特許 7203910 コイルばね、懸架装置およびコイルばねの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-04

(45)【発行日】2023-01-13

(54)【発明の名称】コイルばね、懸架装置およびコイルばねの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16F 1/06 20060101AFI20230105BHJP

   F16F 1/02 20060101ALI20230105BHJP

   F16F 1/12 20060101ALI20230105BHJP

   B21F 35/00 20060101ALI20230105BHJP

   C21D 9/02 20060101ALI20230105BHJP

   C21D 1/34 20060101ALI20230105BHJP

   B60G 3/28 20060101ALI20230105BHJP

   C21D 7/06 20060101ALN20230105BHJP

   C21D 1/40 20060101ALN20230105BHJP

【ＦＩ】

F16F1/06 A

F16F1/02 B

F16F1/12 F

B21F35/00 A

C21D9/02 A

C21D1/34 H

B60G3/28

F16F1/12 C

C21D7/06 A

C21D1/40 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021110012

(22)【出願日】2021-07-01

【審査請求日】2022-10-31

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】山内 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 怜

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健

(72)【発明者】

【氏名】柴入 紘介

【審査官】杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２４３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２６４３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２２６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０９９８２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－２８３２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６５８７９９３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１９－００７０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３３５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２６７１６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ １／０６

Ｆ１６Ｆ １／０２

Ｆ１６Ｆ １／１２

Ｂ２１Ｆ ３５／００

Ｃ２１Ｄ ９／０２

Ｃ２１Ｄ １／３４

Ｂ６０Ｇ ３／２８

Ｃ２１Ｄ ７／０６

Ｃ２１Ｄ １／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

螺旋状に巻かれた素線により形成され、座巻部および有効部を有するコイルばねであって、
前記座巻部における前記素線の表面は、
第１領域と、
前記第１領域よりも柔らかく、前記素線の軸を中心とした周方向において前記第１領域と並ぶ第２領域と、
を有し、
前記有効部における前記素線の表面は、前記周方向における全周にわたり前記第１領域を有している、
コイルばね。

【請求項2】

前記素線は、
前記第１領域を含む第１層と、
前記第２領域を含み、前記第１層よりも柔らかい第２層と、
を備え、
前記素線の軸は、前記座巻部において前記第１層を通る、
請求項１に記載のコイルばね。

【請求項3】

前記第２領域は、前記座巻部の座面の少なくとも一部に形成されている、
請求項１または２に記載のコイルばね。

【請求項4】

前記第２領域は、前記座巻部における前記素線の端末から少なくとも０．４巻き以上かつ０．９巻き以下の範囲に形成されている、
請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のコイルばね。

【請求項5】

前記第２領域は、０．６ｍｍ以上の厚さを有している、
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のコイルばね。

【請求項6】

前記第１領域および前記第２領域を含む前記素線の断面において、前記素線の表面は、
前記素線の軸を通りかつコイル軸と平行な第１中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記有効部側の交点である第１基点と、
前記素線の軸を通りかつ前記コイル軸を中心とした半径方向と平行な第２中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記コイル軸から遠い側の交点である第２基点と、
前記第１中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記第１基点と反対側の交点である第３基点と、
前記第２中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記第２基点と反対側の交点である第４基点と、
を有し、
前記第２領域の中心は、前記第１基点、前記第２基点、前記第３基点および前記第４基点を順に通る前記周方向において、前記第２基点と前記第４基点の間に位置している、
請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のコイルばね。

【請求項7】

前記第２領域の中心は、前記周方向において、前記第３基点と前記第４基点の間に位置している、
請求項６に記載のコイルばね。

【請求項8】

第１ばね座と、
前記第１ばね座よりも鉛直方向の上方に配置された第２ばね座と、
前記第１ばね座と前記第２ばね座の間に配置された請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のコイルばねと、
を備える懸架装置。

【請求項9】

素線を螺旋状に巻くことにより座巻部および有効部を有するコイルばねを成形し、
前記座巻部の少なくとも一部における前記素線の表面に対して局所的にレーザ光を照射することにより前記素線の一部を軟化させ、前記座巻部における前記素線の表面に、第１領域と、前記第１領域よりも柔らかく前記素線の軸を中心とした周方向において前記第１領域と並ぶ第２領域とを形成し、
前記第２領域の形成後の前記有効部における前記素線の表面は、前記周方向における全周にわたり前記第１領域を有している、
コイルばねの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルばね、懸架装置およびコイルばねの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、自動車等の車両の懸架装置においては、コイルばねが使用されている。この種のコイルばねには、良好な耐へたり性および耐腐食疲労性が求められる。

【0003】

コイルばねを形成する素線の硬さを全体的に高めると、耐へたり性の向上が期待できる。しかしながらこの場合において、例えば素線に施された塗膜の一部が剥がれるなどして素線の表面に腐食ピットが生じると、この腐食ピットを起点としたき裂が素線に生じ得る。素線の硬さが高ければ、き裂の進行も早く、コイルばねの早期折損に至る可能性がある。一方で素線の硬さが全体的に低いと、耐へたり性が低下する。

【0004】

コイルばねの耐へたり性や耐腐食疲労性に関して検討した例として、特許文献１，２，３が知られている。特許文献１，２には、表面の第１層と、第１層より中側の第２層と、第２層よりも中側で中心に至る第３層とを備え、第２層の硬さを第１層および第３層の硬さよりも低くした素線（ばね用鋼線）が開示されている。特許文献１，２によれば、第２層により疲労特性が向上し、第１層および第３層により耐へたり性が向上する。

【0005】

また、特許文献３には、内側から外側に向けて硬さが低減された素線（ばね鋼）が開示されている。特許文献３によれば、このような素線の構成により、素線表面の亀裂の拡がりを遅らせることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第６５８７９９３号公報

【文献】特開２０１９－７０８１号公報

【文献】特開２０１０－１３３５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１，２，３を考慮しても、コイルばねの耐へたり性や耐腐食疲労性に関しては未だに改善の余地がある。例えば、特許文献１，２，３においては、いずれも素線の全長にわたり同様の層構造が形成されている。しかしながら、コイルばねにおいて求められる耐へたり性や耐腐食疲労性などの特性は、座巻部や有効部のようなコイルばねの部位ごとに異なり得る。

【0008】

また、特許文献１，２，３においては、いずれも高周波誘導加熱により素線を加熱することで、硬さが部分的に異なる層構成の素線を得ている。このような製造方法においては、加熱時に素線の断面内の温度分布を制御することが困難であり、結果として意図した層構成の素線を得られない可能性がある。

【0009】

本開示は、耐へたり性や耐腐食疲労性に優れたコイルばね、当該コイルばねを備えた懸架装置、さらには当該コイルばねの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実施形態に係るコイルばねは、螺旋状に巻かれた素線により形成され、座巻部および有効部を有し、前記座巻部における前記素線の表面は、前記有効部における前記素線の表面よりも柔らかい領域を有している。

【0011】

例えば、前記座巻部における前記素線の表面は、第１領域と、前記第１領域よりも柔らかく、前記素線の軸を中心とした周方向において前記第１領域と並ぶ第２領域と、を有している。前記有効部における前記素線の表面は、前記周方向における全周にわたり前記第１領域を有している。

【0012】

前記素線は、前記第１領域を含む第１層と、前記第２領域を含み前記第１層よりも柔らかい第２層と、を備えている。好適には、前記素線の軸は、前記座巻部において前記第１層を通る。

【0013】

前記第２領域は、前記座巻部の座面の少なくとも一部に形成されてもよい。好適には、前記第２領域は、前記座巻部における前記素線の端末から少なくとも０．４巻き以上かつ０．９巻き以下の範囲に形成されている。また、好適には、前記第２領域は、０．６ｍｍ以上の厚さを有している。

【0014】

前記第１領域および前記第２領域を含む前記素線の断面において、前記素線の表面は、前記素線の軸を通りかつ前記コイル軸と平行な第１中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記有効部側の交点である第１基点と、前記素線の軸を通りかつ前記コイル軸を中心とした半径方向と平行な第２中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記コイル軸から遠い側の交点である第２基点と、前記第１中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記第１基点と反対側の交点である第３基点と、前記第２中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記第２基点と反対側の交点である第４基点と、を有している。一例では、前記第２領域の中心は、前記第１基点、前記第２基点、前記第３基点および前記第４基点を順に通る前記周方向において、前記第３基点と前記第４基点の間に位置している。好適には、前記第２領域の中心は、前記周方向において、前記第３基点と前記第４基点の間に位置している。

【0015】

一実施形態に係る懸架装置は、第１ばね座と、前記第１ばね座よりも鉛直方向の上方に配置された第２ばね座と、前記第１ばね座と前記第２ばね座の間に配置された請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のコイルばねと、を備えている。

【0016】

一実施形態に係るコイルばねの製造方法においては、素線を螺旋状に巻くことにより座巻部および有効部を有するコイルばねを成形し、前記座巻部の少なくとも一部における前記素線の表面に対して局所的にレーザ光を照射することにより前記素線の一部を軟化させ、前記座巻部における前記素線の表面に前記有効部における前記素線の表面よりも柔らかい領域を形成する。

【発明の効果】

【0017】

本開示によれば、耐へたり性や耐腐食疲労性に優れたコイルばね、当該コイルばねを備えた懸架装置、さらには当該コイルばねの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、第１実施形態に係る懸架装置の概略的な断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るコイルばねの概略的な斜視図である。

【図3】図３は、図２におけるIII－III線に沿うコイルばねの概略的な断面図である。

【図4】図４は、図２におけるIV－IV線に沿うコイルばねの概略的な断面図である。

【図5】図５は、コイルばねの素線の内部における硬さ分布の一例を示すグラフである。

【図6】図６は、素線の表面における硬さ分布の一例を示すグラフである。

【図7】図７は、コイルばねの製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、コイルばねの製造時に素線に対して施される局所軟化処理の一例を示す図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係るコイルばねの概略的な斜視図である。

【図10】図１０は、第３実施形態に係るコイルばねの概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各実施形態においては、マクファーソンストラットタイプの懸架装置、当該懸架装置で使用されるコイルばね、当該コイルばねの製造方法を例示する。各実施形態にて開示するコイルばねは、他種の懸架装置に使用することもできるし、懸架装置以外の用途で使用することもできる。

【0020】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る懸架装置１００の概略的な断面図である。この懸架装置１００は、車両懸架用のコイルばね１を備えている。コイルばね１は、螺旋形に巻かれた素線２（ワイヤ）を備えている。素線２は、例えばばね鋼により形成されている。

【0021】

懸架装置１００は、ショックアブソーバ３と、第１ばね座４と、第２ばね座５とをさらに備えている。第２ばね座５は、鉛直方向Ｚにおいて第１ばね座４の上方に位置している。コイルばね１は、第１ばね座４と第２ばね座５の間で圧縮された状態で、懸架装置１００に取付けられている。

【0022】

ショックアブソーバ３は、油等の流体が収容されたシリンダ３０と、シリンダ３０に挿入されたロッド３１と、シリンダ３０の内部に設けられた減衰力発生機構と、ロッド３１の摺動部分を覆うカバー部材３２とを備えている。ロッド３１はシリンダ３０に対してショックアブソーバ３の軸Ｘ０と平行に伸縮することができる。減衰力発生機構は、ロッド３１の動きに対して抵抗を与える。

【0023】

ショックアブソーバ３の上端部は、マウントインシュレータ６を介して車体７に取り付けられている。マウントインシュレータ６は、防振ゴム６０と、車体７に固定される支持部材６１とを備えている。ショックアブソーバ３の下端部は、車軸を支持するナックル部材８に対して、ブラケット９を介して取り付けられている。図１の例においては、ショックアブソーバ１５の軸Ｘ０が鉛直方向Ｚに対して鋭角である角度θ０を成して傾いている。

【0024】

コイルばね１は、第１ばね座４と第２ばね座５の間に圧縮された状態で取り付けられ、上方から負荷される荷重を弾性的に支持するとともに、荷重の大きさに応じて所定の撓み量の範囲（フルリバウンドとフルバンプとの間）で伸縮する。

【0025】

図２は、本実施形態に係るコイルばね１の概略的な斜視図である。図３は、図２におけるIII－III線に沿うコイルばね１の概略的な断面図である。図４は、図２におけるIV－IV線に沿うコイルばね１の概略的な断面図である。

【0026】

図２に示すように、コイルばね１は、有効部１０と、第１座巻部１１と、第２座巻部１２とを有している。第１座巻部１１は、第１ばね座４と接触する部分である。第２座巻部１２は、第２ばね座５と接触する部分である。有効部１０は、第１座巻部１１と第２座巻部１２の間に位置する部分である。

【0027】

本実施形態において、第１座巻部１１は、常に第１ばね座４に接触する部分だけでなく、コイルばね１に加わる圧縮荷重が所定値未満の場合には第１ばね座４から離れ、コイルばね１に加わる圧縮荷重が当該所定値を超えると第１ばね座４に接触する部分を含む。同様に、第２座巻部１２は、常に第２ばね座５に接触する部分だけでなく、コイルばね１に加わる圧縮荷重が所定値未満の場合には第２ばね座５から離れ、コイルばね１に加わる圧縮荷重が当該所定値を超えると第２ばね座５に接触する部分を含む。一例として、第１座巻部１１は素線２の下側の端末２ａから１巻分の範囲であり、第２座巻部１２は素線２の上側の端末２ｂから１巻分の範囲である。

【0028】

有効部１０においては、素線２がコイル軸Ｘ１を中心として複数回巻かれている。例えば、コイル軸Ｘ１は、図１に示した鉛直方向Ｚおよびショックアブソーバ３の軸Ｘ０に対して鋭角を成すように傾いている。以下、図２に示すように、コイル軸Ｘ１と平行な軸方向ＤＸと、コイル軸Ｘ１を中心とした半径方向ＤＲとを定義する。

【0029】

図３に示すように、素線２の表面２０は、全体的に塗膜２１によって覆われている。一例として、素線２の直径Ｒは１０～１５ｍｍであり、塗膜２１の厚さは４０μｍ以上である。

【0030】

本実施形態において、素線２の表面２０は、第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１よりも柔らかい第２領域Ａ２とを有している。図２の例においては、第１座巻部１１の一部に第２領域Ａ２が設けられている。表面２０のうち、第２領域Ａ２を除く部分が第１領域Ａ１である。

【0031】

すなわち、第１座巻部１１の少なくとも一部の表面２０においては、図４に示す素線２の軸Ｘ２を中心とした周方向Ｄθにおける硬さの分布が一様でない。一方で、第２座巻部１２および有効部１０の表面２０においては、周方向Ｄθの全周にわたり硬さの分布が一様である。

【0032】

図３に示すように、有効部１０における素線２は、全体的に第１層Ｌ１により形成されている。第１領域Ａ１は、第１層Ｌ１の表面に相当する。第２座巻部１２も全体的に第１層Ｌ１により形成されている。

【0033】

図４に示すように、第１座巻部１１は、第１層Ｌ１に加え、第１層Ｌ１よりも柔らかい第２層Ｌ２を備えている。第２領域Ａ２は、第２層Ｌ２の表面に相当する。図４の例においては、素線２の断面積に占める第１層Ｌ１の割合が、素線２の断面積に占める第２層Ｌ２の割合よりも大きい。素線２の軸Ｘ２は、第１層Ｌ１を通っている。

【0034】

図４に示すように、素線２の表面２０において第１基点Ｐ１、第２基点Ｐ２、第３基点Ｐ３および第４基点Ｐ４を定義する。第１基点Ｐ１は、表面２０のうち、軸方向ＤＸの上方に位置する有効部１０に最も近い位置である。第２基点Ｐ２は、表面２０のうち、半径方向ＤＲにおいてコイル軸Ｘ１から最も離れた位置である。第３基点Ｐ３は、軸方向ＤＸにおいて有効部１０から最も離れた位置（軸Ｘ２を挟んで第１基点Ｐ１の反対側の位置）である。第４基点Ｐ４は、半径方向ＤＲおいてコイル軸Ｘ１に最も近い位置（軸Ｘ２を挟んで第２基点Ｐ２の反対側の位置）である。第１基点Ｐ１、第２基点Ｐ２、第３基点Ｐ３および第４基点Ｐ４は、周方向Ｄθにおいて、９０度の間隔で順に並んでいる。
他の観点から言うと、第１基点Ｐ１は、軸Ｘ２を通りかつコイル軸Ｘ１と平行な第１中心線ＣＬ１が表面２０と交わる一対の交点のうち、有効部１０側の交点である。第２基点Ｐ２は、軸Ｘ２を通りかつ半径方向ＤＲと平行な第２中心線ＣＬ２が表面２０と交わる一対の交点のうち、コイル軸Ｘ１から遠い側の交点である。第３基点Ｐ３は、第１中心線ＣＬ１が表面２０と交わる一対の交点のうち、第１基点Ｐ１と反対側の交点である。第４基点Ｐ４は、第２中心線ＣＬ２が表面２０と交わる一対の交点のうち、第２基点Ｐ２と反対側の交点である。

【0035】

第１座巻部１１において、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２は、周方向Ｄθに並んでいる。本実施形態においては、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の境界Ｂ１が第２基点Ｐ２と第３基点Ｐ３の間に位置している。また、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の他の境界Ｂ２が第４基点Ｐ４に位置している。第１領域Ａ１は、周方向Ｄθにおいて第４基点Ｐ４（境界Ｂ２）から境界Ｂ１に至る範囲に形成され、第１基点Ｐ１および第２基点Ｐ２を含んでいる。第２領域Ａ２は、周方向Ｄθにおいて境界Ｂ１から第４基点Ｐ４（境界Ｂ２）に至る範囲に形成され、第３基点Ｐ３を含んでいる。

【0036】

このように、図４の断面においては、第２領域Ａ２の周方向Ｄθにおける長さが第１領域Ａ１の周方向Ｄθにおける長さよりも短い。第２領域Ａ２は、素線２の表面２０のうち、軸方向ＤＸにおける下方かつコイルばね１の内側寄りに形成されている。第３基点Ｐ３とその近傍の領域は、図１に示した第１ばね座４と常時またはコイルばね１の圧縮時に接触する座面ＳＦに相当する。すなわち、第２領域Ａ２は、第１座巻部１１の座面ＳＦの少なくとも一部に形成されている。

【0037】

より具体的には、第１基点Ｐ１を０時、第２基点Ｐ２を３時、第３基点Ｐ３を６時、第４基点Ｐ４を９時にそれぞれ例えると、第２領域Ａ２は、４時から９時の範囲に形成されている。

【0038】

第２領域Ａ２が形成される範囲は、４時から９時の範囲に限られない。例えば、第２領域Ａ２は、その中心Ｃが周方向Ｄθにおいて第２基点Ｐ２から第４基点Ｐ４に至る範囲に位置するように形成されればよい。中心Ｃは、周方向Ｄθにおいて境界Ｂ１，Ｂ２と等距離の位置である。好適には、中心Ｃは、周方向Ｄθにおいて第３基点Ｐ３から第４基点Ｐ４に至る範囲に位置している。

【0039】

第１座巻部１１は、全ての位置において図４に示す断面構造を有している必要はない。図２の例においては、端末２ａから一定距離の部分１１ａに第２領域Ａ２が設けられていない。当該部分１１ａは、例えばコイルばね１が懸架装置１００に組み込まれた状態において、コイルばね１の圧縮状態によらずに常に第１ばね座４と接触する部分である。他の観点から言えば、図２の例において、第２領域Ａ２は、コイルばね１に加わる荷重に応じて第１ばね座４と接触したり離れたりする部分に設けられている。

【0040】

好適には、第２領域Ａ２は、少なくとも端末２ａから０．４巻き以上かつ０．９巻き以下の範囲に形成されている。ただし、第２領域Ａ２は、この範囲を超えて、あるいはこの範囲よりも小さく形成されてもよい。また、第２領域Ａ２は、端末２ａから一定の範囲に連続的に形成されてもよい。

【0041】

図４の例においては、第２層Ｌ２の厚さｔが中心Ｃにおいて最も大きい。厚さｔは、中心Ｃから境界Ｂ１，Ｂ２に向けて漸次減少している。中心Ｃにおける厚さｔは、例えば０．６ｍｍ以上であり、好ましくは１．０ｍｍ以上である。素線２の直径Ｒとの関係で言うと、中心Ｃにおける厚さｔは、例えば直径Ｒの２％以上かつ８％以下である。

【0042】

図５は、図４における中心Ｃに沿う素線２の硬さ分布の一例を示すグラフである。当該グラフにおいて、横軸は素線２の表面２０からの距離［ｍｍ］であり、縦軸はロックウェル硬さ［ＨＲＣ］である。

【0043】

図５の例において、第１層Ｌ１の硬さはほぼ一定である。第２層Ｌ２においては、表面２０（第２領域Ａ２）における硬さが最も小さく、表面２０から離れるに連れて硬さが漸次上昇し、厚さｔの位置で第１層Ｌ１の硬さに達する。このように、第２層Ｌ２は全体的に第１層Ｌ１よりも柔らかい。第２層Ｌ２の硬さは、表面２０からの距離に応じた勾配を有している。

【0044】

図６は、周方向Ｄθにおける表面２０の硬さ分布の一例を示すグラフである。当該グラフにおいて、横軸は表面２０における周方向Ｄθの位置［ｍｍ］であり、縦軸はビッカース硬さ［ＨＶ］である。

【0045】

図６の例において、第１領域Ａ１の硬さはほぼ一定である。第２領域Ａ２においては、中心Ｃ付近での硬さが最も小さい。中心Ｃと境界Ｂ１の間、および、中心Ｃと境界Ｂ２の間においては、中心Ｃから離れるに連れて硬さが漸次上昇し、境界Ｂ１，Ｂ２において第１領域Ａ１の硬さに達する。このように、第２領域Ａ２は全体的に第１領域Ａ１よりも柔らかい。第２領域Ａ２の硬さは、中心Ｃを最小値とした勾配を有している。

【0046】

図７は、コイルばね１の製造方法の一例を示すフローチャートである。先ず、コイリングマシンにより素線２が螺旋状に巻かれ、この巻かれた部分がカッタにより切断される（工程Ｓ１）。この時点では、素線２の表面２０が全体的に同じ硬さを有している。続いて、表面２０に第２領域Ａ２を形成するための局所軟化処理が施される（工程Ｓ２）。局所軟化処理の詳細については図８を参照して後述する。

【0047】

局所軟化処理の後、素線２に対して通電焼鈍が施される（工程Ｓ３）。この通電焼鈍においては、例えば４００～５００℃の温度範囲で１分以下にわたり素線２が加熱される。通電焼鈍の後、素線２を加熱した状態で、素線２に対し過荷重を加えるホットセッチングが施される（工程Ｓ４）。

【0048】

続いて、素線２に対してショットピーニングが施され（工程Ｓ５）、さらに素線２に対してプリセッチングが施される（工程Ｓ６）。その後、素線２の表面２０に対して全体的に塗膜２１が形成される（工程Ｓ７）。なお、局所軟化処理はショットピーニングの前に施されればよく、通電焼鈍後またはホットセッチング後に施されてもよい。

【0049】

図８は、局所軟化処理の一例を示す図である。本実施形態においては、局所軟化処理にレーザ装置２００を用いる。例えば、レーザ装置２００は半導体レーザであるが、この例に限られない。

【0050】

レーザ装置２００は、第１座巻部１１において第２領域Ａ２を形成すべき範囲に対し、レーザ光ＬＺを照射する。図４に示したように４時から９時の範囲に第２領域Ａ２を形成する場合には、レーザ光ＬＺの照射軸ＸＬを軸方向ＤＸに対して傾ける。照射軸ＸＬが表面２０と交わる位置は、図４に示した中心Ｃに相当する。

【0051】

レーザ光ＬＺの照射に際しては、例えばレーザ装置２００の位置を固定し、コイル軸Ｘ１を中心に素線２を回転させてもよい。この場合において、素線２のうちレーザ光ＬＺが照射される部分とレーザ装置２００との間の距離が一定となるように、素線２の回転に伴い素線２を軸方向ＤＸに移動させてもよい。これにより、レーザ光ＬＺの焦点のずれを抑制できる。他の例として、素線２を固定し、レーザ装置２００を移動させてもよい。

【0052】

レーザ光ＬＺが照射されることにより、素線２が加熱される。この加熱により素線２に熱影響部（ＨＡＺ：Heat Affected Zone）が形成される。熱影響部が空冷されると、元の素線２よりも硬さが低減された第２層Ｌ２が生じる。

【0053】

一例では、素線２においてレーザ光ＬＺが照射された部分がオーステナイト化開始温度未満の温度範囲に加熱される。照射軸ＸＬに対応する位置において、表面２０から少なくとも深さ０．６ｍｍまでの部分（あるいは表面２０から直径Ｒの２％以上かつ８％以下の深さまでの部分）が上記温度範囲に加熱されることが好ましい。

【0054】

なお、加熱時の素線２の温度が高すぎると、素線２の一部が焼入硬化し、レーザ光ＬＺの照射前よりも硬さが増加し得る。レーザ光ＬＺの出力［ｋＷ］と照射時間［ｓｅｃ］は、このような焼入硬化が生じないように調整する必要がある。

【0055】

なお、図７および図８を用いて説明した製造方法は例示に過ぎない。コイルばね１は、その他の種々の方法にて製造することができる。

【0056】

以上の本実施形態では、コイルばね１の第１座巻部１１において、素線２の表面２０が第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを有している。第２領域Ａ２は第１領域Ａ１よりも柔らかいため、腐食ピットが第２領域Ａ２に生じた場合でも、この腐食ピットが素線２のき裂に発展しにくい。また、仮にき裂が生じた場合であっても、その進行を遅らせることができる。すなわち、第２領域Ａ２を第１座巻部１１に設けることで、第１座巻部１１の耐腐食疲労性が向上する。

【0057】

仮に素線２に対して全体的に第２領域Ａ２（第２層Ｌ２）が形成されると、コイルばね１の耐へたり性が低下し得る。これに対し、本実施形態では、有効部１０には第２領域Ａ２が形成されていない。そのため、有効部１０においては耐へたり性を良好に保つことができる。第１座巻部１１は有効部１０に比べて作用応力が低い部分であるため、第１座巻部１１に第２領域Ａ２を設けた場合であってもコイルばね１全体の耐へたり性には影響が及びにくい。

【0058】

第１座巻部１１は、その下方に配置される第１ばね座４と接触する部分である。そのため、砂等の異物が第１座巻部１１と第１ばね座４の間に入り込むと、懸架装置１００の使用に伴い塗膜２１が傷付き、第１座巻部１１に腐食ピットが生じやすい。これに対し、本実施形態においては、第１座巻部１１の座面ＳＦを含む範囲に第２領域Ａ２が設けられている。そのため、第１座巻部１１と第１ばね座４の間に異物が入り込んで腐食ピットが生じた場合でも、この腐食ピットに起因するき裂を抑制することができる。

【0059】

また、上記のような異物は、第１座巻部１１のうち第１ばね座４に対して接触したり離れたりする部分の下方に入り込みやすい。そのため、このような部分に対して局所的に第２領域Ａ２を形成すれば、コイルばね１の耐へたり性を維持しつつも効果的に耐腐食疲労性を向上させることが可能である。この点に関し、端末２ａから０．４巻き以上かつ０．９巻き以下の範囲は、異物による腐食ピットが生じやすい領域である。また、この範囲は、端末２ａから０．４巻きまでの範囲に比べ、コイルばね１の圧縮時に応力が加わり易い。そのため、図２を参照して上述したように、少なくとも端末２ａから０．４巻き以上かつ０．９巻き以下の範囲に第２領域Ａ２を形成することが好ましい。

【0060】

また、素線２の表面２０のうち、コイル軸Ｘ１側（コイルばね１の内側）の部分には応力が加わりやすく、腐食疲労も生じやすい。そのため、図４を参照して上述したように、第２領域Ａ２をコイルばね１の内側寄りに形成することが好ましい。

【0061】

なお、本実施形態においては局所軟化処理にレーザ光を用いる場合を例示した。しかしながら、局所軟化処理は、高周波加熱等の他の方法で実施することもできる。ただし、図８を参照して例示したように、局所軟化処理にレーザ光を用いる場合には、他の方法で素線２を加熱する場合に比べ、短時間で第２領域Ａ２を形成することができる。また、仮に素線２を高周波加熱等の他の方法で加熱する場合には、素線２の温度を局所的に高めることが困難な場合もあり得る。この点に関し、レーザ光を用いる場合には、素線２の特定の部分を精度よく加熱することが可能である。
以上の他にも、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。

【0062】

［第２実施形態］
第２実施形態においては、コイルばね１に適用し得る他の構成を例示する。特に言及しないコイルばね１の構成や懸架装置１００の構成は、第１実施形態と同様である。

【0063】

図９は、第２実施形態に係るコイルばね１の概略的な斜視図である。図９に示すように、本実施形態においては有効部１０における素線２の表面２０のうち、圧縮時に第２座巻部１２と接触し得る範囲にも第２領域Ａ２（以下、第２領域Ａ２ａと称す）が形成されている。

【0064】

図９の例においては、端末２ｂから一定距離の部分１２ａに第２領域Ａ２ａが形成されていない。具体的には、図９の例においては、端末２ｂから１巻き以上かつ２巻き以下の範囲に第２領域Ａ２ａが形成されている。他の例として、第２領域Ａ２ａが第２座巻部１２に及んでもよい。さらに、第２領域Ａ２ａが端末２ｂに及んでもよい。

【0065】

第２領域Ａ２ａを含む部分の断面構造は、図４に示した断面構造を上下反転したものと同様である。ただし、周方向Ｄθにおいて第２領域Ａ２ａを形成する範囲は適宜に変更し得る。図９の例においては、有効部１０の表面２０のうち、第２座巻部１２と対向する部分に第２領域Ａ２ａが形成されている。この部分は、コイルばね１の圧縮時に第２座巻部１２と接触し得る箇所である。この接触に起因した腐食ピットが素線２に生じたとしても、第２領域Ａ２ａによってき裂への発展が抑制される。

【0066】

［第３実施形態］
第３実施形態においては、コイルばね１に適用し得るさらに他の構成を例示する。特に言及しないコイルばね１の構成や懸架装置１００の構成は、第１実施形態と同様である。

【0067】

図１０は、第３実施形態に係るコイルばね１の概略的な断面図である。この断面は、例えば第１座巻部１１の一部に相当するが、第２座巻部１２に対しても同様の構造を適用し得る。

【0068】

図１０の例においては、周方向Ｄθの全周にわたり、第２層Ｌ２が第１層Ｌ１を覆っている。すなわち、素線２の表面２０は、全周にわたり第２領域Ａ２によって形成されている。図１０の例においては、第２層Ｌ２の厚さが周方向Ｄθにおいて一定である。ただし、第２層Ｌ２の厚さが局所的に変化してもよい。

【0069】

このような第２領域Ａ２は、例えば第１実施形態と同じく、少なくとも端末２ａから０．４巻き以上かつ０．９巻き以下の範囲に形成されている。第２領域Ａ２と端末２ａの間に第２領域Ａ２が形成されない部分が存在してもよい。また、第２領域Ａ２が端末２ａから一定の範囲に連続的に形成されてもよい。

【0070】

なお、有効部１０は、図３の例と同様に、全体的に第１層Ｌ１によって形成されている。すなわち、有効部１０における表面２０は、全体的に第１領域Ａ１である。

【0071】

本実施形態の構成であっても、第１座巻部１１や第２座巻部１２の耐腐食疲労性を向上させることが可能である。また、有効部１０を全体的に第１層Ｌ１によって形成することで、コイルばね１に良好な耐へたり性を付与することができる。

【0072】

以上の第１乃至第３実施形態は、本発明の範囲をこれら実施形態にて開示した構成に限定するものではない。本発明は、各実施形態にて開示した構成を種々の態様に変形して実施することができる。

【0073】

例えば第１および第２実施形態において、第１座巻部１１の表面２０のうち、有効部１０と対向する部分に第２領域Ａ２が形成されてもよい。また、第２座巻部１２において、コイルばね１に加わる荷重に応じて第２ばね座５と接触したり離れたりする部分に第２領域Ａ２が形成されてもよい。さらに、第２座巻部１２に第２領域Ａ２が形成される場合において、第１座巻部１１に第２領域Ａ２が形成されていなくてもよい。第２領域Ａ２は、有効部１０の一部に及んでもよい。

【0074】

素線２は、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２と硬さが異なる他の層をさらに含んだ多層構造を有してもよい。例えば、素線２の表面２０に当該他の層が及ぶ場合、表面２０には第１領域Ａ１および第２領域Ａ２と硬さが異なる他の領域が付加的に形成され得る。

【0075】

各実施形態においては、円筒状に素線２が巻かれたコイルばね１を開示した。しかしながら、コイルばね１は、第１座巻部１１および第２座巻部１２に向けて径が小さくなる樽型などの他の形状を有してもよい。
本願の出願当初の特許請求の範囲の記載を以下に付記する。
［１］
螺旋状に巻かれた素線により形成され、座巻部および有効部を有するコイルばねであって、
前記座巻部における前記素線の表面は、前記有効部における前記素線の表面よりも柔らかい領域を有している、
コイルばね。
［２］
前記座巻部における前記素線の表面は、
第１領域と、
前記第１領域よりも柔らかく、前記素線の軸を中心とした周方向において前記第１領域と並ぶ第２領域と、
を有し、
前記有効部における前記素線の表面は、前記周方向における全周にわたり前記第１領域を有している、
前記［１］に記載のコイルばね。
［３］
前記素線は、
前記第１領域を含む第１層と、
前記第２領域を含み、前記第１層よりも柔らかい第２層と、
を備え、
前記素線の軸は、前記座巻部において前記第１層を通る、
前記［２］に記載のコイルばね。
［４］
前記第２領域は、前記座巻部の座面の少なくとも一部に形成されている、
前記［２］または［３］に記載のコイルばね。
［５］
前記第２領域は、前記座巻部における前記素線の端末から少なくとも０．４巻き以上かつ０．９巻き以下の範囲に形成されている、
前記［２］乃至［４］のうちいずれか１つに記載のコイルばね。
［６］
前記第２領域は、０．６ｍｍ以上の厚さを有している、
前記［２］乃至［５］のうちいずれか１つに記載のコイルばね。
［７］
前記第１領域および前記第２領域を含む前記素線の断面において、前記素線の表面は、
前記素線の軸を通りかつコイル軸と平行な第１中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記有効部側の交点である第１基点と、
前記素線の軸を通りかつ前記コイル軸を中心とした半径方向と平行な第２中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記コイル軸から遠い側の交点である第２基点と、
前記第１中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記第１基点と反対側の交点である第３基点と、
前記第２中心線が前記素線の表面と交わる一対の交点のうち、前記第２基点と反対側の交点である第４基点と、
を有し、
前記第２領域の中心は、前記第１基点、前記第２基点、前記第３基点および前記第４基点を順に通る前記周方向において、前記第２基点と前記第４基点の間に位置している、
前記［２］乃至［６］のうちいずれか１つに記載のコイルばね。
［８］
前記第２領域の中心は、前記周方向において、前記第３基点と前記第４基点の間に位置している、
前記［７］に記載のコイルばね。
［９］
第１ばね座と、
前記第１ばね座よりも鉛直方向の上方に配置された第２ばね座と、
前記第１ばね座と前記第２ばね座の間に配置された前記［１］乃至［８］のうちいずれか１つに記載のコイルばねと、
を備える懸架装置。
［１０］
素線を螺旋状に巻くことにより座巻部および有効部を有するコイルばねを成形し、
前記座巻部の少なくとも一部における前記素線の表面に対して局所的にレーザ光を照射することにより前記素線の一部を軟化させ、前記座巻部における前記素線の表面に前記有効部における前記素線の表面よりも柔らかい領域を形成する、
コイルばねの製造方法。

【符号の説明】

【0076】

１…コイルばね、２…素線、３…ショックアブソーバ、４…第１ばね座、５…第２ばね座、１０…有効部、１１…第１座巻部、１２…第２座巻部、２０…素線の表面、１００…懸架装置、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ｌ１…第１層、Ｌ２…第２層。

【要約】

【課題】 耐へたり性や耐腐食疲労性に優れたコイルばね、当該コイルばねを備えた懸架装置、さらには当該コイルばねの製造方法を提供する。
【解決手段】 一実施形態に係るコイルばねは、螺旋状に巻かれた素線により形成され、座巻部および有効部を有し、前記座巻部における前記素線の表面は、前記有効部における前記素線の表面よりも柔らかい領域を有している。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】