JPH0318755Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本考案は繊維強化樹脂製板ばねに関し、詳しく
は、特に自動車用のサスペンシヨン等に好適な繊
維強化樹脂製板ばねに関するものである。 ［従来の技術］ 板ばねは様々な用途に広く用いられているが、
そのほとんどは鋼で造られている。しかしながら
近年自動車においては燃費の低減や加速性の向上
を目的として、上記鋼製のものに代わり、より軽
量な繊維強化樹脂製の板ばねが検討され、既に一
部では実用化もなされている。 ［考案が解決しようとする問題点］ 繊維強化樹脂には鋼に比べ耐衝撃性に弱いとい
う欠点がある。このため自動車のサスペンシヨン
等に用いられる板ばねに繊維強化樹脂を使用した
場合には、走行中に跳ね上げた小石の衝突、悪路
における路面への衝突等によつて表面に損傷が生
じ、これが起点となつてクラツクが発生するとい
う問題点があつた。 この問題に対し、特開昭56−167508、実開昭57
−49938、実開昭56−122838に見られるように繊
維強化樹脂製板バネの下面に金属等から成る保護
部材を設ける方法が提案されている。これらの提
案は上記の問題点に対しては有効であるが、板ば
ねの重量が繊維強化樹脂だけの場合に比べるとか
なり重くなり、車両重量の軽減という本来の目的
からは好ましい方法とはいえなかつた。 また特開昭59−101359に見られるように、樹脂
のみの層を表面に設ける方法があるが、これは表
面層が単にプラスチツク層となり、耐衝撃性の改
善には効果が薄い。 他の改善方法として特開昭54−74057に見られ
るようにシリコンゴム、ポリウレタン等のエラス
トマーを衝撃に対する緩衝材として繊維強化樹脂
製板ばね表面に接着或いは溶着する方法がある。
この方法は緩衝効果も大きく重量軽減の目的にも
合致して好ましいものである。しかしながらこの
例に見られるような繊維強化樹脂基材と大幅に素
材の種類及び性質の異なる緩衝材を接着或いは溶
着によつて設けた方法では、繊維強化樹脂基材と
緩衝材との化学的反応による結合は期待されず、
従つて接合力が充分でなく、疲労、環境条件等に
より緩衝材が境界面から剥離して耐衝撃性が低下
する場合があつた。また緩衝材を設ける工程が一
工程増えるという問題もある。 本考案は上記問題点に鑑み、鋭意研究の結果完
成したものである。すなわち本考案は重量軽減の
目的に合致し、耐衝撃性に優れた繊維強化樹脂製
板ばねを提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 本考案の繊維強化樹脂製板ばねは、繊維強化樹
脂から成る板状の基体部と、該基体部の少なくと
も一部表面層に形成された緩衝部とを有し、 緩衝部はマトリツクスを構成する樹脂成分と樹
脂成分中に分散された粒子状ゴム弾性体および繊
維材料とからなり樹脂成分が基体部のマトリツク
スを構成する樹脂成分と化学的に反応して一体的
に結合されていることを特徴とする。 本考案にいう基体部はマトリツクスを構成する
樹脂成分とその樹脂成分を補強する繊維材料とか
ら成り、従来の繊維強化樹脂製板ばねと同様の材
料が使用できる。樹脂成分としては例えばエポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フエノール樹
脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いるこ
とができる。熱可塑性樹脂を用いることも可能で
あり、２種以上の樹脂を混合して用いてもよい。 上記基体部の樹脂成分の補強繊維には、炭素繊
維、ガラス繊維、ボロン繊維、シリコンカーバイ
ド繊維、金属繊維、有機繊維等の高強度、高弾性
繊維を長繊維、或いはクロスや織物の形態で用い
ることができる。これらの繊維は単独で用いても
よいし、その一部を他の繊維で置き換えてもよ
い。 補強材としての繊維は、その繊維軸の方向が基
材の長さ方向になるように配置したり、長さ方向
と適当な角度で交差するように配置したり、ある
いはこれら両者の組み合わせになるように配置す
る。基体部の長さ方向の強度と幅方向の強度を同
時に具備せしめるという点では、上記両者の組み
合わせであるのが好ましい。 基体部は必ずしも単層構造である必要はなく、
多層構造とすることもできる。その場合は例えば
最内層をガラスクロスを補強材とするガラス繊維
強化エポキシ樹脂、内層をガラス長繊維を補強材
とするガラス繊維強化エポキシ樹脂、外層を炭素
長繊維を補強材とする炭素繊維強化エポキシ樹脂
等とすることができる。 本考案の特色は上記基体部の少なくとも一部表
面層に化学的に反応して一体化した緩衝部を有す
るところにある。従つて緩衝部のマトリツクスと
なる樹脂成分には、少なくとも上記した基体部の
マトリツクスである樹脂成分と化学的に反応して
結合する樹脂が使用される。即ち緩衝部の樹脂成
分には基体部の樹脂成分のうち少なくとも一成分
と同一の硬化機構を有する樹脂が含まれている。
例えば基体部の樹脂成分にラジカル重合性の樹脂
が含まれている場合には緩衝部の樹脂成分にもラ
ジカル重合性樹脂が含まれ、ラジカル重合により
両者が結合して基体部と緩衝部とが一体的に結合
する。このような樹脂成分の選定の最も単純で、
かつ確実な方法として、基体部の樹脂成分と緩衝
部の樹脂成分とは同一構成の樹脂を用いるのが効
果的である。なお緩衝部の樹脂成分に、衝撃に対
する緩衝作用を有する、例えば軟質の樹脂を混合
することも好ましい。 上記緩衝部のマトリツクスとなる樹脂成分には
衝撃を吸収する為のゴム弾性体が配合される。こ
のゴム弾性体はマトリツクスの樹脂中に均一に分
布することにより緩衝作用の均一化が図られる。
この意味においてゴム弾性体の形状は微粉末であ
ることが望ましい。これには微粉末状のゴムを樹
脂中に機械的に混合して配合してもよいが、未反
応部を有する液状ゴムを使用し、樹脂中に均一に
分散、混合した後加熱成形時に樹脂とゴムを同時
に硬化させるとよい。これにより樹脂中に微粉末
状ゴムが均一に分布し、かつ樹脂がゴムを保持す
る力も粉末状ゴムを機械的に混合する方法に比し
て大きいという効果もある。 ゴム弾性体の種類としては特に制限は無く、通
常の天然加硫ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、
ブチルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、ブタ
ジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン・プロ
ピレンゴム、アクリルゴム、ハイパロン等のゴム
を用いることができる。これらのゴム弾性体は単
独で用いてもよいし、その一部を他のゴムで置き
換えてもよい。 緩衝部のマトリツクスの樹脂にはさらに補強材
料としての繊維材料が配合される。この繊維材料
は緩衝部の全体的な弾性率を増して広い範囲で衝
撃を吸収し、樹脂層に微細クラツクが生じた場合
にも樹脂層を保持し形状を保つものである。繊維
材料の形状は通常の一方向の繊維でもよいが、特
には繊維が無配向であることが望ましく、クロ
ス、チヨツプドストランドマツト、サーフエーシ
ングマツト或いは連続した長繊維をうず巻き状に
一層もしくは多層に積み重ねたコンテイニユアス
ストランドマツト等であることが望ましい。繊維
の種類としては基体部の繊維と同様の種類の繊維
が使用でき、それらの一種或いは二種以上を混合
して用いることができる。 尚緩衝部にはこれらの成分の他に酸化防止剤、
消泡剤等の各種添加剤を加えることも可能であ
る。 緩衝部の厚みは、基体部を各種の衝撃から保護
するという意味では可能な限り厚い方がよいが、
実際には重量面や寸法面で制限を受けることが多
いので、その厚みは0.1〜10mm程度、通常0.5〜５
mm程度である。 緩衝部は基体部の下表面全体に設けてもよい
し、全体を被覆するような形で設けることもでき
る。また板ばねとして使用時に受ける応力の大き
な部分、すなわち衝撃を受けた場合にクラツクの
生じやすい部分のみに設けることもできる。 本考案の繊維強化樹脂製板ばねは、繊維材料に
樹脂成分を含浸させこれを予備硬化させた基体部
となるプリプレグと、繊維材料及び微粉末状ゴム
弾性体に樹脂成分を含浸させ、これを予備硬化さ
せた緩衝部となるプリプレグを順次所定の曲率を
有する金型内に積層し、同時に一体的に加熱成形
することによつて製造することができる。液状ゴ
ムを用いる場合は、樹脂成分と液状ゴムを予じめ
混合し、予備反応させた後に繊維材料に含浸さ
せ、予備硬化させてプリプレグとすることが望ま
しい。これによりゴムの保持力が一段と向上す
る。 ［作用］ 本考案の繊維強化樹脂製板ばねは、基体部と緩
衝部のそれぞれの樹脂成分が化学的に結合してい
るため、熱、水等の環境下での疲労にも剥離など
の不具合を防止する作用がある。また緩衝部に粒
子状ゴム弾性体が含まれているので、走行中跳ね
上げた小石等が当つた時にその小石の持つ運動エ
ネルギーは緩衝部の弾性変形で吸収される。ま
た、衝撃により微小クラツクが生じた場合には、
含まれる粒子状ゴム弾性体の部分でクラツク先端
応力が分散されることによりクラツクの拡大を防
止する作用がある。さらに緩衝部に繊維材料が含
まれているので、繊維材料が樹脂成分を保持し、
緩衝部に加わる応力を緩和しその形状を保つ作用
を有する。 ［実施例］ 以下実施例により具体的に説明する。 第１図は本考案の第１実施例の繊維強化樹脂製
板ばねの概略正面図であり、第２図は第１図のＸ
−Ｘ断面を示す断面図である。 第１図においてガラス繊維強化エポキシ樹脂か
ら成る板状基体部１１はその下面全体を覆うガラ
ス繊維強化エポキシ樹脂及びゴム弾性体から成る
緩衝部１２と化学的に結合されて第１実施例の板
ばね本体１０を形成している。板ばね本体１０の
長さ方向の両端には目玉部１３，１３′が接着剤
を介して接合され、自動車に取付けられるように
なつている。ここで板状基体部１１はビスフエノ
ールＡタイプエポキシ樹脂（品名…エピコート
828、メーカー…シエル化学）、無水メチルハイミ
ツク酸及びイミダゾールから成る樹脂成分47容積
％と、通常の一方向性のガラス繊維53容積％とか
ら構成されている。また緩衝部１２はビスフエノ
ールＡタイプエポキシ樹脂（品名…エピコート
828、メーカー…シエル化学）、無水メチルハイミ
ツク酸及びイミダゾールから成る樹脂成分63容積
％と、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体で
ある液状ゴム（品名CTBN1300、メーカー…宇
部興産）７容積％と、コンテイニユアス・ストラ
ンドマツト30容積％とから構成されている。板状
基体部１１と緩衝部１２はそれぞれ予備硬化され
たプリプレグとされ、金型内に積層して同時に加
熱プレス成形して化学的に反応せしめ、一体的に
結合されている。 第３図は本考案の第２実施例の繊維強化樹脂製
板ばねの長さ方向に対して垂直方向の縦断面図で
ある。この第２実施例の繊維強化樹脂製板ばねは
第１実施例と同一の材料構成であり、同様の方法
で製造され、板状基体部２１の下表面及び両側面
に緩衝部２２が化学的に結合して一体的に形成さ
れている。 第４図は本考案の第３実施例の繊維強化樹脂製
板ばねの長さ方向に対して垂直方向の縦断面図で
ある。この第３実施例の繊維強化樹脂製板ばねは
第１実施例と同一の材料構成であり、同様の方法
で製造され、主として板状基体部３１の下面エツ
ヂ部に緩衝部３２が化学的に結合して一体的に形
成されている。 次に第４実施例として、繊維材料に通常の一方
向性のガラス繊維を用いること以外は第１実施例
と同一の材料構成で同一形状の繊維強化樹脂製板
ばねを同様の方法で製造した。また第５実施例と
して緩衝部の組成を樹脂成分68容積％、液状ゴム
２容積％、及び繊維材料30容積％とすること以外
は第１実施例と同一材料を使用し、同一形状の繊
維強化樹脂製板ばねを同様の方法で製造した。さ
らに第６実施例として緩衝部の組成を樹脂成分
59.5容積％、液状ゴム10.5容積％、及び繊維材料
30容積％とすること以外は第１実施例と同一材料
を使用し、同一形状の繊維強化樹脂製板ばねを同
様に製造した。 これら第１実施例、第４実施例、第５実施例及
び第６実施例の繊維強化樹脂製板ばねはその効果
をみるため後述の比較例１及び比較例２とともに
試験に供した。ここで第５図に示す比較例１は従
来技術の例であり、第１実施例の基体部と同一材
料構成の基体部４１と、シリコンゴムからなる緩
衝部４２とが接着剤３３を介して相互に結合され
ている。また第６図に示す比較例２は従来の例で
あり、第１実施例の基体部と同一材料構成の基体
部５１のみからなり、緩衝部は形成されていな
い。 試験方法は各板ばねを幅60mm、長さ400mm、厚
さ10mmとし、40℃×10日の耐水浸漬試験、及び花
崗岩の砕石500グラム（直径８〜11mm）を各板ば
ねの緩衝部の側の面、及び比較例２の場合はその
片面にエア圧５Kg／cm²で吹きつける衝撃試験を10
サイクル行なつた後４点曲げ疲労試験を行なつて
耐久寿命の回数を測定した。その結果を表に示
す。耐久寿命の回数は剛性低下が10％となつた時
または大幅な外観異常の場合とした。尚比較例１
は１サイクル目で緩衝部の剥離が生じた為試験を
中止した。 試験結果より、実施例の本考案の繊維強化樹脂
製板ばねは比較例１のような緩衝部のはがれは全
く生じず、衝撃の緩衝効果も比較例２に比べて明
らかに数倍優れている。また緩衝部の繊維材料は

【表】 コンテイニユアスストランドマツトが通常の一方
向性ガラス繊維より効果が大きいことも明らかで
ある。 ［考案の効果］ 本考案の繊維強化樹脂製板ばねは熱、水等の苛
酷な条件にさらされた場合でも基体部から緩衝部
が剥離するような不具合がほとんど発生しない。
またその衝撃に対する緩衝効果も優れており、し
かも軽量であるという繊維強化樹脂製板ばねの特
徴はほとんど損うことがない。さらに製造工程も
ほとんど増加しない。従つて車両重量の軽減に伴
う燃費の低減及び加速性の向上に寄与するととも
に著しく板ばねの寿命が延長され、走行中に跳ね
飛ばされた石などが当つたり、路面への衝突等に
よる衝撃が多発するトラツクや乗用自動車の板バ
ネとして特に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の第１実施例の繊維
強化樹脂製板ばねを示し、第１図はその概略正面
図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面を示す断面図で
ある。第３図は本考案の第２実施例の繊維強化樹
脂製板ばねを示す断面図、第４図は本考案の第３
実施例の繊維強化樹脂製板ばねの断面図、第５図
は従来技術である比較例１の繊維強化樹脂製板ば
ねの断面図、第６図は緩衝部を有していない比較
例２の繊維強化樹脂製板ばねの断面図である。 １１，２１，３１，４１，５１……基体部、１
２，２２，３２，４２……緩衝部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 繊維強化樹脂から成る板状の基体部と、該基
   体部の少なくとも一部表面層に形成された緩衝
   部とを有し、 該緩衝部はマトリツクスを構成する樹脂成分
   と該樹脂成分中に分散された粒子状ゴム弾性体
   および繊維材料とからなり該樹脂成分が該基体
   部のマトリツクスを構成する樹脂成分と化学的
   に反応して一体的に結合されていることを特徴
   とする繊維強化樹脂製板ばね。 (2) 繊維材料は連続したガラス長繊維をうず巻き
   状に一層もしくは多層に積み重ねたマツト状で
   ある実用新案登録請求の範囲第１項記載の繊維
   強化樹脂製板ばね。