(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮コイルばねを構成する複数のコイルの一端から他端までの所定範囲における一巻のコイルの、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って増加又は減少させ、該略半円周部分に連続する略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って減少又は増加させるように冷間加工を行い、前記圧縮コイルばねの装着対象の軸に対して自由状態で実質的に所定の角度を成す傾斜したコイル軸を有する傾斜コイルばねを形成することを特徴とする傾斜コイルばねの製造方法。
【請求項２】
前記コイルの前記所定範囲において実質的に一定のピッチで冷間加工を行うことを特徴とする請求項１記載の傾斜コイルばねの製造方法。
【請求項３】
圧縮コイルばねを構成する複数のコイルの一端から他端まで全長に亘り一巻のコイルの、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って増加又は減少させ、該略半円周部分に連続する略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って減少又は増加させるように冷間加工を行い、前記圧縮コイルばねの両端面に対して傾斜したコイル軸を有する傾斜コイルばねを形成することを特徴とする傾斜コイルばねの製造方法。
【請求項４】
前記コイルの全長に亘り実質的に一定のピッチで冷間加工を行うことを特徴とする請求項３記載の傾斜コイルばねの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、傾斜コイルばねの製造方法に関し、特に、自動車のストラット型懸架装置用の懸架コイルばねに好適な傾斜コイルばねの製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より種々の形状のコイルばねが存在し、コイル軸が傾斜するように形成された圧縮コイルばねも知られている。例えば、自動車の懸架装置用のコイルばねとして、英国特許第１１９２７６６号公報には、あらかじめ自由状態において横方向に相対変位が生ずるように形成されたコイルスプリングを、取付状態において直線状のシリンダに装着することにより横力によるモーメントを得る方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報には、コイル軸が傾斜するように形成された圧縮コイルばね、即ち傾斜コイルばねの具体的な構成及び製造方法については記載されておらず、従前の円筒型のコイルばねに基づいて傾斜コイルばねを冷間加工で製造するとすれば、座巻部のピッチを変化させることによって製造するものと考えられる。然し乍ら、このように製造した圧縮コイルばねは線間接触を惹起し易く、所期のばね特性を確保することは殆ど不可能である。
【０００４】
一方、従来のコイル製造方法として熱間加工があり、成形時に加熱することにより、ピッチを変化させることなく、傾斜コイルばねを製造することは可能である。
【０００５】
熱間加工によって傾斜コイルばねを製造する場合には、例えば、図１０乃至図１２に示す工程に従ってコイル線を巻回すればよい。即ち、熱変形可能な温度まで加熱されたコイル素線ＨＷの一端を、押さえ部材２０１によって芯金２０２の一端に保持し、リードローラ２０３によってコイル素線ＨＷを所定方向に引出しながら芯金２０２に巻き付けて行くことによって、図１２に示すように傾斜コイルばね５０を形成することができる。この場合において、リードローラ２０３は、一巻きの半分は図１０に示すように傾斜角度を大の角度θ１とし、続く半巻分は図１１に示すように傾斜角度を小の角度θ２とするように設定される。従って、図１０の半巻分の直径Ｄ１は図１１の半巻分の直径Ｄ２より大となる。而して、図１０と図１１の工程を０．５巻周期で繰り返すことにより、図１２に示すように両端面に対して角度α傾斜したコイル軸を有する傾斜コイルばね５０が形成される。
【０００６】
しかし、上記のように熱間加工によって傾斜コイルばねを製造することは、加熱手段等の大掛かりな設備を必要とするだけでなく、角度θ１，θ２のばらつきが生じ易く、特性の確認に時間を要する。また、スプリングバックによる形状変化があるため所望の横力を得ることが容易ではない。尚、コイル軸に沿ってコイル径が変化するように形成したコイルばねも存在し、例えば、円錐台形状のコイルばね、樽型のコイルばね等が知られているが、前掲の公報に記載の圧縮コイルばねとして、敢えて、コイル径が変化するコイルばねを用い、そのコイル軸を傾斜させたコイルばねを用いるものとは考えられない。
【０００７】
そこで、本発明は、成形時の加熱を必要とすることなく、冷間加工によって傾斜コイルばねを容易に製造し得る製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の傾斜コイルばねの製造方法は、請求項１に記載のように、圧縮コイルばねを構成する複数のコイルの一端から他端までの所定範囲における一巻のコイルの、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って増加又は減少させ、該略半円周部分に連続する略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って減少又は増加させるように冷間加工を行い、前記圧縮コイルばねの装着対象の軸に対して自由状態で実質的に所定の角度を成す傾斜したコイル軸を有する傾斜コイルばねを形成することとしたものである。尚、前記圧縮コイルばねの装着対象が、例えば自動車のストラット型懸架装置である場合には、装着対象の軸はショックアブソーバの軸となり、この軸に対して傾斜コイルばねのコイル軸が自由状態で所定の角度を成し、傾斜したコイル軸となる。
【０００９】
特に、請求項２に記載のように、前記所定範囲において実質的に一定のピッチで冷間加工を行い、前記コイル軸を傾斜形成するとよい。
【００１０】
また、本発明の傾斜コイルばねの製造方法としては、請求項３に記載のように、圧縮コイルばねを構成する複数のコイルの一端から他端まで全長に亘り一巻のコイルの、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って増加又は減少させ、該略半円周部分に連続する略半円周部分のコイル径を当該コイル軸に沿って減少又は増加させるように冷間加工を行い、前記圧縮コイルばねの両端面に対して傾斜したコイル軸を有する傾斜コイルばねを形成することとしてもよい。
【００１１】
特に、請求項４に記載のように、全長に亘り実質的に一定のピッチで冷間加工を行い、前記コイル軸を傾斜形成するとよい。
【００１２】
以上のように、本発明の傾斜コイルばねの製造方法において、一巻のコイル径が増加及び減少する部分は、請求項１に記載のように、前記圧縮コイルばねの一端から他端までの所定範囲、例えば前記圧縮コイルばねの一端側の上側座巻及び他端側の下側座巻を除く胴部のみとしてもよいし、請求項３に記載のように、前記圧縮コイルばねの一端から他端までの全長としてもよい。尚、上記のように製造された傾斜コイルばねを、例えば自動車のストラット型懸架装置に装着する場合には、更に、傾斜コイルばねの自由状態の形状と装着対象の上側座及び／又は下側座との相対的な関係を所望の関係に設定することとしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の製造方法によって製造された傾斜コイルばねの一実施形態を示すもので、本実施形態の傾斜コイルばね１０は、圧縮コイルばねの上側座巻１１と下側座巻１２との間の胴部１３のコイル軸ＣＡが上側座巻１１及び下側座巻１２に対して角度α傾斜しているが、そのピッチは実質的に一定である。
【００１４】
この場合において、図３に示すように、コイル径は巻数に応じて（即ち、軸方向に沿って）増減している。具体的には、胴部１３におけるコイルの一巻のコイル径は、コイル軸ＣＡを含む面で分割される略半円周部分が、その一巻における最小径（Ｄｂ）から漸増してその一巻における最大径（Ｄａ）に至り、この径増加部分に連続する略半円周部分が、最大径（Ｄａ）から漸減してその一巻における最小径（Ｄｂ）に至るように設定されている。
【００１５】
尚、本実施形態では、上側座巻１１及び下側座巻１２は最小径の部分と略同径に設定されているが、これに限るものではない。また、最大径（Ｄａ）及び最小径（Ｄｂ）の値は、一巻のコイルにおける最大値及び最小値を示すものであり、本実施形態では、目標とする外形形状に応じて夫々コイル一巻毎に異なる値に設定されている。このように、本実施形態の最大径（Ｄａ）及び最小径（Ｄｂ）の値は、軸方向（巻数毎）で異なる値に設定されるが、一巻のコイルにおけるコイル径の増加及び減少という関係は所定の関係に維持されている。
【００１６】
図４は、上記の傾斜コイルばね１０を製造する巻成形機（コイリングマシン）の一部を示すもので、基本構成は市販の装置と同様であるが、本実施形態では、第１及び第２のピン１０１，１０２の２個のコイリングピンが設けられており、第２のピン１０２がコイル径調整用として、加工目標のコイル中心に対し、双方向矢印で示すように進退可能に配設されている。そして、ＮＣ装置（図示せず）によって、予めプログラムにピッチとコイル径が図２及び図３に示すように設定されており、このプログラムに従って巻成形機が駆動されるように構成されている。
【００１７】
而して、フィードローラ１０３の回転に応じてコイル素線（ワイヤＷ）がワイヤガイド１０４に案内されて図４の右方に繰り出され、第１のピン１０１によって屈曲される。続いて、第２のピン１０２によって所望の径に屈曲される。この間、巻線間のピッチはピッチツール１０５によって一定の値に維持される。そして、所定の巻数を巻回されると、カッタ１０６によって切断される。尚、本実施形態ではコイリングピンとして第１及び第２のピン１０１，１０２を用いることとしたが、１個のコイリングピンのみとしてもよい。
【００１８】
上記の巻成形機による傾斜コイルばね１０の製造時の第１及び第２のピン１０１，１０２の作用を説明すると、先ず、加工目標の傾斜コイルばねの一端に対応する各コイルの基準位置を中心に、〔基準位置−０．５巻〕から〔基準位置〕までの範囲のコイル径、即ち加工目標の傾斜コイルばねのコイル軸を含む面（従って、基準位置を含み、図４の紙面に対して垂直な面）で分割される略半円周部分のコイル径が増加するように設定される。この場合には、第２のピン１０２が後退しながら第１及び第２のピン１０１，１０２によってワイヤＷが屈曲形成され、図５に示すように最大径（Ｄａ）になるまでコイル径が漸増するように形成される。そして、次の略半円周部分のコイル径、即ち、〔基準位置〕から〔基準位置＋０．５巻〕までの範囲のコイル径が減少するように設定される。この場合には、第２のピン１０２が前進しながらワイヤＷが屈曲形成され、図６に示すように、最小径（Ｄｂ）になるまでコイル径が漸減するように形成される。
【００１９】
同様に、次の略半円周部分は第２のピン１０２が後退しながら屈曲形成され、最大径（Ｄａ）に至ると、更に次の略半円周部分は第２のピン１０２が前進しながら屈曲形成され、最小径（Ｄｂ）とされる。そして、加工目標の胴部１３の他端に至るまで、図７に示すように、コイルの一巻のコイル径が増加から減少の順で変化するように設定される。而して、例えば図３に示すようにコイル径が設定され、略半円周部分毎に、第２のピン１０２が交互に前進と後退を繰り返されてコイリングが行なわれると、図１に示すように両端面に対して傾斜したコイル軸ＣＡを有する傾斜コイルばね１０が形成される。
【００２０】
尚、本実施形態では、一巻のコイル径が増加及び減少する部分を、圧縮コイルばねの一端から他端までの全長としたが、圧縮コイルばねの一端から他端までの所定範囲としてもよい。例えば、圧縮コイルばねの一端側の上側座巻及び他端側の下側座巻を除く胴部のみを、一巻のコイル径が増加及び減少する部分とし、装着対象の軸に対して自由状態で実質的に所定の角度を成す傾斜したコイル軸を有する傾斜コイルばねを形成することとしてもよい。また、本実施形態では、略半円周部分毎に最大径（Ｄａ）と最小径（Ｄｂ）を設定すると共に、これらＤａ及びＤｂの値を軸方向で夫々一定の値に設定することとしているが、夫々軸方向で変化するように設定することとしてもよく、この場合には若干湾曲した傾斜軸となる。
【００２１】
次に、図８及び図９は本発明の他の実施形態に係るもので、円錐台形状の傾斜コイルばね（図示せず）を製造する際に設定するピッチ及びコイル径を夫々示す。本実施形態においては、図８に示すように、ピッチが巻数に比例して増加するように設定されているが、これは外形を円錐台形状としたことに伴う設定であり、コイル軸を傾斜させることとは関連なく、独立した条件として設定するものである。また、図９に示すように、コイル径も全体として巻数に比例して増加するように設定されているが、これも外形を円錐台形状としたことに伴う設定であり、コイル軸を傾斜させることと直接関連するものではない。ただし、コイル軸を傾斜させるために、一巻のコイルにおける略半円周部分の相対的な大小関係を維持しつつ、コイル軸に沿ってコイル径が漸増するように設定されている。
【００２２】
このように、圧縮コイルばねを特殊な外形に形成する場合にはピッチを変更し、あるいはコイル径を変更することになるが、コイル軸を傾斜形成するには、一巻のコイルにおける略半円周部分のコイル径の相対的な大小関係を維持することが要件となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１乃至４に記載の製造方法により、圧縮コイルばねを構成するコイルの一巻のコイル径をコイル軸に沿って増加及び減少するように設定するだけで、コイル軸を傾斜させるためにピッチを調整する必要はなく、傾斜したコイル軸を有する傾斜コイルばねを極めて容易に形成することができ、このような傾斜コイルばねを容易に量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって製造した傾斜コイルばねの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における傾斜コイルばね製造時の巻数とピッチの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態における傾斜コイルばね製造時の巻数とコイル径の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態における傾斜コイルばねを製造する巻成形機の一部を示す正面図である。
【図５】本発明の一実施形態における傾斜コイルばねの製造工程を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施形態における傾斜コイルばねの製造工程を示す正面図である。
【図７】本発明の一実施形態において傾斜コイルばねを製造する過程の傾斜コイルばねの巻回状態の一例を示す平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態における傾斜コイルばね製造時の巻数とピッチの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施形態における傾斜コイルばね製造時の巻数とコイル径の関係を示すグラフである。
【図１０】熱間加工によって傾斜コイルばねを製造する場合の製造工程を示す正面図である。
【図１１】熱間加工によって傾斜コイルばねを製造する場合の製造工程を示す正面図である。
【図１２】熱間加工によって傾斜コイルばねを製造する場合の製造工程及び傾斜コイルばねの最終形状を示す正面図である。
【符号の説明】
１０  傾斜コイルばね，  １１  上側座巻，  １２  下側座巻，
１３  胴部，  ＣＡ  コイル軸，  Ｗ  ワイヤ，
１０１  第１のピン，  １０２  第２のピン，
１０３  フィードローラ，  １０４  ワイヤガイド，
１０５  ピッチツール，  １０６  カッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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