JP2017132083A - 繊維強化樹脂構造体の製造方法及び繊維強化樹脂構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化樹脂製の構造体に設けられる孔部の剛性及び強度を向上可能な繊維強化樹脂構造体の製造方法及び繊維強化樹脂構造体を提供する。【解決手段】強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた複数の繊維強化樹脂シートを積層した繊維強化樹脂積層体を硬化させて繊維強化樹脂構造体を製造する繊維強化樹脂構造体の製造方法は、複数の繊維強化樹脂シートを積層して繊維強化樹脂積層体を作製する積層工程と、繊維強化樹脂積層体を硬化させて繊維強化樹脂構造体を成形する成形工程と、繊維強化樹脂構造体に孔開け加工を行い、孔部を形成する孔開け工程と、を含み、積層工程において、一方向に配向する連続繊維にマトリックス樹脂を含浸させた連続繊維補強シートを、孔部に相当する部位の周囲に沿って配置する。【選択図】図７

Description

本発明は、繊維強化樹脂構造体の製造方法及び繊維強化樹脂構造体に関する。

近年、自動車の車体を始めとする構造体を構成する構造部材として、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等の繊維強化樹脂からなる立体形状の構造部材が使用されつつある。繊維強化樹脂からなる構造部材は、金属製の構造部材に比べて構造部材の軽量化を図ることができる。繊維強化樹脂からなる構造体は、例えば、強化繊維に熱硬化性のマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを積層した繊維強化樹脂積層体を、オートクレーブ装置を用いて加熱及び加圧し、マトリックス樹脂を硬化させることにより製造される。

ここで、構造部材に、連結具等が挿入される孔が設けられる場合がある。例えば、特許文献１には、軸方向端部に、継手装置の装着部が設けられた繊維強化樹脂製の樹脂アームが開示されている。かかる樹脂アームの軸部は、例えば強化繊維として長繊維を含有させた溶融樹脂材料を用いて連続引出成形法によって得られた長材を、適当な長さで切断することによって製造される。また、樹脂アームの装着部としての筒状部は、例えば強化繊維として短繊維を含有させた溶融樹脂材料を、成形金型によって形成された成形キャビティ内に充填して冷却固化させることで製造される。

特開平１０−２７２７０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の樹脂アームは、繊維強化樹脂を用いて製造されるものの、筒状部は、短繊維を含有させた溶融樹脂材料により形成されるものであり、サスペンションアームのように、高い剛性及び強度が要求される部品としては、剛性及び強度が充分とは言えない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、繊維強化樹脂製の構造体に設けられる孔部の剛性及び強度を向上可能な、新規かつ改良された繊維強化樹脂構造体の製造方法及び繊維強化樹脂構造体を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた複数の繊維強化樹脂シートを積層した繊維強化樹脂積層体を硬化させて繊維強化樹脂構造体を製造する繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、複数の繊維強化樹脂シートを積層して繊維強化樹脂積層体を作製する積層工程と、繊維強化樹脂積層体を硬化させて繊維強化樹脂構造体を成形する成形工程と、繊維強化樹脂構造体に孔開け加工を行い、孔部を形成する孔開け工程と、を含み、積層工程において、一方向に配向する連続繊維にマトリックス樹脂を含浸させた連続繊維補強シートを、孔部に相当する部位の周囲に沿って配置する、繊維強化樹脂構造体の製造方法が提供される。

連続繊維補強シートを、繊維強化樹脂シートの間に積層してもよい。

連続繊維補強シートを複数配置する場合、複数の連続繊維補強シートの全部又は一部の位置をずらして配置してもよい。

孔部に、円筒部材を配置する工程をさらに備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、繊維強化樹脂を用いて成形された本体部と、本体部に設けられた孔部と、を備え、孔部の周囲に沿って連続繊維が配置された、繊維強化樹脂構造体が提供される。

本体部は、第１の半体と第２の半体とを接合して形成され、孔部は、第１の半体及び第２の半体を貫通して設けられ、第１の半体及び第２の半体のうちの少なくとも一方の孔部の周囲に沿って連続繊維が配置されてもよい。

孔部に配置される円筒部材をさらに備えてもよい。

繊維強化樹脂構造体が、車両用のサスペンションアームであってもよい。

以上説明したように本発明によれば、繊維強化樹脂製の構造体に設けられる孔部の剛性及び強度を向上させることができる。

繊維強化樹脂構造体の一例としてのロアアームが備えられたサスペンション装置を示す模式図である。 サスペンション装置を示す説明図である。 本発明の実施の形態にかかる繊維強化樹脂構造体（ロアアーム）を示す斜視図である。 同実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法を示す説明図である。 同実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法を示す説明図である。 同実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法を示す説明図である。 同実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法の積層工程を示す説明図である。 同実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の孔部の断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。

＜１．繊維強化樹脂構造体＞
（１−１．ロアアームの概略）
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法により製造される繊維強化樹脂構造体の一例としてのロアアーム（サスペンションアーム）２０について説明する。図１は、ロアアーム２０を備えた車両の前輪のサスペンション装置１００の構成例を説明するための模式図であり、図２は、ロアアーム２０及びサスペンションクロスメンバ１０８の分解斜視図である。

サスペンション装置１００において、エンジンルーム１０２の左右は、車体フレームの構成要素であるフロントホイールエプロン１０３で仕切られている。フロントホイールエプロン１０３は、車体の前後方向に延在する左右一対のサイドフレーム１０５に接合されている。また、フロントホイールエプロン１０３の後部にストラットタワー１０６が形成されている。ストラットタワー１０６に、ストラット式のサスペンション１０７が収容されている。サスペンション１０７の上部は、ストラットタワー１０６の上部に形成されたストラット支持部１０６ａに、ストラットアッパマウント１０７ａを介して支持されている。

エンジンルーム１０２の下部には、サスペンションクロスメンバ１０８が配設されている。サスペンションクロスメンバ１０８の車幅方向両端の上面が、サイドフレーム１０５に対して、ボルト及びナット等の締結具を介して固定されている。また、サスペンションクロスメンバ１０８の上面には、図示しないエンジンの後部が、エンジンマウントを介して搭載される。また、サスペンションクロスメンバ１０８の車幅方向両端部の下面に、アーム支持部１０９が突設されている。左右の各アーム支持部１０９は、所定間隔を開けて前後左右に対向する一対のブラケット１０９ａ，１０９ｂを備え、各ブラケット１０９ａ，１０９ｂにボルト挿通孔１０９ｃが穿設されている。ブラケット１０９ａ，１０９ｂ間には、ロアアーム２０の一方の基端に設けられた筒状の第１の基部２１が配置されている。

ロアアーム２０は、一方の基端となる第１の基部２１から先端部２３に連続するとともに、中央部から分岐して後方に延びて他方の基端となる第２の基部２２に連続する、略Ｔ字状あるいはＬ字状の平面形状を有する。ロアアーム２０の第１の基部２１内には、図示しないブッシュが圧入される。ブッシュには、ブラケット１０９ａ，１０９ｂに穿設されているボルト挿通孔１０９ｃに対して外方から挿通されたボルト１１２の軸部が貫通され、ボルト１１２の軸部はナット１１３によって締結されている。

また、第２の基部２２には、図示しないブッシュが圧入される。第２の基部２２は、ブッシュを介してサイドフレーム１０５に軸支される。さらに、揺動端となる先端部２３には、図示しないブッシュが圧入される。先端部２３は、ブッシュを介して図示しないボールジョイントに連結され、前輪１１１を固定する図示しないホイールハブが回動自在に支持される。これにより、ロアアーム２０は、図示しないハブハウジングを介して、サスペンション１０７の下部を支持するとともに、サスペンションクロスメンバ１０８及びサイドフレーム１０５に揺動可能に支持される。

（１−２．ロアアームの構成例）
次に、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体としてのロアアーム２０の構成例について詳細に説明する。図３は、ロアアーム２０の一例を示す斜視図である。ロアアーム２０は、略Ｔ字状あるいはＬ字状の平面形状を有し、サスペンションクロスメンバ１０８に連結される第１の基部２１と、サイドフレーム１０５に連結される第２の基部２２と、ボールジョイントが連結され、揺動端とされる先端部２３とを有する。かかるロアアーム２０は、本体部１８と、第１の基部２１、第２の基部２２及び先端部２３に設けられた孔部１９ａ，１９ｂ，１９ｃと、孔部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ内に配置された円筒部材２７，２８，２９とを有する。第１の基部２１、第２の基部２２、及び先端部２３は、それぞれアーム部２５ａ，２５ｂ，２５ｃの先端側に設けられる。

本体部１８は、例えば、連続繊維を含む繊維強化樹脂シートを用いて成形される。連続繊維を含む繊維強化樹脂シートは、連続する繊維にマトリックス樹脂を含浸させて形成されるものである。また、本体部１８は、互いに接合された第１の半体１８ａと第２の半体１８ｂとにより構成される。第１の半体１８ａと第２の半体１８ｂとは、第１の基部２１、第２の基部２２、及び先端部２３を通過する平面に沿った接合面で接合されている。第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂは、それぞれ連続繊維を含む繊維強化樹脂シートを用いて成形される。第１の半体１８ａと第２の半体１８ｂとの接合方法は、特に限定されるものではなく、接着剤による接合、振動溶融圧着、熱溶融圧着をはじめとして、種々の方法を採用することができる。

使用される連続繊維としては、例えば、炭素繊維が挙げられるが、他の繊維が用いられてもよく、さらには複数の繊維が組み合わせられて用いられてもよい。ただし、炭素繊維は、機械特性に優れていることから、強化繊維が炭素繊維を含むことが好ましい。

繊維強化樹脂のマトリックス樹脂には、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂などが例示される。

マトリックス樹脂としては、これらの熱可塑性樹脂うちの１種類、あるいは２種類以上の混合物を使用することができる。あるいは、マトリックス樹脂は、これらの熱可塑性樹脂の共重合体であってもよい。また、マトリックス樹脂をこれらの熱可塑性樹脂の混合物とする場合には相溶化剤を併用してもよい。さらには、マトリックス樹脂は、難燃剤としての臭素系難燃剤や、シリコン系難燃剤、赤燐等を含んでいてもよい。

この場合、使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、芳香族ポリアミド等の樹脂が挙げられる。中でも熱可塑性マトリックス樹脂が、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン及びフェノキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。

また、マトリックス樹脂として使用可能な熱硬化性樹脂としては、例えば、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、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂などが例示される。マトリックス樹脂としては、これらの熱硬化性樹脂のうちの１種類、あるいは２種類以上の混合物を使用することができる。これらの熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂に使用する場合、熱硬化性樹脂に、適切な硬化剤や反応促進剤が添加されてもよい。

円筒部材２７，２８，２９には、ブッシュが圧入される。そのため、円筒部材２７，２８，２９としては、例えば、金属製の円筒部材が用いられる。使用され得る金属としては、例えば、ステンレス鋼、鋳鉄、チタン、チタン合金等が挙げられるが、これらの金属に限られない。第２の基部２２及び先端部２３に配置される円筒部材２８，２９は、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂを接合し、孔部１９ｂ，１９ｃを形成した後に配置されてもよい。あるいは、第２の基部２２及び先端部２３に配置される円筒部材２８，２９は、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂそれぞれに孔部１９ｂ，１９ｃを形成し、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂを接合した後に、配置されてもよい。

また、第１の基部２１に配置される円筒部材２７は、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂのそれぞれに第１の基部２１の半体を形成し、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂを接合して孔部１９ａを形成した後に配置されてもよい。あるいは、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂのそれぞれに第１の基部２１の半体を形成し、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂを接合する際に、円筒部材２７を挟み込んで取り付けてもよい。

このように構成されるロアアーム２０において、筒状の第１の基部２１に配置された円筒部材２７は、車両の前後方向に略一致する中心軸を有し、先端部２３の上下方向の揺動を可能にする。また、第２の基部２２に配置された円筒部材２８は、略鉛直方向に沿う中心軸を有し、先端部２３の水平方向の揺動を可能にする。かかるロアアーム２０には、車体への荷重や振動が伝達されるため、第１の基部２１、第２の基部２２、及び、先端部２３には、それぞれ大きな負荷が発生し得る。したがって、第１の基部２１、第２の基部２２、及び、先端部２３には、高い剛性及び強度が要求される。このため、本実施形態にかかるロアアーム２０では、孔部１９ｂ，１９ｃの周囲に沿って連続繊維が配置され、孔部１９ｂ，１９ｃの強度が高められている。

＜２．繊維強化樹脂構造体の製造方法＞
次に、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法の一例について説明する。ここでは、強化繊維に熱硬化性のマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂シートを成形型上に積層した後にバッギングを行い、さらに、オートクレーブ装置を用いて、バッグ（被覆シート）内を減圧しながら、バッグ全体を加圧しつつ加熱し、繊維強化樹脂の積層体を硬化させるロアアーム２０の製造方法の例を説明する。なお、以下に説明する繊維強化樹脂構造体の製造方法は一例にすぎず、本発明を限定するものではない。

本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法は、以下の工程を含む。
・プリプレグカット工程
・積層工程
・バッギング工程
・成形工程
・接合工程
・孔開け工程

以下、図３に示した繊維強化樹脂構造体の製造方法について、図４〜図７を適宜参照しながら、工程順に説明する。図４〜図６は、本実施形態にかかるロアアーム２０の製造方法の流れを示す説明図である。

（２−１．プリプレグカット工程）
図４に示すように、プリプレグカット工程では、所定幅の繊維強化樹脂シート５が、製造する繊維強化樹脂構造体に適した大きさ、あるいは、長さに切断されて、プレプレグ１２が作製される。プリプレグ１２の形状は、本体部１８を展開した形状に略一致させることができ、この場合、プリプレグ１２の寸法は、本体部１８の外形よりも大きくされていてもよい。

連続繊維を含む繊維強化樹脂シート５は、例えば、公知のフィルム含浸法や溶融含浸法等により、強化繊維を連続的に送り出しながらマトリックス樹脂を当該強化繊維に含浸させることにより製造される。この繊維強化樹脂シート５が適宜切断されて、所望の平面形状を有するプリプレグ１２が作製される。１枚の繊維強化樹脂シート５又はプリプレグ１２の厚さは、例えば、０．０３〜１．０ｍｍの範囲内の値とすることができる。

（２−２．積層工程）
図５に示すように、積層工程では、複数枚のプリプレグ１２が積層されて、繊維強化樹脂積層体１４が作製される。プリプレグ１２は、例えば、成形型４０の成形面上に積層される。積層されるプリプレグ１２の数は、特に限定されるものではなく、製造する繊維強化樹脂構造体の用途等に応じて選択し得るが、例えば、３〜６枚のプリプレグ１２を積層することができる。このとき、それぞれのプリプレグ１２の連続繊維の配向方向を一方向にそろえて積層し、繊維強化樹脂積層体１４が作製されてもよい。これにより、製造されるロアアーム２０における、連続繊維の配向方向に沿う特定方向の強度を高めることができる。あるいは、一部又は全部のプリプレグ１２の連続繊維の配向方向を異ならせて積層し、繊維強化樹脂積層体１４が作製されてもよい。これにより、製造されるロアアーム２０の強度に異方性を持たせることができる。

なお、複数のプリプレグ１２を積層して繊維強化樹脂積層体１４を成形する場合、それぞれの繊維強化樹脂シートに含まれる強化繊維の種類や含有率等が異なっていてもよい。また、積層される複数枚の繊維強化樹脂シートにおいて、マトリックス樹脂は、相溶性を有する異なる材料が用いられてもよく、あるいは、同一のマトリックス樹脂に対して異なる添加物等が混合されていてもよい。この場合においても、繊維強化樹脂積層体１４の溶融及び硬化を効率的に行えるように、融点が近似するマトリックス樹脂が用いられるとよい。

ここで、本実施形態にかかるロアアーム２０の製造方法においては、積層工程でプリプレグ１２を積層する際に、孔部１９ｂ，１９ｃに相当する部位の周囲に沿って、一方向に配向する連続繊維を含む連続繊維補強シートを配置する。これにより、製造されるロアアーム２０の孔部１９ｂ，１９ｃが連続繊維によって補強され、剛性及び強度を向上させることができる。

図７は、積層工程において、プリプレグ１２及び連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂが積層され、第２の基部２２が形成される様子を示す説明図である。本体部１８を構成するプリプレグ１２は、例えば、先端が第２の基部２２となるアーム部２５ｂの延在方向に沿って連続繊維が配向するように配置される。このように配置されるプリプレグ１２を積層して本体部１８を構成した場合、孔開け加工を施すことにより、孔部１９ｂにおいて連続繊維が切断される。そのため、孔部１９ｂにおいて繊維の連続性が失われ、孔部１９ｂの周囲の剛性及び強度が著しく低下する。特に、孔部１９ｂの周囲のうち、アーム部２５ｂの先端側の繊維長が短くなるために、孔部１９ｂが破壊されやすくなる。

これに対して、本実施形態にかかるロアアーム２０の製造方法では、一方向に配向する連続繊維を含む繊維強化樹脂シート（ＵＤ（Ｕｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）材）からなる連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂが、孔部１９ｂに相当する部位（以下、「孔開け予定部位」ともいう。）の周囲に沿って配置される。これにより、孔開け加工を行った後においても孔部１９ｂの周囲の繊維の連続性が保たれ、孔部１９ｂの周囲の剛性及び強度の低下を防ぐことができる。連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂは、上述した繊維強化樹脂シート５（図４を参照）を、所定の長さ及び幅に切断して形成することができる。すなわち、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂの厚さは、プリプレグ１２の厚さと同じであってよい。

図７に示した例では、ＵＤ材からなる連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂは、孔開け予定部位１９ｂ’におけるアーム部２５ｂの先端側の周囲に沿って配設され、その両端が、アーム部２５ｂの延在方向に沿うようにして配置される。これにより、連続繊維は、孔部１９ｂの先端側の周囲に沿って連続して配設され、アーム部２５ｂの先端側の孔部１９ｂの周囲が補強される。これにより、孔部１９ｂの剛性及び強度を向上させることができる。また、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂの両端部がアーム部２５ｂの延在方向に沿うようにして配置されることにより、成形工程において加熱及び加圧されて硬化される際に、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂに含まれる連続繊維が、アーム部２５ｂのプリプレグ１２に含まれる連続繊維間に入り込みやすくなって、一体化されやすくなる。

このとき、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂは、複数枚積層されたプリプレグ１２上に配置されてもよいが、プリプレグ１２と連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂとの一体性を向上させるには、複数のプリプレグ１２の間に積層されることが好ましい。また、配置される連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂの数は特に限定されない。ただし、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂが１枚のみでは、孔部１９ｂの剛性及び強度を充分に向上させることができないおそれがある。また、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂが多すぎると、孔部１９ｂの周囲の厚さが過度に厚くなるおそれがあり、かつ、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂが配置されない部分と境界の段差が大きくなる。したがって、配置される連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂの数は、例えば、２〜５枚とすることができる。

また、図７に示したように、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂを複数枚配置する場合、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂは、それぞれ端部の位置をずらして配置されてもよい。このように端部の位置をずらすことにより、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂが配置されない部分との境界の段差をなだらかにすることができる。図７には、２枚の連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂの端部をずらした例が示されているが、３枚以上の連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂを積層する場合、すべての端部をずらしてもよく、一部の端部をずらしてもよい。

なお、ここでは、第２の基部２２の孔開け予定部位１９ｂ’の周囲に沿って連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂを配置する例を説明したが、先端部２３についても同様に、孔開け予定部位の周囲に沿って連続繊維補強シートが配置されてもよい。連続繊維補強シートは、第２の基部２２及び先端部２３のいずれか一方に配置されてもよいし、両方に配置されてもよい。

（２−３．バッギング工程）
図５に示すように、バッギング工程では、成形型４０上に配置された繊維強化樹脂積層体１４の上に、例えばゴム製のバッグ（被覆シート）３１が設置され、バッグ３１と成形型４０とがクランプされる。成形型４０は、例えば、金型であってもよいし、繊維強化樹脂製の成形型であってもよい。バッグ３１は、変形可能な材質のバッグであればよく、ゴム製のバッグに限られない。ただし、成形型４０及びバッグ３１は、いずれも、後工程におけるオートクレーブ装置を用いた加熱処理に耐え得る材料により構成される。かかるバッギングにより、少なくとも成形型４０とバッグ３１とにより形成される成形空間３３が気密状態にされる。

（２−４．成形工程）
図５に示すように、成形工程では、バッギングされた繊維強化樹脂積層体１４がオートクレーブ装置内に投入される。オートクレーブ装置は、釜の内部を高圧状態にしつつ、加熱処理を行う装置である。繊維強化樹脂積層体１４がオートクレーブ装置内に投入された後、ポンプ３５等により成形空間３３内の空気が吸引されて、成形空間３３内が真空状態にされる。これにより、繊維強化樹脂積層体１４は、プリプレグ１２及び連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂ内の空気が脱気されつつ、加圧下で加熱され、硬化させられる。これにより、本体部１８を構成する第１の半体１８ａが成形される。成形空間３３内を真空状態にしつつ、加圧下で加熱することにより、成形される第１の半体１８ａの空洞率を低下させることができ、第１の半体１８ａの機械的強度を高めることができる。また、成形空間３３内が真空状態にされることから、成形型４０に接する面の反対面も、比較的きれいな仕上がりになる。

なお、ここまで説明したプリプレグカット工程、積層工程、バッギング工程、及び、成形工程と同様の手順により、第２の半体１８ｂも形成される。

（２−５．孔開け工程）
図６に示すように、孔開け工程では、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂそれぞれにおける、第２の基部２２及び先端部２３の孔開け予定部位に対して孔開け加工が行われ、孔部１９ｂ，１９ｃが形成される。図６には、第１の半体１８ａに対して孔部１９ｂ，１９ｃを形成した様子が示されている。第２の半体１８ｂについても、同様に孔部１９ｂ，１９ｃが形成される。孔開け加工は、ウォータージェット加工、レーザー加工、又は、ドリルやエンドミル等の工具を用いた穿孔加工等を採用することができる。ただし、孔開け加工は、かかる例に限定されない。

（２−６．接合工程）
図６に示すように、接合工程では、第１の半体１８ａと第２の半体１８ｂとが接合されて、本体部１８が作製される。接合方法は、特に限定されるものではなく、接着剤による接合、振動溶融圧着、熱溶融圧着をはじめとして、種々の方法を採用することができる。本実施形態にかかるロアアーム２０の製造方法の例では、第１の半体１８ａと第２の半体１８ｂとが接合されることによって、第１の基部２１の孔部１９ａが形成される。

また、第１の半体１８ａと第２の半体１８ｂとを接合する際に、第１の基部２１の孔部１９ａに相当する部分に円筒部材２７を配置し、孔部１９ａと円筒部材２７とを接合してもよい。この場合、孔部１９ａの内面は、成形型４０の成形面により形成される面ではないため、切削加工等によって面精度を高めた上で、円筒部材２７を接合してもよい。その後、図示しないものの、本体部１８に形成された孔部１９ｂ，１９ｃに対して、それぞれ円筒部材２８，２９が配置されて、ロアアーム２０が製造される。

図８は、製造されたロアアーム２０のうち、第２の基部２２の孔部１９ｂの軸線を含むようにアーム部２５ｂを切断した断面の例を模式的に示している。図８の左側がアーム部２５ｂの先端側である。かかるロアアーム２０の例では、４枚のプリプレグ１２と、３枚の連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂとが交互に積層されている。ロアアーム２０のアーム部２５ｂは、複数のプリプレグ１２が積層され、加熱硬化されている。したがって、連続繊維は、図示の左右方向に沿って配向している。当該アーム部２５ｂでは、連続繊維が切断されることなく配置されるため、剛性及び強度が確保される。

また、孔部１９ｂの周囲のうち、アーム部２５ｂの先端側に位置する部分は、プリプレグ１２と連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂとが交互に積層され、加熱硬化されている。このうち、プリプレグ１２により構成された層では、連続繊維は、図示の左右方向に沿って配向している。一方、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂにより構成された層では、連続繊維は、図示の奥行方向に沿って配向している。そのため、プリプレグ１２に含まれていた連続繊維が短く切断されてはいるものの、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂに含まれていた連続繊維が孔部１９ｂの周囲に配置され、孔部１９ｂの剛性及び強度が確保される。

以上説明したように、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法では、繊維強化樹脂シートからなるプリプレグ１２を積層して繊維強化樹脂積層体１４を作製する際に、孔開け予定部位の周囲に沿って、ＵＤ材からなる連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂが配置される。したがって、孔開け加工によって、プリプレグ１２に含まれていた連続繊維が切断されて、繊維長が短い部分が生じるとしても、連続繊維補強シート１３ａ，１３ｂに含まれる連続繊維によって、孔部１９ｂの周囲の繊維の連続性が保たれる。したがって、孔部１９ｂの剛性及び強度を向上させることができる。

また、本実施形態にかかる繊維強化樹脂構造体の製造方法により製造されるロアアーム２０は、円筒部材２８，２９が配置される孔部１９ｂ、１９ｃの剛性及び強度が向上し、第２の基部２２及び先端部２３の機械的強度が高められている。したがって、荷重又は振動による負荷に対する耐久性に優れたロアアーム２０を得ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、第１の半体１８ａと第２の半体１８ｂとの接合後に、孔開け加工を施していたが、接合工程及び孔開け工程の順序は逆であってもよい。この場合、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂのそれぞれに孔開け加工を施した後に、第１の半体１８ａ及び第２の半体１８ｂが接合され、本体部１８が形成される。

また、上記実施形態では、バッギング工程、及びオートクレーブ装置を用いた成形工程を含む製造方法を例に採って説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂を用いて、繊維強化樹脂積層体を加熱溶融した後に、冷却しながら成形する工程を含む製造方法であっても、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、繊維強化樹脂構造体としてロアアーム２０を例に採って説明したが、本発明を適用可能な繊維強化樹脂構造体はロアアームに限られない。車体の構造部材以外の様々な用途に用いられる構造部材についても、本発明を適用することができる。

５ 繊維強化樹脂シート
１２ プリプレグ
１３ａ，１３ｂ 連続繊維補強シート
１４ 繊維強化樹脂積層体
１８ 本体部
１８ａ 第１の半体
１８ｂ 第２の半体
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 孔部
２０ 繊維強化樹脂構造体（ロアアーム）
２１ 第１の基部
２２ 第２の基部
２３ 先端部
２７，２８，２９ 円筒部材
４０ 成形型

Claims (8)

1. 強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた複数の繊維強化樹脂シートを積層した繊維強化樹脂積層体を硬化させて繊維強化樹脂構造体を製造する繊維強化樹脂構造体の製造方法であって、
   前記複数の繊維強化樹脂シートを積層して前記繊維強化樹脂積層体を作製する積層工程と、
   前記繊維強化樹脂積層体を硬化させて前記繊維強化樹脂構造体を成形する成形工程と、
   前記繊維強化樹脂構造体に孔開け加工を行い、孔部を形成する孔開け工程と、を含み、
   前記積層工程において、一方向に配向する連続繊維にマトリックス樹脂を含浸させた連続繊維補強シートを、前記孔部に相当する部位の周囲に沿って配置する、繊維強化樹脂構造体の製造方法。
2. 前記連続繊維補強シートを、前記繊維強化樹脂シートの間に積層する、請求項１に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
3. 前記連続繊維補強シートを複数配置する場合、複数の前記連続繊維補強シートの全部又は一部の位置をずらして配置する、請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
4. 前記孔部に円筒部材を配置する工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂構造体の製造方法。
5. 繊維強化樹脂を用いて成形された本体部と、
   前記本体部に設けられた孔部と、を備え、
   前記孔部の周囲に沿って連続繊維が配置された、繊維強化樹脂構造体。
6. 前記本体部は、第１の半体と第２の半体とを接合して形成され、
   前記孔部は、前記第１の半体及び前記第２の半体を貫通して設けられ、
   前記第１の半体及び前記第２の半体のうちの少なくとも一方の前記孔部の周囲に沿って前記連続繊維が配置される、請求項５に記載の繊維強化樹脂構造体。
7. 前記孔部に配置される円筒部材をさらに備える、請求項６に記載の繊維強化樹脂構造体。
8. 前記繊維強化樹脂構造体が、車両用のサスペンションアームである、請求項５〜７のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂構造体。
   

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