WO2015181916A1 - 懸架用ばね装置と、懸架用コイルばね - Google Patents

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WO2015181916A1
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coil spring
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spring
spring seat
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彰 丹下
岡田　秀樹
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日本発條株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a suspension spring device used for a suspension mechanism of a vehicle such as an automobile, and a coil spring for suspension.
  • the suspension spring device includes a suspension coil spring (compression coil spring), a lower spring seat disposed below the coil spring, and an upper spring seat disposed above the coil spring. ing.
  • the coil spring expands and contracts according to the magnitude of the load.
  • Corrosion pits are known as one of the causes of breakage of suspension coil springs.
  • the coating of the coil spring is peeled off by stepping stones to cause rust, and this rust grows to form a corrosion pit.
  • the coil spring breaks starting from this corrosion pit.
  • Patent Document 2 it has been proposed to form a two-layer coating film on the surface of a suspension coil spring.
  • the two-layer coating film is composed of an epoxy resin-based undercoat layer and an epoxy polyester resin-based topcoat layer formed thereon.
  • Patent Document 3 describes first shot peening and second shot peening. In the first shot peening, the first shot peening is performed on the entire coil spring with a large projection energy. After the first shot peening is performed, the second shot peening is performed with a small projection energy.
  • the end winding portion of the suspension coil spring includes a first portion, a second portion, and a third portion.
  • the first part always contacts the spring seat regardless of the magnitude of the load.
  • the second portion contacts or separates from the spring seat depending on the magnitude of the load.
  • the third part is always away from the spring seat regardless of the magnitude of the load.
  • a foreign substance such as sand may be sandwiched between the second portion and the spring seat.
  • the surface of the coil spring is rust-proofed. However, if the coil spring expands or contracts while a hard foreign object such as sand is sandwiched between the end winding part and the spring seat, the coating will peel off and rust will be generated, or the surface of the coil spring will be damaged by the foreign object There is also. When this scratch is rusted and the rust becomes large, the coil spring breaks.
  • a coil spring having a two-layer coating film composed of an undercoat layer and a topcoat layer is effective for stepping stones. However, it 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.
  • both the first shot peening and the second shot peening are performed on the entire coil spring.
  • a shot is projected on the entire coil spring with a large projection energy, which causes a problem that energy consumption is large.
  • the shot peening apparatus since a shot peening apparatus that can withstand a large amount of projection energy is required, the shot peening apparatus is also consumed greatly.
  • an object of the present invention is to provide a suspension spring device and a suspension coil spring that can suppress the breakage of the coil spring due to corrosion generated in the end winding portion.
  • the suspension spring device includes a lower spring seat, an upper spring seat, and a strand formed in a spiral shape, and between the lower spring seat and the upper spring seat. And a coil spring arranged in a compressed state.
  • the coil spring has a lower end winding portion less than the first turn from the lower end of the strand, and an upper end winding portion less than the first turn from the upper end of the strand, and at least the lower end winding portion.
  • the end winding portion always contacts or separates from the first spring seat in contact with the lower spring seat regardless of the load applied to the coil spring, and the lower spring seat in accordance with the load applied to the coil spring. It has a second part and a third part that is always away from the spring seat regardless of the magnitude of the load.
  • a compressive residual stress part to which a compressive residual stress is applied from the surface of the strand to a first depth
  • the lower end winding part In the region including the second portion of the end winding portion, a deep layer residual stress portion to which compressive residual stress is applied from the surface of the strand to a second depth deeper than the first depth is provided.
  • the maximum absolute value of the compressive residual stress of the deep residual stress portion is greater than the maximum absolute value of the compressive residual stress of the compressive residual stress portion. Further, it is preferable that a boundary between the deep residual stress portion and the compressive residual stress portion has a stress transition portion where the compressive residual stress gradually decreases.
  • a first shot peening dent is formed on the surface of the compressive residual stress portion
  • a second shot peening dent is formed on the surface of the deep residual stress portion
  • the size of the second shot peening dent Is larger than the size of the first shot peening dent.
  • the deep residual stress portion may be formed on both the lower end winding portion and the upper end winding portion.
  • the lower spring seat has a bottom surface and an outer wall that restrain the lower surface and the outer peripheral surface of the lower end winding portion, respectively, and the lower surface and the outer periphery of the end winding portion.
  • the deep residual stress portion is formed in a range including the surface.
  • the lower spring seat has a bottom surface and an inner wall that constrain the lower surface and the inner peripheral surface of the lower end winding portion, and the lower surface of the end winding portion and the The deep residual stress portion may be formed in a range including the inner peripheral surface.
  • a deep residual stress portion may be formed by, for example, ultrasonic shot peening in a region including at least the second portion of the end winding portion (a portion that contacts or separates from the spring seat).
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a front portion of a vehicle provided with a suspension spring device.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a suspension mechanism provided with the suspension spring device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of a coil spring.
  • FIG. 4 is a bottom view schematically showing the end winding portion of the coil spring according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the distribution of residual stresses in the compressive residual stress part and the deep residual stress part.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the respective surfaces of the compressive residual stress portion and the deep residual stress portion and shots used.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a front portion of a vehicle provided with a suspension spring device.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a suspension mechanism provided with the suspension spring device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of a coil spring.
  • FIG. 4 is a bottom view
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of an ultrasonic shot peening apparatus and a coil spring for forming a deep residual stress portion.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of the coil spring shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing the durability test results of a coil spring having a compression residual stress portion by general shot peening and a coil spring having a deep residual stress portion by ultrasonic shot peening.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a coiled portion and a part of the spring seat of the coil spring according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a bottom view schematically showing the end winding portion of the coil spring shown in FIG. FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing the rear part of the vehicle including the suspension spring device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a side view of the suspension spring device shown in FIG. 12 as viewed from the side of the vehicle.
  • 14 is an enlarged cross-sectional view of a part of the suspension spring device shown in FIG.
  • FIG. 15 is a bottom view schematically showing the end winding portion of the coil spring of the suspension spring device shown in FIG. 13.
  • a suspension spring device will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 show a McPherson strut suspension mechanism 11 disposed on the front side of the vehicle 10.
  • the suspension mechanism 11 includes a coil spring 12 (compression coil spring), a lower spring seat 13, an upper spring seat 14, a shock absorber 15, and a mount insulator 16.
  • the coil spring 12 is an example of a suspension coil spring.
  • 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 coil spring 12 is disposed in a compressed state between the lower spring seat 13 and the upper spring seat 14.
  • the coil spring 12 and the spring seats 13 and 14 constitute a suspension spring device 18.
  • the shock absorber 15 includes a cylinder 20, a rod 21, a damping force generation mechanism provided in the cylinder 20, a cover member 22, and the like.
  • a fluid such as oil is accommodated in the cylinder 20.
  • the rod 21 is inserted into the cylinder 20.
  • the cover member 22 covers the sliding portion of the rod 21.
  • the rod 21 can extend and contract with respect to the cylinder 20 in the direction of the axis X1 of the shock absorber 15.
  • the damping force generation mechanism gives resistance to the movement of the rod 21.
  • Shock absorber 15 is attached to the vehicle body 30 in an inclined attitude angle ⁇ with respect to the vertical line X 0.
  • a bracket 26 for attaching a knuckle member 25 (shown in FIG. 1) is provided at the lower end of the cylinder 20.
  • the lower part of the knuckle member 25 is rotatably supported by the lower arm 27 via a ball joint 28.
  • the lower arm 27 is attached to the cross member 29 so as to be rotatable in the vertical direction.
  • the cross member 29 extends in the width direction of the vehicle 10.
  • FIG. 3 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 under the free state is referred to as a free length.
  • the suspension spring device 18 shown in FIG. 2 is attached to the vehicle body 30 in an assembly state compressed between the lower spring seat 13 and the upper spring seat 14.
  • the coil spring 12 shown in FIG. 3 has a strand (wire) 40 formed in a spiral shape.
  • the strand 40 is made of spring steel having a circular cross section.
  • the coil spring 12 has a lower end winding part 12a and an upper end winding part 12b.
  • the lower end winding part 12a is less than the first turn from the lower end 40a of the strand 40.
  • the upper end winding portion 12 b is less than the first turn from the upper end 40 b of the strand 40.
  • a spiral effective portion 12c is formed between the end turns 12a and 12b.
  • the effective portion 12c is wound at a pitch P such that the strands 40 do not contact each other even in the maximum compressed state.
  • An example of the wire diameter of the strand 40 is 12.5 mm.
  • An example of the coil spring 12 has an average coil diameter of 110.0 mm, a free length (length under no load) of 382 mm, an effective number of turns of 5.39, and a spring constant of 33.3 N / mm.
  • the main wire diameter is 8 to 21 mm, but other wire diameters may be used.
  • An example of the coil spring 12 is a cylindrical coil spring. In other forms of coil springs, depending on the specifications of the suspension mechanism, a helical coil spring, a drum coil spring, a taper coil spring, an unequal pitch coil spring, or a coil spring whose central axis is bent in advance in a free state, etc. Good.
  • the strand 40 is made of spring steel.
  • SAE9254 based on "Society of Automotive" Engineers of the United States is mentioned, for example.
  • the chemical components (mass%) of SAE 9254 are C: 0.51 to 0.59, Si: 1.20 to 1.60, Mn: 0.60 to 0.80, Cr: 0.60 to 0.80, S: maximum 0.040, P: maximum 0.030, balance Fe.
  • Another example of spring steel may be ultra high strength spring steel.
  • Examples of chemical components (mass%) of the ultra-high strength spring steel are C: 0.40, Si: 1.8, Mn: 0.3, Cr: 1.05, P: 0.010, S: 0.0. 005, Ni: 0.4, Cu: 0.25, V: 0.18, Ti: 0.07, and the balance Fe.
  • the coil spring 12 is disposed in a compressed state between the lower spring seat 13 and the upper spring seat 14.
  • the coil spring 12 elastically supports a load applied from above the vehicle 10.
  • 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.
  • the coil spring 12 expands to the maximum at full rebound and is compressed to the maximum at full bump.
  • “Full rebound” means a state in which the coil spring 12 is extended to the maximum by unsprung mass when the vehicle body is lifted.
  • the “full bump” is a state in which the coil spring 12 is compressed to the maximum by a load applied from above the vehicle body.
  • FIG. 4 is a bottom view schematically showing the end winding portion 12 a 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 12a 1 is over a range from the lower end 40a of the wire 40 (0 tum) exceeds 0.5 tum, for example, from 0 tum around 0.6 tum.
  • 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 second portion 12a 2 is continuous with the first portion 12a 1 .
  • the second portion 12a 2 extends from the lower end 40a of the strand 40 to less than the first volume (for example, from about 0.6 to about 0.9).
  • the second portion 12 a 2 contacts or leaves the spring seat 13 according to the load applied to the coil spring 12. 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.
  • the upper end turn portion 12b like the end turn portion 12a of the lower side, and has a first portion 12b 1, a second portion 12b 2, and a third portion 12b 3.
  • the first portion 12b 1 extends from the upper end 40b (0th volume) of the strand 40 to the range exceeding the 0.5th volume.
  • the first portion 12 b 1 is always in contact with the spring seat 14 regardless of the load applied to the coil spring 12.
  • the second portion 12b 2 is continuous with the first portion 12b 1 .
  • the second portion 12b 2 extends from the upper end 40b of the strand 40 to less than the first volume (for example, from about 0.6 to about 0.9).
  • the second portion 12b 2 contacts or separates from the spring seat 14 according to the load applied to the coil spring 12.
  • the third portion 12b 3 is always away from the spring seat 14 regardless of the magnitude of the load.
  • the coil spring 12 has a compressive residual stress part 50 and deep residual stress parts 51 and 52.
  • the compressive residual stress portion 50 is formed between the end turns 12a and 12b.
  • the deep residual stress portions 51 and 52 are formed in the end wound portions 12a and 12b, respectively.
  • a compressive residual stress is applied to the compressive residual stress portion 50 from the surface of the strand 40 to the first depth.
  • a first deep residual stress portion 51 is formed in the lower end winding portion 12a.
  • the first deep residual stress portion 51 is formed in a region including a second portion 12a 2 of at least the end turn portion 12a.
  • the deep residual stress portion 51 is applied with compressive residual stress up to the second depth.
  • a second deep residual stress portion 52 is formed in the upper end winding portion 12b.
  • Second deep residual stress portion 52 is formed in a region including a second portion 12b 2 of the end turn portion 12b.
  • the deep residual stress portion 52 is also applied with compressive residual stress to the second depth.
  • the deep residual stress portions 51 and 52 are represented by parallel oblique lines (hatching).
  • the deep residual stress portion 51 is represented by a satin pattern.
  • the deep residual stress portion 51 is formed in a range covering the second whole portion 12a 2 of the end turn portion 12a.
  • One end 51a of the deep residual stress unit 51 is located on the first portion 12a 1 of the end turn portion 12a.
  • the other end 51b of the deep residual stress portion 51 is continuous with the compressive residual stress portion 50 formed in the effective portion 12c.
  • the lower deep layer residual stress portion 51 is in a region including the second portion 12a 2 in the lower end winding portion 12a, that is, a region that may come in contact with or separate from the spring seat 13. Is formed.
  • the deep residual stress portion 51 may be formed over both the second portion 12a 2 and the third portion 12a 3 .
  • the first portion 12 a 1 of the end winding portion 12 a is always in contact with the spring seat 13. Therefore, one end 51 a of the deep residual stress portion 51 is always in contact with the spring seat 13.
  • the other end 51b of the deep residual stress portion 51 that is, the boundary with the compressive residual stress portion 50 is a stress transition portion.
  • the compressive residual stress gradually decreases as the number of turns from the lower end 40a increases. This stress transition portion prevents the compressive residual stress in the vicinity of the other end 51b from changing abruptly and prevents the tensile residual stress from being generated in the vicinity of the other end 51b.
  • a deep residual stress portion 52 is also formed in the upper end winding portion 12b.
  • the deep residual stress unit 52 like the lower side of the deep residual stress portion 51 is formed in a range covering the second whole portion 12b 2 of the end turn portion 12b. That is, the upper deep layer residual stress portion 52 is formed in a region including the second portion 12b 2 in the end winding portion 12b, that is, a region that may come in contact with or separate from the spring seat 14. This deep residual stress portion 52 may be formed over both the second portion 12b 2 and the third portion 12b 3 .
  • FIG. 5 shows the stress distribution of the compressive residual stress part 50 (broken line L1) and the stress distribution of the deep residual stress parts 51 and 52 (solid line L2).
  • the horizontal axis in FIG. 5 indicates the depth (distance) from the surface.
  • the vertical axis in FIG. 5 represents the residual stress value, but the compressive residual stress value is represented by minus as a convention in the industry.
  • a compressive residual stress is formed in the compressive residual stress portion 50 from the surface to a first depth D1 (a depth of about 0.30 mm).
  • the maximum value (absolute value) H1 of the stress of the compressive residual stress part 50 is around 750 MPa.
  • the stress distribution of the deep residual stress portions 51 and 52 represents the stress distribution of the deep residual stress portions 51 and 52.
  • a compressive residual stress is formed from the surface to the second depth D2 (depth of about 0.8 mm). That is, in the deep residual stress portions 51 and 52, compressive residual stress is formed to a position deeper than the compressive residual stress portion 50.
  • the maximum value (absolute value) H2 of the compressive residual stress of the deep residual stress portions 51 and 52 reaches 900 MPa. That is, the maximum value (absolute value) H2 of the compressive residual stress of the deep residual stress portions 51 and 52 is larger than the maximum value (absolute value) H1 of the compressive residual stress of the compressive residual stress portion 50.
  • H2 may be equal to or smaller than H1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the surfaces of the compressive residual stress portion 50 and the deep residual stress portions 51 and 52.
  • a first shot peening dent 61 is formed on the surface of the compressive residual stress portion 50.
  • the first shot peening dent 61 is formed by the shot 60 projected by the first shot peening described below. Thereby, compressive residual stress is applied to the compressive residual stress portion 50 from the surface to the first depth D1 (shown in FIG. 5).
  • a second shot peening dent 66 is formed on the surface of the deep residual stress portions 51 and 52.
  • the second shot peening dent 66 is formed by a steel ball shot 65 projected by the second shot peening (ultrasonic shot peening).
  • a compressive residual stress larger than that of the compressive residual stress portion 50 is applied to the deep residual stress portions 51 and 52 from the surface to the second depth D2 (shown in FIG. 5).
  • the absolute value of the compressive residual stress of the deep residual stress portions 51 and 52 may be equal to or less than the absolute value of the compressive residual stress of the compressive residual stress portion 50.
  • Compressive residual stress portion 50 is formed by the first shot peening.
  • the impeller (impeller) of the centrifugal accelerator is rotated.
  • the shot 60 is hit against the entire coil spring 12 by the centrifugal force generated by the high-speed rotation of the impeller.
  • An example of the shot 60 (shown in FIG. 6) is a cut wire.
  • An example of the shot size is 0.67 mm and a projection speed of 77 m / s.
  • a new cut wire has a cylindrical shape, but a cut wire that has been used to some extent has rounded corners.
  • FIG. 7 schematically shows an ultrasonic shot peening apparatus 70 that performs the second shot peening.
  • the ultrasonic shot peening apparatus 70 includes a casing 71, an ultrasonic transducer 72, a drive unit 73, and a plurality of steel ball shots 65.
  • the casing 71 functions as masking means.
  • the ultrasonic transducer 72 is disposed inside the housing 71.
  • the steel ball shot 65 is accommodated in the casing 71 so as to be movable.
  • the steel ball shot 65 has a substantially spherical and smooth surface such as a ball ball of a ball bearing.
  • the diameter of the steel ball shot 65 is, for example, 3 to 4 mm.
  • the diameter of the steel ball shot 65 is much larger than the size of the shot 60 (for example, 0.6 to 1.2 mm) used in the first shot peening. Moreover, the steel ball shot 65 has a smooth surface and is close to a true sphere as compared with the general shot 60.
  • An example of the hardness of the steel ball shot 65 is 670 HV.
  • the casing 71 is put on the projection area of the strand 40.
  • the ultrasonic vibrator 72 is vibrated by the drive unit 73 with a frequency of 20 kHz and an amplitude of 150 ⁇ m, for example.
  • the steel ball shot 65 is projected toward the strand 40 inside the housing 71.
  • the projection time of the steel ball shot 65 is 80 seconds
  • the projection distance is 90 mm
  • the arc height (C class) is 0.289 mm.
  • a large number of steel ball shots 65 are projected from the ultrasonic transducer 72 toward the strand 40. These steel ball shots 65 collide with the surface of the strand 40 and bounce off, and are again projected toward the strand 40 by the ultrasonic transducer 72.
  • a second shot peening dent 66 having a dent size (a dent diameter) d2 is formed.
  • the impression size d2 of the second shot peening impression 66 is larger than the impression size d1 of the first shot peening impression 61.
  • the diameter of the steel ball shot 65 is, for example, 4 mm, which is three times or more larger than the shot size of the shot 60 used in the first shot peening.
  • the dent size d2 of the second shot peening dent 66 is larger than the dent size d1 of the first shot peening dent 61.
  • the surface of the second shot peening dent 66 is smooth. For this reason, it can suppress that the 2nd shot peening dent 66 formed in the end winding part 12a becomes a starting point of breakage of the coil spring 12.
  • FIG. 8 shows an example of a manufacturing process when the coil spring 12 is formed hot.
  • the heating step S1 in FIG. 8 the material of the coil spring 12 (wire) is heated to an austenitizing temperature (A 3 transformation point or higher, 1150 ° C. or less).
  • the material is wound in a spiral shape.
  • heat treatment step S3 heat treatment of quenching and tempering is performed.
  • the strands are tempered to have a hardness of 47 to 59 HRC.
  • the hot setting step S4 is performed warm (150 to 350 ° C.) using the remaining heat of the heat treatment step S3.
  • a load in the axial direction is applied to the coil spring 12 for a predetermined time.
  • the first shot peening is performed warmly.
  • a shot (iron cut wire) having a shot size (particle diameter) of 0.67 mm is used. This shot is projected at a speed of 77 m / sec onto the strand at a processing temperature of 230 ° C. Thereby, the compressive residual stress part 50 is formed in the whole coil spring 12 to the 1st depth D1.
  • a shot having a shot size of 1.1 mm may be projected at a processing temperature of 230 ° C. and a speed of 77 m / sec.
  • multi-stage shot peening may be applied to the first shot peening step S5.
  • shot peening is performed in two stages or three or more stages.
  • the first shot peening is performed using a shot with a large shot size of 0.87 to 1.2 mm
  • the second shot peening is performed using a small shot with a shot size of 0.4 to 0.7 mm, for example. Also good.
  • the second shot peening (ultrasonic shot peening) is performed using the ultrasonic shot peening apparatus 70.
  • the second shot peening is performed at a lower temperature (for example, room temperature) than the first shot peening.
  • a steel ball shot 65 having a diameter of 4 mm that is much larger than the shot 60 of the first shot peening is used.
  • the projection time of the steel ball shot 65 is, for example, 80 seconds.
  • a steel ball shot 65 is projected onto the surface of the strand 40 by the ultrasonic shot peening apparatus 70.
  • the deep residual stress portion 51 is formed on the lower surface of the end turn portion 12a over the range of the angle ⁇ 1. In that case, you may move the ultrasonic shot peening apparatus 70 to the arrow Y direction.
  • the ultrasonic shot peening apparatus 70 moves from one end 51a of the deep residual stress portion 51 toward the other end 51b (shown in FIG. 4). As a result, a compressive residual stress having the second depth D ⁇ b> 2 appears in the deep residual stress portion 51.
  • the other end 51b of the deep residual stress portion 51 is a stress transition portion. In the stress transition portion, the compressive residual stress gradually decreases from the deep residual stress portion 51 toward the compressive residual stress portion 50.
  • the moving speed of the ultrasonic shot peening apparatus 70 is gradually increased or the projection speed of the steel ball shot 65 is gradually decreased in order to form a stress transition portion. By doing so, the compressive residual stress decreases from the deep residual stress portion 51 toward the compressive residual stress portion 50.
  • the ultrasonic vibration from the lower side of the end winding portion 12b is formed by turning the upper end winding portion 12b downward, contrary to FIG. A steel ball shot 65 is projected by the child 72 toward the end winding part 12b.
  • the outer diameter of the steel ball shot 65 used in the second shot peening step S6 is much larger than the size of the shot used in the first shot peening step S5. Moreover, the steel ball shot 65 is substantially a true sphere and has a smooth surface. For this reason, the surface state of the strand on which the first shot peening step S5 has been performed can be improved by the second shot peening step S6.
  • the average surface roughness of the compressive residual stress portion 50 after the first shot peening step S5 is, for example, 5.4 ⁇ m.
  • the average surface roughness of the deep residual stress portions 51 and 52 after the second shot peening step S6 is 5.1 ⁇ m.
  • the deep residual stress portions 51 and 52 are formed in the end winding portions 12a and 12b.
  • the compressive residual stress portion 50 formed by the first shot peening is canceled. For this reason, the region between the deep residual stress portions 51 and 52 remains as the compressive residual stress portion 50.
  • a pre-setting step S7 is performed as necessary.
  • the length (free length) of the coil spring when there is no load is adjusted.
  • the creep property (sag resistance) of the coil spring may be improved by the pre-setting step S7.
  • the pre-setting step S7 may be omitted.
  • a rust preventive paint is applied to the entire coil spring by electrostatic coating or the like.
  • quality inspection S9 is performed to complete the coil spring.
  • the coil spring 12 is hot-formed.
  • heat treatment of quenching and tempering is performed on the wire in the heat treatment process.
  • the forming step heat treatment of quenching and tempering is performed on the wire in the heat treatment process.
  • the forming step heat treatment of quenching and tempering is performed on the wire in the heat treatment process.
  • the forming step heat treatment of quenching and tempering is performed on the wire in the heat treatment process.
  • the a strain relief annealing process is performed.
  • the processing strain generated during molding is removed by leaving the coil spring in a predetermined temperature atmosphere for a predetermined time.
  • hot setting is performed in the hot setting step.
  • the first shot peening process the first shot peening is performed.
  • the second shot peening (ultrasonic shot peening) is performed.
  • the length (free length) of the coil spring when there is no load is adjusted by performing a pre-setting process as necessary.
  • the painting process and quality inspection are performed. Note that the pre-setting step may be
  • the compressive residual stress portion 50 is formed by the first shot peening step S5. Further, deep residual stress portions 51 and 52 are formed in the end winding portions 12a and 12b by the second shot peening step S6. That is, the coil spring 12 includes a compression residual stress portion 50 formed between the end winding portions 12a and 12b, a deep residual stress portion 51 formed on the lower end winding portion 12a, and an upper end winding portion 12b. And a deep residual stress portion 52 formed. A first shot peening dent 61 is formed in the compressive residual stress portion 50. Second shot peening dents 66 are formed in the deep residual stress portions 51 and 52. Moreover, the maximum compressive residual stress H2 of the deep residual stress portions 51 and 52 is larger than the maximum compressive residual stress H1 of the compressive residual stress portion 50. H2 may be the same as H1 or smaller than H1.
  • the coil spring 12 is compressed between the spring seats 13 and 14 and assembled to the shock absorber 15 in a state where a preload is applied, and is further attached to the vehicle body 30.
  • a vertical load is applied to the suspension spring device 18 attached to the vehicle body 30.
  • 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.
  • a gap between the lower spring seat 13 and the second portion 12a 2 or between the spring seat 13 and the third portion 12a 3 is widened.
  • a gap between the upper spring seat 14 and the second portion 12b 2 or between the spring seat 14 and the third portion 12b 3 also widens. For this reason, a hard foreign substance such as sand may enter these gaps. In particular, the sand is likely to be caused between the second portion 12a 2 of the lower spring seat 13 and the end turn portion 12a.
  • the gap between the lower spring seat 13 and the second portion 12a 2 or between the spring seat 13 and the third portion 12a 3 becomes narrower.
  • a gap between the upper spring seat 14 and the second portion 12b 2 or between the spring seat 14 and the third portion 12b 3 is also narrowed. For this reason, if a hard foreign substance such as sand enters the gap between the end turns 12a and 12b, the coating of the coil spring 12 may be peeled off or the strand 40 may be damaged, and the strand 40 may be rusted. Cause.
  • the paint may peel off and corrosion pits may be formed.
  • the corrosion pits become large to a certain extent, the coil spring sometimes breaks starting from the corrosion pits.
  • the big compressive residual stress is provided from the surface of the area
  • foreign matter such as sand may be prevented from entering between the upper spring seat 14 and the end winding portion 12b. In that case, the deep residual stress portion 51 may be formed only in the lower end winding portion 12a.
  • a line segment M1 in FIG. 9 indicates the durability test result of the coil spring having only the compressive residual stress portion 50 formed by general shot peening.
  • a line segment M2 in FIG. 9 shows the durability test result of the coil spring having the deep residual stress portions 51 and 52 formed by ultrasonic shot peening.
  • a coil spring having corrosion pits was vibrated a predetermined number of times, and the relationship between the presence or absence of breakage, the depth of the corrosion pits, and the stress amplitude was measured.
  • the coil spring having only the compressive residual stress portion 50 when the depth of the corrosion pit exceeded 0.2 mm, the coil spring broke near the stress amplitude of 230 MPa.
  • the coil spring having the deep residual stress portions 51 and 52 did not break at a stress amplitude of 420 MPa even when the depth of the corrosion pit was as large as 0.4 mm.
  • the coil spring having the deep residual stress portions 51 and 52 was broken from a portion other than the corrosion pits at a stress amplitude of 460 MPa.
  • FIG. 10 shows a part of the end winding portion 12a of the coil spring 12 and a part of the spring seat 13 according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a bottom view schematically showing the end winding part 12a shown in FIG.
  • the lower surface and the outer peripheral surface of the end turn part 12a of this embodiment are restrained by the bottom surface 13a and the outer wall 13b of the spring seat 13, respectively.
  • this end winding part 12a contacts the bottom face 13a of the spring seat 13 and the outer wall 13b in a range indicated by ⁇ 2. Therefore, the deep residual stress portion 51 is formed over a range ⁇ 3 wider than ⁇ 2.
  • it is common with the coil spring 12 of 1st Embodiment.
  • FIG. 12 to 15 show an example of the coil spring 12 used in the knee action type suspension mechanism 100 according to the third embodiment.
  • a pair of left and right suspension mechanisms 100 are provided on the rear side of the vehicle 10. Since the pair of right suspension mechanisms 100 have the same configuration, one suspension mechanism 100 will be described below as a representative.
  • FIG. 13 is a side view of the suspension mechanism 100 as viewed from the side of the vehicle 10.
  • the suspension mechanism 100 includes an arm member 101 that functions as a trailing arm, a suspension coil spring 12, a lower spring seat 103, an upper spring seat 104, and a shock absorber 105 (shown in FIG. 12). ing.
  • the lower spring seat 103 is disposed on the lower end side of the coil spring 12.
  • the upper spring seat 104 is disposed on the upper end side of the coil spring 12.
  • the arm member 101 is attached to an arm attachment portion 110 of the vehicle body by a pivot (swing shaft) 111.
  • the arm member 101 can move in the vertical direction around the pivot 111.
  • the pair of left and right arm members 101 are coupled to each other by a beam member 112.
  • the beam member 112 extends in the width direction of the vehicle 10.
  • a hub unit 114 is provided on the arm member 101 by an axle support portion 113.
  • a lower spring seat 103 is provided on the arm member 101.
  • the lower spring seat 103 swings relatively in the vertical direction along an arcuate locus X3 (shown in FIG. 13) centered on the pivot 111.
  • the upper spring seat 104 is provided on the spring mounting portion 120 of the vehicle body.
  • the coil spring 12 is compressed between the lower spring seat 103 and the upper spring seat 104 to urge the arm member 101 downward.
  • the coil spring 12 and the spring seats 103 and 104 constitute a suspension spring device 130.
  • FIG. 14 shows a part of the end winding part 12a and a part of the spring seat 103.
  • the lower surface and the inner peripheral surface of the end wound portion 12a are constrained by the bottom surface 103a and the inner wall 103b of the spring seat 103, respectively.
  • the lower surface and the inner peripheral surface of the end winding portion 12a are in contact with the bottom surface 103a and the inner wall 103b of the spring seat 103 in the range indicated by ⁇ 4.
  • the deep residual stress portion 51 is formed over a range ⁇ 5 wider than ⁇ 4.
  • Other configurations are the same as those of the coil spring 12 (FIGS. 3 to 6) of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a bottom view schematically showing the end winding part 12a, and the deep residual stress part 51 is represented by a satin pattern.
  • the deep residual stress unit 51 like the coil spring 12 of the first embodiment (FIGS. 3-6) is formed in a region including a second portion 12a 2 of at least the end turn portion 12a.
  • the coil spring 12 provided in the suspension mechanism 100 expands and contracts between a full bump (maximum compressed state) and a full rebound (maximum extended state) depending on the magnitude of the load.
  • a full bump maximum compressed state
  • a full rebound maximum extended state
  • foreign substances such as sand may enter between the second portion 12 a 2 and the spring seat 103.
  • the coil spring 12 is compressed, the second portion 12 a 2 contacts the spring seat 103.
  • the coating of the coil spring 12 is peeled off or the wire 40 is damaged, causing a corrosion pit. .
  • Coil spring 12 of the present embodiment (FIG. 15), like the coil spring 12 described in the first embodiment (FIGS. 3-6), deep residual stress portion in a region including at least a second portion 12a 2 51 is formed. For this reason, it is suppressed that the coil spring 12 breaks due to corrosion of the end winding part 12a, and durability can be improved. Note that a deep layer residual stress portion 52 similar to the lower deep layer residual stress portion 51 may also be formed in the upper end winding portion 12b.
  • the present invention can also be applied to a suspension mechanism for vehicles other than automobiles.

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Abstract

　コイルばね(12)の座巻部(12a,12b)間に、素線(40)の表面から第１の深さ(D1)まで圧縮残留応力を有する圧縮残留応力部(50)が形成されている。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)には、第２の部分(12a2)を含む領域に、超音波ショットピーニングによる深層残留応力部(51)が形成されている。深層残留応力部(51)は、素線(40)の表面から前記第１の深さ(D1)よりも深い第２の深さ(D2)まで、圧縮残留応力を有している。

Description

懸架用ばね装置と、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ばね装置と、懸架用コイルばねに関する。
　自動車等の車両の懸架機構に使用される懸架用ばね装置の一例が特許文献１に開示されている。この懸架用ばね装置は、懸架用コイルばね（圧縮コイルばね）と、該コイルばねの下側に配置された下側のばね座と、該コイルばねの上側に配置された上側のばね座を備えている。該コイルばねは、荷重の大きさに応じて伸縮する。
　懸架用コイルばねが折損する原因の１つとして、腐食ピットが知られている。例えば飛び石によってコイルばねの塗装が剥がれて錆が生じ、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。この腐食ピットを起点としてコイルばねが折損する。特許文献２に開示されているように、懸架用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。特許文献３に、第１のショットピーニングと第２のショットピーニングが記載されている。第１のショットピーニングでは、大きな投射エネルギーでコイルばね全体に第１のショットピーニングを行われる。第１のショットピーニングが行なわれたのち、小さな投射エネルギーで第２のショットピーニングが行なわれる。
　懸架用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。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。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。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。第２の部分とばね座との間に、砂などの異物が挟まれることがある。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たり、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。
特開２０００－１０３２１６号公報 特開２００５－１７１２９７号公報 特開２０１１－０００６６３号公報
　特許文献１のコイルばねのように、ばね座に対して座巻部の一部が接したり離れたりする場合、特に下側の座巻部とばね座との間に砂などの異物が入りやすい。この異物が座巻部とばね座との間に挟まると塗膜が剥がれて錆が生じ、コイルばねが折損する原因となってしまう。
　特許文献２のように、アンダーコート層とトップコート層とからなる２層構造の塗膜を有するコイルばねは、飛び石に対しては有効である。しかし、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３では、第１のショットピーニングと第２のショットピーニングとがいずれもコイルばね全体に実施される。しかも第１のショットピーニングではショットを大きな投射エネルギーでコイルばね全体に投射するため、エネルギー消費が大きいという問題がある。しかも大きな投射エネルギーに耐えるショットピーニング装置が必要となるため、ショットピーニング装置の消耗も大きい。
　従って本発明の目的は、座巻部に生じた腐食によってコイルばねが折損することを抑制できる懸架用ばね装置と、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ばね装置は、下側のばね座と、上側のばね座と、螺旋形に成形された素線を有しかつ前記下側のばね座と前記上側のばね座との間に圧縮された状態で配置されたコイルばねとを備えている。該コイルばねは、前記素線の下端から１巻目未満の下側の座巻部と、前記素線の上端から１巻目未満の上側の座巻部とを有し、少なくとも前記下側の座巻部は、該コイルばねに加わる荷重にかかわらず常に前記下側のばね座に接する第１の部分と、該コイルばねに加わる荷重に応じて前記下側の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ばね座から離れている第３の部分とを有している。そして前記下側の座巻部と前記上側の座巻部との間に、前記素線の表面から第１の深さまで圧縮残留応力が付与された圧縮残留応力部を有し、前記下側の座巻部の前記第２の部分を含む領域に、前記素線の表面から前記第１の深さよりも深い第２の深さまで圧縮残留応力が付与された深層残留応力部を有している。
　１つの実施形態では、前記深層残留応力部の圧縮残留応力の絶対値の最大値が、前記圧縮残留応力部の圧縮残留応力の絶対値の最大値よりも大きい。また前記深層残留応力部と前記圧縮残留応力部との境に、圧縮残留応力が次第に減少する応力移行部を有しているとよい。また前記圧縮残留応力部の表面に第１のショットピーニング打痕が形成され、前記深層残留応力部の表面に第２のショットピーニング打痕が形成され、該第２のショットピーニング打痕の大きさが前記第１のショットピーニング打痕の大きさよりも大きい。また前記深層残留応力部が、前記下側の座巻部と、前記上側の座巻部との双方に形成されていてもよい。
　１つの実施形態では、前記下側のばね座が、前記下側の座巻部の下面と外周面とをそれぞれ拘束する底面と外側壁とを有し、該座巻部の前記下面と前記外周面とを含む範囲に前記深層残留応力部が形成されている。他の実施形態では、前記下側のばね座が、前記下側の座巻部の下面と内周面とをそれぞれ拘束する底面と内側壁とを有し、該座巻部の前記下面と前記内周面とを含む範囲に前記深層残留応力部が形成されていてもよい。
　本発明によれば、懸架用コイルばねの座巻部とばね座との間に挟まれた砂等の硬い異物によって生じた腐食を起点としてコイルばねが折損することを抑制でき、コイルばねの耐久性が向上する。このコイルばねは、座巻部の少なくとも第２の部分（ばね座に対して接したり離れたりする部分）を含む領域に、例えば超音波ショットピーニングによって深層残留応力部を形成すればよい。
図１は、懸架用ばね装置を備えた車両の前部を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示された懸架用ばね装置を備えた懸架機構の縦断面図である。 図３は、コイルばねの一例を示す斜視図である。 図４は、第１の実施形態に係るコイルばねの座巻部を模式的に示す底面図である。 図５は、圧縮残留応力部と深層残留応力部のそれぞれの残留応力の分布を示す図である。 図６は、圧縮残留応力部と深層残留応力部のそれぞれの表面付近と、使用されるショットを模式的に示す断面図である。 図７は、深層残留応力部を形成するための超音波ショットピーニング装置とコイルばねの一部を模式的に示す断面図である。 図８は、図３に示されたコイルばねの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図９は、一般のショットピーニングによる圧縮残留応力部を有するコイルばねと、超音波ショットピーニングによる深層残留応力部を有するコイルばねのそれぞれの耐久試験結果を示す図である。 図１０は、第２の実施形態に係るコイルばねの座巻部とばね座の一部を示す断面図である。 図１１は、図１０に示されたコイルばねの座巻部を模式的に示す底面図である。 図１２は、第３の実施形態に係る懸架用ばね装置を備えた車両の後部を模式的に示す斜視図である。 図１３は、図１２に示された懸架用ばね装置を車両側方から見た側面図である。 図１４は、図１３に示された懸架用ばね装置の一部分を拡大した断面図である。 図１５は、図１３に示された懸架用ばね装置のコイルばねの座巻部を模式的に示す底面図である。
　以下に第１の実施形態に係る懸架用ばね装置について、図１から図９を参照して説明する。　
　図１と図２は、車両１０のフロント側に配置されたマクファーソン・ストラット形懸架機構１１を示している。この懸架機構１１は、コイルばね１２（圧縮コイルばね）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、マウントインシュレータ１６を備えている。コイルばね１２は、懸架用コイルばねの一例である。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。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、懸架用ばね装置１８が構成されている。
　ショックアブソーバ１５は、シリンダ２０と、ロッド２１と、シリンダ２０内に設けられた減衰力発生機構と、カバー部材２２などを有している。シリンダ２０の内部に油等の流体が収容されている。ロッド２１はシリンダ２０に挿入されている。カバー部材２２はロッド２１の摺動部分を覆っている。ロッド２１はシリンダ２０に対してショックアブソーバ１５の軸線Ｘ１方向に伸縮することができる。前記減衰力発生機構はロッド２１の動きに抵抗を与える。ショックアブソーバ１５は、鉛直線Ｘ０に対して角度θだけ傾いた姿勢で車体３０に取付けられている。
　シリンダ２０の下端部に、ナックル部材２５（図１に示す）を取付けるためのブラケット２６が設けられている。ナックル部材２５の下部は、ロアアーム２７にボールジョイント２８を介して回転自在に支持されている。ロアアーム２７は、クロスメンバ２９に上下方向に回動可能に取付けられている。クロスメンバ２９は、車両１０の幅方向に延びている。
　図３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、該自由状態のもとでのコイルばね１２の長さを自由長と称している。コイルばね１２に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。図２に示す懸架用ばね装置１８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３０に取付けられている。
　図３に示すコイルばね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。コイルばね１２は、下側の座巻部１２ａと、上側の座巻部１２ｂとを有している。下側の座巻部１２ａは、素線４０の下端４０ａから１巻目未満である。上側の座巻部１２ｂは、素線４０の上端４０ｂから１巻目未満である。座巻部１２ａ，１２ｂ間に螺旋形の有効部１２ｃが形成されている。有効部１２ｃは、最大に圧縮された状態でも素線４０同士が接しないようなピッチＰで巻かれている。
　素線４０の線径の一例は１２．５ｍｍである。コイルばね１２の一例は、平均コイル径が１１０．０ｍｍ、自由長（無荷重時の長さ）が３８２ｍｍ、有効巻数が５．３９、ばね定数が３３．３Ｎ／ｍｍである。線径は８～２１ｍｍが主流であるが、これ以外の線径であってもよい。コイルばね１２の一例は円筒コイルばねである。コイルばねの他の形態では、懸架機構の仕様に応じて、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、あるいは自由状態で予め中心軸が曲がっているコイルばねなどでもよい。
　素線４０はばね鋼からなる。ばね鋼の種類は限定されないが、例えば米国の“Society of Automotive Engineers”に準拠するＳＡＥ９２５４が挙げられる。ＳＡＥ９２５４の化学成分（ｍａｓｓ％）は、Ｃ：０．５１～０．５９、Ｓｉ：１．２０～１．６０、Ｍｎ：０．６０～０．８０、Ｃｒ：０．６０～０．８０、Ｓ：最大０．０４０、Ｐ：最大０．０３０、残部Ｆｅである。ばね鋼の他の例が超高強度ばね鋼であってもよい。超高強度ばね鋼の化学成分（mass％）の一例は、Ｃ：０．４０、Ｓｉ：１．８、Ｍｎ：０．３、Ｃｒ：１．０５、Ｐ：０．０１０、Ｓ：０．００５、Ｎｉ：０．４、Ｃｕ：０．２５、Ｖ：０．１８、Ｔｉ：０．０７、残部Ｆｅである。
　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る。そしてこのコイルばね１２は、車両１０の上方から負荷される荷重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し、フルバンプ時に最大に圧縮される。「フルリバウンド」とは、車体をリフトしたときに、ばね下質量(unsprung mass)によってコイルばね１２が最大に伸張した状態を言う。「フルバンプ」とは、車体上方から加わる負荷によってコイルばね１２が最大に圧縮された状態である。
　図４は、コイルばね１２の座巻部１２ａを模式的に表わした底面図である。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、素線４０の下端４０ａ（０巻目）から０．５巻目を越える範囲、例えば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。
　第２の部分１２ａ２は第１の部分１２ａ１に連続している。第２の部分１２ａ２は、素線４０の下端４０ａから１巻目未満（例えば０．６巻目付近から０．９巻目付近）までである。第２の部分１２ａ２は、コイルばね１２に加わる荷重に応じて、ばね座１３に接したり離れたりする。つまり第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。
　上側の座巻部１２ｂも、下側の座巻部１２ａと同様に、第１の部分１２ｂ１と、第２の部分１２ｂ２と、第３の部分１２ｂ３とを有している。第１の部分１２ｂ１は、素線４０の上端４０ｂ（０巻目）から０．５巻目を越える範囲にわたっている。第１の部分１２ｂ１は、コイルばね１２に加わる荷重にかかわらず常にばね座１４に接している。第２の部分１２ｂ２は第１の部分１２ｂ１に連続している。第２の部分１２ｂ２は、素線４０の上端４０ｂから１巻目未満（例えば０．６巻目付近から０．９巻目付近）までである。第２の部分１２ｂ２は、コイルばね１２に加わる荷重に応じて、ばね座１４に接したり離れたりする。第３の部分１２ｂ３は、荷重の大小にかかわらず常にばね座１４から離れている。
　コイルばね１２は、圧縮残留応力部５０と、深層残留応力部５１，５２を有している。圧縮残留応力部５０は、座巻部１２ａ，１２ｂ間に形成されている。深層残留応力部５１，５２は、それぞれ座巻部１２ａ，１２ｂに形成されている。圧縮残留応力部５０には、素線４０の表面から第１の深さまで圧縮残留応力が付与されている。
　下側の座巻部１２ａに、第１の深層残留応力部５１が形成されている。第１の深層残留応力部５１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。この深層残留応力部５１には、第２の深さまで圧縮残留応力が付与されている。上側の座巻部１２ｂに第２の深層残留応力部５２が形成されている。第２の深層残留応力部５２は、座巻部１２ｂの第２の部分１２ｂ２を含む領域に形成されている。この深層残留応力部５２も、前記第２の深さまで圧縮残留応力が付与されている。
　図３に、深層残留応力部５１，５２が平行斜線（ハッチング）で表わされている。図４では、説明の都合上、深層残留応力部５１が梨地模様で表わされている。この深層残留応力部５１は、座巻部１２ａの第２の部分１２ａ２の全域をカバーする範囲に形成されている。深層残留応力部５１の一端５１ａは、座巻部１２ａの第１の部分１２ａ１に位置している。深層残留応力部５１の他端５１ｂは、有効部１２ｃに形成された圧縮残留応力部５０に連なっている。
　このように下側の深層残留応力部５１は、下側の座巻部１２ａのうち、第２の部分１２ａ２を含む領域、すなわち、ばね座１３と接したり離れたりする可能性のある領域に形成されている。この深層残留応力部５１が第２の部分１２ａ２と第３の部分１２ａ３との双方にわたって形成されていてもよい。
　座巻部１２ａの第１の部分１２ａ１は常にばね座１３に接している。このため深層残留応力部５１の一端５１ａが常にばね座１３に接している。深層残留応力部５１の他端５１ｂ、すなわち圧縮残留応力部５０との境は、応力移行部となっている。応力移行部では、下端４０ａからの巻数位置が大きくなるにつれて圧縮残留応力が徐々に小さくなる。この応力移行部により、他端５１ｂ付近の圧縮残留応力が急激に変化することを防ぐとともに、他端５１ｂ付近に引っ張りの残留応力が生じることを防いでいる。
　上側の座巻部１２ｂにも深層残留応力部５２が形成されている。この深層残留応力部５２は、下側の深層残留応力部５１と同様に、座巻部１２ｂの第２の部分１２ｂ２の全域をカバーする範囲に形成されている。つまり上側の深層残留応力部５２は、座巻部１２ｂのうち、第２の部分１２ｂ２を含む領域、すなわちばね座１４と接したり離れたりする可能性のある領域に形成されている。この深層残留応力部５２が、第２の部分１２ｂ２と第３の部分１２ｂ３との双方にわたって形成されていてもよい。
　図５は、圧縮残留応力部５０の応力分布（破線Ｌ１）と、深層残留応力部５１，５２の応力分布（実線Ｌ２）とを表わしている。図５の横軸は、表面からの深さ（距離）を示している。図５の縦軸は残留応力値を示しているが、当業界の慣例として圧縮残留応力値がマイナスで表わされている。図５に破線Ｌ１で示すように、圧縮残留応力部５０には、表面から第１の深さＤ１（深さ０．３０ｍｍ前後）まで圧縮残留応力が形成されている。圧縮残留応力部５０の応力の最大値（絶対値）Ｈ１は、７５０ＭＰａ前後である。
　図５中の実線Ｌ２は、深層残留応力部５１，５２の応力分布を表わしている。深層残留応力部５１，５２は、表面から第２の深さＤ２（深さ０．８ｍｍ付近）まで圧縮残留応力が形成されている。つまり深層残留応力部５１，５２には、圧縮残留応力部５０よりも深い位置まで圧縮残留応力が形成されている。しかも深層残留応力部５１，５２の圧縮残留応力の最大値（絶対値）Ｈ２は、９００ＭＰａに達している。つまり深層残留応力部５１，５２の圧縮残留応力の最大値（絶対値）Ｈ２は、圧縮残留応力部５０の圧縮残留応力の最大値（絶対値）Ｈ１よりも大きい。なお、Ｈ２がＨ１と同等またはＨ１よりも小さくてもよい。
　図６は、圧縮残留応力部５０と深層残留応力部５１，５２の表面付近を模式的に示す断面図である。圧縮残留応力部５０の表面に、第１のショットピーニング打痕６１が形成されている。第１のショットピーニング打痕６１は、以下に説明する第１のショットピーニングで投射されたショット６０によって形成される。これにより圧縮残留応力部５０には、表面から第１の深さＤ１（図５に示す）まで、圧縮残留応力が付与されている。
　深層残留応力部５１，５２の表面には、第２のショットピーニング打痕６６が形成されている。第２のショットピーニング打痕６６は、第２のショットピーニング（超音波ショットピーニング）で投射された鋼球ショット６５によって形成される。これにより深層残留応力部５１，５２には、表面から第２の深さＤ２（図５に示す）まで、圧縮残留応力部５０よりも大きな圧縮残留応力が付与されている。なお、深層残留応力部５１，５２の圧縮残留応力の絶対値が、圧縮残留応力部５０の圧縮残留応力の絶対値と同等以下であってもよい。
　第１のショットピーニングによって圧縮残留応力部５０が形成される。第１のショットピーニングでは、遠心式加速装置のインペラー（翼車）を回転させる。そして該インペラーの高速回転によって生じる遠心力により、ショット６０をコイルばね１２の全体に打付ける。ショット６０（図６に示す）の一例はカットワイヤである。ショットサイズの一例は０．６７ｍｍ、投射速度７７ｍ／ｓである。新品のカットワイヤは円柱形であるが、ある程度使用されたカットワイヤは角がとれて丸みを帯びている。第１のショットピーニングによって、素線４０の表面に打痕サイズｄ１（図６に示す）の多数の打痕６１が形成されるとともに、素線４０の表面から前記第１の深さＤ１まで圧縮残留応力が発現する。
　図７は、第２のショットピーニングを実施する超音波ショットピーニング装置７０を模式的に示している。超音波ショットピーニング装置７０は、筐体７１と、超音波振動子７２と、駆動部７３と、複数の鋼球ショット６５を備えている。筐体７１は、マスキング手段として機能する。超音波振動子７２は、筐体７１の内部に配置されている。鋼球ショット６５は、筐体７１の内部に移動自在に収納されている。鋼球ショット６５は、例えばボールベアリングの鋼球のように、実質的に真球でかつ平滑な表面を有している。鋼球ショット６５の直径は例えば３～４ｍｍである。鋼球ショット６５の直径は、第１のショットピーニングで使用されるショット６０のサイズ（例えば０．６～１．２ｍｍ）と比べると格段に大きい。しかも鋼球ショット６５は、一般のショット６０と比較すると表面が滑らかで真球に近い。
　鋼球ショット６５の硬さの一例は６７０ＨＶである。筐体７１を素線４０の被投射領域に被せる。この状態のもとで、超音波振動子７２を駆動部７３によって例えば周波数２０ｋＨｚ、振幅１５０μｍで振動させる。これにより、筐体７１の内部で鋼球ショット６５が素線４０に向けて投射される。例えば、鋼球ショット６５の投射時間が８０秒、投射距離が９０ｍｍ、アークハイト（Ｃ級）が０．２８９ｍｍである。
　多数の鋼球ショット６５が超音波振動子７２から素線４０に向けて投射される。これらの鋼球ショット６５は、素線４０の表面に衝突して跳ね返り、再び超音波振動子７２によって素線４０に向けて投射される。こうして鋼球ショット６５の投射と反射を繰返すことにより、図６に示すように、打痕サイズ（打痕径）ｄ２の第２のショットピーニング打痕６６が形成される。第２のショットピーニング打痕６６の打痕サイズｄ２は、第１のショットピーニング打痕６１の打痕サイズｄ１よりも大きい。
　ショットサイズが大きければ、その分、質量が大きい。このため第２のショットピーニングで使われる鋼球ショット６５の運動エネルギーは、第１のショットピーニングで使われるショット６０の運動エネルギーと比較して、格段に大きい。よって、第２のショットピーニングでは、図５に線分Ｌ２で示すように、表面から深さＤ２にわたって、大きな圧縮残留応力が発現する。しかも深層残留応力部５１，５２の圧縮残留応力の最大値（絶対値）Ｈ２は、圧縮残留応力部５０の圧縮残留応力の最大値（絶対値）Ｈ１よりも大きい。
　このように鋼球ショット６５は超音波ショットピーニング装置７０によってコイルばね１２に打付けられる。鋼球ショット６５の径は例えば４ｍｍであり、第１のショットピーニングで使用されるショット６０のショットサイズと比較して３倍以上大きい。しかも鋼球ショット６５の表面は真球に近いため、第２のショットピーニング打痕６６の打痕サイズｄ２は、第１のショットピーニング打痕６１の打痕サイズｄ１よりも大きくなる。しかも第２のショットピーニング打痕６６の表面は滑らかである。このため座巻部１２ａに形成された第２のショットピーニング打痕６６がコイルばね１２の折損の起点になることを抑制できる。
　図８は、コイルばね１２を熱間で形成する場合の製造工程の一例を示している。　
　図８中の加熱工程Ｓ１において、コイルばね１２の材料（素線）がオーステナイト化温度（Ａ３変態点以上、１１５０℃以下）に加熱される。次いで、成形工程Ｓ２において、材料が螺旋形に巻かれる。その後、熱処理工程Ｓ３において、焼入れと焼戻しの熱処理が行なわれる。熱処理工程Ｓ３では、素線の硬さが４７～５９ＨＲＣとなるように調質される。その後、熱処理工程Ｓ３の余熱を利用して、温間（１５０～３５０℃）でホットセッチング工程Ｓ４が行なわれる。ホットセッチング工程Ｓ４では、コイルばね１２に軸線方向の荷重が所定時間付与される。
　さらに第１のショットピーニング工程Ｓ５において、温間で前記第１のショットピーニングを実施する。第１のショットピーニング工程Ｓ５では、ショットサイズ（粒径）が０.６７ｍｍのショット（鉄製のカットワイヤ）が使用される。このショットを２３０℃の処理温度で、素線に速度７７ｍ／ｓｅｃで投射する。これにより、コイルばね１２全体に第１の深さＤ１まで圧縮残留応力部５０が形成される。なお、第１のショットピーニング工程Ｓ５において、ショットサイズが１.１ｍｍのショットを、２３０℃の処理温度で速度７７ｍ／ｓｅｃで投射してもよい。
　また、第１のショットピーニング工程Ｓ５に多段ショットピーニングが適用されてもよい。多段ショットピーニングでは、２段階あるいは３段階以上に分けてショットピーニングが行なわれる。例えばショットサイズ０．８７～１．２ｍｍのラージサイズのショットを使って前段ショットピーニングを行ない、その後、例えばショットサイズ０．４～０．７ｍｍのスモールサイズのショットを使って後段ショットピーニングを行なってもよい。
　第２のショットピーニング工程Ｓ６では、超音波ショットピーニング装置７０を用いて第２のショットピーニング（超音波ショットピーニング）を実施する。第２のショットピーニングは、第１のショットピーニングよりも低い温度（例えば室温）にて行なわれる。また第２のショットピーニングでは、第１のショットピーニングのショット６０よりも格段に大きい直径４ｍｍの鋼球ショット６５が使用される。鋼球ショット６５の投射時間は例えば８０秒である。
　図７に示すように、超音波ショットピーニング装置７０によって素線４０の表面に鋼球ショット６５が投射される。このことにより、座巻部１２ａの下面に、角度α１の範囲にわたって深層残留応力部５１が形成される。その際に超音波ショットピーニング装置７０を矢印Ｙ方向に移動させてもよい。
　超音波ショットピーニング装置７０が深層残留応力部５１の一端５１ａから他端５１ｂ（図４に示す）に向かって移動する。これにより、深層残留応力部５１に第２の深さＤ２の圧縮残留応力が発現する。深層残留応力部５１の他端５１ｂは応力移行部である。応力移行部では、深層残留応力部５１から圧縮残留応力部５０に向かって圧縮残留応力が徐々に小さくなる。深層残留応力部５１の他端５１ｂにおいては、応力移行部を形成するために、超音波ショットピーニング装置７０の移動速度を次第に大きくするとか、鋼球ショット６５の投射速度を次第に小さくする。こうすることにより、深層残留応力部５１から圧縮残留応力部５０に向かって圧縮残留応力が小さくなる。
　上側の座巻部１２ｂに深層残留応力部５２を形成する際には、図７とは逆に、上側の座巻部１２ｂを下に向けることにより、座巻部１２ｂの下側から超音波振動子７２によって座巻部１２ｂに向けて鋼球ショット６５を投射する。
　第２のショットピーニング工程Ｓ６で使用される鋼球ショット６５の外径は、第１のショットピーニング工程Ｓ５で使用されるショットのサイズと比較して格段に大きい。しかも鋼球ショット６５は実質的に真球であり、表面が滑らかである。このため第１のショットピーニング工程Ｓ５が行なわれた素線の表面状態を、第２のショットピーニング工程Ｓ６によって改善することができる。第１のショットピーニング工程Ｓ５後の圧縮残留応力部５０の平均表面粗さは例えば５．４μｍである。これに対し第２のショットピーニング工程Ｓ６後の深層残留応力部５１，５２の平均表面粗さは５．１μｍである。
　第２のショットピーニング工程Ｓ６によって、座巻部１２ａ，１２ｂに深層残留応力部５１，５２が形成される。深層残留応力部５１，５２が形成された箇所では、第１のショットピーニングによって形成されていた圧縮残留応力部５０がキャンセルされる。このため深層残留応力部５１，５２間の領域が圧縮残留応力部５０として残る。
　第２のショットピーニング工程Ｓ６が終了した後、必要に応じてプリセッチング工程Ｓ７が実施される。プリセッチング工程Ｓ７において、コイルばねの無荷重時の長さ（自由長）が調整される。プリセッチング工程Ｓ７によって、コイルばねのクリープ性（耐へたり性）を向上させてもよい。なお、プリセッチング工程Ｓ７を省略してもよい。次いで、塗装工程Ｓ８において、コイルばね全体に防錆塗料が静電塗装等によって塗布される。最後に品質検査Ｓ９が行なわれてコイルばねが完成する。
　以上の説明はコイルばね１２を熱間で成形する場合である。これに対しコイルばね１２を冷間で形成する場合には、熱処理工程において素線に焼入れと焼戻しの熱処理が行なわれる。その後、成形工程（コイリング工程）において、素線を螺旋形に成形する。その後、ひずみ取り焼鈍工程が実施される。ひずみ取り焼鈍工程では、コイルばねを所定温度の雰囲気中に所定時間放置することによって、成形時に生じた加工歪が取り除かれる。その後、ホットセッチング工程において、ホットセッチングを実施する。さらに第１のショットピーニング工程において、前記第１のショットピーニングを実施する。その後に行なわれる第２のショットピーニング工程において、前記第２のショットピーニング（超音波ショットピーニング）を実施する。また必要に応じてプリセッチング工程を実施することにより、コイルばねの無荷重時の長さ（自由長）を調整する。その後、塗装工程と品質検査が行なわれる。なお、前記プリセッチング工程を省略してもよい。
　前記したように本実施形態のコイルばね１２は、第１のショットピーニング工程Ｓ５によって圧縮残留応力部５０が形成される。さらに第２のショットピーニング工程Ｓ６によって座巻部１２ａ，１２ｂに深層残留応力部５１，５２が形成される。すなわちこのコイルばね１２は、座巻部１２ａ，１２ｂ間に形成された圧縮残留応力部５０と、下側の座巻部１２ａに形成された深層残留応力部５１と、上側の座巻部１２ｂに形成された深層残留応力部５２とを有している。圧縮残留応力部５０には第１のショットピーニング打痕６１が形成されている。深層残留応力部５１，５２には第２のショットピーニング打痕６６が形成されている。しかも深層残留応力部５１，５２の圧縮残留応力の最大値Ｈ２は、圧縮残留応力部５０の圧縮残留応力の最大値Ｈ１よりも大きい。なお、Ｈ２がＨ１と同じかまたはＨ１より小さくてもよい。
　コイルばね１２は、ばね座１３，１４間で圧縮され、予荷重（プリロード）を与えた状態でショックアブソーバ１５に組付け、さらに車体３０に取付ける。車体３０に取付けられた懸架用ばね装置１８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が下側のばね座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が伸びた状態においては、下側のばね座１３と第２の部分１２ａ２との間、あるいはばね座１３と第３の部分１２ａ３との間の隙間が広がる。上側のばね座１４と第２の部分１２ｂ２との間、あるいはばね座１４と第３の部分１２ｂ３との間の隙間も広がる。このため、これらの隙間に砂等の硬い異物が進入する可能性がある。特に、下側のばね座１３と座巻部１２ａの第２の部分１２ａ２との間に砂が入りやすい。
　逆に、コイルばね１２が圧縮されると、下側のばね座１３と第２の部分１２ａ２との間、あるいはばね座１３と第３の部分１２ａ３との間の隙間が狭くなる。上側のばね座１４と第２の部分１２ｂ２との間、あるいはばね座１４と第３の部分１２ｂ３との間の隙間も狭くなる。このため、座巻部１２ａ，１２ｂの前記隙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が傷付いたりするなどして、素線４０に錆が生じる原因となる。
　従来のコイルばねでは、座巻部とばね座との間に砂等の異物が挟まると、塗装が剥がれて腐食ピットが形成されることがある。腐食ピットがある程度大きくなると、腐食ピットを起点としてコイルばねが折損することがあった。これに対し前記実施形態では、座巻部の第２の部分を含む領域の表面から、深い位置まで、大きな圧縮残留応力が付与されている。このため、座巻部に生じた腐食によってコイルばねが折損することが抑制され、耐久性を向上させることができた。なお、懸架機構の構造によっては、上側のばね座１４と座巻部１２ｂとの間に砂等の異物が入り込むことを防げる場合がある。その場合には、下側の座巻部１２ａのみに深層残留応力部５１を形成すればよい。
　図９中の線分Ｍ１は、一般のショットピーニングによって形成された圧縮残留応力部５０のみを有するコイルばねの耐久試験結果を示している。図９中の線分Ｍ２は、超音波ショットピーニングによって形成された深層残留応力部５１，５２を有するコイルばねの耐久試験結果を示している。この耐久試験では、腐食ピットを有するコイルばねを所定回数加振し、折損の有無と、腐食ピット深さおよび応力振幅の関係を測定した。
　図９に線分Ｍ１で示すように、圧縮残留応力部５０のみを有するコイルばねでは、腐食ピットの深さが０．２ｍｍを越えると応力振幅２３０ＭＰａ付近で折損した。これに対し、深層残留応力部５１，５２を有するコイルばねでは、腐食ピットの深さが０．４ｍｍと大きい場合でも、応力振幅４２０ＭＰａでは折損しなかった。この深層残留応力部５１，５２を有するコイルばねは、応力振幅４６０ＭＰａでは、腐食ピット以外の箇所から折損した。
　以上説明した効果は鋼種によらず同様の傾向が認められ、前述のＳＡＥ９２５４や超高強度ばね鋼をはじめとして、例えばＳＵＰ７などでも同様の結果が得られた。本発明によれば、懸架用コイルばねに通常使用されているばね鋼を用いて座巻部の腐食耐久性を高めることができる。このため、コイルばねの材料コストが高くなることを抑制できる効果もある。
　図１０は、第２の実施形態に係るコイルばね１２の座巻部１２ａの一部と、ばね座１３の一部を示している。図１１は、図１０に示された座巻部１２ａを模式的に示す底面図である。この実施形態の座巻部１２ａの下面と外周面とは、それぞれ、ばね座１３の底面１３ａと外側壁１３ｂとによって拘束されている。このためこの座巻部１２ａは、ばね座１３の底面１３ａと外側壁１３ｂに対して、α２で示す範囲で接する。よって深層残留応力部５１は、α２よりも広い範囲α３にわたって形成されている。それ以外の構成については、第１の実施形態のコイルばね１２と共通である。
　図１２から図１５は、第３の実施形態に係るニーアクションタイプの懸架機構１００に使われるコイルばね１２の一例を示している。図１２に示すように、車両１０のリヤ側に左右一対の懸架機構１００が設けられている。右一対の懸架機構１００は互いに同等の構成であるため、以下に一方の懸架機構１００を代表して説明する。
　図１３は懸架機構１００を車両１０の側方から見た側面図である。この懸架機構１００は、トレーリングアームとして機能するアーム部材１０１と、懸架用コイルばね１２と、下側のばね座１０３と、上側のばね座１０４と、ショックアブソーバ１０５（図１２に示す）を備えている。下側のばね座１０３は、コイルばね１２の下端側に配置されている。上側のばね座１０４は、コイルばね１２の上端側に配置されている。アーム部材１０１は、車体のアーム取付部１１０に、ピボット（揺動軸）１１１によって取付けられている。アーム部材１０１は、ピボット１１１を中心に上下方向に移動することができる。図１２に示すように、左右一対のアーム部材１０１は、ビーム部材１１２によって互いに結合されている。ビーム部材１１２は車両１０の幅方向に延びている。アーム部材１０１には、車軸支持部１１３によってハブユニット１１４が設けられている。
　図１３に示すように、下側のばね座１０３がアーム部材１０１に設けられている。下側のばね座１０３は、ピボット１１１を中心とする円弧状の軌跡Ｘ３（図１３に示す）に沿って相対的に上下方向に揺動する。上側のばね座１０４は、車体のばね取付部１２０に設けられている。コイルばね１２は、下側のばね座１０３と上側のばね座１０４との間で圧縮され、アーム部材１０１を下方に付勢している。コイルばね１２と、ばね座１０３,１０４とによって、懸架用ばね装置１３０が構成されている。
　図１４は、座巻部１２ａの一部とばね座１０３の一部を示している。この座巻部１２ａの下面と内周面とは、それぞれ、ばね座１０３の底面１０３ａと内側壁１０３ｂとによって拘束されている。このため座巻部１２ａの下面と内周面とは、それぞれ、ばね座１０３の底面１０３ａと内側壁１０３ｂに対してα４で示す範囲で接する。図１４に示すように深層残留応力部５１は、α４よりも広い範囲α５にわたって形成されている。それ以外の構成については、第１の実施形態のコイルばね１２（図３～図６）と共通である。
　図１５は、座巻部１２ａを模式的に示す底面図であり、深層残留応力部５１が梨地模様で表わされている。この深層残留応力部５１は、第１の実施形態のコイルばね１２（図３～図６）と同様に、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。
　懸架機構１００に設けられたコイルばね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。例えばコイルばね１２が伸びると、下側の座巻部１２ａの第２の部分１２ａ２が下側のばね座１０３から離れる。このため第２の部分１２ａ２とばね座１０３との間に砂等の異物が入り込む可能性がある。逆に、コイルばね１２が圧縮されると、第２の部分１２ａ２がばね座１０３に接する。このため、座巻部１２ａとばね座１０３との間に砂等の硬い異物が挟まると、コイルばね１２の塗装が剥がれたり、素線４０が傷付いたりして、腐食ピットが生じる原因となる。
　本実施形態のコイルばね１２（図１５）は、第１の実施形態で説明したコイルばね１２（図３～図６）と同様に、少なくとも第２の部分１２ａ２を含む領域に深層残留応力部５１が形成されている。このため、座巻部１２ａの腐食が原因となってコイルばね１２が折損することが抑制され、耐久性を向上させることができる。なお、上側の座巻部１２ｂにも下側の深層残留応力部５１と同様の深層残留応力部５２が形成されていてもよい。
　本発明を実施するに当たって、コイルばね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、懸架用ばね装置を構成する各要素（コイルばねやばね座等）の態様や構造、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。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。
　１０…車両、１１…懸架機構、１２…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、１２ｂ１…第１の部分、１２ｂ２…第２の部分、１２ｂ３…第３の部分、１３…下側のばね座、１４…上側のばね座、１８…懸架用ばね装置、４０…素線、４０ａ…下端、４０ｂ…上端、５０…圧縮残留応力部、５１…深層残留応力部、５１ａ…一端、５１ｂ…他端（応力移行部）、５２…深層残留応力部、７０…超音波ショットピーニング装置、１００…懸架機構、１０３…下側のばね座、１０４…上側のばね座、１３０…懸架用ばね装置。

Claims (8)

  1. 　下側のばね座(13)(103)と、
    　上側のばね座(14)(104)と、
    　螺旋形に成形された素線(40)を有しかつ前記下側のばね座(13)(103)と前記上側のばね座(14)(104)との間に圧縮された状態で配置されたコイルばね(12)と、
    　を備えた懸架用ばね装置であって、
    　前記コイルばね(12)は、
    　前記素線(40)の下端(40a)から１巻目未満の下側の座巻部(12a)と、前記素線(40)の上端(40b)から１巻目未満の上側の座巻部(12b)とを有し、
    　少なくとも前記下側の座巻部(12a)は、該コイルばね(12)に加わる荷重の大小にかかわらず常に前記下側のばね座(13)(103)に接する第１の部分(12a１)と、該コイルばね(12)に加わる荷重に応じて前記下側のばね座(13)(103)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下側のばね座(13)(103)から離れている第３の部分(12a3)とを有し、
    　前記下側の座巻部(12a)と前記上側の座巻部(12b)との間に、前記素線(40)の表面から第１の深さ(D1)まで圧縮残留応力が付与された圧縮残留応力部(50)を有し、
    　前記下側の座巻部(12a)の前記第２の部分(12a2)を含む領域に、前記素線(40)の表面から前記第１の深さ(D1)よりも深い第２の深さ(D2)まで圧縮残留応力が付与された深層残留応力部(51)を有した懸架用ばね装置。
  2. 　請求項１に記載の懸架用ばね装置において、前記深層残留応力部(51)の圧縮残留応力の絶対値の最大値が前記圧縮残留応力部(50)の圧縮残留応力の絶対値の最大値よりも大きい懸架用ばね装置。
  3. 　請求項１または２に記載の懸架用ばね装置において、前記深層残留応力部(51)と前記圧縮残留応力部(50)との境に、前記深層残留応力部(51)の圧縮残留応力が次第に減少する応力移行部を有した懸架用ばね装置。
  4. 　請求項１または２に記載の懸架用ばね装置において、前記圧縮残留応力部(50)の表面に第１のショットピーニング打痕(61)が形成され、前記深層残留応力部(51)の表面に第２のショットピーニング打痕(66)が形成され、該第２のショットピーニング打痕(66)の大きさが前記第１のショットピーニング打痕(61)の大きさよりも大きい懸架用ばね装置。
  5. 　請求項１または２に記載の懸架用ばね装置において、前記深層残留応力部(51)が前記下側の座巻部(12a)と前記上側の座巻部(12b)の双方に形成されている懸架用ばね装置。
  6. 　請求項１または２に記載の懸架用ばね装置において、前記下側のばね座(13)が、前記下側の座巻部(12a)の下面と外周面とをそれぞれ拘束する底面(13a)と外側壁(13b)とを有し、該下側の座巻部(12a)の前記下面と前記外周面とを含む範囲に前記深層残留応力部(51)が形成されている懸架用ばね装置。
  7. 　請求項１または２に記載の懸架用ばね装置において、前記下側のばね座(103)が、前記下側の座巻部(12a)の下面と内周面とをそれぞれ拘束する底面(103a)と内側壁(103b)とを有し、該下側の座巻部(12a)の前記下面と前記内周面とを含む範囲に前記深層残留応力部(51)が形成されている懸架用ばね装置。
  8. 　螺旋形に成形された素線(40)の下端(40a)から１巻目未満の下側の座巻部(12a)と、該素線(40)の上端(40b)から１巻目未満の上側の座巻部(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)(103)に接する第１の部分(12a１)と、荷重の大きさに応じて前記下側のばね座(13)(103)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下側のばね座(13)(103)から離れている第３の部分(12a3)とを有し、
    　前記下側の座巻部(12a)と前記上側の座巻部(12b)との間に、前記素線(40)の表面から第１の深さ(D1)まで圧縮残留応力が付与された圧縮残留応力部(50)を有し、
    　前記下側の座巻部(12a)の前記第２の部分(12a2)を含む領域に、前記素線(40)の表面から前記第１の深さ(D1)よりも深い第２の深さ(D2)まで圧縮残留応力が付与された深層残留応力部(51)を有した懸架用コイルばね。
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