JP2018204736A - スプリング素子を応用したスプリングシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スプリング素子の中心軸方向を向いた面に平行に積層された層構成を有する2次元炭素/炭素複合材料から成る螺旋円環状のスプリング素子を使用したスプリングシステムであって、スプリング素子を複数個重ね合わせて構成したスプリングシステムとした。
【選択図】図4
Description
(1)引張り強さ200kg/mm2以上、引張り弾性率24000kg/mm2以上の炭素繊維の束又はスリーブ状に編んだプリプレグを治具のスパイラルな溝に巻き付けて加熱して、半硬化させ、
(2)次に、半硬化したコイル状成形体を治具から外し、更に加熱し、完全に硬化させてコイル状成形体を得、
(3)次に、コイル状成形体を炭化、必要に応じてピッチ等を含浸、焼成、黒鉛化しCCM(炭素/炭素複合材料)のコイル状材を得、
(4)更に、一巻き毎に切削分離することにより、CCMのスプリングワッシャーとする。
金属材料を使用したスプリングでは、スプリングの径や板厚を任意に設定することができ、かつ材料強度についても幅広い特性を持つ材料の中から選択することができるため、スプリングとしての強度を確保した上で、幅広い範囲のバネ定数を持ったスプリングを製造することが可能であった。
しかし、炭素/炭素複合材料製のスプリングにおいてバネ定数を小さくするために極端に薄い肉厚とすれば耐久性に問題が生じ、バネ定数の小さいスプリングを製造することは困難であった。 また、バネ定数の大きな炭素/炭素複合材料製のスプリングの場合、材料の持つせん断強度が不足するため十分なたわみ量を確保することができないという問題があった。
炭素/炭素複合材料(C/Cコンポジットとも呼ぶ)は、強化繊維である炭素繊維を黒鉛または炭素のマトリックスで固めた繊維強化複合材料であって、従来の炭素材料、あるいは黒鉛材料に比べ数倍の強度、弾性率を備えると共に、優れた耐熱性、耐摩耗性、靱性を有する材料である。 また、炭素/炭素複合材料は、比重が小さく、強度、剛性(弾性率)が高いことから、高比強度、高比剛性な材料としても知られている。
ここで、「スプリング素子10の中心軸方向を向いた面に平行に積層された層構成を有している」とは、図1に示すスプリング素子10の中心軸方向(図1のX方向)を向いた面であるa1面(図1の正面図の上側面)及びa2面(図1の正面図の下側面)に沿って平行に積層された層構成を有していることを意味するものである。
図3は、本発明に係るスプリングシステム100の1例であって、螺旋の向きが同じスプリング素子10(図3では10B)を3個重ね合わせて構成したスプリングシステム100の例を示したものである。 ここで、螺旋の向きが同じスプリング素子10を3個重ね合わせるとは、右ネジ状の螺旋形状を有するスプリング素子10Aを3個重ね合わせるか、あるいは左ネジ状の螺旋形状を有するスプリング素子10Bを3個重ね合わせることを意味する。
また、従来の炭素/炭素複合材料製のコイルスプリング等ではバネ定数の小さいスプリングを製造することは困難であったが、本発明にかかるスプリングシステム100によりバネ定数の小さいスプリングシステムを構成することが可能になった。 更に、従来の炭素/炭素複合材料製のコイルスプリング等では実現困難であった、バネ定数と最大たわみが共に大きいスプリングについても本発明にかかるスプリングシステム100により実現することが可能となった。
10 スプリング素子
10A 右ネジ状の螺旋形状を有するスプリング素子
10B 左ネジ状の螺旋形状を有するスプリング素子
100 スプリングシステム
Claims (5)
- 炭素/炭素複合材料から成る螺旋円環状のスプリング素子を使用したスプリングシステムであって、
当該スプリング素子を複数個重ね合わせて構成したことを特徴とするスプリングシステム。
- 請求項1に記載のスプリングシステムにおいて、
前記炭素/炭素複合材料は、スプリング素子の中心軸方向を向いた面に平行に積層された層構成を有する2次元炭素/炭素複合材料から成ることを特徴とするスプリングシステム。
- 請求項1又は2に記載のスプリングシステムにおいて、
重ね合わされた複数個のスプリング素子の螺旋の向きが全て同一であることを特徴とするスプリングシステム。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のスプリングシステムにおいて、
重ね合わされた複数個のスプリング素子の内の少なくとも2のスプリング素子の螺旋の向きが異なっていることを特徴とするスプリングシステム。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のスプリングシステムにおいて、
重ね合わされた複数個のスプリング素子の内の少なくとも2のスプリング素子のバネ定数が異なっていることを特徴とするスプリングシステム。
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JP2017112368A JP6960777B2 (ja) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | スプリング素子を応用したスプリングシステム |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113454349A (zh) * | 2019-02-19 | 2021-09-28 | 利昂内尔·于蒂利 | 用于观察组件中的张力损失的装置 |
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