BRPI1012220B1

BRPI1012220B1 - Mola de compressão em espiral, dispositivo de fabricação para uma mola em espiral e método para a produção de uma mola em espiral

Info

Publication number: BRPI1012220B1
Application number: BRPI1012220-6A
Authority: BR
Inventors: Toshio Hamano; Hideki Okada; Kenji Yamamotoya
Original assignee: Nhk Spring Co., Ltd
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2020-08-11
Also published as: ES2615885T3; BRPI1012220A2; US8695956B2; WO2010113661A1; US20120013059A1; JP5322744B2; EP2416031B1; KR101332133B1; JP2010242835A; EP2416031A1; CN102388232A; KR20110121724A; CN102388232B; EP2416031A4

Abstract

mola de compressão em espiral e dispositivo de fabricação e método para a produção de uma mola em espiral uma deformação por flexão que excede um limite elástico é aplicada mediante o enrolamento de um material para uma mola em espiral em um mandril a uma temperatura na qual um retorno da mola ocorre. o bobinamento é executado simultaneamente com a aplicação da deformação por flexão, e a carga é removida depois do bobinamento. essa mola inclui uma região de superfície externa (w3) que tem uma tensão de compressão residual e uma região de redução de tensão de compressão (w4) em que a tensão de compressão residual é reduzida a partir da região de superfície externa (w3) em direção ao centro do material. uma porção de alteração de tensão ( p1) em que uma alteração da tensão de compressão residual em uma tensão de tração residual ocorre existe entre a região de superfície externa (w3) e o centro do material. ademais, a mola inclui uma porção de pico de tensão de tração (p2), uma região de redução de tensão de tração (w5) , e uma região de superfície interna (w6) . a região de superfície interna (w6) tem a tensão de tração ou de compressão residual que tem um valor absoluto menor que aquela da região de superfície externa (w3) .

Description

Campo Técnico

[0001] Esta invenção refere-se a uma mola de compressão em espiral usada como, por exemplo, uma mola de suspensão de veiculo ou similar e um dispositivo de fabricação e um método para a produção para uma mola em espiral.

Antecedentes da Invenção

[0002] Dispositivos de fabricação que fabricam molas em espiral através de formação quente ou fria de materiais são conhecidos como dispositivos de fabricação de mola em espiral. Um dispositivo de enrolamento a quente é exposto no Documento de Patente 1 descrito abaixo. Este dispositivo de enrolamento compreende um mandril no qual um material aquecido é enrolado e um mecanismo de guia que guia o material de modo que o material é enrolado em um passo predeterminado. A porção de extremidade distal do material é seguro na placa por um mecanismo de travamento fixado ao mandril. Estas partes do material (não tendo sido enroladas no mandril ainda) que não sejam a porção de extremidade distai estão em um estado livre sem restrição. O material é formado em espiral sendo enrolado no mandril. A mola em espiral formada é sujeitada ao tratamento por calor, tal como arrefecimento brusco, têmpera, etc. Uma tensão de compressão residual é produzida na superficie da mola pelo processo de grenalhagem (shot peening) depois do tratamento por calor.

[0003] Com a finalidade de fabricar uma mola em espiral com um diâmetro relativamente pequeno, um dispositivo de enrolamento é usado de modo que um material é enrolado a frio em um mandril. Em uma mola em espiral formada a frio, a tensão de compressão residual é gerada no lado externo de uma curva da mola pelo retorno da mola, e a tensão de tração residual é gerada no lado de dentro da curva da mola. A tensão de tração residual afeta de modo adverso a durabilidade da mola em espiral. Se necessário, então, a tensão de tração residual na superfície dentro da curva é reduzida ou a tensão de compressão residual é produzida na superfície pelo recozimento para alivio de tensão ou grenalhagem. Documento de técnica anterior Documento de Patente Documento de Patente 1: Pedido de patente japonês Publicação KOKAI No. 61-20641 Descrição da Invenção Problema a ser resolvido pela Invenção

[0004] É importante que uma mola em espiral usada como uma mola de suspensão de veiculo tenha um peso reduzido e durabilidade melhorada para suportar uma aplicação de tensão maior. A durabilidade de uma mola de compressão em espiral, que é projetada para repetir a deformação elástica, é consideravelmente influenciada pela tensão produzida durante a deformação. É conhecido, em particular, que quanto mais baixo a tensão de tração na superfície da mola, mais a durabilidade da mola é melhorada. Consequentemente, tal método é adotado de modo que a durabilidade da mola seja melhorada pela aplicação prévia de tensão de compressão residual na superfície da mola. Um exemplo tipico desse método é a grenalhagem.

[0005] No entanto, esse método convencional requer o equipamento e um processo para o processo de grenalhagem independente de enrolamento (processamento plástico). Isso resulta em um aumento nos custos do produto. Não é fácil, ademais, produzir tensão de compressão residual suficiente no lado da superfície interna da mola em espiral pelo processo de grenalhagem. Se possível, então, é esperado que o processo de grenalhagem seja omitido.

Meios para Resolver o Problema

[0006] Os inventores desta invenção propuseram controlar a distribuição de tensão residual depois de trabalhar por um nivel preferencial pela aplicação intencional de cargas, tal como cargas de tração e torcionais, assim como cargas necessárias para o processamento plástico original (enrolamento) durante um processamento plástico a frio para a mola. O ponto especial é confinar a tensão de tração residual que afeta de modo adverso o desempenho de durabilidade da mola na região da superfície da mola para o interior da mola.

[0007] O objetivo da presente invenção é o de fornecer uma mola de compressão em espiral tendo tensão residual preferencial para o melhoramento do desempenho de durabilidade e um dispositivo de fabricação de mola em espiral e método para a produção.

[0008] A presente invenção é uma mola de compressão em espiral, que é formada pela flexão em espiral de um material de mola em formato de haste e compreende uma região de superficie externa, região de redução de tensão de compressão, porção de alteração de tensão, porção de pico de tensão de tração, região de redução de tensão de tração, e região de superficie interna. A região de superficie externa compreende uma superficie no lado externo de uma curva da mola em espiral e tem uma tensão de compressão residual. Na região de redução de tensão de compressão, a tensão de compressão residual é reduzida da região de superficie externa em direção ao centro do material. A porção de alteração de tensão existe entre a região de superficie externa e o centro do material e envolve uma alteração de uma tensão de compressão residual para uma tensão de tração residual. A porção de pico de tensão de tração existe entre a porção de alteração de tensão e o centro do material e envolve uma tensão de tração residual máxima. Na região de redução de tensão de tração, a tensão de tração residual é reduzida da porção de pico de tensão de tração em direção ao interior da curva da mola em espiral. A região de superficie interna compreende uma superficie no interior da curva e tem uma tensão de tração residual ou uma tensão de compressão residual com um valor absoluto menor que o da tensão de compressão residual da região de superficie externa.

[0009] Um dispositivo de fabricação de uma mola em espiral da presente invenção compreende um mandril, um mecanismo de fixação de material, mecanismo de acionamento de mandril, mecanismo de aplicação de tensão, um mecanismo de movimento e um controlador. O mandril tem uma superficie periférica externa correspondendo à mola em espiral a ser formada. 0 mecanismo de fixação de material prende uma porção de extremidade distal de um material de mola em formato de haste ao mandril. 0 mecanismo de acionamento de mandril gira o mandril em uma direção fixa, através disso enroscando em espiral o material no mandril e produzindo uma deformação por flexão excedendo um limite elástico. 0 mecanismo de aplicação de tensão aplica uma carga de tração e/ou torcional para o material enrolado no mandril simultaneamente com a deformação por flexão. 0 mecanismo de movimento move relativamente o mecanismo de aplicação de tensão ao longo de um eixo do mandril em associação com a rotação do mandril. 0 controlador controla a carga de tração ou torcional aplicada pelo mecanismo de aplicação de tensão, com base nos dados anteriormente inseridos.

[0010] Ademais, um método para a produção para uma mola em espiral da presente invenção compreende um processo de flexão, processo de aplicação de tensão, e processo de descarga. No processo de flexão, a deformação por flexão excedendo um limite elástico é produzida pelo enroscar em espiral de um material de mola em formato de haste em um mandril em uma temperatura que não seja maior que a formação a frio ou uma temperatura de transformação Ai (ou transformação de pearlita). No processo de aplicação de tensão, uma carga de tração e/ou torcional é aplicada ao material simultaneamente com a deformação por flexão. No processo de descarga, uma tensão de compressão residual é deixada em uma superfície do material no lado externo de uma curva pela remoção da carga, de tal maneira que o material é desengatado do mandril depois da tensão ser aplicada ao material, e uma tensão de tração residual ou uma tensão de compressão residual, que tem um valor absoluto menor que o da tensão de compressão residual no lado externo da dobra, é produzida em uma superficie do material no lado de dentro da dobra. Se necessário, a mola em espiral pode ser submetido a grenalhagem depois do processo de descarga.

Efeito da Invenção

[0011] De acordo com a presente invenção, a tensão de tração residual ou a tensão de compressão residual, cujo valor absoluto é menor que o da tensão de compressão residual no lado externo da dobra, pode ser produzida no interior da curva conforme a mola em espiral é processada plasticamente (ou enrolada) . Então, a durabilidade da mola de compressão em espiral pode ser melhorada. De acordo com a presente invenção, o processo de grenalhagem pode ser reduzido ou omitido, de modo que a simplificação dos processos de fabricação e equipamento de fabricação para uma mola em espiral, a redução do custo de fabricação, etc., podem ser alcançadas.

Breve Descrição dos Desenhos

[0012] A Figura 1 é uma vista em planta de um dispositivo de fabricação de mola em espiral de acordo com uma realização desta invenção;

[0013] A Figura 2 é um diagrama mostrando a tensão gerada quando a deformação por flexão é aplicada em uma região elástica de um material e tensão residual;

[0014] A Figura 3 é um diagrama mostrando a tensão gerada quando há deformação por flexão além da região elástica é aplicada ao material e tensão residual;

[0015] A Figura 4 é um diagrama mostrando a tensão gerada quando há deformação por flexão além da região elástica e uma carga de tração é aplicada ao material e tensão residual;

[0016] A Figura 5 é um diagrama mostrando a tensão gerada quando uma carga de tração maior do que a mostrada na Figura 4 é aplicada ao material e tensão residual;

[0017] A Figura 6 é um diagrama mostrando a tensão gerada quando a carga de tração é ainda maior do que a mostrada na Figura 5 é aplicada ao material e tensão residual;

[0018] A Figura 7 é um diagrama mostrando a tensão gerada quando há deformação por flexão além da região elástica e carga torcional são aplicadas ao material e tensão residual; e

[0019] A Figura 8 é um diagrama mostrando a tensão gerada quando a deformação por flexão além da região elástica e cargas de tração e torcionais são aplicadas ao material e tensão residual.

Melhor Modo para a Execução da Invenção

[0020] Um dispositivo de fabricação de mola em espiral de acordo com uma realização da presente invenção irá ser agora descrito com referência a Figura 1.

[0021] Um dispositivo de fabricação de mola em espiral 10 mostrado na Figura 1 compreende um mandril 11 para o enrolamento de uma mola de compressão em espiral W em uma temperatura (quente ou fria) que não seja maior que a temperatura de transformação Ai. Enquanto um exemplo do mandril 11 é colunar, este pode ser de outro formato, tal como cônico. Um material W1 da mola de compressão em espiral W é enrolado em espiral no mandril 11. 0 material (material de mola) W1 consiste principalmente de aço de mola e é em formato de haste. A seção transversal do material Wi pode ser perfeitamente circular ou de um formato combinando uma pluralidade de arcos circulares, tal como uma elipse ou de forma oval.

[0022] Uma porção de extremidade 11a do mandril 11 é apoiada de modo giratório por um detentor de mandril 15. O detentor de mandril 15 é montado em uma base móvel 16. A base móvel 16 é móvel ao longo da guia 17 na direção indicada por uma seta XI na Figura 1. O detentor de mandril 15 e a base móvel 16 são reciprocados na direção da seta XI por um mecanismo de cilindro 18.

[0023] A outra porção de extremidade 11b do mandril 11 é mantida de forma removível por uma cabeça acionadora de mandril 20. A cabeça acionadora de mandril 20 é girada por um motor 24 através de um mecanismo de engrenagem de redução 21, freio 22, garra 23, etc. O mandril 11 gira na direção indicada pela seta RI na Figura 1. O mecanismo de engrenagem de redução 21 compreende um primeiro detector 25 para detectar o ângulo rotacional da cabeça acionadora de mandril 20. O mecanismo de engrenagem de redução 21, freio 22, garra 23, motor 24, etc., constituem um mecanismo de acionamento de mandril 28 para girar o mandril 11.

[0024] A cabeça acionadora de mandril 20 compreende uma placa 30 que funciona como um mecanismo fixador de material. A placa 30 é movida radialmente em relação ao mandril 11 por um mecanismo de cilindro 31. Uma porção de extremidade distal W2 do material W1 é fixado pela placa 30. Se o mandril 11 é girado na direção da seta RI (Figura 1) pelo mecanismo de acionamento de mandril 28, o material W1 é enrolado em espiral no mandril 11. Então, o material W1 se move na direção indicada pela seta F em direção ao mandril 11 conforme este gira na direção indicada por uma seta R2 em torno de seu próprio eixo.

[0025] Um mecanismo de aplicação de tensão 40 é disposto ao lado do mandril 11. O mecanismo de aplicação de tensão 40 é configurado para ser capaz de aplicar uma carga de tração ou torcional ao material W1 enrolado no mandril 11.

[0026] Por exemplo, o mecanismo de aplicação de tensão 40 compreende a mecanismo gerador de torque, mecanismo de freio, etc. O mecanismo gerador de torque aplica uma carga torcional ao material W1 pela restrição do material W1 de girar na direção da seta R2. O mecanismo de freio aplica uma carga de tração ao material W1 freiando e prevenindo que o material W1 se mova na direção da seta F. O mecanismo de aplicação de tensão 40 pode incorporar um mecanismo gerador de torque configurado para torcer positivamente o material W1 e um mecanismo de tração configurado para puxar positivamente o material W1.

[0027] O mecanismo de aplicação de tensão 40 é montado em uma mesa móvel 41. Quando uma rosca de alimentação 42 gira, a mesa móvel 41 reciproca ao longo de um eixo X do mandril 11 (ou na direção indicada por uma seta X2 na Figura 1) ao longo de um guia 43. A rosca de alimentação 42 é girada por um servomotor 45 como um exemplo de um atuador. Enquanto um exemplo de servomotor 45 é um servomotor DC, um servomotor AC, motor de pulso, servomotor hidráulico, etc., pode ser usado ao invés disto.

[0028] O ângulo rotacional da rosca de alimentação 42 é detectado por um segundo detector 46. Baseado no ângulo rotacional detectado pelo segundo detector 46, a posição da mesa móvel 41 é registrada a entrada em um contador 47. Uma entrada de sinal para o contador 47 é respondida para o servomotor 45 através de um amplificador servo 48. Um mecanismo de movimento 50 move o mecanismo de aplicação de tensão 40 ao longo do eixo X do mandril 11. O mecanismo de movimento 50 compreende a rosca de alimentação 42 e o servomotor 45.

[0029] Um controlador 60 é usado para controlar o mecanismo de acionamento de mandril 28, o servomotor 45, e o mecanismo de aplicação de tensão 40. O controlador 60 é formado de um processador de dados tal como um computador que funcione como meios de controle. O controlador 60 é suprido com um sinal do primeiro detector 25, que é um sinal no ângulo rotacional da cabeça acionadora de mandril 20. Os dados da mola em espiral W são previamente enviados para o controlador 60. A posição (na direção da seta X2) do mecanismo de aplicação de tensão 40 é controlado como o mecanismo de acionamento de mandril 28 e o servomotor 45 são controlados com base nestes dados, no ângulo rotacional da cabeça acionadora de mandril 20, etc. Uma unidade acionadora de garra/de freio 61 é conectada ao controlador 60. Uma unidade acionadora de garra/de freio 61 ativa o freio 22 e garra 23 em um tempo predeterminado.

[0030] A seguir há uma descrição da operação do dispositivo de fabricação de mola em espiral 10.

[0031] O material W1 da mola em espiral W é passado através do mecanismo de aplicação de tensão 40 e direcionado para o mandril 11. A temperatura do material W1 não é maior que a temperatura de formação fria ou quente, que é a temperatura de transformação Ai do aço de mola. A temperatura que não seja maior que a temperatura de transformação Ai é uma temperatura de material na qual o retorno da mola ocorre. A porção de extremidade distai W2 do material W1 é inserida entre o mandril 11 e a placa 30. Se um sinal de inicio é entregue para o controlador 60, o mecanismo de cilindro 31 é ativado, e, portanto, a porção de extremidade distai W2 do material W1 é fixada pela placa 30.

[0032] Então, a garra 23 é ativada de modo que a energia do motor 24 seja transmitida para a cabeça acionadora de mandril 20 através do mecanismo de engrenagem de redução 21, e, portanto, o mandril 11 gira na direção da seta RI. O ângulo rotacional da cabeça acionadora de mandril 20 é detectado pelo primeiro detector 25. É dada a entrada de um sinal detectado para o controlador 60. O controlador 60 é previamente carregado com dados no ângulo do passo da mola em espiral W e os dados sobre as cargas torcionais e de tração para o mecanismo de aplicação de tensão 40 por um método predeterminado (por exemplo, entrada de teclado, meio de gravação, etc.). Conforme o mecanismo de aplicação de tensão 40 é controlado com base nesses dados, o material W1 é sujeito para a deformação por flexão, e ao mesmo tempo, um torque torcional e uma carga de tração são aplicados no material W1. Ademais, o servomotor 45 produz rotação de modo que o mecanismo de aplicação tensão 40 se mova na direção da seta X2, e, portanto o passo da mola em espiral W é formado correspondendo ao ângulo rotacional do mandril 11.

[0033] Quando o material W1 termina de ser enrolado no mandril 11, um sinal é entregue para a unidade acionadora de garra/de freio 61 por um controlador 60, e, portanto o mandril 11 para de girar. Ademais, o servomotor 45 executa uma operação de retorno de modo que o mecanismo de aplicação de tensão 40 retorna a sua posição original. Ao mesmo tempo, o mecanismo de cilindro 18 é energizado de modo que o detentor de mandril 15 se move para a direita na Figura 1. Por isso, permite-se que a mola em espiral W seja desengrenada do mandril 11. Depois a mola em espiral W é desengrenada, o mandril 11 é movido novamente ao longo do eixo X pelo mecanismo de cilindro 18, e, portanto a porção de extremidade 11b do mandril 11 é ajustada na cabeça acionadora de mandril 20 .

[0034] No processamento plástico (ou enrolamento) da mola em espiral W, um processo de aplicação de tensão é executado junto com a flexão. No processo de aplicação de tensão, o mecanismo de aplicação tensão 40 aplica uma carga de tração e/ou torcional na mola em espiral W. Por meio dessa carga, tensões residuais diferentes daquelas obtidos quando uma deformação normal é aplicada podem ser produzidas no lado externo e de dentro da curva da mola em espiral W depois de um processo de descarga. Segue-se uma descrição da tensão residual produzida na mola em espiral W pelo mecanismo de aplicação tensão 40.

[0035] Em cada uma das Figuras de 2 a 8, a abscissa representa a posição de uma seção transversal radial do material. Se a seção transversal do material é perfeitamente circular, o centro da abscissa é o centro da seção transversal, isto é, o centro do material. Embora a seção transversal do material seja considerada como perfeitamente circular na descrição a seguir, o mesmo se aplica ao caso em que a seção transversal tem um formato (por exemplo, uma elipse ou oval) que não seja o formato de um circulo perfeito.

[0036] Nas Figuras de 2 a 8, a ordenada representa tensões principais. Baseado em estudos convencionais da mecânica dos materiais, as tensões principais positivos (+) e negativos (-) são considerados com sendo de tração e de compressão, respectivamente. Na descrição que se segue, o lado esquerdo da abscissa em cada uma das Figuras de 2 a 8 é considerado como o lado externo da dobra, e o lado direto como o lado de dentro.

[0037] A linha completa A em cada uma das Figuras de 2 a 8 representa uma distribuição de tensão obtida quando a deformação por flexão é aplicada. Uma linha reta em diagonal B representa o grau de inflexibilidade para a energia elástica interna minima alcançada quando a carga causada por flexão é removida. Então, a diferença entre a tensão (linha completa A) causada pela flexão e o nivel da linha reta B permanece como a tensão residual na mola em espiral formada. A linha tracejada pontilhada C em cada uma das Figuras de 2 a 8 representa a tensão residual. As linhas de corrente superior e inferior Dl e D2 em cada uma das Figuras de 2 a 8 representam os limites elásticos. A tensão no material nunca excede esse valor não importando o tempo da deformação por flexão.

[0038] A Figura 2 mostra distribuições de tensão obtidas durante as operações de flexão e de inflexibilidade em uma região elástica. A tensão gerada quando a deformação por flexão é aplicada é menor que os limites elásticos Dl e D2. Consequentemente, a distribuição de tensão A obtida quando a deformação por flexão é aplicada é retratada por uma linha reta, que é coincidente com a linha reta B a retornar depois da descarga. Então, a tensão residual C depois da descarga é zero.

[0039] A mesma consideração pode ser aplicada em um caso envolvendo processamento plástico. Nesse caso, no entanto, a parte de fora e a parte de dentro da curva estão parcialmente em uma região plástica, de modo que o estado original não pode ser completamente restaurado mesmo depois de a carga de flexão ser removida. A Figura 3 mostra uma distribuição de tensão para esse caso. Embora retorno da mola ocorra de modo que a energia elástica seja minimizada depois da descarga, a tensão elástica permanece por causa da distribuição interna de tensão. Isso gera a tensão residual. Conforme mostrado na Figura 3, a "tensão de compressão residual" permanece próximo a superficie no lado externo da dobra, e a "tensão de tração residual" permanece próximo a superficie dentro da dobra.

[0040] Um fenômeno interessante ocorre se uma carga de tração é aplicada para trabalhar no processo de aplicação tensão ao mesmo tempo com a deformação por flexão excedendo os limites elásticos. A Figura 4 mostra uma distribuição de tensão para esse caso. Conforme mostrado na Figura 4, a distribuição de tensão de flexão A muda na direção para cima quando a carga de tensão é aplicada. Desde que a tensão alcance seu pico no valor dos limites elásticos Dl e D2, no entanto, o balanço entre as regiões plásticas no lado externo e interno da curva se altera.

[0041] O processo de descarga é executado desengrenando o material W1 do mandril 11 depois que o processo de aplicação de tensão é executado. A Figura 4 mostra a tensão residual C gerada depois que as cargas (cargas de tração e de flexão) são removidas no processo de descarga. Na distribuição de tensão mostrada na Figura 4, comparado com a distribuição de tensão da Figura 3, a tensão de compressão residual (valor absoluto) no lado externo da curva é maior, e a tensão de tração residual (valor absoluto) no interior da curva é menor. Isso é uma característica muito desejável na melhoria da durabilidade da mola em espiral formada.

[0042] A mola de compressão em espiral tendo a tensão residual C mostrado na Figura 4 compreende uma região de superficie externa W3, uma região de redução de tensão de compressão W4, uma porção de alteração de tensão Pl, uma porção de pico de tensão de tração P2, uma região de redução de tensão de tração W5, e uma região de superficie interna W6. A região de superficie externa W3 compreende uma superficie no lado externo da curva da mola em espiral e tem uma tensão de compressão residual. Na região de redução de tensão de compressão W4, a tensão de compressão residual é reduzida da região de superficie externa W3 em direção ao centro do material. A porção de alteração de tensão PI existe entre a região de superficie externa W3 e o centro do material envolve uma alteração da tensão de compressão residual para a tensão de tração residual. A porção de pico de tensão de tração P2 existe entre a porção de alteração de tensão PI e o centro do material e envolve a tensão de tração residual máxima. Na região de redução de tensão de tração W5, a tensão de tração residual é reduzida da porção de pico de tensão de tração P2 em direção ao interior da curva da mola em espiral. A região de superficie interna W6 compreende uma superficie no interior da curva da mola em espiral e tem uma tensão de tração residual com um valor absoluto menor que o da tensão de compressão residual da região de superficie externa W3.

[0043] Então, na mola em espiral tendo a distribuição de tensão mostrada na Figura 4, a tensão de compressão residual permanece na superficie fora da curva, e a tensão de compressão residual é reduzida da superficie no lado externo da curva em direção ao centro do material. A porção de alteração de tensão PI na qual a alteração da tensão de compressão residual para a tensão de tração residual ocorre existe entre a superficie no lado externo da curva e o centro do material. A porção de pico de tensão de tração P2 na qual a tensão de tração residual é máxima existe entre a porção de alteração de tensão PI e o centro do material. A tensão de tração residual é reduzida da porção de pico de tensão de tração P2 em direção ao interior da curva. A tensão de tração residual cujo valor absoluto é menor que o da tensão de compressão residual na superfície do lado externo da curva permanece na superfície dentro da curva. Então, a durabilidade da mola em espiral foi capaz de ser melhorada pela aplicação simultânea da deformação por flexão e da carga de tração na mola em espiral.

[0044] Para melhorar ainda mais esse efeito, a carga de tração que é aplicada simultaneamente com a deformação por flexão deveria ser apenas aumentada no processo de aplicação tensão. Se a carga de tração é aumentada, a tensão de compressão residual (valor absoluto) no lado externo da curva é aumentada ainda mais, enquanto a tensão de tração residual (valor absoluto) no interior da curva é reduzida ainda mais, conforme mostrado na Figura 5. Se a carga de tração é aumentada ainda mais, a tensão residual no interior da curva da mola em espiral depois do processo de descarga se torna também tensão de compressão residual, conforme mostrado na Figura 6. Então, a durabilidade da mola em espiral pode ser melhorada até mesmo se o processo de grenalhagem é reduzido ou omitido.

[0045] A tensão devido à torção aumenta em proporção a distância do centro do torcimento. No exemplo descrito acima da mola em espiral, a tensão é produzida em proporção à distância do centro do material. A Figura 7 mostra um exemplo de um caso em que a tensão devido a uma curva é adicionada a esse estado torcido. Se uma carga torcional apropriada (torque) é selecionada pelo mecanismo de aplicação tensão 40 do dispositivo de fabricação de mola em espiral 10, a tensão de tração residual no interior da curva da mola em espiral depois do processo de descarga pode ser tornada suficientemente baixa.

[0046] A mola de compressão em espiral que tem a tensão residual C mostrado na Figura 7 também compreende uma região de superficie externa W3, uma região de redução de tensão de compressão W4, uma porção de alteração de tensão Pl, uma porção de pico de tensão de tração P2, uma região de redução de tensão de tração W5, e uma região de superficie interna W6. A região de superficie externa W3 compreende uma superficie no lado externo da curva da mola em espiral e tem uma tensão de compressão residual. Na região de redução de tensão de compressão W4, a tensão de compressão residual é reduzida da região de superficie externa W3 em direção ao centro do material. A porção de alteração de tensão Pl existe entre a região de superficie externa W3 e o centro do material e envolve uma alteração da tensão de compressão residual para a tensão de tração residual. A porção de pico de tensão de tração P2 existe entre a porção de alteração de tensão Pl e o centro do material e envolve a tensão de tração residual máxima. Na região de redução de tensão de tração W5, a tensão de tração residual é reduzida da porção de pico de tensão de tração P2 em direção ao interior da curva da mola em espiral. A região de superficie interna W6 compreende uma superficie no interior da curva da mola em espiral e tem a tensão de tração residual com um valor absoluto menor que o da tensão de compressão residual da região de superficie externa W3.

[0047] Então, na mola em espiral tendo a distribuição de tensão mostrada na Figura 7, a tensão de compressão residual permanece na superficie fora da curva, e a tensão de compressão residual é reduzido da superficie no lado externo da curva em direção ao centro do material. A porção de alteração de tensão PI na qual a alteração da tensão de compressão residual para a tensão de tração residual ocorre existe entre a superficie no lado externo da curva e o centro do material. A porção de pico de tensão de tração P2 na qual a tensão de tração residual é máxima existe entre a porção de alteração de tensão PI e o centro do material. A tensão de tração residual é reduzida da porção de pico de tensão de tração P2 em direção ao centro do material. A tensão de compressão residual permanece no centro do material. A tensão de tração residual cujo valor absoluto é menor que o da tensão de compressão residual na superficie fora da curva permanece na superficie dentro da curva. Essa mola em espiral foi também capaz de exibir durabilidade excelente.

[0048] No processo de aplicação tensão, o mesmo efeito como descrito acima pode ser esperado até se cargas de tração e torcionais forem aplicadas simultaneamente com a deformação por flexão. A Figura 8 mostra um exemplo de tensão para esse caso.

[0049] A mola em espiral que tem a distribuição de tensão mostrada na Figura 8 também compreende uma região de superficie externa W3, uma região de redução de tensão de compressão W4, uma porção de alteração de tensão Pl, uma porção de pico de tensão de tração P2, uma região de redução de tensão de tração W5, e uma região de superfície interna W6. A região de superfície externa W3 compreende uma superfície no lado externo da curva da mola em espiral e tem tensão de compressão residual. Na região de redução de tensão de compressão W4, a tensão de compressão residual é reduzida da região de superfície externa W3 em direção ao centro do material. A porção de alteração de tensão Pl existe entre a região de superfície externa W3 e o centro do material e envolve uma alteração da tensão de compressão residual para a tensão de tração residual. A porção de pico de tensão de tração P2 existe entre a porção de alteração de tensão Pl e o centro do material e envolve a tensão de tração residual máxima. Na região de redução de tensão de tração W5, a tensão de tração residual é reduzida da porção de pico de tensão de tração P2 em direção ao interior da curva da mola em espiral. A região de superfície interna W6 compreende uma superfície no interior da curva da mola em espiral e tem a tensão de compressão residual com um valor absoluto menor que o da tensão de compressão residual da região de superfície externa W3 .

[0050] Então, na mola de compressão em espiral tendo a distribuição de tensão mostrada na Figura 8, cargas de tração e torcionais são aplicadas simultaneamente com a flexão no processo de aplicação tensão. Ademais, a tensão de compressão residual permanece na superfície fora da curva depois da realização da descarga da tensão. Nesta mola em espiral, a tensão de compressão residual é reduzida da superfície fora da curva em direção ao centro do material, e a porção de alteração de tensão Pl na qual a alteração da tensão de compressão residual para a tensão de tração residual ocorre entre a superficie fora da curva e o centro do material. A porção de pico de tensão de tração P2 na qual a tensão de tração residual é máxima existe entre a porção de alteração de tensão Pl e o centro do material. A tensão de tração residual é reduzida da porção de pico de tensão de tração P2 em direção ao interior da curva. A tensão de compressão residual permanece na superficie dentro da curva. A durabilidade da mola em espiral foi também capaz de ser melhorada nesse caso.

Aplicabilidade Industrial

[0051] A presente invenção é aplicável para as molas de compressão em espiral para vários dispositivos que não sejam molas de suspensão de veiculos. Deve ser entendido que, na execução da presente invenção, as formas especificas do dispositivo de fabricação de mola em espiral e o método para a produção, incluindo o mandril e o mecanismo de aplicação tensão, assim como os formatos da mola de compressão em espiral, podem ser modificados variavelmente sem se afastar do espirito da invenção. Explicação dos Números de Referência W1: Material 10: Dispositivo de fabricação de mola em espiral 11: Mandril 28: Mecanismo de acionamento de mandril 30: Placa (mecanismo fixador de material) 40: Mecanismo de aplicação de tensão 50: Mecanismo de movimento 60: Controlador

Claims

1. Mola de compressão em espiral (W) formada pela flexão em espiral de um material de mola em formato de haste (Wl), caracterizada por compreender: uma região de superficie externa (W3) que compreende uma superficie no exterior de uma curva da mola em espiral (W) e que tem uma tensão de compressão residual; uma região de redução de tensão de compressão (W4) em que a tensão de compressão residual é reduzida da região de superficie externa (W3) em direção ao centro do material; uma porção de alteração de tensão (Pl) que existe entre a região de superficie externa (W3) e o centro do material (Wl) e em que uma alteração da tensão de compressão residual para uma tensão de tração residual ocorre; uma porção de pico de tensão de tração (P2) que existe entre a porção de alteração de tensão (Pl) e o centro do material (Wl) e em que a tensão de tração residual é máxima; uma região de redução de tensão de tração (W5) em que a tensão de tração residual é reduzida a partir da porção de pico de tensão de tração (P2) em direção ao interior da curva da mola em espiral (W); e uma região de superficie interna (W6) que compreende uma superficie no interior da curva e que tem uma tensão de tração residual ou uma tensão de compressão residual com um valor absoluto menor que o da tensão de compressão residual da região de superficie externa (W3).

2. Dispositivo de fabricação para uma mola em espiral, compreendendo um mandril (11) que tem uma superfície periférica externa que corresponde à mola em espiral (W) a ser formada; um mecanismo fixador de material (30) configurado para prender uma porção de extremidade distai (W2) de um material de mola em formato de haste (Wl) ao mandril (11); e um mecanismo de acionamento de mandril (28) configurado para girar o mandril (11) em uma direção fixa, enrolando em espiral, através disso, o material (Wl) no mandril (11) e produzindo assim, a deformação por flexão excedendo um limite elástico; caracterizado por o dispositivo de fabricação compreender adicionalmente: um mecanismo de aplicação de tensão (40) configurado para aplicar uma carga de tração e/ou torcional ao material (Wl) enrolado no mandril (11) simultaneamente com a deformação por flexão; um mecanismo de movimento (50) configurado para mover relativamente o mecanismo de aplicação de tensão (40) ao longo de um eixo (X) do mandril (11) em associação à rotação do mandril (11); e um controlador (60) configurado para controlar a carga de tração ou torcional aplicada pelo mecanismo de aplicação de tensão (40), com base nos dados anteriormente inseridos.

3. Método para a produção de uma mola em espiral, compreendendo enrolar em espiral um material de mola em formato de haste (Wl) em um mandril (11) a uma temperatura que não seja superior à temperatura de transformação Ai, produzindo através disso uma deformação por flexão excedendo um limite elástico; caracterizado por: aplicar uma carga de tração e/ou torcional ao material (Wl) simultaneamente com a deformação por flexão, aplicando por meio disso uma tensão ao material (Wl), em que a carga de tensão e/ou torcional aplicada é controlada por um controlador com base em dados anteriormente inseridos; e deixar uma tensão de compressão residual em uma superficie do material (Wl) no exterior de uma curva através da remoção da carga, de modo que o material (Wl) seja desengatado do mandril (11) depois de a tensão ser aplicada ao material (Wl), e produzir uma tensão de tração residual ou uma tensão de compressão residual, que tem um valor absoluto menor que o da tensão de compressão residual no exterior da curva, em uma superficie do material (Wl) na curva.