KR19990078404A - 수지스프링의 제조방법 - Google Patents

수지스프링의 제조방법 Download PDF

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KR19990078404A
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가와모토 노부히코
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Abstract

본 발명은 스프링 본체로의 내압발생부재의 밀착성에서 우수하고, 사용에 의해서도 하중 특성의 변화가 적은 수지스프링의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 내압발생부재를 내포하는 수지스프링의 제조방법에 있어서, 내부공간을 갖는 일래스토머(elastomer)의 예비성형체(1)를 성형하는 예비성형공정과, 예비성형체(1)의 내부공간에 내압발생부재(12, 13)를 삽입하는 삽입공정과, 내압발생부재(12, 13)가 삽입된 예비성형체(1)에 외력을 가하여 영구변형을 발생시켜 영구변형부의 분자구조를 내향시키는 압축공정을 통해 이루어진 수지스프링의 제조방법에 관한 것이다.

Description

수지스프링의 제조방법{Method for manufacturing a resin spring}
본 발명은 압축 감쇠력을 발생하는 수지스프링의 제조방법에 관한 것이다.
진동의 흡수가 요구되는 각종의 개소에 수지스프링이 이용되고 있고, 특표평 7-502698호 공보에 기재된 일래스토머(elastomer) 제의 압축스프링은, 중공(中空) 비(非)원형체가 연결된 형상이고, 압축피로변형을 제거하기 위해 예비성형체를 미리 압축하여 분자구조를 배향시킨 것이다.
그러나, 큰 변위를 허용하기 위해 얇게 하면, 크리프(creep)가 크게 되고, 특성의 변화가 생기며, 또한 충분한 흡수에너지를 얻을 수 없게 된다.
그래서 수지스프링의 중공부(中空部)에 내압발생부재를 삽입하는 방법이, 같은 출원인에 의해 제안되었다(특원평 9-64714호).
수지스프링의 중공부에 내압발생부재를 삽입함으로써, 큰 변위에서 충분한 에너지흡수를 얻을 수 있음과 아울러 크리프의 발생량을 작게 하는 것도 가능하다.
그럼에도 불구하고, 예비성형체를 미리 압축하여 내(耐)피로변형 처리를 행한 수지스프링에, 내압(內壓)발생부재를 삽입하였기 때문에, 내피로변형 처리에 의한 스프링 본체의 영구변형에 있어 불균일하고, 이 스프링 본체에 삽입되는 내압발생부재와 스프링 본체와의 밀착성이 좋지 않고, 사용에 의해 변형이 반복되면 양자간에 엇갈림이 생겨 하중특성이 일정하게 정해지지 않을 염려가 있다.
본 발명은 이러한 점에 비추어, 스프링 본체에의 내압발생부재의 밀착성이 우수하고, 사용에 의해서도 하중특성의 변화가 적은 수지스프링의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내압발생부재를 내포하는 수지스프링의 제조방법에 있어서, 내부공간을 갖는 일래스토머의 예비성형체를 성형하는 예비성형공정과, 상기 예비성형체의 내부공간에 내압발생부재를 삽입하는 삽입공정과, 상기 내압발생부재가 삽입된 예비성형체에 외력을 가하여 영구변형을 발생시켜 영구변형부의 분자구조를 배향시키는 압축공정으로 이루어진 수지스프링의 제조방법에 관한 것이다.
예비성형체의 내부공간에 내압발생부재를 삽입한 후에, 압축공정에서 외력을 가하여 영구변형을 발생시키고, 영구변형부의 분자구조를 배향시켜 내피로변형 처리를 행하기 때문에, 내압발생부재의 삽입시작에 예비성형체에 밀착시키면, 압축공정에서 외력에 의한 예비성형체의 내부공간의 변형에 따라 내압발생부재도 변형되고, 스프링 본체와 내압발생부재와의 밀착성이 높게 유지되고, 사용에 의해 변형이 반복되어도 양자간에 엇갈림이 생기지 않고 안정된 하중특성을 얻을 수 있다.
청구항2 기재의 발명은, 청구항1 기재의 수지스프링의 제조방법에 있어서, 상기 삽입공정이, 상기 예비성형체의 내부공간에 내압발생용 수지를 주형(注型)하는 공정인 것을 특징으로 한다.
예비성형체의 내부공간에 내압발생용 수지를 주형하기 때문에, 내압발생용 수지는 예비성형체에 밀착상태이기 때문에, 내피로변형 처리의 압축공정으로도 높은 밀착성이 유지되어, 사용에 의해 변형이 반복되어도 양자간에 엇갈림이 생기지 않고 안정된 하중특성을 얻을 수 있다.
청구항3 기재의 발명은, 내압발생부재를 내포하는 수지스프링의 제조방법에 있어서, 일래스토머의 예비성형체를 내압발생부재와 함께 일체성형하는 예비일체 성형공정과, 상기 일체성형된 예비성형체에 외력을 가하여 영구변형을 발생시켜 영구변형부의 분자구조를 배향시키는 압축공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수지스프링의 제조방법에 관한 것이다.
예비성형체를 내압발생부재와 함께 일체성형하기 때문에, 압축공정 전의 단계에서 예비성형체에 내압발생부재가 밀착되고, 압축공정으로도 높은 밀착성이 유지되며, 사용에 의해 변형이 반복되어도 스프링 본체와 내압발생부재와의 사이에 엇갈림이 생기지 않고, 안정된 하중특성을 얻을 수 있다.
청구항4 기재의 발명은, 청구항3 기재의 수지스프링의 제조방법에 있어서, 상기 예비일체 성형공정이, 상기 예비성형체와 내압발생부재에 경사(傾斜)기능을 갖게 하여 일체성형하는 것을 특징으로 한다.
예비성형체와 내압발생부재가 경사기능을 갖춤으로써, 압축공정을 거쳐 제조된 수지스프링은, 성질이 갑자기 변화되는 경계면이 생기지 않고, 응력(應力)의 집중 등에 의한 균열 등이 좀처럼 발생하지 않는다.
청구항5 기재의 발명은, 내압발생부재를 내포하는 수지스프링의 제조방법에 있어서, 내부공간을 갖는 일래스토머의 예비성형체를 성형하는 예비성형공정과, 상기 예비성형체에 외력을 가하여 영구변형을 발생시켜 영구변형부의 분자구조를 배향시키는 압축공정과, 상기 영구변형부의 분자구조를 배향시킨 스프링 본체의 내부공간에 내압발생용 수지를 충전하여 스프링 본체를 금형의 일부로 하여 상기 내압발생용 수지를 성형하는 충전성형공정으로 이루어진 수지스프링의 제조방법에 관한 것이다.
압축공정에서 내피로변형 처리를 한 스프링 본체를 금형의 일부로 하여 내압발생용 수지를 충전성형하기 때문에, 스프링 본체와 내압발생용 부재와의 높은 밀착성을 확보할 수 있고, 사용에 의해 변형이 반복되어도 스프링 본체와 내압발생부재와의 사이에 엇갈림이 생기지 않고 안정된 하중특성을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 일실시의 형태의 예비성형체의 측면도,
도 2는 동 예비성형체에 금형을 끼운 상태를 나타낸 측면도,
도 3은 도 2에 있어서 선Ⅲ-Ⅲ으로 절단한 단면도,
도 4는 내압발생부재를 삽입한 예비성형체의 압축 직전의 단면도,
도 5는 압축공정을 거친 수지스프링의 측면도,
도 6은 동 수지스프링을 사용한 앞부퀴 현가장치의 요부 단면도를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 예비성형체 2, 3: 원통부
4: 베이스부 5: 원통상돌기
6, 7: 보강벽 8: 하형(下型)
9: 상형(上型) 10: 수지스프링
11: 스프링 본체 12, 13: 내압발생부재
30: 프론트 포크 31: 요동암
32: 레버 33: 피벗암볼트
34: 차축 35: 부시
36: 케이스 37: 와셔
38: 나사 39: 계지편(係止片)
이하, 본 발명에 관한 일실시의 형태에 대하여 도 1 내지 도 6에 도시하여 설명한다.
본 실시의 형태의 수지스프링(10)은 , 스쿠터형 자동이륜차의 차륜 현가장치에 적용되는 것으로, 동(同) 수지스프링(10)의 제조의 각 과정에 있어서의 상태를 순차적으로 도 1 내지 도 5에 도시하여 설명한다.
우선 폴리에스텔 일래스토머재에 의해 도 1의 측면도에 도시한 것처럼 예비성형체를 사출성형한다.
예비성형체(1)은, 두 개의 원통부(2, 3)를 직경방향으로 겹치게 하여, 한쪽 원통부(2)에 평탄한 저면을 이루는 베이스부(4)가 형성되고, 다른 쪽의 원통부(3)에는 원통상돌기(5)가 일정각도로 돌출형성되어 있다.
베이스부(4)에는 긴 구멍(4a)이 폭방향으로 관통하여 있고, 원통상돌기(5)에는 편평한 긴 구멍(5a)이 폭방향에 직각인 방향으로 관통하여 천설(穿設)되어 있다.
그리고, 베이스부(4)와 원통부(2)의 측부를 보강벽(6)이 연결하고, 원통부(2)의 측부와 원통부(3)의 측부를 보강벽(7)이 연결하여 일체로 형성되어 있다.
이 예비성형체(1)의 좌우측면을 상하로 하여 도 2에 도시한 바와 같이 하형(8)과 상형(9)의 사이에 끼도록 한다.
하형(8)과 상형(9)은, 원통부(2)와 원통부(3)의 원형개구를 막아 내부공간(2a, 3a)을 폐쇄한다.
상형(9)에는 내부공간(2a, 3a)를 향하여 천설된 주입구멍(9a, 9b)이 설치되어 있고, 이 주입구멍(9a, 9b)으로 각 내부공간(2a, 3a)에 발포우렌탄 수지와 발포재를 주입한다(도 3 참조).
발포우레탄 수지와 발포재는 형내에서 각 내부공간(2a, 3a)내부 전체에 발포되고 성형되어, 원주상의 내압발생부재(12, 13)를 형성한다.
내압발생부재(12, 13)는 발포성형되기 때문에, 원통부(2, 3)의 내주면에 밀착되어 있다.
이렇게 하여, 내부공간(2a, 3a)에 내압발생부재(12, 13)가 삽입된 예비성형체(1)에 대하여 외력을 가하여 압축하고 내피로변형 처리를 행한다.
도 4의 단면도에 도시한 바와 같이, 베이스부(4)의 저면을 벽면(W)에 대고 압압판(P)을 원통상돌기(5)의 편평한 긴구멍(5a)에 관통시켜 요동되도록 하여 벽면(W)에 근접시켜 예비성형체(1)를 소정시간 압축한다.
예비성형체(1)는 압축되어 변형되고, 분자구조가 배향되면, 영구변형을 이루고, 외력을 해제하여도 예비성형체(1)는 도 5에 도시한 바와 같이, 변형된 스프링 본체(11)로 되고, 마찬가지로 변형된 내압발생부재(12, 13)와 일체의 수지스프링(10)이 제조된다.
완전한 원형을 하고 있는 원통부(2, 3)는, 직경방향으로 압축되어 변형 타원형상을 이루고 있고, 내부에 삽입된 내압발생부재(12, 13)도 내주면에의 밀착성이 확보되어 있는 상태에서 같은 형태로 변형된다.
이렇게 예비성형체(1)를 미리 압축하여 영구변형부의 분자구조를 배향시킴으로써, 내피로변형성을 향상시킬 수 있다.
이러한 수지스프링(10)은, 스쿠터형 자동이륜차의 전륜 현가장치에 사용된다.
도 6은 동 전륜 현가장치에 수지스프링(10)을 이용한 감쇄력 발생기구를 도시한 단면도이다.
프론트 포크(30)의 하단에 링크부재인 요동암(31)이 피벗암볼트(33)에 의해 자유롭게 요동되도록 추지(樞支)되어 있다.
이 요동암(31)의 자유단에 차축(34)을 끼워서 전륜이 축지지된다.
프론트 포크(30)는, 앞벽과 그 양측벽으로 단면이 コ자 형태를 하고 있고, 하단부의 좌우측벽에 볼트구멍을 갖고, 상기 볼트구멍에 맞춰서 요동암(31)의 기단(基端) 피벗부(31a)가 부시(35)를 사이에 끼워서 양측벽 사이에 끼워 맞춘 피벗암볼트(33)에 의해 관통 축지지된다.
요동암(31)의 기단 피벗부(31a)는, 양측이 확경(擴經)된 원통상을 이루고 있고, 상기 원통 외주면에서 원심방향에 판상의 레버(32)가 연장되어 일체로 형성되어 있다.
요동암(31)이 기단 피벗부(31a) 보다 후방으로 연장돌출되어 있는 경우, 그 레버(32)는 요동암(31)과 약 60°의 각도로 비스듬히 상측으로 연장되어 있고, 따라서 프론트 포크(30)과 요동암(31)과의 사이에 연장돌출되어 있다.
프론트 포크(30)의 하단에 추지된 요동암(31)의 기단 피벗부(31a)의 상방에 인접하여 부채꼴의 케이스(36)가 프론트 포크(30)에 끼워 맞춰져 고정 부착되어 있다.
케이스(36)는 하면만이 개방된 상자이고, 케이스(36) 내에 상기 수지스프링(10)이 수용된다.
요동암(31)과 일체의 레버(32)가 수지스프링(10)의 원통상돌기(5)의 긴구멍(5a)에 관통하도록 하고, 레버(32)의 단면에 와셔(37)를 끼우고 나사(38)를 나사결합하여 레버(32)에 수지스프링(10)의 원통상돌기(5)가 고정되도록 하여, 레버(32)부분과 함께 수지스프링(10)을 케이스(36) 내에 끼워 넣는다.
그리고, 수지스프링(10)의 베이스부(4)의 긴 구멍(4a)에 관통된 계지편(39)의 양단을 케이스(36)에 대응하여 설치된 긴 구멍에 계지시켜 수지스프링(10)의 베이스부(4)를 고정한다.
수지스프링(10)의 후부 원통상돌기(5)의 단부는 케이스(36)의 후벽에 접하여 있다.
즉, 수지스프링(10)은, 그 전단부가 계지편(39)에 의해 관통 계지되어 위치결정이 되고, 후부가 레버(32)에 의해 원통상돌기(5)의 긴구멍(5a)에 끼워 넣어지고, 케이스(36)와 레버(32)와의 사이에 끼워져 있다.
지면의 요철을 전륜이 받는다든지, 브레이크 시에 하중이 더해진다든지 하여 요동암(31)이 요동하면, 도 6에 실선으로 나타낸 상태에서 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 요동암(31) 및 이것과 일체의 레버(32)는 요동하고, 레버(32)는 수지스프링(10)을 전방의 프론트 포크(30) 측에 압압(押壓)하여 탄성 변형시킨다.
스프링 본체(11)의 내부에 삽입된 내압발생부재(12, 13)도, 압축되어 내압을 발생시키며 반발한다.
이 경우의 탄성특성은, 상기 압축공정을 거쳐 영구변형된 상태에서 하중을 가하여 변위시켜 가면, 충분한 변위량이 확보되고, 그후 하중이 가볍게 되어 가면, 히스테리시스를 하여 원래의 상태로 되돌아 오고, 큰 변위를 확보하여 충분한 에너지흡수를 할 수 있다.
또한, 수지스프링(10)은, 예비성형체(1)에 미리 압축하여 변형부의 분자구조를 배향시켜 내피로변형 처리를 행함과 더불어, 스프링 본체(11)의 내부공간에 내압발생부재(12, 13)가 삽입되고, 내압발생부재가 없는 수지스프링에 비해 크리프량이 감소하기 때문에, 내피로변형성이 대폭으로 향상되어 있다.
그리고, 상기한 바와 같이 내압발생부재(12, 13)는, 스프링 본체(11)의 원통부(2, 3)의 내주면에 밀착하여 있고, 사용에 의해 스프링 본체(11)가 탄성변형을 반복하여도 내압발생부재(12, 13)와의 사이에 엇갈림이 생기는 일이 없고, 하중특성이 안정됨과 아울러, 내구열화를 감소시킬 수 있다.
다음으로, 별도의 실시의 형태로서는, 일래스토머의 예비성형체를 성형할 때에, 내압발생부재도 일체로 성형하여도 좋고, 예비성형체의 내부공간에서 성형되는 내압발생부재는 예비성형체에 밀착되어 있고, 그 후의 압축에 의해서도 밀착성은 확보되기 때문에, 사용에 의해 탄성변형을 반복하여도 양자간에 엇갈림이 생기는 일이 없고, 하중특성을 안정화할 수 있다.
이 예비성형체를 내압발행부재와 함께 일체성형할 때에, 예비성형체와 내압발생부재에 경사기능을 갖게 하여 일체성형하기 때문에, 압축공정을 거쳐 제조된 수지스프링에는, 성질이 갑자기 변화하는 경계면이 생기지 않는다.
따라서, 응력의 집중 등에 의한 균열 등이 좀처럼 발생하지 않는 수지스프링을 얻을 수 있다.
게다가 별도의 실시의 형태로서는, 우선 내부공간을 갖는 일래스토머의 예비성형체를 성형하고, 여기에 내압발생부재를 삽입하지 않고, 상기 예비성형체를 압축하여 영구변형부의 분자구조를 배향시켜 내피로변형 처리를 행한다.
그리고, 이 압축공정으로 내피로변형 처리를 행한 스프링 본체를 금형의 일부로 하여 내압발생용 수지를 충전성형한다.
스프링 본체의 내부공간에 내압발생 수지를 충전하여 성형하였기 때문에, 스프링 본체와 내압발생용 수지와의 높은 밀착성을 확보할 수 있고, 사용에 의해 탄성변형이 반복되어도 스프링 본체와 내압발생부재와의 사이에 엇갈림이 생기지 않고, 안정된 하중특성을 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 내압발생부재를 내포하는 수지스프링의 제조방법에 있어서,
    내부공간을 갖는 일래스토머의 예비성형체를 성형하는 예비성형공정과,
    상기 예비성형체의 내부공간에 내압발생부재를 삽입하는 삽입공정과,
    상기 내압발생부재가 삽입된 예비성형체에 외력을 가하여 영구변형을 발생시켜 영구변형부의 분자구조를 배향시키는 압축공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수지스프링의 제조방법.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 삽입공정은, 상기 예비성형체의 내부공간에 내압발생용 수지를 주형하는 공정인 것을 특징으로 하는 수지스프링의 제조방법.
  3. 내압발생부재를 내포하는 수지스프링의 제조방법에 있어서,
    일래스토머의 예비성형체를 내압발생부재와 함께 일체성형하는 예비일체성형과,
    상기 일체성형된 예비성형체에 외력을 가하여 영구변형을 발생시켜 영구변형부의 분자구조를 배향시키는 압축공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수지스프링의 제조방법.
  4. 청구항3에 있어서,
    상기 예비 일체성형공정은, 상기 예비성형체와 내압발생부재에 경사기능을 갖게하여 일체성형하는 것을 특징으로 하는 수지스프링의 제조방법.
  5. 내압발생부재를 내포하는 수지스프링의 제조방법에 있어서,
    내부공간을 갖는 일래스토머의 예비성형체를 성형하는 예비성형공정과,
    상기 예비성형체에 외력을 가하여 영구변형을 발생시켜서 영구변형부의 분자구조를 배향시키는 압축공정과,
    상기 영구변형부의 분자구조를 배향시킨 스프링 본체의 내부공간에 내압발생용 수지를 충전하여 스프링 본체를 금형의 일부로하여 상기 내압발생용 수지를 성형하는 충전성형공정으로 이루어진 것을 특징으로하는 수지스프링의 제조방법.
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