KR20130118917A

KR20130118917A - 중공 코일 스프링 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130118917A
Application number: KR1020137016989A
Authority: KR
Inventors: 다카시 야지마; 겐이치로 모리노
Original assignee: 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-10-30
Also published as: JP2012117612A; CN103228374A; JP5339540B2; WO2012073786A9; WO2012073786A1; EP2647449A4; EP2647449A1; CN103228374B; US20130292890A1; KR101874137B1; US9145941B2; HUE054112T2; EP2647449B1

Abstract

내면의 부식을 방지할 수 있고, 또한 제품 외관을 양호하게 할 수 있는 중공 코일 스프링 및 그 제조 방법을 제공한다. 단부 실링 공정에서는, 스프링재(W)의 단부(Wa)의 두께부분을 가공에 의해 모아 단부(Wa)를 실링한다. 가공으로서 스피닝 가공을 행하는 것이 적절하다. 예를 들어 압착용 롤러(R)에 의해 스프링재(W)의 단부를 직경 방향 내측을 향해 가압하면서, 필요에 따라 적당히 압착용 롤러(R)를 축선 방향으로 이동시킨다. 이에 의해 스프링재(W)의 단부(Wa)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 폐색되기 때문에, 덮개 부재 등의 별도의 부재를 이용할 필요가 없다. 이러한 단부 실링 공정은, 예를 들어 내표면 처리 공정을 행한 후, 곧바로 행할 수 있다. 단부 실링 공정 후의 코일 성형 공정에서는, 스프링재(W)의 단부(Wa)를 파지하여 스프링재(W)를 로드에 감는 경우에서도, 단부(Wa)에서의 간극 형성이 방지된다.

Description

중공 코일 스프링 및 그 제조 방법{HOLLOW COIL SPRING AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 중공 코일 스프링 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히 중공 코일 스프링의 단부 실링 방법에 관한 것이다.

자동차 등의 차량의 경량화를 도모하기 위해, 스프링 부품으로서 중공 코일 스프링을 이용하는 것이 제안되어 있다(예를 들어 특허 문헌 1). 특허 문헌 1의 중공 코일 스프링은, 예를 들어 열간 정수압 압출 공정, 피삭(皮削) 공정, 압연 공정, 코일 성형 공정, 열처리 공정, 단면 연삭 공정, 표면 처리 공정, 세팅 공정, 및, 도장 공정을 순차적으로 행함으로써 제조된다. 열간 정수압 압출 공정에서는, 이음매 없는 스프링 강관을 형성하고 있다. 중공 코일 스프링에서는, 이음매 없는 스프링 강관 등의 스프링재를 이용하고 있기 때문에, 비틀림 응력 및 굽힘 응력에 대한 피로 강도의 향상을 도모할 수 있다.

일본국 특허 공개 2007-127227호 공보

그러나, 종래의 중공 코일 스프링에서는, 최종 공정에 있어서, 수지 등을 이용하여 단부를 실링하고 있기 때문에, 다음과 같은 문제가 발생할 우려가 있었다. 표면 처리 공정에서는, 중공형의 스프링재의 내면의 상처의 제거를 행하고 있어, 그 후에 즉시 실링하지 않는 경우, 그 내면에서는 부식이 발생해 버린다. 또, 도장 공정에서는, 도장액의 건조를 위해 인화 처리를 행했을 때, 스프링재의 내부가 데워져, 내면에 부착되어 있던 도장액 등의 재료가 기화하고, 단부 부근에서 액이 흘러나와 버려, 제품 외관이 손상된다.

이와 같이 중공 코일 스프링의 제조에서는, 중실 코일 스프링의 경우에는 없었던 특유의 문제가 발생할 우려가 있다.

따라서, 본 발명은, 내면의 부식을 방지할 수 있고, 또한 제품 외관을 양호하게 할 수 있는 중공 코일 스프링 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명자는, 상기 문제점을 해소하기 위해, 중공형의 스프링재의 내면에 연마 등의 표면 처리를 행하는 표면 처리 공정 후, 다른 공정을 행하기 전에, 스프링재의 양단부를 실링하는 것을 찾아내어, 각종 실링 방법에 대해 검토했다. 예를 들어, 판형상의 덮개 부재를 스프링재의 단부에 별도 설치하여, 그 덮개 부재를 단부에 용접하는 수법이나, 나사부를 가지는 덮개 부재를 스프링재의 단부에 별도 설치하여, 나사부를 스프링재의 단부에 나사 결합시키는 수법을 시도했다. 이 경우, 코일 성형 공정에 있어서, 덮개 부재를 설치한 단부를 척부에 의해 파지(把持)하여 스프링재를 로드에 감을 때, 덮개 부재가 찌그러지기 때문에, 덮개 부재와 스프링재의 단부의 사이에 간극이 형성되고, 상기 문제점이 발생했다.

이에 대해, 중공형의 스프링재의 단부의 두께부분을 가공에 의해 모아 실링하는 수법에서는, 상기 문제점이 발생하지 않는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명의 중공 코일 스프링의 제조 방법은, 중공형의 스프링재의 단부의 두께부분을 가공에 의해 모아, 단부를 실링하는 단부 실링 공정과, 단부 실링 공정 후에, 스프링재를 코일형으로 성형하는 코일 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 중공 코일 스프링의 제조 방법에서는, 예를 들어 중공형의 스프링재에 내표면 처리 공정을 행하는 경우, 그 직후에 단부 실링 공정을 행함으로써, 스프링재의 내면의 부식을 방지할 수 있다. 또, 단부 실링 공정에서는, 스프링재의 단부의 두께부분을 가공에 의해 모아 단부를 실링하고 있어, 덮개 부재 등의 별도의 부재를 이용할 필요가 없다. 따라서, 단부 실링 공정 후의 코일 성형 공정에 있어서, 스프링재의 단부를 척부에 의해 파지하여 스프링재를 로드에 감는 경우에서도, 스프링재의 단부에서의 간극 형성을 방지할 수 있고, 실링 효과를 충분히 얻을 수 있다.

또, 코일 성형 공정 후에 도장 공정을 행해도, 스프링재의 단부가 충분히 실링되어 있기 때문에, 스프링재의 내부로의 도장액 등의 침입을 방지할 수 있다. 이에 의해, 단부 부근에서의 액 흘러내림을 방지할 수 있기 때문에, 제품 외관을 양호하게 할 수 있다. 또한, 스프링재의 단부의 형상을 반구형상으로 설정할 수도 있기 때문에, 단부에는 각부(角部)가 형성되지 않아, 설계상 유리해진다. 게다가, 단부의 응력적 내압 강도가 증가하므로, 척 등으로 단부를 유지했을 때에 찌그러지는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이 중공 코일 스프링의 제조에서 발생하는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있기 때문에, 중실 코일 스프링의 경우와 마찬가지로 취급할 수 있음과 더불어, 설계상 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 중공 코일 스프링의 제조 방법은 여러 가지의 구성을 이용할 수 있다. 예를 들어 가공으로서 스피닝 가공을 행할 수 있다. 스피닝 가공시, 스프링재의 단부를 가열해도 되고, 가열하지 않아도 된다.

본 발명의 중공 코일 스프링은, 본 발명의 중공 코일 스프링의 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 중공 코일 스프링 혹은 그 제조 방법에 의하면, 내면의 부식을 방지할 수 있고, 또한 제품 외관을 양호하게 할 수 있음과 더불어, 제조시에 중실 코일 스프링과 마찬가지로 취급할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 중공 코일 스프링의 제조 방법의 각 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 중공 코일 스프링의 제조 방법의 단부 실링 공정에서 행하는 스피닝 가공을 설명하기 위한 축선 방향 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 단부 실링 공정에 의해 얻어진 스프링재의 단부의 확대 구성을 도시하는 축선 방향 단면도이다.

(1) 중공 코일 스프링의 제조 방법의 개략

이하, 본 발명의 일실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 중공 코일 스프링의 제조 방법의 공정을 도시하는 흐름도이다. 중공 코일 스프링은, 예를 들어 도 1에 도시하는 바와 같이, 열간 정수압 압출 공정(S1), 피삭 공정(S2), 압연 공정(S3), 내표면 처리 공정(S4), 단부 실링 공정(S5), 코일 성형 공정(S6), 열처리 공정(S7), 외표면 처리 공정(S8), 세팅 공정(S9), 및, 도장 공정(S10)을 순차적으로 행함으로써 제조된다. 본 실시 형태에서는, 본 발명의 주요 공정인 단부 실링 공정(S5)에 대해 상술하고, 그 이외의 공정의 설명은 간략화한다.

열간 정수압 압출 공정(S1)에서는, 예를 들어 직선형이고 또한 중공형의 스프링재(예를 들어 이음매 없는 스프링 강관)를 형성하는 직관 형성 공정이다. 피삭 공정(S2)에서는, 열간 정수압 압출 공정(S1)에서 얻어진 스프링재 중 적어도 외면을 연삭하고, 표면의 탈탄을 행함과 더불어 미소한 상처를 없앰으로써, 표면 성상을 높인다. 압연 공정(S3)에서는, 스프링재를 압연에 의해 늘린다. 내표면 처리 공정(S4)에서는, 스프링재의 내면을 향해 연마재를 토출하고 흡인하는 블라스트 처리를 행함으로써, 스프링재의 내면을 연마한다.

단부 실링 공정(S5)에서는, 스프링재의 단부의 두께부분을 가공에 의해 모아 단부를 실링한다. 단부 실링 공정(S5)에서는, 다음에 상술하는 바와 같이, 가공으로서 스피닝 가공을 행하는 것이 적절하다. 코일 성형 공정(S6)에서는, 스프링재의 일단부를 파지한 척부가 로드의 바깥 둘레부를 회전하면서 로드의 축선 방향으로 이동하고, 스프링재를 로드에 감음으로써, 코일형의 중공체를 형성한다. 이 경우, 단부 실링 공정(S5)에서 스프링재의 단부는 실링되어 있기 때문에, 그 단부를 척부에 의해 파지하기 위해 단부의 형상을 고안할 필요가 없고, 중실의 스프링재와 마찬가지로 취급할 수 있다.

열처리 공정(S7)에서는, 중공체에 담금질·뜨임를 행함으로써, 중공체에 스프링으로서의 탄성을 부여한다. 외표면 처리 공정(S8)에서는, 중공체의 외표면에 쇼트 피닝을 행함으로써, 압축 잔류 응력을 부여한다. 세팅 공정(S9)에서는, 중공체를 압축한 후에 해방함으로써, 스프링으로서의 쳐짐을 방지한다. 도장 공정(S10)에서는, 중공체에 분체 도장을 행한다.

이상과 같은 열간 정수압 압출 공정(S1), 피삭 공정(S2), 압연 공정(S3), 코일 성형 공정(S6), 열처리 공정(S7), 외표면 처리 공정(S8), 세팅 공정(S9), 및, 도장 공정(S10)은, 종래 기술에 의해 행할 수 있다. 내표면 처리 공정(S4)은, 예를 들어 본 출원인이 제안하고 있는 내면 연마 수법을 이용하는 것이 적절하다.

내표면 처리 공정(S4)에서는, 제1 블라스트 처리 및 제2 블라스트 처리를 순차적으로 행한다. 제1 블라스트 처리에서는, 연마재를, 스프링재의 일단부의 개구부로 토출함과 더불어 타단부의 개구부로부터 흡인하고, 제2 블라스트 처리에서는, 연마재를, 스프링재의 타단부의 개구부로 토출함과 더불어 일단부의 개구부로부터 흡인하는 것이 적절하다. 내표면 처리 공정(S4)에서는, 상기 수법 대신에, 전해액을 이용해 전자기적으로 연마를 행하는 방법이나, 다이아몬드를 입힌 회전 브러쉬로 깎는 방법, 자성 분말을 이용하여 연마를 행하는 자성빔법 등을 이용할 수 있다.

(2) 단부 실링 공정

본 발명의 주요 공정인 단부 실링 공정(S5)의 스피닝 가공에 대해, 도 2, 3을 참조하여 설명한다.

예를 들어 단부 실링 공정(S5)의 스피닝 가공은, 내표면 처리 공정(S4)을 행한 후, 곧바로 행한다. 스피닝 가공에서는, 예를 들어 도 2에 도시하는 바와 같이, 스프링재(W)를 회전부(도시 생략)에 고정하고, 회전부에 의해 스프링재(W)를 축선(O) 둘레로 회전시킨다. 이어서, 회전 상태에 있는 스프링재(W)의 직경 방향 내측(도의 화살표 방향)을 향해 압착용 롤러(R)를 이동시켜, 스프링재(W)의 단부(Wa)의 바깥 둘레부에 압착용 롤러(R)를 당접시킨다.

계속 해서, 압착용 롤러(R)에 의해 스프링재(W)의 단부(Wa)를 직경 방향 내측을 향해 가압하면서, 필요에 따라 적당히 압착용 롤러(R)를 축선 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 스프링재(W)의 단부(Wa)는, 소성 변형을 하여 축경(縮俓)하고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 최종적으로 폐색된다. 또한, 스피닝 가공에서는, 스프링재(W)의 단부(Wa)를 가열해도 되고, 가열하지 않아도 된다. 이러한 단부 실링 공정(S5)을 스프링재(W)의 양단부에 행함으로써, 그 양단부를 실링한다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 예를 들어 내표면 처리 공정(S4) 후에 단부 실링 공정(S5)을 행할 수 있기 때문에, 스프링재(W)의 내면의 부식을 방지할 수 있다. 또, 단부 실링 공정(S5)에서는, 스프링재(W)의 단부(Wa)의 두께부분을 가공에 의해 모아 단부(Wa)를 실링하고 있어, 덮개 부재 등의 별도의 부재를 이용할 필요가 없다. 따라서, 단부 실링 공정(S5) 후의 코일 성형 공정(S6)에 있어서, 스프링재(W)의 단부(Wa)를 척부에 의해 파지하여 스프링재(W)를 로드에 감는 경우에서도, 스프링재(W)의 단부(Wa)에서의 간극 형성을 방지할 수 있고, 실링 효과를 충분히 얻을 수 있다.

또, 코일 성형 공정(S6) 후에 도장 공정(S10)을 행해도, 스프링재(W)의 단부(Wa)가 충분히 실링되어 있기 때문에, 스프링재(W)의 내부로의 도장액 등의 침입을 방지할 수 있다. 이에 의해, 단부(Wa) 부근에서의 액 흘러내림의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 제품 외관을 양호하게 할 수 있다. 또한, 스프링재(W)의 단부(Wa)의 형상을 반구형상으로 설정할 수도 있기 때문에, 단부(Wa)에는 각부가 형성되지 않아, 설계상 유리해진다. 게다가, 단부(Wa)의 응력적 내압 강도가 증가하므로, 척 등으로 단부(Wa)를 유지했을 때에 찌그러지는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이 중공 코일 스프링의 제조에서 발생하는 종래의 문제점을 해결할 수 있기 때문에, 중실 코일 스프링의 경우와 마찬가지로 취급할 수 있음과 더불어, 설계상 유리한 효과를 얻을 수 있다.

상기 실시 형태를 이용하여 본 발명에 대해 설명했으나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들어 상기 실시 형태에서는, 단부 실링 공정(S5)에서 스피닝 가공을 이용했으나, 이에 한정되는 것이 아니고, 스피닝 가공 대신에, 스프링재(W)의 단부(Wa)의 두께부분을 모아 단부(Wa)를 실링할 수 있는 다른 가공 기술을 이용해도 된다. 예를 들어 스프링재(W)의 단부(Wa)를 편평형으로 찌그러뜨리는 가공을 행하고, 그 찌그러진 단부(Wa)에 용접 가공을 행함으로써, 스프링재(W)의 단부(Wa)를 실링해도 된다.

W... 스프링재, Wa... 단부, R... 압착용 롤러

Claims

중공형의 스프링재의 단부의 두께부분을 가공에 의해 모아, 상기 단부를 실링하는 단부 실링 공정과,
상기 단부 실링 공정 후에, 상기 스프링재를 코일형으로 성형하는 코일 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 코일 스프링의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단부 실링 공정에서는, 상기 가공으로서 스피닝 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 중공 코일 스프링의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 중공 코일 스프링.