KR101488311B1 - Assembly type spring using fiber reinforced composite materials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 길이방향을 따라 동일한 대칭 굴곡 형상을 가지는 제1곡선부 및 상기 제1곡선부의 양 끝단에 형성된 평평한 판 형상을 가지는 제1직선부를 포함하는 둘 이상의 제1스프링부; 및 상기 제1직선부가 끼움 결합되도록 형성된 제1조인트부; 를 포함하여 이루어지며, 섬유강화 복합재질을 사용하여 분할 구조 또는 일체형 구조로 반지름의 차이가 연속적으로 발생하는 조립식 스프링에 관한 것이다.The present invention relates to a prefabricated spring using a fiber-reinforced composite material, and more particularly to a prefabricated spring having a first curved portion having the same symmetric curved shape along the longitudinal direction, and a second curved portion having a flat shape formed on both ends of the first curved portion, At least two first spring portions including a portion; And a first joint portion formed to be fitted to the first straight line portion; The present invention relates to a prefabricated spring in which a difference in radius is continuously generated in a divided structure or an integral structure using a fiber reinforced composite material.

Description

섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링{Assembly type spring using fiber reinforced composite materials}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a spring-

본 발명은 자동차 현가장치 등에 적용되는 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유강화 복합재질을 사용하여 분할 구조 또는 일체형 구조로 반지름의 차이가 연속적으로 발생하는 조립식 스프링에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spring applied to an automotive suspension system, and more particularly, to a prefabricated spring in which a difference in radius is continuously generated by a split structure or an integral structure using a fiber reinforced composite material.

고유가 정책 및 환경오염 관련 규제에 대응한 이산화탄소 배출 저감을 위하여, 세계적으로 자동차 관련 기술에서 연비 향상 및 경량화가 주된 과제로 부각되고 있으며, 이를 위해 주요 부품의 소재를 물성이 우수한 경량소재 즉, 철강, 마그네슘강, 티타늄강 등 금속재료 또는 섬유복합재료 기반의 구조재료를 사용하려는 시도가 있다. 그 중 섬유복합재료는 상기 금속재료들에 비해 중량 대비 강도가 우수하며 형상 자유도 및 물성 조절이 용이하다는 장점이 있어 이와 같은 재료를 사용하여 현가장치의 스프링을 구현하려는 연구가 많이 진행되고 있다.In order to reduce carbon dioxide emissions in response to high oil prices policy and environmental pollution control regulations, improvement of fuel efficiency and light weight in automobile related technology is becoming a major issue globally. For this purpose, materials of major parts are made of lightweight materials, There have been attempts to use metal materials such as magnesium steel and titanium steel or structural materials based on fiber composite materials. Among them, the fiber composite material is superior in strength to weight as compared with the metal materials, and has an advantage in that shape freedom and physical properties can be easily controlled.

일반적으로 자동차의 차체는 타이어와 연결되는 현가장치에 의해 지지되는데, 상기 현가장치는 차량 주행 중에 발생되는 각종 진동과 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키고, 노면 상태에 따라 차체의 전체적인 밸런스를 조정하며 차량 선회 시 원심력에 대항하여 상기 원심력에 따른 일 방향으로의 기울임 현상을 방지하는 등의 역할을 하는 장치이다.[0002] Generally, a vehicle body of an automobile is supported by a suspension connected to a tire. The suspension absorbs various vibrations and impacts generated during running of the vehicle to improve ride comfort, adjusts the overall balance of the vehicle body according to the road surface condition, And prevents tilting in one direction due to the centrifugal force against centrifugal force at the time of turning.

상기 현가장치에 적용되는 스프링은 크게 강판을 적층시켜 제조되며 트럭 등 상용차에 주로 적용되는 리프 스프링(Leaf spring)과 강선을 코일 모양으로 감아 제조되며 승용차에 주로 적용되는 코일 스프링(Coil spring)이 있다.The spring applied to the suspension device is a leaf spring which is mainly manufactured by stacking a steel plate and is mainly applied to a commercial vehicle such as a truck and a coil spring which is manufactured by winding a steel wire in a coil shape and is mainly applied to a passenger car .

위와 같은 스프링은 통상적으로 금속 재질로 제조되나, 부식에 따른 치핑(chipping) 저항성 저하 문제 및 차량 경량화 이슈로 인해 플라스틱 복합재 재질로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.Although the above springs are usually made of a metal material, studies for replacing them with a plastic composite material have been actively pursued due to a problem of lowered chipping resistance due to corrosion and a problem of vehicle weight reduction.

구체적으로 상기 리프 스프링은 형상이 판상으로 단순하기 때문에 플라스틱 복합재로 대체되어 적용되고 있으나, 상기 코일 스프링은 코일 형상을 유지하면서 단순히 소재만을 플라스틱 복합재로 대체하는 경우 금속과 플라스틱 복합재의 절대적인 강성 차이로 인하여 차량의 현가장치에 적용할 수 있는 수준의 스프링 상수를 구현하는데 어려운 문제가 있다.Specifically, the leaf spring is replaced with a plastic composite material because the shape of the leaf spring is simple. However, when the coil spring is simply replaced with a plastic composite material while maintaining the coil shape, due to the absolute rigidity difference between the metal composite material and the plastic composite material There is a difficult problem in implementing a spring constant at a level that can be applied to a suspension of a vehicle.

또한, 상기 코일 스프링의 경우 코일 형상을 그대로 유지하면서 선경 및 폭 확대와 함께 고강성 소재를 적용함으로써 스프링 상수를 일정 부분 개선할 수 있지만, 무게 및 원가의 상승으로 인해 적용하는데 어려움이 따르기에 실제 대량 양산 단계에서 적용한 사례는 없는 것으로 알려져 있다.Further, in the case of the coil spring, the spring constant can be improved by applying a high-rigidity material together with the wire diameter and the width while maintaining the coil shape. However, since it is difficult to apply due to the increase in weight and cost, It is known that there are no cases applied in the mass production stage.

한편, 고강성 소재를 적용한 금속 코일 스프링을 대체하기 위해, 주름형, 코일형 및 물결형 등 다양한 형태의 복합재 스프링에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히 폐단면 구조로 스프링 상수 구현이 가장 유리한 주름형 스프링에 대한 관심이 커지고 있다.On the other hand, various types of composite springs such as corrugated, coiled, and wavy cores have been researched to replace metal coil springs using high rigidity materials. Especially, Interest in Spring is growing.

도 1은 종래 중공 주름형 스프링(1)을 나타낸 도면으로, 미국특허 제 4,235,427호에서 제안된 것이다. 도시된 바와 같이, 볼록부(2) 및 오목부(3)가 교차로 적층되어 반지름의 차이가 연속적으로 발생하는 폐단면 구조로, 스프링의 압축 변형 시 반지름의 차이에 따라 한계까지 변형이 발생한다.1 is a view showing a conventional hollow pleated spring 1, which is proposed in U.S. Patent No. 4,235,427. As shown in the figure, the convex portion 2 and the concave portion 3 are stacked at intersections so that a difference in radius continuously occurs, and deformation occurs to a limit due to a difference in radius at the time of compressive deformation of the spring.

이러한 구조를 가진 주름형 스프링은 기존의 코일 스프링 대비 힘이 분산되어 영구변형이 방지되는바, 내구성 측면에서 우수한 장점이 있다.The corrugated spring having such a structure has excellent advantages in terms of durability because the force is dispersed relative to the conventional coil spring to prevent permanent deformation.

다만, 경량화를 위해 섬유강화 복합재를 적용하여 폐단면 형상을 제조하는 경우에는 성형 공정이 복잡하여, 높은 생산성이 요구되는 자동차 현가장치용 스프링에 대해서는 적합하지 않은 문제가 있다.
However, in the case of manufacturing a closed end surface shape by applying a fiber reinforced composite material for lightening, the molding process is complicated, which is not suitable for a spring for an automotive suspension device which requires high productivity.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 균일하게 힘을 분산시켜 내구성이 개선되며 구조가 간단하여 대량생산에 용이한 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링을 제공하고자 함에 있다.
An object of the present invention is to provide a prefabricated spring using a fiber-reinforced composite material which is uniformly dispersed in force to improve durability and is simple in structure and easy to mass-produce.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링은 길이방향을 따라 동일한 대칭 굴곡 형상을 가지는 제1곡선부 및 상기 제1곡선부의 양 끝단에 형성된 평평한 판 형상을 가지는 제1직선부를 포함하는 둘 이상의 제1스프링부; 및 상기 제1직선부가 끼움 결합되도록 형성된 제1조인트부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the prefabricated spring using the fiber-reinforced composite material according to the present invention includes a first curved portion having the same symmetric curved shape along the longitudinal direction, and a second curved portion having a flat plate shape formed at both ends of the first curved portion. At least two first spring portions including one straight portion; And a first joint portion formed to be fitted to the first straight line portion; And a control unit.

이 때, 상기 제1곡선부의 굴곡 형상은 외측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 돌출된 볼록부 및 내측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 함몰된 오목부가 연속적으로 이어지는 형상인 것이 바람직하며, 본 발명에 의한 조립식 스프링은 상기 조립식 스프링의 길이방향 축과 수직방향으로 상기 오목부의 외측 둘레를 따라 결합된 제1지지링 및 상기 볼록부의 내측 둘레를 따라 결합된 제2지지링을 더 포함하여 이루어지는 것이 보다 바람직하다.In this case, the curved shape of the first curved portion preferably has a protruding portion protruding outward with a predetermined radius, and a concave portion continuously formed so as to have a gradient of a predetermined radius toward the inside. The assembled spring further comprises a first support ring coupled along the outer periphery of the recess in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the assembled spring and a second support ring coupled along the inner periphery of the protrusion Do.

또한, 힘의 분산 및 스프링으로서의 압축-회복 거동이 가능하도록 상기 둘 이상의 제1스프링부는 상기 조립식 스프링의 길이방향 축을 중심으로 인접하는 제1스프링부가 형성하는 각도가 동일하도록 배치되는 것이 바람직하다.Preferably, the two or more first spring portions are disposed such that the first spring portions adjacent to each other about the longitudinal axis of the assembled spring have the same angle so that the force can be dispersed and the compression-recovery behavior as a spring can be achieved.

상기 제1조인트부는 소정의 두께를 가지도록 중공이 형성된 환형 형상을 가지며, 상기 제1조인트부의 내부에는 그 둘레를 따라 상기 제1직선부와 동일한 단면을 가지도록 형성되어 상기 제1스프링부의 제1직선부가 끼움 결합될 수 있는 공간을 제공하는 제1결합 구멍이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1결합 구멍은 상기 제1스프링부와 동일한 개수로 형성되는 것이 보다 바람직하다.
Wherein the first joint portion has an annular shape formed with a hollow so as to have a predetermined thickness and is formed so as to have the same cross section as the first straight portion along the periphery thereof in the first joint portion, It is preferable that a first engaging hole is formed to provide a space in which a straight line portion can be fitted and the first engaging hole is formed in the same number as the first spring portion.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링은 외측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 돌출된 제2곡선부 및 상기 제2곡선부의 양 끝단에 형성된 판 형상을 가지는 제2직선부를 포함하는 둘 이상의 제2스프링부; 및 상기 제2직선부가 끼움 결합되도록 형성되며, 상기 제2스프링부를 길이 방향으로 연결시키는 중간 체결 조인트부 및 스프링의 양 끝단에 위치하는 제2조인트부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a prefabricated spring using a fiber-reinforced composite material, comprising: a second curved part protruding outward with a predetermined radius of gyration; and a second curved part protruding from the second curved part, At least two second spring portions including straight portions; And a second joint part formed at both ends of the spring, the second joint part being formed so that the second straight part is fitted to the second straight part and connecting the second spring part in the longitudinal direction; And a control unit.

이 때, 힘의 분산 및 스프링으로서의 압축-회복 거동이 가능하도록 상기 둘 이상의 제2스프링부는 상기 조립식 스프링의 길이방향 축을 중심으로 인접하는 제2스프링부가 형성하는 각도가 동일하도록 배치되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the two or more second spring portions are disposed so that the angle formed by the second spring portions adjacent to each other about the longitudinal axis of the assembled spring is equal so as to enable the dispersion of force and the compression-recovery behavior as a spring.

또한, 상기 중간 체결 조인트부 및 제2조인트부는 소정의 두께를 가지도록 중공이 형성된 환형 형상을 가지며, 내부에는 그 둘레를 따라 상기 제2직선부와 동일한 단면을 가지도록 형성되어 상기 제2스프링부의 제2직선부가 끼움 결합될 수 있는 공간을 제공하는 제2결합 구멍이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제2결합 구멍은 상기 제2스프링부와 동일한 개수로 형성되는 것이 보다 바람직하다.
The intermediate fastening joint portion and the second joint portion may have an annular shape formed with a hollow to have a predetermined thickness and may have the same cross section as that of the second straight portion along the periphery thereof, It is preferable that a second engaging hole is formed to provide a space into which the second straight line portion can be fitted and that the second engaging hole is formed in the same number as the second spring portion.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는 종래 현가장치에 적용되는 스프링과 달리 복합재료로 제조하여 경량화가 실현될 수 있다.The effect of the present invention having the above-described structure can be realized by making a composite material and reducing weight unlike a spring applied to a conventional suspension device.

또한, 사각 브레이드의 스프링부와 환형의 조인트부의 조립식 구조로 이루어져, 구조가 단순하며 대량생산에 용이한 장점이 있다.Further, since the spring portion and the annular joint portion of the square braid have a prefabricated structure, the structure is simple and is advantageous in mass production.

또한, 스프링부를 구성하는 사각 브레이드는 섬유강화 복합재가 이용되는바, 공정변수 제어를 통한 물성제어가 용이하여 브레이드 구조의 특성을 살려 다양한 물성을 가지는 스프링을 제조할 수 있다.Also, since the fiber reinforced composite material is used as the square braid constituting the spring portion, the physical properties of the spring braid can be easily controlled through controlling the process parameters, thereby making it possible to manufacture springs having various physical properties by taking advantage of the characteristics of the braid structure.

뿐만 아니라, 힘을 고르게 분산시켜 특정 부분의 응력 집중에 따fms 열화 현상을 방지할 수 있으며, 슬릿의 수를 조절하여 다양한 스프링 형상을 구현할 수 있다.
In addition, it is possible to prevent the deterioration phenomenon depending on the stress concentration of a specific portion by evenly distributing the force, and it is possible to realize various spring shapes by controlling the number of slits.

도 1은 종래 중공 주름형 스프링을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 스프링을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 스프링을 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 사용되는 제1스프링부를 도시한 사시도.
도 5a는 본 발명의 제1실시예에 사용되는 제1지지링을 도시한 사시도.
도 5b는 본 발명의 제1실시예에 사용되는 제2지지링을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 사용되는 제1조인트부를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 스프링을 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 스프링을 도시한 정면도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 사용되는 제2스프링부를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 사용되는 중간 체결 조인트부를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 사용되는 제2조인트부를 도시한 사시도.
도 12 내지 14는 수치 해석 시뮬레이션 결과로 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 스프링 형상에 변형을 가한 경우 물성 변화, 파손 거동 및 하중-변위 그래프를 나타낸 도면.
도 15 내지 17은 수치 해석 시뮬레이션 결과로 본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 스프링 형상에 변형을 가한 경우 물성 변화, 파손 거동 및 하중-변위 그래프를 나타낸 도면.1 shows a conventional hollow pleated spring.
2 is a perspective view illustrating a prefabricated spring according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 3 is a front view showing the assembled spring according to the first embodiment of the present invention; Fig.
4 is a perspective view showing a first spring part used in the first embodiment of the present invention.
5A is a perspective view showing a first support ring used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a perspective view showing a second support ring used in the first embodiment of the present invention. FIG.
6 is a perspective view showing a first joint part used in the first embodiment of the present invention;
7 is a perspective view showing a prefabricated spring according to a second embodiment of the present invention;
8 is a front view of the assembled spring according to the second embodiment of the present invention;
9 is a perspective view showing a second spring portion used in a second embodiment of the present invention.
10 is a perspective view showing an intermediate fastening joint part used in a second embodiment of the present invention;
11 is a perspective view showing a second joint part used in a second embodiment of the present invention.
Figs. 12 to 14 are graphs showing changes in physical properties, breakage behavior, and load-displacement graphs when deformations are applied to a prefabricated spring shape according to the first embodiment of the present invention as a result of a numerical analysis simulation.
Figs. 15 to 17 are graphs showing changes in physical properties, breakage behavior, and load-displacement graphs when a deformed shape of a prefabricated spring according to a second embodiment of the present invention is shown in the result of numerical analysis simulation.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It should be understood that variations can be made.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일 관점에서, 본 발명은 일체형 구조로 반지름의 차이가 연속적으로 발생하는 섬유강화 복합재 기반의 조립식 스프링에 관한 것이다.In one aspect, the present invention is directed to a prefabricated spring based on fiber-reinforced composites in which radial differences occur continuously in an integral construction.

도 2 및 3은 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 스프링을 도시한 사시도 및 정면도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 사용되는 제1스프링부를 도시한 사시도이다.FIGS. 2 and 3 are a perspective view and a front view respectively showing the assembled spring according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view showing the first spring part used in the first embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링은 길이방향을 따라 동일한 대칭 굴곡 형상을 가지는 제1곡선부(12) 및 상기 제1곡선부(12)의 양 끝단에 형성된 평평한 판 형상을 가지는 제1직선부(11)를 포함하는 둘 이상의 제1스프링부(10); 및 상기 제1직선부(11)가 끼움 결합되도록 형성된 제1조인트부(20); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.As shown in the figure, the assembled spring using the fiber-reinforced composite material according to the present invention includes a first curved portion 12 having the same symmetrical curved shape along the longitudinal direction, and a second curved portion 12 having a flat plate At least two first spring parts (10) including a first rectilinear part (11) having a shape; And a first joint part (20) formed to fit the first rectilinear part (11) into a fitting state; And a control unit.

이 때, 상기 제1스프링부(10)는 종래 코일 형상과 같이 수직력에 대응하도록 설계하되 영구변형을 유발하는 응력 집중을 최소화하기 위해 축대칭 형상으로 축에 대한 반지름의 구배가 있는 형상으로 제조되는 것이 바람직하다.At this time, the first spring portion 10 is designed to have a radial gradient with respect to the axis in an axisymmetric shape in order to minimize the stress concentration that causes permanent deformation, .

구체적으로 상기 제1곡선부(12)의 굴곡 형상은 외측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 돌출된 볼록부(13) 및 내측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 함몰된 오목부(14)가 연속적으로 이어지는 형상인 것이 바람직하다.Specifically, the curved shape of the first curved portion 12 has a protruded portion 13 protruding outward with a predetermined radius and a recessed portion 14 recessed with a predetermined radius toward the inside. It is preferable that the shape is continuous.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1실시예에 사용되는 제1지지링(40) 및 제2지지링(30)을 도시한 사시도이다. 본 발명에 의한 조립식 스프링은 형상 지지를 목적으로 크기가 다른 2종의 링을 사용하는 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 스프링의 길이방향 축과 수직방향으로 상기 오목부의 외측 둘레를 따라 결합된 제1지지링(40) 및 상기 볼록부의 내측 둘레를 따라 결합된 제2지지링(30)을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.5A and 5B are perspective views showing a first support ring 40 and a second support ring 30 used in the first embodiment of the present invention. It is preferable that the assembled spring according to the present invention uses two kinds of rings having different sizes for the purpose of supporting the shape of the spring. Specifically, it is preferable that the first spring, which is coupled along the outer circumference of the recess in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the spring, And a ring 40 and a second support ring 30 coupled along the inner circumference of the convex portion.

또한, 힘의 분산 및 스프링으로서의 압축-회복 거동이 가능하도록 둘 이상의 제1스프링부(10)는 상기 조립식 스프링의 길이방향 축을 중심으로 인접하는 제1스프링부(10)가 형성하는 각도가 동일하도록 배치되는 것이 바람직하다.Further, in order for the force distribution and the compression-recovery behavior as a spring to be made, at least two first spring portions 10 are formed such that the angle formed by the adjacent first spring portions 10 about the longitudinal axis of the assembled spring is equal .

도 6은 본 발명의 제1실시예에 사용되는 제1조인트부를 도시한 사시도인데, 도시된 바와 같이, 상기 제1조인트부(20)는 소정의 두께를 가지도록 중공이 형성된 환형 형상을 가지며, 상기 제1조인트부(20)의 내부에는 그 둘레를 따라 상기 제1직선부(11)와 동일한 단면을 가지도록 형성되어 상기 제1스프링부(10)의 제1직선부(11)가 끼움 결합될 수 있는 공간을 제공하는 제1결합 구멍(21)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1결합 구멍(21)은 상기 제1스프링부(10)와 동일한 개수로 형성되는 것이 보다 바람직하다.
FIG. 6 is a perspective view showing a first joint part used in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the first joint part 20 has an annular shape with a hollow formed therein to have a predetermined thickness, The first linear portion 11 of the first spring portion 10 is formed to have the same cross-section as that of the first linear portion 11 along the circumference of the first joint portion 20, It is preferable that the first engaging hole 21 is formed in the same number as the first spring portion 10. In this case,

다른 관점에서, 본 발명은 분할형 구조로 반지름의 차이가 연속적으로 발생하는 섬유강화 복합재 기반의 조립식 스프링에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a fiber-reinforced composite-based prefabricated spring in which the difference in radii occurs continuously in a split structure.

도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 스프링을 도시한 사시도 및 정면도이며, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 사용되는 제2스프링부를 도시한 사시도이다.FIGS. 7 and 8 are a perspective view and a front view, respectively, of the assembled spring according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view illustrating the second spring portion used in the second embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링은 외측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 돌출된 제2곡선부(120) 및 상기 제2곡선부(120)의 양 끝단에 형성된 판 형상을 가지는 제2직선부(110)를 포함하는 둘 이상의 제2스프링부(100); 및 상기 제2직선부(110)가 끼움 결합되도록 형성되며, 상기 제2스프링부(100)를 길이 방향으로 연결시키는 중간 체결 조인트부(300) 및 스프링의 양 끝단에 위치하는 제2조인트부(200); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, the assembled spring using the fiber-reinforced composite according to the present invention includes a second curved portion 120 protruding outward with a predetermined radial gradient, and a second curved portion 120 formed at both ends of the second curved portion 120 At least two second spring parts (100) including a second rectilinear part (110) having a shape; An intermediate fastening joint part 300 formed to fit the second linear part 110 and connecting the second spring part 100 in the longitudinal direction and a second joint part 300 positioned at both ends of the spring, 200); And a control unit.

이 때, 힘의 분산 및 스프링으로서의 압축-회복 거동이 가능하도록 둘 이상의 제2스프링부(100)는 상기 조립식 스프링의 길이방향 축을 중심으로 인접하는 제2스프링부(100)가 형성하는 각도가 동일하도록 배치되는 것이 바람직하다.At this time, the two or more second spring portions 100 are formed such that the angle formed by the second spring portions 100 adjacent to each other about the longitudinal axis of the assembled spring is equal to each other so that the force can be dispersed and the compression- .

도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제2실시예에 사용되는 중간 체결 조인트부 및 제2조인트부를 도시한 사시도인데, 도시된 바와 같이 상기 중간 체결 조인트부(300) 및 제2조인트부(200)는 소정의 두께를 가지도록 중공이 형성된 환형 형상을 가지며, 내부에는 그 둘레를 따라 상기 제2직선부(110)와 동일한 단면을 가지도록 형성되어 상기 제2스프링부의 제2직선부(110)가 끼움 결합될 수 있는 공간을 제공하는 제2결합 구멍(210)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제2결합 구멍(210)은 상기 제2스프링부(100)와 동일한 개수로 형성되는 것이 보다 바람직하다.
10 and 11 are perspective views showing an intermediate fastening joint part and a second joint part used in the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, the intermediate fastening joint part 300 and the second joint part 200 Is formed to have the same cross-sectional shape as the second rectilinear section (110) along its circumference, and the second rectilinear section (110) of the second spring section is formed to have the same cross- It is preferable that the second engagement hole 210 is formed in the same number as that of the second spring portion 100, Do.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

도 12 내지 14는 수치 해석 시뮬레이션 결과로 본 발명의 제1실시예에 따른 조립식 스프링 형상에 변형을 가한 경우 물성 변화, 파손 거동 및 하중-변위 그래프를 나타낸 도면이다. 상기 해석에서는 45% 부피 분률 유리 섬유 복합재료로 가정하였다.FIGS. 12 to 14 are graphs showing changes in physical properties, breakage behavior, and load-displacement when a deformable spring shape according to the first embodiment of the present invention is applied to a result of a numerical analysis simulation. The above analysis assumes a 45% volume fraction of glass fiber composite material.

그 결과로서, 100mm 의 변형에도 파손이 일어나지 않았으며, 250 kgf 의 하중 지탱이 가능한 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that no damage was caused even at a deformation of 100 mm, and a load of 250 kgf could be supported.

또한, 형태 유지용 지지링이 실제로 하중을 받는 양은 스프링 날개가 받는 양의 1/3 수준으로 이 역시 복합재료 또는 플라스틱 소재의 링을 활용하여 형태 유지가 가능함을 알 수 있다.
In addition, it can be seen that the amount of the support ring for holding the shape is one third of the amount of the spring wing received, and this shape can be maintained by utilizing the ring made of the composite material or the plastic material.

도 15 내지 17은 수치 해석 시뮬레이션 결과로 본 발명의 제2실시예에 따른 조립식 스프링의 형상에 변형을 가한 경우 물성 변화, 파손 거동, 하중-변위 그래프를 나타낸 도면이다. 상기 해석에서는 45% 부피 분률 유리 섬유 복합재료로 가정하였다.Figs. 15 to 17 are graphs showing changes in physical properties, breakage behavior, and load-displacement graphs when the shape of the assembled spring according to the second embodiment of the present invention is deformed as a result of numerical simulation. The above analysis assumes a 45% volume fraction of glass fiber composite material.

그 결과로서, 100mm 의 변형에도 파손이 일어나지 않았으며, 선형에 매우 가까운 거동을 나타내었고, 330 kgf의 하중 지탱이 가능한 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that no damage was caused even at 100 mm deformation, the behavior was very close to the linear shape, and the load support of 330 kgf was possible.

또한, 조인트부의 디자인 최적화를 통해 균일하며 효율적인 하중 전달을 유도하여 파손을 막을 수 있으며, 각 마디를 분리 가능한바 하나의 제조 공정으로 다양한 스프링 크기 및 형상을 구현할 수 있다.
In addition, by optimizing the design of the joint part, uniform and efficient load transfer can be induced and damage can be prevented. Various springs sizes and shapes can be realized by one manufacturing process which can separate each node.

위와 같이, 본 발명에 의한 조립식 스프링은 일측에 압축력이 가해졌을 때 주로 스프링부의 곡선부가 변형되어 최종적으로 곡선부의 양 끝이 접할 때까지 압축 변형이 가능한 구조를 가진다. As described above, the assembled spring according to the present invention has a structure in which when the compressive force is applied to one side, the curved portion of the spring portion is deformed and the compressive deformation is finally possible until both ends of the curved portion are contacted.

이러한 구조는 스프링에 가해진 힘을 균일하게 분산시키는바 종래 스프링에서 문제되는 영구변형에 의한 내구성 악화를 해결하는데 기여할 수 있다.This structure uniformly distributes the force applied to the spring, which can contribute to solving the durability deterioration due to the permanent deformation which is a problem in the conventional spring.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Various modifications and variations are possible.

1 : 종래 중공 주름형 스프링
2 : 볼록부
3 : 오목부
10 : 제1스프링부
11 : 제1직선부
12 : 제1곡선부
13 : 볼록부
14 : 오목부
20 : 제1조인트부
21 : 제1결합 구멍
30 : 제2지지링
40 : 제1지지링
100 : 제2스프링부
110 : 제2직선부
120 : 제2곡선부
200 : 제2조인트부
210 : 제2결합 구멍
300 : 중간 체결 조인트부1: Conventional hollow pleated spring
2: convex portion
3:
10: first spring portion
11: first straight portion
12: first curved portion
13:
14:
20: first joint part
21: first engagement hole
30: second support ring
40: first supporting ring
100: second spring portion
110: second rectilinear section
120: second curved portion
200: second joint part
210: second engaging hole
300: intermediate fastening joint part

Claims (10)

길이방향을 따라 동일한 대칭 굴곡 형상을 가지는 제1곡선부(12) 및 상기 제1곡선부(12)의 양 끝단에 형성된 평평한 판 형상을 가지는 제1직선부(11)를 포함하는 둘 이상의 제1스프링부(10); 및
상기 제1직선부(11)가 끼움 결합되도록 형성된 제1조인트부(20); 를 포함하여 이루어지되,
상기 제1조인트부(20)는 소정의 두께를 가지도록 중공이 형성된 환형 형상을 가지며, 상기 제1조인트부(20)의 내부에는 그 둘레를 따라 상기 제1직선부(11)와 동일한 단면을 가지도록 형성되어 상기 제1스프링부(10)의 제1직선부(11)가 끼움 결합될 수 있는 공간을 제공하는 제1결합 구멍(21)이 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.
(12) having the same symmetrical bending shape along the longitudinal direction and a first rectilinear section (11) having a flat plate shape formed at both ends of the first curvilinear section (12) A spring portion 10; And
A first joint part 20 formed to fit the first rectilinear part 11; , ≪ / RTI >
The first joint part 20 has an annular shape with a hollow formed therein to have a predetermined thickness. The first joint part 20 has the same cross section as the first straight part 11 along the periphery of the first joint part 20 And a first engaging hole (21) is formed in the first spring portion (10) so as to provide a space in which the first straight portion (11) of the first spring portion (10) spring.
제1항에 있어서,
상기 제1곡선부(12)의 굴곡 형상은 외측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 돌출된 볼록부(13) 및 내측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 함몰된 오목부(14)가 연속적으로 이어지는 형상임을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.
The method according to claim 1,
The curved shape of the first curved portion 12 has a convex portion 13 protruding outward with a predetermined radius and a concave portion 14 curved inward with a constant radius toward the inside, Wherein the fiber-reinforced composite material is a fiber-reinforced composite material.
제2항에 있어서,
상기 조립식 스프링의 길이방향 축과 수직방향으로 상기 오목부(14)의 외측 둘레를 따라 결합된 제1지지링(40) 및 상기 볼록부(13)의 내측 둘레를 따라 결합된 제2지지링(30)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.
3. The method of claim 2,
A first support ring 40 coupled along the outer perimeter of the recess 14 in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the assembled spring and a second support ring 40 coupled along the inner perimeter of the protrusion 13 30). ≪ / RTI >< RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 둘 이상의 제1스프링부(10)는 상기 조립식 스프링의 길이방향 축을 중심으로 인접하는 제1스프링부(10)가 형성하는 각도가 동일하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.
The method according to claim 1,
Wherein the at least two first spring portions (10) are arranged such that the first spring portions (10) adjacent to each other about the longitudinal axis of the assembled spring (10) form the same angle.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1결합 구멍(21)은 상기 제1스프링부(10)와 동일한 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.
The method according to claim 1,
Wherein the first engaging hole (21) is formed in the same number as the first spring portion (10).
외측을 향하여 일정한 반지름의 구배가 있도록 돌출된 제2곡선부(120) 및 상기 제2곡선부(120)의 양 끝단에 형성된 판 형상을 가지는 제2직선부(110)를 포함하는 둘 이상의 제2스프링부(100); 및
상기 제2직선부(110)가 끼움 결합되도록 형성되며,
상기 제2스프링부(100)를 길이 방향으로 연결시키는 중간 체결 조인트부(300) 및 스프링의 양 끝단에 위치하는 제2조인트부(200); 를 포함하여 이루어지되,
상기 중간 체결 조인트부(300) 및 제2조인트부(200)는 소정의 두께를 가지도록 중공이 형성된 환형 형상을 가지며, 내부에는 그 둘레를 따라 상기 제2직선부(110)와 동일한 단면을 가지도록 형성되어 상기 제2스프링부(100)의 제2직선부(110)가 끼움 결합될 수 있는 공간을 제공하는 제2결합 구멍(210)이 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.
And a second rectilinear section (110) having a plate shape formed at both ends of the second curvilinear section (120), wherein the second rectilinear section (120) A spring portion 100; And
The second rectilinear section 110 is formed to be fitted and fitted,
An intermediate fastening joint part 300 connecting the second spring part 100 in the longitudinal direction and a second joint part 200 located at both ends of the spring; , ≪ / RTI >
The intermediate fastening joint part 300 and the second joint part 200 have an annular shape formed with a hollow to have a predetermined thickness and have the same cross section as the second straight part 110 along the periphery thereof And a second engaging hole (210) is formed in the second spring portion (100) to provide a space in which the second straight portion (110) of the second spring portion (100) .
제7항에 있어서,
상기 둘 이상의 제2스프링부(100)는 상기 조립식 스프링의 길이방향 축을 중심으로 인접하는 제2스프링부(100)가 형성하는 각도가 동일하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.
8. The method of claim 7,
Wherein the two or more second spring portions (100) are arranged so that the angle formed by the second spring portions (100) adjacent to each other about the longitudinal axis of the assembled spring is the same.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 제2결합 구멍(210)은 상기 제2스프링부(100)와 동일한 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유강화 복합재를 이용한 조립식 스프링.8. The method of claim 7,
And the second engagement hole (210) is formed in the same number as the second spring part (100).
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