KR20210073170A

KR20210073170A - 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법

Info

Publication number: KR20210073170A
Application number: KR1020190163712A
Authority: KR
Inventors: 도원주
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-18

Abstract

본 발명은 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법에 관한 것으로, 철이 원기둥 형태로 변형돼 원심이 형성되는 단계와, 원심의 양단 각각에 가공봉이 삽입되는 단계를 포함하며, 원심 내부에 제1 가공봉 및 제2 가공봉이 삽입되지 않은 중실부가 존재하게 되며, 제1 가공봉 및 제2 가공봉의 삽입길이 조절을 통해서 중실부가 스프링 시트에 안착되는 권착부가 될 수 있도록 유도할 수 있고, 이에 따라서, 이물질, 제설재에 의해 부식될 가능성이 높은 권착부는 중실형으로 제작됨으로써, 부식 및 피로 누적에 강한 내구 특성을 갖게 되고, 권착부 외의 다른 부위는 중공형으로 제작됨으로써, 중실형 스프링에 비해 경량화된 중공-중실형 코일 스프링을 제작할 수 있는, 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법을 제공한다.

Description

중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법{manufacturing methods for hollow-solid coil spring}

본 발명은 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 길이방향 양단이 외부로 개방된 중공형이면서 내부에 중실부가 구비된 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법에 관한 것이다.

서스펜션에는 스프링이 안착되는 스프링 시트가 구비된다. 스프링 시트와 스프링 시트에 안착된 스프링의 권착부 사이에 이물질이 퇴적되거나, 제설재가 유입될 경우, 스프링 권착부의 도장이 손상된 후, 도장 손상 부위에서 부식이 발생될 여지가 크다. 스프링 권착부가 부식된 상태에서, 지면 및 차체로부터 하중을 지속적으로 받게 된다면, 피로 누적에 의해서 스프링 권착부가 절손될 여지가 크다.

한편, 코일 스프링의 경량화 목적으로 내부가 비워진 중공형 스프링이 개발되었다. 중공형 스프링은, 내부가 체워진 중실형 스프링에 비하여 25%의 경량화가 가능하다.

경량화를 위해서는 중공형 스프링이 서스펜에 적용되는 것이 바람직하지만, 상대적으로 중실형 스프링에 비해 부식 및 피로 누적에 약하므로, 더 쉽게 절손될 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1719151호(2017.03.17.)

위와 같은 점을 감안해 발명된 본 발명의 목적은, 중실형 스프링에 비해 경량화되고, 중공형 스프링에 비해 부식 및 피로 누적에 강한 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법을 제공하는 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해서 제공된 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법은, 철이 원기둥 형태로 변형돼 원심이 형성되는 단계와, 원심의 양단 각각에 가공봉이 삽입되는 단계를 포함한다.

또한, 원심에 삽입된 제1 가공봉의 삽입 길이가 원심에 삽입된 제2 가공봉의 삽입 길이 보다 길 수 있다.

또한, 원심이 가열된 상태에서 가공봉이 원심의 양단 각각에 삽입될 수 있다.

또한, 원심은 원심의 옆면에 감겨진 코일형 전기히터에 의해 가열될 수 있다.

또한, 원심 양단 각각에 가공봉이 삽입될 때, 원심이 회전될 수 있다.

또한, 원심 양단 각각에 삽입된 가공봉이 원심으로부터 분리되고, 원심이 가열로에서 재가열된 후 식혀지는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 원심이 가열로에서 꺼내지고, 원심이 코일 형태로 형태 변형되는 단계를 더 포함할 수 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해서 제공된 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링은, 서스펜션에 장착되는 코일 스프링에 있어서, 길이방향 일측에 형성된 제1 중공부와, 길이방향 타측에 형성된 제2 중공부와, 제1 중공부와 제2 중공부 사이에 형성된 중실부를 포함하며, 중실부는, 서프펜션에 구비된 스프링 시트와 접촉하는 부위에 위치한다.

또한, 제1 중공부와 중실부의 과도지점과, 제2 중공부와 중실부의 과도지점에, 제1 중공부, 제2 중공부의 내부 벽면으로부터 중실부를 향해 연장된 과도부가 형성될 수 있다. 제1 중공부 또는 제2 중공부의 내측벽면을 향하는 과도부의 일면은 라운드지게 형성된다.

또한, 과도부는, 제1 중공부 또는 제2 중공부의 내측 벽면 중에서 스프링 시트를 향하는 부위로부터 중실부를 향해 점차적으로 증대되도록 경사지게 형성될 수 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해서 제공된 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링은, 서스펜션에 장착되는 코일 스프링에 있어서, 길이방향 일측에 형성된 제1 중공부와, 길이방향 타측에 형성된 제2 중공부와, 제1 중공부와 제2 중공부 사이에 형성된 중실부를 포함하며, 중실부는, 스프링 보호 튜브가 장착되는 부분에 위치한다.

또한, 제1 중공부와 중실부의 과도지점과, 제2 중공부와 중실부의 과도지점에, 제1 중공부, 제2 중공부의 내부 벽면으로부터 중실부를 향해 연장된 과도부가 형성될 수 있다.

위와 같이 제공되는 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법에 따르면, 원심 내부에 제1 가공봉 및 제2 가공봉이 삽입되지 않은 중실부가 존재하게 되며, 제1 가공봉 및 제2 가공봉의 삽입길이 조절을 통해서 중실부가 스프링 시트에 안착되는 권착부가 될 수 있도록 유도할 수 있다.

따라서, 이물질, 제설재에 의해 부식될 가능성이 높은 권착부는 중실형으로 제작됨으로써, 부식 및 피로 누적에 강한 내구 특성을 갖게 되고, 권착부 외의 다른 부위는 중공형으로 제작됨으로써, 중실형 스프링에 비해 경량화된 중공-중실형 코일 스프링을 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법을 보여주는 절차도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 절차도에 따라 중공-중실형 코일 스프링이 제작되는 상태도이다.
도 7은 중실부가 형성된 원심을 보여주는 예시도이다.
도 8은 도 1의 절차도에 따라 제작된 중공-중실형 코일 스프링의 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법은, 철(F)이 원기둥 형태로 변형돼 원심(100)이 형성되는 단계(S100)와, 원심(100)의 양단 각각에 가공봉(N)이 삽입되는 단계(S200)와, 원심(100) 양단 각각에 삽입된 가공봉(N)이 원심(100)으로부터 분리되고, 원심(100)이 가열로(U)에서 재가열된 후 식혀지는 단계(S300)와, 원심(100)을 가열로(U)에서 꺼내고, 원심(100)이 코일 형태로 형태 변형되는 단계(S400)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 철(F)이 원기둥 형태로 변형돼 원심(100)이 형성되는 단계(S100)에서는, 빌렛(Billet) 형태의 철(F)이 롤링을 통해서 원기둥 형태의 원심(100)으로 형태 변형된다. 원심(100)의 주재료가 철(F)로 기재하였지만, 철(F) 이외에, 형태 변형 가능한 각종 합금, 탄소강 등등의 물질이 주재료로 사용될 수도 있다. 또한, 원심(100)을 코일 형태로 형태 변형 시키는 단계(S400) 이후에, 원심(100) 표면에 다른 합금을 코팅시킬 수도 있다.

원심(100)의 양단 각각에 가공봉(N)이 삽입되는 단계(S200)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 원심(100)이 가열된다. 원심(100)은 원심(100)의 옆면에 감겨진 코일형 전기히터(H)에 의해 가열된다.

가열된 원심(100)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전롤러(R)가 장착된 작업대(D)로 이송된다. 작업대(D)에는 회전롤러(R)에 의해 원심(100)이 회전될 때, 원심(100)이 이탈되는 것을 방지하는 블럭이 구비된다.

회전롤러(R)에 의해서 원심(100)이 회전되면, 원심(100)의 일단에 제1 가공봉이 삽입되고, 원심(100)의 타단에 제2 가공봉이 삽입된다. 원심(100)에 삽입된 제1 가공봉의 삽입 길이가 원심(100)에 삽입된 제2 가공봉의 삽입 길이 보다 길다. 제1 가공봉은 원심(100) 길이의 1/2 이상의 삽입길이를 갖도록 삽입된다. 제2 가공봉은 원심(100) 길이의 1/10 이하의 삽입길이를 갖도록 삽입된다.

원심(100) 내부에 제1 가공봉 및 제2 가공봉이 삽입되지 않은 중실부(110)가 존재하도록, 제1 가공봉 및 제2 가공봉의 삽입길이가 조절된다. 또한, 원심(100)을 코일 형태로 형태 변형 시키는 단계(S400) 이후, 스프링 시트에 안착될 부위인 권착부와 중실부(110)가 일치되도록 제1 가공봉 및 제2 가공봉의 삽입길이가 조절된다. 도 7에는 제1 가공봉 및 제2 가공봉의 삽입길이를 조절함으로써, 권착부에 해당하도록 중실부(110)가 형성된 원심(100)이 도시되었다.

원심(100) 양단 각각에 삽입된 가공봉(N)이 원심(100)으로부터 분리되고, 원심(100)이 가열로(U)에서 재가열된 후 식혀지는 단계(S300)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 가열로(U)에서 원심(100)이 임계 온도까지 가열된 후, 가열로(U)에서 천천히 식혀지는 어닐링이 수행된다. 필요에 따라서, 어닐링 수행후 퀀칭과 템퍼링이 추가적으로 수행될 수도 있다.

원심(100)을 가열로(U)에서 꺼내고, 원심(100)을 코일 형태로 형태 변형 시키는 단계(S400)에서는, 도 6에서와 같이, 원심(100)에 외력이 가해져 원심(100)이 코일 형태로 변형된다.

도 8에는 권착부에 해당하는 부위에는 중실부(110)가 형성됨으로써 중실형 스프링 형태를 이루고, 다른 부위는 중공 형태로 형성됨으로써 중공형 스프링 형태를 이루는 중공-중실형 코일 스프링(S)이 도시되었다. 코일 스프링(S)에는 스프링 보호 튜브(R)가 장착된다. 스프링 보호 튜브(R)가 장착되는 부위에 중실부(110)가 위치된다.

위와 같이 제공되는 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법에 따르면, 원심(100) 내부에 제1 가공봉 및 제2 가공봉이 삽입되지 않은 중실부(110)가 존재하게 되며, 제1 가공봉 및 제2 가공봉의 삽입길이 조절을 통해서 중실부(110)가 스프링 시트에 안착되는 권착부가 될 수 있도록 유도할 수 있다.

한편, 위와 같은 본 발명의 일실시예의 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법에 따라 제작된 중공-중실형 코일 스프링은, 서스펜션에 장착되는 코일 스프링에 있어서, 길이방향 일측에 형성된 제1 중공부(120)와, 길이방향 타측에 형성된 제2 중공부(130)와, 제1 중공부(120)와 제2 중공부(130) 사이에 형성된 중실부(110)를 포함하게 된다. 중실부는, 서프펜션에 구비된 스프링 시트와 접촉하는 부위에 위치하게 된다.

제1 중공부(120)와 중실부(110)의 과도지점과, 제2 중공부(130)와 중실부(110)의 과도지점에, 제1 중공부(120) 또는 제2 중공부(130)의 내부 벽면으로부터 중실부(110)를 향해 연장된 과도부(140)가 형성될 수 있다. 과도부(140)에 의해서 중실부(110) 양단에 발생되는 응력 집중 현상이 방지된다.

과도부(140)는 제1 중공부(120) 또는 제2 중공부(130)의 내주를 따라 링 형태로 형성된다. 과도부(140)는 제1 중공부(120) 또는 제2 중공부(130)를 향하는 일면이 라운드진 형태로 형성된다. 그리고, 과도부(140)는, 제1 중공부(120) 또는 제2 중공부(130)의 내측 벽면 중에서 스프링 시트를 향하는 부위로부터 중실부(110)를 향해 점차적으로 증대되도록 경사지게 형성된다.

100: 원심 110: 중실부
120: 제1 중공부 130: 제2 중공부
140: 과도부
R: 회전롤러 N: 가공봉
D: 작업대 H: 전기히터
F: 철 U: 가열로
S: 코일 스프링 R: 스프링 보호 튜브

Claims

철이 원기둥 형태로 변형돼 원심이 형성되는 단계;
상기 원심의 양단 각각에 가공봉이 삽입되는 단계를 포함하는 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 원심에 삽입된 제1 가공봉의 삽입 길이가 상기 원심에 삽입된 제2 가공봉의 삽입 길이 보다 긴 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 원심이 가열된 상태에서 상기 가공봉이 상기 원심의 양단 각각에 삽입되는 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 원심은 상기 원심의 옆면에 감겨진 코일형 전기히터에 의해 가열되는 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 원심 양단 각각에 상기 가공봉이 삽입될 때, 상기 원심이 회전되는 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 원심 양단 각각에 삽입된 상기 가공봉이 상기 원심으로부터 분리되고, 상기 원심이 가열로에서 재가열된 후 식혀지는 단계를 더 포함하는 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 원심이 가열로에서 꺼내지고, 상기 원심이 코일 형태로 형태 변형되는 단계를 더 포함하는 중공-중실형 코일 스프링을 제작하는 방법.
서스펜션에 장착되는 코일 스프링에 있어서,
길이방향 일측에 형성된 제1 중공부;
길이방향 타측에 형성된 제2 중공부;
상기 제1 중공부와 상기 제2 중공부 사이에 형성된 중실부를 포함하며,
상기 중실부는,
상기 서프펜션에 구비된 스프링 시트와 접촉하는 부위에 위치하는 중공-중실형 코일 스프링.
제8항에 있어서,
상기 제1 중공부와 상기 중실부의 과도지점과, 상기 제2 중공부와 상기 중실부의 과도지점에, 상기 제1 중공부, 상기 제2 중공부의 내부 벽면으로부터 상기 중실부를 향해 연장된 과도부가 형성된 중공-중실형 코일 스프링.
제9항에 있어서,
상기 과도부는,
상기 제1 중공부 또는 상기 제2 중공부의 내측 벽면 중에서 상기 스프링 시트를 향하는 부위로부터 상기 중실부를 향해 점차적으로 증대되도록 경사지게 형성된 중공-중실형 코일 스프링.
서스펜션에 장착되는 코일 스프링에 있어서,
길이방향 일측에 형성된 제1 중공부;
길이방향 타측에 형성된 제2 중공부;
상기 제1 중공부와 상기 제2 중공부 사이에 형성된 중실부를 포함하며,
상기 중실부는,
스프링 보호 튜브가 장착되는 부분에 위치하는 중공-중실형 코일 스프링.
제11항에 있어서,
상기 제1 중공부와 상기 중실부의 과도지점과, 상기 제2 중공부와 상기 중실부의 과도지점에, 상기 제1 중공부, 상기 제2 중공부의 내부 벽면으로부터 상기 중실부를 향해 연장된 과도부가 형성된 중공-중실형 코일 스프링.
제12항에 있어서,
상기 과도부는,
상기 제1 중공부 또는 상기 제2 중공부의 내측 벽면 중에서 상기 스프링 시트를 향하는 부위로부터 상기 중실부를 향해 점차적으로 증대되도록 경사지게 형성된 중공-중실형 코일 스프링.