KR20130079765A - 에어스프링 벨로우즈 제조 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 에어스프링 벨로우즈 제조 공법은 원단상태의 고무와 코드사가 압출롤러공법으로 고무시트(30)와 코드(40)로 각각 제조된 후, AP(Axial ply)타입 코드레이어를 갖도록 코드(40)를 고무시트(30)의 사이에 이격간격(La)으로 배열한 상태에서 사출 성형하여 한쪽면으로 만곡진 파형형상을 갖는 기어시트로 제조한 다음, 2개의 기어시트(50,60)의 만곡진 파형형상이 서로 교합되도록 포개어 롤러가압으로 1차 벨로우즈(70)로 제조한 후, 1차 벨로우즈를 이용해 가황처리한 실제적인 벨로우즈로 완성함으로써, 제조공정시 발생될 수 있는 코드(40) 간 겹침이 미연에 방지되고, AP(Axial ply)코드레이어로 코드 압축피로도 회피되는 특징을 갖는다.

Description

에어스프링 벨로우즈 제조 공법{Air Spring Bellows Manufacturing Method}

본 발명은 에어스프링 벨로우즈에 관한 것으로, 특히 코드간 넓은 간격을 형성할 수 있는 제조공정으로 코드 겹침이 미연에 방지될 수 있고 동시에 AP(Axial ply)코드레이어로 코드 압축피로도 회피될 수 있는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법에 관한 것이다.

일반적으로 차량 현가를 이루는 에어스프링에는 충진된 공기압을 유지함으로써 스프링 기능을 하는 벨로우즈가 적용된다.

통상, 벨로우즈는 에어슬리브로도 칭한다.

이러한 벨로우즈는 스프링으로 작용하는 특성으로 인해 다양한 외부 환경과 주행여건에 적절하게 대응할 수 있는 한계공기를 유지할 수 있어야 하고, 또한 차고제어를 비롯한 다양한 주행조건에 맞춰 적절히 조절되는 공기압을 유지할 수 있어야 한다.

도 3은 상기와 같은 스프링과 공기압 작용을 충족하는 벨로우즈를 갖춘 에어스프링의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 에어스프링(1)의 상부부위로는 공기압을 갖춘 벨로우즈(2)가 결합되고, 상기 벨로우즈(2)는 외측시트레이어(4)와 내측시트레이어(5)의 사이에서 층을 이루는 코드레이어(6)로 구성된 벨로우즈시트(3)를 이용해 제조된다.

상기 벨로우즈시트(3)는 특징적인 단면배열구조를 갖는 제조공법에 따라 제조되며, 이러한 제조공법중 압출롤러공법인 카렌다공법(Calendering)은 코드지(Cords-sheet)를 감아 CP(Cross ply)배열형상을 갖는데 반해, 직조공법인 디렉트와인딩(Direct-Winding)공법은 CP(Cross ply)배열형상이나 또는 AP(Axial ply)배열형상을 갖게 된다.

이러한 제조공법으로 제조된 벨로우즈시트(3)는 벨로우즈(2)의 형상으로 성형되어 적정한 공기압을 갖춤으로써, 에어스프링(1)과 함께 구성되어 스프링 작용을 구현하게 된다.

국내특허공개 10-1997-0020402(1997.05.28).

하지만, 상기와 같은 제조공법은 각각 고유한 장점과 함께 고유한 취약함도 동시에 갖게 된다.

일례로, 도 4(가)는 카렌다공법(Calendering)으로 제조된 CP(Cross ply)타입 코드레이어(6)로서, 도시된 바와 같이 코드레이어(6)는 외측보강사(9)를 갖는 외측코드(7)와 내측보강사(10)를 갖는 내측코드(8)로 구성되고, 외측코드(7)와 내측코드(8)는 서로 엇갈리면서 겹쳐짐을 알 수 있다.

그러나, 카렌다공법(Calendering)에서는 도 4(나)와 같이 외측코드(7)와 내측코드(8)가 정상적인 균일배열(A)에 비해 불량상태인 겹침배열(Aa,Ab)로 제조되거나, 또는 도 4(다)와 같이 외측보강사(9)나 내측보강사(10)가 겹침배열(B)로 제조될 위험성이 높다는 한계를 갖는 방식임도 알 수 있다.

이러한 겹침배열(Aa,Ab,B)은 감아 성형하는 카렌다공법(Calendering)으로 인해 기인될 수밖에 없다.

또한, 도 5는 직조공법인 디렉트와인딩(Direct-Winding)공법으로 제조된 CP(Cross ply)타입 코드레이어(6)로서, 도시된 바와 같이 외측코드(7)에는 인장력(Fi)이 작용하고, 외측코드(7)와 서로 엇갈리면서 겹쳐진 내측코드(8)에는 압축력(Fp)이 각각 작용됨을 알 수 있다.

이와 같이 코드레이어(6)는 고무층(C)을 사이에 두고 서로 반하는 인장력(Fi)과 압축력(Fp)의 작용으로 인해 물성 및 내구성 저하를 유발하게 되고, 이로 인해 벨로우즈의 물성약화가 촉진됨으로써 성능저하를 가중시키는 핀홀 생성의 원인으로 작용될 수밖에 없다.

한편, 도 6은 직조공법인 디렉트와인딩(Direct-Winding)공법으로 제조된AP(Axial ply)타입 코드레이어(6)로서, 도시된 바와 같이 코드레이어(6)는 1개의 코드(20)로 인해 외력작용시 외력방향으로 만 움직이는 것을 알 수 있다.

이러한 한쪽 방향의 움직임은 인장력(Fi)이 집중되는 집중변형구간(D)을 형성하게 되고, 이로 인해 벨로우즈는 물성약화가 촉진될 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 고무시트사이로 배열된 코드의 간격을 넓게 형성함으로써 제조공정시 발생될 수 있는 코드 간 겹침이 미연에 방지되고, 코드가 AP(Axial ply)코드레이어를 형성함으로써 코드 압축피로도 회피될 수 있는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어스프링 벨로우즈 제조 공법은 원단상태의 고무와 코드사가 압출롤러공법으로 벨로우즈 제조를 위한 고무시트와 코드로 각각 제조되는 원단가공단계;

상기 코드를 상기 고무시트와 또 다른 상기 고무시트사이에서 서로 간격을 두고 일렬로 놓아 AP(Axial ply)타입 코드레이어 상태로 준비하고, 준비된 상태에서 상기 고무시트와 또 다른 상기 고무시트를 눌러 서로 일체화되도록 사출 성형하고, 일체화된 고무시트의 한쪽면으로 만곡진 파형형상을 갖는 기어시트로 제조되는 기어시트제조단계;

를 포함해 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 코드는 고무와 동일 계열로 RFL수지 코팅된다.

상기 기어시트제조단계에서 상기 고무시트에는 접착제가 도포된다.

상기 기어시트제조단계에서 상기 코드의 일렬 배열된 이격간격은 상기 코드의 직경에 따라 결정된다.

상기 이격간격은 상기 코드의 직경과 같거나 상기 코드의 직경보다 다소 크게 적용된다.

상기 기어시트제조단계후에는, 상기 기어시트의 만곡진 파형형상과 또 다른 상기 기어시트의 만곡진 파형형상이 서로 교합되도록 포개준 후, 롤러를 이용한 가압으로 일체화함으로써 1차 벨로우즈로 제조되는 벨로우즈초기단계;

상기 1차 벨로우즈를 실린더에 감아 실린더 형상의 2차 벨로우즈로 제조되는 벨로우즈중간단계;

상기 2차 벨로우즈의 외관을 정리한 후, 실린더장치로 이용해 실제적인 벨로우즈 형상 및 구조가 동일한 3차 벨로우즈로 제조되는 벨로우즈마무리단계;

상기 3차 벨로우즈를 가황한 후, 실제적인 벨로우즈로 완성하는 벨로우즈완성단계;

를 포함해 수행되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 고무사이에서 코드 간격을 넓게 유지하여 제조공정시 코드 간 겹침에 의한 불량을 회피할 수 있고, 제조 후 코드간 겹침이 없는 형상유지로 코드 내구 특성을 크게 향상하고, 특히 파열압을 40bar 이상으로 높일 수 있어 동급대비 우수한 기계적 물성을 갖는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고무사이에 배열된 코드가 서로 반하는 인장력(Fi)과 압축력(Fp)을 발생시키지 않는 AP(Axial ply)코드레이어를 이룸으로써 핀홀 생성의 원인인 물성 및 내구성 저하를 예방할 수 있고, 특히 AP(Axial ply)에 의한 코드 압축피로도 회피되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에어스프링 벨로우즈 제조 공법의 흐름도이고, 도 2는 도 1에 따른 에어스프링 벨로우즈 제조 공정도이며, 도 3은 종래에 따른 에어스프링 벨로우즈의 구성도이며, 도 4내지 도 6은 종래에 따른 에어스프링 벨로우즈 제조방식에 따른 바람직하지 않은 변형상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 에어스프링 벨로우즈 제조 공법의 흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, S10은 벨로우즈용 벨로우즈시트(3)를 제조하기 위한 원단상태의 고무와 코드사로부터 고무시트와 코드를 준비하는 공정으로서, 상기 고무시트와 코드의 제조는 카렌다장치(Calender)를 이용한 압출롤러공법으로 만들어진다.

S10에 관련된 고무시트와 코드의 압출롤러공법은 도 2(가)에 도시되며, 도시된 바와 같이 고무시트(30)가 카렌다장치를 이용해 제조되고 더불어 코드(40)도 카렌다장치를 이용해 제조됨을 알 수 있다.

이때, 카렌다의 토출속도는 약 10m/m를 적용함으로써 종래의 제조방법에 비해 상대적으로 감속된 속도를 유지하여 준다.

이어, S20은 제조된 고무시트(30)와 코드(40)를 서로 합쳐 기어시트로 제조하는 공정으로서, 이 공정을 거침으로써 고무시트(30)와 코드(40)는 서로 합쳐져 한쪽면으로 만곡진 파형형상을 갖는 기어시트로 제조된다.

S20에 관련된 기어시트공법은 도 2(나)에 도시되며, 도시된 바와 같이 고무시트(30)의 사이에 코드(40)를 위치시킨 후 익스트루딩(Extruding)장치를 이용해 사출 성형함으로써 제1기어시트(50)가 제조된다.

이때, 상기 코드(40)는 고무시트(30)에 대한 접착력을 위해 고무와 동일 계열로 RFL수지 코팅되며, 이러한 코드(40)의 RFL수지 코팅은 코드사에서 코드로 제조할 때 처리될 수 있다.

또한, 상기 고무시트(30)에도 코드(40)와 접착력을 위해 접착제를 도포할 수 있다.

상기 제1기어시트(50)는 2개 부분이 합쳐져 일체화됨으로써 매끄러운 한쪽면의 반대쪽 면에 만곡진 파형형상을 이루는 고무시트(30)와, 고무시트(30)의 내부에서 일정한 이격간격(La)으로 AP(Axial ply)타입 코드레이어를 형성한 코드(40)로 이루어진다.

여기서, 상기 이격간격(La)은 코드(40)의 직경과 같거나 또는 코드(40)의 직경보다 다소 크게 유지하여 준다.

그러므로, 상기 이격간격(La)은 직조공법인 디렉트와인딩(Direct-Winding)공법으로 제조되어 AP(Axial ply)타입 코드레이어를 이루는 코드 간격에 비해 상대적으로 더 넓은 간격으로 형성된다.

상기 제1기어시트(50)와 동일한 형상을 갖는 다른 기어시트를 제2기어시트(60)로 칭하며, 상기 제1기어시트(50)와 제2기어시트(60)는 AP(Axial ply)타입 코드레이어를 형성한다.

S30은 제1기어시트(50)와 제2기어시트(60)를 서로 합쳐줌으로써 일체화된 2겹의 라미나 레이어(Laminar Layer)를 갖는 상태로 만들어진다.

S30에 관련된 라미나 레이어 공법은 도 2(다)에 도시되며, 도시된 바와 같이 동일한 형상의 제1기어시트(50)와 제2기어시트(60)의 만곡진 파형형상이 서로 교합된 상태가 되도록 서로 포개준 후, 롤러를 이용한 가압으로 서로 포개진 제1기어시트(50)와 제2기어시트(60)를 일체화된 상태로 만들어 준다.

상기 제1기어시트(50)와 제2기어시트(60)가 일체화되면, 제1기어시트(50)의 코드(40)와 제2기어시트(60)의 코드(40)는 코드간 간격인 이격간격(La)사이로 각각 위치됨으로써 조밀한 간격으로 코드(40)가 배열되어진다.

이러한 조밀한 간격으로 배열된 코드(40)는 AP(Axial ply)타입 코드레이어를 형성하며, 이를 1차 벨로우즈(70)로 칭한다.

S40은 1차 벨로우즈(70)를 실린더 타입으로 만들어 줌으로써 에어스프링(1)에 적용되어 공기압을 형성하는 실제적인 벨로우즈 형상으로 제조하는 공정이다.

S40에 관련된 실린더 형상공법은 도 2(라)에 도시되며, 도시된 바와 같이 실린더 형상물을 이용해 1차 벨로우즈(70)를 감아줌으로써 원형구조로 간단하게 제조될 수 있다.

상기와 같이 실린더 형상으로 제조된 벨로우즈는 2차 벨로우즈(80)로 칭하며, 이 경우도 제1기어시트(50)의 코드(40)와 제2기어시트(60)의 코드(40)는 코드간 간격인 이격간격(La)사이로 각각 위치됨으로써 조밀한 간격이 유지되며, AP(Axial ply)타입 코드레이어를 유지한다.

S50은 실린더 타입의 2차 벨로우즈(80)를 커팅하고, 이를 실제적인 벨로우즈 형상 및 구조와 동일하게 만들어주는 성형공정이다.

S50에 관련된 벨로우즈 성형공법은 도 2(마)에 도시되며, 도시된 바와 같이 2차 벨로우즈(80)를 안착하고 내부공간으로 삽입되는 장치를 이용함으로써 단순한 실린더 형상의 2차 벨로우즈(80)를 단차지고 굴곡져 실제적인 벨로우즈 형상 및 구조와 동일한 3차 벨로우즈(90)로 만들어진다.

이러한 3차 벨로우즈(90)도 이격간격(La)사이로 각각 위치된 코드(40)로 조밀한 배열과 AP(Axial ply)타입 코드레이어를 유지한다.

S60은 3차 벨로우즈(90)를 가황(Vulcanization)함으로써, 에어스프링(1)에 장착되어 완충 및 흡수작용을 하고 동시에 공기압을 이용한 레벨링 기능도 구현되는 실제적인 벨로우즈로 제조하는 공정이다.

S60에 관련된 벨로우즈 가황공법은 도 2(바)에 도시되며, 도시된 바와 같이 가황장치를 이용해 가류함으로써 실제적인 벨로우즈(100)로 완성됨을 알 수 있다.

이때, 가류조건은 155℃ x 17kg_f/㎠ x 15분을 적용하지만, 필요에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

상기 벨로우즈(100)는 일체화된 2겹의 라미나 레이어(Laminar Layer)를 갖는 상태이고, 이격간격(La)사이로 각각 위치된 코드(40)로 조밀한 배열과 AP(Axial ply)타입 코드레이어를 유지한다.

S70은 벨로우즈(100)의 육안검사를 통해 벨로우즈 제조 전 공정을 마무리하는 단계로서, 이에 관련된 벨로우즈 마무리공정은 도 2(사)와 같이 작업자의 육안 검사를 거쳐 도 2(아)와 같이 합격된 제품으로 완성됨으로써 완료되어진다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에어스프링 벨로우즈 제조 공법은 원단상태의 고무와 코드사가 압출롤러공법으로 고무시트(30)와 코드(40)로 각각 제조된 후, AP(Axial ply)타입 코드레이어를 갖도록 코드(40)를 고무시트(30)의 사이에 이격간격(La)으로 배열한 상태에서 사출 성형하여 한쪽면으로 만곡진 파형형상을 갖는 기어시트로 제조한 다음, 2개의 기어시트(50,60)의 만곡진 파형형상이 서로 교합되도록 포개어 롤러가압으로 1차 벨로우즈(70)로 제조한 후, 1차 벨로우즈를 이용해 가황처리한 실제적인 벨로우즈로 완성함으로써, 제조공정시 발생될 수 있는 코드(40) 간 겹침이 미연에 방지되고, AP(Axial ply)코드레이어로 코드 압축피로도 회피될 수 있다.

1 : 에어스프링 2,100 : 벨로우즈
3 : 벨로우즈시트 4 : 외측시트레이어
5 : 내측시트레이어 6 : 코드레이어
7 : 외측코드 8 : 내측코드
9 : 외측보강사 10 : 내측보강사
20,40 : 코드 30 : 고무시트
50 : 제1기어시트 60 : 제2기어시트
70 : 1차 벨로우즈 80 : 2차 벨로우즈
90 : 3차 벨로우즈

Claims (6)

1. 원단상태의 고무와 코드사가 압출롤러공법으로 벨로우즈 제조를 위한 고무시트와 코드로 각각 제조되는 원단가공단계;
   상기 코드를 상기 고무시트와 또 다른 상기 고무시트사이에서 서로 간격을 두고 일렬로 놓아 AP(Axial ply)타입 코드레이어 상태로 준비하고, 준비된 상태에서 상기 고무시트와 또 다른 상기 고무시트를 눌러 서로 일체화되도록 사출 성형하고, 일체화된 고무시트의 한쪽면으로 만곡진 파형형상을 갖는 기어시트로 제조되는 기어시트제조단계;
   를 포함해 수행되는 것을 특징으로 하는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 코드는 고무와 동일 계열로 RFL수지 코팅되는 것을 특징으로 하는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 기어시트제조단계에서 상기 고무시트에는 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 기어시트제조단계에서 상기 코드의 일렬 배열된 이격간격은 상기 코드의 직경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 이격간격은 상기 코드의 직경과 같거나 상기 코드의 직경보다 다소 큰 것을 특징으로 하는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 기어시트제조단계후에는, 상기 기어시트의 만곡진 파형형상과 또 다른 상기 기어시트의 만곡진 파형형상이 서로 교합되도록 포개준 후, 롤러를 이용한 가압으로 일체화함으로써 1차 벨로우즈로 제조되는 벨로우즈초기단계;
   상기 1차 벨로우즈를 실린더에 감아 실린더 형상의 2차 벨로우즈로 제조되는 벨로우즈중간단계;
   상기 2차 벨로우즈의 외관을 갈무리한 후, 실린더장치를 이용해 실제적인 벨로우즈 형상 및 구조가 동일한 3차 벨로우즈로 제조되는 벨로우즈마무리단계;
   상기 3차 벨로우즈를 가황한 후, 실제적인 벨로우즈로 완성하는 벨로우즈완성단계;
   를 포함해 수행되는 것을 특징으로 하는 에어스프링 벨로우즈 제조 공법.

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