弹性部件用线材以及弹性部件制造技术

本发明专利技术涉及的弹性部件用线材，是用于制作弹性部件的弹性部件用线材，其具备：内周侧增强纤维，其卷绕成螺旋状；外周侧增强纤维，其卷绕于内周侧增强纤维而成；以及热固性树脂，其设于内周侧增强纤维和外周侧增强纤维的至少一部分，用于将增强纤维彼此固定，该弹性部件用线材中，内周侧增强纤维的卷绕方向与该中心轴构成70°以上且110°以下，外周侧增强纤维相对于卷绕的中心轴的缠绕方向是沿着拉伸载荷的方向的方向，该拉伸载荷是基于从外部作用的对该弹性部件用线材施加扭转应力的载荷而作用于该弹性部件用线材的。

Wire and elastic components for elastic parts

The elastic part of the present invention is used as wire rod, an elastic component used for making elastic parts, with a wire rod used as an inner circumferential reinforced fiber, winding into a spiral, a peripheral reinforced fiber, winding in the inner circumferential reinforced fiber, and having a thermosetting resin, which is reinforced in the circumferential side and the peripheral side. At least part of the dimension is used to fix the reinforced fiber to each other. The elastic component is used in the wire, the winding direction of the inner circumferential reinforced fiber is above 70 degrees and 110 degrees, and the winding direction of the circumferential reinforced fiber relative to the central axis of the winding is along the direction of the tensile load, the tensile load is The wire used for the elastic part is acted on by a load exerting torsional stress on the wire used for the elastic part from an external action.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性部件用线材以及弹性部件
本专利技术涉及一种弹性部件用线材以及弹性部件。
技术介绍
以往，作为用于实现汽车的油耗改善的一种方法，致力于各种部件的轻量化。例如，现采用如下方法：作为发动机缸体(engineblock)的材料，代替铸铁而使用铝合金，作为发动机盖和油底壳的材料，代替钢而使用镁合金。近年来，基于汽车的轻量化这一观点，在研究例如将作为悬架用悬架弹簧的螺旋弹簧等弹性部件轻量化的方案。作为能够将此类弹性部件轻量化的弹性部件用线材，可举出一种具有纤维增强树脂层的弹性部件用线材，其中，该纤维增强树脂层由缠绕在芯材上的碳纤维等纤维和树脂构成(例如，参照专利文献1～3)。在专利文献1中，公开有一种弹性部件用线材，其中，将铝作为芯材，在该铝芯材的外周设有将纤维缠绕成网眼状而成的碳纤维增强树脂层。然而，若像专利文献1那样将纤维网眼状地缠绕于芯材，那么，由于扭转应力作用时纤维容易发生屈曲破坏，所以为了确保强度则必须加大线材直径，而不能获得足够的轻量化效果和必要的挠曲量，有可能无法作为螺旋弹簧发挥功能。对此，作为提高抵抗扭转应力的强度的技术，在专利文献2中公开有一种弹性部件用线材，其中，相对于芯材的轴心方向以规定的角度将纤维缠绕在芯材上。此外，专利文献3中公开有如下情况：在将弹性部件用线材卷绕而形成为螺旋弹簧时，纤维相对于芯材轴心方向的指向方向，是在使用状态下作用于螺旋弹簧的剪切力给纤维施加拉张力的方向。专利文献1：日本实开昭55-45076号公报专利文献2：日本特开2006-226327号公报专利文献3：日本实开平3-19140号公报
技术实现思路
然而，专利文献2、3所公开的弹性部件用线材，对在将弹性部件用线材卷绕而形成为螺旋弹簧的情况下因螺旋弹簧被压缩而作用的扭转载荷引起线材缩径从而导致的损坏未加以考虑，根据芯材的材质，可能产生缩径从而成为强度和刚性模量都较低的螺旋弹簧，因而有时不能作为具有所要求的特性的螺旋弹簧。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够实现轻量化并且提高强度的弹性部件用线材以及弹性部件。为了解决上述问题而达成目的，本专利技术涉及的弹性部件用线材是用于制作弹性部件的弹性部件用线材，其具备：内周侧增强纤维，其卷绕成螺旋状；外周侧增强纤维，其设于上述内周侧增强纤维的外周上；以及热固性树脂，其设于上述内周侧增强纤维及上述外周侧增强纤维的至少一部分，用于将增强纤维彼此固定，其中，上述内周侧增强纤维的卷绕方向与该卷绕的中心轴所构成的角度为70°以上且110°以下，上述外周侧增强纤维相对于卷绕的中心轴的缠绕方向是沿着拉伸载荷的方向的方向，上述拉伸载荷是基于从外部作用的对该弹性部件用线材施加扭转应力的载荷而作用于该弹性部件用线材的。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件用线材中，上述外周侧增强纤维的卷绕的中心轴与上述外周侧增强纤维的缠绕方向所构成的角度大于40°且在50°以下。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件用线材中，该弹性部件用线材的刚性模量为9GPa以上。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件用线材中，含有上述外周侧增强纤维的外周侧增强纤维层的厚度相对于含有上述内周侧增强纤维的内周侧增强纤维层的厚度之比为0.5以上。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件用线材中，该弹性部件用线材的静态扭转强度为540MPa以上。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件用线材还具备：芯材，其是使用能够弹性变形的材料来形成的，并设于上述内周侧增强纤维所形成的管状的内周侧增强纤维层的内周侧。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件用线材中，上述芯材及该弹性部件用线材的、以正交于长度轴的平面作为截断面所得到的截面呈圆形，上述内周侧增强纤维的卷绕方向与该卷绕的中心轴所构成的角度为80°以上且100°以下。此外，本专利技术涉及的弹性部件，是使用上述的专利技术涉及的弹性部件用线材来形成的。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件是将上述弹性部件用线材卷绕成螺旋状而成的。此外，根据上述的专利技术，本专利技术涉及的弹性部件是汽车用的悬架弹簧。根据本专利技术，具有能够实现轻量化并且提高强度的效果。附图说明图1是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的结构的示意图。图2是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的主要部分的结构的示意图。图3是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的主要部分的结构的示意图。图4A是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的主要部分的结构的示意图。图4B是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的主要部分的结构的示意图。图5是表示本专利技术一实施方式涉及的用于制作螺旋弹簧的弹性部件用线材的结构的示意图。图6是用于说明本专利技术一实施方式涉及的弹性部件用线材的制造方法的图。图7是用于说明本专利技术一实施方式涉及的弹性部件用线材的制造方法的图。图8是用于说明本专利技术实施例涉及的比较例的螺旋弹簧的结构的示意图。具体实施方式下面，参照附图来对用于实施本专利技术的方式(以下称为“实施方式”)进行说明。需要说明的是，各图是示意性的，各部分的厚度与宽度的关系、各个部分的厚度的比率等有时会与现实中的不同，各图中有时会包含相互之间的尺寸的关系或比率不同的部分。图1是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的结构的示意图。图2是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的主要部分的结构的示意图。图3是表示本专利技术一实施方式涉及的螺旋弹簧的主要部分的结构的示意图，且为从线材的延伸方向观察的俯视图。螺旋弹簧1通过将在芯材上缠绕纤维而成的线材卷成螺旋状来制作。螺旋弹簧1在规定的方向(例如，通过卷绕而延伸的方向)上伸缩自如。螺旋弹簧1例如用作汽车的悬架用的悬架弹簧。螺旋弹簧1呈螺旋状，具有：芯材10，其是使用可弹性变形的材料来形成的；以及纤维增强塑料(FiberReinforcedPlastics：FRP)层11，其含有缠绕在芯材10上的多根纤维，并覆盖该芯材10。螺旋弹簧1中，作为用作悬架弹簧时的强度，优选其线材的刚性模量为9GPa以上且50GPa以下，静态扭转强度为540MPa以上且2000MPa以下。如图2、图3所示，FRP层11包括将多根内周侧增强纤维12a卷绕而成的管状的内周侧增强纤维层12、以及将外周侧增强纤维13a卷绕而成的管状的外周侧增强纤维层13。FRP层11通过在将多根内周侧增强纤维12a和多根外周侧增强纤维13a缠绕在芯材10上之后，浸渗未固化的热固性树脂并加热固化来形成，或者通过将经未固化的热固性树脂浸渗后的多根内周侧增强纤维12a缠绕在芯材10上，并将外周侧增强纤维13a缠绕在内周侧增强纤维12a的外周侧并加热固化，由此形成各层而成。作为内周侧增强纤维12a和外周侧增强纤维13a，可使用分别在碳纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维即芳纶纤维、以及玄武岩纤维(Basaltfiber)中选择出的至少一种纤维。在FRP层11中，至少一部分增强纤维彼此通过热固性树脂而相互固定。即，FRP层11含有：上述的多根内周侧增强纤维12a；外周侧增强纤维13a；以及热固性树脂，用于将该内周侧增强纤维12a彼此固定、将该外周侧增强纤维13a彼此固定、和/或将内周侧增强纤维12a与外周侧增强纤维13a固定。作为热固性树脂，可举出具有绝缘性且受热固化的树脂，例如环氧树脂。FR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性部件用线材，其用于制作弹性部件，其特征在于，具备：内周侧增强纤维，其卷绕成螺旋状；外周侧增强纤维，其设于所述内周侧增强纤维的外周上；以及热固性树脂，其设于所述内周侧增强纤维及所述外周侧增强纤维的至少一部分，用于将增强纤维彼此固定，其中，所述内周侧增强纤维的卷绕方向与该卷绕的中心轴所构成的角度为70°以上且110°以下，所述外周侧增强纤维相对于卷绕的中心轴的缠绕方向是沿着拉伸载荷的方向的方向，所述拉伸载荷是基于从外部作用的对该弹性部件用线材施加扭转应力的载荷而作用于该弹性部件用线材的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.29 JP 2015-2135011.一种弹性部件用线材，其用于制作弹性部件，其特征在于，具备：内周侧增强纤维，其卷绕成螺旋状；外周侧增强纤维，其设于所述内周侧增强纤维的外周上；以及热固性树脂，其设于所述内周侧增强纤维及所述外周侧增强纤维的至少一部分，用于将增强纤维彼此固定，其中，所述内周侧增强纤维的卷绕方向与该卷绕的中心轴所构成的角度为70°以上且110°以下，所述外周侧增强纤维相对于卷绕的中心轴的缠绕方向是沿着拉伸载荷的方向的方向，所述拉伸载荷是基于从外部作用的对该弹性部件用线材施加扭转应力的载荷而作用于该弹性部件用线材的。2.根据权利要求1所述的弹性部件用线材，其特征在于：所述外周侧增强纤维的卷绕的中心轴与所述外周侧增强纤维的缠绕方向所构成的角度大于40°且在50°以下。3.根据权利要求1或2所述的弹性部件用线材，其特征在于：该弹性部件用线材的刚性模量为9GPa以上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的弹性部件用线材，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐野孝充，许斐和彦，冈部聪史，今村胜，
申请(专利权)人：日本发条株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP