JPS61501333A - プラスチツク板ばねの製造方法、及び好ましくはこの方法に従つて製造したプラスチツク板ばね - 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】 プラスチック板ばねの！！遣方法、及び好ましくはこの方法に従って製造したプ ラスチック板ばね 遺釧ｌ堰 本発明は、少なくとも本質的に弾力性の部分において、好ましくは〃ラスａｔ炭 素繊維又はその他の適当なａ細から成る高強度強化繊維が少なくとも大体におい てばね材料の最大の延長の方向において走っているｊｉｌＪｌｉ強化プラスチッ ク材料から成り且つ目玉が好ましくはばね末端における板ぼね本体と一体になっ ている、繊維強化プラスチツク材料から成る板ばねの製造方法に関するものであ る。さらに本発明は本発明の方法に従って製造することが好ましい、長さに沿っ て厚さが一定しないプラスチック板ばねに関するものである。

挟度０艮太 上記の種類の板ばねは多年にわたって公知であったが、今までのところでは自動 車製造においては、それらはとりあげるほどの価値が認められていない、たとえ ば、米国特許第３，９００，３５７号か呟このようなプラスチック板ばねの製造 のための方法が公知であるが、この方法においては、先ず不織ガラスＩＩＲ材料 及びエポキシ樹脂に基づく軟質マトリックス材料から成るストリップを用いて出 発する。このようなストリップの半製品を、上下に数層を重ねて型中に入れ、マ トリックス樹脂の硬化下に加圧及び加熱して結合させることによって、仕上った 板ばねを生成１する０重ねるストリップ半製品のそれぞれは板ばねの厚さに約０ ゜０１〜を寄与するに過ぎないか呟たとえば、３／４′のばねの厚さに対しては ６７の重ね合わせたストリップ半製品を用いなければならない。

この上うなｊｆｉｊｆねの硬化時間は約４５分であると推定される。

ストリップ半製品を型中に挿入する必要があるために、この公知の方法に対して は大きな労働力が必要である。その上、必要とする長い硬化時間は効率的なばね の製造にたいする障害となる。

杢兄肌０販呪 本発明の目的は、前記の米国特許第３．９００，３５７号により公知の方法より も実質的に少ない人的仕事量を必要とするに過ぎない、上記のプラスチック板ば ねのＭ遺のための新規方法に関するものである。

この問題は、繊維粗紡糸又は薄いｉａａ織物の形態にあることが適切なる強化ａ 錐から成る連続ウェブを、硬化性プラスチック材料によって強化繊維を適切に押 し詰め又は含浸することによって、生成させ、且っ連続ウェブを少なくとも二つ の巻き取り要素を有する回転する巻き取り装全外周にわたって型のキャビティー のたる型の接触区域に接するような具合に型中に入れ、且つ適切にはその後に成 形キャビティー中の強化繊維間ｉこなお存在する空の空間を硬化性プラスチック 材料の導入によって満たし、且つ型中のプラスチック材料を適切に硬化させて板 ぼね半製品とすることからなる本発明による方法によって、解決することができ る。

長さに沿って一定しないＩ！Ｌさの板ばねの製造のための本発明による方法の有 利な一笑施形態においては、中間的な層部分を連続ウェブ上に、その巻き上げ前 にかぶせ、該部分はそれ自体を隣接する重ねた連続ワエプ層の閏で連続的な巻中 に配置する。

本発明のさらに他の有利な実施形態によれば、本発明による方法は、中間層片は 好ましくは硬化性のプラスチック物質で押し固め又は含浸させた繊維質積層材料 から成ることを特徴としている。少なくとも部分的に薄いａ雑識物から成ること が好ましい中間層片は、それを連続ウェブ上に載せたのちに、プラスチック物質 で押し固めることが有利である。

目玉がばね末端において一体となっている板ばねの製造のための、本発明による 方法の別の有利な実施形；によれば、連続的な巻を、それが各ばね末端における 目玉のための円筒状のくぼみを取り巻くような具合にして、型中に入れる。目玉 のブツシュとして用いるためのスリーブを連続的な巻と共に型中に導入すること が有利であって、その場合にスリーブは連続的な巻の製造における巻き取り装置 の各巻き取り要素の一部分を成していることが適切である。

本発明のさらに池の有利な実施形態においては、本発明の方法は２！！続的なウ ェブ中及び中間層部分中に含まれる硬化性のプラスチック材料を、巻き取り装置 に巻き上げる前に、予備硬化させることを特徴としている。

本発明の別のの有利な実施形態によれば、電磁的高周波の場によって型内の板ば ね中に誘電熱損失を生じさせることに上って、その中に含まれる硬化性プラスチ ックをさらに硬化させる。ばね材料の硬化は、付加的に加熱される型中で有利に 行なうことができる。

本発明の最後の有利な実施形態においては、本発明の方法は、強化繊維間に残留 する空の空間中にプラスチック材料を導入するために、型のキャビティーを吸引 し、次いで液状の、望ましくは硬化性のプラスチック材料の導入を、増大させた 圧力下に行なうことを特徴としている。液状プラスチック材料の型のキャビティ ーの導入は、型のキャビティーの中心に配置した１本以上の供給饗によって達成 することができる。

本発明は、さらに少なくとも本質的に弾力性の部分において、ａ推強化プラスチ ックから成る、長さに沿って一定しない厚さを有する板ばねを供給する目的を有 し、ここでガラス繊維、炭素繊維又はその他の適当な繊維から成ることが望まし い高強度強化繊維は、少なくとも大体において、ばね荷重下におけるばね材料の 最大寸法の方向に走っており、且つここで目玉はばね末端において板ばね本体と 一体であることが望ましく、板ばねは本発明による方法によって製造することが 適切である。

この問題は、板ばね本体はばねの縦の延長の方向に走る繊維強化プラスチックの 多数の隣接する層状の部分を有し、両を端部分はばねの前表面に結合し且つこれ らの部分の一部はばねの全長にわたってのびており且つ残りの部分はばねの長さ の一部分のみを占め且つばねの全長にわたってのびている２部分によって両側で 結合させであることを特徴とする、本発明による板ばねにおいて解決される。

本　明の　行のための幾つかの有帛な方゛を示す図面の　明本発明による方法を 以下に、先ずばね目玉（ｓｐｒｉｎｇ−ｅｙｅｓ）がばねの本体とその両端にお いて一体となっている、全長にわたり一定しない厚さを有するプラスチック板ば ねの製造について説明する。

第１図は概念的に、垂直断面として、のちにプラスチック板ばねを製造するため に用いる、未硬化の連続する巻の製造のための装置を示す。

この連続的な巻をＭ遺するためには、ガラスｖｋ維粗紡糸ストランド３を、ロー ラーフレーム１中に配置したローラー２から引き畠し、それを梳綿スクリーン４ 中を通過させたのち含浸槽５中に通し、そこで、たとえば、ビス７ニメールＡと 脂環式ノ７ミ７硬化剤に基づくエボキ７引脂から成ることが有利である、硬化性 のプラスチック物質で含浸する。このようにして製造したウェブを一対の紋りロ ール中で較正し、次いでローラー７及び８を通じて連続ウェブ９として矢印１０ の方向に引き取る。

この経路において、連続ウェブ９は先ず堆積場所１１中を通り、そこで、引き出 し装置１２を用（１て供給ロール１３からガラス布ストリップ１４を矢印４５の 方向に引き出して、異なる長さのガラス布片を連続ウェブ９の特定の位置に堆積 させる。この堆積作業は次のように作用する。

引き呂し装置１２の各作動に先立って、位１１６に垂れ下るガラス布ストリップ １４の先端は、矢印１０の方向に輸送される連続ウェブ９の僅かに上方に違する 。引き畠し装置１２を始動すると、ガラス布ストリップの先端は下降して連続ウ ェブ９に遣遇し、カイトローラー１７によって後者と共に運ばれ且つ案内ローラ ー１７に上って、なお湿っている連続ウェブ９上に堆積される。ついで堆積場所 １１に設けであるギロチンばさみ１８を用いて、堆積させるべきガラス布片を望 志しい長さに切断し、最後に、新しく切ったガラス布ストリップの先端が再び、 最初と同様に、移動する連続ウェブ９の僅かに上方となったときに、引き出し装 置を停止させる。

コンベヤ方向１０において堆積装置１１の外側に接続させである、コーティング ローラ２０と貯ｉ容器２１を有する被覆装置１９が、連続ウェブ９上に堆積させ たガラス布片にプラスチック材料を押し付けるために働らく、堆積させたガラス 布片が通過している開は、この被覆装置１９は連続するウェアつと共に移動する がラス布片王立で下げられて、プラス布片にガラス繊維ｆＡＩＰＪ糸ストランド ３の含浸に用いたものと同一のプラスチック材料の被覆を提供する。

このようにプラス布片で被！！され且つ後者が付加的に硬化性のプラスチック材 料で被Ｑされた連続ウニ１９は、次いで赤外ヒーター２２を備えた予熱区域２３ に送られ、そこで連続ウェブ９の温度を上げ且つその中に含まれているプラスチ ック材料の粘度を低下させると、その結果としてプラスチック材料は迅速にガラ ス布片中に浸透する。

連続する巻の形成は梁形の巻り取り装置２７によって行なわれるが、これは巻き 上げブラケット２４上に枢軸で取り付けてあり且つ減速ギヤを伴なうモータ２５ によって矢印２６の方向における低速回転が保たれる；二つの巻き取り要素２８ が、回転の細から等距欝のところに、巻き取り装置２７に対して取り外し８切る ように取り付けである。

次いで連続的な巻の形成をお１図と共に第２〜４７の助けをかりて詳細に説明す るが、第２図及び３図においては、巻さ取ワ装置２７が製造工程の二つの異なる 位相において示されている。すなわち、第２図は垂直断面であり且つ第３図は第 ３図に示す製造段階に相当する平面図として巻き取り装置２７を示している第４ 図のｍ−ｍａｔ二おける断面である。

各巻き取り要素はボルト２９から成っており、その上に〃ラス繊維強化プラスチ ックのスリーブ３０がはめである。電気絶縁性材料の円盤３１がスリーブ３０の 両側に取外しできるように取り付けである１次ν１で３２（第１図）から引き取 られる、がラス０！片が堆積させである連続ウェブ９を、その自由端３３（第２ 図）によって、巻き取り裟５！２７に備えたクランプ装置３４に取り付け、次い でそれを矢印２６の方向における巻き取り装置２７の回転によって、二つの巻き 取り要素２８のスリーブ３０の回りに複数の層として巻き付ける６次いで、送付 される連続ウェブ９を切断し且つウェブ末端３３をクランプ装置３４から解放す る。なおいくらか粘着性の自由な湿潤ウェブの両端を、このようにして形成させ た、第３図に示すような形態を有している：ｌＬ続する巻３５の表面に接合させ る。

第５図は、プラスチック材料とガラスミＲ粗紡糸を含有し、さらに巻き上げの際 に連続的に重ねた連続ウェブ屓３６間の中間層片３７として配置された、やはり プラスチック材料で被覆されたガラス布片を伴なって、巻き取り要素２８の回り にいくつかのＮ３６として巻かれた連続ウェブ９から成る、連続巻３５を示して いる。

工程のその後の経過において、二つの巻き取り要５　′によって張られている連 続巻３５を、この張られた状態で、二つの巻き取り要素２８と共に圧縮型に導入 する。そのためには、第４区中に破線によって概念的に示した転送バー３８を先 ず巻き取り要素２８に取り付け、巻き取り要素２８の巻さ取り装置２７への取り 付けを開放し、いまや転送バー３８と結び付いている巻き取ワ要素２８を、それ らの間に張られた連続的な巻３５と共に、巻き取り装置から矢印３つの方向に取 り畠す。

第６図は、圧縮型の二つの型部分４０．４１を示している。圧縮型は電気絶縁性 の材料から戊ワ且つそれらの圧８表面４２、・１３のほぼ全体にわたって、たと えばアルミニウムシートの導電性ライニング４４．４５を有していることが有利 である３巻き取り要素２８上に張られた連続的なＳ＋３５を次いで転送バー３８ を用いてこれらの型部分４０．４１間に導入する。次いで転送バー３８を下げ、 それによって連続的な巻３５−　を下方の型部分４０の側壁４６の間に導入して 、巻き取り要素２８の円盤３１を対応するくぼみ４７にかみ合せ、かくして連ａ 的な巷３５の下方のウェブ４８を下方の型部分４０の圧ａ表面４２上に位置させ る０次いで上方の型部分４１を下げるとに止って型しを閉じる。第７図は第６図 中の線■−■における閉じた型の断面である。第８図は第７図中の線・　■−■ に沿う目玉４９の部分における圧縮型の断面の部分的表示である。

転送バー３８を巻き取り要素２８から取り外したのち、型をプレス中に入れて、 型部分を相互シこ対して押し付ける次いで導電性のライニング４４．４５を高周 波発電機の出力に接続し、それによって高周波電圧を印加する。加圧された製品 中のプラスチック材料は高周波電場による熱損失を受け、それによって加圧製品 は迅速に加熱されて数分以内に硬化する。このようにして硬化した圧ｍＳ１品は 第９図に概念的に示すような板ばね体５０を形成し、その中では二つのスリーブ ３０がばね目玉４９において一体となっており、且つそれは型をｌｌ？Ｉトなお 熱い開に取り出し且つボルト２９及び円盤３１を取り除くが、後者は型の配置の 部分を形成する。

１５００１１Ｉ１１の目玉間間隔、６０ｃｍのばね幅、３３ｍ５のばね中、臣に おける厚さと２０１！Ｉｌのばね末端における厚さを有するような板ばね体５０ の！！造に対する具体的な例においては、連続巻に対して、それぞれ２４００　 ｔｅｘの１５本のガラスＩ：に維粗紡糸及び８００ｇ／ａ”の単位面積当りの重 さを有するがラス繊維布ストリップを用いる。ばね本体中のガラス繊維含量は全 体で重量で約７０％である。

本発明による方法の有利な一変更形想においては、未硬化の連続的な巻３５を９ １？Ｌするための装置く第１図）中で、ローラー８と８き上げブラケット２４の 間にトンネルキルンを挿入することができる。中間層片３７によって被覆された 連続ウェブ９がトンネルキルン中を通り抜け、その通過の間に、その中にｔよれ る硬化性プラスチックは予備硬化を受け、その結果、中間層片３７を伴なう連続 ウェブ９は実質的に乾燥した材料として巻き取り要ｙｋ２８上に巻き取られ、そ れが以後の連続的な巻３５の取扱いを容易にする。

本発明による方法は、全長にわたって実質的に一定の厚さを有する板ばねの製造 においてら有利に使用することができる。この変形方法においては、連続的なウ ェブ９上に中間片３７を堆積させる工程段階を除外する。

一端または両端にばね目玉を有していない板ばねの製造に対して本発明の方法を 使用する場合には、上記の方法を板ばね半製品の製造として応用し、次いでそれ からのこぎりによって必要としない目玉部分を除外すれ：ごよい。

以下に、さらに別の変形方法を記すが、この方法においては、僅かな程度にのみ プラスチック材料で含浸又は被覆された連続的な巻の形態を与えるように、ガラ ス繊維強化を行なう０次いでその連続的な巻を、その中の繊維ができる限り均一 に型のキャビティーを満たすようにして、型中シニ与人°「る１次いで型中の強 化ｆｉ雄間に残っている中空の空間をプラスチック材料の導入によってＩＩたし たのち、型中におるプラスチック材料を硬化させる。

第１図に示す装置は、この変形方法にないしても同様に使用することができる。

この場合には、縫い付けた〃ラス繊維支持ス）　ＩＪツブを用い、そルを直接（ こ堆積場所４１に供給し、そこで、第一の実施形態について記したと同様に、連 続的な巻の製造において中間層片３７として働らくガラス布片によって被覆する 。次いでガラス布片で２おわれたこのがラス唸雄支持久トリップにフーティ／グ 装置１９を用いて硬化性プラスチック材料の僅かな被覆を÷疋る。たとえば、と ス７二７−ルＡに基づくエボキｉ街ごと１環族ノアミン硬化名から放ることが有 利であるプラスチック材料は、予熱区＊２３を通るとき一二ム遂材料に段透し且 つ、その接着性の故に、それがガラス繊維支持ストリップに対してガラス繊維布 片を固定する０次いで連続する巻の虹遣及！１その型中への導入は、第一の実施 形態に関連して説明したものと同様にして行なわれる。

＃１０図は、第６図における型のものと類似の圧ｍ表面及び高周波発電機の出力 に＃Ｃ絖させる導電性のライニング５３．５４を有する型部分５１．５２から成 る、この実施形態に対して使用する型を概念的に断面として示す。

＃６図に示す型とは異なって、上方の型部分５２の末端に設けた２本の空気導ｔ ５５．５６を通じてポンプによって型のキャビティーを吸引する二とができるよ うに、型を閉じるときに型部分５１．５２を相互に対して密封する。その上、上 方の型部分５２は供給管５７を有し、それは弁５８によって液状プラスチック林 料のための供給装置５８と連絡しを通じて吸引し且つ高周波発電機のスイッチを 入れる１次いで弁５８を開き、同じくビス７エ／−ルＡに基づ（エポキシ樹詔と 脂環族ノアミンから成ることができる、供給装置５Ｓ中に準備した液状プラスチ ック材料を、加圧下に供給管５７を通じて型のヤヤビテイー中に押し込む：そ几 が型のキャビティー中の強化ｊＡ維中になお存在して（・る空の空間を満たす。

第１０図においては、横断面の右千分においては型のキャビティーが半分だけ満 たされているのに対して、第１０図の左半分は充填作業の完了後の型のキャビテ ィーを示している。型の甲、弘力・ら始まる型のキャビティーの充填は、；Ｉね 末端の方向でばｎの横のＫｉＡに不質的に平行に進み且つ大部分の強化繊維はば ねの横の延長に平行に走っているから、液状プラスチック材料による充填作業中 にガラス繊維の移動が生じる可能性をほとんど回避することができる。

充填作業の完了後に、弁５８を閉じ且つ高周波発電機の通電を継続すると、型中 に含まれるプラスチック材料は、高周波電磁場によってプラスチック材料中に生 じる３電損失によって、早い速度で硬化する６次いで型を開き、硬化した板ばね 体をなお熱い間に取り呂す。

工に回螢札肚 本発明によるプラスチック板ばねは１ｌｆｌ常の６の板ばねと同様に自動車中に 使用することができる。調製の板ばねと比較したときのその有利性は、なかんづ く、薯るしく軽量であること及ゾ使用中に腐食を受けないことにある。

その上、本発明によるプラスチック板ばねは、従来から公知のプラスｍＡＭｋ、 ＰＣＴ／ＥＰ　１１５１０００７６ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｈ、＋Ｊ：　ＺＮ置Ｎ Ａτｌ０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＬニアＯＲＴ　ＯＮ！ＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡｆ 、ＡＰＰＩＪＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　？Ｃτ／ＥＰ　８５１０ＣＯ７６（ＳＡ　 ９０１４）υ５−Ａ−３０５７７６７Ｎｏｎａ ＤＥ−Ｂ−１２３１９６７Ｎｏｎ。

ＵＳ−Ａ−４４１４０４９０８／１１／８３　Ｎｏｎｅ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．繊維粗紡糸又は薄い繊維織物の形態にあることが適切な強化繊維から成る連 続ウエブ（９）を、硬化住フラスチツク材料によつて強化繊維を適切に押し詰め 又は含浸することによつて、生成せしめ、且つ連続ウエブ（９）を少なくとも二 つの巻さ取り要素（２８）を有する回転する巻き取り装置（２７）上で複数の層 に巻き上げて連続する巻（３５）とし、次いで連続する卷（３５）を−適切には 板ばねを構成するために動らく他の成分と共に−本質的に全外周にわたつて型の チヤンバーのたる形の接触区域に接するような具合に型中に入れ、且つ適切には その後に成形チヤンバー中の強化繊維間になお存在する空の空間を硬化住プラス チツクツク材料の導入によつて満たし、且つ型中のプラスチツク材料を固化させ 且つ適切に硬化させて板ばね半製品とすることを特徴とする、少なくとも本質的 な弾力性部分において、ガラス繊維、炭素繊維又はその他の適当な繊維から成る ことが適切な高強度強化繊維が少なくとも大体においてばね材料の最大延長の方 向に走つており、ばね目玉が好ましくは板ばねのばね端部に一体にある、繊維強 化ブラスチツク材料から成る板ばねの製造方法。
2. ２．全長にわたつて厚さか一定していない板ばねの製造のために、連続ウエブ（ ９）を巻き上げる前に、その上に中間層片（３７）を載せ、該片は隣接する重ね た連続するウエブ層（３６）の間で連続する巻（３５）中に配置する請求の範囲 第１項記載の方法。
3. ３．中間層片１（３７）は硬化性プラスチツク材料によつて適切に押し詰め又は 含浸させた繊維薄層材料から成る請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．中間層片（３７）は連続ウエブ（９）上に載せたのちにプラスチツク材料に よつて押し詰める請求の範囲第３項記載の方法。
5. ５．中間層片（３７）の材料は少なくとも部分的に薄い繊維織物から成る請求の 範囲第３又は４項記載の方法。
6. ６．目玉がばねの末端において一体となつている板ばねの製造のために、連続す る巻（３５）がばね末端のそれぞれにおける目玉（４９）のための円筒状のくば みを取り巻くような具合にして、それを型中に入れる請求の範囲第１〜５項記載 の方法。
7. ７．目玉のプツシユとして働らかせるためのスリープ（３０）を連続ウエブ（３ ５）と共に型中に導入する請求の範囲第６項記載の方法。
8. ８．該スリーブ（３０）は連続する巻（３５）の製造において巻き取り装置（２ ７）の巻き取り要素（２８）のそれぞれの部分を形成する請求の範囲第７項記載 の方法。
9. ９．連続ウエブ（９）及び場合によつては中間片（３７）中に含有させる硬化住 プラスチツク材料を巻き上げ装置（２７）に巻き上げる前に予備硬化させる請求 の範囲第１〜８項記載の方法。
10. １０．さらに含有する硬化性プラスチツク材料の硬化のために、ばね材料中に電 磁高周波の場によつて誘電熱損失を生ぜしめる請求の範囲第１〜９項記載の方法 。
11. １１．ばね材料の硬化は付加的に加熱する型中で生じる請求の範囲第１０項記載 の方法。
12. １２．強化繊維間に残存する空の空間にプラスチツク材料を導入するために、成 形キヤビテイーを吸引し、その後に液状の、望ましくは硬化性のプラスチツク材 料の導入を圧力下に行なう請求の範囲第１〜１１項記載の方法。
13. １３．型のキヤビテイー中への液状プラスチツク材料の導入は型のキヤビテイー の中心に配置した一つまたはそれ以上の供給管（５７）を通じて行なう請求の範 囲第１２項記載の方法。
14. １４．板ばね体はばねの縦の延長の方向に走る繊維強化プラスチツクの多数の隣 接する層状部分を有し、二つの最端部分はばねの前表面に結合し、且つこれらの 部分の一部はばねの全長にわたつてのび、且つ残りの部分はそれぞればねの長さ の一部分のみを占め、且つ両側において二つのばねの全長にわたつてのびる部分 によつて結合させてあることを特徴とする、請求の範囲第１〜１３項の何れかに 記載の方法によつて製造することが適切な、少なくとも本質的に弾力性の部分に おいて、ガラス繊維、炭素繊維又はその他の適当な繊維から成ることが適切な、 高強度強化繊維が、少なくとも大体において、ばね荷重下におけるばね材料の最 大延長の方向に走つている、繊維強化プラスチツクから成る、長さに沿つて一定 してない厚さを有する板ばね。
15. １５．ばねの長さの一部分上のみの部分の最大厚さは２ｍｍであり、好ましくは １ｍｍである請求の範囲第１４項記載の板ばね。