WO2015146263A1 - 懸架用コイルばね - Google Patents

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WO2015146263A1
WO2015146263A1 PCT/JP2015/051846 JP2015051846W WO2015146263A1 WO 2015146263 A1 WO2015146263 A1 WO 2015146263A1 JP 2015051846 W JP2015051846 W JP 2015051846W WO 2015146263 A1 WO2015146263 A1 WO 2015146263A1
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coil spring
spring
insulator sheet
load
spring seat
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French (fr)
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英人 榎本
純 梅野
大倉　健
修司 大村
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日本発條株式会社
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Publication date
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    • F16F2226/04—Assembly or fixing methods; methods to form or fashion parts
    • F16F2226/042—Gluing

Definitions

  • This invention relates to a coil spring for suspension used in a suspension mechanism of a vehicle such as an automobile.
  • a suspension mechanism of a vehicle such as an automobile includes a suspension coil spring (hereinafter simply referred to as a coil spring) including a compression coil spring.
  • the suspension mechanism further includes a lower spring seat and an upper spring seat.
  • the lower spring seat is disposed below the coil spring.
  • the upper spring seat is disposed above the coil spring. This coil spring is compressed between the upper and lower spring seats by the weight (load) of the vehicle applied from above. And this coil spring expands and contracts according to the magnitude
  • Patent Document 1 One of the causes of the breakage of the coil spring is that the coating of the coil spring is peeled off by stepping stones and rusting occurs. When corrosion pits are formed by the growth of this rust, the coil spring breaks starting from the corrosion pits. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, it has been proposed to form a coating film having a two-layer structure on the surface of a coil spring.
  • An example of a two-layer coating film is composed of an epoxy resin-based undercoat layer and an epoxy polyester resin-based topcoat layer formed thereon.
  • the end portion of the coil spring includes a first portion, a second portion, and a third portion.
  • the first portion always contacts the spring seat regardless of the magnitude of the load.
  • the second portion contacts or leaves the spring seat according to the magnitude of the load.
  • foreign substances such as sand
  • the third portion is always away from the spring seat regardless of the magnitude of the load.
  • the surface of the coil spring is rust-proofed. However, if the coil spring expands and contracts while a hard foreign object such as sand is sandwiched between the end winding portion and the spring seat, the coating film is peeled off and rust is generated. In addition, the surface of the coil spring may be damaged by the caught foreign matter. When this scratch is rusted and the rust becomes large, the coil spring breaks.
  • a suspension mechanism provided with means for preventing the end winding portion of the coil spring from being worn is also known.
  • an insulator made of a rubber block is installed on a spring seat.
  • the end winding portion of the coil spring is supported by the insulator.
  • a synthetic resin tube is attached to the end winding portion of the coil spring.
  • slits are formed along the longitudinal direction of the strands.
  • JP 2005-171297 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-200334 JP 2000-304079 A
  • the coil spring of Patent Document 1 has a two-layer coating film composed of an undercoat layer and a topcoat layer. This type of coil spring is effective for stepping stones. However, this coil spring is less effective against corrosion and scratches caused by sand or the like entering between the end winding portion and the spring seat. Moreover, the coating film having a two-layer structure has a problem that the cost required for coating is high compared to a coil spring having a general coating film.
  • a synthetic resin tube having a slit is attached to the end winding portion.
  • the tube when the strands in the vicinity of the end winding portion approach each other due to a large load as in a full bump, the tube is sandwiched between the strands and compressed. As a result, the tube generates a reaction force, so that the load / deflection characteristics of the coil spring may be different from the design values.
  • a corrosive substance such as an antifreezing agent that is sprinkled on the road surface in winter enters the slit. This corrosive substance remaining on the strands also causes the strands to corrode.
  • an object of the present invention is to provide a suspension coil spring that can suppress the breakage of the strands due to wear and scratches on the end turns.
  • the coil spring for suspension according to the present invention includes a lower end winding portion formed on the lower end side of the spirally wound strand, and an upper end winding portion formed on the upper end side of the strand. And at least the lower end winding portion always contacts the lower spring seat regardless of the magnitude of the load, and a first portion that contacts or separates from the spring seat depending on the magnitude of the load. 2 and a third portion that is always away from the spring seat regardless of the magnitude of the load, and at least the second portion of the lower end winding portion has rubber elasticity.
  • An insulator sheet made of a material and attached to the lower surface of the element wire by bonding is provided.
  • the material having rubber elasticity may be, for example, a synthetic resin having elasticity such as an elastomer, or may be natural rubber or synthetic rubber.
  • the insulator sheet is provided in the first portion and the second portion.
  • a convex portion protruding toward the spring seat is formed on the lower surface of the insulator sheet at at least one place in the winding direction of the end winding portion.
  • the insulator sheet may be provided only in the second portion.
  • the insulator sheet is provided in the second part, a part of the first part connected to the second part, and a part of the third part connected to the second part. Also good.
  • a tapered portion whose thickness decreases from the second portion toward the first portion may be formed at an end portion of the insulator sheet. You may further provide the coating film formed between the said strand and the said insulator sheet
  • the present invention it is possible to suppress the wear and scratches on the end winding portion due to foreign matters such as sand sandwiched between the end winding portion of the coil spring and the spring seat by the insulator sheet. And it can suppress by the said insulator sheet
  • the insulator sheet may be provided with a convex portion for adjusting the reaction line position (force line position).
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a suspension mechanism provided with a coil spring according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a coil spring of the suspension mechanism shown in FIG.
  • FIG. 3 is a bottom view of the end winding portion of the coil spring shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the coil spring taken along line F4-F4 in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the coil spring taken along line F5-F5 in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of a coil spring according to the second embodiment.
  • 7 is a bottom view of the end winding portion of the coil spring shown in FIG.
  • FIG. 8 is a sectional view of the coil spring taken along line F8-F8 in FIG.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a suspension mechanism provided with a coil spring according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a coil spring of the suspension mechanism shown in FIG.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 9 is a bottom view of the end winding portion of the coil spring according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a bottom view of the end winding portion of the coil spring according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a sectional view of the coil spring taken along line F11-F11 in FIG.
  • FIG. 12 is a bottom view of the end winding portion of the coil spring according to the fifth embodiment.
  • 13 is a cross-sectional view of the coil spring taken along line F13-F13 in FIG.
  • FIG. 1 shows a McPherson strut type suspension mechanism 11 as an example of a vehicle suspension mechanism.
  • the suspension mechanism 11 is provided on the vehicle body 10.
  • the suspension mechanism 11 includes a coil spring (compression coil spring) 12, a lower spring seat 13, an upper spring seat 14, a shock absorber 15, a mount member 16, and a bracket 17.
  • the lower spring seat 13 is disposed below the coil spring 12.
  • the upper spring seat 14 is disposed above the coil spring 12.
  • the upper end of the shock absorber 15 is attached to the vehicle body 10 by a mount member 16.
  • a knuckle member that supports the wheel shaft is attached to the bracket 17.
  • the coil spring 12 is disposed in a compressed state between a lower spring seat 13 and an upper spring seat 14.
  • the coil spring 12 and the spring seats 13 and 14 constitute a spring device 18.
  • the shock absorber 15 is attached to the vehicle body 10 in such a posture that the axis X1 is inclined by an angle ⁇ with respect to the vertical line H extending in the vertical direction.
  • FIG. 2 shows a state where the compression load is not applied to the coil spring 12 (so-called free state).
  • the length of the coil spring 12 in the central axis X2 direction under a free state is referred to as a free length.
  • the coil spring 12 bends in a direction in which the length becomes shorter than the free length.
  • the coil spring 12 is attached to the vehicle body 10 in an assembly state compressed between a lower spring seat 13 and an upper spring seat 14.
  • the coil spring 12 shown in FIG. 2 has a wire 40 formed in a spiral shape.
  • the strand 40 is made of spring steel having a circular cross section.
  • a coating 41 for rust prevention is formed on the entire outer surface of the strand 40.
  • the coil spring 12 has a lower end winding portion 12a, an upper end winding portion 12b, and an effective portion 12c.
  • the lower end winding part 12a is formed from the lower end 40a of the strand 40 below the 1st volume, for example.
  • the upper end winding portion 12b is formed, for example, less than the first turn from the upper end 40b of the strand 40.
  • the effective portion 12c is wound at a pitch P between the lower end winding portion 12a and the upper end winding portion 12b.
  • coil spring 12 is a cylindrical coil spring.
  • various types of compression coil springs such as a barrel coil spring, a drum coil spring, a taper coil spring, an unequal pitch coil spring, and other springs may be employed depending on the specifications of the vehicle.
  • the coil spring 12 is assembled to the vehicle body 10 in a compressed state between the lower spring seat 13 and the upper spring seat 14.
  • the coil spring 12 elastically supports the weight of the vehicle body 10 loaded from above.
  • the lower end winding portion 12 a is in contact with the upper surface of the spring seat 13.
  • the upper end winding portion 12 b is in contact with the lower surface of the spring seat 14.
  • This coil spring 12 expands to the maximum during full rebound.
  • “Full rebound” means a state in which the coil spring 12 is extended to the maximum by a load applied below the coil spring 12 when the vehicle body is lifted.
  • the coil spring 12 is compressed to the maximum at the time of full bump.
  • the “full bump” refers to a state in which the amount of compression of the coil spring 12 is maximized when a load applied from above the coil spring 12 is large.
  • FIG. 3 is a bottom view of the lower end winding portion 12a of the coil spring 12.
  • the end turn portion 12a with respect to the winding direction of the wire 40, a first portion 12a 1 of the range indicated by the arrow R1, a second portion 12a 2 of the range indicated by the arrow R2, and the third portion 12a 3 have.
  • the first portion 12 a 1 is a portion that always contacts the spring seat 13 regardless of the load applied to the coil spring 12.
  • the second portion 12a 2 is a portion that contacts or leaves the spring seat 13 according to the load.
  • the third portion 12a 3 of is always part away from the spring seat 13 regardless of the load.
  • the first portion 12a 1 is in the range exceeding 0.5 tum example from the lower end 40a of the wire 40 (0 tum).
  • the first portion 12a 1 extends from the 0th volume to the vicinity of the 0.6th volume.
  • the first portion 12 a 1 is always in contact with the spring seat 13 regardless of the load applied to the coil spring 12.
  • the first portion 12a 1 may be less than the 0.5th turn from the lower end 40a of the strand 40.
  • the first portion 12a 1 from the point (e.g., around 0.1 tum) some distance from the lower end 40a, the first portion 12a 1 may be started.
  • the second portion 12a 2 extends from the end of the first portion 12a 1 to less than the first volume.
  • the second portion 12a 2 is formed from the vicinity of the 0.6th volume to the vicinity of the 0.9th volume.
  • the second portion 12a 2 contacts or separates from the spring seat 13 when the coil spring 12 bends between full rebound and full bump. That is, the second portion 12a 2 is separated from the spring seat 13 when the load is small, and contacts the spring seat 13 when the load is large.
  • the third portion 12a 3 of is spaced from the constantly spring seat 13 regardless of the magnitude of the load.
  • An insulator sheet 50 is attached to the lower surface of the strand 40 of the lower end winding part 12a.
  • the insulator sheet 50 is made of a material having rubber elasticity.
  • the insulator sheet 50 is fixed to the strand 40 via an adhesive layer 51 (shown in FIGS. 4 and 5).
  • the adhesive layer 51 is formed on the coating film 41.
  • the material of the insulator sheet 50 may be natural rubber, rubber selected from synthetic rubbers such as butadiene rubber, styrene butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber and urethane rubber, or synthetic resin having elasticity such as urethane elastomer. It may be.
  • the adhesive layer 51 may be a vulcanized adhesive, or may be, for example, an acrylic structural adhesive.
  • Insulator sheet 50 is formed in a region including a second portion 12a 2 of at least the end turn portion 12a. Moreover, the insulator sheet 50 is fixed on the anticorrosive coating film 41 covering the outer surface of the element wire 40 via an adhesive layer 51.
  • insulator sheet 50 shown in FIG. 3 is formed in a region extending both the first portion 12a 1 and the second portion 12a 2. In this case, the position of the one end 50 a of the insulator sheet 50 is substantially the same as the lower end 40 a of the strand 40. The other end 50b of the insulator sheet 50 extends toward the third portion 12a 3.
  • Figure 4 shows the vicinity of the boundary portion of the first portion 12a 1 and the second portion 12a 2.
  • Figure 5 is a radial cross-sectional view of the first portion 12a 1 of the wire 40.
  • the lower surface of the insulator sheet 50 is in contact with the spring seat 13.
  • a gap G (shown in FIG. 4) is formed between the lower surface of the insulator sheet 50 and the spring seat 13.
  • the gap G gradually decreases as the load applied to the coil spring 12 increases. When the load exceeds a predetermined value, the gap G becomes zero and the insulator seat 50 comes into contact with the spring seat 13.
  • both side edges 50 d and 50 e of the insulator sheet 50 have a shape that extends in the vertical direction so that foreign matters such as dust do not get on.
  • the insulator sheet 50 similar to that of the lower end winding part 12a may be provided also on the upper end winding part 12b. However, there is little possibility that foreign matters such as dust are caught between the upper end winding portion 12b and the spring seat 14. For this reason, in order to reduce the weight of the vehicle, the insulator seat 50 may be provided only on the lower end winding portion 12a.
  • the coil spring 12 is given a preload by being compressed between the spring seats 13 and 14. With this preload applied, the coil spring 12 is assembled to the shock absorber 15 and further attached to the vehicle body 10. A load in the vertical direction is applied to the coil spring 12 attached to the vehicle body 10. Depending on the magnitude of the load, the coil spring 12 bends between the lower spring seat 13 and the upper spring seat 14. That is, the coil spring 12 expands and contracts between a full bump (maximum compressed state) and a full rebound (maximum extended state) according to the magnitude of the load.
  • the lower surface of at least a second portion 12a 2 of the strand 40 of the end turn portion 12a, the insulator sheet 50 is bonded in between the coating film 41.
  • the coil spring 12 of this embodiment can suppress that the strand 40 corrodes.
  • the coil spring 12 of this embodiment can suppress the breakage of the strand 40 due to corrosion, and can improve durability. Since the insulator sheet 50 is bonded to the strand 40, even if foreign matter such as sand or water enters the spring seat 13, the foreign matter or water may enter between the strand 40 and the insulator sheet 50. There is no. For this reason, the bad influence on durability by the lower surface of the end winding part 12a contacting with a foreign material or water can be avoided.
  • the coil spring 12 of the present embodiment is a single component in which the wire 40 and the insulator sheet 50 are bonded and integrated with each other. For this reason, the number of suspension parts can be reduced compared with the conventional product which arrange
  • FIGS. 6 to 8 show the end winding portion 12a of the coil spring 12 including the insulator sheet 50 according to the second embodiment.
  • a convex portion 60 that protrudes toward the spring seat 13 is formed at one or more positions on the lower surface of the insulator sheet 50.
  • This convex part 60 is formed in at least one place (for example, three places) in the winding direction of the end turn part 12a.
  • the coil spring 12 is compressed in a state where the lower surface of the convex portion 60 is in contact with the spring seat 13, so that the reaction force line position Y (shown in FIG. 6) is changed to the coil spring 12.
  • the center axis X2 can be shifted.
  • reaction force line position Y can be adjusted according to the position and number of the convex portions 60 as necessary. Since the other configurations and operations are the same as those of the coil spring 12 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same portions as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 9 shows the end turn part 12a of the coil spring 12 provided with the insulator sheet 50 according to the third embodiment.
  • Insulator sheet shown in FIG. 9 50 a second full length of the portion 12a 2, a part of the first portion 12a 1 continuous to both sides of the second portion 12a 2, one third portion 12a 3 Bonded over the part.
  • One end 50a of this for the insulator sheet 50 is located in the first portion 12a 1.
  • the other end 50b of the insulator sheet 50 is located in the third portion 12a 3. Since the other configurations and operations are the same as those of the coil spring 12 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same portions as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 10 and FIG. 11 show the end turn part 12a of the coil spring 12 provided with the insulator sheet 50 according to the fourth embodiment.
  • Insulator sheet 50 shown in FIG. 10 is provided substantially only the second portion 12a 2.
  • a tapered portion 50 c is formed at the end of the insulator sheet 50.
  • the tapered portion 50c has a thickness toward the second portion 12a 2 to the first portion 12a 1 is reduced.
  • By providing the taper portion 50 c it is avoided that a gap is generated between the end winding portion 12 a and the spring seat 13 at the end portion of the insulator sheet 50. Since the other configurations and operations are the same as those of the coil spring 12 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same portions as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 12 and FIG. 13 show the end winding part 12a of the coil spring 12 provided with the insulator sheet 50 according to the fifth embodiment.
  • the insulator sheet 50 of this embodiment is bonded to a narrow angle range ⁇ ⁇ b> 1 of less than 180 ° with the center C of the lower half of the strand 40 of the end winding part 12 a as the center.
  • both side edges 50d, 50e of the insulator sheet 50 have a shape extending in a substantially vertical direction so that foreign matters such as dust do not get on. Since the other configurations and operations are the same as those of the coil spring 12 of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same portions as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the present invention can also be applied to a suspension mechanism for vehicles other than automobiles. Further, in carrying out the present invention, various shapes, dimensions, arrangements, etc. of the elements constituting the coil spring and the insulator sheet, including the specific shape, dimensions, number of turns, material, spring constant, etc. Needless to say, this can be implemented with a change.
  • 10 vehicle body, 11 ... suspension mechanism, 12 ... coil spring (suspension coil spring), the end turn portion of 12a ... lower, 12a 1 ... first part, 12a 2 ... second portion, 12a 3 ... 3 12b: upper end winding part, 13 ... lower spring seat, 14 ... upper spring seat, 18 ... spring device, 40 ... strand, 40a ... lower end, 40b ... upper end, 41 ... coating film, 50 Insulator sheet, 50a ... one end, 50b ... other end, 50c ... tapered part, 50d, 50e ... side edge, 51 ... adhesive layer, 60 ... convex part, Y ... reaction line position.
  • 12 coil spring (suspension coil spring), the end turn portion of 12a ... lower, 12a 1 ... first part, 12a 2 ... second portion, 12a 3 ... 3 12b: upper end winding part, 13 ... lower spring seat, 14 ... upper spring seat, 18 ... spring device, 40 ... strand, 40a

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Abstract

　コイルばね(12)の座巻部(12a)は、第１の部分(12a１)と、第２の部分(12a2)と、第３の部分(12a3)とを含んでいる。第１の部分(12a１)は、コイルばね(12)に加わる荷重の大きさにかかわらず常にばね座に接している。第２の部分(12a2)は、コイルばね(12)に加わる荷重が大きい時にばね座に接し、荷重が小さい時にばね座から離れる。第３の部分(12a3)は、荷重の大小にかかわらず常にばね座から離れている。座巻部(12a)の素線(40)の下面に、ゴム弾性を有する材料からなるインシュレータシート(50)が、接着によって取付けられている。このインシュレータシート(50)は、少なくとも第２の部分(12a2)を含む領域の下面に設けられている。

Description

懸架用コイルばね
　この発明は、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に関する。
　自動車等の車両の懸架機構は、圧縮コイルばねからなる懸架用コイルばね（これ以降、単にコイルばねと称す）を備えている。さらにこの懸架機構は、下側のばね座と、上側のばね座とを備えている。前記下側のばね座は、前記コイルばねの下側に配置されている。前記上側のばね座は、前記コイルばねの上側に配置されている。このコイルばねは、上方から加わる車両の重量（荷重）によって、上下のばね座の間で圧縮される。そしてこのコイルばねは、荷重の大きさに応じて、伸縮する。
　コイルばねが折損する原因の１つは、飛び石によってコイルばねの塗装が剥がれて錆が生じることである。この錆が成長することによって腐食ピットが形成されると、腐食ピットを起点としてコイルばねが折損する。そこで特許文献１に開示されているように、コイルばねの表面に２層構造の塗膜を形成することが提案されている。２層構造の塗膜の一例は、エポキシ樹脂系のアンダーコート層と、その上に形成されたエポキシポリエステル樹脂系のトップコート層とからなる。
　コイルばねの座巻部は、第１の部分と、第２の部分と、第３の部分とを含んでいる。前記第１の部分は、荷重の大きさにかかわらず常にばね座と接する。前記第２の部分は、荷重の大きさに応じて、ばね座と接したり離れたりする。このため第２の部分では、座巻部とばね座との間に砂などの異物が挟まれることがある。前記第３の部分は、荷重の大小にかかわらず常にばね座から離れている。コイルばねの表面には防錆塗装が施されている。しかし座巻部とばね座との間に砂などの硬い異物が挟まった状態でコイルばねが伸縮すると、塗膜が剥がれて錆が生じる。また、挟まった異物によってコイルばねの表面が傷ついたりすることもある。この傷に錆が生じ、錆びが大きくなると、コイルばねが折損する原因となる。
　特許文献２に記載されているように、コイルばねの座巻部が摩耗することを防ぐ手段を備えた懸架機構も公知である。この懸架機構は、ばね座の上にゴムブロックからなるインシュレータを設置している。このインシュレータによって、コイルばねの座巻部が支持される。特許文献３に記載されているコイルばねでは、該コイルばねの座巻部に、合成樹脂製チューブが装着されている。この合成樹脂製チューブには、素線の長手方向に沿ってスリットが形成されている。
特開２００５－１７１２９７号公報 特開平８－２００４１４号公報 特開２０００－３０４０７９号公報
　特許文献１のコイルばねは、アンダーコート層とトップコート層とからなる２層構造の塗膜を有している。この種のコイルばねは、飛び石に対しては有効である。しかしこのコイルばねは、座巻部とばね座との間に入り込んだ砂等が原因となって生じる腐食や傷に対して効果は少ない。しかも２層構造の塗膜は、一般的な塗膜を有するコイルばねと比較して、塗装に要するコストが高いという問題がある。
　特許文献２の懸架機構は、下側のばね座の上に、ブロック状のインシュレータが配置されている。この懸架機構は、インシュレータの重量がかなり大きいため、ばね下重量（unsprung weight）が大きくなることが問題である。しかもブロック状のインシュレータの上面に砂塵等の異物が乗る可能性がある。この異物が座巻部と接触すると、素線に傷がつく。
　特許文献３のコイルばねは、スリットを有する合成樹脂製チューブが座巻部に装着されている。この種のコイルばねにおいて、フルバンプ時のように大きな荷重によって座巻部付近の素線同士が互いに接近すると、前記チューブが素線間に挟まれて圧縮される。このことにより前記チューブが反力を生じるため、コイルばねの荷重・撓み特性が設計値と異なってしまう懸念がある。また、スリットを有する前記チューブが座巻部に装着されていると、冬季に路面に撒かれる凍結防止剤等の腐食性の物質が、スリット内に入り込む。この腐食性の物質が素線に付着したまま残留することも、素線を腐食させる原因となる。
　従って本発明の目的は、座巻部の摩耗や傷によって素線が折損することを抑制できる懸架用コイルばねを提供することにある。
　本発明に係る懸架用コイルばねは、螺旋形に巻かれた素線の下端側に形成された下側の座巻部と、該素線の上端側に形成された上側の座巻部とを有し、少なくとも前記下側の座巻部は、荷重の大小にかかわらず常に下側のばね座に接する第１の部分と、荷重の大きさに応じて前記ばね座に接したり離れたりする第２の部分と、荷重の大小にかかわらず常に前記ばね座から離れている第３の部分とを有し、かつ、前記下側の座巻部の少なくとも前記第２の部分に、ゴム弾性を有する材料からなり接着によって前記素線の下面に取付けられたインシュレータシートを備えている。ゴム弾性を有する材料は、例えばエラストマのように弾性を有する合成樹脂であってもよいし、天然ゴムあるいは合成ゴムでもよい。
　１つの実施形態では、前記インシュレータシートが前記第１の部分と前記第２の部分とに設けられている。また１つの実施形態では、反力線位置を調整するために前記インシュレータシートの下面に、前記ばね座に向けて突出する凸部が前記座巻部の巻き方向の少なくとも１箇所に形成されていてもよい。前記インシュレータシートが前記第２の部分のみに設けられていてもよい。また前記インシュレータシートが前記第２の部分と、該第２の部分に連なる前記第１の部分の一部と、該第２の部分に連なる前記第３の部分の一部とに設けられていてもよい。さらにこれらの実施形態において、前記インシュレータシートの端部に、前記第２の部分から前記第１の部分に向かって厚さが減少するテーパ部が形成されていてもよい。前記素線と前記インシュレータシートとの間に形成された塗膜をさらに備えていてもよい。
　本発明によれば、コイルばねの座巻部とばね座との間に挟まれた砂等の異物によって座巻部に摩耗や傷が生じることを、インシュレータシートによって抑制することができる。そしてこのような摩耗や傷が原因となってコイルばねが折損することを、前記インシュレータシートによって抑制でき、コイルばねの耐久性を向上させることができる。このインシュレータシートに、反力線位置(force line position)を調整するための凸部を一体に設けることも可能である。
図１は、第１の実施形態に係るコイルばねを備えた懸架機構の縦断面図である。 図２は、図１に示された懸架機構のコイルばねの斜視図である。 図３は、図２に示されたコイルばねの座巻部の底面図である。 図４は、図３中のＦ４－Ｆ４線に沿うコイルばねの断面図である。 図５は、図４中のＦ５－Ｆ５線に沿うコイルばねの断面図である。 図６は、第２の実施形態に係るコイルばねの斜視図である。 図７は、図６に示されたコイルばねの座巻部の底面図である。 図８は、図７中のＦ８－Ｆ８線に沿うコイルばねの断面図である。 図９は、第３の実施形態に係るコイルばねの座巻部の底面図である。 図１０は、第４の実施形態に係るコイルばねの座巻部の底面図である。 図１１は、図１０中のＦ１１－Ｆ１１線に沿うコイルばねの断面図である。 図１２は、第５の実施形態に係るコイルばねの座巻部の底面図である。 図１３は、図１２中のＦ１３－Ｆ１３線に沿うコイルばねの断面図である。
　以下に第１の実施形態に係る懸架用コイルばねについて、図１から図５を参照して説明する。　
　図１は、車両用懸架機構の一例として、マクファーソンストラットタイプの懸架機構１１を示している。この懸架機構１１は車体１０に設けられている。懸架機構１１は、コイルばね（圧縮コイルばね）１２と、下側のばね座１３と、上側のばね座１４と、ショックアブソーバ１５と、マウント部材１６と、ブラケット１７とを備えている。下側のばね座１３は、コイルばね１２の下側に配置されている。上側のばね座１４は、コイルばね１２の上側に配置されている。ショックアブソーバ１５の上端がマウント部材１６によって車体１０に取付けられている。ブラケット１７には、車輪軸を支持するナックル部材が取付けられる。
　コイルばね１２は、下側のばね座１３と上側のばね座１４との間に圧縮された状態で配置されている。コイルばね１２とばね座１３，１４とによって、ばね装置１８が構成されている。ショックアブソーバ１５は、上下方向に延びる鉛直線Ｈに対して軸線Ｘ１が角度θだけ傾いた姿勢で、車体１０に取付けられている。
　図２は、コイルばね１２に圧縮の荷重が負荷されていない状態（いわゆる自由状態）を示している。この明細書では、自由状態のもとでのコイルばね１２の中心軸Ｘ２方向の長さを自由長と称している。コイルばね１２の中心軸Ｘ２に沿って圧縮の荷重が負荷されると、コイルばね１２は自由長よりも長さが短くなる方向に撓む。このコイルばね１２は、下側のばね座１３と上側のばね座１４との間に圧縮されたアセンブリ状態で、車体１０に取付けられている。
　図２に示されたコイルばね１２は、螺旋形に成形された素線（ワイヤ）４０を有している。素線４０は断面が円形のばね鋼からなる。素線４０の外面全体に、防錆のための塗膜４１が形成されている。このコイルばね１２は、下側の座巻部１２ａと、上側の座巻部１２ｂと、有効部１２ｃとを有している。下側の座巻部１２ａは、素線４０の下端４０ａから例えば１巻目未満に形成されている。上側の座巻部１２ｂは、素線４０の上端４０ｂから例えば１巻目未満に形成されている。有効部１２ｃは、下側の座巻部１２ａと上側の座巻部１２ｂとの間に、ピッチＰで巻かれている。コイルばね１２の一例は円筒コイルばねである。しかし車両の仕様に応じて、たる形コイルばね、鼓形コイルばね、テーパコイルばね、不等ピッチコイルばね、その他のばねなど、種々の形態の圧縮コイルばねが採用されてもよい。
　コイルばね１２は、下側のばね座１３と上側のばね座１４との間に圧縮された状態で、車体１０に組付けられる。そしてこのコイルばね１２は、上方から負荷される車体１０の重量を弾性的に支持する。下側の座巻部１２ａは、ばね座１３の上面に接している。上側の座巻部１２ｂは、ばね座１４の下面に接している。このコイルばね１２は、フルリバウンド時に最大に伸張する。「フルリバウンド」とは、車体をリフトしたときに、コイルばね１２の下方に加わる荷重によって、コイルばね１２が最大に伸張した状態を言う。またこのコイルばね１２は、フルバンプ時に最大に圧縮される。「フルバンプ」とは、コイルばね１２の上方から加わる荷重が大きいときに、コイルばね１２の圧縮量が最大となった状態を言う。
　図３は、コイルばね１２の下側の座巻部１２ａの底面図である。この座巻部１２ａは、素線４０の巻き方向に関して、矢印Ｒ１で示す範囲の第１の部分１２ａ１と、矢印Ｒ２で示す範囲の第２の部分１２ａ２と、第３の部分１２ａ３とを有している。第１の部分１２ａ１は、コイルばね１２に加わる荷重にかかわらず常にばね座１３に接する部分である。第２の部分１２ａ２は、荷重に応じてばね座１３に接したり離れたりする部分である。第３の部分１２ａ３は、荷重にかかわらず常にばね座１３から離れている部分である。
　第１の部分１２ａ１は、例えば素線４０の下端４０ａ（０巻目）から０．５巻目を越える範囲である。例えば第１の部分１２ａ１は、０巻目から０．６巻目付近にわたっている。第１の部分１２ａ１は、コイルばね１２に加わる荷重にかかわらず、常にばね座１３に接している。ただし第１の部分１２ａ１は、素線４０の下端４０ａから０．５巻目未満であってもよい。あるいは第１の部分１２ａ１は、下端４０ａから少し離れた箇所（例えば０．１巻目付近）から、第１の部分１２ａ１が始まっていてもよい。
　第２の部分１２ａ２は、第１の部分１２ａ１の端部から１巻目未満までである。例えば第２の部分１２ａ２は、０．６巻目付近から、０．９巻目付近まで形成されている。第２の部分１２ａ２は、コイルばね１２がフルリバウンドとフルバンプとの間で撓む場合に、ばね座１３と接したり離れたりする。すなわち第２の部分１２ａ２は、荷重が小さいときにばね座１３から離れ、荷重が大きいときにばね座１３に接する。第３の部分１２ａ３は、荷重の大小にかかわらず常にばね座１３から離れている。
　下側の座巻部１２ａの素線４０の下面に、インシュレータシート５０が取付けられている。インシュレータシート５０は、ゴム弾性を有する材料からなる。このインシュレータシート５０は、接着層５１（図４と図５に示す）を介して素線４０に固定されている。接着層５１は塗膜４１の上に形成されている。インシュレータシート５０の材料は、天然ゴムでもよいし、ブタジエンゴムや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、ウレンタンゴム等の合成ゴムから選択されたゴム、あるいはウレタンエラストマ等の弾性を有する合成樹脂であってもよい。接着層５１は加硫接着剤でもよいし、例えばアクリル系等の構造用接着剤であってもよい。
　インシュレータシート５０は、少なくとも座巻部１２ａの第２の部分１２ａ２を含む領域に形成されている。しかもこのインシュレータシート５０は、素線４０の外面を覆う防錆塗装の塗膜４１の上に、接着層５１を介して固定されている。例えば図３に示されたインシュレータシート５０は、第１の部分１２ａ１と第２の部分１２ａ２との双方にわたる領域に形成されている。この場合、インシュレータシート５０の一端５０ａの位置は、素線４０の下端４０ａとほぼ同じである。インシュレータシート５０の他端５０ｂは、第３の部分１２ａ３に向かって延びている。
　図４は、第１の部分１２ａ１と第２の部分１２ａ２との境界部付近を示している。図５は、第１の部分１２ａ１の素線４０の径方向の断面図である。第１の部分１２ａ１において、インシュレータシート５０の下面がばね座１３に接している。第２の部分１２ａ２では、インシュレータシート５０の下面とばね座１３との間に、隙間Ｇ（図４に示す）が形成されている。この隙間Ｇは、コイルばね１２に負荷される荷重が大きくなるにつれて次第に小さくなる。荷重が所定値を越えると、隙間Ｇがゼロとなって、インシュレータシート５０がばね座１３に接する。図５に示されるように、インシュレータシート５０の両側縁５０ｄ，５０ｅは、砂塵等の異物が乗らないように上下方向に延びる形状としている。
　なお、上側の座巻部１２ｂにも、下側の座巻部１２ａと同様のインシュレータシート５０を設けてもよい。しかし上側の座巻部１２ｂとばね座１４との間には、砂塵などの異物が挟まる可能性が少ない。このため、車両の軽量化を図るためには、下側の座巻部１２ａのみにインシュレータシート５０を設けるとよい。
　コイルばね１２は、ばね座１３，１４間で圧縮されることにより、予荷重（プリロード）が与えられる。この予荷重を与えた状態で、コイルばね１２をショックアブソーバ１５に組付け、さらに車体１０に取付ける。車体１０に取付けられたコイルばね１２に、上下方向の荷重が負荷される。この負荷の大きさに応じて、コイルばね１２は、下側のばね座１３と上側のばね座１４との間で撓む。すなわちこのコイルばね１２は、荷重の大きさに応じて、フルバンプ（最大圧縮状態）とフルリバウンド（最大伸張状態）との間で伸縮する。
　コイルばね１２が伸びると、ばね座１３と第２の部分１２ａ２との間の隙間が広がる。この隙間に、砂等の異物が進入する可能性がある。逆に、コイルばね１２が圧縮されると、ばね座１３と第２の部分１２ａ２との間の隙間が狭くなる。このため、座巻部１２ａと素線４０との間に砂等の硬い異物が入り込んでいると、コイルばね１２の塗装が剥がれたり、素線４０が傷付いてしまう。塗装の剥がれや素線４０の傷付きは、素線４０の腐食の原因となる。
　本実施形態では、座巻部１２ａの少なくとも第２の部分１２ａ２の素線４０の下面に、塗膜４１を間に挟んでインシュレータシート５０が接着されている。このため本実施形態のコイルばね１２は、ばね座１３と素線４０との間に砂や異物が入り込んだとしても、素線４０が腐食することを抑制できる。このため本実施形態のコイルばね１２は、腐食が原因となって素線４０が折れることが抑制され、耐久性を向上させることができる。インシュレータシート５０は素線４０に接着されているため、ばね座１３の上に砂等の異物や水が侵入しても、その異物や水が素線４０とインシュレータシート５０との間に入り込むおそれがない。このため座巻部１２ａの下面が異物や水と接することによる耐久性への悪影響を回避できるものである。
　本実施形態のコイルばね１２は、素線４０とインシュレータシート５０が互いに接着され一体化されて１部品をなしている。このため、コイルばねとは別体のブロック状のインシュレータをばね座の上に配置する従来品と比較して、サスペンション部品の数を減らすことができる。よって、懸架機構１１を組立てる上でサスペンション部品の扱いが容易となり、部品管理や車両への組付けも容易となる。
　図６から図８は、第２の実施形態に係るインシュレータシート５０を備えたコイルばね１２の座巻部１２ａを示している。図７から図８に示すように、インシュレータシート５０の下面の１箇所以上に、ばね座１３に向かって突出する凸部６０が形成されている。この凸部６０は、座巻部１２ａの巻き方向の少なくとも１箇所（例えば３箇所）に形成されている。図８に示すように凸部６０の下面がばね座１３に接した状態でコイルばね１２が圧縮されることにより、反力線位置(force line position)Ｙ（図６に示す）をコイルばね１２の中心軸Ｘ２とずらすことができる。また必要に応じて凸部６０の位置と数に応じて、反力線位置Ｙを調整することもできる。それ以外の構成と作用は第１の実施形態のコイルばね１２と共通であるため、第１の実施形態と共通の部分に共通の符号を付して説明を省略する。
　図９は、第３の実施形態に係るインシュレータシート５０を備えたコイルばね１２の座巻部１２ａを示している。図９に示されたインシュレータシート５０は、第２の部分１２ａ２の全長と、第２の部分１２ａ２の両側に連なる第１の部分１２ａ１の一部と、第３の部分１２ａ３の一部とにわたって接着されている。このためインシュレータシート５０の一端５０ａは第１の部分１２ａ１に位置している。インシュレータシート５０の他端５０ｂは第３の部分１２ａ３に位置している。それ以外の構成と作用は第１の実施形態のコイルばね１２と共通であるため、第１の実施形態と共通の部分に共通の符号を付して説明を省略する。
　図１０と図１１は、第４の実施形態に係るインシュレータシート５０を備えたコイルばね１２の座巻部１２ａを示している。図１０に示すインシュレータシート５０は、実質的に第２の部分１２ａ２のみに設けられている。また図１１に示すように、インシュレータシート５０の端部にテーパ部５０ｃが形成されている。テーパ部５０ｃは、第２の部分１２ａ２から第１の部分１２ａ１に向かって厚さが減少している。テーパ部５０ｃを設けたことにより、インシュレータシート５０の端部において、座巻部１２ａとばね座１３との間に隙間が生じることが回避されている。それ以外の構成と作用は第１の実施形態のコイルばね１２と共通であるため、第１の実施形態と共通の部分に共通の符号を付して説明を省略する。
　図１２と図１３は、第５の実施形態に係るインシュレータシート５０を備えたコイルばね１２の座巻部１２ａを示している。この実施形態のインシュレータシート５０は、図１３に示すように座巻部１２ａの素線４０の下半部の中央Ｃを中心として、１８０°未満の狭い角度範囲θ１に接着されている。またインシュレータシート５０の両側縁５０ｄ，５０ｅは、砂塵等の異物が乗らないようにほぼ垂直方向に延びる形状としている。それ以外の構成と作用は第１の実施形態のコイルばね１２と共通であるため、第１の実施形態と共通の部分に共通の符号を付して説明を省略する。
　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。また本発明を実施するに当たって、コイルばねの素線の具体的な形状や寸法、巻数、材料、ばね定数をはじめとして、コイルばねを構成する素線やインシュレータシートの形状や寸法、配置等を種々に変更して実施できることは言うまでもない。
　１０…車体、１１…懸架機構、１２…コイルばね（懸架用コイルばね）、１２ａ…下側の座巻部、１２ａ１…第１の部分、１２ａ２…第２の部分、１２ａ３…第３の部分、１２ｂ…上側の座巻部、１３…下側のばね座、１４…上側のばね座、１８…ばね装置、４０…素線、４０ａ…下端、４０ｂ…上端、４１…塗膜、５０…インシュレータシート、５０ａ…一端、５０ｂ…他端、５０ｃ…テーパ部、５０ｄ，５０ｅ…側縁、５１…接着層、６０…凸部、Ｙ…反力線位置。

Claims (7)

  1. 　螺旋形に巻かれた素線(40)の下端に形成された下側の座巻部(12a)と、該素線の上端に形成された上側の座巻部(12b)とを有し、
    　少なくとも前記下側の座巻部(12a)は、荷重の大小にかかわらず常に下側のばね座(13)に接する第１の部分(12a１)と、荷重の大きさに応じて前記ばね座(13)に接したり離れたりする第２の部分(12a2)と、荷重の大小にかかわらず常に前記ばね座(13)から離れている第３の部分(12a3)とを有し、かつ、
    　前記下側の座巻部(12a)の少なくとも前記第２の部分(12a2)に、ゴム弾性を有する材料からなり接着によって前記素線(40)の下面に取付けられたインシュレータシート(50)を備えたことを特徴とする懸架用コイルばね(12)。
  2. 　前記インシュレータシート(50)が前記第１の部分(12a１)と前記第２の部分(12a2)とに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の懸架用コイルばね(12)。
  3. 　前記インシュレータシート(50)の下面に、前記ばね座(13)に向けて突出する凸部(60)が前記座巻部(12a)の巻き方向の少なくとも１箇所に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の懸架用コイルばね(12)。
  4. 　前記インシュレータシート(50)が前記第２の部分(12a2)のみに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の懸架用コイルばね(12)。
  5. 　前記インシュレータシート(50)が前記第２の部分(12a2)と、該第２の部分(12a2)に連なる前記第１の部分(12a１)の一部と、該第２の部分(12a2)に連なる前記第３の部分(12a3)の一部とに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の懸架用コイルばね(12)。
  6. 　前記インシュレータシート(50)の端部に、前記第２の部分(12a2)から前記第１の部分(12a１)に向かって厚さが減少するテーパ部(50c)が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の懸架用コイルばね(12)。
  7. 　前記素線(40)と前記インシュレータシート(50)との間に形成された塗膜(41)をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の懸架用コイルばね(12)。
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