悬架装置以及悬架装置用压缩螺旋弹簧的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于汽车等车辆的独立型悬架装置以及悬架装置用压缩螺旋弹簧。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中披露了在汽车等车辆的悬架机构部中使用的独立型悬架装置。这种悬架装置设有臂部件、起到悬架弹簧功能的压缩螺旋弹簧、下侧的弹簧座、上侧的弹簧座、抑制上述臂部件的上下移动的减振器等。通过设置在车体上的枢轴，将上述臂部件支承成可沿竖直方向自由摆动。上述下侧的弹簧座设置在上述压缩螺旋弹簧的下侧。上述上侧的弹簧座设置在上述压缩螺旋弹簧的上侧。
[0003]在本领域，从减轻车辆重量的观点出发，非常期望减轻悬架装置用压缩螺旋弹簧的重量。对于悬架装置用压缩螺旋弹簧而言，已知的是在被施加载荷的状态下在钢丝各个部分上产生的应力一般不是一定的。为了使这种压缩螺旋弹簧实现轻量化，有效的方式是使钢丝的应力分布尽可能接近均匀(平缓)。作为使压缩螺旋弹簧的应力分布均匀的一种手段，如在专利文献2中记载的那样，提出了使钢丝直径在钢丝的I圈之间变化的方案。提出了在例如外力作用点沿螺旋直径方向偏移的螺旋弹簧中，使偏移侧的钢丝直径减小的方案。或者，还提出的方案为:在从相对于螺旋中心轴倾斜的方向施加载荷的螺旋弹簧中，使钢丝直径的较大部分与钢丝直径的较小部分沿螺旋中心轴方向交替形成。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1:日本专利特开2004-50906号公报
[0006]专利文献2:日本专利特开昭59-219534号公报
[0007]发明的公开
[0008]发明所要解决的技术问题
[0009]本发明人进行了使在独立型悬架装置中使用的压缩螺旋弹簧的应力实现均匀化的研宄。例如，在臂部件以枢轴为中心上下摆动的悬架装置中，以往提出了使靠近枢轴侧的钢丝直径减小或沿螺旋中心轴方向交替形成钢丝直径较大部分与钢丝直径较小部分的方案。但是，在这样的现有技术中，虽然根据臂部件上下移动时的臂部件的位置能够使钢丝的应力分布接近均匀化，但是，反之应力分布的偏差较大。
[0010]因此，本发明的目的在于提供能够使在独立型悬架装置中使用的压缩螺旋弹簧的应力分布接近均匀化的悬架装置以及悬架装置用压缩螺旋弹簧。
[0011]解决技术问题所采用的技术方案
[0012]本发明提供了一种独立型悬架装置，其设有:以支承在车体上的枢轴为中心沿竖直方向自由摆动的臂部件；设置在上述臂部件上的下侧的弹簧座；设置在该下侧的弹簧座上方的上侧的弹簧座；以及压缩螺旋弹簧，其设置在上述下侧的弹簧座与上述上侧的弹簧座之间，并且，在被压缩的状态下向下加载上述臂部件，其中，上述压缩螺旋弹簧的钢丝具有:大径钢丝部，其设置在接近上述枢轴一侧的位置且钢丝直径大于该钢丝的平均钢丝直径；小径钢丝部，其设置在远离上述枢轴一侧的位置且钢丝直径小于上述大径钢丝部的钢丝直径；以及钢丝直径在上述大径钢丝部与上述小径钢丝部之间连续变化的丝径变化部。
[0013]在一种实施方式中，上述臂部件为沿车体的前后方向延伸的纵臂，在该纵臂的前端设置有上述枢轴，将上述大径钢丝部设置在上述钢丝中接近上述枢轴一侧的位置，在远离上述枢轴一侧的位置设置有上述小径钢丝部。
[0014]另外，在一种实施方式中，上述下侧的弹簧座具有接近上述枢轴侧的第I弹簧承载部和远离上述枢轴侧的第2弹簧承载部，在上述压缩螺旋弹簧的全回弹状态下，上述第I弹簧承载部至上述上侧的弹簧座的距离小于上述第2弹簧承载部至上述上侧的弹簧座的距离，在该压缩螺旋弹簧的全压缩状态下，上述第I弹簧承载部至上述上侧的弹簧座的距离大于上述第2弹簧承载部至上述上侧的弹簧座的距离。
[0015]本发明的悬架装置用压缩螺旋弹簧设置在独立型悬架装置的下侧的弹簧座与上侧的弹簧座之间，其中，所述独立型悬架装置设有以支承在车体上的枢轴为中心沿竖直方向自由摆动的臂部件。该压缩螺旋弹簧具有以螺旋状成形的钢丝，该钢丝具有:大径钢丝部，其设置在接近上述枢轴一侧的位置且钢丝直径大于该钢丝的平均钢丝直径；小径钢丝部，其设置在远离上述枢轴一侧的位置且钢丝直径小于上述大径钢丝部的钢丝直径；以及钢丝直径在上述大径钢丝部与上述小径钢丝部之间连续变化的丝径变化部。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，通过使在独立型悬架装置中使用的压缩螺旋弹簧的应力分布接近均匀化，从而能够减轻悬架装置用压缩螺旋弹簧的重量，继而有助于实现装载有独立型悬架装置的车辆的轻量化。
【附图说明】
[0018]图1为立体图，其示意性地显示了设有涉及本发明的一种实施方式的独立型悬架装置的车辆的一部分。
[0019]图2为图1所示的独立型悬架装置的侧视图。
[0020]图3为该悬架装置的全回弹时的侧视图。
[0021]图4为该悬架装置的全压缩时的侧视图。
[0022]图5为立体图，其显示了在该悬架装置中使用的压缩螺旋弹簧的一个例子。
[0023]图6显示了图5所示的压缩螺旋弹簧距钢丝下端的距离与钢丝直径的关系。
【具体实施方式】
[0024]下面，参照图1?图6，说明涉及本发明的一种实施方式的独立型悬架装置。
[0025]图1显示了设置在车辆10后侧的左右一对纵臂式的悬架装置11。该悬架装置11为独立型悬架装置的一个例子。由于左右一对悬架装置11采用了彼此相同的结构，因此，之后以一个悬架装置11为代表进行说明。
[0026]图2为从车辆10的侧面观察悬架装置11的侧视图。该悬架装置11设有臂部件
20、压缩螺旋弹簧21、下侧的弹簧座22、上侧的弹簧座23、减振器24等。臂部件20起到纵臂的功能。压缩螺旋弹簧21起到悬架用弹簧的功能。下侧的弹簧座22设置在压缩螺旋弹簧21的下侧。上侧的弹簧座23设置在压缩螺旋弹簧21的上侧。
[0027]压缩螺旋弹簧21具有接近枢轴31侧的第I部分21a、远离枢轴31侧的第2部分21b。下侧的弹簧座22具有接近枢轴31侧的第I弹簧承载部22a、远离枢轴31侧的第2弹簧承载部22b。上侧的弹簧座23设置在下侧的弹簧座22的上方。
[0028]减振器24具有容纳油等液体的缸25、插入该缸25的杆26、盖部27、设置在缸25内部的阻尼力产生机构。减振器24的下端24a安装在臂部件20的减振器安装部20a上。减振器24的上端24b安装在车体上。
[0029]臂部件20通过枢轴(摆动轴)31，沿竖直方向可自由摆动地安装在作为车体一部分的臂安装部30(如图2?图4所示)上。即，该臂部件20的构成应确保通过以支承在车体上的枢轴31为中心沿竖直方向摆动，从而实现所谓的分开式前桥的摆动。
[0030]如图1所示，左右一对悬架装置11的各个臂部件20通过沿车辆10的宽度方向延伸的梁部件32相互结合。该梁部件32可以起到能够针对沿扭转方向施加的输入力产生反作用力的扭力梁的作用。在臂部件20上设置有车轴支承部33。在车轴支承部33上设置有安装轮胎的轮毂单元34。
[0031]下侧的弹簧座22设置在臂部件20上。臂部件20与下侧的弹簧座22能够相互一体沿竖直方向移动。上侧的弹簧座23设置在作为车体一部分的弹簧安装部35(如图2?图4所示)上。在图2中所示的X2为以枢轴31为中心的圆弧状的轨迹。下侧的弹簧座22相对于上侧的弹簧座23，沿圆弧状的轨迹X2，相对沿竖直方向摆动。
[0032]以在下侧的弹簧座22与上侧的弹簧座23之间被压缩的状态设置压缩螺旋弹簧
21。并且，该压缩螺旋弹簧21相对于车体，相对向下方加载臂部件20。压缩螺旋弹簧21的螺旋中心轴Xl沿竖直方向延伸。
[0033]图3为悬架装置11的全回弹时的侧视图，图4为悬架装置11的全压缩时的侧视图。在本说明书中，所谓“全回弹”是指:在提升车辆10的车体时，压缩螺旋弹簧21因车轮等的簧下重量而最大延伸的状态。与此相比，所谓“全压缩”为在将压缩螺旋弹簧21安装在车辆10上的状态下，压缩螺旋弹簧21因从车体上方施加的载荷而最大压缩的状态。
[0034]若臂部件20以枢轴31为中心沿竖直方向摆动，则减振器24伸缩。因此，缸25内的阻尼力产生机构起作用，从而阻碍杆26的运动。结果，抑制臂部件20的竖直方向的运动。即，压缩螺旋弹簧21与减振器24对应上下摆动的臂部件20的位置(高度)伸缩。
[0035]在臂部件20以枢轴31为中心沿竖直方向摆动时，作为移动侧的下侧弹簧座22的姿态(倾斜)相对于上侧的弹簧座23变化。例如，在图3所示的全回弹状态下，从下侧的弹簧座22的第I弹簧承载部22a至上侧的弹簧座23的距离小于从下侧的弹簧座22的第2弹簧承载部22b至上侧的弹簧座23的距离。
[0036]但是，在图4所示的全压缩的状态下，从下侧的弹簧座22的第I弹簧承载部22a至上侧的弹簧座23的距离大于从第2弹簧承载部22b至上侧的弹簧座23的距离。因此，压缩螺旋弹簧21在从全回弹状态随着压缩载荷增加而越发接近全压缩的情况下，第2部分21b的压缩量越大于第I部分21a的压缩量。
[0037]图5显示了在压缩螺旋弹簧21上没有施加压缩载荷的状态(所谓自由状态)。在本说明书中，将压缩螺旋弹簧21在自由状态下的长度称为自由长度。若在压缩螺旋弹簧21上施加沿螺旋中心轴Xl的载荷，则压缩螺旋弹簧21沿长度比自由长度变短的方向被压缩并挠曲。
[0038]压缩螺旋弹簧21具有以螺旋形成形的钢丝(弹簧线)40。钢丝40由弹簧钢制成，其断面为圆形。压缩螺旋弹簧21的一个例子为圆筒螺旋弹簧。但是，根据悬架装置的规格，也可以使用圆柱形螺旋弹簧(日文3形3 <)、鼓形螺旋弹簧、锥形螺旋弹簧、不等螺距螺旋弹簧或在自由状态下预先产生主体弯曲的螺旋弹簧等各种形式的压缩螺旋弹費。
[0039]虽然对作为钢丝40的材料的弹簧钢的种类没有特别限定，但是，可以采用例如依据美国“汽车工程学会(Society of Automotive Engineers) ” 的 SAE9254。SAE9254 的化学成分(质量％ )为 C:0.51 ?0.59,Si:1.20 ?1.60,Mn:0.60 ?0.80,Cr:0.60 ?0.80、S:最大0.040、P:最大0.030、残余物Fe。作为钢种的其他例子，可以采用依据JIS(日本工业标准)的SUP7或除此之外的钢种。在钢丝40的材料中使用高耐腐蚀性弹簧钢时的化学成分(质量％ )为 C:0.41、Si:1.73, Mn:0.17, N1:0.53, Cr:1.05、V:0.163, T1:0.056、Cu:0.21、残余物 Fe。