KR20170025428A - 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체에 관한 것으로, 스프링 와이어가 진출입되는 길이방향으로 형성된 반원형의 장 홈; 상기 스프링 와이어의 강성을 견디고 스크래치나 균열을 일으키지 않도록 텅스텐 카본 재질로 형성된 소정의 폭을 갖는 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 기다란 강성 와이어 가이드 부재; 및 상기 와이어 강성 가이드 부재와 결합되는 와이어 가이드 본체를 포함함으로써 상온에서 스프링을 제작하는 냉간 작업으로 스프링 형상을 자유롭게 제작할 수 있으며, 차량의 운행조건과 관계없이 항상 일정한 스프링 힘을 유지할 수 있는 차량용 서스펜션 스프링 가이드체를 제공할 수 있다.

Description

차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체{Wire guide for automotive suspension spring}

본 발명은 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체에 관한 것으로, 특히 상온에서 스프링을 제작하는 냉간 작업(cold working)으로 스프링 형상을 자유롭게 제작할 수 있으며, 차량의 운행조건과 관계없이 항상 일정한 스프링 힘을 유지할 수 있는 차량용 서스펜션 스프링 가이드체에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 서스펜션이라 하는 완충장치가 장착되는데, 차량용 서스펜션은 차축과 차체 사이에 장착되어 차량이 주행할 때 차축이 노면으로부터 받는 충격이나 진동이 차체에 직접 전달되지는 것을 차단하여 차량 자체나 차량에 승차한 승객이나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 향상시키는 장치이다. 이러한 서스펜션은 노면으로부터의 진동 및 충격을 흡수하는 섀시 스프링과 새시스프링의 고유진동을 흡수하는 쇽 업소버로 구성된다.

이외에도 차량의 선회시 롤링을 감소시키는 기능을 하는 스테빌라이저 바가 설치된다. 스테빌라이저 바는 차량 좌우의 컨트롤 암에 연결되어 좌우바퀴가 동시에 상하 운동할 때는 작용하지 않으나 좌우바퀴가 상하 반대로 움직일 때 중앙부근의 상기 스테빌라이저 바에 비틀림이 발생하고, 발생된 비틀림 강성이 차체에 저항을 주어 차체의 기울기를 억제시키는 기능을 한다.

그런데 근래에는 차량의 성능이 점차적으로 향상되면서 자동차 업계는 차체 중량을 줄이느냐 또는 경량화 소재를 차체에 적용할 것이냐 고민에 빠졌다. 내비게이션, 블랙박스 등 기타 최첨단 장비들이 차량 내부에 탑재되면서 차체의 중량은 매년 17kg씩 증가하고 있기 때문이다. 이에 자동차의 펜더나 썬루프의 프레임을 탄소섬유 복합소재로 대체하며 차체 중량을 줄이는데 온 힘을 기울이고 있다.

차량의 중량이 늘어남에 따라 차량의 현가장치인 서스펜션에서 스프링 또한 고응력을 갖는 고성능이 제품이 요구되고 있다.

종래에 차량에 적용되는 서스펜션 스프링은 열을 가하여 스프링을 제작하는 열간 스프링 제작공정을 수행하고 있는바, 일정한 강도 이상의 스프링을 성형하는 것이 불가능하고 스프링 형상이 제한적일 뿐만 아니라 스프링 제작공정이 복잡한 문제가 있었으며, 또한, 열간작업을 통해 스프링을 제작하고 있으므로 스프링 중량의 저감이 어려워 차량의 경량화에 역행하고 있는 실정이다.

또한 냉간 작업을 한다하여도 스프링 와이어 가이드가 스프링의 강성을 견디지 못해 스크래치나 균열이 심하여 스프링 제조작업에 적합지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 배경하에서 개발된 것으로, 본 발명은 열을 가열하여 작업하는 열간 작업이 아니라 상온에서 스프링을 제작하는 냉간 작업으로 스프링 형상을 자유롭게 제작할 수 있는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명 냉간 작업을 통해 소재 성능의 강성 여부에 관계없이 제작이 가능한 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서스펜션 스프링 가이드체는 차량용 서스펜션 장치에 적용되는 서스펜션 스프링을 제작하기 위한 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체로서, 스프링 와이어가 진출입되는 길이방향으로 형성된 반원형의 장홈; 상기 스프링 와이어의 강성을 견디고 스크래치나 균열을 일으키지 않도록 텅스텐 카본 재질로 형성된 소정의 폭을 갖는 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 기다란 강성 와이어 가이드 부재; 및 상기 와이어 강성 가이드 부재와 결합되는 와이어 가이드 본체를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 가이드 와이어 가이드 본체는 상기 강성 와이어 가이드 부재와는 다른 재질로 형성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 강성 와이어 가이드 부재와 상기 와이어 가이드 본체와의 결합은, 650℃ ~ 800℃에서 약 10 내지 15분간 산소 가열 수단으로 가열하고 프레스 기계장치로 가압하여 위치교정을 한 후 서서히 냉각시키는 방법을 이용한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 서스펜션 스프링의 제작은 냉간작업을 통해 수행된다.

본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 차량용 서스펜션 스프링 와이어 제작 시스템은 스프링 와이어가 진출입되는 길이방향으로 형성된 반원형의 장 홈; 상기 스프링 와이어의 강성을 견디고 스크래치나 균열을 일으키지 않도록 텅스텐 카본 재질로 형성된 소정의 폭을 갖는 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 기다란 강성 와이어 가이드 부재; 및 상기 와이어 강성 가이드 부재와 결합되는 와이어 가이드 본체;를 포함하는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 구비한다.

본 발명에 의하면, 열을 가열하여 작업하는 열간 작업이 아니라 상온에서 스프링을 제작하는 냉간 작업을 통해 스프링 형상을 자유롭게 제작할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 냉간 작업을 통해 와이어 소재 성능의 강성 여부에 관계없이 제작이 가능한 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 제조할 수 있으며, 또한, 가열에 의한 스케일 로스가 없고 재료의 회수 수율을 향상되고, 높은 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 열간 작업이 아닌 냉간 작업(cold working)을 통해 서스펜션 스프링을 제작하므로 스프링 중량이 저감되어 결과적으로 차량의 경량화에도 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서스펜션 스프링 가이드체를 포함하는 서스펜션 스프링 제작 시스템의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 포함하는 서스펜션 스프링 제작 시스템의 일 부분에 대한 실제 도면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 스프링 가이드체의 사시도를 도시한다.
도 4 a 내지 도 4e는 본 발명의 가이드체와 가이드체를 덮는 커버들을 각각도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 엔드 와이어 가이드 커버와 중간 와이어 가이드 커버를 각각 도시한다.
도 6은 본 발명의 서스펜션 스프링 와이어 가이드체의 단면도를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 최적의 실시예에 따른 서스펜션 스프링 와이어 가이드체와 와이어 가이드체와 체결되는 와이어 가이드 덮개를 각각 도시하고, 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나 당업자라면 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것이 아님을 인식할 수 있을 것이다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 전체에 걸쳐서 동일 또는 유사의 부분에 대해서는 동일 또는 유사의 도면 부호를 부여한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서스펜션 스프링 가이드체를 포함하는 서스펜션 스프링 제작 시스템의 사시도를 도시한다.

도면을 참조하면, 서스펜션 스프링 와이어 제작 시스템(1000)은 서스펜션 스프링을 제작하기 위한 스프링 와이어가 진출입하는 진출입장치(10)를 포함하고, 상기 진출입장치(10) 내부에 본 발명의 서스펜션 스프링 와이어 가이드체가 설치된다.

도 2는 본 발명의 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 포함하는 서스펜션 스프링 제작 시스템의 일 부분에 대한 실제 도면을 나타낸다.

도면에서 서스펜션 스프링 가이드체(20)의 길이방향으로 형성된 반원형의 장홈(30) 스프링 와이어가 진출된다. 도 2에 있어서, 도면 부호 40과 50은 탄성 서스펜션 코일 스프링을 형성하기 위한 제작하기 위한 성형 롤러이고, 60은 Y 피치이고, 70은 심금(core metal)이다. 이러한 구성을 통해 스프링 와이어가 코일 스프링 형태로 완성될 수 있다. 도 2에서 화살표로 도시된 방향이 스프링 와이어가 진입되는 방향이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 스프링 가이드체의 사시도를 도시한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 서스펜션 스프링 와이어 가이드체(20)는 도 2에 도시된 스프링 와이어가 도입되는 길이방향으로 형성된 반원형의 장 홈(20a)을 포함하고, 서스펜션 스프링의 제작시 도입되는 스프링 와이어와 접촉함에 있어서 스프링 와이어의 강성을 견디고 스크래치나 균열등을 일으키지 않도록 텅스텐 카본 재질로 형성된 소정의 폭을 갖는 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 강성 와이어 가이드 부재(21) 및 상기 강성 와이어 가이드 부재(21)와 결합되는 와이어 가이드 본체(22)를 포함한다. 위에서는 상기 강성 와이어 가이드 부재(21)의 재질로 텅스텐 카본을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 같거나 유사한 기능을 발휘하는 것이라면 어느 것이라도 무방하다. 물론 상기 텅스텐 카본의 강도는 스프링 와이어의 강성보다 훨씬 높다. 상기 텅스텐 카본 또는 텅스텐 카바이드의 경도는 HRC 68 ~ 72 정도이고, 스프리 와이어의 최대 경도는 HRC 57 정도이다. 따라서 상기 홈(20a) 내부가 스프링에 의해 긁히거나 균열되는 일이 없게 된다. 상기 강성 와이어 가이드 부재(21)와 상기 와이어 가이드 본체(22)를 웰딩으로 결합되는데 이에 대해서는 후에 상세히 기술하기로 한다.

도 4 a 내지 도 4e는 본 발명의 가이드체와 가이드체를 덮는 커버들을 각각도시한다.

도 1에 도시한 서스펜션 제작 시스템에서, 도시한 바와 같이 5개의 서스펜션스프링 와이어 가이드체가 설치되는데, 도 4a와 도 4b는 엔드 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 도시하고, 도 4c는 후론트 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 도시하며, 도 4d는 도 4a의 엔드 서스펜션 스프링 와이어를 덮는 와이어 가드 커버이고, 도 4e는 상기 도 4b와 도 4c의 스프링 와이어 가이드를 덮는 와이어 가이드 커버이다.

도 4a에 도시한 와이어 가이드 커버는 상기 도 3에 도시한 서스펜션 스프링 와이어 가이드체와 체결되는 와이어 가이드 커버로서, 상기 2개의 장치를 조합함으로써 서스펜션 스프링 와이어가 이탈되는 일이 없이 제작될 수 있다.

도 4a에 도시된 와이어 가이드체는 상기 도 4b 및 도 4c에 도시한 와이어 가이드체 보다 다소 긴 규격으로 되고, 도 4d에 도시한 와이어 가이드 덮개는 상기 도 4e에 도시한 와이어 가이드 덮개보다 다소 긴 규격으로 된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 엔드 와이어 가이드 커버와 중간 와이어 가이드 커버를 각각 도시하는데, 도 5a에 있어서, 와이어 가이드 커버(80)는 도 1에 도시한 스프링 와이어와 접촉하는 단면이 ㄷ자 형상으로 형성된 강성 와이어 가이드 커버 부재(82)를 포함하고, 와이어 가이드 커버 본체(81)는 상기 와이드 커버 부재(82)와는 다른 재질로 되는데, 예를 들어 상업용으로 시판중인 CSK-3를 예로 들 수 있다. 도 5b에 있어서, 와이어 가이드 커버(90)는 도 1에 도시한 스프링 와이어와 접촉하는 단면이 ㄷ자 형상으로 형성된 강성 와이어 가이드 커버 부재(92)를 포함하고, 와이어 가이드 커버 본체(91)는 상기 와이드 커버 부재(92)와는 다른 재질로 된다.

상기 강성 와이드 커버 부재(82, 92)는 텅스텐 카본 또는 텅스텐 카바이드로 되지만, 전술한 바와 같이 이에 한정되는 것은 아니고 유사한 기능을 발휘하는 것이라면 어느 것이라도 무방하다.

도 6은 본 발명의 서스펜션 스프링 와이어 가이드체의 단면도를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 서스펜션 스프링 가이드체(20)는 강성 가이드 부재(21)와 가이드 본체(22)로 되고 이 두 개의 부재는 접합을 통해 결합된다. 두 개의 부재의 접합에 있어서 아크 용접방법, 가스 용접, 테르밋 용접, 저항 용접 전자빔 용접을 시도하였으나, 강성 금속재질이기 때문에 용이치 않음을 확인할 수 있었다.

이에 상기 강성 와이어 가이드 부재(21)와 와이어 가이드 본체(22) 사이에 동, 은 합금 재질로 용재(paste)를 매개 부재(23)를 삽입하고 용접용으로 제작된 특수 기계장치를 이용하여 프레스 웰딩 방식으로 용착시키는 방법을 사용한 결과 최적의 결합력을 갖는 용접결과를 얻을 수 있었다.

용접의 조건으로는 650℃ ~ 800℃에서 약 10 내지 15분간 산소 토치와 같은 가열 수단으로 가열하고 프레스 웰딩하는 방법을 이용하는데, 프레스 기계로 가압하여 위치교정을 한 후 서서히 냉각시키는 방법을 이용한다. 냉각 후는 공업용 다이아몬드를 이용하여 폴링싱 작업을 수행하여 면 처리를 하여 표면을 매끄럽게 한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 최적의 실시예에 따른 서스펜션 스프링 와이어 가이드체와 와이어 가이드체와 체결되는 와이어 가이드 덮개를 각각 도시하고, 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 도시한다.

도 7a를 참조하면, 와이어 가이드체(20)는 강성 와이어 가이드 부재(21)와 와이어 가이드 본체(22) 사이에 두 부재를 용접접합하는데 사용된 매개 부재(23)가 개재되어 있는 것을 확인할 수 있으며, 종래에 수만 내지 2십 만회 정도의 스프링 제작공정밖에 사용할 수 없었던 것에 비래 백 만회 이상의 스프링 제작공정을 통해서도 상기 강성 와이어 부재(21)에 긁힘이나 균열이 발생하지 않아 획기적인 현저한 효과를 갖는 작업환경을 얻을 수 있었다.

도 7c를 참조하면, 와이어 가이드체(20')는 스프링 와이어(도 1 참조)를 가이드하는 코어부재(20-2)와 상기 코어 부재(20-2)에 체결되는 가이드 롤러(20-1)를 포함하는데, 상기 도 7a에 도시한 방식보다는 낮지만 이 또한 우수한 스프링 와이드 가이드 능력을 가짐을 확인할 수 있었다.

지금까지 기술한 본 발명에 의하면, 열을 가열하여 작업하는 열간 작업이 아니라 상온에서 스프링을 제작하는 냉간 작업으로 스프링 형상을 자유롭게 제작할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 냉간 작업을 통해 와이어 소재 성능의 강성 여부에 관계없이 제작이 가능한 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 제조할 수 있으며, 또한, 가열에 의한 스케일 로스가 없고 재료의 회수 수율을 향상되고, 높은 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 열간 작업이 아닌 냉간 작업(cold working)을 통해 서스펜션 스프링을 제작하므로 스프링 중량이 저감되어 결과적으로 차량의 경량화에도 기여할 수 있게 된다.

지금까지 본 발명의 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 도면을 참조로 하여 기술하였지만, 이것은 예시 목적이지 이것으로 본 발명을 한정하고자 함은 아니며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 이하의 부속청구범위에 의해 정해지며, 본 발명의 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 진출입장치 20: 와이어 가이드체
20': 와이어 가이드 체 20-1: 가이드 롤러
20-2: 코어 부재 20a: 홈
21: 와이어 가이드 부재 22: 와이어 가이드 본체 23: 매개 부재 30: 스프링 와이어 진출 홈
40, 50: 성형 롤러 60: Y 피치
70: 심금 80, 90: 와이어 가이드 커버
81, 91: 와이어 가이드 커버 본체 82, 92: 와이어 가이드 커버 부재 1000: 스프링 제작 시스템

Claims (5)

1. 차량용 서스펜션 장치에 적용되는 서스펜션 스프링을 제작하기 위한 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체로서,
   스프링 와이어가 진출입되는 길이방향으로 형성된 반원형의 장 홈;
   스프링 와이어의 강성을 견디고 스크래치나 균열을 일으키지 않도록 텅스텐 카본 재질로 형성된 소정의 폭을 갖는 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 기다란 강성 와이어 가이드 부재; 및
   상기 와이어 강성 가이드 부재와 결합되는 와이어 가이드 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 와이어 가이드 본체는 상기 강성 와이어 가이드 부재와는 다른 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 강성 와이어 가이드 부재와 와이어 가이드 본체와의 결합은,
   650℃ ~ 800℃에서 약 10 내지 15분간 산소 가열 수단으로 가열하고 프레스 기계장치로 가압하여 위치교정을 한 후 서서히 냉각시키는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 서스펜션 스프링의 제작은 냉간 작업을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체.
   
5. 차량용 서스펜션 스프링 와이어 제작 시스템으로서,
   스프링 와이어가 진출입되는 길이방향으로 형성된 반원형의 장 홈;
   상기 스프링 와이어의 강성을 견디고 스크래치나 균열을 일으키지 않도록 텅스텐 카본 재질로 형성된 소정의 폭을 갖는 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 기다란 강성 와이어 가이드 부재; 및
   상기 와이어 강성 가이드 부재와 결합되는 와이어 가이드 본체;
   를 포함하는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 가이드체를 구비하는 차량용 서스펜션 스프링 와이어 제작 시스템.
   
   

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