[发明专利]异形截面螺旋弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及一种异形截面螺旋弹簧(modified cross-section coil spring)，详细地说，涉及一种对异形截面的线圈线材进行卷绕后实施疲劳强度改善处理而成的异形截面螺旋弹簧。

背景技术

通常，螺旋弹簧是由截面为圆形的线圈线材而做成的。如果在这种螺旋弹簧上作用线圈轴向上的负荷，则在线圈线材的截面圆周上产生的表面应力中，线圈的内周侧的表面应力大于外周侧的表面应力。这是因为，在该线圈线材的截面圆周上产生的表面应力是除了受到线圈线材弯曲的影响(扭转力)之外还受到剪切力的影响而产生的。因此，在这种螺旋弹簧中，在表面应力变高的线圈内周侧，易于产生成为折损原因的裂纹。

因此，公知有如下的异形截面螺旋弹簧，即，为了尽可能地减少作用有线圈轴向上的负荷时产生的在线圈线材的截面圆周上的表面应力的偏差，而使线圈线材的截面成为近似卵形的异形截面(例如，参照日本特开昭59-190528号公报)。

如图8所示，对于该异形截面螺旋弹簧，在线圈线材80的沿着线圈轴向的纵截面中，在线圈内周侧具有卵形部81，在线圈外周侧具有扁平部82。即，线圈线材80的纵截面轮廓线由曲线部分(C-B-A-E-D)与直线部分(C-D)构成。此外，线圈线材80的纵截面轮廓线中的距离线圈中心轴最近的部位为异形截面螺旋弹簧的最内侧端A。

另外，在本说明书中记载有如下内容，即，“线圈内周侧”只要没有预先特别说明的情况下是指线圈线材的沿着线圈轴向的纵截面中的线圈内周侧(螺旋弹簧的中心侧)，“线圈内周侧”在只要没有预先说明的情况下是指线圈线材的沿着线圈轴向的纵截面中的线圈内周侧(螺旋弹簧的中心侧)，并且在该异形截面螺旋弹簧中，在螺旋弹簧的最外侧部设置扁平部82，从而能够由线圈外周侧较大分担作用有轴向负荷时的应力，其结果，能够使作用有轴向负荷时的表面应力在线圈线材80的截面圆周上均匀化。

发明内容

然而，通常，为了提高疲劳强度，而对螺旋弹簧(包括异形截面弹簧)实施喷丸硬化(shot peening)处理等疲劳强度改善处理。但是，在螺旋弹簧上，由于其立体结构(线圈线材的重叠程度等)，而存在易于进行喷丸硬化处理的部位(例如，图8所示的最内侧端A附近)和难于进行处理的部位(例如，从图8所示的途中的部位至B端或E端附近，该途中的部位是从最内侧端A至B端或E端的途中的部位)。因此，通过喷丸硬化处理等而使螺旋弹簧的疲劳强度进行改善的程度在线圈线材的截面周向上不同。

图9示出对通常的螺旋弹簧实施喷丸硬化等疲劳强度改善处理时的线圈内周侧(A端至B端附近)的疲劳强度比例的分布。此外，在图9中，在极坐标系中，偏角θ为0°的位置(A端)是距离线圈的中心轴最近的位置。另外，B端位于偏角θ为90°的位置，E端位于偏角θ为270°的位置。此外，疲劳强度比例是指，在将偏角θ为0°的位置(A端)的疲劳强度设为1.0(100％)的情况下的、偏角为各角度的位置的疲劳强度的比例。

另外，如能够从图9理解出的那样，在对通常的螺旋弹簧实施疲劳强度改善处理的情况下，疲劳强度比例从螺旋弹簧的A侧(最内侧端)向B端(或E端)侧降低。即，在线圈线材的截面周向上，从距离线圈中心轴最近的部位(A端侧，0°附近)沿着截面周向，越向B端或E端，喷丸硬化处理的难易度越难，伴随于此，疲劳强度的改善程度越低。这在以往的异形截面螺旋弹簧中也同样。

但是，在以往的异形截面螺旋弹簧中，想要通过使线圈线材80的纵截面轮廓线(截面形状)成为规定的异形，来改善作用有轴向负荷时的表面应力分布的偏差，但没有考虑到喷丸硬化处理等疲劳强度改善处理后的疲劳强度。因此，以往的异形截面螺旋弹簧的等应力设计截面轮廓线不能够成为等疲劳强度截面线。即，在线圈线材80的截面周向上，在线圈内周侧存在疲劳强度低的部位。

另外，以往的异形截面线圈通过很少的绘图参数来设计线圈线材80的纵截面轮廓线。如果绘图参数少，则不能够细微的调整并设计纵截面轮廓线。因此，在以往的异形截面线圈中，即使在考虑到由疲劳强度改善处理带来的疲劳强度改善程度的周向分布的基础上，对纵截面轮廓线进行细微的调整，也不能够足够地应对该细微的调整。

本发明是鉴于上述的情况而提出的，其目的在于提供一种沿着线圈线材的截面周向具有更均匀且更高的疲劳强度的异形截面螺旋弹簧。