JIS B 2710-2:2020 重ね板ばね―第２部：設計方法

                                                                                 B 2710-2 : 2020

pdf 目 次

ページ

•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 用語及び定義・・・・[1]
•  4 記号・・・・[1]
•  5 設計の基本概念・・・・[2]
•  5.1 設計の原理・・・・[2]
•  5.2 設計方法の種類・・・・[2]
•  5.3 設計の手順・・・・[2]
•  5.4 留意事項・・・・[3]
•  6 マルチリーフスプリングの設計・・・・[3]
•  6.1 展開法による設計・・・・[3]
•  6.2 板端法による設計・・・・[5]
•  7 テーパリーフスプリングの設計・・・・[7]
•  7.1 設計の原理・・・・[7]
•  7.2 テーパリーフのモデル及び計算式・・・・[7]
•  8 非対称ばねの設計・・・・[10]
•  8.1 設計の原理・・・・[10]
•  8.2 ばね定数及び曲げ応力・・・・[10]
•  9 トレーリングリーフの設計・・・・[11]
•  10 設計における考慮事項・・・・[11]
•  10.1 中央部締付けによる無効長さ・・・・[11]
•  10.2 たわみによるスパンの変化・・・・[12]
•  10.3 ワインドアップ・・・・[13]
•  10.4 板間摩擦及び動ばね定数・・・・[14]
•  10.5 フレッティング・・・・[14]
•  附属書A(参考)重ね板ばねの疲労設計・・・・[15]
•  附属書B(参考)設計計算例・・・・[20]
•  附属書C(規定)設計に用いる係数の線図・・・・[23]

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――――― [JIS B 2710-2 pdf 1] ―――――

           B 2710-2 : 2020

まえがき

  この規格は,産業標準化法第16条において準用する同法第12条第1項の規定に基づき,一般社団法人
日本ばね工業会(JSMA)及び一般財団法人日本規格協会(JSA)から,産業標準原案を添えて日本産業規
格を改正すべきとの申出があり,日本産業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が改正した日本産業規
格である。これによって,JIS B 2710-2:2008は改正され,この規格に置き換えられた。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本産業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。
  JIS B 2710の規格群には,次に示す部編成がある。
    JIS B 2710-1 第1部 : 用語
    JIS B 2710-2 第2部 : 設計方法
    JIS B 2710-3 第3部 : 試験方法
    JIS B 2710-4 第4部 : 製品仕様

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――――― [JIS B 2710-2 pdf 2] ―――――

                                      日本産業規格                            JIS
                                                                           B 2710-2 : 2020

重ね板ばね−第2部 : 設計方法

Leaf springs-Part 2: Design method

1 適用範囲

  この規格は,主に自動車,鉄道車両,産業機械に使用する重ね板ばねの設計方法について規定する。
  なお,この規格でいう重ね板ばねには,ばね板が1枚だけの場合も含む。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの
引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 0103 ばね用語
    JIS B 0156 ばね記号
    JIS B 2710-1 重ね板ばね−第1部 : 用語
    JIS B 2710-3 重ね板ばね−第3部 : 試験方法
    JIS B 2710-4 重ね板ばね−第4部 : 製品仕様

3 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS B 0103及びJIS B 2710-1による。

4 記号

  この規格で用いる主な記号及び定義は,JIS B 0156の規定に基づき,表1による。
                                       表1−記号及び定義
                記号                         定義                         単位
                 b     板幅                                               mm
                 C     反り                                               mm
                 E     縦弾性係数,E=206×103                           N/mm2
                 e     目玉半径                                           mm
                 2F    重ね板ばねに対する作用力                            N
                 I     リーフの断面二次モーメント                         mm4
                 l     重ね板ばねのハーフスパン,2lはスパン               mm
                 lA    非対称ばねの固定側スパン                           mm
                 lB    非対称ばねのシャックル又はスライド側スパン         mm
                lST    ハーフストレートスパン,2lSTはストレートスパン     mm
                lST,A  非対称ばねの固定側ストレートスパン                 mm
                lST,B  非対称ばねのシャックル又はスライド側ストレートスパンmm
                 n     リーフの総数,又は親板を表す添え字                  −

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           2
B 2710-2 : 2020
                                   表1−記号及び定義(続き)
                記号                         定義                         単位
                 nf    全長板の数                                          −
                 R     ばね定数,R=2F/s                                 N/mm
                RT     ワインドアップ剛性,RT=T/                       N  mm/rad
                RU     Uボルト締付時のばね定数                           N/mm
                 s     たわみ                                             mm
                 T     ワインドアップトルク                              N  mm
                 t     板厚                                               mm
                 U     Uボルト間距離(図10参照)                          mm
                 Z     リーフの断面係数                                   mm3
                 η    リーフの総数に対する全長板の比率,η=nf/n          −
                        ワインドアップによる回転角                         rad
                        リーフの曲げ応力                                  N/mm2
                   刀  ワインドアップによる1番リーフの曲げ応力           N/mm2

5 設計の基本概念

5.1 設計の原理

  重ね板ばねの設計においては,ばね定数及び強度耐久性を重視する。例えば,マルチリーフスプリング
の各リーフは,力学的には中央固定で両端自由の片もちはりと同等と考えられる。一般の重ね板ばねは,
形状及び寸法の異なる複数のリーフを束ねた構造体であるが,全体に作用する力とたわみとの関係が一義
的に決まる限り,個別のリーフに作用する力とたわみとの関係を解析することができる。ただし,たわみ
によるスパンの変化は,通常,無視する。すなわち,ばね全体にたわみを与えると,それから個々のリー
フのたわみが決定でき,個別のリーフが及ぼす力の総和としてばね全体の力が定まり,ばね定数を決定す
ることができる。また,各リーフに作用する力に応じて,リーフ内の応力分布を求め,強度耐久性を検討
することができる。

5.2 設計方法の種類

  重ね板ばねの設計方法の種類は,表2による。
                                      表2−設計方法の種類
        ばねの種類          設計方法                       摘要                    細分箇条
 マルチリーフスプリング 展開法         隣接リーフが全面で接触して力を伝達すると仮定  6.1
                                         し,各リーフを同一平面に展開した広幅の一枚板と
                                         みなして設計計算を行う。
                         板端法         隣接リーフがリーフの端部だけで接触して力を伝達 6.2
                                         すると仮定して設計計算を行う。
 テーパリーフスプリング 直線テーパ法   テーパ部の板厚を直線状に漸減させて設計する。  7.2.2
                         放物線テーパ法 テーパ部の応力分布がより均一となるように板厚を 7.2.3
                                         放物線状に漸減させて設計する。
   非対称ばねの設計方法は,ばねの片側ずつこの表のいずれかの方法を用い,その手順は,箇条8による。

5.3 設計の手順

  重ね板ばねの設計においては,ばねを組み込む装置及び機器の要求に合わせ,あらかじめばねの諸元を
設定する。ここでいう諸元には,通常,ばねの種類,ストレートスパン,リーフの形状,板幅,板厚,枚
数などを含む。その上で,これら諸元に基づき算定したばね定数及びリーフの曲げ応力が要求に対して適

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                                                                                             3
                                                                                 B 2710-2 : 2020
切な範囲にあるかどうかを評価する。結果が十分でなければ,ばねの種類及び諸元に戻って見直しを行う。
すなわち,重ね板ばねの設計には,要求仕様に対する提案,評価及び見直しという,繰返し過程を含む。
附属書Aに代表的なばね材料に用いる常用曲げ応力と最大作用曲げ応力との関係,疲労強度及び時間強度
線図を示す。また,附属書Bに設計計算例を示す。
  なお,形状寸法の詳細,処理方法及び部品を含めた製品仕様については,JIS B 2710-4による。また,
  設計した製品を検証するための試験方法は,JIS B 2710-3による。

5.4 留意事項

  重ね板ばねは,ばね力を利用して振動吸収及び緩衝の役に立てるばかりでなく,それ自体が構造部材と
して他の部材の位置決め及び連結機能を担うことが可能である。重ね板ばねの特性は,このほかに板間摩
擦によるエネルギー吸収の効果,ワインドアップトルクの作用による付加的な応力及び変形の発生,フレ
ッティング摩耗による耐久性低下などの問題があり,特に自動車用ばねでは,腐食疲労の問題も重視する。
設計においては,これらを考慮した対策も十分に行うことが望ましい。

6 マルチリーフスプリングの設計

6.1 展開法による設計

6.1.1 展開法の原理
  展開法では,中心穴から等距離にある点の各リーフの曲率が全て等しいと仮定し,隣接する各リーフが
互いに全面で接触して力を伝達すると考える。その場合,マルチリーフスプリングは同一平面上に展開し
た1枚の広幅のばね板と力学的に等価になる。展開法は,ばね定数及び曲げ応力の計算が比較的簡単なた
め,ばねの概略設計及び疲労強度の評価に用いることが多い。全長板が2枚以上あるばねの場合には,通
常,展開法で計算する。
  なお,展開法には,台形モデルを用いる場合及び階段モデルを用いる場合がある。
6.1.2 適用対象
  展開法によるマルチリーフスプリングの解析は,図1に示す対称ばねに適用する。ここでは基本的なマ
ルチリーフスプリングについて規定するが,親子重ね板ばね及びまくらばねにこの考え方を適用してもよ
い。
                                     図1−対称ばねのモデル
6.1.3 台形モデルによる方法
6.1.3.1 台形モデル
  各リーフの厚さが全て等しい場合には,リーフの開先形状及び長さの違いによるステップの違いを無視
して,図2の台形モデルで近似する。

――――― [JIS B 2710-2 pdf 5] ―――――

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