JPH0482727A - Frp製品 - Google Patents

Frp製品

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JPH0482727A
JPH0482727A JP2197518A JP19751890A JPH0482727A JP H0482727 A JPH0482727 A JP H0482727A JP 2197518 A JP2197518 A JP 2197518A JP 19751890 A JP19751890 A JP 19751890A JP H0482727 A JPH0482727 A JP H0482727A
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JP
Japan
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fiber
eyeball
unfilled
fibers
resin
Prior art date
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Pending
Application number
JP2197518A
Other languages
English (en)
Inventor
Maki Terada
真樹 寺田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH0482727A publication Critical patent/JPH0482727A/ja
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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。

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FRP製サスペンションアームのよ
うな軸部と目玉部を有するFRP製品に関する。
(従来の技術) 自動車の軽量化のために、サスペンションアームもF 
RP (fiber reinforced  pla
stics :繊維強化プラスチック)で作ることが試
みられている。第9区に示すようにサスペンションアー
ム1 (アッパアーム)は端部にゴムブツシュ2,2等
のための目玉部8,8を有しているので、これをFRP
で製造する場合は、第3図に示すように熱硬化性樹脂を
含浸させた連続繊維11を、ブツシュ用スリーブ12.
12やボールジヨイントアッシー13に適宜巻き付けな
がらそれら12.12.13間に配縁すること(ワイン
ディング)により製造するのが生産性の面で有利である
なおスリーブ12には繊維11が外れないように両端に
フランジ14.14が設けられ、上記の連続繊維は、炭
素繊維フィラメント、ガラス繊維フィラメント等の強化
用繊維フィラメントを引きそろえて束にして長繊維とし
たものであり、ワインディングの基本パターンとしては
第4図に示すように、各スリーブ12.12には巻回し
ボールジヨイントアッシー13には掛は渡すパターン(
I)、各スリーブ12.12とアッシー13のいずれに
も巻回するパターン(J)、アッシー13では交互に反
対廻りとなるように各スリーブ12.12とアッシー1
3に掛は渡すパターン(G)、一定廻りで各スリーブ1
2.12とアッシー13に掛は渡すパターン(E)、各
スリーブ12.12には掛は渡しアッシー13には巻回
するパターン(F)等がある。
そしてFRP製品は、ワインディングして得られたFR
P繊維束をその後、寸法精度の向上、品質の安定化、強
度・剛性の向上のため第5図に示すように必要に応じて
上型15、下型16、中型17等で成形することにより
得られる。
このような方法はフィラメントワインディング法として
知られており、例えば特開昭58−118215号には
この方法を利用したリーフスプリング、コンロッド等の
目玉部を有するFRP製品の製造方法が開示されている
(発明が解決しようとする課題) 上記のようにフィラメントワインディング法により軸部
と目玉部を有するFRP製品を製造すると、第6図に示
すように目玉部8と軸部9の境界部すなわち繊維の分岐
部6に、繊維未充填部3が生じることになる。繊維未充
填部が大きくなるほどFRP製品の強度が低下すること
になるので、ワインディングして得られたFRP繊維束
は、この繊維未充填部をできるだけ無くするように、型
で圧縮成形されている。
しかしながら、その場合、圧縮成形により繊維未充填部
の付近の繊維が無理に曲げられることになるので繊維の
折損が起こり、思い通りに強度を向上させ得ないという
間Uがある。例えばFRP製スヘスペンションアーム1
第9図参照)では、高い引っ張り荷重を受けた時に軸部
9と目玉部8の境界部で破壊が起こる可能性があるため
、FRP製サスペンションアームの実用化ないし普及が
阻まれている。
本発明は上記の繊維未充填部に起因するFRP製品の強
度不足の問題を解決する目的でなされたものであり、そ
の解決しようとする課題は、目玉部と軸部を有するFR
P製品がフィラメントワインディング法によって製造さ
れても高強度を発揮する新規な構造のFRP製品を提供
することである。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するためのフィラメントワインディング
法により製造される本発明の軸部と目玉部を有するFR
P製品は、目玉部巻回繊維層の直径りと目玉部から軸部
に至る繊維未充填部の長さβの関係が、 o、t<J2/D<0.4 となっていることを特徴とする。
ここで「目玉部巻回繊維層の直径D」とは、目玉部全周
に巻回された繊維が作る円筒状繊維層の外径を指す、そ
して[繊維未充填部の長さi」とは、繊維未充填部を略
二等辺三角形とみなした時の円筒部側底辺から軸部側頂
点に至る距離を指す。
上記の0.1<2/D<0.4という条件を満たすFR
P製品は、目玉部に巻回させる繊維と目玉部−軸部間に
配縁する繊維の比率を適当に調整することにもよるが、
主として型面形状、詳しくは型の分岐部成形面の形状を
適当に設定することにより得られる。具体的には型の分
岐部成形面が、半径R2の弧を描く曲面であって、その
R2がFRP製品の軸部の厚さをhとすると、という条
件を満たすようにすればよい。
これを第2図で説明する。目玉部8から軸部9へと及び
軸部9から目玉部8へと掛は渡される繊維の層すなわち
分岐部繊維層5は、その外側面が点Eを中心とする半径
R2の弧を描き、内側面が点Eを中心とする半径R1の
弧を描く、目玉部巻回繊維層の直径りは、D=(スリー
ブの外径)+(スリーブ巻回繊維層)×2であり、半径
R1の円は、直径りの円に接し、また中心iJXにも接
する。それらの接点を各々B、Cとし、直径りの円の中
心をAとすると、△AECにおいて、AE” =EC”
 +AC”  (/EcA=/R)が成り立つ、すなわ
ち、 となる、製品のR2は型のR2と同じであることから、
FRP製品の軸部の厚さがhであると、h R2=R,−−・・・・・・■ の式が成り立つ。但し式■は、分岐部における繊維の体
積含有率Vfが軸部のVfと同じ場合にのみ成り立つ、
これら両Vfを同一にするのは、圧縮成形する時にスリ
ーブの位置を動かし繊維をたるませることによって可能
である。
式■を変形すると 、’、   DR+  =l”  +Di2となり、こ
の式■に上2の 0,1〈β/D<0.4の条件から導
かれるo、ID<g〈0.4Dを代入し、R8の範囲を
求めると、 0.11D<R,<0.56D       ・・・・
・・■となる。R3とR2の間には式■の関係があるた
め、式■と■から以下のようにR2の範囲を導くことが
できる: h       h         hO,11D−
−<R・−一<0・56D−丁h          
    h o、11D −−< R2<0.56D −−なお、 とするのが好ましい。
型で圧縮成形する時の圧力は1〜30 kgf/cm’
であるが、粘度の低いフィラメントワインディング用の
樹脂を用いる場合には1〜l Okgf/cm”で充分
である。そして圧縮成形時には、繊維と樹脂の体積割合
を変化させないように、ワインディングして得られるF
RP繊維束の張力を取り除いて成形することが重要であ
る。
繊維に含浸させる樹脂としては、−船釣なFRP用樹脂
でよく、例えばエポキシ樹脂、ビニルエステルのような
不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性
樹脂が挙げられる。一方、連続繊維としてはガラス繊維
、炭素繊維、アラミド繊維等の一般的なプラスチック強
化用繊維で十分である。ワインディングする時の繊維の
体積含有率Vfは40〜60%であるのが適当である。
本発明を適用できる目玉部と軸部を有する製品としては
、例えばサスペンションアーム、コネクティングロッド
、リーフスプリング等を挙げることができる。
(作用) ff/Dを小さくするほど、型で繊維を無理に曲げなけ
ればならず、ひずみが大きくなって繊維は折損し、それ
によって強度は低下するが、0.1<42/Dの範囲で
は、成形時に繊維をさほど曲げずに済むので、繊維の折
損に起因する強度低下が起こらない。
一方、ff/Dを大きくするほど、繊維未充填部が大き
くなるので強度不足は顕著となるが、ρ/D<0.4の
範囲では、繊維未充填部はさほど大きくなく、必要な強
度が確保される。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を説明する。
第3図に示すような、ブツシュ用スリーブ12゜12と
ポールジヨイントアッシー13の間に所定のパターンで
樹脂含浸連続繊維11をワインディングする装置を用い
てFRP製サスペンションアームを製造するに際し、ま
ずスリーブ12.12の位置を定める支柱4,4を正規
の位置よりも10)程度ボールジヨイントアッシー13
とは反対側に(アームが長くなる方向に)ずらして固定
する。
次いで、ガラス繊維(4400Tex相当を4本)を含
浸槽に通して樹脂を含浸させダイス(セラミック製糸道
)で余分な樹脂を除去した樹脂含浸連続繊維11を、第
4図に示した種々の巻回パターンエ、J、G、E、Fの
組み合わせで、すなわち、I+ (J+I)X2+ (
G+E+F−+−E+G+E)X3+Eの繰り返しで必
要な回数だけワインディングする。
ワインディング後、スリーブ12.12の位置を定める
支柱4.4(第5図参照)を正規の位置に移動させ、F
RP繊維束の張力を取り除く0次いで下型16を上方に
押し上げ、下型16に設けた溝7の中にワインディング
で得られたFRP繊維束な詰め込むとともに上型15及
び中型17をかぶせ圧縮成形する。ここで使用する上型
15及び下型16は、いずれも第1図に示すように分岐
部成形面が半径R3の曲面となっており、そのR2の大
きさは、 0.14D−h/2<R,<0.56D−h/2かつ 
1〈R2 (式中、Dは目玉部巻回繊維層の直径を表わし、hは軸
部の厚さを表わす) という条件を満たすように設定されている。
以上のようにして約7 kgf/cm”の圧力で圧縮成
形し、100℃X2hrで樹脂を硬化させることにより
従来に較べ一段と高強度になったFRP製サスペンショ
ンアームが得られる。
試験例 第7図に示すように一維未充填部の長さg、:目玉部巻
回繊維層の直径りの比を異にする種々のテストピースに
引っ張り荷重Fをかけて、D = 25mmの時のI2
/Dと最大負荷指数(ff/D=0.8の時の負荷荷重
の値を1.0として換算)の関係を調べた。ff/Dが
小さくなるほど繊維折損による破壊が起こり易く、ff
/Dが大きくなるほどεの先端部(繊維未充填部3の軸
部側端)からの破壊が起こり易くなることが確かめられ
たが、その結果を第8図に示す。
この第8図から、fi/D<0.4の場合及びff/D
>1.0の場合にテストピースの破壊が起こり易く、A
/Dは0.1<2/D<0.4として設定されるべきで
あることが判かる。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように本発明のFRP製品は、
繊維未充填部が大きくなったり、成形時に繊維が折損し
て強度が低下したりすることが無いので、優れた機械的
強度を示し、−段と高い負荷力にも耐えることができる
ようになる。
そして、この強度の向上によりFRPの応用範囲が広が
り、例えば金属製の目玉部と軸部を有する自動車部品を
FRP製にすることが可能になるので、本発明は自動車
の軽量化、低コスト化等に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るFRP製品と型の要部
を示す断面図、 第2図はFRP製品の各部分の寸法関係の説明図、 第3図はワインディング装置を示す斜視図、第4図は様
々なワインディングの基本パターンを示す図、 第5図は成形方法を示す斜視図、 第6図は従来のFRP製品の問題点の説明図、第7図は
強度試験方法の説明図、 第8図はその試験結果に係るff/Dと最大負荷指数の
関係を示すグラフ、 第9図はサスペンションアームを示す斜視図である。 図中: l・・・サスペンションアーム、 3・・・繊維未充填部、 4川支柱、 6・・・分岐部、   8・・・目玉部、9・・・軸部
、    11・・・樹脂含浸連続繊維、15・・・上
型、    16・・・下型、D・・・目玉部巻回繊維
層の厚さ、 β・・・繊維未充填部の長さ、  h・・・軸部の厚さ
。 特許出願人  トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士  萼  優美(外2名)第 図 第 図 6分岐部 第 図 第6 図 8目玉部 9軸郡 第7図 第8図 α1 偏 jli 0.7 ■ ■ 1/D 第9 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 フィラメントワインディング法により製造される軸部と
    目玉部を有するFRP製品において、目玉部巻回繊維層
    の直径Dと目玉部から軸部に至る繊維未充填部の長さl
    の関係が、 0.1<l/D<0.4 となっていることを特徴とするFRP製品。
JP2197518A 1990-07-25 1990-07-25 Frp製品 Pending JPH0482727A (ja)

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JP2197518A JPH0482727A (ja) 1990-07-25 1990-07-25 Frp製品

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JP2197518A JPH0482727A (ja) 1990-07-25 1990-07-25 Frp製品

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JPH0482727A true JPH0482727A (ja) 1992-03-16

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ID=16375801

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JP2197518A Pending JPH0482727A (ja) 1990-07-25 1990-07-25 Frp製品

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JP (1) JPH0482727A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07507015A (ja) * 1992-09-14 1995-08-03 ブリッテン ジョーン ケントン 構造的およびその他の構成部材,製造方法
JP2012061672A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Nikkiso Co Ltd 繊維強化プラスチック部品
JP2014133446A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Nippon Light Metal Co Ltd 車両用高強度サスペンション部品およびその製造方法
JP2017154384A (ja) * 2016-03-02 2017-09-07 三豊化成株式会社 成形品の製造方法
JP2022539035A (ja) * 2019-06-23 2022-09-07 アルバニー エンジニアード コンポジッツ インコーポレイテッド 熱可塑性繊維強化プラスチック製のロッドエンド

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