(57)【要約】【課題】より低い製造労力で板厚を薄くしつつ剛性を向上させることが可能な板状バネを提供する。【解決手段】面外方向に曲げ弾性変形可能な可動板を備える板状バネにおいて、可動板２１について、その表面３１ａからα×ｔ0の深さに至るまでの表層３１、並びにその底面３２ａからα×ｔ0の深さに至るまでの底層３２における、面内長手方向のヤング率を２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下としており、（ここでα：０．０５〜０．４、ｔ0：可動板の板厚）更に可動板２１の板厚を０．４〜９ｍｍとしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面外方向に曲げ弾性変形可能な可動板を備える板状バネにおいて、
上記可動板は、その面内長手方向のヤング率が２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下であること
を特徴とする板状バネ。
【請求項２】
面外方向に曲げ弾性変形可能な可動板を備える板状バネにおいて、
上記可動板は、その表面からα×ｔ0の深さに至るまでの表層、並びにその底面からα×ｔ0の深さに至るまでの底層における、面内長手方向のヤング率が２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下であること
を特徴とする板状バネ。
ここでα：０．０５〜０．４、ｔ0：可動板の板厚
【請求項３】
上記可動板の板厚は、０．４〜９ｍｍであること
を特徴とする請求項１又は２記載の板状バネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種建築構造物や精密機器、動力機械等に適用されるいわゆる板バネ、皿バネ等に代表される板状バネに関し、特に板厚を薄くしつつ剛性を向上させる上で好適な板状バネに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種建築構造物や精密機器、動力機械等に適用されるいわゆる板バネ、皿バネ等に代表される板状バネは、従来より高強度化や高剛性化に対する要求が強くなっている。
【０００３】
例えば特許文献１には、特定の最適化した成分の鋼について低温焼き戻しすることにより、圧縮残留応力の低減を小さくすることにより、板状バネの高強度化を図る技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、特定の成分の鋼の圧延をオーステナイトの再結晶域で終了させた後、最適化された冷却速度で圧延材をフェライト＋オーステナイトの２相域とてこれを急冷させ、さらにこの圧延材を恒温保持することによりフェライトがマルテンサイト中に均一分散した組織とし、バネ特性を向上させるための技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３においても、その成分を最適化するとともに、その介在物の径の最適化を図ることにより、高強度化を図る技術が開示されている。
【０００６】
また、このような成分の最適化、製造工程の最適化を図ることにより板状バネの強度向上を図る技術に加え、例えば以下の特許文献４に示すような、より最適なブラッシング加工を施すことによりバネ用鋼材を強化する方法も提案されている。この特許文献４の開示技術によれば、焼入れの冷却途中又は焼戻しの過程でバネ用鋼材の表面をワイヤブラシによってブラッシング加工するものである。ブラッシング加工を施すことにより、表面は平滑化され、かつ加工熱処理による効果を発現させることができることから、バネの表面部における硬さをバネ内部によりも向上させることができる。その結果、ねじりや曲げの加わる応力条件下において、この強化されたバネの表面部を有効に働かせることが可能となる。
【０００７】
また特許文献５には、所定の熱処理が施された板状バネ基材に、その使用状態と同じ方向の荷重を加えつつ引張応力が作用する側の面に高周波焼入れを施し、所定温度まで冷却した後に荷重を除去する板状バネの製造方法が開示されている。この製造方法によれば、高周波焼入により表面焼入れ層に残留圧縮応力をより深く発生させることが可能となる。また急冷させることによる微細結晶粒の効果により、強度と靭性の双方をともに向上させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５８−１９３３２３号公報
【特許文献２】特開昭６３−４７３３６号公報
【特許文献３】ＷＯ２００６／０２２００９
【特許文献４】特開昭６３−１６２８１６号公報
【特許文献５】特開２００６−７１０８２号公報
【特許文献６】特開昭５８−３７３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この特許文献１〜５の開示技術は、何れも板状バネに求められる鋼材の高強度化を期待したものであり、大きな力がこれらの板状バネに作用しても、バネ自体を弾性域に保つことが可能となる。しかしながら、大きな力が作用しても板状バネの弾性歪み量をより低く抑えることができないという問題点があった。この板状バネの弾性歪み量が大きくなってしまう場合には、より小さい隙間に板状バネを設置することができなくなる。
【００１０】
特に精密機器、動力機械は、近年において小型化の傾向が強くなっていることから、このような小さい隙間に板状バネを設置したいケースが増加しており、このためには、板状バネ自体の小型化を図るとともに、より大きな応力に対しても板状バネの弾性変形域を小さくする必要があり、そのためには板状バネ自体のヤング率を向上させる必要性があった。
【００１１】
また板状バネの小型化を図るためには、板状バネの板厚を薄く構成し、さらにバネ自体の軽量化を図る必要がある。かかる観点から、板バネの形状を最適化することにより、軽量化を推進可能な車両懸架用板バネが特許文献６において開示されている。この特許文献６の開示技術によれば、テーパー部の板幅を中央部及び板端部の各板厚よりも狭く形成していることから、板幅が一定なものと比較して板バネの数を減らすことなく重量を軽減させることができ、部品の製作及び管理が容易になる。
【００１２】
しかしながら、この特許文献６の開示技術によれば、より煩雑な設計が必要となり、プレス成形等の工程も複雑となることから、製造労力が過大となり、製造コストの低減を図ることができないという問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、より低い製造労力で板厚を薄くしつつ剛性を向上させることが可能な板状バネを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る板状バネは、面外方向に曲げ弾性変形可能な可動板を備える板状バネにおいて、上記可動板は、その面内長手方向（可動板の主に面外曲げ変形が生じる面内における方向を「面内長手方向」とよぶ。）のヤング率が２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る板状バネは、面外方向に曲げ弾性変形可能な可動板を備える板状バネにおいて、上記可動板は、その表面からα×ｔ0の深さに至るまでの表層、並びにその底面からα×ｔ0の深さに至るまでの底層における、面内長手方向のヤング率が２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下であることを特徴とする。
【００１６】
ここでα：０．０５〜０．４、ｔ0：可動板の板厚
【００１７】
このとき、本発明に係る板状バネにおける可動板の板厚は、０．４〜９ｍｍとしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上述した構成からなる本発明を適用した板状バネでは、大きな力が作用した場合におけるｘ方向、ｙ方向への弾性歪み量を低く抑えることが可能となる。その結果、板状バネは、大きな荷重が負荷されてもこれを弾性域内で担うことが可能となり、小さい隙間等に設置することも可能となる。このため、従来のように複雑なプレス成形等の工程も省略でき、製造労力の負担軽減を図ることが可能となる。
【００１９】
実際に本発明では、面内長手方向のヤング率を２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下と、高ヤング率で構成していることから、大きな応力に対しても板状バネの弾性変形域を小さく抑えることが可能となる。特に、この板状バネは、表層、底層と、その間に介装された中間層との間でヤング率を互いに異ならせることで、より弾性変形量を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した板状バネの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した板状バネの他の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明を適用した板状バネの可動板における拡大断面図である。
【図４】ヤング率の測定方法について説明するための図である。
【図５】ＥH並びにαの変化に対する、可動板の面外曲げ剛性Ｅs・Ｉsの関係を示す図である。
【図６】本発明を適用した板状バネの詳細なバネ変形特性について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
本発明を適用した板状バネ１は、例えば各種建築構造物や精密機器、動力機械等に適用されるいわゆる板バネ、皿バネ等に代表される板状バネに適用されるものである。
【００２３】
図１は、本発明を適用した板状バネ１の一例を示す斜視図である。この板状バネ１は、面外方向ｘに曲げ弾性変形可能な可動板１１を少なくとも備えている。ちなみに、ここでいうところの面外方向ｘは、可動板１１に対して直交する、いわゆる法線ベクトル方向を意味する。この可動板１１は、平板で構成されている。また、この板状バネ１は、この可動板１１に対して略垂直方向に延長された支持板１２を必要に応じて設けるようにしてもよい。
【００２４】
図２は、本発明を適用した板状バネ２の他の一例を示す斜視図である。この板状バネ２は、面外方向ｙに曲げ弾性変形可能な可動板２１を少なくとも備えている。この可動板２１は、断面湾曲状に折り曲げられた曲面を持つ板で構成されている。即ち、この板状ばねにおける板の意味するところは、平面のみならず曲面も含まれる。ここでいうところの面外方向ｙは、可動板１１に対して直交する方向を意味する。この板状バネ２は、この可動板２１に対して略垂直方向に延長された支持板２２を必要に応じて設けるようにしてもよい。
【００２５】
以下、この可動板１１、２１の構成については、上述した可動板１１を例にとり説明をすることとし、可動板２１の説明は、これを引用することとする。
【００２６】
この可動板１１は、製造上の理由から、板厚ｔ0が０．４〜９ｍｍとされていることが望ましく、また板厚ｔ0が１〜６ｍｍとされていることが更に望ましい。また図３に示す拡大断面図に示すように、その表面３１ａから形成された表層３１と、その底面３２ａから形成された底層３２とを備えている。また、この表層３１と底層３２との中間には、中間層３３が形成されている。
【００２７】
表層３１、底層３２の深さは、あくまでこの可動板１１、２１の板厚ｔ0の関係において決定される。表層３１は、α＝０．０５〜０．４としたとき、その表面３１ａから板厚α×ｔ0の深さに至るまで形成されている。また底層３２は、α＝０．０５〜０．４としたとき、底面３２ａから板厚α×ｔ0の深さに至るまで形成されている。
【００２８】
このαを０．０５〜０．４とした理由は、後段の実施例において詳述するが、αが０．０５未満であると可動板１１の面外曲げ剛性の向上を図ることができず、またαが０．４を超えてしまうと、その効果が飽和してしまうためである。なお、αの上限値として０．４を定めているが、これは製造上の理由によるものである、α＞０．４としても構造的な効果は発揮させることができるため、本願範囲に含むものとする。
【００２９】
そして、この表層３１、底層３２は、中間層３３と比較して、そのヤング率が異なるものとされている。ここでいうヤング率とは、図１〜３に示すように、可動板１１、２１の面内長手方向をＡとしたとき、このＡ方向に引張り変形を加えた場合における、当該Ａ方向への負荷応力との関係で求められる剛性率である。なお、この面内長手方向Ａは、あくまで可動板１１、２１においてその平面形態が長方形とされている場合、主に面外曲げ変形が生じる面内における方向を意味するものである。
【００３０】
本発明を適用した板状バネ１、２においては、この表層３１、底層３２における、可動板１の面内長手方向のヤング率について、２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下としている。これに対して中間層３３におけるヤング率は、２１５ＧＰａ以下とされている。即ち、この板状バネ１は、高ヤング率の表層３１、底層３２と、その間に介装された低ヤング率の中間層３３により形成されることになる。
【００３１】
なお、本発明を適用した板状バネ１、２は、可動板１１、２１は、上述したように表層３１と底層３２のみ高ヤング率で構成する場合に限定されるものではなく、可動版１１、２１全体を高ヤング率で構成するようにしてもよい。かかる場合においても同様に、可動板１１、２１は、その面内長手方向のヤング率が２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下とされている。
【００３２】
上述した構成からなる本発明を適用した板状バネ１、２では、大きな力が作用した場合におけるｘ方向、ｙ方向への弾性歪み量を低く抑えることが可能となる。その結果、板状バネ１、２は、大きな荷重が負荷されてもこれを弾性域内で担うことが可能となり、小さい隙間等に設置することも可能となる。実際に本発明では、面内長手方向のヤング率を２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下と、高ヤング率で構成していることから、大きな応力に対しても板状バネの弾性変形域を小さく抑えることが可能となる。特に、この板状バネ１は、表層３１、底層３２と、その間に介装された中間層３３との間でヤング率を互いに異ならせることで、より弾性変形量を低減させることが可能となる。
【００３３】
従って、本発明を適用した板状バネ１、２は、特に近年において小型化の傾向が強い精密機器、動力機械等における小さい隙間に対しても適用することができる。
【００３４】
なお、このヤング率の値は、例えばＪＩＳＺ２２８０に準拠した常温での横共振法に基づき計測したＬ方向ヤング率の値、または静的引張試験法に基づき計測した圧延方向（Ｌ方向）のヤング率の値から得られるものであってもよい。
【００３５】
この可動板１１のヤング率の測定をＪＩＳＺ２２８０に準拠した常温での横共振法、あるいは静的引張試験法に基づき行う場合について以下説明をする。
【００３６】
横共振法では、図４(a)に示すように、試料を固定せずに図中矢印Ｊ方向に振動を加え、発振機の振動数を徐々に変化させて一次共振振動数を測定して下記（１）式よりヤング率を算出する。
Ｅ＝０．９４６×（ｌ／ｈ）3×ｍ／ｗ×ｆ2 ・・・・・・・・・・（１）
【００３７】
ここで、Ｅ：動的ヤング率（Ｎ／ｍ2）、ｌ：試験片の長さ（ｍ）、ｈ：試験片の厚さ（ｍ）、ｍ：質量（ｋｇ）、ｗ：試験片の幅（ｍ）、ｆ：横共振法の一次共振振動数 （ｓ-1）、である。
【００３８】
静的引張ヤング率試験法では、ＪＩＳＺ２２０１に準拠した引張試験片を用いて、素材降伏強度の１／２に相当する引張応力レベルまで５回繰り返し引張力を加え測定した応力−ひずみ線図の傾きに基づき算出する。測定のバラツキを排除するため、５回の計測結果のうちの最大値および最小値を除いた３つの計測値の平均値として算出した値を鋼材のヤング率とするのが一般的である。
【００３９】
ここで、ヤング率が２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下となる材料としては、例えば、以下に説明する高ヤング率鋼板を用いるようにしてもよい。
【００４０】
例えば、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：２．５０％以下、Ｍｎ：０．１０〜３．００％、Ｐ：０．１５０％以下、Ｓ：０．０１５０％以下、Ａｌ：０．１５０％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、Ｔｉ：０．００２〜０．１５０％を含有し、下記（２）式を満足し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、板厚中心部の｛１１２｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比が５以上である鋼板を例に挙げる。このような鋼板の幅方向を板ばねの長手方向に平行とすることで、長手方向のヤング率が２１５ＧＰａ超、２９０ＧＰａ以下を満足することが可能となる。
Ｔｉ−４８／１４×Ｎ＞０．０００５  ・・・  （２）
【００４１】
ここで、Ｔｉ、Ｎは各元素の含有量［質量％］である。
【００４２】
上記に加え、更に、鋼板の表面からの板厚方向の距離が板厚の１／６である位置の、｛１００｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比と＜１１０＞＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比との和が５以下であり、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値と｛２１１｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比の和が５以上である鋼板を例に挙げる。このような鋼板では鋼板の圧延方向と幅方向のいずれを板ばねの長手方向に平行としても本願の範囲を満足するが、圧延方向を平行することで、より高い効果を得ることが可能である。
【００４３】
また、上述した成分および式により規定される高ヤング率鋼板に限定される訳ではなく、上述した鋼材の元素成分に加えてにさらに質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．０１００％を含有する高ヤング率鋼板を使用するようにしてもよい。
【００４４】
さらに、上述の各成分の鋼材の元素成分に加えて、質量％で、Ｃｒ：０．０１〜３．００％、Ｗ：０．０１〜３．００％、Ｃｕ：０．０１〜３．００％、Ｎｉ：０．０１〜３．００％の１種又は２種以上を更に含有させた高ヤング率鋼板を使用するようにしてもよい。またこれらの鋼材にさらに質量％で、Ｍｏ：０．０１〜１．００％を含有する高ヤング率鋼板を使用するようにしてもよい。
【００４５】
更には、上述した各成分に、下記（３）式を満足する元素を含有させるようにしてもよい。
４≦３．２Ｍｎ＋９．６Ｍｏ＋４．７Ｗ＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ≦１０・・・（３）
【００４６】
ここで、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒは各元素の含有量［質量％］である。
【００４７】
また、上述した成分に、質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．１０００％、Ｒｅｍ：０．０００５〜０．１０００％、Ｖ：０．００１〜０．１００％の１種又は２種以上を含有するようにしてもよい。
【００４８】
また、上述したいずれかの成分による高ヤング率鋼板であって、鋼板の板厚方向の中央部の、｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）が１５以下、｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比（Ｂ）が５以上、かつ（Ｂ）／（Ａ）＜１．００を満足する高ヤング率鋼板を使用するようにしてもよい。
【００４９】
また、これらの高ヤング率鋼板は熱延鋼板、冷延鋼板のいずれを使用してもよい。また、溶融亜鉛メッキを施した溶融亜鉛メッキ鋼板、あるいは合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を使用するようにしてもよい。
【実施例１】
【００５０】
以下、本発明を適用した板状バネ１において、可動板１１、２１について表層ヤング率が高い鋼板を用いる場合の面外曲げ剛性Ｅs・Ｉsの考え方について説明をする。
【００５１】
可動板１１、２１全体の面外曲げ剛性は以下のように示される。
【００５２】
Ｅs・Ｉs ＝ ＥH・ＩH＋ＥN・ＩN・・・・・・（４）
ここでＥH  ：  表層３１、底層３２の鋼材のヤング率
ＩH  ：  表層３１、底層３２の鋼材の、Ａ方向まわりの断面二次モーメント
ＥN  ：  中間層３３の鋼材のヤング率
ＩN  ：  中間層３３の、Ａ方向まわりの断面二次モーメント
【００５３】
可動板１１、２１全体の厚さをｔo、高ヤング率で構成される表層３１の厚さをα・ｔo、高ヤング率で構成される底層３２の厚さをα・ｔo、表層３１と底層３２の合計値を２α・ｔoとしたとき、ＩH、ＩNは以下のように表すことができる。
ＩH  ＝  ｂ・（ｔｏ3 −（１−２α）ｔｏ）3／１２・・・・・・（５）
ＩN  ＝  ｂ・（（１−２α）・ｔｏ）3／１２・・・・・・（６）
【００５４】
各式（５）、（６）を、式（４）に代入することにより、可動板１１、２１の面外曲げ剛性Ｅs・Ｉsは下記（７）式となる。
Ｅs・Ｉs  ＝  ＥH・ｂ・（ｔｏ3 −（１−２α）ｔｏ）3／１２  ＋  ＥN・ｂ・（（１−２α）・ｔｏ）3／１２・・・・・・（７）
【実施例２】
【００５５】
次に、本発明を適用した板状バネ１において、ＥHの下限を２１５ＧＰａ超とした理由について説明をする。以下の例では、平面で構成される可動板１１を例にとり説明をする。
【００５６】
図５は、ＥHの値を、２０５ＧＰａから２８５ＧＰａまで変化させたときの、αの変化に対する、可動板１１の面外曲げ剛性Ｅs・Ｉsの関係を示している。グラフの横軸はαを、縦軸はＥHが２０５ＧＰａを１とした場合に対するＥs・Ｉsの比率を示している。なお、α＝０．５の場合は、可動板１１断面全体のヤング率がＥHになることを意味していることからα＞５０％となることはない。
【００５７】
図５の結果から、αが上昇するにつれて可動板１１の面外曲げ剛性Ｅs・Ｉsが増加する傾向となることが分かる。またαが０．４を超えると、可動板１１の面外曲げ剛性Ｅs・Ｉsの上昇はほとんど見られなくなることが分かる。このため、本発明においては、αの上限を０．４としている。α＞０．４としても構造的な効果は発揮されるが、製造難度が高くなるため、理想的な値としてαの上限を０．４としているが、α＞０．４としても良い。これに対して、このαが０．０５未満では、ＥHの値が２８５ＧＰａであっても、可動板１１の面外曲げ剛性Ｅs・Ｉsが１．１未満となってしまい、面外曲げ剛性向上を図ることができない。このため、本発明においては、αの下限を０．０５としている。また、ＥHの値が大きければ、αの値は小さくても十分な改良効果があり、ＥH＝２６５ＧＰａとなる高ヤング率鋼板を用いれば、α=０．２と比較的小さくても、板ばねの曲げ剛性Ｅs・Ｉs は約２３％向上することが分かる。
【実施例３】
【００５８】
以下、板状バネ１の詳細なバネ変形特性について説明をする。板状バネ１における可動板１１のばね定数をｋとする。また図６（ａ）に示す各種寸法からなる可動板１１の先端に対して図中矢印Ｐ方向に荷重を負荷した場合、当該荷重点の荷重方向の変位δは以下のように算出することができる。
【００５９】
ばね定数：ｋ ＝（３Ｅs・Ｉs）／Ｌ3
変形量：  δ＝ｋ・Ｐ
【００６０】
例えば、ｔｏ＝１．６mm、可動板１１の長さＬ＝３０ｍｍの寸法を有し、ＥH＝２３５ＧＰａ、α＝２５％となる高ヤング率鋼板を用いた場合、一般的な鋼材（Ｅ＝２０５ＧＰａ）を用いた場合に比べ、板厚を増大させることなく、ばね定数ｋを約１３％増加させることができ、変形δを約１１％低減させることができる。逆に、ばね定数ｋ、変形δを保ったままで、板厚を１．６０ｍｍから１．５４ｍｍへと低減させることもできる。なお、この例では、板状バネ１における支持板１２は、他部材に接合された状態を前提としている。
【実施例４】
【００６１】
以下、板状バネ２の詳細なバネ変形特性について説明をする。板状バネ２における可動板２１のばね定数をｋとする。また図６（ｂ）に示す各種寸法からなる可動板２１の先端に対して図中矢印Ｐ方向に荷重を負荷した場合、当該荷重点の荷重方向の変位δは以下のように算出することができる。
【００６２】
ばね定数：ｋ ＝（４Ｅs・Ｉs）／（π・ｒ3）
変形量  ：δ＝ ｋ・Ｐ
【００６３】
例えば、ｔｏ＝２・３mm、ｒ＝３０ｍｍの寸法を有し、ＥH＝２４５ＧＰａ、α＝３０％となる高ヤング率鋼板を用いた場合では、一般的な鋼材（Ｅ＝２０５ＧＰａ）を用いた場合に比べ、板厚を増大させることなく、ばね定数ｋを約１８％増加させることができ、また変形δは約１５％低減させることができる。逆に、ばね定数ｋ、変形δを保ったままで、板厚を２．３ｍｍから２．１７ｍｍへと低減させることもできる。なお、この例では、板状バネ２における支持板２２は、他部材に接合された状態を前提としている。
【００６４】
また、図６（ｃ）に示すように、湾曲状に構成した可動板２１の先端を水平方向に延長させた場合について考えてみる。荷重点の荷重方向の変位δは以下で算出される。
【００６５】
ばね定数：ｋ ＝ （Ｅs・Ｉs）／ [ｒ3 ・ [ （L／r）3 ／3＋ π・（Ｌ／r）2 ／2  ＋ ２Ｌ／r ＋ π／4 ]]
変形量  ：δ＝ ｋ・Ｐ
【００６６】
例えば、ｔｏ＝３．２ｍｍ、ｒ＝２５ｍｍ、Ｌ＝２５ｍｍの寸法を有し、ＥH＝２６５ＧＰａ、α＝２０％となる高ヤング率鋼板を用いた場合では、一般的な鋼材（Ｅ＝２０５ＧＰａ）を用いた場合に比べ、板厚を増大させることなく、ばね定数ｋを約２３％増加させることができ、また変形δは約１９％低減させることができる。逆に、ばね定数ｋ、変形δを保ったままで、板厚を３．２０mmから２．９９ｍｍへと低減させることもできる。なお、この例では、板状バネ２における支持板２２は、他部材に接合された状態を前提としている。
【符号の説明】
【００６７】
１  板状バネ
１１、２１  可動板
１２、２２  支持板
３１  表層
３２  底層
３３  中間層
【図１】
2012026486.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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