5． 機械要素の動向と課題②：ばね ―自動車用圧縮コイルばねの

特集　オピニオン！機械設計の課題と展望
５．‌機械要素の動向と課題②：ばね ‌
―自動車用圧縮コイルばねの最近の話題
日本ばね工業会　井上　関次＊
日本発条　梅野　純＊＊
日本発条　冨永　潤＊＊＊
＊いのうえ　かんじ：専務理事
＊＊うめの　じゅん：ばね生産本部　第一設計部　部長
＊＊＊とみなが　じゅん：研究開発本部　基礎技術部　主査
積極的に活用することによって達成されており，
はじめに
本稿では懸架ばねおよび弁ばねについての最近の
話題を紹介する。
ばねは自動車をはじめとして，ほとんどすべて
の産業機械，電気機器に使用されている重要な機
懸架ばねの摩擦低減と軽量化
械要素である。1 台の自動車は約 25,000 個の部品
で構成されており，そのうち約 5,000 個は「ば
懸架ばねは，車両姿勢を維持し乗心地と操縦安
ね」および「ばね特性をもつ弾性体」であると言
定性を保つことがその役割である。乗用車の懸架
われている。代表的な圧縮コイルばねである自動
機構の主流となっているストラット式サスペンシ
車用懸架コイルばね（以下，懸架ばね）やエンジ
ョン（図 1）の場合，通常のばねでは，ばねの荷重
ン用弁ばね（以下，弁ばね）などは，それぞれ一
台あたり 4 個および 16 個使用されるため，世界
軸とタイヤからの入力軸（作用線）とのズレによ
りショックアブソーバに曲げモーメント M が発
の乗用車の年間生産台数約 7,000 万を乗ずると，
生し，ショックアブソーバの摺動部にフリクショ
膨大な数量の圧縮コイルばねが生産されているこ
とになる。これらのばねはサスペンション機構や
ンが生じ乗心地が阻害される。タイヤからの入力
W による作用線にコイルばねの荷重軸を一致もし
エンジン設計が変更されるモデルチェンジごとに
くはできるだけ近づけるようにばねの荷重軸制御
最適な形状を狙って新たに設計され，少しずつ進
を行うことにより，ショックアブソーバのフリク
化している。
ションを低減することが可能となり，乗心地向上
設計および開発は有限要素解析（FEM 解析）を
を図ることができる。荷重軸の制御は，図 2 に示
Fs
曲げモーメント M
コイルばね
作用線
Fr
ショックアブソーバ
W
Fv
Fs
Fv＋Fr
荷重軸
作用線≠荷重軸
図 1　ストラット式サスペンション
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フリクション
通常コイルばね
ピッチ角を変化させた
荷重軸制御コイルばね
コイルを湾曲化させた
荷重軸制御コイルばね
図 2　荷重軸制御コイルばねの例
機　械　設　計