号数	ばね論文集 57 号（ 2012 年）
ページ数	pp.29-39
種類	論文
論文名	中実スタビライザの線径分布最適化
Title	Optimizing the Wire Diameter Distribution of a Solid Stabilizer Bar
著者	西沢真一1)，池田麻衣子1)，酒井忠司1)
Author	Shinichi NISHIZAWA1), Maiko IKEDA1) and Tadashi SAKAI1)
抄録	自動車懸架用スタビライザは，一般的に線径一定の丸棒材あるいはパイプ材を複雑に曲げて製品化される．このような一定線径スタビライザの場合，ロール剛性にあまり寄与しない部分や，応力が他の部分に比べて非常に低い部分も存在するが，そのような部分はスタビライザの重量を不必要に重くしている可能性がある．この線径に分布を持たせ，その分布を調整することで軽量化を図るというアイデア自体は以前から存在し，中空スタビライザでは実際に外径及び肉厚に分布を持たせたものも実用化されているが，線径”最適化”による重量低減や応力低減に関する報告は見当たらない． 本研究では，1）重量最小化，2）最大主応力最小化，3）最大せん断応力最小化，を目標に中実スタビライザの線径分布の最適化を行う．簡単なコの字形形状を持つ中実スタビライザの線径を調整することにより，一定線径時のものに比べて重量は約14％，最大主応力および最大せん断応力はそれぞれ約30％と13％の低減を実現した．重量低減には「剛性への寄与率」分布をスタビライザ全体に亘って平坦化することが必要であることがわかった．一方，応力低減には一定線径時に応力の高い箇所の線径を上げ，逆に応力の低い箇所の線径を下げることで実現できることが確認された．重量および応力最適化手法を同時に用いることで，「ある応力下での最軽量スタビライザ設計」が可能である．
Abstract	Stabilizer bars for automotive suspension systems are generally manufactured by bending either a rod with constant wire diameter (WD) or a pipe with constant outside diameter and constant thickness. This type of stabilizer bar contains portions that do not contribute to roll stiffness, or portions whose stress is much lower than the peak. Such portions may be redundant, and therefore unnecessarily increase stabilizer bar weight. Ideas for varying wire diameter distribution and reducing weight already exist, and tubular stabilizer bars have been commercialized with varied WD distribution. However, to the author’s knowledge, “optimizing” WD distribution for weight reduction or stress reduction research could not be found. In this study, the WD distribution for solid stabilizer bars is optimized such that 1) weight is minimized, 2)maximum principal stress is minimized, and 3) maximum shear stress is minimized. By optimizing the WD distribution for a simple U-shape solid stabilizer bar, weight is reduced by as much as 14%, and maximum principal stress and maximum shear stress are reduced by approximately 30% and 13%, respectively. It has been determined that weight reduction is achieved by flattening the “contribution to eye deflection” for each small portion throughout the stabilizer bar. On the other hand, stress reduction can be achieved by reducing the WD for areas of low stress and increasing the WD for areas of high stress. By combining the weight optimization method and the stress optimization method, it is possible to design “a lightest stabilizer bar given a certain stress limit.
著者の所属
Belonging	1)NHK International Corporation
Key Words	Stabilizer Bar, Optimal Wire Diameter Distribution, Weight Reduction, Stress Reduction