JPS6032539B2 - コイルスプリングの製造方法 - Google Patents
コイルスプリングの製造方法Info
- Publication number
- JPS6032539B2 JPS6032539B2 JP55084775A JP8477580A JPS6032539B2 JP S6032539 B2 JPS6032539 B2 JP S6032539B2 JP 55084775 A JP55084775 A JP 55084775A JP 8477580 A JP8477580 A JP 8477580A JP S6032539 B2 JPS6032539 B2 JP S6032539B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil spring
- spring
- degrees
- intersection angle
- nonlinear
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
- F16F1/366—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers made of fibre-reinforced plastics, i.e. characterised by their special construction from such materials
- F16F1/3665—Wound springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Wire Processing (AREA)
- Springs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、バネ定数を荷重と変位との関係によって任意
に設定することを可能とする繊維補強プラスチック製コ
イルスプリング、特に、非線形コイルスプリングの製造
方法に関するものである。
に設定することを可能とする繊維補強プラスチック製コ
イルスプリング、特に、非線形コイルスプリングの製造
方法に関するものである。
従釆の非線形コイルスプリングとしては、例えば、第１
図に示すようなものがある。第１図に示す非線形コイル
スプリング１は鋼鉄製で、中央部ｌｄの断面が太く、両
端部ｌａ，ｌａに近づくに従って次第に細くなっている
。かようにスプリングのねじり鋼性を変化させることに
より荷重と変位との関係が第２図に特性曲線（１）で示
すように非線形を示し、車両のサスペンションに用いて
乗心地を向上させることができる。しかしながら、従来
のコイルスプリングは鋼鉄製であるために減衰特性や軽
量化に限度があり、塩害地での耐食性に限度がある。
図に示すようなものがある。第１図に示す非線形コイル
スプリング１は鋼鉄製で、中央部ｌｄの断面が太く、両
端部ｌａ，ｌａに近づくに従って次第に細くなっている
。かようにスプリングのねじり鋼性を変化させることに
より荷重と変位との関係が第２図に特性曲線（１）で示
すように非線形を示し、車両のサスペンションに用いて
乗心地を向上させることができる。しかしながら、従来
のコイルスプリングは鋼鉄製であるために減衰特性や軽
量化に限度があり、塩害地での耐食性に限度がある。
特に、上述の構造の従来の非線形コイルスプリングでは
、鋼線に太さの変化を持たせるために切削加工を行ない
、その後にコイル状に巻きつけてスプリングを製造して
いるため生産性が低く、他のコイル太さが一定のコイル
スプリングに比べコスト高になるという問題点があった
。本発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、補強繊維東に樹脂を含浸させたテープ状ＦＲ
Ｐ材をコイルスプリング芯材の周りに芯材の軸万向に対
して繊維交角がコイルスプリング両端部分において最小
で、中央部において最大で巻き付け、得られたコイルス
プリング素材をコイルスプリング内径とほぼ等しい外径
を有するマンドレルに所定のピッチで巻きつけた後、樹
脂を硬化させてコイルスプリング形状に成形することを
特徴とし、これによって、荷重と変位との関係を非線形
にすることにより上記問題点を解決することを目的とし
ている。
、鋼線に太さの変化を持たせるために切削加工を行ない
、その後にコイル状に巻きつけてスプリングを製造して
いるため生産性が低く、他のコイル太さが一定のコイル
スプリングに比べコスト高になるという問題点があった
。本発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、補強繊維東に樹脂を含浸させたテープ状ＦＲ
Ｐ材をコイルスプリング芯材の周りに芯材の軸万向に対
して繊維交角がコイルスプリング両端部分において最小
で、中央部において最大で巻き付け、得られたコイルス
プリング素材をコイルスプリング内径とほぼ等しい外径
を有するマンドレルに所定のピッチで巻きつけた後、樹
脂を硬化させてコイルスプリング形状に成形することを
特徴とし、これによって、荷重と変位との関係を非線形
にすることにより上記問題点を解決することを目的とし
ている。
以下、本発明を図面につき説明する。
本発明によれば炭素繊維、アロマティツクポリアミド繊
維、ガラス繊維等の補強繊維東にェポキシ’ビニルェス
テル，ポリエステル等の熱硬化性樹脂を含浸させたテー
プ状ＦＲＰ材２を第３図に示すように金属製円柱または
パイプ材のコイルスプリング芯村３の周りにフィラメン
トワインディングマシンによって巻きつけてコイルスプ
リング素材４を製造する。
維、ガラス繊維等の補強繊維東にェポキシ’ビニルェス
テル，ポリエステル等の熱硬化性樹脂を含浸させたテー
プ状ＦＲＰ材２を第３図に示すように金属製円柱または
パイプ材のコイルスプリング芯村３の周りにフィラメン
トワインディングマシンによって巻きつけてコイルスプ
リング素材４を製造する。
この際、ＦＲＰ材の送り速度および金属製芯材３の回転
速度を適切に選定することによって繊維束が芯材３の藤
線方向に対して所定の繊維交角８を持たせることができ
る。コイルスプリング素材のねじり鋼性は第４図に示す
ように繊維交角８を変化させることによって変化し、繊
維交角８が土４５度において最大となり、±４０度，土
３５度，±３０度と繊維交角が小さくなるにしたがって
ねじり鋼性も小さくなる。なお、上記コイルスプリング
芯材としては、金属以外に塑性の大きな材料、すなわち
形状保持に優れた材料で代用してもよい。また、フィラ
メントワインデイングマシンによってコイルスプリング
素材４を製造する際に、ＦＲＰ材４の送り速度および芯
材３の回転速度を変化させることによって第５図に示す
ように素材４の一端４ａから４ｂ，４ｃを蓬て中央部４
ｃに繊維交角８を仇 ＝士３０度，８２ ＝士３５度，
８３＝士４０度，８４ ＝±４５度と順次に増加させ、
さらに他端に向け、繊維交角ａを士４５０から順次に減
少させることによって中央において±４５度、両端にお
いて士３０度とし、そのねじり鋼性を変化させることが
できる。
速度を適切に選定することによって繊維束が芯材３の藤
線方向に対して所定の繊維交角８を持たせることができ
る。コイルスプリング素材のねじり鋼性は第４図に示す
ように繊維交角８を変化させることによって変化し、繊
維交角８が土４５度において最大となり、±４０度，土
３５度，±３０度と繊維交角が小さくなるにしたがって
ねじり鋼性も小さくなる。なお、上記コイルスプリング
芯材としては、金属以外に塑性の大きな材料、すなわち
形状保持に優れた材料で代用してもよい。また、フィラ
メントワインデイングマシンによってコイルスプリング
素材４を製造する際に、ＦＲＰ材４の送り速度および芯
材３の回転速度を変化させることによって第５図に示す
ように素材４の一端４ａから４ｂ，４ｃを蓬て中央部４
ｃに繊維交角８を仇 ＝士３０度，８２ ＝士３５度，
８３＝士４０度，８４ ＝±４５度と順次に増加させ、
さらに他端に向け、繊維交角ａを士４５０から順次に減
少させることによって中央において±４５度、両端にお
いて士３０度とし、そのねじり鋼性を変化させることが
できる。
上述したようにして得られたスプリング素材４を表層に
熱収縮テープ６を巻きつけながら第６図に示すように半
円溝６が所定ピッチのコイル状に設けられた円柱状マン
ドレル７に巻きつけ、加熱して熱硬化性樹脂を硬化し、
硬化後脱型する。
熱収縮テープ６を巻きつけながら第６図に示すように半
円溝６が所定ピッチのコイル状に設けられた円柱状マン
ドレル７に巻きつけ、加熱して熱硬化性樹脂を硬化し、
硬化後脱型する。
この脱型を容易にするため、マンドレル７は第７図およ
び第８図に示すように分割型とし「円形断面の中心部７
ａと、この中心部７ａを包囲する円弧部７ｂ，７ｃ、中
間部７ｄ，７ｅとで構成し、その両端に固定用キャップ
８，８を隊着して一体固定される。脱型に際し、まず固
定用キャップ８，８を外し、中心に位置する中心部７ａ
を抜き取り、中間部７ｄ，７ｅを内側に移動して抜き取
り、最後に円弧部７ｂ，７ｃを抜き取る。実施例 １本
発本によりスプリング素材４の両端部４ａＬ中間部４ｂ
，４ｃおよび中央部４ｄにおける繊維交角ａ，，８２，
８３および８４をそれぞれ士３０度，士３５度，±４０
度，±４５度としたものを第６図に示すようにマンドレ
ル７に巻きつけ、第９図に示す非線形コイルスプリング
を製造した。
び第８図に示すように分割型とし「円形断面の中心部７
ａと、この中心部７ａを包囲する円弧部７ｂ，７ｃ、中
間部７ｄ，７ｅとで構成し、その両端に固定用キャップ
８，８を隊着して一体固定される。脱型に際し、まず固
定用キャップ８，８を外し、中心に位置する中心部７ａ
を抜き取り、中間部７ｄ，７ｅを内側に移動して抜き取
り、最後に円弧部７ｂ，７ｃを抜き取る。実施例 １本
発本によりスプリング素材４の両端部４ａＬ中間部４ｂ
，４ｃおよび中央部４ｄにおける繊維交角ａ，，８２，
８３および８４をそれぞれ士３０度，士３５度，±４０
度，±４５度としたものを第６図に示すようにマンドレ
ル７に巻きつけ、第９図に示す非線形コイルスプリング
を製造した。
得られたコイルスプリングを台上加振試験した結果、最
大荷重４５０ｋ９、サイクル１２び．ｐ．ｍで４０万回
のくり返えし‘こ十分耐えるものが得られた。この実施
例による非線形コイルスプリングのバネ特性を第１０図
に曲線Ａで示す。実施例 ２ 第９図において、スプリング素材４の両端部４ａ、中間
部４ｂ，４ｃおよび中央部４ｄにおける繊維交角８，，
ａ２，８３およびａ４をそれぞれ士１５度，士２５度，
土３５度および士４５度にし「実施例１と同様の製造方
法によって非線形コイルスプリングを製造した。
大荷重４５０ｋ９、サイクル１２び．ｐ．ｍで４０万回
のくり返えし‘こ十分耐えるものが得られた。この実施
例による非線形コイルスプリングのバネ特性を第１０図
に曲線Ａで示す。実施例 ２ 第９図において、スプリング素材４の両端部４ａ、中間
部４ｂ，４ｃおよび中央部４ｄにおける繊維交角８，，
ａ２，８３およびａ４をそれぞれ士１５度，士２５度，
土３５度および士４５度にし「実施例１と同様の製造方
法によって非線形コイルスプリングを製造した。
得られたコイルスプリングを台上加振試験機にて試験し
た結果、最大荷重１２０ｋｇ、サイクル６び．ｐ．ｍに
て４０万回くり返しに十分耐えるものが得られた。この
第２の実施例による非線形コイルスプリングのバネ特性
を第１０図に曲線Ｂで示す。第２の実施例によるコイル
スプリングは第１の実施例のものに比べ、繊維交角ａを
鋭角にしてあるため、第１０図の曲線Ｂで示すように曲
線Ａに比べて変形し易く、すなわち柔かし、スプリング
となっている。以上説明してきたように、本発明によれ
ば、その構成をＦＲＰ製コイルスプリングにおいて、強
化用の繊維をスプリング芯材の周りに芯村の軸線方向に
対する繊維交角がコイルスプリング両端部分において最
づ・で、長さ方向中央部において最大で巻き付けること
によって、荷重と変位との関係を非線形とすることがで
き、従来の鋼鉄製非線形コイルスプリングに比べ、生産
性が高く、軽量で、減衰特性も良好で、耐食性に優れ、
軽量化および音振対策や、乗り心地の向上に有効である
という効果が得られる。
た結果、最大荷重１２０ｋｇ、サイクル６び．ｐ．ｍに
て４０万回くり返しに十分耐えるものが得られた。この
第２の実施例による非線形コイルスプリングのバネ特性
を第１０図に曲線Ｂで示す。第２の実施例によるコイル
スプリングは第１の実施例のものに比べ、繊維交角ａを
鋭角にしてあるため、第１０図の曲線Ｂで示すように曲
線Ａに比べて変形し易く、すなわち柔かし、スプリング
となっている。以上説明してきたように、本発明によれ
ば、その構成をＦＲＰ製コイルスプリングにおいて、強
化用の繊維をスプリング芯材の周りに芯村の軸線方向に
対する繊維交角がコイルスプリング両端部分において最
づ・で、長さ方向中央部において最大で巻き付けること
によって、荷重と変位との関係を非線形とすることがで
き、従来の鋼鉄製非線形コイルスプリングに比べ、生産
性が高く、軽量で、減衰特性も良好で、耐食性に優れ、
軽量化および音振対策や、乗り心地の向上に有効である
という効果が得られる。
また、本発明によれば、荷重の状況に応じて繊維交角の
選択によってスプリングのバネ常数および非線形の変曲
点を任意に設定でき、設計の自由度が極めて大きい。
選択によってスプリングのバネ常数および非線形の変曲
点を任意に設定でき、設計の自由度が極めて大きい。
したがって、各種機械装置のスプリングや、車の各種部
品に薄合すべく自由に設計が可能である。
品に薄合すべく自由に設計が可能である。
第１図は従来の鋼鉄製非線形コイルスプリングの側面図
ト第２図は第１図に示す非線形コイルスプリングのバネ
特性曲線図、第３図は本発明により金属芯材にＦＲＰ材
を巻きつけて得られるスプリング素材の部分側面図、第
４図はスプリング素材の繊維交角とねじり鋼性との関係
を示す特性曲線図「第５図はスプリング芯材の軸線方向
に繊維交角を変化させてＦＲＰ材を巻きつけて得られる
スプリング素材の部分側面図、第６図は溝つきマンドレ
ル円柱にスプリング素材を巻きつけてコィルスプリング
を製造する状態を示す説明図、第７図は第６図に示す溝
つきマンドレルを一部を分解して示す側面図、第８図は
第７図の肌一肌線上の断面図、第９図ａ，ｂは本発明に
より製造される非線形コイルスプリングの側面図および
部分拡大詳細図、第１０図は本発明による非線形コイル
スプリングのバネ特性曲線図である。 ２・・・・・・テープ状ＦＲＰ材、３……コイルスプリ
ング芯材、４…・・・コイルスプリング素材、５・・・
・・・熱収縮テープ、６・・・・・・半円溝、７・・・
・・・円柱状マンドレル、８・・・・・・固定用キャッ
プ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第Ｔ図 第８図 第１０図 第９図
ト第２図は第１図に示す非線形コイルスプリングのバネ
特性曲線図、第３図は本発明により金属芯材にＦＲＰ材
を巻きつけて得られるスプリング素材の部分側面図、第
４図はスプリング素材の繊維交角とねじり鋼性との関係
を示す特性曲線図「第５図はスプリング芯材の軸線方向
に繊維交角を変化させてＦＲＰ材を巻きつけて得られる
スプリング素材の部分側面図、第６図は溝つきマンドレ
ル円柱にスプリング素材を巻きつけてコィルスプリング
を製造する状態を示す説明図、第７図は第６図に示す溝
つきマンドレルを一部を分解して示す側面図、第８図は
第７図の肌一肌線上の断面図、第９図ａ，ｂは本発明に
より製造される非線形コイルスプリングの側面図および
部分拡大詳細図、第１０図は本発明による非線形コイル
スプリングのバネ特性曲線図である。 ２・・・・・・テープ状ＦＲＰ材、３……コイルスプリ
ング芯材、４…・・・コイルスプリング素材、５・・・
・・・熱収縮テープ、６・・・・・・半円溝、７・・・
・・・円柱状マンドレル、８・・・・・・固定用キャッ
プ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第Ｔ図 第８図 第１０図 第９図
Claims (1)
- １ 補強繊維束に樹脂を含浸させたテープ状ＦＲＰ材を
コイルスプリング芯材の周りに芯材の軸方向に対して繊
維交角がコイルスプリング両端部分において最小で、中
央部において最大で巻き付け、得られたコイルスプリン
グ素材をコイルスプリング内径とほぼ等しい外径を有す
るマンドレルに所定のピツチで巻きつけた後、樹脂を硬
化させてコイルスプリング形状に成形することを特徴と
するコイルスプリングの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55084775A JPS6032539B2 (ja) | 1980-06-23 | 1980-06-23 | コイルスプリングの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55084775A JPS6032539B2 (ja) | 1980-06-23 | 1980-06-23 | コイルスプリングの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5711742A JPS5711742A (en) | 1982-01-21 |
| JPS6032539B2 true JPS6032539B2 (ja) | 1985-07-29 |
Family
ID=13840045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55084775A Expired JPS6032539B2 (ja) | 1980-06-23 | 1980-06-23 | コイルスプリングの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032539B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017034034A1 (ja) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 日本発條株式会社 | 弾性部材用線材および弾性部材 |
| WO2017073773A1 (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | 日本発條株式会社 | 弾性部材用線材および弾性部材 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6117246U (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-31 | 平尾 興司 | 形状記憶合金コイルばねの高歩留り製造方法 |
| JP3760994B2 (ja) * | 2002-04-10 | 2006-03-29 | 村田機械株式会社 | Ｆｒｐスプリング |
| CN103410898A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-11-27 | 南京航空航天大学 | 一种形状记忆合金弹簧热训练装置 |
| JP5864647B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2016-02-17 | ミズノ テクニクス株式会社 | 繊維強化樹脂製コイルバネ、及び繊維強化樹脂製コイルバネの製造方法 |
| DE102014207151A1 (de) * | 2014-04-14 | 2015-10-15 | Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh | Torsionsbelastetes stabförmiges Bauteil |
-
1980
- 1980-06-23 JP JP55084775A patent/JPS6032539B2/ja not_active Expired
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017034034A1 (ja) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 日本発條株式会社 | 弾性部材用線材および弾性部材 |
| CN107923465A (zh) * | 2015-08-26 | 2018-04-17 | 日本发条株式会社 | 弹性部件用线材以及弹性部件 |
| JPWO2017034034A1 (ja) * | 2015-08-26 | 2018-05-24 | 日本発條株式会社 | 弾性部材用線材および弾性部材 |
| EP3343058A4 (en) * | 2015-08-26 | 2019-05-01 | NHK Spring Co., Ltd. | WIRE MATERIAL FOR ELASTIC ELEMENT AND ELASTIC ELEMENT |
| WO2017073773A1 (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | 日本発條株式会社 | 弾性部材用線材および弾性部材 |
| US10828845B2 (en) | 2015-10-29 | 2020-11-10 | Nhk Spring Co., Ltd. | Wire material for elastic member and elastic member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5711742A (en) | 1982-01-21 |
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