自動車産業におけるコイルスプリング試験
ショックアブソーバーと連動して、サスペンションスプリング（コイルスプリングとも呼ばれる）はシャーシとボディ間の減衰要素として機能し、現代の自動車の乗り心地と運転安全性にとって不可欠です。サスペンションスプリングは、路面からの衝撃や振動を吸収する上で重要な役割を果たします。また、車輪にトラクションを提供する必要もあります。
コイルスプリング（らせん圧縮スプリングとも呼ばれる）は、現代のサスペンションシステムの中核を成す要素です。路面の凹凸を吸収し、走行安全性とトラクション性能の向上に貢献し、快適なハンドリングを実現します。コンパクトな設計とショックアブソーバーとの併用が可能なことから、多くの車種で好まれるソリューションとなっています。
使用中、コイルスプリングは引張方向または圧縮方向に軸方向の荷重を受けます。設計段階では、スプリングは用途と車両タイプに合わせて最適化され、仕様通りに正確に機能する必要があるため、詳細な試験が行われます。現代の電気自動車の総重量は、従来の駆動システムを搭載した車両よりも一般的に重く、スプリングはさらに大きな力にさらされます。そのため、スプリングの信頼性の高い試験は極めて重要です。ツビックローエルのコイルスプリング試験システムは、独自の機能を備えており、軸方向の力だけでなく、横方向の力や力線も高精度に記録し、あらゆるスプリング特性を測定します。さらに、これらの力線や作用点は、この目的のために開発されたtestXpertソフトウェア試験プログラムでリアルタイムに表示できます。
典型的なばね特性 コイルスプリングの荷重ベクトル マルチチャンネルスプリングシステム 多軸ストラット試験 スプリングテストシステム要件 相談リクエスト 参考文献
DIN EN 15800 コイルスプリング試験における標準特性値
この欧州規格DIN EN 15800（DIN 2095に代わる規格）は、ばね硬質丸線で作られた円筒状の圧縮コイルばねの品質要件を規定しています。冷間成形圧縮ばねは、線径約16mmまで製造可能です。（EN 13906-1も参照。）
標準コイルばねの最も重要な寸法は以下のとおりです：
- ばね長さ [Lo] – 無負荷状態におけるコイルばねの公称長さ
- ばね力 [F] とばね長さ [L] は、作動範囲におけるばね特性です。
- ブロック長さ [Lc] – 完全圧縮時
- ブロック力 [Fc] – コイル（ブロック長さ）との接触時に発生する力
- ばね定数 [R]– ばね特性の増加量（変位あたりの力、N/mm単位）（ばね定数、ばね剛性、ばね硬度とも呼ばれます）
- 横力 [Fx, Fy]– 摩擦と摩耗を評価するための値
- 貫通点– 結果的に生じる力の作用線を定義します。
- 包絡円半径 [De]– 負荷状態におけるばねコイルの半径
- 中心寸法– 力のベクトルがばねの支持面を貫通する貫通点を計算します。
コイルスプリングの荷重ベクトルを測定することがなぜそれほど重要なのでしょうか？
コイルスプリングの場合、コイルの形状によりスプリングの両端に均一な荷重がかからず、複雑な多軸荷重が発生するため、荷重ベクトルは幾何学的中心軸に沿うことはありません。結果として生じる力は、ストラット取り付け面に横方向の力、傾斜モーメント、トルクを発生させ、ストラットやバルブなどの隣接部品の摩擦や早期摩耗につながる可能性があります。
そのため、標準測定に加えて、荷重ベクトル、その貫通点、水平方向の力、モーメント/トルクを正確に測定することが不可欠であり、理想的には多軸スプリング試験システムを使用します。これは、ツビックローエルのtestXpert試験ソフトウェアのそれぞれの試験プログラムでリアルタイムに表示することもできます。
ツビックローエルのマルチチャンネルスプリング試験システム
ツビックローエルは、コイルスプリングの試験を正確かつ規格に準拠した安全な方法で実施できる、世界的にもユニークなマルチチャンネルスプリング試験システムを提供しています。このシステムは9個のロードセルを搭載し、関連するモーメントも測定可能です。
- 6個の垂直センサー（上部と下部）
- 3個の水平センサー（ベースプラットフォーム）
これにより、全自動試験シーケンスにおいて、軸方向力と横方向力の同時測定、力の中心点の測定、そして関連するすべての特性値の計算が可能になります。何よりも、このシステムでは、ばねの軸の中心には決して存在せず、大きな影響を与える貫入点を特定することが可能になります。
ツビックローエルコイルばね試験システムの利点：
- 関連するすべてのばねパラメータの特定
- 自動測定サイクル
- 結果力の3D表示
- 最高の再現性
- 自由に定義可能な試験レポート
- 包絡円測定（オプション）
このシステムは、円筒ばね、樽型ばね、円錐ばね、砂時計型ばね、蜂の巣型ばねなど、あらゆるタイプのばねを試験できます。各ばねには、座屈抵抗、横方向安定性、スペース要件、振動挙動などに関する特定の要件があり、これらはすべてこのシステムを用いて確実に解析できます。
スプリングストラット（スプリングダンパーユニット）の多軸試験用スプリング試験機
このスプリング試験システムは、油圧ショックアブソーバーの減衰特性を測定するための3つの試験軸を備えています。試験機の軸によって縦方向の荷重（ホイール荷重）を加えます。カーブを曲がる際や出発やブレーキング時などに発生する水平方向の荷重と捩りモーメントは、水平に取り付けられた電機式アクチュエーターとねじりドライブによって生成されます。テスト軸は個別に、かつ独立して制御できます。様々な軸のスピードと横荷重やトルクの有無で必要な特性値を求める事が出来ます。
スプリング試験システムはどのような要件を満たす必要がありますか？
信頼性の高い試験結果を得るために、試験システムには追加の要件があります。
- 試験機は高い再現性を備えていなければなりません。これは基準スプリングを用いて測定できます。
- 圧縮プレートは、無負荷状態で高い平行度を保たなければなりません。
- 試験軸に沿った偏心荷重は、力の測定に1%を超える影響を与えてはなりません。
静的一軸試験機の検証のための校正要件を規定するEN ISO 7500-1規格を遵守する必要があります。ISO 7500-1補足2には、ばね試験機の校正要件がまとめられています。一般的に、力の校正はクラス0.5に準拠する必要があります。
