KR100224083B1 - Tension spring - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 스프링으로 서로 다른 탄성력을 구현할 수 있도록 하는 인장스프링에 관한 것이다. 본 발명은 고리가 양단에 각각 형성되고, 서로 다른 권선직경을 갖도록 코일형태로 권선되는 유효탄성부와; 유효탄성부의 일정 구간에 일정량의 탄성팽창은 허용하되 소정 위치에서 더 이상의 팽창을 제한하는 제한수단을 구비한다. 유효탄성부는 서로 다른 스프링상수를 갖는 제1탄성부 및 제2탄성부와, 이 제1탄성부와 제2탄성부보다 작은 권선직경을 갖는 제3탄성부로 구성되며, 제한 수단은 제3탄성부를 관통하는 스토퍼로 구성된다. 본 발명에 의하면 특정위치에서 보다 큰 탄성력을 요구하는 장치에 효과적으로 이용할 수 있게 되는 것은 물론, 하나의 스프링으로 복수의 탄성능력을 보유토록 함으로써 스프링 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.The present invention relates to a tension spring that can implement different elastic forces with one spring. The present invention is formed with both ends of the ring, the effective elastic portion is wound in the form of a coil to have a different winding diameter; A certain amount of elastic expansion is allowed in a predetermined section of the effective elastic portion, but is provided with limiting means for limiting further expansion at a predetermined position. The effective elastic part is composed of a first elastic part and a second elastic part having different spring constants, and a third elastic part having a smaller winding diameter than the first elastic part and the second elastic part, and the limiting means includes a third elastic part. It consists of a penetrating stopper. According to the present invention, it is possible to effectively use a device that requires a larger elastic force at a specific position, as well as to improve the spring characteristics by having a plurality of elastic capabilities in one spring.
Description
본 발명은 인장스프링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 스프링으로 서로 다른 탄성력을 구현할 수 있도록 하는 인장스프링에 관한 것이다.The present invention relates to a tension spring, and more particularly, to a tension spring to implement different elastic forces with one spring.
일반적으로 스프링은 탄성체가 갖는 탄성특성을 이용하는 것으로, 산업전반에 걸쳐 널리사용되고 있으며 매우 중요한 기계요소의 하나이다. 이러한 스프링은 주로 하중에 비해 탄성변형률이 큰 스프링강 등을 이용하여 제작되고 있으며, 그 형태에 따라 여러가지 종류가 개발되어 있다. 예를 들면, 스프링강선을 나선형으로 감아 원통형으로 구성하는 코일스프링 및 스프링강을 판형상으로 제작한 판스프링 등 많은 종류가 개발되어 있다. 한편, 코일스프링은 그 힘의 작용방향에 따라 인장스프링 및 압축스프링 및 비틀림스프링 등으로 구분된다.In general, the spring uses the elastic properties of the elastic body, which is widely used throughout the industry and is one of the very important mechanical elements. These springs are mainly manufactured using spring steel having a large elastic strain relative to the load, and various types have been developed according to the shape thereof. For example, many types, such as the coil spring which spirally wound a spring steel wire and comprise a cylindrical shape, and the leaf spring which produced the spring steel in plate shape, are developed. Meanwhile, coil springs are classified into tension springs, compression springs, and torsion springs according to the direction of action of the force.
본 발명은 코일스프링중 인장스프링에 관련되는 것으로, 도1에 참고적으로 대표적인 인장스프링의 구성을 도시하고 있다. 이에 따르면 스프링강선 등의 양호한 탄성특성을 보유하는 강재를 원통상에 나선형으로 감은 형태를 취하고 있는 탄성부(2)의 양단에 각각 걸림고리(3a)(3b)가 형성되는 인장스프링(1)이 도시되어 있다. 걸림고리(3a)(3b)는 대개 하나는 고정체에 연경되고, 나머지 하나는 하중체에 연경되는 구조를 갖으나, 필요에 따라 둘다 하중체에 연경될 수도 있다. 이러한 인장스프링(1)은 양측의 걸림고리(3a)(3b)가 모두 고정체에 걸리는 형태로는 사용되지 않는다.The present invention relates to a tension spring of the coil spring, and shows a configuration of a representative tension spring for reference to FIG. According to this, tension springs 1 having hooks 3a and 3b are formed at both ends of the elastic part 2, which are spirally wound in a cylindrical shape with steels having good elastic properties such as spring steel wires. Is shown. The hooks 3a and 3b usually have one structure that is connected to the fixed body and the other one that is connected to the load body, but both may be connected to the load body as necessary. This tension spring 1 is not used in the form in which both the hooks (3a) (3b) of both sides is caught in the fixture.
그러나, 상기와 같은 인장스프링(1)은 인장길이에 따라 탄성력이 일정하게 상승하게 되므로 정해진 하나의 설치조건에서 항시 일정한 탄성력을 제공하게 되므로 탄성특성이 저하되는 문제를 갖고 있었다.However, the tension spring (1) as described above has a problem that the elastic force is deteriorated because the elastic force is constantly increased in accordance with the tensile length to provide a constant elastic force at any one set conditions.
즉, 인장스프링(1)은 외력에 의해 탄성확장되며, 그 외력을 제거하면 원래위치로 탄성복원하는 탄성작용을 이루게 된다. 따라서, 외력이 점차 증가하면 상대적으로 길이가 늘어나게 되고, 외력이 감소하면 길이가 중어들게 된다. 그런데, 하나의 장치가 여러 가지 조건을 갖고 있을 때 그 각각의 조건에 따라 서로 다른 탄성력을 필요로 할 때에도 항시 서로 다른 어느 하나의 고정에 부합하도록 설계된 탄성력을 제공하게 되므로 다른 조건에서 과대부하 또는 과소부하하 걸리게 되어 탄성특성이 저하되는 문제를 갖고 있는 것이다.That is, the tension spring 1 is elastically extended by an external force, and when the external force is removed, the elastic spring is elastically restored to its original position. Therefore, when the external force gradually increases, the length is relatively increased, and when the external force decreases, the length becomes heavy. However, when one device has various conditions, even when different elastic forces are required according to their respective conditions, the elastic force designed to match any one of the different fixings is always provided, thereby overloading or underloading under different conditions. There is a problem that the load is applied and the elastic properties are lowered.
도2를 참고로하여 상기와 같은 문제를 발생시키는 하나의 장치를 살펴보면, 도시된 바와 같이 구동수단(도시되지 않음)에 의해 회전하며, 회전중심(O)으로부터 서로 다른 반경r1, r2, r3을 갖는 캠(4a)을 갖는 회전체(4)가 구비된다. 그리고, 일단이 회전가능하게 고정되며 타단에 캠(4a)에 연동하는 캠핀(5a)을 갖춘 레버를 구비한다. 인장스프링으로(1) 캠핀이 항시 캠 주연에 밀착한 상태를 유지하도록 레버(5)를 탄지한 캠장치의 경우에 회전체(4)가 반시계방향 회전을 이루면 캠핀(5a)이 이에 연동하게 되고, 그에 따라 레버(5)는 회전중심(O)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하며 인장스프링(1)을 탄성확장시키게 된다. 이때, 캠핀(5a)이 반경 r3부에 접하는 위치에 있을 때 필요로하는 힘 F3가 캠핀(5a)이 반경 r1 또는 r2와 접하는 위치에 있을 때 요구되는 힘 F1 또는 F2 보다 현저하게 큰 힘을 필요로 하는 경우에는 이를 수용할 수 없는 문제를 갖게 되는 것이다.Referring to FIG. 2, one device that generates the above-mentioned problem is rotated by a driving means (not shown) as shown, and different radii r1, r2, and r3 from the rotation center O are shown. The rotating body 4 which has the cam 4a which has is provided. One end is rotatably fixed and the other end is provided with a lever having a cam pin 5a interlocking with the cam 4a. In the case of a cam device in which the cam pin is held by the tension spring so as to keep the cam pin always in close contact with the cam circumference at all times, the cam pin 5a is interlocked when the rotor 4 rotates counterclockwise. Accordingly, the lever 5 moves in a direction away from the center of rotation O to elastically expand the tension spring 1. At this time, the force F3 required when the cam pin 5a is in contact with the radius r3 is greater than the force F1 or F2 required when the cam pin 5a is in contact with the radius r1 or r2. If you do not have this problem will not be acceptable.
즉, 인장스프링(1)은 회전중심으로부터의 거리에 따라 비례하여 커지는 힘을 갖게되나, 상기와 같이 F1F2F3의 부등식이 성립하도록 장치의 특성상 특정 길이에서 더욱 큰 탄성력을 필요로 할 때에는 이를 수용할 수 없으므로 이를 해소하기 위해서는 최초 스프링설계시 반경 r3지점에서 요구되는 힘을 갖도록 설계되고 있다. 따라서, 반경 r1 및 r2지점에서는 불필요한 탄성력이 발생하게 되어 회전체(4)를 구동하는 구동수단의 구동부하를 증가시키게 되는 문제가 파생되는 것은 물론, 각 지점에서 고른 탄성효율을 제공하지 못하는 문제를 갖게 되는 것이다.That is, the tension spring 1 has a force that increases in proportion to the distance from the center of rotation, but can be accommodated when a larger elastic force is required at a certain length due to the characteristics of the device to establish the inequality of F1F2F3 as described above. Therefore, to solve this problem, it is designed to have the force required at radius r3 in the initial spring design. Therefore, the problem that the unnecessary elastic force is generated at the radius r1 and r2 points to increase the driving load of the drive means for driving the rotating body 4, as well as the problem that does not provide a uniform elastic efficiency at each point Will have.
더욱이, 위에서 예시한 바와 같은 장치는 비디오 카세트 레코더의 핀치레버등 각종 구동계를 갖는 전자제품 등 산업분야에 널리 적용되는 것으로 이에 대한 대체 방안이 시급하게 요구되고 있는 실정이다.In addition, the apparatus as illustrated above is widely applied to industrial fields such as electronic products having various drive systems such as pinch levers of video cassette recorders, and an alternative method thereof is urgently required.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 인장스프링의 팽창정도에 따라 요구되는 위치에서 현저하게 차이나는 탄성력을 보유토록 하여 스프링의 특성을 향상시킬 수 있는 인장스프링을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention to improve the characteristics of the spring to have a remarkably different elastic force at the required position according to the degree of expansion of the tension spring It is to provide a tension spring that can be made.
도1은 일반적인 인장스프링의 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a general tension spring.
도2는 인장스프링 사용상태의 일례를 보이는 평면도.Figure 2 is a plan view showing an example of the tension spring use state.
도3은 본 발명에 따른 인장스프링의 구성을 보인 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the tension spring according to the present invention.
도4 및 도5는 본 발명에 따른 인장스프링의 작동상태를 보인 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views showing the operating state of the tension spring according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 인장스프링 10a10b : 걸림고리10: tension spring 10a10b: hook
11 : 유효탄성부 12 : 제1탄성부11: effective elastic part 12: first elastic part
14 : 제2탄성부 16 : 제3탄성부14: the second elastic portion 16: the third elastic portion
20 : 지지봉 22, 24 : 스토퍼20: support rod 22, 24: stopper
이러한 본 발명의 목적은 적어도 어느 일측의 고리를 잡아당기는 것에 의해 탄성복원력을 갖는 인장스프링을 구성함에 있어서, 고리가 양단에 각각 형성되고, 서로 다른 권선 직경을 갖도록 코일형태로 권선되는 유효탄성부와; 유효탄성부의 일정 구간에 일정량의 탄성팽창은 허용하되 소정 위치에서 더 이상의 팽창을 제한하는 제한수단을 구비하는 인장스프링에 의래 달성될 수 있다.An object of the present invention is to form a tension spring having an elastic restoring force by pulling at least one side of the ring, the ring is formed at both ends, and the effective elastic portion is wound in the coil form to have a different winding diameter and ; A certain amount of elastic expansion in a certain section of the effective elastic portion can be achieved by a tension spring having a limiting means for allowing further expansion at a predetermined position.
이하, 본 발명에 따른 인장스프링의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the tension spring according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3에는 본 발명에 따른 인장스프링(10)의 구성이 도시되어 있다. 이에 따르면 본 발명의 인장스프링(10)은 양단에 걸림고리(10a)(10b)가 각각 형성되는 유효탄성부(11)를 갖추고 있다.3 shows a configuration of a tension spring 10 according to the present invention. According to this, the tension spring 10 of the present invention is provided with an effective elastic portion 11 in which hooking rings 10a and 10b are formed at both ends, respectively.
인장스프링(10)의 유효탄성부(11)는 걸림고리(10a)(10b)와 연결되는 양측에 각각 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)가 형성되며 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)사이에는 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)의 권선직경 보다 작은 직경을 갖도록 권선되는 제3탄성부(16)가 구성된다. 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14) 및 제3탄성부(16)는 하나의 스프링강선을 권선하여 이루어지느 것으로서 동일한 직경을 겆는다.The effective elastic portion 11 of the tension spring 10 has a first elastic portion 12 and a second elastic portion 14 are formed on both sides of the engaging ring (10a) (10b) and the first elastic portion ( Between the 12 and the second elastic portion 14, the third elastic portion 16 is wound to have a diameter smaller than the winding diameter of the first elastic portion 12 and the second elastic portion 14. The first elastic part 12, the second elastic part 14, and the third elastic part 16 have the same diameter by winding one spring steel wire.
본 발명에 따르면 제3탄성부(16)에 내경에는 제3탄성부(16)의 양단 외측으로 충분히 돌출되어 양단에 각각 스토퍼(22)(24)가 고정되는 지지봉(20)으로 이루어진 제한수단이 제공되어 있다. 이 제한수단은 제3탄성부(16)가 설정된 길이만큼 탄성확장을 이룬 후에는 더 이상 확장되지 못하도록 제한하는 것으로 이를 위해 스토퍼(22)(24)의 외경은 제3탄성부(16)의 권선직경 보다는 크게 구성되어야 하며 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)의 권선직경보다는 작게 구성되어 이들 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)의 확장은 방해하지 않도록 구성된다.According to the present invention, the inner limiting portion of the third elastic portion 16 has a limiting means formed of support rods 20 protruding sufficiently to the outside of both ends of the third elastic portion 16 so that the stoppers 22 and 24 are fixed to both ends. It is provided. The limiting means restricts the third elastic portion 16 from extending any more after it is elastically extended by the set length. For this purpose, the outer diameter of the stoppers 22 and 24 is the winding of the third elastic portion 16. It should be configured larger than the diameter and smaller than the winding diameter of the first elastic part 12 and the second elastic part 14 so that the expansion of these first elastic part 12 and the second elastic part 14 is not impeded. It is composed.
또한, 스토퍼(22)(24)들 사이의 거리는 제3탄성부(16)의 최소거리보다 크고 최대 탄성유효길이보다 작게 구성되어야 한다.In addition, the distance between the stoppers 22 and 24 should be configured to be larger than the minimum distance of the third elastic portion 16 and smaller than the maximum elastic effective length.
한편, 지지봉(20)은 스토퍼(22)(24)가 제3탄성부(16)의 단부를 효과적으로 제한하기 위하여 그 외경의 크기를 제3탄성부(16)의 내경부에서 유동이 작도록 구성되어야 한다.On the other hand, the support rod 20 is configured so that the stopper 22, 24 has a small flow in the inner diameter of the third elastic portion 16 in order to effectively limit the end of the third elastic portion 16 Should be.
본 발명에 따르면 제3탄성부(16)의 스프링상수는 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)의 스프링상수보다 작게 구성됨이 바람직하다.According to the present invention, the spring constant of the third elastic part 16 is preferably configured to be smaller than the spring constant of the first elastic part 12 and the second elastic part 14.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 인장스프링(10)은 초기상태에서는 도3에서와 같이 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14) 및 제3탄성부(16)가 모두 탄성력을 보유하게 된다.In the tension spring 10 according to the present invention having such a configuration, as shown in FIG. 3, the first elastic portion 12, the second elastic portion 14, and the third elastic portion 16 all have elastic force as shown in FIG. 3. Will have.
이러한 상태에서 외력이 점차 증가하게 되면 도4에 도시된 바와 같이, 제3탄성부(16)는 소정길이로 팽창되고, 제3탄성부(16)의 양단부가 스토퍼(22)(24)에 결려 더 이상 팽창되지 못하게 된다. 이때에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)만이 팽창을 이루게 되므로 인장스프링(10)은 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)에서만 탄성력이 작용하게 되므로 탄성력이 강해지게 된다.As the external force gradually increases in this state, as shown in FIG. 4, the third elastic portion 16 is expanded to a predetermined length, and both ends of the third elastic portion 16 are deficient in the stoppers 22 and 24. It no longer expands. In this case, as shown in FIG. 5, since only the first elastic part 12 and the second elastic part 14 are expanded, the tension spring 10 may have the first elastic part 12 and the second elastic part 14. ) Only the elastic force acts because the elastic force becomes stronger.
이를 수식으로 표현하면, 제1탄성부(12)의 스프링 상수를 k1, 제2탄성부(14)의 스프링상수를 k2, 제3탄성부(16)의 스프링 상수를 k3라고 하고, 도 3에서와 같이 제3탄성부(16)가 탄성작용을 할 때의 전체 스프링상수는 ka, 제3탄성부(16)가 스토퍼(22)(24)에 의해 팽창이 제한될 때의 전체 스프링상수를 kb라고 하면,Expressed by the equation, the spring constant of the first elastic portion 12 is k1, the spring constant of the second elastic portion 14 is k2, the spring constant of the third elastic portion 16 is k3, and in FIG. As such, the total spring constant when the third elastic part 16 is elastically actuated is ka, and the total spring constant when the third elastic part 16 is restricted by the stoppers 22 and 24 is kb. Speaking of
따라서, 제3탄성부(16)의 팽창이 제한될 때의 스프링상수 kb가 작아지게 되므로 인장스프링(10)의 탄성력은 커지게 됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the spring constant kb becomes smaller when the expansion of the third elastic portion 16 is limited, so that the elastic force of the tension spring 10 becomes large.
또한,상시 인장스프링(10)에 작용하는 외력과 스프링의 변형량의 관계를 식으로 표시하면, 인장스프링(10)에 작용하는 외력을 P, 스프링의 변형량을 δ, 스프링상수를 k라고 하면,In addition, if the relationship between the external force acting on the tension spring 10 and the amount of deformation of the spring is expressed by the equation, the external force acting on the tension spring 10 is P, the deformation amount of the spring is δ, and the spring constant is k.
P = kδ이 된다.P = kδ.
여기서, 외력 P와 변화량 δ사이에는 비례관계에 있음을 알 수 있다.Here, it can be seen that there is a proportional relationship between the external force P and the change amount δ.
따라서, 유효탄성부(11)의 제1내지 제3탄성부(12)(14)(16)가 모두 탄상력을 작용할 때의 스프링상수 ka 보다 제3탄성부(16)의 팽창이 제한될 때의 스프링 상수 kb가 커지게 되므로 변형량 δ가 일정할 때에 외력 P가 증가하게 되는 것이다. 그러므로 본 고안은 특정 위치에서 보다 큰 탄성력을 제공할 수 있게 되므로 서로 다른 탄성력을 요하는 장치에 효과적으로 사용될 수 있다.Therefore, when the expansion of the third elastic portion 16 is more limited than the spring constant ka when the first to third elastic portions 12, 14 and 16 of the effective elastic portion 11 exert elastic force. Since the spring constant of kb becomes large, the external force P increases when the deformation amount δ is constant. Therefore, the present invention can provide greater elastic force at a specific position, so it can be effectively used in devices requiring different elastic forces.
즉, 종래설명에서 예시한 바와 같이 캠곡선에 따라 다른 탄성을 요하는 장치에 있어서는 상대적으로 큰 탄성을 요하는 부분에서 제3탄성부(16)의 팽창을 제한하는 것에 의해 현저하게 증대된 탄성력을 기준으로 하므로 인한 나머지 부분에서의 과부하등을 방지할 수 있게 된다.That is, as illustrated in the prior art, in an apparatus requiring different elasticity according to the cam curve, the elastic force significantly increased by restricting the expansion of the third elastic portion 16 in a portion requiring relatively large elasticity. As a reference, it is possible to prevent the overload and the like from the rest.
본 발명에 따르면 제1탄성부(12)와 제2탄성부(14)는 동일한 스프링상수를 갖거나 또는 다르게 구성하는 것이 가능하다. 특히, 제3탄성부(16)는 스프링의 어느 일측으로 치우지게 구성하는 것도 가능하다. 즉, 서로 다른 스프링상수를 갖는 제1탄성부(12)와 제3탄성부(16)만으로도 본 발명에서 요구하는 목적을 달성할 수 있는 것이다.According to the present invention, the first elastic portion 12 and the second elastic portion 14 may have the same spring constant or may be configured differently. In particular, the third elastic portion 16 may be configured to be biased toward any one side of the spring. That is, only the first elastic portion 12 and the third elastic portion 16 having different spring constants can achieve the object required by the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 인장스프링은 일정 부분이 탄성 작용방향으로 팽창하는 것을 제한하는 제한수단을 구비하므로써 특정 위치에서 보다 큰 탄성력을 요구하는 장치에 효과적으로 이용할 수 있게 되는 것을 물론 특히, 하나의 스프링으로 복수의 탄성능력을 보유토록 함으로써 스프링특성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.As described above, the tension spring according to the present invention can be effectively used in an apparatus requiring a larger elastic force at a specific position by providing a limiting means for restricting a certain portion from expanding in the elastic action direction. It is to have the effect of improving the spring characteristics by having a plurality of elastic capabilities to the spring of the.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |