WO2021192010A1 - コイルばねの製造方法、及び、鞍乗り型車両用懸架装置 - Google Patents

コイルばねの製造方法、及び、鞍乗り型車両用懸架装置 Download PDF

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shot peening
stress
manufacturing
free length
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亀田　裕克
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日立Astemo株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/04—Wound springs
    • F16F1/06—Wound springs with turns lying in cylindrical surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details

Definitions

  • the present invention relates to a coil spring manufacturing technique and a suspension device for a saddle-mounted vehicle using a coil spring.
  • Saddle-type vehicles such as motorcycles are equipped with suspension devices for saddle-type vehicles such as front forks and rear cushions.
  • a coil spring that urges the piston toward a predetermined position is arranged inside such a saddle-mounted vehicle suspension system.
  • Patent Document 1 As a conventional technique relating to such a coil spring, there is a technique disclosed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 states that "it is preferable to perform shot peening to apply compressive residual stress to the surface layer of the coil spring” and “this significantly improves fatigue resistance”. It is disclosed.
  • the coil spring is a part that receives a load in the compression direction repeatedly, and higher strength is required from the viewpoint of extending the life.
  • An object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a coil spring having higher strength.
  • the present inventor has diligently studied a technique for manufacturing a coil spring, which can be made lighter than before by increasing the strength. As a result, the following (1) to (6) were found.
  • (1) By performing stress shot peening on the coil spring after performing shot peening, a high compressive residual stress can be applied to the coil spring, so that a high-strength coil spring can be manufactured.
  • (2) If shot peening similar to the shot peening performed before the stress shot peening is performed on the coil spring after the stress shot peening is performed, the shot peening is applied to the coil spring more than at the end of the stress shot peening. The value of the compressive residual stress is small.
  • the free length of the coil spring is longer than that at the end of the stress shot peening. Becomes longer.
  • the strength of the manufactured coil spring can be controlled by appropriately controlling the free length of the coil spring subjected to stress shot peening.
  • a high-strength coil spring is provided by maintaining the state in which the free length of the coil spring is L or less after stress shot peening. Can be manufactured. The present invention has been completed based on these findings.
  • a shot peening step of performing shot peening on a coil spring a compression step of compressing the coil spring that has undergone the shot peening step to a predetermined length, and the coil spring that has undergone the compression step.
  • the stress shot peening step of further performing shot peening in the compressed state is provided and the free length of the coil spring after the end of the stress shot peening step is L, the end of the stress shot peening step.
  • a method for manufacturing a coil spring is provided, in which the free length of the coil spring is maintained in a state of L or less.
  • the shot peening step may be performed twice or more while changing the shot peening conditions.
  • the stress shot peening step is performed by cold working.
  • the value of D / d obtained by dividing the coil center diameter D by the wire diameter d of the coil spring is 5.5 or more and 10 or less, and the coil spring is compressed in the compression step.
  • the coil spring may be compressed within a range in which the compression ratio defined by (L1-L2) / L1 is 0.45 or more and 0.7 or less.
  • the winding at the end may be in contact with or close to the adjacent winding because the winding angle of the portion including the end is changed.
  • the winding angle of the portion including the end portion is changed so that the winding of the end portion comes into contact with or close to the adjacent winding, and the coil center diameter D is set to the wire diameter d.
  • a shot peening step in which conditions are changed and shot peening is performed twice or more, and the coil springs that have undergone the shot peening step are predetermined. It has a compression step of compressing to the length of the above, and a stress shot peening step of performing shot peening in the cold state on the coil spring that has undergone the compression step, and the end of the stress shot peening step.
  • a method for manufacturing a coil spring in which the free length of the coil spring is maintained in a state of L or less after the end of the stress shot peening step, where L is the free length of the coil spring later.
  • a suspension device for a saddle-riding vehicle in which a coil spring manufactured by the method for manufacturing a coil spring is used.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of a part of the coil spring shown in FIG. 3A in an enlarged state. It is a figure explaining the shot peening process. It is a figure explaining the compression process. It is a figure explaining the stress shot peening process. It is a figure explaining the relationship between each process and the free length of a coil spring in the manufacturing method by a comparative example. It is a flow figure explaining the manufacturing method of the coil spring by Example 2. FIG. It is a figure explaining the coil spring manufactured by the manufacturing method of the coil spring by Example 3. FIG.
  • FIG. 1 shows a front fork 10 (suspension device 10 for a saddle-riding vehicle).
  • a front fork 10 for a saddle-riding vehicle.
  • two front forks 10 are provided on the front portion of a two-wheeled vehicle, and the front wheels are rotatably supported so as to sandwich the front wheels from the left and right.
  • a coil spring 20 is provided inside the front fork 10.
  • the coil spring 20 is a member that urges the piston displaced in the compression direction to return to its original position.
  • the coil spring 20 for the front fork 10 has a feature that the coil center diameter is smaller than the free length as compared with a general coil spring. The method of manufacturing the coil spring 20 will be described in the following figures.
  • a coil spring 30 having a free length of L1 and a D / d value obtained by dividing the coil center diameter D by the wire diameter d is 5.5 or more and 10 or less is prepared (preparation step).
  • the D / d value is preferably 5.5 or more, and the D / d value is 6 or more, from the viewpoint of making the projection material easily collide with the inner peripheral surface of the coil spring. Is more preferable.
  • the D / d value may be set to 10 or less from the viewpoint of making it easy to suppress the buckling (body bending) of the manufactured coil spring. preferable. That is, while making it easy for the projection material to collide with the inner peripheral surface of the coil spring, it is easy to suppress buckling (bending of the body) of the manufactured coil spring even when stress shot peening is applied.
  • the D / d is preferably 5.5 or more and 10 or less, and more preferably 6 or more and 10 or less.
  • the coil spring 30 to be prepared is used for, for example, a front fork, and since the winding angles of only the windings 31 and 31 at both ends are changed, the windings 31 and 31 at both ends come into contact with the adjacent windings 32 and 32, respectively. doing. That is, the coil spring 30 is a so-called closed-end compression coil spring.
  • the coil spring 30 has, for example, a free length L1 of 200 to 480 mm, a coil center diameter D of 15 to 50 mm, and a wire diameter d of 3.0 to 8.0 mm.
  • the coil spring 30 is not limited to the closed-end coil spring shown in FIG. 3A and the like.
  • the coil spring prepared in the preparatory step is an open-ended coil spring in which the windings at both ends and the windings adjacent to the windings are close to each other because the winding angle of the portion including the end portion is changed. You may.
  • "the winding at the end is close to the adjacent winding” means that the gap between the winding at the end and the winding adjacent thereto is 3 mm or less.
  • the coil spring 30 can have any composition.
  • shot peening step is performed on the coil spring 30 with the free length L1 (see FIG. 3A) (shot peening step). More specifically, the surface of the coil spring 30 is made to collide with the first shot 41 made of metal or a material having hardness equivalent to that of metal. In the shot peening step, it is preferable to perform special temperature control in a temperature atmosphere. That is, the shot peening step is preferably performed by cold working. At this time, it is preferable to project the first shot 41 onto a portion including the inner peripheral surface of the coil spring 30.
  • a centrifugal method in which the impeller 51 is rotated at high speed to project the first shot 41 can be adopted.
  • the projection conditions such as the material, shape, average particle size, projection speed, and projection time of the first shot 41 can be arbitrarily selected.
  • an injection type can be adopted in addition to the centrifugal type.
  • the coil spring 30 is compressed by the length L2 (compression step). See also FIG. 3A.
  • the length L2 at which the coil spring 30 is compressed is set so that the compression ratio defined by (L1-L2) / L1 is in the range of 0.45 or more and 0.7 or less. The reason for compressing to this range will be described later.
  • shot peening is performed on the coil spring 30 while maintaining the compressed state of the coil spring 30 (stress shot peening step). More specifically, the surface of the coil spring 30 is made to collide with a second shot 42 made of metal or a material having hardness equivalent to that of metal.
  • the stress shot peening step is preferably performed in a temperature atmosphere in which no special temperature control is performed. That is, the stress shot peening step is preferably performed by cold working. At this time, it is preferable to project the second shot 42 so as to collide with the inner peripheral surface of the coil spring 30.
  • the average particle size of the second shot 42 is equal to or less than the average particle size of the first shot 41.
  • the projection method a centrifugal method in which the impeller 51 is rotated at high speed to project the second shot 42 can be adopted.
  • the projection conditions such as the material, shape, average particle size, projection speed, and projection time of the second shot 42 can be arbitrarily selected.
  • an injection type can be adopted in addition to the centrifugal type. These include using the same shot in the shot peening step and the stress shot peening step, and adopting the same projection conditions.
  • a projection method different from the projection method of the first shot 41 can also be adopted.
  • a post-process in which the load in the compression direction applied to the coil spring 20 in the stress shot peening step is released, and then, if necessary, the coil spring 20 is processed.
  • its form is not particularly limited.
  • a setting step of plastically deforming the coil spring 20 by applying a load in the direction in which the coil spring 20 is used a polishing step of polishing the coil spring 20, and a surface treatment step of rust-preventing the surface of the coil spring 20.
  • Examples thereof include a shot peening step of performing shot peening on the coil spring 20.
  • the present invention is not limited to the form in which the post-process is performed after the load applied to the coil spring 20 in the compression direction is released. From the above, the coil spring 20 (see FIG. 1) is completed.
  • the free length of the coil spring 20 after the end of the stress shot peening step is L
  • the free length of the coil spring 20 is maintained at L or less after the end of the stress shot peening step regardless of the presence or absence of the post-step. NS. The reason for this will be described below with reference to the results of experiments conducted by the present inventor.
  • the present inventors manufactured a coil spring by a method for manufacturing a coil spring according to a comparative example, in which shot peening is further performed under the condition that the free length of the coil spring 20 is longer than L after the stress shot peening step. ..
  • the shot peening step performed under the condition that the free length of the coil spring 20 is longer than L after the stress shot peening step is referred to as an additional shot peening step.
  • the method for manufacturing a coil spring according to the comparative example is different from the manufacturing method according to the above embodiment in that it has an additional shot peening step instead of the above post-step, and the other steps have the same conditions as the manufacturing method according to the above embodiment. And said.
  • the present inventors have completed the free length of the coil spring during the preparation process, the free length of the coil spring that has completed the shot peening process, the free length of the coil spring that has completed the stress shot peening process, and the additional shot peening process. The free lengths of the coil springs were measured.
  • the free length L1 of the coil spring at the time of the preparation process was the longest. After the preparatory process, the free length of the coil spring gradually became shorter as the shot peening process and the stress shot peening process were performed.
  • the free length L3 of the coil spring after the stress shot peening step was the shortest.
  • the free length of the coil spring became longer than after the stress shot peening process and shorter than after the shot peening process.
  • the compressive residual stress applied to the coil spring gradually increased as the shot peening process and the stress shot peening process were performed.
  • the compressive residual stress was smaller than after the stress shot peening step and larger than after the shot peening step.
  • the present inventor has obtained the finding that it is possible to confirm whether or not a predetermined compressive residual stress is applied by measuring the free length of the coil spring 20. That is, when the post-process is performed after the stress shot peening process, the present inventor of the present invention is a high-strength coil spring to which a predetermined compressive residual stress is applied by performing the post-process under the condition that the free length is not longer than L. It was found that 20 can be manufactured.
  • the method for manufacturing the coil spring includes a preparatory step for preparing the coil spring (FIGS. 2, 3A and 3B), a shot peening step for performing shot peening on the coil spring 30 (FIG. 4A), and a shot peening step. It includes a compression step (FIG. 4B) of compressing the coil spring 30 to a predetermined length, and a stress shot peening step (FIG. 5) of further shot peening the coil spring 30 that has undergone the compression step in a compressed state. ..
  • the stress shot peening process is preferably performed by cold working.
  • the stress shot peening step by cold working, it is not necessary to heat the coil spring 30, so that the working can be performed with simple equipment. As a result, the coil spring 20 can be manufactured at low cost.
  • the coil spring 30 when the value of D / d obtained by dividing the coil center diameter D by the wire diameter d is 5.5 or more and 10 or less, and the length in which the coil spring 30 is compressed is L2 in the compression step. In addition, it is preferable to compress the coil spring 30 in the range where the compression ratio defined by (L1-L2) / L1 is 0.45 or more and 0.7 or less.
  • the present invention can provide a technique for manufacturing a coil spring having higher strength by performing stress shot peening so that the second shot 42 collides with a portion including the inner peripheral surface of the coil spring 30.
  • the D / d is 5.5 or more from the viewpoint of making it easy to manufacture a coil spring having an increased inner peripheral surface strength.
  • the D / d is preferably 10 or less from the viewpoint of making it easy to manufacture a high-strength coil spring that suppresses body bending. From these viewpoints, in the present invention, the D / d is preferably 5.5 or more and 10 or less, and the D / d is more preferably 6 or more and 10 or less.
  • the compression ratio is preferably 0.7 or less. Further, from the viewpoint of making it possible to manufacture the coil spring 20 having increased fatigue strength on the inner peripheral surface by making it easier for the second shot 42 to collide with the inner peripheral surface of the coil spring 30, the compression ratio is increased. Is preferably 0.45 or more. From these viewpoints, in the present invention, the compression ratio is preferably 0.45 or more and 0.7 or less. By compressing in the range where the compressibility is 0.45 or more and 0.7 or less, sufficient residual stress can be applied, so that it becomes easy to provide a technique for manufacturing a coil spring having particularly high strength.
  • the coil spring 30 In the coil spring 30, the winding angles of the portions including the windings 31 and 31 at the ends are changed, so that the windings 31 and 31 at the ends are in contact with the adjacent windings 32 and 32. With such a coil spring 30, it tends to be difficult to project the second shot 42 (see FIG. 5) particularly on the inner circumferences of both ends.
  • the coil spring 30 is compressed in a range where the compression ratio is 0.45 or more and 0.7 or less, and stress shot peening is performed. Even for the coil spring 30 having a small distance from the 32, it is possible to provide a coil spring having increased fatigue strength at a portion including the inner peripheral surface. Such an effect can be similarly obtained even when a coil spring in which the windings 31 and 31 at the ends are close to the adjacent windings 32 and 32 is used.
  • the stress shot peening step is preferably performed by cold working. By performing the cold processing, it is not necessary to heat the coil spring 30, so that the processing can be performed with simple equipment. As a result, the coil spring 20 can be manufactured at low cost.
  • a shot peening step of performing shot peening on the coil spring 30 with a free length is included prior to the compression step.
  • a shot peening step of performing shot peening on the coil spring 30 with a free length is included prior to the compression step.
  • a large residual stress can be applied to the coil spring 20 (see FIG. 5B).
  • a coil spring 20 is used in the front fork 10 (suspension device 10 for a saddle-riding vehicle).
  • the front fork is a tubular member whose diameter is smaller than the length in the vertical direction.
  • the coil spring 20 used for the front fork is a spring having high strength to which residual stress is applied.
  • the coil spring 20 is preferable as a spring for a front fork whose center diameter of the coil is smaller than the free length.
  • FIG. 7 shows a method of manufacturing a coil spring according to a second embodiment.
  • the shot peening step is composed of a first shot peening step and a second shot peening step.
  • the other steps are the same as the method for manufacturing the coil spring according to the first embodiment. Detailed description of the parts common to the first embodiment will be omitted.
  • the conditions for shot peening differ between the first shot peening process and the second shot peening process. That is, the shot peening step of Example 2 is performed twice while changing the shot peening conditions.
  • the shot projection time can be shortened as compared with the first shot peening step, or the shot can be projected at a slower speed than the first shot peening step.
  • the shot peening process can be performed three or more times by changing the conditions as appropriate.
  • Example 2 the shot peening step is performed twice or more while appropriately changing the shot peening conditions. As a result, a coil spring 20 having higher strength (see FIG. 1) can be obtained.
  • the second shot peening step it is preferable to shorten the shot projection time or slow down the shot projection speed as compared with the first shot peening step. It is more preferable that the second shot peening step has a shorter shot projection time and a slower projection speed than the first shot peening step. With such a form, it becomes easy to manufacture a high-strength coil spring.
  • FIG. 8 shows a coil spring 20A manufactured by the method for manufacturing a coil spring according to the third embodiment. Detailed description of the parts common to the first embodiment will be omitted.
  • the winding 31A at the end is close to the adjacent winding 32A because the winding angle of the portion including the end is changed. In other words, there is a gap of 3 mm or less between each of the windings 31A and 32A. It can be said that the coil spring 20A is a so-called open-ended compression coil spring.
  • the gap at the end is narrower than the spacing (pitch) between the windings at other parts.
  • the gap at the end is preferably half or less the length of the pitch at the center in the axial direction.
  • the coil spring 20 for the front fork 10 of a two-wheeled vehicle has been described, it can also be used for all saddle-riding vehicles such as tricycles and four-wheeled vehicles on which occupants ride, in addition to two-wheeled vehicles.
  • the coil spring 20 can be used not only for the front fork of a saddle-riding vehicle but also for the rear cushion. That is, the coil spring 20 can be used for all suspension devices for saddle-riding vehicles.
  • the present invention is not limited to the examples as long as the actions and effects of the present invention are exhibited.
  • the coil spring manufactured by the manufacturing method of the present invention is suitable for the front fork of a two-wheeled vehicle.

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Abstract

コイルばね（２０）の製造方法は、コイルばね（３０）にショットピーニングを行うショットピーニング工程と、ショットピーニング工程を経たコイルばね（３０）を、所定の長さに圧縮する圧縮工程と、圧縮工程を経たコイルばね（３０）に、圧縮した状態のままさらにショットピーニングを行うストレスショットピーニング工程と、を有し、ストレスショットピーニング工程の終了後におけるコイルばね（３０）の自由長をＬとするとき、ストレスショットピーニング工程の終了後に、コイルばね（３０）の自由長がＬ以下の状態に維持される。好ましくは、ショットピーニング工程は、ショットピーニングの条件を変更しながら２回以上行う。さらに好ましくは、ストレスショットピーニング工程は、冷間加工で行う。

Description

コイルばねの製造方法、及び、鞍乗り型車両用懸架装置
　本発明は、コイルばねの製造技術、及び、コイルばねを用いた鞍乗り型車両用懸架装置に関する。
　二輪車等の鞍乗り型車両には、フロントフォークやリヤクッション等の鞍乗り型車両用懸架装置が搭載されている。このような鞍乗り型車両用懸架装置の内部には、ピストンを所定の位置に向かって付勢するコイルばねが配置されている。このようなコイルばねに関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。
　特許文献１の段落番号００４５には、「ショットピーニングを行い、コイルばねの表層部に圧縮残留応力を付与することが好ましい」ことと、「これにより、耐疲労性が格別に向上する」ことが開示されている。
特開２０００－３２６０３６号公報
　コイルばねは、繰り返し圧縮方向への荷重を受ける部品であり、長寿命化の観点からより高い強度が求められる。
　本発明は、より強度の高いコイルばねの製造技術の提供等を課題とする。
　本発明者は、高強度化することにより従来よりも軽量化することが可能なコイルばねの製造技術について、鋭意検討した。その結果、下記（１）～（６）を知見した。
（１）コイルばねに対して、ショットピーニングを行った後にストレスショットピーニングを行うことにより、コイルばねに高い圧縮残留応力を付与できるので、高強度のコイルばねを製造できる。
（２）ストレスショットピーニングを行った後に、例えばストレスショットピーニングの前に行ったショットピーニングと同様のショットピーニングをコイルばねに対して行うと、ストレスショットピーニングの終了時よりも、コイルばねに付与されている圧縮残留応力の値が小さくなる。
（３）ストレスショットピーニングを行った後に、例えばストレスショットピーニングの前に行ったショットピーニングと同様のショットピーニングをコイルばねに対して行うと、ストレスショットピーニングの終了時よりも、コイルばねの自由長が長くなる。
（４）ストレスショットピーニングが行われたコイルばねの自由長の長さと、当該コイルばねに付与されている圧縮残留応力との間には相関がある。
（５）ストレスショットピーニングが行われたコイルばねの自由長の長さを適切に管理することにより、製造されるコイルばねの強度を管理可能である。
（６）ストレスショットピーニングの終了後に測定したコイルばねの自由長をＬとするとき、ストレスショットピーニング後に、コイルばねの自由長がＬ以下である状態を維持することにより、高強度のコイルばねを製造することができる。
　本発明は、これらの知見に基づいて完成させた。
　以下、本発明について説明する。
　本発明の一面によれば、コイルばねにショットピーニングを行うショットピーニング工程と、前記ショットピーニング工程を経た前記コイルばねを、所定の長さに圧縮する圧縮工程と、前記圧縮工程を経た前記コイルばねに、圧縮した状態のままさらにショットピーニングを行うストレスショットピーニング工程と、を有し、前記ストレスショットピーニング工程の終了後における前記コイルばねの自由長をＬとするとき、前記ストレスショットピーニング工程の終了後に前記コイルばねの自由長がＬ以下の状態に維持される、コイルばねの製造方法が提供される。
　また、前記ショットピーニング工程は、前記ショットピーニングの条件を変更しながら２回以上行っても良い。
　また、前記ストレスショットピーニング工程は、冷間加工で行うことが好ましい。
　また、前記コイルばねは、コイル中心径Ｄを前記コイルばねの線径ｄで除したＤ／ｄの値が５．５以上１０以下であると共に、前記圧縮工程において、前記コイルばねが圧縮される長さをＬ２とした場合に、（Ｌ１－Ｌ２）／Ｌ１で定義される圧縮率が０．４５以上０．７以下となる範囲において前記コイルばねを圧縮しても良い。
　また、前記コイルばねは、端部を含む部位の巻き角度が変えられていることにより、端部の巻きが隣接する巻きに接触又は近接していても良い。
　本発明の別の面によれば、端部を含む部位の巻き角度が変えられていることにより、端部の巻きが隣接する巻きに接触又は近接し、且つ、コイル中心径Ｄを線径ｄで除したＤ／ｄの値が５．５以上１０以下であるコイルばねに、それぞれ条件を変更し２回以上ショットピーニングを行うショットピーニング工程と、前記ショットピーニング工程を経た前記コイルばねを、所定の長さに圧縮する圧縮工程と、前記圧縮工程を経た前記コイルばねに、圧縮した状態のままさらに冷間においてショットピーニングを行うストレスショットピーニング工程と、を有し、前記ストレスショットピーニング工程の終了後における前記コイルばねの自由長をＬとするとき、前記ストレスショットピーニング工程の終了後に前記コイルばねの自由長がＬ以下の状態に維持される、コイルばねの製造方法が提供される。
　本発明のさらに別の面によれば、前記コイルばねの製造方法によって製造されたコイルばねが用いられている、鞍乗り型車両用懸架装置が提供される。
　本発明によれば、より強度の高いコイルばねの製造技術等を提供することができる。
実施例１によるフロントフォークの要部断面図である。 図１に示されたコイルばねの製造方法を説明するフロー図である。 準備工程について説明する図である。 図３Ａに示されたコイルばねの一部を拡大した状態の断面図である。 ショットピーニング工程について説明する図である。 圧縮工程について説明する図である。 ストレスショットピーニング工程について説明する図である。 比較例による製造方法における各工程とコイルばねの自由長との関係について説明する図である。 実施例２によるコイルばねの製造方法を説明するフロー図である。 実施例３によるコイルばねの製造方法により製造されたコイルばねについて説明する図である。
　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、添付図に示した形態は本発明の一例であり、本発明は当該形態に限定されない。
＜実施例１＞
　図１を参照する。図１には、フロントフォーク１０（鞍乗り型車両用懸架装置１０）が示されている。例えば、フロントフォーク１０は、二輪車の前部に２本設けられ、前輪を左右から挟むようにして回転可能に支持する。
　フロントフォーク１０の内部には、コイルばね２０が設けられている。コイルばね２０は、圧縮方向に変位したピストンを元の位置に戻すよう付勢する部材である。フロントフォーク１０用のコイルばね２０は、一般的なコイルばねと比べて、自由長に対してコイル中心径が小さいという特徴を有する。次図以降において、コイルばね２０の製造方法を説明する。
　図２、図３Ａ、及び、図３Ｂを参照する。まず、自由長がＬ１であり、コイル中心径Ｄを線径ｄで除したＤ／ｄの値が５．５以上１０以下であるコイルばね３０を準備する（準備工程）。
　本発明では、コイルばねの内周面にも投射材を衝突させやすい形態にする観点から、Ｄ／ｄの値を５．５以上とすることが好ましく、Ｄ／ｄの値を６以上にすることがより好ましい。一方、後述するストレスショットピーニング処理を施す場合であっても、製造されるコイルばねの座屈（胴曲がり）を抑制しやすい形態にする観点から、Ｄ／ｄの値を１０以下とすることが好ましい。すなわち、コイルばねの内周面にも投射材を衝突させやすい形態にしつつ、ストレスショットピーニング処理を施す場合であっても、製造されるコイルばねの座屈（胴曲がり）を抑制しやすい形態にする観点から、本発明では、Ｄ／ｄを５．５以上１０以下とすることが好ましく、６以上１０以下とすることがより好ましい。
　特に、図３Ａを参照する。準備するコイルばね３０は、例えば、フロントフォークに用いられ、両端部の巻３１、３１のみ巻角度が変えられていることにより、両端部の巻３１、３１がそれぞれ隣接する巻３２、３２に接触している。即ち、コイルばね３０は、いわゆるクローズドエンド形態の圧縮コイルばねである。
　コイルばね３０は、例えば、自由長Ｌ１が２００～４８０ｍｍ、コイル中心径Ｄが１５～５０ｍｍ、線径ｄが３．０～８．０ｍｍである。
　なお、コイルばね３０は、図３Ａ等に示したクローズドエンド形態のコイルばねに限定されない。準備工程で準備するコイルばねは、端部を含む部位の巻き角度が変えられていることにより、両端部の巻とこれに隣接する巻とが近接している、オープンエンド形態のコイルばねであっても良い。ここで、本発明において、「端部の巻が隣接する巻に近接している」とは、端部の巻とこれに隣接する巻との隙間が３ｍｍ以下であることを意味する。加えて、コイルばね３０は、任意の組成にすることができる。
　図２及び図４Ａを参照する。次に、コイルばね３０に対して自由長Ｌ１（図３Ａ参照）のままショットピーニングを行う（ショットピーニング工程）。より具体的には、コイルばね３０の表面に、金属製または金属と同等の硬さを有する材質の第１のショット４１を衝突させる。ショットピーニング工程は、特別な温度管理を温度雰囲気下において行うことが好ましい。即ち、ショットピーニング工程は、冷間加工で行うことが好ましい。このとき、コイルばね３０の内周面を含む部位に、第１のショット４１を投射させることが好ましい。
　例えば、第１のショット４１の投射方法は、インペラ５１を高速で回転させて第１のショット４１を投射する遠心式を採用することができる。
　なお、第１のショット４１の材質、形状、平均粒径、投射速度、投射時間等の投射条件は、任意に選択することができる。加えて、投射方法も、遠心式の他に噴射式を採用することもできる。
　図２及び図４Ｂを参照する。次に、コイルばね３０を長さＬ２だけ圧縮する（圧縮工程）。図３Ａを併せて参照する。ここで、コイルばね３０が圧縮される長さＬ２は、（Ｌ１－Ｌ２）／Ｌ１で定義される圧縮率が、０．４５以上０．７以下となる範囲になるよう設定される。この範囲に圧縮する理由については後述する。
　図２及び図５を参照する。次に、コイルばね３０が圧縮された状態を保ちつつ、コイルばね３０にショットピーニングを行う（ストレスショットピーニング工程）。より具体的には、コイルばね３０の表面に、金属製または金属と同等の硬さを有する材質の第２のショット４２を衝突させる。ストレスショットピーニング工程は、特別な温度管理を行わない温度雰囲気下において行うことが好ましい。即ち、ストレスショットピーニング工程は、冷間加工で行うことが好ましい。このとき、コイルばね３０の内周面にも衝突させるように、第２のショット４２を投射させることが好ましい。
　例えば、第２のショット４２は、平均粒径が第１のショット４１の平均粒径以下である。投射方法は、インペラ５１を高速で回転させて第２のショット４２を投射する遠心式を採用することができる。
　第２のショット４２の材質、形状、平均粒径、投射速度、投射時間等の投射条件は、任意に選択することができる。加えて、投射方法も、遠心式の他に噴射式を採用することもできる。これらには、ショットピーニング工程とストレスショットピーニング工程とで、同じショットを用いること、及び、同じ投射条件を採用することも含まれる。第２のショット４２の投射方法は、第１のショット４１の投射方法とは異なる投射方法を採用することもできる。
　次に、ストレスショットピーニング工程でコイルばね２０に加えていた圧縮方向の荷重を解き、その後に、必要に応じて、コイルばね２０に処理を施す後工程を有することができる。後工程を有する場合、その形態は特に限定されない。例えば、コイルばね２０が使用される方向に荷重を加えることにより、コイルばね２０を塑性変形させるセッチング工程、コイルばね２０を研磨する研磨工程、コイルばね２０の表面を防錆処理する表面処理工程、コイルばね２０にショットピーニングを行うショットピーニング工程等を挙げることができる。本発明は、コイルばね２０に加えていた圧縮方向の荷重を解いた後に、上記後工程を有する形態に限定されない。以上により、コイルばね２０（図１参照）は、完成する。
　ストレスショットピーニング工程の終了後におけるコイルばね２０の自由長をＬとするとき、上記後工程の有無にかかわらず、ストレスショットピーニング工程の終了後にコイルばね２０の自由長がＬ以下の状態に維持される。この理由を、本発明者が行った実験結果を参照しつつ、以下に説明する。
　本発明者らは、上記ストレスショットピーニング工程の後に、さらに、コイルばね２０の自由長がＬよりも長くなる条件でショットピーニングを行う、比較例によるコイルばねの製造方法により、コイルばねを製造した。以後、ストレスショットピーニング工程の後に、コイルばね２０の自由長がＬよりも長くなる条件で行うショットピーニング工程を、追加のショットピーニング工程という。比較例によるコイルばねの製造方法は、上記後工程に代えて追加のショットピーニング工程を有するところが、上記実施例による製造方法と異なっており、その他の工程は、上記実施例による製造方法と同じ条件とした。
　本発明者らは、準備工程時におけるコイルばねの自由長、ショットピーニング工程を終えたコイルばねの自由長、ストレスショットピーニング工程を終えたコイルばねの自由長、及び、追加のショットピーニング工程を終えたコイルばねの自由長をそれぞれ計測した。
　加えて、ショットピーニング工程を終えたコイルばねの残留応力、ストレスショットピーニング工程を終えたコイルばねの残留応力、及び、追加のショットピーニング工程を終えたコイルばねの残留応力をそれぞれ計測した。
　コイルばねの自由長は、準備工程時におけるコイルばねの自由長Ｌ１が最も長かった。準備工程の後、ショットピーニング工程、ストレスショットピーニング工程を経るにつれ徐々にコイルばねの自由長は短くなった。ストレスショットピーニング工程の後におけるコイルばねの自由長Ｌ３が最も短かった。
　追加のショットピーニング工程を行うことにより、コイルばねの自由長は、ストレスショットピーニング工程後よりも長く、ショットピーニング工程後よりも短くなった。
　一方、コイルばねに付与された圧縮残留応力は、ショットピーニング工程、ストレスショットピーニング工程を経るにつれ徐々に大きくなっていた。追加のショットピーニング工程を行うことにより、圧縮残留応力は、ストレスショットピーニング工程後よりも小さく、ショットピーニング工程後よりも大きかった。
　コイルばねにショットピーニングやストレスショットピーニングを行うことにより、コイルばねに残留応力が付与されることは、これまでに分かっていた。本実験において、コイルばねに付与された残留応力が大きくなると、自由長が短くなるという関係が認められた。さらに、コイルばねに付与された残留応力が小さくなると、自由長が長くなるという関係も認められた。
　以上の結果から本発明者は、コイルばね２０の自由長を計測することにより、所定の圧縮残留応力が付与されているかを確認することができる、との知見を得た。すなわち、本発明者は、ストレスショットピーニング工程の後に後工程を行う場合には、自由長がＬよりも長くならない条件下で行うことにより、所定の圧縮残留応力が付与された高強度のコイルばね２０を製造できることを見出した。
　以上に説明した内容を、以下に纏める。
　図２乃至図５を参照する。コイルばねの製造方法は、コイルばねを準備する準備工程（図２、図３Ａ、及び、図３Ｂ）と、コイルばね３０にショットピーニングを行うショットピーニング工程（図４Ａ）と、ショットピーニング工程を経たコイルばね３０を、所定の長さに圧縮する圧縮工程（図４Ｂ）と、圧縮工程を経たコイルばね３０に、圧縮した状態のままさらにショットピーニングを行うストレスショットピーニング工程（図５）とを含む。
　自由長によるショットピーニングを行った後に、コイルばねを圧縮しストレスショットピーニングを行う。このようにすることで、より残留応力を付与することができるので、強度の高いコイルばねの製造技術を提供することができる。
　さらに、ストレスショットピーニング工程は、冷間加工で行うことが好ましい。ストレスショットピーニング工程を冷間加工で行うことにより、コイルばね３０を加熱する必要がないため、簡単な設備において加工を行うことができる。その結果、安価にコイルばね２０を製造することができる。
　図３及び図４Ｂを参照する。コイルばね３０は、コイル中心径Ｄを線径ｄで除したＤ／ｄの値が５．５以上１０以下であると共に、圧縮工程において、コイルばね３０が圧縮される長さをＬ２とした場合に、（Ｌ１－Ｌ２）／Ｌ１で定義される圧縮率が０．４５以上０．７以下となる範囲においてコイルばね３０を圧縮することが好ましい。
　本発明者は、コイルばね３０の内周面を含む部位に第２のショット４２を衝突させるようにストレスショットピーニングを行うことにより、より強度の高いコイルばねの製造技術を提供することができることを知見した。ここで、内周面の強度も高めたコイルばねを製造しやすい形態にする等の観点から、Ｄ／ｄを５．５以上とすることが好ましい。また、胴曲がりを抑制した高強度のコイルばねを製造しやすい形態にする等の観点から、Ｄ／ｄは１０以下とすることが好ましい。これらの観点から、本発明では、Ｄ／ｄを５．５以上１０以下とすることが好ましく、Ｄ／ｄは６以上１０以下であることがより好ましい。また、高強度のコイルばねを製造しやすい形態にする等の観点から、圧縮率は０．７以下とすることが好ましい。また、コイルばね３０の内周面にも第２のショット４２を衝突させやすくすることにより、内周面の疲労強度も高めたコイルばね２０を製造可能な形態にする等の観点から、圧縮率は０．４５以上とすることが好ましい。これらの観点から、本発明では、圧縮率を０．４５以上０．７以下とすることが好ましい。圧縮率が０．４５以上０．７以下となる範囲において圧縮することにより、十分な残留応力を付与することができるので、特に強度の高いコイルばねの製造技術を提供しやすくなる。
　図３Ａを参照する。コイルばね３０は、端部の巻３１、３１を含む部位の巻き角度が変えられていることにより、端部の巻３１、３１が隣接する巻３２、３２に接触している。このようなコイルばね３０では、特に両端部の内周に第２のショット４２（図５参照）を投射することが困難になりやすい。これに対し、本発明では、圧縮率が０．４５以上０．７以下となる範囲においてコイルばね３０を圧縮しストレスショットピーニングを行うことにより、両端部の巻３１、３１と隣接する巻３２、３２との間隔が小さなコイルばね３０についても、内周面を含む部位の疲労強度を高めたコイルばねを提供することができる。このような効果は、端部の巻３１、３１が隣接する巻３２、３２に近接しているコイルばねを用いる場合であっても同様に得ることができる。
　図５を参照する。ストレスショットピーニング工程は、冷間加工で行うことが好ましい。冷間加工で行うことにより、コイルばね３０を加熱する必要がないため、簡単な設備において加工を行うことができる。その結果、安価にコイルばね２０を製造することができる。
　図４Ａを参照する。圧縮工程に先立って、コイルばね３０に対して自由長のままショットピーニングを行うショットピーニング工程を含む。ストレスショットピーニングよりも前にショットピーニングを行うことにより、コイルばね２０（図５Ｂ参照）により大きな残留応力を付与することができる。
　図１を参照する。フロントフォーク１０（鞍乗り型車両用懸架装置１０）には、コイルばね２０が用いられている。フロントフォークは、上下方向の長さに対して、直径が小さい筒状の部材である。フロントフォークに用いられるコイルばね２０は、残留応力が付与された高い強度を有するばねである。コイルばね２０は、自由長に対してコイル中心径が小さいフロントフォーク用のばねとして好ましい。
＜実施例２＞
　次に、実施例２を図面に基づいて説明する。図７には、実施例２によるコイルばねの製造方法が示されている。実施例２によるコイルばねの製造方法においては、ショットピーニング工程が、第１のショットピーニング工程と、第２のショットピーニング工程と、によって構成される。その他の工程については、実施例１によるコイルばねの製造方法と共通する。実施例１と共通する部分については、詳細な説明を省略する。
　第１のショットピーニング工程と、第２のショットピーニング工程とでは、ショットピーニングの条件が異なる。即ち、実施例２のショットピーニング工程は、ショットピーニングの条件を変更しながら２回行う。
　例えば、第２のショットピーニング工程では、第１のショットピーニング工程よりもショットの投射時間を短くしたり、第１のショットピーニング工程よりも遅い速度によってショットを投射したりすることができる。
　なお、ショットピーニング工程は、条件を適宜変更して３回以上行うこともできる。
　以上に説明したコイルばねの製造方法によってコイルばねを製造した場合にも、本発明所定の効果を得ることができる。
　加えて、実施例２では、ショットピーニングの条件を適宜変更しながらショットピーニング工程を２回以上行う。これにより、より強度の高いコイルばね２０（図１参照）を得ることができる。
　特に、第２のショットピーニング工程では、第１のショットピーニング工程よりも、ショットを投射する時間を短くしたり、ショットの投射速度を遅くしたりすることが好ましい。第２のショットピーニング工程は、第１のショットピーニング工程よりも、ショットの投射時間を短くし、かつ、投射速度も遅くすることが、より好ましい。このような形態にすることにより、高強度のコイルばねを製造しやすくなる。
＜実施例３＞
　次に、実施例３を図面に基づいて説明する。図８には、実施例３によるコイルばねの製造方法によって製造されたコイルばね２０Ａが示されている。実施例１と共通する部分については、詳細な説明を省略する。
　コイルばね２０Ａは、端部を含む部位の巻き角度が変えられていることにより、端部の巻３１Ａが隣接する巻３２Ａに近接している。換言すれば、それぞれの巻３１Ａと巻３２Ａとの間には、３ｍｍ以下の隙間が存在している。コイルばね２０Ａは、いわゆるオープンエンド形態の圧縮コイルばねであるといえる。
　端部における隙間は、他の部位における巻同士の間隔（ピッチ）に比べて狭い。端部の巻３１Ａが隣接する巻３２Ａに近接していると言えるためには、端部における隙間は、軸線方向の中央におけるピッチに比べて、半分以下の長さであることが好ましい。
　以上に説明したコイルばねを製造した場合にも、本発明所定の効果を得ることができる。
　尚、コイルばね２０は、二輪車のフロントフォーク１０に用いた例を説明したが、二輪車の他に、三輪車、四輪車等の乗員が跨って乗車する鞍乗り型車両全般に用いることもできる。
　加えて、コイルばね２０は、鞍乗り型車両のフロントフォークに限らず、リヤクッションに用いることも可能である。つまり、コイルばね２０は、鞍乗り型車両用懸架装置全般に用いることが可能である。
　本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
　本発明の製造方法によって製造されたコイルばねは、二輪車のフロントフォークに好適である。
　１０…フロントフォーク（鞍乗り型車両用懸架装置）
　２０…コイルばね
　３０…コイルばね
　３１…両端部の巻
　３２…隣接する巻
　４１…第１のショット
　４２…第２のショット

Claims (7)

  1. 　コイルばねにショットピーニングを行うショットピーニング工程と、
    　前記ショットピーニング工程を経た前記コイルばねを、所定の長さに圧縮する圧縮工程と、
    　前記圧縮工程を経た前記コイルばねに、圧縮した状態のままさらにショットピーニングを行うストレスショットピーニング工程と、を有し、
    　前記ストレスショットピーニング工程の終了後における前記コイルばねの自由長をＬとするとき、前記ストレスショットピーニング工程の終了後に前記コイルばねの自由長がＬ以下の状態に維持される、コイルばねの製造方法。
  2. 　前記ショットピーニング工程は、前記ショットピーニングの条件を変更しながら２回以上行う、請求項１に記載のコイルばねの製造方法。
  3. 　前記ストレスショットピーニング工程は、冷間加工で行う、請求項１又は２に記載のコイルばねの製造方法。
  4. 　前記コイルばねは、コイル中心径Ｄを前記コイルばねの線径ｄで除したＤ／ｄの値が５．５以上１０以下であると共に、
    　前記圧縮工程において、前記コイルばねが圧縮される長さをＬ２とした場合に、（Ｌ１－Ｌ２）／Ｌ１で定義される圧縮率が０．４５以上０．７以下となる範囲において前記コイルばねを圧縮する、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のコイルばねの製造方法。
  5. 　前記コイルばねは、端部を含む部位の巻き角度が変えられていることにより、端部の巻きが隣接する巻きに接触又は近接している、請求項４に記載のコイルばねの製造方法。
  6. 　端部の巻を含む部位の巻き角度が変えられていることにより、端部の巻きが隣接する巻きに接触又は近接し、且つ、コイル中心径Ｄを線径ｄで除したＤ／ｄの値が５．５以上１０以下であるコイルばねに、それぞれ条件を変更し２回以上ショットピーニングを行うショットピーニング工程と、
    　前記ショットピーニング工程を経た前記コイルばねを、所定の長さに圧縮する圧縮工程と、
    　前記圧縮工程を経た前記コイルばねに、圧縮した状態のままさらに冷間においてショットピーニングを行うストレスショットピーニング工程と、を有し、
    　前記ストレスショットピーニング工程の終了後における前記コイルばねの自由長をＬとするとき、前記ストレスショットピーニング工程の終了後に前記コイルばねの自由長がＬ以下の状態に維持される、コイルばねの製造方法。
  7. 　請求項１～６いずれか１項に記載のコイルばねの製造方法によって製造されたコイルばねが用いられている、鞍乗り型車両用懸架装置。
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