JP5229835B2 - バネ構造体 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の懸架バネやエンジンの吸気弁や排気弁に取り付けられるバネ等の種々の用途に用いられるバネ構造体に関する。

従来から、例えば、自動車や自動二輪車等においては、車輪と車体とをアーム、リンク、ロッドなどで揺動自在に連結する懸架装置が設けられており、この懸架装置においては、バネ構造体を備えた緩衝装置で、車輪の衝撃や振動が車体に伝わることを防止している。例えば、特開平１０−２６１６６号公報に開示された懸架バネ（バネ構造体）では、巻き方向が同一の２個の圧縮コイルバネが直列に配列され、かつ各圧縮コイルバネの相互に対向する端部どうしが互いに螺合し合って重ね合わされた構成をしている。そして、この懸架バネは、車体に支持される車体側チューブと、車軸を支持する車軸側チューブとの間に設置されている。また、この懸架バネには、圧縮コイルバネの重ね合わせ長さを変更可能にするためのバネ定数アジャスタが備わっている。

本発明者等は実験の結果、前述した従来の懸架バネでは、以下のような問題が存在するとの知見を得た。すなわち、懸架バネの伸縮にともなって懸架バネの両端にねじれ方向のずれやねじれ力が発生し、これにより懸架バネの両端と車体側や車輪側との当接部に余分な摩擦力が発生したり、懸架装置にねじれ力が作用したりして、緩衝装置や懸架装置の作動性に影響を及ぼすことがある。これは、懸架バネを単一の圧縮コイルバネで構成した場合でも同様である。また、懸架バネ以外の種々の用途のバネも同様の問題を備えている。
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、圧縮コイルバネの両端に伸縮によるねじれ方向のずれやねじれ力が発生することを防止するとともに、その対策に伴う新たな課題も解決することにより作動性を向上できるバネ構造体を提供することである。
上記の目的を達成するため、本発明に係るバネ構造体の構成上の特徴は、基部と、基部に対して進退する移動部との間に取り付けられるバネ構造体であって、巻き方向が異なる２個の圧縮コイルバネのそれぞれの一方の端部を基部または移動部に直接または所定の部材を介して支持させ、それぞれの他方の端部を他方の両端部間に介在させたスプリングシートの表裏両面に互いの位置を圧縮コイルバネの有効巻き開始点または素線端部を基準として２個の圧縮コイルバネの軸回り方向にずらした状態で当接させることにより、２個の圧縮コイルバネをスプリングシートを介して同軸に沿うように配置し、かつ、スプリングシートを２個の圧縮コイルバネの軸方向および軸周り方向に移動可能にしたことにある。
本発明に係るバネ構造体では、巻き方向の異なる２個の圧縮コイルバネを、スプリングシートを介して、同軸上に位置するように直列に配置している。また、スプリングシートは、２個の圧縮コイルバネの軸方向および軸周り方向移動可能になっているため、２個の圧縮コイルバネから受ける力にしたがって自由に移動できる。そして、２個の圧縮コイルバネは巻き方向が異なるため、伸縮の際、２個の圧縮コイルバネのスプリングシート側の端部同士は回動方向が同方向になりスプリングシートを軸周り方向に回動させる。このため、２個の圧縮コイルバネに生じるねじれ力がスプリングシートの回転により逃がされ、圧縮コイルバネの両端にねじれ方向のずれやねじれ力が発生せず、これによって、良好な作動性を発揮できるバネ構造体を得ることができる。
また、本発明に係るバネ構造体では、２個の圧縮コイルバネにおけるスプリングシートを介して対向するそれぞれの他方の端部の位置を、圧縮コイルバネの有効巻き開始点または素線端部を基準として、２個の圧縮コイルバネの軸回り方向にずらしている。このため、２個の圧縮コイルバネにそれぞれ大きな力が加わってバネ構造体が収縮するときに、バネ構造体の軸心に対して両側に均等に力が加わることにより２個の圧縮コイルバネは全体として直線状態を維持するようになる。なお、２個の圧縮コイルバネのそれぞれの一方の端部と基部または移動部との間に設けられる所定の部材としては、例えば、補助バネやシート部材等がある。
また、本発明に係るバネ構造体の他の構成上の特徴は、２個の圧縮コイルバネにおけるスプリングシートに当接するそれぞれの他方の端部の軸回り方向のずれを、有効巻き開始点または素線端部を基準として１８０±４５度の範囲に設定したことにある。
この場合の有効巻き開始点とは、各圧縮コイルバネの端部側部分が当接する部材から離れる点、または圧縮コイルバネの座巻部分から圧縮コイルバネの有効巻き部分が開始する点、すなわち圧縮コイルバネの端部側部分と当接部材との接触部分と非接触部分との境界点、または圧縮コイルバネの有効巻き部分と座巻部分との境界点である。また、素線端部とは、圧縮コイルバネの先端面や先端部である。このように、２個の圧縮コイルバネにおけるスプリングシートに当接する端部の軸回り方向のずれを、有効巻き開始点または素線端部を基準として設定することにより、両端部のずれ量を正確に設定することができ、これによって、より好適なバネ構造体を得ることができる。この場合の最も好ましいずれ量は、２個の圧縮コイルバネの他方の端部の有効巻き開始点または素線端部が軸回り方向に１８０度ずれていることである。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、スプリングシートにおける２個の圧縮コイルバネの端部が当接する表裏両面を平面に形成するとともに、スプリングシートに当接する２個の圧縮コイルバネの端部を、２個の圧縮コイルバネの軸に直交する平面に形成したことにある。これによると、スプリングシートを介して配置される２個の圧縮コイルバネを正確に同軸上に配置することができるため、バネ構造体の作動性をより向上できる。また、この場合、２個の圧縮コイルバネの端部とスプリングシートの表裏両面との間に互いに係合する係合部や位置決め部等を設けることもでき、これによると、圧縮コイルバネの端部をスプリングシートの適正位置に位置決めできる。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、スプリングシートを、２個の圧縮コイルバネの端部が当接する当接板部と、当接板部の表裏両面に設けられ、２個の圧縮コイルバネを同軸上に保持する同軸保持部とで構成したことにある。
この場合のスプリングシートとしては種々の形状のものを用いることができるが、例えば、スプリングシートを、環状または円板状の板部からなる当接板部と、当接板部の外周に設けられた筒状部からなる同軸保持部とで構成したものや、環状の板部からなる当接板部と、環状の当接板部の内周に設けられた筒状部からなる同軸保持部とで構成したもので構成することができる。環状または円板状の当接板部の外周に筒状部からなる同軸保持部を設けた場合には、２個の圧縮コイルバネの端部をそれぞれ筒状部の両側から筒状部内に挿入することにより、２個の圧縮コイルバネを同軸上に保持できる。また、筒状部で、２個の圧縮コイルバネにおけるスプリングシート側の端部を保護することもできる。
また、環状の当接板部の内周に筒状部からなる同軸保持部を設けた場合には、２個の圧縮コイルバネの端部をそれぞれ筒状部の両側から筒状部の外周に位置させることにより、２個の圧縮コイルバネを同軸上に保持できる。また、これによると、筒状部の内部に異物が溜まることを防止できる。このように、２個の圧縮コイルバネにおけるスプリングシートを介して対向するそれぞれの他方の端部の位置を２個の圧縮コイルバネの軸回り方向にずらすことに加えて、スプリングシートに同軸保持部を設けることにより、２個の圧縮コイルバネをより確実に同軸上に保持できる。
さらに、スプリングシートを、環状の板部からなる当接板部と、環状の当接板部の内周部から一方に延びる筒状部と、環状の当接板部の外周部から他方に延びる筒状部とで構成することもできる。この場合には、一方の圧縮コイルバネの端部を一方に延びる筒状部の外周に位置させ、他方の圧縮コイルバネを他方に延びる筒状部の内部に位置させることにより、２個の圧縮コイルバネにおけるスプリングシート側の端部が当接板部に対して軸方向からずれることを確実に防止できる。なお、本発明における当接板部の表裏両面に設けられた同軸保持部には、当接板部の外周縁部および内周縁部から当接板部の表裏両側に延びるものも含まれる。また、同軸保持部は、管状部でなくてもよく、２個の圧縮コイルバネを同軸上に保持できる構成のものであればよい。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、スプリングシートにおける２個の圧縮コイルバネの端部が位置する表裏両面に２個の圧縮コイルバネの素線端部が当接できる係合突部を形成したことにある。
これによると、係合突部に圧縮コイルバネの素線端部を当接させることによって、スプリングシートに対して圧縮コイルバネを正確に位置決めできる。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、スプリングシートに当接する２個の圧縮コイルバネの端部に被係合凹部を設けるとともに、スプリングシートにおける２個の圧縮コイルバネの端部が当接する表裏両面に２個の圧縮コイルバネの被係合凹部が係合できる係合突部を形成したことにある。
これによると、係合突部に圧縮コイルバネの被係合凹部を係合させることによって、スプリングシートに対して圧縮コイルバネを正確に位置決めできる。この場合の端部は、先端部およびその近傍部分であり、圧縮コイルバネの端面も含むものである。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、スプリングシートに当接する２個の圧縮コイルバネの端部を切り放し形状にするとともに、スプリングシートにおける２個の圧縮コイルバネの端部が当接する表裏両面に２個の圧縮コイルバネの素線端部が係合できる係合凹部を形成したことにある。
これによると、圧縮コイルバネの端部を、軸方向に直交する平面に加工することなく、切り放し端面にしたままの状態で圧縮コイルバネをバネ構造体に組み込むことができるため製造コストの低減が可能になる。また、この場合の係合凹部としては、圧縮コイルバネの端部近傍における周面と端面との少なくとも一部をそれぞれ支持できる面を備えた凹部で構成し、スプリングシートに対して圧縮コイルバネの端部が位置ずれしないようにすることが好ましい。
さらに、本発明に係るバネ構造体は、スプリングシートにおける２個の圧縮コイルバネの端部が当接する部分に周方向の位置がずれた凹部をそれぞれ設け、スプリングシートに当接する２個の圧縮コイルバネの端部がそれぞれ凹部に位置するようにすることが好ましい。この場合の端部も先端部およびその近傍部分であり、これによると、バネ構造体の軸方向の長さを短くすることができる。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、巻き方向の異なる２個の圧縮コイルバネをそれぞれ直径が異なる圧縮コイルバネで構成したことにある。これによると、バネ構造体を設置する場所にスペースの狭い部分がある場合には、直径の小さな圧縮コイルバネをスペースの狭い部分に位置させてバネ構造体を設置することができる。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、巻き方向の異なる２個の圧縮コイルバネをそれぞれ直径が異なる圧縮コイルバネで構成するとともに、スプリングシートにおける２個の圧縮コイルバネの端部が当接する部分を、軸方向の位置が異なる段違い状に形成し、２個の圧縮コイルバネに軸方向に重なり合った部分ができるようにしたことにある。これによると、バネ構造体を設置する場所にスペースの狭い部分がある場合には、直径の小さな圧縮コイルバネをスペースの狭い部分に位置させてバネ構造体を設置することができるとともに、バネ構造体の軸方向の長さを短くすることができるため、上下方向が狭い場所でも設置することができる。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、巻き方向の異なる２個の圧縮コイルバネをそれぞれ圧縮させたときに、２個の圧縮コイルバネがそれぞれ示す、たわみ量に対する回転方向のねじれ角の特性を略同じにしたことにある。これによると、２個の圧縮コイルバネが同時に伸縮する際に、それぞれ生じるねじれ角が略等しくなり、その結果、２個の圧縮コイルバネに生じるねじれ力がスプリングシートの回動により完全に逃がされ圧縮コイルバネの両端にねじれ方向のずれやねじれ力が発生することを完全に防止できる。
また、本発明に係るバネ構造体のさらに他の構成上の特徴は、外周部にバネ受け部が設けられた内側軸部と、この内側軸部に対し、軸方向に移動可能に組み付けられ、外周部にバネ受け部が設けられた外側軸部とから伸縮軸を構成し、伸縮軸における内側軸部と外側軸部とのいずれか一方を基部として、他方を移動部とし、伸縮軸の外周における両バネ受け部間に取り付けられたことにある。
この場合、伸縮軸としては、車両で用いられるダンパや、エンジンにおける吸排気弁とその吸排気弁を摺動自在に支持する弁ガイドとからなる機構を用いてもよい。また、本発明では、スプリングシートの中央に挿通孔を形成し、伸縮軸をスプリングシートの挿通孔に貫通させることもできる。

図１は、第１実施形態に係るバネ構造体を自動車の車体と前輪との間に配置した状態を示した正面図である。
図２は、バネ構造体を自動車の車体と後輪との間に配置した状態を示した正面図である。
図３は、第１実施形態に係るバネ構造体を示した正面図である。
図４は、第１実施形態に係るバネ構造体を示した断面図である。
図５は、比較例に係るバネ構造体における力が加わる位置を示した正面図である。
図６は、図５に示したバネ構造体を収縮させた状態を示した正面図である。
図７は、第１実施形態に係るバネ構造体における力が加わる位置を示した正面図である。
図８は、図７に示したバネ構造体を収縮させた状態を示した正面図である。
図９は、コイルバネのねじれ角とたわみ量との関係を示したグラフである。
図１０は、第２実施形態に係るバネ構造体の要部を示した正面図である。
図１１は、第２実施形態に係るバネ構造体の要部を示した断面図である。
図１２は、変形例１に係るバネ構造体の要部を示した正面図である。
図１３は、図１２の１３−１３断面図である。
図１４は、変形例２に係るバネ構造体の要部を示した正面図である。
図１５は、変形例２に係るバネ構造体が備える右巻きバネの下面を示した底面図である。
図１６は、第３実施形態に係るバネ構造体の要部を示した正面図である。
図１７は、第３実施形態に係るバネ構造体の要部を示した断面図である。
図１８は、第４実施形態に係るバネ構造体の要部を示した正面図である。
図１９は、第４実施形態に係るバネ構造体の要部を示した断面図である。
図２０は、第４実施形態に係るバネ構造体に含まれるスプリングシートを示しており、（ａ）は左側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図である。
図２１は、図２０（ｂ）の２１−２１断面図である。
図２２は、変形例３に係るバネ構造体の要部を示した正面図である。
図２３は、変形例３に係るバネ構造体の要部を示した断面図である。
図２４は、第５実施形態に係るバネ構造体を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
図２５は、図２４（ａ）の２５−２５断面図である。
図２６は、第５実施形態に係るバネ構造体に含まれるスプリングシートを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
図２７は、図２６（ｃ）の２７−２７断面図である。
図２８は、第６実施形態に係るバネ構造体を示した断面図である。
図２９は、第６実施形態に係るバネ構造体の要部を示した断面図である。
図３０は、第６実施形態に係るバネ構造体に含まれるスプリングシートを示した平面図である。
図３１は、第１実施形態に係るバネ構造体と、右巻きバネと左巻きバネとの配置を変えたバネ構造体とを車体に取り付けた状態を示した説明図である。
図３２は、図３１の両バネ構造体を左右配置を変えて車体に取り付けた状態を示した説明図である。
図３３は、第７実施形態に係るバネ構造体をエンジンの吸気弁と排気弁とに組み付けた状態を示した断面図である。
図３４は、第８実施形態に係るバネ構造体をエンジンの吸気弁に組み付けた状態を示した断面図である。
図３５は、第９実施形態に係るバネ構造体を示した正面図である。
図３６は、図３５のバネ構造体を収縮させた状態を示した正面図である。
図３７は、第１０実施形態に係るバネ構造体を示した正面図である。
図３８は、図３７のバネ構造体を収縮させた状態を示した正面図である。
図３９は、参考例に係るバネ構造体の要部を示した正面図である。
図４０は、図３９に示した左巻きバネと右巻きバネとの接合部分を示した説明図である。

以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて説明する。図１は同実施形態に係るバネ構造体２０を示しており、図２はバネ構造体２０ａを示している。バネ構造体２０は、自動車の車体１１の前部における左右両側に配置された前輪ＦＬ，ＦＲと車体１１との間にそれぞれ配置され、バネ構造体２０ａは、自動車の車体１１の後部における左右両側に配置された後輪ＲＬ，ＲＲと車体１１との間にそれぞれ配置されている。このバネ構造体２０，２０ａは、懸架装置の一部を構成しており、この懸架装置によって、前輪ＦＬ，ＦＲおよび後輪ＲＬ，ＲＲから車体１１に衝撃や振動が伝わることを防止している。
懸架装置における前部側部分には、請求項１２に記載のように、車体１１側に連結された基部としての内側軸部１３（図４参照）と、前輪ＦＬ，ＦＲ側に連結された移動部としての筒状の外側軸部１４（図３および図４参照）とからなる本発明に係る伸縮軸としてのダンパＤが備わっており、そのダンパＤの外周にバネ構造体２０が設置されている。なお、ダンパＤを上下逆とし、車体１１側に基部としての外側軸部１４を、前輪ＦＬ，ＦＲ側に移動部としての内側軸部１３を配置してもよい。内側軸部１３は、車体１１に固定された固定部１３ａと、固定部１３ａの中央部からゴムマウント１３ｄを介して下方に延びるピストンロッド１３ｂと、ピストンロッド１３ｂの下端外周に取り付けられたピストン１３ｃとを備えている。そして、固定部１３ａの細径になった下部の下面に、平面からなる環状の上部バネ受け部１５が形成され、上部バネ受け部１５の内周縁部から下方に向って軸方向の長さが短い係止用の円筒部１５ａが突出している。
外側軸部１４は、前輪ＦＬ，ＦＲ側のアーム１６に連結された連結部１４ａと、底部が閉塞された円筒体からなり底部が連結部１４ａに溶接されたシリンダ１４ｂと、シリンダ１４ｂの上端開口を閉塞し、ピストンロッド１３ｂを摺動自在に支持するピストンロッドガイド１４ｄと、シリンダ１４ｂの外周面における上下方向の中央よりもやや上方の位置に設けられたバネ受け部１４ｃとを備えている。バネ受け部１４ｃは、上面が平面に形成された環状の下部バネ受け部１７と、下部バネ受け部１７の内周縁部からシリンダ１４ｂに沿って上方に延びる軸方向の長さが短い係止用の円筒部１７ａとで構成されており、円筒部１７ａの内周面が、シリンダ１４ｂの外周面に係止リング１７ｂを介して固定されている。
内側軸部１３のピストン１３ｃは、外側軸部１４のシリンダ１４ｂの内周面に対して液密的に接触した状態で摺動可能になっている。また、シリンダ１４ｂの内部は、ピストン１３ｃにより、上下２室に画成されたオイル室を構成しており、さらに、オイル室は、高圧ガス室が隣接していてフリーピストンを介して常時加圧されている。そして、ピストン１３ｃには、上下面間を連通する公知の一対の流路が形成されており、この一対の流路を介してピストン１３ｃの上方と下方のオイル室間でオイルが移動することによりダンパＤに減衰力が発生する。
また、内側軸部１３の上部バネ受け部１５には、弾性材からなる蛇腹状のカバー部材１８の上端部が固定され、その下端部はフリーの状態でシリンダ１４ｂの外周上端部付近まで延在している。これにより、ピストンロッド１３ｂへの泥などの付着を防止している。なお、後述するが、カバー部材１８の上端には、シート１９ａが一体成形されており、このシート１９ａが右巻きバネ２１と上部バネ受け部１５との間に挟持されている。
バネ構造体２０は、上部バネ受け部１５と下部バネ受け部１７との間における上部側に配置された右巻きバネ２１と、下部側に配置された左巻きバネ２２と、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との間に配置されたスプリングシート２３とで構成されている。右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とは、直径、軸方向の長さ、ばね定数等がすべて同じに設定されたバネからなっている。すなわち、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とは、巻き方向が異なること以外はすべて同じ構成になっている。このため、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との回転方向のねじれ角の特性（ねじれ角とたわみ量との関係）も同じになる。
また、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２のそれぞれの両端部は、加工が施されてバネの軸方向に対して直交する平面に形成されている。そして、右巻きバネ２１の両端に座巻き部２１ａ，２１ｂが１巻き設けられ、左巻きバネ２２の両端に座巻き部２２ａ，２２ｂが１巻き設けられている。座巻き部２１ａ，２１ｂは、素線端部Ａ（図４参照）を始点に１周した線が再び素線端部Ａと密着部Ｂで隣接するまでの１巻きで、バネとして作用しない部分であり、座巻き部２２ａ，２２ｂも同様である。このような両端の座巻き部２１ａ，２１ｂや，座巻き部２２ａ，２２ｂで挟まれた中間部分は、バネとして作用する有効巻き部であり、その有効巻き開始点は、上記密着部Ｂである。以後、有効巻き開始点もＢと呼ぶ。
また、本実施形態においては、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２におけるそれぞれの両端側の有効巻き開始点Ｂは、それぞれ右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との軸回り方向に１８０度ずれた位置になるようにして右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とは形成されている。
また、スプリングシート２３は、アルミニウム等の金属材料からなる成形体で構成されており、環状の当接板部２３ａの外周に、本発明に係る同軸保持部としての円筒状の筒状部２３ｂを連結した形状をしている。当接板部２３ａは、内径がカバー部材１８の外径よりもやや大きく、外径が右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との外径と同じかそれよりもやや大きな環状の平面板部で構成されており、その上面に右巻きバネ２１の下端の平面部（座巻き部２１ｂの一部）が当接し、下面に左巻きバネ２２の上端の平面部（座巻き部２２ａの一部）が当接している。
当接板部２３ａは、上下両面が平面になっているとともに一定の厚みに形成されており、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２の軸方向に対して直交した状態で、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２の端部の平面およびそれぞれ対応する座巻き部２１ｂ，２２ａに当接している。筒状部２３ｂは、軸方向を上下に向け配置されており、その内周面における上下方向の中央部に当接板部２３ａの外周を沿わせた状態で当接板部２３ａに連結されている。そして、筒状部２３ｂの上部側内部に右巻きバネ２１の下端部が挿入され、筒状部２３ｂの下部側内部に左巻きバネ２２の上端部が挿入されている。このスプリングシート２３を介して、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とは、同軸上に位置するように保持されている。
そして、特筆すべき第１の点は、スプリングシート２３が、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とに挟持され右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とから受ける力に応じてその位置を変更することである。右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とが伸縮する際、各バネ２１，２２は縮む工程ではバネ２１，２２の巻きが緩む方向に、伸びる工程では巻きが締まる方向にねじれるため、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２のスプリングシート２３側の端部同士は、回転（ねじれ）方向が同方向になり、スプリングシート２３を軸周り方向に回動させる。このため、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とに生じるねじれ力がスプリングシート２３の回動により逃がされつつ、スプリングシート２３は、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との軸方向に移動する。これにより、圧縮コイルバネの両端に伸縮によるねじれ方向のずれやねじれ力が発生することを防止するという第１の課題は解決できる。
また、特筆すべき第２の点として、詳細は後述するが、この場合、右巻きバネ２１の下端の有効巻き開始点Ｂの位置と、左巻きバネ２２の上端の有効巻き開始点Ｂの位置を、それぞれ右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との軸回り方向に１８０度ずれた位置としている点である。なお、本実施形態では、右巻きバネ２１の上端の有効巻き開始点Ｂと、左巻きバネ２２の下端の有効巻き開始点Ｂとは、それぞれ右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との軸回り方向に１８０度ずれた位置になるようにして右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とは配置されているが、この点は本発明にとって必須ではない。
上記のように、第１実施形態では、右巻きバネ２１の下端の有効巻き開始点Ｂと左巻きバネ２２の上端の有効巻き開始点Ｂを軸回り方向に１８０度ずらしている。これにより、バネ構造体２０が収縮する際、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との境界部分がスプリングシート２３とともに軸方向に対して直交する方向へ偏移するのを防止して右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とは全体として直線状態を維持できるようになる。これにより、第１の課題に伴う新たな課題である第２の課題は解決できる。
この点を詳述すれば、例えば、図５に示した比較例に係るバネ構造体２０ｂのように、右巻きバネ２１の下端の有効巻き開始点Ｂと、左巻きバネ２２の上端の有効巻き開始点Ｂとを軸回り方向の同じ位置に位置決めした場合、バネ構造体２０ｂを収縮させると、図６の状態になって作動性に影響を及ぼすことが実験を通じて知見できた。すなわち、図５に示した黒色の矢印は、各有効巻き開始点Ｂの位置を示しており、右巻きバネ２１および左巻きバネ２２を収縮させるときには、この部分に大きな力Ｆが加わる。
このため、図６に示した白色の矢印ａの方向に力が加わって、バネ構造体２０ｂが収縮すると、大きな力Ｆがバネ構造体２０ｂの軸心に対して一方の側に片寄って加わることにより右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との境界部分がスプリングシート２３とともに、白色の矢印ｂの方向、すなわち、バネ構造体２０ｂの軸方向に対して直交する方向に偏移する。しかしながら、図７に示したバネ構造体２０のように、右巻きバネ２１の下端の有効巻き開始点Ｂと、左巻きバネ２２の上端の有効巻き開始点Ｂとを、それぞれ軸回り方向に１８０度ずらすことにより、図６に示した偏移の発生を防止できる。
図７に示した黒色の矢印も右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との各有効巻き開始点Ｂの位置を示しており、右巻きバネ２１および左巻きバネ２２が収縮するときには、この部分に大きな力Ｆが加わる。この場合、図８に示した白色の矢印ａの方向に力が加わって、バネ構造体２０が収縮すると、大きな力Ｆがバネ構造体２０ｂの軸心に対して両側に均等に加わることにより、図８に示したように、バネ構造体２０は軸方向に直線状に収縮していく。この場合、スプリングシート２３だけが、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との軸方向に対して僅かに傾くようになる。
また、図４に示したように、上部バネ受け部１５と右巻きバネ２１の上端部との間にはカバー部材１８と一体成形の環状のシート１９ａが設置され、下部バネ受け部１７と左巻きバネ２２の下端部との間には環状の弾性シート１９ｂが設置されている。これらのシート１９ａおよび弾性シート１９ｂは、バネの自励振動が車体１１に伝わらないようにするための公知のものである。なお、シートはこれに限らず、当接板部２３ａと、右巻きバネ２１および左巻きバネ２２との間に設置してもよい。
このように構成されたバネ構造体２０を備えた自動車は、走行中に、前輪ＦＬ，ＦＲ等が路面からの反発力により振動したり衝撃を受けたりしても、バネ構造体２０の作用により車体にその振動や衝撃が伝わることが防止されるとともに、ダンパＤの作動により減衰力が発生して良好な走行状態を維持できる。また、本実施形態に係るバネ構造体２０では、巻き方向の異なる右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とをスプリングシート２３を介して、同軸上に配置している。そして、スプリングシート２３は、固定されず、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との挟持のみによって支持されているため、バネ構造体２０の軸方向および軸周り方向に移動可能になっている。
このため、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とが伸縮する際に、スプリングシート２３側の端部同士は回転（ねじれ）方向が同方向になり、スプリングシート２３を軸周り方向に回動させる。これによって、バネ構造体２０は、良好な作動性を発揮することができる。また、スプリングシート２３の当接板部２３ａの上下両面が平面に形成されているとともに、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との端部がバネ構造体２０の軸方向に対して直交する平面に形成されている。このため、スプリングシート２３を介して配置される右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とを正確に同軸的に配置することができ、バネ構造体２０の作動性をより向上できる。
さらに、右巻きバネ２１の下端の有効巻き開始点Ｂと左巻きバネ２２の上端の有効巻き開始点Ｂを、それぞれ軸回り方向に１８０度ずらしたため、バネ構造体２０が収縮する際、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との境界部分がスプリングシート２３とともに、それぞれの軸方向に対して直交する方向に偏移することを防止して右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とを直線状態に維持できる。
また、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とにおけるスプリングシート２３側の端部がスプリングシート２３の筒状部２３ｂに上下から内部に挿入される。これにより、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とを同軸上に保持できるとともに、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とのスプリングシート２３側の端部を保護することができる。なお、両バネ２１，２２のスプリングシート２３との当接面を研磨して平面部を増やし、接着剤でスプリングシート２３に固着すればいっそう両バネ２１，２２の軸心合わせが確実となり、また、両バネ２１，２２とスプリングシート２３が一体となるため組付性が良好となる。
さらに、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とのたわみ量に対する回転方向のねじれ角の特性を略同じにしたため、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２との伸縮時にそれぞれ生じるねじれ角が略等しくなり、その結果、右巻きバネ２１と左巻きバネ２２とに生じるねじれ力がスプリングシート２３の回転方向に完全に逃がされて、バネ構造体２０の両端にねじれ方向のずれやねじれ力が発生することを防止できる。この特性は、図９に示したように、コイルバネのねじれ角（度）とたわみ量（ｍｍ）との関係で表すことができ、図９は、軸方向の長さが３００ｍｍ、内径が７０ｍｍ、線径が１１．５ｍｍ、有効巻き数が８．０のコイルバネを用いた場合のねじれ角とたわみ量との関係を示している。
この場合、コイルバネに外力が加わらないときには、ねじれ角およびたわみ量がともに「０」でコイルバネに変形は生じず、コイルバネに変形が生じる範囲での最大の外力が加わってねじれ角およびたわみ量がともに最大値になったときには、コイルバネの各部分間の隙間がなくなって各部分が互いに密着した状態になる。そして、「０」の状態から「密着」の状態に変化する際に、ねじれ角とたわみ量の値が小さい範囲では、たわみ量の増加よりもねじれ角の増加の方がやや多くなり、ねじれ角とたわみ量の値が大きい範囲では、たわみ量の増加よりもねじれ角の増加の方がやや少なくなるが、全体としては、ねじれ角とたわみ量とは略比例して増加していく。
図１０および図１１は、本発明の第２実施形態に係るバネ構造体３０の要部を示している。このバネ構造体３０では、スプリングシート３３が、環状の当接板部３３ａの内周縁部に、本発明に係る同軸保持部としての円筒状の筒状部３３ｂを連結して構成されている。筒状部３３ｂは、軸方向を上下に向けて配置されており、その外周面における上下方向の中央部に当接板部３３ａの内周を沿わせた状態で当接板部３３ａに連結されている。そして、当接板部３３ａの上面に右巻きバネ３１の下端部が当接し、当接板部３３ａの下面に左巻きバネ３２の上端部が当接している。また、右巻きバネ３１の下端部および左巻きバネ３２の上端部は、それぞれ筒状部３３ｂの外周面に係合している。
このバネ構造体３０のそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体２０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このバネ構造体３０によると、右巻きバネ３１の下端部および左巻きバネ３２の上端部をそれぞれ筒状部３３ｂの外周に係合させることにより、右巻きバネ３１と左巻きバネ３２とを同軸上に保持できる。また、筒状部３３ｂの内部に泥等の異物が溜まることを防止できる。このバネ構造体３０のそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体２０の作用効果と同様である。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様、両バネ３１，３２とスプリングシート３３とを接着してもよい。この場合も、バネ３１，３２におけるスプリングシート３３と当接する部分を研磨して平面を形成することが好ましい。
図１２および図１３は、前述したバネ構造体３０の変形例１に係るバネ構造体３０ａの要部を示している。このバネ構造体３０ａでは、スプリングシート３４の当接板部３４ａの所定部分に当接板部３４ａの上面側に突出する係合突部３４ｂが形成され、当接板部３４ａにおける係合突部３４ｂが形成された部分から１８０度の間隔を保った部分に、当接板部３４ａの下面側に突出する係合突部３４ｃが形成されている。また、右巻きバネ３１ａの下端の座巻き部３１ｂの素線端部は略垂直に形成された被係合面３１ｃで構成され、左巻きバネ３２ａの上端の座巻き部３２ｂの素線端部は略垂直に形成された被係合面３２ｃで構成されている。
そして、右巻きバネ３１ａは、被係合面３１ｃを係合突部３４ｂに当接させた状態で、当接板部３４ａの上面側に設置され、左巻きバネ３２ａは、被係合面３２ｃを係合突部３４ｃに当接させた状態で、当接板部３４ａの下面側に設置されている。このバネ構造体３０ａのそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体３０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このバネ構造体３０ａによると、右巻きバネ３１ａの下端部および左巻きバネ３２ａの上端部を、スプリングシート３４の適正位置に正確に１８０度ずらして位置決めすることができる。このバネ構造体３０ａのそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体３０の作用効果と同様である。なお、この場合も、第１実施形態と同様、バネ３１ａ，３２ａにおけるスプリングシート３４と当接する部分を研磨して平面を形成し、両バネ３１ａ，３２ａとスプリングシート３４とを接着してもよい。
図１４は、前述したバネ構造体３０の変形例２に係るバネ構造体３０ｂの要部を示している。このバネ構造体３０ｂでは、図１５に示したように、右巻きバネ３５の下端の座巻き部３５ａの先端側下面に被係合凹部３５ｂが形成され、左巻きバネ３６の上端の座巻き部３６ａの先端側上面に、図１５に示した被係合凹部３５ｂと同様にして、被係合凹部３６ｂが形成されている。このバネ構造体３０ｂのそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体３０ａと同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
このバネ構造体３０ｂでは、右巻きバネ３５は、被係合凹部３５ｂを係合突部３４ｂに係合させた状態で、当接板部３４ａの上面側に設置され、左巻きバネ３６は、被係合凹部３６ｂを係合突部３４ｃに係合させた状態で、当接板部３４ａの下面側に設置されている。このため、右巻きバネ３５の下端部および左巻きバネ３６の上端部を、スプリングシート３４の適正位置に正確に１８０度ずらして位置決めすることができる。このバネ構造体３０ｂのそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体３０の作用効果と同様である。この場合も、第１実施形態と同様、バネ３５，３６におけるスプリングシート３４と当接する部分を研磨して平面を形成し、両バネ３５，３６とスプリングシート３４とを接着してもよい。
なお、前述した変形例１のバネ構造体３０ａに備わっている係合突部３４ｂ，３４ｃと被係合面３１ｃ，３２ｃとからなる位置決め部や、変形例２のバネ構造体３０ｂに備わっている係合突部３４ｂ，３４ｃと被係合凹部３５ｂ，３６ｂとからなる係合部を実施形態１のバネ構造体２０に設けることもできる。
図１６および図１７は、本発明の第３実施形態に係るバネ構造体４０の要部を示している。このバネ構造体４０では、スプリングシート４３が、板金をプレスして形成されており、環状の当接板部４３ａの内周に、円筒状の筒状部４３ｂを連結するとともに、環状の当接板部４３ａの外周に、円筒状の筒状部４３ｃを連結して構成されている。この場合、筒状部４３ｂと筒状部４３ｃとで、本発明に係る同軸保持部が構成される。筒状部４３ｂは、軸方向を上下に向けて配置されており、その下端部に当接板部４３ａの内周を沿わせた状態で当接板部４３ａに連結されている。また、筒状部４３ｃは、軸方向を上下に向けて配置されており、その上端部に当接板部４３ａの外周を沿わせた状態で当接板部４３ａに連結されている。
そして、当接板部４３ａの上面に右巻きバネ４１の下端部が当接し、当接板部４３ａの下面に左巻きバネ４２の上端部が当接している。また、右巻きバネ４１の下端部は、筒状部４３ｂの外周面に係合し、左巻きバネ４２の上端部は筒状部４３ｃの内周面に係合している。このバネ構造体４０のそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体２０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このバネ構造体４０によると、右巻きバネ４１の下端部を筒状部４３ｂの外周面に係合させ、左巻きバネ４２の上端部を筒状部４３ｃの内周面に係合させることにより、右巻きバネ４１と左巻きバネ４２とを同軸上に保持できる。このバネ構造体３０のそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体２０の作用効果と同様である。この場合も、バネ４１，４２におけるスプリングシート４３と当接する部分を研磨して平面を形成し、両バネ４１，４２とスプリングシート４３とを接着してもよい。
図１８および図１９は、本発明の第４実施形態に係るバネ構造体５０の要部を示している。このバネ構造体５０では、右巻きバネ５１の下端部と左巻きバネ５２の上端部とは加工が施されずに、切り放し状態の形状になっており、スプリングシート５３が、図２０および図２１に示した環状の当接板部５３ａと円筒状の筒状部５３ｂとで構成されている。図２０（ｂ）はスプリングシート５３の平面図、図２０（ａ）は、図２０（ｂ）の左側面図、図２０（ｃ）は、図２０（ｂ）の右側面図であり、図２０（ａ）においては右側が上方で左側が下方になり、図２０（ｃ）においては右側が下方で左側が上方になっている。このスプリングシート５３は、アルミ合金や樹脂で一体成形されている。
筒状部５３ｂは、軸方向の長さが短い円筒状に形成されており、当接板部５３ａは、筒状部５３ｂの外周面に連結され、上下面にそれぞれ上下方向に変化する複数の傾斜面が形成された板部で構成されている。すなわち、この当接板部５３ａの上面のうちの図２０（ｂ）における左側半分は、図２０（ｂ）の上部から下部に向って一定の勾配で高くなった傾斜面５４で構成され、当接板部５３ａの上面のうちの図２０（ｂ）における右側半分は、中央部（図２０（ｂ）の右端）が下方に窪むようにして並んだ３個の傾斜面からなる曲面で構成されている。
当接板部５３ａの上面における図２０（ｂ）の右側半分は、図２０（ｂ）の上部から右端までの部分が前記傾斜面５４と連続するよう傾斜面５４と同じ一定の勾配で徐々に低くなった傾斜面５５で構成され、右端から図２０（ｂ）のやや下部側にかけての部分が傾斜面５５よりも大きな勾配で徐々に高くなり周方向の長さが短い傾斜面５６で構成されている。そして、図２０（ｂ）における傾斜面５６の下端から傾斜面５４の下端までの部分が傾斜面５６よりも小さな勾配で徐々に高くなった傾斜面５７で構成されている。このため、傾斜面５５と傾斜面５６との間には下方に窪んだ凹部５８が形成されている。
当接板部５３ａの下面は、上面に対して点対称に形成されており、上面の傾斜面５４，５５，５６，５７および凹部５８にそれぞれ対応する傾斜面５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａおよび凹部５８ａを備えている。凹部５８ａは、上方に向って窪んでおり、上面の凹部５８に対して周方向に１８０度の間隔を保って形成されている。この凹部５８，５８ａで、本発明に係る係合凹部が構成される。また、図１８に示したように、右巻きバネ５１の下部は傾斜面５４，５５に沿うようにしてスプリングシート５３に当接し、右巻きバネ５１の素線端部の角部は、図１８および図２１に示したように、凹部５８に位置決めされる。
同様に、左巻きバネ５２の上部は傾斜面５４ａ，５５ａに沿うようにしてスプリングシート５３に当接し、左巻きバネ５２の素線端部の角部は、図２１に示したように、凹部５８ａに位置決めされる。凹部５４，５５，５６，５８および凹部５４ａ，５５ａ，５６ａ，５８ａで本発明に係る凹部が構成される。なお、右巻きバネ５１の下部と左巻きバネ５２の上部には座巻き部は設けられてなく、右巻きバネ５１の下部は右巻きバネ５１の中央側部分と等ピッチに形成され、左巻きバネ５２の上部は左巻きバネ５２の中央側部分と等ピッチに形成されている。しかし、右巻きバネ５１および左巻きバネ５２をスプリングシート５３に当接させた状態では、以下に説明するように、実質上の有効巻き開始点が存在する。
この場合、右巻きバネ５１の下端の有効巻き開始点は、右巻きバネ５１の下部がスプリングシート５３の傾斜面５５，５４から離れる点、すなわち、右巻きバネ５１における傾斜面５４と傾斜面５７との境界部Ｃに対向する部分となり、左巻きバネ５２の上端の有効巻き開始点は、左巻きバネ５２の上部がスプリングシート５３の傾斜面５５ａ，５４ａから離れる点、すなわち、左巻きバネ５２における傾斜面５４ａと傾斜面５７ａとの境界部に対向する部分となる。この右巻きバネ５１および左巻きバネ５２には、実質上、３／４巻きの座巻き部が形成されたことになる。このバネ構造体５０のそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体２０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
このバネ構造体５０によると、右巻きバネ５１の下端部と左巻きバネ５２の上端部とを、切り放し形状にしたままの状態にしているため製造コストの低減が可能になる。また、右巻きバネ５１の下端部と左巻きバネ５２の上端部とのスプリングシート５３に当接する位置がスプリングシート５３の周方向に１８０度ずれるため、右巻きバネ５１と左巻きバネ５２とからスプリングシート５３にバランスよく力が加わるようになり、スプリングシート５３の姿勢が安定する。
また、上下のバネの切り放し形状の素線端部どうしを１８０度ずらすとともに、当接板部５３ａを上下両面に上下方向に変化する複数の傾斜面と係合凹部５８，５８ａが形成された板部で構成したため、右巻きバネ５１の下端部と左巻きバネ５２の上端部との上下方向の位置に重複する部分を設けることができ、バネ構造体５０の軸方向の長さを短くすることができる。なお、当接板部５３ａの上面と下面とに設けられた凹部５８，５８ａの周方向のずれは１８０度以外、例えば、１８０±４５度の範囲であってもよい。このバネ構造体５０のそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体２０の作用効果と同様である。
図２２および図２３は、前述したバネ構造体５０の変形例である変形例３に係るバネ構造体５０ａの要部を示している。このバネ構造体５０ａでは、スプリングシート５９が、前述したスプリングシート５３と類似の構成をしている。すなわち、このスプリングシート５３は、環状の当接板部５９ａと円筒状の筒状部５９ｂとからなっているが、当接板部５９ａの上面に断面形状が半円状の溝状凹部５９ｃが形成され、当接板部５９ａの下面に断面形状が半円状の溝状凹部５９ｄが形成されている。溝状凹部５９ｃは、右巻きバネ５１の下端部との接触面積を大きくできるように右巻きバネ５１の外周下部と略同じ形状に形成され、溝状凹部５９ｄは、左巻きバネ５２の上端部との接触面積を大きくできるように左巻きバネ５２の外周上部と略同じ形状に形成されている。また、溝状凹部５９ｃ，５９ｄの表面、右巻きバネ５１の下面および左巻きバネ５２の上面は研磨されており、そのそれぞれの研磨面に接着剤を塗布することにより、溝状凹部５９ｃと右巻きバネ５１の下端部および溝状凹部５９ｄと左巻きバネ５２の上端部とがそれぞれ接着されている。このバネ構造体５０ａのそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体５０と同一である。
これによると、右巻きバネ５１と左巻きバネ５２との軸心合わせが確実になるとともに、両バネ５１，５２とスプリングシート５３が一体となるため組付性が良好になる。このバネ構造体５０ａのそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造５０の作用効果と同様である。
図２４および図２５は、本発明の第５実施形態に係るバネ構造体６０をダンパＤに取り付けた状態を示している。このバネ構造体６０では、上方に配置される右巻きバネ６１の直径が、下方に配置される左巻きバネ６２の直径よりも大きく設定されている。すなわち、左巻きバネ６２は、前述した左巻きバネ２２等と略同じ直径および長さをしており、右巻きバネ６１はそれよりも大きな直径を備えた圧縮コイルバネで構成されている。このため、このバネ構造体６０が取り付けられるダンパＤにおいては、内側軸部６５の固定部６５ａに、右巻きバネ６１の直径に応じた上部バネ受け部６６が形成されている。ピストンロッド６５ｂは、前述した各実施形態と同様、蛇腹状のカバー部材６８で被覆されている。
また、下部バネ受け部６７は、前述したスプリングシート５３と同様の構成をしており、上面に形成された凹部６７ａに、左巻きバネ６２の下端部が位置決めされている。このバネ構造体６０では、右巻きバネ６１の上下両端部および左巻きバネ６２の上端部は、バネ構造体６０の軸方向に対して直交する平面に形成され、左巻きバネ６２の下端部は切り放し形状になっている。そして、左巻きバネ６２の下部には座巻き部は設けられていない。スプリングシート６３は、図２６および図２７に示したように、当接板部６３ａ、筒状部６３ｂおよび当接板部６３ａの上下両面にそれぞれ設けられた複数のリブ６４ａ，６４ｂで構成されている。
筒状部６３ｂは、軸方向の長さが短い円筒状に形成されており、当接板部６３ａは、筒状部５３ｂの軸方向の中央部から外周側と内周側との双方に延びる環状の板部で構成されている。そして、当接板部６３ａの内周側上面と筒状部６３ｂの内周面との間に、円周方向に等間隔で６個のリブ６４ａが形成され、当接板部６３ａの外周側下面と筒状部６３ｂの外周面との間に、円周方向に等間隔で６個のリブ６４ｂが形成されている。リブ６４ａとリブ６４ｂとは、周方向の位置をずらして配置されており、図２６（ａ）および図２６（ｃ）に示した状態で、各リブ６４ａは、それぞれ２個のリブ６４ｂの中央部に位置している。なお、リブ６４ａ、６４ｂは周方向の位置を一致させてもよい。
当接板部６３ａの上下面はそれぞれ平面状に形成されており、当接板部６３ａの上面における外周側に右巻きバネ６１の下端部が当接し、当接板部６３ａの下面における内周側に左巻きバネ６２の上端部が当接している。また、右巻きバネ６１の下端部は、筒状部６３ｂの外周面に係合し、左巻きバネ６２の上端部は、筒状部６３ｂの内周面に係合している。このバネ構造体６０のそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体２０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
このバネ構造体６０によると、バネ構造体６０が前輪ＦＬ，ＦＲに接近して配置される場合などに、左巻きバネ６２を前輪ＦＬ，ＦＲの近傍に位置させることにより配置スペースが狭い場合であっても、バネ構造体６０と前輪ＦＬ，ＦＲとが干渉することを防止してバネ構造体６０を設置することができる。すなわち、右巻きバネ６１を大きなバネで構成することによりバネ構造体６０の強度を大きくしながら、左巻きバネ６２を小さなバネで構成してその左巻きバネ６２を狭いスペースに配置した状態で設置できる。このバネ構造体６０のそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体２０の作用効果と同様である。なお、この場合も、バネ６１，６２におけるスプリングシート６３と当接する部分を研磨して平面部を増やし、両バネ６１，６２とスプリングシート６３とを接着してもよい。
図２８は、本発明の第６実施形態に係るバネ構造体７０をダンパＤに取り付けた状態を示している。このバネ構造体７０では、スプリングシート７３は、図２９および図３０（図２９のスプリングシート７３は、図３０の２９−２９断面を示している。）に示したように、上部当接板部７３ａ、下部当接板部７３ｂ、筒状部７３ｃ、上部当接板部７３ａの上面に設けられた複数のリブ７４ａおよび下部当接板部７３ｂの下面に設けられた複数のリブ７４ｂで構成されている。筒状部７３ｃは、軸方向の長さが短い円筒状に形成されており、上部当接板部７３ａは、筒状部７３ｃの内周面における軸方向の中央部よりも上部側の部分から内周側に向って延びる環状の板部で構成されている。下部当接板部７３ｂは、筒状部７３ｃの外周面における軸方向の中央部よりも下部側の部分から外周側に向って延びる環状の板部で構成されている。
そして、上部当接板部７３ａの上面と筒状部７３ｃの内周面との間に、円周方向に等間隔で６個のリブ７４ａが形成され、下部当接板部７３ｂの下面と筒状部７３ｃの外周面との間に、円周方向に等間隔で６個のリブ７４ｂが形成されている。リブ７４ａとリブ７４ｂとは、周方向の位置をずらして配置されており、図３０に示した状態では、各リブ７４ａは、それぞれ２個のリブ７４ｂの中央部に位置している。上部当接板部７３ａおよび下部当接板部７３ｂの上下面はそれぞれ平面状に形成されており、上部当接板部７３ａの下面に左巻きバネ７２の上端部が当接し、下部当接板部７３ｂの上面に右巻きバネ７１の下端部が当接している。
また、右巻きバネ７１の下端部は、筒状部７３ｃの外周面に係合し、左巻きバネ７２の上端部は、筒状部７３ｃの内周面に係合しており、右巻きバネ７１と左巻きバネ７２とには、上下方向で重なる部分が設けられている。このバネ構造体７０のそれ以外の部分の構成については、前述したバネ構造体６０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このバネ構造体７０によると、軸方向の長さを短くすることができる。このバネ構造体７０のそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体６０の作用効果と同様である。この場合も、バネ７１，７２におけるスプリングシート７３と当接する部分を研磨して平面部を増やし、両バネ７１，７２とスプリングシート７３とを接着してもよい。
なお、前述した第１〜第６実施形態および変形例１〜３に係るバネ構造体２０〜７０は、図２に示した自動車の懸架装置における後部側に組み付けることもできる。すなわち、図２に示した後輪ＲＬ，ＲＲ側に設置されたバネ構造体２０ａは、ダンパＤとは別体になってダンパＤから離れた部分で、後輪ＲＬ，ＲＲを接続するシャフトＳ（移動部）と車体１１（基部）との間に配置されている。このバネ構造体２０ａとして前述したバネ構造体２０，３０，３０ａ，３０ｂ，４０，５０，５９ａ，６０，７０のうちのいずれかを用いることができる。
また、前述した第１〜第６実施形態および変形例１〜３に係るバネ構造体２０〜７０を自動車の懸架装置における前部側に組み付ける場合には、図３１および図３２に示したように、一方のダンパＤにバネ構造体２０〜７０のいずれか、例えば、上部に右巻きバネ２１が配置され下部に左巻きバネ２２が配置されたバネ構造体２０を取り付け、他方のダンパＤに上部に左巻きバネ７６が配置され下部に右巻きバネ７７が配置され、それ以外はバネ構造体２０と同じ構成を備えたバネ構造体７５を用いることが好ましい。図３１は、前輪ＦＲ側にバネ構造体２０を配置し、前輪ＦＬ側にバネ構造体７５を配置した車体１１を前方から見た状態を示しており、図３２は、前輪ＦＲ側にバネ構造体７５を配置し、前輪ＦＬ側にバネ構造体２０を配置した車体１１を前方から見た状態を示している。
これによると、バネ構造体２０とバネ構造体７５とが伸縮するときのバネ構造体２０のスプリングシート２３とバネ構造体７５のスプリングシート２３の回転方向が逆になる。すなわち、図３１の状態では、バネ構造体２０を上方から見たときのスプリングシート２３の回転方向が反時計周りになる場合には、バネ構造体７５を上方から見たときのスプリングシート２３の回転方向は時計周りになる。このため、車体１１の前部はバランスよくバネ構造体２０，７５を介して前輪ＦＲ，ＦＬに支持される。同様に、図３２の状態では、バネ構造体７５を上方から見たときのスプリングシート２３の回転方向が時計周りになる場合には、バネ構造体２０を上方から見たときのスプリングシート２３の回転方向は反時計周りになる。このため、車体１１の前部はバランスよくバネ構造体２０，７５を介して前輪ＦＲ，ＦＬに支持される。
図３３は、本発明の第７実施形態に係るバネ構造体８０を示している。このバネ構造体８０は、上下が逆になっていること以外は、前述したバネ構造体３０と同じ構成をしており、左巻きバネ８１、右巻きバネ８２およびスプリングシート８３で構成されている。そして、このバネ構造体８０は、図３３に示したようにして、エンジンのシリンダヘッド８４の排気弁８５と吸気弁８６の弁駆動装置にそれぞれ組み付けられている。排気弁８５は弁ガイド８８ａを介し排気ポート８４ａに対して進退可能に配置され、吸気弁８６は弁ガイド８８ｂを介し吸気ポート８４ｂに対して進退可能に配置されている。
そして、バネ構造体８０は、それぞれ排気弁８５と吸気弁８６との外周側に配置され、下端部をシリンダヘッド８４の本体側に形成されたバネ受け部８７ａ，８７ｂに支持させ、上端部を排気弁８５と吸気弁８６との上端部にそれぞれ固定した状態で組み付けられている。この場合、バネ構造体８０は、左巻きバネ８１を上方に位置させ、右巻きバネ８２を下方に位置させて取り付けられている。また、排気弁８５と吸気弁８６との上端部には、それぞれ油圧ラッシュアジャスター８５ａ，８６ａを支点としたロッカアーム８５ｂ，８６ｂを介して、クランク軸（図示せず）の駆動により回転する排気カム軸８５ｃと吸気カム軸８６ｃとの駆動力が伝達され、この駆動力によって排気弁８５と吸気弁８６とは駆動される。
そして、吸気弁８６は、吸気のときに開いて吸気ポート８４ｂを介して吸気装置（図示せず）から供給される空気をエンジン８４のシリンダヘッド内に送り、排気のときに閉じる。排気弁８５は、排気のときに開いて排気ポート８４ａを介してシリンダから吐出される排ガスを排気通路に送り出し、吸気のときに閉じる。このとき、バネ構造体８０は、排気弁８５と吸気弁８６とをそれぞれ上方に付勢して、排気弁８５と吸気弁８６の上下動を排気カム軸８５ｃと吸気カム軸８６ｃの回転に追従させる。このバネ構造体８０によっても、上端部と下端部との間にねじれ方向の力が発生することがないため弁駆動装置の作動性が向上する。この場合、シリンダヘッド８４側が基部を構成し、排気弁８５と吸気弁８６とが移動部を構成する。
図３４は、本発明の第８実施形態に係るバネ構造体９０を示している。このバネ構造体９０は、前述したバネ構造体４０と略同じ構成をしており、左巻きバネ９１、右巻きバネ９２およびスプリングシート９３で構成されている。そして、このバネ構造体９０は、図３４に示したようにして、エンジンのシリンダヘッド９４の排気弁９５と吸気弁（図示せず）とにそれぞれ組み付けられている。この場合も、第７実施形態と同じように、左巻きバネ９１を上方に位置させ、右巻きバネ９２を下方に位置させている。このバネ構造体９０のそれ以外の部分の構成は、前述したバネ構造体８０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。また、このバネ構造体９０の作用効果についても、前述したバネ構造体８０の作用効果と同様である。なお、他の実施形態として、前述したバネ構造体２０，３０ａ，３０ｂ，５０，５０ａ，６０，７０と同じ構成のバネ構造体を、エンジン９４の排気弁９５と吸気弁とに組み付けることもできる。
図３５および図３６は、本発明の第９実施形態に係るバネ構造体１００を自動車の懸架装置用ダンパＤに取り付けた状態を示している。このバネ構造体１００では、右巻きバネ１０１と左巻きバネ１０２とが、それぞれ前述したバネ構造体２０の右巻きバネ２１と左巻きバネ２２よりも短くなっている。そして、右巻きバネ２１の上方に中間シート１０５を介して公知の補助バネ（ヘルパースプリング）１０６が取り付けられている。補助バネ１０６は、最伸長時に、右巻きバネ１０１と左巻きバネ１０２とに遊びが生じることを防止するとともに、リバンプ側ストロークを確保するために設けられており、右巻きバネ１０１や左巻きバネ１０２よりもばね定数が小さなバネからなっている。また、補助バネ１０６は幅の小さな板を螺線状にした形状に形成されており、自動車の停止時には、図３６に示したように、密着して円筒状になる。
右巻きバネ１０１と左巻きバネ１０２との間に配置されたスプリングシート１０３は、前述したスプリングシート２３と略同じもので構成されている。また、中間シート１０５は、スプリングシート１０３と略同じ構成をしており、環状の当接板部１０５ａの外周に、円筒状の筒状部１０５ｂを連結した形状に形成されている。筒状部１０５ｂの上下方向の長さは、スプリングシート１０３の筒状部１０３ｂの上下方向の長さよりもやや短くなっている。このバネ構造体１００のそれ以外の部分の構成は、前述したバネ構造体２０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
このバネ構造体１００に、図３６に矢印ａで示したように、バネ構造体１００を収縮させる力が加わると、まず、補助バネ１０６が収縮して各部分が密着した円筒状になり、その後、右巻きバネ１０１と左巻きバネ１０２とが収縮する。また、バネ構造体１００を収縮させる力が解除されると、まず、右巻きバネ１０１と左巻きバネ１０２とが伸長して元の状態に戻り、その後、補助バネ１０６が伸長して元の状態に戻る。この場合、図３５に示した状態では、補助バネ１０６は、右巻きバネ１０１と左巻きバネ１０２とに遊びが生じることを防止する。このバネ構造体１００のそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体２０の作用効果と同様である。この場合も、バネ１０１，１０２におけるスプリングシート１０３と当接する部分を研磨して平面部を増やし、両バネ１０１，１０２とスプリングシート１０３とを接着してもよい。
図３７および図３８は、本発明の第１０実施形態に係るバネ構造体１１０を示しており、このバネ構造体１１０は、前述した第９実施形態と同様、自動車の懸架装置に用いられるものである。このバネ構造体１１０では、右巻きバネ１１１が、上部側が低ばね定数部１１１ａで構成され下部側が高ばね定数部１１１ｂで構成された非線形バネからなっている。そして、右巻きバネ１１１の軸方向の長さは、左巻きバネ１１２の軸方向の長さよりも長くなっている。また、左巻きバネ１１２のばね定数は、右巻きバネ１１１の高ばね定数部１１１ｂのばね定数と同じに設定されている。この右巻きバネ１１１の低ばね定数部１１１ａは、前述した補助バネ１０６と同様の目的で設けられている。このバネ構造体１１０のそれ以外の部分の構成は、前述したバネ構造体２０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
このバネ構造体１１０に、図３８に矢印ａで示したように、バネ構造体１１０を収縮させる力が加わると、まず、右巻きバネ１１１の低ばね定数部１１１ａが収縮して各部分が密着した円筒状になり、その後、右巻きバネ１１１の高ばね定数部１１１ｂと左巻きバネ１１２とが収縮する。この場合も、バネ構造体１１０が自動車の車体１１に取り付けられていれば、自動車の停止時に、右巻きバネ１１１の低ばね定数部１１１ａは密着して円筒状になる。
また、バネ構造体１１０を収縮させる力が解除されると、まず、右巻きバネ１１１の高ばね定数部１１１ｂと左巻きバネ１１２とが伸長して元の状態に戻りその後、右巻きバネ１１１の低ばね定数部１１１ａが伸長して元の状態に戻る。この場合も、図３７に示した状態では、右巻きバネ１１１の低ばね定数部１１１ａは、右巻きバネ１１１の高ばね定数部１１１ｂと左巻きバネ１１２とに遊びが生じることを防止する。また、バネ構造体１１０が収縮した状態から元の状態に戻る際には、右巻きバネ１１１の低ばね定数部１１１ａは、右巻きバネ１１１の高ばね定数部１１１ｂと左巻きバネ１１２とが元の状態に伸長する際のストロークを確保する。このバネ構造体１１０のそれ以外の作用効果については、前述したバネ構造体２０の作用効果と同様である。この場合も、バネ１１１，１１２におけるスプリングシート２３と当接する部分を研磨して平面部を増やし、両バネ１１１，１１２とスプリングシート２３とを接着してもよい。
本発明に係るバネ構造体は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、前述した各実施形態では、スプリングシート２３等の同軸保持部を円筒状の筒状部２３ｂ等で構成しているが、この同軸保持部は、複数の突起等で構成することもできる。また、バネ構造体の内部にダンパＤ等を配置しない場合には、スプリングシート２３等の当接板部を環状でなく円板状の板部等で構成してもよい。さらに、本発明に係るバネ構造体は、自動車等の車両やエンジンに限らず、基部に対して移動部が進退する機構を備えたものであれば利用することができる。
また、前述した各実施形態では、右巻きバネ２１等と左巻きバネ２２等との互いに対向する有効巻き開始点どうしが、軸回り方向に１８０度ずれるようにして右巻きバネ２１等と左巻きバネ２２等とを配置しているが、このずれ量は、１８０度に限るものでなく、右巻きバネ２１等と左巻きバネ２２等との境界部分がスプリングシート２３等とともに軸方向に対して直交する方向に偏移することを防止して右巻きバネ２１等と左巻きバネ２２等とが全体として略直線状態を維持できるものであればよい。例えば、このずれ量は、１８０±４５度の範囲に設定することが好ましい。
また、参考例として、図３９に示したバネ構造体１２０を用いることもできる。このバネ構造体１２０は、左巻きバネ１２１と右巻きバネ１２２だけで構成されており、スプリングシートは備わっていない。そして、図４０に示したように、左巻きバネ１２１の研磨された平面状の下端面に接着面１２１ａ，１２１ｂを形成するとともに、右巻きバネ１２２の研磨された平面状の上端面に接着面１２２ａ，１２２ｂを形成して、接着面１２１ａと接着面１２２ｂおよび接着面１２１ｂと接着面１２２ａがそれぞれ重なるようにして左巻きバネ１２１と右巻きバネ１２２を接着剤で接着している。図３９における線１は、左巻きバネ１２１と右巻きバネ１２２との接合面の位置を示しており、図４０において、実線で示した部分が左巻きバネ１２１の下端面を構成し、破線で示した部分が右巻きバネ１２２の上端面を構成している。このバネ構造体１２０によると、スプリングシートを省略できるため、構造を簡略化できるとともに、低コスト化が可能になる。

Claims (13)

1. 基部と、前記基部に対して進退する移動部との間に取り付けられるバネ構造体であって、
   巻き方向が異なる２個の圧縮コイルバネのそれぞれの一方の端部を前記基部または前記移動部に直接または所定の部材を介して支持させ、それぞれの他方の端部を他方の両端部間に介在させたスプリングシートの表裏両面に互いの位置を前記圧縮コイルバネの有効巻き開始点または素線端部を基準として前記２個の圧縮コイルバネの軸回り方向にずらした状態で当接させることにより、前記２個の圧縮コイルバネを前記スプリングシートを介して同軸に沿うように配置し、かつ、前記スプリングシートを前記２個の圧縮コイルバネの軸方向および軸周り方向に移動可能に配置し、前記２個の圧縮コイルバネの伸縮時にそれらの前記他方の端部とともに前記スプリングシートを軸周りに回転させることを特徴とするバネ構造体。
2. 前記２個の圧縮コイルバネにおける前記スプリングシートに当接するそれぞれの他方の端部の軸回り方向のずれを、有効巻き開始点または素線端部を基準として１８０±４５度の範囲に設定した請求項１に記載のバネ構造体。
3. 前記スプリングシートにおける前記２個の圧縮コイルバネの端部が当接する表裏両面を平面に形成するとともに、前記スプリングシートに当接する前記２個の圧縮コイルバネの端部を、前記２個の圧縮コイルバネの軸に直交する平面に形成した請求項１または２に記載のバネ構造体。
4. 前記スプリングシートを、前記２個の圧縮コイルバネの端部が当接する当接板部と、前記当接板部の表裏両面に設けられ、前記２個の圧縮コイルバネを同軸上に保持する同軸保持部とで構成した請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のバネ構造体。
5. 前記スプリングシートにおける前記２個の圧縮コイルバネの端部が位置する表裏両面に前記２個の圧縮コイルバネの素線端部が当接できる係合突部を形成した請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のバネ構造体。
6. 前記スプリングシートに当接する前記２個の圧縮コイルバネの端部に被係合凹部を設けるとともに、前記スプリングシートにおける前記２個の圧縮コイルバネの端部が当接する表裏両面に前記２個の圧縮コイルバネの被係合凹部が係合できる係合突部を形成した請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載のバネ構造体。
7. 前記スプリングシートに当接する前記２個の圧縮コイルバネの端部を切り放し形状にするとともに、前記スプリングシートにおける前記２個の圧縮コイルバネの端部が当接する表裏両面に前記２個の圧縮コイルバネの素線端部が係合できる係合凹部を形成した請求項１または２に記載のバネ構造体。
8. 前記スプリングシートにおける前記２個の圧縮コイルバネの端部が当接する部分に周方向の位置がずれた凹部をそれぞれ設け、前記スプリングシートに当接する前記２個の圧縮コイルバネの端部がそれぞれ前記凹部に位置するようにした請求項７に記載のバネ構造体。
9. 前記巻き方向の異なる２個の圧縮コイルバネをそれぞれ直径が異なる圧縮コイルバネで構成した請求項１ないし８のうちのいずれか一つに記載のバネ構造体。
10. 前記巻き方向の異なる２個の圧縮コイルバネをそれぞれ直径が異なる圧縮コイルバネで構成するとともに、前記スプリングシートにおける前記２個の圧縮コイルバネの端部が当接する部分を、軸方向の位置が異なる段違い状に形成し、前記２個の圧縮コイルバネに軸方向に重なり合った部分ができるようにした請求項１ないし８のうちのいずれか一つに記載のバネ構造体。
11. 前記巻き方向の異なる２個の圧縮コイルバネをそれぞれ圧縮させたときに、前記２個の圧縮コイルバネがそれぞれ示す、たわみ量に対する回転方向のねじれ角の特性を略同じにした請求項１ないし１０のうちのいずれか一つに記載のバネ構造体。
12. 外周部にバネ受け部が設けられた内側軸部と、この内側軸部に対し、軸方向に移動可能に組み付けられ、外周部にバネ受け部が設けられた外側軸部とから伸縮軸を構成し、前記伸縮軸における前記内側軸部と前記外側軸部とのいずれか一方を前記基部として、他方を前記移動部とし、前記伸縮軸の外周における前記両バネ受け部間に取り付けられた請求項１ないし１１のうちのいずれか一つに記載のバネ構造体。
13. 前記スプリングシートの中央に挿通孔が形成されており、前記伸縮軸が前記スプリングシートの挿通孔を貫通している請求項１２に記載のバネ構造体。

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