TW202136106A - 線圈彈簧的製造方法以及跨坐型車輛用懸吊裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之線圈彈簧（20）的製造方法，具有：珠擊步驟，其係對線圈彈簧（30）進行珠擊；壓縮步驟，其係將經過珠擊步驟後之線圈彈簧（30）壓縮至既定長度；及應力珠擊步驟，其係對經過壓縮步驟後之線圈彈簧（30）於維持壓縮之狀態下進一步進行珠擊；於將應力珠擊步驟結束後之線圈彈簧（30）之自由長設為L1時，於應力珠擊步驟結束後，維持線圈彈簧（30）之自由長為L1以下之狀態。較佳為，珠擊步驟係一邊變更珠擊之條件一邊進行2次以上。更佳為，應力珠擊步驟係於冷加工中進行。

Description

線圈彈簧的製造方法以及跨坐型車輛用懸吊裝置

本發明係關於一種線圈彈簧之製造技術以及使用了線圈彈簧之跨坐型車輛用懸吊裝置。

於二輪車等跨坐型車輛上，搭載有前叉或後部緩衝器等跨坐型車輛用懸吊裝置。於此種跨坐型車輛用懸吊裝置之內部，配置有將活塞朝既定位置彈推之線圈彈簧。作為與此種線圈彈簧相關之習知技術，有專利文獻1中揭示之技術。

於專利文獻1之段落編號0045中，揭示有「較佳為進行珠擊，對線圈彈簧之表層部賦予壓縮殘留應力」、及「藉此，耐疲勞性格外提高」。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-326036號公報

[發明所欲解決之課題]

線圈彈簧係承受朝反覆壓縮方向之負載之零件，自長壽命化之觀點而言要求更高之強度。

本發明之課題在於提供一種強度更高之線圈彈簧之製造技術等。 [解決課題之技術手段]

本發明人對藉由提高強度而能夠實現相較習知之線圈彈簧輕量化之線圈彈簧的製造技術進行了深入研究。其結果得知下述（1）～（6）。 （1）對線圈彈簧進行珠擊之後進行應力珠擊，藉此可對線圈彈簧賦予較高之壓縮殘留應力，故可製造高強度之線圈彈簧。 （2）進行應力珠擊之後，例如若對線圈彈簧進行與應力珠擊之前所進行之珠擊同樣之珠擊，則對線圈彈簧賦予之壓縮殘留應力之值較應力珠擊結束時為小。 （3）進行應力珠擊之後，例如若對線圈彈簧進行與應力珠擊之前所進行之珠擊同樣之珠擊，則線圈彈簧之自由長較應力珠擊結束時為長。 （4）進行了應力珠擊之線圈彈簧之自由長之長度、與對該線圈彈簧賦予之壓縮殘留應力之間有關聯。 （5）藉由適當地管理進行了應力珠擊之線圈彈簧之自由長之長度，而能夠管理所要製造之線圈彈簧之強度。 （6）將於應力珠擊結束後測定出之線圈彈簧之自由長設為L1時，於應力珠擊後，維持線圈彈簧之自由長為L1以下之狀態，藉此可製造高強度之線圈彈簧。 本發明根據該等見解而完成。

以下，對本發明進行說明。

根據本發明之一方面，提供一種線圈彈簧的製造方法，具有：珠擊步驟，其係對線圈彈簧進行珠擊；壓縮步驟，其係將經過上述珠擊步驟後之上述線圈彈簧壓縮至既定長度；及應力珠擊步驟，其係對經過上述壓縮步驟後之上述線圈彈簧於維持壓縮之狀態下進一步進行珠擊；將上述應力珠擊步驟結束後之上述線圈彈簧之自由長設為L1時，於上述應力珠擊步驟結束後維持上述線圈彈簧之自由長為L1以下之狀態。

又，上述珠擊步驟亦可一邊變更上述珠擊之條件一邊進行2次以上。

又，上述應力珠擊步驟較佳為於冷加工中進行。

又，上述線圈彈簧中，由線圈中心徑D除以上述線圈彈簧之線徑d所得之D/d之值為5.5以上且10以下，並且於上述壓縮步驟中，將上述線圈彈簧被壓縮之長度設為L2之情形時，亦可於由（L1-L2）/L1定義之壓縮率成為0.45以上且0.7以下之範圍內將上述線圈彈簧壓縮。

又，上述線圈彈簧亦可藉由改變包含端部之部位之捲繞角度而使端部之圈與鄰接之圈接觸或接近。

根據本發明之另一方面，提供一種線圈彈簧的製造方法，具有：珠擊步驟，其係對線圈彈簧分別變更條件而進行2次以上珠擊，該線圈彈簧係藉由改變包含端部之部位之捲繞角度而使端部之圈與鄰接之圈接觸或接近，且對由線圈中心徑D除以線徑d所得之D/d之值為5.5以上且10以下；壓縮步驟，其係將經過上述珠擊步驟後之上述線圈彈簧壓縮至既定長度；及應力珠擊步驟，其係對經過上述壓縮步驟後之上述線圈彈簧於維持壓縮之狀態下進一步在冷加工中進行珠擊；將上述應力珠擊步驟結束後之上述線圈彈簧之自由長設為L1時，於上述應力珠擊步驟結束後維持上述線圈彈簧之自由長為L1以下之狀態。

根據本發明之又一方面，提供一種跨坐型車輛用懸吊裝置，其使用了藉由上述線圈彈簧的製造方法製造出之線圈彈簧。 [發明之效果]

根據本發明，可提供一種強度更高之線圈彈簧之製造技術等。

以下根據隨附圖式對本發明之實施形態進行說明。再者，隨附圖式所示之形態為本發明之一例，本發明並不限定於該形態。

＜實施例1＞ 參照圖1。圖1中表示前叉10（跨坐型車輛用懸吊裝置10）。例如，前叉10於二輪車之前部設置有2根，且以自左右夾持前輪之方式支承前輪使其能夠旋轉。

於前叉10之內部，設置有線圈彈簧20。線圈彈簧20係彈推沿壓縮方向位移之活塞以使其返回至原先位置之構件。用於前叉10之線圈彈簧20具有如下特徵，即，與一般線圈彈簧相比，線圈中心徑小於自由長。於下圖之後，對線圈彈簧20的製造方法進行說明。

參照圖2、圖3A、及圖3B。首先，準備自由長為L1、由線圈中心徑D除以線徑d所得之D/d之值為5.5以上且10以下之線圈彈簧30（準備步驟）。

本發明中，自形成使投射材亦容易碰撞到線圈彈簧之內周面之形態之觀點而言，較佳為將D/d之值設為5.5以上，更佳為將D/d之值設為6以上。另一方面，於實施下述應力珠擊處理之情形時，自形成容易抑制所要製造之線圈彈簧之屈曲（主體彎曲）之形態之觀點而言，較佳為將D/d之值設為10以下。即，於形成使投射材亦容易碰撞到線圈彈簧之內周面之形態並實施應力珠擊處理之情形時，自形成容易抑制所要製造之線圈彈簧之屈曲（主體彎曲）之形態之觀點而言，本發明中，較佳為將D/d設為5.5以上且10以下，更佳設為6以上且10以下。

尤其參照圖3A。所準備之線圈彈簧30例如用於前叉，藉由改變僅兩端部之圈31之捲繞角度，而使兩端部之圈31與分別鄰接之圈32接觸。即，線圈彈簧30係所謂閉端形態之壓縮線圈彈簧。

線圈彈簧30例如自由長L1為200～480 mm，線圈中心徑D為15～50 mm，線徑d為3.0～8.0 mm。

再者，線圈彈簧30並不限定於圖3A等所示之閉端形態之線圈彈簧。準備步驟中準備之線圈彈簧亦可為開端形態之線圈彈簧，其藉由改變包含端部之部位之捲繞角度，而使兩端部之圈與鄰接於其之圈接近。此處，本發明中，所謂「端部之圈與鄰接之圈接近」係指端部之圈與鄰接於其之圈之間隙為3 mm以下。此外，線圈彈簧30可為任意組成。

參照圖2及圖4A。其次，對線圈彈簧30於維持自由長L1（參照圖3A）之狀態下進行珠擊（珠擊步驟）。更具體而言，使金屬製或具有與金屬同等硬度之材質之第1珠粒41碰撞到線圈彈簧30之表面。珠擊步驟較佳為於不進行特殊之溫度管理之溫度環境氣氛下進行。即，珠擊步驟較佳為於冷加工中進行。此時，較佳為使第1珠粒41投射至包含線圈彈簧30之內周面之部位。

例如，第1珠粒41之投射方法可採用使葉輪51高速旋轉而投射第1珠粒41之離心式。

再者，第1珠粒41之材質、形狀、平均粒徑、投射速度、投射時間等投射條件可任意選擇。此外，除離心式外，投射方法亦可採用噴射式。

參照圖2及圖4B。其次，將線圈彈簧30壓縮長度L2（壓縮步驟）。一併參照圖3A。此處，線圈彈簧30被壓縮之長度L2係以由（L1-L2）/L1定義之壓縮率成為0.45以上且0.7以下之範圍之方式而設定。關於在此範圍內進行壓縮之理由，將於以下敍述。

參照圖2及圖5。其次，保持線圈彈簧30被壓縮之狀態，並對線圈彈簧30進行珠擊（應力珠擊步驟）。更具體而言，使金屬製或具有與金屬同等硬度之材質之第2珠粒42碰撞到線圈彈簧30之表面。應力珠擊步驟較佳為於不進行特殊之溫度管理之溫度環境氣氛下進行。即，應力珠擊步驟較佳為於冷加工中進行。此時，較佳為以使第2珠粒42亦碰撞到線圈彈簧30之內周面之方式投射第2珠粒42。

例如，第2珠粒42之平均粒徑為第1珠粒41之平均粒徑以下。投射方法亦可採用使葉輪51高速旋轉而投射第2珠粒42之離心式。

第2珠粒42之材質、形狀、平均粒徑、投射速度、投射時間等投射條件可任意選擇。此外，除離心式外，投射方法亦可採用噴射式。該等之中，亦包含有於珠擊步驟及應力珠擊步驟中使用相同珠粒、及採用相同投射條件。第2珠粒42之投射方法亦可採用與第1珠粒41之投射方法不同之投射方法。

其次，解除於應力珠擊步驟中對線圈彈簧20施加之壓縮方向之負載，其後，視需要可具有對線圈彈簧20實施處理之後續步驟。於具有後續步驟之情形時，其形態並不特別限定。例如可列舉：藉由朝使用線圈彈簧20之方向施加負載，而使線圈彈簧20塑性變形之調整步驟；研磨線圈彈簧20之研磨步驟；對線圈彈簧20之表面進行防銹處理之表面處理步驟；及對線圈彈簧20進行珠擊之珠擊步驟等。本發明並不限定於在解除對線圈彈簧20施加之壓縮方向之負載之後具有上述後續步驟之形態。藉由以上操作而製成線圈彈簧20（參照圖1）。

將應力珠擊步驟結束後之線圈彈簧20之自由長設為L1時，無論有無上述後續步驟，於應力珠擊步驟結束後均維持線圈彈簧20之自由長為L1以下之狀態。關於其理由，以下一邊參照本發明人之實驗結果一邊進行說明。

本發明人等人利用比較例之線圈彈簧的製造方法而製造出線圈彈簧，該比較例之線圈彈簧的製造方法係於上述應力珠擊步驟之後，進一步在線圈彈簧20之自由長大於L1之條件下進行珠擊。以下，將於應力珠擊步驟之後，在線圈彈簧20之自由長大於L1之條件下進行之珠擊步驟稱為追加之珠擊步驟。比較例之線圈彈簧的製造方法具有追加之珠擊步驟代替上述後續步驟，此點與上述實施例的製造方法不同，其他步驟之條件與上述實施例的製造方法相同。

本發明人等人分別測量準備步驟時之線圈彈簧之自由長、珠擊步驟結束後之線圈彈簧之自由長、應力珠擊步驟結束後之線圈彈簧之自由長、及追加之珠擊步驟結束後之線圈彈簧之自由長。

此外，分別測量珠擊步驟結束後之線圈彈簧之殘留應力、應力珠擊步驟結束後之線圈彈簧之殘留應力、及追加之珠擊步驟結束後之線圈彈簧之殘留應力。

關於線圈彈簧之自由長，準備步驟時之線圈彈簧之自由長L1最長。於準備步驟之後，隨著經過珠擊步驟、應力珠擊步驟而線圈彈簧之自由長逐漸變短。應力珠擊步驟之後之線圈彈簧之自由長L3最短。

藉由進行追加之珠擊步驟，線圈彈簧之自由長較應力珠擊步驟後為長，且較珠擊步驟後為短。

另一方面，對線圈彈簧賦予之壓縮殘留應力隨著經過珠擊步驟、應力珠擊步驟而逐漸變大。藉由進行追加之珠擊步驟，壓縮殘留應力較應力珠擊步驟後為小，且較珠擊步驟後為大。

至此瞭解到，藉由對線圈彈簧進行珠擊或應力珠擊而對線圈彈簧賦予殘留應力。本實驗中，得出以下關係，即，若對線圈彈簧賦予之殘留應力變大，則自由長變短。進而，亦得出以下關係，即，若對線圈彈簧賦予之殘留應力變小，則自由長變長。

根據以上結果，本發明人得知，藉由測量線圈彈簧20之自由長，而可確認是否已被賦予既定之壓縮殘留應力。即，本發明人發現，於應力珠擊步驟之後進行後續步驟之情形時，藉由於自由長並不大於L1之條件下進行，而可製造被賦予了既定壓縮殘留應力之高強度之線圈彈簧20。

將以上說明之內容歸納於下。

參照圖2至圖5。線圈彈簧的製造方法包含：準備步驟（圖2、圖3A、及圖3B），其係準備線圈彈簧；珠擊步驟（圖4A），其係對線圈彈簧30進行珠擊；壓縮步驟（圖4B），其係將經過珠擊步驟後之線圈彈簧30壓縮至既定長度；及應力珠擊步驟（圖5），其係對經過壓縮步驟後之線圈彈簧30於維持壓縮之狀態下進一步進行珠擊。

於以自由長進行珠擊之後，將線圈彈簧壓縮而進行應力珠擊。以此方式可進一步賦予殘留應力，故可提供強度較高之線圈彈簧之製造技術。

進而，應力珠擊步驟較佳為於冷加工中進行。藉由於冷加工中進行應力珠擊步驟而無需加熱線圈彈簧30，故可於簡單之設備中進行加工。其結果，可廉價地製造線圈彈簧20。

參照圖3及圖4B。關於線圈彈簧30，於由線圈中心徑D除以線徑d所得之D/d之值為5.5以上且10以下，並且將壓縮步驟中線圈彈簧30被壓縮之長度設為L2之情形時，較佳為於由（L1-L2）/L1定義之壓縮率成為0.45以上且0.7以下之範圍內將線圈彈簧30進行壓縮。

本發明人得知，藉由以使第2珠粒42碰撞到包含線圈彈簧30之內周面之部位之方式進行應力珠擊，而可提供強度更高之線圈彈簧之製造技術。此處，自形成容易製造內周面之強度亦提高之線圈彈簧之形態等觀點而言，較佳為使D/d為5.5以上。又，自形成容易製造主體彎曲得以抑制之高強度之線圈彈簧之形態等觀點而言，D/d較佳為10以下。根據該等觀點，本發明中，較佳為使D/d為5.5以上且10以下，更佳為D/d為6以上且10以下。又，自形成容易製造高強度之線圈彈簧之形態等觀點而言，較佳為壓縮率為0.7以下。又，藉由使第2珠粒42亦容易碰撞到線圈彈簧30之內周面而能夠製造內周面之疲勞強度亦提高之線圈彈簧20，自形成此種形態等觀點而言，壓縮率較佳為0.45以上。根據該等觀點，本發明中，較佳為使壓縮率為0.45以上且0.7以下。藉由於壓縮率成為0.45以上且0.7以下之範圍內進行壓縮而可賦予充分之殘留應力，故容易提供強度特高之線圈彈簧之製造技術。

參照圖3A。線圈彈簧30係藉由改變包含端部之圈31之部位之捲繞角度，而使端部之圈31與鄰接之圈32接觸。此種線圈彈簧30中，尤其對兩端部之內周投射第2珠粒42（參照圖5）易變得困難。相對於此，本發明係於壓縮率成為0.45以上且0.7以下之範圍內將線圈彈簧30壓縮而進行應力珠擊，因此，即便針對兩端部之圈31與鄰接之圈32之間隔較小之線圈彈簧30，亦可提供包含內周面之部位之疲勞強度提高之線圈彈簧。此種效果於使用端部之圈31與鄰接之圈32接近之線圈彈簧之情形時亦可同樣地獲得。

參照圖5。應力珠擊步驟較佳為於冷加工中進行。藉由於冷加工中進行應力珠擊步驟而無需加熱線圈彈簧30，故可於簡單之設備中進行加工。其結果，可廉價地製造線圈彈簧20。

參照圖4A。於壓縮步驟之前，包含對線圈彈簧30於維持自由長之狀態下進行珠擊之珠擊步驟。藉由於應力珠擊之前進行珠擊，而可對線圈彈簧20（參照圖1）賦予更大之殘留應力。

參照圖1。於前叉10（跨坐型車輛用懸吊裝置10），使用線圈彈簧20。前叉係直徑相對於上下方向之長度小之筒狀構件。用於前叉之線圈彈簧20係被賦予了殘留應力之具有較高強度之彈簧。線圈彈簧20較佳為作為線圈中心徑相對於自由長小之前叉用彈簧。

＜實施例2＞ 其次，根據圖式說明實施例2。圖7中表示實施例2之線圈彈簧的製造方法。於實施例2之線圈彈簧的製造方法中，珠擊步驟由第1珠擊步驟及第2珠擊步驟構成。關於其他步驟，與實施例1之線圈彈簧的製造方法共通。關於與實施例1共通之部分，省略詳細之說明。

第1珠擊步驟與第2珠擊步驟中，珠擊之條件不同。即，實施例2之珠擊步驟係一邊變更珠擊之條件一邊進行2次。

例如，於第2珠擊步驟中，可使珠粒之投射時間較第1珠擊步驟為短，或能夠以較第1珠擊步驟為慢之速度投射珠粒。

再者，珠擊步驟亦可適當變更條件而進行3次以上。

於由以上說明之線圈彈簧的製造方法製造線圈彈簧之情形時，亦可獲得本發明既定之效果。

此外，實施例2中，一邊適當變更珠擊之條件一邊進行2次以上之珠擊步驟。藉此，可獲得強度更高之線圈彈簧20（參照圖1）。

尤其於第2珠擊步驟中，較佳為使投射珠粒之時間較第1珠擊步驟為短，或使珠粒之投射速度較第1珠擊步驟為慢。第2珠擊步驟中，更佳為使珠粒之投射時間較第1珠擊步驟為短，且使投射速度亦較第1珠擊步驟為慢。藉由形成此種形態而容易製造高強度之線圈彈簧。

＜實施例3＞ 其次，根據圖式說明實施例3。圖8中表示藉由實施例3之線圈彈簧的製造方法製造出之線圈彈簧20A。對於與實施例1共通之部分，省略詳細之說明。

線圈彈簧20A係藉由改變包含端部之部位之捲繞角度，而使端部之圈31A與鄰接之圈32A接近。換言之，於各個圈31A與圈32A之間，存在3 mm以下之間隙。可以說線圈彈簧20A係所謂開端形態之壓縮線圈彈簧。

端部之間隙較其他部位之圈彼此之間隔（間距）為窄。可以說端部之圈31A與鄰接之圈32A接近，故端部之間隙較佳為較軸線方向之中央之間距為一半以下之長度。

於製造出以上說明之線圈彈簧之情形時，可獲得本發明既定之效果。

再者，已對將線圈彈簧20用於二輪車之前叉10之例進行了說明，但除二輪車之外，亦可普遍用於三輪車、四輪車等騎乘者橫跨乘坐之跨坐型車輛。

此外，並不限於跨坐型車輛之前叉，線圈彈簧20亦能夠用於後部緩衝器。亦即，線圈彈簧20能夠普遍用於跨坐型車輛用懸吊裝置。

只要能發揮本發明之作用及效果，則本發明並不限定於實施例。 [產業上之可利用性]

藉由本發明之製造方法製造出之線圈彈簧適宜用於二輪車之前叉。

10:前叉（跨坐型車輛用懸吊裝置） 20、20A:線圈彈簧 30:線圈彈簧 31、31A:兩端部之圈 32、32A:鄰接之圈 41:第1珠粒 42:第2珠粒 51:葉輪

[圖1]係實施例1之前叉之主要部分剖面圖。 [圖2]係說明圖1所示之線圈彈簧的製造方法之流程圖。 [圖3A]係對準備步驟進行說明之圖。 [圖3B]係將圖3A所示之線圈彈簧之一部分放大後之狀態之剖面圖。 [圖4A]係對珠擊步驟進行說明之圖。 [圖4B]係對壓縮步驟進行說明之圖。 [圖5]係對應力珠擊步驟進行說明之圖。 [圖6]係對比較例的製造方法之各步驟與線圈彈簧之自由長之關係進行說明的圖。 [圖7]係說明實施例2之線圈彈簧的製造方法之流程圖。 [圖8]係對藉由實施例3之線圈彈簧的製造方法製造出之線圈彈簧進行說明的圖。

Claims (7)

1. 一種線圈彈簧的製造方法，具有： 珠擊步驟，其係對線圈彈簧進行珠擊； 壓縮步驟，其係將經過上述珠擊步驟後之上述線圈彈簧壓縮至既定長度；及 應力珠擊步驟，其係對經過上述壓縮步驟後之上述線圈彈簧於維持壓縮之狀態下進一步進行珠擊； 將上述應力珠擊步驟結束後之上述線圈彈簧之自由長設為L1時，於上述應力珠擊步驟結束後維持上述線圈彈簧之自由長為L1以下之狀態。
2. 如請求項1之線圈彈簧的製造方法，其中，上述珠擊步驟係一邊變更上述珠擊之條件一邊進行2次以上。
3. 如請求項1或2之線圈彈簧的製造方法，其中，上述應力珠擊步驟係於冷加工中進行。
4. 如請求項1至3中任一項之線圈彈簧的製造方法，其中，上述線圈彈簧中，由線圈中心徑D除以上述線圈彈簧之線徑d所得之D/d之值為5.5以上且10以下，並且 於上述壓縮步驟中，將上述線圈彈簧被壓縮之長度設為L2之情形時，在由（L1-L2）/L1定義之壓縮率成為0.45以上且0.7以下之範圍內將上述線圈彈簧壓縮。
5. 如請求項4之線圈彈簧的製造方法，其中，上述線圈彈簧係藉由改變包含端部之部位之捲繞角度而使端部之圈與鄰接之圈接觸或接近。
6. 一種線圈彈簧的製造方法，具有： 珠擊步驟，其係對線圈彈簧分別變更條件而進行2次以上珠擊，該線圈彈簧係藉由改變包含端部之圈之部位之捲繞角度而使端部之圈與鄰接之圈接觸或接近，且由線圈中心徑D除以線徑d所得之D/d之值為5.5以上且10以下； 壓縮步驟，其係將經過上述珠擊步驟後之上述線圈彈簧壓縮至既定長度；及 應力珠擊步驟，其係對經過上述壓縮步驟後之上述線圈彈簧於維持壓縮之狀態下進一步在冷加工中進行珠擊； 將上述應力珠擊步驟結束後之上述線圈彈簧之自由長設為L1時，於上述應力珠擊步驟結束後維持上述線圈彈簧之自由長為L1以下之狀態。
7. 一種跨坐型車輛用懸吊裝置，其使用了藉由請求項1至6中任一項之線圈彈簧的製造方法製造出之線圈彈簧。

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