KR102411985B1 - 쇽업소버의 피스톤로드 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇽업소버의 피스톤로드 제조방법으로서, 보다 상세하게는 환봉의 금속소재를 기설정 길이로 절단하여 소재를 준비하는 단계와, 상기 준비된 소재의 후방부를 지지핀으로 지지한 상태에서 보링베이스에 삽입되어 있는 코어로드를 이용하여 드로잉 가공으로 상기 소재의 전방에 일정 깊이의 결합홈을 형성하는 단계와, 상기 보링베이스의 나선탭을 이용하여 상기 결합홈의 내측으로 나사산을 형성하는 단계와, 상기 결합홈의 단부측을 상기 지지핀으로 지지한 상태에서 보링베이스에 삽입되어 있는 코어로드를 이용하여 드로잉 가공으로 상기 소재의 후방에 일정 깊이의 중공부를 형성하는 단계 및 표면에 내마모성을 갖도록 플라즈마 열처리를 이용하여 실시되는 열처리단계를 포함하는 것이다.

Description

쇽업소버의 피스톤로드 제조방법{MANUFACTURING METHOD PISTON ROD OF SHOCK ABSORBER}

본 발명은 자동차의 현가장치에 설치되는 쇽업소버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더를 왕복 운동하는 피스톤로드의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 쇽업소버(SHOCK ABSORBER)는 차축과 차체 사이에 설치되어 차량의 주행시 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키는 방진 및 완충장치로 그 내부에는 진동 및 충격에너지를 열에너지로 전환시킬 수 있도록 피스톤 밸브가 마련되며, 감쇠력을 증진시킬 수 있도록 피스톤 밸브의 외측으로 가스 및 오일 등의 충진물이 채워진다.

최근 자동차의 기술개발은 연비의 개선과 효율성이 강조되고 있으며, 이를 위해 자동차 및 자동차 부품의 경량화가 필요하고, 이러한 관점에서 최근에는 쇽업소버를 구성하는 피스톤 로드의 경량화가 요구되고 있으며, 이를 위하여 다양한 방안들이 검토되고 있다.

기존 자동차용 쇽업소버는 크게, 가스 및 오일 등의 충진물이 수용되는 중공의 실린더와, 실린더에 끼워져 설치되고 피스톤밸브가 결합되는 한편 실린더에서 이송 작동하는 피스톤로드 및 실린더의 하단부에 부착되고, 자동차의 차축 또는 차체에 결합되는 홀더로 구성되어 있다.

종래의 피스톤로드는 도 1에서와 같이, 상단부에 상부아이(미도시)의 결합을 위한 결합홈부(12)가 형성되고, 결합홈부(12)의 내부면에는 나사부(12a)가 가공된다. 그리고 피스톤로드(10)는 내부에 피스톤밸브를 삽입하기 위한 중공부(14)가 축방향으로 형성된다. 여기서 스웨징성이 우수한 철심을 이용하여 중공부 양단을 중실화하거나 또는 중실화된 별도의 부재를 용접 결합시킨 후 가공함으로써, 내부의 중공부를 완벽하게 밀폐하여 오일 누출을 방지하고, 스웨징 가공시 크랙이 발생하거나 파손되는 것을 방지하는 효과가 있으나, 중실화된 부재를 몸체의 양단부에 용접하여 결합할 경우에 중심이 서로 일치하지 않고, 후속으로 가공 작업이 필요함에 따라 작업성과 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

더욱이, 중공부가 내부를 축방향으로 관통하여 형성된 몸체의 양단부에 중실화된 부재를 용접하여 결합할 경우, 중공부가 관통된 몸체와 중실화된 부재의 중심을 서로 일치시키기 어렵고, 이로 인해 후속 공정으로 용접 부위를 정밀하게 가공할 필요가 있으므로 작업성과 생산성이 현저하게 저하될 뿐만 아니라 제조원가가 증가하여 실효성이 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록공개번호 제10-2007-0076822호(공개일 2007년7월25일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지지핀과 코어로드를 이용한 성형으로 생산하기 때문에 성형품의 동심도 또는 편심도를 용이하게 일치시킬 수 있으며, 이에 따라 숙련공이 아니더라도 제품 불량률을 최소화시켜 양질의 제품을 대량 생산할 수 있는 쇽업소버의 피스톤로드 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는 피스톤밸브가 삽입되는 중공부의 내측으로 플라즈마 열처리공정을 실시하여 내마모성을 높인 쇽업소버의 피스톤로드 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 환봉의 금속소재를 기설정 길이로 절단하여 소재를 준비하는 단계와, 상기 준비된 소재의 후방부를 지지핀으로 지지한 상태에서 보링베이스에 삽입되어 있는 코어로드를 이용하여 드로잉 가공으로 상기 소재의 전방에 일정 깊이의 결합홈을 형성하는 단계와, 상기 보링베이스의 나선탭을 이용하여 상기 결합홈의 내측으로 나사산을 형성하는 단계와, 상기 결합홈의 단부측을 상기 지지핀으로 지지한 상태에서 보링베이스에 삽입되어 있는 코어로드를 이용하여 드로잉 가공으로 상기 소재의 후방에 일정 깊이의 중공부를 형성하는 단계 및 상기 중공부에 내마모성을 갖도록 플라즈마 열처리를 이용하여 실시되는 열처리단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 결합홈은 상기 중공부보다 내부 직경이 크게 형성되는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라즈마 열처리공정은 내부온도가 700~850℃를 유지하고, 시간당 60~90리터의 질소가스가 공급되는 진공로에서 1~8시간동안 행하여 상기 중공부의 내부 표면에 경화층을 형성시키는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경화층은 5㎛~10㎛ 두께로 형성하는 것이다.

본 발명에 의한 쇽업소버의 피스톤로드 제조방법에서는, 지지핀과 코어로드를 이용한 성형으로 생산하기 때문에 성형품의 동심도 또는 편심도를 용이하게 일치시킬 수 있으며, 이에 따라 숙련공이 아니더라도 제품 불량률을 최소화시켜 양질의 제품을 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 중공부의 내측으로 플라즈마 열처리공정을 실시하여 내마모성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 종래의 피스톤 로드를 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업소버의 피스톤로드 제조 과정을 도시한 순서도이고,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업소버의 피스톤로드 제조 공정을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤로드의 내부 일부의 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업소버의 피스톤로드 제조 과정을 도시한 순서도이고, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업소버의 피스톤로드 제조 공정을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤로드의 내부 일부의 단면도이다.

먼저, 쇽업소버는 실린더와, 실린더에 끼워져 설치되고 피스톤밸브가 결합되는 한편 실린더에서 이송 작동하는 피스톤로드 및 실린더의 하단부에 부착되고, 자동차의 차축 또는 차체에 결합되는 상부아이로 구성되는 것이다.

따라서 피스톤로드를 제조하기 위한 피스톤로드소재(100)는 도 2에서와 같이, 상단부에 상부아이(미도시)의 결합을 위한 결합홈(102)이 형성되고, 결합홈(102)의 내부면에는 나사산이 가공된다. 그리고 피스톤로드는 내부에 피스톤밸브를 삽입하기 위한 중공부(104)가 형성되는 것이다. 다시 도 2에 도시된 바와 같이 금속재의 환봉을 일정한 길이로 절단하여, 성형할 피스톤로드소재(100)를 준비하게 된다.

그리고 도 3a에서와 같이, 준비된 피스톤로드소재(100)를 일측에서 가압하고 타측으로는 결합홈(102)을 형성시키게 된다.

즉, 피스톤로드소재(100)를 구비된 보링베이스(200)쪽에 위치시킨 상태에서 반대측의 지지핀(230)을 이용하여 피스톤로드소재(100)를 일정 힘으로 가압하게 된다.

도 3b에서와 같이, 피스톤로드소재(100)가 지지핀(230)에 의해 지지된 상태에서 보링베이스(200)에 삽입되어 있는 코어로드(210)를 이용하여 드로잉 가공으로 결합홈(102)을 형성시키게 되며, 결합홈(102)은 상부아이(미도시)가 결합되는 부분으로 일정 깊이를 가지되, 하기에서 자세히 설명하는 중공부(104)의 내경보다는 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 결합홈(102)에는 상기 상부아이와의 체결을 위하여 나사산의 형성이 필요하며, 이를 위하여 도 3c에서는 보링베이스(200)의 코어로드(210)를 나선탭(220)으로 교체하고 나선탭(220)의 회전을 이용하여 결합홈(102)의 내측으로 나사산을 형성하게 된다.

도 3d에서는 피스톤로드소재(100)를 일측에서 가압하고 타측으로는 중공부(104)를 형성시키게 된다.

피스톤로드소재(100)를 분리하여 결합홈(102)이 형성된 일면을 지지핀(230)으로 지지하고, 타면으로는 코어로드(210)가 구비된 보링베이스(200)쪽에 위치시킨 상태에서 피스톤로드소재(100)를 일정 힘으로 가압하게 된다.

도 3e에서, 피스톤로드소재(100)가 지지핀(230)에 의해 지지된 상태에서 보링베이스(200)에 삽입되어 있는 코어로드(210)를 이용하여 드로잉 가공으로 중공부(104)를 형성시키게 되며, 중공부(104)는 피스톤밸브(미도시)가 결합되는 부분으로 깊이는 결합홈(102)의 근접 위치까지 형성된다.

그리고 이렇게 피스톤로드소재(100)에 결합홈(102)과 중공부(104)가 성형되면 중공부(104)의 강도 및 내마모성을 높일 수 있도록 열처리공정을 행한다.

열처리공정은 고주파 열처리, 일반 열처리 등을 이용할 수 있지만, 이러한 열처리 방법은 소재를 변형시키거나 변형시킬 가능성이 높기 때문에 본 발명의 피스톤로드 제조공정에는 적합하지 않다.

따라서 본 발명의 피스톤로드 제조에 있어서 열처리공정은 소재의 변형에 대한 안정성이 우수한 플라즈마 열처리공정을 이용한다.

이러한 플라즈마 열처리공정은 중공부(104)의 일부분에만 열처리를 행하는 부분 열처리공정으로 행하는데, 결합홈(102)에 실시하여도 무방하다.

플라즈마 열처리공정은 시간당 60~90리터의 질소가스가 공급되는 진공로(미도시) 내부에 피스톤로드소재(100)를 고정시키고, 진공로를 양극으로 피스톤로드소재(100)를 음극으로 500~600 볼트의 펄스 전압을 인가한다.

그러면 진공로와 피스톤로드소재(100) 사이에서 글로우(Glow) 방전이 발생되면서 피스톤로드소재(100) 주위에서 급격한 전압 강하가 일어나 진공로 내의 질소 가스는 피스톤로드소재(100) 가까이에서 이온화된다.

이온화된 질소 원자는 고속으로 가속되어 피스톤로드소재(100)의 표면에 침투하고 충돌한 이온에 의한 확산으로 미세한 피막(질화층)으로 이루어진 표면 경화층(106)을 형성하게 된다.

도 4에 도시된 경화층(106) 두께는 5㎛~10㎛로 형성하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 상기 플라즈마 열처리공정 시 내부온도가 700~850℃를 유지하고, 시간당 60~90리터의 질소가스가 공급되는 진공로 내부에서 1~8시간동안 진행하면 된다.

만약, 경화층(106)의 두께가 5㎛ 미만이면 경도가 낮아지면 요구하는 충분한 강도를 얻을 수 없고, 경화층(106)의 두께가 10㎛를 초과하면 표면 경화층(106)이 깨질 가능성이 높다.

이와 같이 피스톤로드소재(100)의 표면에 경화층(106)을 형성함으로서 강도 및 내마모성은 더욱 높아지며, 이에 따라 실린더를 자동차의 현가장치에 조립하여 사용할 때 피스톤로드의 뒤틀림이나 휨 현상을 방지할 수 있다.

상기 피스톤로드는 상부아이와 피스톤밸브를 조립하고, 이를 자동차의 현가장치를 구성하는 쇽업소버로 사용하면 된다. 전술한 바와 같은 기능들로 인해, 지지핀과 코어로드를 이용한 성형으로 생산하기 때문에 성형품의 동심도 또는 편심도를 용이하게 일치시킬 수 있으며, 이에 따라 숙련공이 아니더라도 제품 불량률을 최소화시켜 양질의 제품을 대량 생산할 수 있다.

또한, 중공부의 내측으로 플라즈마 열처리공정을 실시하여 내마모성을 높일 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 피스톤로드소재 102 : 결합홈
104 : 중공부 106 : 경화층
200 : 보링베이스 210 : 코어로드
220 : 나선탭 230 : 지지핀

Claims (4)

1. 환봉의 금속소재를 기설정 길이로 절단하여 소재를 준비하는 단계;
   상기 준비된 소재의 후방부를 지지핀으로 지지한 상태에서 보링베이스에 삽입되어 있는 코어로드를 이용하여 드로잉 가공으로 상기 소재의 전방에 일정 깊이의 결합홈을 형성하는 단계;
   상기 보링베이스의 나선탭을 이용하여 상기 결합홈의 내측으로 나사산을 형성하는 단계;
   상기 결합홈의 단부측을 상기 지지핀으로 지지한 상태에서 보링베이스에 삽입되어 있는 코어로드를 이용하여 드로잉 가공으로 상기 소재의 후방에 일정 깊이의 중공부를 형성하는 단계 및
   표면에 내마모성을 갖도록 플라즈마 열처리를 이용하여 실시되는 열처리단계,
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤로드 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 결합홈은 상기 중공부보다 내부 직경이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 피스톤로드 제조방법.
   
   
3. 삭제
4. 삭제

Images