[发明专利]螺旋弹簧

说明书

本发明涉及的螺旋弹簧是将线材卷绕成螺旋状而成的螺旋弹簧，该螺旋弹簧包括：芯材，其能够弹性变形；以及增强纤维层，其具有卷绕在所述芯材的外周上的多个增强纤维、以及将增强纤维彼此固定的热固性树脂，其中，在增强纤维层的表层的至少一部分，螺旋弹簧的内周侧的增强纤维的含量大于外周侧的增强纤维的含量。

技术领域

本发明涉及一种将线材卷绕成螺旋状而制作的螺旋弹簧。

背景技术

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：作为发动机组(engine block)的材料，代替以往使用的铸铁而使用铝合金，作为发动机盖和油底壳的材料，代替以往使用的钢而使用镁合金。

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、2)。

专利文献1中记载有螺旋弹簧，其是将碳纤维配置成相对于素线轴心的取向为+30°～+60°或-60°～-30°的螺旋弹簧，将取向成压缩力的作用方向的纤维的量设为A，将取向成拉伸力的作用方向的纤维的量设为B时，比值A/B为1.1<A/B<4.0。

另外，专利文献2中记载有一种复合螺旋弹簧，其包括线材沿螺旋状的轴延伸而成的簧丝体，该线材具有芯部和层叠在芯部外周且浸渍有聚合物材料的多个纤维层。专利文献2所记载的复合螺旋弹簧中，多个纤维层分别围绕芯部配置在距离螺旋状的轴不同径向距离处。多个纤维层中的各纤维相对于螺旋状的轴倾斜地延伸。而且，各纤维层包含的纤维数相互不同。

专利文献1:日本特开平7-42778号公报

专利文献2:日本特表2015-526661号公报

发明内容

另外，已知在螺旋弹簧被压缩而应力作用于线材时，在与线材的长度方向正交的截面(横截面)产生的应力从螺旋弹簧的内周侧向外周侧变小。具体地，在螺旋弹簧的横截面，作用于螺旋弹簧的内周侧的应力大于作用于螺旋弹簧的外周侧的应力。

专利文献1、2公开的螺旋弹簧没有考虑如上所述的分别作用于螺旋弹簧的内周侧及外周侧的应力和线材的强度，因此存在如下问题：在因压缩而作用有应力时，虽然在应力较小的外周侧在强度上可以应对，但是在应力较大的内周侧就会产生强度不足的情况，使得作为螺旋弹簧的强度下降。另外，如果为了维持螺旋弹簧的强度而提高内周侧的强度，则外周侧的强度随着内周侧的强度的上升而过分变大，因此很难取得内周侧与外周侧的平衡。还有，为了提高强度需要增加纤维量，其结果产生线材的直径变大，使螺旋弹簧大型化的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种不增加纤维量也能够提高强度的螺旋弹簧。

为了解决上述问题而达成目的，本发明涉及的螺旋弹簧，其特征在于，包括：芯材，其能够弹性变形；以及增强纤维层，其具有卷绕在上述芯材的外周上的多个增强纤维、以及将上述增强纤维彼此固定的热固性树脂，其中，在上述增强纤维层的表层的至少一部分，该螺旋弹簧的内周侧的增强纤维的含量大于外周侧的增强纤维的含量。

此外，根据上述的发明，本发明涉及的螺旋弹簧的特征在于，该螺旋弹簧是将由上述芯材与上述增强纤维层构成的线材进行卷绕而成的，在与上述芯材的中心轴正交的截面的至少内周侧区域，上述增强纤维的含量沿上述线材的周向从最内部向上述外周侧连续地变小。

此外，根据上述的发明，本发明涉及的螺旋弹簧的特征在于，在上述增强纤维层的上述内周侧的增强纤维的含量是65vol％以上且85vol％以下。