JPS5936140B2 - 板ばね - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、自動車などの懸下装置に使用する板ばねに
関する。

（ロ）従来の技術 自動車などの懸下装置に使用されている板ばねば、従来
、そのほとんどがばね鋼で作られている。

しかしながら、近年、燃費の向上や加速性の向上といっ
た要求から車体重量の軽減が大きな問題として取り上げ
られるようになり、より軽量な繊維強化プラスチック（
以下、ＦＲＰという）を使用した板ばねが検討されるよ
うになってきた。

すなわち、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂など
の樹脂を炭素繊維やガラス繊維などの補強繊維で強化し
てなるＦＲＰは、比強度（密度当りの強度）や比弾性率
（密度当りの弾性率）が高く、カリ耐候性にも優れてい
るという特徴を有している。

そのため、板ばネ材料トして好適である。

しかして、そのようなＦＲＰを使用した板ばねは、主と
して成形が容易であるという理由で、一般に使用されて
いる重ね板ばね（複葉板ばね）としてではなく、１枚の
板ばね（単葉の板ばね）として構成するのが好ましいと
いわれている。

しかしながら、そのような１枚の板ばねで重ね板ばねと
同等のばね定数を得ようとすると、その肉厚をかなり大
きくする必要があり、その結果同一荷重条件下では重ね
板ばねよりもはるかに大きな歪を生成することになる。

しかして、この大きな歪は板ばねの破壊強度を著しく低
下させる。

（・→ 発明が解決しようとする問題点 この発明は、従来のＦＲＰ製板ばねの上記欠点を解決し
、軽量で、しかも破壊強度の高い板ばねな提供すること
を目的としている。

に）問題点を解決するだめの手段 上記目的を達成するためのこの発明は、全体として弧状
にわん曲しており、その長手方向中央部で、かつ凸側か
ら荷重が加えられろ板ばねであって、前記板ばねは、繊
維強化プラスチック製の板状芯材と、前記芯材の画板面
に接合された繊維強化プラスチツク製板状外層材とを有
し、かつ凹側外層材には前記板ばねの長手方向において
圧縮の応力が生成しており、また凸側外層材には前記板
ばねの長手方向において引張の応力が生成している板ば
ねな特徴とするものである。

この発明のＦＲＰ製板ばねの一実施態様をｄ）ａ明する
に、第１図において、板ばねは、全体として上方に凹形
をしている、つまり弧状にわん曲していて、その長手方
向中央部で、かつ凸側から荷重Ｆが加わるように使用さ
れるものである。

その板ばねば、ＦＲｐの板状芯材１と、この芯材１のに
下山板面に接着などにより接合されたＦＲＰ製板状外層
材２，３を有している。

しかして、上記凹側外層材２には板ばねの長手方向にお
いて圧縮の応力、つまり矢印Ａ、八力方向応力が生成し
ており、また凸側外層材３には引張応力、つまり矢印Ｂ
ＩＢ力向の応力が生成している。

上記において、芯材および直外層材を構成しているＦＲ
Ｐは、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノ
ール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を、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、有機高弾性繊維などの高強度、高弾性繊維からなる
補強繊維の連続繊維、織物、編物、マットなどで強什し
たものである。

なかでも、ヤング率が１０トン／ｍａ以上である高弾性
炭素繊維とエポキシ樹脂または不飽和ポリエステル樹脂
との組み合せが最も好ましい。

上記補強繊維は、板ばねの長手方向に引き揃えて配列さ
れてもよいし、長手方向に対して適当な角度をもつよう
に配列されていてもよい。

もちろん、両者の組み合せとして配置されていてもよい
ものである。

補強繊維はまた、同一の板ばねについて異なる種類のも
のが使用されていてもよい。

、たとえば、芯材には炭素繊維を使用し、直外層材にガ
ラス繊維を使用するようなことができる。

直外層材は、芯材と同一幅またはそれよりも狭い幅を有
するものが芯材の長手方向の全長にわたって接合されて
いてもよいし、同様のものを芯材の長手方向中央部を中
心として適当な長さで接合してもよいものである。

図示していないが、板ばねの長手方向両端には、接着な
どにより、目玉部と呼ばれる取り付は部が通常設けられ
る。

この発明の板ばねは、いろいろな方法によって製造する
ことができる。

次にその−Ｈ列を示す。すなわち、まず第２図に示すよ
うに、適当な厚み、幅、長さをもち、かつ第１図に示す
板ばねよりも太きくわん曲したＦＲＰ製芯材１を成形ず
ろ。

このわん曲の程度は、最終的に得たい板ばねのわん曲の
程度を考慮して決める。

一方、同様に適当な厚み、幅、長さをもつ平板状または
上記芯材１よりもわん曲の程度が小さいＦＲＰ製外層外
層材２を成形ずろ。

次に、芯材１の画板面もしくは外層材２，３の芯材１に
対向する板面、好ましくはこれら各面に接着剤を塗布し
、第３図に矢印で示すように、直外層材２，３に、好ま
しくは芯材１のわん曲が完全に解かれるような一様な面
圧を加え、芯材１と外層材２，３を一体に接合する。

接合が完了するのを待って面圧を解除すると、貼り合せ
体は上方に反り上がり、第１図に示すような板ばねが得
られる。

したがって、この反り上がりにより、外層材２には上記
圧縮の応力が、また外層材３には引張の応力がそれぞれ
生成されろことになる。

上記において、ＦＲＰ製の芯材および外層材の成形は、
聞知のＦＲＰ成形法を使用して行うことができる。

たとえば、補強繊維にＢ−ステージの熱硬化性樹脂を含
浸してなる、いわゆるプリプレグを用し・、そのプリプ
レグな、補強繊維の方向が所望の方向になるように、か
つ成形したい芯材または外層材の厚みに応じて所望の枚
数積層し、これを金型に入れて加圧、加熱し、上記樹脂
を硬化せしめることによって製造することができる。

（力 作用 この発明の板ばねの作用を説明するに、いま第１図に示
す板ばねに荷重Ｆが加わり、第４図のように変形したと
する。

すると、外層材２には荷重Ｆに伴う引張応力が作用し、
一方外層材３には圧縮応力が作用する。

しかるに、外層材２には上述したように圧縮応力が生成
しており、したがってそれとは逆の上記引張応力は圧縮
応力が生成していた分軽減される。

逆に、外層材３には引張応力が生成していたから、それ
と逆の圧縮応力が作用してもそれがまるまる加わるとい
うことにはならず、生成していた引張応力に対応してや
はり軽減される。

すなわち、荷重Ｆが加わった場合に外層材２，３に発生
する引張または圧縮の応力は、それら外層材２，３に生
成していた圧縮または引張の応力に応じて軽減されたも
のとなる。

したがって、その軽減分だけ板ばねの破壊強度が向上す
るわけである。

なお、荷重Ｆによって生成される芯材１の応力は、外層
材に生成されろそれにくらべて小さいので、芯材から板
ばねの破壊が進行するようなことはない。

（−￥ 発明の効果 この発明の板ばねは、全体として弧状にわん曲しており
、その長手方向中央部で、かつ凸側から荷重が加えられ
る板ばねであって、芯材に接合された凹側外層材には板
ばねの長手方向において圧縮の応力が生成しており、ま
た凸側外層材には板ばねの長手方向において引張の応力
が生成しているからして、板ばねにそのわん曲を是正ず
ろような荷重が加わり、凹側外層材゛に引張の応力が、
また凸側外層材に圧縮の応力がそれぞれ作用しても、そ
れら引張または圧縮の応力を、生成していた圧縮または
引張の応力が打ち消寸ように作用ずろことになり、その
分だけ荷重によイ）応力が軽減されるから破壊強度が向
−トすイ）。

また、この発明の板ばねは、芯材および外層材がともに
比強度、比弾性率の高いＦＲＰで構成されていて）から
して、上記応力軽減により同じ破壊強度のものであれば
薄くできることと相まって軽くて・きる。

そのため、これを、たとえば自動車の懸下装置に使用す
ると車体重量を軽減することができ、燃費が大幅に向上
するばかりか、振動が低減されるから乗り心地も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の板ばねの一実施態様を示す概略正
面図、第２図および第３図は、この発明の板ばねを製造
している様子を示す概略正面図、第４図は、上記第１図
に示した板ばねに荷重が加えられたときの様子を示す概
略正面図である。 １：芯材、２：凹側外層材、３：凸側外層材、Ｆ：荷重
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 全体として弧状にわん曲しており、その長手方向中
   央部で、かつ凸側から荷重が加えられる板ばねであって
   、前記板ばねは、繊維強化プラスチック製の板状芯材と
   、前記芯材の画板面に接合された繊維強化プラスチツク
   製板状外層材とを有し、かつ凹側外層材とは前記板ばね
   の長手方向において圧縮の応力が生成しており、また凸
   側外層材には前記板ばねの長手方向において引張の応力
   が生成していることを特徴とする板ばね。