JP7537333B2 - 複合部材、自動車用シート、自動車用部品 - Google Patents

Description

本発明は、複数枚のシート状の芯材にマトリックス樹脂が含浸されて構成される繊維強化部材と、前記繊維強化部材と接合される金属部材と、を備える複合部材、その複合部材からなる部位を備える自動車用シート、自動車用部品に関する。

繊維等からなる芯材にマトリックス樹脂が含浸されて構成された繊維強化部材は、軽量かつ高強度であるから、自動車産業等の様々な分野で使用されており、更に近時は、高機能化、ハイブリッド機能化、高付加価値化等を図るべく、繊維強化部材が異種材料である金属部材と接合されて構成される複合部材が要望されている。
通常、金属部材と繊維強化部材との接合は、ボルト、ナット、かしめ、リベット等の締結部材を用いた締結や、高エネルギービーム、摩擦、超音波等を用いた溶接・溶着や、接着剤等を用いた接着等によって行われる。
例えば、特許文献１には、繊維強化部材と金属部材とを重ね合わせ、その重ね合わされた箇所に貫通孔を形成し、貫通孔に締結部材（具体例として、ボルト）を挿通して、締結によって繊維強化部材と金属部材とを接合した複合部材が記載されている。
特許文献２には、金属部材に、レーザ光が透過する樹脂部材とガラスを、この順で重ね合わせ、その重ね合わされた箇所に樹脂部材側からガラスを介してレーザ光を照射して、レーザ溶着によって繊維強化部材と金属部材とを接合する方法が記載されている。

特開２０１７－１２１８３８号公報 国際公開第２０１６／１５９０１０号公報

特許文献１、２に記載のように、通常、複合部材の金属部材と繊維強化部材は、繊維強化部材の一部と金属部材の一部とを厚さ方向に重ね合わせ、その重ね合わされた箇所を締結、溶着、接着等して接合されている。このような複合部材において、金属部材と繊維強化部材の接合箇所を断面視すると、繊維強化部材と金属部材は、互いの中心軸が位置ずれした並列な状態、所謂、オフセット状態で接合されている。
オフセット状態で接合された接合箇所は、荷重が加わると、金属部材と繊維強化部材とに互いを剥離させる応力が加わる剥離モードの発生により、強度低下しやすい。特に、ボルトやナット等の締結部材を用いた締結は、締結部材による応力集中の発生により、強度の低下と相俟って、接合箇所が破壊される可能性もある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、金属部材と繊維強化部材の接続箇所における強度低下を抑制することができる複合部材、自動車用シート、自動車用部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下に示される。
請求項１に記載の複合部材の発明は、複数枚のシート状の芯材にマトリックス樹脂が含浸されて構成される繊維強化部材と、前記繊維強化部材と接合される金属部材と、を備える複合部材であって、
前記繊維強化部材と前記金属部材の接合箇所において、厚さ方向に積み重ねられた複数枚の前記芯材の間に、前記金属部材の一部が差し挟まれた構造を有することを要旨とする。
請求項２に記載の複合部材の発明は、請求項１に記載の発明において、前記芯材は、基層と、前記基層の一面に繊維束が配列されて形成された繊維層と、を備え、
前記接合箇所における前記芯材は、前記基層が前記金属部材と接するように配されていることを要旨とする。
請求項３に記載の複合部材の発明は、請求項２に記載の発明において、前記繊維強化部材を構成する前記芯材は、前記繊維層を複数有し、
前記接合箇所における前記芯材は、前記繊維強化部材を構成する前記芯材に比べて、前記繊維層の層数が減じていることを要旨とする。
請求項４に記載の芯材の接合構造の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記接合箇所において前記金属部材は、前記芯材に係止されるアンカー部を有することを要旨とする。
請求項５に記載の複合部材の発明は、請求項４に記載の発明において、前記アンカー部は、前記金属部材の端部が折り曲げられて形成されていることを要旨とする。
請求項６に記載の複合部材の発明は、請求項４に記載の発明において、前記アンカー部は、前記金属部材の周縁部が切り欠かれて形成されていることを要旨とする。
請求項７に記載の自動車用シートの発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複合部材からなる部位を備えることを要旨とする。
請求項８に記載の自動車用部品の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複合部材からなる部位を備えることを要旨とする。

本発明によれば、繊維強化部材と金属部材の接合箇所において、厚さ方向に積み重ねられた複数枚の芯材の間に、金属部材の一部が差し挟まれた構造を有することにより、金属部材と繊維強化部材の接続箇所における強度低下を抑制することができる複合部材、自動車用シート、自動車用部品を提供することができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
本発明の複合部材の一例を説明する断面図である。 本発明の複合部材の一例を説明する断面図である。 芯材の一例を説明する（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図３（ａ）の３Ｂ－３Ｂ指示線における断面図。 繊維層を複数有する芯材の一例を説明する断面図である。 複数の芯材の積み重ねの一例を説明する断面図である。 複数の芯材の積み重ねの一例を説明する断面図である。 本発明の複合部材の他例を説明する断面図である。 本発明の複合部材の他例を説明する断面図である。 本発明の自動車用シートを説明する側面図である。 図９に示すＸ－Ｘ指示線における平断面図である。

ここで示される事項は、例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

なお、図１、図２では、繊維束を省略することで、繊維層を簡略化して描いている。実際の繊維層は、図３～図６に示されるように、配列された繊維束で層内が満たされたものとなる。また、図１～図８において、繊維層（繊維束）を基層に固定する縫糸は、存在しているとしても煩雑なため省略する。

［１］複合部材
本発明の複合部材は、複数枚のシート状の芯材にマトリックス樹脂が含浸されて構成される繊維強化部材と、前記繊維強化部材と接合される金属部材と、を備える。
複合部材は、前記繊維強化部材と前記金属部材の接合箇所において、厚さ方向に積み重ねられた複数枚の前記芯材の間に、金属部材の一部が差し挟まれた構造を有する。

即ち、図１、図２に示すように、複合部材１０は、繊維強化部材１１と、その繊維強化部材１１と接合される金属部材１２と、を備えている。
繊維強化部材１１は、複数枚（図中では２枚）のシート状の芯材２０に、マトリックス樹脂３０が含浸されて構成されている。
複合部材１０は、繊維強化部材１１と金属部材１２の接合箇所１３において、厚さ方向に積み重ねられた複数枚（各図中では２枚）の芯材２０の間に、金属部材１２の一部が差し挟まれた構造を有している。
以下、複合部材１０を構成する各部材等について詳述する。

〈１〉繊維強化部材
上記繊維強化部材１１は、複数枚のシート状の芯材２０にマトリックス樹脂３０が含浸されて構成されるものである（図１、図２参照）。
通常、繊維強化部材１１は、マトリックス樹脂３０が芯材２０の内部にまで含浸された状態となって、芯材２０が固定（硬化又は固化等）されることにより、全体として高い強度を有するものとなる。
即ち、繊維強化部材１１は、マトリックス樹脂３０のみからなる樹脂部材に比べて、樹脂の内部に芯材２０が加わることで、全体として機械的強度が増強されている。
繊維強化部材１１の形状や、平面サイズ及び厚さ等の寸法は、特に限定されず、複合部材１０の用途に応じて適宜設定される。

（１）芯材
上記芯材２０は、マトリックス樹脂３０が含浸されることにより、換言するとマトリックス樹脂３０に埋設されることにより、繊維強化部材１１の強度を向上させる目的で設けられる。
芯材２０は、シート状に形成されている。このシート状とは、薄く広がるような形状であって、可撓性、柔軟性等を有する形状であり、換言すると布帛状ともいる。芯材２０の形状は、シート状であれば、平面形状や、平面サイズ及び厚さ等の寸法について、特に限定されない。
また、芯材２０は、複数枚を積層して板状としたり、丸めたり、湾曲させたり、折り曲げたりして、例えば、円筒状、多角筒状、曲面を有する複雑立体形状等の三次元立体とすることができる。
芯材２０は、基層２１と、基層２１の一面に繊維束２２１が配列されて形成された繊維層２２と、を備える構成とすることができる（図３、図４参照）。

（１－１）基層
上記基層２１は、繊維層２２を形成するべく、繊維束２２１を固定する目的で設けられる層である（図３、図４参照）。
基層２１は、繊維束２２１を固定することができるのであれば、材料等について、特に限定されない。具体的に、基層２１の材料には、繊維集合体（織物、編物、不織布等）、金属シート（箔、板等）、樹脂シート（フィルム、板等）などを用いることができる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

基層２１による繊維層２２の固定方法は、特に限定されない。この固定方法として、例えば、縫着、接着、融着等が挙げられる。これら固定方法のなかでも、縫着が好ましい。
縫着による利点として、繊維束２２１にクリンプを生じさせることなく、繊維層２２を基層２１に固定することができることが挙げられる。また、縫着による利点として、繊維束２２１の拘束の程度を、縫糸（図示略）のテンションによって自在に制御できることが挙げられる。
例えば、繊維層２２の繊維束２２１が基層２１に縫着されている場合、基層２１に対して繊維層２２を強固に固定しつつ、繊維束２２１の可動性（基層２１に対する可動性、及び／又は、繊維束２２１同士の間の可動性）を確保することができる。そして、繊維束２２１の可動性の確保は、芯材２０に柔軟性を付与する。

基層２１に繊維層２２を縫着する場合、基層２１の材料には、繊維集合体を用いることが好ましい。即ち、基層２１に繊維集合体を用いた場合、繊維層２２を縫着し易く、尚且つ、芯材２０に柔軟性を付与することができる。
繊維集合体は、織物、編物、不織布のいずれであってもよい。これらのなかでも、織物が好ましい。織物の利点として、柔軟性と剛性とのバランスを得やすく、縫着に用いる縫糸の拘束力が高いことが挙げられる。
織物の組織は、特に限定されないが、１×１、２×２、３×３等の平組織が好ましい。平組織は、５×５よりも細かい組織が好ましく、４×４又はそれより細かい組織がより好ましく、３×３又はそれより細かい組織が更に好ましく、２×２又はそれより細かい組織が特に好ましい。

繊維集合体の構成糸は、特に限定されない。構成糸には、繊維束２２１を構成する強化繊維と同じ繊維を用いることができ、また異なる繊維を用いることができる。
具体的に、構成糸には、各種の樹脂繊維、植物性繊維等を用いることができる。樹脂繊維を構成する樹脂の具体例として、ポリアミド（脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等）、ポリエステル（芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステル等）等が挙げられる。植物繊維の具体例として、綿繊維、麻繊維等が挙げられる。
構成糸の繊度は、特に限定されない。この繊度は、繊維束２２１よりも小さいことが好ましい。

（１－２）繊維束
上記繊維束２２１は、繊維層２２を形成するためのものであり、複数本の強化繊維が引き揃えられてなる繊維集合体によって形成されている（図３（ａ），（ｂ）参照）。即ち、繊維束２２１は、複数本の強化繊維の束によって形成されている。
繊維束２２１は、撚りを有してもよいし、有さなくてもよい。また、繊維束２２１は、強化繊維以外の他繊維（非強化繊維）を含んでもよい。但し、他繊維を含む場合、繊維層２２を構成する繊維全体を１００質量％とした場合に、他繊維の含有率は１０質量％以下であることが好ましい。
繊維束２２１は、どのように束化されていてもよい。この束化は、例えば、複数本の強化繊維を単に引き揃えられただけの状態として実現することができる。あるいは、束化は、糸（束化用の糸）を用い、複数本の強化繊維を結束して実現することができる。他に、束化は、接着剤、粘着剤、熱融着剤等の他剤を用い、強化繊維同士を結着して実現することができる。

上記強化繊維は、繊維強化部材１１を強化できるものであれば、種類等について、特に限定されない。通常、強化繊維には、無機材料繊維又は有機材料繊維を使用することができ、無機材料繊維及び有機材料繊維を併用して使用することもできる。
無機材料繊維としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維）、ガラス繊維、金属繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
有機材料繊維としては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維、商品名「ケブラー」等）、ポリベンズアゾール樹脂繊維（ポリ－パラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、商品名「ザイロン」等）などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
強化繊維は、上述した中でも、無機材料繊維である炭素繊維が好ましく、その利点として、入手が容易であり、軽量かつ高強度であることが挙げられる。

強化繊維の繊維形態は、特に限定されない。この繊維形態として、スパンヤーン、フィラメントヤーン等を例示することができ、これらの併用形態とすることもできる。
強化繊維の繊維形態がフィラメントヤーンである場合、モノフィラメントとして用いてもよく、マルチフィラメントとして用いてもよく、これらを併用してもよい。
強化繊維は、マトリックス樹脂３０との親和性の向上を目的として、表面処理がなされたものを用いることができる。

１本の繊維束２２１を構成する強化繊維の本数は、特に限定されない。この本数は、例えば、３０００本以上とすることができる。
１本の繊維束２２１を構成する強化繊維の本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながら芯材として優れた強度を発揮させることができる。
また、強化繊維の本数は、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。

繊維束２２１には、１本を構成する強化繊維の本数を増やした繊維束（太束）を用いることもできる。
太束を用いる場合、強化繊維の本数は、例えば、３００００本以上とすることができ、更に４００００本以上とすることができ、更に６００００本以上とすることができる。
一方、太束を用いる場合、強化繊維の本数は、例えば、１５０００００本以下、更に１００００００本以下とすることができる。

（１－３）繊維層
上記繊維層２２は、繊維束２２１が基層２１の一面に並列で配列されることにより、形成されている（図３（ａ），（ｂ）参照）。
繊維層２２の形態は、特に限定されない。この形態は、例えば、基層２１の一面全体に繊維束２２１を配列した構造とすることができ、基層２１の一面の必要な部位にのみ繊維束２２１を配列した構造とすることができる。

繊維層２２は、１本の繊維束２２１のみから構成されてもよいし、複数本の繊維束２２１から構成されてもよい。
繊維層２２が１本の繊維束２２１のみから構成される場合、基層２１の一面を埋めるように１本の繊維束２２１を折りたたんで配置することで実現することができる。この場合、繊維束２２１の折りたたみ形態は、特に限定されない。この折りたたみ形態として、平面視で、蛇腹状、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）等が例示される。
繊維層２２が複数本の繊維束２２１から構成される場合、基層２１の一面を埋めるように複数本の繊維束２２１を引き揃えて配置することで実現することができる。
また、１層の繊維層２２は、１本の繊維束２２１を折りたたんで配置しつつ、それ以外の複数本の繊維束２２１を引き揃えて配置することによって、基層２１の一面を埋めるように形成することもできる。

上述のように、繊維束２２１は、基層２１の一面を埋めるように配列されることで、集積されて、繊維層２２を形成している。
繊維層２２は、繊維束２２１を製織や製編することによって形成されたものではないため、クリンプを設けることなく、繊維束２２１を平面的に配置することができる。
即ち、芯材２０内の繊維層２２は、繊維束２２１の厚さ方向の配向が抑えられ、該繊維束２２１の平坦性を高くすることができる。その結果、繊維束２２１の厚さ方向の配向を介した力の伝搬が抑制されて、優れた衝撃吸収力を発揮できる。とりわけ、厚さ方向の一面側から他面側へ向かって加えられる衝撃力によって、一面側から他面側まで連通して破壊される現象を制止する作用に優れた繊維強化部材１１を得ることができる。

芯材２０は、繊維層２２を１層のみ有するものとすることができるが、繊維層２２を２層以上積層して複数有するものとすることもできる。
図３（ａ），（ｂ）に例示される構成は、芯材２０が繊維層２２を１層のみ有する場合の構成である。
即ち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、芯材２０は、基層２１の一面に繊維束２２１が並列に配列されて形成された１層の繊維層２２を有している。

芯材２０が繊維層２２を複数有する場合の具体例として、図４に例示される構成は、芯材２０が２層の繊維層を有する場合の構成である。
即ち、図４に示すように、芯材２０は、基層２１の一面に繊維束２２１が並列に配列されて形成された第１繊維層２２Ａと、この第１繊維層２２Ａの一面に他の繊維束２２１が層状に配列されて形成された第２繊維層２２Ｂと、を有している。
第１繊維層２２Ａ及び第２繊維層２２Ｂの２層は、１層の基層２１に対し、２層まとめて固定された構成とすることができるが、基層２１に第１繊維層２２Ａが固定されて、その第１繊維層２２Ａに第２繊維層２２Ｂが固定された構成とすることもできる。

繊維層２２を第１繊維層２２Ａ及び第２繊維層２２Ｂの２層有する場合、第１繊維層２２Ａの繊維束２２１の配列方向と、第２繊維層２２Ｂの繊維束２２１の配列方向とは、平行としてもよいが、異なる方向とすることが好ましい。
具体的には、第１繊維層２２Ａの繊維束２２１と、第２繊維層２２Ｂの繊維束２２１とが、交差されるように配置することが好ましい。この際の交差角θは、０度を超えて９０度以下（０度＜θ≦９０度）であることが好ましい。
図４に例示した構成は、第１繊維層２２Ａの繊維束２２１と、第２繊維層２２Ｂの繊維束２２１とが、交差角θを９０度として、交差されている。
なお、以下の文中では、繊維層２２を第１繊維層２２Ａ及び第２繊維層２２Ｂの２層有する場合、繊維束２２１の配列方向に係わらず、基層２１側、つまり内側に配されるものを第１繊維層２２Ａとし、外側に配されるものを第２繊維層２２Ｂとする。

（２）芯材の積み重ね
繊維強化部材１１は、複数枚の芯材２０を有する構成とされている。この構成は、図５、図６で例示されるように、複数枚の芯材２０を、その芯材２０の厚さ方向に積み重ねることで実現することができる。
即ち、図５、図６に示す芯材２０は、図４で例示された構成の芯材２０を、合計で２枚使用し、繊維層２２が外側向き、基層２１が内側向きとなるように、各芯材２０を配したうえで、厚さ方向に積み重ねている。
図５に例示した芯材２０は、図５中で上側となる芯材２０と、同図中で下側となる芯材２０とにおいて、双方の第１繊維層２２Ａの繊維束２２１の配列方向が同方向とされ、双方の第２繊維層２２Ｂの繊維束２２１の配列方向が同方向とされている。
一方、図６に例示した芯材２０は、図６中で上側となる芯材２０と、同図中で下側となる芯材２０とにおいて、いずれか一方の芯材２０における第１繊維層２２Ａの繊維束２２１の配列方向と、他方の芯材２０における第２繊維層２２Ｂの繊維束２２１の配列方向とが同方向とされている。

繊維強化部材１１において、繊維層２２が外側向き、基層２１が内側向きとなるように配された２枚の芯材２０は、互いの基層２１を向かい合わせるようにして、積み重ねられている（図５、図６参照）。
複数の芯材２０が、互いの基層２１を向かい合わせて積み重ねられた構成の利点として、芯材２０の厚さ方向への力の伝搬を、より高度に制御できることが挙げられる。
即ち、繊維層２２（第１繊維層２２Ａ及び第２繊維層２２Ｂ）は、クリンプを有さないことに起因して、厚さ方向への力の伝搬を高度に抑制できる。
一方で、基層２１同士を向かい合わせて配置した層及び層間では、２層の基層２１同士が並んだ構造を有するため、基層２１同士の層及び層間においてその層方向へ力の伝搬を大きくする作用を有する。
つまり、層方向へクラックを形成し易くすることで、厚さ方向へ向けて加わった衝撃力を効率よく層方向へ分散させ、厚さ方向への衝撃力の大きさを弱めることができる。

なお、図５、図６で例示された構成は、繊維層２２を複数有する芯材２０（図４参照）を使用したが、この構成に限らず、繊維層２２を１層のみ有する芯材２０（図３（ｂ）参照）を使用することもできる。この場合、厚さ方向に積み重ねられた２枚の芯材２０は、双方の繊維層２２の繊維束２２１の配列方向を同方向とすることができ、異なる方向とすることもできる。
また、芯材２０は、２枚を積み重ねる構成に限らず、３枚以上を積み重ねる構成とすることもできる。
また、芯材２０は、互いの基層２１を向かい合わせて積み重ねる構成に限らず、互いの繊維層２２を向かい合わせて積み重ねる構成とすることもできる。

（３）マトリックス樹脂
マトリックス樹脂３０は、芯材２０に含浸される樹脂、換言すると芯材２０を埋設している樹脂である（図１、図２参照）。
より具体的に、マトリックス樹脂３０は、繊維強化部材１１の母材となる樹脂である。即ち、マトリックス樹脂３０は、芯材２０の内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）される樹脂である。
マトリックス樹脂３０は、芯材２０の表面を覆うように存在してもよい。
マトリックス樹脂３０の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。

マトリックス樹脂３０の種類は限定されず、種々の樹脂を使用できる。即ち、熱硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよく、これらを併用してもよい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（硬化性ポリエステル樹脂）、ウレタン樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（熱可塑性ポリエステル樹脂）、ポリアミド樹脂等が挙げられる。

なお、図１、図２は、繊維強化部材１１の芯材２０として、図５又は図６で例示された芯材２０を使用した複合部材１０を例示している。即ち、図１、図２に示す繊維強化部材１１は、基層２１と複数の繊維層２２とを有する２枚の芯材２０が、マトリックス樹脂３０に内包されて形成されたものである。

〈２〉金属部材
上記金属部材１２は、繊維強化部材１１と接合されて、複合部材１０を構成するものである。
金属部材１２は、複合部材１０の接合箇所１３において、その一部が繊維強化部材１１の内部に挿入されている（図１、図２参照）。
繊維強化部材１１の内部に挿入された金属部材１２の一部は、繊維強化部材１１の芯材２０に含浸されたマトリックス樹脂３０が、所謂、接着剤として機能することにより、繊維強化部材１１と接着されて、一体化されている。

金属部材１２は、形状や、サイズ及び厚さ等の寸法について、特に限定されず、複合部材１０の用途に応じて適宜設定される。
通常、複合部材１０の用途は、自動車部品や建材であり、こうした用途に応じた金属部材１２として、本発明の複合部材１０を他部材と連結、締結、溶接等するための金具が挙げられる。
こうした金具としては、他部材に対して回動自在とするヒンジ金具、他部材に対して固定されるブラケット金具やジョイント金具等の連結金具、他部材に対して支持されるステー金具、他部材に対して所定角度で固定等されるアングル金具、他部材に対して締結される締結金具などが挙げられる。

金属部材１２の形状について、接合箇所１３で繊維強化部材１１の内部に挿入される一部、つまり複数枚の芯材２０の間に差し挟まれる一部の形状は、平板状であることが好ましい。この場合、接合箇所１３において、繊維強化部材１１の厚みが増すことを抑制することができる。
金属部材１２の形状は、芯材２０の間に差し挟まれる一部の形状は平板状であることが好ましいが、その他の部位の形状は、上述した用途等に応じて、例えば平板状、長板状、断面Ｌ字状、平面Ｔ字状、フック状、棒状など、いずれの形状とすることができ、特に限定されない。

金属部材１２に使用される金属材料は、特に限定されず、用途等に応じたものが適宜選択される。金属材料の具体例として、鉄、鉄鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ステンレス鋼等が挙げられる。通常、金属材料としては、鉄鋼、アルミニウム合金等が選択される。

金属部材１２は、マトリックス樹脂３０との親和性の向上を目的として、表面処理がなされたものを用いることができる。この表面処理としては、例えば、コロナ処理、ブラスト処理、プライマー処理等が挙げられる。また、金属部材１２に表面処理がなされたものを用いる場合の利点として、金属部材１２とマトリックス樹脂３０との親和性が高まることによる、アンカー効果による接着力の向上や、接合箇所１３の強度や剛性の向上が挙げられる。
なお、表面処理は、金属部材１２の全体に施すことができるが、繊維強化部材１１の内部に挿入される一部にのみ施すこともできる。

金属部材１２は、複合部材１０の接合箇所１３において、芯材２０に係止されるアンカー部１２Ａを有する構成とすることができる（図７、図８参照）。
金属部材１２にアンカー部１２Ａが形成されている場合の利点として、アンカー部１２Ａが芯材２０に係止され、繊維強化部材１１の内部からの金属部材１２の抜け出しが抑制されることによる、接合箇所１３の強度の向上が挙げられる。

図７に例示されるアンカー部１２Ａは、金属部材１２の端部が折り曲げられて形成されている。
即ち、図７に示すように、アンカー部１２Ａは、金属部材１２の先端部が、その金属部材１２の板厚方向で上向きに折り曲げられることにより、１つが形成されている。
アンカー部１２Ａは、図７中で上側に配された芯材２０に食い込むようにして、その芯材２０に係止されている。

図８に例示されるアンカー部１２Ａは、金属部材１２の周縁部が切り欠かれて形成されている。即ち、図８に示すように、アンカー部１２Ａは、金属部材１２の周縁部の２箇所が、凹状に切り欠かれることにより、複数（図中で２つ）が形成されている。これらアンカー部１２Ａは、内側に芯材２０が圧入されるようにして、その芯材２０に係止されている。
なお、金属部材１２の周縁部が切り欠かれてアンカー部１２Ａが形成されている場合には、芯材２０の一部を切り抜く等して、アンカー部１２Ａの形状に応じた凸状部を芯材２０に設けることにより、芯材２０と金属部材１２とを平面視で相補的形状にした構成とすることができる。この構成の利点として、繊維強化部材１１の内部からの金属部材１２の抜け出しを好適に抑制できることが挙げられる。

アンカー部１２Ａの形状は、特に限定されず、図７、図８に例示される形状の他、爪状や、複数の凹部や凸部からなるおろし金状等とすることができる。
アンカー部１２Ａの個数は、特に限定されず、図７に例示のように１つのみとしてもよく、図８に例示のように２つとしてもよく、あるいは３つ以上としてもよい。

〈３〉接合箇所
複合部材１０は、繊維強化部材１１と金属部材１２の接合箇所１３において、複数枚の芯材２０の間に、金属部材１２の一部が差し挟まれた構造を有している（図１、図２参照）。
即ち、接合箇所１３において、繊維強化部材１１と金属部材１２は、２枚の芯材２０の間に金属部材１２の一部が差し挟まれることにより、接合方向で互いが略直線状に並んだ状態、つまり直列な状態で接合されている。
直列な状態で接合された繊維強化部材１１と金属部材１２の接合箇所１３では、繊維強化部材１１と金属部材１２の各中心軸が略同軸上に存在する。

本発明の複合部材１０は、接合箇所１３に荷重が加わった場合、繊維強化部材１１と金属部材１２の各中心軸が相互に位置ずれしていることで互いを剥離させるように応力が働く剥離モードが発生し難く、強度向上を図ることができる。
また、複合部材１０は、接合箇所１３において、金属部材１２と締結するための穴等を繊維強化部材１１に設ける必要がない。つまり、接合箇所１３において、繊維強化部材１１は、強度を向上させる強化繊維がその途中で途切れたり、切断されたり、あるいは強化繊維（繊維層２２）の存在しない箇所が形成されたりすることがなく、金属部材１２との接合のために強度低下する部分が形成されない。

接合箇所１３において、金属部材１２は、マトリックス樹脂３０が接着剤として機能することにより、繊維強化部材１１と接着されている。
この接着について、金属部材１２は、繊維強化部材１１を構成する２枚の芯材２０の間に差し挟まれていることから、各芯材２０と接触する面、つまり表面と裏面の両面が、接着面とされている。
本発明の複合部材１０の金属部材１２は、通常のオフセット状態で繊維強化部材と接合される金属部材の接着面が表面又は裏面の何れか一面であることに比べ、表面及び裏面の両面が接着面となることから、接着面の拡大を図ることができ、強度の向上を図ることができる。

上述したように、繊維強化部材１１において、２枚の芯材２０は、互いの基層２１を向かい合わせるようにして、積み重ねられている（図５、図６参照）。
接合箇所１３において、金属部材１２は、２枚の芯材２０の間、具体的には、各芯材２０の基層２１の間に差し挟まれている（図１、図２参照）。
つまり、接合箇所１３における芯材２０は、基層２１が金属部材１２と接するように配されている。

基層２１を金属部材１２と接するように芯材２０が配される利点として、繊維層２２と金属部材１２との接触を避けることで、電食を防止できることが挙げられる。
即ち、繊維層２２を構成する強化繊維として炭素繊維が用いられる場合、金属部材１２の金属材料に鉄鋼やアルミニウムやアルミニウム合金が使用されていると、繊維層２２と金属部材１２との接触によって電食が発生することにより、金属部材１２が腐食してしまう場合がある。
このため、金属部材１２は、繊維層２２との接触を避けることが好ましく、芯材２０が基層２１を金属部材１２と接触させるように配されることにより、電食の発生を防止することができる。

芯材２０が繊維層２２を複数有する場合、接合箇所１３における芯材２０は、繊維強化部材１１を構成する芯材２０に比べて、繊維層２２の層数が減じられた構成とすることができる。
繊維強化部材１１と金属部材１２の接合箇所１３について、複数枚の芯材２０の間に金属部材１２の一部が差し挟まれた構造とする場合、通常、接合箇所における複合部材の厚さは、差し挟まれた金属部材の厚み分だけ増してしまう。
一方、接合箇所１３における芯材２０について、繊維層２２の層数を減じた場合、複合部材１０の厚さが接合箇所１３で金属部材１２の厚み分だけ増すことが抑制され、複合部材１０全体で厚さを略均一にできる。

具体的に、接合箇所１３において芯材２０の繊維層２２の層数が減じられた構成は、図１、図２で例示されるように、接合箇所１３に存在する芯材２０の繊維層２２を、第２繊維層２２Ｂのみとするか、又は、第１繊維層２２Ａのみとすることで、実現することができる。
即ち、図１で例示される複合部材１０の接合箇所１３では、繊維強化部材１１を構成する芯材２０は、金属部材１２との接合方向において、第１繊維層２２Ａの長さが、第２繊維層２２Ｂの長さに比べ、短くなるように形成されている。
このため、繊維強化部材１１を構成する芯材２０の繊維層２２が第１繊維層２２Ａと第２繊維層２２Ｂの２層であるのに対し、接合箇所１３に存在する芯材２０の繊維層２２は、第２繊維層２２Ｂの計１層のみであり、層数が減じられている。

図２で例示される複合部材１０の接合箇所１３では、繊維強化部材１１を構成する芯材２０は、金属部材１２との接合方向において、第２繊維層２２Ｂの長さが、第１繊維層２２Ａの長さに比べ、短くなるように形成されている。
このため、接合箇所１３に存在する芯材２０の繊維層２２は、第１繊維層２２Ａの計１層のみであり、層数が減じられている。
また、図２で例示される構成は、接合箇所１３において、２枚の芯材２０の間に金属部材１２が差し挟まれることにより、芯材２０の第１繊維層２２Ａと基層２１は、金属部材１２を避けるようにして、外側へ向けて屈曲している。

上述のように、第１繊維層２２Ａと第２繊維層２２Ｂとで、金属部材１２との接合方向における長さを変える場合の具体的な方法として、それぞれの繊維層を形成する繊維束２２１の束数を増減したり、基層２１上における繊維束２２１の配列位置を変更したりする方法が挙げられる。

［２］自動車用シート
本発明の自動車用シートは、上述した複合部材からなる部位を備えている。
自動車用シートは、シートクッションフレーム５０と、シートバックフレーム６０と、リクライナ７０と、を備えるシートフレーム４０を有している（図９参照）。上述した複合部材１０は、シートフレーム４０のシートバックフレーム６０に適用することができる。
シートバックフレーム６０は、シートバックシェル６１と、左右一対のアッパアーム６２とを備えている。複合部材１０を構成する繊維強化部材１１は、シートバックシェル６１に適用することができる。複合部材１０を構成する金属部材１２は、アッパアーム６２に適用することができる。

即ち、本発明の自動車用シートは、
複数枚のシート状の芯材にマトリックス樹脂が含浸されて構成される繊維強化部材からなるシートバックシェルと、前記シートバックシェルと接合される金属部材からなるアッパアームと、を備える複合部材からなるシートバックフレームを備え（図９参照）、
前記シートバックフレームは、前記シートバックシェルと前記アッパアームの接合箇所において、厚さ方向に積み重ねられた複数枚の前記芯材の間に、前記アッパアームの一部が差し挟まれた構造を有することができる（図１０参照）。

以下、自動車用シートのシートフレームについて、詳しく説明する。
シートフレームは、自動車用シートの骨格を構成するものであり、このシートフレームの表面に、図示しないクッションや、カバー等といった外装材が取り付けられて、自動車用シートが構成される。
図９に示すように、シートフレーム４０は、シートクッションフレーム５０と、シートバックフレーム６０と、リクライナ７０と、を備えている。

シートクッションフレーム５０は、自動車用シートの座面部分の骨格を構成するものである。シートクッションフレーム５０は、左右一対のサイドフレーム５１と、これらサイドフレーム５１の前端部の間を連結するフロントパイプ５２と、これらサイドフレーム５１の後端部の間を連結するリヤパイプ５３と、を備えている。
サイドフレーム５１には、シートクッションフレーム５０とシートバックフレーム６０との連結に用いられるロアアーム部５１Ａが設けられている。このロアアーム部５１Ａは、サイドフレーム５１の後端部の上縁部分を、半円板状に上側へ突出させて形成されている。
シートクッションフレーム５０には、図９中に二点鎖線で示すように、クッションパッド５４が、シートフレーム４０を覆うように取り付けられる。
そして、シートクッションフレーム５０、クッションパッド５４等が外装材（図示略）によって覆われることにより、自動車用シートの座面部分が構成される。

シートバックフレーム６０は、自動車用シートの背もたれ部分の骨格を構成するものである。シートバックフレーム６０は、シートバックシェル６１と、左右一対のアッパアーム６２とを備えている。
シートバックシェル６１は、背もたれ時のホールド感を高めるように、乗員の上半身の後側の外形形状に適合した形状として、全体で凹面の立体形状に形成されている。
アッパアーム６２は、自動車用シートの幅方向の左右両端部において、シートバックシェル６１の下端から下方へ突出するように設けられている。このアッパアーム６２は、シートクッションフレーム５０とシートバックフレーム６０との連結に用いられるものであり、シートバックシェル６１に接合されて、固定されている。
シートバックフレーム６０には、例えば、乗員の上半身と接触する部位等に、図示しないバックパッドが取り付けられる。そして、シートバックフレーム６０、バックパッド等が外装材（図示略）によって覆われることにより、自動車用シートの背もたれ部分が構成される。

リクライナ７０は、シートクッションフレーム５０に対してシートバックフレーム６０を回動可能に連結するものである。
即ち、シートバックフレーム６０のアッパアーム６２は、自動車用シートの幅方向において、シートクッションフレーム５０のロアアーム部５１Ａよりも内側に位置するとともに、ロアアーム部５１Ａと対向するように配置されている。
リクライナ７０は、アッパアーム６２とロアアーム部５１Ａとの間に組み付けられており、シートバックフレーム６０とシートクッションフレーム５０とを連結している。
そして、図示しないレバー等を用いて、リクライナ７０を操作することにより、シートバックフレーム６０は、リクライナ７０を中心として、図９中に示す矢印方向に回動可能とされ、背もたれ角度を任意の角度に調節することができるように構成されている。

上記のシートフレーム４０において、シートバックフレーム６０は、上述した複合部材１０からなる部位である。
図１０は、図９に示すＸ－Ｘ指示線における平断面図である。この図１０に示されるように、シートバックフレーム６０のシートバックシェル６１は、繊維強化部材１１からなる部位である。つまり、シートバックシェル６１は、複数枚（図１０中では２枚）のシート状の芯材２０にマトリックス樹脂（図示略）が含浸されて構成されている。
シートバックフレーム６０において、アッパアーム６２は、繊維強化部材１１であるシートバックシェル６１と接合される上述の金属部材１２からなる部位である。つまり、アッパアーム６２は、上述の金属材料を用いて形成された金属部材である。このアッパアーム６２は、厚さ方向に積み重ねられた複数枚の芯材２０の間に、その一部である上部（図９参照）が差し挟まれた構造を有している。
シートバックフレーム６０は、繊維強化部材１１であるシートバックシェル６１を構成する複数枚の芯材２０の間に、金属部材１２であるアッパアーム６２の上部が差し挟まれた構造を有しており、複合部材１０を構成している。

本発明の自動車用シートは、複合部材１０からなる部位として、シートバックフレーム６０を備えている。
複合部材１０からなるシートバックフレーム６０は、繊維強化部材１１からなるシートバックシェル６１と、金属部材１２からなりシートバックシェル６１に接合されるアッパアーム６２とが、互いの中心軸を略一致させた状態で接合されている。
また、シートバックシェル６１とアッパアーム６２は、ボルトやナット等の締結部材を用いることなく接合されており、締結箇所への応力集中等による強度低下を防止されている。

［３］自動車用部品
本発明の自動車用部品は、上述した複合部材からなる部位を備えている。
このような自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。

［４］その他
本発明の複合部材からなる部位を備えているものとして、上述した自動車用シート、自動車用部品の他に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。
即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥等）の表装材、構造材、更には、ユニットバス、浄化槽などを挙げることができる。
その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等を挙げることもできる。また、家電製品（薄型ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等）の筐体及び構造体などの成形体を挙げることもできる。

１０；複合部材、
１１；繊維強化部材、
１２；金属部材、１２Ａ；アンカー部、
１３；接合箇所、
２０；芯材、
２１；基層、
２２；繊維層、２２Ａ；第１繊維層、２２Ｂ；第２繊維層、
２２１；繊維束、
３０；マトリックス樹脂、
４０；シートフレーム、
５０；シートクッションフレーム、５１；サイドフレーム、５１Ａ；ロアアーム部、５２；フロントパイプ、５３；リヤパイプ、５４；クッションパッド、
６０；シートバックフレーム、６１；シートバックシェル、６２；アッパアーム、
７０；リクライナ。

Claims (8)

1. 複数枚のシート状の芯材にマトリックス樹脂が含浸されて構成される繊維強化部材と、前記繊維強化部材と接合される金属部材と、を備える複合部材であって、
   前記繊維強化部材と前記金属部材の接合箇所において、厚さ方向に積み重ねられた複数枚の前記芯材の間に、前記金属部材の一部が差し挟まれた構造を有し、
   前記芯材は、基層と、前記基層の一面に繊維束が配列されて形成された繊維層と、を備え、
   前記基層は、樹脂繊維又は植物性繊維からなり、
   前記繊維束は、炭素繊維を含み、
   前記接合箇所における前記芯材は、前記基層が前記金属部材と接するように配されていることを特徴とする複合部材。
2. 前記繊維束は、前記基層に縫着されている請求項１に記載の複合部材。
3. 前記繊維強化部材を構成する前記芯材は、前記繊維層を複数有し、
   前記接合箇所における前記芯材は、前記繊維強化部材を構成する前記芯材に比べて、前記繊維層の層数が減じている請求項１又は２に記載の複合部材。
4. 前記接合箇所において前記金属部材は、前記芯材に係止されるアンカー部を有する請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の複合部材。
5. 前記アンカー部は、前記金属部材の端部が折り曲げられて形成されている請求項４に記載の複合部材。
6. 前記アンカー部は、前記金属部材の周縁部が切り欠かれて形成されている請求項４に記載の複合部材。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複合部材からなる部位を備えることを特徴とする自動車用シート。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複合部材からなる部位を備えることを特徴とする自動車用部品。

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