JPH03236946A - 繊維強化樹脂製シリンダチューブの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧シリンダ、空圧シリンダ、サーボ弁バルブ
等に用いる繊維強化樹脂製シリンダチューブの製造法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来からある金属製シリンダチューブは耐久性や摺動性
の点では秀れているが重量が大きいという問題点かあり
、軽量化を狙った繊維強化樹脂製シリンダチューブが提
案されている。

しかし、繊維強化樹脂単体で製作したシリンダチューブ
では繊維強度に対し、樹脂の強度や破断伸びが小さい為
、内圧負荷を受けると、複合材としての強度には充分な
余力を残しながら、気密性が保てなくなり結果的に耐圧
強度が弱く、洩れ破壊が先行発生してしまう欠点また、
繊維強化樹脂単体では内周の摺動性特性としての摩擦抵
抗や摩耗性の点で金属製より劣ってしまう欠点があった
。

そこで、繊維強化樹脂単体ではなく、繊維強化樹脂製筒
体内に金属製内筒を被嵌する構造のシリンダが例えば特
開昭６２−２８８７０３号のように開発された。

しかし、この金属製内筒と繊維強化樹脂製筒体とからな
るシリンダチューブは金属製内筒と繊維強化樹脂製筒体
との接合部に空隙が生じ、内圧負荷時の金属製内筒の変
形が空隙分だけ増大し、耐久性（疲労特性）が低下して
しまう問題点があることが確認された。

即ち、金属製内筒上に直接繊維強化樹脂製筒体を強度バ
ランス考慮した繊維配向で酸形すると繊維の熱収縮と樹
脂の硬化収縮により両部材間に空隙が必然的に生じてし
まう（金属製内筒の外径より、繊維強化樹脂筒体の内径
が大きくなる）。

生じた空隙に接着剤を注入したり、再度両部材を二次接
着結合してこの点の解決を図ることも提案されたが、接
着剤の剛性が低い為金属製内筒の変形は回避されなかっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、軽量にして摺動特性が劣らず、前記したよう
な金属製内筒と繊維強化樹脂製筒体との接合部に空隙が
生じることのないしかも金属製内筒の内圧負荷分担量を
軽減させる為の予圧（周方向圧縮応力）を残した繊維強
化樹脂製シリンダチューブの製造法を提供することを技
術的課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

繊維材料で補強した繊維強化樹脂製中筒２に薄肉で気密
性及び摺動性の良好な金属製内筒１を冷嵌めや焼嵌め若
しくは機械的圧入技法により一体に貫入止着し、この繊
維強化樹脂製中筒２の両端部りに夫々切削加工によりフ
ランジ嵌着部３とフランジ受段部４とを形成し、端部寄
りにガイドピン５を植設したピン立設膨出部６を形成し
、且つ中間部に強化繊維用係止凹溝７を設けたフランジ
筒８をフランジ嵌着部３にフランジ受段部４でピン立設
膨出部６を支承せしめた状態で被嵌し、繊維強化樹脂製
中筒２の両端部間にガイドピン５を利用し、且つ両端部
に形成した強化繊維用係止間溝７に埋設される状態で合
成樹脂を含浸せしめた繊維材を巻回積層し、この巻回積
層した繊維材を硬化せしめることで金属製内筒１に被嵌
された繊維強化樹脂製中筒２の外側に繊維強化樹脂製外
筒９を一体に形成することを特徴とする繊維強化樹脂製
シリンダチューブの製造法に係るものである。

〔作用並びに実施例〕

公知のフィラメントワインディング法で高弾性の炭素繊
維とエポキシ樹脂を用いてフープ巻（８５〜９０℃巻）
により繊維強化樹脂製中筒２を酸形する。

次に、この繊維強化樹脂製中筒２の外周面を切削加工し
てフランジ嵌着部３とフランジ受段部４とを形成し、且
つ繊維強化樹脂製外筒９との接着性を高める為、繊維強
化樹脂製中筒２の外周面を切削加工により荒らす。

次に、鋳鉄や鋼管あるいはアルミにより形成した金属製
内筒１をできるだけ肉薄に形成し、この金属製内筒１の
外径を設計仕様や作業性及び繊維強化樹脂製中筒２の内
径実測値を配慮して適正冷嵌めシロを求め、加工する。

尚、金属製内筒１の形成の際しては周方向に予圧（初期
圧縮応力）が残るよう予め負荷を加えておくと本発明に
係るシリンダチューブを使用し、内圧負荷が加わった場
合に発生する引張応力が低減され耐疲労性が向上するこ
とになる。

続いて、液体窒素を用いて金属製内筒１を冷却収縮せし
めてから、金属製内筒１を繊維強化樹脂製中筒２に挿入
固定し、更にアルミ製のフランジ筒８を繊維強化樹脂製
中筒２の外周面両端部に被着固定し、フランジ筒８のピ
ン立設膨出部６にガイドピン５をエポキシ系接着剤で付
設する。

冷嵌め手段によらず焼嵌め手段を用いる場合には上述と
は逆に繊維強化樹脂製中筒２を加熱した状態で繊維強化
樹脂製中筒２に被嵌することになる。

尚、このように、冷嵌め又は焼嵌め手段を用いると繊維
強化樹脂製内筒２と金属製内筒１との接合がより堅固に
行なわれることになる。

単に機械的な圧入方法により繊維強化樹脂製内筒２に金
属製内筒１を貫入止着する場合には冷嵌めシロの考慮は
不安となる。

次に、軸方向の強度を出す為にフィラメントワインディ
ング法で高強度の炭素繊維とエポキシ樹脂を用いて繊維
強化樹脂製中筒２の外周面にヘリカル巻（±３０度巻）
により繊維強化樹脂製外筒９を成形する。

この繊維強化樹脂製外筒２の成形は、第３図に図示した
ようにエポキシ樹脂を含浸せしめた連続炭素繊維を繊維
強化樹脂製中筒２の両端部寄りに立設されたガイドピン
５に炭素繊維を絡めながらピン立設膨出部６に形成した
強化繊維用係止凹溝７内に該炭素繊維を落とし込んで行
う。

従って、この繊維強化樹脂製外筒９の成形によりフラン
ジ筒８が繊維強化樹脂製中筒２に堅固に付設されること
になる。

以上の工程により繊維強化樹脂製シリンダを製作する。

本発明に用いる繊維材料としては、炭素繊維の他ガラス
繊維、アラミド繊細、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、
ビニロン繊維、ナイロン繊維、ポリエチ繊維、セラミッ
ク繊維等があり、また、該繊維材料とともに用いる合成
樹脂は、エポキシ樹脂の他熱硬化性と接着性の有するポ
リインド樹脂、ポリエステル樹脂等がある。

また、本発明の繊維強化樹脂製中筒２．繊維強化樹脂製
外筒９の成形手段としては、糸状繊維材料を用いるフィ
ラメントワインディング法（ＦＷ法）の他テープ状繊維
材料又は織布状繊維材料を用いるテープワインディング
法（ＴＷ法）でも良い。

更に形状を含めた設計仕様により繊維強化樹脂製内筒２
の繊維配向巻角として±５０〜９０℃、繊維強化樹脂製
外筒９の繊維配向巻角±１０〜６０℃の範囲で選択し、
要求条件によっては、内筒、外筒が複数の巻構成になる
こともある。

図中符号ＩＯはボルト孔である。

〔発明の効果〕

本発明は上述のようにしたから、軽量でしかも耐圧強度
が大きく、摺動特性や耐疲労特性に秀れた繊維強化樹脂
製ノリンダチコーブの製造法を提供することとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第■図は金属製
内筒に繊維強化樹脂製中筒を被嵌し、更に、両端部にフ
ランジ筒を被嵌した状態のもので、繊維強化樹脂製外筒
を繊維強化樹脂製中筒の外周面に成形する前の状態を示
す斜視図、第２図は本発明により製作した繊維強化樹脂
製シリンダの部を切り欠１また要部の断面図、第３図は
繊維強化樹脂製外筒の成型に関する説明図である。 １・・金属製内筒、２・・繊維強化樹脂製中筒、３・・
フランジ嵌着部、４・フランジ受段部、５　ガイドピン
、６　・ピン立設膨出部、７・強化繊維用係止凹溝、８
　・フランジ筒、９・・繊維強化樹脂製外筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 繊維材料で補強した繊維強化樹脂製中筒に薄肉で気密性
   及び摺動特性の良好な金属製内筒を冷嵌めや焼嵌め若し
   くは機械的圧入法により一体に貫入止着し、この繊維強
   化樹脂製中筒の両端寄りに夫々切削加工によりフランジ
   嵌着部とフランジ受段部とを形成し、端部寄りにガイド
   ピンを植設したピン立設膨出部を形成し、且つ中間部に
   強化繊維用係止凹溝を設けたフランジ筒をフランジ嵌着
   部にフランジ受段部でピン立設膨出部を支承せしめた状
   態で被嵌し、繊維強化樹脂製中筒の両端部間にガイドピ
   ンを利用し、且つ両端部に形成した強化繊維用係止凹溝
   に埋設される状態で合成樹脂を含浸せしめた繊維材を巻
   回積層し、この巻回積層した繊維材を硬化せしめること
   で金属製内筒に被嵌された繊維強化樹脂製中筒の外側に
   繊維強化樹脂製外筒を一体に形成することを特徴とする
   繊維強化樹脂製シリンダチューブの製造法。