(57)【要約】過酷な持続負荷の下でも極めて僅かな摩耗を呈する十分なコア硬さを有するコイルばね、及び特にこのようなコイルばねコイルを製造するための簡単な方法を提供するために、窒化物含有拡散層が少なくとも部分的にコイルばねの表面を形成する窒化物を形成する合金成分を含有する鋼からなるコイルばね、並びに窒化物を形成する合金成分を含有する鋼からなるコイルばねの表面を少なくとも部分的に窒素含有処理ガス内で窒化することにより拡散層に変換させ、その際処理ガス内の窒素の割合を、コイルばね表面に化合物層が形成されないように定める、コイルばねの製造方法を提案する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物を形成する合金成分を含有する鋼からなるコイルばねにおいて、窒化物含有拡散層が少なくとも部分的にコイルばねの表面を形成することを特徴とする、合金鋼からなるコイルばね。
【請求項２】
合金成分に、群Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＡｌから選択される少なくとも１つの金属が属する、請求項１記載のコイルばね。
【請求項３】
鋼がＳｉを含有する、請求項１又は２記載のコイルばね。
【請求項４】
コイルばねがディーゼルインジェクションシステムのためのノズルホルダばねである、請求項１から３までのいずれか１項記載のコイルばね。
【請求項５】
拡散層が専らコイルばねの端面側の表面を形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載のコイルばね。
【請求項６】
拡散層がばねの端面側のコイルを形成する、請求項５項記載のコイルばね。
【請求項７】
拡散層が１０μｍの深さで＞７５０ＨＶ０．１の硬度において約２０〜約１５０μｍの厚さである、請求項１から６までのいずれか１項記載のコイルばね。
【請求項８】
拡散層が約５０〜約１２０μｍの厚さである、請求項７記載のコイルばね。
【請求項９】
拡散層が約１００μｍの厚さである、請求項８記載のコイルばね。
【請求項１０】
特に請求項１から９までのいずれか１項記載のコイルばねを製造する方法において、窒化物を形成する合金成分を含有する鋼からなるコイルばねの表面を少なくとも部分的に窒素含有処理ガス内で窒化することにより拡散層に変換させ、その際処理ガス内の窒素の割合を、ばね表面に化合物層が形成されないように定めることを特徴とする、コイルばねの製造方法。
【請求項１１】
プラズマ内で窒化さする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
処理ガス内のＮ２の割合を＜約１３体積％の値に定める、請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
処理ガス内のＮ２の割合を約８〜約１２体積％の値に定める、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
処理ガス内のＮ２の割合を＜約１０体積％の値に定める、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
処理ガスが実質的にＮ２、Ｈ２及びＡｒからなる、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
プラズマ窒化の際に＜約４４０℃の温度で作業する、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
約３５０℃〜約４３０℃の範囲内で窒化する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
約４２０℃で窒化する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
プラズマを約５００〜約５８０Ｖの範囲内の電圧で作動させる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
プラズマを約５５０ボルトの範囲内の電圧で作動させる、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも５０μｓｅｃのパルス継続時間でパルス／休止時間比が約１：１〜約１：２である、請求項１９又は２０記載の方法。
【請求項２２】
少なくともプラズマ反応器内の圧力を、さらになお電圧及びガス組成に依存するプラズマ電流密度が、窒化を保証するために十分であるように調節する、請求項１１から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
＞約１００Ｐａの圧力に調節する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
約２０〜約３０時間窒化する、請求項１１から２３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
約２４時間窒化する、請求項２４項記載の方法。
【請求項２６】
ばね表面の一部分だけの窒化のために、窒化されるべきでない表面領域を、表面から小さい間隔を有する壁により機械的にカバーする、請求項１１から２５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
コイルばねの端面を選択的に窒化させるべき場合、金属プレートに孔を設け、該孔内にコイルばねを窒化のために一方に端面から前方にその長手軸線の方向に挿入し、その際プレートがコイルばねの長さとほぼ同じ厚さであり、かつ孔がばね外径よりも僅かだけ大きい直径を有し、かつ端面がプレートから突出しないか又は僅かだけ突出する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
コイルばねの端面を選択的に窒化させるべき場合、コイルばねを窒化のために束にし、即ち、多数のコイルばねを、胴面の領域が互いに接触するようにまとめ合わせ、かつ生じた束に端面を開放させて鋼帯材を巻き付け、その際鋼帯材がコイルばねの長さとほぼ同じ幅を有し、かつ端面が鋼帯材の縁部から突出しないか又は僅かだけ突出する、請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
コイルばねの端面を選択的に窒化させるべき場合、コイルばねを枠内に積み重ね、その際積み重ねたコイルばねが胴面の領域で互いに又は場合により枠に接触し、ばね軸に対して平行な枠の寸法がコイルばねの長さとほぼ同じ大きさを有し、かつコイルばねの端面が鋼帯材の縁部から突出しないか又は僅かだけ突出する、請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
約１００〜約１５０Ｐａの範囲内の圧力で窒化する、請求項２６から２９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
約１２０Ｐａの範囲内の圧力で窒化する、請求項３０項記載の方法。
【請求項３２】
約１００〜約３００Ｐａの範囲内の圧力で窒化し、その際コイルばねの内径よりも僅かだけ小さい直径を有するピンをコイルばねに挿入する、請求項２６から２９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３３】
約１２０Ｐａの圧力、約４２０℃の温度、約５５０ボルトの電圧で約２４時間窒化する、請求項１１から３２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３４】
コイルばねを窒化前に脱脂する、請求項１０から３３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３５】
コイルばねを＞２４時間貯蔵する場合、それらに窒化前にガラスビーズ又は同等の材料からなるビーズを噴射する、請求項１０から３４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３６】
コイルばねをプラズマ反応器内で窒化前にスパッタリング工程で処理する、請求項１１から３５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３７】
コイルばねを巻いた後に約４４０℃で短時間焼き戻しする、請求項１０から３６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３８】
コイルばねを１０分間焼き戻しする、請求項３７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、窒化物を形成する合金成分を含有する鋼からなるコイルばね及び特にそのようなコイルばねの製造方法に関する。
【０００２】
前記種類のコイルばねは、特にディーゼルインジェクションシステムにおいてノズルホルダばねとして使用される。環境に優しい排気ガス特性及び少ない燃料消費に関する過酷な付帯条件を満足するためには、新たなディーゼルインジェクションシステムは１０００〜２５００バールの噴射圧で運転されねばならない。この場合使用されるノズルホルダは、圧力を一定に保持しなければならない。ディーゼルインジェクションシステムのノズルホルダのためには、持続運転におけるＫＨ＞９００Ｎ／ｍｍ２の耐疲労性及び１％の最大応力緩和を有するケイ素／クロム合金されたばね鋼線材からなるノズルホルダばねが使用される。ノズルホルダばねは、それぞれのインジェクション過程で開放する電磁弁を再び密閉する課題を有する。高い衝撃、振動及び回転負荷の結果として、特に高いインジェクション圧の際にノズルホルダばねの端面に摩耗現象が生じ、該摩耗現象はインジェクションシステムの機能性を圧力降下により劣化する、即ち電磁弁はもはや密閉されない。ディーゼルエンジンは、“すす”を排出する。
【０００３】
前記問題を解決するために、既に、ばね表面を化合物層形成を伴うプラズマ窒化処理することが提案された。しかし、この場合には、金属表面に形成される窒化化合物が衝撃的負荷を受けると剥離する傾向を示しかつその際発生する、やすりとして作用する磨滅物が摩耗を一層促進することが判明した。
【０００４】
本発明及びその利点
本発明の課題は、過酷な持続負荷の下でも極めて僅かな摩耗を呈する良好なコア硬さ（ｃｏｒｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ）を有するコイルばね、及び特にこのようなコイルばねを製造するための簡単な方法をを提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有する冒頭に記載した形式のコイルばね、並びに請求項１０の特徴部に記載の特徴を有する冒頭に記載した形式の方法により解決される。
【０００６】
本発明によるコイルばねは、本発明が化合物層を放棄しかつ拡散層に制限したにもかかわらず極めて高い表面硬度を呈し、その際拡散層の専らの制限のために、ばね鋼が窒化物を形成する合金成分を含有することを第一の前提とする。窒化物を形成する合金成分は、窒素と特殊窒化物を拡散層内に形成する。拡散層により硬化された表面は、鉄窒化物からなる化合物のような、剥離の傾向、ひいては摩耗の上昇を示さず、むしろ既に、拡散層がほぼ１００μｍ程度にすぎない厚さを有する際に良好な耐摩耗性が得られることが判明した。所望の耐摩耗性を達成するために、既に前記のような薄い拡散層がで十分であるので、本発明による方法は、拡散層を工業的に生産において代替可能な費用で、コア硬さが著しくは劣化されないような条件下で製造することを可能にする。本発明による方法は、薄膜を製造する際に常用される装置で実施することができる。該方法は、煩雑でない。それというのも、適正な材料（前記参照）からなるコイルばねから出発すれば、拡散層の排他的形成を簡単に、処理ガス中のＮ２割合を、化合物層が生成しない程低く調節することにより達成され、この際上限は容易な実験により確認することができるからである。
【０００７】
コイルばねに十分な耐摩耗性を付与するためには、拡散層の厚さが１０μｍの深さにおいて＞７５０ＨＶ０．１の硬さで少なくとも２０μｍであれば十分である。このように定義した約１５０μｍを越える拡散層は、耐摩耗性のさらなる改良をもたらさない。
【０００８】
有利には、窒化物を形成する合金成分には、全てが同時に鋼の特性を改良することができる群Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＡｌから選択される少なくとも１つの金属が属する。
【０００９】
本発明によるコイルばねは、高いコア強さと同時に特に耐摩耗性が重要であるディーゼルインジェクションシステムのためのノズルホルダばねである場合が有利である。
【００１０】
拡散層をプラズマ窒化により製造するのが有利である。プラズマ窒化の使用は、拡散層の構造に関する規定された処理を可能にするだけでなく、むしろ該方法をまた、意図的にばね表面の一定の領域だけが窒化されるように実施することができる。この場合、処理ガス内のＮ割合を約１３体積％に調整するのが有利である。
【００１１】
＜４４０℃の温度で窒化するの有利である。それというのも、この温度ではコア硬さは劣化されず、代替可能な時間内での拡散層の形成が行われ、かつ窒化のために必要な時間中の焼き戻し（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）を排除することができるからである。
【００１２】
プラズマを約５００〜約５８０ボルトのアノード（反応器壁）とカソード（窒化すべき部分）の間の電圧で作動させるのが有利である。
【００１３】
約２０〜約３０時間窒化するのが有利である。
【００１４】
有利には、ばね表面の一部分だけの窒化のためには、窒化すべきでない表面領域をばね表面から僅かな間隔を有する壁により機械的にカバリングする。この前提を提供する有利な装置は、例えば孔を有し、該孔内ｎコイルばねが窒化のために一方端面を前方にしてその長手軸の方向に挿入される金属プレートであり、この場合プレートは、ほぼコイルばねの長さとほぼ同じ厚さを有し、かつ孔は、ばね外径よりも僅かだけ大きい直径を有し、かつその際端面側がプレートから突出しないか又は僅かだけ突出する。この装置を用いると、有利に、ばねが＜約７ｍｍを有する場合、約１００〜１５０Ｐａの範囲内の圧力で、もしくは、コイルばねの内径が＞約７ｍｍでありかつコイルばねの内径よりも幾分か小さい外径を有するピンをコイルばね内に挿入する場合、約３００Ｐａまでの圧力で、窒化をコイルばねの端面に制限することができる。
【００１５】
本発明によるコイルばね及び本発明による方法の別の有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。
【００１６】
図面
以下に、本発明を図面に示した実施例により詳細に説明する。
【００１７】
以下に、本発明をまず第一に本発明に基づき製造された、ディーゼルインジェクションシステムのためのノズルホルダばね、及びこのノズルホルダばねを製造する方法の実施例で説明する。しかし、確かに本発明はこのようなノズルホルダばねとの関係で特に有利に使用可能でありかつ特に具体的に説明することができるが、これらの実施例から特許請求の範囲の範囲内で種々の変更が可能であることは明らかである。
【００１８】
図３には、ノズルホルダばね１（以下には、短縮してばねと記載する）が図示されている。本発明による方法は、窒化物を形成する合金成分、例えばＣｒを含有する鋼からなるようなばねに適用可能である。有利には、このようなばねはＣｒ／Ｓｉ鋼合金からなり、この場合Ｓｉはばね特性を改善する。Ｃｒの代わりにもしくはＣｒに加えて、該鋼は群Ｍｏ、Ｖｏ及びＡｌから選択される少なくとも１つの窒化物形成金属を含有することができる。
【００１９】
図１は、顕微鏡写真で、本発明に基づくプラズマ窒化処理を行った後の、ばねの端面側のコイル２の金属構造を示す。顕微鏡写真は、鋼表面には鉄窒化物からなる化合物層が形成されていないことを示す。拡散層が形成されたことは、顕微鏡写真からは推察することはできない。拡散層は、前記の窒化物形成合金成分を有する窒化物を含有する。拡散層は、端面側のコイルのビッカース硬度の測定に基づく硬さ／深さ特性曲線を示す、図２（表面から距離（ｍｍ）に対して硬さＨＶ０．１がプロットされている）に示されているようなグラフで証明することができる。検査したばねは、グラフに示されているように、拡散層厚さ（窒化硬化深さ）約０．１１ｍｍである。窒化硬化深さ（ＨＶ０．１で測定したＮｔｈ（加重１００ｇでのビッカース硬度））は、深さ１０μｍで＞７５０ＨＶ０．１の硬度で最大約１５０μｍ及び最小約２０μｍであるべきである。試験したばねは、ＮＴｈで約６１０ＨＶ０．１のコア硬さ、ひいては測定したコア硬さの平均値（５６０ＨＶ０．１）よりも約５０ＨＶ０．１高いコア硬さを有する。該グラフは、心硬度は窒化により低下せしめられていないことを示す。
【００２０】
本発明に基づき硬化させるべきばねは、製造過程で加工工程：コイリング、焼き鈍し及び端面側の研磨後に窒化させる。ばね線材のコイリングの際に構成されかつ線材の内縁部に応力亀裂を惹起することがある応力を排除するために役立つ焼き鈍しは、本発明による方法においては、公知方法（焼き鈍し時間：４４０℃で１時間）に対して、まずは応力亀裂を回避するために十分である短時間焼き鈍し（約４４０℃で１０分間）に短縮される。最終的焼き鈍しは、プラズマ窒化中に行う。短時間焼き鈍しを使用することにより、プラズマ窒化により延長される全プロセス時間は短縮され、ひいては該方法の経済性が向上される。
【００２１】
プラズマ窒化の前に有利には、油脂を有しない表面が存在するように、ばねを洗浄する。該洗浄は、アルカリ水性洗剤を用いて又はスピリットを用いて実施することができる。ばねを２４時間にわたり貯蔵した場合には、ばねに有利にはガラスビーズ、例えばＢａｌｌｏｔｉｎｉ  ＭＧＬ（市販名、Ｅｉｓｅｎｗｅｒｋｅ Ｗｕｅｒｔｈ ＧｍｂＨ ＋ Ｃｏ． ＫＧによって製造）又は同等の材料、例えばセラミック材料からなるビーズを噴射する（圧力：４バール、１０分間）。
【００２２】
拡散層は、ばねの摩耗を阻止する目的を有する。このような摩耗は、ばねの端面でのみ行われる。従って、拡散層は端面でのみ必要になる。拡散層が全ばね表面に存在するとしても、それ自体重要ではない。しかしながら、ばねはプラズマ窒化中に保持されかつ電気的に接触されねばならないので、ばね表面は完全ではなく十分に窒化することができればよく、かつ好ましくはないが、十分な窒化とは定義されない。従って、窒化の際にはばねの端面にのみ、有利には端面側のコイルにのみ制限するのが有利である。
【００２３】
窒化を端面に制限する限りばね表面に制限する装置が、図３〜５に示されている。
【００２４】
図３に示された装置の場合には、ばね１はその長手軸の方向でプレート４の孔３内に挿入される。該プレートは、それを介して電気的に接触されるので、導電性材料からなる。該プレートは、ばねの長さとほぼ同じ厚さを有する。孔３の直径は、ばねの外径よりも約０．１ｍｍ大きい。
【００２５】
図４に示された装置の場合には、ばねは束５にまとめ合わされる、即ち、大量のばねが平行に（もしくは長手軸方向に）互いにかつ胴面６で互いに接触して配置されかつ鋼帯材７で巻かれている。この束は鋼線材８でまとめ合わされている。束をプラズマ反応器内に吊しかつ電気的接触を保証するために、鋼ループ９が存在する。鋼帯材は、ばねの長さとほぼ同じ幅を有し、かつ、ばねが鋼帯材を越えて突出しないか又は僅かだけ突出するにすぎないように設計されている。
【００２６】
図５に示された装置の場合には、大量のばねが平行（もしくは長手軸方向）に互いにかつ胴壁面と互いに接触して枠１０内に積み重ねられており、該枠のコイル軸に対して平行な寸法はばねの長さとほぼ同じである。外側のばねの胴面は枠に接触又は殆ど接触しており、かつコイルの端面は殆ど枠から突出していない。
【００２７】
前記の３つの装置の場合には、少なくともばねの胴面は適用される窒化条件下で十分にプラズマの作用に対して保護される。
【００２８】
前記の実施例の少なくとも１つの装置を、ばねを装備してプラズマ反応器内に設置もしくは吊す。
【００２９】
プラズマ処理中に、窒化前にスパッタリング工程を実施し、該工程で処理可能な表面をＨ２又はＨ２／Ａｒ雰囲気内で発生したプラズマで十分に清浄にする。
【００３０】
窒化は、約２０〜約３０時間、有利には約２４時間継続する。これは、Ｎ２＜約１３体積％及びさらに有利にはアルゴン及びＨ２を含有する雰囲気内で実施する。有利には、Ｎ２割合は約８〜約１２体積％、特に有利には＜約１０体積％である。Ｎ２含量＞約１３体積％の場合には、既にばね表面での化合物層の形成が開始する。Ｈ２割合は、重要でない。Ａｒ割合は、最大１０体積％であるべきである。窒化は、約３５０〜約４２０℃、有利には約４２０℃の基板温度で行う。約３５０℃未満の温度では、窒化は行われない。温度＞約４４０℃、もしくは処理が数時間にわたり進行する場合には、＞約４２０℃では、ばねのコア硬さが劣化され、ひいては応力緩和が高まる。温度＜約４２０℃では、窒化の際に＞約５５０ＨＶ０．１のばねの通常のコア硬さは維持されたままである（窒化による最大低下４０ＨＶ０．１）。温度の正確な決定は、所望される温度及び時間に依存する焼き戻し作用に依存して前記の範囲内で行う。プラズマを作動させるアノード（反応器壁）と窒化すべき部分（カソード）との間の電圧は、異常なグロー放電が点弧される程の高さであるべきである。この反応器形状にも依存する点弧電圧は、３８０〜４２０ボルトである。他面、電圧は、ばね鋼線材を溶融させるアーク放電が形成される程高くなくてもよい。この電圧は、典型的には約６００ボルトの上にある。有利には、該電圧は本発明による方法においては約５００〜約５８０ボルトである。とにかく窒化が行われるかどうかは、反応器内のプラズマ電流密度に依存する。プラズマ電流密度は、電圧、ガス組成及び圧力に依存する。上記のように、ガス組成及び電圧の使用可能な範囲は別の理由からも決定されるので、圧力は、合理的なプラズマ電流密度を保証するために、＜約１００Ｐａであるべきでない。圧力は、上に向かっては、線材コイルの、端面側の表面のみがプラズマに曝されるべきであるという前提により制限される。ばねの内径が７ｍｍより大きくない場合には、圧力は＜１５０Ｐａであってもよく、しかも別のコイルの内側は窒化作用にはさらされない。より大きな内径の場合には、直径がばねの内径よりも極く僅かに小さいピンをコイル内に挿入することが必要である。この付加的な手段をとれば、プラズマをばねの内側に作用させることなく、圧力を約３００Ｐａまで高めることができる。
【００３１】
達成された窒化を試験するためには、ばねを軸方向で分離する。金属組織学的に調製した分離面の一方から、図２に示されているように、ＨＶ０．１における硬さ／深さ特性曲線をプロットする（僅かなＮＴｈのために、１００ｇの荷重だけで測定する）。さらに、コア硬さを検出し、かつ実際にばねの端面だけで窒化が行われているかどうかを検査する。
【００３２】
図２に示された硬度／深さ特性曲線は、窒化後に以下の条件下で得られた（硬さ／深さ特性曲線を生じた測定値は、多数のサンプルの測定において得られた平均値である）：
圧力：１２０Ｐａ
温度：４２０℃
処理ガスの窒素含量：１０体積％
電圧：５４０ボルト（パルス：休止時間比＝１：１．５）
継続時間：２４時間。
【００３３】
グラフは、厚さ約０．１１ｍｍの拡散層及び一定に維持されたコア硬さを示す。
【００３４】
窒化後に、ばねに少なくとも４５分間特殊なばね線材からなる球状粒子を噴射する（操作パラメータ：粒度＜約０．４ｍｍ、投下速度：最大約６０ｍ／ｓ）。噴射後のＲｚ（平均粗さ値）は、最大約１５μｍであってよい。
【００３５】
本発明に基づき改質したばねと、従来の技術に基づくばねの比較によれば、後者の場合には使用した際に面状の摩耗が生じるが、本発明に基づき製造したばねの場合には、摩耗は点又は線状で生じるにすぎないことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づくプラズマ窒化後のノズルホルダばねの端面のコイルの顕微鏡写真である。
【図２】
ノズルホルダばねの、本発明に基づき処理した端面の硬さ／深さ特性曲線を示すグラフである。
【図３】
本発明に基づくプラズマ窒化のためのノズルホルダばねの装入装置の１実施例の写真である。
【図４】
本発明に基づくプラズマ窒化のためのノズルホルダばねの装入装置の別の実施例の写真である。
【図５】
本発明に基づくプラズマ窒化のためのノズルホルダばねの装入装置の別の実施例の概略図である。
【符号の説明】
１　ノズルホルダばね、　２　コイル、　３　孔、　４　プレート、　５　束、　６　胴面、　７　鋼帯材、　８　鋼線材、　９　鋼ループ、　１０　枠
【国際公開パンフレット】
2004502032.tif 000002
2004502032.tif 000003
2004502032.tif 000004
2004502032.tif 000005
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2004502032.tif 000017
2004502032.tif 000018
2004502032.tif 000019
2004502032.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成14年7月13日(2002.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物を形成する合金成分を含有する鋼からなるコイルばねにおいて、窒化物含有拡散層がコイルばねの端面側のコイルの表面を形成することを特徴とする、合金鋼からなるコイルばね。
【請求項２】
合金成分に、群Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＡｌから選択される少なくとも１つの金属が属する、請求項１記載のコイルばね。
【請求項３】
鋼がＳｉを含有する、請求項１又は２記載のコイルばね。
【請求項４】
コイルばねがディーゼルインジェクションシステムのためのノズルホルダばねである、請求項１から３までのいずれか１項記載のコイルばね。
【請求項５】
拡散層が専らコイルばねの端面側の表面を形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載のコイルばね。
【請求項６】
拡散層が１０μｍの深さで＞７５０ＨＶ０．１の硬度において約２０〜約１５０μｍの厚さである、請求項１から５までのいずれか１項記載のコイルばね。
【請求項７】
拡散層が約５０〜約１２０μｍの厚さである、請求項６記載のコイルばね。
【請求項８】
拡散層が約１００μｍの厚さである、請求項７記載のコイルばね。
【請求項９】
特に請求項１から８までのいずれか１項記載のコイルばねを製造する方法において、窒化物を形成する合金成分を含有する鋼からなるコイルばねの表面を少なくとも部分的に窒素含有処理ガス内で窒化することにより拡散層に変換させ、その際処理ガス内の窒素の割合を、ばね表面に化合物層が形成されないように定めることを特徴とする、コイルばねの製造方法。
【請求項１０】
プラズマ内で窒化さする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
処理ガス内のＮ２の割合を＜約１３体積％の値に定める、請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
処理ガス内のＮ２の割合を約８〜約１２体積％の値に定める、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
処理ガス内のＮ２の割合を＜約１０体積％の値に定める、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
処理ガスが実質的にＮ２、Ｈ２及びＡｒからなる、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
プラズマ窒化の際に＜約４４０℃の温度で作業する、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
約３５０℃〜約４３０℃の範囲内で窒化する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
約４２０℃で窒化する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
プラズマを約５００〜約５８０Ｖの範囲内の電圧で作動させる、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
プラズマを約５５０ボルトの範囲内の電圧で作動させる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも５０μｓｅｃのパルス継続時間でパルス／休止時間比が約１：１〜約１：２である、請求項１８又は１９記載の方法。
【請求項２１】
少なくともプラズマ反応器内の圧力を、さらになお電圧及びガス組成に依存するプラズマ電流密度が、窒化を保証するために十分であるように調節する、請求項１０から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
＞約１００Ｐａの圧力に調節する、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
約２０〜約３０時間窒化する、請求項１０から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
約２４時間窒化する、請求項２３項記載の方法。
【請求項２５】
ばね表面の一部分だけの窒化のために、窒化されるべきでない表面領域を、表面から小さい間隔を有する壁により機械的にカバーする、請求項１０から２４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
コイルばねの端面を選択的に窒化させるべき場合、金属プレートに孔を設け、該孔内にコイルばねを窒化のために一方に端面から前方にその長手軸線の方向に挿入し、その際プレートがコイルばねの長さとほぼ同じ厚さであり、かつ孔がばね外径よりも僅かだけ大きい直径を有し、かつ端面がプレートから突出しないか又は僅かだけ突出する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
コイルばねの端面を選択的に窒化させるべき場合、コイルばねを窒化のために束にし、即ち、多数のコイルばねを、胴面の領域が互いに接触するようにまとめ合わせ、かつ生じた束に端面を開放させて鋼帯材を巻き付け、その際鋼帯材がコイルばねの長さとほぼ同じ幅を有し、かつ端面が鋼帯材の縁部から突出しないか又は僅かだけ突出する、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
コイルばねの端面を選択的に窒化させるべき場合、コイルばねを枠内に積み重ね、その際積み重ねたコイルばねが胴面の領域で互いに又は場合により枠に接触し、ばね軸に対して平行な枠の寸法がコイルばねの長さとほぼ同じ大きさを有し、かつコイルばねの端面が鋼帯材の縁部から突出しないか又は僅かだけ突出する、請求項２５記載の方法。
【請求項２９】
約１００〜約１５０Ｐａの範囲内の圧力で窒化する、請求項２５から２８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３０】
約１２０Ｐａの範囲内の圧力で窒化する、請求項２９項記載の方法。
【請求項３１】
約１００〜約３００Ｐａの範囲内の圧力で窒化し、その際コイルばねの内径よりも僅かだけ小さい直径を有するピンをコイルばねに挿入する、請求項２５から２８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３２】
約１２０Ｐａの圧力、約４２０℃の温度、約５５０ボルトの電圧で約２４時間窒化する、請求項１０から３１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３３】
コイルばねを窒化前に脱脂する、請求項９から３２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３４】
コイルばねを＞２４時間貯蔵する場合、それらに窒化前にガラスビーズ又は同等の材料からなるビーズを噴射する、請求項９から３３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３５】
コイルばねをプラズマ反応器内で窒化前にスパッタリング工程で処理する、請求項１０から３４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３６】
コイルばねを巻いた後に約４４０℃で短時間焼き戻しする、請求項９から３５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３７】
コイルばねを１０分間焼き戻しする、請求項３６記載の方法。
【国際調査報告】
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