KR100940427B1 - 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 형상의 성형체를 제조하는방법 및 장치 - Google Patents

만곡된 필라멘트 보강된 튜브 형상의 성형체를 제조하는방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

고무층 및 강도 지지층으로 구성된, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 방법이 개시되며, 이 방법은
a) 공급 방향(X)으로 미리 구동하는 주축(1)의 외주에 제1 고무층을 피복하는 단계와,
b) 제1 필라멘트층을 형성하기 위해 보빈 크릴을 구비한 공급 샤프트 상으로 특정 필라멘트 각도(α)로 당겨진 다수의 평행한 보강 필라멘트(3)를 나선형으로 권취하는 단계와, 이 단계에서 상기 주축(1)은 안내 부재(2)에 의해 안내되며, 상기 안내 부재는 상기 주축(1)을 둘러싸고 상기 보강 필라멘트(3)를 내주부에 분포된 상태로 안내하면서 회전하며,
c) 상기 단계 a) 및/또는 단계 b)를 선택적으로 여러번 실시한 후에 덮개 고무층을 피복하는 단계를 구비한다.
이 제조 방법은 상기 주축(1)을 상기 안내 부재(2)의 영역에서 상기 보빈 크릴의 안내 부재(2)에 의해 편심으로 안내하는 것을 제안한다.
Figure R1020040018158
주축, 필라멘트, 안내 부재, 필라멘트 각도

Description

만곡된 필라멘트 보강된 튜브 형상의 성형체를 제조하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING CURVED, FILAMENT-REINFORCED AND TUBE-SHAPED FORMATION}
도 1은 주축이 안내 부재를 편심으로 통과하는, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 본 발명에 따른 장치를 부분 단면도로 보여주며,
도 2는 만곡된 공기 스프링 주름상자를 구비한 만곡된 공기 스프링을 보여주는 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 주축 2 : 안내 부재
3 : 필라멘트 4 : 공기 스프링
5 : 주름상자 6 : 피스톤
본 발명은 고무층 및 강도 지지층으로 구성된, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 아래의 단계를 포함한다.
a) 공급 방향(X)으로 미리 구동하는 주축의 외주에 제1 고무층을 피복하는 단계와,
b) 제1 필라멘트층을 형성하기 위해 보빈 크릴(bobbin creel)을 구비한 공급 샤프트 상으로 특정 필라멘트 각도로 당겨진 다수의 평행한 보강 필라멘트를 나선형으로 권취하는 단계와, 이 단계에서 상기 주축은 안내 부재에 의해 안내되며, 상기 안내 부재는 상기 주축을 둘러싸고 상기 보강 필라멘트를 내주부에 분포된 상태로 안내하면서 회전하며,
c) 상기 단계 a) 및/또는 단계 b)를 선택적으로 여러번 실시한 후에 덮개 고무층을 피복하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 공급 방향으로 미리 구동할 수 있는 주축을 둘러싸고 보강 필라멘트를 내주에 분포된 상태로 안내 회전시킬 수 있는 안내 부재를 갖춘 적어도 하나의 보빈 크릴을 구비한, 상기 제조 방법에 따른 고무층 및 강도 지지층(strengthening layers)으로 구성된, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 장치에 관한 것이다.
이러한 형태의 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체는 예컨대 자동차의 공기 스프링을 위한 공기 스프링 주름상자(pneumatic spring bellows)로서 이용된다. 이 성형체는 높은 압력에 견딜 수 있도록 등간격으로 조밀하게 중첩하는 다수의 보강 필라멘트를 구비한다.
주제에 따른 방법 및 장치는 예컨대 DE 25 45 058 C3에 공지되어 있다. 이 문헌에서는 주축이 안내 부재의 회전 축에 의해 동심으로 연장하고, 그 결과 필라멘트 각도가 외주에 걸쳐 일정하게 분포된 상태로 보장된다.
공기 스프링의 특성을 개선하기 위해 DE 196 14 476 A1 및 EP 0 285 726 B1이 공지되어 있는데, 이를 위해 필라멘트 각도를 공기 스프링의 길이에 걸쳐 변화시킨다. 공기 스프링 주름상자의 축방향으로 변화된 필라멘트 각도에 의해 이 공기 스프링 주름상자는 필라멘트 각도에 대응하여 다양한 외경을 가지며, 그 결과 롤링 특성과 공기 압력이 공기 스프링에서 공기 스프링 주름상자의 조립 및 구동시에 각각의 요건에 적합하게 될 수 있다.
공급 방향으로 안내되는, 표면 상으로 압축된 고무층을 가진 주축 상에 보강 필라멘트를 나선형으로 권취하는 것이 예컨대 DE 198 46 852 C2에 공지되어 있다. 이 문헌에서는 보강 필라멘트가 안내 부재에서 매우 작은 틈새를 통해 안내 부재의 내주부에서 주축으로 안내된다. 이 보강 필라멘트는 안내 부재의 내주부에 등간격으로 분포된 안내부에 의해 주축 내지 이 주축 상에 위치하는 고무층의 외주부로 안내되며, 이때 안내 부재는 필요한 필라멘트 각도에 대응하는 속도로 공급 방향으로 회전한다.
자동차에서 예컨대 공기 스프링을 조립할 때, 조립 상황은 상황에 따라 만곡된 공기 스프링이 이용되어야 하는 것이 바람직하지 못할 수도 있다.
만곡된 튜브 모양의 성형체는 통상적인 방식으로 제조되는데, 이때 직접 필라멘트 보강된 튜브 섹션이 만곡된 형상으로 예비 응력이 걸리고 그때 가황(vulcanize) 처리된다. 이러한 공정은 예컨대 DE 25 45 058 C3에 개시되어 있다. 그러나 제조시에 보강 필라멘트의 공정은 만곡된 형상에 적합하지 않다는 것이 단점이다. 예비 응력(prestressing)이 걸릴 때 상황에 따라 최종 제품의 품질에 악영향을 미치는 보강 필라멘트의 변위가 일어난다. 이 외에도 튜브 섹션의 전체 만곡만이 가능하고, 선택된 만곡 영역의 제조는 불가능하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 만곡된 섹션이 연속적인 제조 공정 동안에 적은 비용으로 생성될 수 있도록 고무층 및 강도 지지층으로 구성된, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 이 목적은 주축이 안내 부재의 영역에서 보빈 크릴의 안내 부재에 의해 편심으로 안내됨으로써 달성된다.
통상적으로 주축이 안내 부재를 동심으로 통과하고, 이에 따라 동일한 필라멘트 각도가 외부에 걸쳐 생기는 것과는 달리, 주축이 안내 부재를 편심(eccentric)으로 통과하는 것이 제안된다. 이를 위해 안내 부재의 내경은 적어도 하나의 고무층으로 덮힌 주축의 직경보다 크게 되어야 한다.
주축의 외주부에 걸쳐 주축이 편심으로 통과할 때 상이한 필라멘트 각도가 형성되도록, 필라멘트 각도는 주축에 대한 안내 부재의 거리와 직접 대응한다. 그러나 필라멘트 각도는 주축의 길이에 걸쳐 각각의 외주 위치에서 동일하게 유지된 다.
외주부에 걸친 다양한 필라멘트 각도로 인해, 튜브 모양의 성형체의 만곡이 일어나고, 이 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 주축으로부터 추출한 후에 다음의 가황 처리가 자동으로 조정된다. 따라서 단지 주축을 안내 부재에 편심으로 통과시킴으로써 가황처리가 요구되기 전에 통상적으로 필요한 성형체의 만곡을 행하는 것과 같은 추가의 단계없이 만곡된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 것이 바람직하다. 이 외에도 본 발명에 따른 방법은 튜브 모양의 성형체의 선택된 섹션의 일부 영역에서 편심 통과 및 필요한 경우 동심 통과에 대한 변형을 통해 후속하는 제조 공정에서 특정된 만곡이 제공될 수 있다는 것도 장점이다.
회전하는 안내 부재에 편심으로 주축을 통과시키기 위해, 안내 부재에 주축이 동심으로 통과하는 것을 기준으로 변위된 위치만큼 주축이 공급 방향에 대해 횡방향으로 안내될 수 있다. 이를 위해, 선택적으로 또는 추가적으로 안내 부재에 주축이 동심으로 통과하는 것을 기준으로 변위된 위치로부터 보빈 크릴을 구비한 안내 부재가 공급 방향에 대해 횡방향으로 변위될 수 있다. 이때 변위는 수평 및/또는 수직 방향으로 이루어질 수 있다.
또한, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 장치를 이용하면, 본 발명은 안내 부재의 영역에서 보빈 크릴의 안내 부재에 편심으로 주축을 통과시키기 위한 안내 수단에 의해 달성된다. 또한, 이 안내 수단은 안내 부재에 주축이 동심으로 통과하는 것을 기준으로 변위된 위치만큼 주축을 공급 방향에 대해 횡방향으로 변위시키기 위해 주축과 연동할 수 있다. 추가적으로 또는 선택적 으로 이 안내 수단은 안내 부재에 주축이 동심으로 통과하는 것을 기준으로 변위된 위치로부터 보빈 크릴을 변위시키기 위해 보빈 크릴과 연동할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세하게 설명할 것이다.
도 1은 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 본 발명에 따른 장치를 부분 단면도로 보여주며, 이 성형체의 경우 하나 이상의 고무층과 보강층이 주축(1) 상에 필라멘트층의 모양으로 피복되어 있다. 이 고무층은 예컨대 압출에 의해 널리 알려진 방식으로 주축 및/또는 필라멘트층 상에 피복된다.
이 주축은 연속 공정에서 고무층을 피복하기 위한 일련의 압출 장치와 필라멘트층을 피복하기 위한 보빈 크릴(bobbin creel)에 의해 공급 방향(X)으로 전진한다. 이때, 보빈 크릴은 회전 방향(R)으로 회전하는 안내 부재(2)를 구비하며, 이 안내 부재에 의해 보강 필라멘트(3)가 공급 방향(X)으로 당겨진 필라멘트 각도(α)로 주축(1) 상에 피복되며, 여기에서 필라멘트 각도(α)는 주축(1)의 공급 속도와, 안내 부재(2)의 내주부와 이와 경계를 이루는 주축(1)의 외주부 사이의 틈새(S)에 의존한다.
본 발명에 따르면, 주축(1)은 안내 부재(2)의 회전 축선으로부터 단지 거리(a)만큼 편심 변위한 상태에서 안내 부재(2)에 의해 안내된다. 이로 인해 작은 틈새(S)를 가진 주축(1)의 외주 영역에서 큰 틈새(S)를 가진 주축(1)의 외주 영역에서와 다른 필라멘트 각도(α1)를 가진 보강 필라멘트(3)가 피복되는 결과에 이 른다. 주축(1)의 길이에 걸쳐 주축(1)의 변위가 회전 축선에 대해 거리(a)로 일정하기 때문에 외주 영역마다 필라멘트 각도(α)는 동일하게 유지된다.
필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 동안, 편심 변위(a)는 임의로 조정될 수 있다. 또한, 주축(1)이 안내 부재(2)의 중심을 관통함으로써 일부의 영역에는 외주에 걸쳐 동일한 필라멘트 각도(α)가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체의 복잡한 만곡 형상이 만들어질 수 있다.
필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체의 외주에 분포된 다양한 필라멘트 각도(α)로 인해 작은 반경이 작은 필라멘트 각도(α1)의 영역에서 생기고 큰 반경이 큰 필라멘트 각도(α2)의 영역에서 생기는 방식으로 만곡 형상이 압력 하에서 형성된다.
도 2는 피스톤(6)과 덮개(7)로 덮혀 있는 공기 스프링 주름상자(5)를 구비한 만곡된 공기 스프링(4)을 보여준다.
공기 스프링 주름상자(5)의 만곡된 형상은 보강 필라멘트(3)의 필라멘트 각도(α)가 외주에 걸쳐 다양하게 분포되어 있기 때문에 생긴다. 따라서 좌측의 작은 반경 영역에서는 필라멘트 각도(α1)는 큰 반경을 가진 우측의 필라멘트 각도(α2)보다 더 작다.
이러한 형태의 공기 스프링(4)은 예컨대 피스톤의 유니버셜 축으로 인해 공기 스프링(4)의 만곡된 형상이 필요한 조립 상황에서도 이용될 수 있다. 이에 따 라 공기 스프링 주름상자(5)와 피스톤(6) 사이의 롤링 중첩 너비부가 본 발명에 따른 공정을 통하여 필라멘트 각도를 대응하는 유니버셜 축에 맞춤으로써 최적으로 설계되며, 그 결과 공기 스프링(4)의 수명이 향상된다. 또한, 만곡된 공기 스프링(4)은 자동차의 좁은 조립 공간에 더욱 적합하게 되고, 자동차의 동역학적인 특성과 이에 따른 주행 특성이 개선된다.
본 발명에 따르면, 주축이 안내 부재의 영역에서 보빈 크릴의 안내 부재에 의해 편심으로 안내됨으로써 만곡된 영역이 연속적인 제조 공정 동안에 적은 비용으로 생성될 수 있다.

Claims (6)

  1. 고무층 및 강도 지지층으로 구성된, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 방법으로서,
    a) 공급 방향(X)으로 미리 구동하는 주축(1)의 외주에 제1 고무층을 피복하는 단계와,
    b) 제1 필라멘트층을 형성하기 위해 보빈 크릴을 구비한 공급 샤프트 상으로 특정 필라멘트 각도(α)로 당겨진 다수의 평행한 보강 필라멘트(3)를 나선형으로 권취하는 단계와, 이 단계에서 상기 주축(1)은 안내 부재(2)에 의해 안내되며, 상기 안내 부재는 상기 주축(1)을 둘러싸고 상기 보강 필라멘트(3)를 내주부에 분포된 상태로 안내하면서 회전하며,
    c) 상기 단계 a) 및 단계 b) 중에서 적어도 하나를 선택적으로 여러번 실시한 후에 덮개 고무층을 피복하는 단계를 구비하며,
    상기 주축(1)은 상기 안내 부재(2)의 영역에서 상기 보빈 크릴의 안내 부재(2)에 의해 편심으로 안내되고, 상기 주축(1)이 상기 안내 부재(2)에 의해 편심으로 안내됨으로써 상기 주축(1)의 외주에 걸쳐 상이한 필라멘트 각도가 형성되어 상기 튜브 모양의 성형체가 만곡되는 것을 특징으로 하는 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주축(1)이 상기 안내 부재(2)를 동심으로 관통한 것을 기준으로 변위된 위치만큼 상기 주축(1)을 상기 공급 방향(X)에 대해 횡방향으로 안내 변위시킨 것 을 특징으로 하는 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 주축(1)이 상기 안내 부재(2)를 동심으로 관통한 것을 기준으로 변위된 위치로부터 상기 보빈 크릴을 구비한 안내 부재(2)를 상기 공급 방향(X)에 대해 횡방향으로 변위시킨 것을 특징으로 하는 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체 제조방법.
  4. 청구항 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따라 고무층 및 강도 지지층으로 구성된, 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체를 제조하는 장치로서,
    상기 장치는 공급 방향(X)으로 미리 구동할 수 있는 주축(1)을 둘러싸고 보강 필라멘트(3)를 내주에 분포된 상태로 안내 회전시킬 수 있는 안내 부재(2)를 갖춘 적어도 하나의 보빈 크릴을 구비하며,
    상기 장치는 상기 주축(1)이 상기 안내 부재(2)의 영역에서 편심으로 상기 보빈 크릴의 안내 부재(2)를 통과할 수 있도록 조정 가능한 안내 수단을 구비하고, 상기 주축(1)이 상기 안내 부재(2)에 의해 편심으로 안내됨으로써 상기 주축(1)의 외주에 걸쳐 상이한 필라멘트 각도가 형성되어 상기 튜브 모양의 성형체가 만곡되는 것을 특징으로 하는 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체 제조장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 안내 수단은 상기 주축(1)이 상기 안내 부재(2)에 동심으로 통과하는 것을 기준으로 변위된 위치만큼 상기 주축(1)을 상기 공급 방향(X)에 대해 횡방향 으로 변위시키기 위해 상기 주축(1)과 연동하는 것을 특징으로 하는 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체 제조장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 안내 수단은 상기 주축(1)이 상기 안내 부재(2)에 동심으로 통과하는 것을 기준으로 변위된 위치만큼 상기 보빈 크릴을 상기 공급 방향(X)에 대해 횡방향으로 변위시키기 위해 상기 보빈 크릴과 연동하는 것을 특징으로 하는 만곡된 필라멘트 보강된 튜브 모양의 성형체 제조장치.
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