特許 7405935 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】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(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 20060101AFI20231219BHJP

   F16F 1/02 20060101ALI20231219BHJP

   B60G 11/14 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

F16F1/06 A

F16F1/02 B

B60G11/14

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022173454

(22)【出願日】2022-10-28

【審査請求日】2022-10-28

(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】岡部 聡史

(72)【発明者】

【氏名】高橋 啓太

(72)【発明者】

【氏名】美濃 良信

(72)【発明者】

【氏名】熊井 慎太郎

【審査官】田村 佳孝

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－２６４３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２４３６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ １／００－６／００

Ｂ６０Ｇ １１／１４

(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領域よりも柔らかい第２領域と、を有し、
前記素線の軸を中心とした周方向において、前記第２領域は、前記第１領域よりも広い範囲に形成されている、
コイルばね。

【請求項2】

前記第１領域は、前記素線の外径側に形成され、
前記第２領域は、前記素線の内径側に形成されている、
請求項１に記載のコイルばね。

【請求項3】

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１領域は、前記第２基点を含む範囲に形成され、
前記第２領域は、前記第１基点、前記第３基点および前記第４基点を含む範囲に形成されている、
請求項１に記載のコイルばね。

【請求項4】

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１．２巻きまでの範囲の少なくとも一部に形成されている、
請求項１に記載のコイルばね。

【請求項6】

前記第２領域は、０．６ｍｍ以上の厚さを有している、
請求項１に記載のコイルばね。

【請求項7】

前記有効部における前記素線の表面は、全周にわたり前記第１領域を有している、
請求項１に記載のコイルばね。

【請求項8】

第１ばね座と、
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、
前記座巻部に一対の電極を接続し、
前記一対の電極の間に１ｋＨｚ以上の交流電流を流すことにより前記座巻部の一部を加熱して、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領域よりも柔らかい第２領域とを形成する、
コイルばねの製造方法。

【請求項10】

前記素線の軸を中心とした周方向において、前記第２領域を前記第１領域よりも広い範囲に形成する、
請求項９に記載の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。これらの文献においては、素線（ばね鋼）の内部や表面の一部を軟化させることにより、耐へたり性や耐腐食疲労性の向上を試みている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－１９１４４５号公報

【文献】特許第６０５３９１６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】

【0006】

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。そこで、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】

【0007】

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ている。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領域よりも柔らかい第２領域とを有している。さらに、前記素線の軸を中心とした周方向において、前記第２領域は、前記第１領域よりも広い範囲に形成されている。

【0008】

例えば、前記第１領域は、前記素線の外径側に形成され、前記第２領域は、前記素線の内径側に形成されている。

【0009】

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、を有している。一例では、前記第１領域は、前記第２基点を含む範囲に形成され、前記第２領域は、前記第１基点、前記第３基点および前記第４基点を含む範囲に形成されている。

【0010】

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。

【0011】

例えば、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１．２巻きまでの範囲の少なくとも一部に形成されている。好適には、前記第２領域は、０．６ｍｍ以上の厚さを有している。

【0012】

例えば、前記有効部における前記素線の表面は、全周にわたり前記第１領域を有している。

【0013】

一実施形態に係る懸架装置は、第１ばね座と、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コイルばねと、を備えている。

【0014】

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、前記座巻部に一対の電極を接続し、前記一対の電極の間に１ｋＨｚ以上の交流電流を流すことにより前記座巻部の一部を加熱して、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領域よりも柔らかい第２領域とを形成する。

【発明の効果】

【0015】

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】

【0016】

【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。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

［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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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１．２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１．２巻分の範囲である。

【0026】

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。

【0027】

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８～１８ｍｍであり、塗膜２１の厚さは４０μｍ以上である。

【0028】

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（図２においてドットを付した部分）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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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が素線２の外径側に形成され、第２領域Ａ２が素線２の内径側に形成されている。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の境界Ｂ１は、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は、第１基点Ｐ１と第２基点Ｐ２の間に位置している。

【0035】

第１領域Ａ１は、周方向Ｄθにおいて境界Ｂ２から境界Ｂ１に至る範囲に形成され、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から境界Ｂ２に至る範囲に形成され、第１基点Ｐ１、第３基点Ｐ３および第４基点Ｐ４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長い。すなわち、周方向Ｄθにおいて第２領域Ａ２が第１領域Ａ１よりも広い範囲に形成されている。

【0037】

なお、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及んでいる。

【0038】

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、時計回りに５時から１時にわたる２４０°の範囲に形成されている。第１領域Ａ１は、時計回りに１時から５時にわたる１２０°の範囲に形成されている。

【0039】

第２領域Ａ２が形成される範囲は、時計回りに５時から１時の範囲に限られない。例えば、第２領域Ａ２は、周方向Ｄθにおける中心が第３基点Ｐ３から第１基点Ｐ１に至る範囲に位置するように形成されればよい。図４の例においては、この中心と第４基点Ｐ４とが一致している。一例では、第２領域Ａ２は、境界Ｂ１が時計回りに５時から６時の範囲に位置し、境界Ｂ２が時計回りに０時から１時の範囲に位置するように形成し得る。

【0040】

第２領域Ａ２は、素線２が螺旋状に延びる方向（軸Ｘ２に沿う方向）において、端末２ａから１．２巻きまでの範囲の少なくとも一部に形成されることが好ましい。図２の例においては、当該範囲の全体に対し、端末２ａから連続して第２領域Ａ２が形成されている。他の例として、端末２ａから一定距離の部分、例えばコイルばね１の圧縮状態によらずに常に第１ばね座４と接触する部分に第２領域Ａ２が設けられていなくてもよい。

【0041】

図４の例において、第２層Ｌ２の厚さｔは、周方向Ｄθにおける中心（第２中心線ＣＬ２）において最も大きい。厚さｔは、当該中心から境界Ｂ１，Ｂ２に向けて漸次減少している。厚さｔの最大値は、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、厚さｔの最大値は、例えば直径Ｒの２％以上かつ８％以下である。

【0042】

図５は、図４における第２中心線ＣＬ２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、周方向Ｄθの第２中心線ＣＬ２付近での硬さが最も小さい。第２中心線ＣＬ２と境界Ｂ１の間、および、第２中心線ＣＬ２と境界Ｂ２の間においては、第２中心線ＣＬ２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、第２中心線ＣＬ２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、高周波の通電加熱を行うための通電装置２００が局所軟化処理に用いられる。

【0050】

通電装置２００は、電源ＰＳと、第１電極Ｅ１と、第２電極Ｅ２とを備えている。電源ＰＳは、高周波の交流電流を生成する。第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、配線によって電源ＰＳに接続されている。

【0051】

通電加熱を行うにあたり、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、コイリング後の素線２に対して接続される。図８の例においては、第１電極Ｅ１が端末２ａ付近に接続されている。第２電極Ｅ２は、例えば端末２ａから１．２巻きまでの範囲のいずれかの位置に接続される。

【0052】

その後、通電装置２００による通電が開始される。このとき、電源ＰＳからの交流電流が第１電極Ｅ１、素線２および第２電極Ｅ２を含む回路に流れる。

【0053】

交流電流が素線２に流れる際には、表皮効果により、素線２の表面２０における電流密度が高まる。さらに、コイリング後の素線２においては、主に内径側に電流が流れる。そのため、素線２の表面２０のうち、主に内径側の部分が優先的に加熱される。

【0054】

一例では、交流電流が流れた際に、素線２の内径側の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。図４に示した第４基点Ｐ４付近において、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。

【0055】

この加熱により、素線２には熱影響部（ＨＡＺ：Heat Affected Zone）が形成される。熱影響部は、例えば図４に示した第１基点Ｐ１、第３基点Ｐ３および第４基点Ｐ４を含む範囲に形成され、第２層Ｌ２と同様に第４基点Ｐ４付近で最も大きい厚さを有している。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。

【0056】

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、通電加熱前よりも硬さが増加し得る。また、交流電流の周波数が低すぎる場合や通電時間が長い場合には、表面２０の全体が軟化したり、素線２の軸Ｘ２付近まで第２層Ｌ２が及んだりする可能性がある。

【0057】

これらを考慮すると、交流電流の周波数は、１ｋＨｚ以上の高周波であることが好ましく、１００ｋＨｚ以上であれば一層好ましい。交流電流の周波数は、より高い２００ｋＨｚ以上の範囲で定められてもよい。また、交流電流の通電時間は、好ましくは５秒以下であり、一例では０．５秒である。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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、このような部分を含むように第２領域Ａ２を形成すれば、効果的に耐腐食疲労性を向上させることが可能である。図２を参照して上述したように、少なくとも端末２ａから１．２巻きまでの範囲に第２領域Ａ２を形成すれば、耐へたり性を保ちつつも、良好な耐腐食疲労性を得ることができる。

【0063】

また、素線２の表面２０のうち、コイル軸Ｘ１側（コイルばね１の内径側）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の内径側に形成することが好ましい。

【0064】

腐食ピットは、座面ＳＦ（第３基点Ｐ３の近傍）だけでなく、第１基点Ｐ１の近傍でも生じることがある。仮に、周方向Ｄθにおいて第２領域Ａ２が第１領域Ａ１よりも狭い範囲に形成される構成では、第１基点Ｐ１および第３基点Ｐ３の双方を第２領域Ａ２でカバーすることができない。これに対し、本実施形態では、図４に示したように、周方向Ｄθにおいて第２領域Ａ２が第１領域Ａ１よりも広い範囲に形成されている。これにより、例えば第１基点Ｐ１と第３基点Ｐ３の双方を含むように第２領域Ａ２を形成するなどして、第１座巻部１１における耐腐食疲労性を一層向上させることが可能である。

【0065】

本実施形態に係る製造方法においては、高周波の交流電流を用いた通電加熱により第２領域Ａ２（第２層Ｌ２）が形成される。仮に、直流電流を用いた通電加熱や、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度の低周波の交流電流を用いた通電加熱であると、素線２の軸Ｘ２付近まで熱影響部が生じ得る。そのため、第２層Ｌ２が素線２の内部の広い範囲に形成され、第１座巻部１１の耐へたり性が低下しかねない。これに対し、高周波の交流電流を用いた通電加熱においては、上述の表皮効果により、熱影響部が生じる範囲が表面２０付近にとどまる。結果として、図４に示したように、軸Ｘ２付近は硬い第１層Ｌ１のまま維持され、第１座巻部１１の耐へたり性が高まる。

【0066】

さらに、本実施形態においては、図８に示したように、コイリング後の素線２に対して通電加熱が行われる。仮に、コイリング前の素線２に対して通電加熱を行う場合、周方向Ｄθにおける第２領域Ａ２の形成範囲を制御することが極めて困難である。これに対し、コイリング後の素線２に対して通電加熱を行う場合には、主に素線２の内径側が加熱される。そのため、第２層Ｌ２および第２領域Ａ２を内径側に精度良く形成することができる。素線２が螺旋状に延びる方向において第２領域Ａ２を形成する範囲についても、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２を当てる位置によって容易に制御することが可能である。

【0067】

このように、第２領域Ａ２（第２層Ｌ２）を素線２に形成する方法として通電加熱を用いることにより、種々の好適な効果が得られる。ただし、このことは必ずしも図２乃至図６を用いて説明した構成のコイルばね１の製造に対し、レーザ光による加熱や誘導加熱などの他の方法を適用することを妨げるものではない。

【0068】

［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。

【0069】

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第２座巻部１２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。

【0070】

第２領域Ａ２ａは、素線２が螺旋状に延びる方向において、端末２ｂから１．２巻きまでの範囲の少なくとも一部に形成されることが好ましい。図９の例においては、当該範囲の全体に対し、端末２ｂから連続して第２領域Ａ２ａが形成されている。他の例として、端末２ｂから一定距離の部分、例えばコイルばね１の圧縮状態によらずに常に第２ばね座５と接触する部分に第２領域Ａ２ａが設けられていなくてもよい。

【0071】

第２領域Ａ２ａを含む素線２の断面構造は、図４に示した断面構造と同様である。すなわち、第２領域Ａ２ａは、素線２の内径側に形成されている。さらに、第２座巻部１２においても、第２領域Ａ２ａが第１領域Ａ１よりも周方向Ｄθの広い範囲に形成されている。

【0072】

第２領域Ａ２ａは、図７に示した局所軟化処理（工程Ｓ２）において、通電加熱により形成することができる。この通電加熱の実施手順は、図８を用いて説明したものと同様である。

【0073】

本実施形態のように第２領域Ａ２ａを形成することで、第２座巻部１２においても耐腐食疲労性が向上する。その他、本実施形態からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0074】

以上の第１および第２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。

【0075】

例えば、第１座巻部１１および第２座巻部１２の少なくとも一部において、周方向Ｄθの全周にわたり第２領域Ａ２が形成されてもよい。また、第２領域Ａ２が有効部１０の一部に及んでもよい。

【0076】

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。

【0077】

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。

【符号の説明】

【0078】

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、２００…通電装置。

【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ている。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領域よりも柔らかい第２領域とを有している。さらに、前記素線の軸を中心とした周方向において、前記第２領域は、前記第１領域よりも広い範囲に形成されている。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】