JPH02209637A - 重ね板ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、ベルリン形目玉を持つ親板と数枚
の子板を重ねて構成した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、ベルリン形アイ即ちベル
リン形目玉を持つ親板は目玉の中心が親板の中心線上に
位置するものであり、車両の急停車時等の車両水平方向
の力による親板の応力を軽減し、目玉の折損等を防止す
るのに好ましい構造である。

従来、トラック用サスペンションとして°は、第５図に
示すように、アップターンドアイを持つ重ね板ばねが良
く知られている。このアンプターンドアイ形の重ね板ば
ねの荷重−撓み特性、即ち、ばね定数は、第７図（Ｂ）
に示すような特性を有している。

また、例えば、特開昭５６−１４１４３３号公報には、
ばね定数が所定荷重値において不連続的に変化する重ね
板ばね装置が開示されている。該重ね坂ばね装置は、主
板ばねと、画板端部のみが上記主板ばねと接離自在な補
助板ばねとを備え、且つ所定値以上の荷重傾城において
のみ主板ばねが補助板ばねの画板端部と当接するように
構成し、しかも、上記補助板ばねに厚さが板端部方向に
漸減するテーパ部を形成したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第７図（Ｂ）に示すようなアップターン
ドアイ形の重ね板ばねの荷重−撓み特性を基にして、対
角線ばね定数、所謂、動ばね定数及びフリクションの振
幅依存性を求めると、第９図及び第１０図において実線
で示すようになる。

即ち、振幅の小さい範囲では、対角線ばね定数が高（、
振幅が大きくなるに従って対角線ばね定数が下がり、静
ばね定数に近づいて行くことが分かる。ところで、車両
のサスペンションとしては、小振幅でばばね定数が低く
、ソフトな乗り心地が得られ、大振幅でばばね定数が高
く、安定性の高い剛性感の得られるばねが望まれる。従
って、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。

従来の重ね板ばねにおいて、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か、或
いは板端部に低摩擦材を挿入してフリクションを減じる
ことも行われているが、このように重ね仮ばねを構成す
ると、第９図及び第１Ｏ図において点線で示すようにな
る。即ち、大振幅でのフリクションが減少し、対角線ば
ね定数が下がるため、剛性感のない安定性の悪いサスペ
ンションになってしまう。

また、前掲特開昭５６−１４１４３３号公報に開示され
た重ね板ばね装置は、上記の構成のように、補助板ばね
に厚さが板端部方向に漸減するテーパ部を形成したこと
によって、不連続ばね特性を有するばかりでなく長手方
向における応力分布が均等化され、材料の有効利用と軽
量化を達成せんとしたものである。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
ベルリン形アイ即ちベルリン形目玉を持つ親板と数枚の
子板で構成された標準タイプ、或いはテーパリーフスプ
リングタイプの重ね板ばねの動ばね定数特性を理想形に
設定することであり、そのため、親板が外力を受けて撓
む際にばね板の撓み曲線の途中に１つの変曲点が生じる
事実に基づいて、ベルリン形目玉等を持つ親板の上記変
曲点の位置を自在に変化させることによって、上記変曲
点より先端部に位置するベルリン形目玉の回転挙動を変
化できることに着眼し、上記回転挙動を効率的に発生さ
せ、重ねられる子板と親板との接触部の相互滑り摩擦力
の影響を漸増域させ、荷重−変位の特性を改善した重ね
仮ばねを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この発明は、両端に目玉を存す
る親板と該親板にボルトによって固定された複数の子板
から成り、前記親板における外力によるたわみ曲線の変
曲点の位置を変化させるため、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したことを特
徴とする重ね板ばねに関する。

〔作用〕

この発明による重ね板ばねは、上記のように構成されて
おり、次のように作用する。即ち、この重ね板ばねは、
親板の目玉から所定距離の部位の板厚を局部的に減少さ
せた薄肉部を形成したので、前記親板が外力を受けて撓
む際にばね板の撓み曲線の途中に現れる１つの変曲点を
変化させることができ、前記親板の先端部に位置するベ
ルリン形目玉の回転挙動を効率的に変化させることがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による重ね板ばねの一
実施例を説明する。

第１図には、この発明の一実施例として、ベルリン形目
玉を有する重ね板ばねが示されている。

この重ね板ばねは、両端部にベルリン形目玉２を持つ親
板１と複数（図では２枚）の子板３とを、板全長にわた
って重ねて機中央部においてセンタポルト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。この重ね板ばねは、親板１及び子板３
がテーバ状に形成されたテーバリーフスプリングに構成
されている。一般に、重ね板ばねにおいて、各ばね板は
、所定のばね定数を得るために形成され、それぞれにつ
いて撓み曲線を有しており、外力に対応して変形を伴う
ものであり、第７図（Ｂ）に示すような荷重−撓み特性
を示すものである。上記のような荷重−撓み特性を持つ
従来の重ね板ばねの親板は、外力を受けて撓む際に、長
手方向等板厚のばね板の撓み曲線上の途中の所定の位置
に１つの変曲点が存在する。この発明による重ね板ばね
は、第２図に示すように、親板ｌの目玉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を形成し、上記の変曲点の位置を任
意の位置に変え、例えば、ベルリン形目玉の回転挙動を
効率的に変化させるものである。

第２図において、ａ仮１のばね板の通常の板厚ｔ１と、
局部的に減少させた厚さ即ち薄肉部の厚さｔ、との比率
をＴ、即ち Ｔ＝１００Ｘｔｚ　／ｌ＋　　（％）とし、また、目玉
２の中心点Ａと局部的に減少させた薄肉部５の中心部と
の距離をＬとする。

また、ベルリン形目玉２の回転角θ１とし、親板１の目
玉２を中心とする親板ｌの全体の撓み角即ち変位角θ、
とじた場合に、回転角θ１と変位角θ２との比率をＫＸ
、即ち ＫＸ−１００Ｘθ１／θア　（％）とする。

この重ね板ばねにおいて、ばね板の板厚を局部的に変え
ることによって発生するばね板の撓み曲線上の途中の１
つの変曲点の変化と、目玉部の挙動との関係は、第６図
に示すようになっている。

即ち、回転角θ１と変位角θ□との比率をに、が高い程
、同−撓み変化に対し、目玉部の回転が効果的に発生す
ることが確認できる。

この親板１の目玉回転挙動の特徴を利用して、重ね板ば
ねの全長を構成した時、第３図及び第３図（Ａ）に示す
ようになる。第３図及び第３図（Ａ）において、符号Ａ
は従来の重ね板ばねの荷重負担時の目玉の中心、符号Ｂ
は従来の重ね坂ばねの無荷重時の目玉の中心、符号Ｃは
変曲点での変形を受ける目玉の中心、符号りは変曲点、
符号り、は従来の重ね板ばねの仮想変曲点、符号Ｅは従
来の重ね板ばねの目玉軌跡中心、符号Ｆは目玉２と子板
３の接触点、及び符号Ｒは従来の重ね板ばねの目玉軌跡
中心Ｅと目玉２との回転半径を示す、即ち、第３図及び
第３図（Ａ）から分かるように、従来の重ね仮ばねの親
板ｌの目玉部スパン変化については、目玉軌跡中心Ｅを
中心とした符号Ａから符号Ｂへの曲線即ち符号Ａと符号
Ｂとの曲線（符号Ａ−Ｂ）変化をするのに対して、この
発明による重ね板ばねの親板！の目玉部スパン変化につ
いては、変曲点変形を積極的に活用したものであり、符
号Ａ１符号Ｃ２次いで符号Ｂ（符号Ａ−Ｃ−８）の範囲
内で外力に応じた変化をする。

例えば、外力が加わって親ｖｉｌに現れる変曲点での変
形を受ける目玉２の中心が符号Ｃの状態でバランスした
時点から、外力を減じた場合に、重ね板ばねは撓みの減
少と共に、変曲点の変形を元に戻しつつ、曲１＃Ａ−Ｂ
上に向かって移行し、第３図（Ａ）に示すように、外力
の減らした量に相当する撓み量Ａ１でバランスしようと
する０次に、上記の状態で外力を加えると、先に変曲点
からの変形が始まることにより符号αに移り、符号Ｃの
方向にバランスする。−船釣に、車両は走行中は路面か
ら常に外力を受けて振動していることから、親板１の目
玉部は上記の範囲即ち符号Ａ−Ｃ−Ｂの範囲を自由に動
き、また、目玉部は変位に伴って必ず回転する。

次に、重ね板ばねにおいて、親板１の目玉２の下方に重
ねられた子板３については、目玉２と子板３の接触点Ｆ
によって生じる摩擦力は、通常、ばねスパンの変化即ち
撓みによるキャンバ変化により、板間相互に滑りが発生
することによって生しるが、第１０図において、振幅と
フリクションの関係で示すように、小振幅領域ではスパ
ンの変化が小さいため、滑りが生じるまでの静止摩擦が
支配的となり、立ち上がりの急な勾配の特性を示す、ま
た、重ね仮ばねにおいて目玉２と子板３の接触点Ｆに減
摩材を配置したとしても、静止摩擦係数を大幅に低減す
ることは困難であり、更に、従来の重ね板ばねについて
、フリクシラン低域のため用いられているサイレンサ一
方式においても、小振幅領域では目立った効果は確認で
きない。

ところで、この発明による重ね板ばねは、両端にベルリ
ン形目玉２を有する親板ｌにおける外力によるたわみ曲
線の変曲点を変化させるため、親板１の目玉２から所定
距離の部位の板厚を局部的に減少させた薄肉部即ち切欠
き部５に形成したので、目玉部の回転挙動と外力に対し
て瞬時においても静止しない目玉部の変位との相乗効果
により、静止摩擦の発生が無く、符号Ａ点回り即ち目玉
２を支持するビンの回転フリクションが支配的となるこ
とによって、第１２図に示すように、小振幅領域では、
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、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。第１２図に示すのようなフリクション−振幅特
性により、対角線ばね定数−振幅特性は第１１図に示す
ようになる。

上記特性を、荷重−撓み特性でみると、第７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
まる滑らかなヒステリシス曲線を描くようになる。

第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）において、この発明によ
る重ね板ばねにおける親板ｌに形成された切欠き部のそ
れぞれ別の構造のものが示されている。

第４図（Ａ）に示す鏡板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渡って平
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ｌ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。

次に、この発明による重ね仮ばねの荷重−撓み特性即ち
荷重−変位特性を第８図（Ａ）に示し、また、従来の重
ね仮ばねの荷重−変位特性を第８図（Ｂ）に示す、この
発明による重ね板ばねは、テーパリーフスプリングの例
であり、該テーパリーフスプリングにおけるａ仮Ｉには
、切欠き部即ち薄肉部５Ａが形成されており、該薄肉部
５Ａについては、Ｔ＝２０％、Ｌ＝５０とした時の荷重
−ｆＱみ特性である。また、従来の重ね板ばねは、同様
に、テーパリーフスプリングであるが、親板に切欠き部
、傾斜面等で薄肉部が形成されていないものである。

この発明による重ね板ばねの説明において、実施例とし
てテーパリーフスプリングを例にして説明をしたが、こ
の発明の重ね板ばねは上記テーパリーフスプリングに限
らず、標準タイプの重ね板ばねにも適用できるものであ
り、標準タイプの重ね板ばねとしては、全域にわたり板
厚を設定した後に、Ｔ及びＬの関係を任章に設定できる
ことから、車両の使用状況に合わせた重ね板ばねを提供
することができる。また、この発明による重ね仮ばねの
荷重−変位特性の効果を高めるためには、Ｔの比率を１
０％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〕

この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、両端に目玉を有する鏡板と該親板にボルトによって
固定された複数の子板とから成り、前記親板における外
力によるたわみ曲線の変曲点を変化させるため、前記ｍ
板の前記目玉から所定距離の部位に該親板の板厚を局部
的に減少させた薄肉部を形成したので、前記親板が外力
を受けて撓む際にばね板の撓み曲線の途中に現れる１つ
の変曲点を変化させることができ、前記親板の前記目玉
の回転挙動を効率的に変化させることができ、目玉部の
回転挙動と外力に対して瞬時においても静止しない該目
玉部の変位との相乗効果により静止摩擦が発生すること
なく、目玉中心点即ち目玉支持ビンの回りのフリクショ
ンが支配的となり、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、この発明による重ね板ばねについては、該重ね板ば
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理想的なフリクシジン特性
を得ることができことによって、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、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図はこの発明による重ね板ばねの一実施例を示す概
略図、第２図はこの発明による重ね板ばねにおける親板
の一部を示す説明図、第３図は重ね板ばねの親機の作動
状態を示す説明図、第３図（Ａ）は第３図の親板の目玉
の動きを説明する線図、第４図（Ａ）はこの発明による
重ね板ばねにおける親板の一例を示す説明図、第４図（
Ｂ）はこの発明による重ね仮ばねにおける親機の別の例
を示す説明図、第５図は従来の重ね板ばねの一例を示す
概略図、第６図はこの発明による重ね板ばねの変曲点の
変化と目玉部の挙動との関係を示すグラフ、第７図（Ａ
）はこの発明による重ね板ばねの荷重−撓み特性を示す
グラフ、第７図（Ｂ）は従来の重ね仮ばねの荷重−撓み
特性を示すグラフ、第８図（Ａ）はこの発明による重ね
板ばねの荷重−撓み特性を示すグラフ、第８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９
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、第１０図は従来の重ね仮ばねの振幅とフ
リクションとの関係を示すグラフ、第１１図はこの発明
による重ね仮ばねの振幅と対角線ばね定数との関係を示
すグラフ、及び第１２図はこの発明による重ね仮ばねの
振幅とフリクションとの関係を示すグラフである。 ｌ−・・・・−親板、２・−・・〜・−目玉、３−・・
・−・・子板、４・−・・・−・センタボルト、５．５
Ａ、５Ｂ−・−・・−薄肉部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端に目玉を有する親板と該親板にボルトによって固定
   された複数の子板から成り、前記親板における外力によ
   るたわみ曲線の変曲点の位置を変化させるため、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
   形成したことを特徴とする重ね板ばね。