CN110446591A - 液压缓冲器用外筒以及该液压缓冲器用外筒的成型方法 - Google Patents

Abstract

提供一种生产效率良好的液压缓冲器用外筒以及该液压缓冲器用外筒的成型方法。液压缓冲器用外筒具有中间体(20)以及外壳主体(10A)。中间体(20)是将连续增强纤维编织(纺织加工)成筒状而形成的。外壳主体(10A)是利用浸渗在中间体(20)中并在中间体(20)的外侧形成凹凸结构的热塑性树脂即聚酰胺树脂成型而成的。纺织加工是指对纤维进行混编、织、编来制造平坦或筒状的布或绳等的加工。

Description

液压缓冲器用外筒以及该液压缓冲器用外筒的成型方法

技术领域

本发明涉及一种液压缓冲器用外筒以及该液压缓冲器用外筒的成型方法。

背景技术

专利文献1公开了一种具有由碳纤维增强塑料(plastic)形成的旋转轴的马达(motor)。关于该马达的旋转轴，使形成旋转轴的碳纤维编织布的碳纤维的延伸方向相对于旋转轴延伸的方向倾斜规定的角度。由此，能够使该马达的由碳纤维增强塑料形成的旋转轴的扭转断裂扭矩达到期望的强度。由此，在该马达中能够用碳纤维增强塑料来代替金属制的旋转轴，因此，与使用金属制的旋转轴的情况相比，能够使重量变轻。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-257413号公报

发明内容

发明要解决的问题

该马达的旋转轴是对浸在模塑(mold)用树脂中的碳纤维编织布进行加热压缩(加压(press))而成型的。即，该马达的旋转轴是使用热固性树脂成型而成的。在使用热固性树脂对碳纤维编织布进行固化时，需要在真空中进行长时间的加热压缩(加压)。因此，该马达的旋转轴的生产效率并不良好。另外，若将热固性树脂用于外侧具有复杂的凹凸结构的液压缓冲器用外筒的成型，则难以配合复杂的凹凸结构来进行加热压缩(加压)。因此，难以将热固性树脂用于液压缓冲器用外筒的成型。

本发明是基于上述情况而完成的，其目的在于提供一种生产效率良好的液压缓冲器用外筒以及该液压缓冲器用外筒的成型方法。

用于解决问题的手段

本发明的液压缓冲器用外筒具有筒状体以及成型体。筒状体是将连续增强纤维纺织(textile)加工成筒状而形成的。成型体是通过浸渗在筒状体中并在筒状体的外侧形成凹凸结构的热塑性树脂成型而成的。

此外，纺织加工是指对纤维进行混编、织、编来制造平坦或筒状的布或绳等的加工。

本发明的筒状体是对连续增强纤维进行纺织加工而得到的。

本发明的液压缓冲器用外筒的成型方法具有中间体形成工序以及注塑成型工序。中间体形成工序是将连续增强纤维与热塑性树脂成分混纤而成的混纤丝沿着心轴(mandrel)的外周面编织成筒状并形成筒状的中间体的工序。注塑成型工序是向内部配置有中间体的模具注射热塑性树脂，形成与中间体一体化并在中间体的外侧形成凹凸结构的成型体的工序。

本发明的注塑成型工序是利用注射到模具中的热塑性树脂所具有的热量将中间体的热塑性树脂成分加热熔化的工序。

本发明的液压缓冲器用外筒的成型方法在中间体形成工序和注塑成型工序之间具有固化工序。固化工序是对中间体进行加热使热塑性树脂成分熔化，然后冷却，从而得到固化中间体的工序。

本发明的液压缓冲器用外筒的成型方法在中间体形成工序和固化工序之间具有覆盖工序。覆盖工序是使导热系数比中间体大的覆盖材料紧贴中间体的外周面并覆盖中间体的工序。

附图说明

图1是示出实施方式中的作为液压缓冲器用外筒的外壳(outer case)的剖视图。

图2是示出使用了实施方式中的作为液压缓冲器用外筒的外壳的缓冲装置的示意图。

图3是示出实施方式中的中间体的成型方法的概略图。

图4是示出用于对实施方式中的作为液压缓冲器用外筒的外壳进行成型的模具以及配置在模具内的成型空间内的固化中间体、第一配件和第二配件的剖视图。

具体实施方式

＜实施方式＞

如图1所示，作为液压缓冲器用外筒的外壳10具有外壳主体10A、弹簧承受部10B以及转向节托架(knuckle bracket)10C。该外壳10能够用作安装在车辆(未图示)与车辆的车轮(未图示)之间的缓冲装置50即减震柱(strut)式悬挂(suspension)的外壳10(参照图2)。

作为成型体的外壳主体10A形成为圆筒状并向一个方向延伸。外壳主体10A是对聚酰胺(polyamide)等热塑性树脂进行注塑成型而形成的。外壳主体10A一端开口，另一端封闭。另外，在外壳主体10A的开口的一端设置有金属制的第一配件10D。第一配件10D通过嵌入(insert)成型或外插(outsert)成型又或其他的接合紧固方法与外壳主体10A连结。第一配件10D形成为圆筒状，一端与另一端开口并连通。另外，第一配件10D的另一端部的外径比一端部的外径小。第一配件10D的另一端部的外周与外壳主体10A的一端部的内周抵接并与外壳主体10A的一端连通。

另外，外壳主体10A设置有作为筒状体的中间体20。在此，中间体20是将含有作为连续增强纤维的碳纤维以及热塑性树脂成分的混纤丝20A编织成一端与另一端连通并开口的圆筒状(进行纺织加工)而形成的。即，作为筒状体的中间体20是将碳纤维编织成筒状而形成的。热塑性树脂成分是将聚酰胺等热塑性树脂成型为纤维状而形成的。热塑性树脂成分与形成外壳主体10A的热塑性树脂为相同的材质。中间体20的内径稍大于圆筒状的外壳主体10A的内径。另外，中间体20的外径稍小于圆筒状的外壳主体10A的外径。另外，中间体20在长度方向上的尺寸稍小于圆筒状的外壳主体10A在长度方向上的尺寸。中间体20通过嵌入成型设置在外壳主体10A内。中间体20的周围被形成外壳主体10A的热塑性树脂覆盖。由此，与未设置中间体20的情况相比，能够使该外壳10的刚性等力学特性变得良好。

弹簧承受部10B从外壳主体10A的长度方向的中间部的外周面向外突出为凸缘状。弹簧承受部10B是用聚酰胺等热塑性树脂通过注塑成型而形成的，并与外壳主体10A形成为一体。

在外壳主体10A的另一端部设置有一对转向节托架10C。转向节托架10C是用聚酰胺等热塑性树脂通过注塑成型而形成的，并与外壳主体10A形成为一体。这些转向节托架10C具有相互形成为平面状并相向的平面部10F。这些转向节托架10C的平面状的平面部10F延伸的方向与外壳主体10A的长度方向平行。这样，外壳主体10A由在中间体20的外侧形成弹簧承受部10B和转向节托架10C的热塑性树脂成型而成。此外，弹簧承受部10B以及转向节托架10C是凹凸结构的示例。

另外，在这些转向节托架10C上各设置有2个第二配件10E。这些第二配件10E通过嵌入成型设置在转向节托架10C中。第二配件10E形成为圆筒状，一端与另一端开口并连通。这些第二配件10E，以使第二配件10E的圆筒状的中心轴延伸的方向朝向与转向节托架10C的平面状的平面部10F垂直的方向的方式，分别设置在一对转向节托架10C的各个转向节托架上。另外，在一对转向节托架10C中分别设置2个的第二配件10E的圆筒状的中心轴互相配置在一条直线上。另外，在这些第二配件10E的圆筒状的内侧未填充热塑性树脂，且一端与另一端开口并连通。由此，形成了该外壳10。

图2示出了使用该外壳10的缓冲装置50的一个例子。该缓冲装置50具有外壳10、活塞杆(piston rod)11以及悬架弹簧12。活塞杆11形成为圆柱状，以能够相对于外壳主体10A自由伸缩的方式从外壳主体10A的开口的一端***外壳主体10A内。另外，在活塞杆11的从外壳主体10A的开口的一端突出的前端设置有上支座(upper mount)(未图示)。上支座上设置有与外壳的形成为凸缘状的弹簧承受部10B相向的弹簧承受面(未图示)。

悬架弹簧12是压缩螺旋弹簧。悬架弹簧12被活塞杆11以及外壳主体10A插通。悬架弹簧12被外壳10的弹簧承受部10B和上支座的弹簧承受面夹持。由此构成了使用该外壳10的缓冲装置50。

该缓冲装置50，能够安装在车辆与车辆的车轮之间，其中，上支座连结在车辆侧，在外壳10的一对转向节托架10C的相向的平面部10F之间，配置并连结在车辆的车轮设置的转向节(knuckle)(未图示)。

下面，参照图3中的(A)～(D)以及图4，对外壳10的形成方法进行说明。

首先，如图3中的(A)所示，将由连续增强纤维和热塑性树脂成分混纤而成的混纤丝20A沿着心轴30的外周面编织成筒状，形成筒状的中间体20(中间体制造工序)。

即，首先，将混纤丝20A装入编织(braiding)装置(未图示)。在此，编织装置是公知的装置，具有在一个方向形成得长且外形形成为圆形的心轴30以及对作为编织线的混纤丝20A进行卷绕并保持的多个缠线器(未图示)。这些缠线器，以分别相对于心轴30的外周面离开规定的距离并包围心轴30的外周面的方式，排列地配置在心轴30的外周面的周向上(未图示)。该编织装置能够使用分别卷绕在多个缠线器上的混纤丝20A并沿着心轴30的外周面对混纤丝20A进行编织来制造筒状编织绳即中间体20(参照图3中的(A))。也就是说，作为筒状体的中间体20是将碳纤维编织成筒状的编织绳状而成的。

之后，在中间体形成工序与后述的固化工序之间，使热传导率比中间体20大的覆盖材料31紧贴在中间体20的外周面并覆盖中间体20(覆盖工序)。详细地说，如图3中的(B)所示，将覆盖材料31卷绕在沿着心轴30的外周面编织成的中间体20的外周面。覆盖材料31具有规定的宽度，并形成为在一个方向上延伸得长的带状。覆盖材料31由不锈钢(stainless steel)等金属形成。此时，覆盖材料31在中间体20的外周面卷绕成螺旋状。另外，覆盖材料31以在螺旋状相邻的覆盖材料31之间不产生间隙的方式覆盖中间体20的外周面。由此，结束覆盖工序。另外，也可以用形成为将圆筒在轴向上一分为二的形状的一对覆盖材料代替带状的覆盖材料31，覆盖沿着心轴的外周面编织成的中间体20的外周面并压缩中间体20。

之后，对被覆盖材料31覆盖的中间体20进行加热来将热塑性树脂成分熔化，然后冷却，从而得到固化中间体21(固化工序。)。如图3中的(C)所示，将在心轴30的外周面编织成圆筒状且在外周面卷绕有覆盖材料31的中间体20放入加热器(heater)32。详细地说，该加热器32在一个方向上形成得长，垂直于长度方向的方向上的截面形状形成为圆弧状。该加热器32的圆弧状的内径比卷绕在中间体20的外周面的覆盖材料31的外径大。将在心轴30的外周面编织成圆筒状且在外周面卷绕有覆盖材料31的中间体20沿着加热器32的长度方向放入该加热器32内。于是，放入加热器32内的中间体20的热塑性树脂成分熔化，熔化的热塑性树脂成分不从覆盖材料31溢出到外侧且浸渗到中间体20的碳纤维中。然后，在经过规定的时间之后，将在心轴30的外周面编织成圆筒状且在外周面卷绕有覆盖材料31的中间体20从加热器32取出并冷却。由此，熔化并浸渗到中间体20的碳纤维中的热塑性树脂成分再次固化。由此，结束固化工序。

然后，将卷绕在中间体20的外周面上的覆盖材料31从中间体20的外周面巻绕并取下，并将心轴30从中间体20拔出。由此，能够能得保持着圆筒状的形状且固化的中间体20即固化中间体21。此外，从固化中间体21取下的覆盖材料31以及心轴30能够重复使用。

然后，将这样得到的固化中间体21、第一配件10D以及第二配件10E配置到模具40内的成型空间41中。详细地说，如图4所示，打开模具40，以在模具40内的成型空间41内设置的圆柱状的中心销(core pin)40A插通第一配件10D以及固化中间体21的方式配置。此时，固化中间体21的一端与第一配件10D的另一端互相抵接。另外，第一配件10D的内径与中心销40A的外径大致相同。即，第一配件10D的内周面与中心销40A的外周面抵接。另外，固化中间体21的内径稍大于中心销40A的外径。由此，固化中间体21能够以其内周面不与中心销40A的外周面接触的方式进行配置。然后，在模具40内的成型空间41中配置第二配件10E，关闭模具40。此时，固化中间体21以其外周面不与形成模具40内的成型空间41的壁面接触的方式配置在模具40内的成型空间41中。

之后，向在内部配置有固化中间体21、第一配件10D以及第二配件10E的模具40内的成型空间41注射热塑性树脂，从而形成与固化中间体21一体化且在固化中间体21的外侧形成凹凸结构的外壳主体10A(注塑成型工序)。详细地说，向在内部配置有固化中间体21、第一配件10D以及第二配件10E的模具40内的成型空间41注射热塑性树脂。并且，注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂覆盖固化中间体21的整个外周面以及整个内周面。

此时，固化中间体21的热塑性树脂成分因注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂的热量而再次熔化。即，利用注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂所具有的热量将固化中间体21的热塑性树脂成分加热熔化。于是，固化中间体21的外周面以及内周面附近的热塑性树脂成分与注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂熔合。另外，当在固化中间体21上存在热塑性树脂成分未浸渗的区域时，注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂会浸渗到固化中间体21的热塑性树脂成分未浸渗的区域。然后，当模具40内的成型空间41中的每个部位都填充有注射的热塑性树脂后，进行保压、冷却，再将模具40打开，将外壳10从模具40内的成型空间41取出。由此，结束注塑成型工序。在该外壳10中，由于固化中间体21的外周面以及内周面附近的热塑性树脂成分与注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂熔合，因此固化中间体21与注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂难以剥离。

这样，该液压缓冲器用外筒是加热熔化的热塑性树脂浸渗至连续增强纤维中并成型而成的。加热熔化的热塑性树脂通过冷却能够在短时间内固化。另外，由于热塑性树脂不需要加热压缩(加压)便能够向模具40内的成型空间41注射并成型，所以能够容易地得到期望的形状。因此，该液压缓冲器用外筒通过使用热塑性树脂，能够容易地设置复杂的凹凸结构。

因此，本发明的液压缓冲器用外筒的生产效率良好。

另外，该筒状体是将连续增强纤维编织成编织绳状而成的。编织物是通过使编织线(纤维束)互相交叉而制作的。编织线的交叉角度可以进行任意变更。即，该筒状体通过对编织物结构进行各种变更能够改变筒状体自身的力学特性。

另外，该液压缓冲器用外筒的成型方法具有中间体形成工序以及注塑成型工序。中间体形成工序是将由连续增强纤维和热塑性树脂成分混纤而成的混纤丝20A沿着心轴30的外周面编织成筒状，从而形成筒状的中间体20的工序。注塑成型工序是向成型空间41中配置有中间体20的模具40的成型空间41注射热塑性树脂，形成与中间体20一体化并在中间体21的外侧形成凹凸结构的外壳主体10A的工序。因此，该液压缓冲器用外筒的成型方法能够预先将形成为期望的外径的中间体20配置在模具40内的成型空间41中。由此，通过该液压缓冲器用外筒的成型方法，能够在模具40内的成型空间41中容易地对配置中间体20的位置进行调节。另外，该液压缓冲器用外筒的成型方法能够使加热熔化的热塑性树脂浸渗至连续增强纤维中并成型。加热熔化的热塑性树脂通过冷却能够在短时间内固化。

因此，通过该液压缓冲器用外筒的成型方法，能够容易地形成具有期望的机械特性的液压缓冲器用外筒，且生产效率良好。

另外，在该注塑成型工序中，利用注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂所具有的热量将中间体20的热塑性树脂成分加热熔化。因此，通过该液压缓冲器用外筒的成型方法，当热塑性树脂成分熔化后，会浸渗至中间体的连续增强纤维中，并与注射到模具40内的成型空间41中的热塑性树脂热熔合。由此，通过该液压缓冲器用外筒的成型方法，能够形成力学特性更良好的液压缓冲器用外筒。

另外，该液压缓冲器用外筒的成型方法在中间体形成工序与注塑成型工序之间具有固化工序。固化工序是对中间体20进行加热使热塑性树脂成分熔化，然后冷却，从而得到固化中间体21的工序。因此，由于该液压缓冲器用外筒的成型方法能够预先使中间体的热塑性树脂成分熔化，从而能够使熔化的热塑性树脂成分良好地浸渗至连续增强纤维中。因此，通过该液压缓冲器用外筒的成型方法，能够形成力学特性更良好的液压缓冲器用外筒。

另外，该液压缓冲器用外筒的成型方法在中间体形成工序与固化工序之间具有覆盖工序。覆盖工序是用导热系数比中间体20大的覆盖材料31紧贴中间体20的外周面并覆盖中间体20的工序。因此，覆盖工序，通过赋予覆盖材料31张力且紧贴并覆盖中间体20的外周面，能够使中间体20的连续增强纤维束之间收紧，从而能够抑制会成为内部缺陷的空隙，因而能够使力学特性变得更加良好。另外，通过用覆盖材料31覆盖中间体20，能够防止在加热时从中间体20熔化溢出的热塑性树脂成分的缺失。而且，由于该覆盖材料31的导热系数比中间体20大，所以在固化工序中，能够对中间体20的整体均匀地加热，能够使中间体20的热塑性树脂成分均匀地熔化，能够使熔化的热塑性树脂成分良好地浸渗至连续增强纤维束之间，从而能够形成力学特性更加良好的液压缓冲器用外筒。

＜其他实施方式＞

下面，对能够从上述实施方式变更而来的其他实施方式进行简单的说明。

(1)在实施方式中，作为筒状体公开了的缓冲装置的外壳，但并不限于此，只要是形成为筒状的构件，则任何种类均可。

(2)在实施方式中，将碳纤维与热塑性树脂成分混纤而成的混纤丝编织形成编织绳状，但并不限于此，也可以使混纤丝缠绕为无纺布状进而形成筒状体。另外，还可以使混纤丝通过混编、织、编的方式形成筒状体。

(3)在实施方式中，热塑性树脂以及热塑性树脂成分使用了聚酰胺树脂，但并不限于此，热塑性树脂以及热塑性树脂成分也可以使用其他热塑性树脂，也可以将这些树脂组合使用。

(4)在实施方式中，覆盖材料使用了不锈钢，但并不限于此，覆盖材料也可以使用其他金属。

(5)在实施方式中，连续增强纤维使用了碳纤维，但并不限于此，连续增强纤维也可以使用玻璃(glass)纤维或芳族聚酰胺(aramid)纤维等其他纤维，也可以使用这些纤维的复合纤维。

(6)在实施方式中，设置了第一配件，但并不限于此，也可以不设置第一配件，还可以向设置第一配件的空间填充热塑性树脂或连续增强纤维等来形成。

(7)在实施方式中，作为凹凸结构的示例举出了设置在筒状体的周向上的弹簧承受部以及转向节托架，但并不限于周向，也可以在筒状体的轴向上形成凹凸结构。作为设置在筒状体的轴向的凹凸结构可以形成安装小孔。

附图标记说明

10A…外壳主体(成型体)、20…中间体(筒状体)、30…心轴、31…覆盖材料、21…固化中间体(中间体)。

Claims (8)

1.一种液压缓冲器用外筒，其特征在于，具有：

筒状体，将连续增强纤维纺织加工成筒状而成，

成型体，通过浸渗在所述筒状体中并在所述筒状体的外侧形成凹凸结构的热塑性树脂成型而成。

2.根据权利要求1所述的液压缓冲器用外筒，其特征在于，所述筒状体是将连续增强纤维纺织加工成编织绳状而形成的。

3.一种液压缓冲器用外筒的成型方法，其特征在于，具有：

中间体形成工序，将连续增强纤维与热塑性树脂成分混纤而成的混纤丝沿着心轴的外周面编织成筒状，形成筒状的中间体，

注塑成型工序，向内部配置有所述中间体的模具注射热塑性树脂，形成与所述中间体一体化并在所述中间体的外侧形成凹凸结构的成型体。

4.根据权利要求3所述的液压缓冲器用外筒的成型方法，其特征在于，

所述注塑成型工序是利用注射到所述模具中的热塑性树脂所具有的热量将所述中间体的热塑性树脂成分加热熔化的工序。

5.根据权利要求4所述的液压缓冲器用外筒的成型方法，其特征在于，

在所述中间体形成工序与所述注塑成型工序之间具有固化工序，所述固化工序是对所述中间体进行加热使热塑性树脂成分熔化，然后冷却，从而得到固化中间体的工序。

6.根据权利要求5所述的液压缓冲器用外筒的成型方法，其特征在于，

在所述中间体形成工序与所述固化工序之间具有覆盖工序，所述覆盖工序是使导热系数比所述中间体大的覆盖材料紧贴所述中间体的外周面并覆盖所述中间体的工序。

7.根据权利要求3所述的液压缓冲器用外筒的成型方法，其特征在于，

在所述中间体形成工序与所述注塑成型工序之间具有固化工序，所述固化工序是对所述中间体进行加热使热塑性树脂成分熔化，然后冷却，从而得到固化中间体的工序。

8.根据权利要求7所述的液压缓冲器用外筒的成型方法，其特征在于，

在所述中间体形成工序与所述固化工序之间具有覆盖工序，所述覆盖工序是使导热系数比所述中间体大的覆盖材料紧贴所述中间体的外周面并覆盖所述中间体的工序。