KR100491185B1 - 곡나선스프링의제작방법,그제작방법에의해서제작된스프링,및이방법을실행하기위한장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직선 스프링으로부터 곡나선 스프링을 제작하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 특히 열처리 도중 직선 스프링을 벤딩시키는 단계를 포함하며, 상기 벤딩 시키는 단계는 스프링의 마무리의 처리를 전에 스프링을 보완하기 위해 나선 모양을 뚜렷이 제공하면서 굽은 형태를 유지하도록 하는 것이 특징이다.

본 발명은 또한, 예를 들어 스프링(R2) 끝의 나선에 대한 고정 수단(5a, 5b, 6a, 6b, 10a, 10b, 11a, 11b)을 구비한 받침대(D2) 형태의, 나선의 차단을 변경시키는 스프링 단부 나선의 차단 방식을 포함하는 방법 및 그 제작방법 및 장치에 의해서 제작된 스프링에 관한 것이다.

Description

곡나선 스프링의 제작 방법, 그 제작방법에 의해서 제작된 스프링, 및 이 방법을 실행하기 위한 장치

본 발명은 곡나선 스프링의 제작 방법, 이 방법에 의해서 만든 스프링 및 이 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.

곡나선 스프링은 예를 들어 "이중 핸들 완충기"라 부르는 클러치 장치, 또는 자동 속도 박스, 차량의 서스펜션 등에서처럼, 회수 및/또는 저장, 및 에너지 복원의 효과를 특히 필요로 하는 수많은 기계 장치에서 사용된다.

선행기술의 직선으로 감긴 스프링 나선의 탄성 한계를 넘어선 변형 방법으로 이러한 굽은 스프링을 제작하는 것은 이미 알려져 있다.

이 변형 또는 벤딩은 일반적으로 나선 사이로 삽입되는 원추형 부품이나 쐐기를 이용하여 스프링의 바깥 볼록면으로 된 쪽에서 실시된다.

물론 이 벤딩 작업을 전후해서 많은 작업이 계획되었다.

벤딩하기 전에, 스프링의 직선 와인딩, 양끝을 그라인딩하는 템퍼링 단계(이완 단계), 직선 스프링의 원응력 숏 피닝, 과열, 그리고 접합 나선의 가열 차단을 실시하는 예가 잘 알려져 있다.

게다가, 전술한 자동 벤딩을 한 후, 스프링은 가열 상태로 안정되고 티어링되고, 즉 주어진 각 변형 하에 우력(偶力)으로 조절되고, 임시로 부식 방지 처리를 하였다.

이러한 방법은 스프링의 선 표면에서, 전술한 것과 같은 벤딩 작업으로 인한 표시, 파열 단접(鍛接)을 구성할 수 있는 표시를 유발하는 단점을 제시한다.

전술한 방법의 이형은 작업 분야에서 실시될 수 있다. 예를 들어 전술한 부식 방지로 실시된 벤딩은 와인딩, 템퍼링과 그라인딩, 과열에 뒤이어 접합 나선의 가열 차단, 숏 피닝, 새 과열 작업을 한 직후 실시될 수 있고, 티어링과 임시 부식 방지 코팅으로 마무리할 수 있다.

그러나 벤딩후의 숏 피닝이 전술한 벤딩 자국을 지운다 해도, 파열 단접은 남는다.

또한 문서 제W0-A-9106785호나 유럽 특허(EP) 제0,584,474호에서 기술된 것처럼, 열처리동안 직선 스프링의 벤딩을 실시하는 것도 고안되었다. EP 제0,584,474호에서 스프링은 와인딩 온도에서 가열 프레싱을 거친다.

그런데, 앞서 언급된 방법이 어떤 것이든 간에, 특히 숏 피닝의 마지막 작업으로 인해 스프링은 전술한 숏 피닝이 도입한 응력으로 인해 뛰어난 평면성(즉, 평면상의 굽은 스프링 모선(母線)의 평평한 접촉)을 유지하지 못한다.

그렇기 때문에 본 발명자는 벤딩의 최초 방법, 그 외의 특수 장치를 사용한 작업의 다른 순서를 고안하였다.

직선 스프링에서부터 특히 열처리 도중 전술한 직선 스프링의 벤딩 단계를 포함하는 곡나선 스프링의 제작에 관한 본 발명에 따른 방법은, 벤딩에 있어서 스프링이 마무리의 마지막 작업을 하기 전에 스프링을 보완하기 위해 나선 모양을 뚜렷하게 제공하면서 구부러진 형태를 유지한다는 점에서 주목할 만하다.

아주 유리하게도, 벤딩 도중 실시된 열처리는 전술한 EP 제0,584,474호 특허와 반대로 이완 템퍼링 작업과 일치한다.

더욱 유리하게는, 스프링의 구부린 위치의 유지는 전술한 스프링 끝의 나선을 차단하는 것만으로 가능하다.

이러한 방법은 그 중에서도 일단 완료된 스프링의 뛰어난 평면성을 얻도록 해 준다.

특히, 템퍼링 온도는 약 350-450℃이며, 지속되는 위치의 수명은 약 4분 내지 120분이다.

다른 작업은 벤딩 전후로 계획되고, 상기 언급된 벤딩 작업은 직선 스프링 끝의 나선 그라인딩 작업을 먼저 한 다음, 경우에 따라 약 180-220℃의 온도에서 20-40분 동안 직선 스프링의 첫번째 가열처리를 수행한 뒤 실시된다.

벤딩작업 후에, 다음의 연속 작업을 준비할 수 있다. 즉, 초기 응력의 숏 피닝, 가열, 접합 나선의 가열 차단, 티어링 우력 조절, 및 경우에 따라 부식 방지 피막처리로 보완될 수 있다.

본 발명은 또한 전술한 방법에 따라 제작된 곡나선 스프링에 관한 것이다.

이 방법을 실행하기 위해, 본 발명은 스프링을 나선 모양으로 만들기 위해 전술한 나선의 차단을 변경시키는 스프링 끝 나선의 차단 수단을 포함한다는 데에서 주목할 만한 장치를 예측한다.

이 장치는 각 스프링이 전장(全長)에 걸쳐 구부림을 유지하도록 도입된 원통 환상(環狀) 케이스 형태이거나, 스프링 끝의 나선에 대해 고정 수단을 구비한 받침대 형태일 수 있다.

또다른 형태에 따르면, 이 장치는 끝이 스프링 끝의 나선 속으로 도입될 예정인 비직선 핀의 형태이거나, 또는 다른 자유로운 끝이 서로 연결되거나 고정 장치에 의해 연결될 수 있는데 비해, 전술한 부분의 한쪽 끝이 스프링 끝의 나선 속으로 도입될 예정인 두 부분으로 된 핀의 형태일 수도 있다.

특히 이 장치는 금속성이며, 열처리를 수행한다.

본 발명에 따른 완전하고 바람직한 방법은, 각 직선 스프링을 와인딩한 후, 각 스프링의 끝을 그라인딩하고, 나중에 설명하는 바와 같이, 350℃ 내지 450℃의 온도에서 4분 내지 120분 동안 템퍼링 단계를 거치면서 스프링을 벤딩하고, 그 뒤 하나 또는 두 가지 작업중 곡선 스프링의 초기 응력의 숏 피닝을 실시하고, 접합 나선 스프링을(곡선 스프링을 포함) 전술한 온도에서 차단하고, 티어링 응력을 조절하고, 경우에 따라 부식 방지 피막처리를 하는 순서로 수행하는 것이다.

이미 언급하였듯이, 가열(또는 이완 템퍼링) 작업은 벤딩 작업 이전, 더 정확하게는 와인딩 작업과 그라인딩 작업 사이에서 약 20-40분 동안 180-220℃의 온도로 실시될 수 있다.

벤딩 작업은 전술한 조건에서, 스프링을 구부린 위치로 유지하고 스프링 끝의 나선만이라도 차단하면서 템퍼링 단계동안 실시된다.

이러한 목적으로 많은 장치가 발명자에 의해 고안되었으며, 적어도 그중 일부는 도면에 제시되어 있다. 이 장치들은 스프링 끝을 변경 또는 구부림으로써 이 끝을 차단하기 위해 이용되었다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 다음과 같이 설명한 것을 읽으면, 본 발명을 잘 이해할 것이며, 또다른 특징들이 나타날 것이다.

구체예

도1과 도2는 밑면(2)(도2)에 의해 서로 연결되고 스프링(R1)을 받을 예정인 환상(環狀) 공간을 그 사이에 구비한, 두 개의 구심관(1a, 1b)으로 이루어진 케이스 형태를 띤 첫 번째 장치(D1)를 보여준다.

전술한 환상 공간이 받을 스프링의 직경에 따라서 계산된다는 점은 분명하다.

각 스프링은 도2를 볼 때 상부에 의해 도입될 수 있으며, 이 상부는 경우에 따라 뚜껑의 역할을 할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이 보완점을 만들기 위해, 예를 들어 나선의 일부 모양을 전술한 스프링에 주는 식으로 쐐기(4)(도2)를 예상할 수 있다.

케이스나 장치(D1)는 환형이지만, 타원형이 될 수도 있다.

도3과 도4의 장치(D2, D3)는 여기서 R2, R3이란 주석이 붙은 스프링 끝의 나선을 위해 고정 수단을 구비한 받침대이다.

고정 수단은 예를 들어 5a와 5b, 6a와 6b(도3), 8a와 8b, 9(도4)와 마찬가지로 평행 칸막이(약간 비스듬할 수 있음)로 이루어져 있으며, 이 칸막이 사이에 하나 또는 여러(예를 들어 두 개) 끝의 나선은 도면에서 보여주듯이 고정되어 있다.

장치(D2)의 경우, 측면 칸막이(10a와 10b, 11a와 11b)는 경우에 따라서 밑면(７')을 갖춘 접지식 함석(7)에서부터 모든 것을 측정하였다.

앞세어 언급한 바와 같이, 본 발명자들은 끝을 변경하면서 스프링에 나선 형태를 제공함으로써 D2에 대한 P2값과 D3에 대한 P3값에 대한 보완점을 만들어내고 있음을 주목할 수 있다.

또한 도4의 장치(D3)에서 스프링(R3)의 끝이 똑같은 칸막이(9)에 받쳐지는 반면, 도3의 장치(D2)와 함께 스프링(R2)의 그라인딩된 두 개의 끝은 둘 사이에 완성된 스프링에 대해 예상되는 기하학적 구조에 따라 결정되는 "a"각을 만듦을 확인할 수 있다.

도5에서는, 원하는 형태(굽음과 나선형)로 스프링(R4)을 만들기 위해 비직선이고 적합한 모양의 핀의 형태를 띤 장치(D4)를 볼 수 있다.

각 끝이 스프링(R4) 끝의 하나 또는 두 개의 나선 속에 고정될 예정인 반면, 핀(D4)은 여기에서 사각 단면을 보여준다.

핀(D4)은 여기에서 끝 나선의 직경으로 된 축에 의해 하나 또는 두 개의 나선에 대한 우력을 스프링(R4)의 끝에서 실시한다.

스프링(R5)에 대한 도6의 장치(D5)는 별개의 두 부분(12, 13)으로 된 핀이다.

각 부분(12, 13)의 끝 중 하나는 이전과 마찬가지로, 스프링(R5)의 하나 또는 두 개의 나선과 관련되도록 예정되어 있으며, 다른 끝은 단순한 고리형태의 고정 장치(14)를 이용하여 자유롭게 서로 연결되도록 예정되어 있으므로, 그 결과 장치(D5)의 스프링(R5)을 쉽게 설치하고 벗길 수 있다.

이 마지막 장치는 특히 큰 곡선 반경을 가진 아주 짧은 스프링에 대한 것이다.

스프링을 장치에 쉽게 설치하기 위해서, 전술한 스프링을 구부리도록 자동 기계가 사용될 수 있으며, 예를 들어 이 장치는 나선형 프레스의 뒤를 잇는 회전식 잭을 포함하고 있다.

전술한 장치나 도구들은 완성된 제품의 재생성을 높이기 위해 요구된 치수와 저항력을 갖추어야 하며, 이 제품들은 특히 적절한 열처리를 함으로써 얻어진 기계적 저항력이 뛰어난 금속이 될 수 있다.

또한 제작을 위한 장치의 치수와 형태 및 앞서 설명한 방식의 다양한 패러미터는 장차 얻어질 곡선 스프링의 특성에 따라서 결정될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 장치의 환상(環狀) 케이스의 형태의 투시도이고,

도 2 는 도1의 II-II에 따라 취한 단면도이고,

도 3 은 스프링 끝에 대한 받침대 형태의 또다른 장치를 보여주는 도면이고,

도 4 는 도3의 또다른 형태의 실행 방식을 보여주는 도면이고,

도 5 는 비직선 핀 형태의 장치를 보여주는 도면이고,

도 6 은 별개의 두 부분으로 된 핀 형태의 장치를 보여주는 도면이다.

* 부호의 설명

1a, 1b : 구심관 2 : 밑면 4 : 쐐기

R1, R2, R3, R4, R5 : 스프링 D1, D2, D3, D4, D5 : 장치 9: 칸막이

Claims (17)

1. 직선 스프링으로부터 곡나선 스프링을 제작하는 방법에 있어서,

   열처리중에 상기 직선 스프링을 벤딩시키는 단계를 포함하고, 이 벤딩단계는 스프링이 마무리 작업을 하기 전에 스프링을 보완하도록 나선 모양을 뚜렷이 제공하면서 굽은 형태를 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 벤딩 도중 실시한 열처리가 이완 템퍼링 작업과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 스프링의 구부린 위치의 유지는 전술한 스프링 끝의 나선의 차단만으로도 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 템퍼링 온도는 약 350℃ 내지 450℃인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 지속되는 위치의 수명은 약 4분 내지 120분인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 벤딩 작업은 직선 스프링 끝의 나선 그라인딩 작업을 먼저 한 다음 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 벤딩 작업은 직선 스프링의 첫 번째 가열 작업을 한 뒤 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 첫 번째 가열 작업은 약 180℃ 내지 220℃의 온도에서 약 20 내지 40분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 벤딩 작업은 후속되는 연속 작업인 초기 응력의 숏 피닝, 가열, 접합 나선의 가열 차단, 티어링 우력 조절로 보완되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 벤딩 작업은 부식 방지 피막처리 작업으로 보충될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법에 따라서 제작된 곡나선 스프링.
12. 직선 스프링으로부터 곡나선 스프링을 제작하는 방법을 실행하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 스프링을 나선 모양으로 만들기 위해 나선의 차단을 변경시키는 스프링 단부 나선의 차단 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 각 스프링(R1)이 전장(全長)에 걸쳐 구부림을 유지하도록 도입된 원통 환상(環狀) 케이스(D1) 형태이고, 한가지 수단(4)이 끝의 나선만이라도 변경시켜주는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 스프링(R2, R3) 끝의 나선에 대해 고정 수단(5a, 5b, 6a, 6b, 10a, 10b, 11a, 11b; 8a, 8b, 9)을 구비한 받침대(D2, D3) 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 12 항에 있어서, 끝이 스프링(R4) 끝의 나선 속으로 도입될 비직선 핀(D4)의 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 12 항에 있어서, 다른 자유로운 끝이 서로 연결되거나 고정 장치(14)에 의해 연결될 수 있고, 전술한 부분의 한쪽 끝이 스프링 끝의 나선 속으로 도입될 두 부분(12, 13)으로 된 핀(D5)의 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 12 항에 있어서, 장치는 금속성이며, 열처리를 받은 것을 특징으로 하는 장치.

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