CN114423963B - 螺旋弹簧的制造方法以及用于骑乘型车辆的悬挂装置 - Google Patents

Abstract

提供一种螺旋弹簧的制造方法，包括：准备步骤，准备所述螺旋弹簧，其中，所述螺旋弹簧的自由长度为L1，并且所述螺旋弹簧的通过将线圈中心直径D除以线径d获得的值D/d为5.5以上且10以下；压缩步骤，在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内压缩螺旋弹簧，所述压缩率是当所述螺旋弹簧被压缩的长度为L2时由(L1‑L2)/L1定义的；以及应力喷丸步骤，在维持所述螺旋弹簧的压缩状态的同时，至少对所述螺旋弹簧的内周进行喷丸。

Description

螺旋弹簧的制造方法以及用于骑乘型车辆的悬挂装置

技术领域

本发明涉及一种制造螺旋弹簧的技术以及使用该螺旋弹簧的用于骑乘型车辆的悬挂装置。

背景技术

诸如两轮车辆这样的骑乘型车辆配备有用于骑乘型车辆的悬挂装置，如前叉和后缓冲器。在这样的用于骑乘型车辆的悬挂装置中，布置有向预定位置推动活塞的螺旋弹簧。对比文件1中公开了一种技术作为与这样的螺旋弹簧相关的现有技术。

专利文献1第0045段公开了“优选地进行喷丸处理以对螺旋弹簧的表层施加压缩残余应力”以及“这显著提高了抗疲劳性”。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP-A-2000-326036

发明内容

技术问题

螺旋弹簧是在压缩方向上被反复加载的部件，并且从延长螺旋弹簧的寿命的角度考虑，其需要具有更高的强度。

本发明的目的是提供一种制造具有更高强度的螺旋弹簧的技术。

解决问题的方案

作为潜心研究的结果，本发明人已经发现，对于乘员骑跨的骑乘型车辆，诸如两轮车辆或三轮车辆，为了提高用于悬挂装置的螺旋弹簧的疲劳强度，提高螺旋弹簧的内周侧上的疲劳强度是重要的。此外，当通过应力喷丸处理制造至少螺旋弹簧的轴向端部的卷绕角被改变的所谓封闭式螺旋弹簧或所谓开放式螺旋弹簧时，本发明人发现卷绕角发生变化的部分与其他部分相比更不容易与喷射材料碰撞。例如，从制造用于骑乘型车辆用的悬挂装置的具有提高了的疲劳强度的螺旋弹簧的角度出发，优选的是使喷射材料与卷绕角改变了的部分或者螺旋弹簧的内周面进行碰撞。本发明人还研究了能够使喷射材料同样与这些部分碰撞的应力喷丸处理的条件。结果发现，通过在线圈中心直径D除以线径d所得到的弹簧指数D/d的值为5.5以上且10以下这样的螺旋弹簧在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内被压缩的状态下施加应力喷丸处理，能够使喷射材料与螺旋弹簧的内周面以及卷绕角发生改变的部分进行碰撞，并且结果能够获得具有高强度的螺旋弹簧。已经基于该发现完成了本发明。

下文将对本发明进行描述。

根据本发明的方面，提供一种螺旋弹簧的制造方法，包括：准备步骤：准备所述螺旋弹簧，其中，所述螺旋弹簧的自由长度为L1，所述螺旋弹簧的通过将线圈中心直径(D)除以线径(d)所获得的D/d的值为5.5以上且10以下；压缩步骤：在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内压缩所述螺旋弹簧，该压缩率是所述螺旋弹簧被压缩的长度为L2时由(L1-L2)/L1定义的；以及应力喷丸步骤：在维持所述螺旋弹簧的压缩状态的同时，至少对所述螺旋弹簧的内周面进行喷丸。

在所述螺旋弹簧中，通过改变包括端部的部分的卷绕角度，所述端部处的卷绕部可以与相邻卷绕部接触或靠近所述相邻卷绕部。

优选的是通过冷加工进行应力喷丸步骤。

在所述压缩步骤之前可以包括喷丸步骤：对所述自由长度下的所述螺旋弹簧进行喷丸。

根据本发明的另一方面，提供一种螺旋弹簧的制造方法，包括：准备步骤：准备所述螺旋弹簧，其中，所述螺旋弹簧的自由长度为L1，所述螺旋弹簧的将线圈中心直径(D)除以线径(d)所获得的值为5.5以上且10以下，通过改变包括所述螺旋弹簧的端部的部分的卷绕角度，所述螺旋弹簧的所述端部处的卷绕部接触或靠近所述螺旋弹簧的相邻卷绕部；喷丸步骤：对所述自由长度下的所述螺旋弹簧进行喷丸；压缩步骤：在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内压缩所述螺旋弹簧，该压缩率是当已经进行了所述喷丸步骤的所述螺旋弹簧被压缩的长度为L2时由(L1-L2)/L1定义的；以及应力喷丸步骤：在维持所述螺旋弹簧的压缩状态的同时，在冷条件下至少对所述螺旋弹簧的内周面进行喷丸。

根据本发明的又一方面，提供一种用于骑乘型车辆的悬挂装置，其中，使用通过所述螺旋弹簧的制造方法制造的螺旋弹簧。

发明的有益效果

根据本发明，能够提供具有高强度的螺旋弹簧的制造方法。

附图说明

图1是根据第一实例的前叉的主要部分的截面图。

图2是示出用于制造图1所示的螺旋弹簧的方法的流程图。

图3A是用于示出准备步骤的图。

图3B是图3A所示的螺旋弹簧的一部分的放大截面图。

图4A是用于示出喷丸步骤的图。

图4B是用于示出压缩步骤的图。

图5是用于示出应力喷丸步骤的图。

图6是示出在根据比较例的制造方法中各步骤与螺旋弹簧的自由长度之间的关系的图。

图7是示出根据第二实例的螺旋弹簧的制造方法的流程图。

图8是示出根据第三实例的螺旋弹簧的制造方法的流程图。

参考标记列表

10:前叉(用于骑乘型车辆的悬挂装置)

20:螺旋弹簧

30:螺旋弹簧

31:两端处的卷绕部

32:相邻卷绕部

41:第一弹丸

42:第二弹丸

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施例。附图中所示的实施方式是本发明的实例，并且本发明不限于这些实施方式。

<第一实例>

见图1。图1示出前叉10(用于骑乘型车辆的悬挂装置10)。例如，两个前叉10设置在两轮车辆的前部，并且前轮被可旋转地支撑为被前叉10左右夹住。

螺旋弹簧20设置在前叉10内部。螺旋弹簧20是将在压缩方向上移位的活塞推挤以返回活塞的原始位置的部件。与一般的螺旋弹簧相比，用于前叉10的螺旋弹簧20的特征在于线圈中心直径相对于自由长度更小。后文将描述螺旋弹簧20的制造方法。

见图2、3A和3B。首先，准备螺旋弹簧30，其自由长度为L1，通过线圈中心直径D除以线径d获得的D/d值为5.5以上且10以下(准备步骤)。

在本发明中，从使得喷射材料易于与螺旋弹簧的内周面碰撞的角度出发，优选的是D/d值设定为5.5以上，且D/d值设定为6以上。即使当进行后文描述的应力喷丸处理时，从易于抑制所制造的螺旋弹簧的屈曲(buckling；本体弯曲)的角度出发，D/d值设定为10以下。即，在本发明中，在使得喷射材料易于与螺旋弹簧的内表面进行碰撞的同时，使得即使当施加应力喷丸处理时也易于抑制所制造的螺旋弹簧的屈曲(本体弯曲)，从上述角度出发，将D/d设定为5.5以上且10以下。D/d优选为6以上且10以下。

特别地，见图3A。要准备的螺旋弹簧30例如用于前叉，并且仅改变两端处的卷绕部31和31的卷绕角度，使得两端处的卷绕部31和31分别与相邻的卷绕部32和32接触。即，螺旋弹簧30是所谓的封闭式压缩螺旋弹簧。

螺旋弹簧30例如具有200mm至480mm的自由长度L1，15mm至50mm的线圈中心直径D，以及3.0mm至8.0mm的线径d。

螺旋弹簧30不限于图3A等示出的封闭式螺旋弹簧。在准备步骤中准备的螺旋弹簧可以是开放式螺旋弹簧，其两端部处的卷绕部由于包括端部的部分的卷绕角度发生改变而与该卷绕部的相邻卷绕部彼此靠近。此处，在本发明中，“端部处的卷绕部靠近相邻卷绕部”的意思是端部处的卷绕部与该端部卷绕部的相邻卷绕部之间的间隙设定为3mm以下。另外，螺旋弹簧30可以具有任意构成。

见图2和4A。接着，对自由长度L1(参见图3A)的螺旋弹簧30进行喷丸(喷丸步骤)。更具体地，使得螺旋弹簧30的表面与由金属或硬度与金属等同的材料制成的第一弹丸41碰撞。喷丸步骤在室温环境下进行。即，通过冷加工执行喷丸步骤。在该情况下，优选的是将第一弹丸41喷射在螺旋弹簧30的包括内周面在内的部分上。

例如，作为第一弹丸41的喷射方法，可以采用使旋浆51高速旋转以喷射第一弹丸41的离心法。

第一弹丸41的诸如材料、形状、平均颗粒尺寸和喷射速度这样的喷射条件可以自由选择。另外，作为喷射方法，除了离心法之外还可以采用注射法。

见图2和4B。接着，以长度L2压缩螺旋弹簧30(压缩步骤)。同样见图3A。此处，螺旋弹簧30被压缩的长度L2被设置为使得由(L1-L2)/L1定义的压缩率在0.45以上且0.7以下的范围内。后文将描述压缩至该范围的原因。

见图2和5。接着，在保持螺旋弹簧30的压缩状态的同时对螺旋弹簧30进行喷丸(应力喷丸步骤)。更具体地，使得螺旋弹簧30的表面与由金属或硬度与金属等同的材料制成的第二弹丸42碰撞。优选的是在无特殊温度控制的温度环境下进行应力喷丸步骤。即，优选的是通过冷加工执行应力喷丸步骤。在该情况下，优选的是喷射第二弹丸42，以使得其与螺旋弹簧30的内周面进行碰撞。

例如，第二弹丸42的平均颗粒尺寸等于或小于第一弹丸41的平均颗粒尺寸。作为喷射方法，可以采用使旋浆51高速旋转以喷射第二弹丸42的离心法。

第二弹丸42的诸如材料、形状、平均颗粒尺寸和喷射速度这样的喷射条件可以任意选择。另外，作为喷射方法，除了离心法之外还可以采用注射法。这包括在喷丸步骤和应力喷丸步骤中使用相同的弹丸，以及采用相同的喷射条件。作为第二弹丸42的喷射方法，还可以采用与第一弹丸41的喷射方法不同的喷射方法。

不特别限定用于喷射第二弹丸42的时间(用于应力喷丸步骤的时间)，但是优选地比用于喷射第一弹丸41的时间(用于喷丸步骤的时间)短。

接着将描述本发明人所做的实验。在根据比较例的螺旋弹簧的制造方法中，在应力喷丸步骤之后进一步进行喷丸。这称为附加喷丸步骤。对于除了附加喷丸步骤之外的步骤，在与根据实例的制造方法相同的条件下制造螺旋弹簧。

本发明人测量了准备步骤时的螺旋弹簧的自由长度、喷丸步骤之后的螺旋弹簧的自由长度、应力喷丸步骤之后的螺旋弹簧的自由长度以及附加喷丸步骤之后的螺旋弹簧的自由长度。结果在图6中示出。

另外，测量了喷丸步骤之后的螺旋弹簧的残余应力、应力喷丸步骤之后的螺旋弹簧的残余应力以及附加喷丸步骤之后的螺旋弹簧的残余应力。

对于螺旋弹簧的自由长度，准备步骤时的螺旋弹簧的自由长度L1是最长的。在准备步骤后，螺旋弹簧的自由长度由于执行了喷丸步骤和应力喷丸步骤而逐渐变短。应力喷丸步骤之后的螺旋弹簧的自由长度L3最短。

通过执行附加喷丸步骤，螺旋弹簧的自由长度比应力喷丸步骤之后的自由长度长并且比喷丸步骤之后的自由长度短。

随着喷丸步骤和应力喷丸步骤的执行，施加于螺旋弹簧的压缩残余应力逐渐增大。通过执行附加喷丸步骤，压缩残余应力比应力喷丸步骤之后的压缩残余应力小，并且比喷丸步骤之后的压缩残余应力大。

在现有技术中，已知通过对螺旋弹簧进行喷丸或应力喷丸而对螺旋弹簧施加残余应力。在该实验中，发现随着施加于螺旋弹簧的残余应力增大，自由长度变短。还发现随着施加于螺旋弹簧的残余应力减小，自由长度变长。

根据上述结果，本发明人已经发现能够通过测量螺旋弹簧20的自由长度来确认是否施加了预定的压缩残余应力。即，在本发明中，当在根据上述实施例的应力喷丸处理后的自由长度为L3时，优选的是在应力喷丸步骤之后将自由长度维持在L3以下的条件下制造螺旋弹簧。

以上说明的内容总结如下。

见图2至5。螺旋弹簧20的制造方法包括：准备步骤(图3A和3B)，准备螺旋弹簧30，该螺旋弹簧30的自由长度为L1，并且通过线圈中心直径D除以线径d所得到的D/d值为5.5以上且10以下；压缩步骤(图4B)，在当螺旋弹簧30被压缩了的长度为L2时由(L1-L2)/L1定义的压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内，压缩螺旋弹簧30；以及应力喷丸步骤(图5)，在维持螺旋弹簧30的压缩状态的同时至少对螺旋弹簧30的内周面进行喷丸。

即，在螺旋弹簧30具有5.5以上且10以下的D/d值的前提下，至少对压缩率为0.45以上且0.7以下的压缩状态下的压缩弹簧30的内周面进行喷丸。

本发明人已经发现能够通过对螺旋弹簧30的包括内周面的部分进行应力喷丸而提供具有较高强度的螺旋弹簧的制造技术。此处，从使得容易制造内周面的强度增大的螺旋弹簧的角度出发，D/d被设定为5.5以上。此外，从使得容易制造抑制本体弯曲的高强度螺旋弹簧的角度出发，D/d被设定为10以下。从这些角度出发，在本发明中，D/d被设定为5.5以上且10以下，并且优选的是D/d被设定为6以上且10以下。另外，从使得容易制造高强度螺旋弹簧的角度出发，压缩率被设定为0.7以下。另外，从通过使第二弹丸42容易与螺旋弹簧30的内周面碰撞来提高螺旋弹簧20的内周面的疲劳强度的角度出发，压缩比设定为0.45以上。从这些角度出发，在本发明中，压缩率被设定为0.45以上且0.7以下。通过在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内压缩螺旋弹簧，能够施加充足的残余应力，并且能够特别地提供制造高强度螺旋弹簧的技术。

见图3A。在螺旋弹簧30中，包括端部处的卷绕部31和31的部分的卷绕角度发生改变，使得端部处的卷绕部31和31与相邻卷绕部32和32接触。在这样的螺旋弹簧30中，趋向于难以特别向两端的内周面喷射第二弹丸42(见图5)。另一方面，在本发明中，在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内压缩螺旋弹簧30，并且对压缩的螺旋弹簧30进行应力喷丸，以这样的方式，即使两端处的卷绕部31和31与相邻卷绕部32和32之间的间隙小，也能够提供在包括内周面的部分中具有增强的疲劳强度的螺旋弹簧。即使当使用端部处的卷绕部31和31接近相邻卷绕部32和32这样的螺旋弹簧时也能够获得相似的效果。

见图5。应力喷丸步骤不限于通过冷加工进行的形式，而是优选地通过冷加工进行。通过进行冷加工，不需要加热螺旋弹簧30，使得能够利用简单的设备进行处理，从而能够以低成本制造螺旋弹簧20。

见图4A。在压缩步骤之前，包括对自由长度的螺旋弹簧30进行喷丸的喷丸步骤。通过在应力喷丸之前进行喷丸，能够对螺旋弹簧20(见图5B)施加更大的残余应力。

见图1。螺旋弹簧20用于前叉10(用于骑乘型车辆的悬挂装置10)。前叉是直径小于上下方向上的长度的筒状部件。用于前叉的螺旋弹簧20是残余应力特别地施加于内周面的高强度弹簧。通过上述步骤制造的螺旋弹簧20还能够增大内周面的残余应力。由于要求用于前叉的螺旋弹簧20在内周面上具有高残余应力，所以能够通过上述步骤制造能用于前叉的螺旋弹簧20。

<第二实例>

接着将参考附图描述第二实例。图7示出根据第二实例的螺旋弹簧的制造方法。在根据第二实例的螺旋弹簧的制造方法中，喷丸步骤由第一喷丸步骤和第二喷丸步骤组成。其它步骤与根据第一实施例的螺旋弹簧的制造方法中的相同。将省略与第一实例的共通部分的详细描述。

第一喷丸步骤与第二喷丸步骤之间的喷丸的条件不同。即，第二实例中的喷丸步骤在改变喷丸条件的同时进行两次。

例如，在第二喷丸步骤中，弹丸喷射时间比第一喷丸步骤中的弹丸喷射时间短。并且/或者，在第二喷丸步骤中，以比第一喷丸步骤中低的速度喷射弹丸。

可以通过适当地改变条件而执行三次以上的喷丸步骤。

即使当通过上述螺旋弹簧的制造方法制造螺旋弹簧时，也能够获得本发明的预定效果。

另外，在第二实例中，在改变喷丸条件的同时执行两次以上的喷丸步骤。结果，能够获得高强度的螺旋弹簧20(见图1)。

特别地，在第二喷丸步骤中，优选的是与第一喷丸步骤相比，缩短了弹丸喷射时间或者降低弹丸喷射速度。更优选的是第二喷丸步骤具有比第一喷丸步骤中的更短的弹丸喷射时间且更低的喷射速度。在这样的实施例中，易于制造高强度的螺旋弹簧。

<第三实例>

接着将参考附图描述第三实例。图8示出根据第三实例的螺旋弹簧的制造方法。将省略与第一实例的共通部分的详细描述。

根据第三实例的螺旋弹簧的制造方法包括准备步骤、压缩步骤和应力喷丸步骤，并且在准备步骤与压缩步骤之间不具有喷丸步骤。

即使当通过根据第三实例的螺旋弹簧的制造方法制造螺旋弹簧时，也能够获得本发明的预定效果。

通过减少用于获得螺旋弹簧的步骤数量，能够以更低的成本制造螺旋弹簧。

虽然已经以用于两轮车辆的前叉10作为实例描述螺旋弹簧20，但是螺旋弹簧20还可以用于除两轮车辆之外的所有骑乘型车辆，诸如乘员骑跨在其上的三轮车量和四轮车辆。

另外，螺旋弹簧20不仅能够用于骑乘型车辆的前叉，而且能够用于后缓冲器。即，螺旋弹簧20能够用于骑乘型车辆的所有悬挂装置。

本发明不限于实例，只要展现了本发明的操作和效果即可。

工业适用性

通过本发明的制造方法制造的螺旋弹簧能够适用于两轮车辆的前叉。

Claims (8)

1.一种用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，包括：

准备步骤：准备所述螺旋弹簧，其中，所述螺旋弹簧的自由长度为L1，所述螺旋弹簧的将线圈中心直径D除以线径d所获得的D/d的值为5.5以上且10以下；

压缩步骤：在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内，压缩所述螺旋弹簧，其中，所述压缩率是在所述螺旋弹簧被压缩了的长度为L2时由（L1-L2）/L1定义的；以及

应力喷丸步骤：在维持所述螺旋弹簧的压缩状态的同时，通过将喷射材料从所述螺旋弹簧的外周面的外侧朝向所述螺旋弹簧从一个方向喷射，至少对所述螺旋弹簧的内周面进行喷丸。

2.根据权利要求1所述的用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，其中，

在所述螺旋弹簧中，通过改变包括端部的部分的卷绕角度，所述端部处的卷绕部与相邻卷绕部进行接触或靠近所述相邻卷绕部。

3.根据权利要求1所述的用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，其中，

通过冷加工执行所述应力喷丸步骤。

4.根据权利要求2所述的用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，其中，

通过冷加工执行所述应力喷丸步骤。

5.根据权利要求1至4的任一项所述的用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，在所述压缩步骤之前，还包括：

喷丸步骤：对所述自由长度下的所述螺旋弹簧进行喷丸。

6.根据权利要求1至4的任一项所述的用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，其中，

所述应力喷丸步骤是如下这样的步骤：通过从位于所述螺旋弹簧的外周面的外侧的离心装置朝向所述螺旋弹簧喷射所述喷射材料，至少对所述螺旋弹簧的内周面进行喷丸。

7.根据权利要求5所述的用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，其中，

所述应力喷丸步骤是如下这样的步骤：通过从位于所述螺旋弹簧的外周面的外侧的离心装置朝向所述螺旋弹簧喷射所述喷射材料，至少对所述螺旋弹簧的内周面进行喷丸。

8.一种用于骑乘型车辆的悬挂装置的螺旋弹簧的制造方法，包括：

准备步骤：准备所述螺旋弹簧，其中，所述螺旋弹簧的自由长度为L1，并且所述螺旋弹簧的将线圈中心直径D除以线径d所获得的值为5.5以上且10以下，通过改变包括所述螺旋弹簧的端部的部分的卷绕角度，所述螺旋弹簧的所述端部处的卷绕部与所述螺旋弹簧的相邻卷绕部进行接触或靠近所述相邻卷绕部；

喷丸步骤：对所述自由长度下的所述螺旋弹簧进行喷丸；

压缩步骤：在压缩率为0.45以上且0.7以下的范围内，压缩所述螺旋弹簧，其中，所述压缩率是在已经进行了所述喷丸步骤的所述螺旋弹簧被压缩了的长度为L2时由（L1-L2）/L1定义的；以及

应力喷丸步骤：在维持所述螺旋弹簧的压缩状态的同时，在冷条件下，通过将喷射材料从位于所述螺旋弹簧的外周面的外侧的离心装置朝向所述螺旋弹簧从一个方向喷射，至少对所述螺旋弹簧的内周面进行喷丸。