JP5384094B2 - Structure and resin transfer molding molding method - Google Patents
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Description
本発明は、レジントランスファモールディング成形によって成形された構造体及びレジントランスファモールディング成形方法に関する。 The present invention relates to a structure formed by resin transfer molding and a resin transfer molding method.
予備成形された炭素繊維等によって構成されたプリフォーム基材を成形型内に配置し、母材樹脂（マトリックス樹脂）を型内に注入してプリフォーム基材に含浸させて成形するレジントランスファモールディング（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ（ＲＴＭ））成形が知られている。 Resin transfer molding in which a preform base composed of preformed carbon fibers, etc. is placed in a mold, and a preform resin (matrix resin) is injected into the mold to impregnate the preform base. (Resin Transfer Molding (RTM)) molding is known.
ここで、大型のプリフォーム基材を予備成形することは困難とされている。このため、レジントランスファモールディング成形によって、大型の構造体をレジントランスファモールディング成形することは困難とされている。 Here, it is considered difficult to preform a large preform substrate. For this reason, it is considered difficult to mold a large structure by resin transfer molding.
よって、レジントランスファモールディング成形によって成形された複数の構造体（レジントランスファモールディング成形後の構造体）の端部同士を重ね合わせて接着することで、大型の構造体とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、レジントランスファモールディング成形後の構造体の端部同士を重ね合わせて接着する方法は、接合部位における強度確保に工夫が必要であった。よって、成形後に接着する方法でなく、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた大型の構造体を、レジントランスファモールディング成形よって成形することが求められている。 However, the method of superposing and bonding the ends of the structure after resin transfer molding requires a contrivance to ensure the strength at the joint site. Therefore, it is required to mold a large structure, which has been conventionally difficult to form by resin transfer molding, instead of a method of bonding after molding.
本発明は、上記を考慮し、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた大型の構造体を、レジントランスファモールディング成形によって成形することが目的である。 In consideration of the above, an object of the present invention is to mold a large structure, which has been conventionally difficult to be molded by resin transfer molding, by molding the resin transfer molding.
請求項１のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体は、夫々別々に賦形され、端部同士が重ね合わされた複数のシート状の基材と、複数の前記基材が埋設された構造体本体と、を備え、前記基材の端部同士が重ね合わされたラップ部のラップ長は、成形後の板厚の３倍に設定されていることを特徴としている。
The structure formed by resin transfer molding according to
したがって、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた大型の構造体がレジントランスファモールディング成形によって成形される。また、基材の端部同士が重ね合わされることで、構造体における基材が重ね合わされた部位の強度が容易に確保される。 Therefore, a large-sized structure, which has been conventionally difficult to form by resin transfer molding, is formed by resin transfer molding. Moreover, the intensity | strength of the site | part in which the base material in the structure was piled up is easily ensured because the edge parts of a base material are piled up.
また、構造体における基材が重ね合わされた部位にかかる曲げ変形に対する強度が、ラップ長を必要以上に長くすることなく確保される。 Moreover, the intensity | strength with respect to the bending deformation concerning the site | part on which the base material in the structure was piled up is ensured, without lengthening a wrap length more than necessary.
請求項２のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体は、請求項１に記載の構造体において、車体を構成する車体骨格部と車体パネル部とが一体的に構成された構造体に適用され、前記車体骨格部に対応する前記基材と、前記車体パネル部に対応する前記基材と、の端部同士が重ね合わされて埋設されていることを特徴としている。
The structure formed by resin transfer molding according to
したがって、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた車体骨格部及び車体パネル部で構成された大型で複雑な形状の構造体が、強度を確保しつつ、レジントランスファモールディング成形によって成形される。 Therefore, a large and complex structure composed of the vehicle body skeleton part and the vehicle body panel part, which has conventionally been difficult to mold resin transfer molding, is molded by resin transfer molding while ensuring strength.
請求項３のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体は、請求項２に記載の構造体において、前記車体骨格部は、車幅方向中央部に車体前後方向に沿って設けられたフロアトンネル部とされ、前記車体パネル部は、前記フロアトンネル部の車幅方向両外側に設けられた一対のフロアパネル部とされ、前記フロアトンネル部に対応する前記基材と、前記フロアパネル部に対応する前記基材と、の車幅方向端部同士が重ね合わされて埋設されていることを特徴としている。
The structure formed by resin transfer molding according to
したがって、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた車体パネル部とフロアトンネル部とで構成される構造体（車体フロア）が、容易に強度を確保しつつ、レジントランスファモールディング成形によって成形される。 Therefore, a structure (vehicle body floor) composed of a vehicle body panel portion and a floor tunnel portion, which has conventionally been difficult to mold resin transfer molding, is molded by resin transfer molding while easily securing strength.
請求項４のレジントランスファモールディング成形方法は、夫々別々に賦形した複数のシート状の基材の端部同士を重ね合わせて、前記複数の基材全体を、成形型内に配置し、前記成形型内に母材を注入し成形することを特徴としている。
The resin transfer molding molding method according to
したがって、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた大型の構造体を、レジントランスファモールディング成形によって成形することができる。また、基材の端部同士が重ね合わされて成形することで、成形後の構造体における基材が重ね合わされた部位の強度が容易に確保される。 Therefore, it is possible to mold a large structure, which has conventionally been difficult to mold resin transfer molding, by molding the resin transfer molding. Moreover, the strength of the part where the base material is overlapped in the structure after forming is easily secured by forming the end portions of the base material overlapped with each other.
請求項５のレジントランスファモールディング成形方法は、請求項４に記載のレジントランスファモールディング成形方法において、前記基材の端部同士を重ね合わせたラップ部のラップ長を、成形後の板厚の３倍以上に設定することを特徴としている。
The resin transfer molding molding method according to
したがって、成形後の構造体における基材が重ね合わされた部位にかかる曲げ変形に対する強度が容易且つ確実に確保される。 Therefore, the strength against bending deformation applied to the portion where the base material in the structure after molding is overlaid is easily and reliably ensured.
請求項６のレジントランスファモールディング成形方法は、請求項４に記載のレジントランスファモールディング成形方法において、前記基材の端部同士を重ね合わせたラップ部のラップ長を、成形後の板厚の３倍に設定することを特徴としている。
The resin transfer molding molding method according to claim 6 is the resin transfer molding molding method according to
したがって、成形後の構造体における基材が重ね合わされた部位にかかる曲げ変形に対する強度が、ラップ長を必要以上に長くすることなく確保される。 Therefore, the strength against bending deformation applied to the portion where the base material in the structure after molding is superimposed is ensured without making the wrap length longer than necessary.
請求項７のレジントランスファモールディング成形方法は、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のレジントランスファモールディング成形方法において、車体を構成する車体骨格部に対応する部位に埋設される前記基材と、車体を構成する車体パネル部に対応する部位に埋設される前記基材と、を夫々別々に賦形すると共に、各前記基材の端部同士を重ね合わせて成形型内に配置し、前記車体骨格部と前記車体パネル部とを一体的に成形することを特徴としている。
The resin transfer molding molding method according to claim 7 is the resin transfer molding molding method according to any one of
したがって、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた車体骨格部及び車体パネル部で構成された大型で複雑な形状の構造体を、容易に強度を確保しつつ、レジントランスファモールディング成形によって成形することができる。 Therefore, a large and complex structure composed of a vehicle body skeleton part and a vehicle body panel part, which has conventionally been difficult to mold resin transfer molding, is molded by resin transfer molding while easily ensuring strength. Can do.
請求項８のレジントランスファモールディング成形方法は、請求項７に記載のレジントランスファモールディング成形方法において、前記車体骨格部は、車体幅方向中央部に車体前後方向に沿って設けられたフロアトンネル部とされ、前記車体パネル部は、前記フロアトンネル部の車幅方向両外側に設けられた一対のフロアパネル部とされ、前記フロアトンネル部に対応する部位に埋設される前記基材と、前記フロアパネル部に対応する部位に埋設される前記基材と、を夫々別々に賦形すると共に、各前記基材の車幅方向端部同士を重ね合わせて成形型内に配置し、前記フロアトンネル部と前記フロアパネル部とを一体的に成形することを特徴としている。 The resin transfer molding molding method according to an eighth aspect of the present invention is the resin transfer molding molding method according to the seventh aspect , wherein the vehicle body skeleton portion is a floor tunnel portion provided in the vehicle width direction center portion along the vehicle body longitudinal direction. The vehicle body panel portion is a pair of floor panel portions provided on both outer sides in the vehicle width direction of the floor tunnel portion, the base material embedded in a portion corresponding to the floor tunnel portion, and the floor panel portion And the base material embedded in the part corresponding to each of the base material, and separately arranged in the mold by overlapping the vehicle width direction end portions of the base material, the floor tunnel portion and the It is characterized by integrally molding the floor panel portion.
したがって、車体パネル部とフロアトンネル部とで構成される構造体（車体フロア）を、容易に強度を確保しつつ、レジントランスファモールディング成形によって成形することができる。 Therefore, the structure (vehicle body floor) composed of the vehicle body panel portion and the floor tunnel portion can be molded by resin transfer molding while easily securing strength.
請求項１に記載のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体によれば、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた大型の構造体を、レジントランスファモールディング成形によって成形することができる。 According to the structure molded by the resin transfer molding according to the first aspect, it is possible to mold a large structure, which has been conventionally difficult to mold by the resin transfer molding, by the resin transfer molding.
請求項２に記載のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体によれば、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた車体骨格部及び車体パネル部で構成された大型の構造体の強度を、容易に確保することができる。
According to the structure molded by the resin transfer molding according to
請求項３に記載のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体によれば、車体パネル部とフロアトンネル部とで構成される構造体（車体フロア）の強度を、容易に確保することができる。
According to the structure formed by resin transfer molding according to
請求項４に記載のレジントランスファモールディング成形方法によれば、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた大型の構造体や複雑な形状の構造体を、レジントランスファモールディング成形によって成形することができる。 According to the resin transfer molding molding method of the fourth aspect , it is possible to mold a large-sized structure or a complex-shaped structure, which has been conventionally difficult to mold by resin transfer molding, by resin transfer molding.
請求項５に記載のレジントランスファモールディング成形方法によれば、構造体における基材が重ね合わされた部位にかかる曲げ変形に対する強度を容易に確保しつつレジントランスファモールディング成形によって成形することがきる。 According to the resin transfer molding molding method of the fifth aspect , the molding can be performed by resin transfer molding while easily securing the strength against bending deformation applied to the portion of the structure where the base material is superimposed.
請求項６に記載のレジントランスファモールディング成形方法によれば、構造体における基材が重ね合わされた部位にかかる曲げ変形に対する強度を、必要以上にラップ長を長くすることなく確保しつつ、レジントランスファモールディング成形によって成形することができる。 According to the resin transfer molding method according to claim 6 , the resin transfer molding is ensured while ensuring the strength against bending deformation applied to the portion of the structure on which the base material is superimposed without increasing the wrap length more than necessary. It can be formed by molding.
請求項７に記載のレジントランスファモールディング成形方法によれば、従来レジントランスファモールディング成形が困難とされていた車体骨格部及び車体パネル部で構成された大型で複雑な形状の構造体を、容易に強度を確保しつつ、レジントランスファモールディング成形によって成形することができる。 According to the resin transfer molding method according to claim 7 , a large and complicated structure composed of a vehicle body skeleton part and a vehicle body panel part, which has conventionally been difficult to form resin transfer molding, can be easily strengthened. It can be formed by resin transfer molding while securing the above.
請求項８に記載のレジントランスファモールディング成形方法によれば、車体パネル部とフロアトンネル部とで構成される構造体（車体フロア）を、容易に強度を確保しつつレジントランスファモールディング成形によって成形することができる。 According to the resin transfer molding method according to claim 8 , the structure (vehicle body floor) constituted by the vehicle body panel portion and the floor tunnel portion is molded by resin transfer molding while easily securing strength. Can do.
図１〜図４を用いて、本発明にかかるレジントランスファモールディング（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ（ＲＴＭ））成形によって成形された構造体としての車体フロア、及びこの車体フロアのレジントランスファモールディング成形方法を説明する。なお、レジントランスファモールディング成形の詳細は後述する。また以降「ＲＴＭ成形」と記載する。 A vehicle body floor as a structure formed by resin transfer molding (RTM) molding according to the present invention and a resin transfer molding molding method for the vehicle body floor will be described with reference to FIGS. Details of the resin transfer molding will be described later. Hereinafter, it is referred to as “RTM molding”.
図１は、本発明の実施形態としての車体フロアを備える自動車の車体を示す斜視図である。図２は、図１の２−２線に沿った縦断面図である（車両幅方向に沿った縦断面図である）。図３は、図２の要部（ラップ部）を拡大した部分拡大断面図である。図４は、本実施形態のＲＴＭ成形方法に用いるＲＴＭ成形装置の概略構成を模式的に示す構成図である。図５（Ａ）は図４に示すＲＴＭ成形装置の成形型の型内にプリフォーム基材を配置した状態を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は成形型を閉締した状態を模式的に示す断面図である。なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向を示す。 FIG. 1 is a perspective view showing a car body of an automobile provided with a car body floor as an embodiment of the present invention. 2 is a longitudinal sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1 (a longitudinal sectional view along the vehicle width direction). FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view in which a main part (wrap portion) of FIG. 2 is enlarged. FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing a schematic configuration of an RTM molding apparatus used in the RTM molding method of the present embodiment. FIG. 5 (A) is a cross-sectional view schematically showing a state in which a preform base material is disposed in a mold of the RTM molding apparatus shown in FIG. 4, and FIG. 5 (B) shows a state in which the mold is closed. It is sectional drawing shown typically. In the figure, the arrow FR indicates the vehicle body front direction, the arrow UP indicates the vehicle body upward direction, and the arrow IN indicates the vehicle width inside direction.
まず、本発明の実施形態に係る車体フロア１００を備える自動車の車体１０について図１と図２を用いて説明する。
First, a
図１に示すように、自動車の車体１０の床面を構成する構造体としての車体フロア１００は、車体パネル部としてのフロアパネル部１２０Ｒ，１２０Ｌと、車体骨格部としてのフロアトンネル部１１０と、で構成されている。車体フロア１００は車体前後方向及び車幅方向に延在する。また、車体フロア１００の車幅方向中央部には、車体前後方向に延在し車体下方側が開口された前述したフロアトンネル部１１０が形成されている。言い換えると、図２に示すように、車体フロア１００の車両幅方向に沿った縦断面は、車体下方側が開口された断面ハット形状とされている。
As shown in FIG. 1, a
また、図１に示すように、自動車の車体１０は、車体フロア１００の車両幅方向外側にそれぞれ車体前後方向を長手方向とする車体骨格部としてのサイドシル（ロッカ）１２を備えている。なお、左右のサイドシル１２の車幅方向内側端部と、車体フロア１００を構成するフロアパネル部１２０Ｌ，１２０Ｒの車幅方向外側端部と、が接合されている。
As shown in FIG. 1, the
各サイドシル１２は、それぞれの前端１２Ａが略車体上下方向に沿って延在する車体骨格部としてのフロントピラー１８の下端１８Ａに連続するように構成されている。なお、左右のフロントピラー１８は、図１に示すよりも車体上側方向に延出されており、延出されたフロントピラー１８間にフロントウインドシールドガラス（図示略）が保持されている。更に、左右のフロントピラー１８の下端部間には、車体パネル部としてのダッシュパネル２０の車幅方向両端部が接合されている。
Each
ダッシュパネル２０は、車幅方向及び車体上下方向に延在し、車室Ｃとこの車室Ｃよりも車体前方側の空間Ｒｆ（例えばエンジンルーム）とを隔てている。このダッシュパネル２０には、車体骨格部としての左右一対のフロントサイドメンバ２１の後端部２１Ａが接合されており、左右のフロントサイドメンバ２１の前端間にはフロントバンパ（図示略）の骨格部材を構成するバンパリインフォースメント（図示略）が架け渡されている。また、ダッシュパネル２０の下端部は車体フロア１００の車体前方側端部と接合されていると共に、車幅方向中央下部には、フロアトンネル部１１０の前端を前方の空間Ｒｆに開口する切欠部２０Ａが形成されている。
The
左右のサイドシル１２の後端１２Ｂは、それぞれ略車体上下方向に沿って延在する車体骨格部としてのセンタピラー２２の下端２２Ａと連続するように構成されている。また、左右のサイドシル１２の後端１２Ｂ、センタピラー２２には、リヤサイドメンバ（図示省略）と連続するように構成されている。更に、左右のセンタピラー２２には、それぞれ車体パネル部としてのルームパーティションパネル２４の車幅方向両端部が接合されている。
The rear ends 12B of the left and
ルームパーティションパネル２４は、車幅方向及び略車体上下方向に延在する傾斜面として構成されており、車室Ｃとこの車室Ｃよりも後方の空間Ｒｒ（例えば、トランクルーム）とを隔てている。ルームパーティションパネル２４の車体前方側端部は車体フロア１００の車体後方側端部と接合されていると共に、車幅方向中央部には前述したフロアトンネル部１１０の後端を後方の空間Ｒｒに開口させる切欠部（図示省略）が形成されている。
The
以上、説明した自動車の車体１０を構成する車体骨格部としてのサイドシル１２、フロントピラー１８、フロントサイドメンバ２１、センタピラー２２、車体パネル部としてのダッシュパネル２０、ルームパーティションパネル２４、及び本発明が適用された構造体としての車体フロア１００（フロアパネル１２０Ｒ，１２０Ｌ、フロアトンネル部１１０）は、それぞれ炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）にて構成されている。なお、ガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）等の他の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）であってもよい。
As described above, the
つぎにフロアパネル部１２０Ｒ，１２０Ｌとフロアトンネル部１１０とで構成されている車体フロア１００について、図２と図３を用いて説明する。
Next, the
図２に示すように、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）によって構成されている車体フロア１００は、母材（マトリックス）である樹脂Ｓ（図４参照）からなるフロア本体１３０と、炭素繊維からなる強化材としてのシート状のプリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌと、で構成されている。別の言い方をすると、車体フロア１００は、フロア本体１３０の中に３枚のプリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌが埋設された構成とされている。なお、プリフォーム基材１６０Ｒ，１６０Ｌは、フロアパネル部１２０Ｒ，１２０Ｌに対応する形状に賦形され、プリフォーム基材１５０は、フロアトンネル部１１０に対応する形状に賦形されている。
As shown in FIG. 2, a
そして、フロアトンネル部１１０に対応する部位に埋設された断面ハット形状のプリフォーム基材１５０のフランジ部１５２Ｒ，１５２Ｌの車体上方側面（上面）に、フロアパネル部１２０Ｒ，１２０Ｌに対応する部位に埋設されたプリフォーム基材１６０Ｒ，１６０Ｌの車幅方向内側端部１６２Ｒ，１６２Ｌが重なるように埋設されている（図３も参照）。
And it embed | buries in the site | part corresponding to
このように、プリフォーム基材１６０Ｒ，１６０Ｌの車幅方向内側端部１６２Ｒ，１６２Ｌと、プリフォーム基材１５０のフランジ部１５２Ｒ，１５２Ｌと、が上下に重なったラップ部１７０Ｒ，１７０Ｌのラップ長（車幅方向の重なり幅）Ｌは、本実施形態においては車体フロア１００の板厚ｔの３倍に設定されている（図３も参照）。
As described above, the wrap lengths of the
なお、車体フロア１００におけるプリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌの端部同士が重なった部位を接合部位１２５Ｒ，１２５Ｌとする。また、接合部位１２５Ｒ，１２５Ｌは他の部位よりも板厚が若干厚くなっている（図２、図３では、わかり易くするため実際よりも厚く図示されている）。
In addition, the site | part where the edge parts of the
そして、３枚のプリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌの端部同士を重ね合わせた状態でＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ、レジントランスファモールディング）成形装置５００（図４参照）で成形することによって、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）で構成された車体フロア１００が成形される（図５（Ａ）を参照）。
Then, carbon fiber is formed by molding with an RTM (Resin Transfer Molding) molding device 500 (see FIG. 4) in a state where the ends of the three
なお、図３に示すように、プリフォーム基材１５０のフランジ部１５２Ｌとプリフォーム基材１６０Ｌとは略同一平面上に配置されているが、接合部位１２５Ｌ（ラップ部１７０Ｌ）においてはプリフォーム基材１６０Ｌの車幅方向内側端部１６２Ｌが上方側に持ち上げられてプリフォーム基材１５０のフランジ部１５２Ｌの上側面に重なった構造となっている（片側折返し構造）。よって、車幅方向内側端部１６２Ｌへと連続し、車両内側方向に向かって上り勾配となった傾斜面部１６３Ｌが形成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、この傾斜面部１６３Ｌの上側と下側、言い換えると接合部位１２６Ｌの車幅方向外側には、樹脂リッチ部１７２Ｌ，１７３Ｌが形成されている。
Resin
なお、反対側の接合部位１２５Ｒ（ラップ部１７０Ｒ）も、左右対称である以外は同様の構造となっているので、説明を省略する。
In addition, since the joining site |
つぎに、本実施形態の車体フロア１００のＲＴＭ成形方法について図４と図５とを用いて説明する。
Next, an RTM molding method for the
まず、ＲＴＭ成形装置５００について説明する。なお、ＲＴＭ成形装置５００は、従来よりも大きくて複雑な形状の構造体を成形可能であること以外は、周知のＲＴＭ成形装置と同様の構成であるので、簡単に説明する。
First, the
図４に示すように、ＲＴＭ成形装置５００は、成形型５０２、樹脂注入装置５３０、オーバーフロータンク５４０、及び吸引装置（真空ポンプ）５５０を備えている。
As shown in FIG. 4, the
成形型５０２は、上型５１０と下型５２０とで構成されている。これら上型５１０と下型５２０とが型合わせされた状態における成形型５０２内には、車体フロア１００を成形するためのキャビティ５０４が形成される。
The
また、成形型５０２の上型５１０の略中央部分には、キャビティ５０４に連通する注入口５１２が設けられている。また、上型５１０の端部には、キャビティ５０４に連通する吸引口５１４が設けられている。注入口５１２には樹脂Ｓが貯蔵された樹脂注入装置５３０が接続される。また、吸引口５１４にはオーバーフロータンク５４０が接続され、オーバーフロータンク５４０には吸引装置５５０が接続される。
An
続いて、ＲＴＭ成形装置５００を用いて車体フロア１００を成形する成形工程について説明する。
Next, a molding process for molding the
図５（Ａ）に示すように、プリフォーム基材１５０をフロアトンネル部１１０に対応する形状に賦形する。また、プリフォーム基材１６０Ｒ，１６０Ｌをフロアパネル部１２０Ｒ，１２０Ｌに対応する形状に賦形する（予備成形工程）。なお、予備成形（賦形）は、周知の成形方法が適用可能である。
As shown in FIG. 5A, the
これら予備成形されたプリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌの端部同士を重ね合わせ、型開きした状態の成形型５０２内（上型５１０と下型５２０と間）に配置する。このとき、プリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌがずれないように、ラップ部１７０Ｒ，１７０Ｌの当接面にバインダーが塗布され、仮止めされている。
End portions of these preformed
なお、前述したように、ラップ部１７０Ｒ，１７０Ｌのラップ長Ｌ（図２、図３を参照）は、成形後の車体フロア１００の板厚ｔ（図２、図３参照）の３倍に設定する。そして、図５（Ｂ）に示すように、成形型５０２を構成する上型５１０と下型５２０とを型合わせして閉締する。
As described above, the wrap length L (see FIGS. 2 and 3) of the
図４に示すように、吸引装置５５０によって、オーバーフロータンク５４０を経由して成形型５０２のキャビティ５０４を減圧する。注入口５１２に設けられたバルブ（図示略）を開くことによって、内圧と外圧との圧力差によってキャビティ５０４内に樹脂Ｓが注入される。注入された樹脂Ｓはプリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌに含浸する。キャビティ５０４に樹脂Ｓの注入（充填）が完了後、樹脂Ｓを加熱硬化させる。そして、樹脂Ｓが硬化後に脱型し、成形された車体フロア１００を取り出す。なお、樹脂Ｓの注入の際にオーバーフローした樹脂Ｓはオーバーフロータンク５４０で回収される。
As shown in FIG. 4, the
また、図４では図示（表現）されていないが、図２、図３に示すようにラップ部１７０Ｒ，１７０Ｌは片側折返し構造となっている。また、接合部位１２５Ｒ，１２５Ｌの板厚は他の部位よりも若干厚くなっている。更に、接合部位１２５Ｒ，１２５Ｌにおける傾斜面部１６３Ｌの上側と下側には樹脂リッチ部１７２Ｒ，１７２Ｌ，１７２Ｒ、１７３Ｌが形成される。
Although not shown (represented) in FIG. 4, the
なお、ここで説明したＲＴＭ成形装置５００及びＲＴＭ成形方法は一例であって、ここで説明した以外の周知のＲＴＭ成形装置及びＲＴＭ成形方法も本発明に適用することができる。
Note that the
つぎに、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
夫々別々に賦形したプリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌの端部同士を重ね合わせて成形型５０２内に配置して、フロアトンネル部１１０及びフロアパネル部１２０Ｒ，１２０Ｌ部を一体的に成形することで、従来はＲＴＭ成形が困難であった大型で複雑な形状の車体フロア１００をＲＴＭ成形することが可能となった。
The end portions of the preform bases 150, 160R, and 160L that are separately shaped are overlapped and placed in the forming
また、図２に示すように、プリフォーム基材１５０、１６０Ｒ，１６０Ｌの端部同士を重ね合わせてあるので、接合部位１２５Ｒ，１２５における強度が確保される。更に、ラップ部１７０Ｒ，１７０Ｌのラップ長Ｌが板厚ｔの３倍に設定されているので、曲げ変形Ｍに対して効果的に強い構造となる。
In addition, as shown in FIG. 2, since the end portions of the
よって、例えば、ＲＴＭ成形後に構造体の端部同士を接着する方法と比較し、接合部位１２５Ｒ、１２５Ｌにおける強度が容易に確保される。
Therefore, for example, compared with a method in which the ends of the structure are bonded to each other after RTM molding, the strength at the
つぎに、接合部位１２５Ｒ，１２５Ｌにおけるラップ部１７０Ｒ，１７０Ｌのラップ長Ｌを板厚ｔの３倍に設定することが最適（好適）であることについて、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、コンピュータ エイデッド エンジニアリング）で解析した結果（図７〜図９）に基づいて説明する。
Next, it is optimal (preferably) to set the wrap length L of the
なお、接合部位１２５Ｒ，１２５Ｌ（ラップ部１７０Ｒ，１７０Ｌ）は左右対称である以外は、同様の構成であるので、接合部位１２５Ｌ（図３）を代表してモデル化してＣＡＥによって解析する。また、接合部位１２５Ｌ（ラップ部１７０Ｌ）の端部（ラップ端Ｑ（図６参照））にかかる主応力及び強度と、ラップ長Ｌ及び板厚ｔと、の関係をＣＡＥによって解析した。
The
まず、解析モデルについて図６を用いて説明する。図６（Ａ）は、接合部位１２５Ｌ（図３参照）をモデル化した解析モデル６００の斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の要部（一点破線で囲った部位）を拡大した部分拡大斜視図である。なお、解析モデル６００の長手方向をＹ方向（車幅方向に対応）、幅方向をＸ方向（車体前後方向に対応）、厚み方向をＺ方向（車体上下方向に対応）とする。
First, the analysis model will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a perspective view of an analysis model 600 that models the
図６に示すように、解析モデル６００では、モデル作成を簡略化するために、板状のＲＴＭ部材６０２、６０４を単純に上下に重ねあわせた継手構造とした。なお、図３に示すように、ラップ部１７０Ｌを片側折返し構造とせず、また、樹脂リッチ部１７２Ｌ，１７３Ｌを設けなくても、強度差は殆どないことを別途行なった実験結果によって確認されている。
As shown in FIG. 6, the analysis model 600 has a joint structure in which plate-like RTM members 602 and 604 are simply stacked one above the other in order to simplify model creation. In addition, as shown in FIG. 3, it is confirmed by the result of an experiment conducted separately that the
また、別途行なった実験結果より、ラップ部（接合部位）の車幅方向端部Ｑ（以降、「ラップ端Ｑ」と記す）に最も応力がかかるので、ラップ端Ｑが最弱部位となることが判っている。よって、解析モデル６００では、図６（Ｂ）に示すように、ＲＴＭ部材６０２とＲＴＭ部材６０４との間に樹脂層６１０を挿入し、この樹脂層６１０の端部の応力を求めることで、ラップ端Ｑの応力を求めている。なお、この樹脂層６１０は、説明したように、あくまでも解析モデルを作成する際に設けるものであり（別の言い方をすると、ＣＡＥの解析テクニックとして設けるものであり）、実際の車体フロア１００に存在するものではない。
Further, from the results of experiments conducted separately, since the most stress is applied to the vehicle width direction end portion Q (hereinafter referred to as “wrap end Q”) of the wrap portion (joint portion), the wrap end Q becomes the weakest portion. Is known. Therefore, in the analysis model 600, as shown in FIG. 6B, the resin layer 610 is inserted between the RTM member 602 and the RTM member 604, and the stress at the end of the resin layer 610 is obtained, so that the wrapping is performed. The stress at the end Q is obtained. As described above, the resin layer 610 is provided only when creating an analysis model (in other words, provided as an analysis technique for CAE), and is present on the actual
つぎに、解析条件について説明する。 Next, analysis conditions will be described.
解析モデル６００を構成する樹脂層６１０の層厚は０．０５ｍｍとし、ヤング率Ｅは２．７ＧＰａとした。また、解析モデル６００を構成する板状のＲＴＭ部材６０２、６０４のヤング率Ｅは５００ＧＰａとした。また、０．５ｍｍ幅でメッシュＰを形成した。 The thickness of the resin layer 610 constituting the analysis model 600 was 0.05 mm, and the Young's modulus E was 2.7 GPa. The Young's modulus E of the plate-like RTM members 602 and 604 constituting the analysis model 600 was 500 GPa. Moreover, the mesh P was formed with a width of 0.5 mm.
そして、解析モデル６００の一方（ＲＴＭ部材６０２）の端部６００ＡをＸＹＺ方向に拘束し、他方（ＲＴＭ部材６０４）の端部６００ＢをＺ方向に拘束し、ラップ部の中心部をＸ方向全域に亘ってＺ方向に負荷Ｆをかけた３点曲げとした。また、負荷Ｆの大きさは２ｋＮとした。 Then, one end (ATM member 602) of the analysis model 600 is constrained in the XYZ direction, the other end (BTM member 604) is constrained in the Z direction, and the central portion of the wrap portion is located in the entire X direction. A three-point bending was applied with a load F in the Z direction. The magnitude of the load F was 2 kN.
更に、解析モデル６００の板厚ｔ及びラップ長Ｌの条件は、図１１の表に示すように、ｔ＝１．８ｍｍ、３．６ｍｍ及びラップ長はＬ＝１．８ｍｍ、３．６ｍｍ、５．４ｍｍ、１０．８ｍｍ、２１．６ｍｍとした。但し、ｔ＝１．８ｍｍとラップ長Ｌ＝３．６ｍｍの組み合わせと、ｔ＝３．６ｍｍとラップ長Ｌ＝１．８ｍｍの組み合わせの解析は、省略した（図１１の表では「−」で表記）。また、図１１の表には、ラップ長Ｌが板厚ｔの何倍に相当するかを記載している。
Further, as shown in the table of FIG. 11, the conditions of the thickness t and the wrap length L of the analysis model 600 are t = 1.8 mm, 3.6 mm, and the wrap length is L = 1.8 mm, 3.6 mm, 5
つぎに解析結果について、図７〜図９を用いて説明する。なお、図７はｔ＝１．８ｍｍのときの、（Ａ）はＬ＝１．８ｍｍの応力分布、（Ｂ）はＬ＝５．４ｍｍの応力分布、（Ｃ）はＬ＝１０．８ｍｍの応力分布、（Ｃ）はＬ＝２１．６ｍｍの応力分布を示す応力分布図である。図８はｔ＝３．６ｍｍのときの、（Ａ）はＬ＝３．６ｍｍの応力分布、（Ｂ）はＬ＝５．４ｍｍの応力分布、（Ｃ）はＬ＝１０．８ｍｍの応力分布、（Ｃ）はＬ＝２１．６ｍｍの応力分布を示す応力分布図である。 Next, analysis results will be described with reference to FIGS. 7A and 7B, when t = 1.8 mm, (A) is a stress distribution of L = 1.8 mm, (B) is a stress distribution of L = 5.4 mm, and (C) is L = 10.8 mm. Stress distribution (C) is a stress distribution diagram showing a stress distribution of L = 21.6 mm. 8A is a stress distribution of L = 3.6 mm, FIG. 8B is a stress distribution of L = 5.4 mm, and FIG. 8C is a stress distribution of L = 10.8 mm when t = 3.6 mm. (C) is a stress distribution diagram showing a stress distribution of L = 21.6 mm.
なお、図７、図８において、ドットが密である（濃い）ほど、応力が大きいことを示している。また、図９はラップ端Ｑにかかる主応力を示すグラフである。図１０はラップ長Ｌと板厚ｔとの比（ラップ長Ｌ／板厚ｔ）と強度との関係を示すグラフである。なお、板厚ｔが３．６ｍｍで、ラップ長さＬが１０．８（Ｌ＝３ｔ）のときの強度を１とした場合の比強度で表している。 In FIGS. 7 and 8, the denser (darker) dots, the greater the stress. FIG. 9 is a graph showing the main stress applied to the lap end Q. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the ratio between the wrap length L and the plate thickness t (wrap length L / plate thickness t) and the strength. In addition, it represents with the specific strength when the strength is 1 when the plate thickness t is 3.6 mm and the wrap length L is 10.8 (L = 3t).
図９に示すように、板厚ｔが１．８ｍｍの場合は、ラップ長Ｌが５．４ｍｍ以上でラップ端Ｑにかかる主応力の変化が殆どなくなる（ラップ長Ｌが５．４ｍｍ以上でラップ端Ｑにかかる主応力が停留する）。また、板厚ｔが３．６ｍｍの場合は、ラップ長さＬが１０．８ｍｍ以上でラップ端Ｑにかかる主応力の変化が殆どなくなる（ラップ長さＬが１０．８ｍｍ以上でラップ端Ｑにかかる主応力が停留する）。また、この結果に基づいて、比強度を示したものが図９である。 As shown in FIG. 9, when the plate thickness t is 1.8 mm, there is almost no change in the main stress applied to the lap end Q when the wrap length L is 5.4 mm or more (the wrap length L is 5.4 mm or more and the lap is The main stress applied to the end Q stops). Further, when the plate thickness t is 3.6 mm, the main stress applied to the lap end Q is almost eliminated when the wrap length L is 10.8 mm or more (the lap length L is 10.8 mm or more and the lap end Q is not changed). Such principal stress stops). Also, FIG. 9 shows the specific strength based on this result.
このように、ラップ長Ｌが板厚ｔの３倍以上となると、ラップ端Ｑにかかる主応力及び強度の変化が殆どなくなる（ラップ長Ｌが板厚ｔの３倍以上となると、ラップ端Ｑにかかる主応力及び強度が停留する）。 Thus, when the wrap length L is 3 times or more of the plate thickness t, there is almost no change in the main stress and strength applied to the lap end Q (when the wrap length L is 3 times or more of the plate thickness t, the lap end Q The main stress and strength of
これにより、ラップ長Ｌを板厚ｔの３倍以上（Ｌ≧３ｔ）に設定することで、強度が確実に確保されることが判る。また、ラップ長Ｌを板厚ｔの３倍よりも大きくしても（Ｌ＞３ｔとしても）、強度は殆ど変わらないことが判る（ラップ長Ｌを板厚ｔの３倍よりも大きくしても、強度アップには殆ど繋がらない）。 Thereby, it turns out that intensity | strength is ensured reliably by setting the wrap length L to 3 times or more (L> = 3t) of plate | board thickness t. It can also be seen that even if the wrap length L is larger than 3 times the plate thickness t (L> 3t), the strength is hardly changed (the wrap length L is made larger than 3 times the plate thickness t). However, there is almost no increase in strength).
したがって、ラップ長Ｌを板厚ｔの３倍（Ｌ＝３ｔ）に設定することが最適であることが判る。そして、ラップ長Ｌを板厚ｔの３倍（Ｌ＝３ｔ）に設定することで、ラップ長Ｌを必要以上に長くし、重量増及びコスト増となることが防止される。 Therefore, it can be seen that it is optimal to set the wrap length L to three times the plate thickness t (L = 3t). And by setting the wrap length L to 3 times the plate thickness t (L = 3t), the wrap length L is made longer than necessary, thereby preventing an increase in weight and cost.
つぎに、ラップ長Ｌを長くしても強度アップに繋がらないことについて説明する。 Next, it will be described that increasing the wrap length L does not lead to an increase in strength.
図７と図８とに示すように、ラップ部（接合部位）における両端部分に応力が集中する（両端部分の応力が高い）。これに対して、ラップ部における中央部分Ｃは応力が低い。よって、ラップ部における応力が集中する両端部分が主に強度に影響を与える（応力が集中する両端部分によって主に強度が確保される）。これに対して、ラップ部における中央部分（低応力領域）Ｃは強度に与える影響が非常に少ない。そして、ラップ長Ｌを長くすると中央部分（低応力領域）Ｃも増えていく。つまり、ラップ長Ｌを長くしても、強度を確保する応力が集中する両端部分の領域は殆ど変化しない。 As shown in FIG. 7 and FIG. 8, stress concentrates at both end portions in the wrap portion (joint portion) (the stress at both end portions is high). On the other hand, the central portion C in the wrap portion has a low stress. Therefore, both end portions where the stress is concentrated in the lap portion mainly affect the strength (strength is mainly secured by the both end portions where the stress is concentrated). On the other hand, the central portion (low stress region) C in the wrap portion has very little influence on the strength. When the wrap length L is increased, the central portion (low stress region) C is also increased. That is, even if the wrap length L is increased, the regions at both ends where stress for securing the strength concentrates hardly change.
したがって前述したように、ラップ長Ｌは板厚ｔの３倍（Ｌ＝３ｔ）が最適値（最適なラップ長Ｌ）とされ、これ以上ラップ長Ｌを長くしても殆ど強度アップされない。 Therefore, as described above, the lap length L is three times the plate thickness t (L = 3t) as the optimum value (optimum lap length L), and even if the lap length L is further increased, the strength is hardly increased.
ここで、上記は図２に示す曲げ変形（モーメント）Ｍに対する解析であり、最適なラップ長Ｌである。一方、図２の矢印Ｗで示すように、車幅方向に荷重がかかるせん断引張り負荷に対しては、ラップ長Ｌが長いほうが強度は上がる。しかしながら、車体フロア１００は、車幅方向への荷重はあまりかかからない（車幅方向に引っ張れる方向に荷重は小さい（せん断引張り負荷は小さい））。よって、車幅方向にかかるせん断引張り負荷に対する強度よりも、曲げ変形に対する強度が必要とされる。したがって、ラップ長Ｌを板厚ｔの３倍（Ｌ＝３ｔ）に設定することで、せん断引張り負荷に対する強度も十分に確保される。
Here, the above analysis is for the bending deformation (moment) M shown in FIG. On the other hand, as indicated by an arrow W in FIG. 2, the strength is increased as the wrap length L is longer with respect to a shear tensile load in which a load is applied in the vehicle width direction. However, the
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。自動車の車体１０を構成する他の構造体（部材）にも本発明を適用することができる。例えば、サイドシル１２とフロアパネル１２０Ｒ、１２０Ｌ、フロアトンネル部１１０とを一体的に成形する場合にも、本発明を適用することができる（図２参照）。
The present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can also be applied to other structures (members) constituting the
また、自動車の車体以外の構造体に、本発明を適用することも可能である。 Further, the present invention can be applied to a structure other than the body of an automobile.
なお、本実施形態のように、曲げモーメントに対する強度が、せん断引張り負荷に対する強度よりも必要とされる場所の適用が望ましい。しかし、せん断引張り負荷強度が曲げモーメントに対する強度よりも必要とされる場合でも本発明を適用することができる。また、その場合は、せん断引張り負荷に応じてラップ長Ｌを長くすることで、必要な強度を容易に確保することができる。 It should be noted that, as in the present embodiment, it is desirable to apply a place where the strength against the bending moment is required more than the strength against the shear tensile load. However, the present invention can be applied even when the shear tensile load strength is required more than the strength against the bending moment. In that case, the required strength can be easily ensured by increasing the wrap length L in accordance with the shear tensile load.
また、本実施形態のように、曲げモーメントに対する強度が、せん断引張り負荷に対する強度よりも必要とされる場所であっても、曲げモーメントに対する強度を、より確実に確保するため、ラップ長Ｌを板厚ｔの３倍以上（Ｌ≧３ｔ）に設定してもよい。 Further, as in the present embodiment, even if the strength against the bending moment is required more than the strength against the shear tensile load, in order to ensure the strength against the bending moment more securely, the wrap length L is set to a plate. You may set to 3 times or more (L> = 3t) of thickness t.
１０ 車体
１００ 車体フロア（構造体）
１１０ フロアトンネル部（車体骨格部）
１２０Ｌ フロアパネル部（車体パネル部）
１２０Ｒ フロアパネル部（車体パネル部）
１３０ フロア本体（構造体本体）
１５０ プリフォーム基材（基材）
１６０Ｌ プリフォーム基材（基材）
１６０Ｒ プリフォーム基材（基材）
１７０Ｌ ラップ部
１７０Ｒ ラップ部
Ｌ ラップ長
ｔ 板厚
10
110 Floor tunnel (body frame)
120L Floor panel (body panel)
120R Floor panel (body panel)
130 Floor body (structure body)
150 Preform substrate (base material)
160L preform substrate (substrate)
160R preform substrate (substrate)
170L wrap
L wrap length
t Thickness
Claims (8)
複数の前記基材が埋設された構造体本体と、
を備え、
前記基材の端部同士が重ね合わされたラップ部のラップ長は、成形後の板厚の３倍に設定されていることを特徴とするレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体。 A plurality of sheet-like base materials that are individually shaped and overlapped with each other, and
A structure body in which a plurality of the base materials are embedded;
Equipped with a,
The structure formed by resin transfer molding, wherein the wrap length of the lap portion where the end portions of the base material are overlapped is set to be three times the plate thickness after molding.
前記車体骨格部に対応する前記基材と、前記車体パネル部に対応する前記基材と、の端部同士が重ね合わされて埋設されていることを特徴とする請求項１に記載のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体。 It is applied to a structure in which a vehicle body skeleton part and a vehicle body panel part constituting the vehicle body are integrally formed,
2. The resin transfer molding according to claim 1, wherein ends of the base material corresponding to the vehicle body skeleton portion and the base material corresponding to the vehicle body panel portion are overlaid and embedded. Structure formed by molding.
前記車体パネル部は、前記フロアトンネル部の車幅方向両外側に設けられた一対のフロアパネル部とされ、
前記フロアトンネル部に対応する前記基材と、前記フロアパネル部に対応する前記基材と、の車幅方向端部同士が重ね合わされて埋設されていることを特徴とする請求項２に記載のレジントランスファモールディング成形によって成形された構造体。 The vehicle body skeleton part is a floor tunnel part provided along the vehicle body front-rear direction in the center part in the vehicle width direction,
The vehicle body panel portion is a pair of floor panel portions provided on both outer sides in the vehicle width direction of the floor tunnel portion,
The vehicle width direction end part of the said base material corresponding to the said floor tunnel part and the said base material corresponding to the said floor panel part is overlaid, and it is embed | buried . A structure formed by resin transfer molding.
前記車体骨格部と前記車体パネル部とを一体的に成形することを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のレジントランスファモールディング成形方法。 The base material embedded in a part corresponding to the vehicle body skeleton part constituting the vehicle body and the base material embedded in the part corresponding to the vehicle body panel part constituting the vehicle body are separately shaped, and each Place the ends of the base material in a mold by overlapping them,
The resin transfer molding method according to any one of claims 4 to 6, wherein the vehicle body frame portion and the vehicle body panel portion are integrally formed.
前記車体パネル部は、前記フロアトンネル部の車幅方向両外側に設けられた一対のフロアパネル部とされ、
前記フロアトンネル部に対応する部位に埋設される前記基材と、前記フロアパネル部に対応する部位に埋設される前記基材と、を夫々別々に賦形すると共に、各前記基材の車幅方向端部同士を重ね合わせて成形型内に配置し、
前記フロアトンネル部と前記フロアパネル部とを一体的に成形することを特徴とする請求項７に記載のレジントランスファモールディング成形方法。 The vehicle body skeleton portion is a floor tunnel portion provided in the vehicle body width direction central portion along the vehicle body longitudinal direction,
The vehicle body panel portion is a pair of floor panel portions provided on both outer sides in the vehicle width direction of the floor tunnel portion,
The base material embedded in the portion corresponding to the floor tunnel portion and the base material embedded in the portion corresponding to the floor panel portion are separately shaped, and the vehicle width of each base material Place the ends in the direction in the mold,
The resin transfer molding method according to claim 7, wherein the floor tunnel portion and the floor panel portion are integrally formed.
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