JPH11117971A - 車両用コイルスプリング及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルスプリングの変形を長期間に渡って回
避することができるものでありながら、部材点数の削減
化を図ることができるとともに、組付け作業を迅速に行
えるコイルスプリングを提供する点にある。 【解決手段】 車体と車軸の中間に位置して路面からの
振動を吸収するための車両用コイルスプリングであっ
て、車両重量が作用することにより圧縮限界状態となる
ように巻き付けピッチＰ１に設定した第１バネ部２Ａ
と、車両重量が作用しても前記路面からの振動を吸収す
ることができるように前記巻き付けピッチＰ１よりも大
きな巻き付けピッチＰ２に設定した第２バネ部２Ｂとを
１本の線材Ｓから構成し、前記第１バネ部２Ａの上下接
当面２Ｔ，２Ｔを平面に構成したことを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体と車軸の中間
に位置して路面からの振動を吸収するためのコイルスプ
リング及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記コイルスプリングは、断面形状丸型
のものが多く、この断面形状丸型の断面積（太さ）を変
更することによって、バネ定数を変更したり、コイルス
プリングの巻き付けピッチを変更することによって、コ
イルスプリングの有効ストロークを変更する等、車の種
類や車の大きさ等に対応することができるようにしてい
る。ところで、近年では走行中の空気抵抗を低減するこ
とができるように車高を低くして高速安定性を図りたい
等の要望があり、上記のようにコイルスプリングの巻き
付けピッチを変更することによって、コイルスプリング
の有効ストロークを変更することが行われている。具体
的には、コイルスプリングの上部側の巻き付けピッチを
それよりも下側に位置する部位の巻き付けピッチよりも
短くすることによって、コイルスプリングの上部側が車
両重量が作用することにより圧縮限界状態、つまりその
範囲内の線材間同士の隙間がなく接当した状態になり、
車高を低くすることができるようにしている。

【０００３】上記構成によれば、コイルスプリングの断
面形状が丸型であるため、コイルスプリングの上部側の
線材同士が線接触した状態になり、この状態で走行する
と、特に水平方向からの荷重が車体に作用することによ
り、線材が水平方向にずれ易く、上部側の線材が変形し
てしまうことがあった。そこで、図７に示すように、圧
縮限界状態となるコイル部分を断面形状角型の専用の第
１コイルスプリング２０と、この第１コイルスプリング
２０の真下に位置して路面からの振動を吸収するための
専用の第２コイルスプリング２１と、これら２本のコイ
ルスプリング２０，２１を上下方向で仕切るためのスペ
ーサ２２とから構成している。そして、これらの部材を
ショックアブソーバー１に外嵌装着している。このよう
に、断面形状角型の第１コイルスプリング２０を用いる
ことによって、線材の上下に備えている平面部同士が面
接触した状態になることから、水平荷重に対して強く、
第１コイルスプリング２０の変形を長期間に渡って回避
することができるようにしている。図に示す３は、第１
コイルスプリング２０の上端を受けるコイルスプリング
受けである。しかし、上記のように３つの部材、つまり
第１コイルスプリング２０、第２コイルスプリング２
１、スペーサ２２を要することから、部材に多くのコス
トがかかることは勿論のこと、組付け作業も多くの時間
を要するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が前述の状況に
鑑み、解決しようとするところは、コイルスプリングの
変形を長期間に渡って回避することができるものであり
ながら、部材点数の削減化を図ることができるととも
に、組付け作業を迅速に行えるコイルスプリングを提供
する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、車体と車軸の中間に位置して路面からの振
動を吸収するための車両用コイルスプリングであって、
車両重量が作用することにより圧縮限界状態となるよう
に巻き付けピッチに設定した第１バネ部と、車両重量が
作用しても前記路面からの振動を吸収することができる
ように前記巻き付けピッチよりも大きな巻き付けピッチ
に設定した第２バネ部とを１本の線材から構成し、前記
第１バネ部の上下接当面を平面に構成したことを特徴と
している。従って、第１バネ部と第２バネ部とを１本の
線材から構成することによって、この１本の線材を組付
けるだけでよい。しかも、第１バネ部の上下平面同士が
接当しているから、水平方向からの荷重が作用しても、
第１バネ部が変形し難いのである。そして、大きな巻き
付けピッチに設定した第２バネ部が路面からの振動を吸
収するのである。しかも、第１バネ部の上下接当面を平
面に構成することによって、圧縮限界状態における上下
方向の厚みを、断面形状丸型にした場合の上下方向の厚
みに比べて小さくすることができ、その分第２バネ部に
より大きなストロークを取ることができる利点がある。

【０００６】車体と車軸の中間に位置して路面からの振
動を吸収するためのコイルスプリングを、一本の線材を
渦巻き状に芯金に巻き付けながら構成する車両用コイル
スプリングの製造方法であって、一本の線材のうちの一
端側特定範囲に、巻き付け完了後の上下に平面が存在す
るように焼き入れ機を用いてプレス焼き入れすることに
より一対の平面を形成するとともに、巻き付け時に一対
の平面が形成された部分の巻き付けピッチを他の部分の
巻き付けピッチよりも小さく設定したことを特徴として
いる。ところで、上記コイルスプリングを製造する場合
には、巻き付け完了後において各種の加工を施すことが
一般的であるが、本発明では、一本の線材である状態で
加工することによって、一対の平面をどのような範囲で
も形成可能となることに本願発明者は気付いた。逆に言
えば、巻き付け完了後のコイルスプリングの上下に平面
が存在するように加工しようとしても、上下両端の１巻
分、つまりコイルスプリングの上端面又は下端面しか加
工することができないのである。従って、本発明では、
２巻以上において一対の平面を形成することができ、こ
の部分が圧縮限界状態として作用し、これよりも巻き付
けピッチの大きい部分で路面からの振動を吸収するので
ある。そして、前記同様に水平方向からの荷重が作用し
ても、この部分は変形し難いのである。又、前記同様に
一対の平面が形成された部分の圧縮限界状態における上
下方向の厚みを、断面形状丸型にした場合の上下方向の
厚みに比べて小さくすることができ、その分路面からの
振動を吸収するためのストロークを大きく取ることがで
きる。又、焼き入れ機を用いてプレス焼き入れすること
によって、切削加工する場合に必要となる研磨仕上げ工
程等が不要になり、その分加工時間の短縮化を図ること
ができる。又、プレス焼き入れすると、圧延されること
になるから、圧延された部分の断面積がその他の部分の
断面積よりも小さいことから、圧延された部分のバネ定
数がその他の部分のバネ定数よりも小さくなるのであ
る。

【０００７】車体と車軸の中間に位置して路面からの振
動を吸収するためのコイルスプリングを、一本の線材を
渦巻き状に芯金に巻き付けながら構成する車両用コイル
スプリングの製造方法であって、一本の線材のうちの一
端側特定範囲に、巻き付け完了後の上下に平面が存在す
るように切削機を用いて切削加工することにより一対の
平面を形成するとともに、巻き付け時に一対の平面が形
成された部分の巻き付けピッチを他の部分の巻き付けピ
ッチよりも小さく設定したことを特徴としている。請求
項３と同様にコイルスプリングを製造する場合には、巻
き付け完了後において各種の加工を施すことが一般的で
あるが、本発明では、一本の線材である状態で加工する
ことによって、一対の平面をどのような範囲でも形成可
能となることに本願発明者は気付いた。逆に言えば、巻
き付け完了後のコイルスプリングの上下に平面が存在す
るように加工しようとしても、上下両端の１巻分しか加
工することができないのである。従って、２巻以上にお
いて一対の平面を形成することができ、この部分が圧縮
限界状態として作用し、これよりも巻き付けピッチの大
きい部分で路面からの振動を吸収するのである。そし
て、前記同様に水平方向からの荷重が作用しても、この
部分は変形し難いのである。又、前記同様に一対の平面
が形成された部分の圧縮限界状態における上下方向の厚
みを、断面形状丸型にした場合の上下方向の厚みに比べ
て小さくすることができ、その分路面からの振動を吸収
するためのストロークを大きく取ることができる。又、
切削機を用いて切削加工することにより形成される一対
の平面の面積を、切削量を変更するだけで容易に変更す
ることができる。又、切削すると、切削された部分の断
面積がその他の部分の断面積よりも小さいことから、切
削された部分のバネ定数がその他の部分のバネ定数より
も小さくなるのである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に、前輪又は後輪、あるいは
両方に装着されるショックアブソーバー１に本発明のコ
イルスプリング２が外嵌装着している。このコイルスプ
リング２は、ショックアブソーバー１の上下２箇所に備
えたスプリング受け３，４により上下方向の動きを規制
するようにしている。尚、前記下側に位置するスプリン
グ受け４は、ショックアブソーバー１の外筒１Ａに形成
の雄螺子部１Ｂに螺合する螺子部材５により上下位置が
規制されるように構成されており、この螺子部材５を回
転させることによりスプリング受け４の上下位置を変更
することができるように構成されているが、固定式であ
ってもよい。又、本発明のコイルスプリング２は、自動
車の他、バスやトラック、あるいは電車等の四輪車に適
応することができる他、オートバイ等の２輪車等のコイ
ルスプリングを備えさせる全ての車両に適応することが
できる。尚、前記コイルスプリング２の上下端部を平面
加工することによって、スプリング受け３，４に対する
安定性を高めることができるようにしている。

【０００９】前記コイルスプリング２は、車両重量が作
用することにより圧縮限界状態となるように巻き付けピ
ッチＰ１に設定した第１バネ部２Ａと、車両重量が作用
しても路面からの振動を吸収することができるように前
記巻き付けピッチＰ１よりも大きな巻き付けピッチＰ２
に設定した第２バネ部２Ｂとからなり、これら第１バネ
部２Ａと第２バネ部２Ｂとを１本の線材から構成すると
ともに、前記第１バネ部２Ａの上下接当面２Ｔ，２Ｔを
平面に構成して、接触面積の増大化を図るようにしてい
る。図１では、コイルスプリング２に車両重量が作用し
ていない状態を示し、図２では、コイルスプリング２に
車両重量が作用している状態を示し、前記のように車両
重量を受けて第１バネ部２Ａの上下接当面２Ｔ，２Ｔが
接当した状態、圧縮限界状態になることによって、車高
が低くなるようにしている。前記第１バネ部２Ａのみ圧
縮限界状態になるというのは、巻き付けピッチＰ１，Ｐ
２の大きさ関係の他、後述する焼き入れ機を用いて圧延
することによって、又は切削機を用いて切削加工するこ
とによって、第１バネ部２Ａの断面積が第２バネ部２Ｂ
の断面積よりも小さくなるため、第１バネ部２Ａのバネ
定数が第２バネ部２Ｂのバネ定数よりも小さな値にな
り、第１バネ部２Ａの線材同士間が接当状態になり易い
からである。前記第１バネ部２Ａのバネ定数と第２バネ
部２Ｂのバネ定数とが同一になるようにして実施しても
よい。この場合、車両重量を受けて第１バネ部２Ａが圧
縮限界状態になるとともに、第２バネ部２Ｂの線材同士
の巻き付けピッチが車両重量を受けない場合の巻き付け
ピッチよりも小さくなるように圧縮されるのである。図
２に示すように、車両重量が作用すると、第１バネ部２
Ａが圧縮限界状態、つまり上下の線材同士が接当した状
態、前記のように第１バネ部２Ａの上下接当面２Ｔ，２
Ｔが接当した状態になり、水平方向の荷重が作用しても
第１バネ部２Ａが変形し難いようにしている。

【００１０】前記コイルスプリング２の製造方法につい
て説明すれば、まず断面形状円形の線材の一端から特定
範囲（２巻き半程度）に焼き入れ機を用いてプレス（圧
延）する、又は切削機を用いて切削加工することによっ
て、前記一対の平面（接当面）２Ｔ，２Ｔを形成する。
この後、図６（イ）に示すように、芯金６に前記一対の
平面（接当面）２Ｔ，２Ｔが形成された線材Ｓを巻き付
けて、所定の巻数にすることにより形成されたコイルス
プリング２の後端を切断して、次のコイルスプリング２
の製造を行うようにしている。前記芯金６の外面には、
前記線材Ｓに形成された一方の平面（接当面）２Ｔを当
て付けて巻き付けるための規制部７（２巻き半程度）を
取り付けている。従って、形成されるコイルスプリング
２の第１バネ部２Ａの平面（接当面）２Ｔ，２Ｔが所定
位置になるように前記規制部７の横側面７Ａにより第１
バネ部２Ａを接当規制することができるようにして、線
材Ｓを巻き付けている最中に線材Ｓが倒れて、コイルス
プリング２が形成された後に再度第１バネ部２Ａの向
き、つまり平面（接当面）２Ｔ，２Ｔの位置を修正する
作業を行う必要がないようにしている。尚、前記規制部
７を芯金６の外面に突出して第１バネ部２Ａを規制する
規制位置と芯金６の内部に引退する待機位置とに切り換
え自在に構成し、巻き付け形成されたコイルスプリング
２を芯金６から取り外す場合に、規制部７を待機位置に
切り換えることによって、コイルスプリング２を芯金６
から容易に取り外すことができるようにしてもよい。前
記規制部７を規制位置と待機位置に切り換えるように構
成する他、規制部７を取り外し可能に構成し、コイルス
プリング２を芯金６から取り外す場合には、規制部７を
取り外すようにしてもよい。又、図６（ロ）に示すよう
に、前記芯金６を４つの分割部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６
Ｄから構成するとともに、これら４つの分割部材６Ａ，
６Ｂ，６Ｃ，６Ｄのうちの特定の分割部材６Ａ，６Ｂ，
６Ｃの表面に規制部７を取り付けて、４つの分割部材６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄからなる芯金６に線材Ｓを巻き付
けた後、規制部７が取り付けられていない分割部材６Ｄ
を長手方向から引き抜くことによって、他の分割部材６
Ａ，６Ｂ，６Ｃを分解して長手方向からそれら全部を順
次引き抜くことによって、形成されたコイルスプリング
２を取り出すことができるようにしている。又、芯金６
に第１バネ部２Ａが入り込む案内溝を形成し、この溝に
沿って線材を案内することによって、第１バネ部２Ａを
規制するようにしてもよく、規制部としてはどのような
形態のものでもよい。

【００１１】前記コイルスプリング２の材料としては、
高炭素鋼鋼材、シリコンマンガン鋼鋼材、マンガンクロ
ム鋼鋼材、マンガンクロムボロン鋼鋼材、シリコンクロ
ム鋼鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材等、各種のものを用
いることができるが、中でもバナジウムを内容物中０．
１５％以上含んだ高力鋼、例えばクロムバナジウム鋼鋼
材、モリブデンバナジウム鋼鋼材等を用いることによっ
て、スプリングのへたり及び疲労強度の向上を図ること
ができ、線材の直径（太さ）を従来のものに比べて細く
することが可能になり、スプリングの軽量化を図ること
ができる。前記バナジウムを内容物中０．１５％から
０．２５％までの範囲が最適であるが、０．２５％以上
配合して実施することも可能である。

【００１２】前記実施例では、コイル直径が上から下ま
で同一のコイルスプリング２を示したが、図４及び図５
に示すように、下側ほど直径が小さくなるような逆円錐
形のコイルスプリング２でもよい。図５では、コイルス
プリング２に車両重量が作用していない場合を示してい
る。図に付した番号で説明していない番号は、図１〜図
３に示した同一番号のものと同一であるため、説明を省
略する。又、上側ほど直径が小さくなるような円錐形の
コイルスプリング２でもよいし、又、図示していない
が、上下中間部ほど直径が小さくなるようなつづみ形の
コイルスプリング２でもよいし、又、図示していない
が、上下中間部ほど直径が大きくなるような樽形のコイ
ルスプリング２でもよく、コイルスプリング２の形状
は、これらのものに限定されるものではない。又、前記
実施例では、第１バネ部２Ａを２巻き半程度に設定した
が、第１バネ部２Ａの設定範囲はこれに限定されるもの
ではなく、例えば２巻き半よりも長く設定すれば、その
分車高を低くすることができ、又、２巻き半よりも短く
設定すれば、その分車高を高くすることができるのであ
る。

【００１３】

【発明の効果】請求項１によれば、車高を下げるために
備えさせた第１バネ部に備えさせた平面部同士の接当に
より水平荷重が加わった場合でも、第１バネ部が変形す
ることなく、長期間に渡って良好に使用することができ
るものでありながら、第１バネ部と振動吸収用の第２バ
ネ部とを１本の線材から構成することができたから、部
材点数の削減化によるコスト低減化を図ることができる
とともに、コイルスプリングの組付け作業の迅速化をも
図ることができる。

【００１４】請求項２によれば、焼き入れ機を用いてプ
レス焼き入れすることによって、切削加工する場合に必
要となる研磨仕上げ工程等が不要になり、その分加工時
間の短縮化を図ることができる。しかも、プレス焼き入
れによりその部分を圧延して、圧延していない他の部分
よりもバネ定数を小さくすることができるから、車両重
量を受けて圧延していない他の部分が圧縮されることを
回避することができるから、振動吸収のためのコイルス
プリングの有効ストロークが小さくなることを確実に回
避することができる。

【００１５】請求項３によれば、切削機を用いて切削加
工することにより形成される一対の平面の面積を、切削
量を変更するだけで容易に変更することができる。しか
も、切削機を用いて切削することにより、切削していな
い他の部分よりもバネ定数を小さくすることができるか
ら、車両重量を受けて切削していない他の部分が圧縮さ
れることを回避することができるから、振動吸収のため
のコイルスプリングの有効ストロークが小さくなること
を確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ショックアブソーバーにコイルスプリングを
装着した状態の図。

【図２】 図１においてショックアブソーバーに車両重
量が作用した状態を示す図。

【図３】 コイルスプリングの正面図。

【図４】 別のコイルスプリングの断面図。

【図５】 図４のコイルスプリングをショックアブソー
バーに装着した状態を示す図。

【図６】 線材を芯金に巻き付ける直前の状態を示す斜
視図。

【図７】 コイルスプリングの従来例を示す分解図。

【符号の説明】

１ ショックアブソーバー 1A 外筒 1B 雄螺子部 ２ コイルスプリング 2A 第１バネ部 2B 第２バネ部 2T 接当面( 平面) 3,4 スプリング受け ５ 螺子部材 ６ 芯金 6A,6B,6C,6D 分割部材 ７ 規制部 7A 横側面 20 第１コイルスプリング 21 第２コイルスプリング 22 スペーサ Ｓ 線材（コイルスプリング） P1,P2 巻き付けピッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体と車軸の中間に位置して路面からの
   振動を吸収するための車両用コイルスプリングであっ
   て、車両重量が作用することにより圧縮限界状態となる
   ように巻き付けピッチに設定した第１バネ部と、車両重
   量が作用しても前記路面からの振動を吸収することがで
   きるように前記巻き付けピッチよりも大きな巻き付けピ
   ッチに設定した第２バネ部とを１本の線材から構成し、
   前記第１バネ部の上下接当面を平面に構成したことを特
   徴とする車両用コイルスプリング。
2. 【請求項２】 車体と車軸の中間に位置して路面からの
   振動を吸収するためのコイルスプリングを、一本の線材
   を渦巻き状に芯金に巻き付けながら構成する車両用コイ
   ルスプリングの製造方法であって、一本の線材のうちの
   一端側特定範囲に、巻き付け完了後の上下に平面が存在
   するように焼き入れ機を用いてプレス焼き入れすること
   により一対の平面を形成するとともに、巻き付け時に一
   対の平面が形成された部分の巻き付けピッチを他の部分
   の巻き付けピッチよりも小さく設定したことを特徴とす
   る車両用コイルスプリングの製造方法。
3. 【請求項３】 車体と車軸の中間に位置して路面からの
   振動を吸収するためのコイルスプリングを、一本の線材
   を渦巻き状に芯金に巻き付けながら構成する車両用コイ
   ルスプリングの製造方法であって、一本の線材のうちの
   一端側特定範囲に、巻き付け完了後の上下に平面が存在
   するように切削機を用いて切削加工することにより一対
   の平面を形成するとともに、巻き付け時に一対の平面が
   形成された部分の巻き付けピッチを他の部分の巻き付け
   ピッチよりも小さく設定したことを特徴とする車両用コ
   イルスプリングの製造方法。