KR20130029806A - 코일 용수철 - Google Patents

Abstract

좌권부(12)와, 유효부(11)와, 좌권부(12)와의 사이에 형성된 입상부(13)를 가지고, 입상부(13)의 피치각을 θ1, 유효부(11)의 피치각을 θ2라 했을 때, 적어도 한편의 입상부(13)에 대하여 피치각 θ1>피치각 θ2이 성립하도록 입상부(13)가 형성되는 코일 용수철이다.

Description

코일 용수철{COIL SPRING}

본 발명은, 코일 용수철에 관한 것으로, 특히, 크롤러(crawler) 주행체의 트럭 스프링으로써 특히 매우 적합하게 사용되는 오픈 엔드형의 코일 용수철에 관한 것이다.

유압 삽(shovel) 등이 장비되는 크롤러 주행체에서, 유도 고리를 탄성 지지하여 완충 기능을 발휘하는 트럭 스프링으로서 전체의 일부 감긴 부분에 대해 토사 등이 씹어 삽입되는 것을 방지할 수 있는 치입 방지 부분이 되도록, 다른 감긴 부분에 대해서 용수철 피치를 다르게 한 것을 특징으로 하는 트럭 스프링이 있다(특개2006-044561호 공보).

상기 트럭 스프링은, 자유 상태로 단부와 1권목(卷目) 부분과의 사이에 틈새가 있는 오픈 엔드형 코일 용수철이기도 하다.

그러나, 종래의 오픈 엔드형 코일 용수철은, 용수철 단부와 1권목 부분과의 사이의 틈새가 충분하지 않기 때문에, 선재(線材)를 권회 후, 숏 피닝(shot peening) 처리를 가했을 때에, 쇼트가 맞지 않는 개소가 생기거나 사용 중에 프레팅(fretting)이나 이음이 생기거나 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 확실한 숏 피닝(shot peening) 처리를 가할 수 있어 사용 중에 프레팅(fretting)이나 이음이 생기지 않고, 또한, 근래의 환경 문제에 대응하여 자원 절약으로 경량화된 오픈 엔드형의 코일 용수철을 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 제1항 기재의 발명은, 코일축방향의 하중이 더해졌을 때 용수철로서 기능하는 유효부와, 상기 유효부의 양단에 형성된 좌권부(座卷部)와, 상기 유효부와 좌권부와의 사이에 형성된 입상부(立上部)를 갖고, 입상부의 피치각을 θ1, 유효부의 피치각을 θ2라 했을 때, 적어도 한쪽의 입상부에 대하여,

피치각 θ1>피치각 θ2

이 성립하도록 상기 입상부(1)가 형성되어 있는 코일 용수철에 관한 것이다.

청구항 제1항에 의하면, 상기 좌권부와 상기 입상부를 포함한 1권목(卷目) 부분과의 틈새가, 종래의 오픈 엔드형 코일 용수철보다 크게 잡히기 위해, 숏 피닝(shot peening) 처리를 가했을 때 쇼트의 맞는 방법이 불충분한 개소가 생기는 것이 없다. 게다가 사용 최대 하중시에도 상기 좌권부와 상기 입상부와의 접촉이 없기 때문에, 사용 중에 프레팅(fretting)이나 이음이 생기는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 코일 용수철이 제공된다.

청구항 제2항 기재의 발명은, 상기 코일 용수철을 형성하는 선재(線材)에 대해 좌권부를 형성하는 부분은, 선재의 권회방향으로 직교하는 방향의 치수가 말단을 향해 축소하는 테이퍼부이고, 또한, 상기 테이퍼부의 단면에 있어서의 선재의 폭을 w, 두께를 t라 했을 때,

1<w/t≤1.6

인 청구항 제1항 기재의 코일 용수철에 관한 것이다.

좌권부가 테이퍼부로 되어 있는 코일 용수철에서, 단면의 w/t가 1이하의 경우는 좌권부가 불안정하게 되고, 단면의 w/t가 1.6을 넘으면 좌권부의 강성이 저하되어, 어느 경우도 코일 용수철이 넘어지기 쉬워지지만, 청구항 제2항의 코일 용수철에 대해서는, 단면의 w/t가 1<w/t≤1.6의 관계에 있기 때문에, 좌권부의 코일축방향의 강성이 높은 코일 용수철이 제공된다.

청구항 제3항 기재의 코일 용수철은, 상기 테이퍼부가 0.5회 감김 이상 0.6회 감김 이하로 되어 있는 청구항 제1항 또는 제2항 기재의 코일 용수철에 관한 것이다.

오픈 엔드형 코일 용수철이 넘어지지 않기 위해서는, 테이퍼부의 길이는 0.5회 감김 이상 필요하지만, 테이퍼부가 입상부까지 다다르면 거기로부터 파손되는 위험성이 있으므로, 테이퍼부의 길이는 0.6회 감김 이하인 것이 바람직하다. 청구항 제3항의 발명에서는, 테이퍼부의 길이를 0.5회 감김 이상 0.6회 감김 이하로 하고 있기 때문에, 넘어지는 것을 방지할 수 있으며, 경량인 코일 용수철이 제공된다.

청구항 제4항은, 상기 좌권부의 적어도 한쪽이 피그 테일(pig tail) 감김으로 되어 있는 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 기재의 코일 용수철에 관한 것이다.

청구항 제4항에 의하면, 좌권부를 피그 테일 감김으로 하는 것으로써 피그 테일 감김으로 된 좌권부와 상기 좌권부에 인접하는 1권목 부분과의 틈새가 접촉하기 어려운 코일 용수철이 제공된다.

이상 설명한 것처럼 본 발명에 의하면, 확실한 숏 피닝(shot peening) 처리를 가할 수 있고, 또한, 사용 중에 프레팅(fretting)이나 이음이 생기지 않고, 자원 절약으로 경량화된 오픈 엔드형의 코일 용수철이 제공된다.

도 1은 실시형태 1에 관한 코일 용수철의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 실시형태 1에 관한 코일 용수철에 대해 한쪽 편의 좌권부를 피그 테일(pig tail) 감김으로 한 다음 입상부를 형성한 예에 따른 구성을 나타내는 측면도이다.
도 3은 실시형태 1의 코일 용수철을 형성하는 선재의 테이퍼부의 구성을 나타내는 측면도 및 단면도이다.
도 4는 실시형태 1와 관한 코일 용수철의 단면도이다.
도 5는 실시형태 1와 관한 코일 용수철을 코일 축을 따라 압축한 것을 나타내는 측면도이다.
도 6은 종래의 오픈 엔드형의 코일 용수철의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 코일 용수철을 코일 축으로 압축한 것을 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 6의 코일 용수철을 형성하는 선재의 테이퍼부의 구성을 나타내는 측면도 및 단면도이다.
도 9는 도 6의 코일 용수철의 단면도이다.

1. 실시형태 1

본 발명에 따른 코일 용수철의 일례에 대해 이하에서 설명한다.

실시형태 1에 관한 코일 용수철(1)은, 오픈 엔드형의 코일 용수철이며, 선재(線材)(W)를 코일 모양으로 감아 돌려 형성된 코일 용수철이며, 도 1에 도시한 바와 같이, 코일축 방향으로 하중을 더했을 때에 용수철로서 기능하는 유효부(11)와, 유효부(11)의 양단에 대해 선재(W)를 피치각 0으로 링 모양에 감아 돌려 형성된 좌권부(座卷部)(12)와, 좌권부(12)로부터 유효부(11)를 향하여 선재가 일어서는 입상부(立上部)(13)를 가진다.

입상부(13)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 양쪽 모두의 좌권부(12)에 설치되어 있을 수 있고, 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 한 쪽의 좌권부(12)에만 설치되어 있을 수 있다.

입상부(13)와 유효부(11)란, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 입상부(13)의 피치각을 θ1, 유효부(11)의 피치각을 θ2라 하면, 피치각 θ1>피치각 θ2의 관계가 성립되도록 형성되고 있다.

선재(W)에 대해 좌권부(12)로 여겨지는 부분인 테이퍼부(14)는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 코일축 방향에 따른 치수가 단면(15)을 향해 축소하는 테이퍼 형상으로 되어 있다. 그리고 테이퍼부(14)의 단면(15)에 대해서는, 선재(W)의 폭 w과 두께 t와의 비 w/t가, 1<w/t≤1.6의 범위가 되도록 테이퍼 가공되어 있다.

테이퍼부(14)는, 0.5회 감김 이상 0.6회 감김 이하에 상당하는 길이로 되어 있다.

도 4에 코일 용수철(1)의 단면을 나타내도록, 좌권부(12)도 또한 0.5회 감김 이상 0.6회 감김 이하로 되며, 좌권부(12)에 입상부(13)를 더해도 1회 감김 이하로 되어 있다. 단, 테이퍼부(14)가 좌권부(12)를 넘어 입상부(13)까지 다다르면 거기로부터 파손하는 위험성이 있으므로, 테이퍼부(14)의 길이는 좌권부(12)의 길이보다 짧게 되어 테이퍼부(14)가 입상부(13)까지 다다르지 않게 된다.

선재(W)의 굵기는, 코일 용수철(1)의 용도에 따라 적당하게 결정할 수 있다. 예를 들면, 트럭 스프링과 같은 건설기계용의 코일 용수철이면, 선재(W)의 직경은 25mm~90mm 정도가 바람직하다.

실시형태 1의 코일 용수철(1)에 코일축 방향의 하중을 더해 압축한 것을 도 5에 도시하였다. 한편, 입상부(13)의 피치각 θ1가 유효부(11)의 피치각 θ2보다 작은 종래의 오픈 엔드형의 코일 용수철(100)을 도 6에, 코일 용수철(100)에 코일축 방향의 하중을 더해 압축한 것을 도 7에 도시하였다.

도 5에 도시한 바와 같이, 실시형태 1의 코일 용수철(1)에서는, 유효부(11)가 실질적으로 서로 접촉하는 상태까지 압축한 상태에서도, 좌권부(12)와 입상부(13)와의 사이에는 틈새가 존재한다. 이에 반해, 코일 용수철(100)에 대해서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 유효부(11)가 충분히 압축되기 전에 좌권부(12)와 입상부(13)가 접촉한다.

따라서, 실시형태 1의 코일 용수철(1)에서는, 좌권부(12)가 입상부(13)에 접촉하는 것에 의한 프레팅(fretting)이나 이음의 발생이 방지되는데 반해, 코일 용수철(100)에 대해서는, 유효부(11)가 하중으로 압축될 때마다 좌권부(12)가 입상부(13)에 접촉해 프레팅(fretting)이나 이음이 발생한다.

또한, 실시형태 1의 코일 용수철(1)에서는, 좌권부(12)와 입상부(13)를 포함한 1권목(卷目) 부분과의 틈새가, 종래의 오픈 엔드형의 코일 용수철(100)보다 크게 잡히므로, 고객의 요구하는 용수철 높이에 대한 코일 감김횟수를 줄일 수 있어 경량화된다.

또한, 제조시에는 확실한 숏 피닝(shot peening) 투사 및 도장이 이루어져 사용시에는 접촉면압이 저감 되고, 또한, 도막의 손상이 방지되기 때문에, 부식 파손 리스크가 큰 폭으로 저감된다.

더하여, 실시형태 1의 코일 용수철(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 선재(W)의 단면(15)의 폭 w과 두께 t와의 비가 1보다 크고 1.6이하이며, 테이퍼부의 길이를 0.5회 감김 이상 0.6회 감김 이하로 하고 있지만, 종래의 오픈 엔드형의 코일 용수철(100)에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, w/t가 1.6을 넘고 있어서 도 9에 도시한 바와 같이, 테이퍼부의 길이는 0.6회 감김을 넘고 있다. 따라서, 실시형태 1의 코일 용수철(1)에서는, 종래의 오픈 엔드형의 코일 용수철(100)과는 달리, 좌권부(12)의 코일축 방향의 강성이 높기 때문에, 좌권부(12)가 변형하기 어렵다. 따라서 안정된 용수철 특성을 얻을 수 있다.

1: 코일 용수철
11: 유효부
12: 좌권부
13: 입상부
14: 단부
15: 단면

Claims (4)

1. 코일축 방향의 하중이 더해졌을 때 용수철로서 기능하는 유효부와, 상기 유효부의 양단에 형성된 좌권부(座卷部)와, 상기 유효부와 좌권부 사이에 형성된 입상부(立上部)를 가지고,
   입상부의 피치각을 θ1, 유효부의 피치각을 θ2라 했을 때, 적어도 한쪽의 입상부에 대하여,
   피치각 θ1>피치각 θ2
   가 성립하도록 상기 입상부가 형성되는 코일 용수철.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 코일 용수철을 형성하는 선재(線材)에서의 좌권부를 형성하는 부분은, 선재의 권회방향으로 직교하는 방향의 치수가 말단을 향해 축소하는 테이퍼부로 되는 한편, 상기 테이퍼부의 단면에서의 선재의 폭을 w, 두께를 t라 했을 때,
   1<w/t≤1.6
   인 코일 용수철.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 테이퍼부는 0.5회 감김 이상 0.6회 감김 이하인 코일 용수철.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 좌권부의 적어도 한편은 피크테일(pig tail) 감김으로 되어 있는 코일 용수철.

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