JPH0356331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ 本発明は、形状記憶合金により成形されたコイ
ルばねに関し、更に詳しくは例えば、乾燥器や冷
蔵庫等で温度感知を利用して部品の作動をさせる
形状記憶合金により成形された引張りコイルばね
の改良に関する。

≪従来の技術とその問題点≫ 通常、引張りコイルばね１は第６図の如く線状
ばね材を一定径を有するコイル体２として回巻
し、その回巻した両端部をコイル体２から直角に
立上らせて鉤状に成形したフツク部３を一体とし
て有するものである。

しかるに、前記フツク部３は立上りが急激なた
め折曲部４の曲率が小さく、従つて折曲部４に曲
げ応力とねじり応力の組合せ内部応力が集中し、
第７図の如く作動によりコイル体２が離隔を繰返
すため前記折曲部４を中心に内部歪が発生し、該
内部歪が進行して折損に至る過程がしばしばみら
れた。

同様に、形状記憶合金による引張りコイルばね
を第６図の如く成形し、作動させた場合には、第
８図に図示する如く該合金自体が構成するマルテ
ンサイト変態温度以下では剛性が極端に低いため
撓み量が増大し折曲部４ａの変形も比例して増大
する。

当然作動時での撓みにより変動する折曲部４ａ
周辺は折損率が上昇すると同時に折損自体も早期
に起こりやすくなつた。

≪問題点を解決するための手段≫ 而して、本発明は斯る従来の形状記憶合金によ
り形成された引張りコイルばねの使用上の問題点
を有効に解決するために案出されたもので、形状
記憶合金、例えばNi−Ti合金により回巻部と、
その末端回巻部から延出した端末部とからなるコ
イルばね体を形成し、これに記憶能力処理を施し
た後、当該コイルばね体の上記末端回巻部から端
末部にかけて冷間加工手段を施すことにより前記
コイルばね体表面に加工硬化層を形成するように
したものである。

≪作用≫ 依つて、本発明にあつては、形状記憶合金によ
り形成されたコイルばね体の末端回巻部から端末
部にかけては、作動に際し内部応力集中部となる
が、該集中部周縁に冷間加工手段により加工硬化
層を形成させるものであるから、前記加工手段に
よる表面層が均一に硬化され、それによつて該硬
化層の弾性係数が他のばね部分よりも数倍高くな
り、また記憶特性が前記加工硬化層部分だけに記
憶低下を生じ、従つて当該部分が変形しなくなる
ものである。

≪実施例≫ 以下、本発明を図示する一実施例に基づいて詳
述すれば、第１図は本発明に用いコイルばね体１
０に冷間加工硬化層を形成するときの引張りコイ
ルばねの場合を示した説明図で、当該コイルばね
体１０は図示の如く、形状記憶合金例えばNi−
Ti合金を線材に加工し、該線材によつて形成す
るもので、同一コイル径を有する回巻部１１をば
ね巻線機により所定の巻数だけ回巻することによ
り形成し、次いで前記回巻部１１の両端末回巻部
を直角に立上らせることにより、図示例ではフツ
ク部１２としての端末部を延出形成する。

形状記憶合金により当該コイルばね体１０は他
の工程として更に記憶能力の付与が必要であり、
本工程として回巻部１１及びフツク部１２共に所
定の治具で固定保持したのち、約500℃１時間程
度の条件で加熱処理して記憶能力の付加を行う。

前記記憶能力処理工程に依り一方向性の形状記
憶が付加されることになる。

次に、作動時に内部応力の集中する箇所に冷間
加工の処理をするため、回巻部１１、外周面１３
に当接するゴムあるいは可撓樹脂に依る材料で形
成した環着体１６を嵌挿する。

該嵌挿は端末部であるフツク部１２、該フツク
部１２より連接した末端回巻部１４、場合によつ
ては末端回巻部１４に隣接接続した次回巻部１５
の一部までも露出開放した嵌挿状態とする。

次に本状態から図示の如く噴射筒１７より所定
粒度を有する金属粒球体１８あるいはガラス粒球
体１８を高速噴射し、かつ粒球噴射を必要箇所に
均一に付加すると被噴射表面は冷間加工され、該
冷間加工に依り内部歪の集中で表面層の硬化現象
を生ずる。

第２図は前記実施例により冷間加工を受けた引
張りコイルばね体１０に、図示の矢印Ｐ，P₁方
向へ負荷を与えて変形させた状態図を示したもの
で、図示の如く冷間加工に依り表面硬化層を形成
した部分を斜線Ｈで示し、該斜線部分Ｈは、ほと
んど負荷変形を招来せず負荷状態以前の現状を保
持しているが、他の回巻部１１は負荷圧力に従動
して伸延する。

よつて、加工硬化層を形成した部分は感温、負
荷圧力の繰返し作動をたとえ受けた場合であつて
も負荷変形に迄至らず現状形法を保持したままで
あつて内部応力の集中する現象をほとんど受けな
いことになる。

第３図は他の実施例であるねじりばねの場合を
示したコイルばね体２０を示し、その回巻部１１
の端末回巻部より直線状に延出した腕部２２が端
末部となつており、当該腕部２２の周辺に前記同
一の冷間加工手段を付与することによつて前記の
如く、同一効果を得ることができる。

第４図は、形状記憶処理後の冷間加工処理を経
ていないコイルばねの温度荷重特性図を示したも
ので、Mf点即ちマルテンサイトの終了温度以下
ではP₁の荷重で変形が始まり感温温度によるコ
イルばねの変位量即ち変形ストロークも△１の値
となる。

しかし、形状記憶処理後に冷間加工処理を経た
場合には第５図の如く、Mf点即ちマルテンサイ
トの終了温度以下ではP₂の荷重から変形が始ま
ることになる。

従つて変位量即ち変形ストロークも△２の値と
なり、P₁とP₂の荷重の差だけ変形量が小さくな
ることになる。

≪発明の効果≫ 以上の如く、本発明は形状記憶合金を使用して
フツク部、腕部の如き端末部を有するコイルばね
体に回巻し、該コイルばね体を作動させた時該作
動時に内部応力の負荷の集中する部分に対して冷
間加工手段が施されて前記コイルばね体表面に加
工硬化層が形成されたことを特徴とするものであ
るから、コイルばね体に形状記憶処理だけを付加
したものに比し、応力集中部が加工硬化され、よ
つて変形量が極端に少くなる。

このことは長期使用によつても応力集中が減少
することとなり、折損事故の皆無につながりコイ
ルばねの寿命を延在させることとなる。

またコイルばねのフツク部とか腕部が不必要に
延長することがなくなるため、取付空間の減少更
にはバイアスばねの小型化等の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る形状記憶合金にて成形さ
れた引張りコイルばねに環着体を嵌挿し、冷間加
工手段を施している状態の縦断正面説明図、第２
図は第１図に依つて得られた形状記憶合金よりな
るコイルばね体で、冷間加工が付加された部分を
斜線で示した正面説明図、第３図はねじりばねに
よるコイルばね体で他の実施例を示した平面図、
第４図は、冷間加工手段を行う以前の温度と荷重
の関係図、第５図は冷間加工手段付加後の温度と
荷重の関係図、第６図乃至第８図は従来例を示
し、第６図は引張りコイルばねの一部正面図、第
７図はこれに負荷を与えたときの変形を示す正面
説明図、第８図は形状記憶合金により成形された
ばねに負荷を与えたときの変形状態を示す正面説
明図である。 １０，２０……コイルばね体、１１……回巻
部、１２……端末部としてのフツク部、１４……
末端回巻部、２２……端末部としての腕部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 形状記憶合金の回巻により回巻部と、その末
   端回巻部から延出した端末部とからなるコイルば
   ね体を形成し、これに記憶能力処理を施した後、
   当該コイルばね体の上記末端回巻部から端末部に
   かけて冷間加工手段を施すことにより上記コイル
   ばね体表面に加工硬化層を形成するようにしたこ
   とを特徴とする局部硬化層を有する形状記憶合金
   ばね。