用于铁道车辆转向架的板簧以及用于铁道车辆的转向架的制作方法

文档序号:17668223发布日期:2019-05-15 22:51阅读:195来源:国知局
用于铁道车辆转向架的板簧以及用于铁道车辆的转向架的制作方法

本实用新型涉及用于铁道车辆转向架的板簧以及用于铁道车辆的转向架。



背景技术:

如专利文献1公开了用于铁道车辆的转向架,其车辆长度方向上延伸的板簧设置于转向架构架,板簧的车辆长度方向两端部由轴箱支持,并且通过板簧的车辆长度方向中央部支持转向架构架的横梁。

作为一个示例,在由FRP(fiber reinforced polymer;纤维增强塑料)形成的上层以及下层之间配置有芯层,从而构成板簧。作为另一示例,上层以及下层具有UD(uni-directional;单向)层,所述UD层是使连续纤维以车辆长度方向作为单一配向方向进行配向的UD层。通过使用这样的板簧,能够省略侧梁而实现转向架构架的轻量化,并且能够简化转向架的组装作业。

现有技术文献:

专利文献:

专利文献1:国际公开号2013/038673公报。



技术实现要素:

实用新型要解决的问题:

对板簧而言,其基本性能为应相对于上下方向载荷具备优异的强度,但是用起重机吊起转向架等时存在受扭转载荷的风险。又,在板簧中,当芯层发生上下方向上延伸的裂痕时,裂痕发展至上层或下层,从而存在板簧的性能下降而缩短寿命的风险。

因此,本实用新型的第一目的在于提供一种具备作为基本性能的相对上下方向载荷的优异强度,同时相对于扭转载荷也具备较高强度的用于铁道车辆转向架的板簧。

又,本实用新型的第二目的是在由FRP形成的上层以及下层之间配置有芯层的用于铁道车辆转向架的板簧中,防止产生于芯层中的裂痕所导致的板簧性能下降以及寿命缩短。

解决问题的手段:

根据本实用新型一形态的用于铁道车辆转向架的板簧具备至少一个长尺寸状的FRP结构,所述FRP结构具备:连续纤维以所述板簧的长度方向作为单一配向方向进行配向的多个主UD片;和连续纤维以相对所述长度方向朝着所述板簧的宽度方向倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向的至少一个副UD片;所述多个主UD片中规定数量的主UD片在上下方向层叠而形成主UD片层叠体,所述副UD片朝所述板簧的板厚方向层叠于所述主UD片层叠体。

根据上述结构,使连续纤维以板簧长度方向作为单一配向方向进行配向的规定数量的长尺寸状主UD片在上下方向层叠形成了主UD片层叠体,通过所述主UD片层叠体,能够获得作为基本性能的相对上下方向载荷的优异强度。而且,副UD片是使连续纤维以相对板簧的宽度方向倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向得到,将所述副UD片相对于主UD片层叠体在板簧的板厚方向进行层叠,从而获得相对于扭转载荷较高的强度。

优选地,所述FRP结构中配置有所述多个主UD片的部分的总厚度尺寸大于所述FRP结构中配置有所述至少一个副UD片的部分的总厚度尺寸。

优选地,所述至少一个副UD片包含多个所述副UD片,所述多个副UD片中至少一对副UD片在所述板厚方向上夹着所述主UD片层叠体。

优选地,所述多个副UD片包含相同数量的第一副UD片和第二副UD片;所述第一副UD片中,连续纤维以相对于所述长度方向朝着所述宽度方向一侧倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向;所述第二副UD片中,连续纤维以相对于所述长度方向朝着所述宽度方向另一侧倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向。

优选地,所述主UD片的连续纤维的切断面位于所述主UD片的长度方向端面,所述副UD片的连续纤维的切断面位于所述副UD片的宽度方向侧面。

优选地,所述板簧还具备芯层; 所述至少一个长尺寸状的FRP结构是层叠于所述芯层的所述板厚方向一侧的上层、以及层叠于所述芯层的所述板厚方向另一侧的下层中至少一方。

优选地,所述上层以及所述下层中的至少一方具有配置于最靠近所述芯层的部分的阻断层;所述阻断层包括以相对所述长度方向朝着所述板簧的宽度方向倾斜了40°以上50°以下范围内的角度得到的方向进行配向的连续纤维。

又,根据本实用新型另一形态的用于铁道车辆转向架的板簧具有一对长尺寸状FRP结构,并且所述用于铁道车辆转向架的板簧具备:芯层;层叠于所述芯层的所述板簧的板厚方向一侧,作为所述一对FRP结构中的一方的上层;和层叠于所述芯层的所述板厚方向另一侧,作为所述一对FRP结构中的另一方的下层;所述上层以及所述下层具有:连续纤维以所述板簧的长度方向作为单一配向方向进行配向的UD层;和在相比所述UD层靠近所述芯层侧,在所述板簧的所述板厚方向上层叠于所述UD层的阻断层;在所述阻断层中,第一连续纤维以相对所述长度方向朝着所述板簧的宽度方向一侧倾斜了40°以上50°以下范围内的角度得到的方向进行配向,第二连续纤维以相对所述长度方向朝着所述板簧的宽度方向另一侧倾斜了40°以上50°以下范围内的角度得到的方向进行配向。

根据上述结构,在上层以及下层中可以将UD层的连续纤维与阻断层的第一连续纤维以及第二连续纤维以40°以上50°以下范围的充分角度进行交叉。因此,在芯层中朝上下方向产生裂痕时,能够在相比UD层靠近芯层侧在板簧的板厚方向层叠于UD层的阻断层中事先阻断该裂痕穿过UD层的连续纤维间隙朝上下方向发展的情况。

优选地,所述芯层具有在所述长度方向上延伸的多个层于所述宽度方向层叠而形成的层叠结构。

优选地,所述阻断层具有由所述第一连续纤维和所述第二连续纤维构成的织物结构。

优选地,在所述上层以及所述下层中至少一方的最靠近所述芯层的部分配置有所述阻断层。

本实用新型还提供一种用于铁道车辆的转向架,其具备:在车宽方向上延伸并支持铁道车辆的车身的横梁;分别容纳旋转自如地支持配置于所述横梁的车辆长度方向两侧的车轴的轴承的一对轴箱;和上述任一种用于铁道车辆转向架的板簧;所述用于铁道车辆转向架的板簧以在车辆长度方向上延伸的形式配置,并且以其车辆长度方向的两端部被所述一对轴箱支持的状态支持所述横梁。

优选地,所述用于铁道车辆转向架的板簧的所述两端部以未固定于所述一对轴箱的状态被支持。

发明的效果:

根据本实用新型,能够提供具有作为基本性能的相对上下方向载荷的优异强度,并且相对扭转载荷也具有较高的强度的用于铁道车辆转向架的板簧。

又,根据本实用新型,在由FRP形成的上层以及下层之间配置有芯层的用于铁道车辆转向架的板簧中,能够防止因产生于芯层的裂痕所导致的板簧性能的降低以及寿命的缩短。

附图说明

图1是根据实施形态的铁道车辆转向架的侧视图;

图2是图1中板簧的立体图;

图3是图1中板簧的分解图;

图4是从长度方向观察图1中板簧的铅垂剖视图;

图5是示出制造图2中上层时的状态的图;

图6是示出在减压下被加压加热的预浸料层叠体的立体图;

符号说明:

1   铁道车辆转向架;

4   横梁;

5  车轴;

7  轴承;

8  轴箱;

10  板簧;

10c  板簧的车辆长度方向端部;

15  上层;

16  下层;

17  芯层;

20  主UD片;

21  副UD片;

21a  第一副UD片;

21b  第二副UD片;

22  主UD片层叠体;

26  主UD层(UD层);

28  阻断层;

50  车身。

具体实施方式

以下,参照附图说明实施形态。

图1是根据实施形态的铁道车辆转向架1的侧视图。如图1所示,铁道车辆转向架1具备转向架构架3,所述转向架构架3通过作为二次悬架的空气弹簧2支持铁道车辆的车身50。转向架构架3具备朝车宽方向延伸并支持车身50的横梁4,但是不具备在横梁4的车宽方向两端部朝着前后方向即车辆长度方向延伸的侧梁。

空气弹簧2设置于横梁4的上表面。在横梁4的车辆长度方向两侧配置有一对车轴5。在车轴5的车宽方向两侧固定有车轮6。而且,在车轴5的车宽方向两侧设置有:将车轴5旋转自如地支持的轴承7;和将各轴承7分别进行容纳的一对轴箱8。横梁4的车宽方向两端部通过轴梁式连接机构9连接于一对轴箱8。

在横梁4与轴箱8之间架设有板簧10。板簧10以朝车辆长度方向延伸的形式配置,其车辆长度方向的两端部10c以被一对轴箱8支持的状态支持横梁4。板簧10在长度方向中央部10a从下方弹性支持横梁4的车宽方向两端部。借此,板簧10同时具备一次悬架功能和现有的侧梁功能。

本实施形态中,在横梁4的车宽方向两端部的下部设置有具备从车宽方向观察时为圆弧状的下表面11a的抵接构件11,抵接构件11从上方载置于板簧10的长度方向中央部10a并与中央部10a自由接触。即,抵接构件11以在上下方向上不对板簧10进行固定的状态,利用来自横梁4的重力所引起的下方载荷与板簧10的上表面接触。

在轴箱8的上端部安装有支持构件12。板簧10的长度方向两端部10c通过支持构件12从下方被轴箱8支持。板簧10的长度方向两端部10c,从上方载置于支持构件12,并且通过来自于板簧10的下方载荷与支持构件12的上表面自由接触。借此,板簧10的长度方向两端部10c在未固定于一对轴箱8的状态下,被一对轴箱8支持。

图2是图1中板簧10的立体图。如图1以及2所示,在板簧10中,位于长度(X)方向中央部10a和长度方向两端部10c之间的延伸部10b在侧视时朝长度方向中央部10a向下倾斜,板簧10的长度方向中央部10a位于相比板簧10的长度方向两端部10c靠近下方的位置。即,板簧10在侧视时整体形成为朝板簧10的板厚(Z)方向下方凸出的弓形形状。而且,板簧10以从长度方向两端部10c向长度方向中央部厚度逐渐地增大的形式形成。

图3是图1中板簧10的分解图。板簧10具备至少一个(本实施形态中为一对)长尺寸状FRP结构。如图3所示,具体而言,板簧10具备芯层17、作为一对FRP结构中的一方的上层15、和作为一对FRP结构中的另一方的下层16。

芯层17朝着板簧10的长度方向延伸。作为一个示例,芯层17在侧视时其至少一部分配置于与板簧10的中位轴重叠的位置上。芯层17具有朝板簧10的长度方向延伸的多个层24(在这里是GFRP层)在板簧10的宽度(Y)方向上层叠形成的层叠结构(参照图4)。

本实施形态中,芯层17的厚度(Z)方向尺寸从长度方向中央朝着两端逐渐减小。作为一个示例,芯层17的最小厚度方向尺寸大于下层16的厚度方向尺寸并且小于上层15的厚度方向尺寸。而且,芯层17的最大厚度方向尺寸大于上层15的厚度方向尺寸,在这里是相比上层15的厚度方向尺寸的三倍还大。

上层15层叠于板簧10的板厚方向上芯层17的一侧(在这里是上方侧)。下层16层叠于板厚方向上芯层17的另一侧(在这里是下方侧)。上层15以及下层16朝着板簧10的长度方向延伸。本实施形态中,上层15、下层16以及芯层17从板簧10的长度方向一端连续地延伸至另一端。

作为一个示例,上层15以及下层16的厚度方向尺寸是均一的。上层15的厚度方向尺寸大于下层16的厚度方向尺寸。作为一个示例,本实施形态中,上层15的厚度方向尺寸大于下层16的厚度方向尺寸的2倍。又,上层15以及下层16的厚度方向尺寸小于板簧10的宽度方向尺寸。

上层15通过粘接层18粘接于芯层17的上表面,下层16通过粘接层18粘接于芯层17的下表面。粘接层18由粘接剂形成。粘接层18包含公知的粘接剂。粘接层18所包含粘接剂除了环氧树脂系粘接剂以外也可以是丙烯酸系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、或者硅树脂系粘接剂等反应固化类树脂粘接剂。

板簧10所具有的FRP结构在本实施形态中由碳纤维增强塑料(CFRP)构成,但不限于此。板簧10所具有的FRP结构,除此以外,可以由玻璃纤维增强塑料(GFRP)、玻璃长纤维增强塑料(GMT)、芳族聚酰胺纤维增强塑料(AFRP)、硼纤维增强塑料(BFRP)、聚乙烯纤维增强塑料(DFRP)、柴隆(注册商标)增强塑料(ZFRP)等中的至少任意一种构成。而且,在使用CFRP的情况下,作为连续纤维(增强纤维)的碳纤维,可以是PAN系或沥青系中的任意一种。

而且,在上层15以及下层16由FRP结构构成的情况下,上层15和下层16所包含的各连续纤维的材质可以相同,也可以不相同。

图4是板簧10的从长度方向观察的铅垂剖视图。图4中示出上层15、粘接层18、以及芯层17各层的部分截面。芯层17中的多个层24由粘接剂粘接。如图4所示,在相邻的层24之间形成有粘接层19。粘接层19在板簧10的长度方向和上下方向上延伸。

另外,芯层17可以不使用粘接剂而一体地形成。在该情况下,芯层17形成为不具备粘接层19的结构。

上层15以及下层16具备多个主UD片20、和至少一个副UD片21。在这里所称的UD片是指在FRP结构中起到增强纤维功能的连续纤维实质上将规定方向作为单一配向方向进行配向的纤维片。

主UD片20中,连续纤维以板簧10的长度方向作为单一配向方向进行配向。副UD片21中,连续纤维以相对于板簧10长度方向朝着板簧10宽度方向倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向。本实施形态中,上述至少一个副UD片21包含多个副UD片21。

主UD片20中连续纤维的切断面F1位于主UD片20的长度方向端面,副UD片21中连续纤维的切断面F2位于副UD片21中的宽度方向侧面(参照图5)。

另外,在各UD片20、21的内部,多个连续纤维可以由辅助纤维束缚。在该情况下,作为一个示例,FRP结构中辅助纤维相对于连续纤维的质量比率小于 20%。

如图4所示,上层15以及下层16具有至少一个(本实施形态中多个)主UD片层叠体22。主UD片层叠体22是在多个主UD片20中规定数量的主UD片20在上下方向上层叠而构成。作为一个示例,在这里所称的规定数量被设定为几片乃至数十片范围内的值,但是不限于此。

在板簧10中,副UD片21在板簧10的板厚方向上层叠于主UD片层叠体22。多个副UD片21中至少一对副UD片21以在板簧10的板厚方向上夹着主UD片层叠体22的形式进行配置。本实施形态的上层15以及下层16中,多个主UD片层叠体22、和多个副UD片21在板簧10的板厚方向上交替地配置。

对于上层15和下层16中的主UD片层叠体22的数量可以适当设定,例如可以设定为几个以上几十个以内范围内的值。本实施形态中,上层15包含十几个主UD片层叠体22,下层16包含几个主UD片层叠体22。即,上层所包含的主UD片层叠体22的数量大于下层16所包含的主UD片层叠体22的数量。

另外,在板簧10中,也可以使一对副UD片21以在板簧10的板厚方向上不夹着主UD片层叠体22的方式配置。例如,也可以是在板簧10板厚方向上位于离芯层17最远位置的主UD片层叠体22的与芯层17侧相反的一侧上,层叠有至少一个副UD片21。而且,也可以将多个副UD片21连续地在板簧10的板厚方向上层叠于主UD片层叠体22。

在上层15以及下层16的各层中,配置有多个主UD片20的部分的总厚度方向尺寸被设定为大于上层15以及下层16中配置有至少一个副UD片21的部分的总厚度方向尺寸。

本实施形态的多个副UD片21包含第一副UD片21a和第二副UD片21b。第一副UD片21a中,连续纤维以相对板簧10长度方向朝着板簧10的宽度方向一侧倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向。第二副UD片21b中,连续纤维以相对板簧10长度方向朝着板簧10的宽度方向另一侧倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向。

换言之,从第一副UD片21a的法线方向观察时,第一副UD片21a的连续纤维是,按照从板簧10的长度方向一端侧朝向另一端侧以逆时针相对于板簧10的长度方向倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向进行配向。

又,从第二副UD片21b的法线方向观察时,第二副UD片21b的连续纤维是,按照从板簧10长度方向一端侧朝向另一端侧以顺时针相对于板簧10长度方向倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向进行配向。本实施形态中,多个副UD片21包含相同数量的第一副UD片21a和第二副UD片21b。

而且,上层15以及下层16各层具有主UD层26、副UD层27、以及阻断层28。主UD层26是构成上层15以及下层16的主要层。主UD层26是使连续纤维以板簧10长度方向作为单一配向方向进行配向的FRP层,在本实施形态中是由主UD片层叠体22配置于树脂中而构成。

副UD层27是在板簧10的板厚方向上层叠于主UD层26的层。副UD层27是使连续纤维以相对板簧10长度方向朝着板簧10宽度方向倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向的FRP层,在本实施形态中是将副UD片21配置于树脂中而构成。

上层15以及下层16具有作为主结构的多个主UD层26的合计部分,并且具有作为副结构的多个副UD层27的合计部分。借助于此,板簧10具有作为基本性能的相对上下方向载荷的强度,与此同时相对扭转载荷也具有较高的强度。

在芯层17内部在板簧10的板厚方向发生裂痕时,阻断层28事先阻断裂痕发展至上层15或下层16。阻断层28在相比主UD层26靠近芯层17侧,在板簧10的板厚方向上层叠于主UD层26。

阻断层28是FRP层,包含第一连续纤维以及第二连续纤维。在阻断层28中,使第一连续纤维以相对板簧10长度方向朝向板簧10宽度方向一侧倾斜了40°以上50°以下范围内的角度得到的方向进行配向,与此同时使第二连续纤维以相对板簧10长度方向朝向板簧10宽度方向另一侧倾斜了40°以上50°以下范围内的角度得到的方向进行配向。第一连续纤维以及第二连续纤维发挥增强纤维的功能。

换言之,在从阻断层28的法线方向观察时,第一连续纤维按照从板簧10的长度方向一端侧朝向另一端侧以逆时针倾斜了40°以上50°以下范围内的第一角度得到的方向进行配向。作为一个示例,第一角度是 45°。

又,在从阻断层28的法线方向观察时,第二连续纤维按照从板簧10的长度方向一端侧朝向另一端侧以顺时针倾斜了40°以上50°以下范围内的第二角度得到的方向进行配向。作为一个示例,第二角度是45°。

阻断层28的第一连续纤维以及第二连续纤维按照倾斜了所述角度得到的方向进行配向,因此相对于主UD层26的连续纤维以40°以上50°以下范围内的充分角度交叉。

本实施形态的阻断层28具有由第一连续纤维和第二连续纤维构成的织物结构。本实施形态的阻断层28是由所述织物结构构成的至少一个(在此为两个)织物纤维片23配置于树脂中而形成的。这里所称的织物是指具有平针织物、斜针织物、或者缎面织物等公知的织物组织的织物。

另外,阻断层28也可以不具备织物纤维片23。在该情况下,阻断层28也可以具有含有第一连续纤维的第一阻断UD片、和含有第二连续纤维的第二阻断UD片。

即,阻断层28可以具有:从阻断层28的法线方向观察时,第一连续纤维按照从板簧10长度方向一端侧向另一端侧相对板簧10长度方向以逆时针倾斜了第一角度得到的方向作为单一配向方向进行配向的第一阻断UD片;和从阻断层28的法线方向观察时,第二连续纤维按照从板簧10的长度方向一端侧向另一端侧相对板簧10长度方向以顺时针倾斜了第二角度得到的方向作为单一配向方向进行配向的第二阻断UD片。

在这里,第一角度以及第二角度可以相同,也可以不相同。在第一角度以及第二角度相同的情况下,第一角度以及第二角度例如可以是40°、45°或50°中的任意一个。又,在第一角度以及第二角度不相同的情况下,例如第一角度为40°、45°或50°中的任意一个角度,而且第二角度为40°、45°或50°中与第一角度不同的角度。

而且,本实施形态的阻断层28配置于上层15以及下层16中最靠近芯层17的部分。只要上层15以及下层16中至少一方具备阻断层28即可。

在制造上层15以及下层16时,在板簧10的板厚方向上层叠多个预浸料(FRP片),每当已层叠规定数量的预浸料时,对该预浸料层叠体150(参照图6)在减压下进行加压加热。作为一个示例,图5是示出图2中上层15被制造时的形态的图。如图5所示,上层15由在板簧10板厚方向上层叠的多个预浸料构成。多个预浸料包括多个主预浸料30、至少一个(本实施形态中多个)副预浸料31和至少一个阻断预浸料32。

主预浸料30是使主UD片20含浸树脂而形成的。副预浸料31是使副UD片21含浸树脂而形成的。副预浸料31具有:包含第一副UD片21a的第一副预浸料31a、和包含第二副UD片21b的第二副预浸料31b。阻断预浸料32是使织物纤维片23含浸树脂而形成的。含浸于片20、21以及23的树脂是环氧树脂,也可以是其他树脂,例如可以是聚酰亚胺、酚醛、双马来酰亚胺、聚酰亚胺或者乙烯基酯等热固化性树脂。

成一对的第一副预浸料31a以及第二副预浸料31b以如下形式配置:在板簧10的板厚方向上夹着通过将规定数量的主预浸料30朝着板簧10板厚方向层叠而形成的主预浸料层叠体。本实施形态中,第一副预浸料31a以及第二副预浸料31b在板簧10的板厚方向上夹着各主预浸料层叠体并交替地配置。另外,第一副预浸料31a以及第二副预浸料31b中至少一方也可以在板簧10的板厚方向上连续地配置。

在制造上层15以及下层16时,阻断预浸料32配置于上层15以及下层16中最靠近芯层17侧的位置,在该状态下主预浸料30和副预浸料31被层叠于阻断预浸料32。多个预浸料30~32在减压下被加压加热从而实现一体化。

另外,下层16可通过与上层15相同的方法进行制造,但相比于上层15,主预浸料30和副预浸料31的数量较少。而且,作为对多个预浸料在减压下进行加压加热的方法,例如可以举出真空袋法,但不限于此,例如也可以是高压釜法。

图6是示出减压下被加压加热的预浸料层叠体150的立体图。通常预浸料层叠体中存在相邻的预浸料之间混入一些空气的情况。该空气的至少一部分可在各预浸料于减压下被加压加热时沿着连续纤维的配向方向被排出。在这里,混入到预浸料层叠体的长度方向两端内的空气由于排出路径较短而容易被排出,然而混入到预浸料层叠体的长度方向中央内的空气由于排出路径较长而难以排出。

如图6所示,相对于上述情况,在本实施形态中,主UD片20中连续纤维的切断面F1位于主UD片20的长度方向端面,副UD片21中连续纤维的切断面F2位于副UD片21的宽度方向侧面。因此,在预浸料层叠体150的长度方向两端面和宽度方向两端面上配置有UD片20、UD片21的纤维截面。

借助于此,混入至预浸料层叠体150的长度方向中央内的空气沿着副UD片21中连续纤维的配向方向在排出路径中移动,从而容易从副UD片21的宽度方向侧面被排出。另外,从预浸料层叠体150中排出的空气不仅包含混入至相邻的预浸料之间的空气,还包含混入至各预浸料内的空气。

如上所述,在减压下对预浸料层叠体150进行加压加热时,空气从预浸料层叠体150的内部沿着各UD片20、21中连续纤维的配向方向高效地被排出。因此,在板簧10的FRP结构中,能够抑制因混入空气而发生的内部缺陷,从而能够抑制在制造板簧10时的成品率的降低,且能够抑制生产成本的上升。

而且,通过在预浸料层叠体150内配置多个主UD片20和多个副UD片21,从而能够设置沿多个不同方向的空气排出路径,能够进一步提高从预浸料层叠体150内部排出空气的效果。

在预浸料层叠体150中,如上所述,为了良好地获得通过各UD片20、21实现的从预浸料层叠体150内部排出空气的效果,优选的是在预浸料层叠体150包含至少一个各片20、21的状态下,对预浸料层叠体150在减压下进行加压加热。如上所述,将预先设定的数量的预浸料30~32进行层叠,并且在减压下对其进行加压加热,从而制造出上层15以及下层16。

另外,本实施形态中举出使用多个预浸料30~32制造上层15以及下层16的示例,但是上层15以及下层16的制造方法不限于此。作为上层15以及下层16的其他制造方法,例如举出树脂传递成型法(RTM)、真空辅助树脂传递成型法(VARTM)等树脂注塑成型方法(RIM)。而且,上层15以及下层16的制造方法可以互不相同。

在这里,当制造具备FRP结构的板簧时,为了在板簧中高效地获得相对于上下方向载荷的强度,可以考虑作为增强纤维仅含有以板簧长度方向作为单一配向方向的连续纤维的FRP结构,但是当板簧受到扭转载荷时存在板簧产生裂痕等损伤的担忧。

作为措施,可以考虑为了改善相对扭转载荷的板簧强度而制造出作为增强纤维含有以多个方向进行配向的连续纤维的FRP结构,但在该情况下,板簧的相对上下方向载荷的强度会降低,难以高效地设计出板簧,从而存在板簧的重量增加以及导致生产成本的上升的担忧。

相对于此,根据本实施形态的板簧10,通过以板簧10长度方向作为单一配向方向对连续纤维进行配向的规定数量的长尺寸状主UD片20在上下方向上层叠而成的主UD片层叠体22,获得作为基本性能的相对上下方向载荷的优异强度。

而且,连续纤维以朝着板簧10宽度方向倾斜了5°以上10°以下范围内的角度得到的方向作为单一配向方向进行配向的副UD片21,在板簧10的板厚方向上层叠于主UD片层叠体22,从而相对扭转载荷也能获得较高的强度。具体而言,通过副UD片21增强板簧10宽度方向的强度,并且抑制裂痕在板簧10中朝宽度方向产生并发展。

而且,在上层15以及下层16的各层中,配置有多个主UD片20的部分的厚度方向总尺寸大于上层15以及下层16中配置有至少一个副UD片21的部分的厚度方向总尺寸,因此在板簧10中能够容易确保作为基本性能的相对上下方向载荷的较高强度,与此同时确保相对扭转载荷的强度。

而且,多个副UD片21中至少一对副UD片21在板厚方向夹着主UD片层叠体22,因此在板簧10中,通过调整主UD片20和副UD片21在上下方向上的层叠顺序,能够容易调整相对于上下方向载荷和扭转载荷的强度平衡。

而且,多个副UD片21含有相同数量的第一副UD片21a和第二副UD片21b,因此能够容易防止板簧10朝着垂直于板簧10长度方向的周方向扭转。

而且,主UD片20连续纤维的切断面F1位于主UD片20的长度方向端面,副UD片21连续纤维的切断面F2位于副UD片21的宽度方向侧面,因此在制造板簧10时,能够将空气从各UD片20、21层叠结构内部沿着连续纤维的配向方向高效地排出,从而能够减少因空气滞留而导致FRP结构发生内部缺陷。

而且,板簧10中至少一个FRP结构是层叠于芯层17的板厚方向一侧的上层15、以及层叠于芯层17的板厚方向另一侧的下层16中的至少一方,因此具备上层15、下层16以及芯层17的板簧10具有作为基本性能的相对上下方向载荷的较高强度,并且相对扭转载荷也能获得较高的强度。

而且,本实施形态的芯层17中,在多个层24中、层24的层内以及相邻层24之间的粘接层19中,可能发生层间剥离等裂痕在上下方向(板簧10的板厚方向)上延伸的情况。又,例如在将多个层24进行层叠并加压加热以此一体成型的芯层17等不具有粘接层19的芯层17中,也可能发生裂痕从层24的层内在上下方向上延伸的情况。

在这里,根据本实施形态的板簧10,在上层15以及下层16中,可以将主UD层26的连续纤维、和阻断层28的第一连续纤维以及第二连续纤维以40°以上50°以下范围内的充分角度进行交叉。

因此,在芯层17中朝上下方向发生裂痕时,对于裂痕穿过主UD层26的连续纤维间隙在上下方向上发展的情况,能够通过在比主UD层26靠近芯层17侧在板簧10板厚方向上层叠于主UD层26的阻断层28事先进行阻断。因此能够防止产生于芯层17的裂痕发展至上层15或下层16而导致板簧10性能下降以及板簧10寿命缩短。

而且,无论芯层17的结构如何,都可能存在在芯层17与阻断层28之间裂痕朝着上下方向产生的情况。在该情况下,也可以通过阻断层28防止产生于芯层17和阻断层28之间的裂痕发展至上层15或下层16的情况。

另外,也可以是,上层15以及下层16中至少任意一方具有主UD片层叠体22作为第一主UD片层叠体,并且具有不同于该第一主UD片层叠体的多个第二主UD片层叠体。第二主UD片层叠体是将多个主UD片20在板簧10的板厚方向层叠而构成。各个第二主UD片层叠体所包含的主UD片20的数量各不相同。

在板簧10的板厚方向上,各第二主UD片层叠体以夹着至少一个副UD片21的形式进行配置。在板簧10上配置多个第二主UD片层叠体时,例如可以将多个第二主UD片层叠体以如下形式进行配置:随着在板簧10板厚方向上远离芯层17,包含于第二主UD片层叠体中的主UD片20数量逐渐减少。

将这样的多个第二主UD片层叠体,与第一主UD片层叠体(主UD片层叠体22)和副UD片21进行组合使用,从而能够精密地调整相对于上下方向载荷和扭转载荷的板簧10强度的平衡。

本实用新型不限于上述实施形态,对于其结构在不脱离本实用新型主旨的范围内可以变更、增加或删除。

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