(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側座と下側座との間に圧縮コイルばねを圧縮可能に配置する自動車用懸架コイルばねにおいて、前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮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、前記下側座に着座する前記圧縮コイルばねの下側座面が前記下側座に対して所定角度傾斜するように、前記圧縮コイルばねの下側座巻のみのピッチを設定し、及び／又は、前記圧縮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、前記上側座に着座する前記圧縮コイルばねの上側座面が前記上側座に対して所定角度傾斜するように、前記圧縮コイルばねの上側座巻のみのピッチを設定することを特徴とする自動車用懸架コイルばね。
【請求項２】
前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの湾曲内側の軸方向長さが短くなる方向に、前記下側座面が前記下側座に対して所定角度傾斜するように前記下側座巻のみのピッチを設定し、且つ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圧縮コイルばねの湾曲内側方向に偏心するように、前記圧縮コイルばねのコイル軸を設定することを特徴とする請求項１記載の自動車用懸架コイルばね。
【請求項３】
前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの湾曲外側の軸方向長さが短くなる方向に、前記上側座面が前記上側座に対して所定角度傾斜するように前記上側座巻のみのピッチを設定し、且つ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圧縮コイルばねの湾曲外側方向に偏心するように、前記圧縮コイルばねのコイル軸を設定することを特徴とする請求項１記載の自動車用懸架コイルばね。
【請求項４】
前記圧縮コイルばねのコイル軸が同一方向で実質的に少なくとも二つの異なる曲率を以って湾曲するように、前記圧縮コイルばねを形成することを特徴とする請求項１，２又は３記載の自動車用懸架コイルばね。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用懸架コイルばねに関し、特に、ストラット型懸架装置に好適な自動車用懸架コイルばねに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の車体懸架に圧縮コイルばねが供されており、一般的に圧縮コイルばねはそのコイル軸とばね反力の方向が一致するように設計されている。自動車用懸架装置に関しては、種々の形式のものが知られているが、車輪の位置決め用の支柱（ストラット）としてショックアブソーバ（緩衝器）を利用したストラット型懸架装置が普及している。このストラット型懸架装置においては、荷重入力軸とストラット軸との間のずれが不可避であるため、ストラットに曲げモーメントが発生し、ストラットのガイド部及びピストン部に作用する横力によってショックアブソーバとしての円滑な摺動作動が阻害される。これを防止するため、例えば円筒状の圧縮コイルばねのコイル軸をストラット軸に対してオフセットさせて曲げモーメントを相殺する技術が利用されている。
【０００３】
上記の圧縮コイルばねのコイル軸とストラット軸の関係は幾何学的に決められるため、圧縮コイルばね単体としてはオフセットが生じないように、即ちコイル軸とばね反力の方向が一致するように設計することが要求されていた。例えば、ストラット型懸架装置に供される圧縮コイルばねに関しては、本願発明者を含む研究者によって発表された「サスペンション設計における懸架コイルばねの横力低減技術」と題する論文（ばね技術研究会、１９９５年８月２８日発行）に記載のように、圧縮コイルばねの横力を最小化することが課題とされていた。
【０００４】
一方、ストラット型懸架装置に関し、例えば実公昭４８−３９２９０号公報には、緩衝支柱（ストラット）に生ずる横力を減少させる方法として、自由状態においてコイル軸が直線の円筒状に形成された汎用のコイルスプリングをばね中心に関して実質的に直角方向に湾曲させて取付ける方法、及び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。結局、コイルスプリングを、そのばね中心に関して実質的に直角方向に弾性変形させて横荷重をもって取付け、コイルスプリングはその横荷重によって緩衝支柱に作用するモーメントが路面反力によるモーメントに対抗して作用するように取付けて、緩衝支柱のブッシュ及びピストンの横力を減少させるように構成されている。
【０００５】
同様に、英国特許第１１９８７１３号公報にも、ストラット型懸架装置において、ショックアブソーバ即ちストラットに対し車輪による曲げモーメントと反対方向に曲げモーメントが生ずるようにコイルばねを圧縮して装着する方法が提案されている。同公報Ｆｉｇ２においては、実質的に直線状の軸回りに巻回され、両端の巻回部が相互にα°屈曲形成されたコイルばねが開示されている。このコイルばねはショックアブソーバのハウジングとロッドに結合された平行なプレート間に、コイルばねの両端を含む面が車両の内側で交差する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ので、その付勢力によって、ストラットに対し、車輪による曲げモーメントと反対方向に曲げモーメントが生ずる旨記載されている。
【０００６】
同公報のＦｉｇ３には、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。また、Ｆｉｇ４には、二つのプレートが相互に傾斜し、その二つの面が車両の外側で交差するようにショックアブソーバのハウジングとロッドに結合されており、これらのプレート間に、直線状の軸回りに巻回された円筒状のコイルばねが配置される旨記載されている。これにより、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用懸架装置の一層の小型化が要請される今日においては、通常の円筒状圧縮コイルばねを用いストラット及びその支持機構の改良を加えるだけでは、路面荷重によってストラットに発生する曲げモーメントを打ち消すことは困難である。従って、圧縮コイルばねの横力を積極的に増大させ、この圧縮コイルばねをストラット型懸架装置に適用することが必要となる。然し乍ら、汎用のコイルばねでは所定の横力を付与することは容易ではない。
【００１０】
前掲の実公昭４８−３９２９０号公報に開示された、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構造は、組付けが困難であり、所望の効果を得ることは至難である。しかも、どのようなコイルスプリングが適切かは具体的に示されておらず、より具体的な構成の開示が望まれる。
【００１１】
これに対し、英国特許第１１９８７１３号公報に開示された懸架装置においては、コイルばねの構造が開示されているが、同公報に記載のコイルばね及びその取付構造によっても所望の効果を得ることは困難である。この点に関しては、前掲の特許第２６４２１６３号公報においてもストラットのガイド部及びピストン部に作用する横力の減少を十分に達成することは困難としている。もっとも、特許第２６４２１６３号公報に開示された、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では、製造が困難でありコストアップ要因となる。
【００１２】
結局、前述のように圧縮コイルばねを湾曲させるだけでは、ばね反力軸（ばね力作用線）がコイル軸（ばね中心線）に対して平行にシフトし、圧縮コイルばねの上側座面の中心を通らないため、上側座に対し偏心力が生じ、上側座の支持構造に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１３】
そこで、本発明は、簡単な構造で、ストラットに対して所望の横力を適切に付与し得る自動車用懸架コイルばねを提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は請求項１に記載のように、上側座と下側座との間に圧縮コイルばねを圧縮可能に配置する自動車用懸架コイルばねにおいて、前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮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、前記下側座に着座する前記圧縮コイルばねの下側座面が前記下側座に対して所定角度傾斜するように、前記圧縮コイルばねの下側座巻のみのピッチを設定し、及び／又は、前記圧縮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、前記上側座に着座する前記圧縮コイルばねの上側座面が前記上側座に対して所定角度傾斜するように、前記圧縮コイルばねの上側座巻のみのピッチを設定することとしたものである。
【００１５】
従って、請求項１によれば下記の三態様が構成される。第１の態様は、前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの下側座巻のみのピッチを、前記圧縮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、前記圧縮コイルばねの下側座面が前記下側座に対して所定角度傾斜するように設定する態様である。
【００１６】
第２の態様は、前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの上側座巻のみのピッチを、前記圧縮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、前記圧縮コイルばねの上側座面が前記上側座に対して所定角度傾斜するように設定する態様である。
【００１７】
第３の態様は、前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの下側座巻のみのピッチを、前記圧縮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、前記圧縮コイルばねの下側座面が前記下側座に対して所定角度傾斜するように設定し、且つ、前記圧縮コイルばねの上側座巻のみのピッチを、前記圧縮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、前記圧縮コイルばねの上側座面が前記上側座に対して所定角度傾斜するように設定する態様である。
【００１８】
あるいは、請求項２に記載のように、前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの湾曲内側の軸方向長さが短くなる方向に、前記下側座面が前記下側座に対して所定角度傾斜するように前記下側座巻のみのピッチを設定し、且つ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圧縮コイルばねの湾曲内側方向に偏心するように、前記圧縮コイルばねのコイル軸を設定する構成としてもよい。これにより、当該圧縮コイルばねを前記上側座と前記下側座との間に配置したときには、前記上側座面が前記上側座に対して湾曲外側の軸方向長さが短くなる方向に所定角度傾斜するように、前記上側座巻のみのピッチを設定した場合と同等の効果を得ることができる。
【００１９】
また、請求項３に記載のように、前記圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように前記圧縮コイルばねを形成すると共に、前記圧縮コイルばねの湾曲外側の軸方向長さが短くなる方向に、前記上側座面が前記上側座に対して所定角度傾斜するように前記上側座巻のみのピッチを設定し、且つ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圧縮コイルばねの湾曲外側方向に偏心するように、前記圧縮コイルばねのコイル軸を設定する構成としてもよい。これにより、当該圧縮コイルばねを前記上側座と前記下側座との間に配置したときには、前記下側座面が前記下側座に対して湾曲内側の軸方向長さが短くなる方向に所定角度傾斜するように、前記下側座巻のみのピッチを設定した場合と同等の効果を得ることができる。
【００２０】
上記の自動車用懸架コイルばねにおいて、請求項４に記載のように、前記圧縮コイルばねのコイル軸が同一方向で実質的に少なくとも二つの異なる曲率を以って湾曲するように、前記圧縮コイルばねを形成するとよい。
【００２１】
尚、上記の自動車用懸架コイルばねにおいて、前記圧縮コイルばねは、その上側座面の中心を通るコイル軸が、前記圧縮コイルばねの自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように形成されるもので、当該コイル軸は、曲線に限らず、連続する少くとも二つの直線で構成し、これらの複数の直線によって実質的に所定の曲率で湾曲するように構成することができる。
【００２２】
【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は自動車用懸架コイルばねに供する圧縮コイルばね５の一実施形態の断面を示す。図２は圧縮コイルばね５をストラット型懸架装置（以下、単に懸架装置という）に組付けた状態を示し、圧縮コイルばね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。図３は、図１の圧縮コイルばね５を図２の懸架装置のストラット２に取り付けた状態の拡大断面図である。
【００２３】
先ず、図２を参照して懸架装置の全体構成を説明すると、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を囲繞するように圧縮コイルばね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及び圧縮コイルばね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、これについては後述する。
【００２４】
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。
【００２５】
本実施形態の圧縮コイルばね５は図１に示すように、その上側座面ＵＳの中心を通るコイル軸ＣＡが、自由状態において所定の曲率で湾曲するように形成されており、胴曲がり量ｄの初期胴曲がりを有する。特に、本実施形態のコイル軸ＣＡは同一方向で二つの異なる曲率を以って湾曲するように形成されている。即ち、図１に示すように、圧縮コイルばね５の上方部分ＵＰのコイル軸ＣＡが曲率半径Ｒ１で湾曲し、下方部分ＬＰのコイル軸ＣＡが曲率半径Ｒ２で湾曲するように形成されている。
【００２６】
そして、圧縮コイルばね５の自由状態において湾曲内側（図１の左側）の軸方向長さが短くなる方向に、圧縮コイルばね５の下側座巻５ａの座面、即ち下側座面ＬＳが、装着対象の下側座４（図１に２点鎖線で示す）に対して所定角度α傾斜するように、下側座巻５ａのピッチが設定されている。この場合において、下側座面ＬＳと下側座４との関係は相対的であり、図１では下側座４が水平で、これに対し下側座面ＬＳが所定角度α傾斜する関係にあるが、逆に図１において下側座面ＬＳを水平とし、これに対し下側座４が所定角度α傾斜する関係としてもよい。尚、この圧縮コイルばね５を製造する場合には、圧縮コイルばね５の素線を巻回しながらピッチを減少させる必要が生じ（所謂、逆ピッチ付け）、下側座面ＬＳの傾斜が大きくなるとピッチの設定が困難となる。このため、本実施形態においては異なる曲率半径の二つの円弧で湾曲するように形成されている。
【００２７】
このように構成された圧縮コイルばね５は、図３に示すように従前の懸架装置と同様、略平行の上側座３と下側座４との間に介装される。このとき、圧縮コイルばね５はコイル軸ＣＡの湾曲方向が車体外側方向となるように保持される。ストラットマウント１０は、軸受１１を介して上側座３を車体１に支持する下側ブラケット１２と、この下側ブラケット１２と共に車体１にボルト結合する上側ブラケット１３を備え、これらの間に防振ゴム１４が収容されている。一方、ストラット２のロッド２ｂの先端には支持ブラケット１６が固定されており、この支持ブラケット１６が下側ブラケット１２と上側ブラケット１３の間で防振ゴム１４に挟持されている。
【００２８】
而して、本実施形態のストラットマウント１０は荷重経路分離型となっており、ストラット２は防振ゴム１４を介して車体１に支持されているので車輪８からの振動が吸収され、圧縮コイルばね５は軸受１１を介して車体１に支持されているので圧縮、拡張作動時に生ずる応力が適切に吸収される。尚、防振ゴム１４は、本願では詳細な説明は省略するが、圧縮コイルばね５のばね反力軸が上側座面ＵＳの略中心を通るように設計されている。
【００２９】
ここで、例えば図４に示すように単に圧縮コイルばねを初期胴曲がりさせるだけでは、ばね反力軸ＲＡが平行移動するだけで、ばね反力の着力点はコイル軸ＣＡからずれるので（ずれ量を図４にｅで示す）、軸受１１に偏摩耗が生ずるおそれがある。これに対し、本実施形態においては、図５に示す態様と同様、ばね反力の着力点が上側座面ＵＳの略中心にあって略コイル軸ＣＡ上に位置するように構成されているので、軸受１１に偏摩耗が生ずることもなく安定した状態でストラット２に横力が付与される。尚、この点については図１２乃至図１４を参照して詳細に後述する。
【００３０】
上記の構成になる懸架装置においては、図２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。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、この摺動抵抗は後述するように圧縮コイルばね５の付勢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。
【００３１】
図６は、前述の圧縮コイルばね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所定の曲率で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、下側座に対する下側座面の傾斜及び／又は上側座に対する上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６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７は、図６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７において、図６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７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７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６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７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６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６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８に実線で示すように変化する。尚、図８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圧縮コイルばね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８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６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６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６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９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９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圧縮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６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６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】
従って、本実施形態の圧縮コイルばね５は、図３に示すように上側座３と下側座４との間に介装したときに、図５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４ｘ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１の胴曲がり量ｄ及び傾斜角度α（図１の時計方向の回転角）が設定され、下側座巻５ａのピッチが設定されている。これにより、図１に示すように形成された圧縮コイルばね５を、従前のように略平行に配置された上側座３と下側座４との間に介装すると図２及び図３に示す状態となり、図４の圧縮コイルばね５ｘに対し下側座４ｘを傾斜させて図５の状態とした場合と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
図１０は本発明の他の実施形態に係るもので、前述の実施形態に比し、圧縮コイルばね１５が、湾曲外側（図１０の右側）の軸方向長さが短くなる方向に上側座巻５ｂの座面、即ち上側座面ＵＳが装着対象の上側座３（図１０に２点鎖線で示す）に対して所定角度β傾斜するように、上側座巻５ｂのピッチが設定されている。その他の構成は前述の実施形態と同様であるので、同一の符号で示し、説明は省略する。
【００４０】
図１１は、前述の図６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６の矢印とは逆の方向で、図６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１１において、ｘ軸回りの回転角（傾斜角度β）を図６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６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６に矢印で示す時計方向の上側座面の傾斜角度βの減少に応じて圧縮コイルばね５に対する横力が増加する。
【００４１】
従って、図１０に示す圧縮コイルばね１５を、図２に示すように配置された上側座３と下側座４との間に介装したときに、図６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、図１０に示すように自由状態における胴曲がり量ｄ及び傾斜角度βが設定され、上側座巻５ｂのピッチが設定されている。これにより、図１０に示すように形成された圧縮コイルばね１５を、従前のように略平行に配置された上側座３と下側座４との間に介装すれば、図１１の状態と同様の効果を奏することができる。
【００４２】
前述の図６に示すように、初期胴曲がりさせた（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、この点について図１２乃至図１４を参照して説明する。図１２は図６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６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１２では図示省略）に対する傾斜角度αの大きさに応じて図１３及び図１４に示すように変化する。
【００４３】
図１３及び図１４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湾曲した圧縮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湾曲した圧縮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圧縮コイルばねを湾曲させた方向と逆方向に移動する。
【００４４】
図１５は本発明の更に他の実施形態に係るもので、圧縮コイルばね２５は、前述の圧縮コイルばね５と同様、コイル軸ＣＡは自由状態において一つ又は二つの曲率で湾曲するように形成されている。そして、湾曲内側（図１５の左側）の軸方向長さが短くなる方向に圧縮コイルばね２５の下側座面ＬＳが下側座４に対して所定角度γ傾斜するように、下側座巻２５ａのピッチが設定されている。更に、湾曲外側（図１５の右側）の軸方向長さが短くなる方向に上側座面ＵＳが上側座３に対して所定角度δ傾斜するように、上側座巻２５ｂのピッチが設定されている。
【００４５】
換言すれば、図１５に示す圧縮コイルばね２５を、２点鎖線で示すように平行に配置した上側座３と下側座４との間に介装して圧縮したときに、図１６に示すように、円弧状に湾曲させた圧縮コイルばね５ｘを所定高さに圧縮した状態で、下側座４ｙひいては圧縮コイルばね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、上側座３ｙひいては圧縮コイルばね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、図１５に示す下側座面ＬＳ及び上側座面ＵＳの傾斜角度γ，δが設定され、上側座巻２５ｂ及び下側座巻２５ａのピッチが設定されている。これにより、図１５に示すように形成された圧縮コイルばね２５を、従前のように略平行に配置された上側座３と下側座４との間に介装すれば、図１及び図１０の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
ところで、前述の実施形態は何れもコイル軸が圧縮コイルばねの自由状態において２つの異なる曲率の円弧で形成されているが、コイル軸は、円弧あるいは曲線に限らず、実質的に所定の曲率で湾曲するように形成すれば略同等の効果を奏することができる。例えば、図１７に示すように、連続する二つの直線ａ11，ａ12によって、実質的に所定の曲率で湾曲するコイル軸ＣＡ１を構成することができる。図１８は、図１６に示すように円弧状に湾曲させた圧縮コイルばね５ｘを、上側座３ｙと下側座４ｙとの間に介装し夫々反時計方向にδ度，γ度傾斜させたときのばね反力軸（図１８の破線）と、図１７に示すように直線ａ11，ａ12によって実質的に所定の曲率で湾曲するように構成した圧縮コイルばね５ｙを、上側座３ｙと下側座４ｙとの間に介装し夫々反時計方向にδ度，γ度傾斜させたときのばね反力軸（図１８の実線）を示す。同図から、直線ａ11，ａ12によって実質的に所定の曲率で湾曲するように構成された圧縮コイルばね５ｙ（図１７）は、実質的に湾曲の大きさが等しければ、略同様のばね反力軸となることが分かる。
【００４７】
而して、図１５に示す圧縮コイルばね２５に代えて、図１９に示すように、コイル軸ＣＡ１を、連続する二つの直線ａ11，ａ12によって実質的に所定の曲率で湾曲するように構成すると共に、湾曲内側（図１９の左側）の軸方向長さが短くなる方向に圧縮コイルばね３５の下側座面が下側座（図示省略）に対して所定角度γ傾斜するように、下側座巻３５ａのピッチを設定し、且つ湾曲外側（図１９の右側）の軸方向長さが短くなる方向に上側座面が上側座（図示省略）に対して所定角度δ傾斜するように、上側座巻３５ｂのピッチを設定した圧縮コイルばね３５を用いることとしても、図１５の圧縮コイルばね２５と略同等の効果を奏することができる。
【００４８】
あるいは、図２０に示すように、連続する三つの直線ａ21，ａ22，ａ23によって、実質的に所定の曲率で湾曲するコイル軸ＣＡ２を構成することとしてもよい。この場合にも、湾曲内側（図２０の左側）の軸方向長さが短くなる方向に、圧縮コイルばね４５の下側座面を所定角度γ傾斜するように下側座巻４５ａのピッチを設定し、且つ湾曲外側（図２０の右側）の軸方向長さが短くなる方向に上側座面が上側座（図示省略）に対して所定角度δ傾斜するように、上側座巻４５ｂのピッチを設定すれば、図１５の圧縮コイルばね２５と略同等の効果を奏することができる。
【００４９】
図２１乃至図２３は本発明の別の実施形態に係るもので、図２１及び図２２の圧縮コイルばね５５，６５は、前述の圧縮コイルばね５と同様、コイル軸ＣＡ３，ＣＡ４が自由状態において一つ又は二つの曲率で湾曲するように形成されている。そして、湾曲内側（図２１の左側）の軸方向長さが短くなる方向に、圧縮コイルばね５５，６５の下側座面が下側座（図示省略）に対して所定角度γ傾斜するように、下側座巻５５ａ，６５ａのピッチが設定されている。更に、上側座巻５５ｂ，６５ｂの座面中心が、下側座巻５５ａ，６５ａの座面中心に対して湾曲内側（図２１及び図２２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ＣＡ３，ＣＡ４が設定されている。
【００５０】
而して、例えば図２２に示す圧縮コイルばね６５が、図２３に示すように上側座３と下側座４との間に介装されると、下側座巻６５ａの座面中心に対してＳ２だけ偏心した上側座巻６５ｂの座面中心が、下側座４に対して偏心していない上側座３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、図２３に示すように、上側座巻６５ｂ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、図１５の実施形態と略同等の効果を奏することができる。
【００５１】
このように、図２１及び図２２の圧縮コイルばね５５，６５によれば、前述の圧縮コイルばねの上側座面を傾斜させるためのピッチ設定に比し、極めて容易に加工することができる。尚、図２１及び図２２の圧縮コイルばね５５，６５とは逆に、下側座巻５５ａ，６５ａの座面中心が、上側座巻５５ｂ，６５ｂの座面中心に対して湾曲外側（図２１及び図２２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。
【００５２】
図２４は、本発明の更に別の実施形態に係るもので、圧縮コイルばね７５は前述の圧縮コイルばね５と異なり、下側座巻７５ａ及び上側座巻７５ｂが何れも所謂ピッグテール巻とされている。これにより、圧縮コイルばねの密着高さを低くでき、懸架装置のストロークを大きくすることができる。尚、下側座巻７５ａは前述の圧縮コイルばね５と同様、下側座（図示せず）に対して所定角度傾斜するように設定されているが、上側座巻７５ｂを上側座（図示せず）に対して所定角度傾斜するように設定してもよく、あるいは両座巻を傾斜するように設定してもよい。また、コイル軸は前述の圧縮コイルばね５と同様、自由状態において二つの曲率で湾曲するように設定されているが、一つの曲率で湾曲するように設定してもよい。
【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に係る自動車用懸架コイルばねは、圧縮コイルばねのコイル軸が自由状態において実質的に所定の曲率で湾曲するように形成すると共に、その下側座巻のみのピッチを、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、圧縮コイルばねの下側座面が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、上側座巻のみのピッチを、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、圧縮コイルばねの上側座面が上側座に対して所定角度傾斜するように設定することとしているので、上側座及び下側座を含む従前の懸架装置に対し変更を加えることなく、上記の構成の圧縮コイルばねを組み付けるだけでストラットに対して所望の横力を適切に付与し、円滑な緩衝作動を確保することができる。しかも、製造が容易で、ストラット側での特段の調整を行なうことなく、上側座に対し着力点近傍で適切に支持することができる。
【００５４】
更に、請求項２又は請求項３に記載のように構成した場合には、上側座巻及び下側座巻の何れか一方にピッチ設定を行なうだけで、上側座巻及び下側座巻の両者に対してピッチ設定を行なった場合と略同等の効果を得ることができるので、一層容易に、ストラットに対して円滑な緩衝作動を確保することができる。
【００５５】
また、請求項４に記載の自動車用懸架コイルばねは、圧縮コイルばねのコイル軸が同一方向で少なくとも二つの異なる曲率を以って湾曲するように、圧縮コイルばねを形成する構成とされているので、下側座巻及び／又は上側座巻のピッチ設定を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車用懸架コイルばねに供する圧縮コイルばねを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧縮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３】本発明の一実施形態に係る圧縮コイルばねを自動車用懸架装置のストラットに取り付けた状態を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の比較対象の圧縮コイルばねの一例を示す断面図である。
【図５】本発明の比較対象の圧縮コイルばねの他の例を示す断面図である。
【図６】初期胴曲がりを有する圧縮コイルばねに関し、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７】図６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８】図６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９】図６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１０】本発明の他の実施形態に係る圧縮コイルばねを示す断面図である。
【図１１】図６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１２】図６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１３】図６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１４】図６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１５】本発明の更に他の実施形態に係る圧縮コイルばねを示す断面図である。
【図１６】図１５の圧縮コイルばねに対し、比較対象の圧縮コイルばねの一例を示す断面図である。
【図１７】図１５の圧縮コイルばねに対し、比較対象の圧縮コイルばねの他の例を示す断面図である。
【図１８】図１６及び図１７に示す圧縮コイルばねを上側座と下側座との間に介装し夫々反時計方向にδ度，γ度傾斜させたときのばね反力軸を示すグラフである。
【図１９】連続する二つの直線によって実質的に所定の曲率で湾曲するようにコイル軸を構成した圧縮コイルばねを示す断面図である。
【図２０】連続する三つの直線によって実質的に所定の曲率で湾曲するようにコイル軸を構成した圧縮コイルばねを示す断面図である。
【図２１】本発明の別の実施形態に係る圧縮コイルばねの正面図である。
【図２２】本発明の更に別の実施形態に係る圧縮コイルばねの正面図である。
【図２３】図２２の圧縮コイルばねを上側座と下側座との間に介装した状態を示す正面図である。
【図２４】本発明の更に別の実施形態に係る圧縮コイルばねの正面図である。
【符号の説明】
１  車体，  ２  ストラット，  ３  上側座，  ４  下側座，
５  圧縮コイルばね，  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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