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JPH05201358A - Monocock structure for vehicle - Google Patents

Monocock structure for vehicle

Info

Publication number
JPH05201358A
JPH05201358A JP1385792A JP1385792A JPH05201358A JP H05201358 A JPH05201358 A JP H05201358A JP 1385792 A JP1385792 A JP 1385792A JP 1385792 A JP1385792 A JP 1385792A JP H05201358 A JPH05201358 A JP H05201358A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
honeycomb
vehicle
carbon fiber
sandwich panel
reinforced plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1385792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Kodama
斎 児玉
Hisao Koba
久雄 木場
Yasunori Murano
靖則 村野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP1385792A priority Critical patent/JPH05201358A/en
Publication of JPH05201358A publication Critical patent/JPH05201358A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のハニカムに比して軽量で高剛性、特に
ねじり剛性の高いサンドイッチパネルを得ることを目的
とする。 【構成】 ハニカムが炭素繊維強化プラスチックから成
るハニカムサンドイッチパネルを用いる車両用モノコッ
ク構造体であり、特に炭素繊維強化プラスチックがサン
ドイッチプレートの板厚方向に対して±45°に繊維が
配向しているのが好ましい。
(57) [Abstract] [Purpose] An object of the present invention is to obtain a sandwich panel which is lighter in weight and higher in rigidity than conventional honeycombs, and particularly has high torsional rigidity. [Structure] A monocoque structure for a vehicle using a honeycomb sandwich panel in which a honeycomb is made of carbon fiber reinforced plastic, and in particular, the carbon fiber reinforced plastic has fibers oriented at ± 45 ° with respect to the thickness direction of the sandwich plate. Is preferred.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明のモノコック構造は、高速
で運動する航空機、高速鉄道用車両、高速道路用車両あ
るいは競争用車両の構造体に利用した場合に好都合であ
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The monocoque structure of the present invention is suitable for use in the structure of an aircraft, a high speed railway vehicle, a highway vehicle or a competition vehicle that moves at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、車両用の構造は、骨組み構造を主
構造とするフレーム構造と外板構造のみで荷重を負担す
るモノコック構造の2つがある。このモノコック構造に
は、従来からサンドイッチパネル構造が用いられてい
る。本発明は、係るサンドイッチパネルの一つの応用例
と内部構造に関するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are two types of structures for vehicles, namely, a frame structure having a frame structure as a main structure and a monocoque structure which bears a load only by an outer plate structure. A sandwich panel structure has been conventionally used for this monocoque structure. The present invention relates to one application example and internal structure of such a sandwich panel.

【0003】車両用モノコック構造は、軽量性、剛性に
優れるため懸架装置を小さく出来、またエンジンに関し
ても小さな出力のエンジンで良い等、省エネルギーとな
る利点がある。更に万一衝突した場合には、エネルギー
吸収能に優れるため乗客に対する安全性が高く、理想的
な車両構造として将来の高速コミューター交通等への応
用が注目されている。
The monocoque structure for a vehicle has the advantages of energy saving such that the suspension system can be made small because of its excellent lightness and rigidity, and an engine with a small output can be used. Further, in the event of a collision, it is highly safe for passengers due to its excellent energy absorption capacity, and its application to future high-speed commuter traffic as an ideal vehicle structure is drawing attention.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】車両における剛性は、
これまで述べたような基本的な諸特性に加え、更に詳細
な特性として操舵時の応答安定性の高さが重要である。
この際、車両構造にはねじり荷重が負荷される。すなわ
ち、車両のモノコックシェルのサンドイッチパネルに
は、ねじり剛性が重要な特性となる。サンドイッチパネ
ルのねじり弾性率は、概略次式で表される。
The rigidity of a vehicle is
In addition to the basic characteristics described above, as a more detailed characteristic, high response stability during steering is important.
At this time, a torsional load is applied to the vehicle structure. That is, torsional rigidity is an important characteristic of a sandwich panel of a vehicle monocoque shell. The torsional elastic modulus of the sandwich panel is roughly represented by the following equation.

【0005】 Gs=(2×Gf×tf+Gc×tc)/ts …(1) ts=2×tf+tc …(2) ここで、Gs;パネルのせん断弾性率 Gf;表面材のせん断弾性率 Gc;コア材のせん断弾性率 tf;表面材の板厚 tc;コア材の板厚 ts;パネルの板厚 この式から判るように、一般にtcは、tfに比して大
きいのでそれに掛かるGcの影響は大きなものになる。
Gs = (2 × Gf × tf + Gc × tc) / ts (1) ts = 2 × tf + tc (2) Where, Gs: Shear elastic modulus of panel Gf; Shear elastic modulus of surface material Gc; Core Shear elastic modulus of material tf; Plate thickness of surface material tc; Plate thickness of core material ts; Plate thickness of panel As can be seen from this equation, tc is generally larger than tf, and therefore the influence of Gc on it is large. It becomes a thing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、G
cの高い材料として種々検討した結果、次の方法を用い
れば目的を達成出来ることを発見した。すなわち、本発
明の要旨は、図1に示すように、ハニカム材、1が炭素
繊維強化プラスチックからなるハニカムサンドイッチパ
ネルにあり、それを用いることを特徴とする車両用モノ
コック構造体にある。この際、図2に示すように、ハニ
カムに用いる炭素繊維強化プラスチックが、サンドイッ
チパネルの板厚方向に対して±45°、2に繊維が配向
していることが重要である。しかし、この±45°の繊
維に加えて、例えばサンドイッチプレートの板厚方向の
圧縮強度を増す目的で90°、3に繊維を配向すること
は好都合である。また、ハニカムに用いる炭素繊維の形
態は、長繊維であっても良いが好ましくは短繊維であ
り、繊維含有量が20〜40%体積率であれば、本目的
に欠かす事の出来ない20〜30%/m2 程度の極めて
薄い樹脂含浸シートを手軽に製作出来る。また、性能面
から高いエネルギー吸収量と接着性能が得られるので好
ましい。更に、ハニカム構造体の表面材に炭素繊維強化
プラスチックを用いれば、アルミニウム、ジュラルミン
を用いた場合に比して、相対的にコアの重量比率が高く
軽量効果があり、衝突時のエネルギー吸収量に優れ、ま
た火災時の構造維持能力に優れる実験結果を得ており、
安全性が高く好都合である。
Therefore, the present inventors
As a result of various studies as a material having a high c, it was found that the object can be achieved by using the following method. That is, the gist of the present invention is, as shown in FIG. 1, a honeycomb sandwich panel in which a honeycomb material, 1 is made of carbon fiber reinforced plastic, and a vehicle monocoque structure characterized by using the same. At this time, as shown in FIG. 2, it is important that the carbon fiber reinforced plastic used for the honeycomb has the fibers oriented at ± 45 ° and 2 with respect to the thickness direction of the sandwich panel. However, in addition to the fibers of ± 45 °, it is convenient to orient the fibers at 90 °, 3 for the purpose of increasing the compressive strength in the plate thickness direction of the sandwich plate, for example. The form of the carbon fibers used in the honeycomb may be long fibers, but preferably short fibers, and if the fiber content is 20 to 40% by volume, it is indispensable for this purpose. An extremely thin resin-impregnated sheet of about 30% / m 2 can be easily manufactured. Further, from the viewpoint of performance, a high energy absorption amount and a high adhesive performance can be obtained, which is preferable. Furthermore, when carbon fiber reinforced plastic is used for the surface material of the honeycomb structure, the weight ratio of the core is relatively high and the effect of weight reduction is relatively high compared to the case of using aluminum or duralumin, and the energy absorption amount at the time of collision is reduced. We have obtained experimental results that are excellent and have excellent structural maintenance capabilities in the event of a fire.
It is highly safe and convenient.

【0007】[0007]

【実施例】以下、実施例で発明の詳細を示す。 〔実施例1〕最初にアルミ、ノーメックスおよびカーボ
ンのハニカムを用いたサンドイッチパネルでの、せん断
試験の結果を示す。
The details of the present invention will be described below with reference to Examples. [Example 1] First, the results of a shear test on a sandwich panel using a honeycomb of aluminum, Nomex and carbon will be shown.

【0008】サンドイッチパネルのせん断試験は、JI
S K−7079のツーレイルシェア法を用いた。ま
た、サンプルのサンドイッチパネルは、評価を一定条件
で揃えるため次の材料、および寸法を用いた。 1)表面材 炭素繊維強化プラスチック材;パイロフィル HM/#
980 板厚;1.0mmt 積層構成;〔0/45/−45/90/90/−45/
45/0〕 2)ハニカム材 次の3種を試験した。
The shear test of sandwich panels is conducted according to JI
The two rail shear method of SK-7079 was used. Also, the sample sandwich panel used the following materials and dimensions in order to align the evaluation under certain conditions. 1) Surface material Carbon fiber reinforced plastic material; Pyrofil HM / #
980 board thickness; 1.0 mm t laminated structure; [0/45 / -45 / 90/90 / -45 /
45/0] 2) Honeycomb material The following three types were tested.

【0009】 カーボンハニカム; 3/16″−TR−BAIAS アルミハニカム; 3/16″−5052−.00
1 ノーメックスハニカム;HRH10−3/16−4 いずれも、密度=0.07g/cc 心材厚=8mmであった。 3)接着剤 パイロフィルフィルム接着剤;AD−010 目付け;240 g/m2 試験結果を表1(各種パネルのせん断弾性率)に示す。
Carbon honeycomb; 3/16 "-TR-BAIAS Aluminum honeycomb; 3/16" -5052-. 00
1 Nomex honeycomb; HRH10-3 / 16-4 All had a density of 0.07 g / cc core material thickness of 8 mm. 3) Adhesive Pyrofil film adhesive; AD-010 unit weight; 240 g / m 2 Test results are shown in Table 1 (shear modulus of various panels).

【0010】[0010]

【表1】 [Table 1]

【0011】以上の結果から、同等の重量ではカーボン
ハニカムは、ノーメックスハニカムに比して120%、
アルミハニカムに比して110%のせん断弾性率を得る
ことが出来ることが判明した。 〔実施例2〕次に、アルミハニカムとカーボンハニカム
を用いたサンドイッチパネルでの板厚方向圧縮試験の結
果を示す。
From the above results, at an equivalent weight, the carbon honeycomb has 120% of the Nomex honeycomb,
It was found that a shear elastic modulus of 110% can be obtained as compared with an aluminum honeycomb. [Example 2] Next, the results of the compression test in the plate thickness direction in a sandwich panel using an aluminum honeycomb and a carbon honeycomb will be shown.

【0012】サンドイッチパネルの圧縮試験は、MIL
−STD−401Bを用いた。また、サンプルのサンド
イッチパネルは評価を一定条件で揃えるため次の材料、
および寸法を用いた。 1)表面材 炭素繊維強化プラスチック材;パイロフィル HM/#
980 板厚;1.0mmt 積層構成;〔0/45/−45/90/90/−45/
45/0〕 2)ハニカム材 次の3種を試験した。
The sandwich panel compression test is based on MIL
-STD-401B was used. In addition, the sample sandwich panel has the following materials in order to align the evaluation under certain conditions,
And dimensions were used. 1) Surface material Carbon fiber reinforced plastic material; Pyrofil HM / #
980 board thickness; 1.0 mm t laminated structure; [0/45 / -45 / 90/90 / -45 /
45/0] 2) Honeycomb material The following three types were tested.

【0013】 カーボンハニカム; 3/16″−TR−BAIAS アルミハニカム; 3/16″−5052−.00
1 ノーメックスハニカム;HRH10−3/16−4 いずれも、密度=0.07g/cc 心材厚=8mmであった。 3)接着剤 パイロフィルフィルム接着剤;AD−010 目付け;240 g/m2 試験結果を表2(各種パネルの圧縮特性)に示す。
Carbon honeycomb; 3/16 "-TR-BAIAS Aluminum honeycomb; 3/16" -5052-. 00
1 Nomex honeycomb; HRH10-3 / 16-4 All had a density of 0.07 g / cc core material thickness of 8 mm. 3) Adhesive Pyrofil film adhesive; AD-010 unit weight; 240 g / m 2 Test results are shown in Table 2 (compression characteristics of various panels).

【0014】[0014]

【表2】 [Table 2]

【0015】以上の結果から、同等の重量ではカーボン
ハニカムは、ノーメックスハニカムに比して120%、
アルミハニカムに比して110%のせん断弾性率を得る
ことが出来ることが判明した。 〔実施例3〕本発明をF3000クラスレーシングカー
用のモノコックシャーシに適用した。従来の構成として
は、通常良く用いられるアルミハニカムを用いた。カー
ボンハニカムを用いた場合の各材料の構成重量を表3
(構成A)に示す。
From the above results, at an equivalent weight, the carbon honeycomb has 120% of the Nomex honeycomb,
It was found that a shear elastic modulus of 110% can be obtained as compared with an aluminum honeycomb. [Example 3] The present invention was applied to a monocoque chassis for an F3000 class racing car. As a conventional structure, a commonly used aluminum honeycomb is used. Table 3 shows the constituent weight of each material when carbon honeycomb is used.
This is shown in (Structure A).

【0016】[0016]

【表3】 [Table 3]

【0017】アルミハニカムを用いた場合の各材料の構
成重量を表4(構成B)に示す。
Table 4 (Structure B) shows the constituent weight of each material when the aluminum honeycomb is used.

【0018】[0018]

【表4】 [Table 4]

【0019】両者のシャーシとしての性能を表す特性
は、前述している通りねじり剛性に着目しこれを測定し
た。測定法は、シャーシのエンジン取付部をフロアに固
定し、前端にアームを取付け、これに重りを掛けてトル
クを負荷した。変位の測定は、シャーシ前端部のねじれ
量をダイヤルゲージで測定した。この試験の結果は、い
ずれも次の通りほぼ同等の性能を得た。 これらの結果本発明を用いることにより、1.4kgの軽
量化が達成されたことになるが、これはレーシング用シ
ャーシとして飛躍的な軽量化であると評価される。
As for the characteristics showing the performance of both chassis, as described above, the torsional rigidity was focused and measured. In the measurement method, the engine mounting part of the chassis was fixed to the floor, the arm was attached to the front end, and a weight was applied to this to apply torque. The displacement was measured by measuring the amount of twist at the front end of the chassis with a dial gauge. As a result of this test, almost the same performance was obtained as follows. As a result, a weight reduction of 1.4 kg has been achieved by using the present invention, which is evaluated as a dramatic weight reduction as a racing chassis.

【0020】[0020]

【作用】カーボンハニカムを用いれば、次の利点を得る
事が出来る。 1)アルミ、ノーメックス等の従来用いられてきたハニ
カムより軽量で高剛性、特にねじり剛性の高いサンドイ
ッチパネルを得ることが出来る。 2)本発明の短繊維強化材を用いた、更にこれを±45
°方向に配向した場合、圧縮強度や剛性が高く、エネル
ギー吸収力が高いので衝突時の安全性に優れる。
The following advantages can be obtained by using the carbon honeycomb. 1) It is possible to obtain a sandwich panel which is lighter in weight and higher in rigidity, particularly torsional rigidity, than the conventionally used honeycomb such as aluminum or Nomex. 2) Using the short fiber reinforced material of the present invention, this is further ± 45
When oriented in the ° direction, the compression strength and rigidity are high, and the energy absorption is high, so the safety at the time of collision is excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の要旨を説明する車両用モノコックシャ
ーシの斜視図とサンドイッチ構造を表すための部分拡大
図である。
FIG. 1 is a perspective view of a vehicle monocoque chassis for explaining the gist of the present invention and a partially enlarged view showing a sandwich structure.

【図2】本発明の要旨を説明する繊維角度を表した概念
図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a fiber angle for explaining the gist of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ハニカム 2…繊維角度±45°方向 3…繊維角度 90°方向 1 ... Honeycomb 2 ... Fiber angle ± 45 ° direction 3 ... Fiber angle 90 ° direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B64C 1/00 B 7812−3D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location B64C 1/00 B 7812-3D

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハニカムが炭素繊維強化プラスチックか
らなるハニカムサンドイッチパネルであることを特徴と
する車両用モノコック構造体。
1. A monocoque structure for a vehicle, wherein the honeycomb is a honeycomb sandwich panel made of carbon fiber reinforced plastic.
【請求項2】 ハニカムセルに用いる炭素繊維強化プラ
スチックがサンドイッチプレートの板厚方向に対して±
45°に繊維が配向している層を含むことを特徴とする
請求項1記載のハニカムサンドイッチパネルを用いた車
両用モノコック構造。
2. The carbon fiber reinforced plastic used in the honeycomb cell is ± in the thickness direction of the sandwich plate.
The vehicle monocoque structure using a honeycomb sandwich panel according to claim 1, comprising a layer in which fibers are oriented at 45 °.
【請求項3】 ハニカムセルに用いる炭素繊維の形態が
少なくとも短繊維であり、繊維含有量が20〜40%体
積率である層を含むことを特徴とする請求項1および請
求項2記載のハニカムサンドイッチパネルを用いた車両
用モノコック構造。
3. The honeycomb according to claim 1 or 2, wherein the form of carbon fiber used in the honeycomb cell is at least short fiber, and the layer contains a layer having a fiber content of 20 to 40% by volume. Vehicle monocoque structure using sandwich panels.
【請求項4】 ハニカム構造体の表面材に炭素繊維強化
プラスチックを用いることを特徴とする請求項1および
請求項2記載の車両用モノコック構造。
4. The monocoque structure for a vehicle according to claim 1, wherein carbon fiber reinforced plastic is used as a surface material of the honeycomb structure.
JP1385792A 1992-01-29 1992-01-29 Monocock structure for vehicle Pending JPH05201358A (en)

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JP1385792A JPH05201358A (en) 1992-01-29 1992-01-29 Monocock structure for vehicle

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JP (1) JPH05201358A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101014786B1 (en) * 2008-05-23 2011-02-15 정운규 Drone with double wall structure
CN102923145A (en) * 2012-10-12 2013-02-13 北京航空航天大学 Composite interior sandwich layer with light imitated bird skeleton hollow structure and method for producing composite interior sandwich layer with light imitated bird skeleton hollow structure
GB2543572A (en) * 2015-10-23 2017-04-26 Gordon Murray Design Ltd A component for a vehicle

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