ＦＲＰ製構造部材
【課題】外部荷重によって貫通孔の周辺が破壊されることを抑制できるＦＲＰ製構造部材及びその製造方法を得る。
【解決手段】ダッシュパネル１０では、発泡成形体である芯材１２の貫通孔１２Ａ（第１貫通孔）に、繊維強化樹脂製のバルク１８の筒部１８Ａが嵌合しており、筒部１８Ａの軸線方向両端部に設けられた鍔部１８Ｂ、１８Ｃが繊維強化樹脂製の表皮層１４、１６に接合されている。したがって、このバルク１８によって貫通孔１２Ａの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ａの周辺が破壊されることを抑制できる。
【解決手段】ダッシュパネル１０では、発泡成形体である芯材１２の貫通孔１２Ａ（第１貫通孔）に、繊維強化樹脂製のバルク１８の筒部１８Ａが嵌合しており、筒部１８Ａの軸線方向両端部に設けられた鍔部１８Ｂ、１８Ｃが繊維強化樹脂製の表皮層１４、１６に接合されている。したがって、このバルク１８によって貫通孔１２Ａの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ａの周辺が破壊されることを抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯材とその表面に形成された繊維強化樹脂製の表皮層とを有し、所定部位に貫通孔が設けられたＦＲＰ製構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発泡体で成形された芯材の表面に繊維強化樹脂層が積層された養魚槽が知られている（例えば、特許文献１参照）。この養魚槽では、側壁に設けられた排水口と水槽の底部とが排水孔によって連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−８４８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の養魚槽（ＦＲＰ製構造部材）では、排水孔の内周が補強されていないため、外部荷重によって排水孔（貫通孔）の周辺が容易に破壊されてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、外部荷重によって貫通孔の周辺が破壊されることを抑制できるＦＲＰ製構造部材を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明に係るＦＲＰ製構造部材は、第１貫通孔が形成されたパネル状の芯材と、前記芯材の外表面両面に設けられ、第２貫通孔が前記第１貫通孔に対して同軸上に形成された繊維強化樹脂製の一対の表皮層と、前記一対の表皮層間に配置されると共に、前記第１貫通孔に嵌合された筒部、及び、前記筒部の軸線方向端部に設けられて前記表皮層に接合され、少なくとも一方は鍔状にされた接合部を備えた補強材と、を有することを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載のＦＲＰ製構造部材では、芯材に形成された第１貫通孔に補強材の筒部が嵌合しており、筒部の軸線方向端部に設けられた接合部が繊維強化樹脂製の表皮層に接合されている。したがって、この補強材によって第１貫通孔の周辺が補強されるので、外部荷重によって第１貫通孔の周辺が破壊されることを抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明に係るＦＲＰ製構造部材では、外部荷重によって貫通孔の周辺が破壊されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るダッシュパネルの正面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１に示されるダッシュパネルの構成部材であるバルクの構成を示す斜視図である。
【図５】図１に示されるダッシュパネルの構成部材であるバルクの構成を示す斜視図である。
【図６】図４に示されるバルクを簡略化した図である。
【図７】図１に示されるダッシュパネルの製造手順を説明するための断面図である。
【図８】図１に示されるダッシュパネルの変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るダッシュパネルの断面図である。
【図１０】図９に示されるダッシュパネルの構成部材であるバルクの構成を示す斜視図である。
【図１１】図９に示されるダッシュパネルの製造手順を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１には、本発明の第１の実施形態に係るＦＲＰ製構造部材としてのダッシュパネル１０が正面図にて示されている。また、図２には、図１の２−２線断面図が示されており、図３には、図１の３−３線断面図が示されている。なお、図中矢印ＦＲは、このダッシュパネル１０が取り付けられる図示しない車両の前方向を示し、矢印ＵＰはこの車両の上方向を示し、矢印Ｗはこの車両の車幅方向を示している。
【００１１】
本第１の実施形態に係るダッシュパネル１０は、図示しない車両のエンジンルームと車室とを仕切るものであり、芯材１２を備えている。この芯材１２は、本第１の実施形態では発泡材が発泡成形されることで形成されたものであり、その前後両側には表皮層１４、１６が形成されている。これらの表皮層１４、１６は、炭素繊維強化樹脂材料によって形成されたものである。
【００１２】
このダッシュパネル１０には、図示しないステアリングシャフトが貫通する貫通孔１０Ａと、図示しないブレーキマスターシリンダーが貫通する貫通孔１０Ｂとが形成されている。
【００１３】
ステアリングシャフト用の貫通孔１０Ａは、表皮層１４、１６に形成された第２貫通孔としての貫通孔１４Ａ、１６Ａと、芯材１２に形成された第１貫通孔としての貫通孔１２Ａとによって構成されている。芯材１２の貫通孔１２Ａの内側には、貫通孔１２Ａを補強する補強材としてのステアリングシャフト孔用バルク１８（図４参照）が設けられている。
【００１４】
バルク１８は、本第１の実施形態では炭素繊維強化樹脂材料によって形成されたものであり、筒状に形成された筒部１８Ａを有している。この筒部１８Ａは、芯材１２の貫通孔１２Ａに嵌合しており、ステアリングシャフトは、筒部１８Ａの内側を貫通するようになっている。筒部１８Ａの軸線方向両端部には、それぞれ鍔部１８Ｂ、１８Ｃ（接合部）が設けられており、これらの鍔部１８Ｂ、１８Ｃは、それぞれ表皮層１４、１６に接合されている。これにより、バルク１８は、表皮層１４、１６に一体的に結合されており、バルク１８の筒部１８Ａによって、芯材１２の貫通孔１２Ａの内周が補強された構成になっている。
【００１５】
また、車両前方側の表皮層１４に接合された一方の鍔部１８Ｂには、ブロック状に形成されたインサートカラー２０が固定されている。このインサートカラー２０には、内側に雌ネジが形成されたネジ孔２０Ａが設けられている。このネジ孔２０Ａには図示しないフロントサイドメンバをダッシュパネル１０に締結するためのボルトが螺合されるようになっている。
【００１６】
一方、前述したブレーキマスターシリンダー用の貫通孔１０Ｂは、表皮層１４、１６に形成された第２貫通孔としての貫通孔１４Ｂ、１６Ｂと、芯材１２に形成された第１貫通孔としての貫通孔１２Ｂとによって構成されている。芯材１２の貫通孔１２Ｂの内側には、貫通孔１２Ｂを補強する補強材としてのブレーキマスターシリンダー孔用バルク２２（図５参照）が設けられている。
【００１７】
バルク２２は、本第１の実施形態では炭素繊維強化樹脂材料によって形成されたものであり、筒状に形成された筒部２２Ａを有している。この筒部２２Ａは、芯材１２の貫通孔１２Ｂに嵌合しており、ブレーキマスターシリンダーは、筒部２２Ａの内側を貫通するようになっている。筒部２２Ａの軸線方向両端部には、それぞれ鍔部２２Ｂ、２２Ｃ（接合部）が設けられており、これらの鍔部２２Ｂ、２２Ｃは、それぞれ表皮層１４、１６に接合されている。これにより、バルク２２は、表皮層１４、１６に一体的に結合されており、バルク２２の筒部２２Ａによって、芯材１２の貫通孔１２Ｂの内周が補強された構成になっている。
【００１８】
また、車両後方側の表皮層１６に接合された一方の鍔部２２Ｃには、ブロック状に形成された複数のインサートカラー２４が固定されている。これらのインサートカラー２４には、内側に雌ネジが形成されたネジ孔２４Ａが設けられている。このネジ孔２４Ａには図示しないブレーキペダル用のブラケットをダッシュパネル１０に締結するためのボルトが螺合されるようになっている。
【００１９】
次に、図６及び図７を用いて、上記構成のダッシュパネル１０の製造方法について説明する。なお、上述したバルク１８とバルク２２は、基本的に同様の構成とされているため、ここでは一方のバルク１８だけについて触れる。また、図６及び図７では、説明の都合上、バルク１８の構成を簡略化して図示してある。
【００２０】
本第１の実施形態に係る製造方法では、先ず補強材としてのバルク１８を製造する（図６参照）。このバルク１８の材料としては、繊維強化樹脂材料、シールモールディングコンパウンド、アルミニウム、又はその他の材料を用いることができる。そして、図７（Ａ）に示されるように、バルク１８の鍔部１８Ｂには、予めインサートカラー２０を接着しておく。
【００２１】
次いで、図７（Ｂ）に示されるように、バルク１８を芯材１２に組み付ける。この芯材１２としては、発泡成形体やアルミニウム製の構造体（所謂アルミハニカム）等を用いることができる。なお、発泡成形体を芯材１２として用いる場合には、例えばインサート成形によってバルク１８を芯材１２に組み付けることができる。また、芯材１２としてアルミハニカムを用いる場合には、筒部１８Ａが嵌合する貫通孔１２Ａを境にして芯材１２を分割することで、バルク１８を芯材１２に組み付けることができる。
【００２２】
そして、図７（Ｃ）に示されるように、上部に突起２６Ａが設けられた金型２６の上面に、ＦＲＰシートを積層して表皮層１４を形成する。なお、金型２６の突起２６Ａは、筒部１８Ａの内側に嵌合可能なものであり、上述のＦＲＰシートには、予め突起２６Ａに対応する位置に貫通孔１４Ａを形成しておく。
【００２３】
次いで、図７（Ｄ）に示されるように、バルク１８が組み付けられた芯材１２を、表皮層１４の上から金型２６にセットする。このとき、バルク１８の筒部１８Ａの内側に突起２６Ａが嵌合することで、バルク１８が金型２６に位置決めされると共に、バルク１８に接着されたインサートカラー２０が金型２６に位置決めされる。なお、バルク１８の鍔部１８Ｂと表皮層１４との間には、フィルム状に形成された熱硬化性接着剤（図示省略）を介在させておく。
【００２４】
次いで、図７（Ｅ）に示されるように、芯材１２及びバルク１８の上面に、ＦＲＰシートを積層して表皮層１６を形成する。このＦＲＰシートには、予め筒部１８Ａに対向する位置に貫通孔１６Ａを形成しておく。また、バルク１８の鍔部１８Ｃと表皮層１６との間には、フィルム状に形成された熱硬化性接着剤（図示省略）を介在させておく。
【００２５】
次いで、表皮層１６の上側に図示しないバックをセットして真空状態で加熱する。これにより、表皮層１４、１６を硬化させると共に、鍔部１８Ｂと表皮層１４との間及び鍔部１８Ｃと表皮層１６との間に介在されたフィルム状接着剤を硬化させることで、鍔部１８Ｂ、１８Ｃが表皮層１４、１６に接合される。これにより、本第１の実施形態に係るダッシュパネル１０が完成する。
【００２６】
上記製造方法によってダッシュパネル１０を製造する場合、表皮層１４、１６を構成するシート状の繊維に予め貫通孔１４Ａ、１６Ａを形成しておくため、真空加熱成形後の穴あけ加工が不要であり、製造コストを低く抑えることができる。
【００２７】
次に、本第１の実施形態の作用について説明する。
【００２８】
上記構成のダッシュパネル１０では、ステアリングシャフト用の貫通孔１０Ａを構成する芯材１２の貫通孔１２Ａに、バルク１８の筒部１８Ａが嵌合しており、筒部１８Ａの軸線方向両端部に設けられた鍔部１８Ｂ、１８Ｃが繊維強化樹脂製の表皮層１４、１６に接合されている。したがって、このバルク１８によって貫通孔１２Ａの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ａの周辺が破壊されることを抑制できる。
【００２９】
また、このダッシュパネル１０では、ブレーキマスターシリンダー用の貫通孔１０Ｂを構成する芯材１２の貫通孔１２Ｂに、バルク２２の筒部２２Ａが嵌合しており、筒部２２Ａの軸線方向両端部に設けられた鍔部２２Ｂ、２２Ｃが繊維強化樹脂製の表皮層１４、１６に接合されている。したがって、このバルク２２によって貫通孔１２Ｂの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ｂの周辺が破壊されることを抑制できる。
【００３０】
しかも、このダッシュパネル１０では、フロントサイドメンバを締結するためのインサートカラー２０や、ブレーキペダル用のブラケットが締結されるインサートカラー２４が、補強材（強度部材）であるバルク１８、２２に固定されている。したがって、フロントサイドメンバや上記ブラケットのダッシュパネル１０に対する締結強度を向上させることができる。
【００３１】
ところで、図８に示されるように、表示層１４と一体の筒部１４Ｃを芯材１２の貫通孔１２Ａに嵌合させる構成にした場合でも、貫通孔１２Ａの周辺を補強することができる。しかしながらこの場合、表皮層１４を形成する際に、金型２６の突起２６Ａに沿わせてＦＲＰシートを積層しなければならないため、非常に積層し難いという問題がある。この点、本第１の実施形態では、バルク１８、２２が表皮層１４、１６と別体に製造されるため、表皮層１４、１６を形成するためのＦＲＰシートの積層作業が容易になり、結果として製造コストを低下させることができる。
【００３２】
また、図８に示される構成の場合、筒部１４Ｃの強度を増加させるためには、ＦＲＰシートを張り増しするしかないため、設計の自由度が低いという問題がある。これに対し、本第１の実施形態では、バルク１８、２２の材料を任意に選択することができるため、貫通孔１０Ａ、１０Ｂを最適な材料で補強することができ、自由度の高い設計（補強）が可能となる。
【００３３】
さらに、図８に示される構成の場合、積層成形後に筒部１４Ｃを金型２６の突起２６Ａから抜く必要があるため、筒部１４Ｃに抜き角を設定しなければならない。しかも、この抜き角が負角の場合には、金型２６にスライダー機構を設けなければならない。この点、本第１の実施形態では、抜き角を考慮する必要がないため、設計の自由度が向上すると共に、金型２６にスライダー機構を設ける必要がないため、金型２６の製造コストを低下させることができる。
【００３４】
また、図８に示される構成において、表皮層１４又は表皮層１６の内側面にインサートカラーを接着する場合には、インサートカラーを正確に位置決めすることが困難である。この点、本第１の実施形態では、インサートカラー２０、２４がバルク１８、２２に接着されるので、バルク１８、２２を金型２６に位置決めすることで、インサートカラー２０、２４を金型２６に正確に位置決めすることができる。したがって、インサートカラー２０、２４の位置決めが容易になり、製造効率を向上させることができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成・作用については、前記第１の実施形態と同符号を付与し、その説明を省略する。
【００３５】
図９には、本発明の第２の実施形態に係るＦＲＰ製構造部材としてのダッシュパネル３０の部分的な構成が断面図にて示されている。このダッシュパネル３０は、前記第１の実施形態に係るダッシュパネル１０と基本的に同様の構成とされており、表皮層１４、１６に形成された貫通孔１４Ａ、１６Ａと、芯材１２に形成された貫通孔１２Ａとによって構成された貫通孔３０Ａを有している。但し、このダッシュパネル３０では、芯材１２の貫通孔１２Ａを補強するバルク３２（補強材）の構造が、前記第１の実施形態に係るバルク１８、２２とは異なっている。
【００３６】
本第２の実施形態に係るバルク３２は、前記第１の実施形態に係るバルク１８、２２と同様に、表皮層１４、１６の間に配置されている。このバルク３２は、底壁３７の中央部に貫通孔３４が形成された有底円筒状の筒部３６Ａ、及び、筒部３６Ａの開口側端部に形成された鍔部３６Ｂを有する本体部３４と、接着剤４２によって鍔部３６Ｂに接合された円板状の蓋部３８とを有している。蓋部３８の中央部には、貫通孔４０が形成されている。
【００３７】
本体部３６の筒部３６Ａは、芯材１２に形成された貫通孔１２Ａに嵌合しており、筒部３６Ａの底壁３７が表皮層１６に接合されている。表皮層１６には、筒部３６Ａの底壁３７の貫通孔３４に対向する位置に貫通孔１６Ａが形成されている。また、このバルク３２は、蓋部３８が表皮層１４に接合されており、表皮層１４には、蓋部３８の貫通孔４０に対向する位置に貫通孔１４Ａが形成されている。これらの貫通孔３４、１６Ａ、４０、１４Ａは、筒部３６Ａと同軸上に配置されている。
【００３８】
次に、図１０及び図１１を用いて、上記構成のダッシュパネル３０の製造方法について説明する。
【００３９】
本第２の実施形態に係る製造方法では、先ず、繊維強化樹脂材料、シールモールディングコンパウンド、アルミニウム、又はその他の材料を用いてバルク３２の本体部３６と蓋部３８を製造すると共に、発泡材やアルミハニカム等の材料を用いて貫通孔１２Ａを有する芯材１２を製造する。但しこのとき、本体部３６及び蓋部３８には、貫通孔３４、４０を形成しないでおく（なお、図１０及び図１１（Ａ）には、貫通孔３４が省略された本体部３６が図示されている）。
【００４０】
次いで、図１１（Ｂ）に示されるように、接着剤４２を用いて蓋部３８を本体部３６の鍔部３６Ｂに接着し、本体部３６の筒部３６Ａを貫通孔１２Ａに嵌合させてバルク３２を芯材１２に組み付ける。
【００４１】
次いで、金型４４の上面に表皮層１４を形成し、バルク３２が組み付けられた芯材１２を表皮層１４の上から金型４４にセットすると共に、芯材１２及びバルク３２の上側に表皮層１６を形成する（図１１（Ｃ）図示状態）。なお、蓋部３８と表皮層１４との間、及び筒部３６Ａの底壁３７と表皮層１６との間には、フィルム状に形成された熱硬化性接着剤（図示省略）を介在させておく。
【００４２】
次いで、表皮層１６の上側に図示しないバックをセットして真空状態で加熱する。これにより、表皮層１４、１６を硬化させると共に、蓋部３８と表皮層１４との間及び筒部３６Ａの底壁３７と表皮層１６との間に介在されたフィルム状接着剤を硬化させることで、蓋部３８及び筒部３６Ａの底壁３７が表皮層１４、１６に接合される。
【００４３】
次いで、工作機械による穴あけ加工によって、表皮層１６の貫通孔１６Ａ、筒部３６Ａの底壁３７の貫通孔３４、蓋部３８の貫通孔４０、及び表皮層１４の貫通孔１４Ａを形成し、筒部３６Ａの内側を外部に連通させる（図９参照）。これにより、本第２の実施形態に係るダッシュパネル３０が完成する。なお、貫通孔１６Ａ、３４、４０、１４Ａは同軸上に配置されるため、これらの貫通孔を一回の穴あけ加工で形成することができる。
【００４４】
上記構成のダッシュパネル３０においても、バルク３２によって貫通孔１２Ａの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ａの周辺が破壊されることを抑制できる。
【００４５】
しかも、このダッシュパネル３０では、筒部３６Ａの底壁３７と表皮層１６とが貫通孔３０Ａの内側に突出しているため、この突出部分にグロメット４６（図９参照）を装着することができる。
【００４６】
なお、前記第１の実施形態及び上記第２の実施形態では、本発明が車両のダッシュパネル１０、３０に対して適用された場合について説明したが、本発明はダッシュパネルに限らず、芯材とその表面に形成された繊維強化樹脂製の表皮層とを有し、所定部位に貫通孔が設けられるＦＲＰ製構造部材であれば適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ダッシュパネル（ＦＲＰ製構造部材）
１２ 芯材
１２Ａ 貫通孔（第１貫通孔）
１４ 表皮層
１４Ａ 貫通孔（第２貫通孔）
１６ 表皮層
１６Ａ 貫通孔（第２貫通孔）
１８ バルク（補強材）
１８Ａ 筒部
１８Ｂ、１８Ｃ 鍔部（接合部）
２２ バルク（補強材）
２２Ａ 筒部
２２Ｂ、２２Ｃ 鍔部（接合部）
３０ ダッシュパネル（ＦＲＰ製構造部材）
３２ バルク（補強材）
３６ 本体部
３６Ａ 筒部
３６Ｂ 鍔部
３７ 底壁（接合部）
３８ 蓋部（接合部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯材とその表面に形成された繊維強化樹脂製の表皮層とを有し、所定部位に貫通孔が設けられたＦＲＰ製構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発泡体で成形された芯材の表面に繊維強化樹脂層が積層された養魚槽が知られている（例えば、特許文献１参照）。この養魚槽では、側壁に設けられた排水口と水槽の底部とが排水孔によって連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−８４８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の養魚槽（ＦＲＰ製構造部材）では、排水孔の内周が補強されていないため、外部荷重によって排水孔（貫通孔）の周辺が容易に破壊されてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、外部荷重によって貫通孔の周辺が破壊されることを抑制できるＦＲＰ製構造部材を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明に係るＦＲＰ製構造部材は、第１貫通孔が形成されたパネル状の芯材と、前記芯材の外表面両面に設けられ、第２貫通孔が前記第１貫通孔に対して同軸上に形成された繊維強化樹脂製の一対の表皮層と、前記一対の表皮層間に配置されると共に、前記第１貫通孔に嵌合された筒部、及び、前記筒部の軸線方向端部に設けられて前記表皮層に接合され、少なくとも一方は鍔状にされた接合部を備えた補強材と、を有することを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載のＦＲＰ製構造部材では、芯材に形成された第１貫通孔に補強材の筒部が嵌合しており、筒部の軸線方向端部に設けられた接合部が繊維強化樹脂製の表皮層に接合されている。したがって、この補強材によって第１貫通孔の周辺が補強されるので、外部荷重によって第１貫通孔の周辺が破壊されることを抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明に係るＦＲＰ製構造部材では、外部荷重によって貫通孔の周辺が破壊されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るダッシュパネルの正面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１に示されるダッシュパネルの構成部材であるバルクの構成を示す斜視図である。
【図５】図１に示されるダッシュパネルの構成部材であるバルクの構成を示す斜視図である。
【図６】図４に示されるバルクを簡略化した図である。
【図７】図１に示されるダッシュパネルの製造手順を説明するための断面図である。
【図８】図１に示されるダッシュパネルの変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るダッシュパネルの断面図である。
【図１０】図９に示されるダッシュパネルの構成部材であるバルクの構成を示す斜視図である。
【図１１】図９に示されるダッシュパネルの製造手順を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１には、本発明の第１の実施形態に係るＦＲＰ製構造部材としてのダッシュパネル１０が正面図にて示されている。また、図２には、図１の２−２線断面図が示されており、図３には、図１の３−３線断面図が示されている。なお、図中矢印ＦＲは、このダッシュパネル１０が取り付けられる図示しない車両の前方向を示し、矢印ＵＰはこの車両の上方向を示し、矢印Ｗはこの車両の車幅方向を示している。
【００１１】
本第１の実施形態に係るダッシュパネル１０は、図示しない車両のエンジンルームと車室とを仕切るものであり、芯材１２を備えている。この芯材１２は、本第１の実施形態では発泡材が発泡成形されることで形成されたものであり、その前後両側には表皮層１４、１６が形成されている。これらの表皮層１４、１６は、炭素繊維強化樹脂材料によって形成されたものである。
【００１２】
このダッシュパネル１０には、図示しないステアリングシャフトが貫通する貫通孔１０Ａと、図示しないブレーキマスターシリンダーが貫通する貫通孔１０Ｂとが形成されている。
【００１３】
ステアリングシャフト用の貫通孔１０Ａは、表皮層１４、１６に形成された第２貫通孔としての貫通孔１４Ａ、１６Ａと、芯材１２に形成された第１貫通孔としての貫通孔１２Ａとによって構成されている。芯材１２の貫通孔１２Ａの内側には、貫通孔１２Ａを補強する補強材としてのステアリングシャフト孔用バルク１８（図４参照）が設けられている。
【００１４】
バルク１８は、本第１の実施形態では炭素繊維強化樹脂材料によって形成されたものであり、筒状に形成された筒部１８Ａを有している。この筒部１８Ａは、芯材１２の貫通孔１２Ａに嵌合しており、ステアリングシャフトは、筒部１８Ａの内側を貫通するようになっている。筒部１８Ａの軸線方向両端部には、それぞれ鍔部１８Ｂ、１８Ｃ（接合部）が設けられており、これらの鍔部１８Ｂ、１８Ｃは、それぞれ表皮層１４、１６に接合されている。これにより、バルク１８は、表皮層１４、１６に一体的に結合されており、バルク１８の筒部１８Ａによって、芯材１２の貫通孔１２Ａの内周が補強された構成になっている。
【００１５】
また、車両前方側の表皮層１４に接合された一方の鍔部１８Ｂには、ブロック状に形成されたインサートカラー２０が固定されている。このインサートカラー２０には、内側に雌ネジが形成されたネジ孔２０Ａが設けられている。このネジ孔２０Ａには図示しないフロントサイドメンバをダッシュパネル１０に締結するためのボルトが螺合されるようになっている。
【００１６】
一方、前述したブレーキマスターシリンダー用の貫通孔１０Ｂは、表皮層１４、１６に形成された第２貫通孔としての貫通孔１４Ｂ、１６Ｂと、芯材１２に形成された第１貫通孔としての貫通孔１２Ｂとによって構成されている。芯材１２の貫通孔１２Ｂの内側には、貫通孔１２Ｂを補強する補強材としてのブレーキマスターシリンダー孔用バルク２２（図５参照）が設けられている。
【００１７】
バルク２２は、本第１の実施形態では炭素繊維強化樹脂材料によって形成されたものであり、筒状に形成された筒部２２Ａを有している。この筒部２２Ａは、芯材１２の貫通孔１２Ｂに嵌合しており、ブレーキマスターシリンダーは、筒部２２Ａの内側を貫通するようになっている。筒部２２Ａの軸線方向両端部には、それぞれ鍔部２２Ｂ、２２Ｃ（接合部）が設けられており、これらの鍔部２２Ｂ、２２Ｃは、それぞれ表皮層１４、１６に接合されている。これにより、バルク２２は、表皮層１４、１６に一体的に結合されており、バルク２２の筒部２２Ａによって、芯材１２の貫通孔１２Ｂの内周が補強された構成になっている。
【００１８】
また、車両後方側の表皮層１６に接合された一方の鍔部２２Ｃには、ブロック状に形成された複数のインサートカラー２４が固定されている。これらのインサートカラー２４には、内側に雌ネジが形成されたネジ孔２４Ａが設けられている。このネジ孔２４Ａには図示しないブレーキペダル用のブラケットをダッシュパネル１０に締結するためのボルトが螺合されるようになっている。
【００１９】
次に、図６及び図７を用いて、上記構成のダッシュパネル１０の製造方法について説明する。なお、上述したバルク１８とバルク２２は、基本的に同様の構成とされているため、ここでは一方のバルク１８だけについて触れる。また、図６及び図７では、説明の都合上、バルク１８の構成を簡略化して図示してある。
【００２０】
本第１の実施形態に係る製造方法では、先ず補強材としてのバルク１８を製造する（図６参照）。このバルク１８の材料としては、繊維強化樹脂材料、シールモールディングコンパウンド、アルミニウム、又はその他の材料を用いることができる。そして、図７（Ａ）に示されるように、バルク１８の鍔部１８Ｂには、予めインサートカラー２０を接着しておく。
【００２１】
次いで、図７（Ｂ）に示されるように、バルク１８を芯材１２に組み付ける。この芯材１２としては、発泡成形体やアルミニウム製の構造体（所謂アルミハニカム）等を用いることができる。なお、発泡成形体を芯材１２として用いる場合には、例えばインサート成形によってバルク１８を芯材１２に組み付けることができる。また、芯材１２としてアルミハニカムを用いる場合には、筒部１８Ａが嵌合する貫通孔１２Ａを境にして芯材１２を分割することで、バルク１８を芯材１２に組み付けることができる。
【００２２】
そして、図７（Ｃ）に示されるように、上部に突起２６Ａが設けられた金型２６の上面に、ＦＲＰシートを積層して表皮層１４を形成する。なお、金型２６の突起２６Ａは、筒部１８Ａの内側に嵌合可能なものであり、上述のＦＲＰシートには、予め突起２６Ａに対応する位置に貫通孔１４Ａを形成しておく。
【００２３】
次いで、図７（Ｄ）に示されるように、バルク１８が組み付けられた芯材１２を、表皮層１４の上から金型２６にセットする。このとき、バルク１８の筒部１８Ａの内側に突起２６Ａが嵌合することで、バルク１８が金型２６に位置決めされると共に、バルク１８に接着されたインサートカラー２０が金型２６に位置決めされる。なお、バルク１８の鍔部１８Ｂと表皮層１４との間には、フィルム状に形成された熱硬化性接着剤（図示省略）を介在させておく。
【００２４】
次いで、図７（Ｅ）に示されるように、芯材１２及びバルク１８の上面に、ＦＲＰシートを積層して表皮層１６を形成する。このＦＲＰシートには、予め筒部１８Ａに対向する位置に貫通孔１６Ａを形成しておく。また、バルク１８の鍔部１８Ｃと表皮層１６との間には、フィルム状に形成された熱硬化性接着剤（図示省略）を介在させておく。
【００２５】
次いで、表皮層１６の上側に図示しないバックをセットして真空状態で加熱する。これにより、表皮層１４、１６を硬化させると共に、鍔部１８Ｂと表皮層１４との間及び鍔部１８Ｃと表皮層１６との間に介在されたフィルム状接着剤を硬化させることで、鍔部１８Ｂ、１８Ｃが表皮層１４、１６に接合される。これにより、本第１の実施形態に係るダッシュパネル１０が完成する。
【００２６】
上記製造方法によってダッシュパネル１０を製造する場合、表皮層１４、１６を構成するシート状の繊維に予め貫通孔１４Ａ、１６Ａを形成しておくため、真空加熱成形後の穴あけ加工が不要であり、製造コストを低く抑えることができる。
【００２７】
次に、本第１の実施形態の作用について説明する。
【００２８】
上記構成のダッシュパネル１０では、ステアリングシャフト用の貫通孔１０Ａを構成する芯材１２の貫通孔１２Ａに、バルク１８の筒部１８Ａが嵌合しており、筒部１８Ａの軸線方向両端部に設けられた鍔部１８Ｂ、１８Ｃが繊維強化樹脂製の表皮層１４、１６に接合されている。したがって、このバルク１８によって貫通孔１２Ａの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ａの周辺が破壊されることを抑制できる。
【００２９】
また、このダッシュパネル１０では、ブレーキマスターシリンダー用の貫通孔１０Ｂを構成する芯材１２の貫通孔１２Ｂに、バルク２２の筒部２２Ａが嵌合しており、筒部２２Ａの軸線方向両端部に設けられた鍔部２２Ｂ、２２Ｃが繊維強化樹脂製の表皮層１４、１６に接合されている。したがって、このバルク２２によって貫通孔１２Ｂの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ｂの周辺が破壊されることを抑制できる。
【００３０】
しかも、このダッシュパネル１０では、フロントサイドメンバを締結するためのインサートカラー２０や、ブレーキペダル用のブラケットが締結されるインサートカラー２４が、補強材（強度部材）であるバルク１８、２２に固定されている。したがって、フロントサイドメンバや上記ブラケットのダッシュパネル１０に対する締結強度を向上させることができる。
【００３１】
ところで、図８に示されるように、表示層１４と一体の筒部１４Ｃを芯材１２の貫通孔１２Ａに嵌合させる構成にした場合でも、貫通孔１２Ａの周辺を補強することができる。しかしながらこの場合、表皮層１４を形成する際に、金型２６の突起２６Ａに沿わせてＦＲＰシートを積層しなければならないため、非常に積層し難いという問題がある。この点、本第１の実施形態では、バルク１８、２２が表皮層１４、１６と別体に製造されるため、表皮層１４、１６を形成するためのＦＲＰシートの積層作業が容易になり、結果として製造コストを低下させることができる。
【００３２】
また、図８に示される構成の場合、筒部１４Ｃの強度を増加させるためには、ＦＲＰシートを張り増しするしかないため、設計の自由度が低いという問題がある。これに対し、本第１の実施形態では、バルク１８、２２の材料を任意に選択することができるため、貫通孔１０Ａ、１０Ｂを最適な材料で補強することができ、自由度の高い設計（補強）が可能となる。
【００３３】
さらに、図８に示される構成の場合、積層成形後に筒部１４Ｃを金型２６の突起２６Ａから抜く必要があるため、筒部１４Ｃに抜き角を設定しなければならない。しかも、この抜き角が負角の場合には、金型２６にスライダー機構を設けなければならない。この点、本第１の実施形態では、抜き角を考慮する必要がないため、設計の自由度が向上すると共に、金型２６にスライダー機構を設ける必要がないため、金型２６の製造コストを低下させることができる。
【００３４】
また、図８に示される構成において、表皮層１４又は表皮層１６の内側面にインサートカラーを接着する場合には、インサートカラーを正確に位置決めすることが困難である。この点、本第１の実施形態では、インサートカラー２０、２４がバルク１８、２２に接着されるので、バルク１８、２２を金型２６に位置決めすることで、インサートカラー２０、２４を金型２６に正確に位置決めすることができる。したがって、インサートカラー２０、２４の位置決めが容易になり、製造効率を向上させることができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、前記第１の実施形態と基本的に同様の構成・作用については、前記第１の実施形態と同符号を付与し、その説明を省略する。
【００３５】
図９には、本発明の第２の実施形態に係るＦＲＰ製構造部材としてのダッシュパネル３０の部分的な構成が断面図にて示されている。このダッシュパネル３０は、前記第１の実施形態に係るダッシュパネル１０と基本的に同様の構成とされており、表皮層１４、１６に形成された貫通孔１４Ａ、１６Ａと、芯材１２に形成された貫通孔１２Ａとによって構成された貫通孔３０Ａを有している。但し、このダッシュパネル３０では、芯材１２の貫通孔１２Ａを補強するバルク３２（補強材）の構造が、前記第１の実施形態に係るバルク１８、２２とは異なっている。
【００３６】
本第２の実施形態に係るバルク３２は、前記第１の実施形態に係るバルク１８、２２と同様に、表皮層１４、１６の間に配置されている。このバルク３２は、底壁３７の中央部に貫通孔３４が形成された有底円筒状の筒部３６Ａ、及び、筒部３６Ａの開口側端部に形成された鍔部３６Ｂを有する本体部３４と、接着剤４２によって鍔部３６Ｂに接合された円板状の蓋部３８とを有している。蓋部３８の中央部には、貫通孔４０が形成されている。
【００３７】
本体部３６の筒部３６Ａは、芯材１２に形成された貫通孔１２Ａに嵌合しており、筒部３６Ａの底壁３７が表皮層１６に接合されている。表皮層１６には、筒部３６Ａの底壁３７の貫通孔３４に対向する位置に貫通孔１６Ａが形成されている。また、このバルク３２は、蓋部３８が表皮層１４に接合されており、表皮層１４には、蓋部３８の貫通孔４０に対向する位置に貫通孔１４Ａが形成されている。これらの貫通孔３４、１６Ａ、４０、１４Ａは、筒部３６Ａと同軸上に配置されている。
【００３８】
次に、図１０及び図１１を用いて、上記構成のダッシュパネル３０の製造方法について説明する。
【００３９】
本第２の実施形態に係る製造方法では、先ず、繊維強化樹脂材料、シールモールディングコンパウンド、アルミニウム、又はその他の材料を用いてバルク３２の本体部３６と蓋部３８を製造すると共に、発泡材やアルミハニカム等の材料を用いて貫通孔１２Ａを有する芯材１２を製造する。但しこのとき、本体部３６及び蓋部３８には、貫通孔３４、４０を形成しないでおく（なお、図１０及び図１１（Ａ）には、貫通孔３４が省略された本体部３６が図示されている）。
【００４０】
次いで、図１１（Ｂ）に示されるように、接着剤４２を用いて蓋部３８を本体部３６の鍔部３６Ｂに接着し、本体部３６の筒部３６Ａを貫通孔１２Ａに嵌合させてバルク３２を芯材１２に組み付ける。
【００４１】
次いで、金型４４の上面に表皮層１４を形成し、バルク３２が組み付けられた芯材１２を表皮層１４の上から金型４４にセットすると共に、芯材１２及びバルク３２の上側に表皮層１６を形成する（図１１（Ｃ）図示状態）。なお、蓋部３８と表皮層１４との間、及び筒部３６Ａの底壁３７と表皮層１６との間には、フィルム状に形成された熱硬化性接着剤（図示省略）を介在させておく。
【００４２】
次いで、表皮層１６の上側に図示しないバックをセットして真空状態で加熱する。これにより、表皮層１４、１６を硬化させると共に、蓋部３８と表皮層１４との間及び筒部３６Ａの底壁３７と表皮層１６との間に介在されたフィルム状接着剤を硬化させることで、蓋部３８及び筒部３６Ａの底壁３７が表皮層１４、１６に接合される。
【００４３】
次いで、工作機械による穴あけ加工によって、表皮層１６の貫通孔１６Ａ、筒部３６Ａの底壁３７の貫通孔３４、蓋部３８の貫通孔４０、及び表皮層１４の貫通孔１４Ａを形成し、筒部３６Ａの内側を外部に連通させる（図９参照）。これにより、本第２の実施形態に係るダッシュパネル３０が完成する。なお、貫通孔１６Ａ、３４、４０、１４Ａは同軸上に配置されるため、これらの貫通孔を一回の穴あけ加工で形成することができる。
【００４４】
上記構成のダッシュパネル３０においても、バルク３２によって貫通孔１２Ａの周辺が補強されるので、車両衝突時の衝撃荷重などによって貫通孔１２Ａの周辺が破壊されることを抑制できる。
【００４５】
しかも、このダッシュパネル３０では、筒部３６Ａの底壁３７と表皮層１６とが貫通孔３０Ａの内側に突出しているため、この突出部分にグロメット４６（図９参照）を装着することができる。
【００４６】
なお、前記第１の実施形態及び上記第２の実施形態では、本発明が車両のダッシュパネル１０、３０に対して適用された場合について説明したが、本発明はダッシュパネルに限らず、芯材とその表面に形成された繊維強化樹脂製の表皮層とを有し、所定部位に貫通孔が設けられるＦＲＰ製構造部材であれば適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ダッシュパネル（ＦＲＰ製構造部材）
１２ 芯材
１２Ａ 貫通孔（第１貫通孔）
１４ 表皮層
１４Ａ 貫通孔（第２貫通孔）
１６ 表皮層
１６Ａ 貫通孔（第２貫通孔）
１８ バルク（補強材）
１８Ａ 筒部
１８Ｂ、１８Ｃ 鍔部（接合部）
２２ バルク（補強材）
２２Ａ 筒部
２２Ｂ、２２Ｃ 鍔部（接合部）
３０ ダッシュパネル（ＦＲＰ製構造部材）
３２ バルク（補強材）
３６ 本体部
３６Ａ 筒部
３６Ｂ 鍔部
３７ 底壁（接合部）
３８ 蓋部（接合部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１貫通孔が形成されたパネル状の芯材と、
前記芯材の外表面両面に設けられ、第２貫通孔が前記第１貫通孔に対して同軸上に形成された繊維強化樹脂製の一対の表皮層と、
前記一対の表皮層間に配置されると共に、前記第１貫通孔に嵌合された筒部、及び、前記筒部の軸線方向端部に設けられて前記表皮層に接合され、少なくとも一方は鍔状にされた接合部を備えた補強材と、
を有するＦＲＰ製構造部材。
【請求項１】
第１貫通孔が形成されたパネル状の芯材と、
前記芯材の外表面両面に設けられ、第２貫通孔が前記第１貫通孔に対して同軸上に形成された繊維強化樹脂製の一対の表皮層と、
前記一対の表皮層間に配置されると共に、前記第１貫通孔に嵌合された筒部、及び、前記筒部の軸線方向端部に設けられて前記表皮層に接合され、少なくとも一方は鍔状にされた接合部を備えた補強材と、
を有するＦＲＰ製構造部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３２１５９（Ｐ２０１３−３２１５９Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４１３６２（Ｐ２０１２−２４１３６２）
【出願日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【分割の表示】特願２００７−９９３０８（Ｐ２００７−９９３０８）の分割
【原出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【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２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【分割の表示】特願２００７−９９３０８（Ｐ２００７−９９３０８）の分割
【原出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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