JPS5943655B2 - Fiber reinforced plastic leaf spring - Google Patents
Fiber reinforced plastic leaf springInfo
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- JPS5943655B2 JPS5943655B2 JP13960082A JP13960082A JPS5943655B2 JP S5943655 B2 JPS5943655 B2 JP S5943655B2 JP 13960082 A JP13960082 A JP 13960082A JP 13960082 A JP13960082 A JP 13960082A JP S5943655 B2 JPS5943655 B2 JP S5943655B2
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- length direction
- dimensional fabric
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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
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/564—Winding and joining, e.g. winding spirally for making non-tubular articles
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、三次元織物とローピング群とを補強材として
使用した繊維強化プラスチック製板バネに関するもので
あり、引張強さ等の長さ方向の強度が大であると共に、
板バネ厚さ方向のクラックの発生や層間剪断破壊等を生
ずることがなく、所謂剪断強度が大きく、製作が比較的
容易である繊維強化プラスチック製板バネを提供するこ
とを目的としている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fiber-reinforced plastic leaf spring that uses a three-dimensional fabric and a group of roping as reinforcing materials, and has high strength in the longitudinal direction such as tensile strength. ,
The object of the present invention is to provide a fiber-reinforced plastic leaf spring that does not cause cracks in the thickness direction of the leaf spring or interlayer shear failure, has a high so-called shear strength, and is relatively easy to manufacture.
この種の繊維強化プラスチック製板バネは、引張強さ等
の長さ方向の強度が高いことが一般的に要求されている
ため、従来は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミツド繊維
等を一方向に引き揃えたローピングを、板バネの長さ方
向に配置して強化繊維とし、プラスチックマトリックス
に含浸させ、硬化させたところの、所謂一方向強化構造
のものとされている。This type of fiber-reinforced plastic leaf spring is generally required to have high strength in the longitudinal direction, such as tensile strength, so conventionally, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, etc. The so-called unidirectionally reinforced structure is obtained by arranging the stretched ropes in the length direction of the leaf spring as reinforcing fibers, impregnating them into a plastic matrix, and hardening them.
このように、板バネの長さ方向に強化繊維を配置した一
方向強化構造の板バネAは、第1図に示されるように、
強化繊維の方向Bと平行な荷重Pが負荷された場合に、
次のような欠点を生ずる。As shown in FIG.
When a load P parallel to the reinforcing fiber direction B is applied,
This results in the following drawbacks.
即ち、欠点の第1は、比較的小さな荷重で、また荷重が
繰返し荷重の場合は、少ない繰返数で、強化繊維方向B
に沿つて厚さD方向に、クラックCが深く入りやすいこ
とである。第2の欠点は、第2図に示されるように、板
バネAの厚さD方向において、中立軸(O−O)の部位
を最大とする剪断応力fが発生し、スパンが短かい場合
、特に強化繊維の方向Bに沿う層間剪断破壊即ち層間剥
離現象を生ずることである。That is, the first drawback is that under a relatively small load, and when the load is a repeated load, with a small number of repetitions, the reinforcing fiber direction B
The crack C tends to be deep in the thickness direction along the thickness D direction. The second drawback is that, as shown in Fig. 2, in the direction of the thickness D of the leaf spring A, a shear stress f occurs that is maximum at the neutral axis (O-O), and when the span is short, , particularly along the direction B of the reinforcing fibers, resulting in interlaminar shear failure or delamination phenomena.
上述の第1の欠点を除くため従来採用されている第1の
手段は、チョップストランドマットやコンティニュアス
ストランドマット等の2次元無方向材料を多層に重ねて
、前述の一方向強化構造の強化繊維と併用するものであ
り、第2の手段は、ローピングクロス等の2次元直交異
方性材料を多層に重ねて、前述の一方向強化構造の強化
繊維と併用するものである。上述の併用に際しては、第
2図に示す剪断応力fの分布の面から、第3図に示すよ
うに、2次元無方向配向材料層或は2次元直交異方性材
料層Eの上下に一方向強化構造の強化繊維層F、Gを配
置する構造が採用されている。The first means conventionally adopted to eliminate the first drawback described above is to strengthen the unidirectional reinforced structure described above by stacking multiple layers of two-dimensional non-directional materials such as chopped strand mats and continuous strand mats. The second method is to stack two-dimensional orthotropic materials such as roping cloth in multiple layers and use them together with the reinforcing fibers of the unidirectional reinforcing structure described above. When using the above-mentioned combinations, from the viewpoint of the distribution of shear stress f shown in FIG. 2, as shown in FIG. A structure in which reinforcing fiber layers F and G of a directional reinforcing structure are arranged is adopted.
そして、第3図に示される構造とすると、前述の第1図
番こ示される第1の欠点たるクラックCは、強化繊維層
FまたはGと2次元無方向配向材料或は2次元直交方性
材料層Eとの界面で停まり、前記材料層E内には進行し
ないが、なお、該材料層Eが多層に重ねられたものであ
るため、該材料層E内での層間剪断破壊の危険が存し、
往々にして層間剪断破壊を生じている。If the structure shown in FIG. 3 is adopted, the first defect C shown in the above-mentioned FIG. It stops at the interface with the material layer E and does not advance into the material layer E, but since the material layer E is stacked in multiple layers, there is a risk of interlayer shear failure within the material layer E. exists,
Interlaminar shear failure often occurs.
他方、第3図に示す構造の従来の繊維強化プラスチツク
製板バネの製造方法としてはプレス成形手段と、フイラ
メントワインデイング成形手段と、プルフオーミング成
形手段とがある。On the other hand, conventional methods for manufacturing a fiber-reinforced plastic leaf spring having the structure shown in FIG. 3 include press molding means, filament winding molding means, and pull-forming molding means.
そして、板バネの形状が長さ方向において一定であると
すると、プレス成形手段では、一方向強化構造の強化繊
維層Gを形成するところの、板バネ長さ方向に引き揃え
られたガラス繊維のローピング等にプラスチツクマトリ
ツクスを含浸させたもの、或はこれをプリプレグ状態と
したものをプレス金型内にセツトLその上に、2次元無
方向配向材料層か2次元直交異方性材料層Eにプラスチ
ツクマトリツクスを含浸させたものを積層し、更にその
上に、一方向強化構造の強化繊維層Fにプラスチツクマ
トリツクスを含浸させたものを積層し、金型を閉じ、加
圧,加熱して成形している。Assuming that the shape of the leaf spring is constant in the length direction, the press forming means produces glass fibers aligned in the length direction of the leaf spring, which form the reinforcing fiber layer G of the unidirectional reinforced structure. A roping etc. impregnated with plastic matrix or a prepreg state of this is set in a press mold L. On top of it, a two-dimensional non-directionally oriented material layer or a two-dimensional orthotropic material layer E A layer F impregnated with a plastic matrix is laminated, and on top of that, a reinforcing fiber layer F having a unidirectional reinforced structure impregnated with a plastic matrix is laminated, the mold is closed, pressure is applied and heated It is molded using
この手段は、加エエ数が多く、製品単価が高くなる欠点
を有している。また、前記板バネのフイラメントワイン
デイング成形手段では、第4図に示されるように、一方
向強化構造の強化繊維層Hを形成するガラス繊維のロー
ピング等にプラスチツクマトリツクスを含浸させたもの
と、2次元無方向配向材料層か2次元直交異方性材料層
1にプラスチツクマトリツクスを含浸させたものを同時
に供給し、マンドレル上に複数回巻回するものであり、
第4図に示されるような積層構造となり、連続的成形で
あるため加エエ数は少なくなり、クラツクの発生は防止
しうるものの層間剪断破壊の面では好ましくない構造と
ならざるを得ない。This method has the disadvantage that the number of processing steps is large and the unit price of the product is high. Further, in the filament winding forming means for the leaf spring, as shown in FIG. 4, glass fiber roping or the like forming the reinforcing fiber layer H of the unidirectional reinforcing structure is impregnated with a plastic matrix; A two-dimensional non-directionally oriented material layer or a two-dimensional orthotropic material layer 1 impregnated with a plastic matrix is simultaneously supplied and wound multiple times on a mandrel,
The laminated structure shown in FIG. 4 is formed, and since the molding is continuous, the number of processing steps is small, and although the occurrence of cracks can be prevented, the structure is unfavorable in terms of interlaminar shear failure.
そして前記板バネのプルフオーミング成形手段では、成
形工程上の問題は無いが、得られる製品が層間剪断破壊
の面で好ましくない。Although there is no problem in the forming process with the above-described pull-forming forming means for leaf springs, the obtained product is not preferable in terms of interlaminar shear failure.
他方、板バネの形状が長さ方向において連続的に変化し
ている場合には、2次元無方向配向材料層或は2次元直
交異方性材料層を、予め板バネの形状の変化に合致する
よう裁断しておき、成形工程に付されるものである。On the other hand, when the shape of the leaf spring changes continuously in the length direction, the two-dimensional non-directionally oriented material layer or the two-dimensional orthotropic material layer is adjusted in advance to match the change in the shape of the leaf spring. It is cut into pieces and subjected to the molding process.
そして、プレス成形手段では、前述せるところと同様の
欠点を有するが、フイラメントワインデイング成形手段
とプレフオーミング成形手段とでは、上述の予め裁断さ
れた2次元無方向配向材料層或は2次元直交異方性材料
の供給位置が厳密に正確に管理されないと成形不能とな
るため、製造工程の困難性が、板バネの形状不変の場合
よりも一段と増加するものである。The press forming means has the same drawbacks as mentioned above, but the filament winding forming means and the preforming forming means have the above-mentioned pre-cut two-dimensional non-directionally oriented material layer or two-dimensional orthogonal material layer. If the supply position of the anisotropic material is not strictly and accurately controlled, it will not be possible to form the anisotropic material, making the manufacturing process even more difficult than in the case where the shape of the leaf spring remains unchanged.
しかも、得られる製品については、なお、依然として層
間剪断破壊を生じやすい欠点を有しているものである。Moreover, the resulting product still has the drawback of being susceptible to interlaminar shear failure.
本発明は、特許請求の範囲に記載する構成とすることl
こより、長さ方向の強度も所謂剪断強度も共に大であり
、製作も比較的容易であり、長さ方向と直交する断面積
が一定で、幅と厚さとが連続的に変化する形状の繊維強
化プラスチツク製板バネを得たものである。The present invention has the structure described in the claims.
Because of this, both the strength in the length direction and the so-called shear strength are high, and the fabrication is relatively easy.The fiber has a shape in which the cross-sectional area perpendicular to the length direction is constant and the width and thickness change continuously. This is a plate spring made of reinforced plastic.
以下、図示例についてその構成を説明する。The configuration of the illustrated example will be explained below.
本発明においては、既述の2次元無方向配向材料或は2
次元直交異方性材料6こ代えて3次元織物を利用した点
に特徴を有している。本発明で利用する3次元織物は、
米国特許第4312261号明細書に明示されて公知と
なつている織物であり、製織パターンの選択により3次
元方向への変形の自由度が著しく大きい織物とすること
ができるものである。In the present invention, the above-mentioned two-dimensional non-directionally oriented material or two
It is characterized by the use of a three-dimensional fabric instead of a six-dimensional orthotropic material. The three-dimensional fabric used in the present invention is
This is a well-known woven fabric as disclosed in US Pat. No. 4,312,261, and can be made into a woven fabric with an extremely large degree of freedom of deformation in three-dimensional directions by selecting a weaving pattern.
本発明では、米国特許第4312261号明細書に示さ
れる3次元織物の製織パターンを、幅方向ピツチ×厚さ
方向ピツチ×長さ方向ピツチが1×1×3乃至1×1×
10の範囲のものとし好ましくは1×1×5に選定して
織成したものを用いる。か\る製織パターンとすると、
得られた3次元織物は、3次元方向への形態の変化の自
由度が著しく大きくなるものである。第5図イないしホ
は、23.5μのガラス長繊維が4000本集束されて
形成されたローピングYを62本使用し、米国特許第4
312261号の方法に従つて織成する際のローピング
の行程を示している。In the present invention, the weaving pattern of the three-dimensional fabric shown in U.S. Pat.
10, preferably woven in a size of 1 x 1 x 5. Given the weaving pattern,
The resulting three-dimensional fabric has a significantly increased degree of freedom in changing its shape in three-dimensional directions. Figures 5A to 5E use 62 roping Y formed by bundling 4000 long glass fibers of 23.5μ, and the U.S. Patent No. 4
312261 shows the roping process when weaving according to the method of No. 312261;
すなわち、各ローピングは、第5図イないしホにおいて
紙面下方から上方へ張設され、第5図イにおける下a一
上C1下c一上aの各列および左b一右d1左d一右b
の各列はそれぞれ同一方向の運動を行なうようローピン
グガイドに挿通されている。In other words, each roping is stretched from the bottom to the top of the paper in FIG. b
Each row is inserted through a roping guide so as to move in the same direction.
いま、谷ローピングが第5図イの配置に在るとした場合
、第1行程として、下a一上cの各列を第5図口3こ矢
印eで示す方向に1ピツチ移動させ、下c一上aの各列
を第5図口に矢印fで歩す方向に1ピツチ移動させる。Now, assuming that the valley roping is in the arrangement shown in Figure 5 A, the first step is to move each column from lower a to upper c one pitch in the direction shown by arrow e in Figure 5, c.Move each row of the top a one pitch in the direction of arrow f toward the exit in Figure 5.
続いて第2行程として、左b一右dの列を第5図ハに矢
印gで示す方向に1ピツチ移動させ、左d一右bの列を
第5図ハに矢印hで示す方向Gこ1ピツチ移動させる0
次に第3行程として下a一上cの各列を第5図二に矢印
1で示す方向に1ピツチ移動させ、下c一上aの各列を
第5図二に矢印jで示す方向に1ピツチ移動させる。Next, as a second step, the column from left b to right d is moved one pitch in the direction shown by arrow g in FIG. 5C, and the column from left d to right b is moved in the direction G shown by arrow h in FIG. Move this one pitch0
Next, in the third step, each column of lower a and upper c is moved one pitch in the direction shown by arrow 1 in Fig. 5 2, and each column of lower c and upper a is moved in the direction shown by arrow j in Fig. 5 2. 1 pitch.
第4行程として、左b一右dの列を第5図ホに矢印kで
示す方向に1ピツチ移動させ、左d一右bの列を第5図
ホに矢印1で示す方向に1ピツチ移動させる。As the fourth step, move the column from left b to right d one pitch in the direction shown by arrow k in Fig. 5E, and move the column from left d to right b by one pitch in the direction shown by arrow 1 in Fig. 5E. move it.
上述の4行程により、第5図イにおいて符号Xで示す位
置に在つたローピングは第5図口ないし二の各図におい
てそれぞれ符号Xで示す位置を占めつつ、終りに第5図
ホにおいて符号Xで示される位置に移動する。Through the above-mentioned four steps, the roping that was at the position indicated by the symbol X in FIG. 5A occupies the position indicated by the symbol Move to the position indicated by .
以上説明した4行程の完了後、ローピングY群を紙面に
おいて上方へ1回梳く動作を施し、再び前述の4行程を
繰り返すことにより、紙面上方へ織り上げられる。After completing the four strokes described above, the roping Y group is combed once upwards on the paper, and the above-mentioned four strokes are repeated again, thereby weaving upward on the paper.
上述の4行程の移動の繰り返しにより、第5図イにおい
て、符号Xで示す位置にあつたローピングは、第5図イ
に矢印で示す軌跡を画いて移動して元の位置に戻り、他
の全ローピングYも同一軌跡を画きつつ順次移動し、こ
の移動により、口ーピング群は、あたかも組紐構造のご
とく交絡して製織され、幅と厚さが大きい三次元織物と
されるものである。By repeating the above-mentioned four-stroke movement, the roping at the position indicated by the symbol X in Fig. 5A moves along the trajectory indicated by the arrow in Fig. All the ropings Y also move sequentially while drawing the same locus, and due to this movement, the roping group is intertwined and woven like a braided cord structure, resulting in a three-dimensional fabric with a large width and thickness.
本発明に係る板バネにおいては、上述の3次元織物の表
裏両面に、板バネの長さ方向lこ連続するローピング群
が配置され、このローピング群によつて同じく板バネ長
さ方向に連続する3次元織物力3サンドイツチ状に挟持
された構造で強化繊維が構成されている。In the leaf spring according to the present invention, a group of ropings that are continuous in the length direction of the leaf spring are arranged on both the front and back surfaces of the above-mentioned three-dimensional fabric. The reinforcing fibers are sandwiched in a three-dimensional fabric structure in the form of a three-sand beach.
そして、この強化繊維を構成する表裏の各ローピング群
と3次元織物とは、プラスチツクマトリツクスで一体に
結合されて、第6図に示す如き一つの結合体たる板バネ
1を構成している。Each of the front and back roping groups constituting the reinforcing fibers and the three-dimensional fabric are integrally bonded by a plastic matrix to form a plate spring 1 as a combined body as shown in FIG.
第6図に示す実施例においては、表裏の、両外層2,3
が、それぞれ、板バネ1の長さ方向l一lに連続する2
3,5μのガラス長繊維4,000本よりなるローピン
グ90本よりなるローピング群で構成されており両外層
2,3で挟まれている中間層4が第5図イないしホにつ
いて説明したところの、板バネ1の長さ方向l−lに連
続する23.5μのガラス長繊維4,000本よりなる
ローピング62本を使用した3次元織物で構成されてい
る。In the embodiment shown in FIG. 6, both the front and back outer layers 2, 3
are respectively continuous in the length direction l-l of the leaf spring 1.
The intermediate layer 4, which is composed of a roping group consisting of 90 ropings made of 4,000 long glass fibers of 3.5 μm and is sandwiched between both outer layers 2 and 3, is as described in Fig. 5 A to E. , is composed of a three-dimensional fabric using 62 ropings made of 4,000 long glass fibers of 23.5μ that are continuous in the length direction l-l of the leaf spring 1.
そして、前記各ローピング群と3次元織物とは、板バネ
1の長さ方向l−lと直交する何れの位置J,K,Lの
断面においてもその断面積Sl,S2,S3がそれぞれ
において一定とされていると共に、板バネ1自体は、そ
の長さ方向l−lと直交する断面Sが常に一定で、幅W
と厚さVとが連続的に変化する形状とされている。Each of the roping groups and the three-dimensional fabric has a constant cross-sectional area Sl, S2, S3 at any position J, K, L perpendicular to the length direction l-l of the leaf spring 1. In addition, the leaf spring 1 itself has a cross section S perpendicular to its length direction l-l, which is always constant, and a width W.
and the thickness V continuously change.
上述の如き構造の板バネ1は、第7図乃至第11図に示
されている装置によつて連続した形状に成形され、単品
に切断されるものである。The leaf spring 1 having the above-described structure is formed into a continuous shape by the apparatus shown in FIGS. 7 to 11, and then cut into individual pieces.
第7図において、ガラス繊維ローピングケーク5,6か
ら引き出されたガラス長繊維のローピング群7,8は、
前述の表側の外層2と裏側の外層3とを形成するもので
あり、巻装ロール9から弓き出された3次元織物10は
、前述の中間層4を形成するものである。このローピン
グ群7,8と3次元織物10とはガイド11,12,1
3群を経てプラスチツクマトリツクス14の含浸槽15
内に導入され、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
等のプラスチツクマトリツクス14を含浸させられる。In FIG. 7, roping groups 7 and 8 of long glass fibers drawn from glass fiber roping cakes 5 and 6 are as follows:
The three-dimensional fabric 10 that has been unrolled from the wrapping roll 9 forms the above-mentioned intermediate layer 4, which forms the above-mentioned front side outer layer 2 and back side outer layer 3. The roping groups 7, 8 and the three-dimensional fabric 10 are connected to the guides 11, 12, 1.
After passing through 3 groups, impregnation tank 15 for plastic matrix 14
A plastic matrix 14 of unsaturated polyester resin, epoxy resin, etc. is impregnated with the plastic matrix 14.
その後、ローピング群7,8と3次元織物10とは、ダ
イス16,17,18によつて余剰なプラスチツクマト
リツクス14を除去され、更にダイス19によつて、後
述する凹寞の最大高さに略一致する形状に予備成形され
て基材20とされたのち、導入ガイド21によつて、後
述するように成形されつ\回転体22の周面に凹設され
ている無限の凹寞23内に導入される。Thereafter, the roping groups 7, 8 and the three-dimensional fabric 10 are processed by dies 16, 17, and 18 to remove excess plastic matrix 14, and further by a die 19 to the maximum height of the recess, which will be described later. After the base material 20 is preformed into a substantially matching shape, the introduction guide 21 molds the base material 20 into an infinite recess 23 recessed in the circumferential surface of the rotating body 22. will be introduced in
回転体22は、基材20を略接線方向から凹23内へ巻
き込みうるよう矢印Z方向に連続回転させられている。The rotating body 22 is continuously rotated in the direction of arrow Z so that the base material 20 can be rolled into the recess 23 from a substantially tangential direction.
回転体22の周面に無限に凹設されている凹23は、回
転体22の回転軸24心を通る縦断面の断面積が、全周
面のでの位置をこおいても同一とされ、かつ第10図、
第11図に示されるように高さM,M′と深さN,N′
とが連続的に変化させられており、成形しようとする細
長形状の板バネ1の単体を複数個連続させた繰り返し形
状とされている。The recesses 23 provided infinitely on the circumferential surface of the rotary body 22 have a cross-sectional area of a longitudinal section passing through the center of the rotation axis 24 of the rotary body 22, which is the same regardless of the position on the entire circumferential surface, and Figure 10,
Height M, M' and depth N, N' as shown in Figure 11.
are continuously changed, and the shape is a repeating shape in which a plurality of individual elongated leaf springs 1 to be molded are successively formed.
回転体22の外周面には、凹寞23に臨み、導入ガイド
21の付設位置から、基材20に含浸されているプラス
チツクマトリツクスが硬化されるまでの区間に亘つて、
凹寞23の外側面を規定する押圧シユ一25が配設され
ている。On the outer circumferential surface of the rotating body 22, facing the concave 23, extending from the installation position of the introduction guide 21 until the plastic matrix impregnated in the base material 20 is hardened,
A pressing shoe 25 defining the outer surface of the recess 23 is provided.
前述の導入ガイド21は、第8図、第10図、第11図
に示されるように、図示を省略した機枠に固定された基
板26に縮設されたバネ27を介して縦杆28が常時基
板26から進出する方向の勢力を付勢されて取り付けら
れており、該縦杆28の上下には、横杆29,30が、
それぞれ上下方向に摺動自在に、互に平行に同一方向に
延設されており、両横杆29,30間には、バネ31が
縮設され、横杆29,30が常に相反する上下方向へ離
間するよう付勢されている。As shown in FIGS. 8, 10, and 11, the introduction guide 21 described above has a vertical rod 28 that is connected to a spring 27 compressed to a base plate 26 fixed to a machine frame (not shown). It is attached by being constantly biased by a force in the advancing direction from the base plate 26, and above and below the vertical rod 28, horizontal rods 29 and 30 are installed.
They extend parallel to each other in the same direction so as to be slidable in the vertical direction, and a spring 31 is compressed between the horizontal rods 29 and 30, so that the horizontal rods 29 and 30 always move in opposite vertical directions. They are urged to move away from each other.
上述の横杆29,30は、凹寞23内へ導入される基材
20を上下から挟むよう横切り、その先端32,33が
凹窒23内へ挿入され、凹寞23の上下の端壁34,3
5に当接させられている。The above-mentioned horizontal rods 29 and 30 cross the base material 20 introduced into the recess 23 so as to sandwich it from above and below, and their tips 32 and 33 are inserted into the recess 23, and the upper and lower end walls 34 of the recess 23 are inserted into the recess 23. ,3
5.
この当接は、バネ31の弾性に基く弾接であり、両横杆
29,30は、縦杆28に対して上下に摺動自在である
ため、回転体22の矢印Z方向への回転に伴ない、両横
杆29,30は凹寞23の高さM,M′の変化に追随し
て上下に移動し、基材20を圧縮したり、解放したりす
る。即ち、横杆29,30の上下の移動により、基材2
0は、凹寞23へ導入される直前に、その高さを、第1
0図の状態から第11図の状態に押圧されて変形したり
、或は復元弾性により、第11図の状態から第10図の
状態に変形したりしつつ該基材20の全量が円滑★こ凹
寞23内に導入される。This contact is an elastic contact based on the elasticity of the spring 31, and since both horizontal rods 29 and 30 are vertically slidable with respect to the vertical rod 28, rotation of the rotating body 22 in the direction of arrow Z is prevented. Accordingly, both horizontal rods 29 and 30 move up and down following changes in the heights M and M' of the recess 23, compressing and releasing the base material 20. That is, by vertically moving the horizontal rods 29 and 30, the base material 2
0, immediately before being introduced into the concave 23, its height is changed to the first
While being pressed and deformed from the state shown in Fig. 0 to the state shown in Fig. 11, or deformed from the state shown in Fig. 11 to the state shown in Fig. 10 due to restoring elasticity, the entire amount of the base material 20 is smooth. This is introduced into the recess 23.
以上の作用をこおいて、ローピング群7,8は、長さ方
向lこ連続している以外の拘束を全く有していないし、
3次元織物も、第5図イないしホについて説明した如き
製織パターンとするときには、3次元方向への形態の変
化の自由度が著しく大きいので、横杆29,30による
前述の案内に追随しうる。Considering the above effects, the roping groups 7 and 8 have no constraints other than being continuous in the length direction, and
In the case of three-dimensional fabrics as well, when the weaving pattern is as explained with reference to FIGS. .
本発明に係る板バネ1は、上述の装置、手段によつて形
成されたものを、単位長さに切断して形成されるもので
ある。The leaf spring 1 according to the present invention is formed by cutting a leaf spring formed by the above-described apparatus and means into unit lengths.
そして、表裏の両外層2,3を23.5μのガラス長繊
維4,000本よりなるローピング90本で構成し、中
間層4を前記ローピング62本を使用し、米国特許第4
312261号明細書に示される手段により、幅方向ピ
ツチ:厚さ方向ピツチ:長さ方向ピツチが1:1:5と
なる製織パターンで織成した3次元織物で構成し、プラ
スチツクマトリツクスとしてビニル・エステル樹脂を用
いて、第7図乃至第11図に示される装置により厚さ1
2.5m7n1幅60m!の部分から、厚さ30m1L
1幅25m7!Lの部分に順次変形させ、再び厚さ12
.5m!、幅6011mIの部分に順次変形させて板バ
ネを形成した際における、厚さ12.5m7!L1幅6
0mmの部分の強さは、次表A欄に示すごとくであり、
他方、同一形状の板バネを23.5μのガラス長繊維4
,000本よりなるローピング242本を、板バネ長さ
方向!こ引き揃え、同一のプラスチツクマトリツクスに
より成形した際における厚さ12.5m7!L1幅60
1Lmの部分の強さは次表B欄に示すごとくであつた。Then, both outer layers 2 and 3 on the front and back sides are composed of 90 ropings made of 4,000 long glass fibers of 23.5μ, and the intermediate layer 4 is composed of 62 ropings, as described in U.S. Pat.
It is composed of a three-dimensional fabric woven with a weaving pattern in which the pitch in the width direction: the pitch in the thickness direction: the pitch in the length direction is 1:1:5 by the means shown in the specification of No. 312261, and vinyl ester is used as the plastic matrix. Using a resin, the thickness is 1 mm using the apparatus shown in FIGS.
2.5m7n1 width 60m! From the part, thickness 30m1L
1 width 25m7! Sequentially deform the L part, again to a thickness of 12
.. 5m! , the thickness is 12.5 m7 when the plate spring is formed by sequentially deforming the parts with a width of 6011 mI! L1 width 6
The strength of the 0mm portion is as shown in column A of the table below.
On the other hand, a plate spring of the same shape was made of 23.5μ long glass fiber 4.
242 ropings consisting of ,000 pieces in the length direction of the leaf spring! The thickness when aligned and molded using the same plastic matrix is 12.5m7! L1 width 60
The strength of the 1Lm portion was as shown in column B of the following table.
なお、強化繊維とプラスチツクマトリツクスとの重量比
は75:25とした。この表の結果から明らかな如く、
本発明に係る板バネでは、ローピングを一方向に引き揃
えて使用した所謂一方向強化構造のものに比し、剪断強
さが1.63倍と増強されているので、一方向強化構造
のものの有していた強化繊維に沿つて厚さ方向に入るク
ラツクとか、層間剪断破壊、即ち層間剥離現象を良好に
防止しうるに至るものである。Note that the weight ratio of reinforcing fiber and plastic matrix was 75:25. As is clear from the results in this table,
In the leaf spring according to the present invention, the shear strength is 1.63 times higher than that of a so-called unidirectional reinforced structure in which the ropings are aligned in one direction. This makes it possible to effectively prevent cracks that occur in the thickness direction along reinforcing fibers, interlayer shear failure, or interlayer peeling phenomenon.
本発明に係る繊維強化プラスチツク製板バネは、以上説
明した構成のものであり、引張強さ等の長さ方向の強度
が大であると共に、板バネ厚さ方向のクラツクの発生や
層間剪断破壊等を生ずることなく、長期香こ亘つて良好
なバネ特性を発現しうる効果を奏する。また、板バネは
、長さ方向と直交する断面積が一定で、幅と厚さとが連
続的をこ変化する形状とされているので、従来の、バネ
鋼製の一定厚さの薄い板バネを、長さを変えて複数枚重
ねた所謂重ね板バネと同等の機能を1本のみで発現でき
る効果を奏する。The fiber-reinforced plastic leaf spring according to the present invention has the structure described above, and has high strength in the longitudinal direction such as tensile strength, and also prevents cracks in the thickness direction of the leaf spring and interlaminar shear failure. This has the effect of exhibiting good spring characteristics over a long period of time without causing problems such as the above. In addition, a leaf spring has a shape in which the cross-sectional area perpendicular to the length direction is constant, and the width and thickness change continuously. It has the effect that a single leaf spring can perform the same function as a so-called stacked leaf spring in which a plurality of leaf springs are stacked with different lengths.
更に板バネの表裏の両外層が、板バネ長さ方向に連続す
るローピング群で構成され、中間層のみが3次元織物で
構成されているので曲げ荷重が負荷された際、両外層が
引張応力、圧縮応力を受持ち、中間層が単一構造体故l
こ、層間剪断破壊を防ぎ、外層から進展して来たクラツ
クをも阻止すると云う効果を奏するし、各ローピング群
と3次元織物とは、板バネ長さ方向と直交する何れの位
置の断面においても、その断面積がそれぞれ一定とされ
ており、強化繊維の供給量が、前記何れの位置において
も一定であり、強化繊維の含有量が各断面とも一足とな
るので、得られた板バネの物性が全長に亘り一定となる
効果も有している。Furthermore, both the front and back outer layers of the leaf spring are composed of groups of ropings that are continuous in the length direction of the leaf spring, and only the middle layer is composed of a three-dimensional fabric, so when a bending load is applied, both outer layers will absorb tensile stress. , which takes on compressive stress and has a single structure because the intermediate layer is a single structure.
This has the effect of preventing interlayer shear failure and also blocking cracks that develop from the outer layer, and each roping group and three-dimensional fabric are The cross-sectional area of each of the leaf springs is constant, the amount of reinforcing fibers supplied is constant at each position, and the content of reinforcing fibers is one pair for each cross-section. It also has the effect of making the physical properties constant over the entire length.
第1図は従来の一方向強化構造の繊維強化プラスチツク
製バネのクラツクの入り方を示す斜面図、第2図は第1
図に示す場合における剪断応力の分布を示す拡大断面図
、第3図および第4図はそれぞれ従来の繊維強化プラス
チツク製板バネの層構造を示す拡大断面説明図、第5図
イないしホは本発明で使用している3次元織物の製織パ
ターンの行程別の説明図、第6図は本発明の実施の1例
の斜面図、第7図は本発明に係る繊維強化プラスチツク
製板バネの製造装置の1例の略示側面図、第8図は第7
図に示されるものの要部の拡大斜面図、第9図はその平
面図、第10図および第11図は、第8図に示される凹
寞23と導入ガイド21とのそれぞれ異なる作用状態を
示す拡大断面図である。
1:板バネ、2,3:外層、4:中間層、7,8:ロー
ピング群、10:三次元織物、14:プラスチツクマト
リツクス。Figure 1 is a perspective view showing how to crack a conventional fiber-reinforced plastic spring with one-way reinforced structure, and Figure 2
FIGS. 3 and 4 are enlarged cross-sectional views showing the layered structure of a conventional fiber-reinforced plastic leaf spring, and FIGS. An explanatory diagram of each step of the weaving pattern of the three-dimensional fabric used in the invention, FIG. 6 is a perspective view of an example of the implementation of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the production of a fiber-reinforced plastic leaf spring according to the present invention. A schematic side view of one example of the device, FIG.
9 is a plan view thereof, and FIGS. 10 and 11 show different operating states of the recess 23 and introduction guide 21 shown in FIG. 8. It is an enlarged sectional view. 1: leaf spring, 2, 3: outer layer, 4: middle layer, 7, 8: roping group, 10: three-dimensional fabric, 14: plastic matrix.
Claims (1)
の長さ方向に連続するロービング群で構成され、両外層
に挟まれている中間層が、板バネの長さ方向に連続する
3次元織物で構成され、前記ロービング群と3次元織物
とは、プラスチックマトリックスで一体に結合されて一
つの結合体を構成しており、前記各ロービング群と3次
元織物とは、板バネの長さ方向と直交する何れの位置の
断面においても、その断面積が、それぞれ一定とされて
いると共に、該板バネは、その長さ方向と直交する断面
積が一定で、幅と厚さとが連続的に変化する形状とされ
ていることを特徴とする繊維強化プラスチック製板バネ
。1 In a leaf spring, both the front and back outer layers are each composed of a group of rovings that are continuous in the length direction of the leaf spring, and the intermediate layer sandwiched between the two outer layers is a three-dimensional fabric that is continuous in the length direction of the leaf spring. The roving group and the three-dimensional fabric are integrally connected with a plastic matrix to form one combined body, and each of the roving groups and the three-dimensional fabric are connected in the longitudinal direction of the leaf spring. The cross-sectional area of each orthogonal cross section is constant, and the cross-sectional area perpendicular to the length direction of the leaf spring is constant, and the width and thickness of the leaf spring change continuously. A fiber-reinforced plastic leaf spring characterized by having a shape that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13960082A JPS5943655B2 (en) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | Fiber reinforced plastic leaf spring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13960082A JPS5943655B2 (en) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | Fiber reinforced plastic leaf spring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5929829A JPS5929829A (en) | 1984-02-17 |
| JPS5943655B2 true JPS5943655B2 (en) | 1984-10-23 |
Family
ID=15249042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13960082A Expired JPS5943655B2 (en) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | Fiber reinforced plastic leaf spring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5943655B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0614457U (en) * | 1992-07-23 | 1994-02-25 | 川崎重工業株式会社 | Engine carburetor |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2570030B1 (en) * | 1984-09-10 | 1987-01-09 | Rech Ressorts Centre | DEVICE FOR FIXING THE END OF A BLADE SPRING |
| DE4110205C2 (en) * | 1991-03-28 | 2000-09-21 | Voith Gmbh J M | Roller press |
| SE515916C2 (en) * | 1998-09-11 | 2001-10-29 | Kapman Ab | Spring to open a pliers-like tool |
| DE102010061649A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Tobias KELLER | Leaf spring element |
-
1982
- 1982-08-11 JP JP13960082A patent/JPS5943655B2/en not_active Expired
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| JPH0614457U (en) * | 1992-07-23 | 1994-02-25 | 川崎重工業株式会社 | Engine carburetor |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5929829A (en) | 1984-02-17 |
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