JP2006347442A - 複合材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】荷重エネルギー吸収用複合材11は、熱硬化性樹脂を含浸させた三次元織物からなる骨格部材12と、熱硬化性樹脂を付着したフィラメントを骨格部材12の周囲に巻き付けて形成されたフィラメントワインディング部13とによって四角筒形状に構成されている。骨格部材12は、周部に溝120を有する所定形状(横断面形状がコ字形状の開き断面形状)に形成されている。溝120の両端は、開放している。骨格部材12は、溝120の底を形成する平板形状の底壁121と、平板形状の側壁123,124とを有する。フィラメントワインディング部13は、側壁123,124の外面及び底壁121の外面に接合していると共に、溝120の開口部122を跨ぐように塞いでいる。
【選択図】 図1
Description
副骨格部材が開口部を跨ぐ部分は、閉じ断面形状を形成し、複合材の剛性及びねじれ防止の向上に寄与する。
二次元織物(繊維束の方向が平面方向にのみある織物)や繊維束を一方向に引き揃えた繊維シートを用いて荷重エネルギー吸収用複合材を形成する場合、二次元織物や繊維シートを重ねて荷重エネルギー吸収用複合材の壁厚を増すこともできるが、これは、多くの手間が掛かる。三次元織物は、骨格部材又は前記副骨格部材を構成する繊維部材として好適である。
フィラメントワインディング部によって荷重エネルギー吸収用複合材を閉じ断面形状にする本発明は、荷重エネルギー吸収用複合材への適用に好適である。
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。フィラメントワインディング部におけるフィラメントの巻き付け方向に関し、例えばフィラメントの方向の成分が溝の方向と直交する方向の成分よりも大きくなるフィラメントが過半であるといった調整を行えば、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。
図1(a)に示すように、荷重エネルギー吸収用複合材11は、先端側から基端側へ向かうにつれて太くなってゆく四角筒形状をしている。荷重エネルギー吸収用複合材11の先端側がバンパ装置を構成するバンパレインフォース(図示略)に結合されており、バンパレインフォースに大きな衝撃荷重が加わると、荷重エネルギー吸収用複合材11は、先端側から基端側へと順次破壊してゆく。
(1)フィラメントワインディング部13は、骨格部材12の溝120の開口部122を閉じて、荷重エネルギー吸収用複合材11を筒形状にしており、本実施形態の荷重エネルギー吸収用複合材11は、型成形によって荷重エネルギー吸収用複合材を筒形状に成形する場合に比べて、製作容易である。しかも、フィラメントワインディング部13は、荷重エネルギー吸収用複合材11の剛性を増し、フィラメントワインディング部13の存在による剛性増は、骨格部材12の厚みの低減に寄与する。従って、繊維強化樹脂製の筒形状の荷重エネルギー吸収用複合材11は、軽量化を損なうことなく、筒形状に形成することができる。
第3の実施形態における荷重エネルギー吸収用複合材11では、フィラメントワインディング部13におけるフィラメントF1の巻き付け方向の角度が45°の程度に、及びフィラメントF2の巻き付け方向の角度が−45°の程度にしてある。このようなフィラメントF1,F2の巻き付け方向の角度は、荷重エネルギー吸収用複合材11の捻れを防止する上で有効である。
第4の実施形態における荷重エネルギー吸収用複合材11Cでは、第1の実施形態の骨格部材12の横断面形状(開き断面形状)と同じ開き断面形状の骨格部材12Cが先端側から基端側にわたってどの位置でも同じ大きさの開き断面形状となっている。そして、フィラメントワインディング部13Cは、その層厚が先端側から基端側に向かうにつれて大きくなってゆくように形成されている。つまり、フィラメントワインディング部13Cにおけるフィラメントの巻き付け密度又は巻き付け数は、骨格部材12Cの横断面に対して垂直な方向に沿って先端側から基端側に向かうにつれて高くなるようにしてある。
次に、図8(a),(b)の第6の実施形態を説明する。図8(b)は、矢印R3の方向に見た断面図である。
・骨格部材あるいは副骨格部材の繊維として、図3(a),(b)の三次元織物14以外の三次元織物を用いてもよい。
・第1の実施形態における骨格部材12を2つ合わせた閉じ断面形状(筒形状)の骨格部材にフィラメントを巻き付けて複合材を構成してもよい。
・第6の実施形態において、骨格部材12Eにフィラメントを巻き付けた後、開口部122を跨ぐように、フィラメントワインディング部の外周面に副骨格部材25Eを接合してもよい。
・第1の実施形態において、準骨格部材12A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。
Claims (7)
- 繊維強化樹脂製の複合材において、
横断面形状が所定の開き断面形状に形成された繊維強化樹脂製の骨格部材と、
前記開き断面形状の前記骨格部材の開口部を跨ぐように、フィラメントを前記骨格部材に巻き付けて形成された繊維強化樹脂製のフィラメントワインディング部とを備えた複合材。 - 前記フィラメントワインディング部における巻き付け密度又は巻き付け数は、前記骨格部材の横断面に対して垂直な方向に沿って一方側から他方側に向かうにつれて高くなる請求項1に記載の複合材。
- 前記開き断面形状の前記骨格部材の開口部を跨ぐ繊維強化樹脂製の副骨格部材が設けられている請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の複合材。
- 前記骨格部材を構成する繊維部材は、三次元織物である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の複合材。
- 前記副骨格部材を構成する繊維部材は、三次元織物である請求項3に記載の複合材。
- 前記複合材は、前記骨格部材の横断面に対して垂直な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5のいずれか1項に記載の複合材。
- 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5のいずれか1項に記載の複合材。
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