JPS5873401A - 繊維強化プラスチツク製ホイ−ル - Google Patents
繊維強化プラスチツク製ホイ−ルInfo
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- JPS5873401A JPS5873401A JP17237281A JP17237281A JPS5873401A JP S5873401 A JPS5873401 A JP S5873401A JP 17237281 A JP17237281 A JP 17237281A JP 17237281 A JP17237281 A JP 17237281A JP S5873401 A JPS5873401 A JP S5873401A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B5/00—Wheels, spokes, disc bodies, rims, hubs, wholly or predominantly made of non-metallic material
- B60B5/02—Wheels, spokes, disc bodies, rims, hubs, wholly or predominantly made of non-metallic material made of synthetic material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (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】
本発明は繊維強化プラスチツク材料からなるホイールに
関し、その目的とするところは軽量で高強度であり、か
つ成形性に優れるホイールを提供することにある。
関し、その目的とするところは軽量で高強度であり、か
つ成形性に優れるホイールを提供することにある。
近年省エネルギーの社会的要ＭＫより、車輌部材の軽量
化が要求されており、とくにスプリング、ホイール等の
バネ下部材は車輌の軽量化および機動性の向上に有効で
あり軽量化が要求されている。車輌用ホイール部材の軽
量化はそのデザイン的な検討と共にその材料面で従来の
スチール素材Ｋかえてアルミニウム、マグネシウム等の
軽合金索材およびプラスチック素材を用いることが種々
試みられ℃いる。すでにアルミニウム合金製ホイールは
一般に用いられるに゛到っているが、このアルミニウム
は本来的に構造用鋼の比強度（強度／比重）が６．４
ｋｌｌ／ ｗｓ”（５０／７．８ ） Ｋ比して７．４
ｋｌ／ＷＩＮ” （２０／２．７ ’）とわずかな向
上しか期待出来ず、更に鋳造で作られる場合、内部に気
孔等の欠陥が入り易いので安全率な大きくとる必要があ
るため大幅な軽量化はのぞめない。また市販されている
アルミホイールで十分な安全率をもたせたものではスチ
ールホイールとほぼ同重量であるものが多い。
化が要求されており、とくにスプリング、ホイール等の
バネ下部材は車輌の軽量化および機動性の向上に有効で
あり軽量化が要求されている。車輌用ホイール部材の軽
量化はそのデザイン的な検討と共にその材料面で従来の
スチール素材Ｋかえてアルミニウム、マグネシウム等の
軽合金索材およびプラスチック素材を用いることが種々
試みられ℃いる。すでにアルミニウム合金製ホイールは
一般に用いられるに゛到っているが、このアルミニウム
は本来的に構造用鋼の比強度（強度／比重）が６．４
ｋｌｌ／ ｗｓ”（５０／７．８ ） Ｋ比して７．４
ｋｌ／ＷＩＮ” （２０／２．７ ’）とわずかな向
上しか期待出来ず、更に鋳造で作られる場合、内部に気
孔等の欠陥が入り易いので安全率な大きくとる必要があ
るため大幅な軽量化はのぞめない。また市販されている
アルミホイールで十分な安全率をもたせたものではスチ
ールホイールとほぼ同重量であるものが多い。
ホイールの軽量化材料として、軽合金材料に変えてプラ
スチック材料、とくに強化プラスチック材料がその比強
度、量産性において期待出来るため種々試みられている
。しかし、いまだに軽量性と強度および成形性を十分圧
兼ねそなえた強化プラスチック製ホイールを得るに到っ
てはいない。
スチック材料、とくに強化プラスチック材料がその比強
度、量産性において期待出来るため種々試みられている
。しかし、いまだに軽量性と強度および成形性を十分圧
兼ねそなえた強化プラスチック製ホイールを得るに到っ
てはいない。
そこで本発明者はかかる現状に鑑み、ホイールの強度お
よび成形性の両面から９強化プラスチック材料製ホイー
ルを得るべく用いる木材の繊維含有量、繊維長、および
繊維の配向状態において鋭意検討した結果、スチールホ
イールと等強度とした場合に十分軽量であり、しかも生
産性に優れる強化プラスチック製ホイール′Ｉｋ：得る
に到った。即ち本発明の要旨とするところは第１図に示
すように強化繊維の体積含有率が３０〜７０饅の範囲で
あり、また繊維長がｌθ〜５０■の範囲であり、かつ繊
維の配向が主として面内に２次元ランダムであること１
ｇ！：特徴とする繊維強化プラスチツク製ホイールにあ
る。
よび成形性の両面から９強化プラスチック材料製ホイー
ルを得るべく用いる木材の繊維含有量、繊維長、および
繊維の配向状態において鋭意検討した結果、スチールホ
イールと等強度とした場合に十分軽量であり、しかも生
産性に優れる強化プラスチック製ホイール′Ｉｋ：得る
に到った。即ち本発明の要旨とするところは第１図に示
すように強化繊維の体積含有率が３０〜７０饅の範囲で
あり、また繊維長がｌθ〜５０■の範囲であり、かつ繊
維の配向が主として面内に２次元ランダムであること１
ｇ！：特徴とする繊維強化プラスチツク製ホイールにあ
る。
また２本発明を実施するＫあたり、その強化繊維に炭素
、ガラス、ポリアミド、シリコンカーバイト、アルミナ
、ボロン等の繊維を用い。
、ガラス、ポリアミド、シリコンカーバイト、アルミナ
、ボロン等の繊維を用い。
マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド、フェノー
ル樹脂等の熱硬化性樹脂の他ボリアイド樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリスルホ／、ポリエーテルスルホ／、ポリ
エーテルケトンなどの熱硬化性樹脂を用いることができ
る。
テル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド、フェノー
ル樹脂等の熱硬化性樹脂の他ボリアイド樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリスルホ／、ポリエーテルスルホ／、ポリ
エーテルケトンなどの熱硬化性樹脂を用いることができ
る。
本発明のＦＲＰ製ホイールを作るＫは種々の方法によっ
て作ることができ、その−例を示すと次の如くなる。ま
ず、第１の方法は第１図に示す如く、補強用繊維（２）
ｖカッター（３）Ｋて繊維長１０〜５０簡になるように
カットしたものを走行する離型紙（６）上にマトリック
ス樹脂（５）をフィルム上に！ばしたものの上に、その
体積含有率が３０〜７０１になるように、また繊維の配
列方向がフィルム面に於て、２次元方向にランダムにな
るようにしたものｔ作り、これを適当な大きさに裁断し
たものｔ適宜な厚さに積層したものＶ、８４図に示した
金型内（１４）に成形素材（１５）として配置し、金型
に加圧加熱成形する方法であり、第２の方法としては第
３図に示した如（補強用繊維トウ（８）にマ）ＩＪラッ
クス脂（９）を含浸し、必！！に応じてヒーター（１０
）にて乾燥したものをカッター（１１）にて繊維長が１
０〜５０簡になるようにカットした板状体ないし棒状体
を第１の方法に示した補強用繊維のカットファイバーの
代りに用いた成形素材を用いる方法であり、第３の方法
は第３図に示した如き方法で作成した。マトリックス樹
脂を含浸した繊維長１０〜５０ｍで補強用繊維体積含有
率が３０〜７０％であり、しかも常温でほぼ粘着性ｖ有
さないものとした板状ないし棒状体となした成形素材を
第３図に示す如（、その供給装置より（１２）Ｋ示した
加熱板上処置かれた成形素材作成用枠（１３）内にふり
込んで一体化して円盤状の成形素材となし、このものを
第６図に示す如（ホイール作成用金型（１６）内に成形
素材（１７）として截置し、加熱加圧成形することＫよ
って本発明のホイールとすることができる。これら方法
のうちホイール面内に２次元的に配向される繊維長ｌＯ
〜５０ｍの補強用繊維の配向性を向上しホイール自体の
機械的特性を向上せしめたものとするには上記方法のう
ち、Ｈ３に示した方法にてＦＲＰ製ホイールの成形を行
なうのが最も好ましい。本発明の方法、と（Ｋ第３の方
法によって８−作成された本発明のＦＲＰ製ホイールは
繊維体積含有率３０〜７０９＆で繊維長１０〜５０ｍ短
冊状のホイール構成要素が、ＦＲＰ製ホイールの断面に
於て、１１１図にその断面図を示した如くホイール面に
ほぼ平行にかつホイール面に２次元的に配向されたもの
となっており、その特性は極めて優れたものとすること
ができる。
て作ることができ、その−例を示すと次の如くなる。ま
ず、第１の方法は第１図に示す如く、補強用繊維（２）
ｖカッター（３）Ｋて繊維長１０〜５０簡になるように
カットしたものを走行する離型紙（６）上にマトリック
ス樹脂（５）をフィルム上に！ばしたものの上に、その
体積含有率が３０〜７０１になるように、また繊維の配
列方向がフィルム面に於て、２次元方向にランダムにな
るようにしたものｔ作り、これを適当な大きさに裁断し
たものｔ適宜な厚さに積層したものＶ、８４図に示した
金型内（１４）に成形素材（１５）として配置し、金型
に加圧加熱成形する方法であり、第２の方法としては第
３図に示した如（補強用繊維トウ（８）にマ）ＩＪラッ
クス脂（９）を含浸し、必！！に応じてヒーター（１０
）にて乾燥したものをカッター（１１）にて繊維長が１
０〜５０簡になるようにカットした板状体ないし棒状体
を第１の方法に示した補強用繊維のカットファイバーの
代りに用いた成形素材を用いる方法であり、第３の方法
は第３図に示した如き方法で作成した。マトリックス樹
脂を含浸した繊維長１０〜５０ｍで補強用繊維体積含有
率が３０〜７０％であり、しかも常温でほぼ粘着性ｖ有
さないものとした板状ないし棒状体となした成形素材を
第３図に示す如（、その供給装置より（１２）Ｋ示した
加熱板上処置かれた成形素材作成用枠（１３）内にふり
込んで一体化して円盤状の成形素材となし、このものを
第６図に示す如（ホイール作成用金型（１６）内に成形
素材（１７）として截置し、加熱加圧成形することＫよ
って本発明のホイールとすることができる。これら方法
のうちホイール面内に２次元的に配向される繊維長ｌＯ
〜５０ｍの補強用繊維の配向性を向上しホイール自体の
機械的特性を向上せしめたものとするには上記方法のう
ち、Ｈ３に示した方法にてＦＲＰ製ホイールの成形を行
なうのが最も好ましい。本発明の方法、と（Ｋ第３の方
法によって８−作成された本発明のＦＲＰ製ホイールは
繊維体積含有率３０〜７０９＆で繊維長１０〜５０ｍ短
冊状のホイール構成要素が、ＦＲＰ製ホイールの断面に
於て、１１１図にその断面図を示した如くホイール面に
ほぼ平行にかつホイール面に２次元的に配向されたもの
となっており、その特性は極めて優れたものとすること
ができる。
以下実施−により本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
強化繊維として炭素繊維を２５ｍ長にチョッパーで切断
したものを用い、マトリックス樹脂・とじてエポキシ樹
脂を用いた。第２図に示すように、ペースト状の樹脂フ
ィルム上に切断した繊ｌａｔ自由落下させて面上に２次
元ランダムに炭素繊維を配向させた。樹脂含量５５重量
パーセント、単位面積当り重量１４００１７ｎ？のシー
状成形材料を用い、シート状成形材料を円板状に切断し
、積層した中間体なメス型中央部に置き、金型のプレス
成形によりワンピース型炭素繊維強化エポキシ樹脂製ホ
イールを得た。
したものを用い、マトリックス樹脂・とじてエポキシ樹
脂を用いた。第２図に示すように、ペースト状の樹脂フ
ィルム上に切断した繊ｌａｔ自由落下させて面上に２次
元ランダムに炭素繊維を配向させた。樹脂含量５５重量
パーセント、単位面積当り重量１４００１７ｎ？のシー
状成形材料を用い、シート状成形材料を円板状に切断し
、積層した中間体なメス型中央部に置き、金型のプレス
成形によりワンピース型炭素繊維強化エポキシ樹脂製ホ
イールを得た。
実施例２
強化繊維として炭素ｓｔｍｖ用い、マトリックス樹脂と
してエポキシ樹脂を用いた。第３図に示すようにペース
ト状の樹脂を連続な繊維にドブ漬含浸し、これを１２０
℃−３分の加熱条件にてプリプレブト９とした後チョツ
ノ（−にて３０■長に切断した樹脂含量６０重量）（−
セントの成形材料を用い、第４図に示すように６０℃の
熱板上に置いた円形状の枠内に上記成形材料を自由落下
にてバラまいて円板状中間体を製作しこれを第５図およ
び第６図に示すようにディスク部と外リム部とからなる
部品と内リム部からなる部品をそれぞれ金型のプレス成
形にて得。
してエポキシ樹脂を用いた。第３図に示すようにペース
ト状の樹脂を連続な繊維にドブ漬含浸し、これを１２０
℃−３分の加熱条件にてプリプレブト９とした後チョツ
ノ（−にて３０■長に切断した樹脂含量６０重量）（−
セントの成形材料を用い、第４図に示すように６０℃の
熱板上に置いた円形状の枠内に上記成形材料を自由落下
にてバラまいて円板状中間体を製作しこれを第５図およ
び第６図に示すようにディスク部と外リム部とからなる
部品と内リム部からなる部品をそれぞれ金型のプレス成
形にて得。
これらをボルトナツトで結合して２ピ一ス型炭素繊維強
化プラスチック製ホイールを得た。
化プラスチック製ホイールを得た。
ここで得たホイールはいずれも１強化繊維の強度１弾性
率を十分に発揮するため、高い繊維含量とし、比較的長
い繊維長とし、かつ繊維の配向において３次元ランダム
とせず２次元ランダムとしであるため、素材の強度およ
び弾性率がそれぞれ４０ ｋｌ／ｍ” 、 ４０００
ｋｌ／ｗｓ”と高くスチールおよびアルミニウムの比
強度がそれぞれ６．４ ｋｇ／ｍ” 、 ７４ ｋｇ
／ｗ、”であるのに比較して本材料のそれが２８．６
ｋＰ／ｍ″と約４倍も高いものとなった。そのため５．
５−Ｊ１３’ のホイール寸法においてスチール、ア
ルミのホイールが５．５０であるのに比較して、ここで
得たホイールは等強度でありながら３．５イと実用上十
分に軽量なホイールとなったばかりでなく、各種のディ
スクのデザインにも対応出来る成形性に優れたホイール
を得ることが出来た。
率を十分に発揮するため、高い繊維含量とし、比較的長
い繊維長とし、かつ繊維の配向において３次元ランダム
とせず２次元ランダムとしであるため、素材の強度およ
び弾性率がそれぞれ４０ ｋｌ／ｍ” 、 ４０００
ｋｌ／ｗｓ”と高くスチールおよびアルミニウムの比
強度がそれぞれ６．４ ｋｇ／ｍ” 、 ７４ ｋｇ
／ｗ、”であるのに比較して本材料のそれが２８．６
ｋＰ／ｍ″と約４倍も高いものとなった。そのため５．
５−Ｊ１３’ のホイール寸法においてスチール、ア
ルミのホイールが５．５０であるのに比較して、ここで
得たホイールは等強度でありながら３．５イと実用上十
分に軽量なホイールとなったばかりでなく、各種のディ
スクのデザインにも対応出来る成形性に優れたホイール
を得ることが出来た。
第１図は本発明のホイールにかかる構成を示す断面図で
ある。第２図は実施例ＩＫ関するシート状成形材料の製
造法を示す模式図である。 第３図は実施例２に関する成形材料の製造法を示す模式
図である。第４図は実施例２に関する中間体の製造法を
示す模式図である。第５図および第６「市ηリムおよび
外リムとディスクの金型１７３時の模式図である。 １・・・・・面内に２次元ランダムに配向した強化繊維 ２・・・・・連続繊維 ３・・・・・チョッパー ４・・・・・樹脂フィルム厚制御板 ５・・・・・樹脂 ６・・・・・バッキングフィルム ７−°−°＄−）状成形材料 ８・・・・・連続繊維 ９・・・・・マトリックス樹脂 １０・・・・・ヒーター １１・・・・・チョッパー １２・・・・・熱板 １３・・・・・枠 １４・・・・・内リム用金型 １５・・・・・円板状成形中間体 １６・・・・・外リム／ディスク用金型１７・・・・・
円板状成形中間体
ある。第２図は実施例ＩＫ関するシート状成形材料の製
造法を示す模式図である。 第３図は実施例２に関する成形材料の製造法を示す模式
図である。第４図は実施例２に関する中間体の製造法を
示す模式図である。第５図および第６「市ηリムおよび
外リムとディスクの金型１７３時の模式図である。 １・・・・・面内に２次元ランダムに配向した強化繊維 ２・・・・・連続繊維 ３・・・・・チョッパー ４・・・・・樹脂フィルム厚制御板 ５・・・・・樹脂 ６・・・・・バッキングフィルム ７−°−°＄−）状成形材料 ８・・・・・連続繊維 ９・・・・・マトリックス樹脂 １０・・・・・ヒーター １１・・・・・チョッパー １２・・・・・熱板 １３・・・・・枠 １４・・・・・内リム用金型 １５・・・・・円板状成形中間体 １６・・・・・外リム／ディスク用金型１７・・・・・
円板状成形中間体
Claims (1)
- （１） 強化繊維の体積含有率か３０〜７０−の範囲
であり、また繊維長が１０〜５０ｗの範囲であり、かつ
繊維の配向が主として面内に２次元ランダムであること
Ｖ％黴とする繊維強化プラスチツク製ホイール０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17237281A JPS5873401A (ja) | 1981-10-28 | 1981-10-28 | 繊維強化プラスチツク製ホイ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17237281A JPS5873401A (ja) | 1981-10-28 | 1981-10-28 | 繊維強化プラスチツク製ホイ−ル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5873401A true JPS5873401A (ja) | 1983-05-02 |
Family
ID=15940680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17237281A Pending JPS5873401A (ja) | 1981-10-28 | 1981-10-28 | 繊維強化プラスチツク製ホイ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5873401A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6038203A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-02-27 | Bridgestone Corp | 自動車用ホイ−ル |
| JP2012035568A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Tanaka Seimitsu Kanagata:Kk | 繊維強化プラスチック成形物、その成形方法、それを成形するための成形型および繊維強化プラスチック製車両用ホイール |
Citations (1)
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| JPS55133949A (en) * | 1979-02-22 | 1980-10-18 | Motor Wheel Corp | Fiber reinforced compound wheel and its preparation and its device |
-
1981
- 1981-10-28 JP JP17237281A patent/JPS5873401A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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