懸架裝置以及懸架裝置用壓縮螺旋彈簧的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于汽車等車輛的獨立型懸架裝置以及懸架裝置用壓縮螺旋彈簧。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中披露了在汽車等車輛的懸架機構部中使用的獨立型懸架裝置。這種懸架裝置設有臂部件、起到懸架彈簧功能的壓縮螺旋彈簧、下側的彈簧座、上側的彈簧座、抑制上述臂部件的上下移動的減振器等。通過設置在車體上的樞軸，將上述臂部件支承成可沿豎直方向自由擺動。上述下側的彈簧座設置在上述壓縮螺旋彈簧的下側。上述上側的彈簧座設置在上述壓縮螺旋彈簧的上側。
[0003]在本領域，從減輕車輛重量的觀點出發，非常期望減輕懸架裝置用壓縮螺旋彈簧的重量。對于懸架裝置用壓縮螺旋彈簧而言，已知的是在被施加載荷的狀態下在鋼絲各個部分上產生的應力一般不是一定的。為了使這種壓縮螺旋彈簧實現輕量化，有效的方式是使鋼絲的應力分布盡可能接近均勻(平緩)。作為使壓縮螺旋彈簧的應力分布均勻的一種手段，如在專利文獻2中記載的那樣，提出了使鋼絲直徑在鋼絲的I圈之間變化的方案。提出了在例如外力作用點沿螺旋直徑方向偏移的螺旋彈簧中，使偏移側的鋼絲直徑減小的方案。或者，還提出的方案為:在從相對于螺旋中心軸傾斜的方向施加載荷的螺旋彈簧中，使鋼絲直徑的較大部分與鋼絲直徑的較小部分沿螺旋中心軸方向交替形成。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻1:日本專利特開2004-50906號公報
[0006]專利文獻2:日本專利特開昭59-219534號公報
[0007]發明的公開
[0008]發明所要解決的技術問題
[0009]本發明人進行了使在獨立型懸架裝置中使用的壓縮螺旋彈簧的應力實現均勻化的研宄。例如，在臂部件以樞軸為中心上下擺動的懸架裝置中，以往提出了使靠近樞軸側的鋼絲直徑減小或沿螺旋中心軸方向交替形成鋼絲直徑較大部分與鋼絲直徑較小部分的方案。但是，在這樣的現有技術中，雖然根據臂部件上下移動時的臂部件的位置能夠使鋼絲的應力分布接近均勻化，但是，反之應力分布的偏差較大。
[0010]因此，本發明的目的在于提供能夠使在獨立型懸架裝置中使用的壓縮螺旋彈簧的應力分布接近均勻化的懸架裝置以及懸架裝置用壓縮螺旋彈簧。
[0011]解決技術問題所采用的技術方案
[0012]本發明提供了一種獨立型懸架裝置，其設有:以支承在車體上的樞軸為中心沿豎直方向自由擺動的臂部件；設置在上述臂部件上的下側的彈簧座；設置在該下側的彈簧座上方的上側的彈簧座；以及壓縮螺旋彈簧，其設置在上述下側的彈簧座與上述上側的彈簧座之間，并且，在被壓縮的狀態下向下加載上述臂部件，其中，上述壓縮螺旋彈簧的鋼絲具有:大徑鋼絲部，其設置在接近上述樞軸一側的位置且鋼絲直徑大于該鋼絲的平均鋼絲直徑；小徑鋼絲部，其設置在遠離上述樞軸一側的位置且鋼絲直徑小于上述大徑鋼絲部的鋼絲直徑；以及鋼絲直徑在上述大徑鋼絲部與上述小徑鋼絲部之間連續變化的絲徑變化部。
[0013]在一種實施方式中，上述臂部件為沿車體的前后方向延伸的縱臂，在該縱臂的前端設置有上述樞軸，將上述大徑鋼絲部設置在上述鋼絲中接近上述樞軸一側的位置，在遠離上述樞軸一側的位置設置有上述小徑鋼絲部。
[0014]另外，在一種實施方式中，上述下側的彈簧座具有接近上述樞軸側的第I彈簧承載部和遠離上述樞軸側的第2彈簧承載部，在上述壓縮螺旋彈簧的全回彈狀態下，上述第I彈簧承載部至上述上側的彈簧座的距離小于上述第2彈簧承載部至上述上側的彈簧座的距離，在該壓縮螺旋彈簧的全壓縮狀態下，上述第I彈簧承載部至上述上側的彈簧座的距離大于上述第2彈簧承載部至上述上側的彈簧座的距離。
[0015]本發明的懸架裝置用壓縮螺旋彈簧設置在獨立型懸架裝置的下側的彈簧座與上側的彈簧座之間，其中，所述獨立型懸架裝置設有以支承在車體上的樞軸為中心沿豎直方向自由擺動的臂部件。該壓縮螺旋彈簧具有以螺旋狀成形的鋼絲，該鋼絲具有:大徑鋼絲部，其設置在接近上述樞軸一側的位置且鋼絲直徑大于該鋼絲的平均鋼絲直徑；小徑鋼絲部，其設置在遠離上述樞軸一側的位置且鋼絲直徑小于上述大徑鋼絲部的鋼絲直徑；以及鋼絲直徑在上述大徑鋼絲部與上述小徑鋼絲部之間連續變化的絲徑變化部。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，通過使在獨立型懸架裝置中使用的壓縮螺旋彈簧的應力分布接近均勻化，從而能夠減輕懸架裝置用壓縮螺旋彈簧的重量，繼而有助于實現裝載有獨立型懸架裝置的車輛的輕量化。
【附圖說明】
[0018]圖1為立體圖，其示意性地顯示了設有涉及本發明的一種實施方式的獨立型懸架裝置的車輛的一部分。
[0019]圖2為圖1所示的獨立型懸架裝置的側視圖。
[0020]圖3為該懸架裝置的全回彈時的側視圖。
[0021]圖4為該懸架裝置的全壓縮時的側視圖。
[0022]圖5為立體圖，其顯示了在該懸架裝置中使用的壓縮螺旋彈簧的一個例子。
[0023]圖6顯示了圖5所示的壓縮螺旋彈簧距鋼絲下端的距離與鋼絲直徑的關系。
【具體實施方式】
[0024]下面，參照圖1?圖6，說明涉及本發明的一種實施方式的獨立型懸架裝置。
[0025]圖1顯示了設置在車輛10后側的左右一對縱臂式的懸架裝置11。該懸架裝置11為獨立型懸架裝置的一個例子。由于左右一對懸架裝置11采用了彼此相同的結構，因此，之后以一個懸架裝置11為代表進行說明。
[0026]圖2為從車輛10的側面觀察懸架裝置11的側視圖。該懸架裝置11設有臂部件
20、壓縮螺旋彈簧21、下側的彈簧座22、上側的彈簧座23、減振器24等。臂部件20起到縱臂的功能。壓縮螺旋彈簧21起到懸架用彈簧的功能。下側的彈簧座22設置在壓縮螺旋彈簧21的下側。上側的彈簧座23設置在壓縮螺旋彈簧21的上側。
[0027]壓縮螺旋彈簧21具有接近樞軸31側的第I部分21a、遠離樞軸31側的第2部分21b。下側的彈簧座22具有接近樞軸31側的第I彈簧承載部22a、遠離樞軸31側的第2彈簧承載部22b。上側的彈簧座23設置在下側的彈簧座22的上方。
[0028]減振器24具有容納油等液體的缸25、插入該缸25的桿26、蓋部27、設置在缸25內部的阻尼力產生機構。減振器24的下端24a安裝在臂部件20的減振器安裝部20a上。減振器24的上端24b安裝在車體上。
[0029]臂部件20通過樞軸(擺動軸)31，沿豎直方向可自由擺動地安裝在作為車體一部分的臂安裝部30(如圖2?圖4所示)上。即，該臂部件20的構成應確保通過以支承在車體上的樞軸31為中心沿豎直方向擺動，從而實現所謂的分開式前橋的擺動。
[0030]如圖1所示，左右一對懸架裝置11的各個臂部件20通過沿車輛10的寬度方向延伸的梁部件32相互結合。該梁部件32可以起到能夠針對沿扭轉方向施加的輸入力產生反作用力的扭力梁的作用。在臂部件20上設置有車軸支承部33。在車軸支承部33上設置有安裝輪胎的輪轂單元34。
[0031]下側的彈簧座22設置在臂部件20上。臂部件20與下側的彈簧座22能夠相互一體沿豎直方向移動。上側的彈簧座23設置在作為車體一部分的彈簧安裝部35(如圖2?圖4所示)上。在圖2中所示的X2為以樞軸31為中心的圓弧狀的軌跡。下側的彈簧座22相對于上側的彈簧座23，沿圓弧狀的軌跡X2，相對沿豎直方向擺動。
[0032]以在下側的彈簧座22與上側的彈簧座23之間被壓縮的狀態設置壓縮螺旋彈簧
21。并且，該壓縮螺旋彈簧21相對于車體，相對向下方加載臂部件20。壓縮螺旋彈簧21的螺旋中心軸Xl沿豎直方向延伸。
[0033]圖3為懸架裝置11的全回彈時的側視圖，圖4為懸架裝置11的全壓縮時的側視圖。在本說明書中，所謂“全回彈”是指:在提升車輛10的車體時，壓縮螺旋彈簧21因車輪等的簧下重量而最大延伸的狀態。與此相比，所謂“全壓縮”為在將壓縮螺旋彈簧21安裝在車輛10上的狀態下，壓縮螺旋彈簧21因從車體上方施加的載荷而最大壓縮的狀態。
[0034]若臂部件20以樞軸31為中心沿豎直方向擺動，則減振器24伸縮。因此，缸25內的阻尼力產生機構起作用，從而阻礙桿26的運動。結果，抑制臂部件20的豎直方向的運動。即，壓縮螺旋彈簧21與減振器24對應上下擺動的臂部件20的位置(高度)伸縮。
[0035]在臂部件20以樞軸31為中心沿豎直方向擺動時，作為移動側的下側彈簧座22的姿態(傾斜)相對于上側的彈簧座23變化。例如，在圖3所示的全回彈狀態下，從下側的彈簧座22的第I彈簧承載部22a至上側的彈簧座23的距離小于從下側的彈簧座22的第2彈簧承載部22b至上側的彈簧座23的距離。
[0036]但是，在圖4所示的全壓縮的狀態下，從下側的彈簧座22的第I彈簧承載部22a至上側的彈簧座23的距離大于從第2彈簧承載部22b至上側的彈簧座23的距離。因此，壓縮螺旋彈簧21在從全回彈狀態隨著壓縮載荷增加而越發接近全壓縮的情況下，第2部分21b的壓縮量越大于第I部分21a的壓縮量。
[0037]圖5顯示了在壓縮螺旋彈簧21上沒有施加壓縮載荷的狀態(所謂自由狀態)。在本說明書中，將壓縮螺旋彈簧21在自由狀態下的長度稱為自由長度。若在壓縮螺旋彈簧21上施加沿螺旋中心軸Xl的載荷，則壓縮螺旋彈簧21沿長度比自由長度變短的方向被壓縮并撓曲。
[0038]壓縮螺旋彈簧21具有以螺旋形成形的鋼絲(彈簧線)40。鋼絲40由彈簧鋼制成，其斷面為圓形。壓縮螺旋彈簧21的一個例子為圓筒螺旋彈簧。但是，根據懸架裝置的規格，也可以使用圓柱形螺旋彈簧(日文3形3 <)、鼓形螺旋彈簧、錐形螺旋彈簧、不等螺距螺旋彈簧或在自由狀態下預先產生主體彎曲的螺旋彈簧等各種形式的壓縮螺旋彈費。
[0039]雖然對作為鋼絲40的材料的彈簧鋼的種類沒有特別限定，但是，可以采用例如依據美國“汽車工程學會(Society of Automotive Engineers) ” 的 SAE9254。SAE9254 的化學成分(質量％ )為 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、殘余物Fe。作為鋼種的其他例子，可以采用依據JIS(日本工業標準)的SUP7或除此之外的鋼種。在鋼絲40的材料中使用高耐腐蝕性彈簧鋼時的化學成分(質量％ )為 C:0.41、Si:1.73, Mn:0.17, N1:0.53, Cr:1.05、V:0.163, T1:0.056、Cu:0.21、殘余物 Fe。