JP6750949B2 - 繊維強化樹脂構造体の製造方法及び繊維強化樹脂構造体 - Google Patents
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(1−1.ロアアームの概略)
まず、図1及び図2を参照して、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法により製造される繊維強化樹脂構造体の一例としてのロアアーム(サスペンションアーム)20について説明する。図1は、ロアアーム20を備えた車両の前輪のサスペンション装置100の構成例を説明するための模式図であり、図2は、ロアアーム20及びサスペンションクロスメンバ108の分解斜視図である。
次に、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体としてのロアアーム20の構成例について詳細に説明する。図3は、ロアアーム20の一例を示す斜視図である。ロアアーム20は、略T字状あるいはL字状の平面形状を有し、サスペンションクロスメンバ108に連結される第1の基部21と、サイドフレーム105に連結される第2の基部22と、ボールジョイントが連結され、揺動端とされる先端部23とを有する。かかるロアアーム20は、本体部18と、第1の基部21、第2の基部22及び先端部23に設けられた孔部19a,19b,19cと、孔部19a,19b,19c内に配置された円筒部材27,28,29とを有する。第1の基部21、第2の基部22、及び先端部23は、それぞれアーム部25a,25b,25cの先端側に設けられる。
次に、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法の一例について説明する。ここでは、強化繊維に熱硬化性のマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを成形型上に積層した後にバッギングを行い、さらに、オートクレーブ装置を用いて、バッグ(被覆シート)内を減圧しながら、バッグ全体を加圧しつつ加熱し、繊維強化樹脂の積層体を硬化させるロアアーム20の製造方法の例を説明する。なお、以下に説明する繊維強化樹脂構造体の製造方法は一例にすぎず、本発明を限定するものではない。
・プリプレグカット工程
・積層工程
・バッギング工程
・成形工程
・接合工程
・孔開け工程
図4に示すように、プリプレグカット工程では、所定幅の繊維強化樹脂シート5が、製造する繊維強化樹脂構造体に適した大きさ、あるいは、長さに切断されて、プレプレグ12が作製される。プリプレグ12の形状は、本体部18を展開した形状に略一致させることができ、この場合、プリプレグ12の寸法は、本体部18の外形よりも大きくされていてもよい。
図5に示すように、積層工程では、複数枚のプリプレグ12が積層されて、繊維強化樹脂積層体14が作製される。プリプレグ12は、例えば、成形型40の成形面上に積層される。積層されるプリプレグ12の数は、特に限定されるものではなく、製造する繊維強化樹脂構造体の用途等に応じて選択し得るが、例えば、3〜6枚のプリプレグ12を積層することができる。このとき、それぞれのプリプレグ12の連続繊維の配向方向を一方向にそろえて積層し、繊維強化樹脂積層体14が作製されてもよい。これにより、製造されるロアアーム20における、連続繊維の配向方向に沿う特定方向の強度を高めることができる。あるいは、一部又は全部のプリプレグ12の連続繊維の配向方向を異ならせて積層し、繊維強化樹脂積層体14が作製されてもよい。これにより、製造されるロアアーム20の強度に異方性を持たせることができる。
図5に示すように、バッギング工程では、成形型40上に配置された繊維強化樹脂積層体14の上に、例えばゴム製のバッグ(被覆シート)31が設置され、バッグ31と成形型40とがクランプされる。成形型40は、例えば、金型であってもよいし、繊維強化樹脂製の成形型であってもよい。バッグ31は、変形可能な材質のバッグであればよく、ゴム製のバッグに限られない。ただし、成形型40及びバッグ31は、いずれも、後工程におけるオートクレーブ装置を用いた加熱処理に耐え得る材料により構成される。かかるバッギングにより、少なくとも成形型40とバッグ31とにより形成される成形空間33が気密状態にされる。
図5に示すように、成形工程では、バッギングされた繊維強化樹脂積層体14がオートクレーブ装置内に投入される。オートクレーブ装置は、釜の内部を高圧状態にしつつ、加熱処理を行う装置である。繊維強化樹脂積層体14がオートクレーブ装置内に投入された後、ポンプ35等により成形空間33内の空気が吸引されて、成形空間33内が真空状態にされる。これにより、繊維強化樹脂積層体14は、プリプレグ12及び連続繊維補強シート13a,13b内の空気が脱気されつつ、加圧下で加熱され、硬化させられる。これにより、本体部18を構成する第1の半体18aが成形される。成形空間33内を真空状態にしつつ、加圧下で加熱することにより、成形される第1の半体18aの空洞率を低下させることができ、第1の半体18aの機械的強度を高めることができる。また、成形空間33内が真空状態にされることから、成形型40に接する面の反対面も、比較的きれいな仕上がりになる。
図6に示すように、孔開け工程では、第1の半体18a及び第2の半体18bそれぞれにおける、第2の基部22及び先端部23の孔開け予定部位に対して孔開け加工が行われ、孔部19b,19cが形成される。図6には、第1の半体18aに対して孔部19b,19cを形成した様子が示されている。第2の半体18bについても、同様に孔部19b,19cが形成される。孔開け加工は、ウォータージェット加工、レーザー加工、又は、ドリルやエンドミル等の工具を用いた穿孔加工等を採用することができる。ただし、孔開け加工は、かかる例に限定されない。
図6に示すように、接合工程では、第1の半体18aと第2の半体18bとが接合されて、本体部18が作製される。接合方法は、特に限定されるものではなく、接着剤による接合、振動溶融圧着、熱溶融圧着をはじめとして、種々の方法を採用することができる。本実施形態にかかるロアアーム20の製造方法の例では、第1の半体18aと第2の半体18bとが接合されることによって、第1の基部21の孔部19aが形成される。
12 プリプレグ
13a,13b 連続繊維補強シート
14 繊維強化樹脂積層体
18 本体部
18a 第1の半体
18b 第2の半体
19a,19b,19c 孔部
20 繊維強化樹脂構造体(ロアアーム)
21 第1の基部
22 第2の基部
23 先端部
27,28,29 円筒部材
40 成形型
Claims (5)
- 強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた複数の繊維強化樹脂シートを積層した繊維強化樹脂積層体を硬化させて繊維強化樹脂構造体を製造する繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、
前記複数の繊維強化樹脂シートを積層して前記繊維強化樹脂積層体を作製する積層工程と、
前記繊維強化樹脂積層体を硬化させて前記繊維強化樹脂構造体を成形する成形工程と、
前記繊維強化樹脂構造体に孔開け加工を行い、孔部を形成する孔開け工程と、を含み、
前記積層工程において、一方向に配向する連続繊維にマトリックス樹脂を含浸させた連続繊維補強シートを、前記孔部に相当する部位の周囲に沿って配置する、繊維強化樹脂構造体の製造方法。 - 前記連続繊維補強シートを、前記繊維強化樹脂シートの間に積層する、請求項1に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
- 前記連続繊維補強シートを複数配置する場合、複数の前記連続繊維補強シートの全部又は一部の位置をずらして配置する、請求項1又は2に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
- 前記孔部に円筒部材を配置する工程をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
- 強化繊維にマトリックス樹脂を含侵させた繊維強化樹脂シートを複数枚積層した繊維強化樹脂積層体を硬化させて形成された繊維強化樹脂構造体であって、
前記繊維強化樹脂積層体に対して孔開け加工により設けられた孔部と、
前記孔部の周囲に沿って配置され、一方向に配向する連続繊維にマトリックス樹脂を含侵させた連続繊維補強シートと、を含む、繊維強化樹脂構造体。
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