JPH0248771B2 - Sharyokenkayobanesochi - Google Patents
SharyokenkayobanesochiInfo
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- JPH0248771B2 JPH0248771B2 JP19808982A JP19808982A JPH0248771B2 JP H0248771 B2 JPH0248771 B2 JP H0248771B2 JP 19808982 A JP19808982 A JP 19808982A JP 19808982 A JP19808982 A JP 19808982A JP H0248771 B2 JPH0248771 B2 JP H0248771B2
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- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
- F16F1/366—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers made of fibre-reinforced plastics, i.e. characterised by their special construction from such materials
- F16F1/368—Leaf springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はばね装置に関し、特に、繊維強化合成
樹脂（FRP）から筒状に形成された本体を有す
る車両懸架用ばね装置に関する。
樹脂（FRP）から筒状に形成された本体を有す
る車両懸架用ばね装置に関する。
自動車用懸架装置等においては従来から鋼製ば
ね板を重合した重ね板ばね装置が多用されてい
る。近来は軽量化を推進するため鋼製に代えて
FRP製ばね板を用いる方向にあるが、これは単
なる材料の転換にすぎないものであると考えられ
る。また、上記重ね板ばね装置に対する補助ばね
として丸鋼を用いることが提案（特公昭36−
14954号）されているが、軽量化のためこれを鋼
管に転換しようとしても、水分の浸入に基づく内
面腐食や、これに起因する疲労破壊等を生じ易
く、これを防止するための管内防錆塗装は品質保
証が困難であるし、端末閉鎖には手数を要する。
しかも、シームレス管ではコストが高く、電縫管
では溶接ビードを低応力部分に位置させるための
配慮などを必要とする。
ね板を重合した重ね板ばね装置が多用されてい
る。近来は軽量化を推進するため鋼製に代えて
FRP製ばね板を用いる方向にあるが、これは単
なる材料の転換にすぎないものであると考えられ
る。また、上記重ね板ばね装置に対する補助ばね
として丸鋼を用いることが提案（特公昭36−
14954号）されているが、軽量化のためこれを鋼
管に転換しようとしても、水分の浸入に基づく内
面腐食や、これに起因する疲労破壊等を生じ易
く、これを防止するための管内防錆塗装は品質保
証が困難であるし、端末閉鎖には手数を要する。
しかも、シームレス管ではコストが高く、電縫管
では溶接ビードを低応力部分に位置させるための
配慮などを必要とする。
本発明は上記事情のもとになされたもので、そ
の目的とするところは、軽量で耐久性に優れ、し
かも製造が容易な車両懸架用ばね装置を提供する
ことにある。
の目的とするところは、軽量で耐久性に優れ、し
かも製造が容易な車両懸架用ばね装置を提供する
ことにある。
本発明は、板ばねと同様に長手方向両端部が車
体側に、また長手方向中間部が車輪側に連結され
て上下振動を緩衝するために使用される車両懸架
用ばね装置に適用される。
体側に、また長手方向中間部が車輪側に連結され
て上下振動を緩衝するために使用される車両懸架
用ばね装置に適用される。
本発明においては、被支持部と受動部との間に
延在し上記受動部に作用する外力に応じて弾性変
形自在な本体を複数本並列に設けるとともに、こ
の本体の両端部に嵌着されて車体側に支持される
金属製端部材を設け、かつ上記本体は繊維強化合
成樹脂から全長にわたり外径と内径のそれぞれが
軸線方向にほぼ等しい直管円筒状に形成し、この
本体の被支持部と受動部との間の全長にわたつて
曲げ応力が生じるようにしたことを特徴とするも
のである。したがつて、材料の比重がばね鋼の約
7.85に比し約1.8と著しく小さく、かつ筒状に形
成したことにより、ばね定数および有効長がそれ
ぞれ相等しい中実棒状のものに比し大幅な軽量化
が可能である。
延在し上記受動部に作用する外力に応じて弾性変
形自在な本体を複数本並列に設けるとともに、こ
の本体の両端部に嵌着されて車体側に支持される
金属製端部材を設け、かつ上記本体は繊維強化合
成樹脂から全長にわたり外径と内径のそれぞれが
軸線方向にほぼ等しい直管円筒状に形成し、この
本体の被支持部と受動部との間の全長にわたつて
曲げ応力が生じるようにしたことを特徴とするも
のである。したがつて、材料の比重がばね鋼の約
7.85に比し約1.8と著しく小さく、かつ筒状に形
成したことにより、ばね定数および有効長がそれ
ぞれ相等しい中実棒状のものに比し大幅な軽量化
が可能である。
以下、本発明につき図面を参照しながら説明す
る。第１図に示すような片持梁状のばね本体１に
おいて、弾性係数をＥ、断面２次モーメントをＩ
とすれば、ばね定数ｋは ｋ＝3EI／l3 ……(1) と表わされる。ただしｌは被支持部２から外力Ｐ
が作用する受動部３までの有効長である。したが
つて、ばね定数ｋおよび長さｌがそれぞれ相等し
く断面形状が相異なる複数のばね本体を同一材料
から形成した場合には、各本体の断面２次モーメ
ントＩが相等しくなければならない。
る。第１図に示すような片持梁状のばね本体１に
おいて、弾性係数をＥ、断面２次モーメントをＩ
とすれば、ばね定数ｋは ｋ＝3EI／l3 ……(1) と表わされる。ただしｌは被支持部２から外力Ｐ
が作用する受動部３までの有効長である。したが
つて、ばね定数ｋおよび長さｌがそれぞれ相等し
く断面形状が相異なる複数のばね本体を同一材料
から形成した場合には、各本体の断面２次モーメ
ントＩが相等しくなければならない。
いま、第２図Ａ，Ｂおよび第５図にそれぞれ断
面を例示するように平角状、中実丸棒状および円
筒状（以下、各記号にそれぞれａ、ｂ、ｃのサフ
イツクスを付して区分する）をなす３種のばね本
体を考えると、図示の記号を用い、かつｂ＝αt、
d1＝βd2とおいて Ia＝αt4／12 ……(2) Ib＝πd4／64 ……(3) Ic＝πd4 2（Ｉ−β4）／64 ……(4) である。また、重量Ｗは比重をρとして Wa＝αt2lρ ……(5) Wb＝πd2lρ／４ ……(6) Wc＝πd2 2（１−β2）lρ／４ ……(7) である。
面を例示するように平角状、中実丸棒状および円
筒状（以下、各記号にそれぞれａ、ｂ、ｃのサフ
イツクスを付して区分する）をなす３種のばね本
体を考えると、図示の記号を用い、かつｂ＝αt、
d1＝βd2とおいて Ia＝αt4／12 ……(2) Ib＝πd4／64 ……(3) Ic＝πd4 2（Ｉ−β4）／64 ……(4) である。また、重量Ｗは比重をρとして Wa＝αt2lρ ……(5) Wb＝πd2lρ／４ ……(6) Wc＝πd2 2（１−β2）lρ／４ ……(7) である。
まず、Wa／Wbについて検討すると、Ia＝Ibの
条件下では式(2)、(3)から αt4／12＝π／64d4 ……(8) が得られ、かつ式(5)、(6)から Wa／Wb＝4αt2／πd2 (9) が得られるから、これら式(8)、(9)から Wa／Wb＝√3 ……(10) が得られる。すなわちα＞π／３の領域ではWa
＞Wbとなり、通常の板ばね装置におけるように
α≒４程度であればWa／Wb≒1.954であるから、
中実丸棒状のものは平角状のものに比し本体重量
がほぼ１／２となる。
条件下では式(2)、(3)から αt4／12＝π／64d4 ……(8) が得られ、かつ式(5)、(6)から Wa／Wb＝4αt2／πd2 (9) が得られるから、これら式(8)、(9)から Wa／Wb＝√3 ……(10) が得られる。すなわちα＞π／３の領域ではWa
＞Wbとなり、通常の板ばね装置におけるように
α≒４程度であればWa／Wb≒1.954であるから、
中実丸棒状のものは平角状のものに比し本体重量
がほぼ１／２となる。
また、Wb／Wcについて検討すると、上記式
(3)、(4)から d4＝d4 2（１−β4） ……(11) が得られ、この関係を用いれば式(6)、(7)から Wb／Wc＝√（１＋2）（１−2） ……(12) が得られる。そして、d2＞d1であるから常に０＜
β＜１であり、したがつてWb＞Wc、すなわち円
筒状のものの方が中実丸棒状のものより軽量であ
る。
(3)、(4)から d4＝d4 2（１−β4） ……(11) が得られ、この関係を用いれば式(6)、(7)から Wb／Wc＝√（１＋2）（１−2） ……(12) が得られる。そして、d2＞d1であるから常に０＜
β＜１であり、したがつてWb＞Wc、すなわち円
筒状のものの方が中実丸棒状のものより軽量であ
る。
以上説明から、ばね定数ｋおよび長さｌがそれ
ぞれ相等しいばね本体においては、平角状→中実
丸棒状→円筒状の順に軽量であることが理解され
るであろう。
ぞれ相等しいばね本体においては、平角状→中実
丸棒状→円筒状の順に軽量であることが理解され
るであろう。
つぎに、ばね定数ｋおよび長さｌがそれぞれ相
等しいばね本体を、相異なる材料（ばね鋼および
FRP）から形成する場合について検討すると、
上記式(1)から明らかなようにEIが一定でなけれ
ばならない。したがつて、たとえば円筒状のもの
の場合には、上記式(4)を参照して Ed4 2（１−β4）＝Ｃ (13) でなければならない。ただしＣは定数である。こ
の式(13)から得られるd2 2を上記式(7)に代入して整
理すれば が得られる。この式(14)においてｌおよびＣはそ
れぞれ一定であるから、βも一定であるとすれ
ば、ばね鋼製およびFRP製の場合のサフイツク
スをそれぞれＳおよびＰとして表わせば、式(14)
から Wp／Ws＝（ρP／ρS）√S P ……(15) が得られる。したがつて、この式(15)に ρP＝1.8 ρS＝7.85 EP＝4000Kg／mm2、 ES＝21000Kg／mm2 を代入すれば WP／WS＝0.525 となり、FRP製とすることにより重量がほぼ半
減することがわかる。
等しいばね本体を、相異なる材料（ばね鋼および
FRP）から形成する場合について検討すると、
上記式(1)から明らかなようにEIが一定でなけれ
ばならない。したがつて、たとえば円筒状のもの
の場合には、上記式(4)を参照して Ed4 2（１−β4）＝Ｃ (13) でなければならない。ただしＣは定数である。こ
の式(13)から得られるd2 2を上記式(7)に代入して整
理すれば が得られる。この式(14)においてｌおよびＣはそ
れぞれ一定であるから、βも一定であるとすれ
ば、ばね鋼製およびFRP製の場合のサフイツク
スをそれぞれＳおよびＰとして表わせば、式(14)
から Wp／Ws＝（ρP／ρS）√S P ……(15) が得られる。したがつて、この式(15)に ρP＝1.8 ρS＝7.85 EP＝4000Kg／mm2、 ES＝21000Kg／mm2 を代入すれば WP／WS＝0.525 となり、FRP製とすることにより重量がほぼ半
減することがわかる。
以上においては許容応力を無視してあるので、
以下この点について検討すると、円筒状ばね本体
において受動部３に外力Ｐが作用した場合の最大
応力σは、断面係数をＺとして σ＝Pl／Ｚ Ｚ＝（π／32）d3 2（１−β4） である。上記サフイツクスＰ、Ｓを用いると σP／σS＝ZS／ZP＝d3 S／d3 P となる。一方、上記式(13)から ESd4 S＝EPd4 P が導かれ、この関係を用いれば σS／σP＝（EP／ES）3/4 となるから、これらに上記数値を代入すれば dP／dS≒1.514 σP／σS≒0.288 すなわち、ばね定数ｋ、長さｌおよび内外径比
βが同一な円筒状ばね本体をばね鋼またはFRP
製とした場合、前者は後者に比し最大応力が約
１／3.5であり、なお充分な余裕がある。したが
つて、計算上はβをより大きく設定することによ
りさらに軽量化を推進することも可能であるが、
外径増大および肉厚減少の点からの制約について
配慮する必要がある。
以下この点について検討すると、円筒状ばね本体
において受動部３に外力Ｐが作用した場合の最大
応力σは、断面係数をＺとして σ＝Pl／Ｚ Ｚ＝（π／32）d3 2（１−β4） である。上記サフイツクスＰ、Ｓを用いると σP／σS＝ZS／ZP＝d3 S／d3 P となる。一方、上記式(13)から ESd4 S＝EPd4 P が導かれ、この関係を用いれば σS／σP＝（EP／ES）3/4 となるから、これらに上記数値を代入すれば dP／dS≒1.514 σP／σS≒0.288 すなわち、ばね定数ｋ、長さｌおよび内外径比
βが同一な円筒状ばね本体をばね鋼またはFRP
製とした場合、前者は後者に比し最大応力が約
１／3.5であり、なお充分な余裕がある。したが
つて、計算上はβをより大きく設定することによ
りさらに軽量化を推進することも可能であるが、
外径増大および肉厚減少の点からの制約について
配慮する必要がある。
第３図および第４図は本発明の一実施例を示
し、横方向に並設された一対のばね部材１０，１
０を備えている。ばね部材１０は本体１１および
これの両端部に取付けられた端部材１２，１２と
を備えている。本体１１はFRPから筒状に形成
されている。端部材１２は、本体１１の端部が嵌
装される小径部１３と、中間テーパ部１４を介し
て小径部１３と連接する大径部１５とを有して鋼
管等から一体に形成されており、大径部１５には
横方向の貫通孔１６が開設されている。相隣る一
対の端部材１２，１２は連結部材１７，１８を介
して相互に連結されるとともに、貫通孔１６，１
６に嵌着されて目玉部を構成する同心の管部材１
９，１９を有している。上記ばね部材１０，１０
の長手方向中央近傍にはクランプ部材２０が設け
られている。クランプ部材２０は第６図に示すよ
うに板状材から横長のロ字状に形成された枠体２
１と、この枠体２１の横方向中央部に取付けられ
た上下方向のボルト２２およびナツト２３とを備
えている。枠体２１の中空部に位置してボルト２
２に嵌装された上、下一対の介挿体２４，２４の
間には、ボルト２２が貫通する板部材２５が挾持
されている。板部材２５の横方向両端部には、枠
体２１の中空部に位置して上記本体１１，１１を
保持する保持部材２６，２６が取付けられてい
る。
し、横方向に並設された一対のばね部材１０，１
０を備えている。ばね部材１０は本体１１および
これの両端部に取付けられた端部材１２，１２と
を備えている。本体１１はFRPから筒状に形成
されている。端部材１２は、本体１１の端部が嵌
装される小径部１３と、中間テーパ部１４を介し
て小径部１３と連接する大径部１５とを有して鋼
管等から一体に形成されており、大径部１５には
横方向の貫通孔１６が開設されている。相隣る一
対の端部材１２，１２は連結部材１７，１８を介
して相互に連結されるとともに、貫通孔１６，１
６に嵌着されて目玉部を構成する同心の管部材１
９，１９を有している。上記ばね部材１０，１０
の長手方向中央近傍にはクランプ部材２０が設け
られている。クランプ部材２０は第６図に示すよ
うに板状材から横長のロ字状に形成された枠体２
１と、この枠体２１の横方向中央部に取付けられ
た上下方向のボルト２２およびナツト２３とを備
えている。枠体２１の中空部に位置してボルト２
２に嵌装された上、下一対の介挿体２４，２４の
間には、ボルト２２が貫通する板部材２５が挾持
されている。板部材２５の横方向両端部には、枠
体２１の中空部に位置して上記本体１１，１１を
保持する保持部材２６，２６が取付けられてい
る。
上述のように構成されたばね装置は、従来の板
ばね装置等と同様に、ばね部材１０，１０の長手
方向中央近傍がクランプ部材２０を介してたとえ
ば自動車の車輪側に連結されるとともに、両端部
が上記目玉部を構成する管部材１９…を介して上
記自動車の車体側に連結されて用いられる。
ばね装置等と同様に、ばね部材１０，１０の長手
方向中央近傍がクランプ部材２０を介してたとえ
ば自動車の車輪側に連結されるとともに、両端部
が上記目玉部を構成する管部材１９…を介して上
記自動車の車体側に連結されて用いられる。
上記構成によれば、ばね本体１１がFRPから
全長にわたりほぼ直管筒状に形成され、被支持部
と受動部の一方を車体側にまた他方を車軸側に支
持させるようにして用い、これら被支持部と受動
部との間にわたつて曲げが加わるようにした車両
懸架用ばね装置であるので、上述したようにばね
鋼から板状または中実丸棒状に形成されたものに
比し、ばね定数および有効長等をそれぞれ相等し
く設定しても重量を大幅に軽減することができ
る。しかも応力を充分低い領域に保つことができ
るから、耐食性に優れたFRPを用いることと相
まつて防錆処理等を要せずに耐久性を向上させる
ことができる。また本発明では本体の両端部、す
なわち車体側に支持される部分に金属製端部材を
嵌着したから、車両の制動時や急加速時、悪路走
行時などに両端部に車両の前後方向の大きな力が
加わつても、従来の板ばねと同様に構造部材とし
ての強度を維持することができる。そして直管円
筒状をなす本体の内径および外径のそれぞれが軸
線方向の全長にわたつてほぼ等しいので、成形が
至つて容易である。
全長にわたりほぼ直管筒状に形成され、被支持部
と受動部の一方を車体側にまた他方を車軸側に支
持させるようにして用い、これら被支持部と受動
部との間にわたつて曲げが加わるようにした車両
懸架用ばね装置であるので、上述したようにばね
鋼から板状または中実丸棒状に形成されたものに
比し、ばね定数および有効長等をそれぞれ相等し
く設定しても重量を大幅に軽減することができ
る。しかも応力を充分低い領域に保つことができ
るから、耐食性に優れたFRPを用いることと相
まつて防錆処理等を要せずに耐久性を向上させる
ことができる。また本発明では本体の両端部、す
なわち車体側に支持される部分に金属製端部材を
嵌着したから、車両の制動時や急加速時、悪路走
行時などに両端部に車両の前後方向の大きな力が
加わつても、従来の板ばねと同様に構造部材とし
ての強度を維持することができる。そして直管円
筒状をなす本体の内径および外径のそれぞれが軸
線方向の全長にわたつてほぼ等しいので、成形が
至つて容易である。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるも
のではない。たとえば、本体１１は３つ以上であ
つてもよい。また、従来のばね板等と併用した
り、あるいは従来の補助ばねと置換えるなどする
ことも可能である。その他、本発明の要旨とする
ところの範囲内で種々な変更ないし応用が可能で
あることはいうまでもない。
のではない。たとえば、本体１１は３つ以上であ
つてもよい。また、従来のばね板等と併用した
り、あるいは従来の補助ばねと置換えるなどする
ことも可能である。その他、本発明の要旨とする
ところの範囲内で種々な変更ないし応用が可能で
あることはいうまでもない。
第１図は本発明の理論を説明するための側面
図、第２図Ａおよび第２図Ｂは従来のばねの断面
図、第３図および第４図は本発明の一実施例を示
す側面図および上面図、第５図および第６図はそ
れぞれ第３図の−線および−線に沿う断
面図である。 １，１１…ばね本体、２…被支持部、３…受動
部、１０…ばね部材、１２…端部材、１３…小径
部、１４…テーパ部、１５…大径部、１６…貫通
孔、１７…連結部材、１８…連結部材、１９…管
部材、２０…クランプ部材、２１…枠体、２２…
ボルト、２３…ナツト、２４…介挿体、２５…板
部材、２６…保持部材。
図、第２図Ａおよび第２図Ｂは従来のばねの断面
図、第３図および第４図は本発明の一実施例を示
す側面図および上面図、第５図および第６図はそ
れぞれ第３図の−線および−線に沿う断
面図である。 １，１１…ばね本体、２…被支持部、３…受動
部、１０…ばね部材、１２…端部材、１３…小径
部、１４…テーパ部、１５…大径部、１６…貫通
孔、１７…連結部材、１８…連結部材、１９…管
部材、２０…クランプ部材、２１…枠体、２２…
ボルト、２３…ナツト、２４…介挿体、２５…板
部材、２６…保持部材。
Claims (1)
- １ 長手方向両端部が車体側に、また長手方向中
間部が車輪側に連結されて上下振動を緩衝するた
めに使用される車両懸架用ばね装置において、被
支持部と受動部との間に延在し上記受動部に作用
する外力に応じて弾性変形自在な複数本の本体を
並列に設けるとともに、これら本体の両端部にそ
れぞれ嵌着されて車体側に支持される金属製端部
材を設け、かつ上記本体はいずれも繊維強化合成
樹脂によつて全長にわたり外径と内径のそれぞれ
が軸線方向にほぼ等しい直管円筒状に形成し、こ
れら本体の被支持部と受動部との間の全長にわた
つて曲げ応力が生じるようにしたことを特徴とす
る車両懸架用ばね装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19808982A JPH0248771B2 (ja) | 1982-11-11 | 1982-11-11 | Sharyokenkayobanesochi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19808982A JPH0248771B2 (ja) | 1982-11-11 | 1982-11-11 | Sharyokenkayobanesochi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5989841A JPS5989841A (ja) | 1984-05-24 |
| JPH0248771B2 true JPH0248771B2 (ja) | 1990-10-26 |
Family
ID=16385314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19808982A Expired - Lifetime JPH0248771B2 (ja) | 1982-11-11 | 1982-11-11 | Sharyokenkayobanesochi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0248771B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT390826B (de) * | 1984-10-25 | 1990-07-10 | Isosport Verbundbauteile | Kunststoff-blattfeder |
-
1982
- 1982-11-11 JP JP19808982A patent/JPH0248771B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5989841A (ja) | 1984-05-24 |
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