(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮コイルばねを構成するコイルの一巻のコイル径の、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分が増加又は減少し、該略半円周部分に連続する略半円周部分が減少又は増加し、且つ前記圧縮コイルばねの軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆であり、前記コイル軸が湾曲して成ることを特徴とする湾曲コイルばね。
【請求項２】
前記隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になる軸方向の略中央を前記所定位置とし、前記所定位置を中心に、前記圧縮コイルばねの一端側から前記所定位置までの前記コイルの一巻のコイル径が増加から減少の順で変化し、前記所定位置から前記圧縮コイルばねの他端側までの前記コイルの一巻のコイル径が減少から増加の順で変化することを特徴とする請求項１記載の湾曲コイルばね。
【請求項３】
前記コイル軸がＣ字状に湾曲して成り、自動車のストラット型懸架装置に装着することを特徴とする請求項１又は２記載の湾曲コイルばね。
【請求項４】
圧縮コイルばねを構成するコイルの一巻のコイル径の、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分を増加又は減少させ、該略半円周部分に連続する略半円周部分を減少又は増加させると共に、前記圧縮コイルばねの軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序を相互に逆に設定して、前記コイル軸を湾曲形成することを特徴とする湾曲コイルばねの製造方法。
【請求項５】
前記隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になる軸方向の略中央を前記所定位置とし、前記所定位置を中心に、前記圧縮コイルばねの一端側から前記所定位置までの前記コイルの一巻のコイル径を増加から減少の順で変化させ、前記所定位置から前記圧縮コイルばねの他端側までの前記コイルの一巻のコイル径を減少から増加の順で変化させて、前記コイル軸を湾曲形成することを特徴とする請求項４記載の湾曲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、湾曲コイルばね及びその製造方法に関し、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湾曲コイルばね、及びその製造方法に係る。
【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、コイル軸が所定方向に湾曲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、自動車のストラット型懸架装置用のコイルばねとして、実公昭４８−３９２９０号公報には、あらかじめ自由状態においてばね中心を湾曲させて形成されたコイルスプリングを取付状態においてばね中心が直線状になるようにセットすることによりばね横反力によるモーメントを得る方法が提案されている。
【０００３】
同様に、英国特許第１１９８７１３号公報のＦｉｇ３にも、自由状態において一つの円弧状の軸回りに巻回され、二つの座面が相互に傾斜するように形成されたコイルばねが開示されている。このコイルばねが平行なプレート間に介装され、自由状態で長い方の側面が車両の外側に向くように配置されると、コイルばねの圧縮量が内側より外側のほうが大となる旨記載されている。
【０００４】
更に、特許第２６４２１６３号公報には、ストラット型懸架装置において、自動車のタイヤ幅が広くなると車輪支持点が外方へ移るため、ばね力作用線を設定すべき支持作用線と緩衝器軸線の間の角度が大きくなり、これを満足する構造とすることはできないことに鑑み、緩衝器のピストン棒に生じる横力を大幅に除去できるようにすることを目的として、ばね中心線が無負荷状態においてほぼＳ字形に延びた圧縮コイルばねを有する懸架装置が提案されている。
【０００５】
尚、上記特許第２６４２１６３号公報の第５図には、比較対象として、無負荷状態においてばね中心線が湾曲した圧縮コイルばねが開示されており、この圧縮コイルばねに関し曲率半径が一定で、且つ一つの平面内だけで湾曲しているため、ばね力作用線はばね中心線に対して平行にシフトするのみで、横力の減少を十分に達成することは困難としている。即ち、無負荷状態においてばね中心線が湾曲した圧縮コイルばねの使用は否定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の何れの公報にも、コイル軸が所定方向に湾曲するように形成された圧縮コイルばね、即ち湾曲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湾曲コイルばねを製造するとすれば、湾曲面の内側と外側で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。従って、製造された湾曲コイルばねのピッチをコイル軸に沿って測定すると、巻数に応じてピッチが交互に変化することになるものと予想される。
【０００７】
然し乍ら、上記のように円筒型のコイルばねに対し湾曲面の内側と外側でピッチを変化させることによって、所定の湾曲形状を保持しつつ所定の横力を付与し得るように圧縮コイルばねを製造することは、ピッチ変化に伴い全体の形状が変化することになるため、極めて困難である。このため、前掲の特許第２６４２１６３号公報においては、無負荷状態においてばね中心線が湾曲した圧縮コイルばねの使用が否定され、Ｓ字形とすることが提案されたものと推察される。
【０００８】
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、そのコイル軸を湾曲させたコイルばねを用いるものとは考えられない。仮に、例えば湾曲したコイル軸に沿ってコイル径が変化するといった特殊なコイルばねを用いるのであれば、その理由が開示されてしかるべきであり、上記の何れの公報にも、そのような記載が見当たらない以上、円筒型のコイルばねに対し湾曲面の内側と外側でピッチを変化させたものと考えるのが自然である。
【０００９】
そこで、本発明は、ストラットに対して所望の横力を適切に付与し得るストラット型懸架装置用のコイルばねとして好適な湾曲コイルばねを提供することを課題とする。
【００１０】
また、本発明は、上記の湾曲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別の課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の湾曲コイルばねは、請求項１に記載のように、圧縮コイルばねを構成するコイルの一巻のコイル径の、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分が増加又は減少し、該略半円周部分に連続する略半円周部分が減少又は増加し、且つ前記圧縮コイルばねの軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆となるように構成したものである。このように構成することにより、コイル軸が湾曲し、例えばＣ字状に湾曲したコイル軸を有する湾曲コイルばねとなる。
【００１２】
前記湾曲コイルばねは、請求項２に記載のように、前記隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になる軸方向の略中央を前記所定位置とし、前記所定位置を中心に、前記圧縮コイルばねの一端側から前記所定位置までの前記コイルの一巻のコイル径が増加から減少の順で変化し、前記所定位置から前記圧縮コイルばねの他端側までの前記コイルの一巻のコイル径が減少から増加の順で変化するように構成するとよい。尚、一巻のコイル径が増加及び減少する部分は、前記圧縮コイルばねの一端側から他端側の所望の部分であり、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、前記圧縮コイルばねの一端から他端までの全長でもよい。
【００１３】
前記湾曲コイルばねは、請求項３に記載のように、前記コイル軸がＣ字状に湾曲したものとし、自動車のストラット型懸架装置に装着するとよい。
【００１４】
また、本発明の湾曲コイルばねの製造方法は、請求項４に記載のように、圧縮コイルばねを構成するコイルの一巻のコイル径の、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分を増加又は減少させ、該略半円周部分に連続する略半円周部分を減少又は増加させると共に、前記圧縮コイルばねの軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序を相互に逆に設定して、前記コイル軸を湾曲形成することとしたものである。
【００１５】
前記湾曲コイルばねの製造方法において、請求項５に記載のように、前記隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になる軸方向の略中央を前記所定位置とし、前記所定位置を中心に、前記圧縮コイルばねの一端側から前記所定位置までの前記コイルの一巻のコイル径を増加から減少の順で変化させ、前記所定位置から前記圧縮コイルばねの他端側までの前記コイルの一巻のコイル径を減少から増加の順で変化させて、前記コイル軸を湾曲形成するとよい。尚、一巻のコイル径を増加及び減少させる部分は、前記圧縮コイルばねの一端側から他端側の所望の部分であり、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、前記圧縮コイルばねの一端から他端までの全長でもよい。
【００１７】
上記の構成に成る湾曲コイルばねをストラット型懸架装置に装着して適切な横力を付与するには、更に、湾曲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以下のように設定する必要があるが、何れの態様においても、上記の構成に成る、例えばコイル軸がＣ字状に湾曲した湾曲コイルばねを用いれば容易に設定することができる。
【００１８】
先ず、第１の態様として、前記湾曲コイルばねの構成はそのままで、装着対象の上側座及び／又は下側座を所定角度傾斜して配置し、これらの間に前記湾曲コイルばねを介装する態様がある。例えば、前記湾曲コイルばねの自由状態において湾曲外側の軸方向長さが短くなる方向に、下側座を所定角度傾斜して配置し、及び／又は前記湾曲コイルばねの自由状態において湾曲内側の軸方向長さが短くなる方向に、上側座を所定角度傾斜して配置するとよい。
【００１９】
次に、第２の態様として、前記上側座及び下側座を傾斜させることなく略平行に維持し、前記Ｃ字状の湾曲コイルばねの上側座巻及び／又は下側座巻のピッチを、装着対象の上側座又は下側座に対して所定角度傾斜するように設定する態様がある。例えば、前記湾曲コイルばねの下側座巻のピッチを、前記湾曲コイルばねの自由状態において湾曲内側の軸方向長さが短くなる方向に、前記湾曲コイルばねの下側座面が装着対象の下側座に対して所定角度傾斜するように設定し、及び／又は前記湾曲コイルばねの上側座巻のピッチを、前記湾曲コイルばねの自由状態において湾曲外側の軸方向長さが短くなる方向に、前記湾曲コイルばねの上側座面が装着対象の上側座に対して所定角度傾斜するように設定するとよい。
【００２０】
更に、第３の態様として、前記Ｃ字状の湾曲コイルばねの上側座巻及び／又は下側座巻をオフセットする態様がある。例えば、前記上側座面の中心が前記下側座面の中心に対して前記湾曲コイルばねの湾曲内側方向に偏心するように設定する構成としてもよい。あるいは、前記下側座面の中心が前記上側座面の中心に対して前記湾曲コイルばねの湾曲外側方向に偏心するように設定する構成としてもよい。これにより、当該湾曲コイルばねを平行な上側座と下側座との間に配置したときには、前記上側座面及び／又は前記下側座面が前記上側座及び／又は前記下側座に対して所定角度傾斜するように、前記上側座巻及び／又は前記下側座巻のピッチを設定した場合と同等の効果を奏することができる。
【００２１】
【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は本発明の湾曲コイルばねの一実施形態を示すもので、本実施形態の湾曲コイルばね５は、圧縮コイルばねの上側座巻５ｂと下側座巻５ａとの間の胴部５ｃのコイル径が増加及び減少し、コイル軸ＣＡがＣ字状に湾曲形成されている。即ち、本実施形態の胴部５ｃを構成するコイルは、そのピッチが実質的に一定で、各コイルの一巻のコイル径が増加及び減少し、且つ軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になるように設定されている。これにより、コイル軸ＣＡは所定方向（図１では右方）に湾曲しＣ字状に形成される。
【００２２】
このように、本実施形態においては、線間接触を回避するために変更を加えざるを得ない場合を除き、図２に示すように胴部５ｃのピッチを一定の値に設定することとしており、コイル軸の湾曲形成にピッチ変化は関与していない。また、本実施形態においては湾曲コイルばね５のコイル軸ＣＡがＣ字状に湾曲形成されるように、各コイルの一巻のコイル径が増加及び減少すると共に、軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になるように設定されているため、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。
【００２３】
具体的には、胴部５ｃ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。そして、軸方向の所定位置（目標とする胴曲がり位置であり、本実施形態では胴部５ｃの略中央）を中心に、上側座巻５ｂから胴部５ｃの略中央までのコイルの一巻のコイル径が増加から減少の順で変化し、胴部５ｃの略中央から下側座巻５ａまでのコイルの一巻のコイル径が減少から増加の順で変化するように構成されている。
【００２４】
尚、本実施形態では、上側座巻５ｂ及び下側座巻５ａ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、軸方向の所定位置（胴曲がり位置）を中心とする一方側において所定の関係に維持される。
【００２５】
図４は、上記の湾曲コイルばね５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。
【００２６】
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。
【００２７】
上記の巻成形機による湾曲コイルばね５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、加工目標の湾曲コイルばねの胴曲がり方向（膨出方向）に位置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、即ち加工目標の湾曲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。
【００２８】
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５ｃの軸方向の略中央、即ち、隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になる軸方向の所定位置（胴曲がり位置）を中心に、第２のピン１０２の前進と後退を上記と逆の順序で繰り返せば、上側座巻５ｂから胴部５ｃの略中央までのコイルの一巻のコイル径を増加から減少の順で変化させると共に、胴部５ｃの略中央から下側座巻５ａまでのコイルの一巻のコイル径を減少から増加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Ｃ字状のコイル軸ＣＡを有する湾曲コイルばね５が形成される。
【００２９】
尚、略半円周部分毎に最大径（Ｄａ）と最小径（Ｄｂ）に設定すると共に、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よいが、その場合にはコイル軸ＣＡを含む面で分割される一方側の外周面と他方側の外周面の形状に差異が生じ、図７に平面図を示すように右方が膨出するもののコイル軸は「く」形状となり、略Ｃ字状ということはできるが、滑らかな湾曲軸とはならない。
【００３０】
次に、上記の構成になる湾曲コイルばね５をストラット型懸架装置用の圧縮コイルばねに適用する場合の実施形態について説明する。ここで、仮に、上記の湾曲コイルばね５をそのまま、図８に示すように平行な上側座３と下側座４との間に介装すると、ばね反力軸ＲＡが１点鎖線で示すように平行移動し、ばね反力の着力点はコイル軸ＣＡから所定距離ｅずれることになる。このため、本実施形態では、例えば図９に示すように、下側座４を所定角度αだけ反時計方向に傾斜させた状態で湾曲コイルばね５を圧縮支持することとしている。これにより、図９に示すように、ばね反力軸ＲＡの角度が変化し、ばね反力の着力点が上側座面の略中心となりコイル軸ＣＡ上に位置することとなる。この点について、以下に詳細に説明する。
【００３１】
図１０は、前述の湾曲コイルばね５のように、上側座面の中心を通るコイル軸が自由状態において略Ｃ字状に湾曲するように形成された、初期胴曲がりを有する圧縮コイルばねに関し、上側座及び／又は下側座の傾斜がばね反力に及ぼす影響を実験するためのモデル圧縮コイルばね５ｘを示すものである。以下、この圧縮コイルばね５ｘに対し所定の一側面の軸方向長さが短くなる方向に圧縮した場合、即ち、図１０に示すように圧縮コイルばね５ｘの下側座面をｘ軸回りに、図面手前からみて反時計方向にα度回転させた場合と、圧縮コイルばね５ｘの上側座面をｘ軸回りに、図面手前からみて時計方向にβ度回転させた場合における実験結果について説明する。
【００３２】
図１１は、図１０の圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で下側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合のばね反力軸の変化を実線で示すもので、破線は通常の圧縮コイルばねにおける同様の場合のばね反力軸の変化を示す。図１１において、図１０のｘ軸回りの回転角（傾斜角度α）を反時計方向に増加したときのばね反力軸の変化を表している（図１１の矢印はαの増加方向を示す）。尚、ばね反力軸は上側座面及び下側座面に作用するばね反力の着力点を結ぶ線である。
【００３３】
図１１から以下の事項が明らかとなる。即ち、（１）初期胴曲がりによってばね反力軸はｙ方向、即ち胴曲がり方向に平行移動する。（２）下側座面の傾斜角度αの図１０の反時計方向への増加により、ばね反力軸のｙ方向の傾きが増加する。換言すれば、下側座面の傾斜角度αの増加に応じて圧縮コイルばねに対する横力が増加する。（３）下側座面の傾斜角度αの増加に伴い、上側座面におけるばね反力の着力点は、圧縮コイルばね５ｘでは実線で示すように上側座面の中心（図１１のｚ軸）に近づくのに対し、通常の圧縮コイルばねでは破線で示すように遠ざかる。これに対し、圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で上側座面をｘ軸回りに時計方向に回転させた場合には、上側座面の傾斜角度βの時計方向への増加により、ばね反力軸のｙ方向の傾きが減少する、即ち圧縮コイルばねに対する横力が減少することになる（この関係を示す図は省略）。
【００３４】
従って、図１０の圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で、上側座面の傾斜角度が０度のとき、下側座面を図１０のｘ軸回りに反時計方向にα度回転させた場合には、横力は図１２に実線で示すように変化する。尚、図１２の横軸は下側座面の傾斜角度αで、縦軸はｘ及びｙ方向の横力Ｆｘ，Ｆｙであり、実線は本実施形態の湾曲コイルばね５の横力Ｆｘｂ，Ｆｙｂの変化を示し、破線は通常の圧縮コイルばねにおける上記と同様の場合の横力Ｆｘｎ，Ｆｙｎの変化を示す。
【００３５】
而して、図１２から以下の事項が明らかとなる。即ち、（１）ｙ方向に初期胴曲がりさせると、通常の圧縮コイルばねにおける横力Ｆｘｎ，Ｆｙｎに比し、ｘ方向の横力Ｆｘｂは増加し、ｙ方向の横力Ｆｙｂが減少する。（２）図１０のｘ軸回りに反時計方向に下側座面を傾斜させたとき、その傾斜角度αの増加により、ｙ方向の横力Ｆｙｂが大幅に増加するのに対し、ｘ方向の横力Ｆｘｂは僅かに減少する。（３）ｘ方向の横力Ｆｘｂも、その絶対値は、ばね反力軸を理想的なオフセット線に合致させる上では無視できない大きさの値となる。尚、ｘ方向の横力Ｆｘｂを小さくする方法としては、例えば胴曲がり方向を平行圧縮時の横力の方向と一致させて、ばね巻端位置を調整する方法がある。
【００３６】
これに対し、圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で、その下側座面を図１０のｘ軸回りに反時計方向に傾斜させたときの傾斜角度αが８．０度のとき、更に圧縮コイルばね５ｘの上側座面を図１０のｘ軸回りに時計方向に傾斜させた場合には、その傾斜角度βの増加に伴い圧縮コイルばね５ｘの横力Ｆｘｂ，Ｆｙｂは図１３に実線で示すように変化する。尚、破線は通常の圧縮コイルばねにおける同様の場合の横力の変化を示す。図１３から、上側座面の傾斜角度βの時計方向への増加に伴いｙ方向の横力Ｆｙｂ，Ｆｙｎは大きく減少し、ｘ方向の横力Ｆｘｂ，Ｆｘｎは僅かに増加することが分かる。
【００３７】
以上から明らかなように、初期胴曲がりを有する湾曲コイルばねにおいては、（１）ばね反力軸は胴曲がりさせた方向に略平行移動する。（２）下側座面を傾斜させるとｙ方向の横力が急激に増加し、コイル軸とばね反力軸のなす角度は増加する。（３）下側座面を図１０のｘ軸回りに反時計方向に傾斜させたとき、その傾斜角度αを大きくすると、上側座面におけるばね反力の着力点は、上側座面の中心に近づく。（４）しかし、上側座面を図１０のｘ軸回りに時計方向に傾斜させると、その傾斜角度βの増加に伴いｙ方向の横力が急激に減少するため、下側座面を傾斜させた場合の効果が相殺されることになる。（５）胴曲がりさせた方向と直角な方向（ｘ方向）の横力自体は大きいが（これは前述の方法で解決し得る）、座面の傾斜による変化は小さく、無視し得る。
【００３８】
図１４は、前述の図１０の圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で上側座面をｘ軸回りに反時計方向（図１０の矢印とは逆の方向で、図１０の矢印方向をβ増方向とするとβ減方向となる）に回転させた場合のばね反力軸の変化を実線で示すもので、破線は通常の圧縮コイルばねにおける同様の場合のばね反力軸の変化を示す。図１４において、ｘ軸回りの回転角（傾斜角度β）を図１０に矢印で示した方向と反対の反時計方向に増加したとき（即ち、β減方向）のばね反力軸の変化を表している。而して、上側座面の傾斜角度βを図１０に矢印で示す時計方向と反対の方向（反時計方向）に増加することにより、ばね反力軸のｙ方向の傾きが増加する。換言すれば、図１０に矢印で示す時計方向の上側座面の傾斜角度βの減少に応じて湾曲コイルばね５に対する横力が増加する。
【００３９】
前述の図１０に示すように、湾曲した圧縮コイルばね５ｘの下側座面を傾斜させることによってばね反力軸ＲＡが上側座面の略中心を通ることになるが、この点について、更に図１５乃至図１７を参照して説明する。図１５は図１０の圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態でその下側座面を図１０のｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合の力関係を示すもので、横力Ｆｙ及び着力点のずれ量ｅは、圧縮コイルばね５ｘの下側座面の下側座（図１５では図示省略）に対する傾斜角度αの大きさに応じて図１６及び図１７に示すように変化する。
【００４０】
図１６及び図１７において、実線は湾曲しない圧縮コイルばねの場合、１点鎖線は胴曲がり量ｄで１０mm湾曲した湾曲コイルばねの場合の実験結果を示し、２点鎖線は１３mm、破線は１６mm湾曲した湾曲コイルばねの場合の実験結果を夫々示す。これらの実験結果から明らかなように、湾曲が大きくなると横力Ｆｙが減少し、上側座面の着力点位置が胴曲がりさせた方向（湾曲させた方向）に移動する。また、下側座面を傾斜させたときの傾斜角度αを大きくすると、横力Ｆｙが増大し、上側座面におけるばね反力の着力点は湾曲コイルばねを湾曲させた方向と逆方向に移動する。
【００４１】
図１８は、本発明の湾曲コイルばねをストラット型懸架装置（以下、単に懸架装置という）に装着する第１の態様を示すもので、図１に示す湾曲コイルばね５を懸架装置に組付けた状態を示し、湾曲コイルばね５の上端を支持する部分を除き、懸架装置の構成を二点鎖線で示している。この懸架装置は、車体１にストラット２の上端が弾性的に支持されると共に、上側座３が車体１に支持され、ストラット２の中間部に下側座４が固定されている。これら上側座３と下側座４との間に、ストラット２を囲繞するように湾曲コイルばね５が配置されている。ストラット２の下端はナックル６に固定され、ナックル６はロアアーム７を介して車体１にピボット結合されている。而して、ナックル６に軸支される車輪８はストラット２及び湾曲コイルばね５を介して車体１に支持されると共に、ロアアーム７を介して車体１に支持されている。尚、ストラット２の上端及び上側座３はストラットマウント１０を介して車体１に取り付けられているが、ストラットマウント１０は本発明に直接関係しないので、説明は省略する。
【００４２】
ストラット２はシリンダ２ａと、このシリンダ２ａ内に摺動自在に支持されたロッド２ｂを備え、これらによってショックアブソーバが構成されている。ロッド２ｂの上端はストラットマウント１０を介して車体１に取り付けられ、シリンダ２ａの下端がナックル６に取り付けられ、例えば前掲の実公昭４８−３９２９０号公報に開示された機構と同様に構成されている。
【００４３】
ここで、本実施形態の下側座４は、図１８に示すように、湾曲コイルばね５の車体外側の軸方向長さが短くなる方向に所定角度α傾斜して、ストラット２のシリンダ２ａに固定されている。特に、図１８示すように湾曲コイルばね５がストラット２に対しオフセットして配置されている場合には、湾曲コイルばね５のストラット２に対するオフセット方向（図１８の右側）の外側面の軸方向長さが短くなる方向に下側座４が所定角度α傾斜して支持されている。
【００４４】
上記の構成になる懸架装置においては、図１８に示すように、荷重入力軸ＡＡとばね反力軸ＲＡは一致せず、ストラット２のストラット軸ＳＡと荷重入力軸ＡＡとは角度θ１をなすのに対し、ストラット軸ＳＡとばね反力軸ＲＡとは角度θ２をなしている。尚、ＬＡはロアアーム７の軸、ＫＡはキングピン軸を表す。而して、上記荷重入力軸ＡＡとストラット軸ＳＡの不一致に起因し、ストラット２のシリンダ２ａとロッド２ｂとの間に摺動抵抗が生じ得るが、この摺動抵抗は湾曲コイルばね５の横力によって発生が抑えられ、ロッド２ｂの円滑な摺動作動が確保される。
【００４５】
図１９は、本発明の湾曲コイルばねを懸架装置に装着する第２の態様を示すもので、湾曲コイルばね１５は胴曲がり量ｄの初期胴曲がりを有し、その自由状態において湾曲内側（図１９の左側）の軸方向長さが短くなる方向に、湾曲コイルばね１５の下側座面ＬＳが、装着対象の下側座１４に対して所定角度α傾斜するように、下側座巻１５ａのピッチが設定されている。尚、図１９には、湾曲コイルばね１５の装着対象の上側座１３及び下側座１４を２点鎖線で示し、上側座１３に当接する上側座巻１５ｂの座面、即ち上側座面をＵＳで表すと共に、下側座１４に当接する下側座巻１５ａの座面、即ち下側座面をＬＳで表している。
【００４６】
換言すれば、本実施形態の湾曲コイルばね１５は、図１９に示すように上側座１３と下側座１４との間に介装したときに、図１０に示す圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で下側座を反時計方向にα度回転させた場合と同様の状態となるように、図１９の胴曲がり量ｄ及び傾斜角度α（図１９の図面手前からみて時計方向の回転角）が設定され、下側座巻１５ａのピッチが設定されている。これにより、図１９に示すように形成された湾曲コイルばね１５を、従前のように略平行に配置された上側座１３と下側座１４との間に介装し、コイル軸ＣＡの湾曲方向が車体外側方向となるように保持すれば、図１０の圧縮コイルばね５ｘに対し下側座を傾斜させて図９の状態とした場合と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
あるいは、図示は省略するが、湾曲コイルばねが、湾曲外側（図１９の右側）の軸方向長さが短くなる方向に上側座巻１５ｂの座面、即ち上側座面ＵＳが装着対象の上側座１３に対して所定角度β傾斜するように、上側座巻１５ｂのピッチを設定するととしてもよい。即ち、図１４の特性に鑑み、図１０の圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で上側座面ＵＳを反時計方向にβ度回転させた場合と同様の状態となるように、自由状態における胴曲がり量ｄ及び傾斜角度βを設定し、上側座巻１５ｂのピッチを設定することとしてもよい。
【００４８】
更に、図示は省略するが、湾曲コイルばねを、平行に配置した上側座と下側座との間に介装して圧縮したときに、前述の図１０における湾曲した圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で、圧縮コイルばね５ｘの下側座面をｘ軸回りに反時計方向にγ度傾斜させると共に、圧縮コイルばね５ｘの上側座面を反時計方向にδ度回転させた場合と同様の状態となるように、下側座面ＬＳ及び上側座面ＵＳの傾斜角度γ，δを設定し、上側座巻１５ｂ及び下側座巻１５ａのピッチを設定することにより、湾曲コイルばね１５を、略平行に配置された上側座と下側座との間に介装すれば、図１９の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４９】
更に、本発明の湾曲コイルばねを懸架装置に装着する第３の態様として、図２０及び図２１に示すように、上側座巻２５ｂ，３５ｂの座面中心を、下側座巻２５ａ，３５ａの座面中心に対して湾曲内側（図２０及び図２１の左側方向）に水平距離で夫々Ｓ１，Ｓ２偏心するように、コイル軸ＣＡ２，ＣＡ３を設定することとしてもよい。同様に、図示は省略するが、下側座巻の座面中心を、上側座巻の座面中心に対して湾曲外側（図２０及び図２１の右側方向）に偏心するように、コイル軸を設定することとしてもよい。
【００５０】
而して、第３の態様においては、図２０及び図２１に示す湾曲コイルばね２５，３５が、前述の上側座１３と下側座１４との間に介装されると、下側座巻２５ａ，３５ａの座面中心に対して夫々Ｓ１，Ｓ２だけ偏心した上側座巻２５ｂ，３５ｂの座面中心が、下側座１４に対して偏心していない上側座１３の中心に合致するように装着されることになる。この結果、上側座巻２５ｂ，３５ｂの上側座面を反時計方向にδ度回転させた場合と同様の状態となり、上側座巻のピッチを調整した実施形態と略同等の効果を奏することができる。
【００５１】
次に、図２２は本発明の別の実施形態に係る湾曲コイルばね４５を示すもので、コイル軸が湾曲した円錐台形状に形成されている。本実施形態の湾曲コイルばね４５においては、図２３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、コイル軸を湾曲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２４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、コイル軸を湾曲させることと直接関連するものではない。ただし、コイル軸を湾曲させるために、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。
【００５２】
上記の湾曲コイルばね４５のように、特殊な外形に形成された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、コイル軸を湾曲形成するには、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。
【００５３】
【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３に係る湾曲コイルばねは、圧縮コイルばねを構成するコイルの一巻のコイル径の、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分が増加又は減少し、該略半円周部分に連続する略半円周部分が減少又は増加し、且つ軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序が相互に逆になって、コイル軸が湾曲するように構成されているので、ストラット型懸架装置に装着する際ストラットに対して所望の横力を適切に付与し得るように、容易に調整することができる。
【００５４】
また、請求項４及び５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の、コイル軸を含む面で分割される略半円周部分を増加又は減少させ、該略半円周部分に連続する略半円周部分を減少又は増加させると共に、軸方向の所定位置で隣接するコイルの各コイル径の増加及び減少の順序を相互に逆に設定するだけで、コイル軸を湾曲させるためにピッチを調整する必要はなく、極めて容易に湾曲形状に形成することができ、ストラット型懸架装置に好適な湾曲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】本発明の一実施形態に係る湾曲コイルばねの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る湾曲コイルばね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係る湾曲コイルばね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係る湾曲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係る湾曲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係る湾曲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係る湾曲コイルばねを製造する過程の湾曲コイルばねの巻回状態の一例を示す平面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る湾曲コイルばねを平行な上側座と下側座との間に介装した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る湾曲コイルばねを上側座と傾斜した下側座との間に介装した状態を示す断面図である。
【図１０】湾曲コイルばねに関し、上側座面に対する下側座面の傾斜がばね反力に及ぼす影響を実験するためのモデル圧縮コイルばねを示す斜視図である。
【図１１】図１０の圧縮コイルばねを所定高さに圧縮した状態で下側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合のばね反力軸の変化を示すグラフである。
【図１２】図１０の圧縮コイルばねを所定高さに圧縮した状態で下側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合の横力の変化を示すグラフである。
【図１３】図１０の圧縮コイルばねを所定高さに圧縮した状態で下側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた状態で、更に上側座面をｘ軸回りに時計方向に回転させた場合の横力の変化を示すグラフである。
【図１４】図１０の圧縮コイルばねを所定高さに圧縮した状態で上側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合のばね反力軸の変化を示すグラフである。
【図１５】図１０の圧縮コイルばねを所定高さに圧縮した状態で下側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合の力関係を示す特性図である。
【図１６】図１０の圧縮コイルばねを所定高さに圧縮した状態で下側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合において、下側座面の傾斜角度αに応じた横力の変化を示すグラフである。
【図１７】図１０の圧縮コイルばねを所定高さに圧縮した状態で下側座面をｘ軸回りに反時計方向に回転させた場合において、下側座面の傾斜角度αに応じた着力点のずれ量を示すグラフである。
【図１８】本発明の一実施形態に係る湾曲コイルばねを自動車用懸架装置に装着した状態を示す正面図である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る湾曲コイルばねの正面図である。
【図２０】本発明の更に他の実施形態に係る湾曲コイルばねの正面図である。
【図２１】本発明の更に他の実施形態に係る湾曲コイルばねの正面図である。
【図２２】本発明の別の実施形態に係る湾曲コイルばねの斜視図である。
【図２３】図２２の湾曲コイルばねの巻数とピッチの関係を示すグラフである。
【図２４】図２２の湾曲コイルばねの巻数とコイル径の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  車体，  ２  ストラット，  ３  上側座，  ４  下側座，
５  湾曲コイルばね，  ６  ナックル，  ７  ロアアーム，  ８  車輪，
１０  ストラットマウント，  ＵＳ  上側座面，  ＬＳ  下側座面
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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