JP2019127945A - Coil spring and suspension device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コイルばねと、このコイルばねを用いた車両用懸架装置に関する。 The present invention relates to a coil spring and a vehicle suspension system using the coil spring.
自動車等の車両の懸架装置に使用される懸架ばねとして、コイルばねが知られている。懸架装置用のコイルばねは、最大に伸びた状態(リバウンド)と、最大に圧縮された状態(フルバンプ)との間で伸縮し、路面から車両に伝わる振動を吸収する。例えば特許文献1に記載されているニーアクションタイプの懸架装置は、ピボットを中心に上下方向に回動するアーム部材と、アーム部材と車体との間に配置されたコイルばね(懸架ばね)とを備えている。特許文献2に記載されているストラットタイプの懸架装置は、ロア側のばね座とアッパ側のばね座との間に配置されたコイルばね(懸架ばね)と、ショックアブソーバとを備えている。
A coil spring is known as a suspension spring used for a suspension system of vehicles, such as a car. The coil spring for the suspension system expands and contracts between a maximally stretched state (rebound) and a maximally compressed state (full bump) to absorb the vibration transmitted from the road surface to the vehicle. For example, a knee action type suspension device described in
当業界では、車両を軽量化する観点から懸架装置用のコイルばねを軽量化することが強く望まれている。コイルばねは、荷重が負荷された状態において素線の長さ方向各部の応力が一定でないことが知られている。このようなコイルばねを軽量化するには、応力のばらつきを可能な限り小さくすることが有効である。コイルばねの応力のばらつきを小さくする1つの手段として、例えば特許文献3に記載されているように、素線の長さ方向に大径素線部と小径素線部とを交互に形成することが提案されている。しかし大径素線部と小径素線部とを有するコイルばねを製造するには、特殊な製造設備が必要である。
In the industry, it is strongly desired to reduce the weight of the suspension coil spring from the viewpoint of reducing the weight of the vehicle. It is known that the stress of each portion in the longitudinal direction of the wire is not constant when the coil spring is loaded. In order to reduce the weight of such a coil spring, it is effective to reduce the variation in stress as much as possible. For example, as described in
従来の懸架装置では、コイルばねが圧縮された状態において、素線の長さ方向の一部に応力が特に大きなピーク部が存在することがあった。このような応力のピーク部はコイルばねの応力均等化を図る上で妨げとなる。そこで本発明者達が懸架装置用のコイルばねの応力を均等化すべく鋭意研究したところ、コイルばねのロア側座巻部の先端(ロア端末)の位置を最適化することが応力の均等化に効果があるとの知見が得られた。 In the conventional suspension device, in a state where the coil spring is compressed, a peak portion where the stress is particularly large may exist in a part in the length direction of the strand. Such a peak portion of the stress hinders the stress equalization of the coil spring. Then, when the present inventors intensively studied to equalize the stress of the coil spring for the suspension system, optimizing the position of the tip (lower end) of the lower side wound portion of the coil spring is to equalize the stress. The knowledge that it is effective was obtained.
本発明の目的は、素線に生じる応力のピークが下がり、かつ、応力のばらつきを小さくすることができるコイルばねと、車両用懸架装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a coil spring capable of reducing a peak of stress generated in a strand and reducing variation in stress, and a suspension system for a vehicle.
本発明の1つの実施形態は、螺旋形に形成された素線からなり、ロア側のばね座に支持されるロア側座巻部と、アッパ側のばね座に支持されるアッパ側座巻部と、前記ロア側座巻部と前記アッパ側座巻部との間の有効部とを有したコイルばねであって、該コイルばねが圧縮され前記素線に応力が生じた状態において、前記有効部の周方向に、前記応力のピーク部を有する第1の部分と、前記応力のピーク部とは周方向の反対側の第2の部分とを有し、かつ、前記ロア側座巻部が、前記第2の部分の下方に配置されたロア端末を具備している。 In one embodiment of the present invention, a lower side wound portion formed of a helically formed strand and supported by a lower spring seat, and an upper side wound winding supported by an upper spring seat. And a coil spring having an effective portion between the lower side coil and the upper coil, and the coil spring is compressed to generate stress in the wire. A first portion having a peak portion of the stress and a second portion opposite to the peak portion in the circumferential direction in a circumferential direction of the portion, and the lower side winding portion And a lower terminal disposed below the second portion.
前記有効部が実質的に円筒形でかつ等ピッチであり、前記有効部の周方向の一部に前記応力のピーク部を有してもよい。あるいは前記有効部のピッチがコイルばねの軸線方向に変化する不等ピッチであり、前記有効部の周方向の一部に前記応力のピーク部を有してもよい。前記有効部の全長にわたり素線径が一定であってもよい。 The effective portion may be substantially cylindrical and at an equal pitch, and may have a peak portion of the stress in a part of the effective portion in the circumferential direction. Alternatively, the pitch of the effective portion may be an unequal pitch that changes in the axial direction of the coil spring, and the stress peak portion may be included in a part of the effective portion in the circumferential direction. The wire diameter may be constant over the entire length of the effective portion.
車両用懸架装置の1つの実施形態は、ピボットを中心に上下方向に回動するアーム部材と、該アーム部材を付勢するコイルばねとを有したニーアクションタイプであって、前記コイルばねが、ロア側のばね座に支持されるロア側座巻部と、アッパ側のばね座に支持されるアッパ側座巻部と、有効部とを有している。このコイルばねが圧縮され、素線に応力が生じた状態において、前記有効部の周方向に、前記応力のピーク部を有する第1の部分と、前記応力のピーク部とは周方向の反対側の第2の部分とを有し、かつ、前記ロア側座巻部が、前記ピボットから遠い側の前記第2の部分の下方に配置されたロア端末を具備している。 One embodiment of the suspension system for a vehicle is a knee action type having an arm member pivoting up and down about a pivot and a coil spring biasing the arm member, wherein the coil spring is It has a lower side wound portion supported by the lower side spring seat, an upper side wound portion supported by the upper side spring seat, and an effective portion. In a state where the coil spring is compressed and stress is generated in the strand, the first portion having the stress peak portion in the circumferential direction of the effective portion and the stress peak portion on the opposite side in the circumferential direction And the lower end wound portion includes a lower terminal disposed below the second portion on the side far from the pivot.
車両用懸架装置の他の実施形態は、ストラットとコイルばねとを有したストラットタイプであって、前記コイルばねが、ロア側のばね座に支持されるロア側座巻部と、アッパ側のばね座に支持されるアッパ側座巻部と、有効部とを有している。このコイルばねが圧縮され、素線に応力が生じた状態において、前記有効部の周方向に、前記応力のピーク部を有する第1の部分と、前記応力のピーク部とは周方向の反対側の第2の部分とを有し、かつ、前記ロア側座巻部が、車両外側の前記第2の部分の下方に配置されたロア端末を具備している。 Another embodiment of the vehicle suspension system is a strut type having a strut and a coil spring, wherein the coil spring is supported by a lower side wound portion supported by a lower side spring seat, and an upper side spring It has an upper side wound portion supported by a seat and an effective portion. In a state where the coil spring is compressed and stress is generated in the strand, the first portion having the stress peak portion in the circumferential direction of the effective portion and the stress peak portion on the opposite side in the circumferential direction And the lower end wound portion includes a lower terminal disposed below the second portion outside the vehicle.
本実施形態のコイルばねによれば、素線のロア端末の位置を最適化したことにより、有効部に生じる応力のピーク(極大値)を下げることができ、しかも素線の応力分布のばらつき(極大値と極小値との差)を従来のコイルばねよりも小さくすることができる。 According to the coil spring of the present embodiment, by optimizing the position of the lower end of the wire, the peak (maximum value) of the stress generated in the effective portion can be reduced, and the stress distribution of the wire ( The difference between the maximum value and the minimum value) can be made smaller than that of the conventional coil spring.
以下に本発明の第1の実施形態に係るコイルばねを備えたニーアクションタイプの懸架装置1について、図1から図6を参照して説明する。なお、ニーアクションタイプの懸架装置はリンクモーションタイプと称されることもある。
Hereinafter, a knee action
図1は懸架装置1を模式的に表している。この懸架装置1は、コイルばね2と、アーム部材3とを有している。コイルばね2は、螺旋形に成形されたばね鋼からなる素線(ワイヤ)4を有している。アーム部材3は、ピボット(揺動軸)5を中心に上下方向に回動する。図1は、コイルばね2がフルバンプ位置まで圧縮された状態を示している。「フルバンプ」とは、コイルばね2が荷重によって最大に圧縮された状態である。
FIG. 1 schematically shows the
図2は、コイルばね2がリバウンド位置まで伸びた状態を示している。「リバウンド」とは、車体をリフトしたときに、コイルばね2が最大に伸びた状態である。アーム部材3は、コイルばね2の圧縮量に応じて、ピボット5を中心に上下方向に移動する。すなわちコイルばね2は、図1に示すフルバンプ位置と、図2に示すリバウンド位置との間で伸縮し、路面から車両に伝わる振動を吸収する。
FIG. 2 shows a state in which the
アーム部材3にロア側のばね座10が設けられている。ロア側のばね座10の上方にアッパ側のばね座11が設けられている。アッパ側のばね座11は、車体を構成する部材12の下面に配置されている。コイルばね2は、ロア側のばね座10とアッパ側のばね座11との間に圧縮された状態で配置され、アーム部材3を相対的に下方に付勢している。
A
コイルばね2に圧縮の荷重が負荷されると、コイルばね2の長さは自由状態の長さよりも短くなる。コイルばね2は、ロア側のばね座10によって支持されるロア側座巻部20と、アッパ側のばね座11によって支持されるアッパ側座巻部21と、座巻部20,21間の有効部22とを含んでいる。座巻部20,21の巻数は、0.5巻から0.8巻程度である。
When a compressive load is applied to the
例えばロア側の座巻部20は、素線4の下端(ロア端末4a)から例えば0.7巻付近までである。アッパ側の座巻部21は、素線4の上端(アッパ端末4b)から例えば0.8巻付近までである。有効部22は、コイルばね2が最大に圧縮されたフルバンプ状態において、互いに隣り合う素線4の巻回部どうしが互いに接することがなく、ばねとして有効に機能する部分である。素線4の径(素線径)は、座巻部20,21と有効部22とで実質的に一定である。
For example, the
図3は、コイルばね2のロア端末4aからの巻数位置と高さとの関係を表している。このコイルばね2の有効部22は等ピッチで巻かれているため、ロア端末4aからの巻数位置が増加するに従い、高さが線形に増加している。コイルばね2の総巻数は例えば6.75である。ただしこれ以外の総巻数であっても構わない。
FIG. 3 shows the relationship between the number of turns from the
図4は、コイルばね2のロア端末4aからの巻数位置とコイル内半径との関係を表している。有効部22のコイル内半径は一定である。座巻部20,21はピグテールエンド形状であるため、巻数位置に応じてコイル内半径が変化している。
FIG. 4 shows the relationship between the number of turns from the
図5は、コイルばね2を鉛直方向(例えば上方)から見た平面図である。鉛直方向は有効部22の軸線に沿う方向である。コイルばね2が図5中のC1はコイルばね2の中心を示している。図5中のC2はピボット5の回転中心軸を示している。コイルばね2の中心C1と回転中心軸C2とを結ぶ線分C3は、アーム部材3の長さ方向に延びている。
FIG. 5 is a plan view of the
図5中のθ1は、中心C1を通る線分Y1が線分C3の延長線C3´に対して時計まわり方向になす角度を示している。ロア端末4aは、回転中心軸C2の反対側すなわちピボット5から最も遠い側に配置されている。アッパ端末4bの位置は必ずしも図5に限定されるものではないが、コイルばね2の総巻数が6.75の場合は、θ1=90°の位置にアッパ端末4bが配置される。
In FIG. 5, θ1 represents an angle that the line segment Y1 passing through the center C1 makes in the clockwise direction with respect to the extension line C3 ′ of the line segment C3. The
図6中の実線L1は、第1の実施形態のコイルばね2をフルバンプ位置付近まで圧縮した状態において、素線4のロア端末4aからの巻数位置と応力との関係を示している。図6から判るように、本実施形態のコイルばね2は、ロア端末4aから3.5巻付近に、応力が極大となる応力のピーク部P1を有している。
The solid line L1 in FIG. 6 shows the relationship between the number of turns of the
この明細書では、コイルばね2を鉛直方向から見て、応力のピーク部P1を中心として周方向に片側0.25巻ずつ、計0.5巻分に対応する領域を第1の部分S1と称している。また周方向の残りの領域を第2の部分S2と称している。第2の部分S2は、応力のピーク部P1とはコイル中心を挟んで反対側の片側0.25巻ずつ、計0.5巻分に対応する領域である。
In this specification, when the
本実施形態のロア端末4aは、応力のピーク部P1とは反対側の第2の部分S2と対応する位置(第2の部分S2の下方)に存するロア端末支持部10a(図1と図2に示す)に配置されている。すなわちニーアクションタイプの懸架装置1に使われるコイルばね2において、ピボット5に近い側に応力のピークが生じる場合、ロア端末4aは、ピボット5から最も遠い側(図5においてθ1=0°)に位置するように配置される。
The lower terminal 4a of this embodiment is located at a position (below the second portion S2) corresponding to the second portion S2 opposite to the stress peak portion P1 (FIGS. 1 and 2) Shown in). That is, in the
図6中の2点鎖線L2は、従来のコイルばねのロア端末からの巻数位置と応力との関係を表している。従来のコイルばねの総巻数は、第1の実施形態のコイルばねと同様に6.75であり、図3と図4に示されるような形状である。しかし従来のコイルばねのロア端末は、応力のピーク部P2と同じ側(ピボット5に近い側)、すなわち図5においてθ1=180°の位置に配置されていた。図6に2点鎖線L2で示されるように従来のコイルばねの最大応力は1200MPaを越えており、しかも応力のばらつき(極大値と極小値の差)が約500MPaの範囲で大きく変動している。 The dashed-two dotted line L2 in FIG. 6 represents the relationship between the number of turns from the lower end of the conventional coil spring and stress. The total number of turns of the conventional coil spring is 6.75 like the coil spring of the first embodiment, and has a shape as shown in FIGS. However, the lower end of the conventional coil spring is disposed on the same side as the stress peak portion P2 (closer to the pivot 5), that is, on the position of θ1 = 180 ° in FIG. As shown by a two-dot chain line L2 in FIG. 6, the maximum stress of the conventional coil spring exceeds 1200 MPa, and the stress variation (difference between the maximum value and the minimum value) greatly fluctuates in the range of about 500 MPa. .
これに対し、第1の実施形態のコイルばね2は、図6に実線L1で示されるように最大応力が1020MPa程度に下がっており、しかも応力のばらつきが約80MPaの範囲に収まっている。このように応力分布が均等化に近付いたことにより、応力のピーク部(高応力部)に合わせて素線径を設計する必要がなく、従来のコイルばねよりも軽量化することができた。しかも本実施形態のコイルばね2の素線4は全長にわたって素線径が実質的に一定であるから、特殊な製造技術(素線径を変化させる加工)を用いることなく、応力を低減させることができた。
On the other hand, in the
図1に示されるように、コイルばね2がフルバンプ位置まで圧縮された状態において、コイルばね2のピボット5に近い部分のコイル軸方向の長さX1は、ピボット5から遠い側の部分のコイル軸方向の長さX2よりも大きい。この圧縮状態において、ピボット5に近い側に存在する素線巻回部2aの数は7である。これに対しピボット5から遠い側に存在する素線巻回部2bの数は6である。
As shown in FIG. 1, in the state where the
すなわちコイルばね2がフルバンプ位置付近まで圧縮された状態において、コイル軸方向の長さが小さい部分に配置される素線巻回部2bの数と比較して、長さが大きい部分に配置される素線巻回部2aの数が多い。その結果、コイルばね2は、フルバンプ位置付近まで圧縮された状態において、ピボット5に近い側とピボット5から遠い側とで、素線巻回部2a,2bのピッチのばらつきを小さくすることができる。このことにより、コイルばね2がフルバンプ位置まで圧縮された状態において、有効部22に胴曲りを生じることが抑制され、実質的に円筒形が維持されている。
That is, in a state where the
図7は、ニーアクションタイプの第2の実施形態に係るコイルばね(総巻数:6.5)と、従来のコイルばね(総巻数:6.5)とのそれぞれの応力分布を示している。実線L3は、第2の実施形態に係るコイルばねを圧縮した状態の応力分布であり、ロア端末から3.5巻付近に応力が極大となる応力のピーク部P3が存在している。有効部を鉛直方向から見たとき、応力のピーク部P3を中心として周方向に片側0.25巻ずつ、計0.5巻分が第1の部分である。 FIG. 7 shows respective stress distributions of the coil spring (total number of turns: 6.5) according to the second embodiment of the knee action type and the conventional coil spring (total number of turns: 6.5). A solid line L3 is a stress distribution in a state in which the coil spring according to the second embodiment is compressed, and a stress peak portion P3 where the stress becomes maximum exists around 3.5 turns from the lower end. When the effective portion is viewed from the vertical direction, a total of 0.5 turns is the first portion, with 0.25 turns on one side in the circumferential direction around the stress peak portion P3.
この第2の実施形態のロア端末は、第1の実施形態のコイルばねと同様に、応力のピーク部P3とは反対側の第2の部分の下方に配置されている。すなわちピボットから最も遠い側にロア端末が位置するように、コイルばねが配置されている。第2の実施形態のコイルばねの総巻数は6.5であるから、アッパ端末は、ピボットに近い位置(図5においてθ1=180°)に配置される。 The lower end of the second embodiment is disposed below the second portion opposite to the peak portion P3 of the stress, as in the coil spring of the first embodiment. That is, the coil spring is disposed such that the lower end is located on the side farthest from the pivot. Since the total number of turns of the coil spring of the second embodiment is 6.5, the upper end is disposed at a position close to the pivot (θ1 = 180 ° in FIG. 5).
図7中の2点鎖線L4は、従来のコイルばねの応力分布を示している。従来のコイルばねのロア端末は、応力のピーク部P4から2巻目、すなわちピーク部P4と同じ側(ピボットに近い側)に配置されていた。このような従来のコイルばねの最大応力は1300MPa付近に達しており、しかも応力のばらつきが約600MPaの範囲で大きく変動している。これに対し第2の実施形態のコイルばねは、図7に実線L3で示されるように最大応力が1100MPa程度に下がっており、しかも応力のばらつきが約100MPaの範囲に収まっている。 A two-dot chain line L4 in FIG. 7 indicates the stress distribution of the conventional coil spring. The lower end of the conventional coil spring is arranged on the second winding from the stress peak portion P4, that is, on the same side as the peak portion P4 (side closer to the pivot). The maximum stress of such a conventional coil spring has reached about 1300 MPa, and the variation of the stress varies greatly in the range of about 600 MPa. On the other hand, in the coil spring of the second embodiment, as shown by the solid line L3 in FIG. 7, the maximum stress is lowered to about 1100 MPa, and the stress variation is within the range of about 100 MPa.
図8は、ニーアクションタイプの第3の実施形態に係るコイルばね(総巻数:6.25)と従来のコイルばね(総巻数:6.25)のそれぞれの応力分布を表している。実線L5は、第3の実施形態に係るコイルばねを圧縮した状態の応力分布であり、ロア端末から3.4巻付近に応力が極大となる応力のピーク部P5が存在している。有効部を鉛直方向から見たとき、応力のピーク部P5を中心として周方向に片側0.25巻ずつ、計0.5巻分が第1の部分である。 FIG. 8 shows respective stress distributions of the coil spring (total number of turns: 6.25) according to the third embodiment of the knee action type and the conventional coil spring (total number of turns: 6.25). A solid line L5 is a stress distribution in a state in which the coil spring according to the third embodiment is compressed, and a stress peak portion P5 where the stress becomes maximum is present around 3.4 turns from the lower end. When the effective portion is viewed from the vertical direction, a total of 0.5 turns is the first portion, with 0.25 turns on one side in the circumferential direction around the stress peak portion P5.
この第3の実施形態のロア端末は、第1の実施形態のコイルばねと同様に、応力のピーク部P5とは反対側の第2の部分の下方に配置されている。すなわちピボットから最も遠い側にロア端末が位置するように、コイルばねが配置されている。第3の実施形態のコイルばねの総巻数は6.25であるから、アッパ端末は、ピボットに対して中間位置(図5においてθ1=270°)に配置される。 The lower end of the third embodiment is disposed below the second portion opposite to the peak portion P5 of the stress, as in the coil spring of the first embodiment. That is, the coil spring is disposed such that the lower end is located on the side farthest from the pivot. Since the total number of turns of the coil spring of the third embodiment is 6.25, the upper end is disposed at an intermediate position (θ1 = 270 ° in FIG. 5) with respect to the pivot.
図8中の2点鎖線L6は、従来のコイルばねの応力分布を示している。従来のコイルばねのロア端末は、応力のピーク部P6から2巻目、すなわちピーク部P6と同じ側(ピボットに近い側)に配置されていた。このような従来のコイルばねの最大応力は1300MPaを越えており、しかも応力のばらつきが約600MPaの範囲で大きく変動している。これに対し第3の実施形態のコイルばねは、図8中に実線L5で示されるように最大応力が1100MPa程度に下がっており、しかも応力のばらつきが約100MPaの範囲に収まっている。 The dashed-two dotted line L6 in FIG. 8 has shown stress distribution of the conventional coiled spring. The lower end of the conventional coil spring is disposed at the second turn from the peak portion P6 of the stress, that is, on the same side as the peak portion P6 (closer to the pivot). The maximum stress of such a conventional coil spring exceeds 1300 MPa, and the variation of the stress greatly fluctuates in the range of about 600 MPa. On the other hand, in the coil spring of the third embodiment, as shown by the solid line L5 in FIG. 8, the maximum stress is lowered to about 1100 MPa, and the stress variation is within the range of about 100 MPa.
図9は、ニーアクションタイプの第4の実施形態に係るコイルばね(総巻数:6.0)と従来のコイルばね(総巻数:6.0)のそれぞれの応力分布を表している。実線L7は、第4の実施形態に係るコイルばねを圧縮した状態の応力分布であり、ロア端末から2.4巻付近に応力が極大となる応力のピーク部P7が存在している。有効部を鉛直方向から見たとき、応力のピーク部P7を中心として周方向に片側0.25巻ずつ、計0.5巻分が第1の部分である。 FIG. 9 shows the stress distribution of the coil spring (total number of turns: 6.0) and the conventional coil spring (total number of turns: 6.0) according to the fourth embodiment of the knee action type. A solid line L7 is a stress distribution in a state in which the coil spring according to the fourth embodiment is compressed, and a stress peak portion P7 where the stress becomes maximum is present in the vicinity of 2.4 turns from the lower end. When the effective portion is viewed from the vertical direction, 0.25 windings on one side in the circumferential direction centering on the stress peak portion P7, and a total of 0.5 windings is the first portion.
この第4の実施形態のロア端末は、第1の実施形態のコイルばねと同様に、応力のピーク部P7とは反対側の第2の部分の下方に配置されている。すなわちピボットから最も遠い側にロア端末が位置するようにコイルばねが配置されている。第4の実施形態のコイルばねの総巻数は6.0であるから、アッパ端末は、ピボットから遠い位置(図5においてθ1=0°)に配置される。 The lower end of the fourth embodiment is disposed below the second portion opposite to the stress peak portion P7, as in the coil spring of the first embodiment. That is, the coil spring is arranged so that the lower end is located on the side farthest from the pivot. Since the total number of turns of the coil spring of the fourth embodiment is 6.0, the upper terminal is disposed at a position far from the pivot (θ1 = 0 ° in FIG. 5).
図9中の2点鎖線L8は、従来のコイルばねの応力分布を示している。従来のコイルばねのロア端末は、応力のピーク部P8から2巻目、すなわちピーク部P8と同じ側(ピボットに近い側)に配置されていた。このような従来のコイルばねの最大応力は1400MPaに達しており、しかも応力のばらつきが約600MPaの範囲で大きく変動している。これに対し第4の実施形態のコイルばねは、図9に実線L7で示されるように、最大応力が1200MPa以下に下がっており、しかも応力のばらつきが約100MPaの範囲に収まっている。 A two-dot chain line L8 in FIG. 9 indicates the stress distribution of the conventional coil spring. The lower end of the conventional coil spring is disposed at the second turn from the peak portion P8 of the stress, that is, on the same side as the peak portion P8 (closer to the pivot). The maximum stress of such a conventional coil spring has reached 1400 MPa, and the variation in stress varies greatly in the range of about 600 MPa. On the other hand, in the coil spring of the fourth embodiment, as shown by the solid line L7 in FIG. 9, the maximum stress is reduced to 1200 MPa or less, and the stress variation is within the range of about 100 MPa.
図10は、ニーアクションタイプの第5の実施形態に係る不等ピッチコイルばねのロア端末からの巻数位置と高さとの関係を表している。このコイルばねの有効部は不等ピッチで巻かれているため、ロア端末からの巻数位置が増加するに従い、高さが波形(非直線形状)に増加している。このコイルばねの総巻数は例えば6.75である。図11は、第5の実施形態に係るコイルばねのロア端末からの巻数位置とコイル内半径との関係を表している。 FIG. 10 shows the relationship between the number of turns and the height from the lower end of the unequal pitch coil spring according to the fifth embodiment of the knee action type. Since the effective portions of the coil spring are wound at unequal pitches, the height increases to a waveform (non-linear shape) as the number of turns from the lower end increases. The total number of turns of this coil spring is 6.75, for example. FIG. 11 shows the relationship between the number of turns from the lower end of the coil spring and the coil inner radius according to the fifth embodiment.
図12は、前記第5の実施形態に係るコイルばね(総巻数:6.75)と従来のコイルばね(総巻数:6.75)のそれぞれの応力分布を表している。実線L9は、本実施形態のコイルばねを圧縮した状態の応力分布であり、ロア端末から3.5巻付近に応力が極大となる応力のピーク部P9が存在している。有効部の鉛直方向から見たとき、応力のピーク部P9を中心として周方向に片側0.25巻、計0.5巻分が第1の部分である。本実施形態のロア端末は、第1の実施形態のコイルばねと同様に、応力のピーク部P9とは反対側の第2の部分の下方に配置されている。すなわちピボットから最も遠い側にロア端末が位置するように、コイルばねが配置されている。 FIG. 12 shows respective stress distributions of the coil spring (total number of turns: 6.75) and the conventional coil spring (total number of turns: 6.75) according to the fifth embodiment. A solid line L9 is a stress distribution in a state in which the coil spring of the present embodiment is compressed, and a stress peak portion P9 at which the stress becomes maximum exists in the vicinity of 3.5 turns from the lower end. When viewed from the vertical direction of the effective portion, the first portion is 0.25 windings on one side in the circumferential direction around the stress peak portion P9, for a total of 0.5 windings. The lower end of the present embodiment is disposed below the second portion opposite to the stress peak portion P9, as in the coil spring of the first embodiment. That is, the coil spring is disposed such that the lower end is located on the side farthest from the pivot.
図12中の2点鎖線L10は、従来のコイルばねの応力分布を示している。従来のコイルばねのロア端末は、応力のピーク部P10から2巻目、すなわちピーク部P10と同じ側(ピボットに近い側)に配置されていた。このような従来のコイルばねの最大応力は1200MPaを越えており、しかも応力のばらつきが約500MPaの範囲で大きく変動している。これに対し第5の実施形態のコイルばねは、図12中に実線L9で示されるように最大応力が1000MPaを少し上回る程度であり、しかも応力のばらつきが約100MPaの範囲に収まっている。 A two-dot chain line L10 in FIG. 12 indicates the stress distribution of the conventional coil spring. The lower end of the conventional coil spring is disposed at the second turn from the peak portion P10 of the stress, that is, on the same side as the peak portion P10 (closer to the pivot). The maximum stress of such a conventional coiled spring exceeds 1200 MPa, and the stress variation is greatly varied in the range of about 500 MPa. On the other hand, in the coil spring of the fifth embodiment, as shown by the solid line L9 in FIG. 12, the maximum stress is slightly higher than 1000 MPa, and the stress variation is in the range of about 100 MPa.
図13は、第6の実施形態に係るコイルばね100を備えたストラットタイプの懸架装置101を示している。この懸架装置101は、コイルばね100と、ショックアブソーバからなるストラット102とを備えている。コイルばね100は、螺旋形に成形されたばね鋼からなる素線104を有している。
FIG. 13 shows a strut
コイルばね100は、ロア側のばね座110とアッパ側のばね座111との間で圧縮され、ストラット102を軸線X0方向に付勢している。ストラット102の上端は、マウントインシュレータ112を介して車体113に取付けられている。ストラット102の下部にブラケット114が設けられている。ブラケット114には、車軸を支持するためのナックル部材115(一部のみ示す)が取付けられている。ストラット102は、重力の鉛直線XLに対し、上端側が車両内側に角度θ2だけ軸線X0が傾いた状態で車体113に取付けられている。ロア側のばね座110は、アッパ側のばね座111に対し、軸線X0に沿う方向に相対的に移動する。
The
コイルばね100は、ロア側のばね座110によって支持されるロア側座巻部120と、アッパ側のばね座111によって支持されるアッパ側座巻部121と、座巻部120,121間の有効部122とを含んでいる。素線104の径(素線径)は、コイルばね100の全長にわたり実質的に一定である。
The
図14は、コイルばね100のロア端末104aからの巻数位置と高さとの関係を表している。このコイルばね100の有効部122は等ピッチで巻かれているため、ロア端末104aからの巻数位置が増加するに従い、高さが線形に増加している。コイルばね100の総巻数は例えば6.0である。ただしこれ以外の総巻数であってもよい。
FIG. 14 shows the relationship between the number of turns from the lower terminal 104 a of the
図15は、前記コイルばね100のロア端末104aからの巻数位置とコイル内半径との関係を表している。有効部122のコイル内半径は一定である。座巻部120,121はピグテールエンド形状である。
FIG. 15 shows the relationship between the number of turns from the
図16は、コイルばね2を鉛直方向(例えば上方)から見た平面図である。図16中のC10はコイルばね100の中心を示している。図16中のθ3は、車両の前後方向に沿う線分Zに対し、中心C10を通る線分Y2がなす角度を示している。ロア端末104aは、車両外側(θ3=108°付近)に存するロア端末支持部130に配置されている。コイルばね100の総巻数が6.0の場合、アッパ端末104bはロア端末104aと同様に車両外側に配置されている。
FIG. 16 is a plan view of the
図17は、前記第6の実施形態のコイルばね100(総巻数:6.0)と、従来のコイルばね(総巻数:6.0)とのそれぞれの応力分布を示している。実線L11は、コイルばね100を圧縮した状態の応力分布であり、ロア端末から2.3巻付近に、応力が極大となる応力のピーク部P11が存在している。有効部122は応力のピーク部P11を有する第1の部分S1と、応力のピーク部P11とは反対側の第2の部分S2とを有している。有効部を鉛直方向から見たとき、第1の部分S1は、応力のピーク部P11を中心として周方向に片側0.25巻ずつ、計0.5巻分である。
FIG. 17 shows respective stress distributions of the coil spring 100 (total number of turns: 6.0) of the sixth embodiment and a conventional coil spring (total number of turns: 6.0). A solid line L11 is a stress distribution in a state in which the
このコイルばね100のロア端末は、第1の実施形態のコイルばねと同様に、応力のピーク部P11とは反対側の第2の部分S2の下方に配置されている。すなわちストラットタイプの懸架装置101において、車両外側にロア端末104aが位置するように、コイルばね100が配置されている。
The lower end of the
図17中の2点鎖線L12は、従来のコイルばね(総巻数:6.0)の応力分布を示している。従来のコイルばねは、図14と図15に示す形状の有効部と座巻部とを有している。そして従来のコイルばねは、ロア端末から3巻付近に応力のピーク部P12が存在している。従来のコイルばねのロア端末は、応力のピーク部P12からほぼ3巻目、すなわちピーク部P12と同じ側(図16中のθ3=290°付近)に配置されていた。 The dashed-two dotted line L12 in FIG. 17 has shown stress distribution of the conventional coiled spring (total number of turns: 6.0). The conventional coil spring has an effective portion and a wound portion shaped as shown in FIG. 14 and FIG. In the conventional coil spring, a peak portion P12 of stress exists near three turns from the lower end. The lower end of the conventional coil spring is disposed approximately on the third turn from the stress peak portion P12, that is, on the same side as the peak portion P12 (near θ3 = 290 ° in FIG. 16).
図17に2点鎖線L12で示されるように、従来のコイルばねの最大応力は、約1190MPaであり、しかも応力のばらつきが約100MPaの範囲で変動している。これに対し、本実施形態のコイルばね100の最大応力は約1170MPaに下がり、しかも応力のばらつきが約70MPaの範囲に収まっている。このようにストラットタイプの懸架装置においても、コイルばねを等応力化に近付けることが可能となり、コイルばねの軽量化を図ることができた。
As shown by a two-dot chain line L12 in FIG. 17, the maximum stress of the conventional coil spring is about 1190 MPa, and the variation of the stress fluctuates in the range of about 100 MPa. On the other hand, the maximum stress of the
なお本発明を実施するに当たり、懸架装置の具体的な構成をはじめとして、コイルばねの形状や巻数、ロア端末の位置等を本発明を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでもない。 In practicing the present invention, it goes without saying that the shape and number of turns of the coil spring, the position of the lower end, etc. can be changed without departing from the present invention, including the specific configuration of the suspension system.
1…懸架装置、2…コイルばね、3…アーム部材、4…素線、4a…ロア端末、4b…アッパ端末、5…ピボット、10…ロア側のばね座、10a…ロア端末支持部、11…アッパ側のばね座、20…ロア側座巻部、21…アッパ側座巻部、22…有効部、100…コイルばね、101…懸架装置、104…素線、104a…ロア端末、120…ロア側座巻部、121…アッパ側座巻部、122…有効部、130…ロア端末支持部、P1,P3,P5,P7,P9,P11…応力のピーク部、S1…第1の部分、S2…第2の部分。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該コイルばねが圧縮され前記素線に応力が生じた状態において、
前記有効部の周方向に、前記応力のピーク部を有する第1の部分と、前記応力のピーク部とは周方向の反対側の第2の部分とを有し、かつ、
前記ロア側座巻部が、前記第2の部分の下方に配置されたロア端末を具備したことを特徴とするコイルばね。 A lower side winding portion supported by a lower spring seat, an upper side winding portion supported by an upper spring seat, and the lower side winding portion, which is made of a strand formed in a spiral shape. A coil spring having an effective portion between the upper side end winding portion,
In a state where the coil spring is compressed and a stress is generated on the wire,
The first portion having the stress peak portion in the circumferential direction of the effective portion, and the second portion on the opposite side of the circumferential direction to the stress peak portion, and
The coil spring characterized in that the lower side wound portion includes a lower end disposed below the second portion.
螺旋形に形成された素線からなり、ロア側のばね座とアッパ側のばね座との間に圧縮された状態で配置され前記アーム部材を付勢するコイルばねと、
を有したニーアクションタイプの車両用懸架装置であって、
前記コイルばねが、
前記ロア側のばね座に支持されるロア側座巻部と、
前記アッパ側のばね座に支持されるアッパ側座巻部と、
前記ロア側座巻部と前記アッパ側座巻部との間の有効部とを有し、
前記コイルばねが圧縮され前記素線に応力が生じた状態において、
前記有効部の周方向に、前記応力のピーク部を有する第1の部分と、前記応力のピーク部とは周方向の反対側の第2の部分とを有し、かつ、
前記ロア側座巻部が、前記ピボットから遠い側の前記第2の部分の下方に配置されたロア端末を具備したことを特徴とする車両用懸架装置。 An arm member pivoting up and down about a pivot;
A coil spring comprising a strand formed in a spiral shape, arranged in a compressed state between a lower spring seat and an upper spring seat, and biasing the arm member;
It is a knee action type vehicle suspension system having
The coil spring is
A lower side wound portion supported by the lower side spring seat;
An upper side wound portion supported by the upper side spring seat;
Having an effective portion between the lower side winding part and the upper side winding part,
In a state where the coil spring is compressed and a stress is generated on the wire,
The first portion having the stress peak portion in the circumferential direction of the effective portion, and the second portion on the opposite side of the circumferential direction to the stress peak portion, and
A suspension system for a vehicle, comprising: the lower end wound portion includes a lower terminal disposed below the second portion remote from the pivot.
螺旋形に形成された素線からなり、ロア側のばね座とアッパ側のばね座との間に圧縮された状態で配置され前記ストラットを前記軸線に沿う方向に付勢するコイルばねと、
を有したストラットタイプの車両用懸架装置であって、
前記コイルばねが、
前記ロア側のばね座に支持されるロア側座巻部と、
前記アッパ側のばね座に支持されるアッパ側座巻部と、
前記ロア側座巻部と前記アッパ側座巻部との間の有効部とを有し、
前記コイルばねが圧縮され前記素線に応力が生じた状態において、
前記有効部の周方向に、前記応力のピーク部を有する第1の部分と、前記応力のピーク部とは周方向の反対側の第2の部分とを有し、かつ、
前記ロア側座巻部が、車両外側の前記第2の部分の下方に配置されたロア端末を具備したことを特徴とする車両用懸架装置。 Struts that expand and contract in a direction along the axis,
A coil spring formed of a helically formed strand and disposed in a compressed state between the lower side spring seat and the upper side spring seat, and biasing the strut in a direction along the axis;
And a strut type vehicle suspension system having
The coil spring is
A lower side wound portion supported by the lower side spring seat;
An upper side wound portion supported by the upper side spring seat;
Having an effective portion between the lower side winding part and the upper side winding part,
In a state where the coil spring is compressed and a stress is generated on the wire,
The first portion having the stress peak portion in the circumferential direction of the effective portion, and the second portion on the opposite side of the circumferential direction to the stress peak portion, and
A suspension system for a vehicle, comprising: the lower end wound portion includes a lower terminal disposed below the second portion outside the vehicle.
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