壊れたバネ

「ロード イヤリング」は、道路脇にある単一のコイルを表すために使用される用語です。 このような折れたスプリングの破片は近年よく見られるようになりました。

車両のスプリングは、エネルギーを貯蔵および伝達する装置です。 ホイールとタイヤが路面に追従すると、路面のうねりやボディやシャーシの動きにスプリングが反応します。

バネレートとは、バネを1インチ圧縮するのに必要な重量を指します。 一部のバネ定数は線形であり、バネが圧縮されるとバネ定数が増加します。 たとえば、1 インチあたり 100 ポンドのスプリングがある場合、最初のインチの圧縮には 100 ポンドが必要です。 2 インチの圧縮には 200 ポンドが必要です。

漸進的なバネレートの場合、最初のインチの圧縮に必要な荷重はわずか 100 ポンドです。 ただし、スプリングが圧縮されると、スプリングレートは徐々に増加します。 次のインチの圧縮には 300 ポンドが必要になる場合があります。

プログレッシブ スプリングを作成するには、スプリング上の巻き線の直径とピッチをスプリングの特定の領域で変更します。 道路の小さな凹凸に対応できる柔らかめのスプリングレートがスプリングの端に配置されています。 スプリングの中心にあるコイルは、サスペンションとボディの大きな動きに対抗するために、より硬いスプリングレートを持っています。 ただし、スプリングレートが常にサスペンションの力に屈するため、柔らかいスプリングレートを与えるように設計された領域で疲労が発生する可能性があります。

バネはバネ鋼と呼ばれる鋼でできています。 この鋼は中または低炭素鋼です。 エンジニアリングされ鍛造されているため、大きな内包物やスケールはありません。 その結果、鋼は降伏点が高く、降伏してもすぐに元の形状に戻ることができます。

ばね鋼がばね工場に納品されると、鋼を絞り、曲げ、加熱してばねを形成することができます。 エンジニアはコイルの間隔とピッチを変更して、異なるバネレートを生成できます。 また、横荷重の吸収方法に影響を与えるバレル形状にすることで、スプリングの形状を変更することもできます。 バネの形成方法や処理方法もバネ定数に影響を与えます。 残念ながら、漸進的なスプリングの設計には、特定の領域が疲労する可能性があるという欠点が 1 つあります。 そうなるとスプリングが折れてしまう可能性があります。

スプリングの設計はさまざまな要因に合わせて調整されます。 エンジニアは、ばねの構造を説明するために周波数や振幅などの用語を使用します。 素人にとって、これらの用語は、バネがどれくらいの速度でどれくらいの距離を移動しなければならないかを意味します。 周波数と振幅は、乗り心地、車両の重心、バネ上およびバネ下重量に合わせて調整されます。

スプリングの一部の領域は体の傾きを制御するのに最適かもしれませんが、快適な乗り心地を提供するには硬すぎる可能性があります。 スプリングの多用途性を高めるために、エンジニアはコイルを段階的に調整し、圧縮または特定の力が加わったときにスプリングレートを変更することができます。

ばね鋼は原子レベルまたは分子レベルで一貫した構造ではありません。 金属の鋳造、鍛造、曲げ方法に応じて、鋼の分子構造に粒子や微細構造が発生し、それがばねの特性や性能を変化させる可能性があります。

これらの小さな構造は、サイクル中にスプリングを変化させ、弱める可能性があります。 サスペンションのこれらの動きにより、粒子と微細構造がせん断され、最終的には微細な亀裂が発生します。 次のサイクル中に亀裂が大きくなると、ばねの構造的な破損につながる可能性があります。

自動車メーカーは、荒れた路面での贅沢な乗り心地と、ドライバーがコーナーを曲がるときにスポーティな応答性を実現するサスペンションを求めています。 これを達成する唯一の方法は、プログレッシブ スプリングを使用することです。 しかし、一部の自動車メーカーはそれをやりすぎて、スプリングの寿命を損なう可能性があります。

もう 1 つの要素はサスペンションのサイクル方法であり、ドライバーや地理に依存する可能性があります。 たとえば、ドライバーが荒れた道路のある地域に住んでいる場合、平坦な道路のみを走行する同じ車両と比較した場合、スプリングが故障する可能性が高くなります。 走行距離についても同様です。

もう 1 つの要因は、ショックまたはストラットの状態です。 ショックやストラットがサスペンションの動きを制御できない場合、スプリングはより多くの動きをし、より広い範囲の動きをします。 これにより疲労率が増加する可能性があります。

スプリングが破損すると、さまざまな問題が発生する可能性があります。 最初の症状は乗り心地とハンドリングの悪さです。 これは、不均一なバネレートと車高の変化によって引き起こされます。 これには通常、ノイズとサスペンションの底付きが伴います。 ストラット用途では、コイルが不足しているとステアリングが固着する可能性があります。 最後に、場合によっては、破損したスプリングがタイヤに損傷を与え、突然のパンクを引き起こす可能性があります。

科学や工学のことはさておき、ばねは検査が必要な摩耗部品であることがわかります。 また、スプリングには実際の内部可動部品はありませんが、燃料インジェクターや電子モジュールと同じくらい複雑であることも認識する必要があります。