KR100228003B1

KR100228003B1 - 코일 웨이브 스프링 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100228003B1
Application number: KR1019970007841A
Authority: KR
Inventors: 미노루 시부야; 마사요시 시모세키; 미노루 사와야마; 세이이치 이누카이
Original assignee: 이치카와 마코토; 미쓰비시 세이코 가부시키가이샤; 나까무라 히로까즈; 미쯔비시 지도샤 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1997-03-08
Publication date: 1999-11-01
Also published as: EP0795696B1; JPH09303456A; EP0795696A3; CN1072783C; EP0795696A2; KR970066154A; CN1165923A; DE69710109D1; DE69710109T2; JP3120049B2; US5803444A; MY132601A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

파고부와 파저부를 교호로 가지는 선재료 즉, 파형상으로 가공된 선재료를 코일형상으로 권회하여 되는 코일 웨이브 스프링 및 그 제조방법.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

1매의 루프형상 스프링과 동일한 하중-변형특성을 발휘할 수 있고, 설계가 용이한 코일 웨이브 스프링 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

3. 발명의 해결방법의 요지

파형상의 선재료를 코일형상으로 권회하여 되는 코일 웨이브 스프링으로서, 그 선재료의 서로에 겹치는 파고부끼리 및 파저부끼리가 서로 맞닿아 있고, 또 상기 파고부와 파저부와의 사이에서 서로 겹친 경사부 사이에는 소정의 틈이 형성되어 있는 것으로, 스프링의 제1루프 즉, 위쪽 루프(1)와 제2루프 즉, 아래쪽 루프(2)는 그 파고부끼리 및 파저부끼리 만 상하로 서로 접촉하고, 파고부와 파저부와의 사이에 경사부에서는 루프 사이에 틈이 형성되어 상호 접촉이 생기지 않는다. 스프링이 하중을 받아 변형할 때, 상기한 파고부끼리와 파저부끼리는 접촉하지만, 마찰은 거의 발생하지 않고, 또 경사부의 스프링 사이에는 틈이 형성되어 있으므로 여기에서도 마찰이 생기지 않는다.

4. 발명의 중요한 용도

드라이브미션 크러치장치의 리턴 스프링

Description

코일 웨이브 스프링 및 그 제조방법

본 발명은 파고부와 파저부를 교호로 가지는 선재료, 즉, 파형상으로 가공된 선재료를 코일형상으로 권회하여 되는 코일 웨이브 스프링 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래로부터 이용되고 있는 코일 웨이브 스프링의 전형적인 것은 제5도에 나타낸 바와같이 각을 이루는 선형상의 스프링재료를 겹져 감은 것이 많이 사용되고 있다.

그 파형상에는 제6도에 나타낸 바와같이 파고부 및 파저부가 펑탄 형상부분 (a)으로 되는 것과, 제7도에 나타낸 바와같이 곡선형상부분 (b)으로 되는 것이 있다. 제8도 및 제9도는 이들이 2단으로 겹쳐진 상태를 나타낸다. 어느것도 각 루프(loop)끼리, 결국 위쪽의 제1루프와 아래쪽의 제2루프가 거의 모든 면적에 접촉하여 있어, 1매의 루프와 같이 되어 있다. 이와같은 코일 웨이브 스프링에서는 하중을 받아 탄성변형할 때 접촉부분이 서로 마찰하므로 단순한 1매의 스프링에 비하여 복잡한 하중-변형 (하중대 변형) 특성을 나타낸다. 예를들면 압축과정과 복원과정에서 특성이 크게 다른 소위, 히스테리시스가 크게되는 특성을 나타낸 바와같이 된다. 따라서 이와같은 코일 웨이브 스프링을 각종기계에 조립에 직면하여 소망의 특성을 얻기위한 스프링 사양의 설계가 매우 어려운 것이 되는 문제가 있다.

스프링을 1매의 루우프형상의 판금에 형성하면 상기와 같은 문제가 해소되나, 이 경우는 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 판금을 루프형상으로 펀칭하기 때문에 원판형상의 폐재료가 생기는 것이되고, 또 펀칭된 판금재료에 탄성력을 부여하기 위하여 담금질등의 후가공이 필요하게 되어 코스트가 증가하는 것이다.

코일 웨이브 스프링는 미리 탄성력이 부여된 시판중인 각을 이룬 선재료를 파형상으로 변형시켜 코일형상으로 권회하는 것 만으로 되므로 이와같은 1매 스프링에 비하여 현격하게 싸게 제조할 수 있는 메리트가 있다. 또 1매의 루프형상으로 소망의 특성을 얻기위하여는 스프링 외경을 크게 취하여만 되고, 부착 스페이스가 크게된다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와같은 문제를 해결하고, 코일 웨이브 스프링이면서 1매의 루프형상 스프링과 동일한 하중-변형특성을 발휘할수 있고, 설계가 용이한 스프링 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 관한 스프링 파형상의 전개도를 나타낸다.

제2도는 다른 실시예의 스프링의 파형상의 전개도를 나타낸다.

제3도는 제1도의 파형상을 사용한 스프링의 겹친상태를 나타내는 도면이다.

제4도는 제2도의 파형상을 사용한 스프링의 겹친상태를 나타내는 도면이다.

제5도는 종래의 코일 웨이브 스프링를 나타내는 사시도이다.

제6도는 종래의 코일 웨이브 스프링의 파형상을 나타내는 전개도이다.

제7도는 종래의 다른 코일 웨이브 스프링의 파형상을 나타내는 전개도이다.

제8도는 제6도의 파형상을 사용한 스프링의 겹친상태를 나타내는 전개도이다.

제9도는 제7도의 파형상을 사용한 스프링의 겹친상태를 나타내는 전개도이다.

제10도는 본 발명에 관한 스프링과 종래의 스프링과의 하중-변형 특성을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 위쪽루프 2 : 아래쪽 루프

3 : 틈 a : 평탄 형상부분

b : 곡선 형상부분 c,d : 길이

e,f : 곡율 A, B : 스프링

본 발명은 파형상의 선재료를 가상축을 중심으로하여 소정 반경을 가지는 코일형상으로 권회하여 되는 코일 웨이브 스프링으로서, 상기 선재료는 복수개의 파저부와, 상기 복수개의 파저부로부터 상기 가상축을 연이어 뻗은 방향에 따라 돌출한 복수개의 파고부와, 상기 파고부와 파저부를 잇는 복수의 경사부를 가지고 있고, 상기 축선의 연이어 나온 방향에서 서로 겹치는 파고부끼리 및 파저부끼리는 서로 맞닿고, 또한 상기 축선의 연이어 나온 방향에서 서로 겹치는 경사부 사이에는 소정의 틈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링이다. 스프링의 제1루프 즉, 위쪽의 루프부와 제2루프, 즉 아래쪽의 루프는 그 파고부끼리 및 파저부끼리 만 가상 축방향으로 접촉하고, 파고부와 파저부와의 사이 경사부에서는 루프사이에 틈이 형성되어 상호 접촉이 생기지 않는다. 스프링이 하증을 받아 변형시 상기한 파고부끼리와 파저부끼리는 접촉은 하지만 마찰은 거의 발생하지 않고, 또 상기 경사부의 루프사이에는 틈이 형성되어 있으므로 여기에서도 마찰은 발생하는 일이 없다. 결국 서로 겹치는 루프는 서로 마찰이 생기는 일 없이 탄성변형하므로 본 발명의 코일 웨이브 스프링는 마치 1매의 스프링과 동일한 하중-변형특성을 또 2매의 스프링을 단순히 병렬겆긍로 배치하도록한 특성을 발휘할 수가 있다.

또 본 발명의 코일 웨이브 스프링는 상기 선재료의 연이어 나온방향에 따르고, 또 상기 가상축에 평행한 가상면에 있어서, 상기 파고부 및/또는 파저부가 평탄형상이고, 서로 겹친 파고부 및/또는 파저부의 평탄형상의 길이가 서로 상이하게 되는 것을 특징으로 하고 있다. 예를들면, 위쪽 루프의 파고부에서 상기 평탄부분을 길게, 파저부에서 짧게 형성하고, 아래쪽 루프의 파고부에서 평탄부분을 짧게, 파저부에서 길게 형성한다. 이와같이 함으로써 상기한 틈을 용이하게 형성할수 있고, 그 틈의 크기는 상기 각 평탄부분의 길이를 적절히 조정함으로써 설정할 수 있다.

또한 본 발명의 스프링을 그 전체 길이에 걸쳐서 동일한 하중-변형특성으로서 상기한 본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 때문에 위쪽 루프와 아래쪽 루프와는 가상축에 수직한 가상면에 대하여 상하대칭의 형상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 위쪽 루프의 파고부 평탄부분 길이와 아래쪽 루프의 파저부 평탄부분 길이를 서로 균등하게 하고, 또 위쪽 루프의 파저부 평탄부분 길이와 아래쪽 루프의 파고부 평탄부분의 길이를 서로 균등하게 각각 설정하는 것이 좋다.

또한 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 선재료의 연이어 나온 방향에 따라 상기 가상축에 평행한 가상면에 있어서, 상기 파고부 및/또는 파저부가 곡선형상이고, 서로 겹치는 파고부 및/또는 파저부의 곡선 형상부분의 곡율이 서로 다른 곡선형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 예를들면, 위쪽의 루프의 파고부에 있어서 곡율반경을 크게(즉 곡율을 적게), 파저부에 있어서 공율반경을 적게(즉 곡율을 크게)형성하고, 아래쪽 루프의 파고부에서 곡율반경을 적게(즉 곡율을 크게), 파저부에서 곡율반경을 크게(즉 곡율을 적게)형성한다. 이와같이 함으로써 틈을 용이하게 형성할 수 있고, 그 틈의 크기는 상기 각 곡율의 크기를 적절히 조정하므로써 설정할 수 있다. 또 본 발명의 스프링을 그 전체 길이에 걸쳐서 동일한 하중-변형특성으로 하기 때문에 위쪽 루프와 아래쪽 루프와는 가상축에 대하여 수직한 가상면에 대하여 서로 상하대칭의 형상을 하는 것이 발마직하다.

즉, 상기 위쪽의 루프의 파고부에 있어서의 곡선 형상부분의 곡율과, 상기 아래쪽의 루프의 파저부에 있어서의 곡선 형상부분의 곡율이 균등하게 설정함과 동시에 상기 위쪽의 루프의 파저부에 있어서의 곡선 형상부분의 곡율과, 상기 아래쪽 루프의 파고부에 있어서의 곡율 형상부분의 곡율이 균등하게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 코일 웨이브 스프링에서는 서로 인접하는 파고부와 파저부와의 사이에 형성된 틈이 상기 스프링의 탄성변형의 대략 전체과정을 통하여 유지되는 것을 특징으로 하고 있다. 이와같이 함으로써 본 발명 스프링을 특정한 변형과정만이 아니고, 대략 전체과정에 있어서 1매의 스프링과 동일한 하중-변형 특성을 할 수가 있다. 이와같은 스프링을 구성하기 위하여는 상기 틈을 비교적 크게 취하고, 스프링이 하중에 의하여 크게 변형하여도 그 틈이 확실하게 유지되도록 배려할 필요가 있다. 또 이틈의 크기는 상술한 바와같이 파고부와 파저부와의 형상에 의하여 적절이 설정가능하다. 즉, 평탄형상의 긴부분과 짧은부분의 길이의 차를 크게 취함으로써 또는 곡율이 적은부분과 곡율이 큰부분과의 차를 크게함으로써 각각 틈을 크게 설정할 수가 있다.

또한 본 발명은 상술한 코일 웨이브 스프링의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 코일 웨이브 스프링의 제조방법은 선재료를 복수의 파고부와 파저부, 및 상기 파고부와 파저부를 잇는 경사부를 가지는 파형상으로 가공하는 공정과, 상기 선재료를 가상축선을 중심으로하여 소정 반경을 가지는 코일형상으로 벤딩가공하는 공정과, 상기 선재료가 2이상의 루프를 가지는 코일, 예를들면, 2개의 루프를 가지는 2중 코일로 되도록 절단하는 공정을 포함하고 있고, 상기 복수의 파고부, 파저부 및 경사부는 상기 축선방향에 있어서 겹치는 파고부끼리 및 파저부끼리가 서로 맞닿고, 또 상기 축선방향에 있어서 서로겹친 경사부 사이에는 소정의 틈이 형성되도록 가공된다.

이를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

다음에 구체적인 실시예를 갖고 본 발명의 형태를 설명한다. 본 발명에 관한 코일 쉐이브 스프링는 미리 스프링 특성을 부여된 긴 각을 이룬 선재료를, 경사부를 끼워 파고부와 파저부를 교호로 가지는 파형상으로 가공함과 동시에 소정 반경의 코일형상으로 벤딩가공하고, 그후 이것이 2중 코일이 되도록 절단함으로써 얻어진다. 제1도 및 제3도는 파고부와 파저부를 평탄형상으로한 제1실시예, 제2도 및 제4도는 곡율형상으로한 제2실시예를 나타내고 있다.

제1도 및 제3도에 나타낸 제1실시예에 있어서, 위쪽에 위치하는 루프 즉, 제1루프에 대하여는 파고부의 평탄부분 길이(c)를, 파저부의 평탄부분 길이(d)보다 길게 설정한다. 또 다음의 아래쪽에 위치하는 제2루프에 대하여는 위쪽 루프와는 역으로 파고부의 평탄부분 길이를 파저부의 평탄부분 길이보다 짧게 설정하고, 양 루프를 파고부끼리, 파저부끼리가 대응하여 맞닿도록 겹쳐 제3도와 같이 권회한다. 동 도면에 있어서 위쪽 루프(1)의 파고부의 평탄부분과 아래쪽 루프(2)의 바닥부의 평탄부분과는 동일한 길이(c)를 가지며, 위쪽 루프부분(1)의 파저부의 평탄부분과 아래쪽 루프(2)의 파고부의 평탄부분과는 동일한 길이(d)를 가지며, 양 루프의 경사부분에는 틈(3)이 형성된다.

이 제1도 및 제3도의 실시예에 있어서, 예를들면, c

1

, d

1

, 파형상의 1피치 즉, 파길이 20

, 2루프의 전체 높이 3.40

로 하고 있고, 이때의 틈(3)의 간격은 0.4

이다. 이형상인 본 발명에 의한 스프링 (A)과, 상술한 제6도, 제8도에 나타낸 바와같은 형상을 가지며, 스프링(A)과 동일 외형 치수를 가지는 종래의 스프링(B)과의 하중-변형 특성을 시험한바, 제10도에 나타낸 예를들면 하중 1500N의 근처에 있어서의 스프링 특성은 압축과정과 복원과정과의 차가 상기 스프링(A)의 경우는 약 190N, 스프링(B)의 경우는 약 310N이고, A가 B보다 약 40

의 감소가 보였다.

다음에 제2실시예에 대하여 설명한다. 제2도 및 제4도에 있어서, 위쪽에 위치하는 루프에 대하여는 파고부의 곡선부분의 곡율(e)를 적게, 파저부의 곡선부분의 곡율(f)을 크게 설정한다. 또 다음의 아래쪽에 위치하는 루프부분에 대하여는 위쪽 루프부분과는 역으로 파고부의 곡선부분의 곡율을 크게, 곡율부분의 곡율을 적게 설정하고, 양 루프를 파고부끼리, 파저부끼리가 대응하여 맞닿도록 겹쳐 제4도와 같이 권회한다. 도면에 있어서 위쪽루프(1)의 파고부의 곡율부분과 아래쪽 루프(2)의 파저부의 곡율부분과는 동일한 곡율(e)을 가지며, 위쪽 루프(1)의 파저부의 곡선부분과 아래쪽 루프(e)의 파고부의 곡선부분과는 동일한 곡율(f)을 가지며, 양 루프의 경사부분 사이에는 틈(3)이 형성된다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 종래의 코일 웨이브 스프링이 가지는 상기 문제점을 유효하게 해결할 수 있고, 콤팩트하고, 특성이 좋은 스프링을 얻을수가 있다. 따라서 본 발명에 관한 스프링은 특히 자동차용 오토매틱 드라이브미션 크러치장치의 리턴 스프링등에 적용할 때 그 유효성을 충분히 발휘할 수 있고, 유용하다.

본 발명의 코일 웨이브 스프링에 의하면, 서로 겹친 루프가 서로 마찰이 생기는 일 없이 탄성변형하므로 마치 1매의 스프링과 동일한 하중-변형특성을, 또 2매의 스프링을 단순히 병렬적으로 배치한 것같은 특성을 발휘할 수가 있고, 따라서 스프링의 설계가 용이하게된다. 또 스프링의 틈을 용이하게 변형할수 있으므로 유용하다.

또한 본 발명에 의하면 코일 웨이브 스프링을 한층 설계용이한 것으로 할 수가 있고, 각종기계로의 적용폭을 크게 넓힐수가 있는 이점이 있다.

Claims

파형상의 선재료를 가상축을 중심으로 하여 소정 반경을 가지는 코일형상으로 권회하여 되는 코일 웨이브 스프링으로서, 상기 선재료는 복수개의 파저부와, 상기 복수개의 파저부로부터 상기 가상축을 연이어 뻗은 방향에 따라 돌출한 복수개의 파고부와, 상기 파고부와 파저부를 잇는 복수의 경사부를 가지고 있고, 상기 축선의 연이어 나온 방향에서 겹치는 파고부끼리 및 파저부끼리는 서로 맞닿고, 또한 상기 축선의 연이어 나온 방향에서 서로 겹치는 경사부사이에는 소정의 틈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제1항에 있어서, 상기 스프링의 제1루프의 파고부와 제2루프의 파고부가 맞닿고, 상기 스프링의 제1루프의 파저부와 제2루프의 파저부가 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제2항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 또 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 제1루프의 파고부와 제2루프의 파고부가 서로 길이가 다른 평탄형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제2항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 또 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 제1루프의 파저부와 제2루프의 파저부가 서로 길이가 다른 평탄형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제2항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 또 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 제1루프의 파고부와 제2루프의 파고부가 서로 길이가 다른 평탄형상을 가지고 있고, 또 상기 제1루프의 파저부와 제2루프의 파저부가 서로 길이가 다른 평탄형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제5항에 있어서, 상기 제1루프의 파고부에 있어서의 평탄 형성부분의 길이와, 상기 제2루프의 파저부에 있어서의 평탄 형상부분의 길이가 균등하게 설정됨과 동시에 상기 제1루프의 파저부에 있어서의 평탄 형상부분의 길이와, 상기 제2루프의 파고부에 있어서의 평탄 형상부분의 길이가 균등하게 설정된 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제2항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 제1루프의 파고부와 제2루프의 파고부가 서로 곡율이 다른 곡선형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제2항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 제1루프의 파저부와 제2루프의 파저부가 서로 곡율이 다른 곡선형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제2항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 제1루프의 파고부와 제2루프의 파고부가 서로 곡율이 다른 곡선형상을 가지고 있고, 또 상기 제1루프의 파저부와 제2루프의 파저부가 서로 곡율이 다른 곡선형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제9항에 있어서, 상기 제1루프의 파고부에 있어서의 곡선 형상부분의 곡율과, 상기 제2루프의 파저부에 있어서의 곡선형상 부분의 곡율이 균등하게 설정됨과 동시에 상기 제1루프의 파저부에 있어서의 곡선 형상부분의 곡율과, 제2루프의 파고부에 있어서의 곡선 형상부분이 곡율이 균등하게 설정된 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
제1항에 있어서, 상기 틈은 상기 스프링의 탄성변형의 대략 전체과정을 통하여 유지되는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링.
선재료를 복수의 파고부와 파저부 및 상기 파고부와 파저부를 있고, 경사부를 가지는 파형상으로 가공하는 과정과, 상기 선재료를 가상축선을 중심으로 하여 소정 반경을 가지는 코일형상으로 벤딩가공하는 과정과, 상기 선재료가 2이상의 루프를 가지는 코일로 되도록 절단하는 과정을 포함하고, 상기 복수의 파고부, 파저부 및 경사부는 상기 축선방향에 있어 겹친 파고부끼리 및 파저부끼리가 서로 맞닿고, 또한 상기 축방향에서 서로 겹치는 경사부 사이에는 소정의 틈이 형성되도록 가공되는 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 또한 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 파고부가 평탄형상을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 또한 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 파저부가 평탄형상을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 상기 가상축에 평행한 가상면에서 상기 파고부가 곡선형상을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 선재료의 연이어 뻗은 방향에 따르고, 상기 가상축에 평행한 가상면서 상기 파저부가 곡선형상을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 코일 웨이브 스프링의 제조방법.