特許 6259198 板ばねの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6259198

(24)【登録日】2017年12月15日

(45)【発行日】2018年1月10日

(54)【発明の名称】板ばねの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/02 20060101AFI20171227BHJP

   C21D 1/42 20060101ALI20171227BHJP

【ＦＩ】

   C21D9/02 A

   C21D1/42 B

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2013-88170(P2013-88170)

(22)【出願日】2013年4月19日

(65)【公開番号】特開2014-210958(P2014-210958A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2016年2月10日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000210986

【氏名又は名称】中央発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 徹

【審査官】 相澤 啓祐

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭３６−０１３５０４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特公昭３６−０１３５０３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１２／１１７６５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭４７−０１５７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１１８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２１Ｄ ９／００−９／４４

Ｃ２１Ｄ １／０２−１／８４

Ｈ０５Ｂ １／００−３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リーフばねを製造する方法であって、
両端に目玉が形成されたばね材の両端を、一対の電極でクランプするクランプ工程と、
一対の電極を介してばね材に電流を流すことでばね材を加熱する通電加熱工程と、
通電加熱されたばね材の目玉の内側に誘導加熱コイルを配置し、その誘導加熱コイルに通電することでばね材の両端を誘導加熱により加熱する誘導加熱工程と、
を有する、リーフばねの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、板ばね（例えば、自動車等に装備されるリーフ式サスペンションに用いられるリーフばね）の製造技術を開示する。

【背景技術】

【0002】

板ばねを製造する際には、種々の熱処理が行われる（非特許文献１）。例えば、焼き入れ前の加熱、焼戻しや、ばね材の表面を塗装する前に行われる加熱処理等が挙げられる。このような熱処理には、通常、熱風炉や赤外線加熱炉のような加熱炉が用いられる。加熱炉を用いて熱処理を行う場合、製品形状に成形されたばね材を加熱炉の一端から加熱炉内に投入する。加熱炉内に投入されたばね材は、加熱炉の他端に向かって搬送されながら加熱され、加熱炉の他端より加熱炉外に搬出される。これによって、ばね材に熱処理が施される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】日本ばね学会編「ばね」第４版，４９８〜５０８ページ，丸善株式会社

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術では、板ばねを加熱炉により熱処理するため、熱処理に時間を要し、生産性が低下する。また、ばね材を搬送しながら加熱するため、加熱時間が長くなると、その分だけ加熱炉も大型化する。加熱炉が大型化すると、エネルギー効率も低下する。

【0005】

本明細書は、板ばねに実施する熱処理を短時間で行うことができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する板ばねを製造する方法は、所定の形状に成形されたばね材を、ばね材の長手方向に間隔を空けて一対の電極でクランプするクランプ工程と、一対の電極を介してばね材に電流を流すことでばね材を加熱する通電加熱工程と、を有する。

【0007】

この製造方法では、ばね材に電流を流すことでばね材を加熱する。すなわち、通電加熱によってばね材を加熱する。通電加熱は、ばね材を短時間で加熱できるため、熱処理に要する時間を短時間化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】リーフばねを熱処理する熱処理設備の全体構成を模式的に示す図。

【図2】リーフばねを通電加熱する通電加熱装置の構成を模式的に示す図。

【図3】リーフばねの端部であって電極でクランプする部位を拡大して示す図。

【図4】リーフばねの端部を誘導加熱する誘導加熱装置の構成を模式的に示す図。

【図5】リーフばねの端部を誘導加熱するときのリーフばねと誘導コイルの状態の一例を示す図。

【図6】実施例に係るリーフばねを示す図。

【図7】リーフばねの端部であって電極でクランプする部位の他の例を拡大して示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

【0010】

（特徴１） 本明細書が開示する製造方法では、一対の電極は、所定の形状に成形されたばね材の両端をクランプしてもよい。このような構成によると、ばね材の両端間に電流が流れ、ばね材の全体を加熱することができる。

【0011】

（特徴２） 本明細書が開示する製造方法では、ばね材の両端を誘導加熱により加熱する誘導加熱工程をさらに有していてもよい。このような構成によると、電極でクランプした部分及び／又は電極でクランプした部分の外側の部分も加熱することができ、ばね材の全体を漏れなく加熱することができる。

【実施例】

【0012】

実施例に係る製造方法について説明する。本実施例では、板ばねの一種であるリーフばねを製造する例について説明する。まず、リーフばねについて簡単に説明する。リーフばねは、自動車等に装備されるリーフ式サスペンションに用いられる。図６に示すように、リーフばねＷは板状のばねであり、一方の表面４２（図６の上方の面）側に凸となるように湾曲している。すなわち、リーフばねＷの一方の表面４２（図６の上方の面）は凸面となり、他方の表面４４（図６の下方の面）は凹面となっている。リーフばねＷの両端には目玉４０が形成されている。リーフばねＷが自動車に装備されると、目玉４０に車体側の支持軸（ビボット又はシャックル）が取付けられる。リーフばねＷが車体に取付けられると、リーフばねＷには矢印４６の方向に力が作用する。その結果、リーフばねＷの一方の表面４２には圧縮応力が作用し、他方の表面４４には引張応力が作用する。

【0013】

上述したリーフばねＷを製造するには、まず、ばね鋼（例えば、ＳＵＰ６，ＳＵＰ９，ＳＵＰ９Ａ，ＳＵＰ１１Ａ等）を所定寸法の板材に加工し、その板材に機械加工（例えば、穿孔加工、圧延加工等）を行って半製品形状とする。次いで、半製品形状とした板材を加熱して湾曲状に形成し、しかる後、焼入れを行う。次に、焼入れ後の板材に対して焼戻しを行った後、ショットピーニング等の表面処理を行う。その後、表面温度が所定の塗装温度となるまで加熱し、その加熱された表面に塗料を吹付けて塗装する。これによって、リーフばねＷが製造される。なお、本実施例では、半製品形状とした板材に対して行う焼入れ処理、焼戻し処理、及び、塗装前の加熱処理に、本発明に係る熱処理が行われる。なお、熱処理以外の部分については、従来公知の方法と同様に行うことができるため、ここではその詳細な説明を省略する。

【0014】

まず、半製品形状とした板材（以下、単に板材Ｗという場合がある。）を熱処理する熱処理設備について説明する。図１に示すように、熱処理設備は、板材Ｗを通電加熱する通電加熱装置１０と、板材Ｗを誘導加熱する誘導加熱装置３０を備えている。後で詳述するように、板材Ｗは、まず、通電加熱装置１０によって端部を除く中央部分が加熱され、次いで、誘導加熱装置３０によって端部が加熱される。

【0015】

図２に示すように、通電加熱装置１０は、電源１２と、電源１２にスイッチ１４及び配線２０ａを介して接続された電極１６ａ，１６ｂと、電源１２に配線２０ｂを介して接続された電極１８ａ，１８ｂを有している。電源１２には、直流電源と交流電源のいずれをも用いることができる。スイッチ１４のオン／オフは、図示しない制御装置によって制御されるようになっている。

【0016】

電極１６ａ，１６ｂは板材Ｗの一端をクランプし、電極１８ａ，１８ｂは板材Ｗの他端をクランプする。一対の電極（１６ａ，１６ｂ），（１８ａ，１８ｂ）が板材Ｗをクランプすると、電極（１６ａ，１６ｂ），（１８ａ，１８ｂ）と板材Ｗが電気的に接触する。これによって、電源１２と、配線２０ａ，２０ｂと、スイッチ１４と、電極（１６ａ，１６ｂ），（１８ａ，１８ｂ）と、板材Ｗによって一つの電気回路が形成される。このため、制御装置がスイッチ１４をオンすると、板材Ｗに電流が流れ、板材Ｗが通電加熱される。制御装置がスイッチ１４をオフすると、板材Ｗに流れる電流が遮断される。

【0017】

ここで、電極（１６ａ，１６ｂ），（１８ａ，１８ｂ）が板材Ｗをクランプする位置は、板材Ｗの端部のうち、目玉４０よりも中央よりの位置をクランプする。すなわち、図３に示すように、目玉４０よりも中央よりの位置Ｃ１をクランプする。このため、板材Ｗを通電加熱する時は、クランプした位置Ｃ１より中央よりの部位に電流が流れ、電流が流れた部位が加熱される。したがって、クランプした位置Ｃ１より外側の目玉４０は加熱されない。なお、電極（１６ａ，１６ｂ），（１８ａ，１８ｂ）は板材Ｗの側面をクランプする。板材Ｗの側面は、板材Ｗの表面４２，４４と異なり湾曲していない。このため、板材Ｗの側面を電極（１６ａ，１６ｂ），（１８ａ，１８ｂ）でクランプするようにすると、電極（１６ａ，１６ｂ），（１８ａ，１８ｂ）のクランプ面（板材Ｗと接触する面）を平坦な面とすることができる。

【0018】

図４に示すように、誘導加熱装置３０は、２つの交流電源３２ａ，３２ｂと、各交流電源３２ａ，３２ｂに配線３４ａ，３４ｂを介して接続された加熱コイル３６ａ，３６ｂを有している。交流電源３２ａ，３２ｂのオン／オフは、図示しない制御装置によって制御されるようになっている。

【0019】

加熱コイル３６ａ，３６ｂは、巻線を螺旋状に巻回した円筒状のコイルであり、その内部（内側）に板材Ｗの端部（すなわち、目玉４０）が配置可能な大きさに形成されている。加熱コイル３６ａの巻線は配線３４ａを介して交流電源３２ａに接続されている。このため、交流電源３２ａがオンすると、加熱コイル３６ａに交流電流が流れる。同様に、加熱コイル３６ｂの巻線は配線３４ｂを介して交流電源３２ｂに接続されている。交流電源３２ｂがオンすると、加熱コイル３６ｂに交流電流が流れる。

【0020】

上述した熱処理設備により板材Ｗを加熱する場合は、まず、通電加熱装置１０により板材Ｗを通電加熱する。具体的には、板材Ｗの一端（具体的には、図４のＣ１の位置）を電極１６ａ，１６ｂでクランプし、板材Ｗの他端を電極１８ａ，１８ｂでクランプする。次いで、スイッチ１４をオンすると共に電源１２をオンし、板材Ｗに電流を流す。板材Ｗ内を電流が流れることによって、板材Ｗの端部（電極１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂより外側の部分（すなわち、目玉４０とその近傍））を除く全体が加熱される。板材Ｗが所定の温度まで上昇すると、スイッチ１４をオフ状態とし、板材Ｗへの通電加熱を終了する。

【0021】

板材Ｗへの通電加熱が終了すると、板材Ｗは誘導加熱装置３０に搬送される。板材Ｗが誘導加熱装置３０に搬送されると、板材Ｗの一端に加熱コイル３６ａを配置すると共に、板材Ｗの他端に加熱コイル３６ｂを配置する。具体的には、板材Ｗの一端（電極１６ａ，１６ｂでクランプした部分より外側の部分）が加熱コイル３６ａの内側に位置するように、加熱コイル３６ａを板材Ｗに対して配置する。同時に、板材Ｗの他端（電極１８ａ，１８ｂでクランプした部分より外側の部分）が加熱コイル３６ｂの内側に位置するように、加熱コイル３６ｂを板材Ｗに対して配置する。板材Ｗに対して加熱コイル３６ａ，３６ｂがセットされると、交流電源３２ａ，３２ｂをオンし、加熱コイル３６ａ，３６ｂに交流電流を流す。これによって、板材Ｗの両端には渦電流が発生し、この渦電流によって板材Ｗの両端が加熱される。加熱コイル３６ａ，３６ｂの内側には、通電加熱装置１０によって加熱されなかった部分が位置しており、この部分が誘導加熱によって加熱される。その結果、板材Ｗの全体が加熱され、必要な熱処理が行われる。

【0022】

上述したように、本実施例のリーフばねＷの製造方法では、リーフばねＷを通電加熱装置１０と誘導加熱装置３０を用いて熱処理を行う。このため、リーフばねＷを短時間で加熱することができ、熱処理に要する時間を短縮することができる。また、通電加熱装置１０で加熱できなかった部位に対しては誘導加熱装置３０によって加熱するため、リーフばねＷの全体を漏れなく熱処理することができる。特に、誘導加熱装置３０では加熱コイル３６ａ，３６ｂとリーフばねＷが接触しないため、通電加熱装置のように電極と接触する部位が加熱し難いという問題は生じない。

【0023】

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【0024】

例えば、上述した実施例では、リーフばねＷを通電加熱装置１０と誘導加熱装置３０を用いて熱処理したが、リーフばねＷを通電加熱装置１０のみを用いて熱処理してもよい。例えば、図３に示すように、リーフばねＷの側面の先端Ｃ２（すなわち、目玉４０の先端）を電極１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂでクランプし、リーフばねＷの全体に電流を流すようにしてもよい。リーフばねＷの先端Ｃ２を電極でクランプすることで、通電加熱のみによってリーフばねＷに熱処理を実施することができる。あるいは、図７に示すように、リーフばねＷの一方の表面（凸面）と他方の表面（凹面）の先端を電極４８ａ，４８ｂでクランプするようにしてもよい。このような構成によっても、リーフばねＷの全体に電流が流れ、通電加熱のみによってリーフばねＷに熱処理を実施することができる。

【0025】

また、上述した実施例では、リーフばねＷの目玉４０の近傍を電極１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂでクランプしたが、電極１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂでクランプする部位は、このような例に限られない。例えば、リーフばねＷが断面積が均一となる中央部と、断面積が変化する両端部を有する場合には、断面積が均一な中央部を通電加熱によって加熱し、断面積が変化する両端部を誘導加熱によって加熱してもよい。このような構成によると、リーフばねＷの全体をむらなく加熱することができる。

【0026】

さらに、上述した実施例では、リーフばねＷの端部の外周側に加熱コイル３６ａ，３６ｂを配置したが、誘導加熱の方法はこのような方法に限らない。例えば、図５に示すように、リーフばねＷの目玉４０の内側にコイルばね３８を配置してもよい。リーフばねＷの目玉４０の内側にコイルばね３８を配置することで、リーフばねＷの表面４４側（すなわち、引張応力が生じる側の面）をより加熱することができる。その結果、機械的強度が求められる面側の熱処理品質を適切に管理することができる。なお、リーフばねＷの端部は、目玉４０の内側と外側の両側に加熱コイルを配置して加熱するようにしてもよい。リーフばねＷの目玉４０を両側（内側と外側）から加熱することで、リーフばねＷの端部を十分に加熱することができる。

【0027】

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0028】

１０ 通電加熱装置
１２ 交流電源
１４ スイッチ
１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ 電極
２０ａ，２０ｂ 配線
３０ 誘導加熱装置
３２ａ，３２ｂ 交流電源
３４ａ，３４ｂ 配線
３６ａ，３６ｂ コイル
２８ コイル
４０ 目玉部
Ｗ リーフばね
２４，２６ 加熱板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】