JPH07108620A - コイルスプリング成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 炭素繊維強化樹脂から成る素線をらせん状に
成形するとともに、成形されたコイルスプリングが容易
に取出し得るようにした成形型を提供することを目的と
する。 ［構成］ その外周面に素線が巻回される円柱状の中子
３２と、この中子３２を受入れる断面が半円形になって
いる凹部２８を有する上下の外型２５、２６とから成
り、上記外型２５、２６の凹部２８の内周面には、素線
２０を受入れるらせん状の素線収納溝２９を形成したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコイルスプリング成形型
に係り、とくに繊維強化樹脂から成る素線を用いてコイ
ルスプリングを成形するための成形型に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５４−１４９７７７号公報には、
外周面にらせん状の溝を有する金型に、繊維強化樹脂か
ら成る素線をらせん状に巻回し、その両端末を何等かの
形で上記金型に固定して硬化させるようにしたコイルば
ねの製造方法が開示されている。この方法においては、
上述の如く外周面にらせん状の溝を有する成形型が用い
られる。

【０００３】特開昭５５−１６４１２６５号公報には、
コイルばね成形用らせん溝とその溝の中間に同ピッチの
ねじ溝を有する内型と外型とを用い、内型のらせん溝に
樹脂を含浸させた繊維束を巻付けた後、ねじ溝を利用し
て外型を内型にねじ込みながら、繊維束の過剰樹脂をし
ぼりだすことにより、均一で繊維含有率の高い繊維強化
プラスチック製コイルばねを製造するようにした方法が
開示されている。すなわちここでは、コイル成形用のら
せん溝とねじ溝とを有する中型と外型とが用いられるよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５４−１４９７
７７号公報に開示されているコイルばね成形型は、円柱
状であってその外周面にらせん状に溝を形成したもので
ある。このような溝に素線が巻回されるようになってい
るために、硬化後にコイルスプリングを取外す際に、コ
イルスプリングの直径が大きくなるように変形させるこ
とを要し、取外し操作が面倒になる欠点がある。また成
形時においては、素線の両端を何等かの形で型に固定す
る必要があり、そのために余分な機構を必要とする欠点
がある。

【０００５】特開昭５５−１６４１２６号公報に開示さ
れているコイル成形用金型は、中型と外型とから成り、
それらのらせん溝を利用して余剰の過剰樹脂をしぼりだ
しながら中型を外型の中にねじ込むようにしているため
に、大きな力を要する欠点がある。またねじ込む際に素
線を構成する強化繊維を損傷する可能性がある。またコ
イルばねの取外しの際には、上記らせん溝を利用して外
型に対して内型を逆方向にねじって両者を分離する必要
があり、大きな力を要するとともにその操作が面倒にな
る。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、とくに成形後におけるコイルスプリン
グの取外しが容易で、また素線を構成する強化繊維の損
傷がより確実に防止されるようにしたコイルスプリング
成形型を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、円柱状をな
し、その外周面上に素線がらせん状に巻回される中子
と、前記中子の中心に対して１８０°ごとに２分割さ
れ、中心部に前記中子を受入れる断面が半円形の凹部を
有し、しかも該凹部の内周面に前記素線を受入れるらせ
ん状の素線収納溝を形成して成る外型と、から構成され
るコイルスプリング成形型に関するものである。

【０００８】

【作用】中子の外周面にコイル素線がらせん状に巻回さ
れる。そして中子をその両側から２分割された外型で挟
着し、外型の半円形の凹部に中子を受入れ、上記中子の
外周面に巻回されている素線を素線収納溝に導入する。
この状態で素線を硬化させることによってコイルスプリ
ングが成形される。

【０００９】

【実施例】本実施例に係るコイルスプリング成形型は、
とくに炭素繊維強化樹脂から成る素線によってコイルス
プリングを成形するための型に関する。炭素繊維強化樹
脂製コイルスプリングは、高い剪断強度を有するととも
に、軽量なコイルスプリングである。

【００１０】以下このような炭素繊維強化樹脂製コイル
スプリングの製造の順に沿って説明する。図１に示すよ
うに、繊維の配列方向が＋４５°のプリプレグ１５と−
４５°のプリプレグ１６とを用意し、これらを互いに所
定の比率で重ね合わせる。

【００１１】プリプレグ１５、１６に用いられている補
強用の炭素繊維としては、普通に用いられる意味での炭
素繊維であってよく、アクリル系、ピッチ系、レーヨン
系の何れでもよいが、アクリル系の炭素繊維が圧縮強度
の点から好ましい。またアクリル系炭素繊維の中でも、
高強度タイプのものが圧縮強度の点からとくに有効であ
る。また上記炭素繊維に他の繊維、例えばガラス繊維、
アラミド繊維等の高伸度繊維を、コイルスプリングの用
途に合わせて、フィラメント、不織布または織物の形態
で併用するようにしてもよい。

【００１２】このような炭素繊維と組合わされてプリプ
レグ１５、１６を構成するマトリックス樹脂は、熱硬化
性樹脂または熱可塑性樹脂である。熱硬化性樹脂として
は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂等が使用される。熱可塑性樹脂としては、ポリス
ルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポ
リエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香
族ポリアミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミ
ド等が利用される。

【００１３】強化繊維とマトリックス樹脂との組合わせ
は上記材料から適宜選択されて適用される。この際に互
いに繊維の配列方向が異なるプリプレグ１５、１６にそ
れぞれ用いられる炭素繊維およびマトリックス樹脂の組
合わせは互いに異なっていてもよい。またプリプレグ１
５、１６の炭素繊維の角度は、必要とするばね定数に応
じて±３０〜±６０°の範囲内で調整されるが、剪断強
度を向上させるためには±４５°の近傍の角度とするこ
とが好ましい。

【００１４】互いに配列方向が異なる炭素繊維をマトリ
ックス樹脂によって含浸させたプリプレグ１５、１６は
図２に示すように、可撓性マンドレル１８の外周面上に
巻付けられる。このときに２種類のプリプレグ１５、１
６の積層の順位や両者の枚数の調整が行なわれる。プリ
プレグ１５、１６を用いる場合において、プラス方向と
マイナス方向に繊維の重さの異なるプリプレグを使用し
たり、同じ繊維重さのプリプレグを使用してプラス方向
とマイナス方向とで積層枚数を変え、あるいはこれらを
組合わせることによって、繊維の量比を調整することに
なる。

【００１５】プリプレグ１５、１６が巻付けられる可撓
性マンドレル１８としては、ナイロン、シリコン、テフ
ロン、ポリメチルペンテン等が使用される。取扱い性お
よび耐熱性の点からポリメチルペンテンが好ましい。こ
れらの材料は金属材料に比べて極めて軽量であるため
に、軽量化を目的として中空にする必要がない。逆に上
記のような材料のマンドレル１８によって中実の素線と
することができ、座屈強度に優れる利点を有するように
なる。

【００１６】このような素線２０の外周面にはポリエス
テルテープを用いてテープラップするか、外周側にチュ
ーブを被覆して成形を行なう。

【００１７】次にこのような素線２０をコイルスプリン
グに成形するための金型について説明すると、図８およ
び図９に示すように、成形型は上下一対の外型２５、２
６と、そして円柱状をなす中子３２とから構成される。
上側の外型２５は図３および図４に示すように、その内
側のほぼ中央部に長さ方向に延びる断面が半円形の凹部
２８を有している。この凹部２８の直径は上記中子３２
の直径とほぼ等しい値になっている。そして凹部２８の
内周面に素線収納溝２９がらせん状に形成されている。
また外型２５の素線収納溝２９の両端には引出し溝３０
が形成されている。

【００１８】下側の外型２６は図５および図６に示すよ
うにその内側の中央部に長さ方向に凹部２８が形成され
ている。そしてこの凹部２８には素線収納溝２９が形成
されている。

【００１９】これに対して中子３２は図７〜図９に示す
ように円柱状であってその直径が上記外型２５、２６の
凹部２８と整合されるように、凹部２８の直径とほぼ等
しい値になっている。

【００２０】このような成形型を用いてコイルスプリン
グを成形する場合には、上述の如くにポリエステルテー
プによってテープラップするか、チューブが被覆された
素線２０を図７に示すように中子３２の外周面上に巻付
ける。そしてこの後に図９および図８に示すように、素
線２０が巻回された中子３２を上下の金型２５、２６に
よって挟着するようにセットする。このときに中子３２
の外周面に巻装された素線２０が外型２５、２６の素線
収納溝２９内に収納されるようにする。また素線２０の
両端は上側の外型２５の素線収納溝２９に連続する引出
し溝３０から引出されるようにする。

【００２１】このようにしてコイル素線２０の両端を固
定した状態で成形型内にセットした後に熱処理を行な
う。熱処理は例えば、まず８０℃で３０分間加熱すると
ともに、その後に１３０℃で２時間加熱し、テープ収縮
とともに成形型による加熱によって、プリプレグ１５、
１６の炭素繊維を結合している樹脂を硬化させる。この
ようにして所定の素線径を有する素線２０によって、自
由高さおよび有効巻数が所定の寸法を有するコイルスプ
リングが得られることになる。

【００２２】このような成形を終った後にコイルスプリ
ングを取出す場合には、図９に示すように外型２５、２
６を互いに開くだけでよい。これによって成形されたコ
イルスプリングが中子３２に巻付けられた状態で取出さ
れる。中子３２は上述の如く円柱状であってその外周面
には素線収納溝が形成されていないために、このような
中子３２から簡単にコイルスプリングが取出される。な
おこの後に必要に応じてコイルスプリングの両端をカッ
トすることになる。

【００２３】このようなコイルスプリングの成形型によ
れば、成形の前に予め所定のピッチで中子３２の外周面
に素線２０を巻付けて外型２５、２６内にセットするだ
けでよく、このために成形前における素線２０の成形型
に対するセットが非常に容易になる。また成形後におい
ては、上下の外型２５、２６を互いに開くとともに、こ
の後に中子３２の外周側からコイルスプリングを取出さ
せばよく、コイルスプリングの取出しが非常に容易にな
り、とくに炭素繊維強化樹脂から成るコイルスプリング
の製造の効率化を図ることが可能になる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明は、円柱状をなし、
その外周面上に素線がらせん状に巻回される中子と、中
子の中心に対して１８０°ごとに２分割され、中心部に
中子を受入れる断面が半円形の凹部を有し、しかも該凹
部の内周面に素線を受入れるらせん状の素線収納溝を形
成して成る外型とから構成されるコイルスプリング成形
型としたものである。

【００２５】従って本発明によれば、中子の外周面に所
定のピッチで素線を巻いて中子を一対の外型と組合わ
せ、素線を素線収納溝に収納して成形を行なうことが可
能になる。そして成形後においては、２分割された外型
を外すとともに、中子の外周面からコイルスプリングを
取外せばよく、コイルスプリングの成形後の取出しが非
常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】素線を構成するプリプレグの分解斜視図であ
る。

【図２】マンドレルにプリプレグを巻いた状態を示す外
観斜視図である。

【図３】上側の外型の平面図である。

【図４】上側の外型の正面図である。

【図５】下側の外型の平面図である。

【図６】下側の外型の正面図である。

【図７】素線を巻いた中子の側面図である。

【図８】中子を外型内に収納した状態の斜視図である。

【図９】外型を開いた成形型の斜視図である。

【符号の説明】

１５、１６ プリプレグ １８ マンドレル ２０ 素線 ２５ 外型（上） ２６ 外型（下） ２８ 凹部 ２９ 素線収納溝 ３０ 引出し溝 ３２ 中子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱状をなし、その外周面上に素線がらせ
   ん状に巻回される中子と、 前記中子の中心に対して１８０°ごとに２分割され、中
   心部に前記中子を受入れる断面が半円形の凹部を有し、
   しかも該凹部の内周面に前記素線を受入れるらせん状の
   素線収納溝を形成して成る外型と、 から構成されるコイルスプリング成形型。