KR101836983B1 - 스프링구조체의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링 구조체 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 양말단 또는 일단에 비스프링 구조의 지지부가 형성되고, 동일한 내경 수직 중심축을 갖는 복수 개의 단위코일형상스프링이 상기 지지부에 각각 연결되어 하나의 단위코일형상스프링의 선재와 선재사이에 다른 단위코일형상스프링의 선재가 위치하여 상하로 일정 간격을 두고 나란하게 겹치도록 위치되어 코일형상스프링부를 형성하는 상기 지지부와 코일형상스프링부가 일체형으로 형성된 스프링구조체 및 그 제조방법에 대한 것이다.

Description

스프링구조체의 제조방법.{Spring structure having a plurality of unit coil type springs and Manufacturing method thereof}

본 발명은 스프링 구조체 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 양말단 또는 일단에 비스프링 구조의 지지부가 형성되고, 동일한 내경 수직 중심축을 갖는 복수 개의 단위코일형상스프링이 상기 지지부에 각각 연결되어 상하로 일정 간격을 두고 나란하게 겹치도록 위치되어 코일형상스프링부를 형성하며 상기 지지부와 코일형상스프링부가 일체형으로 형성된 스프링구조체 및 그 제조방법에 대한 것이다.

스프링이란 물체의 탄성 변형을 이용하여 에너지를 흡수·축적시켜 완충 등의 작용을 하게 하는 기계요소로, 예컨대 의료기기, 용수철저울, 침대 및 소파 등의 가구, 안전밸브, 자동차 등의 다양한 제품에 사용된다. 상기 스프링은 금속 등의 다양한 소재를 이용하여 제작되며, 코일 형태, 링 형태, 접시 형태 등의 다양한 형상을 가지게 된다. 상기 스프링의 일 종류인 코일 스프링은 하기의 특허문헌에 기재된 것처럼 봉상의 금속재료가 나사선 모양으로 감겨 형성된다.

(특허문헌)

공개특허 제10-2002-0019737호(2002. 03. 13. 공개) "코일스프링 및 그 제조방법"

하지만, 종래의 코일 스프링은 탄성을 가진 금속 재료로 이루어진 봉상의 로드를 나사선 모양으로 감아서 제조하므로, 감아서 제조할 때 나타나는 소성 변형으로 인해 내부 균열 및 잔류 응력과 같은 문제점 때문에 제조된 코일 스프링의 형태가 제한되고 그에 다른 기능 또한 제한되는 문제가 있다.

또한, 일본 공개특허공보 특개평10-122285호(1998. 05. 12. 공개)에 기술된 종래의 비스프링 구조의 지지부에 단일코일형상스프링이 형성되어 있는 구조는 스프링 외경을 감싸는 하우징 같은 구조물이 없었을 때 스프링 내경의 중심축에서 벗어나 한쪽으로 치우치는 힘이 가해지면 힘이 가해진 방향의 피치(or 선재) 간격이 현저하게 줄어들게 되고, 내공 중심축을 기준으로 마주보게 되는 부위의 피치(or 선재) 간격은 상대적으로 아주 적게 줄어드는 현상과 스프링 선재의 두께가 충분치 않았을 때는 스프링 자체가 심하게 밴딩되는 현상이 나타나는 문제가 있다. 즉, 가해진 힘이 스프링 전체적으로 균등하게 분산되지 못하는 문제점이 있다.

그리고, 또한 비스프링 구조의 지지부에 단일코일형상스프링이 형성되어 있는 구조는 인장력과 압축력 및 밴딩력이 부족할 수 있는 문제가 있다.

그리고, 또한 코일형상스프링부의 상단부터 하단까지 동일한 개수의 단위코일형상스프링으로 이루어질 때는 탄성 범위가 단지 피치수와 간격 모제의 재질 및 코일형상스프링부의 외경 및 내경 수치에 의해서만 결정되므로 기존의 스프링 구조체로서는 하나의 스프링에 다양한 크기의 충격힘에 탄성 효과를 나타낼 수 있도록 탄성 범위를 확장시키기가 쉽지 않은 문제점이 있다. 즉 기존 스프링 구조로는 압력 또는 충격이 가해졌을 때 탄성 효과가 나타나기 시작하는 힘의 크기부터 충격이 가해지더라도 더 이상 탄성 효과가 나타나지 않는 힘의 크기까지의 범위가 크지 않는 문제점이 있었고, 탄성 효과가 연속된 힘 하나에만 반응하는 문제점이 있었다. 즉, 예를 들어 1 내지 3의 힘에 탄성반응을 보이다가 4 내지 6의 힘에는 탄성반응을 보이지 않고 다시 7 내지 9까지의 힘에 탄성반응을 보이는 특수한 기능을 갖는 스프링은 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 탄성력을 제공하는 복수 개의 단위코일형상스프링이 상하 일정 간격을 두고 나란히 번갈아 겹쳐 배열되며, 복수 개의 단위코일형상스프링이 동일한 내경수직중심축을 갖으며 양 말단 또는 일단에 형성된 비스프링구조의 지지부에 의해 복수 개의 단위코일형상스프링이 서로 연결되어 있는 구조를 가지는 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 일정 폭과 길이를 가지는 모제를 절삭하여 스프링을 형성하므로, 용접하는 과정 없이 하나의 스프링구조체에 일정 간격을 두고 상하로 나란히 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부를 형성할 수 있어, 제작용이성, 탄력성 및 견고성을 증대시킬 수 있는 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 지지부가 코일형상스프링부의 상단 및 하단 중 어느 하나 이상 또는 복수개의 코일형상스프링부 사이에 형성되어, 상기 스프링의 탄성력을 제공받는 물체와의 접촉 면적을 크게 할 수 있어 스프링의 탄성력을 효과적으로 전달할 수 있는 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 코일형상스프링부의 내경수직 중심축이 스프링부의 외경 중심축과 일치하지 않게 위치하고, 다양한 전체적인 외형 및 스프링의 폭을 가지는 등과 같이 종래의 스프링과는 다른 형태를 가지는 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 비스프링 구조인 지지부에 단일 코일형상스프링이 아닌 복수 개의 코일형상스프링이 지지부의 360도를 배분하여 각각 연결됨으로서 360도 균등하게 지지받음으로서 코일형상스프링부의 내경 수직 중심축에서 벗어나 한쪽으로 치우친 힘이 지지부에 가해지더라도 보다 더 효과적으로 스프링 전체로 충격을 분산시키는 효과가 탁월한 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 하나의 코일형상스프링부에 부위마다 서로 다른 개수의 단위코일형상스프링이 설치되도록 하거나 단위코일형상스프링수가 서로 다른 복수개의 코일형상스프링부를 형성한 스프링 구조체를 가짐으로써 적은 힘의 충격부터 큰 힘의 충격까지 반응할 수 있는 탄성효과 범위를 확장시킬 수 있는 효과가 탁월한 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 연속된 힘에 계속 반응하는 스프링구조가 아닌 연속된 힘에 단계적으로 반응하는 특수한 효과의 스프링 구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 즉, 예를 들어 기존의 스프링이 1부터 9까지의 힘에 연속적으로 반응한다면 본 개발품은 1부터 3까지의 힘에는 탄성반응을 보이다가 4부터 6까지의 힘에는 탄성반응을 보이지 않고 다시 7부터 9까지의 힘에 탄성반응을 보이는 특수한 기능을 갖는 스프링 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 적은 외경크기의 스프링 구조체에 있어서 기존 코일 스프링과는 다르게 외경을 감싸는 구조물 없이도 스프링 기능을 잘 수행할 수 있는 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 용접과 같은 별도의 결합공정 없이 지지부에 의해 코일형상스프링부의 양 말단 또는 일단을 밀폐시킬 수 있으며 스프링부와 비스프링 지지부를 일체형으로 형성할 수 있어 다른 구조물에 손쉽게 결합시킬 수 있는 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 지지부 자체에 비스프링 구조의 다양한 형태를 형성할 수 있는 스프링구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 모제를 절삭 가공하므로 동일한 코일형상스프링부의 단위코일형상스프링에 각 부위의 수직적 두께(T2)를 다양하게 제작할 수 있음으로써 충격에 반응할 수 있는 탄성 범위를 확대시킬 수 있는 효과가 탁월한 스프링 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 모제가 금속인 경우 모제를 감아서 스프링을 제조하는 것이 아니고 모제를 절삭하거나 3D프린터로 스프링 구조체를 형성할 수 있으므로 기존의 모제를 감아서 제조하는 방법보다 스프링 구조체의 크기를 훨씬 더 수월하게 키울수 있고 경제적인 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체는 동일한 내경 수직 중심축부를 가지며 단위코일형상스프링의 상하의 선재와 선재 사이의 간격에 또 다른 단위코일 형상 스프링의 선재가 위치하여 상하 일정 간격을 두고 나란하게 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 코일형상스프링부와, 상기 복수 개의 단위코일형상스프링 각각에 연결되어 상기 코일형상스프링부를 지지하는 비스프링 구조의 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체는 상기 지지부와 코일형상스프링부를 상하 관통하는 관통공을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체는 상기 지지부 및 코일형상스프링부가 함입되어 형성되는 함입홈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체에 있어서 상기 단위코일형상스프링은 나선 형태를 가지고 탄성을 가진 소재로 이루어지며, 상기 지지부는 상기 코일형상스프링부의 상단 및 하단 중 어느 하나 이상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 스프링 구조체는 하나의 코일형상스프링부에 부위별로 서로 다른 개수의 단위코일형상스프링을 갖는 일체형의 특수한 형태의 스프링 구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링 구조체는 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부가 복수 개 형성되어 있고 그 사이 사이는 비스프링 구조의 지지부가 형성되어 있으며 각각의 코일형상스프링부는 단위코일형상스프링의 개수가 다르거나 선재의 수직두께(T2)가 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체는 코일형상스프링부에서 외경 직경의 1/2에서 내경 직경의 1/2을 뺀 선재의 길이(T1)가 코일형상스프링부에 있는 선재 수직 두께(T2)보다 적어도 4배 이상 큰 복수개의 단위코일형상스프링을 갖는 특수한 형태의 스프링구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체에 있어서 스프링구조체 상단부터 하단까지 코일형상스프링부의 내경과 다른 위치에 적어도 하나 이상의 수직홀이 뚫어져 있어 경량화되면서도 내구성과 탄성력이 유지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링 구조체에 있어서 스프링 구조체는 금속 또는 플라스틱과 같은 폴리머 계통으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체에 있어서 코일형상스프링부의 선재 사이에 비금속성의 탄성재질을 삽입함으로써 빠른 탄성 반응속도를 보이는 스프링구조와 한 템포 느린 탄성 반응 속도를 보이는 비금속성의 탄성재질이 결합함으로써 특수한 기능을 나타내는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체에 있어서 코일형상스프링부의 외경수평단면적이 동일한 부위의 내경수평단면적보다 적어도 10배 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체에 있어서 코일형상스프링부의 수평단면도에서 외경에서 내경을 뺀 수치의 1/2(T1)이 코일형상스프링부의 선재의 수직두께(T2)보다 적어도 4배 이상 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체에 있어서 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부의 피치 간격이나 코일형상스프링의 선재수직두께(T2)를 부위마다 다르게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링 구조체에 있어서 비스프링 구조의 지지부는 다양한 형태를 가질 수 있고 수평 관통홀 도는 수직홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체에 있어서 코일형상스프링부 내경 중심축이 코일형상스프링부 외경 중심축과 일치하지 않게 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체는 일정 폭과 길이를 가지는 모제를 절삭하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 금속의 스프링구조체를 제조하는 방법은 모제의 외측면을 따라 나선 형태로 절삭하여 형성되는 나선홈이 상하 일정 간격을 두고 평행하게 복수 개가 형성되도록 하여, 상하 일정 간격을 두고 나란히 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부와 상기 복수개의 단위코일형상스프링 각각에 연결되는 비스프링 구조의 지지부가 형성되도록 하는 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 스프링 구조체 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체를 제조하는 방법은 모제가 상면부터 하면까지 관통하는 관통공이 형성된 관 형태이거나 모제의 상면 또는 하면 중 일단부에서 타단부쪽으로 함입홀이 형성되어 있어 코일형상스프링부의 내경이 될 부위가 이미 홀로 형성되있는 경우에는 모제의 외측면을 따라 나선형태로 절삭할 때 모제의 내부홀까지 절삭된다면 외측면의 나선형의 절삭 후 별도의 코일형상스프링부의 내경이 될 관통홀을 뚫을 필요가 없지만 만일 모제가 관 타입이 아닌 봉형태일 때는 상기와 같은 방법으로 외측면을 따라 나선형태로 절삭한 후 코일형상스프링부의 내경이 될 수직 홀을 뚫어야 하는 코일형상스프링부의 내경형성 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체를 제조하는 방법은 수직홀은 모제의 상하면을 관통하는 관통홀이 될 수도 있고 상, 하면 중 일단부가 막힌 홀이 될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 스프링구조체의 제조방법은 상기 모제의 상측에서 하측으로 절삭하여 상기 모제의 상면 및 하면을 관통하는 관통공 및 코일형상스프링부의 내경을 형성하는 관통공형성단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부와 지지부를 가지는 금속 스프링구조체의 제조방법은 와이어 방전 커팅기 같은 가공기의 선의 형상으로 이루어진 절삭부(S)가 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위를 수평으로 지나도록 모제의 일단부(C 또는 C')에 위치시킨 후 모제와 절삭부(S) 중 하나를 회전시키거나 둘다 회전시키며, 이와 동시에 모제와 절삭부(S) 중 하나 또는 둘 다를 코일형상스프링부의 내경 수직 중심축이 될 부위를 따라 전방 도는 후방으로 이동시키며 절삭하여 한번에 2개의 단위 코일형상스프링을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 모제 또는 절삭부(S)의 회전 중심축은 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위와 일치하여야 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상 스프링부를 가지는 금속 스프링구조체의 제조방법은 모제측면에 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위를 지나도록 좌, 우를 관통하는 측면 관통홀(D)을 뚫고 이 홀에 와이어 방전 커팅기 같은 가공기의 선의 형상으로 이루어진 절삭부(S)를 위치시킨 후 모제와 절삭부(S) 중 하나 또는 둘다를 회전시키고, 이와 동시에 모제와 절삭부(S) 중 하나 또는 둘다를 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위를 따라 전방 또는 후방으로 이동시키며 절삭가공하여 한번에 2개의 단위코일형상스프링과 양단 또는 일단에 비스프링 구조의 지지부를 동시에 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 만일 모제와 절삭부(S)가 동시에 회전한다면 둘의 회전중심축은 일치하여야 하며 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위와도 일치하여야 하며 모제와 절삭부(S)가 이동할 때는 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위를 따라 이동하여야 한다. 이때, 모제나 절삭부(S)의 전후방으로의 이동속도나 회전속도를 조절함으로써 단위코일형상스프링에 다양한 선재의 수직두께(T2)를 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 탄성력을 제공하는 복수 개의 단위코일형상스프링이 상하 일정 간격을 두고 나란히 번갈아가며 겹쳐배치되도록 위치시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 일정 폭과 길이를 가지는 모제를 절삭하여 스프링을 형성하므로, 용접하는 과정 없이 하나의 스프링구조체에 일정 간격을 두고 나란히 번갈아 가며 겹쳐배치되는 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부와 단위코일형상스프링 각각에 연결되어 코일형상 스프링부를 지지하는 지지부를 형성할 수 있어, 제작용이성 및 견고성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 코일형상스프링부를 모제를 감아서 형성하지 않으므로 인해 형성시 모제의 형태 변화로 인한 소성 변형이 일어나지 않아 제조시 크랙이나 응력이 발생하지 않아 내구성이 향상된다.

또한, 본 발명은 한번의 절삭 과정으로 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부와 비스프링구조의 지지부를 동시에 형성할 수 있으므로 제조에 있어서 경제성이 탁월하다.

또한 본 발명은 하나의 스프링구조체내에 단위코일형상스프링의 개수를 달리하는 복수개의 코일형상스프링부를 형성시키거나 하나의 코일형상스프링부에 부위마다 단위코일형상스프링의 개수를 달리 형성시킬 수 있음으로써 충격에 반응할 수 있는 탄성 범위를 확대시키거나 가해지는 힘이 연속적으로 커질 때 이중 일부힘에 반응하지 않는 특수한 기능을 부여할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 절삭 가공시 모제와 절사부(S)의 회전속도와 이동속도를 조절함으로써 코일형상스프링부의 단위코일형상스프링에 부위마다 다양한 선재의 수직 두께(T2)를 형성할 수 있음으로써 충격에 반응할 수 있는 탄성 범위를 확대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지지부가 코일형상스프링부의 상단 및 하단 중 어느 하나 이상에 형성되어, 복수 개의 단위코일형상스프링과 각각 연결되므로 지지부에 전달된 하중 및 충격이 보다 효율적으로 스프링구조체 전체로 분산될 수 있도록 하며, 상기 스프링의 탄성력을 제공받는 물체와의 접촉 면적을 크게 할 수 있어 스프링의 탄성력을 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 필요에 따라 관통공이 스프링의 중심축에서 편심되게 위치하고, 즉 코일형상스프링부의 외경중심축과 내경중심축이 일치하지 않게도 형성할 수 있고 다양한 전체적인 외형 및 스프링의 폭을 가지는 등과 같이 종래의 스프링과는 다른 형태를 가지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 코일형상스프링부에 외경수평단면적이 내경수평단면적의 10배를 넘는 복수 개의 단위코일형상스프링을 갖는 스프링구조체의 제작이 가능하여 탁월한 내구성과 탄성력 및 밴딩력을 갖게 하는 효과가 있는 특수스프링을 제작할 수 있다.

또한, 본 발명은 스프링구조체의 코일형상스프링부에 선재의 수평두께가 선재의 수직 두께의 4배가 넘는 복수 개의 단위코일형상스프링을 갖는 특수스프링을을 제작할 수 있다.

또한, 본 발명은 코일형상스프링부의 선재의 수직 두께를 부위마다 다르게 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 별도의 결합공정없이 지지부에 의해 다른 구조물에 손쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 코일형상스프링부의 양 말단에 코일형상스프링부의 내경과 통하는 수직홀이 없는 밀폐된 지지부를 일체형으로 형성할 수 있어 특수한 분야에 쓰여지는 특수스프링을 쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링구조체의 사시도.
도 2는 도 1의 스프링구조체의 종단면도.
도 3은 도 1의 스프링구조체의 코일형상스프링부의 횡단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스프링구조체의 종단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링구조체의 사시도.
도 6은 도 5의 스프링구조체의 종단면도.
도 7은 도 5의 스프링구조체의 코일형상스프링부의 횡단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링구조체의 사시도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링구조체의 사시도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링구조체의 종단면도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링구조체의 사시도.
도 12 내지 15는 도 5의 스프링의 제작방법을 설명하기 위한 참고도.
도 16 내지 18은 또 다른 스프링 구조체의 제작방법을 설명하기 위한 참고도.
도 19는 또 다른 스프링 구조체의 제작방법을 설명하기 위한 참고도.
도 20 및 21은 또 다른 스프링 구조체의 제작방법을 설명하기 위한 참고도.

이하에서는 본 발명에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부를 가지는 스프링 구조체 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체를 도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 상기 스프링구조체(1)는 상하 일정 간격을 두고 나란하게 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상스프링(111)을 가지는 코일형상스프링부(11)와, 상기 복수 개의 단위코일형상스프링(111) 각각에 연결되어 상기 코일형상스프링부(11)를 지지하는 지지부(12) 등을 포함한다.

상기 코일형상스프링부(11)는 상기 스프링구조체(1)에서 탄성력을 제공하는 구성으로, 상하 일정 간격을 두고 번갈아 가며 나란하게 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상스프링(111)을 포함한다. 상기 복수개의 단위코일형상스프링(111)은 동일한 내경수직중심축을 갖으며, 상기 단위코일형상스프링(111)은 전체적으로 나선 형태를 가지고 탄성을 가진 소재로 이루어지나, 바람직하게는 탄성을 가진 금속으로 이루어지고 나선형태의 판의 모양을 가진다. 도 1 내지 3에는 두 개의 단위코일형상스프링(111a, 111b)으로 이루어지는 코일형상스프링부(11)가 도시되어 있으나, 이는 일 예로 3 이상의 단위코일형상스프링이 상하 서로 일정 간격을 두고 나란하게 겹쳐지도록 코일형상스프링부를 형성하는 것도 가능하다.

상기 지지부(12)는 상기 복수 개의 단위코일형상스프링(111) 각각에 연결되어 상기 코일형상스프링부(11)를 지지하는 구성으로, 예컨대 상기 지지부(12)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 상기 코일형상스프링부(11)의 상단과 하단에 각각 위치하여 상기 코일형상스프링부(11)의 상단과 하단을 폐쇄하는 형태를 가질 수 있다. 상기와 같은 구성을 포함하는 스프링구조체(1)는 지지부(12)에 의해 각각 연결된 복수 개의 단위코일형상스프링(111)이 일정 간격을 두고 번갈아가며 나란하게 겹쳐지므로 증대된 탄성력과 지지부(12)에 가해진 충격을 지지부(12)에 각각 연결된 복수개의 코일형상스프링(111)을 통해 스프링구조체(1) 전체에 효율적으로 분산시키는 효과를 제공할 수 있고, 폐쇄된 형태의 지지부(12)가 코일형상스프링부(11)의 양단에 위치하여 상기 스프링구조체(1)의 탄성력을 제공받는 물체와의 접촉 면적을 크게 할 수 있어 스프링구조체(1)의 탄성력을 효과적으로 전달할 수 있으며, 스프링구조체 외경을 감싸는 하우징이 없는 경우에도 코일형상스프링부의 외경중심축에서 벗어난 수직힘이 가해지더라도 비스프링구조의 지지부에 단위코일형상스프링이 하나만 형성된 기존 코일스프링 구조에 비해 훨씬 더 안정적이며 효율적인 충격 분산효과를 볼 수 있다. 도 1 내지 3을 참조하여 설명한 스프링구조체(1)는 상기 지지부(12)가 상기 코일형상스프링부(11)의 양단에 설치되어 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 지지부(12)가 상기 코일형상스프링부(11)의 일단에만 설치되는 것을 포함하여 상기 코일형상스프링부(11)의 어느 부분에 형성되는 것도 가능하다. 상기 복수 개의 단위코일형상스프링(11)은 동일한 내경수직중심축(B)을 갖는다. 또한, 도시하지 않았지만, 지지부가 양단에 형성되고 상기 지지부가 막힌 형태를 가지는 스프링구조체를 형성할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체를 도 5 내지 7을 참조하여 설명하면, 상기 스프링구조체(2)는 도 1 내지 3을 참조하여 설명한 스프링구조체(1)에서 상기 지지부(12)와 코일형상스프링부(11)를 상하 관통하는 관통공(13)을 추가로 포함한다. 상기 관통공(13)은 일정 형상을 가지며 바람직하게는 원기둥의 형상을 가진다. 도 5 내지 7을 참조하여 설명한 상기 스프링구조체(2)는 관통공(13)이 스프링구조체(2)의 정중앙에 위치하나, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 관통공(13)의 수직 중심축(B)이 상기 스프링구조체(2)의 코일형상스프링부(11)의 외경수직중심축(A)과 일치하지 않도록 즉 상기 관통공(13)이 상기 스프링구조체(2)의 중심축(A)에서 편심되게 위치하는 것도 가능하다. 즉, 코일형상스프링부(11)의 외경수직중심축(A)과 내경수직중심축(B)이 일치하지 않는 것도 가능하다. 또한, 도 5 내지 7을 참조하여 설명한 상기 스프링구조체(2)는 전체적인 외형이 원통형의 형상을 가지나, 상기 스프링구조체(2)는 전체적인 외형이 도 9에 도시된 바와 같은 사각통의 형상을 포함하는 다각형의 통의 형상 또는 다양한 형태(미도시)를 가질 수 있다. 상기 스프링구조체는 코일형상스프링부(11)에서 외경 직경의 1/2에서 내경 직경의 1/2을 뺀 선재의 수평길이(T1)가 코일형상스프링부(11)에 있는 선재 수직 두께(T2)보다 적어도 4배 이상 크며, 스프링구조체 상단부터 하단까지 코일형상스프링부의 내경과 다른 위치에 적어도 하나 이상의 수직홀(15)이 뚫어져 있어 경량화되면서도 내구성과 탄성력을 유지할 수 있고, 코일형상스프링부의 선재 사이에 비금속성의 탄성체를 삽입함으로써 빠른 탄성 반응속도를 보이는 스프링구조와 한 템포 느린 탄성 반응 속도를 보이는 비금속성의 탄성재질이 결합함으로써 특수한 기능을 나타낼 수 있으며, 코일형상스프링부의 외경수평단면적이 동일한 부위의 내경수평단면적보다 적어도 10배 이상으로 형성된다. 상기 탄성체는 합성고무 등의 합성수지가 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 스프링구조체를 도 10을 참조하여 설명하면, 상기 스프링구조체(3)는 도 1 내지 3을 참조하여 설명한 스프링구조체(1)에서 일단의 지지부(12) 및 코일형상스프링부(11)가 함입되어 형성되는 함입홈(14)을 추가로 포함한다. 도 1 내지 10을 참조하여 설명한 스프링구조체는 본원발명의 일 예로, 본원발명은 앞서 설명한 코일형상스프링부(11), 지지부(12), 관통공(13), 함입홈(14)을 취사 선택하여 형성되는 다양한 형태의 비스프링 구조인 지지부(12)와 코일형상스프링부(11)가 일체형인 스프링구조체를 포함한다. 본원발명에 따른 상기 스프링구조체는 봉형태의 로드를 나선형태로 감아서 형성되는 종래의 스프링 제조방식과 달리, 일정 형태의 모제를 나선형태로 절삭하여 형성하므로 하나의 스프링구조체에 용접하는 과정이나 연결구조 없이 일정 간격을 두고 상하로 나란히 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부와, 비스프링 구조인 지지부가 일체형으로 이루어진 스프링구조체를 형성할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이 하나의 코일형상스프링부(11)에 부위마다 서로 다른 개수의 단위코일형상스프링(111)이 설치될 수 있다. 일 예로, 도 11을 보면 가장 상측에 위치하는 1구간(H1)에서는 단위코일형상스프링(111a, 111b)이 두 개가 존재하나 하측의 2구간(H2)에서는 단위코일형상스프링(111a, 111c, 111d)이 세 개가 존재하며, 가장 하측의 3구간(H3)에서는 단위코일형상스프링(111a, 111b)이 두 개가 존재한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 도시하지 않았지만 단위코일형상스프링수가 서로 다른 복수개의 코일형상스프링부를 형성한 스프링 구조체를 형성할 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 포함하는 복수 개의 단위코일형상스프링을 가지는 일체형의 스프링구조체 제조방법을 자세히 살펴보도록 한다. 하기에서는 스프링구조체 제조방법의 일 예로 도 12 내지 15를 참조하여, 도 5에 도시된 스프링구조체(2)를 제조하는 방법을 설명하기로 한다.

상기 비스프링 구조의 지지부와 복수 개의 단위코일형상스프링으로 이루어진 코일형상스프링부가 일체형으로 이루어진 스프링구조체의 제조방법은 모제(100)의 외측면을 따라 나선 형태로 절삭하여 코일형상부(11') 및 지지부(12')를 형성하는 단위코일형상부형성단계와, 상기 모제(100)의 상측에서 하측으로 절삭하여 상기 모제(100)의 상면 및 하면을 관통하는 관통공(13)을 형성하는 관통공형성단계 등을 포함한다. 상기 관통공(13)은 코일형상스프링부의 내경을 이룬다.

상기 단위코일형상부형성단계는 모제(100)의 외측면을 따라 나선 형태로 절삭하여 형성되는 나선홈(110)이 상하 일정 간격을 두고 평행하게 복수 개가 형성되도록 하여 상하 일정 간격을 두고 나란히 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상부(111')와 상기 복수 개의 단위코일형상부(111')과 연결되는 지지부(12')가 형성되도록 하는 단계로, 상기 모제(100)는 탄성을 가진 금속으로 이루어지며 예컨대 일정 폭과 길이를 가지는 로드(rod)의 형태를 가진다. 상기 나선홈(110)은 일정 폭과 깊이를 가지며, 바람직하게는 상기 깊이는 상기 모제의 반경보다 큰 것이 바람직하다. 도 12에 도시된 바와 같이 원기둥 형태의 모제(100)를 사용하는 경우에는 모제의 상면과 하면을 관통하는 수직 관통공을 형성하여 코일형상스프링부의 내경을 이루어 도 5에 도시된 바와 같은 스프링구조체(2)가 제조되게 되며, 도시하지 않았지만 사각기둥 형태의 모제를 사용하는 경우 도 9에 도시된 바와 같은 스프링구조체가 제조되게 된다.

상기 단위코일형상부형성단계의 일 예를 구체적으로 설명하면, 도 12에 도시된 바와 같은 모제(100)가 회전하면서 길이방향으로 이동하도록 한 상태에서 절삭기구(미도시)가 상기 모제(100)의 측면을 가압하도록 하면 도 13에 도시된 바와 같은 제1나선홈(110a)이 형성되어 하나의 단위코일형상부(111')가 형성되고, 이후 상기 모제(100)를 원위치시키고 다시 상기 모제(100)가 회전하면서 길이방향으로 이동하도록 한 상태에서 절삭기구가 상기 제1나선홈(110a)과 상하 일정 간격을 두고 상기 모제(100)의 측면을 가압하도록 하면 도 14에 도시된 바와 같이 상기 제1나선홈(110a)에 평행한 제2나선홈(110b)이 형성되게 된다. 그리고 모제가 관 타입이 아닌 봉형태라면 상면과 하면을 관통하여 코일형상스프링부의 내경을 이루는 수직 관통홀을 뚫는다. 상기의 과정을 통해 상기 모제(100)에는 상하 일정간격을 두고 평행한 나선홈(110a, 110b)이 두 개 형성되므로, 상하 일정 간격을 두고 겹쳐지는 2개의 단위코일형상스프링(111a, 111b)과 상기 2개의 단위코일형상스프링(111a, 111b)를 연결하는 지지부(12')가 상단 및 하단에 형성되어 도 1 내지 3에 도시된 스프링구조체(1)가 형성되게 된다. 이때, 모제가 코일형상스프링부의 내경이 될 수직 관통공이 뚫려있지 않았다면 나선홈을 형성한 후 코일형상스프링부의 내경이 될 수직 관통공을 형성시켜 주어야 한다. 상기 절삭기구는 금속을 깎아낼 때 사용되는 다양한 수단이 사용될 수 있으며, 일 예로 레이저를 이용하여 금속을 절삭하는 기구, 다이아몬드 커팅날을 포함하여 마찰에 의해 금속을 절삭하는 기구 또는 와이어 방전 커팅기 등이 사용될 수 있다. 도 12 내지 14에서는 나선홈(110)을 두 개 형성하여 두 개의 단위코일형상부(111')가 형성되도록 하였으나, 일정 간격을 두고 평행하게 복수 개의 나선홈이 형성되도록 하는 경우 상기 나선홈(110)의 개수에 따른 상하 일정 간격을 두고 겹쳐지는 복수 개의 단위코일형상부(111')가 형성되게 된다. 또한, 상기 모제(100)를 절삭할 때 나선홈(110)이 시작되는 위치를 조절하여, 도 4에 도시된 바와 같이 일단에만 지지부(12)가 위치하는 스프링구조체를 제조할 수 있다. 즉, 본원발명은 절삭부위의 폭과 깊이(즉, 나선홈(110)의 폭과 깊이), 절삭부위가 시작 및 종료되는 위치(즉, 나선홈(110)이 시작 및 종료되는 위치) 및 상하 일정 간격을 두고 평행하게 위치하는 절삭부위(나선홈(110))의 개수를 조절하여 앞서 설명한 다양한 스프링구조체를 제조하는 것이 가능하게 된다.

상기 관통공형성단계는 상기 모제(100)의 상측에서 하측으로 절삭하여 상기 모제(100)의 상면 및 하면을 관통하는 관통공(13)을 형성하는 관통공형성단계 등을 포함한다. 상기 관통공형성단계를 통해 코일형상스프링부, 지지부, 관통공이 형성된 스프링구조체가 형성되게 된다. 상기 관통공(13)의 중심축(B)과 상기 모제(100)의 중심축(A)이 일치하도록 하면 도 15에 도시된 바와 같은 스프링구조체(2)가 제조되게 되며, 상기 관통공(13)의 중심축(B) 즉 코일형상스프링부의 내경수직중심축과 상기 모제(100)의 수직 중심축(A)이 일치하지 않도록 즉 상기 관통공(13)이 상기 모제(100)의 중심축(A)에서 편심되도록 하면 도 8에 도시된 바와 같은 스프링구조체가 제조되게 된다. 상기 관통공형성단계에서는 절삭되는 양을 조절하여 즉 관통공(13)의 직경을 조절하여 코일형상스프링부의 내경을 용이하게 조절할 수 있게 된다. 도 12 내지 15를 참조하여 설명한 제조방법은 코일형상부(11') 및 지지부(12')를 형성한 다음 관통공(13)을 형성하여 제조하는 방법을 설명하였으나, 도 16 내지 18에 도시된 바와 같이 모제(100)에 관통공(13)을 먼저 형성한 다음 모제(100)의 외측면을 절삭하여 코일형상스프링부(11) 및 지지부(12)를 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링구조체의 제조방법은 상기 관통공형성단계를 수행하지 않고, 복수 개의 단위코일형상부를 형성하는 상기 단위코일형상부형성단계 후에 상기 모제(100)의 상측에서 하측으로 절삭하여 상기 모제(100)에 함입형성되는 함입홈(14)을 형성하는 함입홈형성단계를 포함한다. 상기 제조방법에 의해서 도 10에 도시된 바와 같은 스프링구조체가 형성되게 되고, 상기 제조방법 역시 함입홈형성단계 후에 상기 단위코일형상부형성단계를 수행하는 것도 가능하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 스프링구조체의 제조방법을 도 19를 참조하여 설명하면, 상기 제조방법은 와이어 방전 커팅기 같은 가공기의 선의 형상으로 이루어진 절삭부가 코일형상스프링부의 내경수직중심축(B)이 될 부위를 수평으로 지나도록 모제의 일단부(C 또는 C')에 위치시킨 후 모제와 절삭부(S) 중 하나를 회전시키거나 둘다 회전시키며, 이와 동시에 모제와 절삭부(S) 중 하나 또는 둘 다를 코일형상스프링부의 내경 수직 중심축이 될 부위를 따라 전방 또는 후방으로 이동시키며 절삭가공하여 한번에 2개의 단위 코일형상스프링을 형성할 수 있다. 이때, 모제 또는 절삭부(S)의 회전 중심축은 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위와 일치하여야 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속 스프링구조체의 제조방법을 도 20 및 21을 참조하여 설명하면, 상기 제조방법은 모제(100) 측면에 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위를 지나도록 좌, 우를 관통하는 측면 관통홀(D)을 뚫고 이 홀에 와이어 방전 커팅기 같은 가공기의 선의 형상으로 이루어진 절삭부(S)를 위치시킨 후 모제와 절삭부(S) 중 하나 또는 둘다를 회전시키고, 이와 동시에 모제와 절삭부(S) 중 하나 또는 둘다를 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위를 따라 전방 또는 후방으로 이동시키며 절삭가공하여 한번에 2개의 단위코일형상스프링과 양단 또는 일단에 비스프링 구조의 지지부를 동시에 형성시킬 수 있다. 이때, 만일 모제와 절삭부(S)가 동시에 회전한다면 둘의 회전중심축은 일치하여 하며 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위와도 일치하여야 하며 모제와 절삭부(S)가 이동할 때는 코일형상스프링부의 내경수직중심축이 될 부위를 따라 이동하여야 한다. 이때, 모제나 절삭부(S)의 전후방으로의 이동속도나 회전속도를 조절함으로써 단위코일형상스프링에 다양한 선재의 수직두께(T2)를 형성할 수 있다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1, 2, 3: 스프링구조체 11: 코일형상스프링부 12: 지지부
13: 관통공 14: 함입홈 111: 단위코일형상스프링
15: 수직홀 A: 외경수직중심축 B: 내경수직중심축
C, C': 모제의 일단부 D: 모제의 측면관통홀 S: 절삭부

Claims (10)

1. 금속의 모제를 절삭하여 스프링구조체를 제조하는 방법에 있어서,
   상기 방법은 선의 형상으로 이루어진 절삭부(S)를 코일형상스프링부(11)가 시작되는 위치에서 코일형상스프링부의 내경수직중심축(B)이 될 부위를 지나도록 모제를 관통시킨 후, 모제 및 절삭부를 회전시키고, 이와 동시에 모제와 절삭부 중 하나 또는 둘 다를 코일형상스프링부의 내경 수직 중심축이 될 부위를 따라 전방 또는 후방으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 스프링구조체의 제조방법.
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