JPH04228206A - 板ばね製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の懸架ばね等に
使われる板ばねを製造する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両のサスペンションシステ
ムに使われる鋼製の懸架ばねは軽量化が強く望まれてお
り、様々な軽量化対策が講じられている。例えば板ばね
を高硬度化し、引張り強度を高めることにより高応力で
使用すれば軽量化に役立つ。しかし、高硬度化によって
板ばねの靱性が低下したり、板ばね表面の切欠き感受性
が増大するため、耐久性が下がるおそれがある。これを
回避するために、圧延と焼入れ等の熱処理を組合わせた
加工熱処理を板ばね製造工程中に含ませることにより、
調質を行うことが本発明者らによって研究されている。

【０００３】加工熱処理によって調質された板ばねは、
例えば結晶粒が微細化したり組織の方向性が揃う等によ
って強靭化され、高応力化に対応できるものとなる。ま
た、軽量化を図るためには、板ばねの長手方向の応力分
布を均等化できるテ−パ板ばねも有効である。更には、
重ね板ばね装置にあっては板ばね枚数を減らすことも、
軽量化を図る上で有効である。

【０００４】以上のような観点から、最近は、厚みの大
きな板ばね素材を使ってテ−パ板ばねが製造される傾向
にある。しかも前述した加工熱処理効果を得るには、テ
−パ板ばねの長手方向中央部（最大板厚部）も圧延する
必要がある。従って、板ばね素材の長手方向全長を圧延
することによってテ−パ板ばねを得るようにしている。 しかしこの場合は大きな最終圧下率となるため、圧延装
置にもそれなりの対策が必要である。

【０００５】図４は従来のテ−パ板ばね製造装置２の一
例を示している。この従来装置２は板ばね素材１を加熱
する炉３と、素材１の表面の酸化スケ−ルを除去する高
圧水デスケ−ラ４と、素材１の幅方向に配された一対の
エッジロ−ル５（一方のみ図示する）と、圧下量を可変
設定可能な可変ロ−ル６などを備えている。

【０００６】上記従来装置２を用いた第１の従来方法（
１パスで圧延する方法）は、炉３から出炉した板ばね素
材１を、エッジロ−ル５によって、予め幅広がり分に見
合った板幅パターンに幅寄せをしておく。そののち、可
変ロ−ル６によって厚み方向の圧延を実施し、所定のテ
−パ形状に圧延後、所定長さに切断するようにしている
。図５の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、上述した第１の従
来方法を実施した場合の板ばね素材１の形状変化を模式
的に示している。すなわち、図５（Ａ）に示される形状
の板ばね素材１は、エッジロ−ル５によって図５（Ｂ）
の形状に幅寄せが行われ、更に可変ロ−ル６によって図
５（Ｃ）に示されるテ−パ形状に仕上げられる。 なお、各図中のａは素材１の側面形状、ｂは平面形状、
ｃは正面形状を表わしている。

【０００７】また、上記従来装置２を用いた第２の方法
として、２パスで圧延する方法も考えられる。図６はこ
の第２の従来方法を実施した場合の板ばね素材１の形状
変化を示している。第２の従来方法は、エッジロ−ル５
による幅寄せ工程までは第１の従来方法と同様であり、
素材１が図６（Ｂ）に示す形状に幅寄せされるが、その
後に行われる可変ロ−ル６によるテ−パ圧延工程におい
ては、まず、１パス目で、図６（Ｃ）に示すように所定
板厚まで平行圧延が行われ、２パス目で素材１の移動方
向が反転し、図６（Ｄ）に示すように最終形状へのテ−
パ圧延が行われる。従って第２の従来方法では、板ばね
素材１は可変ロ−ル６を往復することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置２を用い
る第１の従来方法の場合、可変ロ−ル６による１回のパ
スで最終形状に仕上げるため、ロ−ル径や荷重、トルク
を大きくする必要があり、圧延設備全体が大形化し、設
備費が大幅に増大する。また、板ばね素材１の幅広がり
量が大きくなるため、エッジロ−ル５も大形のものを用
いる必要がある。そしてエッジロ−ル５や可変ロ−ル６
の大形化に伴い、圧延装置前後の周辺設備の距離が長く
なるために、短尺材のテ−パ加工が不可能になる。

【０００９】一方、前述した第２の従来方法の場合には
、１パス目と２パス目とで可変ロ−ル６を逆転させて最
終製品に仕上げるため、素材１を往復移動させるための
周辺設備やその制御が複雑化し、生産タクトも大幅に低
下する。また、エッジロ−ル５の出口側で圧延を２回実
施するため、素材１の幅広がり量を予測することが困難
となり、最終製品の板幅のばらつきが大きくなるなどの
問題がある。また、加工熱処理を行なう場合には、圧延
後に速やかに焼入れする必要があるため、圧延工程に時
間がかかるこの従来方法は不適である。

【００１０】従って本発明の目的は、簡単な構成の付加
によって、テ−パ板ばねの成形を行うことができるとと
もに板ばねの加工熱処理効果も期待できるような板ばね
の製造装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明の板ばね製造装置は、加熱された板ば
ね素材を所定の板厚まで平行圧延するフラットロ−ルと
、このフラットロ−ルの出口側に配置されていて上記板
ばね素材の両側縁を板幅方向に圧延することにより所定
の板幅パタ−ンに幅寄せするエッジロ−ルと、圧下量を
調整可能で上記幅寄せされた板ばね素材を厚み方向に圧
延することにより所定のテ−パ形状に成形する可変ロ−
ルとを具備している。

【００１２】

【作用】鋼製の板ばね素材は炉によって、例えばオ−ス
テナイト化される温度まで加熱され、出炉後にスケ−ル
が除去されたのち、上記フラットロ−ルによって所定厚
みまで平行圧延される。ここでいう所定厚みとは、上記
可変ロ−ルが咬込むことのできる板厚あるいはテ−パ板
ばねの長手方向中央の平行板厚部（最大板厚部）の厚み
である。フラットロ−ルによって平行圧延された素材は
、エッジロ−ルによって、可変ロ−ルによるテ−パ圧延
時の板幅増加を見込んだ分だけ幅寄せされる。そののち
、可変ロ−ルによって素材が所定のテ−パ形状に１パス
で圧延される。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の第１実施例について、図１な
いし図３を参照して説明する。図１に示される板ばね製
造装置１０は、鋼製の板ばね素材１を加熱する加熱炉１
１と、加熱炉１１の出口側に、順に、高圧水デスケ−ラ
１２と、板ばね素材１の厚み方向に配置された上ロ−ル
１３ａおよび下ロール１３ｂからなるフラットロ−ル１
３と、板ばね素材１の幅方向両側に配置された一対のエ
ッジロ−ル１４（一方のみ図示する）と、板ばね素材１
の厚み方向に配置された上ロ−ル１５ａおよび下ロ−ル
１５ｂからなる可変ロ−ル１５等を備えている。加熱炉
１１は、板ばね素材１を加工熱処理可能な温度以上に加
熱することができる。高圧水デスケ−ラ１２は、板ばね
素材１の表面の酸化スケ−ルを除去する機能をもってい
る。

【００１４】フラットロ−ル１３は、上ロ−ル１３ａと
下ロ−ル１３ｂとによって板ばね素材１を所定厚み、す
なわち成形すべきテ−パ板ばね１′の長手方向中間部の
最大板厚部１８に相当する板厚まで平行圧延を行う。こ
のフラットロ−ル１３は、可変ロ−ル１５のロ−ル径で
決定される咬込み可能な最大板厚以上の板ばね素材１を
、可変ロ−ル１５が咬込むことのできる板厚まで平行圧
延する機能をもっていれば足りる。従って、フラットロ
−ル１３のロール径や圧延荷重、圧延トルクは小さくて
よい。エッジロ−ル１４の外周部には、板ばね素材１の
左右両側縁（いわゆる丸コバ部）に対応した形状の溝が
全周にわたって設けられている。

【００１５】可変ロ−ル１５は、圧下量を可変設定可能
な油圧サーボシリンダ等を備えた圧下量可変機構２１や
、板ばね素材１の長手方向位置を検出するためのセンサ
２２等を備えており、マイクロコンピュ−タ等を用いた
制御部２３からの指令に基づいて、板ばね素材１の長手
方向位置に応じて圧下量を逐次変化させることにより、
所望のテ−パ圧延を行うようになっている。可変ロール
１５は、フラットロール１３が無い場合（例えば図４に
示される従来装置）と比較して、ロール径や圧延荷重、
トルクは小さくてよい。

【００１６】次に上記構成の板ばね製造装置１０の作用
について説明する。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、この装置１
０を用いて圧延を行った場合の板ばね素材１の形状変化
を示している。各図において、それぞれ、ａは側面形状
、ｂは平面形状、ｃは正面形状を表している。

【００１７】板ばね素材１は、炉１１において加工熱処
理の可能な温度に加熱された状態で炉１１から出炉する
。そしてデスケーラ１２によってスケ−ルが除去される
。図２（Ａ）は圧延前の板ばね素材１の形状例を示し、
この板ばね素材１は、小径なフラットロ−ル１３によっ
て、図２（Ｂ）に示されるように所定の厚みに平行圧延
される。本実施例における所定の厚みとは、最終製品で
あるテ−パ板ばね１′における長手方向中間部の最大板
厚部（平行板厚部）１８の厚みをいう。

【００１８】フラットロ−ル１３による平行圧延が終了
したのち、エッジロ−ル１４によって幅寄せが行われる
。この場合、図２（Ｃ）に示されるように、その後に行
われる板厚方向のテーパ圧延による板幅増加分を見越し
たパタ−ンで幅寄せが行われる。

【００１９】幅寄せされた板ばね素材１は、上記フラッ
トロール１３よりも大径な可変ロ−ル１５によって、所
定のテ−パ形状に圧延されたのち、所定長さに切断され
、図２（Ｄ）に示すような最終製品の板ばね１′が仕上
がる。この可変ロ−ル１５においては、位置センサ２２
によって検出される板ばね素材１の長手方向位置が追跡
され、この位置信号に基づいて、予め制御部２３に記憶
させておいた制御プログラムによって圧下量が制御され
つつ、目的とするテ−パ形状への圧延がなされる。

【００２０】この可変ロ−ル１５では、板ばね１′の長
手方向中間部すなわち最大板厚部１８の圧延は実質的に
行われない。しかし最大板厚部１８は、前述したフラッ
トロ−ル１３によってある程度の減面率で予め平行圧延
されているから、板ばね１′の長手方向全体にわたって
、所望の加工熱処理効果が発揮され、高強度で強靭なテ
−パ板ばね１′が得られる。

【００２１】フラットロール１３で圧延される素材１は
、可変ロール１５の咬込み可能な最大板厚を上回る板厚
のものだけであり、それ以下の板厚の素材はフラットロ
ール１３では実質的な圧延は行われずに下ロール１３ｂ
の上を通過させるだけでもよい。従って、フラットロー
ル１３の圧下率は例えば１５〜２０％位で充分であり、
フラットロール１３のロール径や圧延荷重、トルクは小
さくてすみ、平行圧延の機能のみを備えていればよいか
ら、小形化が可能である。

【００２２】そして本実施例装置１０では、フラットロ
ール１３によって予め板ばね１′の長手方向中間部の最
大板厚部１８の板厚まで平行圧延しておくため、可変ロ
ール１５は前述した第１の従来方法の場合よりも小径な
もので充分であり、圧延荷重とトルクも小さくてすむ。 また、前述した第２の従来方法のように素材の移動方向
を反転させるといった余計な動きが無いため、生産タク
トが低下することもない。

【００２３】図３に示されるテ−パ板ばね１′をモデル
にして、本実施例の装置１０によって圧延した場合と、
前述した従来装置２を用いて第１の従来方法によって圧
延した場合を比較すると、下記に示すように、本実施例
装置１０による方が、ロ−ル径や圧延荷重、圧延トルク
が少なくてすむことが確認された。なお、図３のモデル
の寸法の一例は、Ｌ１　＝Ｌ３　＝Ｌ５　＝１００ｍｍ
、Ｌ２　＝Ｌ４　＝４００　ｍｍ、ｔ１　＝３２ｍｍ、
ｔ２　＝１６ｍｍであり、素材サイズはｔ０　＝４０ｍ
ｍ、板幅は全て１００　ｍｍで共通である。従来装置（
図４参照）

【００２４】 　　エッジロ−ル５　　　［ロ−ル径２１０　ｍｍ，圧
延荷重４２ｔｏｎ　，圧延トルク３．２　ｔｏｎ　］ 　　可変ロ−ル６　　　　　［ロ−ル径５５０　ｍｍ，
圧延荷重２７３ｔｏｎ，圧延トルク２１．７ｔｏｎ　］ 本実施例装置 　　フラットロ−ル１３［ロ−ル径２５０　ｍｍ］　　
エッジロ−ル１４　　［ロ−ル径１５０　ｍｍ，圧延荷
重２４ｔｏｎ　，圧延トルク１．４　ｔｏｎ　］ 　　可変ロ−ル１５　　　　［ロ−ル径３７０　ｍｍ，
圧延荷重１９７ｔｏｎ，圧延トルク１０．１ｔｏｎ　］

【００２５】なお、上記板ばね製造装置１０は、テ−パ
板ばねを製造する場合に好適であるが、場合によっては
、この板ばね製造装置１０を使って長手方向に板厚が等
しい板ばねを製造することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、フラットロールによっ
て予め平行圧延しておくため、可変ロ−ルにおいて１パ
スで板ばね素材を所望のテ−パ形状に正確に圧延するこ
とができ、板厚の薄いものから厚いものまで、同一ライ
ンでテ−パ圧延できる板厚の許容範囲が大きい。また、
エッジロ−ルの信頼性が向上し、装置全体として故障が
極端に減少した。

【００２７】そして本発明によれば、従来装置に比べて
ロール径や圧延荷重、トルクが小さくてよいから、圧延
設備を小形化でき、設備費も低く抑えることができる。 また、従来装置を用いた２パス圧延の場合に比べて生産
タクトが短く、加工熱処理を実施する場合に有利である
とともに、生産コストも低くなる。

【００２８】更には、最終製品であるテ−パ板ばねの板
厚と板幅のばらつきが小さくなり、板曲がり（長手方向
の反りや曲がり）も極端に減少し、エッジロールによる
丸コバ部の曲面が極めて滑らかなものになり、板ばねそ
のものの耐久性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による板ばね製造装置の概略
を示す側面図。

【図２】（Ａ）ないし（Ｄ）は図１に示された装置を用
いて板ばねを製造する場合の素材の形状変化を工程順に
示す図。

【図３】テ−パ板ばねの形状モデルを示す側面図。

【図４】従来の板ばね製造装置の概略を示す側面図。

【図５】（Ａ）ないし（Ｃ）は第１の従来方法による板
ばね素材の形状変化を工程順に示す図。

【図６】（Ａ）ないし（Ｄ）は第２の従来方法による板
ばね素材の形状変化を工程順に示す図。

【符号の説明】

１…板ばね素材、１′…テーパ板ばね、１０…板ばね製
造装置、１１…炉、１３…フラットロ−ル、１４…エッ
ジロール、１５…可変ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板ばね素材を所定形状に圧延する板ばね製
   造装置であって、加熱された板ばね素材を所定の板厚ま
   で平行圧延するフラットロ−ルと、このフラットロ−ル
   の出口側に配置されていて上記板ばね素材の両側縁を板
   幅方向に圧延することにより所定の板幅パタ−ンに幅寄
   せするエッジロ−ルと、圧下量を調整可能で上記幅寄せ
   された板ばね素材を厚み方向に圧延することにより所定
   のテ−パ形状に成形する可変ロ−ルとを具備したことを
   特徴とする板ばね製造装置。