專利名稱：功能性板及其接合方法
技術領域：
本發明涉及電動汽車用地板等所使用的、在內部配置了用于通信、控制或電力供給的各種配線或電子零件等導電體的功能性板及其接合方法。
背景技術：
近年來，由于不排出廢氣、噪音小等原因，電動汽車的開發盛行，一部分已經實用化。電動汽車中，行駛所必需的電力的全部或一部分通過車載的電池獲得，并驅動電動機進行行駛。另外，制動裝置以及車輛運動機構、電動車窗、雨刮器、內飾品采用電子控制方式均成為主流，通過電池取得需要的電力并進行動作。需要這些電力的電子器件類需要使用電線、信號線等將電池和電子器件類連接起來。電子零件日益輕薄短小化，隨之零件數量也增大，但隨著電子零件數量增大，連接電池和電子器件類的被覆電線的使用量增大。另外，由于需要使電線沿著電子器件類的形狀、構造配置，因此，電線或信號線的長度長于必要長度，線束的重量增加、電阻增大導致的損失增加這些課題變得突出。另外，因電線的捆束以及固定配件等的設計制造、配件以及電線的安裝調整、復雜的配線作業導致的工序增加等的制造成本也增大。作為解決這些課題的手段，已知有將電線一體成形的成形體模塊或將電線埋設在功能性板中的手段(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。專利文獻1 日本特開2002-95139號公報專利文獻2 日本特開昭63-285808號公報在專利文獻1中，提出了一種成形體模塊的周邊構造以及成形體模塊的制造方法，通過使電線與汽車用車頂襯里一體化，能夠減少零件數量，能夠將成形體內部的電線和各種電氣安裝件簡單且迅速地電連接。在一體成形有這些電線的成形體模塊中，對電線截面方向的剛性以及強度提高，但若作用有彎曲載荷以及碰撞載荷等的外力，則由于會從成形體模塊表面發生龜裂，或是成形體從電線周邊破裂，因此存在電線容易斷裂的問題。另外，在專利文獻2的情況下，對于飛機以及汽車等大型產品來說，為了制造埋設了電線集合體的一體成形品，存在因需要大型的成形設備、設置所述設備的場地、成形所需要的極大的成本、成品率降低以及不良品的處置導致成本增大的問題。
發明內容
本發明的課題在于提供一種輕量的功能性板，能夠解決所述現有技術的問題點， 并能夠相互容易地接合、分解。本發明的功能性板，其特征在于，具有板部件主體；被具有耐熱絕緣性的半固化狀樹脂覆蓋的導電體；以及將所述導電體加強固定在所述板部件主體中的具有連續長絲 (filament)的加強纖維，所述功能性板被形成為，從通過一體成形而成形的所述板部件的端面使所述導電體的一端部和另一端部露出。另外，功能性板的特征在于，具有含浸了熱固性樹脂并被層疊的纖維片；在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；以及配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維。另外，功能性板的特征在于，具有在板面方向上沿多個方向配置的纖維片；在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維，功能性板通過樹脂注入而一體成形。另外，所述板部件中的露出了所述導電體的一端部和另一端部的端面具有能夠相互以榫接狀接合、分解的凹部和凸部。另外，多個所述功能性板經由端面相互接合，并且各功能性板的所述導電體端部進行電連接，從而形成新的功能性板。另外，設置與所述功能性板的上表面接合的具有導電體的功能性板，使雙方的導電體端部電連接。在所述導電體端部設有焊料層。另外，特征在于將所述功能性板作為汽車的構造體使用。而且，本發明的功能性板的接合方法，用于對多個功能性板進行接合，所述功能性板具有板部件主體；被具有耐熱絕緣性的半固化狀樹脂覆蓋的導電體；以及將所述導電體加強固定在所述板部件主體中的具有連續長絲的加強纖維，并且被形成為，從通過一體成形而成形的所述板部件的端面使所述導電體的一端部和另一端部露出，所述功能性板的接合方法的特征在于在所述多個功能性板中，使一個功能性板中的露出有所埋設的所述導電體的端部的端面和另一個功能性板中的露出有所埋設的所述導電體的端部的端面面接觸，并使導電體電連接，進行接合、分解。而且，本發明的功能性板的接合方法的特征在于，對功能性板進行接合、分解，所述功能性板具有含浸了熱固性樹脂并被層疊的纖維片；在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；以及配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維。而且，本發明的功能性板的接合方法的特征在于，對功能性板進行接合、分解，所述功能性板通過樹脂注入而一體成形，并具有在板面方向上沿多個方向配置的纖維片； 在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；以及配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維。所述板部件的露出了所述導電體的一端部和另一端部并被接合的一對端面具有能夠相互以榫接狀接合的凹部和凸部。而且，在所述功能性板端面露出的所述導電體的端部具有焊料層，在所述功能性板接合后，使所述焊料層熔融而進行電連接。發明的效果本發明具有板部件主體；被具有耐熱絕緣性的半固化狀樹脂覆蓋的導電體；以及將所述導電體加強固定在所述板部件主體中的具有連續長絲的加強纖維，并且被形成為，從通過一體成形而成形的所述板部件的端面使所述導電體的一端部和另一端部露出， 由此，能夠得到一種功能性板，相對于彎曲載荷以及碰撞載荷導電體不容易斷線。另外，能夠降低配線時的加工工時或組裝時的配線工時，而且能夠減少配線產生的零件數量。而且， 在發生斷線時等能夠在最小限度的范圍內容易地分解并更換故障部位。
圖1是表示應用了本發明的電動汽車的示意圖。
圖2是本發明的實施例1的功能性板的立體圖。圖3是表示本發明的實施例2的功能性板的立體圖。圖4是表示本發明的實施例2的功能性板的機械接合構造的立體圖。圖5是表示本發明的實施例2的功能性板的電接合構造的剖視圖。圖6是表示本發明的實施例3的功能性板的機械接合構造的立體圖。
具體實施例方式以下，基于附圖具體說明將本發明應用于電動汽車的車身構造中的例子。實施例1圖1是表示應用了本發明的電動汽車的示意圖，在沿電動汽車1的前后方向由碳纖維增強樹脂制成的板部件9中，通過一體成形埋設有作為導電體的供電線2。附圖標記3 表示在供電線的電接合中使用的端部，附圖標記4為電池，附圖標記5為驅動用電動機，附圖標記6為控制單元，附圖標記7為前輪，附圖標記8為后輪。這里，作為構成本發明中的構成功能性板的板部件9的母材的樹脂材料，一般使用熱固性樹脂、熱塑性樹脂，但優選使用成形品的剛性、強度優良的熱固性樹脂。作為熱固性樹脂，例如有不飽和聚酯、乙烯酯、環氧樹脂、可熔酚醛樹脂型苯酚、尿素 三聚氰胺、聚酰亞胺，有這些樹脂的共聚體、改性體，以及將這些中的至少兩種混合后的樹脂。為了提高耐碰撞性，還可以添加彈性體或橡膠成分。尤其，從成形品的機械特性的觀點考慮，優選環氧樹脂。另外，作為本發明中的板部件9的增強纖維束的纖維原料，能夠使用例如鋁纖維、 黃銅纖維、不銹鋼纖維等金屬纖維、玻璃纖維、聚丙烯腈類、人造纖維類、木質類、浙青類的碳纖維以及石墨纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚芳族聚酰胺纖維、PBO纖維、聚苯硫纖維、聚酯纖維、亞克力纖維、尼龍纖維、聚乙烯纖維等有機纖維、以及碳化硅纖維、氮化硅纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、硼纖維等。這些纖維可以單獨使用或兩種以上并用。這些纖維原料， 可以是實施了表面處理的。作為表面處理，有金屬的被覆處理、利用耦合劑的處理、利用施膠劑的處理、添加劑的附著處理等。作為纖維原料，最優選使用比重小、高強度、高彈性模量的碳纖維。圖2是表示通過一體成形加工而埋設有三根相互獨立的、由半固化狀的苯酚樹脂覆蓋的供電線2的板部件9的立體圖。板部件9的制造方法如下。即，在表面涂布了脫模劑的金屬模之上，貼合而層疊多張含浸了環氧樹脂的碳纖維片10。在碳纖維片10的層疊完成了一部分的階段，將覆蓋了半固化狀態的苯酚樹脂的供電線2配置在已層疊的碳纖維片10的所希望的位置上。再從其上再次貼合而層疊其他的碳纖維片10，完成剩下的層疊。然后，在設于板部件9內部的供電線2的周邊，將作為具有連續長絲的加強纖維的碳纖維11沿板部件9的板厚方向織入，然后通過一體成形加工進行加壓加熱成形。若在貼合碳纖維片10而制作的板部件9內部埋設供電線2，則提高了板部件9的向供電線截面方向的強度以及剛性，但是，在作用有彎曲載荷以及碰撞載荷等外力的情況下，有可能在板部件9內部發生龜裂，供電線2從板部件剝離，碳纖維片10發生層間剝離。在實施例1中，由于在設于碳纖維片10內部的供電線2的周邊，進一步將碳纖維11沿板部件9的板厚方向織入，然后通過一體成形加工而成形，由此，在板部件9上作用有彎曲應力的情況下，能夠提高針對供電線2周邊發生的引起龜裂以及裂紋的應力的阻力， 能夠防止發生這些缺陷。這里，將碳纖維11作為加強纖維設在板部件9上的結構不限于上述實施例說明的結構，還可以將供電線和所需數量的加強纖維預先在對加強有效的各方向上拉齊后設置在模內，并注入環氧樹脂，使用加壓加熱的一體成形方法進行成形。作為覆蓋供電線2的半固化狀的樹脂材料，從耐熱性、耐電絕緣性的觀點考慮，優選使用環氧樹脂、可熔酚醛樹脂型苯酚樹脂。另外，供電線2只要能夠導通電則沒有特別限定，除了電線以外，還可以使用銅等金屬導體。實施例2圖3示出了本發明的板部件9的實施例2。圖3是表示板部件9的一部分的圖，埋設了相互獨立的三根供電線。在本實施例中，板部件9的車輛前方端面形成為凸部12，車輛后方向端面形成為凹部13。通過該構造，能夠在一方的板部件9的凸部12上嵌合另一方的板部件9的凹部 13。S卩，在實施例2中，如圖4所示，使一方的板部件9的凸部12和已經組裝固定在車輛上的一對板部件9’的凹部13的凹凸輪廓大致一致，并使其沿板部件9的長度方向滑動從而能夠進行各板部件9的嵌合以及組裝。在實施例2中，作為對一方的板部件9和另一方的板部件9’進行接合的手段，例示了通過榫接構造使其接合而一體化的構成，但除此之外，還有使用螺栓、螺釘、鉚釘等機械結合手段使其接合而一體化的構成等各種手段，還可以根據需要并用這些手段。下面，利用附圖5詳細說明實施例2中的電接合構造。在板部件9的凸部12以及凹部13上，供電線2 —方的端部3在板部件9的凸部12露出，供電線2另一方的端部3在板9的凹部13的表面露出。使一方的板部件9和另一方的板部件9’嵌合并組裝后，供電線2的一方的在凸部12的端部3和供電線2的另一方的在凹部13的端部3面接觸。在實施例2中，在組裝前有供電線2露出的表面3上，預先設置熔點為139°C的Sn-57Bi的低熔點無鉛焊料層S，在使板部件嵌合并組裝后，通過加熱光束使接合部周邊加熱，并使焊料層 S熔融從而進行電接合。在實施例2中，作為導電體的電接合手段，使用熔點為139°C的Sn_57Bi的低熔點焊料，但是，除此以外，還能夠使用熔點為139°C的Sn-56Bi-lAg、熔點為117°C的Sn-52L·!等的低熔點無鉛焊料。通過使用熔點在大致110°C到150°C左右的范圍內的低熔點無鉛焊料， 能夠抑制因焊料接合時的加熱對板部件構造體的熱影響以及焊料冷卻凝固時的變形應力。實施例3圖6示出了本發明的實施例3。設置從板部件9的表面垂直地到達供電線2的開放孔14。使設在另外的板部件9”上的連接部15嵌合到開放孔14中，由此，使在開放孔14 的表面露出的供電線2的端部16和通過所述手段埋設在另一方的板部件9”中的供電線17 的端部18接觸。然后，通過所述加熱光束，使預先設在端部16以及端部18上的低熔點焊料熔融而電連接。通過實施例3的構成，能夠在不受板部件9的方向制約的情況下，對設于
7板部件9內部的供電線2與電池4和驅動用電動機5以及電驅動的零件進行連接。在實施例3中，作為對一方的板部件9和另一方的板部件9”進行接合的手段，例示了使其機械嵌合并一體化的構成，但除此以外，還有采用螺栓、螺釘、鉚釘等的機械結合手段進行一體化的構成等，還可以根據需要并用這些手段。若使用實施例2、3所示的組裝式板部件的構成，則還具有以下優點能夠僅對由于與在行駛中產生的來自路上的飛石或障礙物發生碰撞、或交通事故等而主體受損、或者供電線2斷線的板部件9通過再加熱等除去焊料后部分拆除，并更換為新的板部件，所以， 能夠將作業成本、用戶的修理以及維護費用抑制到最小限度。以上，對本發明的實施例進行了說明，但本發明不限于這樣的實施例，在不脫離本發明主旨的范圍內能夠實施各種方式。例如，在本實施例中，作為埋設了供電線2的板部件9的構成材料，例示了層疊碳纖維增強樹脂的例子，但在本發明中，材質不限于此，能夠廣泛地應用短纖維加強復合材料以及編織物構造復合材料。另外，在板部件9中，作為導電體，除了供電線2以外，還能夠埋設向使用者通知板部件9的溫度變動的熱電偶傳感器、通知板部件9的變形量的應變傳感器、向使用者通知板部件9的破裂以及損傷的光纖等的電信號線。另外，對于供電線2在板部件內的配置，只要按照所述方法設置加強纖維11，則相對于板部件9的板厚方向中央部，也可以使供電線2的設置位置在板厚方向上偏置，或在板厚方向上并列兩根以上供電線2。而且，即使由于供電線2的偏置等，在板部件9的表面或背面的某一方產生凹凸也沒關系。附圖標記的說明1…電動汽車2、17…供電線3、16、18 …端部9、9，…板部件10…碳纖維片11…碳纖維12…凸部13…凹部14…開放孔15…連接部S…焊料層
權利要求
1.一種功能性板，其特征在于，具有板部件主體；被具有耐熱絕緣性的半固化狀樹脂覆蓋的導電體；以及將所述導電體加強固定在所述板部件主體中的具有連續長絲的加強纖維，所述功能性板被形成為，從通過一體成形而成形的所述板部件的端面使所述導電體的一端部和另一端部露出。
2.如權利要求1所述的功能性板，其特征在于，具有含浸了熱固性樹脂并被層疊的纖維片；在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；以及配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維。
3.如權利要求1所述的功能性板，其特征在于，具有在板面方向上沿多個方向配置的纖維片；在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；以及配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維，所述功能性板通過樹脂注入而一體成形。
4.如權利要求1 3的任一項所述的功能性板，其特征在于，所述板部件中的露出了所述導電體的一端部和另一端部的端面具有能夠相互以榫接狀接合、分解的凹部和凸部。
5.如權利要求1 3的任一項所述的功能性板，其特征在于，多個所述功能性板經由端面相互接合，并且各功能性板的所述導電體端部進行電連接，從而形成新的功能性板。
6.如權利要求1 5的任一項所述的功能性板，其特征在于，設置與所述功能性板的上表面接合的具有導電體的功能性板，使雙方的導電體端部電連接。
7.如權利要求6所述的功能性板，其特征在于，在所述導電體端部設有焊料層。
8.一種電動汽車，其特征在于，將權利要求1 7的任一項所述的功能性板作為構造體使用。
9.一種功能性板的接合方法，用于對多個功能性板進行接合，所述功能性板具有板部件主體；被具有耐熱絕緣性的半固化狀樹脂覆蓋的導電體；以及將所述導電體加強固定在所述板部件主體中的具有連續長絲的加強纖維，并且被形成為，從通過一體成形而成形的所述板部件的端面使所述導電體的一端部和另一端部露出，所述功能性板的接合方法的特征在于在所述多個功能性板中，使一個功能性板中的露出有所埋設的所述導電體的端部的端面和另一個功能性板中的露出有所埋設的所述導電體的端部的端面面接觸，并使導電體電連接，進行接合、分解。
10.如權利要求9所述的功能性板的接合方法，其特征在于，對功能性板進行接合、分解，所述功能性板具有含浸了熱固性樹脂并被層疊的纖維片；在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；以及配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維。
11.如權利要求9所述的功能性板的接合方法，其特征在于，對功能性板進行接合、分解，所述功能性板通過樹脂注入而一體成形，并具有在板面方向上沿多個方向配置的纖維片；在所述纖維片中埋設成形的所述導電體；以及配置在所述纖維片間以對所述纖維片和導電體的相互接合進行加強的所述加強纖維。
12.如權利要求9 11的任一項所述的功能性板的接合方法，其特征在于，所述板部件的露出了所述導電體的一端部和另一端部并被接合的一對端面具有能夠相互以榫接狀接合的凹部和凸部。
13.如權利要求9 11的任一項所述的功能性板的接合方法，其特征在于，在所述功能性板端面露出的所述導電體的端部具有焊料層，在所述功能性板接合后，使所述焊料層熔融而進行電連接。
全文摘要
本發明提供一種輕量的功能性板，能夠解決在一體成形有導電體的功能性板中作用彎曲載荷以及碰撞載荷等時產生龜裂或成形體從導電體周邊破裂、導電體容易斷裂的問題，并能夠容易地進行接合、分解。功能性板具有板部件主體；被具有耐熱絕緣性的半固化狀樹脂覆蓋的導電體；以及將所述導電體加強固定在所述板部件主體中的具有連續長絲的加強纖維，該功能性板被形成為，從通過一體成形而成形的所述板部件的端面使所述導電體的一端部和另一端部露出。
文檔編號B60R16/02GK102224039SQ20098014654
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月19日 優先權日2008年11月21日
發明者澤田貴彥, 青山博 申請人:株式會社日立制作所