JP6396513B2 - Resin reinforced metal parts - Google Patents
Resin reinforced metal parts Download PDFInfo
- Publication number
- JP6396513B2 JP6396513B2 JP2016574707A JP2016574707A JP6396513B2 JP 6396513 B2 JP6396513 B2 JP 6396513B2 JP 2016574707 A JP2016574707 A JP 2016574707A JP 2016574707 A JP2016574707 A JP 2016574707A JP 6396513 B2 JP6396513 B2 JP 6396513B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal part
- adhesive
- cfrp
- resin
- reinforcing material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 108
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 108
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims description 17
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 86
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 86
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims description 75
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 13
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 claims 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
- Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明は、金属部品の表面にCFRP補強材を熱硬化型の接着剤で接着した樹脂補強金属部品に関する。 The present invention relates to a resin-reinforced metal part in which a CFRP reinforcing material is bonded to the surface of a metal part with a thermosetting adhesive.
イオン化傾向が異なる異種金属の接触部に水分が付着すると、その接触部に電気化学的腐食が発生する。また金属およびCFRP(カーボン繊維強化樹脂)の接触部においても、CFRPの端部から露出したカーボン繊維と金属との間に水分が付着すると、金属に電気化学的腐食が発生する場合がある。 When moisture adheres to a contact portion of different metals having different ionization tendencies, electrochemical corrosion occurs at the contact portion. In addition, even in a contact portion between a metal and CFRP (carbon fiber reinforced resin), if water adheres between the carbon fiber exposed from the end of the CFRP and the metal, electrochemical corrosion may occur in the metal.
そこで、金属部品にCFRP補強材を積層した樹脂補強金属部品において、CFRP補強材の端部を金属部品の表面から離間させ、水分が付着してもCFRP補強材のカーボン繊維と金属部品との間の電気的導通を遮断することで、金属部品の電気化学的腐食を防止するものが、下記特許文献1〜3により公知である。 Therefore, in a resin reinforced metal part in which a CFRP reinforcing material is laminated on a metal part, the end of the CFRP reinforcing material is separated from the surface of the metal part, and even if moisture adheres, the carbon fiber between the CFRP reinforcing material and the metal part It is known from Patent Documents 1 to 3 below to prevent electrochemical corrosion of metal parts by cutting off the electrical continuity.
ところで、金属部品の表面に熱硬化型の接着剤を介してCFRP補強材を接着して樹脂補強金属部品を構成した場合、加熱により接着剤を硬化させた後に冷却すると、熱膨張率が大きい金属部品の熱収縮量と熱膨張率が小さいCFRP補強材との間に挟まれた接着剤に残留剪断応力が発生し、この残留剪断応力が存在する状態で樹脂補強金属部品を使用すると接着剤が剥離する可能性がある。 By the way, when a CFRP reinforcing material is bonded to the surface of a metal part via a thermosetting adhesive to form a resin-reinforced metal part, if the adhesive is cured by heating and then cooled, a metal having a high coefficient of thermal expansion Residual shear stress is generated in the adhesive sandwiched between the CFRP reinforcing material having a small amount of thermal shrinkage and the coefficient of thermal expansion. If the resin reinforced metal part is used in the state where this residual shear stress exists, the adhesive is There is a possibility of peeling.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属部品の表面に熱硬化型の接着剤を介してCFRP補強材を接着した樹脂補強金属部品において、接着剤の残留剪断応力を低減して接着剤の剥離や樹脂補強金属部品の湾曲を防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a resin-reinforced metal part in which a CFRP reinforcing material is bonded to the surface of a metal part via a thermosetting adhesive, the residual shear stress of the adhesive is reduced. The purpose is to prevent peeling of the adhesive and bending of the resin-reinforced metal part.
上記目的を達成するために、本発明によれば、金属部品の表面にCFRP補強材を熱硬化型の接着剤で接着した樹脂補強金属部品であって、前記CFRP補強材の端部における前記接着剤の厚さは、該端部の全幅に亘って中間部における前記接着剤の厚さよりも大きく、且つ、前記端部における前記接着剤の残留剪断応力が、前記接着剤の加熱条件がオーバーベイクであり、かつ前記樹脂補強金属部品の使用環境が熱間80゜Cであるときの該接着剤の剪断強度よりも小さくなる厚さであることを第1の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a resin reinforced metal part in which a CFRP reinforcing material is bonded to a surface of a metal part with a thermosetting adhesive, and the bonding at an end of the CFRP reinforcing material. the thickness of the material is much larger than the thickness of the adhesive in the intermediate portion over the entire width of the end portion, and the residual shear stress of the adhesive in the end, the heating condition of said adhesive over A resin-reinforced metal part having the first characteristic that the thickness is smaller than the shear strength of the adhesive when the resin-reinforced metal part is used at a temperature of 80 ° C. Proposed.
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記CFRP補強材の端部が接着される前記金属部品の表面に凹部を形成したことを第2の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the present invention, in addition to the first feature, there is provided a resin-reinforced metal part having a second feature in which a recess is formed on a surface of the metal part to which an end of the CFRP reinforcing material is bonded. Proposed.
また本発明によれば、前記第2の特徴に加えて、前記凹部は前記CFRP補強材の端部の角部を越えて延びることを第3の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the present invention, in addition to the second feature, there is proposed a resin-reinforced metal part having a third feature that the recess extends beyond a corner of the end portion of the CFRP reinforcement.
また本発明によれば、前記第1の特徴に加えて、前記CFRP補強材の端部を前記金属部品の表面から離反する方向に折り曲げたことを第4の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the present invention, in addition to the first feature, a resin-reinforced metal part having a fourth feature in which an end portion of the CFRP reinforcing material is bent away from the surface of the metal part is proposed. Is done.
また本発明によれば、前記第1〜第4の何れか1つの特徴に加えて、前記金属部品は中空閉断面の車体骨格部品であり、その引張荷重が作用する表面に前記CFRP補強材を接着したことを第5の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the invention, in addition to any one of the first to fourth features, the metal part is a body frame part having a hollow closed cross section, and the CFRP reinforcing material is applied to a surface on which a tensile load acts. A resin-reinforced metal part having a fifth feature of being bonded is proposed.
また本発明によれば、前記第1〜第5の何れか1つの特徴に加えて、前記CFRP補強材を前記金属部品にクリップで固定した状態で前記接着剤を加熱硬化することを第6の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the present invention, the first to be added to the fifth one of characteristics of the CFRP reinforcement of sixth to heat curing the adhesive in a state fixed with a clip to the metal component A featured resin reinforced metal part is proposed.
また本発明によれば、前記第1〜第4の何れか1つの特徴に加えて、前記CFRP補強材は、その長手方向に配向されたカーボン連続繊維を含むことを第7の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the present invention, in addition to the first to fourth any one feature, the CFRP reinforcement, resin that contains carbon continuous fibers oriented in the longitudinal direction and the seventh feature Reinforced metal parts are proposed.
また本発明によれば、前記第2の特徴に加えて、前記CFRP補強材は一方向に配向されたカーボン連続繊維を含み、前記凹部は前記CFRP補強材の前記一方向の両端に沿って形成されることを第8の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the invention, in addition to the second feature, the CFRP reinforcing material includes continuous carbon fibers oriented in one direction, and the recess is formed along both ends of the CFRP reinforcing material in the one direction. A resin-reinforced metal part having the eighth feature is proposed.
また本発明によれば、前記第2の特徴に加えて、前記CFRP補強材は相互に直交する二方向に配向されたカーボン連続繊維、あるいは疑似当方性を有するように多方向に配向されたカーボン連続繊維を含み、前記凹部は前記CFRP補強材の全周に沿って形成されることを第9の特徴とする樹脂補強金属部品が提案される。 According to the invention, in addition to the second feature, the CFRP reinforcing material may be a continuous carbon fiber oriented in two directions orthogonal to each other, or carbon oriented in multiple directions so as to have pseudo-isotropic properties. comprises continuous fibers, the recess resin reinforcing metal components to the ninth aspect of the being formed along the entire circumference of the CFRP reinforcement is proposed.
本発明の第1の特徴によれば、金属部品の表面にCFRP補強材を熱硬化型の接着剤で接着した樹脂補強金属部品は、金属部品の熱膨張係数がCFRP補強材の熱膨張係数よりも大きいため、加熱により熱硬化型の接着剤を硬化させた後の冷却時に、金属部品およびCFRP補強材の熱収縮量の差により金属部品およびCFRP補強材に挟まれた接着剤に剪断応力が残留し、その残留剪断応力はCFRP補強材の端部において大きくなる。CFRP補強材の端部における接着剤の厚さが、該端部の全幅に亘って中間部における接着剤の厚さよりも大きいので、CFRP補強材の端部における接着剤の残留剪断応力を緩和し、接着剤の剥離を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the resin-reinforced metal part in which a CFRP reinforcing material is bonded to the surface of the metal part with a thermosetting adhesive has a thermal expansion coefficient of the metal part higher than that of the CFRP reinforcing material. Therefore, at the time of cooling after curing the thermosetting adhesive by heating, shear stress is applied to the adhesive sandwiched between the metal part and the CFRP reinforcement due to the difference in thermal shrinkage between the metal part and the CFRP reinforcement. Residual and the residual shear stress increases at the end of the CFRP reinforcement. Since the thickness of the adhesive at the end of the CFRP reinforcing material is larger than the thickness of the adhesive at the intermediate portion over the entire width of the end, the residual shear stress of the adhesive at the end of the CFRP reinforcing material is alleviated. , It is possible to prevent peeling of the adhesive.
また、接着剤の加熱条件がオーバーベイクであり、かつ樹脂補強金属部品の使用環境が熱間80゜Cであるとき、接着剤の剪断強度は所定強度まで低下するが、CFRP補強材の端部における接着剤の厚さは、端部における接着剤の残留剪断応力が所定強度よりも小さくなる厚さであるため、残留剪断応力が前記所定強度以上になって接着剤が剥離するのを確実に防止することができる。 Also, the heating conditions of the adhesive is over-baked, and when the use environment of the resin reinforcing metal component is a hot 80 ° C, shear strength of the adhesive is lowered to a predetermined intensity, the end of the CFRP reinforcement The thickness of the adhesive at the end is such that the residual shear stress of the adhesive at the end is smaller than the predetermined strength, so that it is ensured that the residual shear stress is greater than the predetermined strength and the adhesive is peeled off. Can be prevented.
また本発明の第2の特徴によれば、CFRP補強材の端部が接着される金属部品の表面に凹部を形成したので、凹部の深さ分だけCFRP補強材の端部の接着剤の厚さを大きくすることができる。 According to the second feature of the present invention, since the concave portion is formed on the surface of the metal part to which the end portion of the CFRP reinforcing material is bonded, the thickness of the adhesive at the end portion of the CFRP reinforcing material is equal to the depth of the concave portion. The thickness can be increased.
また本発明の第3の特徴によれば、接着剤の残留剪断応力は端部の角部において最大になるが、凹部はCFRP補強材の端部の角部を越えて延びるので、最も剥離が発生し易いCFRP補強材の端部の角部の接着剤の剥離を防止することができる。 According to the third feature of the present invention, the residual shear stress of the adhesive is maximized at the corner of the end, but the recess extends beyond the corner of the end of the CFRP reinforcement, so that the peeling is the most. It is possible to prevent peeling of the adhesive at the corners of the end portion of the CFRP reinforcing material that is easily generated.
また本発明の第4の特徴によれば、CFRP補強材の端部を金属部品の表面から離反する方向に折り曲げたので、金属部品に凹部を加工することなく、CFRP補強材の端部を折り曲げた分だけCFRP補強材の端部の接着剤の厚さを大きくすることができる。 According to the fourth feature of the present invention, since the end of the CFRP reinforcement is bent away from the surface of the metal part, the end of the CFRP reinforcement is bent without processing the recess in the metal part. Accordingly, the thickness of the adhesive at the end of the CFRP reinforcing material can be increased.
また本発明の第5の特徴によれば、金属部品は中空閉断面の車体骨格部品であり、その引張荷重が作用する表面にCFRP補強材を接着したので、金属製補強材よりも軽量であって引張強度が高いCFRP補強材で車体骨格部品の強度を効率的に高めることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the metal part is a body frame part having a hollow closed cross section, and the CFRP reinforcement is bonded to the surface on which the tensile load acts, so that the metal part is lighter than the metal reinforcement. Thus, the strength of the vehicle body skeleton component can be efficiently increased with a CFRP reinforcing material having a high tensile strength.
また本発明の第6の特徴によれば、CFRP補強材を金属部品にクリップで固定した状態で接着剤を加熱硬化するので、接着剤が硬化して金属部品およびCFRP補強材が一体化されるまで、金属部品に対するCFRP補強材の脱落や位置ずれが防止される。 According to the sixth aspect of the present invention, since the adhesive is heat-cured in a state where the CFRP reinforcing material is fixed to the metal part with a clip, the adhesive is cured and the metal part and the CFRP reinforcing material are integrated. Up to this point, the CFRP reinforcing material is prevented from falling off or being displaced from the metal part.
また本発明の第7の特徴によれば、CFRP補強材は、その長手方向に配向されたカーボン連続繊維を含むので、カーボン連続繊維でCFRP補強材の引張強度を高めることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the CFRP reinforcing material includes carbon continuous fibers oriented in the longitudinal direction, the carbon continuous fibers can increase the tensile strength of the CFRP reinforcing material.
また本発明の第8の特徴によれば、CFRP補強材は一方向に配向されたカーボン連続繊維を含み、凹部はCFRP補強材の一方向の両端に形成されるので、CFRP補強材で樹脂補強金属部品の一方向の曲げ強度を高めながら凹部により接着剤の剥離を防止することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the CFRP reinforcing material includes carbon continuous fibers oriented in one direction, and the recesses are formed at both ends of the CFRP reinforcing material in one direction. While increasing the bending strength in one direction of the metal part, the peeling of the adhesive can be prevented by the recess.
また本発明の第9の特徴によれば、CFRP補強材は相互に直交する二方向に配向されたカーボン連続繊維、あるいは疑似当方性を有するように多方向に配向されたカーボン連続繊維を含み、凹部はCFRP補強材の全周に形成されるので、CFRP補強材で樹脂補強金属部品の複数方向の曲げ強度を高めながら凹部により接着剤の剥離を防止することができる。 According to a ninth aspect of the present invention, the CFRP reinforcing material includes carbon continuous fibers oriented in two directions orthogonal to each other, or carbon continuous fibers oriented in multiple directions so as to have pseudo-isotropic properties, Since the concave portion is formed on the entire circumference of the CFRP reinforcing material, it is possible to prevent the adhesive from being peeled off by the concave portion while increasing the bending strength of the resin-reinforced metal part in a plurality of directions with the CFRP reinforcing material.
11 金属部品
11a 凹部
12 CFRP補強材
12a 端部
12b 角部
13 接着剤
14 カーボン連続繊維
16 クリップ
P 樹脂補強金属部品
11
以下、図1〜図4に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
先ず、図1〜図3に示すように、樹脂補強金属部品Pは、四角断面の鋼管よりなる金属部品11の一面に、帯状のCFRP(カーボン繊維強化樹脂)補強材12が熱硬化型の接着剤13で接着される。CFRP補強材12は、一方向に引き揃えた多数のカーボン連続繊維14…をマトリクス樹脂15に埋設したプリプレグを硬化させたものであり、カーボン連続繊維14…の配向方向はCFRP補強材12の長手方向に一致している。CFRP補強材12の長手方向の二つの端部12a,12aが臨む金属部品11の一面には、前記端部12a,12aに沿う直線状の溝よりなる二つの凹部11a,11aが形成されており、接着剤13の一部は凹部11a,11aに充填されてCFRP補強材12の端部12a,12aを、その角部12b…を越える位置まで接着する。
First, as shown in FIGS. 1 to 3, a resin-reinforced metal part P has a strip-like CFRP (carbon fiber reinforced resin) reinforcing
金属部品11の凹部11a,11a以外の部分における接着剤13の厚さをt1とし、凹部11a,11aの深さをdとすると、凹部11a,11aにおける接着剤13の厚さはt1+dとなり、凹部11a,11aの深さdの分だけ接着剤13の厚さが大きくなる。
If the thickness of the adhesive 13 in the portions other than the
樹脂補強金属部品Pの製造工程で、加熱炉内で熱硬化型の接着剤13を例えば170゜Cに加熱して硬化させた後に冷却すると、金属部品11の熱膨張係数はCFRP補強材12および接着剤13の熱膨張係数よりも大きいため、金属部品11の熱収縮量がCFRP補強材12および接着剤13の熱収縮量よりも大きくなることで、樹脂補強金属部品PはCFRP補強材12側が凸になって金属部品11側が凹になるように湾曲し、接着剤13に残留剪断応力が発生することになる。この残留剪断応力が接着剤13の剪断強度以上になると、接着剤13が剥離して金属部品11からCFRP補強材12が剥がれてしまい、樹脂補強金属部品Pの強度が低下する問題がある。
In the manufacturing process of the resin-reinforced metal part P, when the
図4に示すように、熱膨張係数の差によって金属部品11およびCFRP補強材12間に相対移動量δ1が発生すると、その相対移動量δ1に応じて接着剤13に残留剪断応力が発生する。このとき、相対移動量δ1が同じであっても、接着剤13の厚さが大きいt1であれば残留剪断応力は小さいτ1になるが、接着剤13の厚さが小さいt2であれば残留剪断応力は大きいτ2になる。つまり、接着剤13の厚さが大きいほど、残留剪断応力は小さくなる。そして金属部品11およびCFRP補強材12間の相対移動量δ1は、CFRP補強材12の長手方向の二つの端部12a,12aで最大になるため、残留剪断応力による接着剤13の剥離は端部12a,12aにおいて始まることになる。
As shown in FIG. 4, when a relative movement amount δ1 is generated between the
本実施の形態では、接着剤13の残留剪断応力が最大になるCFRP補強材12の端部12a,12aに対応する金属部品11の一面に凹部11a,11aを形成したので、その凹部11a,11aの深さdの分だけ接着剤13の厚さが増加することで、端部12a,12aにおける接着剤13の残留剪断応力を低減して剥離の発生を防止することができる。例えば、接着剤13の厚さを0.5mmから1.5mmに増加させると、残留剪断応力は40%低減する。
In the present embodiment, since the
本実施の形態では、CFRP補強材12の端部12a,12aにおける接着剤13の厚さは以下のようにして決定される。高靱性の熱硬化型の接着剤13を加熱炉内で加熱するときの加熱温度が170゜Cを越えてオーバーベイク状態になると、接着剤13の剪断強度は本来の剪断強度に対して8.9%低下する。また完成した樹脂補強金属部品Pを80゜Cの高温環境下で使用するとき、その接着剤13の剪断強度は本来の剪断強度に対して40%低下する。
In the present embodiment, the thickness of the adhesive 13 at the
よって、接着剤13が170゜Cを越えてオーバーベイクされ、かつ樹脂補強金属部品Pの使用環境が80゜Cという悪条件下での接着剤13の剪断強度の基準値とし、接着剤13の残留剪断応力が前記剪断強度の基準値を越えないように端部12a,12aにおける接着剤13の厚さを決定する。このようにしてCFRP補強材12の端部12a,12aにおける接着剤13の厚さを決定すれば、上述した悪条件下でも接着剤13の残留剪断応力が剪断強度の基準値を越えることが回避され、接着剤13の強度不足による剥離が防止される。
Accordingly, the adhesive 13 is overbaked over 170 ° C., and the use environment of the resin reinforced metal part P is set to the reference value of the shear strength of the adhesive 13 under the adverse condition of 80 ° C. The thickness of the adhesive 13 at the
また図4において、残留剪断応力が所定値τ1であるとき、接着剤13の厚さが大きいt1であれば、金属部品11およびCFRP補強材12間の相対移動量は大きいδ1になるが、接着剤13の厚さが小さいt2であれば、金属部品11およびCFRP補強材12間の相対移動量は小さいδ2になる。つまり、残留剪断応力が所定値τ1であるとき、接着剤13の厚さが大きいほど金属部品11およびCFRP補強材12間の相対移動量が大きくなるので、金属部品11およびCFRP補強材12の熱収縮量の差による残留剪断応力を低減することができる。
In FIG. 4, when the residual shear stress is the predetermined value τ1, if the thickness of the adhesive 13 is t1, the relative movement amount between the
また接着剤13の残留剪断応力が大きくなるCFRP補強材12の端部12a,12aのうち、その角部12b…で接着剤13の残留剪断応力が最大になる。しかしながら、金属部品11の凹部11a,11aは端部12a,12aの角部12b…を覆うように形成されるので、角部12b…における接着剤13の残留剪断応力を確実に低減し、角部12b…から接着剤13が剥離する事態を回避することができる。
Of the
またCFRP補強材12は、その長手方向に沿ってカーボン連続繊維14…が配向されているために引張強度が最大限に高められ、両端を支持された樹脂補強金属部品Pの中央部に荷重が入力して曲げ変形するときに強度が効果的に高められる。
Further, the
次に、図5および図6に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 5 and FIG.
第1の実施の形態は、金属部品11に凹部11a,11aを形成することで、その部分における接着剤13の厚さをCFRP補強材12の端部12a,12aの全幅に亘って増加させているが、第2の実施の形態は、金属部品11が凹部11a,11aを備えておらず、その代わりにCFRP補強材12が端部12a,12aの近傍の折曲部12c,12cにおいて金属部品11の一面から離反する方向に折り曲げられる。
In the first embodiment, the
本実施の形態によれば、折曲部12c,12cによりCFRP補強材12の端部12a,12aにおいて接着剤13の厚さを端部12a,12aの全幅に亘って増加させ、第1の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。しかも、金属部品11に凹部11a,11aを形成するよりもCFRP補強材12に折曲部12c,12cを形成する方が容易であるため、全体として加工コストを節減することができる。
According to the present embodiment, the thickness of the adhesive 13 is increased over the entire width of the
次に、図7に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図7(A)に示す実施の形態は、CFRP補強材12のカーボン連続繊維14…が相互に直交する二方向に配向されており、金属部品11の凹部11a…がCFRP補強材12の全周を囲むように形成される。また図7(B)に示す実施の形態は、CFRP補強材12のカーボン連続繊維14…が0°、90°、45°および−45°の四つの方向に配向されて疑似等方性が与えられており、金属部品11の凹部11a…がCFRP補強材12の全周を囲むように形成される。
In the embodiment shown in FIG. 7A, the carbon
これらの実施の形態によれば、CFRP補強材12を金属部品11の引張側に積層することで、CFRP補強材12による補強効果を有効に発揮させながら、金属部品11にCFRP補強材12を接着する接着剤13が残留前段応力で剥離するのを凹部11a…により防止することができる。
According to these embodiments, the
次に、図8および図9に基づいて本発明の第4の実施の形態を説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第4の実施の形態は、第1の実施の形態の樹脂補強金属部品Pを自動車の車体部品に適用したものである。自動車のセンターピラーは、車体内側に位置するセンターピラーインナーと、車体外側に位置するセンターピラーアウターとを接合フランジにて接合して閉断面に構成されるもので、本実施の形態の金属部品11は前記センターピラーインナーに適用される。 In the fourth embodiment, the resin-reinforced metal part P of the first embodiment is applied to a vehicle body part. The center pillar of an automobile is configured by joining a center pillar inner located on the inner side of the vehicle body and an outer center pillar located on the outer side of the vehicle body with a joining flange, and has a closed cross section. Is applied to the center pillar inner.
センターピラーインナーを構成する金属部品11は、溝型断面の本体部11bと、本体部11bの幅方向両端を折り曲げた一対の接合フランジ11c,11cと、本体部11bの幅方向中央部に沿って形成したビード部11dとを備える略一定断面の部材であり、その内面にハット状断面のCFRP補強材12が接着剤13により接着される。CFRP補強材12の長手方向の二つの端部12a,12aが臨む金属部品11には一対の凹部11a,11aが形成され、接着剤13の一部が凹部11a,11aに充填されることで、接着剤13の厚さが凹部11a,11aの部分で他の部分よりも大きくなっている。
The
金属部品11およびCFRP補強材12は複数個のクリップ16…で仮固定されており、接着剤13が加熱硬化するまでの間、金属部品11に対してCFRP補強材12が外れたり位置ずれしたりしないように、CFRP補強材12が仮固定される。
The
自動車が転倒したとき、ルーフが車室側に変形してセンターピラーの上部が車幅方向内側に向けて屈曲するため、閉断面のセンターピラーのセンターピラーインナーの車幅方向内側部分が引張変形する。引張変形するセンターピラーインナーは金属部品11とCFRP補強材12とを接着剤13で接着して構成されるので、引張強度が高いCFRP補強材12により引張変形を抑制することができる。
When the car falls down, the roof is deformed toward the passenger compartment and the upper part of the center pillar is bent toward the inner side in the vehicle width direction, so that the inner part in the vehicle width direction of the center pillar inner of the center pillar of the closed section is pulled and deformed . Since the center pillar inner that undergoes tensile deformation is configured by bonding the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、本発明が適用される自動車の車体骨格部品はセンターピラーに限定されるものではない。
For example, a vehicle body skeleton component to which the present invention is applied is not limited to a center pillar.
Claims (9)
前記CFRP補強材(12)の端部(12a)における前記接着剤(13)の厚さは、該端部(12a)の全幅に亘って中間部における前記接着剤(13)の厚さよりも大きく、且つ、前記端部(12a)における前記接着剤(13)の残留剪断応力が、前記接着剤(13)の加熱条件がオーバーベイクであり、かつ前記樹脂補強金属部品(P)の使用環境が熱間80゜Cであるときの該接着剤(13)の剪断強度よりも小さくなる厚さであることを特徴とする樹脂補強金属部品。 A resin reinforced metal part in which a CFRP reinforcing material (12) is bonded to the surface of a metal part (11) with a thermosetting adhesive (13),
The thickness of the adhesive (13) at the end (12a) of the CFRP reinforcing material (12) is larger than the thickness of the adhesive (13) at the intermediate portion over the entire width of the end (12a). And the residual shear stress of the adhesive (13) at the end (12a) is that the heating condition of the adhesive (13) is overbaked, and the usage environment of the resin-reinforced metal part (P) is resin reinforced metal part, wherein the thickness der Rukoto be less than the shear strength of the adhesive (13) when it is hot 80 ° C.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015025624 | 2015-02-12 | ||
JP2015025624 | 2015-02-12 | ||
PCT/JP2016/051799 WO2016129360A1 (en) | 2015-02-12 | 2016-01-22 | Resin-reinforced metal component |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016129360A1 JPWO2016129360A1 (en) | 2017-08-31 |
JP6396513B2 true JP6396513B2 (en) | 2018-09-26 |
Family
ID=56615378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016574707A Expired - Fee Related JP6396513B2 (en) | 2015-02-12 | 2016-01-22 | Resin reinforced metal parts |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6396513B2 (en) |
WO (1) | WO2016129360A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6583309B2 (en) * | 2017-02-24 | 2019-10-02 | Jfeスチール株式会社 | Method and apparatus for optimizing shape of reinforcing member of vehicle body |
CN111356582A (en) * | 2017-11-27 | 2020-06-30 | 日东电工株式会社 | Reinforcing structure and method for manufacturing reinforcing structure |
JP6919556B2 (en) * | 2017-12-25 | 2021-08-18 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of composite member |
JP6577608B2 (en) * | 2018-01-09 | 2019-09-18 | 本田技研工業株式会社 | Manufacturing method of resin reinforced metal parts |
JP7174670B2 (en) | 2019-05-14 | 2022-11-17 | 東レエンジニアリング株式会社 | Sheet metal member forming method and sheet metal member forming apparatus |
JP7468836B2 (en) * | 2021-03-12 | 2024-04-16 | 大成プラス株式会社 | FRP and metal bonded products and their manufacturing method |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56128273A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-07 | Dainippon Ink & Chem Inc | Reinforcing method for outer metallic plate of automobile |
JPH0239977B2 (en) * | 1984-11-14 | 1990-09-07 | Daihatsu Motor Co Ltd | JIDOSHANIOKERUPANERUNOSETSUGOHOHO |
JPS61147238U (en) * | 1985-02-28 | 1986-09-11 | ||
JPS61145076U (en) * | 1985-03-01 | 1986-09-06 | ||
JP5087984B2 (en) * | 2007-04-25 | 2012-12-05 | 東レ株式会社 | Manufacturing method of automobile bonnet |
JP2010269534A (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Taisei Plas Co Ltd | Bonded composite containing metal, and method for manufacturing the same |
JP2012171221A (en) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Toray Ind Inc | Bonded structure member |
JP5919067B2 (en) * | 2012-03-30 | 2016-05-18 | 富士重工業株式会社 | Monolithic molded part manufacturing method and monolithic molded part |
-
2016
- 2016-01-22 WO PCT/JP2016/051799 patent/WO2016129360A1/en active Application Filing
- 2016-01-22 JP JP2016574707A patent/JP6396513B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016129360A1 (en) | 2016-08-18 |
JPWO2016129360A1 (en) | 2017-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6396513B2 (en) | Resin reinforced metal parts | |
US10137940B2 (en) | Vehicle member joining structure and vehicle member joining method | |
US9428225B2 (en) | Vehicle panel joint structure | |
JP6235375B2 (en) | Auto body structure | |
US10875256B2 (en) | Method of making joint for structure | |
WO2016132425A1 (en) | Composite material structure | |
JP6521135B2 (en) | Bonding structure of vehicle members and method of bonding vehicle members | |
US20180169999A1 (en) | Glued Arrangement | |
JP6317313B2 (en) | Bonding structure of metal member and FRP member | |
CN109910571B (en) | Edge wrapping structure of hybrid vehicle door | |
JP6189256B2 (en) | Manufacturing method of automobile body | |
CN109955487B (en) | Method for manufacturing composite member | |
JP6998828B2 (en) | Composite structure | |
JP6947074B2 (en) | Manufacturing method of composite member | |
JP7095799B2 (en) | Method of manufacturing a closed cross-section structural member | |
JP4555595B2 (en) | Manufacturing method of composite material | |
JP2017140904A (en) | Method for manufacturing automobile body | |
US20240034044A1 (en) | Method of manufacturing closed cross-section structural member | |
KR20190068376A (en) | Hemming structure for door of hybrid type and Hemming method for door of hybrid type | |
KR20190070414A (en) | Hemming structure for door of hybrid type | |
JP2018114891A (en) | Side panel of vehicle and body of vehicle including side panel of vehicle and manufacturing method of vehicle including body of vehicle | |
JP6248775B2 (en) | Panel material | |
JP6191648B2 (en) | Resin body built-in frame structure for vehicle and manufacturing method thereof | |
JP2016117429A (en) | Vehicle panel joint structure | |
JP2022099295A (en) | Laminated body for reinforcing plate body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170517 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180530 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180720 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180808 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180829 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6396513 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |