ニュース - スプリングの枚数増減が板ばねアセンブリの剛性と耐用年数に与える影響

A 板バネ自動車のサスペンションにおいて最も広く使用されている弾性要素です。等幅・不等長の複数の合金製スプリングリーフで構成された、ほぼ均一な強度を持つ弾性梁です。車両の自重や荷重によって生じる垂直方向の力を支え、衝撃吸収と緩衝の役割を果たします。同時に、車体と車輪間のトルク伝達や車輪の軌道誘導も行います。

車両の使用においては、さまざまな道路状況や荷重の変化の要件を満たすために、車両のリーフスプリングの数を増減することは避けられません。

板ばねの枚数の増減は、剛性と耐用年数に一定の影響を与えます。以下では、この影響について解説と分析を行います。

（１）計算式従来の板ばねの剛性Cは次のとおりです。

パラメータについては以下に説明します。

δ：形状係数（定数）

E：材料の弾性係数（定数）

L：板バネの機能長さ。

n：春の葉の数

b：板バネの幅

h：スプリングリーフ1枚あたりの厚み

上記の剛性（C）計算式によれば、以下の結論が導き出されます。

板ばねアセンブリの板枚数は、板ばねアセンブリの剛性に比例します。板ばねアセンブリの板枚数が多いほど剛性は高くなり、板ばねアセンブリの板枚数が少ないほど剛性は低くなります。

（２）各葉の長さの製図設計法板バネ

リーフスプリングアセンブリを設計する場合、各リーフの最も適切な長さは以下の図 1 に示されています。

（図1.リーフスプリングアセンブリの各リーフの適切な設計長さ）

図1において、L / 2はスプリングリーフの半分の長さ、S / 2はクランプ距離の半分の長さです。

リーフスプリングアセンブリの長さの設計方法によれば、次のような結論を導き出すことができます。

1) メインリーフの増減はリーフスプリングアセンブリの剛性に相応する増減関係があり、他のリーフの力にほとんど影響を与えず、リーフスプリングアセンブリの耐用年数に悪影響を与えません。

2) 増加または減少非主葉リーフスプリングアセンブリの剛性に影響を与え、同時にリーフスプリングアセンブリの耐用年数にも一定の影響を与えます。

① リーフスプリングアセンブリの非主リーフを増やす

リーフスプリングの製図設計法によれば、主板以外のリーフを追加すると、リーフの長さを決定する赤い線の傾きは、O点から引いた後、大きくなります。リーフスプリングアセンブリが理想的な役割を果たすためには、増加したリーフの上側のリーフの長さをそれに応じて長くし、増加したリーフの下側のリーフの長さをそれに応じて短くする必要があります。主板以外のリーフを追加すると、板バネ任意に追加すると、メイン以外のリーフが本来の機能を十分に発揮できなくなり、リーフスプリングアセンブリの耐用年数に影響を及ぼします。

下図2に示すように、3枚目の非主葉を追加する場合、対応する3枚目の葉は元の3枚目の葉よりも長く、他の非主葉の長さはそれに応じて短くする必要があります。これにより、リーフスプリングアセンブリの各葉が本来の役割を果たせるようになります。

（図2. リーフスプリングアセンブリに追加された非メインリーフ）

②リーフスプリングアセンブリの非メインリーフを減らす

リーフスプリングの製図設計法によれば、主リーフ以外のリーフを縮小する場合、リーフの長さを決定する赤い線をO点から引くと、傾きが小さくなります。リーフスプリングアセンブリが理想的な機能を発揮するには、縮小したリーフより上のリーフの長さをそれに応じて短縮し、縮小したリーフより下のリーフの長さをそれに応じて長くする必要があります。これにより、材料の役割が最大限に発揮されます。主リーフ以外のリーフを勝手に縮小すると、他の主リーフが本来の機能を十分に発揮できなくなり、リーフスプリングアセンブリの寿命に影響を与えます。

下の図3に示すように、3枚目の非主葉を縮小します。新しい3枚目の非主葉の長さは元の3枚目の非主葉よりも短くし、他の非主葉の長さはそれに応じて長くします。これにより、リーフスプリングアセンブリの各葉が本来の役割を果たせるようになります。