KR20170121292A - 코일 스프링 - Google Patents

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KR20170121292A
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coil spring
spring
notch sensitivity
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KR1020177028204A
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마사루 마츠바라
스구루 카지가야
Original Assignee
닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명의 코일 스프링(1)은, 경도가 높은 부분(1a, 1b)와, 부분(1a, 1b) 보다 경도가 낮은 부분(1c)를 갖고 있다. 또한 다른 부재와 접촉하는 부분(1a, 1b) 의 경도는, 이외의 부분(1c)의 경도보다 낮으면 좋다. 또한, 코일 스프링(1)의 자리 감김(座)부(1a, 1b)의 경도는, 이외의 부분(1c)의 경도보다 낮으면 좋다. 또한, 코일 스프링(1)의 자리 감김(座)부를 받는 받침 부재(2, 3)에 접촉하는 부분(1a, 1b)의 경도는, 이외의 부분(1c)의 경도보다 낮으면 좋다.

Description

코일 스프링
본 발명은 스프링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일 스프링에 관한 것이다.
종래, 차량 등에 사용되는 코일 스프링의 압축 스프링은, 경량화, 내구성의 향상의 관점에서 경도를 올리는 것이 필요하다. 그래서, 해당 압축 스프링의 경도를 올리는 것이, 일반적으로 실시되고 있다.
그런데, 압축 스프링의 경도를 올려 가면, 그에 따라 부식 파손(折損)이 발생할 가능성이 높아진다.
차량에 사용되는 압축 스프링의 파손 원인으로서, 스프링 시트와 압축 스프링과의 접촉, 압축 스프링의 소선 끼리의 접촉, 또는 외적 요인 (치핑 등)에 의한 도장의 마모 및 박리를 생각할 수 있다. 이로 인해, 압축 스프링의 소지(素地) 가 노출되어, 부식 또는 상처에 기인하는 파손이 발생하고 있다.
부식 파손은 다음과 같은 과정을 거쳐 발생한다고 추측된다.
압축 스프링의 일부가, 자신이나 상대 부품과 부딪히거나, 스치거나 하는 것으로, 그 부분의 도장이 벗겨진다. 그리고, 도장이 벗겨진 부분이 녹슬고, 녹슨 부분에 부식 피트가 생성된다. 그리고, 부식 피트로 응력 집중하는 것에 의해, 그 부분에서 파손이 발생한다.
이상과 같이, 환경이나 비용 면에 의한 경량화 요구로부터, 코일 스프링의 경도가 높아지는 반면, 노치 감도(切欠き感受性)가 높아져, 코일 스프링의 부식 파손의 가능성이 높아지는 상황이다.
선행 특허문헌 : 일본 특개 2010-255759 호 공보
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 내구성이 향상시켜 신뢰성이 높은 코일 스프링을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한, 제1의 본 발명의 코일 스프링은, 경도가 높은 부분과, 상기 부분보다 경도가 낮은 부분을 갖고 있다.
제2의 본 발명의 코일 스프링은, 제1의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 다른 부재와 접촉하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮을 수 있다.
제3의 본 발명의 코일 스프링은, 제1 또는 제2의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮을 수 있다.
제4의 본 발명의 코일 스프링은, 제1 또는 제2의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부를 받는 받침 부재에 접촉 하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮을 수 있다.
제5의 본 발명의 코일 스프링은, 제1 또는 제2의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링은, 자리 감김(座)부와 유효부를 갖고, 전기 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은, 이외의 상기 유효부의 경도보다 경도가 낮을 수 있다.
제6의 본 발명의 코일 스프링은, 제1의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 파손 부위가 특정할 수 있도록, 경도가 높은 부분과, 전기 부분보다 경도가 낮은 부분이 배치될 수 있다.
제7의 본 발명의 코일 스프링은, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분과, 상기 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분을 갖는다.
제8의 본 발명의 코일 스프링은, 제7의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 다른 부재와 접촉하는 부분의 노치 감도(切欠き感受性)는, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮을 수 있다.
제9의 본 발명의 코일 스프링은, 제7 또는 제8의 본 발명의 코일스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부의 노치 감도(切欠き感受性)가, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮을 수 있다.
제10의 본 발명의 코일 스프링은, 제7 또는 제8의 본 발명의 코일스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부를 받는 받침 부재에 접촉하는 부분의 노치 감도(切欠き感受性)가, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮을 수 있다.
제11의 본 발명의 코일 스프링은, 제7 또는 제8의 본 발명의 코일스프링에 있어서, 상기 코일 스프링이, 자리 감김(座)부와 유효부를 갖고, 상기 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은, 이외의 상기 유효부의 노치 감도(切欠き感受性)보다 노치 감도(切欠き感受性)가 낮을 수 있다.
제12의 본 발명의 코일 스프링은, 제7의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 파손 부위를 특정할 수 있도록, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분과, 상기 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분이 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 코일 스프링의 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태1의 압축 스프링의 사용 상태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시 형태2의 압축 스프링의 제1의 사용 상태를 나타내는 정면도이다.
도 3은 실시 형태2의 압축 스프링 제2의 사용 상태를 나타내는 정면도이다.
도 4는 스프링 정수가 변화하는 압축 스프링의 변형과 하중의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5A는 연화 부분(N1)을 고주파 유도 가열하는 예를 나타내는 그림이다.
도 5B는 연화 부분(N2)를 고주파 유도 가열하는 예를 나타내는 그림이다.
도 6A는 연화 부분(N1)을 통전 가열하는 예를 나타내는 그림이다.
도 6B는 연화 부분(N2)를 통전 가열하는 예를 나타내는 그림이다.
도 7은 열간 성형 제1방법의 과정을 나타내는 그림이다.
도 8은 열간 성형 제2방법의 과정을 나타내는 그림이다.
도 9는 냉간 성형의 과정을 나타내는 그림이다.
제1의 본 발명의 코일 스프링은, 경도가 높은 부분과, 상기 부분보다 경도가 낮은 부분을 갖고 있다.
제1의 본 발명에 의하면, 부식 내구성이 필요한 부분에 경도가 낮은 부분을 적용하고, 피로 내구성이 필요한 부분에 경도가 높은 부분을 적용하는 것으로, 코일스프링의 수명이 향상된다.
제2의 본 발명의 코일 스프링은, 제1의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 다른 부재와 접촉하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮다.
제2의 본 발명에 의하면, 다른 부재와 접촉하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮으므로, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮출 수 있으며, 다른 부재와 접촉하는 부분 표면의 도장이 벗겨진 경우에 있어서도, 코일 스프링의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제3의 본 발명의 코일 스프링은, 제1 또는 제2의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮다.
제3의 본 발명에 의하면, 자리 감김(座)부의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮으므로 노치 감도(切欠き感受性)를 낮출 수 있고, 자리 감김(座)부에서의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제4의 본 발명의 코일 스프링은, 제1 또는 제2의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부를 받는 받침 부재에 접촉 하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮다.
제4의 본 발명에 의하면, 받침 부재에 접촉하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮으므로, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮출 수 있고, 해당 부분에서의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제5의 본 발명의 코일 스프링은, 제1 또는 제2의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링은, 자리 감김(座)부와 유효부를 갖고, 전기 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은, 이외의 상기 유효부의 경도보다 경도가 낮다.
제5의 본 발명에 의하면, 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은 경도가 낮으므로, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮출 수 있고, 해당 부분에서의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제6의 본 발명의 코일 스프링은, 제1의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 파손 부위가 특정할 수 있도록, 경도가 높은 부분과, 전기 부분보다 경도가 낮은 부분이 배치되어 있다.
제6의 본 발명에 의하면, 코일 스프링의 파손 부위를 특정할 수 있도록 , 경도가 높은 부분과, 전기 부분보다 경도가 낮은 부분이 배치되어 있으므로, 코일 스프링에 파손이 발생한 경우, 파손 부위의 특정이 신속하게 실시되어, 신속 유지 보수, 주행 불능이 되는 일이 없는 안전 대책이 가능하다.
제7의 본 발명의 코일 스프링은, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분과, 상기 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분을 갖고 있다.
제7의 본 발명에 의하면, 부식 내구성이 필요한 부분에 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분을 적용하고, 피로 내구성이 필요한 부분에 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분을 적용하는 것으로, 코일 스프링의 내구성이 향상된다. 따라서, 코일 스프링의 신뢰성이 높다.
제8의 본 발명의 코일 스프링은, 제7의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 다른 부재와 접촉하는 부분의 노치 감도(切欠き感受性)는, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮다.
제8의 본 발명에 의하면, 다른 부재와 접촉하는 부분은, 이외의 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 낮고, 다른 부재와 접촉하는 부분 표면의 도장이 벗겨진 경우, 해당 부분에서의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제9의 본 발명의 코일 스프링은, 제7 또는 제8의 본 발명의 코일스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부의 노치 감도(切欠き感受性)가, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮다.
제9의 본 발명에 의하면, 자리 감김(座)부의 노치 감도(切欠き感受性)는, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮으므로, 자리 감김(座)부에서의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제10의 본 발명의 코일 스프링은, 제7 또는 제8의 본 발명의 코일스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부를 받는 받침 부재에 접촉하는 부분의 노치 감도(切欠き感受性)가, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮다.
제10의 본 발명에 의하면, 받침 부재에 접촉하는 부분의 노치 감도(切欠き感受性)가, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮으므로, 해당 부분에서의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제11의 본 발명의 코일 스프링은, 제7 또는 제8의 본 발명의 코일스프링에 있어서, 상기 코일 스프링이, 자리 감김(座)부와 유효부를 갖고, 상기 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은, 이외의 상기 유효부의 노치 감도(切欠き感受性)보다 노치 감도(切欠き感受性)가 낮다.
제11의 본 발명에 의하면, 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은 노치 감도(切欠き感受性)가 낮으므로, 해당 부분에서의 수명 저하를 억제할 수 있다.
제12의 본 발명의 코일 스프링은, 제7의 본 발명의 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링의 파손 부위를 특정할 수 있도록, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분과, 상기 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분이 배치되어 있다.
제12의 본 발명에 의하면, 코일 스프링의 파손 부위를 특정할 수 있도록, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분과, 상기 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분이 배치되어 있으므로, 코일 스프링에 파손이 발생한 경우, 파손 부위의 특정이 신속히 실시되어, 신속한 유지 보수, 안전 대책이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 적정 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
<<실시 형태1>>
도 1은, 본 발명에 따른 실시 형태1의 압축 스프링 사용 상태를 나타내는 정면도이다.
실시 형태1의 압축 스프링(1)은, 하부 자리 감김(座)부(1a) 및 상부 자리 감김(座)부(1b)와, 하부 자리 감김(座)부(1a)와 상부 자리 감김(座)부(1b) 사이의 유효부1c 를 갖는다.
하부 자리 감김(座)부(1a)는, 압축 스프링(1)이 일단에 장착되는 부분이며, 스프링 작용에는 기여하지 않는다.
상부 자리 감김(座)부(1b)는, 압축 스프링(1)이 타단에 장착되는 부분이며, 스프링 작용에는 기여하지 않는다.
유효부1c는, 압축 스프링(1)의 스프링 작용을 실시하는 부분이며, 스프링 정수가 결정되는 부분이다.
압축 스프링(1)은, 예를 들면, 스프링 강을 사용하고, 유효부1c가 나선형으로 성형된다. 스프링 강은, 예를 들면, JIS G 4801: 2005에 규정의 SUP3, SUP6, SUP7, SUP9, SUP9A, SUP10, SUP11A, SUP12, SUP13 등이 사용된다.
압축 스프링(1)은, 하부 스프링 시트(2)와 상부 스프링 시트(3)에 감합되어 장착된다.
하부 스프링 시트(2)는, 고무, 수지, 금속 등으로 성형된다. 하부 스프링 시트(2)는, 압축 스프링(1)의 하부 자리 감김(座)부(1a)의 끝 테두리(1a1)이 걸리게 되는 것과 동시에, 하부 자리 감김(座)부(1a)의 일부 또는 전부가 수용되는 구성으로 되어 있다.
마찬가지로, 상부 스프링 시트(3)은, 고무, 수지, 금속 등으로 성형된다.
상부 스프링 시트(3)은, 압축 스프링(1)의 상부 자리 감김(座)부(1b)의 끝 테두리(1b1)이 걸리게 되는 동시에, 상부 자리 감김(座)부(1b)의 일부 또는 전부가 수용되는 구성으로 되어 있다.
압축 스프링(1)은, 하부 스프링 시트(2) 및 상부 스프링 시트(3)에서 압축되는 방향의 하중을 받으며 사용된다 (도 1의 흰색 화살표α1, α2).
압축 스프링(1)은, 압축되는 방향의 하중을 받아 압축 변형되고, 변형량에 따라신장력(탄성력)을 상부 스프링 시트(3) 및 하부 스프링 시트(2)에 가한다.
그 경우, 압축 스프링(1)의 하부 자리 감김(座)부(1a)와 상부 자리 감김(座)부(1b)는, 각각 하부 스프링 시트(2), 상부 스프링 시트(3)에 압축 스프링(1)의 압축 변형량에 따른 하중으로 짓눌린다.
그 때문에, 하부 자리 감김(座)부(1a)와 상부 자리 감김(座)부(1b)는, 압축 스프링(1)의 변형 운동시, 하부 스프링 시트(2), 상부 스프링 시트(3)에 스치게 된다. 하부 자리 감김(座)부(1a)와 상부 자리 감김(座)부(1b)는, 동일한 현상이므로, 이하, 하부 자리 감김(座)부(1a)를 예로 들어 설명한다.
전술된 바와 같이, 하부 자리 감김(座)부(1a)는, 하부 스프링 시트에 스쳐서 도장이 벗겨지기 쉽다. 하부 자리 감김(座)부(1a)의 하부 스프링 시트(2)의 접촉 부분에서 도장이 벗겨진 경우, 벗겨진 부분이 녹슬어 부식이 발생하며, 부식 피트가 생성된다. 부식 피트에는, 응력 집중이 발생하여, 하부 자리 감김(座)부(1a)의 경도가 높은 경우, 노치 감도(切欠き感受性)도 높다. 그 때문에, 부식 피트에의 응력 집중에 의해, 균열이 진행되고, 파손으로 이어질 가능성이 있다. 상부 자리 감김(座)부(1b)도 하부 자리 감김(座)부(1a)와 동일하다.
그래서, 본 실시 형태1 (본 발명)에서는, 하부 자리 감김(座)부(1a)의 경도 및 상부 자리 감김(座)부(1b)의 경도를, 압축 스프링(1)의 다른 부분의 경도보다 저하시켜 노치 감도(切欠き感受性)를 낮게 하며, 부식 피트에서의 균열 진행을 억제하고 있다.
즉, 실시 형태1의 압축 스프링(1)에서는, 하부 스프링 시트(2) 및 상부 스프링 시트(3)과 접촉하는 부위 (상부 자리 감김(座)부(1b)와 하부 자리 감김(座)부(1a))의 경도를 낮게 하여, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮게 하고 있다.
하부 자리 감김(座)부(1a)는, 예를 들면, 0.6권~0.7권 정도를 말한다. 하부 자리 감김(座)부(1a)의 하부 스프링 시트(2)와 접촉하는 부분은 적어도 연화시켜, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮춘다.
상부 자리 감김(座)부(1b)는, 예를 들면, 0.6권~0.7권 정도를 말한다. 상부 자리 감김(座)부(1b)의 상부 스프링 시트(3)과 접촉하는 부분은 적어도 연화시켜, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮춘다.
압축 스프링(1)의 하부 자리 감김(座)부(1a) 및 상부 자리 감김(座)부(1b)를 연화 부분(N1)으로 한다. 이로 인해, 압축 스프링(1)의 하부 자리 감김(座)부(1a), 상부 자리 감김(座)부(1b)에서의 파손 발생을 억제하고, 압축 스프링(1)의 장수명화를 도모하여, 신뢰성을 높일 수 있다.
<<실시 형태2>>
도 2는, 본 발명에 따른 실시 형태2의 압축 스프링의 제1의 사용 상태를 나타내는 정면도이다. 실시 형태2의 압축 스프링(21)은, 사용 중에 스프링 정수가 변화하는 압축 스프링이다.
일반적으로, 압축 스프링은, 스프링 정수가 큰 경우, 하중에 대한 변형량이 적게 된다. 그 때문에, 압축 스프링은, 하중이 작은 경우와 하중이 큰 경우로 변형량을 변화시키고 싶은 경우가 있다.
예를 들면, 트럭에서 화물이 없는 경우는, 도 2에 나타내는 상태에서 압축 스프링(21)을 사용하고, 트럭에 무거운 화물을 실은 경우, 도 3에 나타내는 상태에서 압축 스프링(21)을 사용한다. 도 3은, 실시 형태2의 압축 스프링 제2의 사용 상태를 나타내는 정면도이다.
압축 스프링(21)은, 상부 자리 감김(座)부(21b) 및 하부 자리 감김(座)부(21a)와, 하부 자리 감김(座)부(21a)와 상부 자리 감김(座)부(21b) 사이의 제1유효부(21c1)과 제2유효부(21c2)를 갖는다.
상부 자리 감김(座)부(21b)는, 압축 스프링(21)이 한편 측에 장착되는 부분이며, 스프링 작용에는 기여하지 않는다.
하부 자리 감김(座)부(21a)는, 압축 스프링(21)이 타단에 장착되는 부분이며, 스프링 작용에는 기여하지 않는다.
제1유효부(21c1)은, 스프링 정수k1이 제2유효부(21c2)의 스프링 정수k2보다 큰 압축 스프링부이다. 제1유효부(21c1)은, 제2유효부(21c2)보다 권선 피치가 넓게 형성되어 있다.
제2유효부(21c2)는, 스프링 정수k2가 제1유효부(21c1)의 스프링 정수k1보다 작은 압축 스프링부이다. 제2유효부(21c2)는, 제1유효부(21c1)보다 권선 피치가 좁게 형성되어 있다.
압축 스프링(21)은, 예를 들면, 실시 형태1과 동일한 스프링 강을 사용하여, 제1유효부(21c1), 제2유효부(21c2)가 나선형으로 성형된다. 스프링 강은, 압축 스프링(1)과 동일한 것이 사용된다.
압축 스프링(21)은, 하부 스프링 시트(22)와 상부 스프링 시트(23)에 감합하여 장착된다.
하부 스프링 시트(22)는, 고무, 수지, 금속 등으로 성형된다. 하부 스프링 시트(22)는, 압축 스프링(21)의 하부 자리 감김(座)부(21a)의 끝 테두리(21a1)이 걸리게 되는 것과 동시에, 하부 자리 감김(座)부(21a)의 일부 또는 전부가 수용되는 구성이다.
마찬가지로, 상부 스프링 시트(23)은, 고무, 수지, 금속 등으로 성형된다.
상부 스프링 시트(23)은, 압축 스프링(21)의 상부 자리 감김(座)부(21b)의 끝 테두리(21b1)이 걸리게 되는 것과 동시에, 상부 자리 감김(座)부(21b)의 일부 또는 전부가 수용되는 구성으로 되어 있다.
다음, 압축 스프링(21)의 스프링 특성에 대해 설명한다.
도 4는, 스프링 정수가 변화하는 압축 스프링의 변형과 하중의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4의 a0~a1 사이에서는, 도 2에 나타내듯, 제1유효부(21c1)과 제2유효부(21c2)가 압축 변형된다.
하중을 F로 하고, 압축 스프링(21)의 전 수축량을 L로 하며, 제1유효부(21c1)의 수축량을 L1 으로 하고, 제2유효부(21c2)의 수축량을 L2 로 하면, L = L1 + L2가 된다.
후크의 법칙으로부터 F = k × L 이고,
도 4의 경우, 제1유효부(21c1)과 제2유효부(21c2)를 갖고 있는 것으로부터
F = k1 × L1, F = k2 × L2 이며,
L = L1 + L2 = (F / k1) + (F / k2) = F× ((k1 + k2) / k1 k2))를 변형하여,
F = (kl × k2 / (k1+ k2)) × L 로 나타낼 수 있다.
따라서, a0~a1 사이의 스프링 정수K는
K = kl × k2 / (k1 + k2)가 된다.
도 4의 a1~a2 사이에서는, 도 3에 나타내듯, 제2유효부(21c2)가 밀착 상태가 되어 기능하지 않으며, 제1유효부(21c1) 만 기능한다.
하중을 F 로 하고, 압축 스프링(21)의 전체 수축량을 L 로 하면,
F = k1 × L 이고, 도 4의 a1~a2 사이의 스프링 정수K 는 K = k1 이 된다.
그런데, 도 4의 a1~a2 사이에서는, 제2유효부(21c2) 의 선재끼리 접촉한다.
그 때문에, 압축 스프링(21)의 압축 변형 시, 제2유효부(21c2) 의 선재끼리 스쳐서 도장이 벗겨지기 쉽다. 제2유효부(21c2) 의 선재 도장이 벗겨진 경우, 전술된 바와 같이, 벗겨진 부분이 녹슬어 부식이 발생하고, 부식 피트가 생성되어, 응력 집중이 발생한다. 이때, 제2유효부(21c2)의 경도가 높으면, 노치 감도(切欠き感受性)가 높다. 그 때문에, 제2유효부(21c2)의 부식 피트에의 응력 집중에 의해, 균열이 진행되고, 제2유효부(21c2)의 파손될 가능성이 있다.
그래서, 실시 형태2 (본 발명)에서는, 하부 자리 감김(座)부(21a)와 상부 자리 감김(座)부(21b)에 더해, 제2유효부(21c2)를, 압축 스프링(1)의 다른 부분의 경도보다 저하시켜 노치의 감도(感受性)를 낮추고, 부식 피트에서의 균열 진행을 억제하고 있다. 그래서, 실시 형태2에서는, 압축 스프링(21)의 선재끼리 접촉하는 부위의 경도를 낮게 하여, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮추고 있다.
즉, 실시 형태2의 압축 스프링(21)에서는, 하부 스프링 시트(22) 및 상부 스프링 시트(23)과 접촉하는 부위 (하부 자리 감김(座)부(21a), 상부 자리 감김(座)부(21b))와, 압축 스프링(21)의 선재끼리 접촉하는 부위 (제2유효부(21c2))의 경도를 낮게 하여, 노치 감도(切欠き感受性)를 낮추고 있다.
이로 인해, 압축 스프링(21)의 하부 자리 감김(座)부(21a), 상부 자리 감김(座)부(21b), 제2유효부(21c2)에서의 파손의 발생을 억제하고, 압축 스프링(21)의 장수명화를 도모하여, 신뢰성을 높일 수 있다.
압축 스프링(21)에 있어서, 연화시키는 하부 자리 감김(座)부(21a)와 상부 자리 감김(座)부(21b)와 제2유효부(21c2) 중에, 상부 자리 감김(座)부(21b)와 제2유효부(21c2)를, 설명의 사정상, 연화 부분(N2) 로 한다.
<실시 형태1, 2의 연화 부분(N1, N2)의 연화 처리>
다음으로, 실시 형태1, 2의 연화 부분(N1, N2)의 연화 처리의 개요에 대해 설명한다.
압축 스프링(1, 21)의 소선 (선재)가 냉간 성형되었는지, 또는 열간 성형되었는지를 불문하고, 이하와 같이, 연화 부분(N1, N2)의 연화 처리가 수행된다.
연화 부분(N1, N2)의 연화 처리는, 동일하므로, 연화 부분(N1)을 가지고 이하 설명한다. 나선형으로 코일링된 압축 스프링(1)을 담금질하고, 템퍼링한다. 그 후, 연화 부분(N1)만, 더 템퍼링한다.
연화 부분(N1)의 연화 템퍼링은, 도 5A에 나타내듯, 고주파 가열 장치9에 연화 부분(N1)을 삽입하여 가열한다. 마찬가지로, 도 5B와 같이, 고주파 가열 장치9에 연화 부분(N2)를 삽입하여 가열한다. 도 5A는, 연화 부분(N1)을 고주파 유도 가열하는 예를 나타내며, 도 5B는, 연화 부분(N2)를 고주파 유도 가열하는 예를 나타낸다.
혹은, 도 6A에 나타내듯, 한 쌍의 전극A1, B1을 연화 부분(N1)의 양면에 대고 통전 가열한다. 마찬가지로, 연화 부분(N2)의 연화 템퍼링은, 도 6B에 나타내듯, 한 쌍의 전극A2, B2를 연화 부분(N2)의 양면에 대고 통전 가열한다. 도 6A는 연화 부분(N1)을 통전 가열하는 예를 나타내며, 도 6B는, 연화 부분(N2)를 통전 가열하는 예를 나타낸다.
또한, 압축 스프링(21)의 연화 부분인 하부 자리 감김(座)부(21a)는, 도 5A, 도 6A와 동일한 방법으로 가열된다.
상술한 통전 가열 방식이나 고주파 유도 가열 방식의 가열 설비는 구조가 간단하고 범용성이 우수하며, 설비 코스트를 억제할 수 있다.
또한, 구체적으로, 압축 스프링(1), 압축 스프링(21)의 성형을 포함한 연화 부분(N1, N2)의 연화 처리에 대해 설명한다. 상술한 듯이, 연화 부분(N1, N2)의 연화 처리는, 동일한 방법으로 실시되므로, 연화 부분(N1)을 예로 들어 설명한다.
우선, 냉간 성형된 소선 (선재)를 사용하여, 열간 성형하는 경우를 설명한다.
<열간 성형의 제1방법>
열간 성형의 제1방법은, 하기와 같이 수행된다.
도 7은, 열간 성형의 제1방법의 과정을 나타내는 그림이다.
먼저, 똑바른 스프링 강을 가열기 속에서 9분 정도, 950°C 전후에서 가열한다 (도 7의 스텝S11).
계속해서, 가열된 선재를 코일링 기에서 나선형으로 성형한다 (스텝S12).
계속해서, 나선형으로 성형된 선재를 기름 속에 넣고, 50°C 정도까지 급냉시켜, 담금질한다 (스텝s13). 그 후, 선재에 부착한 기름을 씻어내리고, 담금질된 나선형의 선재를 450°C 전후에서 가열한 후, 물 속에서 천천히 냉각시켜, 템퍼링한다(스텝s14).
계속해서, 연화 부분(N1) 만을, 스텝s14의 템퍼링보다 온도를 올리고, 도 5A, 도 6A에 나타내듯, 부분적인 템퍼링을 실시한다 (스텝s15).
그 후, 샷피닝이나, 분말 도장, 로 가열 등으로 200°C 전후로의 도료의 굽기(경화)가 실시된다.
이상에 의해, 연화 부분(N1) (하부 자리 감김(座)부(1a), 상부 자리 감김(座)부(1b))의 경도가, 다른 부분의 경도보다 낮고, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮추어진 압축 스프링(1)이 얻어진다.
<열간 성형의 제2방법>
열간 성형의 제2방법은, 하기와 같이 수행된다.
도 8은, 열간 성형 제2방법의 과정을 나타내는 그림이다.
똑바른 스프링 강의 선재의 연화 부분(N1)을 제외하고, 9분 정도, 950°C 전후로 가열한다 (도 8의 스텝s21).
계속해서, 상기 선재를 코일링 기로 나선형으로 성형한다(스텝S22).
계속해서, 나선형으로 성형된 선재를 기름 속에 넣고, 50°C 정도까지 급냉시켜, 연화 부분(N1)을 제외한 부분을 담금질한다 (스텝S23). 그 후, 선재에 부착한 기름을 씻어내리고, 연화 부분(N1)을 제외하고 담금질된 나선형의 선재를 450°C 전후에서 가열한 후, 물 속에서 천천히 냉각시켜, 템퍼링한다 (스텝s24).
그 후, 샷피닝이나, 분말 도장, 도료의 굽기(경화)가 실시된다.
이상의 방법은, 연화 부분(N1)을 담금질, 템퍼링하는 일없이, 연화 부분(N1)의 경도가, 다른 부분의 경도보다 낮고, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮추어진 압축 스프링(1)이 얻어진다.
또한, 상술한 열간 성형의 제2방법에서는, 연화 부분(N1)을 담금질, 템퍼링하지 않는 경우를 설명했지만, 연화 부분(N1)을 약간만 담금질하여, 가장 경도가 높은 부분 (연화 부분(N1) 이외)과 약간 경도가 낮은 부분 (연화 부분(N1))을 만드는 구성으로 해도 좋다.
<냉간 성형 방법>
다음은, 이미 열간 성형된 소선 (선재)을 사용하여, 냉간 성형하는 경우를 설명한다.
도 9는, 냉간 성형의 과정을 나타내는 그림이다.
먼저, 똑바른 스프링 강 선재를 코일링 기에서 나선형으로 성형 (코일링 가공)한다 (스텝S31).
계속해서, 코일 상의 선재에, 변형 수정작업을 실시한다 (스텝s32).
계속해서, 연화 부분(N1) 만을, 스텝s32 의 소둔보다 온도를 올려 ,도 5A, 도 6A에 나타내듯, 부분적인 템퍼링을 실시한다 (스텝s33).
이상에 의해, 연화 부분(N1)의 경도가 다른 부분의 경도보다 낮고, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮추어진 압축 스프링(1)이 얻어진다.
압축 스프링(21)의 연화 부분(N2)와 연화 부분인 하부 자리 감김(座)부(21a)는, 상술한 같은 방법으로 연화된다.
<<실시 형태3>>
실시 형태3의 압축 스프링은, 파손 부위의 특정을 할 수 있도록, 실시 형태1, 2에서 설명한 기술을 적용하는 것이다.
구체적으로는, 압축 스프링을, 파손시키는 부분을 제외하고 부분적으로 연화시켜, 파손 부위를 특정 할 수 있도록 한다.
예를 들면, 차량 등에 있어서, 발견하기 쉬운 장소에 파손 부위가 정해지도록 부분적으로 연화시키는 처리를 실시한다. 혹은, 압축 스프링의 파손 부위가 다른 부품으로 받게 되도록, 부분적으로 연화시켜 파손이 발생하는 부위를 만들고, 파손된 부위가 다른 부품으로 받을 수 있는 구조 (캣쳐 구조)로 한다.
이로 인해, 파손 부위를 빨리 발견하고, 빠른 유지 보수나 주행 불능이 될 수 없는 안전 대책을 실시할 수 있다.
이상의 구성에 의하면, 이하의 효과를 나타낸다.
1. 압축 스프링에 있어서, 다른 부재와 접촉하는 부분이나 자신의 선재끼리 접촉하는 부분의 경도를 다른 부분보다 저하시켜 노치 감도(切欠き感受性)를 낮출 수 있다. 그 때문에, 부식 파손을 억제 또는 회피할 수 있다. 이로 인해, 부식 파손을 억제할 수 있고, 내구성이 높은 압축 스프링을 얻을 수 있다.
2. 부식 내구성이 낮은 재료 (예를 들어, SUP7 등)를 부분적으로 연화하는 것에 의해, 압축 스프링의 염해가 발생하는 지역 (염해 지역)에서의 사용이 가능하다.
3. 상술한 구성을 사용함으로써, 압축 스프링의 염해 지역에서의 부식 내구성이 향상된다.
4. 소선 끼리 접촉하는 압축 스프링을 고경도 화하여, 압축 스프링의 경량화를 도모할 수 있다.
5. 압축 스프링을 부분적으로 연화시키는 것으로, 파손 부위를 특정 할 수 있다.
6. 상술한 듯이, 압축 스프링의 파손 부위를 특정함으로써, 통상 사용에 지장이 없는 부분을 미리 파손 부위로 할 수 있으며, 압축 스프링의 사용에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
<<다른 실시 형태>>
1. 상기 실시 형태에서는, 코일 스프링의 일례로서, 압축 스프링(1, 21)을 예시하고 설명했지만, 인장 스프링에 본 발명을 적용해도 좋다.
2. 상기 실시 형태1~3 에서는, 다양한 구성을 설명했지만, 각 구성을 적정 선택하여 조합하고 구성해도 좋다.
3. 상기 실시 형태1~3은, 본 발명의 일례를 설명한 것이며, 본 발명은 , 특허 청구의 범위내 또는 실시 형태에서 설명한 범위에 있어서, 다양하고 구체적인 변형 형태가 가능하다.
1, 21 : 압축 스프링 (코일 스프링)
1a, 21a : 하부 자리 감김(座)부 (경도가 낮은 부분, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분, 다른 부재와 접촉하는 부분, 자리 감김(座)부, 받침 부재에 접촉하는 부분)
1b, 21b : 상부 자리 감김(座)부 (경도가 낮은 부분, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분, 다른 부재와 접촉하는 부분, 자리 감김(座)부, 받침 부재에 접촉하는 부분)
1c : 유효부 (경도가 높은 부분, 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분)
2, 22 : 하부 스프링 시트(받침 부재)
3, 23 : 상부 스프링 시트(받침 부재)
21c1 : 제1유효부 (경도가 높은 부분, 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분 유효부)
21c2 : 제2유효부 (경도가 낮은 부분, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분, 유효부, 다른 부재와 접촉하는 부분, 소선이 서로 접촉하는 부분)
N1 : 연화 부분 (경도가 낮은 부분, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분, 다른 부재와 접촉하는 부분, 받침 부재에 접촉하는 부분)
N2 : 연화 부분 (경도가 낮은 부분, 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분, 다른 부재와 접촉하는 부분, 받침 부재에 접촉하는 부분, 다른 부재와 접촉하는 부분, 소선이 서로 접촉하는 부분)

Claims (12)

  1. 경도가 높은 부분과, 상기 부분보다 경도가 낮은 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  2. 제1항에 있어서,
    다른 부재와 접촉하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮은 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮은 것을 특징으로하는 코일 스프링.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부를 받는 받침 부재에 접촉하는 부분의 경도는, 이외의 부분의 경도보다 낮은 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코일 스프링은, 자리 감김(座)부와 유효부를 갖고, 상기 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은, 이외의 상기 유효부의 경도보다 경도가 낮은 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 파손 부위를 특정할 수 있도록, 경도가 높은 부분과, 상기 부분보다 경도가 낮은 부분이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  7. 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 부분과, 상기 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  8. 제7항에 있어서,
    다른 부재와 접촉하는 부분의 노치 감도(切欠き感受性)는, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮은 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부의 노치 감도(切欠き感受性)는, 이외의 부분 의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮은 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 자리 감김(座)부를 받는 받침 부재에 접촉하는 부분의 노치 감도(切欠き感受性)는, 이외의 부분의 노치 감도(切欠き感受性)보다 낮은 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 코일 스프링은, 자리 감김(座)부와 유효부를 갖고, 상기 코일 스프링의 소선이 서로 접촉하는 부분은, 이외의 상기 유효부의 노치 감도(切欠き感受性)보다 노치 감도(切欠き感受性)가 낮은 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 코일 스프링의 파손 부위를 특정할 수 있도록, 노치 감수 성이 낮은 부분과, 상기 부분보다 노치 감도(切欠き感受性)가 높은 부분이 배치 되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 스프링.
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