JP2582291B2 - 重ね板ばね - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ベルリン形目玉を持つ親板ばねと子板ば
ねを重ねて構成した、車両サスペンション等に利用され
る重ね板ばねに関する。

〔従来の技術〕 一般に、重ね板ばねにおいて、前記親板ばねにベルリ
ン形アイ、即ちベルリン形目玉を持つものは、目玉の中
心が親板ばねの中心線上に位置することにより目玉に及
ぼすモーメントが小さく、このため車両の急停車時等の
車両水平方向の力によって親板ばねに生ずる応力を軽減
し、目玉の折損等を防止するのに好ましい構造である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、重ね板ばねの対角線ばね定数、所謂、
動ばね定数（重ね板ばねの振動中のみかけばね定数）
は、第６図の一点鎖線で示すように、振幅の小さい範囲
では対角線ばね定数が高く、振幅が大きくするに従って
対角線ばね定数が下がり、静ばね定数に近づく特性をも
っている。つまり、重ね板ばねの振動中は、ばねスパン
（親板ばねの両端目玉間の距離）の変化、即ちばねの撓
みによるキャンバ（反り）変化により板相互間に滑りが
発生し、摩擦力が生じる。この摩擦力は、小振幅域では
スパンの変化が小さいので、滑りが生じるまでの静止摩
擦が支配的となり、また、大振幅域ではスパンの変化が
大きいため滑りによる動摩擦が支配的となって、小振幅
域よりも摩擦力が低下する。そのため、振動中のばね定
数である動ばね定数は小振幅域で大きく、大振幅域では
小さくなる。

ところで、車両のサスペンションとしては、小振幅で
はばね定数が低くてソフトな乗り心地が得られ、大振幅
ではばね定数が高くて安定性の高い剛性感の得られるば
ねが望ましい。この観点からは従来の重ね板ばねは全く
逆の特性を有し、性能的には不利な特性と言える。

このため従来の重ね板ばねにおいては、ソフトな乗り
心地を得る手段として、小振幅での対角線ばね定数を低
く抑えるため、重ね板ばねを構成するばねの枚数を少な
くするとか、板端部に低摩擦材を挿入してフリクション
を減ずる等の手段も行われているが、このような構成で
は、第６図において点線で示すように、全振幅にわたっ
てフリクションが減少するので、大振幅でのフリクショ
ンも減少してばね定数が下がり、剛性感のない安定性の
悪いサスペンションになるおそれがある。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであ
り、ベルリン形目玉を持つ親板ばねと枚数の子板ばねで
構成された重ね板ばねにおいて、前記目玉と子板ばねの
摩擦状態を変化させることにより、重ね板ばねの動ばね
定数特性を理想形に設定し、小振幅ではばね定数が低く
てソフトな乗り心地が得られ、大振幅ではばね定数が高
くて安定性の高い剛性感の得られる重ね板ばねを提供す
ることにある。

なお、特開昭56−167938号公報には、板幅がほぼ一定
で板厚が板端方向に漸減するテーパー部を有し板端部に
厚さ方向の集中荷重が加えられるものにおいて、上記テ
ーパー部は断面係数が板端部寄り端部からの距離にほぼ
比例するよう設定された板厚を有すると共に、幅方向両
端断面が上記設定された板厚に関連する所定曲率の弧状
をなすようにした板ばねが、また、特公昭48−14968号
公報には、重ね板ばねが撓むにつれて生ずる各板ばねの
長さ方向のズレによって互いに干渉し且つ相接する相互
の板ばねの間隔を変化せしめるように配置した衝合部を
設けた荷重特性の変化する重ね板ばねが各々開示されて
いるが、いずれもベルリン形目玉を持つ親板ばねと子板
ばねで構成された重ね板ばねにおけるばね特性について
は、何ら述べていない。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は次のように構
成されている。即ち、本発明は、両端にベルリン形目玉
を有する親板ばねと該親板ばねの中央部にボルトによっ
て固定された子板ばねから成り、前記子板ばねは前記目
玉と相対変位可能に接触させるとともに、前記親板ばね
の前記目玉から所定距離の部位に板厚を局部的に減少さ
せた薄肉部を形成し、小振幅領域では前記薄肉部で前記
親板ばねが変曲して、前記目玉が前記子板ばねと回転接
触するようにしたしたことを特徴とする。

〔作用〕

ベルリン形目玉を持つ親板ばねと目玉を接触する子板
ばねとを有する重ね板ばねでは、荷重が変動してばねの
たわみ状態が変化し振動が始まる初期段階において、第
１図（Ａ）に示すように、接触部に静止摩擦FSが作用し
目玉に回転を起こさせる。目玉の回転挙動に伴い親板ば
ねは目玉の近傍で変曲し変曲点Ｋを生じるが、通常、こ
の変曲は僅かな量であって、すぐに板相互感の接触部に
滑りが発生して変曲は元にもどり、変曲点は消滅する。

本発明による重ね板ばねは、親板ばねのベルリン形目
玉から所定距離の部位の板厚を局部的に減少させた薄肉
部を形成することにより、この薄肉部で容易に変曲が生
じるようになり、目玉と子板ばねとが滑らずに回転接触
する期間も長くなることとなる。つまり、小振幅領域
（荷重変動が小さい）では回転接触が継続して実質的に
は滑りが生じない状態となる。そして、変曲点の変曲に
よってばね作用が発生し、板間摩擦力は働かないのでば
ね定数は低く、車両に利用した場合、小振幅領域でソフ
トな乗り心地となる。

また、重ね板ばねの大振幅（荷重変動が大きい）領域
では親板ばねの目玉と該目玉と接する前記子板ばねとが
滑り接触となって大きな摩擦力が発生し、操縦安定性が
向上する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明による重ね板ばねの一
実施例を説明する。

第１図に示すベルリン形目玉を有する重ね板ばねは、
両端部にベルリン形目玉２を持つ親板ばね１と１以上
（図では２枚）の子板ばね３とを、両端を前記目玉２下
面で接触させつつ全長にわたって重ね、中央部のセンタ
ボルト４及び所定の位置に配置されたクリップ（図示せ
ず）によって固定されたものである。

本発明による重ね板ばねでは、第２図に拡大して示す
ように、親板ばね１のベルリン形目玉２から所定距離の
部位の板厚を局部的に減少させた切欠き部、傾斜面等で
形成した薄肉部５が形成されており、ベルリン形目玉の
回転挙動を効率的に生じさせている。

このような親板ばね１における目玉２の回転挙動を含
めた小振幅領域での親板ばね１の動きは、第３図に示す
ようになる。第３図において、符号Ａは重ね板ばねの荷
重負担時の目玉２の中心位置、符号Ｂは従来の重ね板ば
ねの無荷重時の目玉２の中心位置、符号Ｃは変曲点での
変形を受ける目玉２の中心位置、符号Ｄは変曲点、符号
Ｅは重み板ばねの目玉軌跡の中心、符号Ｆは目玉２と子
板ばね３の接触点、及び符号Ｒは重み板ばねの目玉の軌
跡中心Ｅと目玉２との回転半径を示す。

第３図から分かるように、本発明の重み板ばねでは親
板ばね１の目玉２から所定距離の部位の板厚を局所的に
減少させた薄肉部５を形成したので、重み板ばねに作用
する荷重が変化すると、薄肉部５が変曲点Ｄとなって親
板ばね１に大きな変曲が生じる。この変曲により、親板
ばね１にはばね作用が発生すると同時に、目玉２は子板
ばね３と回転接触状態となり（第２図のθ₁,θ_２）、中
心ＡはＣに移行する。また、大振幅（荷重変動が大き
い）領域では目玉部の回転のみではたわみに追従できな
くなり、目玉２と子板ばね３とは滑り接触状態となる。

つまり、小振幅領域では目玉の回転挙動により、静止
摩擦の発生がほとんど無く、符号Ａ点回り即ち目玉２を
支持するピンの回転摩擦が支配的となることによって、
フリクションが少なく、スパン変化が大きい大振幅領域
では、通常の板間滑り摩擦に支配される特性を得ること
ができる。

上記特性を、荷重−撓み特性でみると、第５図（Ａ）
に示すように、荷重移り部分は、回転フリクションから
始める滑らかなヒステリシス曲線を描くようになる。な
お、第５図（Ｂ）は従来の重ね板ばねの特性を示す図で
あり、静摩擦の影響により小振幅部分における傾斜が大
きくなっている。

第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）において、本発明によ
る重ね板ばねにおける親板ばね１に形成された薄肉部の
それぞれ別の構造のものが示されている。

即ち第４図（Ａ）に示す親板ばね１に形成された切欠
き部即ち薄肉部5Aは、ばね板の長手方向に所定の長さに
亘って平らに切欠くことによって形成されたものであ
る。また、第４図（Ｂ）に示す親板ばね１に形成された
薄肉部5Bは、ばね板の長手方向に所定の長さに渡って中
央部が最も深くなるように両側から傾斜した傾斜面によ
って形成されたものである。

また、本発明による重ね板ばねの荷重−変位特性の効
果を高めるためには、比率t₂/t₁を10％以上、Ｌを70mm
以下に設定することが好ましいものである。

〔発明の効果〕

本発明による重ね板ばねは、上記のように構成されて
おり、次のような効果を有する。即ち、この重ね板ばね
は、両端にベルリン形目玉を有する親板ばねと該親板ば
ねの中央部にボルトによって固定された子板ばねから成
り、前記子板ばねは前記目玉と相対変位可能に接触させ
るとともに、前記親板ばねの前記目玉から所定距離の部
位に板厚を局部的に減少させた薄肉部を形成し、小振幅
領域では前記薄肉部で前記親板ばねが変曲して、前記目
玉が前記子板ばねと回転接触するようにしたことを特徴
とするので、前記親板ばねが外力を受けて撓む際に、小
振幅（荷重変動が小さい）領域では親板ばねの目玉と該
目玉と接する前記子板ばねとが回転接触状態となり、ま
た、大振幅（荷重振動が大きい）領域では親板ばねの目
玉と該目玉と接する前記子板ばねとが滑り接触状態とな
って、小振幅領域ではフリクションが少なくなり、且つ
スパン変化が大きい大振幅領域では通常の板間滑り摩擦
に支配される特性を得ることができる。

従って、本発明による重ね板ばねを車両に適用するこ
とによって、車両の乗り心地特性、特に、小振幅領域に
おいて板間摩擦力が減少して理想的なフリクション特性
を得ることができ、従来のように減衰力の制御を行う必
要がなく、また、大振幅領域では、従来以上にフリクシ
ョンを増すことも可能となるため、操縦安定性が向上
し、ロール時のスタビライザの必要性も薄れる等、多大
な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は重ね板ばねを示す概略図、第１図（Ａ）は親板
ばねの変曲を示す説明図、第２図は本発明による重ね板
ばねにおける親板ばねの一部を示す説明図、第３図は重
ね板ばねの親板ばねの作動状態を示す説明図、第４図
（Ａ）は本発明による重ね板ばねにおける親板ばねの一
例を示す説明図、第４図（Ｂ）は本発明による重ね板ば
ねにおける親板ばねの別の例を示す説明図、第５図
（Ａ）は本発明による重ね板ばねの荷重−撓み特性を示
すグラフ、第５図（Ｂ）は従来の重ね板ばねの荷重−撓
み特性を示すグラフ、第６図は従来の重ね板ばねの振幅
と対角線ばね定数との関係を示すグラフである。 １……親板ばね、 ２……目玉、 ３……子板ばね、 ４……センタボルト、 5,5A,5B……薄肉部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端にベルリン形目玉を有する親板ばねと
   該親板ばねの中央部にボルトによって固定された子板ば
   ねから成り、前記子板ばねは前記目玉と相対変位可能に
   接触させるとともに、前記親板ばねの前記目玉から所定
   距離の部位に板厚を局部的に減少させた薄肉部を形成
   し、小振幅領域では前記薄肉部で前記親板ばねが変曲し
   て、前記目玉が前記子板ばねと回転接触するようにした
   ことを特徴とする重ね板ばね。