JPH01225721A - ぜんまいの耐疲労性改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産−の１ 本発明は、ぜんまい素材又はぜんまいの加工方法、特に
、その耐疲労性の改善のための方法に関するものである
。

良来曵孜ｌ 従来、ぜんまいの製造は、典型的には、圧延帯状素材を
圧延成形し、これを熱処理することにより行われている
が、この場合、ぜんまいの帯状素材あるいはぜんまいそ
れ自体の耐疲労性を向上させることを意図して、このよ
うな素材などに、特殊の処理を施すことは行われていな
がっな。

■が　゛しようと　る； すなわち、従来、ぜんまいの耐疲労性を確保する手段と
しては 素材の材質の選定 ぜんまいの形状・寸法・成形方法などの選定ぜんまいあ
るいは帯状素材の熱処理の選定などが主として採用され
ていた。

しかしながら、これらの手段単独、あるいは、これらの
手段の組み合わせだけによっては、所望の耐疲労性の確
保するには、不十分な場合もあった。

そこで、本発明は、十分な耐疲労性を付与することが可
能であるぜんまいの加工方法を得ることを、その目的と
するものである。

；　を　゛　るための 本発明は、この課題を解決するために、ぜんまいの製造
に当たり、ぜんまい素材又はぜんまいそれ自体の表面に
塑性加工を施すことにより、積極的に圧縮残留応力を導
入するようにすることを特徴とするものである。

ＪＬＩ 以下、本発明方法を、その実施の要領などを示す添付図
面に基づいて詳細に説明をする。

まず、第１図は、本発明方法により、ぜんまい、あるい
は、ぜんまいの帯状素材１０（以下、両者を単に「材料
」と呼ぶ）の表面層に圧縮残留応力を付与するための装
置２０の基本配置を示す図であり、この装置２０は、図
に示すように、半径方向に多数のワイヤ１゜を設けられ
た回転式ワイヤブラシ１を主体とし、その下部には、材
料１０の支持並びに移動を行うための支持ローラ２を配
置し、この支持ローラ２は、その下部に配置された加圧
装置３を介して、回転式ワイヤブラシ１のワイヤ１．の
先端部に押圧されるようになっている。材料１０は供給
ローラ４に巻かれており、これから矢印Ｘの方向へ回転
する支持ローラ２により連続的に矢印Ｙの方向に引き出
され、この材料１０は、矢印２の方向に連続的に回転す
る回転式ワイヤブラシ１のワイヤ１．の先端部と、支持
ローラ２の周面との間を支持ローラ２の回転により移動
され、巻き取りローラ５の上に巻き取られるようになっ
ている。この場合、材料１０は、回転式ワイヤブラシ１
と、支持ローラ２との間を通過する時に、支持ローラ２
が、加圧装置３により、その回転式ワイヤブラシ１に面
する側を、回転式ワイヤブラシ１のワイヤ１１の先端部
により、打撃を受けるようになっている。

本発明による方法は、このような装置２０により実施さ
れるものであり、上記のように、回転式ワイヤブラシ１
を矢印Ｚの方向に連続回転させて置き、矢印Ｘの方向に
連続的に回転する支持ローラ２により供給ローラ４の上
に巻き取られている材料１ｏを連続的に引き出し、これ
が回転式ワイヤブラシ１と、支持ローラ２との間を通過
する間に、その表面が、回転するワイヤブラシｌのワイ
ヤ１１の先端部により打撃され、塑性加工を受け、表面
に圧縮残留応力を発生した状態となり、巻き取りローラ
５の上に巻き取られることとなる。

このようにして、材料１０の表面に発生した圧縮残留応
力は、負荷応力に対して相殺効果を有しており、このた
めに、本発明方法により加工されたぜんまいは、疲労に
対して有害な引っ張り応力が軽減され、従って、その寿
命を増大させることのできることは、十分に期待するこ
とができるところである。

なお、上の説明においては、材料１ｏの支持を回転する
支持ローラ２により行うものとしであるが、この支持ロ
ーラ２の代わりに、平板を使用し、この上を、適宜な手
段により材料１０が連続的に移動されるようにすること
も、可能である。また、同様に、材料１０に対する打撃
を、回転式ワイヤブラシ１により行う代わりに、他の適
当な機構により、これを行うことも可能であることは、
無油のことである。

ここで、本発明方法において、ぜんまいの表面に圧縮残
留応力を発生させる主な要因を挙げると、次ぎのらのを
、挙げるとことができる。すなわち回転式ワイヤブラシ
の 直径 回転数 加工時間 回転式ワイヤブラシのワイヤの 材質 直径 長さ 先端形状 支持ローラの 直径（無限大も考えられる） 加圧力 材料の 機械的性質（引っ張り強さ、耐力、硬さなどの塑性加工
に関係する性質） 移動速度 張力 寸法 などであるが、材料の機械的性質・寸法以外の設備的な
要因を選定することにより、圧縮残留応力の発生量を、
疲労寿命に対し、最適のものにすることができる。

本発明方法は、上記のような原理に基づき１例えば、第
１図に示したような装置２０により、上記のような種々
の要因を考慮に入れて実施されるものであるが、次ぎに
、本発明方法の数値的な実施例について説明をする。

１、実施例１ 厚さ０．２５ｍ＋ｉ、幅２０ｍｍ、自然内径３０．８ｍ
ｍ、ボビン径３８■、材質ステンレス鋼（ＳＯＳ　３０
１．■ν５８４）、出力１　ｋｇｆ、引き出し可能長さ
約１，０００！Ｉ１１の定荷重ぜんまいに、本発明方法
による加工を、表１に示すような条件の下に、ぜんまい
の引っ張り側に施した。このようにして、引っ張り側に
圧縮残留応力を付与された被試験ぜんまいを、繰り返し
引き出し法による疲労試験を行った結果、表２に示すよ
うな結果が得られた。

省□」 表２から分かるように、本発明方法による加工の結果は
、極めて顕著であり、加工の無いものに比べ、６〜１０
倍の寿命の延長が得られている。

２、実施例２ 厚さ０．３３輪ｍ１幅１４ｍｍ、ばねの長さ５９０ｍｍ
　、自然内径２５．４ｍｍ、ボビン径３０ｍｍ、材質ス
テンレス鋼（５ＩＪＳ　３０１；　Ｈｖ　５９０）、出
力２．２　ｋｇｆの定荷重ぜんまいに、本発明方法によ
る加工を、表３に示すような条件の下に、ぜんまいの引
っ張り側に施しな、このようにして、引っ張り側に圧縮
残留応力を付与された被試験ぜんまいを、繰り返し引き
出し法による疲労試験を行った結果、表４に示すような
結果が得られた。

宍−」 表４から分かるように、本発明方法による加工の結果は
、極めて顕著であり、加工の無いものに比べ、少なくと
も３倍以上、加工条件の選定が適性であれば、１０倍以
上の寿命の延長が可能である。

３、その他 第２図は、ある製造会社のカタログに記載されている定
荷重ぜんまいの出力と、寿命とを線図により現したもの
（Ｏ印）であり、この図に、本発明による加工を施した
先の実施例によるものの結果を対比させてものであるが
、この線図から、未加工品の寿命（Δ印）の実測寿命は
、カタログ値とほぼ同じレベルであるが、本発明による
加工を施した場合の実測の寿命（十印）は、その効果が
極めて顕著であることを示している。

１乳立ガ１ 従来、定荷重ぜんまいは、荷重が常に一定であるという
特徴により、その価値が十分に認識されているにもかか
わらず、寿命が短いたいめに、その用途は、限定されて
いるのが実状である。ちなみに、家具などにおける繰り
返し作動をする部品の保証寿命は、ｚｏ、ｏｏｏ回、ま
た、自動車の安全ベルト用ぜんまいの保証寿命は、３０
，０００〜１００，０００回というレベルが普通である
が、現在市販されている定荷重ぜんまいは、はとんどこ
の要求に応することができないので、その用途は、繰り
返し使用回数の少ないものに限定されている。

しかしながら、本発明による加工を施されたものは、そ
の保証寿命を５０，０００回、あるいは、１００，００
０回、更には、それ以上にも設定することが可能である
ので、例えば、定荷重ぜんまいを、従来使用されていな
かった分野においても、十分に使用することを可能とさ
せ、これにより、社会的に貢献することが極めて大きい
のものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するための装置の概要を示
す略図、第２図は、本発明により加工を施されたぜんま
いを装備された定荷重ぜんまいと、従来のこの種の定荷
重ぜんまいとの寿命を比較した線図である。 １・・・回転式ワイヤブラシ、１．・・・ブラシ、２・
・・支持ローラ、３・・・加圧装置、ｌＯ・・・装置、
特許出願人　プレシジョンスプリング株式会社第２図 出　　力　　（ｋｇ　ｆ　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ぜんまいの帯状素材あるいはぜんまいそれ自体を、
   平面上又は曲面上を長手方向に移動させながら、帯状素
   材、あるいは、ぜんまいそれ自体の片面又は両面に打撃
   を与えることにより、これらの面に圧縮残留応力層を形
   成するようにすることを特徴とするぜんまいの耐疲労性
   改善方法。 ２、ぜんまいの素材又はぜんまいそれ自体の面を、回転
   式ワイヤブラシにより打撃するようにする請求項１記載
   の耐疲労性改善方法。