JPS61286628A - Frp板ばね - Google Patents

Frp板ばね

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JPS61286628A
JPS61286628A JP12752385A JP12752385A JPS61286628A JP S61286628 A JPS61286628 A JP S61286628A JP 12752385 A JP12752385 A JP 12752385A JP 12752385 A JP12752385 A JP 12752385A JP S61286628 A JPS61286628 A JP S61286628A
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JP
Japan
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plate
leaf spring
frp
fiber content
thickness
Prior art date
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Application number
JP12752385A
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English (en)
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JPH0210293B2 (ja
Inventor
Takayuki Tanabe
田部 隆幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
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Publication of JPS61286628A publication Critical patent/JPS61286628A/ja
Publication of JPH0210293B2 publication Critical patent/JPH0210293B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/36Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/366Springs 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
    • F16F1/368Leaf springs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Springs (AREA)

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〕 本発明は車両の懸架機構等に用いられるFRP板はねに
関する。
〔従来の技術〕
板ばねを軽量化するためには長手方向各部の応力を均等
化させることが有効である。従来このような見地から、
板ばねの中央部では板厚が大で板端側に向って板厚が減
少するいわゆるチー79リーフが考えられている。
しかしFRP板はねにおいて、フィラメントワインディ
ング法やグルフォーミング法などの成形方法では、強化
繊維の含有率が長手方向で一定で、かつ板ばねの長手方
向に沿う一方向連続強化繊維を使用することになるため
、断面積が一定である。このため従来のFRP製テーパ
板ばねの一例として、板端側では板厚を薄くする代りに
板幅を広げることによって、長手方向各部の応力を均等
化させることが行なわれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記の板厚可変・板幅可変のFRPテー
ノ譬板ばねのように板端側の板幅が広がる場合、車体に
対する取付部に大形のブラケットを使わなければ衣らな
いとか、板端の横ずれを防止するクリップの増付けが困
難になったり、幅広な板端部がタイヤ側の部材と干渉す
る可能性が出てくるなど種々の問題を生じる。このため
、板厚可変・板幅可変のテーパ板ばねの実用化には困難
を伴なう。
一方、長さの異なる複数枚のグリグレグを厚み方向に重
ねることによって板幅一定・板厚可変のFRPチー・母
板ばねを製造する方法も考えられている。しかしこの場
合、板端側の板厚が漸減するため板端部の横剛性(板ば
ねの幅方向に加わる荷重に対する剛性)が不足し、カー
ブ走行時などに生じる横方向の遠心力に充分に対抗する
ことができない。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は、板ばねの長手方向に沿う強化繊維とマトリッ
クス樹脂とからなり、かつ中央部側の板厚が大で板端側
に向って板厚が減少するFRPチー・ぐ板ばねに適用さ
れる。
本発明のF’RP板ばねは、その板幅を板ばねの全長に
わたって一定としかつ上記強化繊維の本数を板ばねの全
長にわたって同一にするとともに、板端側の繊維含有率
を中央部側の繊維含有率よりも大としたものである。
〔作用〕
上記構成のFRPテーノ9板ばねは、強化繊維の本数が
板ばねの全長にわたって同一であるから、連続する一方
向強化繊維を使用でき、フィラメントワインディング法
あるいはゾルフォーミング法を用いて成形可能である。
そして板端側の繊維含有率を中央部側の繊維含有率より
も大きくするには板端側の樹脂量を中央部側の樹脂量よ
りも少なくすればよく、強化繊維の本数を変えることな
く板端側の板厚が減少するテーパ形状が得られる。こう
したチー79形状の採用によって、従来の等幅・等厚の
FRP板ばねに比べて長さ方向各部の応力を均等化させ
ることが可能となシ、軽量化できる。
また、板端でも板幅が広がらないので、車体に対する取
付は部に既存のブラケット等の取付は具を使用できると
ともに、従来の板ばねと同様にクリップを取付けること
ができ、また板端部がタイヤ側部材と干渉することもな
い。
そして、板端部は板厚が薄くなっていても繊維含有率が
中央部側に比べて高くなっているため、ヤング率が高く
なり板端部でも大きな横剛性が得られる。従って車体に
入力する横方向の遠心力等に対しても充分対抗すること
ができる。
〔実施例〕
第1図および第2図に例示された一実施例において、板
ばね装置はFRP板ばね1を備えている。この板ばね1
は、その長手方向に沿うガラス等の一方向連続強化繊維
を、例えばエポキシ樹脂等のマトリックス樹脂で硬化さ
せたものである。
上記FRP板ばね1は、その全長にわたって板幅を一定
とし、かつ上記強化繊維の本数を板ばね1の全長にわた
って同一としである。板ばね1の形状は、中央部側の板
厚が大で、板端側に向かって板厚が減少するようなテー
パ状をなしている。そして板端側の繊維含有率を中央部
側の繊維含有率よりも大きくしである。
更に本実施例においては、板ばね1の両端部にそれぞれ
座板2を用いて目玉部材3が取付けられている。また板
ばね1の長さ方向中間部に七ンタス(−サ4を介してセ
ンタデルト5とナツト6が設けられている。
上記FRP板ばね1は、以下述べる理由により、強化繊
維の含有率を板ばね1の中央部側で60重t%以上で7
5重量外位まで、また板端側で概ね75重量%以上で8
5重量%以下としである。
まず、繊維の体積含有率V、と繊維の重量含有率W、と
の関係は次式で与えられる。
上式において、dfは繊維の比重、輻は硬化時の樹脂の
比重を示す。
ここで、繊維にガラス、樹脂にエポキシを用いた場合の
一般的な値、d = 2.55 p/cTI4”、dm
= 1.2 P/Jl”としてV、とW、の関係をグラ
フで表わすと第3図のようになる。
一方、エポキシ樹脂のヤング率Ernは300〜500
Kiy/n”、ガーyス繊HA(D’r)f率E、は7
000〜7800 Kf/I1m”であるから、代表的
な値E1n=300Kg/■3、およびE、 = 74
00Kf/−としてこれらの組合わせによるヤング率E
を繊維の体積含有率V、との関係で表わすと第4図のよ
うになる◎例えばE=3000Kff/111m” +
7)時、vfは40%、E、4500Kff/−ではV
、は6o外である。
本実施例のFRP板ばね1は、前記したように板ばね1
の全長にわたって繊維の本数は同一であるが、板端側の
繊維含有率V、 (またはW、 )を中央部側の繊維含
有率V、(tたはW、 )よりも大きくしである。換言
すると、板端側の板厚は薄いがその分だけ板端側の樹脂
を少なくして繊維の含有率を大きくしている。
第4図に示されるように、繊維含有率V、が大になるに
従ってヤング率Eも増大するが、これは無制限に増大す
るのではない。正方形断面に入りうる円形断面の繊維の
最大重量含有率W。
は88蝿程度であり、繊維の断面形状が円である以上こ
れよりもW、が大きくなることはない。
そして本発明者らの研究によると、Wtが88%に近付
くと繊維相互の接触の度合が大き過ぎ、耐久試験を行な
うと早期に板ばねの長手方向に割れを生じることが確認
された。早期に長手方向の割れを生じないことを条件に
Wfの最大値を求めたところ、w、=ss%(V、=7
3%)付近まで使用できることが判った。
第5図はフィラメントワインディング法によって成形さ
れたFRP材のガラス繊維含有率W。
と強さとの関係を示している。同図から、W、=80%
付近の時にFRP材の引張シ強度が鋼と同等の1551
1/101”となる。よって、鋼と同じ条件で使用する
ためにはW、 −a O%(V、−67%)にとどめる
ことが望ましい。
以上の理由により、板端側の繊維含有率は最大でも85
重量外、好ましくは80重量%以下に選定するものとす
る。
一方、板ばね1の中央部側はU&シルトるいはセンタデ
ルト等で締結さ、れるから、引張強度だけでなく圧縮強
度も重要な要素となる。第5図に示されるように、圧縮
強さは繊維含有率W。
が75%付近のときに最大となり、これ以上W。
が増加すると圧縮強度の低下をもたらす。しかも中央部
側の繊維含有率がW、 = 75%を超えると板端側の
繊維含有率の好ましい値(W、=80%)に近付き過ぎ
ることになり、充分なテーノ!形状にすることができな
くなる。よって中央部側の繊維含有率W、は75%(V
、=60≦)位までにするのがよい。V、 = 60 
%のときのヤング率は、第4図よりE=4500Kf/
1m”である。
また、同じく中央部側において繊維含有率Vtが40%
未満になると、樹脂分が多過ぎることになり、耐久試験
を行なうと樹脂に負担がかかシ過ぎて早期に破損するこ
とが判った。更に付言するならば、第4図に示されるよ
うに、■、==40%の時のヤング率Eは300081
/鰭8であるが、ヤング率Eとばね定数には比例関係に
あり、(!は断面2次モーメント)。ここで、仮にE=
3000に4f/””の場合とE=4500)Cpf 
71m”の場合とでばね定数kを同じにしようとすれば
、上記の式をもとに計算するとE=−3000に4f/
Il+”の板ばねの板厚tはE=45000に4f/f
i”の板ばねの板厚tに比べて14.5%とかなシ厚く
しなければならなくなり、取付スペースおよび重量の面
で許容値ぎりぎりになる。しかもV、=40%未満にな
ると樹脂分が多くなり過ぎて製造時に様々な問題が生じ
てくる。以上の理由から、板ばね中央部の繊維含有率は
W、 −604以上(V、=40%以上)とし、かつW
、−75%以下(V、=60%以下)の範囲に選定する
ものとする。
上述の如く板幅が一定で板厚を可変としたFRP板はね
は、第6図に示されるように、板厚減少率αが大きいほ
どヤング率Exが大きくなる。
すなわち板端側では板厚がかなシ薄くなっても、その反
面Exが高くなシ横剛性が高まるため、例えばカーブ走
行時などに加わる横方向の加速度に対して充分に対抗で
き、タイヤと車体が干渉しないようにすることができる
本実施例に係るFRPテーノ臂板ばねの製造工程の概略
は次の通りである。まず、マトリックス樹脂を含浸した
強化繊維束を下型(マンドレル)の成形溝に巻き付ける
。次にこの下型の上から上記成形溝に嵌合する凸部を有
する上型を押し付ける。この凸部は、板ばねの中央部か
ら板端方向に向かって厚みが漸増している。そしてこの
上型を押し付けつつ加熱−硬化させることによって、板
幅が一定でかつ中央部から板端側に向かって板厚が次第
に薄くなるテーノ!板ばねが得られる。
なお、第7図に示されたFRPテーパ板ばね1のモデル
において、ばね定数には次式で与えられる。
P& k = − 1δ1 次表は、従来の等板幅・等板厚のFRP板ばねと、本発
明による等板幅・板厚可変のFRPテーパ板ばねの重量
を比較したものである。同表からも判るように、一方向
強化繊維を用い任意断面のマ) IJソックス脂の含有
率を変えることによって、同一レイアウト(板幅・スト
レートス/?ン)と同一ばね定数の条件下で充分軽量化
を達成することができる。
なお上記実施例は強化繊維にガラスを用いた場合である
が、ガラス以外の材質(例えば炭素繊維など)を用いて
も同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、軽量でしかも横剛性の高いFRP板ば
ねを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すFRP板ばねの正面図
、第2図は同板ばねの底面図、第3図は繊維の重量含有
率と体積含有率との関係を示す図、第4図は繊維含有率
とヤング率との関係を示す図、第5図は繊維含有率と強
さとの関係を示す図、第6図は板厚減少率とヤング率と
の関係を示す図、第7図はFRPテーパ板ばねの概略図
である。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦b 第1 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)板ばねの長手方向に沿う強化繊維とマトリックス
    樹脂とからなり、かつ中央部側の板厚が大で板端側に向
    って板厚が減少するFRP板ばねにおいて、板幅を板ば
    ねの全長にわたって一定としかつ上記強化繊維の本数を
    板ばねの全長にわたって同一にするとともに、板端側の
    繊維含有率を中央部側の繊維含有率よりも大としたこと
    を特徴とするFRP板ばね。
  2. (2)上記強化繊維の含有率を板ばねの中央部側で60
    重量%以上、板端側で85重量%以下としたことを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項記載のFRP板ばね。
JP12752385A 1985-06-12 1985-06-12 Frp板ばね Granted JPS61286628A (ja)

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JP12752385A JPS61286628A (ja) 1985-06-12 1985-06-12 Frp板ばね

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JP12752385A JPS61286628A (ja) 1985-06-12 1985-06-12 Frp板ばね

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JPS61286628A true JPS61286628A (ja) 1986-12-17
JPH0210293B2 JPH0210293B2 (ja) 1990-03-07

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ID=14962120

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007532315A (ja) * 2004-04-16 2007-11-15 エス・エム・エス・デマーク・アクチエンゲゼルシャフト 液状の金属、特に液状の鋼材料の鋳造のための、連続鋳造鋳型用の振動装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57163741A (en) * 1981-03-31 1982-10-08 Hino Motors Ltd Leaf spring made of fiber reinforced resin

Patent Citations (1)

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