JP6903049B2 - 間隔保持部材およびこれを用いる重ね板ばね - Google Patents

Description

本開示は、車両等に用いられる懸架装置に使用される間隔保持部材およびこれを用いる重ね板ばねに関する。

従来、板状の鋼材（鋼板）の板ばねからなる懸架装置は、四輪等の車両に多く使用されている。
近年は車両の軽量化が要求され、それに伴って板ばねが用いられる懸架装置の軽量化も要求される。一方で、軽量化に際しての懸架装置の信頼性の向上も指向されている。信頼性には、遅れ破壊や疲れ破壊の抑制が含まれる。

車輪の車軸と車体側のシャーシとの間には、板ばねを複数枚重ねて構成される懸架装置が配設されている。
車輪が取り付けられる車軸は、ハウジングに回転自在に支持される。ハウジングは、例えばＵボルトを介して板ばねを用いる懸架装置に懸架される。板ばねの端部には目玉部が形成され、目玉部が車体を構成するシャーシに固定されている。

複数枚の板ばねの中央部近傍の両側がＵボルトで束ねて固定されている。板ばねの間には、車両の走行時に、板ばねの擦れ防止を目的にスペーサが板ばねの中央部に設けられている。板ばねが擦れた場合、表面のメッキ層が剥がれ腐食し、板ばねの折損に至るからである。また、高さを調整するため等の目的で、板ばねの間に座金が設けられる場合がある。
なお、本願に係る文献公知発明として下記の特許文献１がある。

実公昭６２−３４０３８号公報

ところで、板ばねにおいて、スペーサや座金などの間隔保持部材の端部に隣接する箇所は、自由端となる板ばねの目玉部に対して固定端となり、片持ち梁の状態となる。そのため、スペーサの端部や座金の端部に隣接する板ばねの箇所は最大モ−メントが生じ、最大応力部となる。

加えて、板ばねの中央部は下方に湾曲する形状であるので、間隔保持部材の端部とその下方の板ばねとの境界に、雨水、泥はね等による水分や腐食性物質、異物が入り込み、かつ滞留する。この箇所から、板ばね腐食が発生し、板ばねが早期折損するおそれがある。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、耐久性および、信頼性が高い間隔保持部材およびこれを用いる重ね板ばねの提供を目的とする。

前記課題を解決するため、第１の本発明の間隔保持部材は、板ばね間に設けられる間隔保持部材であって、本体部と、前記本体部の端部に、前記本体部の下面より下方にある下面を有するとともに前記本体部の上面より上方にある上面を有して設けられ、隣接する前記板ばねに密着して外部空間からシールするシール部とを有し、前記本体部は、厚み一定の板状部材であり、前記シール部は、前記本体部における前記板ばねの長手方向の端部に設けられ、前記板ばねが板厚方向に押されて固定された際に変形して隣接する前記板ばねに密着して当該長手方向の外部空間からシールし、前記本体部の端部と、前記シール部とは接着または嵌合の少なくともいずれか一方により固定されている。
第１の本発明によれば、シール部で本体部近傍がシールされるので、本体部近傍の板ばねにおける腐食発生が防止される。

第２の本発明の重ね板ばねは、複数の板ばねと、前記板ばねの間に設けられ、第１の本発明の前記間隔保持部材とを備えている。
第２の本発明によれば、第１の本発明の効果を奏する重ね板ばねを得られる。

本発明によれば、耐久性および、信頼性が高い間隔保持部材およびこれを用いる重ね板ばねを実現できる。

本発明の実施形態に係るシャーシに取り付けられた板ばねを用いる懸架装置を示す正面図。 スペーサを示す斜視図。 図２ＡのI方向矢視図。 その他の実施形態のスペーサを示す斜視図、 図３ＡのIII方向矢視図。 その他の実施形態のスペーサを示す斜視図、 図４ＡのIV方向矢視図。 図２ＢのII方向矢視拡大図、 シール部形成前のスペーサの本体部の端部の図２ＢのII方向矢視拡大図。 実施形態２の懸架装置の親ばねの板ばねが固定された状態の正面拡大図。 スペーサを示す斜視図、 図７ＡのV−V断面図。 その他の実施形態の懸架装置の板ばねが固定された状態の正面拡大模式図。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜＜実施形態１＞＞
図１は本発明の実施形態１に係るシャーシに取り付けられた板ばねを用いる懸架装置を示す正面図である。
板ばね１を用いる実施形態１の懸架装置Ｓは、トラック等の車両（図示せず）の車体に備わり車軸１１を支持する。車体とは具体的にはシャーシ１０である。

実施形態１の懸架装置Ｓは、板ばね１ａ（１）で構成される親ばね２と、板ばね１ｂ（１）で構成される子ばね３とを有する。子ばね３は親ばね２の上方に設けられている。なお、子ばね３を備えない懸架装置Ｓであってもよい。
懸架装置Ｓは、親ばね２の両端にカール状に巻かれた目玉部２０ａを有する。懸架装置Ｓは目玉部２０ａを介してシャーシ１０に固定される。
シャーシ１０は、前後方向に延伸するフレームで構成され、懸架装置Ｓを取り付ける前方取付部１２と後方取付部１３とを有する。
車輪Ｗが取り付けられる車軸１１は、ハウジング１１ａに回転自在に支持される。ハウジング１１ａは、一対のＵボルト１１ｂで懸架装置Ｓに懸架されている。

親ばね２を形成する板ばね１ａ（１）の中央には、挿通孔（図示せず）が形成されている。また、子ばね３を形成する板ばね１ｂ（１）の中央には、挿通孔（図示せず）が形成されている。親ばね２の板ばね１ａの挿通孔と子ばね３を形成する板ばね１ｂの挿通孔とに、挿通されたセンターボルトｂ１がナットｎ１に締結され、親ばね２の中央部と子ばね３の中央部とが固定されている。
Ｕボルト１１ｂは、親ばね２の板ばね１ａと子ばね３の板ばね１ｂとを、センターボルトｂ１を挟んだ両側で束ねて固定している。

＜間隔保持部材＞
図１に示す親ばね２の板ばね１ａの間には、扁平な形状の間隔保持部材が設けられている。同様に、子ばね３の板ばね１ｂの間にも、扁平な形状の間隔保持部材が設けられている。以下では、親ばね２の板ばね１ａの間に設けられるスペーサ４を例に挙げて説明する。

図２Ａ、図２Ｂに示すように、スペーサ４は、本体部４ｈと両端部の弾性材料ないし密封性を有する材料等からなるシール部４ｄとを有している。本体部４ｈは、例えば、亜鉛めっき鋼板（ＳＧＣＣ）等の金属、ＰＯＭ（polyoxymethylene）等の樹脂で形成されている。シール部４ｄは、例えば、ＮＢＲ等のゴム、エラストマ、ウレタン等の樹脂で形成されている。シール部４ｄの材料は本体部４ｈを密閉する機能が果たせれば、他の材料を用いてもよい。
シール部４ｄの厚さ寸法ｓ１は、ある実施形態では、本体部４ｈの厚さ寸法ｓ２より大きくなっている。
本体部４ｈの端部と、シール部４ｄとは接着により固定されるので、本体部４ｈとシール部４ｄとを確実に一体化することができる。

スペーサ４の両端部のシール部４ｄは、親ばね２の板ばね１ａが、センターボルトｂ１、Ｕボルト１１ｂ（図１参照）によりそれぞれ締結された状態で、厚さ方向に弾性変形し隣接する板ばね１ａに密着する。これにより、スペーサ４の本体部４ｈを、板ばね１ａの長手方向の外部空間からシール（密封）する。そのため、ある実施形態では、シール部４ｄの厚さ寸法ｓ１は、本体部４ｈの厚さ寸法ｓ２より厚い寸法に設定されている。また、さらに他の実施形態では、シール部４ｄの厚さ寸法ｓ１は、隣接する板ばね１ａ間の寸法より大きな寸法を有している。

図３Ａはその他の実施形態のスペーサを示す斜視図であり、図３Ｂは図３ＡのIII方向矢視図である。
この実施形態において、シール部１４ｄの厚さ寸法ｓ５は、本体部１４ｈの端部近くが本体部１４ｈの厚さ寸法ｓ６とほぼ同じ寸法を有し、本体部１４ｈの端部から離れるに従って厚くなる寸法を有している。そして、シール部１４ｄの厚さ寸法ｓ５は、隣接する板ばね１の間の寸法より大きな寸法を有している。また、懸架装置Ｓに過大な荷重が与えられた場合も、板ばね１の間をそれぞれシールすることができるように厚さ寸法ｓ５が設定されている。

図４Ａはその他の実施形態のスペーサを示す斜視図であり、図４Ｂは図４ＡのIV方向矢視図である。
この実施形態において、シール部３４ｄの厚さ寸法ｓ９が本体部３４ｈの厚さ寸法ｓ１０から凸状に湾曲した形状の曲率をもって増加するように構成することができる。
さらに、その他の実施形態として、シール部３４ｄの厚さ寸法ｓ９が本体部３４ｈの厚さ寸法ｓ１０から凹状に湾曲した形状の曲率をもって増加するように構成することができる。

上記構成により、センターボルトｂ１、Ｕボルト１１ｂにより締結された状態で、シール部４ｄが厚さ方向に弾性変形し隣接する板ばね１ａにそれぞれ当接し密着する。これにより、スペーサ４の本体部４ｈの両側（板ばね１ａの長手方向の両側）をシール部４ｄでシールし、スペーサ４近傍の板ばね１ａへの水分、腐食性物質や異物等の侵入を防ぐことができる。また、シール部４ｄは、十分に軟質な材料でできているから、板ばねの弾性変形量（または、ばね定数）に影響を与えることはない。

また、シール部４ｄの厚さ寸法ｓ１は、懸架装置Ｓが取り付けられる車両が走行し、ワインドアップ等、板ばねが大きく変形した場合にも、シール部４ｄによりスペーサ４の本体部４ｈをシール部４ｄの近傍の封止性を維持できるように、厚さ寸法ｓ１が設定されている。これにより、本体部４ｈの板ばね１ａの長手方向の両端部は、車両の走行状態においても、シール部４ｄにより確実にシールされる。
なお、スペーサ４は、親ばね２の板ばね１ａの間および子ばね２の板ばね１ｂの間のうちの一部に設ける構成としてもよい。

＜間隔保持部材の製造＞
図５Ａは図２ＢのII方向矢視拡大図であり、図５Ｂはシール部形成前の間隔保持部材の本体部の端部の図２ＢのII方向矢視拡大図である。
ある実施形態においては、間隔保持部材を製造するに際しては、亜鉛めっき鋼板（ＳＧＣＣ）等の金属の平板の端部にシール部を加硫接着または接着層を介して接着する。その他の実施形態においては、まず図５Ｂに示すように、端部に、例えば、くさび形状の凹部４ｈ１を有する本体部４ｈをプレス加工で形成する。その後、例えば、液状のゴムの原材料を本体部４ｈの端部の凹部４ｈ１内に流し込んで被接合部４ｄ１を有するシール部４ｄが形成され、図５Ａに示すスペーサ４が形成される。また、別の実施形態において、本体部の端部とシール部の端部とを嵌合させることにより固定させても良い。
本体部４ｈの端部と、シール部４ｄとは接着または嵌合の少なくともいずれか一方により固定されるので、本体部４ｈとシール部４ｄとを確実に一体化することができる。

＜座金体５の変形例＞
間隔保持部材としての座金体５においても、スペーサ４と同様な構成のシール部５ｄと座金部５ｈをもつ座金体５とすることができる。
そのため、座金体５のシール部５ｄで板ばね１をシールすることができる。また、シール部５ｄは、十分に軟質な材料でできているから、板ばねの弾性変形量（または、ばね定数）に影響を与えることはない。

＜＜実施形態２＞＞
図６は、実施形態２の懸架装置の板ばねが固定された状態の正面拡大図である。
図７Ａは、スペーサを示す斜視図であり、図７Ｂは、図７ＡのV−V断面図である。
実施形態２のスペーサ４４は、中央の本体部４４ｈを弾性体のシール部４４ｄで覆う構成としたものである。
その他の構成は、実施形態１と同様であるから、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

スペーサ４４中央の本体部４４ｈは、弾性体等のシール部４４ｄがコーティングされ覆われている。
本体部４４ｈは、亜鉛めっき鋼板（ＳＧＣＣ）等の金属、ＰＯＭ（polyoxymethylene）等の樹脂、水密性を有する材料等で形成されている。シール部４４ｄは、ＮＢＲ等のゴム、エラストマ、ウレタン等の樹脂等で形成されている。シール部４４ｄの材質は本体部４４ｈを密閉する機能が果たせれば、他の材料を用いてもよい。

スペーサ４４は、水や腐食性物質、異物等が板ばね１の中央部に入り込む可能性をさらに低下させるため、中央の本体部４４ｈの表面をシール部４４ｄでコーティング等して覆っている。
シール部４４ｄの端部４４ｄ１の厚さ寸法ｓ１１は、スペーサ４４の本体部４４ｈを覆う中央部４４ｄ２の厚さ寸法ｓ１２より大きくなっている。また、端部４４ｄ１の厚さ寸法ｓ１１は、懸架装置Ｓに過大な荷重が印加された場合も、板ばね１の間をそれぞれシールすることができる寸法ｓ１１に設定されている。

上記構成により、図６に示すように、センターボルトｂ１、Ｕボルト１１ｂ等（図１参照）で板ばね１（１ａ、１ｂ）の中央部を締結して固定した場合に、端部４４ｄ１が弾性変形して圧縮され隣接する板ばね１に密着して本体部４４ｈの側が端部４４ｄ１によりシールされる。

加えて、本体部４４ｈの上下は、シール部４４ｄの中央部４４ｄ２で覆われシールされているので、板ばね１の腐食リスクをさらに低下させる。
また、本体部４４ｈとシール部４４ｄとが一体に形成されているので、シール部４４ｄのシール効果が高まる。

間隔保持部材としての座金体４５も、スペーサ４４（図７Ａ参照）と同様、中央の座金部４５ｈの表面がシール部４５ｄで覆われシールされる座金体とすることができる。
これにより、板ばね１の中央部側が座金体４５のシール部４５ｄの端部４５ｄ１および中央部４５ｄ２でシールされるので、板ばね１の中央部側に水、腐食性物質、砂、泥等の異物が侵入することが抑制または防止される。そのため、板ばね１が腐食する可能性を大きく低下させることができる。

以上説明したように、間隔保持部材は、スペーサ（４、１４等）または座金（５、１５等）であれば、説明した効果を奏するスペーサ（４、１４等）または座金（５、１５等）を得られる。
また、重ね板ばね（懸架装置Ｓ）は、複数の板ばね１ａ、１ｂと、板ばね１ａ、１ｂの間に設けられ、前記した間隔保持部材とを備えれば、前記した効果を奏する重ね板ばねを得られる。

＜＜その他の実施形態＞＞
１．前記実施形態１では、スペーサ４のシール部４ｄを本体部４ｈの両端部に一体に形成する場合を例示したが、スペーサ４の本体部（間隔保持部材）を本体部より厚い厚さをもつシール部（シール部材）と別体に構成し、シール部を本体部の両端部に隣接または密着して板ばね１の間に設け、板ばね１を、センターボルトｂ１、Ｕボルト１１ｂを締結して固定し、本体部近傍の板ばね１をシールする構成としてもよい。

２．前記実施形態１、２等では、スペーサ４のシール部４ｄを本体部４ｈの厚さより厚い場合を説明したが、シール部４ｄの一部に本体部４ｈの厚さより厚い箇所を形成し、シール部４ｄの厚い箇所を圧縮変形させて板ばね１に密着させて、シール部４ｄで本体部４ｈ近傍の板ばね１をシールする構成としてもよい。

３．前記実施形態１、２では、板ばね１が平板状の場合を例示して説明したが、図８に示す厚さが変化する板ばね１ｃの場合にも、実施形態１の構成を適用できる。図８は、その他の実施形態の懸架装置の板ばねが固定された状態の正面拡大模式図である。

その他の実施形態の懸架装置Ｓは以下の構成を有している。
スペーサ９４の本体部９４ｈを、隣接する板ばね１ｃの形状に沿った形状とする。そして、スペーサ９４のシール部９４ｄの厚さ寸法を板ばね１ｃ間の寸法ｓ２１より厚い寸法とする。
シール部９４ｄの変形前の厚さ寸法は、スペーサ９４を挟んだ板ばね１ｃがセンターボルトｂ１、Ｕボルト１１ｂで締結固定された際に、隣接する板ばね１ｃに密着してシールできる寸法に設定する。また、板ばね１ｃを用いる懸架装置Ｓに過負荷が加わった場合も、スペーサ９４のシール部９４ｄが、隣接する板ばね１ｃに密着してシールできる寸法とする。

本構成は、隣接する板ばね１ｃの間に設けられる座金体９５においても適用できる。つまり、座金体９５の座金部９５ｈを、隣接する板ばね１ｃの形状に沿った形状とする。そして、座金体９５のシール部９５ｄの変形前の厚さ寸法を挟まれる板ばね１ｃ間の寸法ｓ２１より厚い寸法とする。

シール部９５ｄの変形前の厚さ寸法は、座金体９５を挟んだ板ばね１ｃがセンターボルトｂ１、Ｕボルト１１ｂで締結固定された際に、隣接する板ばね１ｃに密着してシールできる寸法に設定する。また、板ばね１ｃを用いる懸架装置Ｓに過負荷が加わった場合も、座金体９５のシール部９５ｄが、隣接する板ばね１ｃに密着してシールできる寸法とする。
なお、シール部４ｄ、５ｄ、１４ｄ、３４ｄ、４４ｄ、４５ｄ、９４ｄ、９５ｄは、シール部４ｄと同様、十分に軟質な材料でできているから、板ばねの弾性変形量（または、ばね定数）に影響を与えることはない。

また、シール部（４ｄ、５ｄ等）は本体部（４ｈ、５ｈ等）よりも軟質な材料で形成されているので、シール部（４ｄ、５ｄ等）が隣接する板ばねに容易に密着し、シールすることができる。

４．前記実施形態１、２では、シール部（４ｄ、５ｄ、４４ｄ、４５ｄ）を、弾性体を例に挙げて説明したが、センターボルトｂ１、Ｕボルト１１ｂで板ばね１を締結して固定した際、圧縮変形して板ばね１に密着して本体部（４ｈ、４４ｈ）、座金部（５ｈ、４５ｈ）をそれぞれシールできれば、シール部（４ｄ、５ｄ、４４ｄ、４５ｄ）は必ずしも弾性体でなくともよい。しかしながら、シール部（４ｄ、５ｄ、４４ｄ、４５ｄ）が弾性体、水密性を有する材料の場合、シールが確実に行えるので、最も好ましい。

５．前記実施形態１、２等では、様々な構成を説明したが、各構成の一部を適用してもよいし、各構成を適宜組み合わせて構成してもよい。

６．前記実施形態１、２等は、特許請求の範囲に記載した本発明の一例を記載したものであり、特許請求の範囲に記載した範囲内で様々な変形形態、具体的形態が可能である。

１、１ａ、１ｂ 板ばね
４、１４、３４、４４ スペーサ（スペーサ部材、間隔保持部材）
５、１５、３５、４５ 座金体（スペーサ部材、間隔保持部材）
４ｈ、１４ｈ、３４ｈ、４４ｈ 本体部
４ｄ、５ｄ、１４ｄ、３４ｄ シール部
５ｈ、１５ｈ、３５ｈ 座金部（本体部）
Ｓ 懸架装置（重ね板ばね）

Claims (2)

1. 板ばね間に設けられる間隔保持部材であって、
   本体部と、
   前記本体部の端部に、前記本体部の下面より下方にある下面を有するとともに前記本体部の上面より上方にある上面を有して設けられ、隣接する前記板ばねに密着して外部空間からシールするシール部とを有し、
   前記本体部は、厚み一定の板状部材であり、
   前記シール部は、
   前記本体部における前記板ばねの長手方向の端部に設けられ、前記板ばねが板厚方向に押されて固定された際に変形して隣接する前記板ばねに密着して当該長手方向の外部空間からシールし、
   前記本体部の端部と、
   前記シール部とは接着または嵌合の少なくともいずれか一方により固定されている
   ことを特徴とする間隔保持部材。
2. 複数の板ばねと、
   前記板ばねの間に設けられ、請求項１に記載の前記間隔保持部材とを
   備えることを特徴とする重ね板ばね。

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