JPS63115640A - コイル状テ−パ付線条体 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、主に断面が連続的に変化するテーパコイルば
ねの成形素材であるテーパ付線条体がほぼ同心状に巻取
られたコイル状テーパ付線条体に関する。

（従来の技術） 従来のコイルばねはその線径が一定であり、通常、第３
図（１）、　（２１に示すように冷間でばねに成形され
ている。すなわち、断面一定の線材がほぼ同心状に巻取
られたコイル状線材２１をターンテーブル２２に載置し
、ばね成形機２３に設けられた送りローラ２４によって
コイル状線材２１から順次引き出された線材２５を矯正
ローラ２６に送り込み、巻きぐせを除去して無拘束状態
で直線状とし、直線状に矯正された線材２５ａをばね成
形機２３に備えられたコイリング用殺し部材２７に送り
込むと共に当接させて冷間でコイルに成形している。

尚、コイリング用殺し部材２７は図示の殺しローラに限
らず、当て金具等も使用される。また、矯正ローラ２６
は、３個の固定ローラ２６ａとその間に設置される２個
の移動ローラ２６ｂとからなり、移動ローラ２６ｂの固
定ローラ２６ａに対する接離によって矯正量が調整され
る。両ローラ２６ａ　、　２６ｂは図示のものに限らず
、適宜数を設置することができる。

近年、自動車や鉄道車両等の乗り心地の改善や重量の軽
減等を図るために、前記断面一定のコイルばねに換えて
、第４図のような断面が連続的に変化するコイルばね、
すなわち所謂非線形特性を持ったテーパコイルばね１の
普及が著しい。

このようなテーバコイルばね１の成形に用いられる素材
としては、第５図に示すように、太径部４とその両側に
形成された細径部５，５゛とが、断面が連続的に変化し
たテーパ部６を介して交互に連成されたテーパ付線条体
３が用いられる。尚、細径部５と５゛とは同形（ａｘ　
＝ｄ３　）のみならず、異形（ａＺ≠ｄ、）の場合もあ
るが、以下、細径部は単に５として説明する。

かかるテーパ付線条体３の製造方法としては、高速で鍛
造するスェージングマシンによる方法と高速で切削する
ピーリングマシンによる方法が一般的であるが、出願人
は、材料ロスが生じることがなく、また生産性に優れた
加工方法を特願昭５８−１６７０４０号において提案し
た。

この方法は、金属材料を一定速度で加熱炉に送り込んで
軟化させた後、該軟化部を冷却し、冷却後の金属材料を
引取るに際し、引取速度を連続的に変化させることによ
って前記軟化部の断面積を連続的に変化させ、テーバ付
線条体３を製造する方法である。

このようにして製造されたテーバ付線条体３は、ばね成
形機２３に供給するに当り、コイル状に巻取られて、取
扱われる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、テーバ付線条体３を巻取ると、その細径
部５は断面剛性が小さいため、塑性変形を受は易く、第
６図（１）、　（２）に示すように細径部５において屈
曲が生じる。

このような状態で巻取られたコイル状テーバ付線条体を
無拘束状態におくと、第７図のように細径部５はど大き
な曲げ癖が付いたテーパ付線条体３ａとなっている。す
なわち、太径部４の曲げ半径をＲ１、細径部５のそれを
Ｒ２とすると、Ｒ，＞Ｒ２となっている。

尚、断面が一定の線材を巻取った場合では、無拘束状態
における線材の任意の位置の曲げ癖は一定である。曲げ
癖は、材料の弾性限、線径、巻取ドラム径、バックテン
ションの大きさなどによってその値は異なるが、線材の
位置によって変らないという特徴がある。

第７図のような曲げ癖のあるテーパ付線条体３ａをコイ
ルに成形するには、第３図（１）、　１２）で説明した
ように、まず矯正ローラ２６によって直線状に矯正する
必要がある。

ところが、矯正ローラ２６の矯正量（固定ローラ２６ａ
と移動ローラ２６ｂの間隔）は一定にセットせざるを得
ないため、太径部４しか充分な矯正を行なうことができ
ず、細径部５の矯正が弱くなる。

第８図＜１）、　＜２）はローラ間隔を一定（Ｃ＋　＝
Ｃｚ　＞−とじた矯正ローラ２６による線材の矯正状態
を示しており、（１）は太径線材２８ａの通過状態を、
（２）は細径線材２８ｂの通過状態を示している。図よ
り明らかなように、太径線材２８ａの矯正は有効である
が、細径線材２８ｂは充分な矯正が得られない。

このような状態でコイル成形を行うと、細径部５の曲げ
癖がばねにほとんどそのまま残留し、第９図のような異
状な形状を有するテーバコイルばね１゛となり、第４図
のような正規の形状寸法のテーパコイルばね１が得られ
ないという問題がある。

そこで、細径部５の曲げ癖をも除去する方法として、矯
正ローラの矯正量を線径と曲り量に応じて自動的に調整
して直線状に矯正する方法が考えられる。

しかし、かかる方法を実現するには、連続的に変化する
線径と曲り量を検出する装置と、得られた情報を基にし
てローラ間隔を連続制御する装置とを要し、複雑なシス
テムを構成することが必要となり、容易に実現できない
。

また、細径部５に曲げ癖を有したままコイル成形を行な
い。コイリング用殺し部材をコイル径方向に連続的に制
御する方法も考えられるが、上記と同様の問題があり実
現性に乏しい。

その結果、現在のところ、テーバ付線条体３は巻取らず
に定寸のストレート材としてコイル成形に供しているの
が実情である。このため、コイル成形が連続的に行えな
いので、生産効率が悪いという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、矯正ロー
ラやコイル成形機の仕様を変更することなく、正規の形
状寸法のテーバコイルばねの成形が可能なコイル状テー
パ付線条体を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされた本発明は、太径部４
と細径部５とがテーパ部６を介して交互に連成されたテ
ーパ付線条体３ｂがほぼ同心状に巻取られ、無拘束状態
における太径部４の曲げ半径Ｒ１が細径部５のそれＲ２
より小さくなるように太径部４に細径部５より大きな曲
げ癖が付与されていることを構成とするものである。

（作　用） 本発明のコイル状テーパ付線条体によれば、これを順次
巻戻して矯正ローラ２６にかけるに際して、矯正ローラ
２６の矯正量を太径部４が直線状となるように設定した
場合でも、無拘束状態における太径部４の曲げ半径Ｒ３
が細径部のそれＲ２より小さく、細径部５の曲がり具合
は太径部４に比べて元々少ないので、細径部５の矯正が
弱くしても矯正後のテーパ付線条体をほぼ直線状態にす
ることができる。

従って、矯正後のテーパ付線条体をコイル成形に供する
ことにより、正規の形状寸法のテーパコイルばねを容易
に成形することができる。

（実施例） 以下、本発明を実施するための巻取設備について概説す
ると共に本発明のコイル状テーパ付線条体について説明
する。

第１図は巻取設備の概要を示すものであり、巻取ドラム
１１と、該ドラム１１の前段に設けられた癖付はローラ
１２とを備えている。

前記癖付はローラ１２は、２個の固定ローラ１２ａ。

１２ａと、該固定ローラ１２ａ、１２ａに対して接離自
在に固定することができる移動ローラ１２ｂとで構成さ
れており、移動ローラ１２ｂ　と固定ローラ１２ａ、１
２ａとの間隔によって癖付は量が設定される。

同図において、癖付はローラ１２は、ローラ数が全部で
３個のものを示したが、かかる構成のものに限らないこ
とは勿論である。

尚、１３は既述した特願昭５８−１６７０４０号におい
て開示した方法で製造されたテーパ付線条体を連続的に
焼戻すための焼戻炉であり、１４は水冷ノズル、１５は
送りローラである。

前記方法によって製造されたテーパ付線条体は焼入れ状
態にあるので、焼戻炉１３を設けることにより、調質さ
れたテーパ付線条体を容易に得ることができる。

勿論、スェージングマシンやビーリングマシンによって
製造された非調質状態のテーパ付線条体も第１図の巻取
設備によって巻取ることができる。

もっとも、巻取前に調質しておいた方が、ばね成形後に
調質するよりも、ばね製造上を利である。

すなわち、ばね成形後に焼入れ、焼戻し熱処理を施すと
、ばねに歪みが生じてその形状に狂いが生じ、この狂い
を修正するのに多大な労力を要するからである。

焼戻炉１３を出て冷却されたテーパ付線条体３は、前記
癖付はローラ１２に送り込まれる。

テーパ付線条体３は、前部固定ローラ１２ａの下部から
移動ローラ１２ｂの上部に亘り屈曲状に通過し、更に後
部固定ローラ１２ａの下部を通って、巻取ドラム１１に
引張られつつ巻取られる。

この際、癖付はローラ１２を通過中に、移動ローラ１２
ｂと固定ローラ１２ａとの間隔により、太径部４に一定
の曲げ半径を有する曲げ癖（永久歪）が付与される。太
径部４と細径部５の線径の大小関係にもよるが、通常、
太径部４に巻取ドラム１１０半径Ｒに対して１〜１５Ｒ
の曲げ癖を付けることによって、第６図（１）・（２）
のような細径部５の屈曲を防止して巻取ることができる
。尚、細径部５は第８図で説明したのと同様の理由によ
り、癖付は状態は太径部４より弱くなる。

前記巻取ドラム１１は、第６図に示した従来のものと同
様のものであり、一端に鍔部１１ａを有し、該鍔部１１
ａから漸次径小とされたテーバ外周面ををする筒部１１
ｂが連成されたものである。

太径部４に大きな曲げ癖が付けられたテーパ付線条体は
、鍔部１１ａの根本側から筒部１１ｂの外周に巻取られ
ていき、巻取られた線条体は筒部１１ｂの径小側へ順次
横すべりする。筒部１１ｂが巻取られた線条体によって
ほぼ一杯になったとき、結束して一束のコイル状テーパ
付線条体として筒部１１ｂの開設端より取出される。尚
、巻取ドラム１１は、通常太径部４の直径が１０〜１５
酊のものに対して、直径１．５〜２ｍのものを使用して
いる。また、巻取ドラムには上記説明した横取りタイプ
の他に下取り、上取りなどのタイプがあるが、いずれを
使用しても本発明の思想に変りはない。

第２図は、巻取後のコイル状テーパ付線条体の結束を解
いて無拘束状態としたテーパ付線条体３ｂであり、上記
説明した通り、太径部４の曲げ半径Ｒ１は細径部５のそ
れＲ，より小さく、大きな曲げ癖が付けられている。

このような線条体をばね成形機の矯正ローラ２６に送り
込むと、太径部４を直線状にするような矯正を与えるだ
けで、線状体が全体的にほぼ直線状となる。これは、矯
正ローラ２６によると、太径部４の矯正はよく効き、細
径部５の矯正は弱（なるが、細径部５は矯正にかけられ
る前から太径部４に対して小さな曲げ癖しか与えられて
いないためである。

ところで、本発明は、基本的にＲ＋＜Ｒｚであればよい
が、Ｒ３があまり小さいと巻取り時に円形コイル状にな
らない場合があるので、畝上の通り、Ｒ，は巻取ドラム
半径の１〜１５倍がよい。

本発明のコイル状テーパ付線条体を使用すれば、畝上の
通り、ばね成形機２３の前段に設けられた矯正ローラ２
６によって、はぼ直線状に矯正することができるので、
コイル成形に際し、寸法・形状の良好なテーパコイルば
ねが容易に成形される。

次に具体的実施例について説明する。

（１）下記寸法、材質のオイルテンパー・テーバ付線条
体を、第１図のように、癖付はローラ１２に通して、直
径１．５ｎ＋の巻取ドラム１１に巻取り、コイル状テー
パ付線条体を製作した。

尚、コイル状テーパ付線条体は、癖付はローラ１２にお
ける移動ローラ１２ｂ　と固定ローラ１２ａとの間隔を
種々設定して、曲げ動量の異なるものが数体製作された
。

Ｎ　テーパ付線条体の寸法（第５図参照、ｍｍ）ｄｌ＝
１４、　ａ、＝ａｚ＝１１ １、＝１０００、Ｎｚ＝２００、β、　＝６０ＯＮ　材
質（重量％） ＳＡＥ　９２５４−ＣＯ，５５χ、Ｓｉ　１．４３χ、
Ｃｒ　Ｏ，６６χ引張強度ＴＳ＝１８０　ｋｇ／龍２に
調質（２）巻取ドラム上のコイル状線条体を仮結束した
後、ドラムより取外した。

上記仮結束されたコイル状テーパ付線条体から、数ピッ
チ分を切断して自由解放（無拘束）状態として、太径部
の曲げ半径Ｒ１、細径部の曲げ半径Ｒ２を測定した。そ
の結果を第１表に示す。

尚、同表中、コイル状テーパ付線条体の試料Ｎａｌは、
癖付はローラ１２にかからない状態で巻取ったものであ
り、隘１および２は巻取時細径部が屈曲状となったもの
である。隘３〜５が本発明実施例に該当し、巻取時には
細径部に屈曲は生じなかった。

第１表 （３１Ｎ１１ｌ〜５の５種類の曲げ癖が付与されたコイ
ル状テーパ付線条体をコイル成形機に実際に供給して円
筒型テーパコイルばね（目標値　直径１１５ｍｍ、高さ
３００　ｎ）を製作した。製作数は各試料につき１０点
とした。

コイル成形に際して、各線条体は少なくとも太径部が直
線となるように矯正ローラ２６にかけられた。

（４）Ｉｌｈｌ〜５のコイル状テーパ付線条体から製作
されたばねの寸法精度を評価するため、自由高さのばら
つきを求めた。その結果を第２表に示す。尚、自由高さ
のばらつきとは、サンプル数１０点のうちの最大高さと
最小高さの差（龍）を意味する。

第２表 （５）第２表より、本発明実施例に該当するＮＱ３〜５
のコイル状テーバ付線条体によって製作されたばねは、
他のものに比べて寸法のばらつきが少なく、本発明によ
れば、極めて品質の良好なテーバコイルばねが得られる
ことが確認された。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明のコイル状テーバ付線条体に
よれば、テーバコイルばねの成形に当って、矯正ローラ
の矯正量を太径部が直線状となる　・ように設定するだ
けで、無拘束状態における太径部の曲げ半径が細径部の
それより小さく、細径部の曲がり具合は太径部に比べて
元々少ないので、矯正ローラによる細径部の矯正が弱く
ても、テーパ付線条体をほぼ直線状態にすることができ
る。

それ故、矯正後のコイル成形において、寸法形状の良好
なテーバコイルばねを連続して高効率で製作することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための巻取設備の概略説明図
、第２図は太径部に曲げ癖を付けて巻取った後の自由（
無拘束）状態におけるテーバ付線条体の一部外観図、第
３図はコイル成形設備の説明図であり、同図（１１は平
面図、同図（２）は正面図である。第４図は正常形状の
テーバコイルばねの外観図、第５図はテーパ付線条体の
外観図、第６図は太径部に曲げ癖を付けることなくその
まま巻取った状態を示し、同図（１）は巻取ドラムの径
方向断面図、同図（２）は同ドラムの軸方向断面図であ
る。 第７図は太径部に曲げ癖を付けることなくそのまま巻取
った後のテーパ付線条体の自由状態における一部外観図
、第８図は大径又は細径線材の矯正ローラ通過状態を示
す説明図、第９図は第７図のテーパ付線条体によってコ
イル成形された異常形状のテーバコイルばねの外観図で
ある。 ３．３ａ、３ｂ−テーパ付線条体、４−太径部、５−細
径部、６・−テーバ部。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所第２図 第　３　図ｒ１ノ 手続補正書（自発 １．事件の表示 麹６１年特待時　願第２６２４９０号 ２、発明の名称 コイル状テーバ付線条体 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （１１９）　　株式会社神戸製鋼所 ４、代理　人８５７７ 住所　大阪府東大阪市御厨１０１３番地観０６　（７８
２）　６９１７・６９１８番６、補正の対象 方式乙； ７、補正の内容 （１）明細書第２頁第１３行目および第６頁第１５行目
に「殺し」とあるのを「押え」と補正する。 尚、第２頁第１３行目については２箇所共補正する。 （２）同書第１３頁第４行目および第７行目に［Ａ１］
とあるのをｒＯＪと補正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）太径部４と細径部５、５′とがテーパ部６を介し
   て交互に連成されたテーパ付線条体３ｂがほぼ同心状に
   巻取られ、無拘束状態における太径部４の曲げ半径Ｒ＿
   １が細径部のそれＲ＿２より小さくなるように太径部４
   に細径部５より大きな曲げ癖が付与されていることを特
   徴とするコイル状テーパ付線条体。
2. （２）テーパ付線条体３ｂは調質材で形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコイル状テ
   ーパ付線条体。