本發(fā)明涉及使用了金屬和纖維強(qiáng)化樹(shù)脂的復(fù)合材料構(gòu)造體。

背景技術(shù)：

公開(kāi)了一種如下技術(shù)：為了效率良好地吸收來(lái)自外部的輸入載荷，在鋁、鋁合金、鎂、鎂合金等輕金屬的載荷承接零部件粘貼有碳纖維強(qiáng)化塑料(cfrp)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第99/10168號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)由于熱膨脹率在輕金屬與cfrp之間不同，因此，為了吸收粘貼后的由熱導(dǎo)致的伸長(zhǎng)變形量之差，需要特別的粘接劑，或難以利用cfrp的基體樹(shù)脂在輕金屬上進(jìn)行模制。

本發(fā)明基于上述問(wèn)題點(diǎn)，目的在于提供一種可減少由金屬與纖維強(qiáng)化樹(shù)脂之間的熱膨脹率之差造成的影響的復(fù)合材料構(gòu)造體。

復(fù)合材料構(gòu)造體具備金屬構(gòu)件和樹(shù)脂構(gòu)件。金屬構(gòu)件由金屬形成，以沿著主面的第1方向上的熱膨脹率比沿著主面且與第1方向正交的第2方向上的熱膨脹率大的方式形成為平板狀。樹(shù)脂構(gòu)件由纖維強(qiáng)化樹(shù)脂形成，粘貼于金屬構(gòu)件的主面，以沿著第2方向的纖維的量比沿著第1方向的纖維的量多的方式形成。

附圖說(shuō)明

圖1是說(shuō)明具備本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體的汽車(chē)的車(chē)底板的立體圖。

圖2是從圖1的a-a方向觀察的局部剖視圖。

圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體的剖視圖。

圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體所具備的樹(shù)脂材料的俯視圖。

圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體所具備的金屬材料產(chǎn)生了熱膨脹的狀態(tài)的剖視圖。

圖6是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體的變形例的剖視圖。

圖7是說(shuō)明本發(fā)明的另一實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體的剖視圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖的記載中，對(duì)相同或類(lèi)似的部分標(biāo)注相同或類(lèi)似的附圖標(biāo)記，省略重復(fù)的說(shuō)明。此外，附圖是示意性的，存在各尺寸的關(guān)系、比例等與實(shí)際的各尺寸的關(guān)系、比例不同的情況。

(復(fù)合材料構(gòu)造體)

例如，如圖1和圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體1用作汽車(chē)的車(chē)身前部10所具備的車(chē)底板11。此外，復(fù)合材料構(gòu)造體1既可以適用于車(chē)身的前圍板、車(chē)頂板等，也可以適用于車(chē)身前部10所具備的側(cè)外板12、車(chē)底板通道13、橫梁14等。

如圖3所示，復(fù)合材料構(gòu)造體1具備：金屬構(gòu)件2，其由金屬形成，形成為平板狀；片狀的樹(shù)脂構(gòu)件4，其由纖維強(qiáng)化樹(shù)脂形成，粘貼到金屬構(gòu)件2的兩主面。金屬構(gòu)件2由例如鋁、鋁合金、鎂、鎂合金等輕金屬形成。樹(shù)脂構(gòu)件4由熱膨脹率比金屬構(gòu)件2的材料的熱膨脹率小的纖維強(qiáng)化樹(shù)脂形成，例如由碳纖維強(qiáng)化塑料(cfrp)形成。

金屬構(gòu)件2以沿著主面的第1方向(x軸方向)上的熱膨脹率比沿著主面且與第1方向正交的第2方向(y軸方向)上的熱膨脹率大的方式形成。金屬構(gòu)件2是通過(guò)例如以第1方向?yàn)榻饘俚臄D壓方向的擠壓成形形成的。金屬構(gòu)件2也可以通過(guò)彎曲加工、鑄造等其他加工法形成。

金屬構(gòu)件2以從第1方向觀察的截面形狀恒定的方式形成。金屬構(gòu)件2具有：外側(cè)的表面構(gòu)成金屬構(gòu)件2的主面的多個(gè)主面部21；以及，通過(guò)在主面部21的第2方向的各端部22彎曲而與另一面?zhèn)鹊闹髅娌?1的各端部22連結(jié)的多個(gè)連結(jié)部23。主面部21和連結(jié)部23分別是平板狀。主面部21和連結(jié)部23通過(guò)以在端部22處被彎曲的方式進(jìn)行連結(jié)，能夠提高金屬構(gòu)件2的與第1方向以及第2方向正交的第3方向(z軸方向)上的強(qiáng)度。

主面部21以端部22與相鄰的另一主面部21的端部22具有間隙部20地分開(kāi)的方式分別在金屬構(gòu)件2的在第3方向上的兩面?zhèn)扰渲糜卸鄠€(gè)。即、金屬構(gòu)件2以各主面在第1方向上連續(xù)、在第2方向上不連續(xù)的方式形成。

金屬構(gòu)件2的兩主面與樹(shù)脂構(gòu)件4利用粘接劑3彼此粘貼。粘接劑3具有厚度形成得比其他部位的厚度薄的薄壁部31。薄壁部31形成于主面部21的外側(cè)的表面，是由厚度形成得比其他部位的厚度厚的厚壁部24形成的。厚壁部24和薄壁部31在第2方向上周期性地定位。厚壁部24位于例如各主面部21的第2方向的中央部。

粘接劑3具有通過(guò)進(jìn)入被相對(duì)的兩個(gè)端部22夾著的間隙部20而形成的、向內(nèi)側(cè)方向突出的錨固部32。粘接劑3通過(guò)具有被相對(duì)的兩個(gè)端部22夾著的錨固部32，產(chǎn)生錨固效果，能夠使相對(duì)于金屬構(gòu)件2的粘接力提高。

如圖4所示，樹(shù)脂構(gòu)件4以沿著第2方向的纖維42的量比沿著第1方向的纖維41的量多的方式形成。即、樹(shù)脂構(gòu)件4以第2方向上的熱膨脹率比第1方向上的熱膨脹率小的方式形成。

若復(fù)合材料構(gòu)造體1被加熱，則如圖5所示，金屬構(gòu)件2產(chǎn)生熱膨脹。在圖5中，熱膨脹前的金屬構(gòu)件2以雙點(diǎn)劃線(xiàn)表示，熱膨脹后的金屬構(gòu)件2以實(shí)線(xiàn)表示。若主面部21熱膨脹，則沿著第2方向伸長(zhǎng)，被相對(duì)的兩個(gè)端部22夾著的間隙部20變窄。間隙部20作為熱膨脹時(shí)的余量發(fā)揮功能，從而金屬構(gòu)件2的第2方向上的熱膨脹率比第1方向上的熱膨脹率小。

粘接劑3在薄壁部31處將金屬構(gòu)件2與樹(shù)脂構(gòu)件4牢固地粘接。若復(fù)合材料構(gòu)造體1被加熱，則由于金屬構(gòu)件2的熱膨脹率比樹(shù)脂構(gòu)件4的熱膨脹率大，因此粘接劑3的形成得較厚的、除了薄壁部31之外的區(qū)域在主面部21與樹(shù)脂構(gòu)件4之間產(chǎn)生比薄壁部31的剪切變形大的剪切變形。由于粘接劑3產(chǎn)生剪切變形，作為對(duì)由金屬構(gòu)件2與樹(shù)脂構(gòu)件4之間的熱膨脹導(dǎo)致的位移量之差進(jìn)行吸收的緩沖層發(fā)揮功能。薄壁部31在第2方向上位于各主面部21的中央部，因此，剪切變形較小，損傷較小。

間隙部20形成為粘接劑3和樹(shù)脂構(gòu)件4的基體樹(shù)脂40(參照?qǐng)D4)不進(jìn)入超過(guò)金屬構(gòu)件2的主面部21的區(qū)域(被連結(jié)部23夾著的區(qū)域)的程度的寬度。間隙部20的寬度是例如幾毫米左右，在各主面部21的第2方向上的寬度是20mm～30mm左右時(shí)，能夠設(shè)為1mm～2mm左右。間隙部20在將基體樹(shù)脂40在配置有纖維41、42的金屬構(gòu)件2上進(jìn)行模制之際防止基體樹(shù)脂40向金屬構(gòu)件2的內(nèi)側(cè)方向流入。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料構(gòu)造體1，以較多地取向的纖維42沿著金屬構(gòu)件2的熱膨脹率較小的方向的方式粘貼金屬構(gòu)件2和樹(shù)脂構(gòu)件4，因此，能夠減少由金屬與纖維強(qiáng)化樹(shù)脂之間的熱膨脹率之差造成的影響。因而，在使用粘接劑的情況下除了不需要特殊的粘接劑之外，容易相對(duì)于金屬構(gòu)件2進(jìn)行基體樹(shù)脂40的模制(樹(shù)脂傳遞成型：rtm)。

另外，根據(jù)復(fù)合材料構(gòu)造體1，金屬構(gòu)件2的主面以在第1方向連續(xù)、第2方向不連續(xù)的方式形成，因此，能夠利用擠壓成形等容易地形成第2方向上的熱膨脹率較小的金屬構(gòu)件2。

另外，根據(jù)復(fù)合材料構(gòu)造體1，通過(guò)粘接劑3具有薄壁部31，能夠?qū)⒔饘贅?gòu)件2和樹(shù)脂構(gòu)件4在薄壁部31處牢固地粘接。而且，通過(guò)薄壁部31在第2方向上周期性地定位，能夠作為在粘接劑3硬化之際的錨固部發(fā)揮功能，減少?gòu)?fù)合材料構(gòu)造體1的翹曲。

(變形例)

在上述的實(shí)施方式中，對(duì)在端部22處兩面?zhèn)鹊闹髅娌?1被連結(jié)部23連結(jié)的金屬構(gòu)件2進(jìn)行了說(shuō)明，但即使金屬構(gòu)件2的截面形狀是其他形狀，也能夠起到與復(fù)合材料構(gòu)造體1的作用和效果同樣的作用和效果。

如圖6所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的復(fù)合材料構(gòu)造體1a具備利用在與主面部21a的端部22a分開(kāi)的部位連結(jié)的連結(jié)部23a將第3方向上的兩側(cè)的主面部21a彼此連結(jié)的金屬構(gòu)件2a。主面部21a以端部22a與相鄰的另一主面部21a的端部22a具有間隙部20a地分開(kāi)的方式分別在金屬構(gòu)件2a的第3方向上的兩面?zhèn)扰渲枚鄠€(gè)。連結(jié)部23a以沿著例如第3方向的方式形成。

與金屬構(gòu)件2同樣地，金屬構(gòu)件2a以第1方向上的熱膨脹率比第2方向上的熱膨脹率大的方式形成。另外，金屬構(gòu)件2a以從第1方向觀察的截面形狀恒定的方式形成。

在圖6中，圖示連結(jié)部23沿著第3方向的情況，但是，其是例示，各連結(jié)部23也可以設(shè)為相對(duì)于第3方向具有傾斜。在該情況下，期望的是，與圖3等同樣地，各連結(jié)部23的傾斜的方向在第2方向上互不相同。

(其他的實(shí)施方式)

如上所述，利用上述的實(shí)施方式記載了本發(fā)明，但不應(yīng)該理解構(gòu)成該公開(kāi)的一部分的敘述和附圖用于限定本發(fā)明。根據(jù)該公開(kāi)本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠得出各種代替實(shí)施方式、實(shí)施例和運(yùn)用技術(shù)是顯而易見(jiàn)的。

例如，在已經(jīng)敘述的實(shí)施方式中，如圖7所示，厚壁部24也可以是相對(duì)于第2方向上的各主面部21的中央部偏離地配置。另外，如圖7所示，厚壁部24和薄壁部31的第2方向配置的周期(間距)未必需要與主面部21的周期一致，在第2方向上周期性地定位即可。

除了上述之外，本發(fā)明當(dāng)然包括相互地應(yīng)用上述的各構(gòu)成而成的構(gòu)成等在此沒(méi)有記載的各種實(shí)施方式等。因而，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由根據(jù)上述的說(shuō)明恰當(dāng)?shù)臋?quán)利要求書(shū)涉及的發(fā)明特定技術(shù)特征而確定。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種通過(guò)以沿著金屬構(gòu)件的熱膨脹率較小的方向的方式使纖維強(qiáng)化樹(shù)脂的纖維優(yōu)先取向、能夠減少由金屬與纖維強(qiáng)化樹(shù)脂之間的熱膨脹率之差造成的影響的復(fù)合材料構(gòu)造體。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1、1a、復(fù)合材料構(gòu)造體；2、2a、金屬構(gòu)件；3、粘接劑；4、樹(shù)脂構(gòu)件；20、間隙部；21、21a、主面部(主面)；31、薄壁部；41、42、纖維。