JPH0319413B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ガラス繊維、炭素繊維又はその他の適当な繊
維から成る高強度強化繊維が、ばね材料の最大延
長の方向にほぼ延びており、好ましくは、ばね目
玉が、ばね端部において板ばね本体に一体に形成
されている、少なくとも本質的に弾性領域が繊維
強化プラスチツク材料から成る板ばねの製造方法
において、 硬化性プラスチツク材料を、繊維粗紡糸又は繊
維組織である強化繊維に押し詰め又は含浸するこ
とによつて、連続ウエブを生成すること、 しかる後、中間層部片を該連続ウエブ上に置く
こと、 該連続ウエブを、二つの巻き取り要素を有する
回転する巻き取り装置上で複数の層に巻いて、連
続巻にすること、 これによつて、該中間層部分を、上記二つの巻
き取り要素の領域の外側において外連続ウエブの
隣接する重ねられた層の間において、該連続巻き
内に配置すること、 次いで成形チヤンバーのシリンダ状接触領域
に、本質的にその全周囲に沿つて隣接するよう
に、連続巻を、型内に配置すること、 型中のプラスチツク材料を固化させ且つ硬化さ
せて板ばね半製品とすること を含むことを特徴とする板ばねの製造方法。

２ 該連続ウエブが型内に配置され、中空空間
が、型チヤンバ内の強化繊維の間に存在し、これ
らの中空空間が、該型内に強化材料を導入するこ
とによつて満たされ、型内に存在するプラスチツ
ク材料が固化されそして硬化される請求の範囲第
１項記載の方法。

３ 中間層片１，３７が、硬化性プラスチツク材
料によつて適切に押し詰め又は含浸させた繊維薄
層材料から成る請求の範囲第２項記載の方法。

４ 中間層片３７が、連続ウエブ９上に載せた後
にプラスチツク材料によつて押し詰める請求の範
囲第３項記載の方法。

５ 中間層片３７の材料が、少なくとも部分的に
薄い繊維織物から成る請求の範囲第３又は４項記
載の方法。

６ 目玉がばねの末端において一体となつている
板ばねの製造のために、連続する巻３５がばね末
端のそれぞれにおける目玉４９のための円筒状の
くぼみを取り巻くようにして、それを型中に入れ
る請求の範囲第１〜５項記載の方法。

７ 目玉のブツシユとして働らかせるためのスリ
ーブ３０を連続ウエブ３５と共に型中に導入する
請求の範囲第６項記載の方法。

８ 該スリーブ３０は連続する巻３５の製造にお
いて巻き取り装置２７の巻き取り要素２８のそれ
ぞれの部分を形成する請求の範囲第７項記載の方
法。

９ 連続ウエブ９及び場合によつては中間片３７
中に含有させる硬化性プラスチツク材料を巻き上
げ装置２７に巻き上げる前に予備硬化させる請求
の範囲第１〜８項のいずれか１項に記載の方法。

１０ さらに含有する硬化性プラスチツク材料の
硬化のために、ばね材料中に電磁高周波の場によ
つて誘電熱損失を生ぜしめる請求の範囲第１〜９
項のいずれか１項に記載の方法。

１１ ばね材料の硬化は付加的に加熱する型中で
生じる請求の範囲第１０項記載の方法。

１２ 強化繊維間に残存する空の空間にプラスチ
ツク材料を導入するために、成形キヤビテイーを
吸引し、その後に液状の、望ましくは硬化性のプ
ラスチツク材料の導入を圧力下に行なう請求の範
囲第１〜１１項のいずれか１項に記載の方法。

１３ 型のキヤビテイー中への液状プラスチツク
材料の導入は型のキヤビテイーの中心に配置した
一つまたはそれ以上の供給管５７を通じて行なう
請求の範囲第１２項記載の方法。

１４ 高強度強化繊維が、ガラス繊維、炭素繊維
又はその他の適当な繊維から成り、ばね負荷を受
けるばね材料の最大延長の方向に延びており、好
ましくは、ばね目玉が、該ばねの端部において、
板ばね本体と一体に形成されており、 該板ばね本体が、該ばねの長手方向延長の方向
に延びている繊維強化プラスチツクの多数の隣接
する層状部分を有し、 二つの最端部分が、ばねの前表面に隣接してお
り、 これらの部分の一部が、ばねの全長にわたつて
延びており、 残りの部分が、各々ばねの長さの一部分のみを
占める、 少なくとも本質的に弾性領域が繊維強化プラス
チツクから成る、長さに沿つて一定してない厚さ
を有する板ばねにおいて、 該ばねの長さの一部分のみを占める部分が、両
側においてばねの全長にわたつて延びている２つ
の部分によつて境界付られている ことを特徴とする板ばね。

１５ ばねの長さの一部分のみを占める部分の最
大の厚さが２mmであり、好ましくは１mmである請
求の範囲第１４項の板ばね。

技術領域 本発明は、少なくとも本質的に弾力性の部分に
おいて、好ましくはガラス繊維、炭素繊維又はそ
の他の適当な繊維から成る高強度強化繊維が少な
くとも大体においてばね材料の最大の延長の方向
において走つている繊維強化プラスチツク材料か
ら成り且つ目玉が好ましくはばね末端における板
ばね本体と一体になつている、繊維強化プラスチ
ツク材料から成る板ばねの製造方法に関するもの
である。さらに本発明は本発明の方法に従つて製
造することが好ましい、長さに沿つて厚さが一定
しないプラスチツク板ばねに関するものである。

技術の現状 上記の種類の板ばねは多年にわたつて公知であ
つたが、今までのところでは自動車製造において
は、それらはとり上げるほどの価値が認められて
いない。たとえば、米国特許第3900357号から、
このようなプラスチツク板ばねの製造のための方
法が公知であるが、この方法においては、先ず不
繊ガラス繊維材料及びエポキシ樹脂に基づく軟質
マトリツクス材料から成るストリツプを用いて出
発する。このようなストリツプの半製品を、上下
に数層を重ねて型中に入れ、マトリツクス樹脂の
硬化下に加圧及び加熱して結合させることによつ
て、仕上つた板ばねを生成させる。重ねるストリ
ツプ半製品のそれぞれは板ばねの厚さに約
0.01″を寄与するに過ぎないから、たとえば、3/
４″のばねの厚さに対しては67の重ね合わせたスト
リツプ半製品を用いなければならない。このよう
な板ばねの硬化時間は約45分であると推定され
る。

ストリツプ半製品を型中に挿入する必要がある
ために、この公知の方法に対しては大きな労働力
が必要である。その上、必要とする長い硬化時間
は効率的なばねの製造にたいする障害となる。

本発明の説明 本発明の目的は、前記の米国特許第3900357号
により公知の方法よりも実質的に少ない人的仕事
量を必要とするに過ぎない、上記のプラスチツク
板ばねの製造のための新規方法に関するものであ
る。

この問題は、繊維粗紡糸又は薄い繊維織物の形
態にあることが適切なる強化繊維から成る連続ウ
エブを、硬化性プラスチツク材料によつて強化繊
維を適切に押し詰め又は含浸することによつて、
生成させ、且つ連続ウエブを少なくとも二つの巻
き取り要素を有する回転する巻き取り装置上で複
数の層として巻き上げて連続する巻とし、次いで
連続する巻を、適切には板ばねを構成するために
働らく他の成分と共に、本質的にその全外周にわ
たつて型のキヤビテイーのたる型の接触区域に接
するような具合に型中に入れ、且つ適切にはその
後に成形キヤビテイー中の強化繊維間になお存在
する空の空間を硬化性プラスチツク材料の導入に
よつて満たし、且つ型中のプラスチツク材料を適
切に硬化させて板ばね半製品とすることからなる
本発明による方法によつて、解決することができ
る。

長さに沿つて一定しない厚さの板ばねの製造の
ための本発明による方法の有利な一実施形態にお
いては、中間的な層部分を連続ウエブ上に、その
巻き上げ前にかぶせ、該部分はそれ自体を隣接す
る重ねた連続ウエブ層の間で連続的な巻中に配置
する。

本発明のさらにの有利な実施形態によれば、本
発明による方法は、中間層片は好ましくは硬化性
のプラスチツク物質で押し固め又は含浸させ繊維
質積層材料から成ることを特徴としている。少な
くとも部分的に薄い繊維織物から成ることが好ま
しい中間層片は、それを連続ウエブ上に載せたの
ちに、プラスチツク物質で押し固めることが有利
である。

目玉がばね末端において一体となつている板ば
ねの製造のための、本発明による方法の別の有利
な実施形態によれば、連続的な巻を、それが各ば
ね末端における目玉のための円筒状のくぼみを取
り巻くような具合にして、型中に入れる。目玉の
ブツシユとして用いるためのスリーブを連続的な
巻と共に型中に導入することが有利であつて、そ
の場合にスリーブは連続的な巻の製造における巻
き取り装置の各巻き取り要素の一部分を成してい
ることが適切である。

本発明のさらに他の有利な実施例形態において
は、本発明の方法は連続的なウエブ中及び中間層
部分中に含まれる硬化性のプラスチツク物質を、
巻き取り装置に巻き上げる前に、予備硬化させる
ことを特徴としている。

本発明の別のの有利な実施形態によれば、電磁
的高周波の場によつて型内の板ばね中に誘電熱損
失を生じさせることによつて、その中に含まれる
硬化性プラスチツクをさらに硬化させる。ばね材
料の硬化は、付加的に加熱される型中で有利に行
なうことができる。

本発明の最後の有利な実施形態においては、本
発明の方法は、強化繊維間に残留する空の空間中
にプラスチツク材料を導入するために、型のキヤ
ビテイーを吸引し、次いで液状の望ましくは硬化
性のプラスチツク材料の導入を、増大させた圧力
下に行なうことを特徴としている。液状プラスチ
ツク材料の型のキヤビテイーの導入は、型のキヤ
ビテイーの中心に配置した１本以上の供給管によ
つて達成することができる。

本発明は、さらに少なくとも本質的に弾力性の
部分において、繊維強化プラスチツクから成る、
長さに沿つて一定しない厚さを有する板ばねを供
給する目的を有し、ここでガラス繊維、炭素繊維
又はその他の適当な繊維から成ることが望ましい
高強度強化繊維は、少なくとも大体において、ば
ね荷重下におけるばね材料の最大寸法の方向に走
つており、且つここで目玉はばね末端において板
ばね本体と一体であることが望ましく、板ばねは
本発明による方法によつて製造することが適切で
ある。

この問題は、板ばね本体はばねの縦の延長の方
向に走る繊維強化プラスチツクの多数の隣接する
層状の部分を有し、両最端部分はばねの前表面に
結合し且つこれらの部分の一部はばねの全長にわ
たつてのびており且つ残りの部分はばねの長さの
一部分のみを占め且つばねの全長にわたつてのび
ている２部分によつて両側で結合させてあること
を特徴とする、本発明による板ばねにおいて解決
される。

本発明の遂行のための幾つかの有利な方法を示す
図面の説明 本発明による方法を以下に、先ずばね目玉
（spring−eyes）がばねの本体とその面端におい
て一体となつている、全長にわたり一定しない厚
さを有するプラスチツク板ばねの製造について説
明する。

第１図は概念的に、垂直断面として、のちにプ
ラスチツク板ばねを製造するために用いる、未硬
化の連続する巻の製造のための装置を示す。

この連続的な巻を製造するためには、ガラス繊
維粗紡糸ストランド３を、ローラーフレーム１中
に配置したローラー２から引き出し、それを梳綿
スクリーン４中を通過させたのち含浸槽５中に通
し、そこで、たとえば、ビスフエノールＡと脂環
式ジアミン硬化剤に基づくエポキシ樹脂から成る
ことが有利である、硬化性のプラスチツク物質で
含浸する。このようにして製造したウエブを一対
の絞りロール中で較正し、次いでローラー７及び
８を通じて連続ウエブ９として矢印１０の方向に
引き取る。この経路において、連続ウエブ９は先
ず堆積場所１１中を通り、そこで、引き出し装置
１２を用いて供給ロール１３からガラス布ストリ
ツプ１４を矢印１５の方向に引き出して、異なる
長さのガラス布片を連続ウエブ９の特定の位置に
堆積させる。この堆積作業は次のように作用す
る。

引き出し装置１２の各作動に先立つて、位置１
６に垂れ下るガラス布ストリツプ１４の先端は、
矢印１０の方向に輸送される連続ウエブ９の僅か
に上方に達する。引き出し装置１２を始動する
と、ガラス布ストリツプの先端は下降して連続ウ
エブ９に遭遇し、カイドローラー１７によつて後
者と共に運ばれ且つ案内ローラー１７によつて、
なお湿つている連続ウエブ９上に堆積される。つ
いで堆積場所１１に設けてあるギロチンばさみ１
８を用いて、堆積させるべきガラス布片を望まし
い長さに切断し、最後に、新しく切つたガラス布
ストリツプの先端が再び、最初と同様に、移動す
る連続ウエブ９の僅かに上方となつたときに、引
き出し装置を停止させる。

コンベヤ方向１０において堆積装置１１の外側
に接続させてある、コーテイングローラ２０と貯
蔵容器２１を有する被覆装置１９が、連続ウエブ
９上に堆積させたガラス布片にプラスチツク材料
を押し付けるために働らく。堆積させたガラス布
片が通過している間は、この被覆装置１９は連続
するウエブ９と共に移動するガラス布片上まで下
げられて、ガラス布片にガラス繊維粗紡糸ストラ
ンド３の含浸に用いたものと同一のプラスチツク
材料の被覆を提供する。

このようにガラス布片で被覆され且つ後者が付
加的に硬化性のプラスチツク材料で被覆された連
続ウエブ９は、次いで赤外ヒーター２２を備えた
予熱区域２３に送られ、そこで連続ウエブ９の温
度を上げ且つその中に含巻れているプラスチツク
材料の粘度を低下させると、その結果としてプラ
スチツク材料は迅速にガラス布方中に浸透する。

連続する巻の形成は梁形の巻き取り装置２７に
よつて行なわれるが、これは巻き上げブラケツト
２４上に枢軸で取り付けてあり且つ減速ギヤを伴
なうモータ２５によつて矢印２６の方向における
低速回転が保たれる；二つの巻き取り要素２８
が、回転の軸から等距離のところに、巻き取り装
置２７に対して取り外し出切るように取り付けて
ある。

次いで連続的な巻の形成を第１図と共に第２〜
４図の助けをかりて詳細に説明するが、第２図及
び３図においては、巻き取り装置２７が製造工程
の二つの異なる位相において示されている。すな
わち、第２図は垂直断面であり且つ第３図は第３
図に示す製造段階に相当する平面図として巻き取
り装置２７を示している第４図の−線におけ
る断面である。

各巻き取り要素はボルト２９から成つており、
その上にガラス繊維強化プラスチツクのスリーブ
３０がはめてある。電気絶縁性材料の円盤３１が
スリーブ３０の両側に取外しできるように取り付
けてある。次いで３２（第１図）から引き取られ
る、ガラス繊維片が堆積させてある連続ウエブ９
を、その自由端３３（第２図）によつて、巻き取
り装置２７に備えたクランプ装置３４に取り付
け、次いでそれを矢印２６の方向における巻き取
り装置２７の回転によつて、二つの巻き取り要素
２８のスリーブ３０の回りに複数の層として巻き
付ける。次いで、送付される連続ウエブ９を切断
し且つウエブ末端３３をクランプ装置３４から解
放する。なおいくらか粘着性の自由な湿潤ウエブ
の両端を、このようにして形成させた、第３図に
示すような形態を有している連続する巻３５の表
面に接合させる。

第５図は、プラスチツク材料とガラス繊維粗紡
糸を含有し、さらに巻き上げの際に連続的に重ね
た連続ウエブ層３６間の中間層片３７として配置
された、やはりプラスチツク材料で被覆されたガ
ラス布片を伴なつて、巻き取り要素２８の回りに
いくつかの層３６として巻かれた連続ウエブ９か
ら成る、連続巻３５を示している。

工程のその後の経路において、二つの巻き取り
要素２８によつて張られている連続巻３５を、こ
の張られた状態で、二つの巻き取り要素２８と共
に圧縮型に導入する。そのためには、第４図中に
破線によつて概念的に示した転送バー３８を先ず
巻き取り要素２８に取り付け、巻き取り要素２８
の巻き取り装置２７への取り付けを開放し、いま
や転送バー３８と結び付いている巻き取り要素２
８を、それらの間に張られた連続的な巻３５と共
に、巻き取り装置から矢印３９の方向に取り出
す。

第６図は、圧縮型の二つの型部分４０，４１を
示している。圧縮型は電気絶縁性の材料から成り
且つそれらの圧縮表面４２，４３のほぼ全体にわ
たつて、たとえばアルミニウムシートの導電性ラ
イニング４４，４５を有していることが有利であ
る。巻き取り要素２８上に張られた連続的な巻３
５を次いで転送バー３８を用いてこれらの型部分
４０，４１間に導入する。次いで転送バー３８を
下げ、それによつて連続的な巻３５を下方の型部
分４０の側壁４６の間に導入して、巻き取り要素
２８の円盤３１を対応するくぼみ４７にかみ合
せ、かくして連続的な巻３５の下方のウエブ４８
を下方の型部分４０を圧縮表面４２上に位置させ
る。次いで上方の型部分４１を下げるとによつて
型しを閉じる。第７図は第６図中の線−にお
ける閉じた型の断面である。第８図は第７図中の
線−に沿う目玉４９の部分における圧縮型の
断面の部分的表示である。

転送バー３８を巻き取り要素２８か取り外した
のち、型をプレス中に入れて、型部分を相互に対
して押し付ける次いで導電性のライニング４４，
４５を高周波電気の出力に接続し、それによつて
高周波電圧を印加する。加圧された製品中のプラ
スチツク材料は高周波電場による熱損失を受け、
それによつて加圧製品は迅速に加熱されて数分以
内に硬化する。このようにして硬化した圧縮製品
は第９図に概念的に示すような板ばね体５０を形
成し、その中では二つのスリーブ３０がばね目玉
４９において一体となつており、且つそれは型を
開きなお熱い間に取り出し且つボルト２９及び円
盤３１を取り除くが、後者は配置の部分を形成す
る。

1500mmの目玉間間隔、60mmのばね幅、33mmのば
ね中点における厚さと20mmのばね末端における厚
さを有するような板ばね体５０の製剤に対する具
体的な例においては、連続巻に対して、それぞれ
2400texの15本のガラス繊維粗紡糸及び800ｇ／m²
の単位面積当りの重さを有するガラス繊維布スト
リツプを用いる。ばね本体中のガラス繊維含量は
全体で重量で約70％である。

本発明による方法の有利な一変更形態において
は、未硬化の連続的な巻３５を製造するための装
置（第１図）中で、ローラー８と巻き上げブラケ
ツト２４の間にトンネルキルンを挿入することが
できる。中間層片３７によつて被覆された連続ウ
エブ９がトンネルキルン中を通り抜け、その通過
の間に、その中に含まれる硬化性プラスチツクは
予備硬化を受け、その結果、中間層片３７を伴な
う連続ウエブ９は実質的に乾燥した材料として巻
き取り要素２８上に巻き取られ、それが以後の連
続的な巻３５の取扱いを容易にする。

本発明による方法は、全長にわたつて実質的一
定の厚さを有する板ばねの製造においても有利に
使用することができる。この変形方法において
は、連続的なウエブ９上に中間片３７を堆積させ
る工程段階を除外する。

一端または両端にばね目玉を有していない板ば
ねの製造に対して本発明の方法を使用する場合に
は、上記の方法を板ばね半製品の製造として応用
し、次いでそれからのこぎりによつて必要としな
い目玉部分を除外すればよい。

以下、さらに別の変形方法を記すが、この方法
においては、僅かな程度にのみプラスチツク材料
で含浸又は被覆された連続的な巻の形態を与える
ように、ガラス繊維強化を行なう。次いでその連
続的な巻を、その中の繊維ができる限り均一に型
のキヤビテイーを満たすようにして、型中に導入
する。次いで型中の強化繊維間に残つている中空
の空間をプラスチツク材料の導入によつて満たし
たのち、型中におるプラスチツク材料を硬化させ
る。

第１図に示す装置は、この変形方法にたいして
も同様に使用することができる。この場合には、
縫い付けたガラス繊維支持ストリツプを用い、そ
れを直接に体積場所１１に供給し、そこで、第一
の実施形態について記したと同様に、連続的な巻
の製造において中間層片３７として働らくガラス
布片によつて被覆する。次いでガラス布片でおお
われたこのガラス繊維支持ストリツプにコーテイ
ング装置１９を用いて硬化性プラスチツク材料の
僅かな被覆を与える。たとえば、ビスフエノール
Ａに基づくエポキシ樹脂と脂環族ジアミン硬化剤
から成ることが有利であるプラスチツク材料は、
予熱区域２３を通るときに繊維材料に浸透し且
つ、その接着性の故に、それがガラス繊維支持ス
トリツプに対してガラス繊維布片を固定する。次
いで連続する巻の製造及びその型中への導入は、
第一の実施形態に関連して説明したものと同様に
して行なわれる。

第１０図は、第６図における型のものと類似の
圧縮表面及び高周波発電機の出力に接続させる導
電性のライニング５３，５４を有する型部分５
１，５２から成る、この実施形態に対して使用す
る型を概念的に断面として示す。

第６図に示す型とは異なつて、上方の型部分５
２の末端に設けた２本の空気導管５５，５６を通
じてポンプによつて型のキヤビテイーを吸引する
ことができるように、型を閉じるときに型部分５
１，５２を相互に対して密封する。その上、上方
の型部分５２は供給管５７を有し、それは弁５８
によつて液状のプラスチツク材料のための供給装
置５８と連絡している。

連続的な巻を型中に入れたのち、型のキヤビテ
イーを導管５５，５６を通じて吸引し且つ高周波
発電機のスイツチを入れる。次いで弁５８を開き
同じくビスフエノールＡに基づくエポキシ樹脂と
脂環族ジアミンから成ることができる、供給装置
５９中に準備した液状プラスチツク材料を、加圧
下に供給管５７を通じて型のキヤビテイー中に押
し込む；それが型のキヤビテイー中の強化繊維中
になお存在している空の空間を満たす。

第１０図においては、横断面の右半分において
は型のキヤビテイーが半分だけ満たされているの
対して、第１０図の左半分は充填作業の完了後の
型のキヤビテイーを示している。型の中点から始
まる型のキヤビテイーの充填は、ばね末端の方向
でばねの横の延長に本質的に平行に進み且つ大部
分の強化繊維はばね横の円筒に平行に走つている
から、液状プラスチツク材料による充填作業中に
ガラス繊維の移動が生じる可能性をほとんど回避
することができる。

充填作業の完了後に、弁５８を閉じ且つ高周波
発電機の通電を継続すると、型中に含まれるプラ
スチツク材料は、高周波電磁場によつてプラスチ
ツク材料中に生じる誘電損失によつて、早い速度
で硬化する。次いで型を開き、硬化した板ばね体
をなお熱い間に取り出す。

工業的な利用 本発明によるプラスチツク板ばねは通常の鋼製
の板ばねと同様に自動車中に使用することがてき
る。鋼製の板ばねと比較したときその有利性は、
なかんづく、著るしく軽量であること及び使用中
に腐食を受けないことにある。

その上、本発明によるプラスチツク板ばねは、
従来から公知のプラスチツク板ばねよりも経済的
に製造するとができる。