KR100763341B1 - Plate spring - Google Patents

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KR100763341B1
KR100763341B1 KR1020060030297A KR20060030297A KR100763341B1 KR 100763341 B1 KR100763341 B1 KR 100763341B1 KR 1020060030297 A KR1020060030297 A KR 1020060030297A KR 20060030297 A KR20060030297 A KR 20060030297A KR 100763341 B1 KR100763341 B1 KR 100763341B1
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leaf spring
stress
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elastic
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김성근
정석환
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삼성전기주식회사
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Abstract

A leaf spring is provided to reduce stress concentration generated in a connecting unit by extending the connecting unit with more than two radiuses of curvature. A leaf spring(300) includes a body(320) and an elastic unit(340). The elastic unit(340) is extended from the body(320) along the circumference of the body(320), and includes a first connecting unit(342) which is extended from the body(320) with a first radius of curvature, a second connecting unit(344) which is extended from the first connecting unit(342) with a second radius of curvature, and an arm unit(346) which is extended from the second connecting unit(344).

Description

판 스프링{Plate Spring}Plate Spring

도 1은 종래기술에 따른 판 스프링을 나타내는 평면도.1 is a plan view showing a leaf spring according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 판 스프링을 나타내는 평면도.2 is a plan view showing a leaf spring according to a first preferred embodiment of the present invention.

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도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 판 스프링의 응력분포를 비교하여 나타낸 응력분포도. 3 is a stress distribution diagram showing a comparison of the stress distribution of the leaf spring according to a first embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 판 스프링을 나타내는 평면도.4A is a plan view showing a leaf spring according to a second preferred embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 판 스프링을 나타내는 평면도.4B is a plan view showing a leaf spring according to a third embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

300 : 판 스프링300: leaf spring

320 : 몸체부320: body portion

340 : 탄성부340: elastic portion

341 : 연결부341: connection

342 : 제1 연결부342: first connecting portion

344 : 제2 연결부344: second connecting portion

346 : 아암부346: arm part

360 : 고정부360: fixed part

본 발명은 판 스프링에 관한 것이다.The present invention relates to a leaf spring.

휴대폰, 게임기 등의 휴대용 전자기기에서 진동을 발생시키는 것을 목적으로 하는 다기능 진동자 및 수직 진동자에서 진동자의 수명은 중요한 문제가 되고 있다. 기존의 브러쉬를 사용하는 진동모터의 경우에는 브러쉬의 마모에 의하여 짧은 수명을 가지는 문제가 있었고, 기존의 선형 진동자에 있어서는 진동자를 지지하는 스프링에 많은 응력이 집중되어 파단이 일어나는 문제가 있었다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 진동자가 움직이는 변위를 작게 하는 방법이 제시되었으나, 진동력이 충분하지 못하게 되는 한계가 있다.In the multifunctional vibrator and the vertical vibrator which aim to generate vibration in portable electronic devices such as mobile phones and game machines, the life of the vibrator becomes an important problem. In the case of the vibration motor using a conventional brush has a problem of having a short life due to the wear of the brush, in the conventional linear vibrator there is a problem that a lot of stress is concentrated in the spring supporting the vibrator is broken. In order to prevent this phenomenon, a method of reducing the displacement of the vibrator has been proposed, but there is a limit that the vibration force is insufficient.

한편, 구조물이나 재료의 강도를 평가하는 데에는 그 내부의 응력분포를 알아 둘 필요가 있으며, 이를 위해 응력해석을 한다. 응력해석에는 이론적, 실험적, 수치적인 여러 가지 방법이 있다. 응력분포는 물체의 형태나 외력의 성질에 따라 변하며, 날카로운 홈 등과 같이 모양이 급변하는 부분을 노치(notch)라고 하는데, 이러한 노치부분에는 그 주위보다 큰 응력이 발생한다. 이를 응력집중이라 하며, 구조물이 파괴되는 주요한 원인이 된다. 실제로 고체재료에서는 외력이 작용하지 않아도 응력이 발생하는 경우가 있는데, 이 응력을 내부응력이라 한다. 내부응력에는 격자결함에 의한 원자배열의 무질서로 기인하는 미시적인 것에서부터 구조 전체에 분포하는 거시적인 것까지 있으며, 그 발생 메커니즘에 따라 여러 가지 명칭이 있다. 재료나 구조물이 제조된 단계에서 이미 존재하는 내부응력을 초기응력이라 하는데, 이것은 제조 과정에서 소재에 가해진 무리한 힘이 그대로 남은 것이다. 초기응력과 비슷한 개념인 잔류응력은 물체에 가해진 외력이 제거된 후, 물체 속에 여전히 존재하는 내부응력을 가리킨다. 용접, 열처리 등의 과정에 의해 생긴 내부응력도 잔류응력이라 한다. 그 밖에 외력의 작용 없이 발생하는 응력에 열응력 또는 열변형력이 있다. 이것은 물체에 온도분포가 있을 때, 열팽창이 불균일하게 일어남으로써 발생하는 것이다. 잔류응력은 균열이나, 응력의 존재에 의해 부식이 촉진되는 응력부식 현상이 원인이 되어 재료나 구조물을 열화(劣化)시키고, 또한 열응력은 고온에서 사용되는 구조물의 파손원인이 된다.On the other hand, in evaluating the strength of a structure or material, it is necessary to know the stress distribution therein. For this purpose, a stress analysis is performed. There are several theoretical, experimental and numerical methods of stress analysis. The stress distribution varies depending on the shape of the object or the nature of the external force, and a part whose shape changes rapidly, such as a sharp groove, is called a notch, and such a notch part generates a larger stress than its surroundings. This is called stress concentration, and it is a major cause of destruction of the structure. In fact, in a solid material, stress may occur even without external force. This stress is called internal stress. Internal stresses range from the microscopic due to the disorder of the atomic arrangement due to lattice defects to the macroscopic distributed throughout the structure. The internal stress that already exists at the stage of manufacture of the material or structure is called the initial stress, which is the unreasonable force applied to the material during the manufacturing process. Residual stress, a concept similar to initial stress, refers to internal stress that still exists in an object after the external force applied to it is removed. Internal stress generated by welding, heat treatment, etc. is also called residual stress. In addition, there is thermal stress or thermal deformation force in the stress generated without the action of external force. This is caused by uneven thermal expansion when the body has a temperature distribution. Residual stress is caused by stress corrosion phenomenon which promotes corrosion due to cracks or stress, and deteriorates materials and structures, and thermal stress causes damage to structures used at high temperatures.

도 1은 종래기술에 따른 판 스프링을 나타내는 평면도이다.1 is a plan view showing a leaf spring according to the prior art.

종래기술에 따른 판 스프링은, 도 1을 참조하면, 질량체 등을 포함하는 몸체(120)로부터 탄성아암(140)이 연장되고, 탄성아암(140)은 몸체(120)를 탄력적으로 지지하는 형상으로 형성된다. 여기서 탄성아암(140)이 몸체(120)와 연결되는 부분, 즉 몸체(120)로부터 탄성아암(140)이 연장되는 시점부분을 연결부(141)라고 할 때, 이 연결부(141)는 단일의 곡률반경을 가지고 있음을 알 수 있다.In the plate spring according to the related art, referring to FIG. 1, an elastic arm 140 extends from a body 120 including a mass body and the like, and the elastic arm 140 has a shape for elastically supporting the body 120. Is formed. Herein, when the elastic arm 140 is connected to the body 120, that is, the point at which the elastic arm 140 extends from the body 120 is called the connecting portion 141, the connecting portion 141 has a single curvature. It can be seen that it has a radius.

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이와 같이, 종래의 기술에 따른 판 스프링에서 몸체와 탄성아암의 연결부(141)에는 하나의 필렛(fillet)만이 형성되어 있는데, 이러한 경우에 하나의 필렛 부분에서 응력집중이 발생하고, 결과적으로 스프링에 파단을 일으키는 원인으로 작용하게 된다는 것은 널리 알려진 사실이다.As such, in the plate spring according to the related art, only one fillet is formed at the connection portion 141 of the body and the elastic arm. In this case, stress concentration occurs at one fillet portion, and as a result, It is a well-known fact that it causes damage.

본 발명은 판 스프링의 작동에 따라 연결부에 발생하는 응력집중 현상을 감소시켜 내구성이 향상되는 판 스프링을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a leaf spring is improved durability by reducing the stress concentration phenomenon occurring in the connection portion in accordance with the operation of the leaf spring.

본 발명의 일측면에 따르면, 몸체부와; 몸체부의 외주부를 따라 몸체부로부터 연장되어 형성되는 탄성부를 포함하되, 탄성부는 몸체부로부터 제1 곡률반경을 형성하여 연장되는 제1 연결부와, 제1 연결부로부터 제2 곡률반경을 형성하여 연장되는 제2 연결부와, 제2 연결부로부터 연장되는 아암부를 포함하는 것을 특징으로 하는 판 스프링이 제공된다.According to one aspect of the invention, the body portion; An elastic portion extending from the body portion along an outer circumference of the body portion, wherein the elastic portion includes a first connection portion extending from the body portion to form a first radius of curvature, and a second extension portion forming a second radius of curvature from the first connection portion; A leaf spring is provided comprising a second connection portion and an arm portion extending from the second connection portion.

제1 연결부와 제2 연결부는 일체로 형성될 수 있으며, 탄성부는 복수로 형성되어 몸체부로부터 나선형으로 연장될 수 있다.The first connection part and the second connection part may be integrally formed, and the elastic part may be formed in plural and spirally extend from the body part.

또한 제1 곡률반경은 제2 곡률반경보다 작도록 형성될 수 있다.In addition, the first radius of curvature may be formed to be smaller than the second radius of curvature.

이하, 본 발명에 따른 판 스프링의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the leaf spring according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and are duplicated thereto The description will be omitted.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 판 스프링(300)을 나타내는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 판스프링(300), 몸체부(320), 탄성부(340), 제1 연결부(342), 제2 연결부(344), 아암부(346), 고정부(360)가 도시되어 있다.2 is a plan view showing a leaf spring 300 according to a first preferred embodiment of the present invention. 2, the leaf spring 300, the body portion 320, the elastic portion 340, the first connecting portion 342, the second connecting portion 344, the arm portion 346, and the fixing portion 360 are provided. Is shown.

본 실시예에 따른 판 스프링(300)은 질량체 등이 결합되어 지지되는 몸체부(320)로부터 연장되어 몸체부(320)를 탄력적으로 지지하는 탄성부(340)가 형성되며, 탄성부의 단부에는 탄성부(340)를 고정하는 고정부(360)가 연결된다.The leaf spring 300 according to the present embodiment is formed from an elastic portion 340 that extends from the body portion 320 to which the mass and the like are coupled and is supported to elastically support the body portion 320. The fixing part 360 for fixing the part 340 is connected.

탄성부(340)는 몸체부(320)로부터 2개의 곡률반경을 형성하면서 연장된다. 즉 제1 연결부는 제1 곡률반경을 형성하면서 몸체부로부터 연장되며, 제2 연결부는 제2 곡률반경을 형성하면서 제1 연결부로부터 연장된다. 제2 연결부로부터는 아암부(346)가 더 연장되어 탄성부를 이루게 되고, 아암부(346)의 단부에는 전술한 바와 같이 고정부(360)가 연결된다.The elastic portion 340 extends from the body portion 320 while forming two radiuses of curvature. That is, the first connection portion extends from the body portion while forming the first radius of curvature, and the second connection portion extends from the first connection portion while forming the second radius of curvature. The arm part 346 extends further from the second connection part to form an elastic part, and the fixing part 360 is connected to the end of the arm part 346 as described above.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(342)가 형성하는 곡률반경과 제2 연결부(344)가 형성하는 곡률반경은 서로 다르게 되어 있다. 이는, 종래의 연결부가 단일의 곡률반경을 형성하면서 몸체로부터 연장되는 것과 대비되는 부분으로, 이와 같이 제1 연결부(342)와 제2 연결부(344)의 곡률반경을 서로 다르게 함으로써, 판 스프링(300)의 반복 운동에 따라 연결부에 집중되는 응력을 분산시켜 특정 부위에 집중되는 응력을 감소시키는 효과를 도출할 수 있게 된다.As shown in FIG. 2, the radius of curvature formed by the first connector 342 and the radius of curvature formed by the second connector 344 are different from each other. This is in contrast to the conventional connection portion extending from the body while forming a single radius of curvature, as described above, by varying the radius of curvature of the first connection portion 342 and the second connection portion 344, leaf spring 300 It is possible to derive the effect of reducing the stress concentrated in a specific region by dispersing the stress concentrated in the connection portion according to the repeated motion of the).

한편, 연결부에 의해 형성되는 2 이상의 곡률반경을 서로 다르게 형성함에 있어서, 아암부(346)의 단면적이 작아지지 않도록 하는 것이 좋다. 외력이 작용하는 연결부(341)의 면적을 넓혀 연결부(341)에 집중되는 응력을 분산시키기 위해 아암부(346)의 단면적을 줄이게 되면, 오히려 아암부(346)에 응력이 집중되는 결과를 가져와 이 부분에서 파괴가 일어날 가능성이 높아지기 때문이다.On the other hand, in forming two or more curvature radii formed by the connecting portion different from each other, it is preferable that the cross-sectional area of the arm portion 346 is not small. If the cross-sectional area of the arm portion 346 is reduced to increase the area of the connecting portion 341 on which the external force acts and distribute the stress concentrated on the connecting portion 341, the result is that the stress is concentrated on the arm portion 346. This is because the probability of destruction in the part increases.

본 실시예에서는, 제1 곡률반경과 제2 곡률반경을 서로 다르게 형성함에 있어서, 도 2와 같이 제1 곡률반경을 제2 곡률반경보다 상대적으로 작게 형성하였다. 이를 통해 외력이 작용하는 연결부(341)의 면적을 크게 함과 동시에 아암부(346)의 단면적이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 아암부(346)에 가해지는 응력이 일정하게 유지됨과 동시에 연결부(341)에 집중되는 응력이 분산되어 특정지점에 작용하는 응력을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 판 스프링(300)의 수명 개선 및 판 스프링(300)이 사용되는 제품의 수명을 개선하는 효과가 도출된다.In the present embodiment, when the first radius of curvature and the second radius of curvature are formed differently, the first radius of curvature is formed relatively smaller than the second radius of curvature, as shown in FIG. 2. As a result, it is possible to increase the area of the connection portion 341 on which the external force acts and to prevent the cross-sectional area of the arm portion 346 from being reduced. As a result, while the stress applied to the arm portion 346 is kept constant, the stress concentrated on the connecting portion 341 can be dispersed to reduce the stress acting on the specific point. Accordingly, the effect of improving the life of the leaf spring 300 and the life of the product in which the leaf spring 300 is used is derived.

한편, 탄성부(340)를 복수로 형성하여 몸체부(320)를 탄력적으로 지지하는 판 스프링의 성능을 향상시킬 수 있다. 탄성부(340)를 복수로 형성하면, 그에 따라 연결부(341) 역시 복수로 형성될 수 있으며, 판 스프링 전체에 가해지는 외력을 복수의 탄성부(340) 각각에 분산시킬 수 있어 응력집중 현상을 완화시킬 수 있다. 즉, 복수의 연결부(341) 각각에 가해지는 외력의 크기를 감소시킬 수 있다. 연결부(341)에 집중되는 응력을 분산시킴으로써 판 스프링(300)의 수명 및 판 스프링(300)이 사용되는 제품의 수명을 연장시킬 수 있다.On the other hand, it is possible to improve the performance of the leaf spring to elastically support the body portion 320 by forming a plurality of elastic portion 340. When a plurality of elastic portions 340 are formed, a plurality of connecting portions 341 may be formed accordingly, and an external force applied to the entire leaf spring may be dispersed in each of the plurality of elastic portions 340, thereby reducing stress concentration. Can be mitigated. That is, the magnitude of the external force applied to each of the plurality of connection portions 341 can be reduced. By dispersing stress concentrated in the connection portion 341, the life of the leaf spring 300 and the life of the product in which the leaf spring 300 is used may be extended.

도 2에서 보듯이, 복수의 탄성부(340)는 몸체부(320)의 외주면으로부터 일정 간격으로 연장되어 전체적으로 나선형을 이루게 된다. 탄성부가 몸체부(320)의 외형을 따라 나선형으로 연장됨으로써 판 스프링(300)의 탄성력을 충분히 확보할 수 있으며, 판 스프링이 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.As shown in FIG. 2, the plurality of elastic parts 340 extend from the outer circumferential surface of the body part 320 at a predetermined interval to form a spiral as a whole. The elastic portion spirally extends along the outer shape of the body portion 320 to ensure sufficient elastic force of the leaf spring 300, it is possible to minimize the space occupied by the leaf spring.

이상의 효과는 이하에서 참조할 도 4a 및 도 4b를 통하여 증명될 수 있다.The above effects can be demonstrated through FIGS. 4A and 4B to be described below.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 판 스프링의 응력분포를 비교하여 나타낸 응력분포도이다. 도 3을 참조하면, 연결부를 제외한 다른 조건이 동일한 상태에서 판 스프링을 작동시켰을 때, 연결부(180, 380)의 특정 지점에 가해지는 응력이 도 3의 (a)와 같이 1.03E+06mN/㎟에서 도 3의 (b)와 같이 6.40E+05mN/㎟로 감소된 것을 확인할 수 있다. 즉, 연결부에 집중되는 응력이 분산되어 특정지점에 가해지는 응력이 약 65% 정도로 감소되는 것을 확인할 수 있다.3 is a stress distribution diagram showing a comparison of the stress distribution of the leaf spring according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, when the leaf spring is operated under the same condition except for the connection part, the stress applied to a specific point of the connection part 180 and 380 is 1.03E + 06mN / mm 2 as shown in FIG. In Figure 3 (b) it can be seen that reduced to 6.40E + 05mN / ㎜. That is, it can be confirmed that the stress concentrated on the connection portion is dispersed and the stress applied to a specific point is reduced to about 65%.

도 4a는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 판 스프링을 나타내는 평면도이다. 제2 실시예는 몸체부(420)에 중공부(425)를 형성한 것을 제외하고는 제1 실시예와 구조적으로 동일한 상태이다.4A is a plan view showing a leaf spring according to a second preferred embodiment of the present invention. The second embodiment is structurally identical to the first embodiment except that the hollow part 425 is formed in the body part 420.

도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 판 스프링을 나타내는 평면도이다. 제3 실시예는 복수의 탄성부(540)의 단부를 서로 결합하여 일체로 구성하는 외측판부(560)를 더 포함하는 것을 제외하고는 제1 실시예와 구조적으로 동일한 상태이다.4B is a plan view showing a leaf spring according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment is structurally the same as the first embodiment except that it further includes an outer plate portion 560 which is integrally formed by coupling end portions of the plurality of elastic portions 540 to each other.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described embodiments, the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation, and a person of ordinary skill in the art will appreciate It will be understood that various embodiments are possible within the scope.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 판 스프링의 몸체부로부터 탄성부가 연장되는 연결부가 서로 다른 2 이상의 곡률반경을 형성하면서 연장되므로, 판 스프링의 작동에 따라 연결부에 발생하는 응력집중 현상을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 판 스프링의 수명 및 판 스프링이 사용되는 제품의 수명을 연장시킬 수 있다.As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, since the connecting portion from which the elastic portion extends from the body portion of the leaf spring extends while forming two or more different radii of curvature, a stress concentration phenomenon occurs in the connecting portion according to the operation of the leaf spring. This can reduce the life of the leaf spring and the life of the product in which the leaf spring is used.

Claims (4)

몸체부와, 상기 몸체부의 외주부를 따라 상기 몸체부로부터 연장되어 형성되는 탄성부를 포함하되, 상기 탄성부는,A body portion and an elastic portion extending from the body portion along an outer circumference of the body portion, wherein the elastic portion 상기 몸체부로부터 제1 곡률반경을 형성하여 연장되는 제1 연결부와;A first connecting portion extending from the body to form a first radius of curvature; 상기 제1 연결부로부터 제2 곡률반경을 형성하여 연장되는 제2 연결부와;A second connector extending from the first connector to form a second radius of curvature; 상기 제2 연결부로부터 연장되는 아암부를 포함하는 것을 특징으로 하는 판 스프링.A leaf spring comprising an arm portion extending from the second connecting portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 판 스프링.Leaf spring, characterized in that the first connecting portion and the second connecting portion is formed integrally. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄성부는 복수로 형성되어 상기 몸체부로부터 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 판 스프링.The elastic portion is formed with a plurality of leaf springs, characterized in that extending in a spiral from the body portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 곡률반경은 상기 제2 곡률반경보다 작은 것을 특징으로 하는 판 스프링.And the first radius of curvature is smaller than the second radius of curvature.
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CN104617733A (en) * 2013-11-05 2015-05-13 三星电机株式会社 Linear vibrator

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KR20050121945A (en) * 2004-06-23 2005-12-28 삼성전기주식회사 Linear type vibration motor having lamellar spring and modifing method for resonance frequency of the lamellar spring
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