JP7023200B2 - 懸架用コイルばね装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の懸架機構に使用される懸架用コイルばね装置に関する。

自動車等の車両の懸架機構には、圧縮コイルばねを備える懸架用コイルばね装置が用いられる。自動車の走行中に飛び石等が圧縮コイルばねに衝突すると、圧縮コイルばねが折損する原因となる。このため、圧縮コイルばねの表面は、塗膜によって保護されている。

懸架用コイルばね装置において、圧縮コイルばねは、振動を吸収するばね座によって保持されている。圧縮コイルばねとばね座との間に、砂等の異物が挟まれることがある。圧縮コイルばねの表面には塗膜が形成されているが、圧縮コイルばねとばね座との間に砂等の硬い異物が挟まった状態で圧縮コイルばねが伸縮すると、塗膜が剥がれて錆が生じたり、挟まった異物によって圧縮コイルばねの表面が傷ついたりすることがある。この傷に錆が生じ、錆が大きくなると、圧縮コイルばねが折損する原因となる。

圧縮コイルばねとばね座との間を保護することを目的に、特許文献１には、圧縮コイルばねに防振ゴムを取り付けた懸架用コイルばね装置が提案されている。特許文献１の懸架用コイルばね装置では、圧縮コイルばねと防振ゴムとは、接着剤によって接合されている。

特開２０１５－１９０５３８号公報

しかしながら、圧縮コイルばねと防振ゴムとを接合する力（接着力）が弱いと、圧縮コイルばねと防振ゴムとの間に砂等の異物が入り込むおそれがある。
懸架用コイルばね装置の製造にあたっては、圧縮コイルばねと防振ゴムとを短時間で接合し、生産性を高めることが求められている。
加えて、圧縮コイルばねの表面の塗膜及び防振ゴムを劣化させることなく、圧縮コイルばねと防振ゴムとを接合することが求められている。

そこで、本発明は、接着力に優れ、塗膜及び防振ゴムの劣化を抑制した接着層を備え、生産性に優れた懸架用コイルばね装置を目的とする。

鋭意検討を重ねた結果、本発明者等は、懸架用コイルばね装置の圧縮コイルばねと防振ゴムとを接合する接着剤として、特定のホットメルト系接着剤を用いることで、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の構成を有する。
［１］塗膜を有する圧縮コイルばねと、防振ゴムと、前記圧縮コイルばねと前記防振ゴムとを接合する接着層とを備え、前記接着層が８０℃～１００℃で溶融するホットメルト系接着剤の硬化物であり、前記ホットメルト系接着剤の軟化温度が、前記塗膜の耐熱温度よりも低く、前記ホットメルト系接着剤の軟化温度が、前記防振ゴムの耐熱温度よりも低い、懸架用コイルばね装置。
［２］前記ホットメルト系接着剤の成分が、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルから選ばれる１種以上である、［１］に記載の懸架用コイルばね装置。

本発明の懸架用コイルばね装置によれば、接着力に優れ、塗膜及び防振ゴムの劣化を抑制した接着層を備え、生産性に優れる。

本発明の懸架用コイルばね装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示すＩＩ－ＩＩ線断面図である。

＜懸架用コイルばね装置＞
本発明の懸架用コイルばね装置は、圧縮コイルばねと、防振ゴムと、接着層とを備える。
本発明の懸架用コイルばね装置の一実施形態について、以下に、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
図１に示すように、本実施形態の懸架用コイルばね装置１は、圧縮コイルばね１０と、防振ゴム２０とを備える。圧縮コイルばね１０は、螺旋形に成形されており、第一の端末部分１０ａと、第二の端末部分１０ｂとを備える。

図２に示すように、第一の端末部分１０ａと、防振ゴム２０とは、接着層３０を介して接合している。第二の端末部分１０ｂは、ばね保持部材（不図示）内に収容され得る。懸架用コイルばね装置１は、特に自動車の懸架機構において使用可能であり、この場合、ダンパと協働して車両の鉛直方向運動を緩衝あるいは減衰する。
圧縮コイルばね１０には、素線（ワイヤ）１２を飛び石の衝突や腐食から保護する塗膜１４が形成されている。第一の端末部分１０ａの塗膜１４と、防振ゴム２０とは、接着層３０を介して接合している。

［圧縮コイルばね］
圧縮コイルばね１０は、素線１２と、素線１２の表面の塗膜１４とを備える。
素線１２は、断面が円形である。素線１２の素材としては、ばね鋼や、硬化処理されたばね鋼、繊維強化されたプラスチック等が挙げられる。
塗膜１４の素材としては、エポキシ系樹脂等が挙げられる。

塗膜１４の耐熱温度は、１６０～２１０℃が好ましい。塗膜１４の耐熱温度が上記下限値以上であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接着剤を用いて接合する際に、塗膜１４が劣化しにくい。塗膜１４の耐熱温度が上記上限値以下であると、素線１２に塗膜１４の素材が付着しやすい。
なお、本明細書において、耐熱温度とは、ゴム製品等が力を受けない状態で変形・変質しないでその機能を保てる温度をいう。
塗膜１４の耐熱温度は、ＪＩＳ Ｋ ５６００－６－３に準拠して測定される。

［防振ゴム］
防振ゴム２０は、圧縮コイルばね１０の第一の端末部分１０ａの下端を含む領域に形成されている。防振ゴム２０は、圧縮コイルばね１０の外方の側面に沿って立ち上がるように形成されている。
防振ゴム２０は、ゴム弾性を有する材料からなる。防振ゴム２０の材料としては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。
防振ゴム２０の耐熱温度は、８０～３００℃が好ましく、１２０～１８０℃がより好ましい。防振ゴム２０の耐熱温度が上記下限値以上であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接着剤を用いて接合する際に、防振ゴム２０が劣化しにくい。防振ゴム２０の耐熱温度が上記上限値以下であると、防振ゴム２０を成形しやすい。
防振ゴム２０の耐熱温度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５７：２０１７に準拠して測定される。

［接着層］
接着層３０は、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する。接着層３０は、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０との間に位置する。
接着層３０は、ホットメルト系接着剤の硬化物である。本明細書において、ホットメルト系接着剤とは、８０～１００℃に加熱すると溶融し、室温（２５℃）に冷却すると硬化する性質を有する接着剤をいう。

ホットメルト系接着剤の成分としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルから選ばれる１種以上が挙げられる。
ホットメルト系接着剤の軟化温度は、４０～２００℃が好ましく、１００～１８０℃がより好ましい。ホットメルト系接着剤の軟化温度が上記下限値以上であると、接着層３０の強度を向上しやすい。ホットメルト系接着剤の軟化温度が上記上限値以下であると、塗膜１４及び防振ゴム２０の劣化を抑制しやすい。加えて、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを短時間で接合しやすい。
なお、本明細書において、軟化温度とは、非晶質で明確な融点を持たない固形物質が、軟化して変形を起こし始める温度をいう。
軟化温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって求められる。具体的には、示差走査熱量計として日立ハイテクノロジーズ社製のＤＳＣ ＤＳＣ７０００Ｘを用い、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ、温度範囲：－１００～２５０℃、雰囲気：窒素ガス４０ｍＬ／ｍｉｎで測定できる。

ホットメルト系接着剤の軟化温度は、塗膜１４の耐熱温度よりも低い。塗膜１４の耐熱温度とホットメルト系接着剤の軟化温度との差（ΔＴ_１）は、１０℃以上が好ましく、３０℃以上がより好ましい。ΔＴ_１が上記下限値以上であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する際に、塗膜１４が劣化しにくい。ΔＴ_１の上限値は特に限定されず、例えば、１００℃が好ましい。

ホットメルト系接着剤の軟化温度は、防振ゴム２０の耐熱温度よりも低い。防振ゴム２０の耐熱温度とホットメルト系接着剤の軟化温度との差（ΔＴ_２）は、１０℃以上が好ましく、３０℃以上がより好ましい。ΔＴ_２が上記下限値以上であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する際に、防振ゴム２０が劣化しにくい。ΔＴ_２の上限値は特に限定されず、例えば、１００℃が好ましい。

接着層３０の厚さは、５～３０００μｍが好ましく、１００～３０００μｍがより好ましい。接着層３０の厚さが上記下限値以上であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とが充分に接合しやすい。接着層３０の厚さが上記上限値以下であると、接着層３０の強度を向上しやすい。

接着層３０は、タック性を有しないことが好ましい。タック性とは、物質の表面に生じるべたつきのことをいう。接着層３０がタック性を有しないと、砂等の異物の付着を抑制しやすい。タック性は、例えば、接着層３０の表面に粘着テープを貼付し、粘着テープを剥がすときの力を計測することにより評価できる。

＜懸架用コイルばね装置の製造方法＞
本発明の懸架用コイルばね装置１の製造方法は、素線１２に塗膜１４を形成する工程と、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する工程とを有する。
素線１２に塗膜１４を形成する工程としては、素線１２をリン酸亜鉛処理し、次いで塗膜１４の材料となるコーティング材料を塗装し、乾燥する工程（シングルコーティング）が挙げられる。素線１２に塗膜１４を形成する工程としては、ダブルコーティングも使用可能である。ダブルコーティングは、リン酸亜鉛層上に薄い基層（ベースコート）を付着し、その後基層よりも厚い外層（トップコート）を付着する工程である。
コーティング材料としては、エポキシ粉体塗料等が挙げられる。

素線１２に塗膜１４を形成する工程により、素線１２の表面に塗膜１４が形成された圧縮コイルばね１０が得られる。

圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する工程としては、防振ゴム２０に窪みを設け、加熱したホットメルト系接着剤を前記窪みに流し込み、その窪みに圧縮コイルばね１０をはめ込み、冷却し、硬化させる工程が挙げられる。
ホットメルト系接着剤を流し込む温度は、塗膜１４の耐熱温度よりも低いことが好ましい。塗膜１４の耐熱温度とホットメルト系接着剤を流し込む温度との差（ΔＴ_３）は、１０℃以上が好ましく、３０℃以上がより好ましい。ΔＴ_３が上記下限値以上であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する際に、塗膜１４が劣化しにくい。ΔＴ_３の上限値は特に限定されず、例えば、１００℃が好ましい。

ホットメルト系接着剤を流し込む温度は、防振ゴム２０の耐熱温度よりも低いことが好ましい。防振ゴム２０の耐熱温度とホットメルト系接着剤を流し込む温度との差（ΔＴ_４）は、１０℃以上が好ましく、３０℃以上がより好ましい。ΔＴ_４が上記下限値以上であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する際に、防振ゴム２０が劣化しにくい。ΔＴ_４の上限値は特に限定されず、例えば、１００℃が好ましい。

ホットメルト系接着剤を冷却する方法としては、ホットメルト系接着剤を流し込むときの雰囲気温度を室温（２５℃）に保つ方法、ホットメルト系接着剤を流し込んだ後に雰囲気温度を室温よりも低くする方法、窪みに流し込まれたホットメルト系接着剤に送風し冷却する方法等が挙げられる。圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とをより短時間で接合する観点から、ホットメルト系接着剤を冷却する方法としては、窪みに流し込まれたホットメルト系接着剤に送風し冷却する方法が好ましい。

ホットメルト系接着剤を冷却する雰囲気温度は、１～４０℃が好ましく、１０～３０℃がより好ましく、２５℃がさらに好ましい。ホットメルト系接着剤を冷却する雰囲気温度が上記下限値以上であると、接着層３０の強度を向上しやすい。ホットメルト系接着剤を冷却する雰囲気温度が上記上限値以下であると、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とをより短時間で接合しやすい。その結果、懸架用コイルばね装置１の生産性を向上しやすい。

圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する工程に要する時間は、１５秒以下が好ましい。圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する工程に要する時間が上記上限値以下であると、懸架用コイルばね装置１の生産性を向上しやすい。圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する工程に要する時間は、ホットメルト系接着剤を充分に硬化する観点から、例えば、５秒以上が好ましい。

圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合する工程により、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０との間に接着層３０が位置する懸架用コイルばね装置１が得られる。

以上説明したように、本実施形態の懸架用コイルばね装置１によれば、接着層３０がホットメルト系接着剤の硬化物であるため、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０との接着力を高めることができる。
加えて、ホットメルト系接着剤を用いているため、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを短時間で接合することができる。
さらに、ホットメルト系接着剤の軟化温度が、塗膜１４の耐熱温度よりも低いため、塗膜１４を劣化させることなく、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合することができる。
また、ホットメルト系接着剤の軟化温度が、防振ゴム２０の耐熱温度よりも低いため、防振ゴム２０を劣化させることなく、圧縮コイルばね１０と防振ゴム２０とを接合することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前記実施形態では、圧縮コイルばね１０は、円筒コイルばねであるが、車両の仕様に応じて、たる型コイルばね、鼓型コイルばね、テーパコイルばね、不等ピッチコイルばね、その他のばね等、種々の形態の圧縮コイルばねであってもよい。

なお、本発明を実施するに当たって、圧縮コイルばねの素線の具体的な形状や寸法、巻き数、材料、ばね定数をはじめとして、圧縮コイルばねを構成する素線や、防振ゴムの形状や寸法、配置等を種々に変更して実施してもよい。
また、本発明は、自動車以外の車両の懸架機構に適用することもできる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 懸架用コイルばね装置
１０ 圧縮コイルばね
１０ａ 第一の端末部分
１０ｂ 第二の端末部分
１２ 素線
１４ 塗膜
２０ 防振ゴム
３０ 接着層

Claims (2)

1. 塗膜を有する圧縮コイルばねと、防振ゴムと、前記圧縮コイルばねと前記防振ゴムとを接合する接着層とを備え、
   前記接着層が８０℃～１００℃で溶融するホットメルト系接着剤の硬化物であり、
   前記ホットメルト系接着剤の軟化温度が、前記塗膜の耐熱温度よりも低く、
   前記ホットメルト系接着剤の軟化温度が、前記防振ゴムの耐熱温度よりも低い、懸架用コイルばね装置。
2. 前記ホットメルト系接着剤の成分が、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルから選ばれる１種以上である、請求項１に記載の懸架用コイルばね装置。

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