本發(fā)明涉及沖擊吸收件以及沖擊吸收件的制造方法。

背景技術(shù)：

例如，在保險杠與車身框架之間配置有沖擊吸收件，該沖擊吸收件在承受沖擊載荷的情況下，沿承受沖擊載荷的方向被壓縮破壞，由此吸收沖擊能量。

圖6表示專利文獻1公開的纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80。例如，纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80具備由紗線制造的圓錐筒狀的中空體81、和配置于該中空體81的內(nèi)部的網(wǎng)狀要素82。網(wǎng)狀要素82在纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80的俯視下呈i字形，由相對于中空體81的軸向(x方向)以45°取向的纖維制造而成。

該網(wǎng)狀要素82以i字的兩端部與中空體81的內(nèi)表面接觸的狀態(tài)縫合于該內(nèi)表面，通過網(wǎng)狀要素82維持中空體81的俯視形狀。另外，網(wǎng)狀要素82遍及中空體81的軸向整體地配置。于是，纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80能夠沿中空體81的軸向吸收沖擊能量，并且由于網(wǎng)狀要素82的纖維取向，來自相對于中空體81的軸向傾斜的方向的沖擊能量也能夠吸收。

專利文獻1：日本特開2003-262246號公報

然而，在專利文獻1公開的纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80中，通過網(wǎng)狀要素82的纖維取向，而提高相對于沿x方向施加的沖擊載荷的強度。若相對于x方向的網(wǎng)狀要素82的強度過高，則存在即便施加為了能夠壓縮破壞纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80而設(shè)定的沖擊載荷，網(wǎng)狀要素82也不壓縮破壞而壓曲破壞的擔憂。此時，因壓曲的網(wǎng)狀要素82而導致在與中空體81的縫合位置產(chǎn)生破裂等破壞，從而纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80所帶來的沖擊能量的吸收能力降低。因此，利用預定的沖擊載荷壓縮破壞纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80需要根據(jù)網(wǎng)狀要素82的纖維取向設(shè)定中空體81、網(wǎng)狀要素82的厚度，纖維復合沖擊吸收構(gòu)造體80的制造變得麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供即便具有將中心軸沿沖擊載荷所施加的方向延伸的筒體的對置的內(nèi)表面彼此連結(jié)的肋，也能夠借助壓縮破壞來吸收沖擊能量的沖擊吸收件以及沖擊吸收件的制造方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一形態(tài)所涉及的沖擊吸收件對承受沖擊載荷時的沖擊能量進行吸收。上述沖擊吸收件包括纖維構(gòu)造體和基體樹脂。上述纖維構(gòu)造體具有中心軸沿上述沖擊載荷所施加的方向延伸的筒體、和連結(jié)該筒體的對置的內(nèi)表面彼此的肋。上述基體樹脂含浸于上述纖維構(gòu)造體。將上述沖擊載荷所施加的方向設(shè)為x方向，將上述肋連結(jié)上述筒體的對置的內(nèi)表面彼此的方向設(shè)為y方向。上述筒體包括具有強化纖維制的載荷方向紗線以及強化纖維制的交叉方向紗線的纖維層，上述載荷方向紗線沿上述x方向延伸，上述交叉方向紗線與該載荷方向紗線交叉。在上述肋中，強化纖維制的紗線僅在與上述x方向正交的方向上延伸。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在對包括纖維構(gòu)造體的沖擊吸收件沿x方向施加沖擊載荷時，沖擊載荷被施加于筒體以及肋。由于利用肋維持連結(jié)筒體的對置的內(nèi)表面彼此的狀態(tài)，因此抑制筒體因沖擊載荷而在y方向上變寬。而且，肋在x方向上的支撐強度弱，受沖擊載荷而在x方向上迅速被壓縮破壞。即，抑制承受沖擊載荷的肋壓曲破壞。因此，筒體不受肋的壓曲破壞所帶來的影響，而在x方向上被壓縮破壞。

優(yōu)選地，上述肋的厚度比上述筒體的厚度薄。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過使肋的厚度薄，從而也能夠使肋在x方向上的強度降低。另外，與增加肋的厚度使之與筒體的厚度相同的情況相比，能夠抑制肋的材料費，并且能夠?qū)崿F(xiàn)沖擊吸收件的輕型化。

優(yōu)選地，上述肋僅由沿上述y方向延伸的強化纖維制的紗線形成。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如與肋形成為沿y方向延伸的強化纖維制的紗線、和沿與y方向以及x方向正交的z方向延伸的強化纖維制的紗線的編織構(gòu)造的情況相比，能夠抑制肋的材料費，并且能夠?qū)崿F(xiàn)沖擊吸收件的輕型化。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的又一形態(tài)所涉及的沖擊吸收件的制造方法包括制造纖維構(gòu)造體的前體即纖維前體。上述纖維前體包括筒體前體、以及連結(jié)該筒體前體的對置的內(nèi)表面彼此的肋前體。上述制造方法還包括使固化前的基體樹脂即樹脂材料含浸于上述纖維前體并且使該樹脂材料固化。上述筒體前體包括具有強化纖維制的載荷方向紗線以及強化纖維制的交叉方向紗線的纖維層，上述載荷方向紗線沿該筒體前體的中心軸延伸，上述交叉方向紗線與該載荷方向紗線交叉。上述肋前體包括至少具有第二肋用紗線以及強化纖維制的第一肋用紗線的纖維層，上述第一肋用紗線連結(jié)上述筒體前體的對置的內(nèi)表面彼此，上述第二肋用紗線與該第一肋用紗線構(gòu)成編織組織。上述第二肋用紗線是低熔點樹脂纖維制的紗線。在使上述樹脂材料含浸于上述纖維前體并且使該樹脂材料固化時，上述第二肋用紗線被熔融而與上述基體樹脂相溶。

根據(jù)上述方法，在制造纖維前體時，肋前體是至少編織第一肋用紗線與第二肋用紗線而形成的。因此，能夠保持肋前體的形狀，容易維持纖維前體的形狀。而且，第二肋用紗線為低熔點樹脂纖維制的紗線。因此，能夠在使固化前的基體樹脂即樹脂材料含浸于纖維前體并為了使之固化而加熱時，借助該熱使第二肋用紗線熔融。其結(jié)果是，由肋前體制造的肋所包括的紗線僅成為第一肋用紗線。而且，在由纖維前體制造的沖擊吸收件用的纖維構(gòu)造體中，在將沖擊載荷所施加的方向設(shè)為x方向，將肋連結(jié)筒體的對置的內(nèi)表面彼此的方向設(shè)為y方向的情況下，第一肋用紗線成為沿與x方向正交的方向延伸的強化纖維制的紗線。因此，即便是編織筒體與肋而一體地形成纖維構(gòu)造體的制造方法，也能夠使肋形成為僅具有沿與x方向正交的方向延伸的強化纖維制的紗線的構(gòu)造。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式的沖擊吸收件的立體圖。

圖2是表示圖1的沖擊吸收件用的纖維構(gòu)造體的俯視圖。

圖3是表示圖1的纖維構(gòu)造體的筒體以及肋的局部剖視圖。

圖4中的(a)是表示纖維前體的一部分的局部剖視圖，圖4中的(b)是表示沖擊吸收件的一部分的局部剖視圖。

圖5是表示沖擊吸收件用的纖維構(gòu)造體的其他例子的局部剖視圖。

圖6是表示背景技術(shù)的圖。

具體實施方式

以下，根據(jù)圖1～圖4對將沖擊吸收件以及沖擊吸收件的制造方法具體化的一個實施方式進行說明。

如圖1所示，沖擊吸收件m具備作為纖維基材的沖擊吸收件用的纖維構(gòu)造體w(以下，簡稱為纖維構(gòu)造體w)和、含浸于纖維構(gòu)造體w的基體樹脂ma。

如圖1以及圖2所示，纖維構(gòu)造體w具有四角筒狀的筒體11、和配置于該筒體11的內(nèi)部的肋21。纖維構(gòu)造體w是將筒體11與肋21編織為一體而形成的。纖維構(gòu)造體w在從筒體11的中心軸l的延伸方向(以下，設(shè)為軸向)觀察的俯視下，呈兩個四邊形相連的形狀。

筒體11在沿其軸向的俯視下呈四邊形狀。筒體11具備四張側(cè)板部11a。相鄰的側(cè)板部11a彼此相互正交。因此，筒體11俯視下呈四邊形狀，且在內(nèi)部具有空腔。肋21呈平板狀。肋21將筒體11中的對置的側(cè)板部11a彼此即筒體11中對置的內(nèi)表面彼此連結(jié)。筒體11中的各側(cè)板部11a的厚度比肋21的厚度厚。

如圖3所示，筒體11具備在各側(cè)板部11a的厚度方向上層疊的多層(4層)筒體用纖維層10。各筒體用纖維層10是將強化纖維制的多根筒體用緯紗12、與強化纖維制的多根筒體用經(jīng)紗13織造而成的。此外，“強化纖維”是指將纖維構(gòu)造體w作為沖擊吸收件m的纖維基材使用時起到強化沖擊吸收件m的基體樹脂ma的作用的纖維束。而且，在本實施方式中，作為強化纖維而使用碳纖維，并且筒體用緯紗12與筒體用經(jīng)紗13是由碳纖維形成的相同的紗線。

另外，各筒體用緯紗12由纖維束構(gòu)成。多根筒體用緯紗12排列為相互平行且具有直行性。各筒體用經(jīng)紗13也由纖維束構(gòu)成。多根筒體用經(jīng)紗13排列為相互平行且在與筒體用緯紗12交叉(正交)的方向上具有直行性。各筒體用纖維層10由筒體用緯紗12與筒體用經(jīng)紗13的平紋組織形成。肋21僅由強化纖維制的多根肋用經(jīng)紗23形成。在本實施方式中，肋用經(jīng)紗23也將碳纖維作為強化纖維使用。

肋21具備層疊的多層(2層)肋用纖維層20。各肋用纖維層20是多根肋用經(jīng)紗23相互平行排列而形成的。在各肋用纖維層20中，肋用經(jīng)紗23排列為具有直行性，肋用經(jīng)紗23連結(jié)對置的側(cè)板部11a的內(nèi)表面彼此。肋用經(jīng)紗23的延伸方向與筒體11中的筒體用緯紗12的延伸方向、以及被肋21連結(jié)的一對側(cè)板部11a中的筒體用經(jīng)紗13的延伸方向正交。

肋21的厚度比筒體11中的各側(cè)板部11a的厚度薄。具體而言，肋21具備層疊的2層肋用纖維層20，相對于此，筒體11具備層疊的4層筒體用纖維層10。

如圖1所示，在纖維構(gòu)造體w中，將筒體用緯紗12在筒體11中延伸的方向設(shè)為纖維構(gòu)造體w的x方向。沖擊吸收件m以使沖擊載荷沿該x方向施加的方式使用。因此，在本實施方式中，在筒體11中，筒體用緯紗12成為載荷方向紗線，筒體用經(jīng)紗13成為與載荷方向紗線交叉的強化纖維制的交叉方向紗線。另外，在纖維構(gòu)造體w中，將肋21連結(jié)筒體11的對置的內(nèi)表面彼此的方向設(shè)為y方向。該y方向是肋用經(jīng)紗23在肋21中延伸的方向。

并且，在纖維構(gòu)造體w中，將與x方向以及y方向正交的方向設(shè)為z方向。該z方向是在肋21所連結(jié)的一對側(cè)板部11a中筒體用經(jīng)紗13所延伸的方向。x方向與y方向、y方向與z方向、以及x方向與z方向正交。

在筒體11中，筒體用緯紗12以沿x方向直行的狀態(tài)延伸，具有直行性。因此，筒體11利用筒體用緯紗12提高在x方向(載荷方向)上的強度。另外，在筒體11中，筒體用經(jīng)紗13以除筒體11的角部以外沿y方向或z方向直行的狀態(tài)延伸，具有直行性。因此，在筒體11中，肋21所連結(jié)的一對側(cè)板部11a中，通過筒體用經(jīng)紗13提高在z方向上的強度，未被肋21連結(jié)的一對側(cè)板部11a中，通過筒體用經(jīng)紗13提高在y方向上的強度。

此外，在筒體11中，筒體用緯紗12與筒體用經(jīng)紗13借助平紋組織而相互接觸，由此即便沿著對象紗線彎曲，筒體用緯紗12以及筒體用經(jīng)紗13也沿各方向直行。因此，可以說筒體用緯紗12以及筒體用經(jīng)紗13具有直行性。

在肋21中，肋用經(jīng)紗23以沿y方向直行的狀態(tài)延伸，具有直行性。因此，肋21在y方向上的強度通過肋用經(jīng)紗23來提高。另一方面，肋21在x方向以及z方向上的強度未提高。另外，在纖維構(gòu)造體w中，借助肋21限制一對側(cè)板部11a的間隔變寬。借助肋21限制一對側(cè)板部11a的間隔變寬的結(jié)果是，剩余的一對側(cè)板部11a也被限制間隔變寬。

沖擊吸收件m是使基體樹脂ma含浸于上述結(jié)構(gòu)的纖維構(gòu)造體w而形成的。作為基體樹脂ma，使用熱固性樹脂?；w樹脂ma含浸于筒體11以及肋21。

接下來，對沖擊吸收件m以及纖維構(gòu)造體w的作用進行記載。

在沖擊吸收件m中，在沿x方向(載荷方向)對筒體11的端面施加過大的沖擊載荷的情況下，筒體11在x方向上壓縮破壞，而吸收沖擊能量。肋21由于不包括沿x方向延伸的紗線，因此若承受沖擊載荷則在x方向上被壓縮破壞。

接下來，對沖擊吸收件m的制造方法進行說明。

沖擊吸收件m的制造方法包括：制造纖維構(gòu)造體w的前體即纖維前體40的工序；和含浸固化工序，使作為固化前的基體樹脂ma的樹脂材料含浸于該纖維前體40并使該樹脂材料固化。

首先，對制造纖維前體40的工序進行說明。纖維前體40呈筒狀，包括：筒體前體41，其與筒體11呈相同形狀；和肋前體42，其連結(jié)該筒體前體41的對置的內(nèi)表面彼此。如圖4中的(a)所示，在制造纖維前體40的工序中，利用未圖示的織機使筒體用緯紗12與筒體用經(jīng)紗13成為平紋組織來制造筒體用纖維層10。此時，同時進行多個筒體用纖維層10的織造，而制造包括多個筒體用纖維層10的多層構(gòu)造亦即筒體前體41。在筒體前體41中，筒體用緯紗12構(gòu)成載荷方向紗線，筒體用經(jīng)紗13構(gòu)成與載荷方向紗線交叉的強化纖維制交叉方向紗線。而且，筒體前體41以筒體用緯紗12沿筒體前體41的中心軸延伸的方式織造。

另外，制造筒體前體41的同時制造肋前體42。對于肋前體42而言，使肋用緯紗22與肋用經(jīng)紗23成為平紋組織(構(gòu)成編織組織)來織造纖維層43。同時進行多個該纖維層43的織造，而制造包括多個纖維層43的多層構(gòu)造亦即肋前體42。

而且，在制造纖維前體40時，肋用經(jīng)紗23連結(jié)筒體前體41的對置的內(nèi)表面彼此，肋用緯紗22與肋用經(jīng)紗23構(gòu)成編織組織。因此，在本實施方式中，肋用經(jīng)紗23構(gòu)成第一肋用紗線，肋用緯紗22構(gòu)成第二肋用紗線。

作為第二肋用紗線的肋用緯紗22是低熔點樹脂纖維制的紗線，在本實施方式中，由與沖擊吸收件m的基體樹脂ma具有相溶性的樹脂制造而成。肋用緯紗22在為了制造沖擊吸收件m而加熱熱固化前的基體樹脂即樹脂材料而使其熱固化時，由于其熱而熔融。肋用緯紗22和已固化的樹脂材料一起與沖擊吸收件m的基體樹脂ma相溶。

然后，若形成筒體前體41與肋前體42編織為一體的纖維前體40，則制造纖維前體40的工序結(jié)束。

接下來，進行含浸固化工序。如圖4中的(b)所示，使熱固化前的樹脂材料含浸于纖維前體40，并使該樹脂材料熱固化。樹脂材料的含浸固化利用rtm(樹脂傳遞模塑)法進行。具體而言，向由凹凸構(gòu)成的模具封入纖維前體40，并向模具內(nèi)注入熱固化前的樹脂材料。然后，對熱固化前的樹脂材料加熱。于是，構(gòu)成肋前體42的肋用緯紗22因熱熔融，然后，與構(gòu)成基體樹脂ma的樹脂材料一起固化。

其結(jié)果是，利用熔融的肋用緯紗22的樹脂材料、用于基體樹脂ma而注入的樹脂材料形成基體樹脂ma。另外，纖維前體40因構(gòu)成肋前體42的肋用緯紗22熔融而成為具有僅由肋用經(jīng)紗23構(gòu)成的肋21的纖維構(gòu)造體w。即，利用筒體前體41形成筒體11，并且利用肋用緯紗22消失的肋前體42形成肋21。其結(jié)果是，制造出在纖維構(gòu)造體w含浸有基體樹脂ma的沖擊吸收件m。

根據(jù)上述實施方式，能夠獲得如下優(yōu)點。

(1)在纖維構(gòu)造體w中，肋21僅由連結(jié)側(cè)板部11a彼此的肋用經(jīng)紗23形成。因此，在對沖擊吸收件m沿x方向施加沖擊載荷的情況下，肋21在x方向上迅速被壓縮破壞，抑制被壓曲破壞。因此，在沖擊吸收件m中，抑制在筒體11與肋21連結(jié)的位置附近產(chǎn)生破裂等。其結(jié)果是，沖擊吸收件m在x方向上逐次被壓縮破壞，能夠適宜地吸收沖擊能量。

(2)例如，若提高肋21在x方向上的強度，則即便對沖擊吸收件m施加為了壓縮破壞而設(shè)計的沖擊載荷，肋21進行支撐而難以產(chǎn)生壓縮破壞，從而產(chǎn)生壓曲破壞的可能性變高。因此，為了利用設(shè)計好的沖擊載荷使沖擊吸收件m壓縮破壞，而需要減薄筒體11的厚度、減薄肋21。然而，由于設(shè)計成肋21僅由肋用經(jīng)紗23形成而不提高肋21在x方向上的強度的構(gòu)造，所以能夠利用設(shè)計好的沖擊載荷壓縮破壞沖擊吸收件m而不調(diào)整筒體11、肋21的厚度。

(3)在沖擊吸收件m中，在沿x方向施加沖擊載荷時，能夠通過肋21抑制對置的側(cè)板部11a彼此的間隔變寬，從而能夠維持筒體11的俯視形狀。因此，能夠利用筒體11的端面適宜地承受沿x方向施加的沖擊載荷，吸收沖擊能量。

(4)肋21僅由肋用經(jīng)紗23形成。因此，例如與將肋21設(shè)計為肋用經(jīng)紗23與緯紗的編織構(gòu)造的情況相比，能夠抑制肋21的材料費，并且能夠?qū)崿F(xiàn)纖維構(gòu)造體w的輕型化，進而實現(xiàn)沖擊吸收件m的輕型化。

(5)肋21的厚度比筒體11中的側(cè)板部11a的厚度薄。因此，通過使厚度變薄，從而也能夠使肋21在x方向上的強度降低。另外，例如與增加肋21的厚度使之與筒體11的厚度相同的情況相比，能夠抑制肋21的材料費，并且能夠?qū)崿F(xiàn)纖維構(gòu)造體w的輕型化，進而實現(xiàn)沖擊吸收件m的輕型化。

(6)肋21僅由肋用經(jīng)紗23形成，但在制造作為纖維構(gòu)造體w的前體的纖維前體40時，肋前體42是使肋用經(jīng)紗23與肋用緯紗22成為平紋組織而形成的。這樣一來，容易將肋前體42的形狀保持為板狀，纖維前體40容易制造。

(7)在制造纖維前體40時，肋前體42是使肋用經(jīng)紗23與肋用緯紗22成為平紋組織而形成的。而且，肋用緯紗22是與基體樹脂ma具有相溶性的樹脂纖維制的紗線。因此，能夠在使樹脂材料含浸于纖維前體40并使之熱固化時，使肋用緯紗22熔融。其結(jié)果是，由肋前體42制造的肋21所包括的紗線僅為肋用經(jīng)紗23。因此，即便是對筒體11與肋21進行編織來一體地形成纖維構(gòu)造體w的制造方法，也能夠僅利用肋用經(jīng)紗23制造肋21。

此外，上述實施方式可以像以下那樣進行變更。

○在纖維前體40的肋前體42中，利用與基體樹脂ma的樹脂材料具有相溶性的樹脂制的紗線制造肋用緯紗22，但并不局限于此。形成肋用緯紗22的紗線只要是與基體樹脂結(jié)合的物質(zhì)即可，可以適當?shù)刈兏?/p>

○在纖維前體40的制造中，可以將筒體前體41與肋前體42獨立形成，并將它們縫合(結(jié)合)而一體化，而形成纖維前體40。

○如圖5所示，可以構(gòu)成為肋21不僅包括肋用經(jīng)紗23，還包括將肋用纖維層20沿層疊方向結(jié)合的強化纖維制的連鎖紗線24以及固定紗線25。在該情況下，連鎖紗線24構(gòu)成沿與沖擊載荷所施加的x方向正交的z方向延伸的強化纖維制的正交方向紗線。固定紗線25由強度比強化纖維差的纖維形成。即便在肋21追加連鎖紗線24以及固定紗線25，肋21在x方向上的強度也不提高。因此，在對沖擊吸收件m沿x方向施加沖擊載荷的情況下，肋21沿x方向被迅速壓縮破壞，抑制壓曲破壞。

○在纖維前體40的制造中，可以利用強化纖維制的肋用經(jīng)紗23、低熔點樹脂纖維制的肋用緯紗22以及與肋用經(jīng)紗23正交的低熔點樹脂纖維制的連鎖紗線制造肋前體42。在該情況下，肋用緯紗22與連鎖紗線在含浸固化工序時熔融，然后，構(gòu)成基體樹脂ma。

○筒體11由平紋組織之類的編織組織形成，但并不局限于此。例如，可以將多根筒體用緯紗12排列為相互平行來形成纖維層，并且將多根筒體用經(jīng)紗13排列為相互平行來形成其他纖維層。層疊上述纖維層，并將纖維層彼此在厚度方向用紗線結(jié)合，而構(gòu)成筒體11。

○可以層疊4層肋用纖維層20，使肋21的厚度與筒體11中的各側(cè)板部11a的厚度相同。

○筒體11可以不呈四角筒狀，筒體11只要在其內(nèi)部具有空腔即可，其俯視形狀可以變更。例如，筒體11可以適當?shù)刈兏鼮楦┮曄鲁蕡A形狀的圓筒狀、俯視下呈六邊形狀的六角筒狀等。另外，筒體11也可以呈從軸向一端朝向另一端變寬的圓錐筒狀、棱錐筒狀。

○肋21在筒體11內(nèi)可以具有2張以上。在該情況下，可以使肋21彼此相互平行的方式并列設(shè)置，也可以設(shè)置為使肋21彼此交叉。在肋21彼此交叉的情況下，對每一個肋21而言，肋21的連結(jié)對置的內(nèi)表面彼此的方向為y方向。

○筒體11的編織組織可以不是平紋組織，可以是緞紋組織、斜紋組織。

○在制造肋前體42時，肋前體42可以不是肋用緯紗22與肋用經(jīng)紗23的平紋組織，可以是緞紋組織、斜紋組織。

○在實施方式中，筒體11的筒體用纖維層10的數(shù)量為4層，但也可以為2層、3層或5層以上。在該情況下，肋21的肋用纖維層20的數(shù)量為筒體11中的筒體用纖維層10的層疊數(shù)以下。

○使基體樹脂ma含浸于纖維構(gòu)造體w并使之固化來制造沖擊吸收件m的方法并不局限于rtm法。