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疑問・お悩み相談室

自動車用板バネについて

キーワード
板ばね

【ご相談内容】 mmdaichi

以前板バネ用の応力計算資料を送っていただいたmmdaichiです。その節はありがとうございました。
ところで板バネのことで、またわからないことがでてきましたので教えてください。
普通自動車のサスペンション用板バネは、数枚重ねた重ね板バネが多いですが、私のは一番上が一番長く、下にいくほど短くなっています。(図1)

○           <車軸
○---------------○ <リーフ(最長のもの)
-----------
-------
---          <図1>

これは回転力のかかる車軸と、車体を結ぶリーフが近いほうがワインドアップなどのうねりを起こしにくいためと思いますが、それ以外に逆(上にいくほど短くなる、その上に車軸がある状態、図2)にしてはいけない理由は考えられるでしょうか。図2のほうが車軸に対して車高が低くなるので、私としては都合がよいのですが・・・。

<図2>  ○           <車軸
---
-------
-----------
○---------------○ <リーフ(最長のもの)

もうひとつ、重ね板バネの場合、バネ定数がおなじでも板厚の厚いものを少なく使う方法と、薄いものを多くつかう方法と両方できると思うのですが、枚数や厚さはどのように決定するものなのでしょうか。また板厚が違うものを2~3種類合わせて使う場合もあると思いますが、そのメリットはなんでしょうか。
じつは手元にある自動車用板バネのバネレートアップのため、板巾50mm、厚み7mm×4枚のうち、最長のもの以外(最長のものは取り付け部分などの形状を作製する手間、料金がありそうなので、できれば流用したいのです)、3枚を厚み9.5mmに換えたい(製作)と思っています。このような組み合わせで使用しても問題ないものでしょうか。
以上、長い文章を最後まで読んでいただいてありがとうございました。ご回答お待ちしております。よろしくお願いします。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

mmdaichi様

書込みありがとうございます!
特に板ばねの並びを逆にしてはいけない理由はないですが、使用上
ばねが゛うねり゛を起こして不安定な状態となることが予想されます。
もし逆にする場合は、うねりを防止する機構を工夫しなければ
ならないと思います。

また、板厚が薄いものを多く使う方法の方が、ストロークが大きくとれる
利点があるんです。
逆に、ストロークが少ない場合は、板厚の厚いものを少ない枚数で使う方法を
とります。板ばねの仕様決定に関しましては、要求仕様にもとづき、
厚さや枚数を最適になるよう設定します。
また、板厚が違うものを組み合わせて使うメリットとしましては、狙った必要ばね定数を
得ることができます。
最後に、mdaichi様が考えられている組合せに関しましては、使用上問題はありません。
よろしくお願いしまーす!

【返答】 mmdaichi

早速ご返事いただきありがとうございました。
お返事の内容について、2つ教えてください。

1)
>もし逆にする場合は、うねりを防止する機構を工夫しなければ
>ならないと思います。

感覚的に想像すると、たとえば車軸とリーフ(最長のもの)の距離が2倍になれば、てこの原理でリーフにかかるうねりを生じさせようとする力も2倍になるように思うのですが、それを防ぐためにリーフそのものを改善する場合、以下の考え方で正解、もしくは効果あるでしょうか。
①材料そのものの厚みを増す場合は、剛性への影響は2乗(3乗?)のため1.4倍(1.3倍)の厚みにする。
②一枚目のリーフ(最長のもの)と同じ長さ、厚さ、アールものを重ねてたがで固定し、擬似的にリーフの厚みを2倍にする。

またリーフそのものでなくてもかまいませんが、うねり防止に効果的な方法があれば教えてください。基本的な考え方だけでも結構です。

2)
>また、板厚が薄いものを多く使う方法の方が、ストロークが大
>きくとれる
>利点があるんです

板厚とストロークの関係について教えてください。太いコイルバネがヘタリやすいというのと関係あるんでしょうか。

以上、たびたびですが、よろしくおねがいします。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

mmdaichi様

こんにちは!
実は、うねりの要因については十分に把握できておりません・・・<(_ _)>。
うねり防止について、どういった方法が効果的であるか、一度調べてみますね!
また、ストロークに関しましては板厚が太くなれば薄い板厚のもの
より応力が高くなるので、ストロークが少なくなります。

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