(57)【要約】ハイブリッド型リーフスプリングの製造方法において、少なくとも１層の複合材料は、初期状態のキャンバ（Ｃ１）よりも下がった状態のキャンバ（Ｃ２）で主リーフを収容する湾曲部を有する内部空洞（６４）を備えた鋳型（６２）を用いて主リーフ（６０）上で成形される。下がった状態のキャンバは、ハイブリッド型リーフスプリングの無負荷状態のキャンバと全備負荷状態のキャンバとの間にある。主リーフ及び複合材料の層は、互いに隣接させ、それらの間に接着層を設けて鋳型に配置される。接着層は、ハイブリッド型リーフスプリングのキャンバが全備状態の高さにあるときに接合ライン剪断応力をほぼ除去するように、下がった状態のキャンバで主リーフと複合材料の層を一体的に接着するため硬化される。
2005520994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期状態のキャンバを有する主リーフを準備するステップと、
少なくとも１層の複合材料の層を準備するステップと、
少なくとも一つの空洞壁により画成され、初期状態のキャンバよりも下がった状態のキャンバで前記主リーフを収容する湾曲部を備えた、内部空洞を有する鋳型を準備するステップと、
主リーフの温度を独立に制御する加熱手段を準備するステップと、
複合材料の層と主リーフを互いに隣接させて内部空洞に配置するステップと、
複合材料の層と主リーフとの間に、複合材料及び主リーフと連係して、接着剤の層を設けるステップと、
ハイブリッド型リーフスプリングのキャンバが全備状態の高さにあるときに接合ライン剪断応力がほぼ除去されるように、下がった状態のキャンバで主リーフと複合材料の層を一体的に接合する接着剤の層を硬化するステップと、
を含む、ハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項２】
鋳型内のハイブリッド型リーフスプリングの下がった状態のキャンバは無負荷状態のキャンバと全備負荷状態のキャンバとの間にある、請求項１記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項３】
取り外されたハイブリッド型リーフスプリングのキャンバが主リーフの初期状態のキャンバと鋳型内のハイブリッド型リーフスプリングの下がった状態のキャンバとの間のキャンバまで増加するように、鋳型からハイブリッド型リーフスプリングを取り外すステップをさらに含む、請求項１記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項４】
主リーフは金属から製作される、請求項１記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項５】
主リーフはスチールから製作される、請求項１記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項６】
鋳型は金属から製作される、請求項１記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項７】
初期状態のキャンバを有する主リーフを準備するステップと、
少なくとも１層の複合材料の層を準備するステップと、
少なくとも一つの空洞壁により画成され、初期状態のキャンバよりも下がった状態のキャンバで前記主リーフを収容する湾曲部を備えた、内部空洞を有する鋳型を準備するステップと、
主リーフの温度を独立に制御する加熱手段を準備するステップと、
複合材料の層と主リーフを互いに隣接させて内部空洞に配置するステップと、
複合材料の層と主リーフとの間に、複合材料及び主リーフと連係して、接着剤の層を設けるステップと、
内部に記憶された加熱データを有し、加熱手段へコマンド信号を発生するコントローラを準備するステップと、
熱エネルギーを接着剤の層と複合材料の層へ伝達させるため、コントローラによって発生されたコマンドに応じて加熱手段を作動するステップと、
ハイブリッド型リーフスプリングのキャンバが全備状態の高さにあるときに接合ライン剪断応力がほぼ除去されるように、加熱データに応じて加熱手段を操作することにより、下がった状態のキャンバで主リーフと複合材料の層を一体的に接合する接着剤の層を硬化するステップと、
を含む、ハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項８】
鋳型内のハイブリッド型リーフスプリングの下がった状態のキャンバは無負荷状態のキャンバと全備負荷状態のキャンバとの間にある、請求項７記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項９】
取り外されたハイブリッド型リーフスプリングのキャンバが主リーフの初期状態のキャンバと鋳型内のハイブリッド型リーフスプリングの下がった状態のキャンバとの間のキャンバまで増加するように、鋳型からハイブリッド型リーフスプリングを取り外すステップをさらに含む、請求項７記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項１０】
主リーフは金属から製作される、請求項７記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項１１】
主リーフはスチールから製作される、請求項７記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【請求項１２】
鋳型は金属から製作される、請求項７記載のハイブリッド型リーフスプリングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００４年１月２４日に出願された米国特許第０９／４９０，３０８号の一部継続出願であり、この米国特許の開示内容は参照することによりここに引用される。
本発明は、一般的にリーフスプリングを採用する車両サスペンション装置に係わり、特に、複合材料の層を組み込むリーフスプリング及び前記のスプリングを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のリーフスプリングは、一方が他方の上に積み重ねられ、実質的に平行の関係で一体としてクランプされた金属製の数個の細長いストリップ又はリーフから作られる。典型的に、これらのスプリングは、カンチレバー式又は３点ベンディング式の２種類の負荷伝達構造のうちの一方で車両サスペンション装置に採用され、後者の方がより一般的な使用方法である。カンチレバー式リーフスプリングの場合、リーフスプリングは、一端で車両のフレームに固定若しくは支持され、その他端で車軸に連結される。或いは、３点ベンディング式で取り付けられたリーフスプリングは、一端で車両に支持若しくは固定され、他端はスプリングの相対運動を許容するような形で支持される。負荷は両端間のスプリングによって支えられる。３点ベンディング式で取り付けられたリーフスプリングの利用法は広く知られているので、米国自動車技術車協会（ＳＡＥ）は、正規のリーフスプリングの設計及び使用法を開発した。
【０００３】
上記の方法で作られた金属製リーフスプリングは、自動車、軽トラックから大型トラック、トレーラ、建設用機器、機関車、及び、鉄道車両を含む多種多様な車両のサスペンションに組み込まれる。それらは、また、自転車、スノーモービル、及び、ＡＴＶ（オール・テレイン・ビークル）のようなレクレーション用車両に採用される。リーフスプリングは、車両の運転中に路上の障害物に衝突するような事態によって車両に加わる曲げ及び／又は衝撃負荷に応じて後で解放するエネルギーを吸収及び蓄積することにより車両の乗り心地の質又は滑らかさを改善する。
【０００４】
車両サスペンション装置を規定する機械的特性、特に、リーフスプリングのスプリングレート及び静的撓みは、車両の乗り心地の滑らかさにそのまま影響を与える。一般的に、滑らかな乗り心地は、リーフスプリングが大きい静撓みを有することを必要とする。乗り心地の滑らかさは、また、リーフスプリングの振動減衰特性による影響を受ける。減衰はリーフスプリングが振動エネルギーを低減する能力を定量化するパラメータである。したがって、自動車で使用されるリーフスプリングでは、乗員エリアへ伝達される振動振幅を最小限に抑えるため高度の減衰が望ましい。
【０００５】
リーフスプリングの機械的特性及び性能特性を正確に決定する能力は、車両サスペンション装置の適切な設計に重要である。従来のリーフスプリングの構造から生ずる問題の一つは、個々のリーフの可変長の積み重ねがおおよそ一定応力だけに近づくステップ状のスプリング構造を作り出し、このステップはリーフスプリングの負荷伝達能力及び耐用期間に悪影響を与える応力集中として知られている応力の高い局部エリアを作る傾向があることである。さらに、スプリングの全長は一方が他方の上に積み重ねられた金属により構成されるので、スプリングは非常に重くなり、この余分な重量に伴って燃料節約が減少する。
【０００６】
さらに、リーフスプリングに加わる正確な条件と応力を予測することは不可能であるため、スプリングの疲労寿命は一般的に制限される。この問題は、個々のリーフの上及びリーフ間に異物を積層することによりさらに悪化させられる。これは、腐食を生じさせ、それにより、リーフスプリングを弱化し、リーフスプリングをより疲労破壊させ易くするだけではなく、リーフスプリングの剛性に影響を与え、したがって、スプリングが採用された車両の乗り心地の滑らかさに影響を与える。一般的に、リーフ間摩擦が原因となる特有のリーフスプリングが強度に対して寄与する度合いは経験的に判定される。異物はリーフ間に入ると、その異物が粒状物質の場合にはリーフ間の摩擦を大幅に増加させ、オイルの場合にはリーフ間の摩擦を減少させ、これにより、スプリングの当初の機械的特性を変える。さらに、リーフからリーフへ伝達される剪断応力の大きさの測度であるリーフ間の剪断伝達性は、従来のリーフスプリングの場合、個々のリーフが両端だけでクランプされているので概して低い。したがって、スプリングの長さ方向の応力伝達能力は上記のリーフ間摩擦に依存する。
【０００７】
多くのアプリケーションにおいて、リーフスプリングは、垂直力だけではなく、水平力と、縦方向及び横方向鉛直面内のトルクとにより荷重される。これらの力は、典型的に、リーフスプリングを組み込む車両にブレーキがかけられたときに発生する。上記の水平力及びトルクによって、リーフスプリングはＳ字形の構造を取り、この現象は、「Ｓ字化(S-ing)」、すなわち、ラップアップ(wrap-up)と称される。この現象が起きるときにスプリングに生じる応力は非常に大きい。リーフスプリングのＳ字化を最小限に抑えるため、スプリングの剛性は増加されるべきであるが、しかし、これは、車両の乗り心地の滑らかさに悪影響を与える。
【０００８】
上記の問題を扱うため、当業者は、個々のリーフが高分子マトリックスに埋め込まれた複数のファイバーにより構成されたタイプの複合材料から形成される純粋に複合形のリーフスプリングを製作することを試みた。しかし、これらのスプリングは重量が著しく軽量化し、同時に疲労寿命及び減衰を増加させたが、コストが非常に高かった。その上、これらの複合材スプリングは、製作すること、車両のフレームに取り付けることが困難であり、特別のアダプタを使用することが必要である。１層以上の複合材料の層が接着された金属製主リーフを有するハイブリッド型リーフスプリングは、１９９７年８月６日に出願された、名称が「車両上で車軸を支持するハイブリッド型リーフスプリング及びサスペンション装置(Hybrid Leaf Spring And Suspension System For Supporting An Axle On A Vehicle)」である、メアット(Meatto)、ピルペル(Pilpel)、ゴードン(Gordon)及びゴードン(Gordon)の米国特許出願第０８／９０６，７４７号に提案され、その開示内容は参照することによりここに引用される。金属製主リーフは、また、スプリングを車両に取り付けるため、例えば、リーフのそれぞれの端を通って広がるアパーチャのような手段を画成する。
【０００９】
複合材は、通常、多数の個々の材料の層を含み、一方の層が他方の層の上に並べられ、接着材料が複合材の連続する層の間に設けられ、これにより積層を形成する。ここで使用されるように、用語「複合材料」は、繊維強化又は粒子強化高分子材料を意味すると解釈されるべきである。複合材料の層を一体として結合するため、融解と溶融だけを必要とする熱可塑性接着剤が使用されない限り、接着剤を硬化させなければならない。硬化は、通常、鋳型内で加圧して複合層を既知の硬化温度まで加熱し、次に、その温度を所定の時間に亘って維持することにより実現される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このようにして積層複合材を製造する際に屡々直面する問題は、複合材料の個々の層が絶縁体として作用することである。したがって、多層の積層複合部品を完全に硬化させるため、最も内側の層間の接着剤を硬化温度に到達させることができるように長い加熱期間が必要である。これにより、生産性が低下し、エネルギー消費が増加し、鋳型が損耗し、全体的なコストがより増大する。これらの問題は、上記のハイブリッド型リーフスプリングに関してさらに悪化する。なぜならば、金属製主リーフはヒートシンクとして作用し、接着材料から熱エネルギーを奪うからである。
【００１１】
ハイブリッド型リーフスプリングを製造する際に直面する別の問題は、高スプリングレートのキャンバデザインを備えたアプリケーションの場合、ハイブリッド型リーフスプリングがフル負荷で完全に撓むとき、主リーフと複合層との間のモールド成型された接合ライン剪断応力はかなり大きいので、疲労寿命を短縮することである。
【００１２】
上記の点に鑑みて、本発明の全体的な目的は、従来技術のリーフスプリングの問題及び欠点を解決するリーフスプリングと、そのスプリングを製造する方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、一面において、少なくとも１層の複合材料の層と少なくとも一つの金属製主リーフが一体として積層される、ハイブリッド型リーフスプリングを製造する方法を対象とする。積層プロセスを容易に実現するため、複合材料の層と主リーフは、鋳型によって画成された内部空洞に互いに隣接させて配置される。接着剤の層は、複合材料の層と金属製リーフとの間に位置し、複合材料の層及び金属製リーフと連係する。
【００１４】
加熱手段は、金属製主リーフに連結され、温度プロファイルデータを内部に記憶したコントローラにより発生されたコマンド信号により作動される。動作中に、加熱手段は、熱エネルギーを金属製主リーフに加え、熱エネルギーは、次に、接着材料に伝達され、接着材料を硬化する。
【００１５】
好ましくは、加熱手段は、抵抗型であり、金属製主リーフは加熱回路の一部を形成する。一般的に、少なくとも二つの電極が取り付けられた電圧源が設けられる。各電極は、また、金属製リーフの端に着脱自在に取り付けられ、これにより、回路が完成する。主リーフは、電圧源が作動されたとき、電極間で主リーフを流れる電流が主リーフの温度を上昇させるように固有の抵抗を決める。この熱エネルギーは、次に、主リーフから接着材料の層へ伝達される。電流は、接着材料を硬化させることができるように適切な温度プロファイルを作成するため、コントローラから発せられたコマンド信号に応じて変化させられる。抵抗型加熱手段について説明したが、本発明は、この点に関して限定されず、例えば、インダクション型ヒータ、又は、従来型ヒータのようなその他のタイプのヒータが、これらに限定されることなく、本発明のより広範囲の特徴から逸脱することなく代用される。
【００１６】
本発明の好ましい実施例では、上記の鋳型は、本発明が属する技術分野の専門家によって「金型板(tooling board)」と称される材料から作られる。この材料は、典型的に、セラミックのようなフィラ入りのエポキシ又はポリウレタンから形成される。金型板は導電率が低いので、上記の抵抗型加熱から生じ得るアーク放電の可能性を軽減させる。金型板から製作された鋳型について説明したが、本発明は、この点に関して限定されるものではなく、例えば、金属のようなその他の材料が、これらに限定されることなく、本発明のより広範囲の特徴から逸脱することなく代用される。鋳型が金属製である場合、接着剤の硬化中に付加的な熱エネルギーをハイブリッド型リーフスプリングに供給するため、カートリッジ型ヒータ、又は、熱油用の通路のような加熱手段を鋳型に組み込むことが可能である。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、上記の少なくとも１層の複合材料の層は、複数の複合材料の層を含む。各層は、次の連続する複合材料の層に隣接して、かつ、次の連続する複合材料の層とほぼ位置を合わせ、少なくとも１層は金属製主リーフと隣接させて、鋳型に配置される。上記の方法で硬化可能である接着剤の層は、連続する複合材料の層間、ならびに、金属製主リーフと隣接した複合材料の層との間に配置される。接着剤は、次に、加熱と加圧の組み合わせによって硬化される。
【００１８】
或いは、エラストマー材料の層が複合材料の層間、ならびに、金属製主リーフと隣接した複合材料の層との間に挿入される。接着剤の層は、エラストマー材料の層と複合材料の層との間、ならびに、金属製主リーフと隣接した金属材料の層との間に広げられる。接着剤を受け入れるように金属製主リーフ、エラストマー材料、及び、複合材料の層を調製するため、表面調製ステップが通常は必要になる。金属製主リーフに対し、表面調製は、サンドブラスト、蒸気吹き付け、又は、化学エッチングによって行うことができ、サンドブラストは金属からスラグを取り除くという付加的な効果を奏する。複合材層に関して、表面調製は、通常、研磨又はダイヤモンド研削により実現される。エラストマー層は、特に、エッチング又はエンボス加工により表面処理できる。熱硬化性タイプのエラストマーは、また、研磨又は研削をしてもよく、一方、熱可塑性の材料は、フレーム処理、コロナ放電処理、不活性プラズマ処理を施すことが可能であり、一部の事例では、上記の処理は研磨及び研削と組み合わせてもよい。
【００１９】
本発明の方法によって製作されたハイブリッド型リーフスプリングの最終用途に依存して、衝撃抵抗を改善するため、スプリングの全部又は一部を保護コーティングで覆うことが必要になる場合がある。或いは、接着剤層が外部環境に晒されるエリアだけを覆うことが必要になる場合がある。
【００２０】
本発明の方法により製作されたハイブリッド型リーフスプリングの一実施例では、プレキュアがなされた複合材層が利用され、各層の少なくとも一方の面は完成品のスプリングの望ましい外形が得られるように機械加工若しくは研削される。機械加工された複合材料の層が鋳型に配置されるとき、一つのリーフ機械加工若しくは研削された面は、そのリーフと金属製リーフとの間の接合面になり、金属製リーフに隣接させて配置され、接着剤の層がそれらの間に設けられる。プレキュアがなされた複合材層と金属製主リーフは、コンポーネントを相互に取り付けるピンを用いて鋳型の内側又は外側で組み立てられる。このピンは、また、硬化されていないスプリングを鋳型に配置する際に補助として利用することができる。
【００２１】
本発明によるハイブリッド型リーフスプリングの製造方法の別の実施例は、高スプリングレートのキャンバデザインを備えたアプリケーションのため利用される。このようなアプリケーションでは、ハイブリッド型リーフスプリングがフル負荷下で完全に撓むとき、モールド成型された接合ライン剪断応力は比較的高く、疲労寿命を短縮する可能性がある。本発明の方法によれば、自由な高さ、すなわち、初期状態のキャンバ（反り量）を有する主リーフと、少なくとも１層の複合材料の層と、が設けられる。鋳型は少なくとも一つの空洞壁によって画成された内部空洞を有する。内部空洞は、主リーフにプレストレスを与えるため、初期状態のキャンバよりも下がった状態のキャンバで主リーフを収容するための湾曲部を有する。複合材料の層と主リーフは空洞内で互いに隣接させて配置される。接着剤の層は、複合材料の層と主リーフとの間に配置され、複合材料の層及び主リーフと連係される。接着剤の層は、下がった状態のキャンバで主リーフと複合材料の層を一体として接合するため硬化され、これにより、接合ライン剪断応力を軽減する。より詳細には、接着剤はスプリングの全備状態(curb)の高さ又はその近傍の高さにある下がった状態のキャンバで硬化されるので、ハイブリッド型リーフスプリングのキャンバが全備状態（すなわち、荷重を吸収していないときの実装されたハイブリッド型リーフスプリングのキャンバの状態）の高さにあるとき、接合ライン剪断応力は概ね低減する。
【００２２】
鋳型内のハイブリッド型リーフスプリングの下がった状態のキャンバは、無負荷状態のキャンバと全備負荷状態（すなわち、フル負荷状態）との間にある。ハイブリッド型リーフスプリングは鋳型から取り外され、その結果として、取り外されたハイブリッド型リーフスプリングのキャンバは、主リーフの初期状態のキャンバと鋳型内のハイブリッド型リーフスプリングの下がった状態のキャンバとの間のキャンバまで増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１に示されるように、全体的に参照番号１０で表されたハイブリッド型リーフスプリングは、鋳型１４により画成された空洞１２に配置される。ハイブリッド型リーフスプリング１０は、第１の複合材料の層１８及び第２の複合材料の層２０を備えた主リーフ１６を含み、第１の複合材料の層１８及び第２の複合材料の層２０は、それぞれ、主リーフ１６によって画成された第１の接合面２２及び第２の接合面２４のうちの一つ一つに隣接して位置する。第１の接着材料の層２６は第１の複合材料の層１８と第１の接合面２２との間に挿入され、第２の接着材料の層２８は第２の複合材料の層２０と第２の接合面２４との間に挿入される。
【００２４】
例示された実施例では、金属製主リーフ１６は、両側の先端部３０及び３２を含み、それぞれは、ループすなわちアイ部３４を画成する。電圧源３６は、主リーフ１６から延びる一対のリード線３８を介して主リーフ１６と電気的に接続され、各リード線はアイ部３４の一方に接続された端部４９を有する。電圧源３６は、また、内部に記憶された温度データに従ってコマンド信号を発生するコントローラ４２と通信する。動作中、電圧源３６は、コントローラ４２から発せられたコマンドに応答して電圧を印加され、金属製主リーフ１６の固有の抵抗によって金属製主リーフ１６の両端間に電圧を生じさせ、温度の上昇が起こる。
【００２５】
コントローラ４２の動作は、「開ループ」制御と「閉ループ」制御の何れでもよい。開ループ制御の場合、所定の電圧入力がスプリングを既知温度にするため利用される。これに対して、閉ループ制御の場合、センサ（図示せず）がスプリングの温度を監視し、コントローラ４２により受信可能である信号を発生し、次に、コントローラ４２が電圧源３６により供給される電圧を調整する。
【００２６】
主リーフ１６の温度は、コントローラから与えられたコマンドに応答して、第１の接着材料の層２６及び第２の接着材料の層２８を硬化させるために十分な程度まで上昇する。硬化後の粘着材料は、第１の複合材料の層１８及び第２の複合材料の層２０を主リーフ１６へ接合するための役割を果たす。鋳型１４の内部空洞１４は、また、鋳型との間に気体の通路があるポンプ４４によって加圧され、接着剤が硬化するとき、複合材料の層と金属製主リーフが互いに対して適切に配置されることを保証する。主リーフに接合された第１の複合材料の層及び第２の複合材料の層を有するハイブリッド型リーフスプリングが明らかにされ説明されているが、単一の、又は、多数の複合材料の層もまた本発明のより広範囲の特徴から逸脱することなく利用できるので、本発明はこの点に関して限定されるものではない。
【００２７】
多数の複合材料の層４６がハイブリッド型スプリングに組み込まれている図２に示されているように、接着材料の層４８は、連続した複合材料の層の間、ならびに、主リーフ１６と次の隣接した複合材料の層との間に挿入されなければならない。接着剤の層は上記のように硬化されるが、しかし、接着材料のすべてが硬化温度に到達できるようにするため、硬化時間が延長される。
【００２８】
接着材料の層を硬化温度まで加熱し、適切な温度プロファイルを維持するため、抵抗加熱以外の方法を利用してもよい。図３に概略的に示されるように、参照番号４９によって全体的に表されたインダクション型ヒータは、熱エネルギーを金属製主リーフ１６へ供給するため利用可能である。動作中、未硬化状態の粘着材料の層と共に鋳型に配置されたハイブリッド型スプリング１０は、コイル５０により取り囲まれる。交流電流源５２はコイルと電気的に接続され、コイル５０に電流を供給する。この電流は、次に、ハイブリッド型スプリング１０の周りに交番磁束を発生する。コイルを流れる電流は、主リーフ１６に電流を誘導し、これが熱エネルギーを増大させる。動作中に、主リーフ１６の温度は、接着剤の硬化温度まで上昇させることができ、接着材料が硬化するような時間までこのような温度に保たれる。
【００２９】
図４に示されるように、鋳型１４は、金属から作り、少なくとも部分的に鋳型の中を通って延びる孔に配置されたカートリッジ型ヒータ５４によって加熱することが可能である。上記の金属製主リーフ１６の加熱方法のうちの一つを利用すると共にカートリッジ型ヒータにより鋳型１４を加熱することにより、主リーフだけを加熱する場合よりも急速に接着剤硬化温度を達成することができる。カートリッジ型ヒータについて明らかにされ説明されているが、本発明が属する関連技術の当業者に周知のその他の鋳型加熱方法が本発明のより広範囲の特徴から逸脱することなく利用できるので、本発明はこの点に関して限定されるものではない。例えば、熱油が鋳型によって画成された通路を介して送り込まれ、そこへ熱エネルギーを加える。さらに、上記の説明では鋳型材料は金属であるとしているが、本発明はこの点に関して限定されるものではない。なぜならば、鋳型は、本発明のより広範囲の特徴から逸脱することなく、例えば、複合材、セラミック、又は、セラミック充填複合材のような、本発明が属する分野の当業者に周知であるその他の適当な材料から製作することができ、それらの材料に限定されることがないからである。
【００３０】
図１及び２を再度参照すると、複合材料の層は様々な構造を取り得る。例えば、この層は、プレキュアを行い、次に、完成品のハイブリッド型スプリングの望ましい外形に適合させるため機械加工してもよく、或いは、プレプリグすなわちウェット層を相互に隣接させ、ならびに、主リーフ１６と隣接させて鋳型に入れてもよい。これらの構造のそれぞれにおいて、上記の方法で配置され硬化される接着剤の層が利用される。
【００３１】
図５に示されるように、エラストマー材料の層５６は、ハイブリッド型スプリングの減衰特性を高めるため、連続的な複合材料の層５８の間、ならびに、主リーフ１６と隣接した複合材料の層との間に挿入可能である。エラストマー材料の層５６は、接着材料の層により複合材料の層と金属製主リーフ１６に接合される。鋳型内で組み立てる前に、接着材料と接触するハイブリッド型リーフスプリングコンポーネントの表面、すなわち、以下では接合面と称される表面は、接着剤をより受容し易くさせるため処理若しくは調製される。金属製主リーフ１６に関して、表面調製は、サンドブラスト、蒸気吹き付け、又は、化学エッチングによって行うことができ、サンドブラストは金属からスラグを取り除くという付加的な効果を奏する。複合材層に関して、表面調製は、通常、研磨又はダイヤモンド研削により実現される。エラストマー層は、特に、エッチング又はエンボス加工により表面処理できる。熱硬化性タイプのエラストマーは、また、研磨又は研削をしてもよく、一方、熱可塑性の材料は、フレーム処理、コロナ放電処理、不活性プラズマ処理を施すことが可能であり、一部の事例では、これらの処理は研磨及び研削と組み合わせてもよい。
【００３２】
本方法によって製作されたハイブリッド型リーフスプリングの最終用途に依存して、衝撃抵抗を改善するため、スプリングの全部又は一部を保護コーティングで覆うことが必要になる場合がある。或いは、接着剤層が外部環境に晒されるエリアだけを覆うことが必要になる場合がある。
【００３３】
次に、図６乃至８を参照してハイブリッド型リーフスプリングの別の製造方法を説明する。高スプリングレートのキャンバデザインを備えたアプリケーションの場合、ハイブリッド型リーフスプリングがフル負荷下で完全に撓むとき、モールド成型された接合ライン剪断応力は比較的高く、疲労寿命を短縮する可能性がある。以下で完全に説明されるように、最大撓み時に発生する接合ライン剪断応力を減少させるため、スプリングは、ハイブリッド型リーフスプリングのキャンバが全備状態の高さにあるとき、接合ライン剪断応力が概ね低減するか若しくは零になるように、フル負荷と無負荷との間にあるスプリングの全備状態の高さ又はその近傍の高さの中間状態のキャンバに成型することが可能である。好ましくは、スチールのような金属である主リーフは、成型後にハイブリッド型リーフスプリングが望ましいキャンバまで上がるように、成型工程の前にさらに反らせる必要がある。図を簡明化するため、図６乃至８に関して説明される方法で明らかにされる主リーフは複合材層が接合されていない。
【００３４】
図６を参照すると、初期無負荷状態のキャンバＣ１を有する主リーフ６０が示されている。図７に示されるように、鋳型６２は少なくとも一つの空洞壁によって画成された内部空洞６４を有する。内部空洞６４は、主リーフにプレストレスを与えるため初期無負荷状態のキャンバＣ１よりも下がった状態のキャンバＣ２で主リーフ６０を収容するための湾曲部を有する。下がった状態のキャンバＣ２は、ハイブリッド型リーフスプリングの無負荷状態のキャンバと全備負荷状態のキャンバとの間になるように予め決められる。主リーフ６０は、上記の実施例で記載されているように少なくとも１層の複合材料の層（図示せず）と粘着して連係され、上述のように内部空洞６４に配置され湾曲している。接着剤が鋳型６２で硬化した後、ハイブリッド型リーフスプリングは取り外され、無負荷状態に戻り、取り外されたハイブリッド型リーフスプリングのキャンバは、主リーフの初期無負荷状態のキャンバＣ１と、鋳型内のハイブリッド型リーフスプリングの下がった状態のキャンバＣ２との間にあるキャンバＣ３まで増加する。
【００３５】
以上、好ましい実施例を明らかにし説明したが、多様な変形及び置換が本発明の精神及び範囲を逸脱することなくなされるであろう。したがって、本発明は、限定するためではなく、例示する目的で説明されていることに注意する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】金属製主リーフ及び複合材料の層が鋳型に配置され、印加電圧に応じて主リーフを抵抗型ヒータとして機能させる回路を完成するため、電圧源が主リーフに接続されている、本発明の方法により製作されたハイブリッド型リーフスプリングの一実施例の部分略側面図である。
【図２】本発明の方法により製作された、多層の複合材料を利用するハイブリッド型リーフスプリングの部分断面図である。
【図３】金属製主リーフと複合材料の層が鋳型に配置され、インダクション型ヒータによって部分的に囲まれている、本発明の方法により製作されたハイブリッド型リーフスプリングの一実施例の部分略側面図である。
【図４】鋳型がカートリッジ型ヒータにより加熱されている、本発明の方法により製作されたハイブリッド型リーフスプリングの部分略側面図である。
【図５】複合材料の層間のエラストマー材料の層と主リーフが示されている、図２のハイブリッド型リーフスプリングの部分断面図である。
【図６】成型工程前の初期無負荷状態のキャンバを有する主リーフ素子の側面図である。
【図７】初期状態のキャンバよりも下がった状態の変形された無負荷状態のキャンバであり全備状態の高さ又はその近傍の高さのキャンバで、図６の主リーフ素子を形成する湾曲部を有する内部空洞を画成する鋳型の側面図である。
【図８】成型工程後の変形された無負荷状態のキャンバを示す図６の主リーフ素子の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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