(57)【要約】 【課題】  従来、金属（鉄やアルミ等）で構成されていた大物部品に繊維強化樹脂、高剛性な繊維強化樹脂を採用することで軽量化し、摺動部と他部材を一体に成形することで低コスト化した繊維含有樹脂成形体を提供する。【解決手段】  本発明の繊維含有樹脂成形体１は、摺動部２０が一体成形され、摺動部２０の摺動面２１は、摺接部材が摺動する摺動方向に沿って凹凸形状となっており、繊維３０が摺動方向と略平行に配向されている構成となっている。【選択図】  図１
2011230340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部を有し、繊維を含有する繊維含有樹脂成形体において、
前記繊維含有樹脂成形体に前記摺動部が一体成形され、前記摺動部の摺動面は、摺接部材が摺動する摺動方向に沿って凹凸形状となっており、前記繊維が摺動方向と略平行に配向されていることを特徴とする繊維含有樹脂成形体。
【請求項２】
前記繊維は炭素繊維であることを特徴とする請求項１に記載の繊維含有樹脂成形体。
【請求項３】
前記繊維の重量平均繊維長は１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の繊維含有樹脂成形体。
【請求項４】
前記繊維含有樹脂成形体は、車両に設けられ、前記摺動部は、車両に設けられた開口に対して開閉する開閉体を前記摺接部材によりガイドするレールであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の繊維含有樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維含有樹脂で一体成形された摺動部を有する樹脂成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車業界では二酸化炭素の排出を低減するために、各部品の軽量化が急務となっている。軽量化するために、例えば、従来、金属（鉄やアルミ等）で構成されていた大物部品を繊維含有樹脂で代用することが行われている。金属と同等の剛性を得るために、繊維含有率の増加や、繊維の長繊維化、炭素繊維等剛性の高い繊維等の適用の工夫がされている。対象となる金属大物部品には、レール、シリンダ等の摺動部が含まれるものもあるが、剛性を高めるために含有される繊維は、含有時の配向によっては摺動面が荒れるため非含有時に比べて摩擦抵抗が大きくなるおそれがある。このため、繊維が含有する樹脂成形体の摺動部は一体成形されず、別部品として組付けられる場合や、金属部品がインサート成形されている場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２８９２号公報
【特許文献２】特開２０００−２１８７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の記載は、連続炭素繊維で構成された織物とそれを含浸した樹脂で構成された摺動部材について開示している。摺動面には複数の連続炭素繊維からなる繊維束で形成される織物で構成されている。プレス成形によるインサート成形も可能であるが、連続繊維の織物を採用しているため高価となる。また、摺動部の表面の凹凸に注目しているが、その凹凸を低減させることにより摺動特性を向上させている。
【０００５】
特許文献２の記載は、機械的特性、表面性状に優れる炭素繊維を含む熱可塑性樹脂成形品について開示している。この樹脂成形品は、１．５ｍｍ以上の長繊維を使用しても繊維自体の表面処理を施すことによって成形後の表面状態を良好にし、摺動性を確保している。従って、熱可塑性樹脂成形品は、電気部品のような導電性を必要とし、機械的要求特性が低い部品には適用できるが、従来、金属で構成されていた剛性のある金属大物部品への適用は難しい。また摺動性を測定する際の成形品は単なるプレートである。
【０００６】
よって、本発明は、鉄やアルミ等の金属で構成されていた大物部品に繊維強化樹脂、高剛性な繊維強化樹脂を採用することで、従来と比べて軽量化するとともに、摺動部と他部材を一体に成形することで低コスト化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明第１の視点においては、摺動部を有し、繊維を含有する繊維含有樹脂成形体において、繊維含有樹脂成形体に摺動部が一体成形され、摺動部の摺動面は、摺接部材が摺動する摺動方向に沿って凹凸形状となっており、繊維が摺動方向と略平行に配向されていることを特徴とする繊維含有樹脂成形体ことを特徴とする。
【０００８】
この場合、含有される前記繊維は炭素繊維であるとよい。
【０００９】
また、含有される前記繊維の重量平均繊維長は１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるとよい。
【００１０】
また、繊維含有樹脂成形体は、車両に設けられ、摺動部は、車両に設けられた開口に対して開閉する開閉体を摺接部材によりガイドするレールであるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、摺動面の摺動方向に凹凸形状が伸びていることにより、摺動面での接触面積が凹凸形状のない場合に比べて小さくなることで摺動部の面圧を下げることが可能となる。これにより、繊維含有樹脂成形体の摺動部では、摩擦抵抗を下げることができる。また、一体化成形されることにより、別部品のインサート成形や組み付けよりは低コスト化が可能である。また、摺動音の低減もされる。また、繊維含有樹脂成形体は、含有された繊維が凸部に摺動方向と略平行に配向されているため、摺動時に摺動方向に掛かる負荷に対して剛性を高めることができる。
【００１２】
本発明によれば、繊維含有樹脂成形体は、炭素繊維を用いることによりさらに剛性を高めるとともに軽量化できる。
【００１３】
また、本発明によれば、重量平均繊維長が１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることにより、繊維含有樹脂成形体は、剛性、強度を高めることができる。また、繊維長が長ければ繊維の端部を減らすことが可能となり、繊維含有樹脂成形体は摩擦抵抗を下げることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、凹凸形状の摺動部であるレールを有する一体成形物であるため、成形後の組み付けが無くなり、低コスト化が可能である。さらに、車両の開閉体をレールによってガイドするため、繊維含有樹脂成形体は、開閉体の開閉時にレール（摺動部）で発生する摺動音が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）実施例に用いられる摺動部の表面の概略図、（ｂ）（ａ）の二点鎖線部分の要所部分拡大図。
【図２】図１に示す摺動部の断面図、（ａ）実施例１の断面図、（ｂ）実施例１の変形例である実施例２の断面図。
【図３】本発明の繊維含有樹脂成形体を採用した車両スライドドアの組付図。
【図４】図３に示すステップ部材の外観図。
【図５】摺動部（プレート）の摩擦抵抗を評価する往復摺動試験機の構成図。
【図６】図５に示す回転部材の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例について、図１と図２を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施例に用いられる繊維含有樹脂成形体の摺動部の表面形状を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の二点鎖線部分の要所部分拡大図を示している。さらに、図２は本実施例で用いられる凹凸形状の摺動部を摺動方向に対して直交方向の断面図を示し、図２（ａ）は実施例１の断面図、図２（ｂ）は実施例１の変形例である実施例２の断面図を示している。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、繊維含有樹脂成形体１の摺動部２０の片側の摺動面２１には摺動方向に沿って凹凸形状が成形されており、凹凸形状の凸部２２は、摺動面２１に対して摺動可能な摺接部材（図１，２では図示せず）が移動する摺動方向に伸びている。凹凸形状を有する摺動面２１は摺接部材との接触面積が小さくなるため、凹凸形状がない場合と比べて摺動面２１の面圧を下げるができる。これにより、摺動部２０は、摺動面２１と摺接部材との間に発生する摩擦抵抗を抑えることができる。また、図１（ｂ）に示すように、含有される繊維３０は、凸部２２と同様に摺動方向に対して略平行に含有されている。
【００１８】
図２に示すように摺動部２０の凸部２２の先端の曲率半径Ｒは０．１以上３以下、特に０．５より大きく２以下、特に０．５より大きく１．５以下であるほうがよい。図２（ｂ）のような０．５以下であってもよいが、繊維含有率が多い場合（例えば、繊維含有率３０％）、繊維３０端部が凸部２２表面に出て、表面が荒れる。このため、図２（ａ）のように繊維含有樹脂成形体１は、繊維含有率に応じて曲率半径Ｒを大きくするほうが好ましい。また、隣接する凸部２２間距離（ピッチ）も摺接部材との接触面積に応じて変更するほうが望ましい。摺接部材に対して２点以上の凸部２２と接触するようにピッチを確保する。凸部２２が２点以上で摺接部材と接触することにより、凸部２２の先端に掛かる応力を分散させ、摩耗を抑制することができる。本実施例では、凸部２２間距離（ピッチ）は１．５ｍｍから２．５ｍｍとなるように成形されている。
【００１９】
樹脂は特に限定されない。熱可塑性樹脂であっても、熱硬化性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂の場合、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂などがあげられるがが、特に摺動特性がよいポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂が好適である。
【００２０】
繊維含有樹脂成形体１に含有される繊維３０は特に限定されない。炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の有機繊維、金属繊維などがあげられる。特に炭素繊維は低比重で高剛性であるため軽量化効果が大きい。また１種類の繊維であっても、複数種の繊維が混合されていてもよい。
【００２１】
成形法は、射出成形でもスタンピングモールド成形法であってもよい。射出成形の場合、繊維３０を配向させるようなゲートの配置が望ましい。実施例において、ゲートはフィルムゲートを採用し、成形体に対して射出口を広くし、繊維３０の配向が射出口付近から平行になるように成形されている。
【００２２】
次に本実施例の繊維含有樹脂成形体１を車両スライドドア３のステップ部材４０に使用した場合について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明の繊維含有樹脂成形体１を採用した車両スライドドア３の組付図について示し、図４は、図３に示すステップ部材４０の外観図について示している。
【００２３】
図３、図４に示すような繊維含有樹脂成形体１のステップ部材４０は、開閉体である車両スライドドア３と隣接して車両２側に設けられており、ステップ部材４０の下面に車両スライドドア３の開閉方向に沿って垂設される一対のロワーレール４１（以下、レール４１とする）が設けられている。このレール４１内を摺接部材（図３、４では図示せず）を移動することで車両スライドドア３が開閉する構造となっている。この摺動するレール４１の摺動面４２ａ、４２ｂの長手方向表面に凹凸形状とすることで、摺接部材と摺動面４２ａ、４２ｂとの接触面積が小さくなり、レール４１に発生する摩擦が軽減する。このため、車両スライドドア３の動作時には、レール４１の摩擦等で発生する摺動音を低減できる。射出成形の場合に、ゲート位置は摺動面４２ａ、４２ｂの表面に繊維３０が長手方向に配向するように配置する。また、スタンピングモールド成形の場合は、板状の基材の配置を考慮し、摺動方向に繊維３０が配向するほうが望ましい。また、ステップ部材４０の凹凸形状の摺動面４１を有するレール４１が一体に成形されていることで、軽量化、低コスト化できる。
【００２４】
以上の実施形態を施した試験片を作成し、平面摩耗試験を行った。その評価結果を表１に示す。
【表１】
2011230340.tif 000003
【００２５】
（実施例1）
炭素長繊維を３０％含有したポリアミド６材料（製造メーカー：東レ、グレート：ＴＬＰ１０６０）を用いて、図１に示すような波目状のプレート（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４ｍｍ）を成形した。凸部２２間距離（ピッチ）は２．５ｍｍ、凸部２２先端の曲率半径Ｒは１．０とした。ゲートはフィルムゲートとし、表面の繊維３０が配向するように樹脂を注入した。成形後の繊維長は部位によって異なるが重量平均繊維長が１〜２ｍｍとなるような条件で成形した。
【００２６】
（実施例２）
実施例１と同様なポリアミド６材料（製造メーカー：東レ、グレート：ＴＬＰ１０６０を）用いて図２に示すような波目状プレート（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４ｍｍ）を成形した。凸部２２間距離（ピッチ）は１．５ｍｍ、凸部２２先端の曲率半径Ｒは０．５とした。ゲートはフィルムゲートとし、表面の繊維３０が配向するように樹脂を注入した。成形後の繊維長は部位によって異なるが重量平均繊維長が１〜２ｍｍとなるような条件で成形した。
【００２７】
（比較例１）
実施例１と同様なポリアミド６材料（製造メーカー：東レ、グレート：ＴＬＰ１０６０）用いて平板プレート（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４ｍｍ）を成形した。ゲートはフィルムゲートとし、表面の繊維３０が配向するように樹脂を注入した。成形後の繊維長は部位によって異なるが重量平均繊維長が１〜２ｍｍとなるような条件で成形した。
【００２８】
（実施例３、４、比較例２）
実施例１、２、比較例１と同様な形状で、材料は炭素長繊維を１５％含有したポリアミド材料（製造メーカー：東レ、グレード：ＴＬＰ１０６０とＣＭ１０１７を１対１で混合）を用いて成形した。ゲートはフィルムゲートとし、表面の繊維３０が配向するように樹脂を注入した。成形後の繊維長は部位によって異なるが重量平均繊維長が１〜２ｍｍとなるような条件で成形した。
【００２９】
（実施例５、６、比較例３）
実施例１、２、比較例１と同様な形状で、材料は炭素短繊維を１５％含有したポリアミド材料（製造メーカー：東レ、グレード：１００１Ｔ１５）を用いて成形した。ゲートはフィルムゲートとし、表面の繊維３０が配向するように樹脂を注入した。成形後の重量平均繊維長が０．５ｍｍ以下となるような条件で成形した。
【００３０】
（評価条件）
次に本実施例に使用する往復摺動試験機５０について図５、図６を用いて説明する。図５は、摺動部（プレート）の摩擦抵抗を評価する往復摺動試験機５０の構成図を示し、図６は図５に示す摺接部材５３の模式図を示している。
【００３１】
図５に簡易的に示すような往復摺動試験機５０で評価を行った。往復摺動試験機５０は、平板プレート５１上に摩擦を検知する検知器５２と連結し、任意の荷重を設定することが可能な摺接部材である回転部材５３を設けており、平板プレート５１を摺動させることで摩擦係数を求める。回転部材５３は図６に示すような直径２２ｍｍ、幅６ｍｍのリング形状の樹脂部材とし、材料の種類はポリアミド４６である。摺動速度は３０００ｍｍ／ｍｉｎとストロークは３０ｍｍとした。荷重は１ｋｇとした。摺動回数は１０００回行い、摩擦係数の平均値を動摩擦係数とした。
【００３２】
（評価結果）
表１に示すように、実施例１〜６は比較例１〜３に比べ摩擦係数が小さく、摺動性に優れていることが判った。特に充填されている炭素繊維の含有率が２０％以上、特に３０％以上での場合は実施例の凹凸形状により繊維端部が表面に出る割合が少なくなるため、動摩擦係数軽減効果が大きい。また、重量平均繊維長が長短に関わらず動摩擦係数軽減効果が得られるが、重量平均繊維長が長い方がより動摩擦軽減効果が大きい。長繊維は、繊維が長いため、平板プレート５１の表層に繊維が出易いためである。
【００３３】
また曲率半径Ｒが０．５より大きい、もしくは１．０以上であるほうが、繊維３０が凸部２２に配向し易く、弾性率が高くなる。さらに、繊維３０端部が摺動面２１に出る割合も少なく、表面の平滑性がよい。表１中の表面状態は目視観察の結果であり、繊維が出ていて凸部２２表面が平滑ではない箇所が４箇所以上あれば×、１箇所以上３箇所以下であれば△、無ければ○とした。
【００３４】
以上、実施例の構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示す態様に変更してもよい。
【００３５】
・本実施例の使用用途で摺動部２０をレール４１としているが、シリンダ等の摺動部材としてもよい。
【００３６】
本発明の摺動面２１が凹凸形状の摺動部２０をレール４１に限定されることなく、シリンダ等の摺動部においても同様に凹凸形状を有していれば摩擦低減等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  繊維含有樹脂成形体
２  車両
３  車両スライドドア（開閉体）
２０  摺動部
２１、４２ａ、４２ｂ  摺動面
２２  凸部
３０  繊維
４０  ステップ部材
４１  レール
５３  回転部材（摺接部材）
【図１】
2011230340.tif 000004
【図２】
2011230340.tif 000005
【図３】
2011230340.tif 000006
【図４】
2011230340.tif 000007
【図５】
2011230340.tif 000008
【図６】
2011230340.tif 000009