JPS6350571B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6350571B2 JPS6350571B2 JP56159911A JP15991181A JPS6350571B2 JP S6350571 B2 JPS6350571 B2 JP S6350571B2 JP 56159911 A JP56159911 A JP 56159911A JP 15991181 A JP15991181 A JP 15991181A JP S6350571 B2 JPS6350571 B2 JP S6350571B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- leaf spring
- thickness
- layer
- resins
- leaf
- 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
- F16F1/368—Leaf springs
- F16F1/3683—Attachments or mountings therefor
- F16F1/3686—End mountings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は車輌用リーフスプリングや振動装置に
使用しうる複合材料製板バネに関するものであ
る。
使用しうる複合材料製板バネに関するものであ
る。
複合材料製板バネは従来用いられてきた鋼製板
バネに比較して耐応力性に優れ、大きな変位を取
り得ること、更には軽量化を図り得ることなどが
注目を集め、鋼製板バネにとつて代わり得るもの
を期待されている。従来開発されてきた複合材料
製板バネはその要求特性を考慮すると補強用繊維
体積含有率（以下VFと称す）を50〜70％と高い
ものとしなければならないとされてきたが、この
ようにVFの大きな複合材料にて作られた板バネ
は、その成形時にプリプレグ積層界面に残留応力
が発生し、板バネの繰返し曲げ応力が加えられる
とこの残留応力に基ずくと考えられる層間剥離が
生じ、ついには破壊する現象が認められ、この点
を早急に解決することが要求されてきた。
バネに比較して耐応力性に優れ、大きな変位を取
り得ること、更には軽量化を図り得ることなどが
注目を集め、鋼製板バネにとつて代わり得るもの
を期待されている。従来開発されてきた複合材料
製板バネはその要求特性を考慮すると補強用繊維
体積含有率（以下VFと称す）を50〜70％と高い
ものとしなければならないとされてきたが、この
ようにVFの大きな複合材料にて作られた板バネ
は、その成形時にプリプレグ積層界面に残留応力
が発生し、板バネの繰返し曲げ応力が加えられる
とこの残留応力に基ずくと考えられる層間剥離が
生じ、ついには破壊する現象が認められ、この点
を早急に解決することが要求されてきた。
また、複合材料製の板バネの機械装置への取付
けは、通常板バネの固定部に穿孔し、ボルト等に
て接続されてきたのであるが、この板バネへの穿
孔により、当該部分に於て補強用繊維が切断され
るため、その強度が著るしく低下するという不都
合な現象も認められ、このような不都合の生じな
い固定部構造を有する板バネの開発が強く要望さ
れている。
けは、通常板バネの固定部に穿孔し、ボルト等に
て接続されてきたのであるが、この板バネへの穿
孔により、当該部分に於て補強用繊維が切断され
るため、その強度が著るしく低下するという不都
合な現象も認められ、このような不都合の生じな
い固定部構造を有する板バネの開発が強く要望さ
れている。
そこで本発明者等は上述した二つの要望を満足
しうる板バネを開発することを目的として検討
し、板バネのバネ定数はEI〔こゝでＥは曲げ弾性
率、Ｉは断面二次モーメントで１／12×（板バネの 巾）×（板バネの板厚）〕に比例すると共に、板バ
ネに曲げが作用したときのせん断応力分布は第１
図（第１図中ｙは板厚方向、Ｚは板巾方向、 は
層間せん断応力の大きさ、ｈは板バネの板厚を示
す）に示した如く、その板バネの板厚中心層で最
大となり、その両表面層では零となる分布を示す
ことを利用して層間剥離現象による破壊がなく、
板バネの固定部に穿孔することを要しない特殊構
造を有する複合材料製板バネよりなる本発明を完
成した。
しうる板バネを開発することを目的として検討
し、板バネのバネ定数はEI〔こゝでＥは曲げ弾性
率、Ｉは断面二次モーメントで１／12×（板バネの 巾）×（板バネの板厚）〕に比例すると共に、板バ
ネに曲げが作用したときのせん断応力分布は第１
図（第１図中ｙは板厚方向、Ｚは板巾方向、 は
層間せん断応力の大きさ、ｈは板バネの板厚を示
す）に示した如く、その板バネの板厚中心層で最
大となり、その両表面層では零となる分布を示す
ことを利用して層間剥離現象による破壊がなく、
板バネの固定部に穿孔することを要しない特殊構
造を有する複合材料製板バネよりなる本発明を完
成した。
本発明の要旨とするところは、第２図に断面を
示した如く板バネの板厚方向中心部に板厚の20〜
90％に相当する厚さにV.F40％以下である中間層
Ａを設け、その両表面層に残りの板厚に相当する
厚みをほゞ２等分した厚さの層でV.F40〜70％な
る複合材料層Ｂを設けた構造のものであり、か
つ、板バネの機材への固定部に凹凸模様の固定部
が設けられていることを特徴とする板バネにあ
る。
示した如く板バネの板厚方向中心部に板厚の20〜
90％に相当する厚さにV.F40％以下である中間層
Ａを設け、その両表面層に残りの板厚に相当する
厚みをほゞ２等分した厚さの層でV.F40〜70％な
る複合材料層Ｂを設けた構造のものであり、か
つ、板バネの機材への固定部に凹凸模様の固定部
が設けられていることを特徴とする板バネにあ
る。
本発明を実施するに際して用いる補強用繊維と
しては炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド
繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン繊維など
の有機無機繊維を用い得るが、V.Fが40〜70％含
まれる複合材料層Ｂは主として炭素繊維を主体と
する補強用繊維層とすることによつて優れた性能
を有する板バネとすることができる。
しては炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド
繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン繊維など
の有機無機繊維を用い得るが、V.Fが40〜70％含
まれる複合材料層Ｂは主として炭素繊維を主体と
する補強用繊維層とすることによつて優れた性能
を有する板バネとすることができる。
また、複合材料を構成するマトリツクス樹脂と
しては破断伸度が２％以上のものであればいずれ
の合成樹脂をも用いることができ、例えばエポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹
脂などの熱硬化性樹脂類、ポリエステル樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リカーボネート樹脂、ABS樹脂などの熱可塑性
樹脂類を挙げることができる。
しては破断伸度が２％以上のものであればいずれ
の合成樹脂をも用いることができ、例えばエポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹
脂などの熱硬化性樹脂類、ポリエステル樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リカーボネート樹脂、ABS樹脂などの熱可塑性
樹脂類を挙げることができる。
また、補強用繊維の形態としては一方向引揃え
繊維シート状物、織布状物又はこれらにマトリツ
クス樹脂を含浸したプリプレグ類などを、またマ
トリツクス樹脂の形態としてはフイルム状物、シ
ート状物、ペレツト状物、粉末状物など種々の形
態のものを用い得るが、特にシート状物、フイル
ム状物を用いた場合、その取扱い性が良好である
点より好ましいものである。
繊維シート状物、織布状物又はこれらにマトリツ
クス樹脂を含浸したプリプレグ類などを、またマ
トリツクス樹脂の形態としてはフイルム状物、シ
ート状物、ペレツト状物、粉末状物など種々の形
態のものを用い得るが、特にシート状物、フイル
ム状物を用いた場合、その取扱い性が良好である
点より好ましいものである。
本発明を実施するには、通常マトリツクス樹脂
を含浸した補強用繊維プリプレグシートとマトリ
ツクス樹脂のシート状物とを用意し、第２図に示
した如き構成の積層された成形素材となし、必要
により加熱下に減圧して成形素材中の気体を除去
し、板バネの板厚に相当するスペーサーを入れ、
その端部の板バネの固定部となる箇所に第３図中
の２に示した如き凹凸模様を備えた加熱プレス機
中に入れプレス成形することによつて本発明の板
バネとすることができる。
を含浸した補強用繊維プリプレグシートとマトリ
ツクス樹脂のシート状物とを用意し、第２図に示
した如き構成の積層された成形素材となし、必要
により加熱下に減圧して成形素材中の気体を除去
し、板バネの板厚に相当するスペーサーを入れ、
その端部の板バネの固定部となる箇所に第３図中
の２に示した如き凹凸模様を備えた加熱プレス機
中に入れプレス成形することによつて本発明の板
バネとすることができる。
上記本発明の実施に際し成形素材中に含まれる
空気やその他気体となり易い物質の除去はマトリ
ツクス樹脂が流動性を示す温度以上で、熱硬化性
樹脂の場合にはその硬化開始温度以下の温度で、
その他の樹脂の場合にはその分解温度以下である
ことが必要である。
空気やその他気体となり易い物質の除去はマトリ
ツクス樹脂が流動性を示す温度以上で、熱硬化性
樹脂の場合にはその硬化開始温度以下の温度で、
その他の樹脂の場合にはその分解温度以下である
ことが必要である。
本発明の板バネは従来開発されてきたV.F50〜
70％の複合材料製板バネに比べてV.Fが10〜40％
と極めて低いため、成形素材中よりその成形工程
でボイド発生に素因となる空気などの気体の除去
が極めて容易であり、簡便なプレス成形によつて
ボイドレスの板バネを作ることができると共に、
従来開発されてきた複合材料用素材では板バネ端
部への凹凸模様の賦型は極めて困難なものであつ
たが、本発明の構成素材とすることによつてその
賦形は極めて容易に行なうことができる。
70％の複合材料製板バネに比べてV.Fが10〜40％
と極めて低いため、成形素材中よりその成形工程
でボイド発生に素因となる空気などの気体の除去
が極めて容易であり、簡便なプレス成形によつて
ボイドレスの板バネを作ることができると共に、
従来開発されてきた複合材料用素材では板バネ端
部への凹凸模様の賦型は極めて困難なものであつ
たが、本発明の構成素材とすることによつてその
賦形は極めて容易に行なうことができる。
この凹凸模様の波形状のものの他、凹凸差が約
１mm以上の凹凸模様のものであれば板バネの固定
部として十分に用いることができ、従来開発され
てきた複合材料製板バネの固定部の如く板バネに
穿孔する必要はないため補強用繊維の切断がなく
板バネとしての特性を十分に発揮することができ
る。
１mm以上の凹凸模様のものであれば板バネの固定
部として十分に用いることができ、従来開発され
てきた複合材料製板バネの固定部の如く板バネに
穿孔する必要はないため補強用繊維の切断がなく
板バネとしての特性を十分に発揮することができ
る。
また本発明の板バネはその表面層にV.F40〜70
％の補強繊維複合材料層が形成されており、その
中心部層はV.F40％以下のマトリツクス樹脂を中
心とする中心層となつているため、極めて優れた
バネ特性を発揮すると共に、内部歪による破損も
なく優れた板バネとして使用することができる。
％の補強繊維複合材料層が形成されており、その
中心部層はV.F40％以下のマトリツクス樹脂を中
心とする中心層となつているため、極めて優れた
バネ特性を発揮すると共に、内部歪による破損も
なく優れた板バネとして使用することができる。
本発明の板バネの機械装置への装着は第３図中
の３に示した如き座金を用いＵボルトによつて固
定すればよい。
の３に示した如き座金を用いＵボルトによつて固
定すればよい。
以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。
る。
実施例 １
一方向引揃え炭素繊維シートにエポキシ樹脂を
含浸した樹脂含有率37.5wt％、厚さ0.15mmのプリ
プレグと厚さ0.38mmのエポキシ樹脂フイルムｆと
を用意し、炭素繊維の配列方向が板バネの長さ方
向にあるものを0゜とし、直角方向に配するものを
90゜として、 0゜／0゜／90゜／0゜／90゜／0゜／90゜／ｆ／0゜／
ｆ／
0゜／ｆ／0゜／ｆ／0゜／ｆ／0゜／ｆ／90゜／0゜／90
゜／
0゜／90゜／0゜／0゜ なる積層構成となるように積層し100℃で30分間
減圧下に脱泡処理した。
含浸した樹脂含有率37.5wt％、厚さ0.15mmのプリ
プレグと厚さ0.38mmのエポキシ樹脂フイルムｆと
を用意し、炭素繊維の配列方向が板バネの長さ方
向にあるものを0゜とし、直角方向に配するものを
90゜として、 0゜／0゜／90゜／0゜／90゜／0゜／90゜／ｆ／0゜／
ｆ／
0゜／ｆ／0゜／ｆ／0゜／ｆ／0゜／ｆ／90゜／0゜／90
゜／
0゜／90゜／0゜／0゜ なる積層構成となるように積層し100℃で30分間
減圧下に脱泡処理した。
この脱泡処理した積層材を第３図３に示す如き
端部に凹凸模様を有するプレス成形機に入れ両端
部に７mmのスペーサを介し、加熱プレス成形する
ことによつて第３図に示す如き構造の板バネを作
成した。
端部に凹凸模様を有するプレス成形機に入れ両端
部に７mmのスペーサを介し、加熱プレス成形する
ことによつて第３図に示す如き構造の板バネを作
成した。
得られた板バネはボイドレスのものであり、中
心層のV.Fは20％表面層のV.Fは55％であつた。
板バネとして使用しても内部歪に基ずく破壊は生
じなかつた。
心層のV.Fは20％表面層のV.Fは55％であつた。
板バネとして使用しても内部歪に基ずく破壊は生
じなかつた。
実施例 ２
厚さ0.35mmポリカーボネート樹脂フイルムとポ
リカーボネート樹脂フイルムに一方向引揃え炭素
繊維シートを接合した厚さ0.20mmのプリプレグと
を用意し、実施例１と同一の積層構成と実施例１
と同一の金型を用い250℃で10Kg／cm2の圧力をか
けてプレス成形することによつて第２図に示した
如き凹凸模様を有する板バネを作成した。
リカーボネート樹脂フイルムに一方向引揃え炭素
繊維シートを接合した厚さ0.20mmのプリプレグと
を用意し、実施例１と同一の積層構成と実施例１
と同一の金型を用い250℃で10Kg／cm2の圧力をか
けてプレス成形することによつて第２図に示した
如き凹凸模様を有する板バネを作成した。
板バネの表面層のV.Fは55％であり中心層のV.
Fは20％であり、バネ特性は極めて良好であり、
また使用時に於ける内部歪破壊は生じにくかつ
た。また座金とＵボルトによる機器への取付け性
も良好であつた。
Fは20％であり、バネ特性は極めて良好であり、
また使用時に於ける内部歪破壊は生じにくかつ
た。また座金とＵボルトによる機器への取付け性
も良好であつた。
第１図は板バネの矩形断面に曲げが作用したと
きの層間せん断応力分布を示す模式図であり、第
２図は本発明の板バネの部分側面図を、第３図は
本発明の板バネの固定部を座金により取付けたと
きの状態図である。
きの層間せん断応力分布を示す模式図であり、第
２図は本発明の板バネの部分側面図を、第３図は
本発明の板バネの固定部を座金により取付けたと
きの状態図である。
Claims (1)
- １ 板厚方向中心部に板厚の20〜90％に相当する
厚さに補強用繊維体積含有率が40％以下である中
間層Ａが配され、その両表面層に残りの板厚に相
当する厚みをほゞ２等分した厚さの層で補強用繊
維含有率が40〜70％なる複合材料層Ｂを配された
構造の板バネであつて、かつ、板バネの機材への
固定部に凹凸模様の固定部が設けられていること
を特徴とする板バネ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15991181A JPS5861343A (ja) | 1981-10-07 | 1981-10-07 | 板バネ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15991181A JPS5861343A (ja) | 1981-10-07 | 1981-10-07 | 板バネ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5861343A JPS5861343A (ja) | 1983-04-12 |
| JPS6350571B2 true JPS6350571B2 (ja) | 1988-10-11 |
Family
ID=15703852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15991181A Granted JPS5861343A (ja) | 1981-10-07 | 1981-10-07 | 板バネ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5861343A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4720088A (en) * | 1983-05-18 | 1988-01-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system supporting device |
| AT390826B (de) * | 1984-10-25 | 1990-07-10 | Isosport Verbundbauteile | Kunststoff-blattfeder |
| US9050870B2 (en) | 2012-05-30 | 2015-06-09 | Hendrickson Usa, L.L.C. | Energy storing suspension components having retention recesses |
| DE102018215940B4 (de) * | 2018-09-19 | 2022-01-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Kunststoffblattfeder |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5425986A (en) * | 1977-07-29 | 1979-02-27 | Toray Ind Inc | Leaf spring of fiber reinforced plastic |
| JPS5479343A (en) * | 1977-12-06 | 1979-06-25 | Toray Ind Inc | Flat spring in fiber reinforcing resin |
-
1981
- 1981-10-07 JP JP15991181A patent/JPS5861343A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5861343A (ja) | 1983-04-12 |
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