JP2002192280A - 巻ばね成形装置及び巻ばね成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒形巻ばねを成形素材として楕円状巻ばね
を簡単に、しかも精度良く熱間成形する。 【解決手段】 巻ばね成形装置１０では、下成形型１２
を回倒方向Ｍへ移動させるスライド動作に連動し、上成
形型１６を所定の圧下量だけ下降させると共に、上成形
型１６の内周面（外周プレス面）の中心軸ＬＣ_Uを中心
として所定の回転量だけ反時計方向Ｕへ回転させること
により、巻ばね４８における巻線部に対しては外周プレ
ス面との摩擦力によりモーメントが作用すると共に、上
成形型１６の外周プレス面からの加圧力が作用する。こ
れにより、巻ばね４８における座巻部５２，５５を含む
全ての巻線部を、歪みを発生させることなく下成形型１
２のスライド量に対応する角度だけ傾けることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸方向に沿った投
影形状が略円形とされた巻ばねを成形素材として、この
巻ばねを軸方向に沿った投影形状が略楕円形とされた楕
円状巻ばねを熱間成形する巻きばね製造装置及び巻ばね
成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両用懸架装置に装着される
巻ばねには、巻ばねのコイル軸に対してばね反力の作用
線（ばね反力軸）を傾け、さらにばね反力軸を車両幅方
向に沿って平行移動させることを目的として巻ばねの上
側座面及び下側座面がコイル軸に対して傾けられている
ものがある。このような巻ばねを車両用懸架装置、特に
ストラット型の懸架装置へ装着し、ばね反力軸の傾き懸
架装置における荷重入力軸の傾きと一致させ、又は十分
近づけることにより、懸架装置の特性が改善されること
は広く知られている。

【０００３】また、上記のような座面がコイル軸に対し
て傾いた巻ばねの製造方法としては、例えば、赤熱状態
とした線材（素線）を円柱状の芯金に巻き付け、この素
線を所定の巻形及びリード角を有する円筒形の巻ばねに
成形した後、この巻ばねの上側座巻部及び下側座巻部に
それぞれコイル軸に対して傾いた金型のプレス面を軸方
向外側から押し当て、このプレス面からの加圧力により
上側座面及び下側座面がコイル軸に対して一定角度だけ
傾くように上側及び下側座巻部を熱間で塑性変形させる
ものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上側及
び下側座巻部をそれぞれ塑性変形させて上側及び下側座
面をコイル軸に対して傾けるだけでは、懸架装置用の巻
ばねとして良好な特性が得られない。このため、上側及
び下側座巻部を含む全ての巻線部を同一方向へ同一角度
だけ傾けた巻ばね、すなわち軸方向に沿った投影形状が
楕円形となるような巻ばね（以下、「楕円状巻ばね」と
いう。）を懸架装置へ装着することが考えられるが、こ
のような楕円状巻ばねは、このような楕円状巻ばね専用
の巻きばね製造装置によらなければ製造することが困難
で、通常の巻きばね製造装置で製造された円筒形の巻ば
ねを成形素材として簡便に成形することができなかっ
た。

【０００５】本発明の目的は、上記事実を考慮して、円
筒形巻ばねを成形素材として楕円状巻ばねを簡単に、し
かも精度良く熱間成形できる巻ばね成形装置及び巻ばね
成形方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の巻ばね成形装置
によれば、第１及び第２座巻プレス面が巻ばね外周面の
径方向に沿った一端部及び他端部にそれぞれ当接するよ
うに第１及び第２成形型の間に加熱状態の巻ばねが装填
されると、スライド駆動手段が、第１成形型を軸方向に
沿って楕円状巻ばねにおける座面傾斜方向に対応する一
方向へ相対移動させるスライド動作に連動し、昇降駆動
手段が、第２成形型を第１及び第２外周プレス面により
巻ばねが軸直角方向に沿って加圧される圧下方向へ相対
移動させると共に、回転駆動手段が、第２成形型を第２
外周プレス面の曲率中心線を略中心として楕円状巻ばね
における座面の傾斜方向に対応する一方向へ回転させる
ことにより、巻ばねにおける各巻線部に対しては、第２
外周プレス面及び軸方向に沿って一方向へ相対移動する
第１外周プレス面との摩擦力によりモーメントが作用す
ると共に、第１外周プレス面及び、この第１外周プレス
面に対して圧下方向へ移動する第２外周プレス面により
軸直角方向に沿った加圧力が作用する。

【０００７】このとき、第１成形型の一方向への相対的
な移動量（スライド量）と第２成形型の圧下方向への相
対的な移動量（圧下量）との比が、楕円状巻ばねの巻線
部の外径及び傾斜量により規定される幾何学的な関係を
満たすように適宜設定されていれば、巻ばねを構成する
座巻部を含む全ての巻線部が第１成形型の移動方向に対
応する方向へスライド量に対応する角度だけ傾く。

【０００８】但し、第１成形型のスライド動作及び第２
成形型の圧下動作のみが行われると、成形開始前には投
影形状が略円形とされていた巻線部には、周方向に沿っ
て約半巻分の素線が軸心から離れるように変形すると共
に、残りの約半巻分の素線が軸心に近づくように変形し
て歪みが生じる。このことから、前記スライド動作及び
圧下動作に連動して、回転駆動手段により第２成形型を
第２外周プレス面の曲率中心を中心として楕円状巻ばね
の巻線部の傾斜方向に対応する方向へ回転させるように
すれば、巻線部の傾きの増加に応じて第２外周プレス面
の巻線部に対する加圧領域が巻線部に沿って移動するの
で、巻線部を略円形に保ったまま傾けることができる。

【０００９】また、前記第１成形型の軸方向に沿った一
端部に楕円状巻ばねにおける一方の座面に対応する方向
へ傾いた第１座巻プレス面を設け、かつ前記第２成形型
の軸方向に沿った他端部に楕円状巻ばねの他方の座面に
対応する方向へ傾き、前記第１座巻面と正対する第２座
巻プレス面を設け、スライド駆動手段により第１成形型
が一方向へ相対移動すると共に、第１及び第２座巻プレ
ス面が巻ばねにおける一対の座面をそれぞれ加圧するよ
うにすれば、巻ばねにおける一対の座巻部については、
それぞれ第１及び第２座巻プレス面の傾きに従うように
傾けることができるので、楕円状巻ばねにおける座面を
精度良く所定角度に傾けることができる。

【００１０】なお、巻ばね成形装置における第１及び第
２成形型の間に成形素材としてセットされる巻ばねは、
予めオーステナイト相からマルテンサイト相への変態開
始温度（Ｍ_S点）以上の温度に加熱しておく必要があ
る。好ましくは、成形型セット時の巻ばねの加熱温度
は、焼入れ処理による歪み発生を最小限にするため、成
形中の温度低下を考慮した上で、楕円状巻ばねへ成形完
了した時点で、Ｍ_S点よりも僅かに高温となるような温
度に設定される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る巻
ばね成形装置について図面を参照して説明をする。

【００１２】（実施形態の構成）図１には、本発明の実
施形態に係る巻ばね成形装置及び楕円状巻ばねへの成形
素材としての巻ばねが示されている。この巻ばね成形装
置１０は、下成形型１２を支持する下側支持機構１４と
上成形型１６を支持する上側支持機構１８とを備えてい
る。

【００１３】下側支持機構１４には、機構全体の支持基
台として肉厚板状に形成された金属製のボルスター２０
が設けられている。ボルスター２０の上面は水平な平面
からなる取付面２２とされている。この取付面２２には
幅方向（矢印Ｗ方向）に延在する凹状のガイド溝２４が
複数本形成され、これらのガイド溝２４は、その断面形
状が逆Ｔ字状とされている。

【００１４】ボルスター２０の取付面２２上には、プレ
ート状のスライドベース２６がその下面を取付面２２に
密着させるように取り付けられている。スライドベース
２６は、その面形状が幅方向に直交するスライド方向
（矢印Ｓ方向）を長手方向とする略長方形とされてお
り、その両端部に設けられたフランジ部２８の貫通穴
（図示省略）を挿通し、ガイド溝２４に係合するアンカ
ーボルト３０によりボルスター２０に締結固定されてい
る。

【００１５】スライドベース２６の上面側には、スライ
ド方向に沿って互いに平行に延在する一対のガイドレー
ル３２が一体的に形成されている。これら一対のガイド
レール３２には、それぞれ内側の側面部に断面Ｖ字状の
摺動凸部３４が全長に亘って形成されている。またスラ
イドベース２６上における一対のガイドレール３２の間
には、略長方形のスライドプレート３６が配置されてい
る。スライドプレート３６の幅方向に沿って両側端面に
は、それぞれ摺動凸部３４に対応する形状とされた摺動
凹部３８が全長に亘って形成され、これら一対の摺動凹
部３８内には、それぞれスライドプレート３６における
一対の摺動凸部３４が挿入され、スライドプレート３６
は、摺動凹部３８を摺動凸部３４に摺動させつつ移動可
能とされている。これにより、スライドプレート３６は
スライド方向に沿って移動可能となると共に、幅方向及
び高さ方向（矢印Ｈ方向）への移動が制限される。

【００１６】スライドプレート３６上には、その軸方向
がスライド方向と一致するように下成形型１２が固定さ
れている。下成形型１２には、円筒体を径方向に沿って
２分割したような半円筒部４０及び、この半円筒部４０
の軸方向に沿った一端面（図１で右側端面）に突き当て
られ、溶接等により固定された平板状の側板部４２が設
けられている。下成形型１２は、半円筒部４０の下面か
ら突出する脚部４４及び、半円筒部４０下面から突出す
る側板部４２の下端部を介してスライドプレート３６に
溶接等により連結固定されている。

【００１７】下成形型１２の半円筒部４０は、その内周
面が巻ばね４８の外周面をプレス成形するための外周プ
レス面４６とされている。この外周プレス面４６は、巻
ばね４８から成形される楕円状巻ばね５０（図５参照）
の外周面における略半周分の形状に対応する凹状曲面に
より形成されている。具体的には、外周プレス面４６
は、楕円状巻ばね５０の外周面に対して僅かに曲率半径
が大きい楕円軌跡に沿って湾曲している。

【００１８】ここで、外周プレス面４６の中心軸ＬＣ_L
は、図４に示されるように楕円の一対の焦点Ｆ₁，Ｆ₂を
結ぶ線分の中点をスライド方向に沿って通過する直線で
あると定義する。このような中心軸ＬＣ_Lは、中心軸Ｌ
Ｃ_Lを中心とする周方向に沿って曲率半径が連続的に変
化する外周プレス面４６の曲率中心であると考えること
もできる。また外周プレス面４６を規定する楕円軌跡
は、その焦点Ｆ１，Ｆ２が共に幅方向と平行な直線上に
位置する。これにより、外周プレス面４６は、軸方向外
側から見て、楕円長軸を境とした楕円の下側半周分の軌
跡に沿った略Ｕ字状の湾曲面となっている。

【００１９】下成形型１２の側板部４２は、外周プレス
面４６に面した内側の平面が巻ばね４８における一方の
座巻部５２をプレス成形するための座巻プレス面６４と
されている。ここで、半円筒部４０の側板部４２が突き
当てられた一端面は、コイル軸ＬＳに対して傾いてお
り、これにより、座巻プレス面６４も、半円筒部４０の
一端面の傾きに従って巻ばね４８のコイル軸ＬＳ（図２
参照）に対して所定角度だけ傾くことになる。具体的に
は、座巻プレス面６４は、巻ばね４８からプレス成形さ
れる楕円状巻ばね５０（図３参照）の一方の座面５９と
平行となるように傾いている。また、半円筒部４０の他
端面もコイル軸ＬＳに対して傾いており、この他端面は
楕円状巻ばね５０の他方の座面６２と同一方向へ傾いて
おり、その傾きが、上成形型１６の側板部７８（図２参
照）へ干渉しないように座面６２より僅かに大きくなっ
ている。なお、側板部４２には、巻ばね４８のプレス時
における上側支持機構１８との干渉を避けるために、図
１に示されるように上端面中央部に下方へ向かってＵ字
状に切り欠かれた開口部６６が形成されている。

【００２０】スライドベース２６上には、図１に示され
るように作動速度及び作動量がそれぞれ制御（サーボ制
御）可能とされた油圧シリンダ６８が配置されている。
この油圧シリンダ６８は外筒部７０及びこの外筒部７０
の先端から伸縮可能に突出するロッド部７２を備えてい
る。油圧シリンダ６８の外筒部７０は、その後端部がス
ライドベース２６に連結されており、ロッド部７２は、
その先端部がスライドプレート３６のスライド方向に沿
った一端部に連結されている。これにより、油圧シリン
ダ６８によりロッド部７２を伸縮させると、スライドプ
レート３６がスライド方向に沿ってロッド部７２の作動
方向に対応する方向へ作動量に対応する距離だけ移動す
る。

【００２１】なお、本実施形態の巻ばね成形装置１０で
は、上記の油圧シリンダ６８を含む全ての油圧駆動装置
が共通の油圧制御装置によりサーボ制御されるように構
成されており、この油圧制御装置は、各種データ及び巻
ばね成形装置１０の動作を制御するための制御プログラ
ムが格納された制御回路を備えており、外部からの操作
信号及び制御プログラムに従って複数台（本実施形態で
は３台）の油圧駆動装置を制御する。

【００２２】上側支持機構１８には、下側支持機構１４
の支持基台であるボルスター２０に対して固定されたフ
レーム部７３（図４参照）が設けられており、このフレ
ーム部７３には、上成形型１６を高さ方向（矢印Ｈ方
向）に沿って昇降するための油圧昇降装置（図示省略）
が設置されている。この油圧昇降装置も、油圧シリンダ
６８と同様に、作動速度及び作動量がそれぞれサーボ制
御可能とされており、高さ方向を作動方向とする油圧作
動部を備えている。この油圧作動部には、図１に示され
る一対の支持アーム７４の上端部がボルト等により連結
固定されており、これにより、一対の支持アーム７４は
油圧作動部と一体となって高さ方向へ移動する。

【００２３】支持アーム７４の下端部には、図１に示さ
れるようにスライド方向と平行な軸心を有する軸受部７
５が一体的に設けられている。一対の支持アーム７４の
間には上成形型１６が配置されており、上成形型１６は
軸受部７５を介して一対の支持アーム７４に連結されて
いる。これにより、上成形型１６は一対の支持アーム７
４により回転可能に支持される。ここで、軸受部７５
は、後述する半円筒部７６の外周プレス面８２の中心軸
ＬＣ_Uと同軸的に設けられている。また油圧昇降装置が
作動すると、上成形型１６が油圧作動部と一体となって
昇降する。

【００２４】上成形型１６には、円筒体を径方向に沿っ
て２分割したような半円筒部７６及び、この半円筒部７
６の軸方向に沿った他端面（図１で左側端面）に突き当
てられ、溶接等により固定された平板状の側板部７８が
設けられ、また半円筒部７６の軸方向に沿った一端部に
は、図２に示されるようにその頂部付近から下方へ延出
する平板状の連結部８０が設けられている。側板部７８
及び連結部８０の軸方向に沿って外側の面には、図２に
示されるようにそれぞれ軸受部７５の一端面が溶接等に
より固定されている。

【００２５】上成形型１６の半円筒部７６は、その内周
面が巻ばね４８の外周面をプレス成形するための外周プ
レス面８２とされている。この外周プレス面８２は、図
４に示されるように、軸方向外側から見て、下成形型１
２の外周プレス面４６と楕円長軸上の平面に対して対称
な形状とされており、楕円長軸を境とした楕円の上側半
周分に沿った略Ｕ字状の湾曲面となっている。従って、
下成形型１２と上成形型１６との周方向に沿った両端面
が互いに突き合わされると、図５に示されるように、外
周プレス面４６と外周プレス面８２とは楕円に沿った環
状の湾曲面を形成する。このとき、下成形型１２におけ
る外周プレス面４６の中心軸ＬＣ_Lは、上成形型におけ
る外周プレス面４６の中心軸ＬＣ_Uと一致する。

【００２６】上成形型１６の側板部７８は、図２に示さ
れるように外周プレス面８２に面した内側の平面が巻ば
ね４８における他方の座巻部５５をプレス成形するため
の座巻プレス面８４とされている。ここで、半円筒部７
６の側板部７８が突き当てられた他端面は、コイル軸Ｌ
Ｓに対して傾いており、これにより、座巻プレス面８４
も、半円筒部７６の一端面の傾きに従って巻ばね４８の
コイル軸ＬＳ（図２参照）に対して傾くことになる。具
体的には、座巻プレス面８４は、図３に示される巻ばね
４８からプレス成形される楕円状巻ばね５０の他方の座
面６２と平行となるように傾いている。

【００２７】上側支持機構１８は、油圧シリンダ６８等
の他の油圧駆動装置と同様に、作動速度及び作動量がそ
れぞれサーボ制御可能とされた油圧シリンダ８６を備え
ている。この油圧シリンダ８６は、図１に示されるよう
に外筒部８８及びこの外筒部８８の先端から突出するロ
ッド部９０を備えている。油圧シリンダ８６の外筒部８
８は、その後端部にリンク部８９が連結されており、こ
のリンク部８９を介してフレーム部７３（図４参照）に
固定されている。これにより、外筒部７０はフレーム部
７３により高さ方向に沿って揺動可能に支持される。ま
たロッド部９０は、その先端部が上成形型１６の外周面
頂部付近から突出する一対の連結片９２に連結されてい
る。ロッド部９０の先端部には、外周プレス面８２の中
心軸ＬＣ _Uと平行軸的に連結軸９４が設けられており、
油圧シリンダ８６のロッド部９０は、連結軸９４を中心
として相対的に回転可能となっている。これにより、油
圧シリンダ８６によりロッド部９０を伸縮させると、上
成形型１６が中心軸ＬＣ_Uを中心としてロッド部９０の
作動方向に対応する方向へ作動量に対応する角度だけ回
転する。

【００２８】（実施形態の作用）次に、本発明の実施形
態に係る巻ばね成形装置１０の動作及び作用について説
明する。楕円状巻ばね５０への成形素材となる巻ばね４
８は、例えば、公知の巻きばね製造装置（図示省略）に
より芯金に赤熱状態の線材を巻き付けて熱間成形され
る。このとき、巻ばね４８は、本実施形態では全ての座
巻部の巻径が一定で、軸方向に沿った投影形状が略真円
の円筒状巻ばねとして成形される。

【００２９】熱間成形された巻ばね４８は、図１に示さ
れるように下成形型１２の外周プレス面４６上に載置さ
れると共に、その一方（図１では右側）の座面５３の下
端部が座巻プレス面６４の下端部に突き当てられる。こ
のとき、外周プレス面４６は、図２に示されるようにコ
イル軸ＬＳ直下に位置する加圧点ＰＬ（図４参照）を中
心とする領域（加圧領域）を巻ばね４８における外周面
の下端部に当接させる。

【００３０】また巻ばね成形装置１０にセットされる巻
ばね４８は、オーステナイト相からマルテンサイト相へ
の変態開始温度（Ｍ_S点）以上の温度に保つ必要があ
り、好ましくは、楕円状巻ばね５０への成形直後に行わ
れる焼入れ処理による歪み発生を最小限にするため、巻
ばね成形装置１０によるプレス成形中の温度低下を考慮
した上で、楕円状巻ばね５０へ成形完了した時点で、Ｍ
_S点よりも僅かに高温となるような温度とされている。
このことから、巻ばね４８は、必要に応じて冷却槽中に
浸漬されて所要の温度まで急冷された後に、巻ばね成形
装置１０へセットされる。

【００３１】巻ばね４８が下成形型１２上の所定位置に
載置されると、油圧制御装置は、上側支持機構１８の油
圧昇降装置により上成形型１６を図１に示される待機位
置から図２に示される圧下開始位置まで下降させる。こ
の圧下開始位置では、上成形型１６は、図４に示される
ように外周プレス面８２の頂部を巻ばね４８に当接さ
せ、また、図２に示されるように座巻プレス面８４の上
端部を巻ばね４８における他方（図２では左側）の座面
５３における上端部へ突き当てる。

【００３２】図２に示される成形開始位置にある上成形
型１６は、図４に示されるように、油圧シリンダ８６に
より中心軸ＬＣ_Uを中心とする回転方向において下成形
型１２に対して所定の角度（＝回転量ＳＴ_R）だけ傾斜
するような初期位置に保持されている。これにより、外
周プレス面８２は、コイル軸ＬＳの直上に対して時計方
向へ偏倚した加圧点ＰＵを中心とする領域（加圧領域）
を巻ばね４８における外周面の上端部に当接させる。

【００３３】なお、本実施形態では、図４の紙面手前側
から見て、中心軸ＬＣ_Uを中心として上成形型１６を時
計方向へ回転させているが、この回転方向は、巻ばね４
８の素線巻方向と巻ばね４８から楕円状巻ばね５０へ成
形（変形）する際に巻ばね４８における各巻線部が傾く
方向に応じて定められる。具体的には、図４に示される
ように、巻ばね４８の巻方向が紙面奥側へ向かって時計
方向であるとすると、巻ばね４８から楕円状巻ばね５０
へ成形する際に、巻線部の上端が紙面奥側へ倒れて行く
場合には、上成形型１６を時計方向へ回転させ、これと
は逆に、巻線部の上端が紙面手前側へ倒れて行く場合に
は、上成形型１６を反時計方向へ回転させる。また回転
量ＳＴ_Rの大きさは、巻ばね４８の巻径と楕円状巻ばね
５０へ成形する際に巻線部が倒れる角度とに応じて幾何
学的に定まる。

【００３４】成形型１２，１６間における所定位置に加
熱状態の巻ばね４８がセットされると、油圧制御装置
は、セット時の下成形型１２のスライド方向における位
置並びに、セット時の上成形型１６の高さ方向における
位置及び中心軸ＬＣ_Lを中心とする位相をそれぞれ位置
制御のための原点位置として設定する。

【００３５】次いで、油圧制御装置は、下側支持機構１
４の油圧シリンダ６８によりスライドプレート３６をス
ライド方向に沿って一対の座巻プレス面６４，８４によ
り巻ばね４８における一対の座面５３，５６が加圧され
るような回倒方向（図１の矢印Ｍ方向）へ一定速度で移
動させる。この油圧シリンダ６８によるスライドプレー
ト３６の移動（スライド）動作と同時に、油圧制御装置
は、上側支持機構１８における油圧昇降装置により上成
形型１６を下成形型１２の回倒速度に対応する速度で下
方へ移動させつつ、油圧シリンダ８６により中心軸ＬＣ
_Uを中心として上成形型１６を反時計方向（図４の矢印
Ｕ方向）へ下成形型１２の回倒速度に対応する速度で回
転させる。

【００３６】成形型１２，１６間に巻ばね４８がセット
された状態で、上記のように下成形型１２をスライド方
向に沿って一方向へ移動させると同時に、上成形型１６
を下降させて巻ばね４８の巻線部を軸直角方向に沿って
外周プレス面４６，８２により加圧することにより、巻
ばね４８における巻線部には、外周プレス面８２及び外
周プレス面４６との摩擦力により巻線部を傾けるような
モーメントが作用すると共に、外周プレス面８２からの
軸直角方向に沿った加圧力が作用する。

【００３７】このとき、下成形型１２の回倒方向へのス
ライド量ＳＴ_Sと上成形型１６の下方への移動量（圧下
量ＳＴ_P）との比が、外周プレス面８２が傾いていく巻
線部の外周面に常に圧接するように比が適宜設定されて
いれば、図３に示されるように、巻ばね４８の巻線部が
下成形型１２のスライド量に対応する角度だけ傾く。

【００３８】但し、下成形型１２のスライド動作及び上
成形型１６の圧下動作のみが行われる場合には、成形開
始前には投影形状が略円形とされていた巻ばね４８の巻
線部には、周方向に沿って約半巻分の素線がコイル軸Ｌ
Ｓから離れるように変形すると共に、残りの約半巻分の
素線がコイル軸ＬＳに近づくように変形して歪みが生
じ、結果として巻線部が卵形状に変形する。このことか
ら、本実施形態の巻ばね成形装置１０では、下成形型１
２のスライド動作及び上成形型１６の圧下動作と同時
に、前述したように油圧シリンダ８６により上成形型１
６を反時計方向へ回転させ、すなわち加圧点ＰＵを周方
向に沿ってＰＵ´（図５参照）まで移動させて巻線部の
歪み発生を防いでいる。この巻線部の歪み及び上成形型
１６の動作を、それぞれ図６及び図７に基づいて説明す
る。

【００３９】図６には巻ばね４８における一部の巻線部
１００が示され、図７には、図６の巻線部における素線
中心線の軸方向に沿った投影形状が示されている。図６
に示される巻線部１００を、下成形型１２の外周プレス
面４６との下加圧点ＰＬ₁から上成形型１６の外周プレ
ス面８２との上加圧点ＰＵ₂までの素線区間と、上成形
型１６の外周プレス面８２との上加圧点ＰＵ₂から下成
形型１２の外周プレス面４６との下加圧点ＰＬ₃までの
素線区間とに区分して考える。このとき、加圧点ＰＵ２
の直下に位置する外周プレス面４６上の点を下中心点Ｃ
Ｌとする。

【００４０】本実施形態の巻ばね成形装置１０におい
て、下成形型１２を回倒方向（矢印Ｍ方向）へスライド
量ＳＴ_Sだけ移動させることは、上加圧点ＰＵ₂を相対的
にスライド量ＳＴ_Sだけ回倒方向とは逆の方向へ移動さ
せることと等価である。さらに、この下成形型１２のス
ライド動作に連動して上成形型１６が下降することか
ら、上加圧点ＰＵ２は、下成形型１２及び上成形型１６
の移動完了後に、下中心点ＣＬを中心とする円軌跡Ｃ₁
に沿って上加圧点ＰＵ２´まで移動する。

【００４１】このとき、上加圧点ＰＵ₂の下加圧点ＰＬ₁
を中心とする円軌跡をＣ₂とし、この円軌跡Ｃ₂と下加圧
点ＰＬ₁と上加圧点ＰＵ₂´とを通過する直線との交点を
ＰＩ₂とする。また上加圧点ＰＵ₂の下加圧点ＰＬ₃を中
心とする円軌跡をＣ₃とし、この円軌跡Ｃ₃と下加圧点Ｐ
Ｌ３と上加圧点ＰＵ₂´とを通過する直線との交点をＰ
Ｉ₃とする。

【００４２】ここで、図６に示される巻線部１００で
は、下加圧点ＰＬ₁及び下加圧点ＰＬ₃は外周プレス面４
６に対しては相対移動しない点であり、巻線部１００に
おける紙面奥側の半周分の素線部分１０２は、下成形型
１２及び上成形型１６のスライド動作及び圧下動作に連
動して下加圧点ＰＬ₁を中心として傾き、また座巻部５
２における紙面手前側の半周分の素線部分１０４は、下
成形型１２及び上成形型１６のスライド動作及び圧下動
作に連動して下加圧点ＰＬ₃を中心として傾くことにな
る。

【００４３】この結果、上加圧点ＰＵ₂が外周プレス面
８２に対して相対移動しないとすれば、上加圧点ＰＵ₂
が上加圧点ＰＵ₂´に移動した場合、奥側の素線部分１
０２は円形を保つためには素線長が不足し、手前側の素
線部分１０４は円形を保つためには素線長が余剰にな
る。この際、素線部分１０２の不足長は、上加圧点ＰＵ
₂´と交点ＰＩ₂とを結ぶ線分Ｓ_Iに相当し、また素線部
分１０４の余剰長は、上加圧点ＰＵ₂´と交点ＰＩ₃とを
結ぶ線分Ｓ_Sに相当する長さとなる。

【００４４】従って、巻線部１００は、上加圧点ＰＵ₂
が上加圧点ＰＵ₂´へ移動する前には、図７の実線Ｒ₁で
示されるように軸方向に沿った投影形状が円形である
が、上加圧点ＰＵ₂が上加圧点ＰＵ₂´側へ移動するに従
って、素線部分１０２がコイル軸ＬＳに近づくように変
形すると共に、素線部分１０４がコイル軸ＬＳから離れ
るように変形し、上加圧点ＰＵ₂が上加圧点ＰＵ₂´に移
動完了した時点で、2点鎖線Ｒ₂で示されるように正規の
楕円形に対して歪んだ略卵形の投影形状になる。

【００４５】これに対し、本実施形態の巻ばね成形装置
１０では、下成形型１２のスライド動作に連動して、上
成形型１６の圧下動作と共に回転動作を行うことで、上
加圧点ＰＵ２が上加圧点ＰＵ２´へ移動する際の巻線部
１００の歪み発生が防止されている。すなわち、上成形
型１６の回転動作により素線部分１０４から素線部分１
０２に線分Ｓ_Sに相当する余剰素線が送り込まれ、素線
部分１０２における線分Ｓ_Iに相当する不足素線が補わ
れる。これにより、上加圧点ＰＵ２が上加圧点ＰＵ２´
へ移動するに従って傾いた巻線部１００には歪みが生じ
なくなり、巻線部１００は円形を保ったまま傾いて、そ
の投影形状が図７の１点鎖線Ｒ₃で示されるように正規
の楕円形になる。

【００４６】次に、下成形型１２のスライド動作に連動
する上成形型１６の圧下動作及び回転動作を具体的に説
明する。先ず、上成形型１６の圧下量ＳＴ_Pは、図７の
実線Ｒ₁と１点鎖線Ｒ₃で示される中心線の短軸方向に沿
った径差に等しくなる。すなわち、下成形型１２が回倒
方向へスライド量ＳＴ_Sだけ移動するに従って、上成形
型１６は圧下量ＳＴ_Pだけ下降することになる。このと
き、油圧シリンダ８６は、上成形型１６を外周プレス面
８２の中心軸ＬＣ_Uを中心として回転量ＳＴ_Rだけ反時計
方向へ回転させ、成形完了時の上加圧点ＰＵ₂´を下加
圧点ＰＬの真上となる位置まで移動させる。従って、成
形開始前の上加圧点ＰＵ₂は、上加圧点ＰＵ₂´に対して
回転量ＳＴ_Rだけ時計方向へ傾いた位置になっている。
この回転量ＳＴ_Rは、上加圧点ＰＵ₂から上加圧点ＰＵ₂
´までの経路長が素線部分１０２の不足長（＝素線部分
１０４の余剰長）に等しくなるように設定されている。
これにより、上成形型１６の回転動作により素線部分１
０４から素線部分１０２に不足分に相当する余剰素線が
送り込まれることになる。

【００４７】従って、本実施形態の巻ばね成形装置１０
では、下成形型１２を回倒方向へスライド量ＳＴ_Sだけ
移動させるスライド動作に連動し、上成形型１６を圧下
量ＳＴ_Pだけ下降させると共に、中心軸ＬＣ_Uを中心とし
て回転量ＳＴ_Rだけ反時計方向へ回転させることによ
り、巻ばね４８における各巻線部１００（図６，７参
照）に対しては外周プレス面４６，８２との摩擦力によ
りモーメントが作用すると共に、外周プレス面８２から
の加圧力が作用するので、巻ばね４８における座巻部５
２，５５を含む全ての巻線部１００を下成形型１２のス
ライド量ＳＴ_Sに対応する角度θ（図６参照）だけ傾け
ることができる。しかも、上成形型１６の回転動作を下
成形型１２のスライド動作及び上成形型１６の圧下動作
と同時に行うことにより、巻線部１００を傾ける際のひ
ずみ発生を確実に防止できるので、巻線部１００を略円
形に保ったまま傾けることができる。この結果、スライ
ド動作、圧下動作及び回転動作が完了した下成形型１２
と上成形型１６との間には、図５に示されるように軸方
向に沿った投影形状が正規の楕円形となった楕円状巻ば
ね５０が熱間成形される。

【００４８】特に、本実施形態の巻ばね成形装置１０で
は、下成形型１２が回倒方向へ移動する際に、巻ばね４
８における座巻部５２の下端部が座巻プレス面６４と外
周プレス面４６とのコーナ部に係合し、かつ座巻部５５
の上端部が座巻プレス面８４と外周プレス面８２とのコ
ーナ部に係合した状態となり、座巻プレス面６４，８４
がそれぞれ巻ばね４８における一対の座面５３，５６を
それぞれ加圧するので、巻ばね４８における一対の座巻
部５２，５５を確実に座巻プレス面６４，８４の傾きに
従うように傾けることができるので、巻ばね４８から成
形された楕円状巻ばね５０における座面５９，６２を精
度良く傾けることができる。

【００４９】楕円状巻ばね５０は、成形完了後直ちに成
形型１２，１６から取り出され、冷却油等の冷却媒体が
充填された冷却槽に浸漬されて焼入れ処理される。この
とき、成形型１２，１６から取り出された楕円状巻ばね
５０は、オーステナイト相からマルテンサイト相への変
態開始温度（Ｍ_S点）よりも僅かに高温になっている。
これにより、楕円状巻ばね５０は焼入れ処理による歪み
十分抑制される。

【００５０】なお、本実施形態の巻ばね成形装置１０で
は、楕円状巻ばね５０の成形素材として全ての巻線部の
巻径が一定の円筒状の巻ばね４８を用いたが、このよう
成形素材としては、他にも軸方向一端側の巻線部がばね
先端へ向かってテーパ状に縮径するテーパ状巻ばねや、
両端側の巻線部がばね先端へ向かってテーパ状に縮径す
る樽形巻ばね等の巻ばねも適用可能である。但し、この
ような巻ばねを成形素材とする場合には、成形型１２，
１６の外周プレスの内径をそれぞれ軸方向に沿って連続
的又は段階的に変化させる必要がある。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の巻ばね成形
装置及び巻ばね成形方法によれば、円筒形巻ばねを成形
素材として楕円状巻ばねを簡単に、しかも精度良く熱間
成形できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る巻ばね成形装置の構
成を示す斜視図である。

【図２】 本発明の実施形態に係る巻ばねがセットされ
た下成形型と上成形型との軸方向に沿った断面図であ
り、巻ばねをプレスする前の状態を示している。

【図３】 本発明の実施形態に係る巻ばねがセットされ
た下成形型と上成形型との軸方向に沿った断面図であ
り、巻ばねをプレスした後の状態を示している。

【図４】 図２に示されるＩＩ−ＩＩ切断線に沿った巻
ばねがセットされた下成形型と上成形型の断面図であ
る。

【図５】 図３に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ切断線に沿っ
た巻ばねがセットされた下成形型と上成形型の断面図で
ある。

【図６】 本発明の実施形態に係る巻ばねにおける一部
の巻線部を示す側面図であり、巻線部のプレス成形前後
の形状変化を示している。

【図７】 図６に示される巻線部における素線中心線の
軸方向に沿った投影形状を示す模式図であり、巻線部の
プレス成形前後の形状変化を示している。

【符号の説明】

１０ 巻ばね成形装置 １２ 下成形型（第１成形型） １４ 下側支持機構 １６ 上成形型（第２成形型） １８ 上側支持機構 ４６ 外周プレス面（下成形型） ４８ 巻ばね ５０ 楕円状巻ばね ６４ 座巻プレス面（下成形型） ６８ 油圧シリンダ（スライド駆動手段） ８２ 外周プレス面（上成形型） ８４ 座巻プレス面（上成形型） ８６ 油圧シリンダ（回転駆動手段） １００ 巻線部（巻ばね）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に沿った投影形状が略円形とされ
   た巻ばねを成形素材とし、該巻ばねを構成する各巻線部
   が同一方向へ傾斜するように塑性変形させ、軸方向に沿
   った投影形状が略楕円形とされた楕円状巻ばねを熱間成
   形する巻ばね成形装置であって、 楕円状巻ばね外周面における略半周分の形状に対応する
   凹状湾曲面からなる第１外周プレス面が設けられた第１
   成形型と、 楕円状巻ばね外周面における残りの略半周分の形状に対
   応する凹状湾曲面からなり、前記第１外周プレス面と正
   対する第２外周プレス面が設けられた第２成形型と、 前記第１及び第２座巻プレス面が巻ばね外周面の径方向
   に沿った一端部及び他端部にそれぞれ当接するように前
   記第１及び第２成形型の間に加熱状態の巻ばねが装填さ
   れると、前記第１成形型を軸方向に沿って楕円状巻ばね
   における座面傾斜方向に対応する一方向へ相対移動させ
   るスライド駆動手段と、 前記スライド駆動手段による前記第１成形型のスライド
   動作に連動し、前記第２成形型を、前記第１及び第２外
   周プレス面により巻ばねが軸直角方向に沿って加圧され
   る圧下方向へ相対移動させる昇降駆動手段と、 前記スライド駆動手段による前記第１成形型のスライド
   動作に連動し、前記第２成形型を、前記第２外周プレス
   面の曲率中心を略中心として楕円状巻ばねにおける座面
   の傾斜方向に対応する一方向へ回転させる回転駆動手段
   と、 を有することを特徴とする巻ばね成形装置。
2. 【請求項２】 前記第１成形型の軸方向に沿った一端部
   には、楕円状巻ばねにおける一方の座面に対応する方向
   へ傾いた第１座巻プレス面が設けられ、 前記第２成形型の軸方向に沿った他端部には、楕円状巻
   ばねの他方の座面に対応する方向へ傾き、前記第１座巻
   面と正対する第２座巻プレス面が設けられ、 前記第１及び第２成形型の間に加熱状態の巻ばねが装填
   された状態で、前記スライド駆動手段により前記第１成
   形型が前記一方向へ相対移動すると共に、前記第１及び
   第２座巻プレス面が巻ばねにおける一対の座面をそれぞ
   れ加圧することを特徴とする請求項１記載の巻ばね成形
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の巻ばね成形装置を
   用いた巻ばね成形方法であって、 前記第１及び第２成形型の間に加熱状態の巻ばねが装填
   された後に、前記スライド駆動手段により前記第１成形
   型を前記一方向へ相対移動させるスライド動作と、前記
   昇降手段により前記第２成形型を前記圧下方向へ相対移
   動させる圧下動作と、前記回転駆動手段により前記第２
   成形型を前記一方向へ回転させる回転動作とを同時に行
   って、 前記第１及第２成形型により巻ばねにおける各巻線部が
   それぞれ同一方向へ傾くように巻ばねを塑性変形させ、
   軸方向に沿った投影形状が略楕円形とされた楕円状巻ば
   ねを熱間成形することを特徴とする巻ばね成形方法。