JPH0442981B2 - - Google Patents
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- JPH0442981B2 JPH0442981B2 JP59191720A JP19172084A JPH0442981B2 JP H0442981 B2 JPH0442981 B2 JP H0442981B2 JP 59191720 A JP59191720 A JP 59191720A JP 19172084 A JP19172084 A JP 19172084A JP H0442981 B2 JPH0442981 B2 JP H0442981B2
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- Japan
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- coil spring
- fiber
- fibers
- composite material
- reinforced composite
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/82—Cores or mandrels
- B29C53/821—Mandrels especially adapted for winding and joining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/02—Bending or folding
- B29C53/12—Bending or folding helically, e.g. for making springs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/10—Cords, strands or rovings, e.g. oriented cords, strands or rovings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2707/00—Use of elements other than metals for preformed parts, e.g. for inserts
- B29K2707/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/774—Springs
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、繊維強化複合材料を用いてコイルば
ねを作製するための方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、繊維強化複合材料を用いてコイルばねを
製造する方法として下記のものが知られている。 繊維強化複合材料を円筒状に成形した後所望
の形状に切断する方法。 予め樹脂含浸した繊維束を溝付の心金に巻回
成形する方法。 予め樹脂含浸した繊維束を可撓性チユーブ内
に入れ成形後チユーブを取り除く方法。 予め樹脂含浸した繊維束を捩つたものを可撓
性の丸棒に巻回後、更に溝付の心金に巻回して
成形する方法。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来の繊維強化複合材料を用いたコイルば
ねの各種製造方法には下記の欠点があつた。各番
号は上記製造方法の各番号に対応する。 引張方向に繊維を配向させることが困難であ
り、またそれ故に所望の形状に切断する際、連
続繊維を部分的に切断してしまう危険性大であ
り、強度的に不充分かつ不安定なものしか得ら
れない。また、材料の損失も大きい。 上記のような連続繊維を切断することは無い
が、脱型が非常に困難であり、この脱型時に製
品の破損を伴う危険性大である。このため生産
性が低い製造方法である。 成形時に形状がくずれるため、安定した製品
が得がたい。 成形が非常に煩雑であり、また繊維束を予め
捩ることから、繊維の母材中への配置が不均一
となり、安定した製品が得がたい。また、設備
投資も多大となる。 それ故、本発明の目的は、上記欠点を解消し、 引張方向に繊維を配向でき、強化繊維の有す
る充分なる強度からコイルばねとしても強度的
に従来の金属性のものと比較して充分な強度が
得られ、 円筒状心金上に巻きつけて所望コイルばね形
状を形成し、かつ脱型を容易にし、 一定の張力にて心金に巻回して成形時に繊維
のくずれを無くし、安定した強度を得られるよ
うにし、 従来のフイラメントワインダ機にて容易に製
造でき、安価な設備で工業的製造を可能にする
繊維強化複合材料コイルばねの製造方法を提供
するためにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明に係る繊維強
化複合材料コイルばねの製造方法においては、円
筒状心金に所望のコイルばね形状を与える螺旋状
のスペーサを嵌脱自在に嵌挿し、未硬化の熱硬化
性樹脂含浸繊維束を引張方向に配向させながら一
定の張力下に前記円筒状心金外周に形成される前
記スペーサの間〓に巻回してコイルばね形状を形
成し、これを円筒状心金と共に全体を加熱して前
記熱硬化性樹脂を硬化せしめ、前記円筒状心金よ
りスペーサと共に脱型したのちこのスペーサを順
次離脱することにより所望のコイルばねを得るこ
とを特徴とする。 本発明で使用される円筒状心金は第１図参照符
号１０で示す金属円筒の両端にはフイラメントワ
インダ機に軸着する軸が装着される。円筒径はコ
イルばねの内径に等しく、一般に鋼材にて作製さ
れる。コイルばねの成形性を向上させるため、円
筒外面にシリコンラバーの均一な外層１６を形成
した円筒状心金の別の実施態様が第２図に示さ
れ、この場合コイルばね成形時にシリコンラバー
のもつ高い熱膨張率により、加熱時製品に内側か
ら圧力が加わり、より成形性が良くなる利点が得
られる。 スペーサ１２は目的コイルばねと相似形に、一
般に鋼パイプ材の切削加工により作成され、円筒
状心金に嵌脱自在に嵌挿できるよう構成される。 本発明で使用できる繊維は、炭素繊維、ガラス
繊維、ボロン繊維、アラミド繊維またはセラミツ
ク繊維が挙げられ、使用目的、条件に合わせて適
宜選択して使用されるが、炭素繊維とガラス繊維
が広く一般目的に適応でき重要である。 使用される熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フエノール樹脂、
ビスマレイミド樹脂またはポリイミド樹脂などが
挙げられ、これら樹脂の未硬化プリポリマ溶液を
上記繊維に含浸せしめる。この場合２つの方法が
あり、繊維を心金に巻回する直前に、繊維を樹脂
槽に含浸した後、余分な樹脂をしごきロールを通
して除去し、そのまま心金に巻回するウエツト型
と、心金に巻回する樹脂含浸繊維を予め別工程で
調製するドライ型で、後者の方法は樹脂槽の必要
なく樹脂量を充分に制御したものを使用でき安定
した製品が得られる利点がある。 〔実施例〕 次に、実施例により本発明に係る繊維強化複合
材料コイルばねの製造方法を説明する。 実施例 １ 炭素繊維に予め未硬化のエポキシ樹脂を含浸し
たもの（以下プリプレグと称する）を所望のコイ
ルばねの幅に切断する。鋼製の円筒状心金（第１
図、１０）に別途作製した鋼製スペーサ１２を円
筒状心金１０に嵌脱自在に嵌挿する。10Kgの張力
下にプリプレグテープを心金上にかつスペーサ１
２の空〓を埋めるピッチで巻回して所望のコイル
ばね形状になるよう所望の厚みになるまで巻回す
る。第１図参照符号１４がこの状態を示す、加圧
テープをプリプレグテープの最上層上に巻回した
後、円筒状心金ごと130℃のオーブンに入れ、90
分間保持して樹脂を硬化させた。冷却後コイルば
ねとスペーサを円筒状心金から脱型した後、スペ
ーサをコイルばねからはずし、所望のコイルばね
を得た。 実施例 ２ 炭素繊維を所望のコイルばねの幅に配列し、未
硬化エポキシ樹脂溶液に浸漬後しごきロールを通
して余分の樹脂を除去し、そのまま心金にかつス
ペーサの間〓に張力１Kg下に巻回し、所望の厚み
になるまで巻回してコイルばね形状を形成した。
次いで心金ごと130℃のオーブン内に入れ、一定
速度で回転させながら90分間保持して樹脂を硬化
させ、実施例１同様にコイルばねを分離した。 実施例 ３ 所望のコイルばねの内径より10％小さい外径の
鋼製円筒状心金上にシリコンラバー外層を成形し
て、丁度コイルばねの内径と等しい２重層円筒を
調製した後、実施例１と同様にしてコイルばねを
得た。 実施例 ４ ガラス繊維とエポキシ樹脂のプリプレグにつき
実施例１と同様に処理してコイルばねを得た。 実施例 ５ 実施例１〜４の本発明に係るコイルばねと比較
のためチタン製のコイルばねＡと、炭素繊維強化
エポキシ樹脂複合材料を円筒状に成形した後に実
施例１と同じ大きさのコイルばねを切抜いて得た
コイルばねＢにつき捩り試験により強度比較をし
た。結果は第１表の通りである。
ねを作製するための方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、繊維強化複合材料を用いてコイルばねを
製造する方法として下記のものが知られている。 繊維強化複合材料を円筒状に成形した後所望
の形状に切断する方法。 予め樹脂含浸した繊維束を溝付の心金に巻回
成形する方法。 予め樹脂含浸した繊維束を可撓性チユーブ内
に入れ成形後チユーブを取り除く方法。 予め樹脂含浸した繊維束を捩つたものを可撓
性の丸棒に巻回後、更に溝付の心金に巻回して
成形する方法。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来の繊維強化複合材料を用いたコイルば
ねの各種製造方法には下記の欠点があつた。各番
号は上記製造方法の各番号に対応する。 引張方向に繊維を配向させることが困難であ
り、またそれ故に所望の形状に切断する際、連
続繊維を部分的に切断してしまう危険性大であ
り、強度的に不充分かつ不安定なものしか得ら
れない。また、材料の損失も大きい。 上記のような連続繊維を切断することは無い
が、脱型が非常に困難であり、この脱型時に製
品の破損を伴う危険性大である。このため生産
性が低い製造方法である。 成形時に形状がくずれるため、安定した製品
が得がたい。 成形が非常に煩雑であり、また繊維束を予め
捩ることから、繊維の母材中への配置が不均一
となり、安定した製品が得がたい。また、設備
投資も多大となる。 それ故、本発明の目的は、上記欠点を解消し、 引張方向に繊維を配向でき、強化繊維の有す
る充分なる強度からコイルばねとしても強度的
に従来の金属性のものと比較して充分な強度が
得られ、 円筒状心金上に巻きつけて所望コイルばね形
状を形成し、かつ脱型を容易にし、 一定の張力にて心金に巻回して成形時に繊維
のくずれを無くし、安定した強度を得られるよ
うにし、 従来のフイラメントワインダ機にて容易に製
造でき、安価な設備で工業的製造を可能にする
繊維強化複合材料コイルばねの製造方法を提供
するためにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明に係る繊維強
化複合材料コイルばねの製造方法においては、円
筒状心金に所望のコイルばね形状を与える螺旋状
のスペーサを嵌脱自在に嵌挿し、未硬化の熱硬化
性樹脂含浸繊維束を引張方向に配向させながら一
定の張力下に前記円筒状心金外周に形成される前
記スペーサの間〓に巻回してコイルばね形状を形
成し、これを円筒状心金と共に全体を加熱して前
記熱硬化性樹脂を硬化せしめ、前記円筒状心金よ
りスペーサと共に脱型したのちこのスペーサを順
次離脱することにより所望のコイルばねを得るこ
とを特徴とする。 本発明で使用される円筒状心金は第１図参照符
号１０で示す金属円筒の両端にはフイラメントワ
インダ機に軸着する軸が装着される。円筒径はコ
イルばねの内径に等しく、一般に鋼材にて作製さ
れる。コイルばねの成形性を向上させるため、円
筒外面にシリコンラバーの均一な外層１６を形成
した円筒状心金の別の実施態様が第２図に示さ
れ、この場合コイルばね成形時にシリコンラバー
のもつ高い熱膨張率により、加熱時製品に内側か
ら圧力が加わり、より成形性が良くなる利点が得
られる。 スペーサ１２は目的コイルばねと相似形に、一
般に鋼パイプ材の切削加工により作成され、円筒
状心金に嵌脱自在に嵌挿できるよう構成される。 本発明で使用できる繊維は、炭素繊維、ガラス
繊維、ボロン繊維、アラミド繊維またはセラミツ
ク繊維が挙げられ、使用目的、条件に合わせて適
宜選択して使用されるが、炭素繊維とガラス繊維
が広く一般目的に適応でき重要である。 使用される熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、フエノール樹脂、
ビスマレイミド樹脂またはポリイミド樹脂などが
挙げられ、これら樹脂の未硬化プリポリマ溶液を
上記繊維に含浸せしめる。この場合２つの方法が
あり、繊維を心金に巻回する直前に、繊維を樹脂
槽に含浸した後、余分な樹脂をしごきロールを通
して除去し、そのまま心金に巻回するウエツト型
と、心金に巻回する樹脂含浸繊維を予め別工程で
調製するドライ型で、後者の方法は樹脂槽の必要
なく樹脂量を充分に制御したものを使用でき安定
した製品が得られる利点がある。 〔実施例〕 次に、実施例により本発明に係る繊維強化複合
材料コイルばねの製造方法を説明する。 実施例 １ 炭素繊維に予め未硬化のエポキシ樹脂を含浸し
たもの（以下プリプレグと称する）を所望のコイ
ルばねの幅に切断する。鋼製の円筒状心金（第１
図、１０）に別途作製した鋼製スペーサ１２を円
筒状心金１０に嵌脱自在に嵌挿する。10Kgの張力
下にプリプレグテープを心金上にかつスペーサ１
２の空〓を埋めるピッチで巻回して所望のコイル
ばね形状になるよう所望の厚みになるまで巻回す
る。第１図参照符号１４がこの状態を示す、加圧
テープをプリプレグテープの最上層上に巻回した
後、円筒状心金ごと130℃のオーブンに入れ、90
分間保持して樹脂を硬化させた。冷却後コイルば
ねとスペーサを円筒状心金から脱型した後、スペ
ーサをコイルばねからはずし、所望のコイルばね
を得た。 実施例 ２ 炭素繊維を所望のコイルばねの幅に配列し、未
硬化エポキシ樹脂溶液に浸漬後しごきロールを通
して余分の樹脂を除去し、そのまま心金にかつス
ペーサの間〓に張力１Kg下に巻回し、所望の厚み
になるまで巻回してコイルばね形状を形成した。
次いで心金ごと130℃のオーブン内に入れ、一定
速度で回転させながら90分間保持して樹脂を硬化
させ、実施例１同様にコイルばねを分離した。 実施例 ３ 所望のコイルばねの内径より10％小さい外径の
鋼製円筒状心金上にシリコンラバー外層を成形し
て、丁度コイルばねの内径と等しい２重層円筒を
調製した後、実施例１と同様にしてコイルばねを
得た。 実施例 ４ ガラス繊維とエポキシ樹脂のプリプレグにつき
実施例１と同様に処理してコイルばねを得た。 実施例 ５ 実施例１〜４の本発明に係るコイルばねと比較
のためチタン製のコイルばねＡと、炭素繊維強化
エポキシ樹脂複合材料を円筒状に成形した後に実
施例１と同じ大きさのコイルばねを切抜いて得た
コイルばねＢにつき捩り試験により強度比較をし
た。結果は第１表の通りである。
【表】
本発明に係る繊維強化複合材料コイルばねの製
造方法によると、従来のフイラメントワインダ機
による安価な設備で工業的に品質が安定し、かつ
円筒状心金に巻き付けて所望のコイルばねを形成
することにより、脱型を容易にした繊維強化複合
材料コイルばねを提供することができ、特に、炭
素繊維強化エポキシ樹脂複合材料コイルばねによ
ると同じ機能下でチタン製コイルばね約1/3重量
ですみ、かつ静的及び疲労強度向上、すなわち耐
久性向上が達成される。
造方法によると、従来のフイラメントワインダ機
による安価な設備で工業的に品質が安定し、かつ
円筒状心金に巻き付けて所望のコイルばねを形成
することにより、脱型を容易にした繊維強化複合
材料コイルばねを提供することができ、特に、炭
素繊維強化エポキシ樹脂複合材料コイルばねによ
ると同じ機能下でチタン製コイルばね約1/3重量
ですみ、かつ静的及び疲労強度向上、すなわち耐
久性向上が達成される。
第１図は本発明に係る繊維強化複合材料コイル
ばねの製造に使用される円筒状心金にコイルばね
形状が形成された状態を示す概略縦断面図、第２
図は第１図とは別の円筒状心金を使用する実施態
様を示す概略縦断面図である。 １０……円筒状心金、１２……スペーサ、１４
……繊維強化複合材料、１６……シリコンラバー
外層。
ばねの製造に使用される円筒状心金にコイルばね
形状が形成された状態を示す概略縦断面図、第２
図は第１図とは別の円筒状心金を使用する実施態
様を示す概略縦断面図である。 １０……円筒状心金、１２……スペーサ、１４
……繊維強化複合材料、１６……シリコンラバー
外層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円筒状心金に所望のコイルばね形状を与える
螺旋状のスペーサを嵌脱自在に嵌挿し、未硬化の
熱硬化性樹脂含浸繊維束を引張方向に配向させな
がら一定の張力下に前記円筒状心金外周に形成さ
れる前記スペーサの間〓に巻回してコイルばね形
状を形成し、これを円筒状心金と共に全体を加熱
して前記熱硬化性樹脂を硬化せしめ、前記円筒状
心金よりスペーサと共に脱型したのちこのスペー
サを順次離脱することにより所望のコイルばねを
得ることを特徴とする繊維強化複合材料コイルば
ねの製造方法。 ２ 円筒状心金は金属円筒よりなる特許請求の範
囲第１項記載の繊維強化複合材料コイルばねの製
造方法。 ３ 円筒状心金は金属円筒とシリコンゴム外層と
より構成される特許請求の範囲第１項記載の繊維
強化複合材料コイルばねの製造方法。 ４ 繊維強化複合材料の繊維は、炭素繊維、ガラ
ス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維またはセラミ
ツク繊維である特許請求の範囲第１項記載の繊維
強化複合材料コイルばねの製造方法。 ５ 熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、フエノール樹脂、ビスマレイミド樹
脂またはポリイミド樹脂である特許請求の範囲第
１項記載の繊維強化複合材料コイルばねの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191720A JPS6169439A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 繊維強化複合材料コイルばねの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191720A JPS6169439A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 繊維強化複合材料コイルばねの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6169439A JPS6169439A (ja) | 1986-04-10 |
| JPH0442981B2 true JPH0442981B2 (ja) | 1992-07-15 |
Family
ID=16279354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59191720A Granted JPS6169439A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 繊維強化複合材料コイルばねの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6169439A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2710870B1 (fr) * | 1993-10-08 | 1995-12-08 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif et méthode de fabrication en série de pièces en résine renforcée par des fibres. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55164126A (en) * | 1979-06-06 | 1980-12-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of fiber-reinforced plastic coil spring |
| JPS5664421A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of resin-molded coil |
| JPS57165233A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-12 | Hiroshima Plast Kk | Manufacturing device for coil-shaped substance |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP59191720A patent/JPS6169439A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6169439A (ja) | 1986-04-10 |
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| JPS6157162B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |