JP2000302062A

JP2000302062A - 整流板

Info

Publication number: JP2000302062A
Application number: JP11110177A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kodama; 斎児玉
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】剛性、強度が高く、軽量で、しかも量産性に
優れている整流板。【解決手段】繊維強化プラスチックを含む層１２と、
プラスチックフォームからなる芯材１４とを有するフォ
ームサンドイッチボードからなる。十分な強度や剛性を
有しつつ、従来のアルミ製整流板の凡そ１／３と軽量で
あるため、特に自動車用整流板とした場合に、重量増を
殆ど伴うことなく、効果的にダウンフォースを発生させ
ることができ、車両の動力性能を向上できる。しかも、
製造容易で量産性に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気の流れを制御
する整流板に関するもので、主として空力的ダウンフォ
ースを発生するために車両下部に設ける整流板であっ
て、車両下部重量を軽くし機動性を持ちながら効果的な
空力特性を得ることを目的に使用する車両搭載用整流板
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車においては、タイヤの空転を避け
るため、タイヤと路面の摩擦力を高めるべく、図４に示
すように、横から見て車両全体を一枚の翼に見立て、効
果的に車両を地面に押し付ける力、所謂ダウンフォース
を発生させることが望ましい。そのようなダウンフォー
スを効果的に発生させるため、図３に示すような整流板
１０を車両の底面に設け、車両底面の空気流速を向上さ
せる手段がある。そのような整流板は、従来は専らレー
シング車両に用いられていたが、近年においては一般車
両にも用いられるようになった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような整流板にお
いては、空力効果を十分に発揮するため剛性を有するこ
と、飛び石による局所的損傷、バウンド時の衝撃荷重に
対する強度を有することが必須である。また、整流板は
車軸下に位置し、その重量が重い場合は車両の機動性に
大きなマイナスとなるため、その軽量性は整流板にとっ
て重要である。さらに、一般車両にも用いられるように
なったことから大量生産に適していることも必要とされ
るようになった。従来、整流板としては、アルミニウム
板が主として用いられているが、軽量化は充分でなく、
また、形状の自由度や量産性も不十分である。そこで、
樹脂製の整流板も種々検討されているが、充分な剛性や
強度を維持した上で、軽量化や量産性を高度に達成した
ものは依然としてないのが実状である。本発明は前記課
題を解決するためになされたもので、剛性、強度が高
く、かつ、軽量で、しかも量産性に優れている整流板を
目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る整流板
は、繊維強化プラスチックを含む層と、プラスチックフ
ォームからなる芯材とを有するフォームサンドイッチボ
ードからなるものである。請求項２に係る整流板は、繊
維強化プラスチックを含む層の少なくとも一方の面にリ
ブが形成された繊維強化プラスチック板からなるもので
ある。さらに上記請求項１に係る整流板において、その
繊維強化プラスチックを含む層にリブを形成したものも
望ましい。補強繊維として、少なくとも炭素繊維を用い
ることが望ましい。フォームサンドイッチボードにおい
ては、その芯材は内包されていることが望ましい。リブ
は、シートモールディングコンパウンドからなるものが
望ましい。本発明の整流板は、特に自動車用として好適
である。

【０００５】

【発明の実施の形態】請求項１に係る整流板は、プラス
チックフォーム（発泡プラスチック）を芯材としたフォ
ームサンドイッチボードで構成されるもので、繊維強化
プラスチックを含む層を少なくとも有するものである。
繊維強化プラスチックに含まれてこれを構成する補強繊
維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド
繊維、ポリエステル繊維、炭化珪素繊維、ホウ素繊維、
パルプなどの天然繊維、ステンレススチール繊維などが
使用可能であるが、整流板の軽量化と共に剛性および耐
衝撃強度の向上を達成するためには炭素繊維を使用する
ことが好ましい。炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ
系、レーヨン系のいずれの炭素繊維をも使用することが
可能である。さらに、補強繊維としては上記した各種の
繊維を複数組み合わせて使用しても良い。繊維強化プラ
スチック中における補強繊維の形態としては、連続した
補強繊維束を一方向に引き揃えたロービング、連続した
補強繊維束を製織して織布とした補強繊維クロス、５〜
１００ｍｍ程度に切断した補強繊維束からなるチョップ
ドストランド、または、チョップドストランドを不定方
向に分散したものをバインダーで固定したチョップドス
トランドマットなどを挙げることができるが、あらゆる
方向に対して整流板の強度を向上させるためには、例え
ば、連続した補強繊維束を製織して得られた平織り、綾
織、朱子織、一方向織りの織布等の配向方向の異なる複
数の補強繊維束を製織して得られた補強繊維クロスが好
ましい。

【０００６】繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂
としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリイミド樹脂、フラン樹脂、マレイミド樹脂、アクリ
ル樹脂などを用いることができるが、整流板の高温条件
下での使用の際に問題となる熱変形を防止するためには
熱硬化性の樹脂をマトリックス樹脂とすることが好まし
い。請求項１に係る整流板は、このような繊維強化プラ
スチックのみからなる層、または、このような繊維強化
プラスチックと他の樹脂とを含む層を必須とした積層構
造のものである。

【０００７】請求項１に係る整流板は、上述した繊維強
化プラスチック等の層を表層とし、その表層で挟み込ま
れる芯材としてプラスチックフォームを用いたフォーム
サンドイッチボードである。ハニカム芯材であると、形
状の自由度が低く、また、加工、接着施工が困難である
が、プラスチックフォームを用いることにより、形状の
自由度が高く、加工、接着施工性に優れ、特に自動車部
品のような複雑な形状にも容易に対応できる。フォーム
サンドイッチボードにおいては、単に積層して挟み込む
だけでなく、図１に示すように、繊維強化プラスチック
層１２で芯材１４をその端面も覆うように被覆して、芯
材１４を内包させたものが、環境に対する耐久性が向上
し、長寿命化を図ることができるので望ましい。

【０００８】芯材１４となるプラスチックフォームは、
内部に微細な気泡を多数含むもので、例えば、天然ゴ
ム、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体、ネオプレン、クロロプレン、ポ
リスルフィド、ポリスチレン、スチレン−アクリロニト
リル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ポリビニルアルコール、アセチルセルロー
ス、ポリアミド、ポリカーボネイト、ポリフェニレンオ
キシド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリイソシアネー
ト、アクリル樹脂などの公知の熱硬化樹脂などを用い
て、発泡させたものを適用できる。発泡倍率は２〜４０
倍が芯材としての機械的強度および温度に対する安定性
が高いので好適である。プラスチックフォームは多孔質
であるために軽量であるが、木材に比べて剛性が低い
が、軽量かつ高剛性の炭素繊維等を使用した繊維強化プ
ラスチック層からなる表層１２によってプラスチックフ
ォームからなる芯材１４の表面を覆うことにより全体の
重量を増大させることなく、整流板の剛性を向上させる
ことが可能となる。しかも、炭素繊維であれば、長期的
な荷重のみならず、局部的かつ衝撃的な荷重に対しても
抵抗性を発揮し、飛び石やバウンド時の衝撃を受けても
損傷を受け難い整流板となる。

【０００９】フオームサンドイッチボードは、例えば次
のようにして製造できる。まず、所定の厚みおよび断面
形状を有するシート状のプラスチックフォームからなる
芯材１４を製造する。この芯材１４の製造方法は特に限
定されるものでなく、押出発泡法、射出発泡法、モール
ド発泡法、吹付発泡法、２液混合法等の公知の連続的ま
たはバッチ的な発泡成形法を適宜採用することができ
る。また、発泡剤も特に限定されるものでなく、窒素等
の気体そのもの、または気化可能な溶剤の他に重炭酸ナ
トリウム、炭酸アンモニウム、などの無機系発泡剤、ベ
ンゼンスルホンヒドラジン系、アゾニトリル系、アゾカ
ルボン系、ジアゾアセトアミド系、ニトロソ化合物など
の有機系発泡剤のように公知の発泡剤を使用することが
できる。そして、得られたプラスチックフォーム製芯材
１４の表面に表層１２を積層及び接合することにより整
流板が製造される。芯材１４と表層１２との積層および
接合法は特に限定されるものではないが、例えば、整流
板に対応する形状を有するキャビティをもつ型に、所定
の補強繊維にエポキシ樹脂を含浸したプリプレグをセッ
トし、芯材１４をその上に配置し、更にその上に所定の
補強繊維プリプレグをセットした後にナイロン等のフィ
ルムで被覆してバッグを形成し、これをオートクレーブ
で加圧加熱して製造することができる。この方法であれ
ば、製造容易である上に、プラスチックフォーム製芯材
１４と表層１２の接着性も高い。

【００１０】また、他の方法として、整流板に対応する
形状を有するキャビティをもつ型に、所定の補強繊維を
セットし、芯材１４をその上に配置し、更にその上に所
定の補強繊維をセットした後に型締めしてマトリックス
樹脂をキャビティ内に注入して硬化させるレジントラン
スファー法によっても製造できる。また、プラスチック
フォーム製芯材１４と表層１２とは、上述したように直
接、接着してもよいが、接着性の向上のために、接着層
を介して接着することが好ましい。接着層を構成する材
質としてはプラスチックフォーム製芯材１４と表層１２
とを強固に接着することができるものであれば特に限定
されるものでないが、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
尿素樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などが好まし
く、特に、本用途にはアクリル樹脂が好ましい。また、
接着の他にビス、ネジ、リベットなどの機械的手段を併
用して芯材と表層の接合を補強しても良い。

【００１１】請求項２に係る整流板は、繊維強化プラス
チックを含む層の少なくとも一方の面にリブを設けた繊
維強化プラスチック板からなるものである。繊維強化プ
ラスチックを含む層及びリブを形成する材料は、上述の
繊維強化プラスチックを含む層ないし表層と同様である
ので繰り返し説明しないが、リブを形成する材料は強化
繊維織布やマット等にビニルエステル樹脂または不飽和
ポリエステル樹脂を含浸し増粘した、いわゆるシートモ
ールディングコンパウンドを用いるのがよい。繊維強化
プラスチックを含む層とリブとを一体化する方法は特に
限定しないが、接着剤を用いた接着、一体成形による接
着、ビス、ネジ、リベットなどの機械的手段による接
合、およびそれらを組み合わせた方法が例示される。こ
のようなリブの形成された繊維強化プラスチック板から
なる整流板は、きわめて簡易に製造できる上に、剛性を
向上できる。また、上述したプラスチックフォームから
なる芯材を有するフォームサンドイッチボードからなる
整流板において、さらにその繊維強化プラスチックを含
む層の少なくとも一方の面にリブを形成することもで
き、特にこのものであると、軽量でありながら剛性をよ
り高めることができる。

【００１２】本発明の整流板は、空気等の気体の他、水
等の液体の流動を制御する整流板として用いられるもの
で、特に、自動車に装備される整流板に適している。整
流板の外形、寸法、取付方法は、その適用箇所に応じて
決められる。例えば、車両に取り付けるにあたって、整
流板に穴を設け、この穴にボルトを通して車両に締結で
きる。このような場合、その取付穴の周りの芯材１４を
アルミ合金に代えたり、また、当該箇所のみ繊維強化プ
ラスチック層の層数を増加させることにより、ボルトの
締め付けによる板厚の潰しを防止でき、強固な取り付け
を行うことができる。また、整流板の角部も同様であ
る。このように、ボルトの当たる部分や角部の補強を行
うことにより長寿命化を図ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。［実施例１］次の条件で、図１に示すような整流板を製
造した。表層１２として、炭素繊維（「パイロフィルＴ
Ｒ５０Ｓ−１２Ｌ」三菱レイヨン（株））からなる目付
け６５０ｇ／ｍ²の平織りの織布に、エポキシ樹脂が３
５重量％になるように含浸して予備硬化した所謂プリプ
レグシートに加工したものを用いた。芯材１４として、
密度が２００ｋｇ／ｍ³の発泡アクリル樹脂（「ロハセ
ル」ＣＹＲＯ社）を予めブロックから切り出したものを
準備した。整流板は、所定の型に、炭素繊維製織布を縁
に対して０／９０を１プライと±４５を１プライ積層
し、次いで、芯材１４をセットした後、反対側に対称に
炭素繊維製織布を縁に対して０／９０を１プライと±４
５を１プライ積層してナイロンバッグで被覆した。これ
をオートクレーブで３気圧、１３０℃で１時間、加圧加
熱硬化して、約１８００×１２００ｍｍの整流板を製造
した。この整流板の重量は、約５ｋｇであった。尚、同
形状の一般的なアルミニウム製整流板の重量は、約１５
ｋｇである。

【００１４】［実施例２］表層用として、炭素繊維
（「パイロフィルＴＲ５０Ｓ−１２Ｌ」三菱レイヨン
（株））からなる目付け６５０ｇ／ｍ²の平織りの織布
を用いた。芯材には密度が２００ｋｇ／ｍ³の発泡アク
リル樹脂（「ロハセル」（ＣＹＲＯ社）を予めブロック
から切り出したものを準備した。所定の型に、炭素繊維
製織布を縁に対して０／９０を１プライと±４５を１プ
ライ積層し、次いで、芯材１４をセットした後、対向す
る金型のキャビティ内にも上記同様に炭素繊維製織布を
２枚セットした。また、炭素繊維織布の取付けボルト部
には更に１プライのパッチを当てて積層した。次いで、
型に形成されている樹脂注入孔から、溶融状態の未硬化
の常温硬化型エポキシ樹脂を注入して８時間室温に放置
し、樹脂硬化を確認後、約５ｋｇの整流板を製造した。［実施例３］上記実施例１において、炭素繊維をガラス
繊維に代えたこと以外は、同様にして整流板を製造し
た。その重量は約１３ｋｇであった。

【００１５】［実施例４］次の条件で、図２に示した表
面にリブを有する整流板を製造した。炭素繊維（「パイ
ロフィルＴＲ５０Ｓ−１２Ｌ」三菱レイヨン（株））か
らなる目付け６５０ｇ／ｍ²の平織りの織布に、ビニル
エステル樹脂を含浸し、その後、増粘したクロスシート
モールディングコンパウンド（ＱＵＡＮＴＵＭ社製「Ｑ
Ｃ−８１０１」、樹脂含有量４０重量％）を用意した。
他方、１インチ長のガラス繊維からなるランダムマット
にビニルエステル樹脂を含浸し、その後、増粘したマッ
トシートモールディングコンパウンド（ＱＵＡＮＴＵＭ
社製「ＱＣ−８１０２」、樹脂含有量４０重量％）を用
意した。１５０℃に予備加熱したリブを成形し得る所定
の凹凸型内に、上記クロスシートモールディングコンパ
ウンドを縁に対して０／９０を２プライと±４５を２プ
ライ積層し、次いで、型のリブ形成部分に上記マットシ
ートモールディングコンパウンドをセットして型を締
め、１００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持して、一方
の表面全域に渡って所定形状のリブの形成された１８０
０×１２００×５ｍｍ（リブ１６の形成されている箇所
の厚さは２０ｍｍ）、約１０ｋｇの整流板を製造した。

【００１６】［実施例５］次の条件で、図２に示した表
面にリブを有する整流板を製造した。１５０℃に予備加
熱した型に、実施例４で用いたクロスシートモールディ
ングコンパウンドを縁に対して０／９０を２プライと±
４５を２プライ積層し、型を締め、１００ｋｇ／ｃｍ²
の圧力で３分間保持して、平板を製造した。次に実施例
４で用いたマットシートモールディングコンパウンドを
１５０℃に予備加熱した凹凸型内に積層し、型を締め、
１００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持して、リブの形
成された平板を製造した。得られた平板とリブ形成平板
とを接着治具にセットしてエポキシ系アラルダイト接着
剤を用いて接圧で１５分で接合し、更にステンレス製の
リベットで締め付け、一方の表面全域に渡って所定形状
のリブの形成された１８００×１２００×６ｍｍ（リブ
１６の形成されている箇所の厚さは２５ｍｍ）、約１２
ｋｇの整流板を製造した。

【００１７】本実施例の整流板は、従来のアルミニウム
製整流板や樹脂製整流板に比べて軽量であり、しかも長
期に亘って繰り返して使っても破壊したり損傷すること
は無かった。特にＣＦＲＰを用いてフォームサンドイッ
チ構造とした実施例１，２の整流板は格段に軽量であ
る。

【００１８】

【発明の効果】請求項１に係る整流板は繊維強化プラス
チックを含む層を有するフォームサンドイッチ構造であ
り、十分な強度や剛性を有しつつ、従来のアルミ製整流
板の凡そ１／３と軽量であるため、特に自動車用整流板
とした場合に、重量増を殆ど伴うことなく、効果的にダ
ウンフォースを発生させることができ、車両の動力性能
を向上できる。しかも、製造容易で量産性に優れてい
る。また、リブが形成された繊維強化プラスチック板か
らなる整流板も、高い強度や剛性を有しつつ、軽量化を
図ることができる。特に、フォームサンドイッチ構造で
あって、その繊維強化プラスチックを含む層にリブが形
成されているものであると、より、剛性、強度と、軽量
化を高い次元で両立させることができる。また、補強繊
維として、炭素繊維を用いることにより、軽量化と共に
剛性および耐衝撃強度のより高いものとなる。さらに、
芯材を内包させることにより、耐久性が向上し、寿命が
延びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の整流板の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の整流板の一例を示す断面図である。

【図３】車両の底面図である。

【図４】空力によって車両に作用するダウンフォース
を示す側面図である。

【符号の説明】

１０整流板１２繊維強化プラスチック層１４芯材１６リブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維強化プラスチックを含む層と、プラ
スチックフォームからなる芯材とを有するフォームサン
ドイッチボードからなることを特徴とする整流板。
【請求項２】繊維強化プラスチックを含む層の少なく
とも一方の面にリブが形成された繊維強化プラスチック
板からなることを特徴とする整流板。
【請求項３】繊維強化プラスチックを含む層と、プラ
スチックフォームからなる芯材とを有するフォームサン
ドイッチボードからなり、前記繊維強化プラスチックを
含む層にリブが形成されていることを特徴とする整流
板。
【請求項４】補強繊維として、少なくとも炭素繊維を
用いることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに
記載の整流板。
【請求項５】前記芯材が内包されていることを特徴と
する請求項１または３記載の整流板。
【請求項６】前記リブがシートモールディングコンパ
ウンドからなることを特徴とする請求項２または３記載
の整流板。
【請求項７】自動車用であることを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載の整流板。