CN108027003A - 悬架用螺旋弹簧 - Google Patents

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Abstract

一种悬架用螺旋弹簧12，具有绕成螺旋状的由弹簧钢制成的导线30，并被压缩于上部弹簧座13和下部弹簧座14之间。螺旋弹簧12包括上部12a和下部12b。螺旋弹簧12的上部12b上形成有正极节距的绕组端部31。该绕组端部31的前端上形成有终端点强抵接部35。终端点强抵接部35在一个点与上部弹簧座13相接，所述一个点相对于线圈中心轴X1向汽车内侧偏移。线圈弹簧12的下部12b上形成有与下部弹簧座14相接的末端旋转部40，所述下部弹簧座14位于向汽车外侧偏移的位置上。

Description

悬架用螺旋弹簧
技术领域
本发明涉及用于汽车等汽车的悬架机构的悬架螺旋弹簧。
背景技术
汽车的汽车悬架机构一般具有例如悬架用螺旋弹簧(以下仅称为螺旋弹簧)、上部弹簧座和下部弹簧座。所述上部弹簧座配置于所述螺旋弹簧的上部。所述下部弹簧座配置于所述螺旋弹簧的下部。这些上部弹簧座和下部弹簧座之间压缩有螺旋弹簧。并且螺旋弹簧根据负荷的大小进行伸缩。
作为悬架机构的一个例子已知有麦弗逊式支柱式的悬架机构。麦弗逊式支柱式的悬架机构包含有螺旋弹簧和支柱(减震器)。螺旋弹簧配置于上部弹簧座和下部弹簧座之间。支柱配置于螺旋弹簧的内侧。并且随着相应的负荷增大减小所述螺旋弹簧伸缩的同时，支柱也跟着伸缩。
在麦弗逊式支柱式的悬架机构中，支柱的中心轴相对于力输入的作用线进行偏离并形成一个角度，所述力输入作用线通过连接轮胎的接地点和支柱的上端而得到。由于这个原因，可以知道横向力(弯曲支柱的分力)会作用于支柱，并且该横向力会增加支柱的滑动阻力。下列专利文献1-6中，公开了减少支柱的滑动阻力的方法。在已知的技术中，通过使螺旋弹簧的反作用力线的位置尽可能地沿着力输入作用线，来减少产生在支柱上的横向力。在本说明书中相反作用力线的位置也被称为负重轴。
专利文献
专利文献1实公昭58-32970号公报
专利文献2欧洲专利公开728602号说明书
专利文献3专利第3515957号公报
专利文献4专利第4336203号公报
专利文献5特开2013-173536号公报
专利文献6特开2014-237431号公报
发明内容
本发明需要解决的课题
在专利文献1中，使位于螺旋弹簧下部的末端旋转部的直径小于有效部分的线圈直径，并且使螺旋弹簧的有效部分向相对于支柱中心轴的汽车外侧偏移。但是，由于使螺旋弹簧的有效部分向相对于支柱中心轴的汽车外侧偏移，则将含有螺旋弹簧的悬架机构配置于车身中需要更大的空间。
在专利文献2中，通过弯曲螺旋弹簧上端附近和下端附近的导线，在螺旋弹簧的两端部分别形成连接下部弹簧座和上部弹簧座的突出部。将从这些突出部到导线两端的部分分别作为负极节距的弯曲部。但是，从负极节距的弯曲部到导线的末端部分是不能起到弹簧作用的部分。因此，螺旋弹簧的质量会增加，其大小相当于设置的弯曲部的量。
在专利文献3中，螺旋弹簧的有效部分的节距角随着每一匝导线的匝数位置而改变。该螺旋弹簧在组装于悬架机构的使用状态下，通过施加在横向(线圈的直径方向)上的载荷，使之产生初始侧向力和力矩。进一步地，在这种状态下，螺旋弹簧的两端分别由上部弹簧座和下部弹簧座牢固地保持，螺旋弹簧在维持该状态的同时被压缩。因此，专利文献3的螺旋弹簧必须在组装到悬架机构时在横向(线圈的直径方向)上给予预负荷。这样的话，将螺旋弹簧组装到悬架机构就变得不容易。但是，由于螺旋弹簧的两端上，分别存在有无法起到弹簧作用的末端旋转部，螺旋弹簧的质量会增加，其大小相当于这些末端旋转部的量。
在专利文献4中，在螺旋弹簧的末端旋转部形成有多个突出部，根据附加于螺旋弹簧上的负重，导线与不同的突出部相接。例如随着负重的增加，导线末端的较远侧突出部与弹簧座相接。因此，一旦附加于螺旋弹簧上的负重变化的话，末端旋转部和弹簧座的接触位置也会变化。从而，反作用力线的位置(负重轴)也会变化。
在专利文献5中，相对支柱中心轴，将螺旋弹簧设置成向汽车外侧偏移。因此，将含有螺旋弹簧的悬架机构配置于身体中所需要的空间将会变大。
在专利文献6中，在螺旋弹簧的上部和下部分别设置有无法起到弹簧作用的负极节距(逆节距)的末端旋转部。因此，螺旋弹簧的质量会增加，其大小相当于负极节距的末端旋转部的量。
不只是麦弗逊式支柱式的悬架机构，在其他类型的悬架机构中，根据汽车的不同，希望螺旋弹簧的反作用力线的位置(负重轴)相对于线圈中心轴向所期望的方向上倾斜的情况也是有的。
因此，本发明的目的在于提供一种能够使反作用力线的位置相对于线圈中心轴向所期望的方向倾斜，并且，可以减轻重量的悬架用螺旋弹簧。
解决课题的手段
在本发明的我个实施例中，悬架用螺旋弹簧是一种由绕成螺旋形的导线组成，并且在上部弹簧座和下部弹簧座之间压缩的悬架用螺旋弹簧，所述导线的上部配备有正极节距的末端旋转部，该末端旋转部的前端设置有终端点强抵接部，所述终端点强抵接部在一个点上与所述上部弹簧座相接，所述一点为相对于线圈中心轴向线圈直径方向偏移的一点，并且，在所述导线的下部中，在和所述终端点强抵接部相反的位置(例如汽车外侧)配备有与所述下部弹簧座相接的末端旋转部。
在该实施例中，所述末终端点强抵接部也可以与位于相对于所述线圈中心轴向汽车内侧偏移的位置上的上部弹簧座相接。为了保护弹簧座等部件，所述正极节距的所述末端旋转部也可以具有节距角，使其在负重状态下，从所述导线的前端(终端点强抵接部)开始0.4匝的区域能够与所述上部弹簧座相接。另外，所述终端点强抵接部上设有保护球，与该保护球相接的所述上部弹簧座上也可以设置耐摩擦损耗部等接收部。进一步地，该实施例可以被构造成，所述末端旋转部形成于向汽车外侧偏移的位置处，并且所述末端旋转部在未施加负重并被压缩时具有负极节距，在施加负重的状态下，由于被所述下部弹簧座压缩则变形为正极节距。
在其他的实施例中，在导线的下部具有正极节距的末端旋转部，该末端旋转部的前端具有在一个点上与下部弹簧座相接的终端强抵接部，所述一个点为相对于线圈中心轴向汽车外侧偏移的位置上的一个点，并且，在所述导线的上部具有在向汽车内侧偏移的位置上与上部弹簧座相接的末端旋转部。
发明效果
根据本发明，可以将悬架用螺旋弹簧的反作用力线的位置相对于悬架机构向所期望的方向倾斜。例如如果是麦弗逊支柱式悬架机构，因为可以使螺旋弹簧的反作用力线的位置沿着负重的力输入作用线，因此可以减轻产生于支柱上的横向力和弯曲扭力。此外，在螺旋弹簧的上部和下部中的至少一个(设置有终端点强抵接部的一方)上，可以不设置无法起到弹簧功能的末端旋转部，因此可以减轻螺旋弹簧相当于末端旋转部部分的重量。
附图说明
图1为根据第1实施例的悬架机构的纵截面图。
图2为图1中所示的悬架机构的螺旋弹簧的斜视图。
图3为根据第3实施例的螺旋弹簧的末端点强抵接部的侧视图。
图4为根据第3实施例的螺旋弹簧的末端点强抵接部的侧视图。
图5为根据第4实施例的螺旋弹簧的下部的侧视图。
图6为图5所示的螺旋弹簧在上部弹簧座和下部弹簧座之间呈压缩的状态下的示例性侧视图。
图7为根据第5实施例的悬架机构的纵截面图。
具体实施形态
以下关于第1实施例的悬架用螺旋弹簧，将结合图1和图2进行说明。
图1所示为汽车用悬架的一例，车身10(示出一部分)上设置有麦弗逊式支柱式悬架机构11。该悬架机构11配备有螺旋弹簧(压缩螺旋弹簧)12、上部弹簧座13、下部弹簧座14，起支柱作用的减震器15、安装构件16、支架18等。上部弹簧座13配置于螺旋弹簧12的上侧。下部弹簧座14配置于螺旋弹簧12的下侧。减震器15的上端通过安装构件16安装于车身10上。支架18上固定有铰接固件17。减震器15含有汽缸15a和拉杆15b。减震器15的轴线XS相对于上下方向延伸的垂线H倾斜成θ1角度。
如图1所示，螺旋弹簧12在于上部弹簧座13和下部弹簧座14之间被压缩的状态下(给予负重的状态)组装于车身10上。螺旋弹簧12有弹性地支撑从车身10的上方施加的压缩重力。螺旋弹簧12和减震器15根据负重的大小在全突起(最大压缩状态)和全反弹(最大伸展状态)之间伸缩。
从悬架机构11的上方施加的负重，经由铰接构件17被车轮(轮胎)支撑。负载的力输入作用线L1根据与轮胎接地点的关系，相对于减震器15的轴线XS向汽车外侧Vout形成有角θ2。通过该角度θ2，在减震器15上产生横向力。由于该横向力可以增加减震器15的摩擦，因此期望可以减小横向力。
图2所示为上部弹簧座13和下部弹簧座14之间配置有螺旋弹簧12的示例图。该螺旋弹簧12在于上部弹簧座13和下部弹簧座14之间呈压缩组装状态下，被安装于车身10上。当沿着线圈中心轴X1的方向施加压缩载荷P时，螺旋弹簧12向长度比自由长度(即没有施加载荷的状态下的长度)短的方向弯曲。
螺旋弹簧12的一例是由截面为圆形的弹簧钢制导线(线圈)30组成。导线30形成为螺旋状。螺旋弹簧12的一例是圆柱形螺旋弹簧。但是根据汽车的规格，可以采用各种形式的压缩螺旋弹簧，例如桶形弹簧、沙漏螺旋弹簧、锥形螺旋弹簧、不等螺距螺旋弹簧、其他形状的螺旋弹簧等。导线30的外部全体形成有防生锈的涂膜。
螺旋弹簧12的导线30具有上部12a和下部12b。上部12a和下部12b之间形成有以螺距角度α缠绕成螺旋状的线圈本体部分12c。螺距角度α可以沿着线圈中心轴X1的方向变化。可选地，螺距角度α也可以沿着线圈中心轴X1的方向基本恒定。线圈中心轴X1大致穿过线圈本体部12c的中心。
在螺旋弹簧12的上部12a中形成具有正极节距(如图2所示正节距角α1)的绕组端部31。绕组端部31的前端(上端)形成有终端点强抵接部35。终端点强抵接部35与相对于上部弹簧座13的一个点相接。即该终端点强抵接部35在相对于线圈中心轴X1向线圈直径方向、具体地汽车内侧Vin方向偏移距离Y1的位置上，与上部弹簧座13相接。优选地，上部弹簧座13和终端点强抵接部35之间的接触部上也可以设置有耐摩擦的力传递部37(如图1所示)。
螺旋弹簧12的下部12b上形成有末端旋转部。末端旋转部40的匝数例如可以是0.5匝。该末端旋转部40在相对于线圈中心轴X1向汽车外侧Vout偏移的位置上与上部弹簧座14相接。进一步地更具体地，末端旋转部40具有第1部分40a和第2部分40b。第1部分40a不管荷重P的大小总是与弹簧座14相接。因此，第1部分40a是无法起到弹簧作用的部分(非有效部分)。第2部分40b
在荷重P减小时离开弹簧座14，在荷重P增大时与弹簧座14相接。
本实施例的螺旋弹簧12在终端点强抵接部35和末端旋转部40之间压缩。终端点强抵接部35向汽车内侧Vin偏移的位置上与上部弹簧座相接。末端旋转部40向汽车外侧Vout偏移的位置上与下部弹簧座14相接。因此，反作用力线位置FLP沿着力输入作用线L1(如图1所示)的方向倾斜相对于线圈中心轴X1的角度θ3(如图2所示)。反作用力线位置FLP是线圈弹簧12的排斥负载的中心线。由于反作用力线位置FLP沿着力输入作用线L1方向倾斜，在螺旋弹簧12的顶部产生朝向汽车外侧Vout的分力。该分力能够有效消除在减震器15上产生的弯曲力矩。
而且，本实施例的螺旋弹簧12，其上部12a经由终端点强抵接部35与上部弹簧座相接。因此，螺旋弹簧12的上部12a上不需要设置末端旋转部(无法起到弹簧作用的部分)。即在本实施例的螺旋弹簧12中，除下部末端旋转部40以外，螺旋弹簧12的大致整个长度能够作为弹簧的有效部分来利用。从而，相比上部和下部均分别设有末端旋转部的传统弹簧，可以减轻质量。另外，压缩的荷重P增大时，从终端点强抵接部35开始的一定量的长度可以紧贴导线。在这种情况下，荷重大致集中于终端点强抵接部35上。
正极节距的末端旋转部31可以在自由状态下具有节距角，以在压缩的荷重施加于螺旋弹簧12的状态下，能够保护弹簧座13等。例如可以限定有绕组端部31的节距角，以使从导线30的前端的终端点强抵接部35开始到0.4匝的区域可以与弹簧座13相接。
图3所示为根据图2的实施例的螺旋弹簧12的一部分。螺旋弹簧12的前端形成有终端点强抵接部35。终端点强抵接部35上设有作为力传递部37一例的保护球50。保护球50的一例可以是由与导线30相比硬度更加大不容易磨损的材料(例如超硬度合金、高速度钢、钛合金等)制成的耐磨损球。该耐磨损球安装于导线30的前端。可选地，保护球50的材料可以使用氨基酯之类的弹性体、橡胶、高分子材料(树脂)。
与保护球50相接的弹簧座13的表面形成有接收部51等耐磨损部。接收部51中含有黑铅等固体润滑剂。除此之外的结构和作用和第1实施例(图1和图2)的螺旋弹簧12相同，和第1实施例相同的部分已用相同符号表示，在此不作详细叙述。
图4所示为根据第3实施例的螺旋弹簧12的一部分。螺旋弹簧12的前端形成有终端点强抵接部35。该终端强抵接部35上设有保护球50。与保护球50相接的弹簧座13的表面设有接收部51等耐磨损部。该接收部51上也可以形成有与可以转动的保护球50的球表面相嵌合的凹部52。除此之外的结构和作用和第2实施例(图1和图2)的螺旋弹簧12相同，和第2实施例相同的部分已用相同符号表示，在此不作详细叙述。
图5为示出根据第4实施例的螺旋弹簧12的一部分的侧视图。图6为图5所示的螺旋弹簧12在上部弹簧座13和下部弹簧座14之间呈压缩的状态下的示例性侧视图。螺旋弹簧12的上端设有终端点强抵接部35。该终端点强抵接部35在一个点上与上部弹簧座13相接，该一个点位于相对于弹簧中心轴X1向汽车内侧Vin偏移的位置上。
如图5所示，螺旋弹簧12的下部形成有末端旋转部55。该末端旋转部55在未施加负重的自由状态下为负极节距。负极节距的末端旋转部55相对于与弹簧中心轴X1呈直角的线L2，形成一个负角度(－α)。除去末端旋转部55的部分，为节距角α2的正极节距。下部末端旋转部55如图6所示，通过下部弹簧座14的支撑面14a支撑于相对于弹簧中心轴X1向汽车外侧Vout偏移的位置。下部弹簧座14的支撑面14a形成有正的倾斜角β。当螺旋弹簧12通过负重P被压缩于弹簧座13、14之间时，末端旋转部55根据支撑面14a的倾斜角，在外观上有弹簧性地变形为正极节距。通过这种的螺旋弹簧12，使反作用力线位置(负重轴)FLP沿着力输入作用线的方向倾斜。
图7为根据第5实施例悬架机构11’的示意图。螺旋弹簧12的下部末端旋转部60的前端形成有终端点强抵接部35’。该终端点强抵接部35’在相对于线圈中心轴向汽车外部Vout偏移的位置与下部弹簧座14相接。形成于螺旋弹簧12的上部的末端旋转部61在相对于线圈中心轴向汽车内部Vin偏移的位置与上部弹簧座13相接。如该实施例，在下部末端旋转部60的前端朝向汽车外侧的情况下，通过在末端旋转部60的前端形成终端点强抵接部35’，可以使反作用力线位置(负重轴)朝向所期望的方向倾斜。
正极节距的末端旋转部60在螺旋弹簧12上施加有负重的状态下，可以设定一在自由状态下的节距角，以保护弹簧座14等。例如，为使导线30的下部的终端点强抵接部35’开始的0.4匝区域与弹簧座14相接，可以设定一末端旋转部60的节距角。终端点强抵接部35’上设有如图3或图4所示的保护球50和接收点头哈腰51。
如图7所示的悬架机构11’，螺旋弹簧12的下部通过终端点强抵接部35’由下部弹簧座14支撑。因此，螺施弹簧12的下部不需要设置末端施转部。通过该结构，可以避免下部弹簧座和末端施转部之间的进入砂等硬的异物造成的损坏。除此之外的结构和作用和第1实施例(图1和图2)的悬架机构11相同，和第1实施例相同的部分已用相同符号表示，在此不作详细叙述。
根据悬架装置的规格，螺旋弹簧的反作用力线位置(负重轴)向汽车的前后方向的倾斜有时会产生横向力。当该横向力影响汽车性能时，可以在会使反作用力线位置变成纵向方向中的中立的位置上设置终端点强抵接部，来消除横向力。
工业上可利用
在实施本发明时，显而易见的是可以改变从螺旋弹簧的具体形状或配置，到终端点强抵接部的位置或形状、构成悬架装置的上部弹簧座和下部弹簧座的形状、配置等。本发明可以适用于除汽车以外的车辆悬架机构。另外，也可以适用麦弗逊式支柱以外的悬架装置的螺旋弹簧。
附图标记说明
10···车身，11、11’···悬架机构，12···螺旋弹簧(悬架用弹悬弹簧)，12a···上部，12b···下部，12c···线圈本体，13···上部弹簧座，14···下部弹簧座，15···减震器(支柱)，30···导线，31···正极节距的绕组端部，35、35’···终端点强抵接部，40···下部末端旋转部，50···保护球，51···接收部，55···负极节距的末端旋转部，60···正极节距的绕组端部，61···上部末端旋转部，vin···汽车内侧，vout···汽车外侧，X1···线圈中心轴，P···压缩负荷，L1···输入作用线，FLP···反作用力线位置(负荷轴)。

Claims (10)

1.一种悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述悬架用螺旋弹簧12由绕成螺旋状的导线30组成，是压缩于上部弹簧座13和下部弹簧座14之间的用于悬架的螺旋弹簧12；
所述导线30的上部12a设置有正极节距的绕组端部31，在该绕组端部31的顶端中设置有终端点强抵接部35，所述终端点强抵接部35在一点上与所述上部弹簧座13相接，所述一点为相对于线圈中心轴X1向线圈的径向上偏移的一点；且
末端旋转部40位于所述导线30的下部12b，所述末端旋转部40与下部弹簧座14相接，所述下部弹簧座14位于向所述终端点强抵接部35相反侧偏离的位置上。
2.根据权利要求1所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述终端点强抵接部35在相对于所述线圈中心轴X1向汽车内侧偏离的位置上，与上部弹簧座13相接。
3.根据权利要求1所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述正极节距的前端绕组端部31在负荷的状态下具有一节距角，其能够使从所述导线30的前端延伸至0.4匝的区域接触所述上部弹簧座13。
4.根据权利要求2所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述正极节距的前端绕组端部31在负荷状态下具有一节距角，其能够使从所述导线30的前端延伸至0.4匝的区域接触所述上部弹簧座13。
5.根据权利要求1所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述终端点强抵接部35中设置有保护球50，与该保护球50相接的所述上部弹簧座13上设有接收部51。
6.根据权利要求2所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述终端点强抵接部35上设置有保护球50，与该保护球50相接的所述上部弹簧座13上设有接收部51。
7.根据权利要求2-6中任一顶所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述末端旋转部40形成于向汽车外侧偏离的位置上，且该末端旋转部40在未压缩负荷的状态下是负极节距，在负荷状态下通过所述下部弹簧座14的挤压，变形为正极节距。
8.一种悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述悬架用螺旋弹簧12由绕成螺旋状的导线30组成，是压缩于上部弹簧座13和下部弹簧座14之间的用于悬架的螺旋弹簧12；
所述导线30的下部12b设置有正极节距的绕组端部60，在该绕组端部60的顶端中设置有终端点强抵接部35’，所述终端点强抵接部35’在一点上与所述下部弹簧座14相接，所述一点为相对于线圈中心轴X1向汽车外侧偏移的一点；且
末端旋转部61位于所述导线30的上部12a，所述末端旋转部61与上部弹簧座13相接，所述上部弹簧座13位于向汽车内侧偏移的位置上。
9.根据权利要求8所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述终端点强抵接部35’上设置有保护球50，与该保护球50相接的所述下部弹簧座14上设有接收部51。
10.根据权利要求8所述悬架用螺旋弹簧12，其特征在于，所述正极节距的前端绕组端部60在负荷状态下具有一节距角，其能够使从所述导线30的下端延伸至0.4匝的区域接触所述下部弹簧座14。
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