JPH0367746A - Ｆｒｐ部材 - Google Patents
Ｆｒｐ部材Info
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- JPH0367746A JPH0367746A JP20275289A JP20275289A JPH0367746A JP H0367746 A JPH0367746 A JP H0367746A JP 20275289 A JP20275289 A JP 20275289A JP 20275289 A JP20275289 A JP 20275289A JP H0367746 A JPH0367746 A JP H0367746A
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Landscapes
- Springs (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、自動車のバンパ等における衝撃吸収用として
好適なＦＲＰ部材に関する。
好適なＦＲＰ部材に関する。
［従来の技術］
周知のＦＲＰ板ばねは、マトリックス樹脂と、主に板ば
ねの長手方向に沿う一方向強化繊維とによって成形され
ており、必要に応じて弓状の反り（キャンバ）がつけら
れている。従来のＦＲＰ板ばねは、荷重が負荷された時
に板厚方向に撓むことにより、荷重を弾性的に支えるよ
うになっている。従って過大な負荷がかかった時に、曲
げ方向の撓みが限界値を越えるあたりから１ａ維の一部
が切れたり、繊維がささくれ立つなどしてついには破壊
に至る。
ねの長手方向に沿う一方向強化繊維とによって成形され
ており、必要に応じて弓状の反り（キャンバ）がつけら
れている。従来のＦＲＰ板ばねは、荷重が負荷された時
に板厚方向に撓むことにより、荷重を弾性的に支えるよ
うになっている。従って過大な負荷がかかった時に、曲
げ方向の撓みが限界値を越えるあたりから１ａ維の一部
が切れたり、繊維がささくれ立つなどしてついには破壊
に至る。
懸架用ＦＲＰ板ばねの曲率半径は、車両の種類にもよる
が一例として８００ｍｍ以上ある。また、懸架用ＦＲＰ
板ばねのばね定数は一例として２５ｋｇ ｆ／■程度で
ある。これに対し、懸架ばね以外の用途に使われるＦＲ
Ｐ部材のなかには曲率半径がＨＯｔａ以下のものもある
。例えば第７図に示されているバンパ用衝撃吸収体とし
てのＵ状のＦＲＰ部材ａは、湾曲部Ｃの曲率半径Ｒが１
００■以下と小さく、しかも小さなストロークで大きな
エネルギーを吸収しなければムらないから、ばね定数が
例えば１３０ ｋｇ ｆ ／ ａｓときわめて大きい。
が一例として８００ｍｍ以上ある。また、懸架用ＦＲＰ
板ばねのばね定数は一例として２５ｋｇ ｆ／■程度で
ある。これに対し、懸架ばね以外の用途に使われるＦＲ
Ｐ部材のなかには曲率半径がＨＯｔａ以下のものもある
。例えば第７図に示されているバンパ用衝撃吸収体とし
てのＵ状のＦＲＰ部材ａは、湾曲部Ｃの曲率半径Ｒが１
００■以下と小さく、しかも小さなストロークで大きな
エネルギーを吸収しなければムらないから、ばね定数が
例えば１３０ ｋｇ ｆ ／ ａｓときわめて大きい。
この種のＦＲＰ部材部材−、図示矢印Ｐ方向すなわち曲
率半径Ｒが減少する方向の荷重が負荷される。
率半径Ｒが減少する方向の荷重が負荷される。
［発明が解決しようとする課題］
上記ＦＲＰ部材部材−うに、曲率半径Ｒが小さくかっば
ね定数が大きく、しかも曲率半径Ｒが減少する方向に荷
重が負荷されるものにおいて、許容値以上の荷重を負荷
した場合、従来の車両懸架用ＦＲＰ板ばねでは曲げ荷重
により強化ｔａ維が切れて破壊していたが、曲率半径Ｒ
が小さくかっばね定数が大きい時には、従来のＦＲＰ板
ばねとは違った破壊状況を呈することが本発明者らの研
究によって判明した。すなわち、この種のＦＲＰ部材部
材−げによって強化繊維が切れて破壊するのではなく、
まず長手方向の強化繊維に沿って縦割れを生じ、更に荷
重を負荷すると層閲せん断破壊を生じるようになる。そ
の原因は、もともと曲率半径Ｒの小さい湾曲部Ｃを更に
曲率半径を小さくするように無理に曲げるため、第８図
に２点鎖線で示したように板幅方向各部で曲り方が異な
り、しかも荷重Ｐによる過大なせん断応力が発生するこ
とにより、縦割れが発生すると考えられる。
ね定数が大きく、しかも曲率半径Ｒが減少する方向に荷
重が負荷されるものにおいて、許容値以上の荷重を負荷
した場合、従来の車両懸架用ＦＲＰ板ばねでは曲げ荷重
により強化ｔａ維が切れて破壊していたが、曲率半径Ｒ
が小さくかっばね定数が大きい時には、従来のＦＲＰ板
ばねとは違った破壊状況を呈することが本発明者らの研
究によって判明した。すなわち、この種のＦＲＰ部材部
材−げによって強化繊維が切れて破壊するのではなく、
まず長手方向の強化繊維に沿って縦割れを生じ、更に荷
重を負荷すると層閲せん断破壊を生じるようになる。そ
の原因は、もともと曲率半径Ｒの小さい湾曲部Ｃを更に
曲率半径を小さくするように無理に曲げるため、第８図
に２点鎖線で示したように板幅方向各部で曲り方が異な
り、しかも荷重Ｐによる過大なせん断応力が発生するこ
とにより、縦割れが発生すると考えられる。
ＦＲＰ部材部材−面に縦割れが生じると、割れの界面で
耐水性や耐候性等が悪化し、−気に破壊が進行する原因
になる。そしてこのような縦割れは、板幅すが板厚ｔの
２倍以上ある時に顕著に現れることが本発明者らの研究
によってわかっている。
耐水性や耐候性等が悪化し、−気に破壊が進行する原因
になる。そしてこのような縦割れは、板幅すが板厚ｔの
２倍以上ある時に顕著に現れることが本発明者らの研究
によってわかっている。
ＦＲＰ部材部材−割れを生じにくくするには、ＦＲＰ部
材部材−面積を大きくすることによってせん断応力を下
げればよい。しかしながら、単にＦＲＰ部材部材−面積
を大きくしてしまうとばね定数が増加し、ＦＲＰ部材部
材−求されている設計仕様に合わなくなってしまう。ま
た、湾曲部Ｃのテンション面などにクロス等の補強繊維
層を埋設することも縦割れを防ぐ上で有効であるが、こ
のような補強層をＦＲＰ部材部材一体に成形するには手
間がかかりコスト高を招く原因になる。
材部材−面積を大きくすることによってせん断応力を下
げればよい。しかしながら、単にＦＲＰ部材部材−面積
を大きくしてしまうとばね定数が増加し、ＦＲＰ部材部
材−求されている設計仕様に合わなくなってしまう。ま
た、湾曲部Ｃのテンション面などにクロス等の補強繊維
層を埋設することも縦割れを防ぐ上で有効であるが、こ
のような補強層をＦＲＰ部材部材一体に成形するには手
間がかかりコスト高を招く原因になる。
従って本発明の目的は、ばね定数に実質的な影響を及ぼ
すことなく縦割れを防止でき、しかも製造工程が複雑化
せずにすむようなＦＲＰ部材を提供することにある。
すことなく縦割れを防止でき、しかも製造工程が複雑化
せずにすむようなＦＲＰ部材を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を果たすために開発された本発明のＦＲＰ部材
は、マトリックス樹脂と長手方向に沿う強化繊維とによ
って略Ｕ状ないしＪ状に湾曲した形状に成形されかつ曲
率半径が減少する方向に荷重が負荷される使われ方をす
るものであって、全体の板幅すが板厚ｔの２倍以上あり
、しかも少なくとも湾曲部において幅方向に２以上の要
素に分割されており、分割された各要素の板幅ｂ′を板
厚ｔの２倍以下にしたものである。
は、マトリックス樹脂と長手方向に沿う強化繊維とによ
って略Ｕ状ないしＪ状に湾曲した形状に成形されかつ曲
率半径が減少する方向に荷重が負荷される使われ方をす
るものであって、全体の板幅すが板厚ｔの２倍以上あり
、しかも少なくとも湾曲部において幅方向に２以上の要
素に分割されており、分割された各要素の板幅ｂ′を板
厚ｔの２倍以下にしたものである。
［作用〕
本発明のＦＲＰ部材は従来の懸架用ばねに比べて曲率半
径が著しく小さく、しかも曲率半径が更に成型する方向
に荷重が負荷される。本発明のＦＲＰ部材は少なくとも
湾曲部において幅方向に２つ以上の要素に分割したこと
によって、各要素の板幅が板厚の２倍以下におさえられ
ているから、Ｕ状ないしＪ状に成形されている曲率半径
が小さくかっばね定数の大きなＦＲＰ部材が上記方向に
撓まされても縦割れが発生しない。従って断面積（特に
板厚）やぼね定数等の設計値を変更せずに耐久性の向上
が図れる。
径が著しく小さく、しかも曲率半径が更に成型する方向
に荷重が負荷される。本発明のＦＲＰ部材は少なくとも
湾曲部において幅方向に２つ以上の要素に分割したこと
によって、各要素の板幅が板厚の２倍以下におさえられ
ているから、Ｕ状ないしＪ状に成形されている曲率半径
が小さくかっばね定数の大きなＦＲＰ部材が上記方向に
撓まされても縦割れが発生しない。従って断面積（特に
板厚）やぼね定数等の設計値を変更せずに耐久性の向上
が図れる。
［実施例］
以下に本発明の第１実施例について第１図ないし第４図
を参照して説明する。第４図に例示されたバンバシステ
ム１に、左右一対のＦＲＰ部材２゜２が用いられている
。バンパシステム１は、車体のサイドメンバ３の端部に
固定された上記ＦＲＰ部材２．２と、これらＦＲＰ部材
２．２の前面側に配置されたアマ−チャー５と、このア
マ−チャー５を覆うフェイシャ６などを備えて構成され
ている。７はタイヤである。各ＦＲＰ部材２の一端（固
定端）はボルト等の連結用部品１０によってサイドメン
バ３に固定され、ＦＲＰ部材２の他端（自由端）は接続
用部材１１を介してアマ−チャー５に接している。
を参照して説明する。第４図に例示されたバンバシステ
ム１に、左右一対のＦＲＰ部材２゜２が用いられている
。バンパシステム１は、車体のサイドメンバ３の端部に
固定された上記ＦＲＰ部材２．２と、これらＦＲＰ部材
２．２の前面側に配置されたアマ−チャー５と、このア
マ−チャー５を覆うフェイシャ６などを備えて構成され
ている。７はタイヤである。各ＦＲＰ部材２の一端（固
定端）はボルト等の連結用部品１０によってサイドメン
バ３に固定され、ＦＲＰ部材２の他端（自由端）は接続
用部材１１を介してアマ−チャー５に接している。
ＦＲＰ部材２の一例を第１図ないし第３図に示す。この
ＦＲＰ部材２は、側面方向から見た形状がＵないしＪ状
をなしており、図示例の場合には全体の板幅すが板厚ｔ
の３．８倍程度ある。このＦＲＰ部材２は、幅方向に２
分割された左右一対の要素２ａ、２ｂを互いに近接させ
て並べたものである。各要素２ａ、２ｂの個々の板幅ｂ
′は互いに等しく、しかも各々の板幅ｂ′は板厚ｔの２
倍以下としである。−例として、本実施例のＦＲＰ部材
２の全体の板幅すは６５Ｉ−５各要素の板幅ｂ′は３２
．５ａｍ、板厚ｔ−１７−−、曲率半径Ｒ−６０問、一
端側の平坦部の長さＬ １−３０ａｍ、他端例の平坦部
の長さＬ２−１２０−層である。
ＦＲＰ部材２は、側面方向から見た形状がＵないしＪ状
をなしており、図示例の場合には全体の板幅すが板厚ｔ
の３．８倍程度ある。このＦＲＰ部材２は、幅方向に２
分割された左右一対の要素２ａ、２ｂを互いに近接させ
て並べたものである。各要素２ａ、２ｂの個々の板幅ｂ
′は互いに等しく、しかも各々の板幅ｂ′は板厚ｔの２
倍以下としである。−例として、本実施例のＦＲＰ部材
２の全体の板幅すは６５Ｉ−５各要素の板幅ｂ′は３２
．５ａｍ、板厚ｔ−１７−−、曲率半径Ｒ−６０問、一
端側の平坦部の長さＬ １−３０ａｍ、他端例の平坦部
の長さＬ２−１２０−層である。
上述した一対の要素２ａ、 ２ｂからなるＦＲＰ部材
２は、ＦＲＰ部材２の長手方向に沿う一方向強化繊維１
７（一部のみ図示）と、周知のマトリックス樹脂１８と
により、略Ｕ状ないしＪ状に成形されている。一方向強
化繊維１７にはガラス繊維が用いられるが、場合によっ
ては炭素繊維や有機繊維が使用されてもよい。各要素２
ａ、２ｂの一端側に、上記連結用部品１０を挿通させる
ための孔（図示せず）等が形成される場合もある。
２は、ＦＲＰ部材２の長手方向に沿う一方向強化繊維１
７（一部のみ図示）と、周知のマトリックス樹脂１８と
により、略Ｕ状ないしＪ状に成形されている。一方向強
化繊維１７にはガラス繊維が用いられるが、場合によっ
ては炭素繊維や有機繊維が使用されてもよい。各要素２
ａ、２ｂの一端側に、上記連結用部品１０を挿通させる
ための孔（図示せず）等が形成される場合もある。
ＦＲＰ部材２全体に占めるガラス繊維の量は一例として
体積で約５５％１重量で約７２〜７３％である。
体積で約５５％１重量で約７２〜７３％である。
バンパシステム１における衝撃吸収体として用いられる
上記ＦＲＰ部材２は、曲率半径Ｒが減少する方向から荷
重Ｐを受けるようにして使われる。
上記ＦＲＰ部材２は、曲率半径Ｒが減少する方向から荷
重Ｐを受けるようにして使われる。
荷重Ｐが負荷された場合、ＦＲＰ部材２が撓むことによ
りマトリックス樹脂１８と一方向強化繊維１７とが協働
してエネルギーを蓄える。
りマトリックス樹脂１８と一方向強化繊維１７とが協働
してエネルギーを蓄える。
車体前部等の限られたスペースで所定の衝撃吸収性能を
発揮するには、バンバ用ＦＲＰ部材２のばね定数は懸架
用ばねに比べて数倍ないし数十倍に設定されている必要
がある。例えば、２個のＦＲＰ部材２，２で車重１３０
０ｋｇ、車速８ ｋ＋ｇ／時のエネルギー３２８ｋｇｍ
を５０−■のストロークで吸収させるのに必要な１個の
ＦＲＰ部材２のばね定数には １３０ｋｇｆ／■１であ
る。
発揮するには、バンバ用ＦＲＰ部材２のばね定数は懸架
用ばねに比べて数倍ないし数十倍に設定されている必要
がある。例えば、２個のＦＲＰ部材２，２で車重１３０
０ｋｇ、車速８ ｋ＋ｇ／時のエネルギー３２８ｋｇｍ
を５０−■のストロークで吸収させるのに必要な１個の
ＦＲＰ部材２のばね定数には １３０ｋｇｆ／■１であ
る。
本実施例のＦＲＰ部材２は幅方向に互いに等しい幅で２
つの要素２ａ、２ｂに２分割され、各要素２ａ、２ｂの
板幅ｂ′を板厚ｔの２倍以下にしているため、ＦＲＰ部
材２全体の板幅すと板厚ｔが従来品と同等でありながら
も、各要素２ａ。
つの要素２ａ、２ｂに２分割され、各要素２ａ、２ｂの
板幅ｂ′を板厚ｔの２倍以下にしているため、ＦＲＰ部
材２全体の板幅すと板厚ｔが従来品と同等でありながら
も、各要素２ａ。
２ｂにおける縦割れの発生を防止できる。すなわち本実
施例のＦＲＰ部材２の各部寸法とばね定数は従来品を同
等にしても設計仕様通りの特性を満足できる。
施例のＦＲＰ部材２の各部寸法とばね定数は従来品を同
等にしても設計仕様通りの特性を満足できる。
第５図に本発明の第２実施例を示している。この実施例
は、湾曲部２ｃにおいて幅方向中央部に長手方向に沿う
スリット２１を設けることによって、湾曲部２ｃを幅方
向に２つの要素２ａ、２ｂに分割している。このような
構成も荷重負荷時の縦割れの発生を防止する上で有効で
ある。なお、スリット２１は板厚方向の途中までに形成
されていてもよい。また、スリット２１にエラストマ等
のゴム状弾性体を充填させてもよい。
は、湾曲部２ｃにおいて幅方向中央部に長手方向に沿う
スリット２１を設けることによって、湾曲部２ｃを幅方
向に２つの要素２ａ、２ｂに分割している。このような
構成も荷重負荷時の縦割れの発生を防止する上で有効で
ある。なお、スリット２１は板厚方向の途中までに形成
されていてもよい。また、スリット２１にエラストマ等
のゴム状弾性体を充填させてもよい。
次表１は、前記第１実施例と第２実施例に破壊荷重を負
荷した時の破壊のモードを従来品と比較した結果である
。
荷した時の破壊のモードを従来品と比較した結果である
。
表１
〔発明の効果〕
本発明によれば、Ｕ状ないしＪ状に湾曲した形状に成形
されている曲率半径の小さいＦＲＰ部材が曲率半径を減
少させる方向に撓まされた時に、縦割れが生じることを
防止でき、割れの界面での耐水性や耐候性等の悪化を防
止でき、しかも断面積やぼね定数等の主要諸元を変更す
ることな〈従来品と同等のばね特性を満足させることが
できる。
されている曲率半径の小さいＦＲＰ部材が曲率半径を減
少させる方向に撓まされた時に、縦割れが生じることを
防止でき、割れの界面での耐水性や耐候性等の悪化を防
止でき、しかも断面積やぼね定数等の主要諸元を変更す
ることな〈従来品と同等のばね特性を満足させることが
できる。
また、表面層にクロス等の補強繊維層を付加させずに縦
割れを防止できるから、製造工程が複雑化することもな
い。
割れを防止できるから、製造工程が複雑化することもな
い。
第１図は本発明の第１実施例を示すＦＲＰ部材の斜視図
、第２図は第１図に示されたＦＲＰ部材の側面図、第３
図は第１図に示されたＦＲＰ部材の正面図、第４図は第
１図に示されたＦＲＰ部材を用いたバンパシステムの平
面図、第５図は本発明の第２実施例を示すＦＲＰ部材の
斜視図、第６図は第５図に示されたＦＲＰ部材の正面図
、第７図は従来のＦＲＰ部材を示す斜視図、第８図は従
来のＦＲＰ部材の背面図である。 １・・・バンバシステム、２・・・ＦＲＰ部材、２ａ。 ２ｂ・・・要素、１７・・・一方向強化繊維、１８・・
・マトリックス樹脂、２１・・・スリット。
、第２図は第１図に示されたＦＲＰ部材の側面図、第３
図は第１図に示されたＦＲＰ部材の正面図、第４図は第
１図に示されたＦＲＰ部材を用いたバンパシステムの平
面図、第５図は本発明の第２実施例を示すＦＲＰ部材の
斜視図、第６図は第５図に示されたＦＲＰ部材の正面図
、第７図は従来のＦＲＰ部材を示す斜視図、第８図は従
来のＦＲＰ部材の背面図である。 １・・・バンバシステム、２・・・ＦＲＰ部材、２ａ。 ２ｂ・・・要素、１７・・・一方向強化繊維、１８・・
・マトリックス樹脂、２１・・・スリット。
Claims (2)
- （１）マトリックス樹脂と長手方向に沿う強化繊維とに
よって略Ｕ状ないしＪ状に湾曲した形状に成形されかつ
曲率半径が減少する方向に荷重が負荷される使われ方を
するＦＲＰ部材であって、全体の板幅ｂが板厚ｔの２倍
以上あり、しかも少なくとも湾曲部において幅方向に２
以上の要素に分割されており、分割された各要素の板幅
ｂ′を板厚ｔの２倍以下としたことを特徴とするＦＲＰ
部材。 - （２）少なくとも湾曲部における幅方向中央部に長手方
向に沿うスリットを設けることによって、幅方向に２以
上の要素に分割した請求項１記載のＦＲＰ部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20275289A JP2726710B2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Ｆｒｐ部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20275289A JP2726710B2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Ｆｒｐ部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0367746A true JPH0367746A (ja) | 1991-03-22 |
| JP2726710B2 JP2726710B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=16462579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20275289A Expired - Lifetime JP2726710B2 (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | Ｆｒｐ部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726710B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2000095C2 (nl) * | 2006-06-09 | 2007-12-11 | Loggers Rubbertech | Veerinrichting met veerorganen. |
| WO2013128784A1 (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 川崎重工業株式会社 | 板バネユニット及びそれを用いた鉄道車両用台車 |
| JP2017506597A (ja) * | 2014-02-12 | 2017-03-09 | ムール ウント ベンダー コマンディートゲゼルシャフトＭｕｈｒ ｕｎｄ Ｂｅｎｄｅｒ ＫＧ | 板ばね装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11780079B2 (en) * | 2022-03-10 | 2023-10-10 | John Christian Colley | Flexible structure, particularly for applications in robotics and orthopedics |
-
1989
- 1989-08-07 JP JP20275289A patent/JP2726710B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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