパレインフォース１１は、軽量化を損なうことなく、筒形状の骨格部材を外周面で線接触させたバンパレインフォースに比べて剛性・強度を大きくできる。しかも、平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１における接合面積を適宜選択（例えば接合部１２１，１３１，１３２，１４１の幅を適宜に設定）することによって、バンパレインフォース１１の剛性・強度を望ましいレベルに設定することができる。
【００２８】
（２）接合部１２１，１３１，１３２，１４１は、平面であり、隣り合う骨格部材１２，１３，１４の接合する面は、平面である。マンドレルの周面に平面あるいは凹面を設ければ、このマンドレルにフィラメントを巻き付けることにより、前記の平面あるいは凹面に対応する部分ではフィラメントが平面に配列され、結束部の表面が平面となる。つまり、平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１の形成は、容易であり、接合部１２１，１３１，１３２，１４１を平面とする構成は、フィラメントを巻いて形成される複数の骨格部材１２，１３，１４を束ねてバンパレインフォース１１を形成する上で、好ましい。
【００２９】
（３）衝撃荷重が掛かると見なした方向〔図１（ａ）の矢印Ｒの方向〕に掛かる衝撃荷重は、バンパレインフォース１１を曲げようとする曲げ荷重として作用する。平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１は、バンパレインフォース１１の長手方向に延びており、バンパレインフォース１１の長手方向に延びる接合部１２１，１３１，１３２，１４１の平面方向は、衝撃荷重が掛かると見なした方向〔図１（ａ）の矢印Ｒの方向〕に合わせられている。このような接合部１２１，１３１，１３２，１４１において結合された骨格部材１２，１３，１４は、高い曲げ剛性をもつ。つまり、衝撃荷重が掛かると見なした方向〔図１（ａ）の矢印Ｒの方向〕に接合部１２１，１３１，１３２，１４１の平面方向を合わせた構成は、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める上で、好適である。
【００３０】
（４）複数の骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０，１３０，１４０の巻き付け方向の角度は、結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度よりも小さくしてある。従って、骨格部材１２，１３，１４がバンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める主役を果たす。バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める主役を複数の骨格部材１２，１３，１４に与えた構成は、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める上で、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める主役を単一の結束部１５に与える場合よりも効果的である。
【００３１】
（５）複数の骨格部材１２，１３，１４は、フィラメント１２０，１３０，１４０に付着されている熱硬化性樹脂の完全硬化前に面接合され、その後にフィラメント１５０が骨格部材１２，１３，１４の周囲に巻き付けられる。熱硬化性樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材１２，１３，１４を面接合した場合の接合部１２１，１３１，１３２，１４１での結合強度は、熱硬化性樹脂が完全硬化した後の複数の骨格部材を面接合した場合に比べて高くなる。つまり、フィラメント１２０，１３０，１４０に付着されている熱硬化性樹脂の完全硬化前に複数の骨格部材１２，１３，１４を面接合させた構成は、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める上で、特に好ましい。
【００３２】
（６）結束部１５と複数の骨格部材１２，１３，１４との間、隣り合う骨格部材１２，１３の間、及び隣り合う骨格部材１３，１４の間を熱硬化性樹脂で充填した構成では、
結束部１５と複数の骨格部材１２，１３，１４との間、及び隣り合う骨格部材１２，１３，１４の間に隙間がない。このような隙間のない構成は、結合強度を高めてバンパレインフォース１１の剛性を高める上で有効である。
【００３３】
（７）骨格部材１２，１３，１４の横断面形状や壁厚を適宜選択すれば、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保ち易いバンパレインフォース１１の形成が可能である。骨格部材１２，１３，１４の横断面形状は、マンドレルの横断面形状の選択によって所望の形状に容易に設定可能であり、骨格部材１２，１３，１４の壁厚は、フィラメント１２０，１３０，１４０の巻き厚の選択によって所望の壁厚に容易に設定可能である。
【００３４】
（８）バンパレインフォース１１の横断面形状の外形は、複数の骨格部材１２，１３，１４の横断面形状の選択によって、バンパレインフォース１１の剛性を高めつつ所望の形状に容易に設定可能である。
【００３５】
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の実施形態のバンパレインフォース１１Ｂを構成する骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂは、曲面の接合部１２１Ｂ，１３１Ｂ，１３２Ｂ，１４１Ｂを有する。骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂにおけるフィラメントの巻き方、及び結束部１５におけるフィラメントの巻き方は、第１の実施形態の場合と同じである。
【００３６】
接合部１２１Ｂ，１４１Ｂは、凹面であり、接合部１３１Ｂ，１３２Ｂは、接合部１２１Ｂ，１４１Ｂの凹面形状に対応した凸面である。隣り合う骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂは、接合部１２１Ｂ，１３１Ｂ，１３２Ｂ，１４１Ｂで曲面接合している。骨格部材１２Ｂ，１４Ｂにフィラメント１２０，１４０を巻いたときには、凹面の接合部１２１Ｂ，１４１Ｂに対応するフィラメント１２０，１４０は、平面に配列される。しかし、凹面の接合部１２１Ｂ，１４１Ｂの凹みの深さが小さい場合には、フィラメント１２０，１４０が若干伸びることにより、骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ同士が曲面接合し、骨格部材１３Ｂ，１４Ｂ同士が曲面接合する。
【００３７】
第２の実施形態では、第１の実施形態における（１）項及び（３）〜（７）項と同様の効果が得られる。
次に、図４の第３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。
【００３８】
第３の実施形態におけるバンパレインフォース１１Ｃの骨格部材１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃは、一定の曲率で曲がっている。つまり、骨格部材１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃは、円弧の曲がり形状のマンドレルにフィラメントを巻き付けて形成されたものであり、このマンドレルは、バンパレインフォース１１Ｃの形成後に取り除くことができる。曲がったバンパレインフォース１１Ｃは、衝撃荷重に対して高い曲げ剛性を有する。
【００３９】
次に、図５の第４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４の実施形態におけるバンパレインフォース１１Ｄの骨格部材１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄは、両端に近い所で屈曲した形状をしており、各骨格部材１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄの筒内には発泡樹脂製のマンドレル１６，１７，１８が残されている。つまり、骨格部材１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃは、両端近くに屈曲部を有する発泡樹脂製のマンドレル１６，１７，１８にフィラメントを巻き付けて形成されたものである。
【００４０】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
・図６に示すように、バンパレインフォース１１Ｅを構成する骨格部材１２Ｅ，１３Ｅの平面の接合部１２１Ｅ，１３１Ｅと、骨格部材１３Ｅ，１４Ｅの平面の接合部１３２Ｅ，１４１Ｅとが平行ではなく、衝撃荷重が掛かる方向と見なされる矢印Ｒの方向に対して傾いているようにしてもよい。
【００４１】
・図７に示すように、バンパレインフォース１１Ｆを構成する骨格部材１９，２０，２１，２２が少なくとも他の２つの骨格部材と面接合しているようにしてもよい。
・２つの筒形状の骨格部材を面接合してバンパレインフォースを構成してもよい。
【００４２】
・衝撃荷重が掛かる方向と見なされる矢印Ｒの方向に対して骨格部材の平面の接合部が直交するようにバンパレインフォースを構成してもよい。
・結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度を４５°程度にしてもよい。
【００４３】
・結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度として、９０°近くと４５°程度との両方を混在して用いてもよい。
・骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度として、９０°近くと４５°より小さい角度との両方を混在して用いてもよい。
【００４４】
・バンパレインフォースの結束部の巻き厚が長手方向の両端部よりも中央部ほど大きくなるようにしてもよい。
・バンパレインフォースの長手方向の両端部のみに結束部を設けるようにしてもよい。
【００４５】
・第１の実施形態において、骨格部材１２，１３，１４を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させてから骨格部材１２，１３，１４を束ね、その後にフィラメントを巻き付けて結束部１５を形成してもよい。
【００４６】
・第１の実施形態において、熱硬化性樹脂を硬化処理する前に骨格部材１２，１３，１４を束ねてから加熱して半硬化させ、その後にフィラメントを巻き付けて結束部１５を形成してもよい。
【００４７】
・第１の実施形態において、束ねた骨格部材１２，１３，１４にフィラメントを巻き付けてから、熱硬化性樹脂をフィラメント全体に付着させてもよい。
・バンパ装置を構成する荷重エネルギー吸収材に本発明を適用してもよい。例えば、図８に示すように、骨格部材２３，２４を面接合させて荷重エネルギー吸収用複合材２５を構成し、荷重エネルギー吸収用複合材２５の端部をバンパレインフォースに結合すればよい。複合材である荷重エネルギー吸収用複合材２５を構成する骨格部材２３，２４におけるフィラメント２３０，２４０の巻き付け方向の角度は、９０°近くの角度でもよいし、荷重エネルギー吸収用複合材２５を構成する結束部２６におけるフィラメント２６０の巻き付け方向の角度は、４５°よりも小さい角度でもよい。
【００４８】
荷重エネルギー吸収材は、先端側から順次破壊してゆくことが望ましい。骨格部材２３，２４の面接合部の幅の大きさを筒方向における位置で調整すれば、荷重エネルギー吸収用複合材２５を先端側から順次破壊させてゆくようにすることができる。あるいは各骨格部材２３，２４におけるフィラメントの巻き厚を筒方向における位置で調整したり、結束部２６におけるフィラメントの巻き厚を筒方向における位置で調整したりすることにより、荷重エネルギー吸収用複合材２５を先端側から順次破壊させてゆくようにすることができる。
【００４９】
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔１〕前記複合材は、バンパレインフォースであり、前記複数の骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向は、前記骨格部材の横断面と垂直な方向の成分が前記垂直な方向と直交する方向の成分よりも大きい請求項５に記載の複合材。
【００５０】
このような巻き付け方向の角度の設定は、バンパレインフォースの曲げ剛性を高める上で好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図。（ｂ）は断面図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、完全硬化前の骨格部材を示す斜視図。（ｄ）は、完全硬化前の骨格部材及び結束部を示す一部破断斜視図。
【図３】第２の実施形態を示す断面図。
【図４】第３の実施形態を示す一部省略斜視図。
【図５】第４の実施形態を示す一部省略断面図。
【図６】別の実施形態を示す断面図。
【図７】別の実施形態を示す断面図。
【図８】本発明を荷重エネルギー吸収用複合材に適用した実施形態を示す一部破断斜視図。
【符号の説明】
【００５２】
１１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ…複合材としてのバンパレインフォース。１２，１３，１４，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ，１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃ，１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄ，１２Ｅ，１３Ｅ，１４Ｅ，１９，２０…骨格部材。１２０，１３０，１４０，１５０，１２０Ｒ，１３０Ｒ，１４０Ｒ，１２０Ｌ，１３０Ｌ，１４０Ｌ…フィラメント。１２１，１３１，１３２，１４１，１２１Ｂ，１３１Ｂ，１３２Ｂ，１４１Ｂ，１２１Ｅ，１３１Ｅ，１３２Ｅ，１４１Ｅ…接合部。１５…結束部。２３，２４…骨格部材。２３０，２４０，２６０…フィラメント。２５…荷重エネルギー吸収用複合材。２６…結束部。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔｏ…垂直方向線。θ１，θ２…角度。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐｏ…交差部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維で強化した繊維強化樹脂製の複合材及び複合材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の衝突時における衝撃を緩和するバンパ装置を構成する荷重エネルギー吸収材は、バンパ装置を構成するバンパレインフォースに加えられた衝撃荷重のエネルギーを吸収する。このようなバンパ装置の軽量化のため、バンパレインフォースや荷重エネルギー吸収材を繊維強化樹脂で形成するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、樹脂を付着したフィラメントを発泡体製のバンパ基体に巻いて形成された樹脂製バンパレインフォースが開示されている。
特許文献２には、フィラメントを巻いて筒状に形成した第１の筒状体の筒内に、フィラメントを巻いて筒状に形成した複数の第２の筒状体を配置した荷重エネルギー吸収材が開示されている。この開示例の中には、複数の第２の筒状体が第１の筒状体に接触し、隣り合う第２の筒状体同士が１点で接触（線接触）する構成の荷重エネルギー吸収材がある。第１の筒状体は、熱硬化性樹脂を付着したフィラメントを筒状に巻いた複数の第２の筒状体の周りに、熱硬化性樹脂を付着したフィラメントを巻いて形成される。複数の第２の筒状体の周りに第１の筒状体を形成した後、熱硬化性樹脂が硬化され、隣り合う第２の筒状体同士が熱硬化性樹脂の硬化によって線接触状態に結合されると共に、第１の筒状体と複数の第２の筒状体とが熱硬化性樹脂の硬化によって結合される。
【特許文献１】特開平２−２１５５１９号公報
【特許文献２】特開平５−３２１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バンパレインフォースは、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保つことが望ましい。特許文献１のバンパレインフォースでは、その周面にのみフィラメント層があるため、バンパレインフォースの横断面形状によっては必要な剛性・強度を確保することが難しい。
【０００５】
特許文献２の荷重エネルギー吸収材のうち、第１の筒状体の筒内に配置された複数の第２の筒状体を隣り合わせで線接触状態に結合した荷重エネルギー吸収材では、その筒内を横断するフィラメント部分がある。そのため、この複合材（荷重エネルギー吸収材）は、特許文献１に開示の横断面形状の複合材（バンパレインフォース）に比べ、必要な剛性・強度を確保し易い。しかし、複数の第２の筒状体を線接触状態に結合する構成では、剛性・強度を大きくするには限界がある。第１の筒状体や第２の筒状体のフィラメント巻き厚みを大きくすれば強度、剛性をさらに大きくすることができるが、これは、軽量化の妨げとなる。
【０００６】
本発明は、フィラメントを巻いて形成した複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材において、軽量化を損なうことなく、剛性・強度を大きくできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材を対象とし、請求項１の発明は、前記複数の骨格部材がいずれも少なくとも他の１つの骨格部材と筒方向に沿って面接合していることを特徴とする。
【０００８】
筒方向とは、骨格部材の各横断面の垂直方向が連続した方向である。複数の骨格部材が隣同士で面接合しているため、本発明の複合材は、軽量化を損なうことなく、従来の線接触構成の複合材に比べて、剛性・強度を大きくできる。
【０００９】
好適な例では、隣り合う前記骨格部材の接合する面は、平面である。
隣り合う骨格部材の接合する面を平面とした構成は、フィラメントを巻いて複合材を形成する上で好ましい。
【００１０】
好適な例では、前記結束部と前記複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間は、樹脂で充填されている。
結束部と複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間を樹脂で隙間なく充填した構成は、結束部と複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間の結合強度を高めて複合材の剛性を高める上で有効である。
【００１１】
好適な例では、前記骨格部材の横断面に対して垂直な方向かつ前記フィラメントと交差する線を垂直方向線とし、前記垂直方向線と前記フィラメントとの交差部を中心にして、右巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした右回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とし、左巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした左回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とすると、前記複数の骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度は、前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度よりも小さくしてある。
【００１２】
フィラメントの巻き付け方向の角度とは、骨格部材の横断面に対して垂直な方向に対するフィラメントの傾き角度のことである。骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度を結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度よりも小さくした構成では、骨格部材が複合材の曲げ剛性を高める主役を果たす。
【００１３】
好適な例では、前記複合材は、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。
バンパレインフォースは、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保つことが望ましい。前記の面接合の部分の幅を調整すれば、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保ち易いバンパレインフォースの形成が可能である。
【００１４】
好適な例では、前記複合材は、前記溝の方向における荷重のエネルギーを吸収する荷重エネルギー吸収用複合材である。
荷重エネルギー吸収用複合材は、先端側から順次破壊してゆくことが望ましい。面接合の部分の幅の大きさを筒方向における位置で調整すれば、荷重エネルギー吸収用複合材を先端側から順次破壊させてゆくようにすることができる。
【００１５】
請求項７の発明は、フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材の製造方法において、前記複数の骨格部材のフィラメントに付着された樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材を筒方向に沿って面接合し、面接合された前記複数の骨格部材の周囲にフィラメントを巻き付けて前記結束部を形成することを特徴とする。
【００１６】
樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材を面接合した場合の面接合の部分での結合強度は、樹脂が完全硬化した以後の複数の骨格部材を面接合した場合に比べて高くなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、フィラメントを巻いて筒形状に形成した複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて筒状に形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材において、軽量化を損なうことなく、剛性・強度を大きく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】
【００１８】
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、バンパレインフォース１１は、筒形状に形成された繊維強化樹脂製の複数の骨格部材１２，１３，１４と、複数の骨格部材１２，１３，１４の周囲にフィラメント１５０を巻いて筒状に形成された繊維強化樹脂製の結束部１５とから構成されている。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、骨格部材１２，１３，１４の外周面の一部には平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１が形成されている。隣り合う骨格部材１２と骨格部材１３とは、平面の接合部１２１，１３１で平面接合されており、隣り合う骨格部材１３と骨格部材１４とは、平面の接合部１３２，１４１で平面接合されている。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、バンパレインフォース１１には筒形状の荷重エネルギー吸収材１０が接続される。バンパレインフォース１１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１０は、破壊しながら荷重エネルギーを吸収してゆく。
【００２１】
複合材としてのバンパレインフォース１１は、以下のように作られる。図２（ａ）に示すように、熱硬化性樹脂を付着したフィラメント１２０を図示しないマンドレルに巻いて骨格部材１２を形成する。同様に、図１（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂を付着したフィラメント１３０を図示しないマンドレルに巻いて骨格部材１３を形成し、図２（ｃ）に示すように、熱硬化性樹脂を付着したフィラメント１４０を図示しないマンドレルに巻いて骨格部材１４を形成する。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル等が用いられる。次に、図２（ｄ）に示すように、熱硬化性樹脂を完全硬化させることなく半硬化状態で骨格部材１２，１３の接合部１２１，１３１同士、及び骨格部材１３，１４の接合部１３２，１４１同士を接合するように骨格部材１２，１３，１４を束ねる。このように平面接合するように束ねられた完全硬化前の骨格部材１２，１３，１４の周囲にフィラメント１５０を巻き付けて筒形状の結束部１５を形成する。そして、熱硬化性樹脂を加熱して完全硬化した後、前記各マンドレルを取り除き、完全硬化後の骨格部材１２，１３，１４及び結束部１５の端部を切断等により仕上げれば、図１（ａ）のバンパレインフォース１１が得られる。
【００２２】
なお、図１（ｂ）に示す空隙Ｓには熱硬化性樹脂を充填してもよい。つまり、結束部１５と複数の骨格部材１２，１３，１４との間、隣り合う骨格部材１２，１３の間、及び隣り合う骨格部材１３，１４の間は、熱硬化性樹脂で充填されていてもよい。骨格部材１２，１３，１４の角部の曲率が大きくて空隙Ｓが小さい場合には、フィラメント１２０，１３０，１４０，１５０に付着している熱硬化性樹脂によって空隙Ｓが満たされることもある。
【００２３】
フィラメント１２０，１３０，１４０，１５０としては、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が用いられる。あるいは炭素繊維にアラミド繊維を混ぜたフィラメント、ガラス繊維にアラミド繊維を混ぜたフィラメントが用いられる。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、骨格部材１２，１３，１４の横断面に対して垂直な方向かつフィラメント１２０，１３０，１４０と交差する線を垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とする。垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とフィラメント１２０，１３０，１４０との交差部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を中心にして、右巻きのフィラメント〔以下、１２０Ｒ，１３０Ｒ，１４０Ｒと記し、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に２点鎖線で図示〕に対しては、垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基点とした右回りの角度θ１を骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０Ｒ，１３０Ｒ，１４０Ｒの巻き付け方向の角度とする。又、左巻きのフィラメント〔以下、１２０Ｌ，１３０Ｌ，１４０Ｌと記し、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に２点鎖線で図示〕に対しては、交差部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を中心にして、垂直方向線Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基点とした左回りの角度θ２を骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０Ｌ，１３０Ｌ，１４０Ｌの巻き付け方向の角度とする。さらに、図２（ｄ）に示すように、骨格部材１２，１３，１４の横断面に対して垂直な方向かつフィラメント１５０と交差する線を垂直方向線Ｔｏとする。垂直方向線Ｔｏとフィラメント１５０との交差部Ｐｏを中心にして、右巻きのフィラメント１５０に対しては、垂直方向線Ｔｏを基点とした右回りの角度を結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度とする。左巻きのフィラメント１５０に対しては、垂直方向線Ｔｏを基点とした左回りの角度を結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度とする。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、骨格部材１２におけるフィラメント１２０の巻き付け方向の角度θ１，θ２（骨格部材１２の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１２０の傾き角度）は、４５°よりも小さい角度にしてある。図２（ｂ）に示すように、骨格部材１３におけるフィラメント１３０の巻き付け方向の角度θ１，θ２（骨格部材１３の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１２０の傾き角度）は、４５°よりも小さい角度にしてある。図２（ｃ）に示すように、骨格部材１４におけるフィラメント１４０の巻き付け方向の角度θ１，θ２（骨格部材１３の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１２０の傾き角度）は、４５°よりも小さい角度にしてある。つまり、骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０，１３０，１４０の巻き付け方向は、骨格部材１２，１３，１４の横断面に対して垂直な方向の成分が前記垂直な方向と直交する方向の成分よりも大きい。
【００２６】
又、図２（ｄ）に示すように、結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度（筒形状の結束部１５の横断面に対して垂直な方向に対するフィランメント１５０の傾き角度）は、９０°に近い角度にしてある。
【００２７】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）複数の骨格部材１２，１３，１４が隣同士で面接合しており、隣り合う骨格部材１２，１３，１４は、この面接合の部分にて完全硬化した熱硬化性樹脂によって結合されている。そのため、バンパレインフォース１１は、軽量化を損なうことなく、筒形状の骨格部材を外周面で線接触させたバンパレインフォースに比べて剛性・強度を大きくできる。しかも、平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１における接合面積を適宜選択（例えば接合部１２１，１３１，１３２，１４１の幅を適宜に設定）することによって、バンパレインフォース１１の剛性・強度を望ましいレベルに設定することができる。
【００２８】
（２）接合部１２１，１３１，１３２，１４１は、平面であり、隣り合う骨格部材１２，１３，１４の接合する面は、平面である。マンドレルの周面に平面あるいは凹面を設ければ、このマンドレルにフィラメントを巻き付けることにより、前記の平面あるいは凹面に対応する部分ではフィラメントが平面に配列され、結束部の表面が平面となる。つまり、平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１の形成は、容易であり、接合部１２１，１３１，１３２，１４１を平面とする構成は、フィラメントを巻いて形成される複数の骨格部材１２，１３，１４を束ねてバンパレインフォース１１を形成する上で、好ましい。
【００２９】
（３）衝撃荷重が掛かると見なした方向〔図１（ａ）の矢印Ｒの方向〕に掛かる衝撃荷重は、バンパレインフォース１１を曲げようとする曲げ荷重として作用する。平面の接合部１２１，１３１，１３２，１４１は、バンパレインフォース１１の長手方向に延びており、バンパレインフォース１１の長手方向に延びる接合部１２１，１３１，１３２，１４１の平面方向は、衝撃荷重が掛かると見なした方向〔図１（ａ）の矢印Ｒの方向〕に合わせられている。このような接合部１２１，１３１，１３２，１４１において結合された骨格部材１２，１３，１４は、高い曲げ剛性をもつ。つまり、衝撃荷重が掛かると見なした方向〔図１（ａ）の矢印Ｒの方向〕に接合部１２１，１３１，１３２，１４１の平面方向を合わせた構成は、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める上で、好適である。
【００３０】
（４）複数の骨格部材１２，１３，１４におけるフィラメント１２０，１３０，１４０の巻き付け方向の角度は、結束部１５におけるフィラメント１５０の巻き付け方向の角度よりも小さくしてある。従って、骨格部材１２，１３，１４がバンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める主役を果たす。バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める主役を複数の骨格部材１２，１３，１４に与えた構成は、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める上で、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める主役を単一の結束部１５に与える場合よりも効果的である。
【００３１】
（５）複数の骨格部材１２，１３，１４は、フィラメント１２０，１３０，１４０に付着されている熱硬化性樹脂の完全硬化前に面接合され、その後にフィラメント１５０が骨格部材１２，１３，１４の周囲に巻き付けられる。熱硬化性樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材１２，１３，１４を面接合した場合の接合部１２１，１３１，１３２，１４１での結合強度は、熱硬化性樹脂が完全硬化した後の複数の骨格部材を面接合した場合に比べて高くなる。つまり、フィラメント１２０，１３０，１４０に付着されている熱硬化性樹脂の完全硬化前に複数の骨格部材１２，１３，１４を面接合させた構成は、バンパレインフォース１１の曲げ剛性を高める上で、特に好ましい。
【００３２】
（６）結束部１５と複数の骨格部材１２，１３，１４との間、隣り合う骨格部材１２，１３の間、及び隣り合う骨格部材１３，１４の間を熱硬化性樹脂で充填した構成では、
結束部１５と複数の骨格部材１２，１３，１４との間、及び隣り合う骨格部材１２，１３，１４の間に隙間がない。このような隙間のない構成は、結合強度を高めてバンパレインフォース１１の剛性を高める上で有効である。
【００３３】
（７）骨格部材１２，１３，１４の横断面形状や壁厚を適宜選択すれば、荷重エネルギーを吸収するまで剛性を保ち易いバンパレインフォース１１の形成が可能である。骨格部材１２，１３，１４の横断面形状は、マンドレルの横断面形状の選択によって所望の形状に容易に設定可能であり、骨格部材１２，１３，１４の壁厚は、フィラメント１２０，１３０，１４０の巻き厚の選択によって所望の壁厚に容易に設定可能である。
【００３４】
（８）バンパレインフォース１１の横断面形状の外形は、複数の骨格部材１２，１３，１４の横断面形状の選択によって、バンパレインフォース１１の剛性を高めつつ所望の形状に容易に設定可能である。
【００３５】
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の実施形態のバンパレインフォース１１Ｂを構成する骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂは、曲面の接合部１２１Ｂ，１３１Ｂ，１３２Ｂ，１４１Ｂを有する。骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂにおけるフィラメントの巻き方、及び結束部１５におけるフィラメントの巻き方は、第１の実施形態の場合と同じである。
【００３６】
接合部１２１Ｂ，１４１Ｂは、凹面であり、接合部１３１Ｂ，１３２Ｂは、接合部１２１Ｂ，１４１Ｂの凹面形状に対応した凸面である。隣り合う骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂは、接合部１２１Ｂ，１３１Ｂ，１３２Ｂ，１４１Ｂで曲面接合している。骨格部材１２Ｂ，１４Ｂにフィラメント１２０，１４０を巻いたときには、凹面の接合部１２１Ｂ，１４１Ｂに対応するフィラメント１２０，１４０は、平面に配列される。しかし、凹面の接合部１２１Ｂ，１４１Ｂの凹みの深さが小さい場合には、フィラメント１２０，１４０が若干伸びることにより、骨格部材１２Ｂ，１３Ｂ同士が曲面接合し、骨格部材１３Ｂ，１４Ｂ同士が曲面接合する。
【００３７】
第２の実施形態では、第１の実施形態における（１）項及び（３）〜（７）項と同様の効果が得られる。
次に、図４の第３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。
【００３８】
第３の実施形態におけるバンパレインフォース１１Ｃの骨格部材１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃは、一定の曲率で曲がっている。つまり、骨格部材１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃは、円弧の曲がり形状のマンドレルにフィラメントを巻き付けて形成されたものであり、このマンドレルは、バンパレインフォース１１Ｃの形成後に取り除くことができる。曲がったバンパレインフォース１１Ｃは、衝撃荷重に対して高い曲げ剛性を有する。
【００３９】
次に、図５の第４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４の実施形態におけるバンパレインフォース１１Ｄの骨格部材１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄは、両端に近い所で屈曲した形状をしており、各骨格部材１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄの筒内には発泡樹脂製のマンドレル１６，１７，１８が残されている。つまり、骨格部材１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃは、両端近くに屈曲部を有する発泡樹脂製のマンドレル１６，１７，１８にフィラメントを巻き付けて形成されたものである。
【００４０】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
・図６に示すように、バンパレインフォース１１Ｅを構成する骨格部材１２Ｅ，１３Ｅの平面の接合部１２１Ｅ，１３１Ｅと、骨格部材１３Ｅ，１４Ｅの平面の接合部１３２Ｅ，１４１Ｅとが平行ではなく、衝撃荷重が掛かる方向と見なされる矢印Ｒの方向に対して傾いているようにしてもよい。
【００４１】
・図７に示すように、バンパレインフォース１１Ｆを構成する骨格部材１９，２０，２１，２２が少なくとも他の２つの骨格部材と面接合しているようにしてもよい。
・２つの筒形状の骨格部材を面接合してバンパレインフォースを構成してもよい。
【００４２】
・衝撃荷重が掛かる方向と見なされる矢印Ｒの方向に対して骨格部材の平面の接合部が直交するようにバンパレインフォースを構成してもよい。
・結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度を４５°程度にしてもよい。
【００４３】
・結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度として、９０°近くと４５°程度との両方を混在して用いてもよい。
・骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度として、９０°近くと４５°より小さい角度との両方を混在して用いてもよい。
【００４４】
・バンパレインフォースの結束部の巻き厚が長手方向の両端部よりも中央部ほど大きくなるようにしてもよい。
・バンパレインフォースの長手方向の両端部のみに結束部を設けるようにしてもよい。
【００４５】
・第１の実施形態において、骨格部材１２，１３，１４を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させてから骨格部材１２，１３，１４を束ね、その後にフィラメントを巻き付けて結束部１５を形成してもよい。
【００４６】
・第１の実施形態において、熱硬化性樹脂を硬化処理する前に骨格部材１２，１３，１４を束ねてから加熱して半硬化させ、その後にフィラメントを巻き付けて結束部１５を形成してもよい。
【００４７】
・第１の実施形態において、束ねた骨格部材１２，１３，１４にフィラメントを巻き付けてから、熱硬化性樹脂をフィラメント全体に付着させてもよい。
・バンパ装置を構成する荷重エネルギー吸収材に本発明を適用してもよい。例えば、図８に示すように、骨格部材２３，２４を面接合させて荷重エネルギー吸収用複合材２５を構成し、荷重エネルギー吸収用複合材２５の端部をバンパレインフォースに結合すればよい。複合材である荷重エネルギー吸収用複合材２５を構成する骨格部材２３，２４におけるフィラメント２３０，２４０の巻き付け方向の角度は、９０°近くの角度でもよいし、荷重エネルギー吸収用複合材２５を構成する結束部２６におけるフィラメント２６０の巻き付け方向の角度は、４５°よりも小さい角度でもよい。
【００４８】
荷重エネルギー吸収材は、先端側から順次破壊してゆくことが望ましい。骨格部材２３，２４の面接合部の幅の大きさを筒方向における位置で調整すれば、荷重エネルギー吸収用複合材２５を先端側から順次破壊させてゆくようにすることができる。あるいは各骨格部材２３，２４におけるフィラメントの巻き厚を筒方向における位置で調整したり、結束部２６におけるフィラメントの巻き厚を筒方向における位置で調整したりすることにより、荷重エネルギー吸収用複合材２５を先端側から順次破壊させてゆくようにすることができる。
【００４９】
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔１〕前記複合材は、バンパレインフォースであり、前記複数の骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向は、前記骨格部材の横断面と垂直な方向の成分が前記垂直な方向と直交する方向の成分よりも大きい請求項５に記載の複合材。
【００５０】
このような巻き付け方向の角度の設定は、バンパレインフォースの曲げ剛性を高める上で好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図。（ｂ）は断面図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、完全硬化前の骨格部材を示す斜視図。（ｄ）は、完全硬化前の骨格部材及び結束部を示す一部破断斜視図。
【図３】第２の実施形態を示す断面図。
【図４】第３の実施形態を示す一部省略斜視図。
【図５】第４の実施形態を示す一部省略断面図。
【図６】別の実施形態を示す断面図。
【図７】別の実施形態を示す断面図。
【図８】本発明を荷重エネルギー吸収用複合材に適用した実施形態を示す一部破断斜視図。
【符号の説明】
【００５２】
１１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ…複合材としてのバンパレインフォース。１２，１３，１４，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ，１２Ｃ，１３Ｃ，１４Ｃ，１２Ｄ，１３Ｄ，１４Ｄ，１２Ｅ，１３Ｅ，１４Ｅ，１９，２０…骨格部材。１２０，１３０，１４０，１５０，１２０Ｒ，１３０Ｒ，１４０Ｒ，１２０Ｌ，１３０Ｌ，１４０Ｌ…フィラメント。１２１，１３１，１３２，１４１，１２１Ｂ，１３１Ｂ，１３２Ｂ，１４１Ｂ，１２１Ｅ，１３１Ｅ，１３２Ｅ，１４１Ｅ…接合部。１５…結束部。２３，２４…骨格部材。２３０，２４０，２６０…フィラメント。２５…荷重エネルギー吸収用複合材。２６…結束部。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔｏ…垂直方向線。θ１，θ２…角度。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐｏ…交差部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材において、
前記複数の骨格部材は、いずれも少なくとも他の１つの骨格部材と筒方向に沿って面接合している複合材。
【請求項２】
隣り合う前記骨格部材の接合する面は、平面である請求項１に記載の複合材。
【請求項３】
前記結束部と前記複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間は、樹脂で充填されている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項４】
前記骨格部材の横断面に対して垂直な方向かつ前記フィラメントと交差する線を垂直方向線とし、前記垂直方向線と前記フィラメントとの交差部を中心にして、右巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした右回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とし、左巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした左回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とすると、前記複数の骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度は、前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度よりも小さくしてある請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項５】
前記複合材は、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４のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項６】
前記複合材は、前記骨格部材の筒方向における荷重のエネルギーを吸収する荷重エネルギー吸収用複合材である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項７】
フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材の製造方法において、
前記複数の骨格部材のフィラメントに付着された樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材を筒方向に沿って面接合し、面接合された前記複数の骨格部材の周囲にフィラメントを巻き付けて前記結束部を形成する複合材の製造方法。
【請求項１】
フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材において、
前記複数の骨格部材は、いずれも少なくとも他の１つの骨格部材と筒方向に沿って面接合している複合材。
【請求項２】
隣り合う前記骨格部材の接合する面は、平面である請求項１に記載の複合材。
【請求項３】
前記結束部と前記複数の骨格部材との間、及び隣り合う骨格部材の間は、樹脂で充填されている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項４】
前記骨格部材の横断面に対して垂直な方向かつ前記フィラメントと交差する線を垂直方向線とし、前記垂直方向線と前記フィラメントとの交差部を中心にして、右巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした右回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とし、左巻きのフィラメントに対しては前記垂直方向線を基点とした左回りの角度を前記骨格部材及び前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度とすると、前記複数の骨格部材におけるフィラメントの巻き付け方向の角度は、前記結束部におけるフィラメントの巻き付け方向の角度よりも小さくしてある請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項５】
前記複合材は、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４のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項６】
前記複合材は、前記骨格部材の筒方向における荷重のエネルギーを吸収する荷重エネルギー吸収用複合材である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の複合材。
【請求項７】
フィラメントを巻いて筒状に形成された複数の骨格部材と、前記複数の骨格部材を外周面の一部で接合させた状態にある前記複数の骨格部材の周囲に、フィラメントを巻いて形成された結束部とを備えた繊維強化樹脂製の複合材の製造方法において、
前記複数の骨格部材のフィラメントに付着された樹脂が完全硬化する前の複数の骨格部材を筒方向に沿って面接合し、面接合された前記複数の骨格部材の周囲にフィラメントを巻き付けて前記結束部を形成する複合材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３４７０７３（Ｐ２００６−３４７０７３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７７９６８（Ｐ２００５−１７７９６８）
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【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１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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