CN115135899B - 螺旋弹簧夹具、螺旋弹簧的制造方法和螺旋弹簧的测试方法 - Google Patents

螺旋弹簧夹具、螺旋弹簧的制造方法和螺旋弹簧的测试方法 Download PDF

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Abstract

一种螺旋弹簧夹具(10)，包括：弹簧支撑部(13)，螺旋弹簧(Sp)的一端被构造为放置于弹簧支撑部；多个移位限制部(14)，其从弹簧支撑部(13)沿着轴线(CL)延伸，被构造为抵靠螺旋弹簧(Sp)的外周表面，并且限制螺旋弹簧(Sp)的径向移位；以及盖部(15)，其由移位限制部(14)支撑并且被构造为通过与弹簧支撑部(13)一起夹置螺旋弹簧(Sp)而将螺旋弹簧(Sp)保持为压缩状态。优选地，仅移位限制部(14)设置在弹簧支撑部(13)与盖部(15)之间。

Description

螺旋弹簧夹具、螺旋弹簧的制造方法和螺旋弹簧的测试方法
技术领域
本发明涉及例如一种用于将螺旋弹簧保持为压缩状态的螺旋弹簧夹具。
背景技术
已知对保持为压缩状态的螺旋弹簧进行喷丸的应力喷丸。通过进行应力喷丸，能够对螺旋弹簧施加残余应力。专利文献1中公开的技术是用于将螺旋弹簧保持为压缩状态的现有技术的示例。
专利文献1中公开的应力喷丸装置包括用于螺旋形弹簧材料的下接收引导件和在下接收引导件的上下方向上以预定间隔设置的压缩部。
利用该装置，通过使压缩部向下移位，能够对螺旋形弹簧材料施加预定的压缩力。能够对螺旋形弹簧材料进行喷丸。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP-B-S57-1391
发明内容
技术问题
另外，在二轮车辆的诸如前叉的这样的细长装置中使用相对于线圈的中心直径具有长的自由长度的螺旋弹簧。为了对这样的螺旋弹簧进行应力喷丸，可以考虑使用专利文献1中公开的应力喷丸装置。
然而，当对相对于线圈的中心直径具有长的自由长度的弹簧进行应力喷丸时，弹簧可能径向扭曲，即，螺旋弹簧的本体可能弯曲。这方面还有改进的空间。
本发明的目的在于提供例如一种螺旋弹簧夹具，其能够在防止螺旋弹簧的本体弯曲的同时对螺旋弹簧的内周表面施加残余应力。
解决问题的方案
作为深入研究的结果，本发明人发现通过对具有大量圈数和小外径的螺旋弹簧施加压缩载荷的状态下进行喷丸(即应力喷丸)，可能会发生本体弯曲，其实例包括用于诸如两轮和三轮车辆的乘员跨骑的鞍型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧。另外，本发明人已经发现，为了提高用于悬挂装置的螺旋弹簧的疲劳强度，提高螺旋弹簧的内周表面侧的疲劳强度是重要的。基于这些发现，本发明人已经研究了能够提高螺旋弹簧的内周表面侧的疲劳强度并能够抑制应力喷丸期间发生本体弯曲的技术。作为结果，本发明人已经发现，通过在螺旋弹簧的内周表面侧或者外周表面侧设置能够与螺旋弹簧的表面接触的棒状或管状部件，抑制发生本体弯曲从而抑制螺旋弹簧的径向移位的对策技术是有效的。此外，本发明人已经发现，通过在螺旋弹簧的外周表面侧设置棒状或管状部件，能够在进行应力喷丸时维持投射材料容易与螺旋弹簧的内周表面撞击的状态的同时，抑制发生本体弯曲。已经基于上述发现完成了本发明。
在下文中，将描述本公开。
根据本发明的一个方面，提供一种螺旋弹簧夹具，包括：弹簧支撑部，螺旋弹簧的一端被构造为放置于所述弹簧支撑部；多个移位限制部，该多个移位限制部以由所述弹簧支撑部支撑的所述螺旋弹簧为基准从所述弹簧支撑部沿着所述螺旋弹簧的轴线延伸，被构造为抵靠所述螺旋弹簧的外周表面，并且限制所述螺旋弹簧在所述螺旋弹簧的径向上的移位；以及盖部，该盖部由所述移位限制部支撑并且被构造为通过与所述弹簧支撑部一起夹置所述螺旋弹簧而将所述螺旋弹簧保持为压缩状态。
根据本公开的另一方面，提供一种螺旋弹簧夹具，包括：弹簧支撑部，螺旋弹簧的一端被构造为放置于所述弹簧支撑部并且该弹簧支撑部包括在所述螺旋弹簧的轴线通过的位置处沿着该轴线延伸的孔；多个移位限制部，该多个移位限制部从所述弹簧支撑部沿着所述轴线延伸，被构造为抵靠所述螺旋弹簧的外周表面，并且限制所述螺旋弹簧在所述螺旋弹簧的径向上的移位；盖部，该盖部由所述移位限制部支撑，设置为能够绕所述轴线转动，被构造为通过与所述弹簧支撑部一起夹置所述螺旋弹簧而将所述螺旋弹簧保持为压缩状态，并且在所述轴线通过的位置处具有沿着所述轴线延伸的孔；爪部，该爪部设置于所述盖部并且配合至所述移位限制部；以及盖部配合部，该盖部配合部形成在所述移位限制部中并且在所述爪部配合的状态下限制所述盖部在轴向上的移动，其中，仅所述移位限制部设置于所述弹簧支撑部与所述盖部之间。
发明的有益效果
根据本发明，能够提供一种螺旋弹簧夹具等，其能够在防止螺旋弹簧的本体弯曲的同时对螺旋弹簧的内周表面施加残余应力。
附图说明
图1是根据第一实施例的螺旋弹簧夹具和被螺旋弹簧夹具保持为压缩状态的螺旋弹簧的前视图。
图2是图1所示的螺旋弹簧夹具的分解立体图。
图3是示出使用图1所示的螺旋弹簧夹具的螺旋弹簧的制造方法的流程图。
图4A是示出螺旋弹簧设置步骤的示图。
图4B是示出压缩步骤的示图。
图5A是图4B的5A箭头的视图。
图5B是示出图5A所示的盖部旋转的状态的示图。
图6是示出图3所示的喷丸步骤的示图。
图7是示出移出步骤的示图。
图8是示出根据第二实施例的螺旋弹簧的测试方法的示图。
参考标记列表
10：螺旋弹簧夹具
13：弹簧支撑部
13c：支撑部孔
14：移位限制部
14b：盖部配合部
15：盖部
15b：爪部
15c：盖部孔
Sp：螺旋弹簧
CL：轴线
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。图中所示的实施方式是本发明的示例，并且本发明不限于该形式。
<第一实施例>
参照图1，螺旋弹簧夹具10(以下称为“夹具10”)是能够将螺旋弹簧Sp(以下称为“弹簧Sp”)保持为压缩状态的夹具。弹簧Sp被夹具10保持为处于从自由长度压缩了预定长度的状态。
夹具10包括：弹簧支撑部13，其抵靠弹簧Sp的下端(一端)并且能够放置弹簧Sp；三个移位限制部14，其从弹簧支撑部13沿弹簧Sp的轴线CL延伸并且通过设置为能够抵靠弹簧Sp的外周表面而限制弹簧Sp的径向移位；以及盖部15，其由移位限制部14支撑并且能够通过与弹簧支撑部13一起夹持弹簧Sp而将弹簧Sp保持为压缩状态。在夹具10中，三个移位限制部14沿着弹簧支撑部13和盖部15的周向等间隔地布置。
同样参照图2，弹簧支撑部13包括放置弹簧Sp的环形板状的支撑部主体13a和在弹簧Sp的径向上从支撑部主体13a向外突出的限制部固定部13b。移位限制部14固定至限制部固定部13b。
支撑部孔13c在支撑部主体13a的中央开口，该支撑部孔13c贯穿支撑部主体13a并且具有以轴线CL为法向的圆形截面。换言之，在轴线CL通过的位置处，弹簧支撑部13具有沿着轴线CL贯穿弹簧支撑部13的支撑部孔13c。支撑部主体13a的外径大于弹簧Sp的外径。
三个限制部固定部13b沿着支撑部主体13a的外周的周向等间隔地形成。各个限制部固定部13b具有插入孔13d，该插入孔13d具有以轴线CL为法向的圆形截面。移位限制部14插入至插入孔13d中。插入孔13d的边缘的一部分，更具体地，比边缘的其他部分更靠近轴线CL的部分靠近弹簧Sp的外周表面。
移位限制部14包括：限制部主体14a，其形成为圆杆形状并且能够抵压弹簧Sp的外周表面；和盖部配合部14b，盖部15配合在该盖部配合部14b中。盖部配合部14b是小直径部并且形成于限制部主体14a的一部分处。三个移位限制部14的各个盖部配合部14b形成为距移位限制部14的下端面的距离相等。
盖部15被设置为能够相对于移位限制部14转动和拆卸。盖部15具有：环形板状的盖部主体15a，其抵靠弹簧Sp的上表面；和爪部15b，其从盖部主体15a在弹簧Sp的径向上向外突出，并配合至盖部配合部14b。
盖部孔15c在盖部主体15a的中央开口，该盖部孔15c贯穿盖部主体15a并且具有以轴线CL为法向的圆形截面。换言之，在轴线CL通过的位置处，盖部15具有沿着轴线CL贯穿盖部15的盖部孔15c。
爪部15b在平面图中为大致U形。各个爪部15b在盖部15的周向上在相同方向上开口。
通过上述夹具10，弹簧Sp通过被夹置在弹簧支撑部13与盖部15之间而被保持为压缩状态。通过向由夹具10保持为处于在轴线CL方向上被压缩的状态下的弹簧Sp投射弹丸(投射材料)的应力喷丸，能够将压缩残余应力施加于弹簧Sp。下面将详细描述。
应力喷丸的整个步骤如图3所示。参照图4A，首先准备夹具10和弹簧Sp(准备步骤)。
要准备的弹簧Sp例如用于设置在鞍型车辆的车身与前轮之间的前叉中。在准备好的弹簧Sp中，包括两端部的卷绕的部分的卷绕角改变。结果，两端部中的各个卷绕都接触或接近相邻卷绕。换言之，在弹簧Sp是用于前叉的螺旋弹簧的情况下，弹簧Sp是封闭端或开口端螺旋弹簧。在此，在本发明中，“两端部的各个卷绕接近相邻卷绕”是指端部的卷绕与相邻卷绕之间的间隙为3mm以下。
其上进行应力喷丸的弹簧Sp的自由长度Ll、线圈中心直径D、线径d和的材料没有特别限制。例如，在弹簧Sp是用于前叉的螺旋弹簧的情况下，能够示例弹簧Sp的自由长度L1为200至480mm，弹簧Sp的线圈中心直径D为15至50mm，并且弹簧Sp的线径d为3.0至8.0mm。
弹簧Sp可以是开放端螺旋弹簧或用于后减震的螺旋弹簧。
接着，将移位限制部14的下端部插入至布置于任何工作台上的弹簧支撑部13的每个支撑部孔13c中，并且随后将弹簧Sp从上方插入由于尚未设置盖部15而向上开口的移位限制部14所包围的部分中，并且弹簧Sp设置于弹簧支撑部13的上表面(螺旋弹簧设置步骤)。此处，从弹簧支撑部13的上表面到盖部配合部14b的下端的长度L2设定为比弹簧Sp的自由长度L1短。
参照图4B，接着，抵抗弹簧Sp的推动力将盖部15下推至盖部配合部14b的高度(压缩步骤)。
参照图5A和图5B，通过使盖部15绕轴线CL旋转，爪部15b配合至盖部配合部14b。结果，夹置在弹簧支撑部13与盖部15之间的弹簧Sp被保持为压缩状态。当爪部15b与盖部配合部14b配合时，爪部15b配合至直径比限制部主体14a小的盖部配合部14b。在爪部15b配合至盖部配合部14b之后，通过限制部主体14a与盖部配合部14b之间的台阶来限制盖部15在轴线CL方向上的移动。
参照图6，接着，对弹簧Sp进行喷丸(喷丸步骤)。更具体地，使金属球状的弹丸Sh与沿弹簧支撑部13和盖部15的周向转动的弹簧Sp的表面碰撞。如上所述，在夹具10中，三个移位限制部分14间隔地布置。因此，弹丸Sh能够与弹簧Sp的内周表面(螺旋弹簧的内周侧的表面)以及弹簧Sp的外周表面(螺旋弹簧的外周侧的表面)碰撞。结果，能够对弹簧Sp的内周表面和外周表面施加压缩残余应力。
任何能够用于螺旋弹簧的应力喷丸的弹丸(投射材料)都能够适当地用作弹丸Sh。关于投射方法，能够采用通过叶轮Im的高速旋转而投射弹丸Sh的离心投射法。
能够自由选择诸如弹丸Sh的材料、平均粒径和投射速度等投射条件。此外，可以采用喷射式投射方法以及离心投射法。
通过对弹簧Sp进行应力喷丸的加工来制造螺旋弹簧。
参照图7，在应力喷丸后，将盖部15从移位限制部14移除，并移出由移位限制部14包围的弹簧Sp(移出步骤)。
以上总结如下。
参照图1，夹具10包括：弹簧支撑部13，弹簧Sp的下端被构造为放置于该弹簧支撑部13；多个移位限制部14，其以由弹簧支撑部13支撑的弹簧Sp为基准从弹簧支撑部13沿轴线CL延伸，被构造为抵靠弹簧Sp的外周表面，并且限制弹簧Sp在弹簧Sp的径向上的移位；以及盖部15，其由移位限制部14支撑并且被构造为通过与弹簧支撑部13一起夹置弹簧Sp而将弹簧Sp保持为压缩状态。
夹具10具有被构造为抵靠弹簧Sp的外周表面的多个移位限制部14。当向弹簧Sp施加压缩方向的力时，沿径向逸出的力可以施加到弹簧Sp。此时，弹簧Sp的径向移位由移位限制部14所限制。
同样参照图6，可以利用例如由夹具10保持的弹簧Sp来进行喷丸。此时，由于夹具10通过布置于弹簧Sp的径向上的外侧的移位限制部14来限制弹簧Sp的径向移位，所以从弹簧Sp的外侧投射的弹丸Sh能够与弹簧Sp的内周表面以及弹簧Sp的外周表面碰撞。结果，能够对弹簧Sp的内周表面和外周表面施加压缩残余应力。相比之下，研究了不同于夹具10的其中与移位限制部14对应的部件(以下称为“比较例的移位限制部”)布置在弹簧Sp的径向内侧的比较例的夹具。在比较例的夹具中，在从弹簧Sp的外侧投射的弹丸Sh与弹簧Sp的内周表面碰撞之前，弹丸Sh容易与比较例的移位限制部碰撞，并且因此弹丸Sh难以与弹簧Sp的内周表面碰撞。结果，在比较例的夹具中，难以对弹簧Sp的内周表面施加压缩残余应力。通过以这种方式将移位限制部14布置在弹簧Sp的外侧，能够提供能够在防止弹簧Sp的本体弯曲的同时也对弹簧Sp的内周表面施加残余应力的夹具10。
另外，在弹簧支撑部13与盖部15之间仅设置移位限制部14。结果，在保持弹簧Sp时，在弹簧Sp的内周表面上不布置其他部件。通过这样的形式，弹丸Sh能够以更可靠的方式与弹簧Sp的内周表面碰撞。结果，能够提供在喷丸期间更容易使用的夹具10。
参考图1和图5，盖部15设置成能够绕轴线CL转动，并且具有配合至移位限制部14的爪部15b。移位限制部14具有盖部配合部14b，该盖部配合部14b在爪部15b与其配合的状态下限制盖部15在轴线CL方向上的移动。
通过这种形式，移位限制部14能够防止盖部15脱落，并且因此不需要使用其他部件来防止盖部15脱落。因此，除了上述效果之外，还能够提供即使部件数量少也能够防止盖部15脱落的夹具10。
参考图2和图6，弹簧支撑部13在轴线CL通过的位置处具有支撑部孔13c，支撑部孔13c沿轴线CL贯穿弹簧支撑部13，并且不布置堵塞支撑部孔13c的部件。通过这样的形式，弹丸Sh能够在穿过支撑部孔13c之后与弹簧Sp的内周表面碰撞。结果，在夹具10用于应力喷丸的情况下，能够更容易地对弹簧Sp的内周表面施加压缩残余应力。另外，在夹具10用于应力喷丸以外的用途的情况下，能够提高弹簧Sp的内周表面的可加工性。
盖部15在轴线CL通过的位置处具有盖部孔15c，盖部孔15c沿轴线CL贯穿盖部15，并且未设置堵塞盖部孔15c的部件。通过这样的形式，弹丸Sh在穿过盖部孔15c之后能够与弹簧Sp的内周表面碰撞。结果，在夹具10用于应力喷丸的情况下，能够更容易地对弹簧Sp的内周表面施加压缩残余应力。另外，在夹具10用于应力喷丸以外的用途的情况下，能够提高弹簧Sp的内周表面的可加工性。
在本发明的螺旋弹簧的制造方法中，通过在使用夹具10将弹簧Sp保持为压缩状态的同时对弹簧Sp进行喷丸的步骤(应力喷丸步骤)来制造螺旋弹簧。通过使用夹具10进行应力喷丸步骤，在抑制应力喷丸期间弹簧Sp的本体弯曲的同时，喷丸Sh能够以可靠的方式与弹簧Sp的内周表面以及外周表面碰撞。由此，能够提供本体不弯曲的高强度螺旋弹簧。
<第二实施例>
接下来，将参照附图描述第二实施例。
图8是示出根据第二实施例的螺旋弹簧的测试方法的示图。第一实施例中所示的夹具10也能够用于对处于压缩应力施加状态的弹簧Sp进行各种测试。能够使用夹具10的测试可以是延迟断裂试验、耐腐蚀性试验、用于测量施加于弹簧Sp的压缩应力的测试等。下面将描述使用夹具10测量施加于弹簧Sp的压缩应力的情况。第一实施例和第二实施例共用的部件用附图标记表示，并省略其详细描述。
在使用夹具10将弹簧Sp保持为压缩状态的同时测量施加到弹簧Sp的应力。例如，X射线由发射单元Ir发射并由接收单元Re接收。根据该结果，能够确定施加了预定的压缩应力的螺旋弹簧是合格的，没有施加预定的压缩应力的螺旋弹簧是不合格的。
至于检查方法，除了基于X射线的方法之外，还能够选择任何方法，例如，基于红外线、磁致伸缩、激光拉曼和声弹性的方法。
如上所述，在使用夹具10将弹簧Sp保持为压缩状态的同时测量施加到弹簧Sp的应力。通过使用夹具10，能够以可靠的方式测量弹簧Sp的外周表面和弹簧Sp的内周表面。因此，能够以可靠的方式仅提供合格的产品。能够有助于提供具有高商业价值的弹簧Sp。
本发明中的夹具不限于以上描述中例示的夹具10的实施方式，该夹具10具有沿弹簧支撑部13和盖部15的周向等间隔布置的三个移位限制部14。在本发明的夹具具有三个移位限制部的情况下，移位限制部可以不沿弹簧支撑部13和盖部15的周向等间隔地设置。但是，从容易抑制弹簧Sp的本体的弯曲，使得在进行应力喷丸时，弹丸Sh容易均匀地与弹簧Sp的内周表面碰撞的角度，优选的是，三个移位限制部沿弹簧支撑部13和盖部15的周向等间隔地布置。
另外，本发明中的夹具不限于例示了具有三个移位限制部14的夹具10的以上说明的实施方式。在本发明中，移位限制部的数量可以是两个以上。因此，移位限制部的数量可以是两个或四个以上。但是，从容易抑制弹簧Sp的本体的弯曲的观点出发，优选的是等间隔地布置三个以上的移位限制部。此外，从在进行应力喷丸时使弹丸Sh容易与弹簧Sp的内周表面均匀地碰撞的角度出发，优选的是移位限制部的数量少。因此，基于这些，本发明的夹具优选的是具有沿弹簧支撑部13和盖部15的周向等间隔地布置的三个移位限制部14。
另外，虽然以根据本发明的夹具保持前叉弹簧的情况为例进行了描述，但是被保持的弹簧不限于鞍型车辆的前叉弹簧。也适用于后减震弹簧等。
此外，在弹簧压缩的情况下进行的操作不限于喷丸和残余应力测量，并且也能够用于其他目的。
此外，能够适当地组合实施例。例如，喷丸后的螺旋弹簧的残余应力能够直接通过X射线测量来测量。
只要能够展现本发明的作用和效果，本发明不限于所述实施例。
工业应用性
本发明的夹具能够适用于例如对螺旋弹簧进行应力喷丸。

Claims (12)

1.一种螺旋弹簧夹具，包括：
弹簧支撑部，螺旋弹簧的一端被构造为放置于所述弹簧支撑部；
多个移位限制部，多个所述移位限制部以由所述弹簧支撑部支撑的所述螺旋弹簧为基准从所述弹簧支撑部沿着所述螺旋弹簧的轴线延伸，多个所述移位限制部被构造为抵靠所述螺旋弹簧的外周表面，并且限制所述螺旋弹簧在所述螺旋弹簧的径向上的移位；以及
盖部，该盖部由所述移位限制部支撑，并且被构造为通过与所述弹簧支撑部一起夹置所述螺旋弹簧而将所述螺旋弹簧保持为压缩状态。
2.根据权利要求1所述的螺旋弹簧夹具，其中，
仅所述移位限制部设置于所述弹簧支撑部与所述盖部之间。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋弹簧夹具，其中：
所述盖部设置为能够绕所述轴线转动并且具有配合至所述移位限制部的爪部，并且
所述移位限制部具有盖部配合部，该盖部配合部在所述爪部已配合的状态下限制所述盖部在轴向上的移动。
4.根据权利要求1或2所述的螺旋弹簧夹具，其中，
所述弹簧支撑部具有支撑部孔，该支撑部孔在所述轴线通过的位置处沿着所述轴线贯通所述弹簧支撑部。
5.根据权利要求3所述的螺旋弹簧夹具，其中，
所述弹簧支撑部具有支撑部孔，该支撑部孔在所述轴线通过的位置处沿着所述轴线贯通所述弹簧支撑部。
6.根据权利要求1或2所述的螺旋弹簧夹具，其中，
所述盖部具有盖部孔，该盖部孔在所述轴线通过的位置处沿着所述轴线贯通所述盖部。
7.根据权利要求3所述的螺旋弹簧夹具，其中，
所述盖部具有盖部孔，该盖部孔在所述轴线通过的位置处沿着所述轴线贯通所述盖部。
8.根据权利要求4所述的螺旋弹簧夹具，其中，
所述盖部具有盖部孔，该盖部孔在所述轴线通过的位置处沿着所述轴线贯通所述盖部。
9.根据权利要求5所述的螺旋弹簧夹具，其中，
所述盖部具有盖部孔，该盖部孔在所述轴线通过的位置处沿着所述轴线贯通所述盖部。
10.一种螺旋弹簧夹具，包括：
弹簧支撑部，螺旋弹簧的一端被构造为放置于所述弹簧支撑部，并且该弹簧支撑部包括在所述螺旋弹簧的轴线通过的位置处沿着该轴线延伸的孔；
多个移位限制部，多个所述移位限制部从所述弹簧支撑部沿着所述轴线延伸，多个所述移位限制部被构造为抵靠所述螺旋弹簧的外周表面，并且限制所述螺旋弹簧在所述螺旋弹簧的径向上的移位；
盖部，该盖部由所述移位限制部支撑，该盖部被设置为能够绕所述轴线转动，该盖部被构造为通过与所述弹簧支撑部一起夹置所述螺旋弹簧而将所述螺旋弹簧保持为压缩状态，并且该盖部在所述轴线通过的位置处具有沿着所述轴线延伸的孔；
爪部，该爪部设置在所述盖部上并且配合至所述移位限制部；以及
盖部配合部，该盖部配合部形成在所述移位限制部中，并且在所述爪部已配合的状态下限制所述盖部在轴向上的移动，其中，
仅所述移位限制部设置于所述弹簧支撑部与所述盖部之间。
11.一种螺旋弹簧的制造方法，包括在使用权利要求1至10中任一项所述的螺旋弹簧夹具将所述螺旋弹簧保持为压缩状态的同时对所述螺旋弹簧进行喷丸的步骤。
12.一种螺旋弹簧的测试方法，用于在使用根据权利要求1至10中任一项所述的螺旋弹簧夹具将所述螺旋弹簧保持为压缩状态的同时测试所述螺旋弹簧。
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