(57)【要約】【課題】貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体及びその製造方法において、かかる構造体の製造効率を向上させ、構造体の強度低下を効率的に抑制する。【解決手段】本発明は、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体に関する。かかる構造体は、貫通孔の周縁部を形成する内側樹脂部分と、この内側樹脂部分の外周縁に隣接する外側樹脂部分とを有し、内側樹脂部分がマトリックス樹脂から構成され、外側樹脂部分が、繊維及びマトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂から構成される複数の基材シートを含み、複数の基材シートが構造体の厚さ方向に積層され、内側及び外側樹脂部分が、マトリックス樹脂によって互いに連続するように一体形成される。本発明はまた、かかる構造体の製造方法に関する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体であって、
前記貫通孔の周縁部を形成する内側樹脂部分と、
前記内側樹脂部分の外周縁に隣接するように配置される外側樹脂部分と
を備え、
前記内側樹脂部分が、マトリックス樹脂から構成され、
前記外側樹脂部分が、繊維及び前記マトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂から構成される複数の基材シートを含み、
前記複数の基材シートが、繊維強化樹脂構造体の厚さ方向に積層され、
前記内側及び外側樹脂部分が、前記マトリックス樹脂によって互いに連続するように一体形成されている、繊維強化樹脂構造体。
【請求項２】
前記内側樹脂部分が、前記貫通孔に挿入される金属要素と前記繊維強化樹脂構造体の厚さ方向に接触する接触領域を有する、請求項１に記載の繊維強化樹脂構造体。
【請求項３】
前記内側樹脂部分が、前記繊維強化樹脂構造体の厚さ方向の両端部にそれぞれ位置する両端部と、前記厚さ方向にて前記内側樹脂部分の両端部間に位置する中間部とを有し、
前記内側樹脂部分の両端部のうち少なくとも一方の外周縁が、前記内側樹脂部分の中間部の外周縁よりも大きく形成されている、請求項２に記載の繊維強化樹脂構造体。
【請求項４】
貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体を製造する方法であって、
繊維及びマトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂から構成される複数の基材シートを貫通する仮貫通孔を前記厚さ方向にて連続させるように、前記複数の基材シートを積層する積層工程と、
前記積層した複数の基材シートにおける仮貫通孔の周縁を覆い、かつ前記マトリックス樹脂から構成される内側樹脂部分を形成しながら、前記積層した複数の基材シートを成形する成形工程と、
前記内側樹脂部分を貫通するように前記貫通孔を形成する孔形成工程と
を含む方法。
【請求項５】
前記積層工程の前に、前記複数の基材シートのそれぞれにブランク加工を施し、前記ブランク加工時に前記仮貫通孔を形成する準備工程を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記準備工程では、前記複数の基材シートのうち１つ又は２つの基材シートの仮貫通孔を、前記複数の基材シートのうち残りの基材シートの仮貫通孔よりも大きくしており、
前記積層工程では、前記１つの基材シートを前記繊維強化樹脂構造体の厚さ方向の一方端に配置するか、又は前記２つの基材シートを前記繊維強化樹脂構造体の厚さ方向の両端にそれぞれ配置する請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体に関する。本発明はまた、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的構造物、特に、自動二輪車、自動車等の車両においては、繊維強化樹脂を用いて構成される繊維強化樹脂構造体が用いられることがある。繊維強化樹脂は、軽量かつ高強度であるので、これを用いた繊維強化樹脂構造体は、軽量化及び強度向上を必要とする部分に採用されている。
【０００３】
このような繊維強化樹脂構造体に貫通孔を設けようとする場合、繊維強化樹脂から成る成形体を成形により作製する成形工程と、かかる成形体に、ドリル等の孔開け工具を用いて孔開け加工を施す孔開け工程とが実施される。しかしながら、繊維強化樹脂の硬度は高いので、かかる成形体の孔開け加工には多くの時間が費やされ、さらに、孔開け工具も摩耗し易くなっている。このような孔開け加工の効率が悪く、すなわち、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体の製造効率が悪くなっている。
【０００４】
そのため、このような問題を解決するための繊維強化樹脂構造体の製造技術が提案されている。かかる製造技術の一例としては、成形工程において、成形される構造体（成形体）の孔開け予定部位を、この孔開け予定部位に対応するように上型及び下型の一方に設けられる凸部と、孔開け予定部位に対応するように上型及び下型の他方に設けられる凹部との間でプレスし、これによって、連続繊維を孔開け予定部位から孔開け予定部位の周囲に移動させ、その後、孔開け工程において、かかる孔開け予定部位に孔開け加工を施す技術が挙げられる。（例えば、特許文献１を参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３２０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような繊維強化樹脂構造体の製造技術の一例においては、成形体の孔開け予定部位に依然として連続繊維が存在する。そのため、孔開け加工の硬度は依然として高くなっており、成形体の孔開け加工には依然として多くの時間が費やされ、さらに、孔開け工具も依然として摩耗し易くなっている。その結果、孔開け加工の効率が依然として悪く、すなわち、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体の製造効率が依然として悪くなっている。ひいては、孔開け加工が依然として加工費を増加させる要因となっている。
【０００７】
上述のような繊維強化樹脂構造体の製造技術の一例においては、成形体にて連続繊維を移動可能とするように凸部及び凹部を形成するという条件、孔開け予定部位の位置、大きさ、範囲、厚さ等を、連続繊維を移動可能とするように設定する条件等を満たす必要があり、繊維強化樹脂構造体の製造条件は極めて限定的となっている。そのため、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体の製造効率が悪くなっている。
【０００８】
上述のような繊維強化樹脂構造体の製造技術の一例においては、成形工程において、孔開け予定部位の周囲では、連続繊維の密度が高い部分と低い部分との間で密度の高低差が大きくなるので、孔開け加工後における貫通孔の周縁部分に応力集中が発生し易くなる。そのため、繊維強化樹脂構造体の強度が低下するおそれがある。
【０００９】
上述のような繊維強化樹脂構造体の製造技術の一例においては、多くの場合、繊維強化樹脂構造体は、金属製の締結部材を貫通孔に挿入した状態で用いられる。例えば、繊維強化樹脂構造体に含まれる繊維が炭素繊維である場合、炭素繊維を含む繊維強化樹脂構造体の貫通孔の周縁部と接触する金属製の締結部材は電蝕し易くなる。そのため、繊維強化樹脂構造体の貫通孔に金属製の締結部材を挿入するように構成される繊維強化樹脂構造体の強度が低下するおそれがある。
【００１０】
このような実情を鑑みると、繊維強化樹脂構造体及びその製造方法においては、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体の製造効率を向上させ、繊維強化樹脂構造体の強度低下を効率的に抑制することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、一態様に係る繊維強化樹脂構造体は、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体であって、前記貫通孔の周縁部を形成する内側樹脂部分と、前記内側樹脂部分の外周縁に隣接するように配置される外側樹脂部分とを備え、前記内側樹脂部分が、マトリックス樹脂から構成され、前記外側樹脂部分が、繊維及び前記マトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂から構成される複数の基材シートを含み、前記複数の基材シートが、繊維強化樹脂構造体の厚さ方向に積層され、前記内側及び外側樹脂部分が、前記マトリックス樹脂によって互いに連続するように一体形成されている。
【００１２】
上記課題を解決するために、一態様に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法は、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体を製造する方法であって、繊維及びマトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂から構成される複数の基材シートを貫通する仮貫通孔を前記厚さ方向にて連続させるように、前記複数の基材シートを積層する積層工程と、前記積層した複数の基材シートにおける仮貫通孔の周縁を覆い、かつ前記マトリックス樹脂から構成される内側樹脂部分を形成しながら、前記積層した複数の基材シートを成形する成形工程と、前記内側樹脂部分を貫通するように前記貫通孔を形成する孔形成工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
一態様に係る繊維強化樹脂構造体及びその製造方法においては、貫通孔を有する繊維強化樹脂構造体の製造効率を向上させることができ、繊維強化樹脂構造体の強度低下を効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体を、その貫通孔にボルトを挿通した状態で概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体を、その貫通孔にボルトを挿通し、ボルトにナットを螺合し、かつナット及び繊維強化樹脂構造体間に別部材を挟んだ状態で、図２のＡ−Ａ線に相当する線に沿って切断した断面を概略的に示す図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法の積層工程において、複数の基材シートを積層前の状態で概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法の積層工程において、積層された複数の基材シートを、図２のＡ−Ａ線に相当する線に沿って切断した断面を概略的に示す図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法の成形工程において、成形された成形体を、図２のＡ−Ａ線に相当する線に沿って切断した断面を概略的に示す図である。
【図８】図８は、一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体の製造方法の孔形成工程において、貫通孔を形成された繊維強化樹脂構造体を、図２のＡ−Ａ線に相当する線に沿って切断した断面を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
一実施形態に係る繊維強化樹脂構造体及びその製造方法について以下に説明する。本実施形態においては、繊維強化樹脂構造体（以下、必要に応じて、単に「構造体」という）は貫通孔を有するように構成されている。本実施形態に係る構造体に用いられる繊維強化樹脂材料は、マトリックス樹脂と繊維とを含む。
【００１６】
マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリプロピレン等を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を用いることができる。
【００１７】
繊維について、繊維強化樹脂材料においては、連続繊維強化樹脂及び不連続繊維強化樹脂の少なくとも一方が用いられる。かかる繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維等とすることができる。繊維強化樹脂材料が不連続繊維強化樹脂材料である場合、補強効果の観点によれば、１本の繊維の長さは１０ｍｍ以上であるとよい。しかしながら、このような１本の繊維の長さはこれに限定されない。
【００１８】
「繊維強化樹脂構造体の概略」
最初に、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る繊維強化樹脂構造体１の概略について説明する。図１に示すように、上述のように構造体１は貫通孔１ａを有する。図１〜図４に示すように、かかる構造体１は、貫通孔１ａの周縁部１ｂを形成する内側樹脂部分２を有する。構造体１はまた、内側樹脂部分２の外周縁２ａに隣接するように配置される外側樹脂部分３を有する。
【００１９】
内側樹脂部分２はマトリックス樹脂から構成される。外側樹脂部分３は、繊維及び前記マトリックス樹脂を含む繊維強化樹脂から構成される複数の基材シート３１，３２，３３，３４，３５を含む。なお、図１〜図４においては、一例として、外側樹脂部分３が５つの基材シート３１〜３５、すなわち、第１基材シート３１、第２基材シート３２、第３基材シート３３、第４基材シート３４及び第５基材シート３５を含む場合が示されている。しかしながら、外側樹脂部分は、２つ、３つ、４つ又は６つ以上の基材シートを含むことができる。すなわち、外側樹脂部分は、第１〜第ｎ基材シートを含むことができる。なお、ｎは２以上の整数である。
【００２０】
複数の基材シート３１〜３５は、構造体１の厚さ方向（矢印Ｔにより示す）に積層される。このような内側及び外側樹脂部分２，３は、マトリックス樹脂によって互いに連続するように一体形成されている。
【００２１】
さらに、繊維強化樹脂構造体１の概略は次のようになっているとよい。図２〜図４に示すように、内側樹脂部分２は、貫通孔１ａに挿入される金属要素４と構造体１の厚さ方向に接触する厚さ方向接触領域（接触領域）Ｃ１を有する。なお、金属要素４の詳細については後述する。内側樹脂部分２は、構造体１の厚さ方向の両端部にそれぞれ位置する両端部２１，２２、すなわち、一方端部２１及び他方端部２２を有する。内側樹脂部分２はまた、構造体１の厚さ方向にて内側樹脂部分２の両端部２１，２２間に位置する中間部２３を有する。
【００２２】
内側樹脂部分２の両端部２１，２２のうち少なくとも一方の外周縁２１ａ，２２ａが、内側樹脂部分２の中間部２３の外周縁２３ａよりも大きく形成されている。なお、図４においては、一例として、内側樹脂部分２の両端部２１，２２の外周縁２１ａ，２２ａが、内側樹脂部分２の中間部２３の外周縁２３ａよりも大きく形成されている場合が示されている。しかしながら、内側樹脂部分の両端部のうち一方のみの外周縁を、内側樹脂部分の中間部の外周縁よりも大きく形成することもできる。
【００２３】
「繊維強化樹脂構造体の詳細」
さらに、繊維強化樹脂構造体１は詳細には次のようになっているとよい。図１〜図４を参照すると、構造体１の貫通孔１ａの横断面は略円形状になっている。内側樹脂部分２の一方及び他方端部２１，２２並びに中間部２３のそれぞれは、略円板形状に形成されている。内側樹脂部分２の一方及び他方端部２１，２２並びに中間部２３のそれぞれは、内側樹脂部分２の中心軸線２ｂを略中心とするように略円板形状に形成されるとよい。貫通孔１ａの中心軸線１ｃと内側樹脂部分２の中心軸線２ｂとは略一致するとよい。貫通孔１ａは、その中心軸線１ｃと内側樹脂部分２の中心軸線２ｂとを略一致させるように内側樹脂部分２を貫通するとよい。
【００２４】
外側樹脂部分３の複数の基材シート３１〜３５は、構造体１の厚さ方向の一方端及び他方端にそれぞれ位置する一方端側の基材シート３１及び他方端側の基材シート３５と、これら一方及び他方端側の基材シート３１，３５間に位置する中間の基材シート３２〜３４とから成る。しかしながら、外側樹脂部分が２つの基材シートを含む場合、２つの基材シートは、一方及び他方端側の基材シートのみから成ることとなる。
【００２５】
言い換えれば、上述のように外側樹脂部分が第１〜第ｎ基材シートを用いて構成される場合（ｎは２以上の整数）、第１〜第ｎ基材シートが、構造体１の厚さ方向の一方側から他方側に向かってこの順番に積層される。さらに、ｎが３以上の整数である場合において、第１基材シートが一方端側の基材シートとして定義され、第２基材シート又は第２〜第（ｎ−１）基材シートが中間の基材シートとして定義され、第ｎ基材シートが他方端側の基材シートとして定義される。
【００２６】
なお、図１〜図４においては、外側樹脂部分３の第１〜第５基材シート３１〜３５は、構造体１の厚さ方向の一方側から他方側に向かってこの順番に積層される。この場合、第１基材シート３１が一方端側の基材シート３１として定義され、第２〜第４基材シート３２〜３４が中間の基材シート３２〜３４として定義され、第５基材シート３５が他方端側の基材シート３５として定義される。しかしながら、外側樹脂部分の基材シートは、図示されたものに限定されない。
【００２７】
図３及び図４に示すように、外側樹脂部分３は、このような複数の基材シート３１〜３５から構成されるとよい。外側樹脂部分３は、内側樹脂部分２の外周縁２ａに隣接する内周縁３ａを有する。さらに、一方端側の基材シート３１は、内側樹脂部分２の一方端部２１の外周縁２１ａに隣接する内周縁３１ａを有する。中間の基材シート３２，３３，３４のそれぞれは、内側樹脂部分２の中間部２３の外周縁２３ａに隣接する内周縁３２ａ，３３ａ，３４ａを有する。他方端側の基材シート３５は、内側樹脂部分２の他方端部２２の外周縁２２ａに隣接する内周縁３５ａを有する。
【００２８】
外側樹脂部分３の内周縁３ａは、内側樹脂部分２の外周縁２ａに対応するように形成される。一方端側の基材シート３１の内周縁３１ａは、内側樹脂部分２の一方端部２１の外周縁２１ａに対応するように形成される。中間の基材シート３２〜３５の内周縁３２ａ〜３５ａは、内側樹脂部分２の中間部２３の外周縁２３ａに対応するように形成される。他方端側の基材シート３５の内周縁３５ａは、内側樹脂部分２の他方端部２２の外周縁２２ａに対応するように形成される。
【００２９】
一方端側の基材シート３１の内周縁３１ａと、中間の基材シート３２〜３４の内周縁３２ａ〜３４ａと、他方端側の基材シート３５の内周縁３５ａとのそれぞれは、略円筒形状に形成される。一方及び他方端側の基材シート３１，３５の内周縁３１ａ，３５ａは、中間の基材シート３２〜３４の内周縁３２ａ〜３４ａよりも大きく形成される。また、外側樹脂部分３が複数の中間の基材シート３２〜３４を有する場合においては、これらの内周縁３２ａ〜３４ａを略等しい大きさに形成することができる。
【００３０】
しかしながら、一方及び他方端側の基材シートのうち一方のみの内周縁を、中間の基材シートの内周縁よりも大きく形成することもできる。この場合、一方及び他方端側の基材シートのうち他方の内周縁を、中間の基材シートの内周縁と略等しく形成することができる。さらに、外側樹脂部分が複数の中間の基材シートを有する場合において、少なくとも１つ中間の基材シートにおける内周縁を、これとは別の中間の基材シートにおける内周縁とは異なる大きさに形成することもできる。
【００３１】
外側樹脂部分３の内周縁３ａの中心軸線３ｂは内側樹脂部分２の中心軸線２ｂと略一致する。外側樹脂部分３において、一方端側、中間及び他方端側の基材シート３１，３２，３３，３４，３５の内周縁３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａの中心軸線３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂは、内周縁３ａの中心軸線３ｂを成すように互いに略一致するとよい。さらに、一方端側、中間及び他方端側の基材シート３１〜３５の内周縁３１ａ〜３５ａのそれぞれは、外側樹脂部分３の内周縁３ａの中心軸線３ｂを略中心とするように略円筒形状に形成されるとよい。
【００３２】
このような外側樹脂部分３の内周縁３ａは、後述する外側樹脂部分３の仮貫通孔３ｃの周縁３ａに相当する。さらに、複数の基材シート３１，３２，３３，３４，３５の内周縁３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａは、それぞれ、後述する同仮貫通孔３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３４ｃ，３５ｃの周縁３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａに相当する。
【００３３】
図２〜図４に示すように、上記金属要素４は、構造体１の貫通孔１ａに挿入される第１部材４１を有する。第１部材４１はボルト４１となっている。かかるボルト４１は、貫通孔１ａに挿入される雄ネジ部４１ａを有する。ボルト４１はまた、雄ネジ部４１ａの長手方向の基端側に位置する頭部４１ｂを有する。頭部４１ｂの外周は雄ネジ部４１ａの外周よりも大きくなっている。しかしながら、かかる一方側部材は、ボルト以外であってもよい。例えば、金属要素は、ネジ、リベット等とすることもできる。
【００３４】
かかるボルト４１の頭部４１ｂは、構造体１の厚さ方向にて内側樹脂部分２の一方端部２１と接触する。そのため、内側樹脂部分２の厚さ方向接触領域Ｃ１は、内側樹脂部分２の一方端部２１を含む。
【００３５】
図４に示すように、金属要素４はまた、第１部材４１と締結可能に構成される第２部材４２を有する。第２部材４２は、ボルト４１の雄ネジ部４１ａと螺合可能に構成されるナット４２とすることができる。しかしながら、第２部材はナットに限定されない。
【００３６】
さらに、金属要素４は、内側樹脂部分２と一緒に第１及び第２部材４１，４２間に挟まれる第３部材４３をさらに有することができる。第３部材４３は、構造体１の厚さ方向にて内側樹脂部分２の他方端部２２と接触するように配置されている。かかる第３部材４３は金属プレート４３となっている。金属プレート４３は、ボルト４１の雄ネジ部４１ａを挿入可能とするように貫通する挿入孔４３ａを有する。金属プレート４３はまた、構造体１の厚さ方向にて内側樹脂部分２の他方端部２２のみに接触するように挿入孔４３ａの周囲に形成される取付部４３ｂを有する。そのため、内側樹脂部分２の厚さ方向接触領域Ｃ１は、上記内側樹脂部分２の一方端部２１に加えて、内側樹脂部分２の他方端部２２を含むことができる。
【００３７】
しかしながら、第３部材は、金属プレート以外とすることができる。例えば、他方側部材は、金属ワッシャ、金属シート、金属フィルム、金属ブロック等とすることもできる。また、第３部材は、第１部材の代わりに、構造体の厚さ方向にて内側樹脂部分の一方端部と接触するように配置することもできる。この場合、金属要素が、構造体の厚さ方向にて内側樹脂部分の他方端部と接触するように配置される第４部材を有してもよいし、又は第２部材が、構造体の厚さ方向にて内側樹脂部分の他方端部と接触するように配置されてもよい。
【００３８】
さらに、上記ボルト４１の雄ネジ部４１ａは、構造体１の厚さ方向に略直交する平面方向にて構造体１の貫通孔１ａの周縁部１ｂと接触し得る。すなわち、上記ボルト４１の雄ネジ部４１ａは、平面方向にて、貫通孔１ａの周縁部１ｂを形成する内側樹脂部分２、具体的には、内側樹脂部分２の一方端部２１、他方端部２２及び中間部２３と接触し得る。そのため、内側樹脂部分２は、金属要素４、例えば、ボルト４１の雄ネジ部４１ａと平面方向にて接触する平面方向接触領域Ｃ２を含み得る。
【００３９】
「繊維強化樹脂構造体の製造方法の概略」
次に、本実施形態に係る繊維強化樹脂構造体１の製造方法の概略について説明する。かかる製造方法は、図１〜図４に示すように、貫通孔１ａを有する繊維強化樹脂構造体１を製造する方法に関する。
【００４０】
図５に示すように、構造体１の製造方法は、上記複数の基材シート３１〜３５のそれぞれにブランク加工を施し、このブランク加工時に複数の基材シート３１〜３５のそれぞれに仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃを形成する準備工程を含む。図６に示すように、構造体１の製造方法は、このようにブランク加工を施した複数の基材シート３１〜３５の仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃを構造体１の厚さ方向にて連続させるように、複数の基材シート３１〜３５を積層する積層工程を含む。
【００４１】
図７に示すように、構造体１の製造方法は、このように積層した複数の基材シート３１〜３５を成形する成形工程を含む。かかる成形工程においては、マトリックス樹脂から構成される内側樹脂部分２が、複数の基材シート３１〜３５における仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃの周縁３１ｂ〜３５ｂを覆うように形成される。図８に示すように、構造体１の製造方法は、このように成形工程にて形成された内側樹脂部分２を貫通するように貫通孔１ａを形成する孔形成工程を含む。構造体１の製造方法においては、上述のような準備工程、積層工程、成形工程、孔形成工程がこの順番に実施されて、これによって、繊維強化樹脂構造体１が製造される。
【００４２】
さらに、繊維強化樹脂構造体１の製造方法は次のようになっているとよい。図５に示すように、準備工程においては、複数の基材シート３１〜３５のうち２つの基材シート３１，３５の仮貫通孔３１ｃ，３５を、これらのうち残りの基材シート３２〜３４の仮貫通孔３２ｃ〜３４ｃよりも大きく形成するとよい。この場合、図６に示すように、積層工程においては、これら２つの基材シート３１，３５を構造体１の厚さ方向の両端にそれぞれ配置するとよい。
【００４３】
しかしながら、準備工程においては、複数の基材シートのうち１つの基材シートの仮貫通孔を、これらのうち残りの基材シートの仮貫通孔よりも大きく形成することもできる。この場合、積層工程においては、この１つの基材シートを構造体の厚さ方向の一方端に配置するとよい。
【００４４】
「繊維強化樹脂構造体の製造方法の詳細」
さらに、繊維強化樹脂構造体１の製造方法は詳細には次のようになっているとよい。特に明確に図示はしないが、準備工程のブランク加工は、基材シート３１〜３５を、構造体１に所望の外形をもたらすように切断するようになっている。例えば、ブランク加工と、仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃを形成する加工とは、所望の外形及び仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃに対応した刃部を有する金型を用いて、複数の基材シート３１〜３５を各別に一度に切断するように実施することができる。
【００４５】
準備工程において、外側樹脂部分３が複数の中間の基材シート３２〜３４を有する場合、これらの仮貫通孔３２ｃ〜３４ｃが略等しい大きさに形成されるとよい。なお、上述のように、一方及び他方端側の基材シートのうち一方のみの仮貫通孔が中間の基材シートの仮貫通孔よりも大きく形成される場合には、一方及び他方端側の基材シートのうち他方の仮貫通孔を、中間の基材シートの仮貫通孔と略等しく形成することもできる。また、外側樹脂部分が複数の中間の基材シートを有する場合において、少なくとも１つ中間の基材シートにおける仮貫通孔を、これとは別の中間の基材シートにおける仮貫通孔とは異なる大きさに形成することもできる。
【００４６】
図７に示すように、成形工程においては、内側樹脂部分２に、構造体１の貫通孔１ａよりも小さな予備貫通孔Ｐが形成される。予備貫通孔Ｐの中心軸線ｐ１は、貫通孔１ａの中心軸線１ｃと略一致するとよい。また、予備貫通孔Ｐの中心軸線ｐ１は、内側樹脂部分２の中心軸線２ｂに略一致してもよい。しかしながら、予備貫通孔の中心軸線はこれに限定されない。また、成形工程は、内側樹脂部分にかかる予備貫通孔を形成しないようにすることもできる。
【００４７】
特に明確に図示はしないが、孔形成工程において、貫通孔１ａは、ドリル等の孔開け工具を用いて内側樹脂部分２に穿設加工を施すことによって形成される。この穿設加工においては、予備貫通孔Ｐを、孔開け工具の呼び込み孔として用いることができる。
【００４８】
以上、本実施形態に係る繊維強化樹脂構造体１は、その貫通孔１ａの周縁部１ｂを形成する内側樹脂部分２と、この内側樹脂部分２の外周縁２ａに隣接するように配置される外側樹脂部分３とを有し、内側樹脂部分２がマトリックス樹脂から構成され、外側樹脂部分３が、繊維及びマトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂から構成される複数の基材シート３１〜３５を含み、複数の基材シート３１〜３５が、構造体１の厚さ方向に積層され、内側及び外側樹脂部分２，３が、マトリックス樹脂によって互いに連続するように一体形成されている。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る繊維強化樹脂構造体１の製造方法は、複数の基材シート３１〜３５を貫通する仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃを構造体１の厚さ方向にて連続させるように、複数の基材シート３１〜３５を積層する積層工程と、積層した複数の基材シート３１〜３５における仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃの周縁を覆うように内側樹脂部分２を形成しながら、積層した複数の基材シート３１〜３５を成形する成形工程と、内側樹脂部分２を貫通するように貫通孔１ａを形成する孔形成工程とを含む。
【００５０】
このような構成においては、マトリックス樹脂から構成される内側樹脂部分２の硬度は、繊維及びマトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂から構成される複数の基材シート３１〜３５を含む外側樹脂部分３の硬度よりも低くなっている。そのため、孔形成工程において、内側樹脂部分２に貫通孔１ａを容易に形成することができる。さらに、孔形成工程の作業時間を低減でき、かつ貫通孔１ａを形成するためのドリル等の孔開け工具の摩耗を低減することができる。その結果、かかる構造体１に貫通孔１ａを容易に形成できて、貫通孔１ａを有する構造体１の製造効率を向上させることができる。加えて、このような構成においては、繊維を含まない内側樹脂部分２と、繊維を含む外側樹脂部分３とが明確に分けて形成される。そのため、繊維の密度変化に起因する応力集中の発生を抑制することができて、繊維強化樹脂構造体１の強度低下を効率的に抑制することができる。
【００５１】
特に、構造体１の繊維強化樹脂が炭素繊維を含む場合であっても、マトリックス樹脂から構成される内側樹脂部分２が、貫通孔１ａに挿入される金属要素４と構造体１の厚さ方向に接触する厚さ方向接触領域Ｃ１を有するので、炭素繊維を含む構造体１と金属要素４との接触に起因した金属要素４の電蝕の発生を効率的に防ぐことができる。よって、金属要素４を用いた構造体１の強度低下を効率的に抑制することができる。
【００５２】
本実施形態に係る繊維強化樹脂構造体１の製造方法の準備工程においては、複数の基材シート３１〜３５へのブランク加工と仮貫通孔３１ｃ〜３５ｃの形成加工とを同時に行うことができる。そのため、貫通孔１ａを有する構造体１の製造効率を向上させることができる。
【００５３】
本実施形態に係る繊維強化樹脂構造体１においては、内側樹脂部分２の両端部２１，２２のうち少なくとも一方の外周縁２１ａ，２２ａが、内側樹脂部分２の中間部２３の外周縁２３ａよりも大きく形成されている。
【００５４】
本実施形態に係る繊維強化樹脂構造体１の製造方法においては、準備工程では、複数の基材シート３１〜３５のうち１つ又は２つの基材シートの仮貫通孔３１ｃ，３５ｃを、これらのうち残りの基材シート３２〜３４の仮貫通孔３２ｃ〜３４ｃよりも大きくしており、積層工程では、この１つの基材シート３１ｃを構造体１の厚さ方向の一方端に配置するか、又は２つの基材シート３１ｃ，３５ｃを構造体１の厚さ方向の両端にそれぞれ配置する。
【００５５】
このような構成においては、内側樹脂部分２の一方端部２１が内側樹脂部２の中間部２３よりも大きく形成され、かつ金属要素４が、例えば、上述のようなボルト４１を有する場合において、内側樹脂部分２の一方端部２１が金属製のボルト４１の頭部４１ｂと構造体１の厚さ方向にて接触することとなる。また、内側樹脂部分２の一方及び他方端部２１，２２が内側樹脂部２の中間部２３よりも大きく形成され、かつ金属要素４が、例えば、ボルト４１に加えて、上述のような金属プレート４３を有する場合において、内側樹脂部分２の他方端部２２が金属プレート４３と構造体１の厚さ方向にて接触することとなる。そのため、特に、構造体１の繊維強化樹脂が炭素繊維を含む場合であっても、炭素繊維を含む構造体１と金属要素４との接触に起因した金属要素４の電蝕の発生を効率的に防ぐことができる。よって、金属要素４を用いた構造体１の強度低下を効率的に抑制することができる。
【００５６】
さらに、内側樹脂部分２の中間部２３の外周縁２３ａ、内側樹脂部分２の両端部２１，２２のうち少なくとも一方の外周縁２１ａ，２２ａよりも小さくなる一方で、この内側樹脂部分２の中間部２３の外周縁２３ａに隣接する外側樹脂部分３を大きくできる。このような外側樹脂部分３の強度は内側樹脂部分２の強度よりも高いので、構造体１の厚さ方向の中間部にて強度を向上させることができる。
【００５７】
ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…繊維強化樹脂構造体（構造体）、１ａ…貫通孔、１ｂ…周縁部
２…内側樹脂部分、２ａ…外周縁、２１…一方端部（端部）、２１ａ…外周縁、２２…他方端部（端部）、２２ａ…外周縁、２３…中間部、２３ａ…外周縁
３…外側樹脂部分、３ｃ…仮貫通孔、３１〜３５…第１〜第５基材シート、３１ａ〜３５ａ…内周縁（周縁）、３１ｃ〜３５ｃ…仮貫通孔
４…金属要素
Ｃ１…厚さ方向接触領域（接触領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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