WO2021192912A1 - 投射材の投射条件決定方法及びコイルばねの製造方法 - Google Patents

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亀田　裕克
鋭浩 小川
晋司 笠鳥
加藤　秀樹
前川　恵一
健太郎 時田
賢次 長岡
敦 村上
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日立Astemo株式会社
本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining projection conditions for a projection material and a method for manufacturing a coil spring.
  • a coil spring is known in which fatigue strength is improved by projecting a projection material called a shot onto the surface of the coil spring and applying residual stress.
  • a surface treatment processing method for a processing object such as a coil spring, there is a technique disclosed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 a shot processing step of projecting a projection material onto the processing object under the shot processing conditions set in the condition setting step, and a shot processing step of performing the shot processing. After that, there is a second inspection step of non-destructively inspecting at least one of the state of the surface side of the object to be treated and the external dimensions.
  • the measuring method is the X-ray source and the first detection. This is a method using a stress measuring device equipped with an element, a second detection element, and a moving mechanism.
  • Patent Document 1 it is possible to control the degree of processing of all shot-processed objects to be processed.
  • Patent Document 1 when the invention disclosed in Patent Document 1 is applied to a method for manufacturing a coil spring, a form in which a stress measuring device is used when determining the projection conditions of the projection material can be considered.
  • this form increases the cost in determining the projection conditions of the projection material.
  • An object of the present invention is to provide a method for determining projection conditions of a projection material, which can inexpensively determine the projection conditions of a projection material.
  • the present inventors applied shot peening treatment to the coil spring on which the coating film was formed, and then visually confirmed whether or not the coating film remained, thereby projecting in the shot peening treatment. It was found that it is possible to inexpensively grasp whether or not the projection conditions of the material are appropriate.
  • the present inventors change at least the winding angle of the axial end of the coil spring as a coil spring for a suspension device of a saddle-type vehicle on which an occupant rides, such as a two-wheeled vehicle or a three-wheeled vehicle.
  • the so-called closed-end and open-end coil springs are manufactured through stress shot peening treatment, it was found that the projecting material is less likely to collide with the portion where the winding angle is changed than the other portions. From the viewpoint of increasing the fatigue strength of the entire coil spring, it is preferable that the projecting material collides with all the parts of the coil spring, and it is preferable that the projecting material also collides with the parts where the winding angle is changed.
  • the present inventors applied stress shot peening treatment to the coil spring on which the coating film was formed, and visually confirmed that no coating film remained. It was found that the projection conditions can be grasped at low cost by determining the projection conditions of the projection material in the stress shot peening process. By using the projection conditions grasped in this way as the manufacturing conditions for the coil spring, it is considered that the coil spring can be manufactured at low cost.
  • the present invention has been completed based on such findings.
  • the "shot peening processing condition” is a concept including the condition of the projection material and the condition of the coil spring.
  • the "projection condition of the projection material” is, in addition to the condition of the projection material itself represented by the projection speed, projection time, material, average particle diameter, projection angle, etc. of the projection material, the shaft.
  • the conditions of the coil springs that collide with the projecting material such as the winding interval of the coil springs adjacent to each other (pitch of the coil springs), and the magnitude of the compression load applied to the coil springs can also be included.
  • a first step of forming a coating film on the surface of the coil spring and a second step of performing a shot peening process of projecting a projection material onto the coil spring on which the coating film is formed is provided.
  • a third step of confirming whether or not the coating film remains on the coil spring subjected to the shot peening treatment is provided, and the coating film remains in the third step.
  • at least one or more of the conditions of the shot peening treatment including the projection speed of the projection material, the projection time of the projection material, the material of the projection material, and the average particle size of the projection material are satisfied.
  • the coating film remains.
  • a method for determining a projection condition of a projection material which determines the condition of the shot peening process in the second step in which the coil spring that has not been obtained is obtained as the projection condition of the projection material.
  • the coil spring uses the condition determination step of determining the conditions of the shot peening process by the projection condition determination method of the projection material, and the conditions determined in the condition determination step.
  • a method for manufacturing a coil spring is provided, which comprises a shot peening step of applying a shot peening process to the coil spring.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line 3B-3B of FIG. 3A. It is a figure explaining the compression of a coil spring. It is a figure explaining the stress shot peening.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line 4C-4C of FIG. 4B. It is a figure which shows the example which the coating film remains. It is a figure which shows the example which the coating film does not remain. It is a flow figure explaining the manufacturing method of the coil spring of this invention.
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a method for determining projection conditions for a projection material of the present invention (hereinafter, may be referred to as “method for determining projection conditions of the present invention”). As shown in FIG. 1, the determination method of the present invention includes a preparatory step, a first step, a second step, and a third step.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a preparation process.
  • the preparatory step is a step of preparing a coil spring that undergoes the steps after the first step, which will be described later.
  • the form of the coil spring 30 prepared in the preparatory step is not particularly limited.
  • the coil spring to be used can be prepared.
  • the coil spring 30 shown in FIG. 2 can be exemplified.
  • the coil spring 30 has a free length of L1 and a coil center diameter of D, and the winding angles of only the windings 31 and 31 at both ends are changed, so that the windings 31 and 31 at both ends are adjacent to each other. It is in contact with 32. That is, the coil spring 30 is a closed-end coil spring.
  • the coil spring When preparing a closed-end coil spring in the preparation step, the coil spring includes a one-step pitch spring whose winding angle changes in one step only at the end as shown in FIG.
  • a two-stage pitch spring in which the winding angle changes in two stages may be used, or a spring in which the winding angle changes in three or more stages may be used.
  • the coil spring prepared in the preparation step is not limited to the closed-end coil spring shown in FIG.
  • 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 first step is a step of forming a coating film on the surface of the coil spring prepared in the preparation step.
  • the method of forming a coating film on the surface of the coil spring is not particularly limited.
  • a coating film can be formed on the surface of the coil spring by brush coating, air spray coating, immersion coating, electrostatic coating, electrodeposition coating, powder coating, or the like.
  • a coating film is formed on the surface of the coil spring by electrostatic coating. It is preferable that the process is performed.
  • a coil spring 30a in which the coating film 36 is formed on the entire circumference of the coil spring can be obtained.
  • the material and thickness of the coating film 36 formed in the first step are not particularly limited.
  • the coating film 36 can be formed by using, for example, a melamine resin paint or the like.
  • the thickness of the coating film 36 can be, for example, 125 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the winding angle of the closed-end or open-end coil spring in which the winding angle of the portion including the end is changed is changed as compared with the coil spring in which the winding angle does not change over the entire length. Since the projecting material is unlikely to collide with the protruding portion, the impact form of the projecting material is likely to differ depending on the portion of the coil spring.
  • the first step is a step of forming a coating film on the entire circumference of the coil spring.
  • the second step is a step of applying a shot peening process for projecting a projection material onto the coil spring on which the coating film is formed in the first step.
  • the shot peening process in the second step may be a shot peening process performed without applying a compressive load to the coil spring, or may be a stress shot peening process performed with a compressive load applied to the coil spring.
  • the shot peening process may be applied to the heated coil spring, or the shot peening process may be applied to the unheated coil spring.
  • the shot peening process may be applied to the heated coil spring, or the shot peening process may be applied to the unheated coil spring.
  • the coil spring 30a When performing the second step of such a form, as shown in FIG. 4A, the coil spring 30a is compressed by the length L2. After that, as shown in FIG. 4B, the coil spring 30a is subjected to a shot peening process while maintaining a state in which a compressive load is applied to the coil spring 30a. That is, the coil spring 30a is subjected to a stress shot peening process. As a result, the coil spring 30b subjected to stress shot peening can be obtained.
  • the length L2 at which the coil spring 30a is compressed is defined as (L1-L2) / L1 from the viewpoint of making it easy to apply sufficient compressive residual stress in a short time.
  • the compression ratio is preferably 0.45 or more.
  • the compressibility is preferably 0.7 or less from the viewpoint of making it easy to apply sufficient compressive residual stress. That is, the compressibility in the second step is preferably 0.45 or more and 0.7 or less.
  • the third step is a step of confirming whether or not a coating film remains on the coil spring subjected to the shot peening treatment in the second step. From the viewpoint of making the projection conditions of the projection material inexpensively determinable, it is preferable that the third step is a form in which it is visually confirmed whether or not the coating film remains.
  • the third step is a step of confirming whether or not the coating film 36 remains on the coil spring 30b.
  • the closed-end coil spring 30b in which the winding angle of the portion including the end portion is changed as compared with the coil spring in which the winding angle does not change over the entire length is located in the portion where the winding angle is changed. Since the projection material 42 is unlikely to collide, the coating film 36 tends to remain. Therefore, the third step is preferably a step of confirming whether or not the coating film remains on the entire circumference of the coil spring.
  • the coating film remains in the third step, at least a shot including the projection speed of the projection material, the projection time of the projection material, the material of the projection material, and the average particle size of the projection material. At least one or more of the peening treatment conditions are changed, and the second step and the third step are repeated until no coating film remains.
  • the conditions of the shot peening process in the second step in which the coil spring in which the coating film does not remain is projected. Determined as the projection condition of the material.
  • the second step is a step of obtaining a coil spring 30b subjected to stress shot peening
  • at least the projection material is used. Includes the projection speed of 42, the projection time of the projection material 42, the material of the projection material 42, the average particle size of the projection material 42, the projection angle of the projection material 42, and the magnitude of the compression load applied to the coil spring 30a. At least one or more of the conditions of the shot peening treatment are changed, and the second step and the third step are repeated until the coating film 36 does not remain.
  • the shot peening treatment (stress) in the second step obtained the coil spring 30b in which the coating film 36 did not remain.
  • the conditions of the shot peening process are determined as the projection conditions of the projection material 42.
  • the coating film 36 remains at the portion indicated by the arrow, so that it is determined that the coating film 36 remains. More specifically, it can be determined that there is a difference in the residual condition of the coating film 36 depending on the portion of the coil spring 30b. On the other hand, for example, when the coil spring is in the state shown in FIG. 5B, it can be determined that the coating film 36 does not remain.
  • the degree of remaining coating film 36 differs depending on the portion of the coil spring 30b (for each portion of the coil spring 30b). If there is, the coil spring 30b has a portion where the projection material 42 easily collides and a portion where the projection material 42 does not easily collide. If there is a portion where the projecting material 42 is unlikely to collide, it is difficult to increase the compressive residual stress of the portion, so that the portion may be damaged when the coil spring is used. Therefore, from the viewpoint of making the coil spring with improved fatigue strength into a form that is easy to manufacture, it is preferable to reduce the parts that are easily damaged (that is, the parts that the projecting material 42 is unlikely to collide with).
  • the coil spring 30b It is conceivable to change the magnitude of the compressive load applied to the coil spring 30b, or to change the projection angle of the projection material 42 projected toward the coil spring 30b. Therefore, when it is confirmed in the third step that the coating film 36 remains, and when there is a difference in the remaining degree of the coating film 36 depending on the portion of the coil spring 30b, the coating film 36 is applied to the coil spring. It is preferable to change at least one of the magnitude of the compressive load to be applied and the projection angle of the projection material 42.
  • the projection material 42 is more than the condition of the second step. Changing the conditions of the second step by selecting one or more selected from among increasing the projection speed, hardening the material of the projection material 42, and increasing the average particle size of the projection material 42. Can be done. On the other hand, if the projection speed, material, and average particle size of the projection material 42 are not changed from the conditions of the second step in which the coil spring 30b is obtained, the projection time of the projection material 42 is lengthened. The conditions of the process can be changed.
  • the projection material in which the coating film does not remain is projected without using an expensive device such as a stress measuring device. Conditions can be determined.
  • "no coating film remains” means that the coating film formed before the shot peening treatment was removed by the projection material. Therefore, according to the present invention, the coil spring The projection conditions of the projection material, which can evenly collide the projection material with the surface, can be determined at low cost.
  • FIG. 6 is a flow chart illustrating a method for manufacturing a coil spring of the present invention (hereinafter, may be referred to as a “manufacturing method of the present invention”). As shown in FIG. 6, the manufacturing method of the present invention includes a condition determining step and a shot peening step.
  • condition determination step is a step of determining the conditions of the shot peening process by the projection condition determination method of the projection material. Since the details of the method for determining the projection conditions of the projection material are as described above, the description thereof will be omitted here.
  • the condition determination step the projection conditions of the projection material capable of evenly colliding the projection material with the surface of the coil spring can be determined at low cost.
  • the shot peening step is a step of applying a shot peening process to a coil spring using the conditions determined in the above condition determining step.
  • the projection conditions of the projection material capable of evenly colliding the projection material with the surface of the coil spring are determined at low cost. Therefore, by performing the shot peening process under these projection conditions, it is possible to inexpensively manufacture a coil spring having improved fatigue strength.
  • the shot peening step may be a form in which a shot peening process is applied to a coil spring to which a compressive load is not applied, or a form of stress shot peening in which a shot peening process is applied to a coil spring to which a compressive load is applied. Is also good. Since the pitch of the coil spring to which the compressive load is applied is small, it is difficult for the projecting material to evenly collide with the surface of the coil spring as compared with the coil spring to which the compressive load is not applied. In this respect, in the manufacturing method of the present invention, the projection conditions of the projection material in stress shot peening, which can evenly collide the projection material with the surface of the coil spring, can be determined by the determination method of the present invention. Even so, the projecting material can be evenly collided with the surface of the coil spring.
  • the coil spring subjected to the shot peening process in the shot peening step may be a coil spring in which the winding angle does not change over the entire length.
  • the winding angle of the part including the end is changed, so that the winding of the end is in contact with the adjacent winding, so-called closed-end type coil spring, and the winding angle of the part including the end.
  • a so-called open-ended coil spring in which the winding at the end and the winding adjacent to the end winding are close to each other may be used.
  • the closed-end type and open-end type coil springs for example, since the distance between the winding at the end and the winding adjacent thereto is narrow, it is difficult for the projection material to collide with the winding at the end.
  • the projection conditions of the projection material capable of evenly colliding the projection material with the surface of the closed-end or open-end coil spring can be determined by the determination method of the present invention. Even in the case of a closed-end or open-end coil spring, the projecting material can be evenly collided with the surface of the coil spring.
  • the shot peening step may be a form in which a heated coil spring is subjected to a shot peening process, or a form in which an unheated coil spring is subjected to a shot peening process.
  • a device for that purpose is required, so from the viewpoint of making the coil spring inexpensive to manufacture, the unheated coil spring is shot peened at room temperature. It is preferable to have.
  • the manufacturing method of the present invention described above includes a condition determining step of determining the conditions of the shot peening process by the determining method of the present invention. According to this condition determination step, the projection conditions of the projection material capable of evenly colliding the projection material with the surface of the coil spring can be determined at low cost. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention in which the coil spring is manufactured through the process of performing the shot peening process under the conditions determined by this condition determining step, the coil spring with improved fatigue strength can be manufactured at low cost. ..
  • the coil spring manufactured by the manufacturing method of the present invention is suitable as a spring for a suspension device of a saddle-type vehicle.

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Abstract

コイルばね（３０）の表面に塗膜（３６）を形成する第１工程と、塗膜が形成されたコイルばね（３０ａ）に投射材（４２）を投射するショットピーニング処理を施す第２工程と、ショットピーニング処理が施されたコイルばね（３０ｂ）に、塗膜が残存しているか否かを確認する第３工程と、を有し、第３工程で塗膜が残存していることを確認した場合には、少なくとも、投射材の投射速度、投射時間、材質、及び、平均粒径を含むショットピーニング処理の条件を変更して、塗膜が残存しなくなるまで第２工程及び第３工程を繰り返し、第３工程で塗膜が残存していないことを確認した場合には、塗膜が残存していないコイルばねが得られた第２工程におけるショットピーニング処理の条件を、投射材の投射条件として決定する、投射材の投射条件決定方法。

Description

投射材の投射条件決定方法及びコイルばねの製造方法
　本発明は、投射材の投射条件決定方法及びコイルばねの製造方法に関する。
　コイルばねの表面にショットと称する投射材を投射し、残留応力を付与することにより疲労強度を向上させたコイルばねが知られている。コイルばねをはじめとする処理対象物の表面処理加工方法として、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［０００７］には、「前記条件設定工程で設定されたショット処理条件で前記処理対象物に対して投射材を投射するショット処理をするショット処理工程と、前記ショット処理工程の後、前記処理対象物の表面側の状態及び外形寸法の少なくとも一方を非破壊検査する第二検査工程と、を有する。」との記載がある。
　また、段落番号［００１８］には、「第二検査工程では、少なくともそれぞれの検査対象となる処理対象物の表面側の残留応力を測定する。その測定方法は、Ｘ線発生源、第一検出素子、第二検出素子及び移動機構を備えた応力測定装置を用いた方法である。」との記載がある。
　特許文献１に開示された発明によれば、ショット加工されたすべての処理対象物の加工の程度を管理することができる。
国際公開第２０１７／１９９９５９号
　例えば、特許文献１に開示された発明を、コイルばねの製造方法に適用する場合、投射材の投射条件を決定する際に応力測定装置を使用する形態が考えられる。一般に、応力測定装置は高価であるため、この形態では、投射材の投射条件を決定する際のコストが嵩む。
　本発明は、投射材の投射条件を安価に決定することが可能な、投射材の投射条件決定方法等を提供することを課題とする。
　本発明者らは、鋭意検討の結果、塗膜が形成されたコイルばねにショットピーニング処理を施した後に、塗膜が残存しているか否かを目視で確認することにより、ショットピーニング処理における投射材の投射条件が適切であるか否かを、安価に把握できることを知見した。
　さらに、本発明者らは、例えば、二輪車や三輪車に代表される、乗員が跨って乗車する鞍乗型車両の懸架装置用のコイルばねとして、少なくともコイルばねの軸方向端部の巻き角度を変えた、いわゆるクローズドエンド形態及びオープンエンド形態のコイルばねを、ストレスショットピーニング処理を経て製造する場合、巻き角度を変えた部位は、その他の部位よりも、投射材が衝突し難いことを知見した。コイルばね全体の疲労強度を高める観点からは、コイルばねの全ての部位に投射材を衝突させることが好ましく、巻き角度を変えた部位にも、投射材を衝突させることが好ましい。本発明者らは、塗膜が形成されたコイルばねにストレスショットピーニング処理を施し、塗膜が残らないことを目視で確認した、圧縮荷重の変化を含むストレスショットピーニング処理の条件を、コイルばねのストレスショットピーニング処理における投射材の投射条件として決定することにより、当該投射条件を安価に把握できることを知見した。このようにして把握した投射条件を、コイルばねの製造条件として用いることにより、コイルばねを安価に製造することが可能になると考えられる。本発明は、このような知見に基づいて完成させた。
　以下、本開示について説明する。なお、本発明において、「ショットピーニング処理の条件」は、投射材の条件、及び、コイルばねの条件を含む概念である。また、本発明において、「投射材の投射条件」は、投射材の投射速度、投射時間、材質、平均粒径、及び、投射角度等に代表される、投射材自体の条件に加えて、軸方向に隣接するコイルばねの巻きの間隔（コイルばねのピッチ）のような、投射材に衝突されるコイルばねの条件や、コイルばねに付与される圧縮荷重の大きさも含むことができる。
　本開示の１つの態様によれば、コイルばねの表面に塗膜を形成する第１工程と、前記塗膜が形成されたコイルばねに投射材を投射するショットピーニング処理を施す、第２工程と、前記ショットピーニング処理が施されたコイルばねに、前記塗膜が残存しているか否かを確認する、第３工程と、を有し、前記第３工程で前記塗膜が残存していることを確認した場合には、前記投射材の投射速度、前記投射材の投射時間、前記投射材の材質、及び、前記投射材の平均粒径を含む前記ショットピーニング処理の条件の、少なくとも１以上を変更し、前記塗膜が残存しなくなるまで前記第２工程及び前記第３工程を繰り返し、前記第３工程で前記塗膜が残存していないことを確認した場合には、前記塗膜が残存していない前記コイルばねが得られた前記第２工程における前記ショットピーニング処理の条件を、前記投射材の投射条件として決定する、投射材の投射条件決定方法が提供される。
　本開示の他の態様によれば、上記投射材の投射条件決定方法により、ショットピーニング処理の条件を決定する、条件決定工程と、前記条件決定工程で決定された前記条件を用いて、コイルばねにショットピーニング処理を施す、ショットピーニング工程と、を有する、コイルばねの製造方法が提供される。
　本発明によれば、投射材の投射条件を安価に決定することが可能な、投射材の投射条件決定方法等を提供することができる。
本発明の投射材の投射条件決定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。 第１工程を説明する図である。 図３Ａの３Ｂ－３Ｂ線断面図である。 コイルばねの圧縮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について説明する図である。 図４Ｂの４Ｃ－４Ｃ線断面図である。 塗膜が残存している例を示す図である。 塗膜が残存していない例を示す図である。 本発明のコイルばねの製造方法を説明するフロー図である。
　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。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。
　１．投射材の投射条件決定方法
　図１は、本発明の投射材の投射条件決定方法（以下において、「本発明の決定方法」と称することがある。）を説明するフロー図である。図１に示したように、本発明の決定方法は、準備工程と、第１工程と、第２工程と、第３工程と、を有している。
　１．１．準備工程
　図２は、準備工程を説明する図である。準備工程は、後述する第１工程以降の工程を経るコイルばねを準備する工程である。準備工程で準備するコイルばね３０の形態は、特に限定されない。
　準備工程では、例えば、乗員が跨って乗車する鞍乗型車両の車体と前輪との間に配置されるフロントフォークや、鞍乗型車両の車体と後輪との間に配置されるリヤクッションに用いられるコイルばねを準備することができる。このようなコイルばねとしては、図２に示したコイルばね３０を例示することができる。
　コイルばね３０は、自由長がＬ１、コイル中心径がＤであり、両端部の巻３１、３１のみ巻き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。すなわち、コイルばね３０は、クローズドエンド形態のコイルばねである。
　なお、準備工程で、クローズドエンド形態のコイルばねを準備する場合、当該コイルばねは、図２に示したような、巻き角度が端部でのみ１段階で変わっている１段ピッチばねのほか、巻き角度が２段階で変わる２段ピッチばねであっても良く、巻き角度が３段階以上で変わるばねであっても良い。
　また、準備工程で準備するコイルばねは、図２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。
　１．２．第１工程
　第１工程は、準備工程で準備したコイルばねの表面に塗膜を形成する工程である。コイルばねの表面に塗膜を形成する方法は特に限定されない。例えば、刷毛塗り、エアスプレー塗装、浸漬塗装、静電塗装、電着塗装、粉体塗装等により、コイルばねの表面に塗膜を形成することができる。但し、コイルばねの全周に塗膜を均一に形成しやすい形態にする等の観点から、第１工程は、図３Ａに示すように、静電塗装により、コイルばねの表面に塗膜を形成する工程であることが好ましい。
　第１工程を行うことにより、例えば図３Ｂに示すように、コイルばねの全周に塗膜３６が形成されたコイルばね３０ａを得ることができる。第１工程で形成する塗膜３６の材質及び厚さは特に限定されない。
　塗膜３６は、例えば、メラミン樹脂塗料等を用いて形成することができる。また、塗膜３６の厚さは、例えば、１２５μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。
　後述するように、全長に亘って巻き角度が変化しないコイルばねと比較して、端部を含む部位の巻き角度が変化しているクローズドエンド形態やオープンエンド形態のコイルばねは、巻き角度が変化している部位に投射材が衝突し難いので、コイルばねの部位ごとに、投射材の衝突形態に差が生じやすい。準備工程でクローズドエンド形態やオープンエンド形態のコイルばねを準備した場合には、後述する第３工程で、コイルばねの全周について塗膜の残存具合を確認することが好ましい。そこで、コイルばねの全周について塗膜の残存具合を確認可能な形態にする観点から、第１工程は、コイルばねの全周に塗膜を形成する工程にすることが好ましい。
　１．３．第２工程
　第２工程は、上記第１工程で塗膜が形成されたコイルばねに、投射材を投射するショットピーニング処理を施す工程である。第２工程におけるショットピーニング処理は、コイルばねに圧縮荷重を加えずに行うショットピーニング処理であっても良く、コイルばねに圧縮荷重を加えた状態で行うストレスショットピーニング処理であっても良い。
　また、加温したコイルばねに対してショットピーニング処理を施す形態であっても良く、加温されていないコイルばねに対してショットピーニング処理を施す形態であっても良い。疲労強度の高いコイルばねを安価に製造しやすい形態にする観点からは、加温されていないコイルばねに対して室温下でストレスショットピーニング処理を施す工程を有することが好ましい。そのため、疲労強度の高いコイルばねを安価に製造しやすい製造条件を決定するために、本発明の決定方法を実施する場合、第２工程は、加温されていないコイルばねに対して室温下でストレスショットピーニング処理を施す形態とすることが好ましい。
　このような形態の第２工程を行う場合、図４Ａに示すように、コイルばね３０ａを長さＬ２だけ圧縮する。その後、図４Ｂに示すように、コイルばね３０ａに圧縮荷重を加えた状態を保ちつつ、コイルばね３０ａにショットピーニング処理を施す。即ち、コイルばね３０ａに、ストレスショットピーニング処理を施す。これにより、ストレスショットピーニングが施されたコイルばね３０ｂを得ることができる。
　上記形態の第２工程において、十分な圧縮残留応力を短時間で付与しやすい形態にする等の観点から、コイルばね３０ａが圧縮される長さＬ２は、（Ｌ１－Ｌ２）／Ｌ１で定義される圧縮率を、０．４５以上とすることが好ましい。また、十分な圧縮残留応力を付与しやすい形態にする等の観点から、圧縮率は０．７以下にすることが好ましい。すなわち、第２工程における圧縮率は、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、十分な圧縮残留応力を付与することができるので、疲労強度を向上させたコイルばねを製造しやすくなる。
　１．４．第３工程
　第３工程は、上記第２工程でショットピーニング処理が施されたコイルばねに、塗膜が残存しているか否かを確認する工程である。投射材の投射条件を安価に決定可能な形態にする観点から、第３工程は、塗膜が残存しているか否かを目視で確認する形態であることが好ましい。
　第２工程が、コイルばね３０ｂを得る工程である場合、第３工程は、コイルばね３０ｂに塗膜３６が残存しているか否かを確認する工程である。ここで、全長に亘って巻き角度が変化しないコイルばねと比較して、端部を含む部位の巻き角度が変化しているクローズドエンド形態のコイルばね３０ｂは、巻き角度が変化している部位に投射材４２が衝突し難いので、塗膜３６が残りやすい。それゆえ、第３工程は、コイルばねの全周について、塗膜が残存しているか否かを確認する工程であることが好ましい。
　上記第３工程で塗膜が残存していることを確認した場合には、少なくとも、投射材の投射速度、投射材の投射時間、投射材の材質、及び、投射材の平均粒径を含むショットピーニング処理の条件の少なくとも１以上を変更し、塗膜が残存しなくなるまで上記第２工程及び上記第３工程を繰り返す。
　これに対し、上記第３工程で塗膜が残存していないことを確認した場合には、塗膜が残存していないコイルばねが得られた上記第２工程におけるショットピーニング処理の条件を、投射材の投射条件として決定する。
　例えば、上記第２工程が、ストレスショットピーニングが施されたコイルばね３０ｂを得る工程である場合、上記第３工程で塗膜３６が残存していることを確認した場合には、少なくとも、投射材４２の投射速度、投射材４２の投射時間、投射材４２の材質、投射材４２の平均粒径、及び、投射材４２の投射角度、並びに、コイルばね３０ａに付与する圧縮荷重の大きさを含むショットピーニング処理の条件の少なくとも１以上を変更し、塗膜３６が残存しなくなるまで上記第２工程及び上記第３工程を繰り返す。
　これに対し、上記第３工程で塗膜３６が残存していないことを確認した場合には、塗膜３６が残存していないコイルばね３０ｂが得られた上記第２工程におけるショットピーニング処理（ストレスショットピーニング処理）の条件を、投射材４２の投射条件として決定する。
　本発明の決定方法において、例えば、コイルばねが図５Ａに示すような状態のときは、矢印で示した部位に塗膜３６が残っているので、塗膜３６が残存していると判断することができ、より具体的には、コイルばね３０ｂの部位により塗膜３６の残存具合に差があると判断することができる。これに対し、例えば、コイルばねが図５Ｂに示すような状態のときは、塗膜３６が残存していないと判断することができる。
　ここで、上記第３工程で塗膜３６が残存していることを確認した場合であって、かつ、コイルばね３０ｂの部位により（コイルばね３０ｂの部位ごとに）塗膜３６の残存具合に差がある場合、コイルばね３０ｂには、投射材４２が衝突しやすい部位と投射材４２が衝突し難い部位が存在する。投射材４２が衝突し難い部位が存在すると、当該部位の圧縮残留応力を高め難いので、コイルばねの使用時に、当該部位が破損する虞がある。そこで、疲労強度を向上させたコイルばねを製造しやすい形態にする等の観点から、破損しやすい部位（すなわち、投射材４２が衝突し難い部位）を低減することが好ましい。投射材４２が衝突し難い部位を低減するためには、投射材４２がコイルばね３０ｂと衝突する際の角度を変更することが有効と考えられ、当該角度を変更する方法としては、コイルばね３０ｂに付与する圧縮荷重の大きさを変更する、又は、コイルばね３０ｂに向けて投射される投射材４２の投射角度を変更することが考えられる。そこで、上記第３工程で塗膜３６が残存していることを確認した場合であって、かつ、コイルばね３０ｂの部位により塗膜３６の残存具合に差がある場合には、コイルばねに付与する圧縮荷重の大きさ及び投射材４２の投射角度の少なくとも一方を変更することが好ましい。
　これに対し、上記第３工程で塗膜３６が残存していることを確認した場合であって、かつ、コイルばね３０ｂの部位により（コイルばね３０ｂの部位ごとに）塗膜３６の残存具合に差がない場合、コイルばね３０ｂに、投射材４２が満遍なく衝突していると考えられる。そこで、この場合には、例えば、コイルばね３０ｂを得た第２工程の時間よりも短時間で塗膜３６が残存しない状態にする観点からは、第２工程の条件よりも、投射材４２の投射速度を速くする、投射材４２の材質を硬くする、及び、投射材４２の平均粒径を大きくする、の中から選択した１以上を選択することにより、第２工程の条件を変更することができる。一方、コイルばね３０ｂを得た第２工程の条件から、投射材４２の投射速度、材質、及び、平均粒径を変更しない場合には、投射材４２の投射時間を長くするように、第２工程の条件を変更することができる。
　以上説明した本発明の決定方法によれば、塗膜が残存しているか否かを確認することにより、応力測定装置のような高価な装置を用いることなく、塗膜が残存しない投射材の投射条件を決定することができる。本発明の決定方法において、「塗膜が残存しない」とは、ショットピーニング処理を行う前に形成した塗膜が投射材によって除去されたことを意味するので、本発明によれば、コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることが可能な、投射材の投射条件を、安価に決定することができる。
　２．コイルばねの製造方法
図６は、本発明のコイルばねの製造方法（以下において、「本発明の製造方法」と称することがある。）を説明するフロー図である。図６に示したように、本発明の製造方法は、条件決定工程と、ショットピーニング工程と、を有している。
　２．１．条件決定工程
　条件決定工程は、上記投射材の投射条件決定方法により、ショットピーニング処理の条件を決定する工程である。投射材の投射条件決定方法の詳細は上述の通りであるため、ここではその説明を省略する。条件決定工程により、コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることが可能な、投射材の投射条件を、安価に決定することができる。
　２．２．ショットピーニング工程
　ショットピーニング工程は、上記条件決定工程で決定された条件を用いて、コイルばねにショットピーニング処理を施す工程である。上記条件決定工程では、コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることが可能な投射材の投射条件が、安価に決定される。そのため、この投射条件でショットピーニング処理を施すことにより、疲労強度を向上させたコイルばねを安価に製造することができる。
　ショットピーニング工程は、圧縮荷重が加えられていないコイルばねにショットピーニング処理を施す形態であっても良く、圧縮荷重が加えられているコイルばねにショットピーニング処理を施すストレスショットピーニングの形態であっても良い。圧縮荷重が加えられているコイルばねはピッチが小さくなるので、圧縮荷重が加えられていないコイルばねと比較して、コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させ難い。この点、本発明の製造方法では、本発明の決定方法により、コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることが可能な、ストレスショットピーニングにおける投射材の投射条件を決定できるので、ストレスショットピーニングであっても、コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることができる。
　ショットピーニング工程でショットピーニング処理が施されるコイルばねは、全長に亘って巻き角度が変わらない形態のコイルばねであっても良い。このほか、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、端部の巻が隣接する巻に接触している、いわゆるクローズドエンド形態のコイルばねや、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、端部の巻とこれに隣接する巻とが近接している、いわゆるオープンエンド形態のコイルばねであっても良い。クローズドエンド形態やオープンエンド形態のコイルばねは、例えば端部の巻とこれに隣接する巻との間隔が狭いので、端部の巻に投射材を衝突させ難い。この点、本発明の製造方法では、本発明の決定方法により、クローズドエンド形態やオープンエンド形態のコイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることが可能な、投射材の投射条件を決定できるので、クローズドエンド形態やオープンエンド形態のコイルばねであっても、当該コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることができる。
　ショットピーニング工程は、加温されているコイルばねにショットピーニング処理を施す形態であっても良く、加温されていないコイルばねにショットピーニング処理を施す形態であっても良い。コイルばねを加温するためには、そのための装置が必要なので、コイルばねを安価に製造可能な形態にする観点からは、加温されていないコイルばねに室温下でショットピーニング処理を施す形態であることが好ましい。
　以上説明した本発明の製造方法は、本発明の決定方法によりショットピーニング処理の条件を決定する条件決定工程を有している。この条件決定工程によれば、コイルばねの表面に投射材を満遍なく衝突させることが可能な、投射材の投射条件を、安価に決定することができる。したがって、この条件決定工程によって決定された条件でショットピーニング処理を施す過程を経てコイルばねを製造する本発明の製造方法によれば、疲労強度を向上させたコイルばねを安価に製造することができる。
　本発明の製造方法によって製造されたコイルばねは、鞍乗型車両の懸架装置用ばねに好適である。
　３０、３０ａ、３０ｂ…コイルばね
　３１…両端部の巻
　３２…隣接する巻
　３６…塗膜
　４２…投射材

Claims (6)

  1. 　コイルばねの表面に塗膜を形成する、第１工程と、
    　前記塗膜が形成されたコイルばねに投射材を投射するショットピーニング処理を施す、第２工程と、
    　前記ショットピーニング処理が施されたコイルばねに、前記塗膜が残存しているか否かを確認する、第３工程と、を有し、
    　前記第３工程で前記塗膜が残存していることを確認した場合には、前記投射材の投射速度、前記投射材の投射時間、前記投射材の材質、及び、前記投射材の平均粒径を含む前記ショットピーニング処理の条件の、少なくとも１以上を変更し、前記塗膜が残存しなくなるまで前記第２工程及び前記第３工程を繰り返し、
    　前記第３工程で前記塗膜が残存していないことを確認した場合には、前記塗膜が残存していない前記コイルばねが得られた前記第２工程における前記ショットピーニング処理の条件を、前記投射材の投射条件として決定する、
    投射材の投射条件決定方法。
  2. 　前記ショットピーニング処理は、前記コイルばねに圧縮荷重を加えた状態で行うストレスショットピーニング処理である、請求項１に記載の投射材の投射条件決定方法。
  3. 　前記ショットピーニング処理の前記条件が、さらに、前記コイルばねに加える前記圧縮荷重の大きさ、及び、前記投射材の投射角度を含み、
    　前記第３工程で前記塗膜が残存していることを確認した場合であって、かつ、前記コイルばねの部位により前記塗膜の残存具合に差がある場合には、前記コイルばねに加える前記圧縮荷重の大きさ及び前記投射材の投射角度の少なくとも一方を変更し、
    　前記第３工程で前記塗膜が残存していることを確認した場合であって、かつ、前記コイルばねの部位により前記塗膜の残存具合に差がない場合には、前記投射材の投射速度、前記投射材の投射時間、前記投射材の材質、及び、前記投射材の大きさからなる群より選択される少なくとも１以上を変更する、請求項２に記載の投射材の投射条件決定方法。
  4. 　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、端部の巻が隣接する巻に接触又は近接している、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の投射材の投射条件決定方法。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の投射材の投射条件決定方法により、ショットピーニング処理の条件を決定する、条件決定工程と、
    　前記条件決定工程で決定された前記条件を用いて、コイルばねにショットピーニング処理を施す、ショットピーニング工程と、を有する、コイルばねの製造方法。
  6. 　前記ショットピーニング処理は、加温されていない前記コイルばねに施すショットピーニング処理である、請求項５に記載のコイルばねの製造方法。
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