KR20190112778A - 차량 현가용 코일 스프링 - Google Patents

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닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
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Abstract

링크 모션 타입의 현가 장치(1)에 사용되는 코일 스프링(2)으로서, 하측의 시트 권취부(20)와, 상측의 시트 권취부(21)와, 상기 하측의 시트 권취부(20)와 상기 상측의 시트 권취부(21) 사이의 원통형의 유효부(22)를 갖고 있다. 또한, 이 코일 스프링(2)은 상기 하측의 시트 권취부(20) 또는 상기 상측의 시트 권취부(21) 중 적어도 한쪽의 시트 권취부에 형성된 테이퍼부(25)를 포함하는 몸통 굽힘 제어부(100)를 갖고 있다. 이 테이퍼부(25)는 상기 시트 권취부(20)의 길이방향의 도중으로부터 소선(4)의 선단(4X)을 향하여 두께가 작아지는 형상이며, 스프링 시트(10)의 경사의 변화를 상기 테이퍼부(25)에 의해 흡수하는 것에 의해 상기 유효부(22)의 몸통 굽힘을 억제한다.

Description

차량 현가용 코일 스프링
본 발명은 자동차 등의 차량의 링크 모션 타입의 현가 장치에 사용되는 차량 현가용 코일 스프링에 관한 것이다.
코일 스프링을 제조하는 방법으로서, 열간에서 코일 스프링을 성형하는 방법과, 냉간에서 코일 스프링을 성형하는 방법이 알려져 있다. 열간에서 성형되는 코일 스프링은 고온(예를 들면, 강의 오스테나이트화 온도)으로 가열된 소선을 심금(맨드릴)(mandrel)에 소정 피치로 감는 것에 의해 나선형으로 성형된다. 소선의 길이는 코일 스프링 1개분이다. 이 명세서에서는, 열간에서 코일 스프링을 제조하는 장치를 열간 성형 코일링 머신이라 칭하며, 열간에서 성형된 코일 스프링을 열간 성형 코일 스프링이라 칭한다. 열간 성형 코일링 머신은 가열되어 부드러워진 소선을 심금에 감기 때문에, 소선경이 비교적 큰 코일 스프링을 제조하는데 적합하다. 열간 성형 코일 스프링은 코일 스프링 1개분의 길이의 소선을 심금에 감는다. 이 때문에, 코일링 전에 소선의 단부에, 목적에 따른 형상의 소성 가공부를 형성해 둘 수 있다.
이에 반하여 냉간에서 성형되는 코일 스프링은 코일 스프링 복수개 분의 길이의 소선을 코일링 머신의 제 1 핀과 제 2 핀 사이에 공급하고, 제 1 핀과 제 2 핀 사이에서 소선을 연속적으로 원호형상으로 성형한다. 1개 분의 코일 스프링이 성형되면, 소선이 커터에 의해 절단된다. 이 명세서에서는 냉간에서 코일 스프링을 제조하는 장치를 냉간 성형 코일링 머신이라 칭하고, 냉간에서 성형된 코일 스프링을 냉간 성형 코일 스프링이라 칭한다. 냉간 성형 코일링 머신은 원통형 이외의 특수 형상의 코일 스프링을 제조할 수도 있다. 냉간 성형 코일 스프링은 재료에 장척인 소선을 이용하여 1개 분의 코일 스프링이 성형될 때마다 소선이 절단된다. 이 때문에, 코일링 전에 소선의 단부에, 목적에 따른 형상의 소성 가공부를 형성해 두는 것이 어렵다.
특허문헌 1(일본 특허 공개 제 2000-272535 호 공보) 또는 특허문헌 2(일본 특허 공개 제 2008-18784 호 공보)에 링크 모션 타입(link motion type)의 현가 장치가 나타나 있다. 링크 모션 타입은 knee action type 이라고도 칭해지며, 피봇을 중심으로 상하방향으로 회동하는 링크 부재와, 링크 부재에 마련된 하측의 스프링 시트와, 차체에 마련된 상측의 스프링 시트와, 상기 링크 부재를 하방으로 부세하는 코일 스프링 등을 구비하고 있다. 코일 스프링은 하측의 스프링 시트와 상측의 스프링 시트 사이에 배치되어 있다. 상기 링크 부재는 피봇을 중심으로 상하방향으로 회동한다. 이 때문에, 링크 부재의 상하방향의 위치에 따라서, 하측의 스프링 시트의 경사가 변화한다.
일본 특허 공개 제 2000-272535 호 공보 일본 특허 공개 제 2008-18784 호 공보
상기 코일 스프링의 하측의 시트 권취부는 하측의 스프링 시트에 의해 지지되어 있다. 상기 코일 스프링의 상측의 시트 권취부는 상측의 스프링 시트에 의해 지지되어 있다. 이 때문에, 링크 부재가 상하방향으로 회동하면, 상기 코일 스프링의 압축량이 변화할 뿐만 아니라, 하측의 시트 권취부의 경사에 따라서, 상기 코일 스프링이 굽혀지는 현상(소위, 몸통 굽힘)이 생긴다. 몸통 굽힘이 생긴 코일 스프링은 응력의 불균일이 크다. 게다가, 코일 스프링이 최대로 압축된 상태(full bump)와, 코일 스프링이 최대로 신장된 상태(rebound)에서, 코일 스프링의 응력이 크게 변화하기 때문에, 응력 진폭이 크다. 이 때문에, 응력 저감(stress reduction)과 경량화(weight reduction)를 도모하는데 있어서, 추가적인 개량이 바람직하다.
본 발명의 목적은 링크 모션 타입의 현가 장치에 사용되는 코일 스프링에 있어서, 응력 진폭을 작게 할 수 있으며, 게다가 열간 성형 코일링 머신에 의해 제조하는데 적합한 차량 현가용 코일 스프링을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시형태는 상하방향으로 회동하는 링크 부재를 구비한 링크 모션 타입의 현가 장치의 하측의 스프링 시트와 상측의 스프링 시트 사이에 배치되는 코일 스프링으로서, 상기 코일 스프링은 상기 하측의 스프링 시트에 접하는 하측의 시트 권취부와, 상기 상측의 스프링 시트에 접하는 상측의 시트 권취부와, 상기 하측의 시트 권취부와 상기 상측의 시트 권취부 사이의 원통형의 유효부와, 상기 하측의 시트 권취부 또는 상기 상측의 시트 권취부 중 적어도 한쪽의 시트 권취부에 형성된 몸통 굽힘 제어부를 구비하고 있다. 상기 몸통 굽힘 제어부는 상기 시트 권취부의 길이방향의 도중으로부터 상기 소선의 선단을 향하여 두께가 작아지는 테이퍼부를 포함하며, 상기 하측의 스프링 시트의 경사의 변화를 상기 테이퍼부에 의해 흡수하는 것에 의해 상기 유효부의 몸통 굽힘을 억제한다.
상기 테이퍼부의 형태는 플랫 테이퍼형, 라운드 테이퍼형, 시트면 연마형 등이다. 본 발명에 따른 코일 스프링은 링크 부재의 움직임에 따라서 스프링 시트가 이차원 또는 삼차원 운동하는 링크 모션 타입의 현가 장치에 있어서, 상하의 시트 권취부 중 적어도 한쪽에 테이퍼부를 갖는 몸통 굽힘 제어부를 형성하고 있다. 그 테이퍼부에 의해 시트 권취부의 강성을 작게 하는 것에 의해, 상기 스프링 시트의 경사의 변화의 대부분을 흡수하여, 스프링 시트의 반력을 유효부에 전달하지 않음으로써 유효부의 몸통 굽힘을 억제한다. 즉, 시트 권취부에 의해 유효부의 몸통 굽힘을 제어하는 시트 권취 강성 제어 스프링이다.
본 실시형태에 의하면, 링크 모션 타입의 현가 장치에 있어서, 링크 부재가 상하방향으로 회동할 때의 스프링 시트의 경사의 변화를 상기 몸통 굽힘 제어부의 테이퍼부가 변형하는 것에 의해 흡수할 수 있다. 결과적으로 상기 유효부의 몸통 굽힘이 억제되어, 코일 스프링의 응력 진폭을 작게 할 수 있다. 게다가, 상기 테이퍼부는 소선을 코일링하기 전에 소선의 양단을 소성 가공하는 것에 의해 미리 형성해둘 수 있다. 이 때문에, 이 코일 스프링은 열간 코일링 머신에 의해 제조할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 코일 스프링을 구비한 링크 모션 타입의 현가 장치에 있어서, 코일 스프링이 리바운드 위치에 있을 때의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 현가 장치에 있어서, 코일 스프링이 풀 범프 위치까지 압축된 상태의 단면도이다.
도 3은 동일한 코일 스프링이 압축되어 있지 않은 자유 상태의 측면도이다.
도 4는 동일한 코일 스프링을 상방으로부터 본 평면도이다.
도 5는 동일한 코일 스프링의 소선의 테이퍼부의 사시도이다.
도 6은 동일한 코일 스프링의 소선의 테이퍼부의 정면도이다.
도 7은 동일한 코일 스프링의 소선의 테이퍼부를 가공하는 장치의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 8은 동일한 코일 스프링의 리바운드 위치에서의 응력과, 풀 범프 위치에서의 응력을 도시한 도면이다.
도 9는 종래의 코일 스프링의 리바운드 위치에서의 응력과, 풀 범프 위치에서의 응력을 도시한 도면이다.
도 10은 열간 성형 코일링 머신의 평면도이다.
도 11은 제 2 실시형태에 따른 테이퍼부의 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시한 테이퍼부의 정면도이다.
도 13은 제 3 실시형태에 따른 테이퍼부의 측면도이다.
도 14는 도 13 중의 F14-F14 선을 따르는 단면도이다.
이하에 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 링크 모션 타입의 현가 장치에 사용되는 코일 스프링에 대해서, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 1은 링크 모션 타입의 현가 장치(1)를 모식적으로 도시하고 있다. 이 현가 장치(1)는 코일 스프링(2)과, 링크 부재(3)를 갖고 있다. 코일 스프링(2)은 나선형으로 성형된 스프링 강으로 이루어지는 소선(와이어)(4)을 갖고 있다. 링크 부재(3)는 피봇(요동축)(5)을 중심으로 상하방향으로 회동한다.
링크 부재(3)에 하측의 스프링 시트(10)가 마련되어 있다. 하측의 스프링 시트(10)의 상방에 상측의 스프링 시트(11)가 마련되어 있다. 상측의 스프링 시트(11)는 차체 부재(12)의 하면에 배치되어 있다. 코일 스프링(2)은 하측의 스프링 시트(10)와 상측의 스프링 시트(11) 사이에 압축된 상태로 배치되며, 링크 부재(3)를 하방으로 부세하고 있다.
하측의 스프링 시트(10)는 피봇(5)에 가까운 측의 제 1 지지부(10a)와, 피봇(5)으로부터 먼 측의 제 2 지지부(10b)를 갖고 있다. 링크 부재(3)는 피봇(5)을 중심으로 상하방향으로 회동하기 때문에, 하측의 스프링 시트(10)는 링크 부재(3)의 상하방향의 위치에 따라서 경사가 변화한다. 하측의 스프링 시트(10)의 제 1 지지부(10a)는 피봇(5)에 가깝기 때문에, 링크 부재(3)가 상하방향으로 회동할 때에 높이의 변화가 작다. 이에 반하여 제 2 지지부(10b)는 피봇(5)으로부터 멀기 때문에, 링크 부재(3)가 상하방향으로 회동할 때에 높이의 변화가 크다.
도 1은 코일 스프링(2)과 링크 부재(3)가 리바운드 위치까지 이동한 상태를 도시하고 있다. "리바운드"란, 차체를 리프트 했을 때에 코일 스프링이 최대로 신장된 상태이다. 도 2는 코일 스프링(2)과 링크 부재(3)가 풀 범프 위치까지 이동한 상태를 도시하고 있다. "풀 범프"란, 코일 스프링이 하중에 의해 최대로 압축된 상태이다. 링크 부재(3)는 코일 스프링(2)의 압축량에 따라서, 피봇(5)을 중심으로 상하방향으로 이동한다. 즉, 코일 스프링(2)과 링크 부재(3)는 도 1에 도시하는 리바운드 위치와, 도 2에 도시하는 풀 범프 위치 사이를 이동한다.
도 3은 압축의 하중이 부하되어 있지 않은 자유 형상의 코일 스프링(2)을 도시하고 있다. 코일 스프링(2)에 코일 중심축(C1)을 따르는 압축의 하중이 부하되면, 코일 스프링(2)의 길이는 자유 상태의 길이보다 짧아진다. 코일 스프링(2)은 하측의 스프링 시트(10)에 의해 지지되는 하측의 시트 권취부(20)와, 상측의 스프링 시트(11)에 의해 지지되는 상측의 시트 권취부(21)와, 시트 권취부(20, 21) 사이의 유효부(22)를 포함하고 있다. 유효부(22)는 압축의 하중이 부하되어 있지 않은 자유 상태에서, 실질적으로 몸통 굽힘(bowing)이 생기지 않은 형상(원통형)이다. 자유 상태의 유효부(22)의 피치(P1)는 거의 일정하다.
하측의 시트 권취부(20)의 하면은 하측의 스프링 시트(10)의 상면과 대향하고 있다. 하측의 시트 권취부(20)는 코일 스프링(2)이 압축된 상태에 있어서 하측의 스프링 시트(10)와 접하는 부분이며, 소선(4)의 하측의 선단(4X)으로부터 예를 들면 0.6~0.7 권선 부근까지이다. 상측의 시트 권취부(21)의 상면은 상측의 스프링 시트(11)의 하면과 대향하고 있다. 상측의 시트 권취부(21)는 코일 스프링(2)이 압축된 상태에서 상측의 스프링 시트(11)와 접하는 부분이며, 소선(4)의 상측의 선단(4Y)으로부터 예를 들면 0.8 권선 부근까지이다. 유효부(22)는 코일 스프링(2)이 최대로 압축된 상태에서, 서로 인접하는 소선(4)의 권회부끼리가 서로 접하는 일이 없어, 스프링으로서 유효하게 기능하는 부분이다.
도 4는 코일 스프링(2)을 상방으로부터 본 평면도이다. 도 4 중의 도면 부호(C2)는 피봇(5)의 회전 중심축을 나타내고 있다. 피봇(5)의 회전 중심축(C2)과 코일 스프링(2)의 중심(C1)을 연결하는 선분(C3)은 링크 부재(3)의 길이방향으로 연장되어 있다. 따라서, 링크 부재(3)는 선분(C3)을 통과하는 상하방향의 면을 따라서, 피봇(5)의 회전 중심축(C2) 주위로 회동한다.
코일 스프링(2)은 소선(4)의 하단측에 형성된 제 1 테이퍼부(25)와, 소선(4)의 상단측에 형성된 제 2 테이퍼부(26)를 갖고 있다. 제 1 테이퍼부(25)는 하측의 시트 권취부(20)의 길이방향의 도중의 제 1 두께 변화부(25a)로부터 소선(4)의 하측의 선단(4X)을 향하여, 제 1 길이(TL1)(도 4에 도시함)에 걸쳐서, 소선(4)의 두께가 테이퍼형상으로 감소되어 있다. 소선(4)의 직경은 예를 들면 12.8 ㎜이다. 제 1 길이(TL1)의 일 예는 180 ㎜이며, 소선(4)의 선단(4X)으로부터 0.375 권선이다. 제 1 테이퍼부(25)의 선단(4X)은 제 1 테이퍼 두께(T1)(도 1에 도시함)로 되어 있다. 제 1 테이퍼부(25)는 제 1 몸통 굽힘 제어부(100)로서 기능한다.
제 2 테이퍼부(26)는 상측의 시트 권취부(21)의 길이방향의 도중의 제 2 두께 변화부(26a)로부터 소선(4)의 상측의 선단(4Y)을 향하여, 제 2 길이(TL2)(도 4에 도시함)에 걸쳐서 소선(4)의 두께가 테이퍼형상으로 감소되어 있다. 제 2 길이(TL2)의 일 예는 186 ㎜이며, 소선(4)의 선단(4Y)으로부터 0.525 권선이다. 제 2 테이퍼부(26)의 선단(4Y)은 제 2 테이퍼 두께(T2)(도 1에 도시함)로 되어 있다. 제 2 테이퍼부(26)는 제 2 몸통 굽힘 제어부(101)로서 기능한다.
하측의 시트 권취부(20)의 하면은 하측의 스프링 시트(10)의 상면과 대향하고 있다. 하측의 스프링 시트(10)는 피봇(5)에 가까운 측의 제 1 지지부(10a)와, 피봇(5)으로부터 먼 측의 제 2 지지부(10b)를 포함하고 있다. 즉, 하측의 스프링 시트(10)는 링크 부재(3)가 상하방향으로 회동할 때의 높이 변화가 작은 제 1 지지부(10a)와, 높이 변화가 큰 제 2 지지부(10b)를 포함하고 있다. 제 1 지지부(10a)는 하측의 시트 권취부(20)의 하면 중, 피봇(5)에 가까운 부분을 지지하고 있다. 제 2 지지부(10b)는 하측의 시트 권취부(20)의 하면 중, 피봇(5)으로부터 먼 부분을 지지하고 있다.
상측의 시트 권취부(21)의 상면은 상측의 스프링 시트(11)의 하면과 대향하고 있다. 상측의 스프링 시트(11)는 피봇(5)에 가까운 측의 제 3 지지부(11a)와, 피봇(5)으로부터 먼 측의 제 4 지지부(11b)를 포함하고 있다. 제 3 지지부(11a)는 상측의 시트 권취부(21)의 상면 중, 피봇(5)에 가까운 부분을 지지하고 있다. 제 4 지지부(11b)는 상측의 시트 권취부(21)의 상면 중, 피봇(5)으로부터 먼 부분을 지지하고 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이 제 1 테이퍼부(25)는 하측의 스프링 시트(10)의 제 1 지지부(10a)로부터 제 2 지지부(10b)의 방향으로 연장되어 있다. 제 2 테이퍼부(26)는 상측의 스프링 시트(11)의 제 3 지지부(11a)로부터 제 4 지지부(11b)의 방향으로 연장되어 있다. 제 1 테이퍼부(25)의 하면(25b)은 하측의 스프링 시트(10)의 제 2 지지부(10b)에 접한다. 하측의 시트 권취부(20)는 안정된 상태에서 하측의 스프링 시트(10)에 의해 지지된다. 제 2 테이퍼부(26)의 상면(26b)은 상측의 스프링 시트(11)의 제 3 지지부(11a)에 접한다. 상측의 시트 권취부(21)는 안정된 상태에서 상측의 스프링 시트(11)에 의해 지지된다.
이 실시형태의 경우, 링크 부재(3)는 피봇(5)을 중심으로 상하방향으로 회동한다. 그러나, 현가 장치의 종류에 따라서는, 링크 부재가 특정의 피봇 주위로 이차원 회동하는 것에 부가하여, 다른 피봇 주위로 회동하는 것과 같은 삼차원적인 복잡한 움직임을 하기도 한다. 이 때문에, 테이퍼부(25, 26)의 최적인 위치는 현가 장치에 의해 변경되는 경우가 있다. 코일 스프링(2)이 압축되면 두께 변화부(25a, 26a)에 접촉력이 집중되지만, 압축 상태에 따라서 접촉력이 집중되는 개소도 변화한다.
도 5는 하측의 시트 권취부(20)를 직선형상으로 전개한 상태를 도시하고 있다. 소선(4)의 하단측에는 시트 권취부(20)의 길이방향의 도중의 제 1 두께 변화부(25a)로부터 소선(4)의 선단(4X)에 걸쳐서 테이퍼부(25)가 형성되어 있다. 제 1 두께 변화부(25a)로부터 소선(4)의 선단(4X)을 향하여, 소선(4)의 굽힘 강성이 점차 작아져 간다. 도 6은 소선(4)을 선단(4X)측으로부터 본 정면도이다. 소선(4)의 상단측에는 시트 권취부(21)의 길이방향의 도중의 제 2 두께 변화부(26a)로부터 소선(4)의 선단(4Y)에 걸쳐서, 테이퍼부(26)가 형성되어 있다. 제 2 두께 변화부(26a)로부터 소선(4)의 선단(4Y)을 향하여, 소선(4)의 굽힘 강성이 점차 작아져 간다.
도 7은 제 1 테이퍼부(25)와 제 2 테이퍼부(26)를 소성 가공하는 장치의 일부를 도시하고 있다. 수평방향의 압연 롤러쌍(28)에 의해 소선(4)이 상하방향으로부터 압연된 후, 수직방향의 압연 롤러쌍(29)에 의해 소선(4)이 좌우방향으로부터 압연된다. 이 동작이 복수회 반복되는 것에 의해, 소선(4)의 한쪽의 단부에 제 1 두께 변화부(25a)로부터 소선(4)의 선단(4X)에 걸쳐서, 플랫 테이퍼형의 제 1 테이퍼부(25)가 형성된다. 플랫 테이퍼형의 제 1 테이퍼부(25)의 폭은 실질적으로 소선(4)과 동등하다. 소선(4)의 다른쪽의 단부에도 플랫 테이퍼형의 제 2 테이퍼부(26)가 형성된다. 플랫 테이퍼형의 테이퍼부의 상면과 하면은 각각 거의 평탄하다.
본 실시형태의 코일 스프링(2)은 하측의 시트 권취부(20)에 형성된 제 1 테이퍼부(25)와, 상측의 시트 권취부(21)에 형성된 제 2 테이퍼부(26)를 갖고 있다. 제 1 테이퍼부(25)는 하측의 스프링 시트(10)의 제 1 지지부(10a)로부터 제 2 지지부(10b)의 방향으로 연장되어 있다. 이와 같은 제 1 테이퍼부(25)를 하측의 시트 권취부(20)에 형성한 것에 의해, 하측의 시트 권취부(20)의 두께 변화부(25a)로부터 소선(4)의 선단(4X)까지의 굽힘 강성이 제어되어 있다. 제 2 테이퍼부(26)는 상측의 스프링 시트(11)의 제 3 지지부(11a)로부터 제 4 지지부(11b)의 방향으로 연장되어 있다. 제 2 테이퍼부(26)를 상측의 시트 권취부(21)에 형성한 것에 의해, 상측의 시트 권취부(21)의 두께 변화부(26a)로부터 소선(4)의 선단(4Y)까지의 굽힘 강성이 제어되어 있다.
본 실시형태의 코일 스프링(2)은 도 2에 도시하는 바와 같이 풀 범프 위치까지 압축된 상태에서도 유효부(22)는 몸통 굽힘을 일으키는 일이 없이, 실질적으로 원통형을 유지할 수 있었다. 도 2 중의 일점쇄선(Z1)은 코일 스프링(2)의 유효부(22)의 외주의 위치를 나타내고 있다. 스프링 시트(10)가 큰 회동 운동은 강성이 작은 시트 권취부(20)가 변형되는 것에 의해 흡수된다. 즉, 유효부(22)에 몸통 굽힘이 생기는 것을 시트 권취부(20)에 의해 억제할 수 있다. 그 결과, 유효부(22)의 응력 진폭을 작게 할 수 있어서, 코일 스프링의 경량화가 가능해졌다. 이에 반하여, 시트 권취부에 테이퍼부를 갖지 않는 종래의 코일 스프링은 도 2 중에 곡선(R1)으로 나타내는 바와 같이, 유효부에 몸통 굽힘이 생겼다.
도 8은 본 실시형태의 코일 스프링(2)의 리바운드 위치에서의 응력과, 풀 범프 위치에서의 응력을 도시하고 있다. 도 8 중의 선(L1, L2)은 각각, 코일 스프링(2)이 리바운드 위치에 있을 때의 최대 주 응력과 최대 전단 응력을 도시하고 있다. 도 8 중의 선(L3, L4)은 각각, 코일 스프링(2)이 풀 범프 위치에 있을 때의 최대 주 응력과 최대 전단 응력을 나타내고 있다. 본 실시형태의 코일 스프링(2)은 풀 범프 위치에서의 응력의 피크가 작고, 게다가 유효부의 응력의 변화가 적다. 이 때문에, 리바운드 위치의 응력과 풀 범프 위치의 응력의 차이(응력 진폭(Q1))가 종래의 코일 스프링의 응력 진폭(Q2)(도 9에 나타냄)보다 작다.
도 9는 시트 권취부에 테이퍼부를 갖지 않는 종래의 코일 스프링의 리바운드 위치에서의 응력과, 풀 범프 위치에서의 응력을 도시하고 있다. 도 9 중의 선(L5, L6)은 각각, 종래의 코일 스프링이 리바운드 위치에 있을 때의 최대 주 응력과 최대 전단 응력을 나타내고 있다. 도 9 중의 선(L7, L8)은 각각, 종래의 코일 스프링이 풀 범프 위치에 있을 때의 최대 주 응력과 최대 전단 응력을 나타내고 있다. 종래의 코일 스프링은 풀 범프 위치에서의 응력의 피크가 크다. 종래의 코일 스프링의 응력 진폭(Q2)은 본 실시형태의 코일 스프링의 응력 진폭(Q1)(도 8에 도시함)보다 크다.
도 10은 코일 스프링을 제조하기 위한 열간 성형 코일링 머신(30)의 일 예를 도시하고 있다. 이 코일링 머신(30)은 원기둥형의 심금(31)과, 척(33)과, 가이드부(35)를 포함하고 있다. 심금(31)의 한쪽의 단부(31a)는 코일 스프링의 일단측(감김 시작측)의 시트 권취부에 따른 형상이다. 가이드부(35)는 가이드 부재(39a, 39b)를 포함하고 있다.
스프링 강으로 이루어지는 소선(4)은 미리 코일 스프링의 1개분의 길이로 절단되어 있다. 이 소선(4)은 오스테나이트화 온도(A3 변태점 온도 이상, 1150 ℃ 이하)로 가열되며, 공급 기구에 의해 심금(31)에 공급된다. 척(33)은 소선(4)의 선단을 심금(31)에 고정한다. 가이드부(35)는 심금(31)에 감는 소선(4)의 위치를 제어한다. 심금(31)의 한쪽 단부(31a)는 심금 구동 헤드(40)에 의해 보지되어 있다. 심금(31)은 심금 구동 헤드(40)에 의해, 축선(X1) 주위로 회전한다. 심금(31)의 다른쪽의 단부(31b)는 심금 홀더(50)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 가이드부(35)는 심금(31)의 축선(X1)을 따르는 방향으로 이동하고, 성형해야 하는 코일 스프링의 피치각에 따라서 소선(4)을 안내한다.
소선(4)은 코일 스프링 1개분의 길이이다. 이 소선(4)이 가열로에 의해, 열간 성형에 적절한 온도로 가열된다. 가열된 소선(4)의 선단이 척(33)에 의해 심금(31)에 고정된다. 심금(31)이 회전하는 동시에, 심금(31)의 회전에 동기하여, 가이드부(35)가 심금(31)의 축선(X1)을 따르는 방향으로 이동한다. 이에 의해, 심금(31)에 소선(4)이 소정 피치로 감겨간다. 이상의 설명은 코일 스프링을 열간 성형 코일링 머신(30)에 의해 제조하는 경우에 대해서이다. 본 실시형태의 코일 스프링은 냉간 성형 코일링 머신에 의해 제조하는 것도 가능하다.
도 11은 제 2 실시형태에 따른 코일 스프링의 소선(4)에 형성된 라운드 테이퍼형의 테이퍼부(26')를 도시하고 있다. 도 12는 테이퍼부(26')를 선단(4Y)측으로부터 본 정면도이다. 이 테이퍼부(26')는 두께 변화부(26a')로부터 소선(4)의 선단(4Y)을 향하여, 소선(4)의 전체 둘레의 직경이 테이퍼형상으로 감소되어 있다.
라운드 테이퍼형의 테이퍼부(26')는 소선(4)의 축 주위로 회전 대칭형이다. 열간 성형 코일링 머신(30)(도 10에 도시함)에 의해 코일 스프링을 성형하는 경우에는, 감김 종료측의 시트 권취부를 라운드 테이퍼형의 테이퍼부(26')로 하면 좋다. 왜냐하면, 소선(4)은 코일링 중에 축 주위로 비틀리기 때문에, 감김 종료측의 시트 권취부의 위치를 정확하게 규제하는 것이 어렵기 때문이다. 그래서 감김 종료측의 시트 권취부에 라운드 테이퍼형의 테이퍼부(26')를 채용하는 것에 의해, 소선(4)의 비틀림의 영향을 회피할 수 있다. 감김 시작측의 시트 권취부는 척(33)에 의해 위치를 규제할 수 있기 때문에, 플랫 테이퍼형의 테이퍼부(25)로 한다. 이와 같이 제 1 테이퍼부와 제 2 테이퍼부 중 어느 한쪽이 플랫 테이퍼형이며, 다른쪽이 라운드 테이퍼형이어도 좋다.
도 13은 제 3의 실시형태에 따른 코일 스프링의 소선(4)의 테이퍼부(25')를 도시하고 있다. 도 14는 도 13에 도시한 테이퍼부(25')의 단면을 도시하고 있다. 코일링 후의 소선(4)의 단부의 시트면을 그라인더 등에 의해 연마 또는 연삭하는 것에 의해, 시트면 연마형의 테이퍼부(25')가 형성되어 있다. 테이퍼부(25')는 두께 변화부(25a')로부터 소선(4)의 선단(4X)을 향하여 두께가 테이퍼형상으로 감소된다. 냉간 성형 코일 스프링의 경우에는 소선을 코일링한 후, 시트면 연마형의 테이퍼부(25')를 형성할 수 있다.
본 실시형태의 코일 스프링은 자동차 등의 차량의 현가 장치에 사용할 수 있다. 이 코일 스프링은 열간 코일링 머신에 의해 제조하는 것이 가능하다.
1: 현가 장치 2: 코일 스프링
3: 링크 부재 4: 소선
4X, 4Y: 소선의 선단 5: 피봇
10: 하측의 스프링 시트 11: 상측의 스프링 시트
20: 하측의 시트 권취부 21: 상측의 시트 권취부
22: 유효부 25, 25': 테이퍼부
25a, 25a': 두께 변화부 26, 26': 테이퍼부
26a, 26a': 두께 변화부 100, 101: 몸통 굽힘 제어부

Claims (10)

  1. 상하방향으로 회동하는 링크 부재(3)를 구비한 링크 모션 타입의 현가 장치(1)의 하측의 스프링 시트(10)와 상측의 스프링 시트(11) 사이에 배치되는 코일 스프링(2)으로서, 상기 하측의 스프링 시트(10)는 상기 링크 부재(3)의 상하방향의 위치에 따라서 경사가 변화되며,
    상기 코일 스프링(2)은,
    상기 하측의 스프링 시트(10)에 접하는 하측의 시트 권취부(20)와,
    상기 상측의 스프링 시트(11)에 접하는 상측의 시트 권취부(21)와,
    상기 하측의 시트 권취부(20)와 상기 상측의 시트 권취부(21) 사이의 원통형의 유효부(22)와,
    상기 하측의 시트 권취부(20) 또는 상기 상측의 시트 권취부(21) 중 적어도 한쪽의 시트 권취부에 형성되며, 상기 시트 권취부의 길이방향의 도중으로부터 소선(4)의 선단(4X, 4Y)을 향하여 두께가 작아지는 테이퍼부(25, 25', 26, 26')를 포함하며, 상기 하측의 스프링 시트(10)의 경사의 변화를 상기 테이퍼부(25, 25', 26, 26')에 의해 흡수하는 것에 의해 상기 유효부(22)의 몸통 굽힘을 억제하는 몸통 굽힘 제어부(100, 101)를 구비한
    차량 현가용 코일 스프링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통 굽힘 제어부(100)가 상기 하측의 시트 권취부(20)에 형성된 상기 테이퍼부(25, 25')로 이루어지는
    차량 현가용 코일 스프링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통 굽힘 제어부(101)가 상기 상측의 시트 권취부(21)에 형성된 상기 테이퍼부(26, 26')로 이루어지는
    차량 현가용 코일 스프링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통 굽힘 제어부(100, 101)가 상기 하측의 시트 권취부(20)에 형성된 제 1 상기 테이퍼부(25, 25')와, 상기 상측의 시트 권취부(21)에 형성된 제 2 상기 테이퍼부(26, 26')로 이루어지는
    차량 현가용 코일 스프링.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하측의 스프링 시트(10)는 상기 링크 부재(3)가 상하방향으로 회동할 때의 높이 변화가 작은 제 1 지지부(10a)와, 높이 변화가 큰 제 2 지지부(10b)를 포함하며,
    상기 몸통 굽힘 제어부(100, 101)의 테이퍼부(25, 25', 26, 26')가 상기 제 1 지지부(10a)로부터 상기 제 2 지지부(10b)를 향하여 연장되는
    차량 현가용 코일 스프링.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통 굽힘 제어부(100, 101)의 상기 테이퍼부(25, 26)가 플랫 테이퍼형인
    차량 현가용 코일 스프링.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통 굽힘 제어부(101)의 상기 테이퍼부(26')가 라운드 테이퍼형인
    차량 현가용 코일 스프링.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통 굽힘 제어부(100)의 상기 테이퍼부(25')가 시트면 연마형인
    차량 현가용 코일 스프링.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 몸통 굽힘 제어부(100, 101)의 상기 제 1 테이퍼부(25, 25')와 상기 제 2 테이퍼부(26, 26') 중 어느 한쪽이 플랫 테이퍼형이며, 다른쪽이 라운드 테이퍼형인
    차량 현가용 코일 스프링.
  10. 제 1 항에 있어서,
    열간 성형된 원통형의 상기 유효부(22)를 갖고 있는
    차량 현가용 코일 스프링.
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