JPS602540B2 - 複合板ばね - Google Patents
複合板ばねInfo
- Publication number
- JPS602540B2 JPS602540B2 JP14077177A JP14077177A JPS602540B2 JP S602540 B2 JPS602540 B2 JP S602540B2 JP 14077177 A JP14077177 A JP 14077177A JP 14077177 A JP14077177 A JP 14077177A JP S602540 B2 JPS602540 B2 JP S602540B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- leaf spring
- core material
- outer layer
- frp
- stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
- F16F1/366—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers made of fibre-reinforced plastics, i.e. characterised by their special construction from such materials
- F16F1/368—Leaf springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
‘ィー 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。
関する。
【ｏ｝ 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は、従来
、そのほとんどがばね鋼で作られている。
、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樹脂（以下、Ｆ
ＲＰ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、ェ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、かつ耐候性にも
優れているので、板ばね材料として好適である。
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樹脂（以下、Ｆ
ＲＰ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、ェ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、かつ耐候性にも
優れているので、板ばね材料として好適である。
しかしながら、そのようなＦＲＰを使用した板ばねは、
同一ばね定数の下では金属製のものよりもかなり厚いの
で、荷重が加わったときの外層部の曲げ応力が相当大き
くなり、この大きな曲げ応力がいまいま破壊をもたらす
原因になっている。また、板１まねには曲げ応力に加え
て灘断応力も加わるが、ＦＲＰは奥断強度が金属ほど高
くはないから、屑間から破壊が進行することもある。ま
た、金属製の基材とＦＲＰ製の基材を重ね合わせ、その
長手方向中央部にセンタボルトと呼ばれる縦付ボルトを
挿通した、いわゆる複合重ね板ばねも知られている。
同一ばね定数の下では金属製のものよりもかなり厚いの
で、荷重が加わったときの外層部の曲げ応力が相当大き
くなり、この大きな曲げ応力がいまいま破壊をもたらす
原因になっている。また、板１まねには曲げ応力に加え
て灘断応力も加わるが、ＦＲＰは奥断強度が金属ほど高
くはないから、屑間から破壊が進行することもある。ま
た、金属製の基材とＦＲＰ製の基材を重ね合わせ、その
長手方向中央部にセンタボルトと呼ばれる縦付ボルトを
挿通した、いわゆる複合重ね板ばねも知られている。
しかしながら、そのような複合重ね板ばねに限らず、一
般に、重ね板ばねによって、１枚の、いわゆる単葉板ば
ねと同一ばね定数を得ようとすれば重ね合せ枚数を相当
多くする必要があり、大幅な軽量化は難しい。また、荷
重が加わったときに応力が最大となる長手方向にセンタ
ポルト孔があるので、このセンタボルト孔の部分に応力
が集中することになり、穿孔によりＦＲＰの補強繊維が
切断されていることと相まって破壊強度はそれぼど高く
ない。一方、特関昭４７−３２２７び号公報には、ＦＲ
Ｍ製板状芯村オの両板面に金属製の板状外層材を接合し
てなる複合板ばねが記載されている。
般に、重ね板ばねによって、１枚の、いわゆる単葉板ば
ねと同一ばね定数を得ようとすれば重ね合せ枚数を相当
多くする必要があり、大幅な軽量化は難しい。また、荷
重が加わったときに応力が最大となる長手方向にセンタ
ポルト孔があるので、このセンタボルト孔の部分に応力
が集中することになり、穿孔によりＦＲＰの補強繊維が
切断されていることと相まって破壊強度はそれぼど高く
ない。一方、特関昭４７−３２２７び号公報には、ＦＲ
Ｍ製板状芯村オの両板面に金属製の板状外層材を接合し
てなる複合板ばねが記載されている。
この従釆の板ばねは、上述した複合重ね板ばねにくらべ
れば軽量化が可能である。しかしながら、金属製のもの
にくらべると同一ばね定数の下では厚くるので、曲げ応
力が大きくなるばかりか、駒断応力が最大になる厚み方
向中心に努断強度の低いＦＲＰ製芯材があるから、これ
もまた破壊強度がそれほど高くない。し一 発明が解決
しようとする問題点 この発明は、従釆の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を提供すること
を目的としている。
れば軽量化が可能である。しかしながら、金属製のもの
にくらべると同一ばね定数の下では厚くるので、曲げ応
力が大きくなるばかりか、駒断応力が最大になる厚み方
向中心に努断強度の低いＦＲＰ製芯材があるから、これ
もまた破壊強度がそれほど高くない。し一 発明が解決
しようとする問題点 この発明は、従釆の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を提供すること
を目的としている。
Ｂ 問題点を解決するための手段
上記目的を達成するためのこの発明は、金属製の板状芯
材と、前記芯材の両板面に接着した繊維強化樹脂製の板
状外層材と、前記芯３オの長手方向両端部に設けた取付
部とを有し、かつ応力が集中する切欠部を有しない複合
板ばねを特徴とするものである。
材と、前記芯材の両板面に接着した繊維強化樹脂製の板
状外層材と、前記芯３オの長手方向両端部に設けた取付
部とを有し、かつ応力が集中する切欠部を有しない複合
板ばねを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説明するに、
図面において、板ばねは、全体として上方に弧状にわん
曲している。
図面において、板ばねは、全体として上方に弧状にわん
曲している。
しかして、板ばねは、金属製の板状芯材１と、この芯村
オ１の上下南板面に接着されたＦＲＰ製板状外層材２，
３を有している。また、上記芯材１の両端部には、その
芯村を直接折り曲げて作られた取付部４，５が設けられ
ている。しかして、上記板ばねは、重ね板ばねにおける
センタポルト孔のような、応力が集中する切欠部は一切
有していない。上記において、芯材を構成している金属
は、板ばねに通常使用されているばね鋼のようなもので
ある。
オ１の上下南板面に接着されたＦＲＰ製板状外層材２，
３を有している。また、上記芯材１の両端部には、その
芯村を直接折り曲げて作られた取付部４，５が設けられ
ている。しかして、上記板ばねは、重ね板ばねにおける
センタポルト孔のような、応力が集中する切欠部は一切
有していない。上記において、芯材を構成している金属
は、板ばねに通常使用されているばね鋼のようなもので
ある。
また、両外層材を構成しているＦＲＰは、ェポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリィミ
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、シリコンカーバイト繊維、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
、織物などで強化したものである。
、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリィミ
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、シリコンカーバイト繊維、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
、織物などで強化したものである。
上記補強綾織は、板ばねの長手方向に引き揃えて配列さ
れていても、また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が、両者の組み合せとして配
列されているのが最も好ましい。
れていても、また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が、両者の組み合せとして配
列されているのが最も好ましい。
すなわち、長手方向に配列された補強繊維は曲げ（たわ
み）に対して、また長手方向に対して角度をもつように
配列された補強繊維は幅方向強度に対して、それぞれ有
効に作用する。両外層材は、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内オの長手方向全長にわた
って接合されていてもよいし、同様のものを芯材オの長
手方向中央部を中心として適当な長さで接着してもよい
ものである。
み）に対して、また長手方向に対して角度をもつように
配列された補強繊維は幅方向強度に対して、それぞれ有
効に作用する。両外層材は、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内オの長手方向全長にわた
って接合されていてもよいし、同様のものを芯材オの長
手方向中央部を中心として適当な長さで接着してもよい
ものである。
また、両外層材の厚みは必ずしも同一である必要はない
。異なる厚みの外層材とする場合、一般に板ばねは圧縮
側から破壊が始まるので、圧縮側、つまり凸側のほうを
厚くするのが好ましい。芯材と外層材との接着は、別々
に作った芯材と外層材とを接着剤を用いて接着すること
によって行ってもよいし、外層材の成形と同時に行って
もよい（ｃｏ−ｃｕｒｅ：同時成形または同時硬化）。
。異なる厚みの外層材とする場合、一般に板ばねは圧縮
側から破壊が始まるので、圧縮側、つまり凸側のほうを
厚くするのが好ましい。芯材と外層材との接着は、別々
に作った芯材と外層材とを接着剤を用いて接着すること
によって行ってもよいし、外層材の成形と同時に行って
もよい（ｃｏ−ｃｕｒｅ：同時成形または同時硬化）。
接着剤を用いて接着する場合、接着剤としては、ェポキ
シ系、フェノール系、シアノアクリレート系、ゴム系の
接着剤や、無機質接着剤などを使用することができる。
ｔ村 作用 この発明の板ばねは、図面に示すように、その長手方向
中央部で、かつ凸側から荷重下が加わるように使用する
。
シ系、フェノール系、シアノアクリレート系、ゴム系の
接着剤や、無機質接着剤などを使用することができる。
ｔ村 作用 この発明の板ばねは、図面に示すように、その長手方向
中央部で、かつ凸側から荷重下が加わるように使用する
。
したがって、荷重Ｆが加わる，と、外層材２は引張応力
が作用し、一方外層材３には圧縮応力が作用する。Ｎ
実施例 長さが１２０物蚊、幅が６仇帆、厚みが４肋、キャンバ
が約３０仇舷で、長手方向両端部に取付部を有するばね
鋼製芯材を用意した。
が作用し、一方外層材３には圧縮応力が作用する。Ｎ
実施例 長さが１２０物蚊、幅が６仇帆、厚みが４肋、キャンバ
が約３０仇舷で、長手方向両端部に取付部を有するばね
鋼製芯材を用意した。
この芯材の曲率半径は約７５仇岬である。一方、キャン
バ約３０仇岬、曲率半径約７５仇妙こ対応するキャビテ
ィを有する金型を用意し、ガラス繊維を一方向に互に並
行かつテープ状に引き揃え・たものにＢーステージのェ
ポキシ樹脂を合浸してなる一方向性プリプレグを、その
ガラス繊維の方向が板ばねの長手方向になるように８枚
積層して金型に入れ、圧力約１０ｋ９／地、温度約１５
０℃で約２時間加熱して樹脂を硬化させ、長さ３００肋
、幅１６０肌、厚み２風のＦＲＰ製外層材を２枚成形し
た。
バ約３０仇岬、曲率半径約７５仇妙こ対応するキャビテ
ィを有する金型を用意し、ガラス繊維を一方向に互に並
行かつテープ状に引き揃え・たものにＢーステージのェ
ポキシ樹脂を合浸してなる一方向性プリプレグを、その
ガラス繊維の方向が板ばねの長手方向になるように８枚
積層して金型に入れ、圧力約１０ｋ９／地、温度約１５
０℃で約２時間加熱して樹脂を硬化させ、長さ３００肋
、幅１６０肌、厚み２風のＦＲＰ製外層材を２枚成形し
た。
次に、上記‘まね鋼製芯材の両板面に上記ＦＲＰ製外層
材を接着し、この発明の板ばねを作った。
材を接着し、この発明の板ばねを作った。
接着には、米国エマーソン・アンド・カミング社製のェ
ポキシ系接着剤“Ｆｃｃｏｂｏ的５５’’を使用し、接
着条件は約１２ぴ０、約２時間とした。この板ばねの重
量は、約３．２ｋ９であった。次に、上記板ばねの長手
方向中央部で、かつその凸側から荷重を付加し、ばね定
数と破壊荷重を測定したところ、ばね定数は０．４０ｋ
９／柵であり、破壊荷重は２５０ｋｇであった。
ポキシ系接着剤“Ｆｃｃｏｂｏ的５５’’を使用し、接
着条件は約１２ぴ０、約２時間とした。この板ばねの重
量は、約３．２ｋ９であった。次に、上記板ばねの長手
方向中央部で、かつその凸側から荷重を付加し、ばね定
数と破壊荷重を測定したところ、ばね定数は０．４０ｋ
９／柵であり、破壊荷重は２５０ｋｇであった。
一方、上記袴関昭４７−３２２７び号公報に記載された
従釆の板‘まねとの比較を行うため、芯材が長さ１２０
０凧のＦＲＰからなり、両外層材がばね鋼からなる板ば
ねを作った。
従釆の板‘まねとの比較を行うため、芯材が長さ１２０
０凧のＦＲＰからなり、両外層材がばね鋼からなる板ば
ねを作った。
材料は上記この発明の板ばねの場合と同じものを使用し
、かつ同様の方法によって作ったが、ばね定数をほぼ等
しくするために、芯材の厚みを４側、外層材の厚みを１
風とした。この板ばねの重量は約２ｋ９であった。次に
、上記従来の板ばねについて、同様にばね定数と破壊荷
重を測定したところ、ばね定数は約０．４７ｋ９／肋で
あり、また破壊荷重は約１５０ｋ９であった。すなわち
、この従来の板ばねは、上記この発明のものくらべてば
ね定数が０．０７ｋｇ／側高く、一方破壊荷重は６０％
にすぎなかった。板ばねにおいては、ばね定数が低く、
かつ破壊荷重が高いことが要求されるが、この発明の板
ばねはかかる要求をよく満足している。なお、重量はこ
の発明のもののほうが大きいが、同じ破壊荷重であれば
従来のものよりも十分小さい。（ト’発明の効果 この発明の板ばねは、金属製の板状基材の両板面にＦＲ
Ｐ製の板状外層材を接着しているからして、軽量で、し
かも破壊強度が大変高い。
、かつ同様の方法によって作ったが、ばね定数をほぼ等
しくするために、芯材の厚みを４側、外層材の厚みを１
風とした。この板ばねの重量は約２ｋ９であった。次に
、上記従来の板ばねについて、同様にばね定数と破壊荷
重を測定したところ、ばね定数は約０．４７ｋ９／肋で
あり、また破壊荷重は約１５０ｋ９であった。すなわち
、この従来の板ばねは、上記この発明のものくらべてば
ね定数が０．０７ｋｇ／側高く、一方破壊荷重は６０％
にすぎなかった。板ばねにおいては、ばね定数が低く、
かつ破壊荷重が高いことが要求されるが、この発明の板
ばねはかかる要求をよく満足している。なお、重量はこ
の発明のもののほうが大きいが、同じ破壊荷重であれば
従来のものよりも十分小さい。（ト’発明の効果 この発明の板ばねは、金属製の板状基材の両板面にＦＲ
Ｐ製の板状外層材を接着しているからして、軽量で、し
かも破壊強度が大変高い。
すなわち、この発明の板ばねは、上記構成を具備してい
ることにより、同一ばね定数であれば従釆のＦＲＰ製板
ばねにくらべて肉厚を薄くでき、外層部に作用する曲げ
応力が小さくなるばかりか、繋断応力が最も大きくなる
厚み方向中心部においてその応力をＦＲＰにくらべて期
断強度が格段に高い金属製の芯材が支えている。また、
一般にＦＲＰはねじり剛性が４・さく、したがってＦＲ
Ｍ製板ばねはねじり破壊強度が低いという欠点を有する
が、そのねじり剛性の不足を金属製の芯材が補っている
。これらから、この発明の複合板ばねは、軽量で、しか
も破壊強度が高い。また、この発明の板ばねは、芯材に
取付部を設けている。
ることにより、同一ばね定数であれば従釆のＦＲＰ製板
ばねにくらべて肉厚を薄くでき、外層部に作用する曲げ
応力が小さくなるばかりか、繋断応力が最も大きくなる
厚み方向中心部においてその応力をＦＲＰにくらべて期
断強度が格段に高い金属製の芯材が支えている。また、
一般にＦＲＰはねじり剛性が４・さく、したがってＦＲ
Ｍ製板ばねはねじり破壊強度が低いという欠点を有する
が、そのねじり剛性の不足を金属製の芯材が補っている
。これらから、この発明の複合板ばねは、軽量で、しか
も破壊強度が高い。また、この発明の板ばねは、芯材に
取付部を設けている。
しかして、芯材は金属であるから、芯材を直接加工して
取付部としたり、別途用意した金属製の取付部を溶接す
ることが可能となる。すなわち、接着やボルト締めによ
り取付部を形成する必要はあえてなく、破壊強度が一層
向上する。また、製作も容易である。さらに、この発明
の板ばねは、従来の重ね板ばねのように、センタボルト
孔などの、応力が集中する切欠部を有していないから、
孔を穿設することによる補強繊維の切断がないことと相
まって破壊強度がさらに向上する。
取付部としたり、別途用意した金属製の取付部を溶接す
ることが可能となる。すなわち、接着やボルト締めによ
り取付部を形成する必要はあえてなく、破壊強度が一層
向上する。また、製作も容易である。さらに、この発明
の板ばねは、従来の重ね板ばねのように、センタボルト
孔などの、応力が集中する切欠部を有していないから、
孔を穿設することによる補強繊維の切断がないことと相
まって破壊強度がさらに向上する。
しかも、同一ばね定数であれば、金属とＦＲＰの複合重
ね板ばねよりも合計厚みを薄くでき、軽量になる。上記
から、この発明の板ばねを、たとえば自動車の懸下装置
に使用すると、車体重量が大和風こ軽減され、燃費や加
速性が向上するばかりか、振動が低減されるから乗り心
地も向上する。
ね板ばねよりも合計厚みを薄くでき、軽量になる。上記
から、この発明の板ばねを、たとえば自動車の懸下装置
に使用すると、車体重量が大和風こ軽減され、燃費や加
速性が向上するばかりか、振動が低減されるから乗り心
地も向上する。
図面は、この発明の板ばねの一実施態様を示す概略正面
図である。 １・・・・・・芯材、２，３・…・・外層材、４，５・
・・・・・取付部、Ｆ…・・・荷重。
図である。 １・・・・・・芯材、２，３・…・・外層材、４，５・
・・・・・取付部、Ｆ…・・・荷重。
Claims (1)
- １ 金属製の板状芯材と、前記芯材の両板面に接着した
繊維強化樹脂製の板状外層材と、前記芯材の長手方向両
端部に設けた取付部とを有し、かつ応力が集中する切欠
部を有しないことを特徴とする複合板ばね。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14077177A JPS602540B2 (ja) | 1977-11-25 | 1977-11-25 | 複合板ばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14077177A JPS602540B2 (ja) | 1977-11-25 | 1977-11-25 | 複合板ばね |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5474058A JPS5474058A (en) | 1979-06-13 |
| JPS602540B2 true JPS602540B2 (ja) | 1985-01-22 |
Family
ID=15276356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14077177A Expired JPS602540B2 (ja) | 1977-11-25 | 1977-11-25 | 複合板ばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602540B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61159935U (ja) * | 1985-03-25 | 1986-10-03 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3238099C2 (de) * | 1981-12-18 | 1983-11-17 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Biegefeder aus faserverstärktem Kunststoff und Preßwerkzeug für deren Fertigung |
| EP0162191A1 (de) * | 1984-04-30 | 1985-11-27 | Hoesch Aktiengesellschaft | Federblatt insbesondere für die Abfederung von Fahrzeugen |
| US6012709A (en) * | 1997-08-06 | 2000-01-11 | Pacific Coast Composites | Hybrid leaf spring and suspension system for supporting an axle on a vehicle |
| US6461455B1 (en) | 2000-01-24 | 2002-10-08 | Pacific Coast Composites | Method of producing a hybrid leaf spring |
| CN107263974B (zh) * | 2017-06-29 | 2019-05-14 | 太仓市惠得利弹簧有限公司 | 一种纤维增强多层结构板簧 |
-
1977
- 1977-11-25 JP JP14077177A patent/JPS602540B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61159935U (ja) * | 1985-03-25 | 1986-10-03 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5474058A (en) | 1979-06-13 |
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