KR20060022180A - 판 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계나 전자부품에 적용되는 판 스프링에 관한 것으로, 내측 링과 외측 링을 구비하고, 내측 링과 외측 링 사이에 배치되는 복수개의 브릿지 부재로 구성되며, 상기 브릿지 부재는 외측 링과 내측 링의 사이의 한 지점에 위치한 시작부위와, 시작부위에서 각각 출발하며 동일한 회전 방향을 가지며 시작부위를 감싸는 코일 형상으로 연장되는 2개의 연장부로 이루어지고, 상기 연장부가 내측 링과 외측 링에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다

판 스프링, 코일, 지그재그, 보이스 코일

Description

판 스프링 {PALTE SPRING}

도 1은 종래의 판 스프링의 평면도.

도 2는 종래의 판 스프링의 변형형태를 나타낸 평면도

도 3은 판 스프링의 적용예를 나타낸 개념도

도4는 또 다른 종래의 판 스프링의 평면도

도5는 또 다른 종래의 스프링의 변형형태를 나타낸 평면도

도6은 본 발명 실시예 1 판 스프링의 평면도

도7은 본 발명 실시예 1 판 스프링의 부분 상세 평면도

도8은 본 발명 실시예 1 판 스프링의 변형형태를 나타낸 평면도

도9는 본 발명 실시예 1 판 스프링의 변형형태를 나타낸 사시도

도10은 본 발명 실시예 1 판 스프링의 변형형태를 나타낸 측면도

도11은 종래의 판 스프링의 변형형태를 나타낸 측면도

도12는 또 다른 종래의 스프링의 변형형태를 나타낸 평면도

도13은 본 발명 실시예 2 판 스프링의 평면도

도14는 본 발명 실시예 2 판 스프링의 브릿지 부재 배치도

         ***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10: 내측 링 20: 외측 링 30, 30' 브릿지 부재

32: 시작부위 34,34' 연장부

본 발명은 기계나 전자부품에 적용되는 판 스프링에 관한 것으로, 예를 들면 보이스 코일 모터와 같은 리니어 모터 등에 사용되는 판 스프링에 관한 것이다.

원통형으로 감겨진 일반 코일 스프링을 사용하면 스프링을 최대로 압축하여도 압축된 코일의 길이만큼 공간을 차지하기 때문에 코일 스프링을 사용할 수 없는 경우에 본 발명의 판 스프링이 사용될 수 있다.

본 발명에서는 디스크 드라이버의 광 픽업장치나, 휴대폰이나 PDA와 같은 소형전자기기에 장착되는 카메라 모듈에 사용되는 판 스프링에 한정하여 설명하지만, 소형화, 경량화가 필요하며 판 스프링이 적용되는 분야이면 어디에나 적용 가능한 것이다.

광 픽업장치나 카메라 모듈에는 렌즈의 초점 등을 조절하기 위하여 리니어 모터의 일종인 보이스 코일 모터를 많이 사용한다. 보이스 코일 모터는 구동코일에 전류를 형성하고, 구동코일의 내부 또는 외부에 위치한 영구자석에 의해 직선운동을 발생시키는 되는 것이다. 이러한 보이스 코일 모터에 사용되는 판 스프링의 형태는 1996년 11월 5일 공개된 미국특허 5,572,372호에 개시되어 있으며 이를 도 1 및 도 4에 나타내었다.

도 2에 표시한 바와 같이 구동코일(300)에 전류가 공급되면 구동코일(300)에 공급되는 전류에 의해 발생하는 자장과 영구자석(310)의 자장이 형성하는 자력에 의해 영구자석(310)과 렌즈(340)가 결합된 렌즈 이동체(320)가 이동하게 되는데, 판 스프링(330)의 변형에 발생하는 탄성력과 상기 자력이 평형을 이루는 위치에 렌즈 이동체(320)가 정지하게 된다.

그러나 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 판 스프링은, 도 2에 표시한 바와 같이, 스프링의 변형이 커지게 되면 내측 링(100)이 회전하게 된다. 즉 내측 링(100)과 외측 링(110)을 연결하는 브릿지부재(120)가 내측 링(100)의 이동방향으로 최대한 늘어나게 되면 브릿지 부재는 이동방향에 평행하게 변형되려고 하기 때문에, 즉 외측 링(110)과의 연결부위(102) 하단에 내측 링과의 연결부위 (104)가 위치하여야 최대 변위가 되기 때문에 내측 링(100)은 회전하게 되는 것이다. 따라서 도 3의 렌즈이동체(320)의 렌즈는 내측 링에 연결되어 있기 때문에 내측 링이 회전함에 따라 렌즈도 회전하게 된다.

그런데 방사성 대칭형상을 가진 렌즈라고 할지라도 완벽한 대칭을 이루기 힘들기 때문에 보다 나은 성능을 확보하기 위해서는 그 장착방향이 결정되며, 따라서 렌즈의 회전은 초점 조절이나 줌 설정에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

렌즈의 회전을 방지하기 위해서는 도 4와 같은 판 스프링을 사용하게 되는데, 이는 도1의 브릿지 부재(120)를 서로 연결하여 링 형상으로 만든 형태이다. 도 5는 브릿지 부재(120)의 변형 전과 변형 후의 형태를 도시한 것으로, 내측 링(100)의 회전이 일어나지 않음을 알 수 있다. 이 경우 브릿지 부재(120)를 연결함에 따라 회전을 방지할 수 있지만, 외측 링(110)에서 내측 링(100)까지의 브릿지 부재가 변형되는 것은 브릿지 부재의 길이에 따라 결정되는 것이므로, 스프링의 탄성변형에는 별 다른 영향이 없다.

상기와 같은 종래의 스프링은 브릿지 부재가 짧아 스프링 상수가 크게 되어서 내측 링을 이동시키는데 많은 힘이 필요한 문제점이 있어, 대용량 코일을 사용하여야 하는 단점이 있었다.

또한 내측 링을 이동시킬 수 있는 변위도 브릿지 부재의 길이의 범위 내로 한정되는 문제점이 있어, 줌 조절과 같이 이동변위가 큰 경우에는 사용하기 적합하지 않은 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 판 스프링이 가지는 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 브릿지 부재를 효율적으로 배치하여 그 길이를 길게 함으로써, 내측 링을 이동시킬 수 있는 변위를 크게 할 수 있는 판 스프링을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 판 스프링의 스프링 상수를 작게 하여 내측 링을 약한 힘으로도 쉽게 이동시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 종래의 판 스프링이 가지는 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 브릿지 부재를 효율적으로 배치하여 그 길이를 길게 함으로써, 내측 링을 이동시킬 수 있는 변위를 크게 할 수 있는 판 스프링을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 판 스프링의 스프링 상수를 작게 하여 내측 링을 약한 힘으로도 쉽게 이동시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 내측 링과 외측 링을 구비하고, 내측 링과 외측 링 사이에 배치되는 복수개의 브릿지 부재로 구성되는 판 스프링에 있어서,

상기 브릿지 부재는 외측 링과 내측 링의 사이의 한 지점에 위치한 시작부위와, 시작부위에서 각각 출발하며 동일한 회전 방향을 가지며 시작부위를 감싸는 코일 형상으로 연장되는 2개의 연장부로 이루어지며;

상기 연장부가 내측 링과 외측 링에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 판 스프링으로 이루어 진다.

이하, 이와 같은 브릿지 부재를 코일 브릿지 부재라고 한다.

본 발명의 코일 브릿지 부재를 이루는 연장부의 코일 형상은 전체적인 윤곽이 원형이나 타원형, 다각형으로 구성될 수 있다.

본 발명의 코일 브릿지 부재들은 스프링의 중심에서 방사성으로 대칭을 이루도록 내측 링과 외측 링 사이에 배치하게 된다.

본 발명의 코일 브릿지 부재가 짝수인 2*n개로 배치되는 경우에는, 연장부의 회전방향만이 서로 다른 코일 브릿지 부재를 각각 동수인 n개씩 배치하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 코일 브릿지 부재를 3개 이상 홀수인 2*n+1개로 배치하는 경우에는, 연장부의 회전방향이 서로 다른 코일 브릿지 부재를 각각 동수인 n개씩 배치하고, 나머지 하나의 코일 브릿지 부재는 회전방향에 상관없이 선택하는 것이 바람직하다.

그러나 모두 같은 코일 브릿지 부재를 채택하더라도 코일 브릿지 부재의 전체 길이가 길게 형성되어 있으므로 내측 링의 회전은 거의 발생하지 않는다.

또한, 본 발명은 내측 링과 외측 링을 구비하고, 내측 링과 외측 링 사이에 배치되며 내측 링과 외측 링을 연결하는 복수개의 브릿지 부재로 구성되는 판 스프링의 브릿지 부재를 지그재그 형상으로 이루어지도록 하여도 상기와 같은 목적을 달성할 수 있게 된다.

이하, 이와 같은 브릿지 부재를 지그재그 브릿지 부재라 한다.

지그재그 브릿지 부재들은 내측 링과 외측 링 사이에 스프링의 중심에서 방사형으로 대칭을 이루도록 배치하게 된다.

이러한 지그재그 브릿지 부재는 내측 링과의 연결부가 외측 링과의 연결부보다 링의 중심을 기준으로 시계방향과 반 시계방향으로 배치된 것과, 양측 연결부가 스프링의 중심에서 반경방향으로 동일한 위치에 있는 것으로 나눌 수 있다.

지그재그 브릿지 부재도 코일 브릿지 부재와 같이 그 길이가 길게 형성되어 있으므로 내측 링의 회전이 크게 발생하지 않지만, 지그재그 횟수가 많지 않은 경우에는 내 외측 링과의 연결부의 위치가 중요하게 된다.

본 발명의 지그재그 브릿지 부재가 짝수인 2*n개로 배치되는 경우에는, 연결부의 위치가 시계방향인 것과 반 시계방향인 서로 다른 브릿지 부재를 각각 동수인 n개씩 배치하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 지그재그 브릿지 부재를 3개 이상 홀수로 배치하는 경우에는, 양측 연결부가 스프링의 중심에서 반경방향으로 동일한 위치에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 브릿지 부재를 3개 이상 홀수인 2*n+1개로 배치하는 경우에는, 연결부의 위치가 시계방향인 것과 반 시계방향인 서로 다른 브릿지 부재를 각각 동수인 n개씩 배치하고, 나머지 브릿지 부재는 내측 링과 외측 링에 접하는 각 부위가 스프링의 중심에서 반경방향으로 동일한 위치에 있는 것도 가능하다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.

실시예 1은 도 6에 나타난 것과 같은 형상을 가지는 것으로, 내측 링(10)과 외측 링(20)을 구비하고, 내측 링(10)과 외측 링(20) 사이에 배치되며 내측 링(10)과 외측 링(20)을 연결하는 4개의 브릿지 부재(30)로 구성되어 있다.

이러한 브릿지 부재(30)는 도 7에 보다 상세하게 나타낸 바와 같이, 외측 링(20)과 내측 링(10)의 사이의 한 지점에 위치한 시작부위(32)와, 시작부위에서 각각 출발하며 동일한 회전 방향을 가지며 시작부위를 감싸는 코일 형상으로 연장되는 2개의 연장부(34.34')로 각각 이루어지며, 연장부(34,34')는 내측 링과 외측 링에 각각 연결되어 있다.

실시예 1에서는 회전방향이 서로 다른 코일 브릿지가 2개씩 설치되어 있다. 도 8,9는 실시예 1 발명의 판 스프링의 변형 형태를 나타낸 평면도와 사시도이다. 도 8에서는 내측 링이 회전하지 않음을, 도 9에서는 코일 브릿지 부재가 전체적으로 유연하게 변형되어 있음을 알 수 있다.

도 10은 코일브릿지 부재가 변형되었을 때의 측면도이다. 이를 종래의 판 스프링의 변형형태를 나타낸 도 11 및 도 12와 비교해 보면, 내측 링과 브릿지 부재가 이루는 각도에 있어서 종래의 판 스프링이 나타내는 각도(a1,a2)는 서로 대략 유사하지만, 실시예 1 발명의 각도(a3)와 비교하면 상당히 크게 나타난다. 국부적으로 큰 각도를 이루며 변형되는 종래의 판 스프링은 내측 링(10)과 연결되는 부위에 응력이 많이 집중된다. 이러한 응력집중은 소성변형을 유발할 수 있을 뿐만 아니라, 스프링의 반복 사용에 따라 피로균열이 발생하여 스프링이 파손되게 된다.

실시예 1 발명에서는 코일 브릿지 부재의 전체길이가 길기 때문에 전체적으로 급격히 변형이 일어나는 부위가 없어 과도한 응력을 피할 수 있다.

또한 코일 브릿지 부재의 전체길이가 길기 때문에 내측 링의 이동거리가 매우 길어지게 되어, 줌 조절과 같이 렌즈의 이동거리가 커야 하는 경우에 보다 적합하며, 동일한 이동거리를 위해 가해지는 외력이 작아도 된다.

실시예 1발명의 코일 브릿지 부재의 형상은 그 전체적인 윤곽이 사각형을 이루고 있으나, 원형이나 타원형, 다각형으로 다양하게 변형하여도 동일한 작용관계를 나타내는 것은 물론이다.

도 13에는 내측 링(10)과 외측 링(20)을 구비하고, 내측 링과 외측 링 사이에 배치되며 내측 링과 외측 링을 연결하는 3개의 지그재그 브릿지 부재(30)로 구성되는 판 스프링인 본 발명의 실시예 2를 나타내었다.

이러한 실시예 2 발명의 지그재그 브릿지 부재(30)는 내측 링과 외측 링과의 연결부가 스프링의 중심에서 반경방향으로 동일한 위치에 있는 것이다.

연결부가 스프링 중심에서 반경방향으로 동일한 위치에 있지 않게 되면 외측 링의 연결부 쪽으로 내측 링이 회전하게 되므로, 내측 링과의 연결부가 외측 링과의 연결부 보다 링의 중심을 기준으로 시계방향과 반 시계방향으로 배치된 것을 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

실시예 2 발명의 지그재그 브릿지 부재 역시 그 길이가 길기 때문에 연결부의 위치가 내측 링의 회전에 크게 영향을 미치지는 않지만, 지그재그 브릿지 부재의 길이가 짧을 경우에는 연결부의 위치가 중요하다.

도 8은 내측 링과의 연결부가 외측 링과의 연결부보다 링의 중심을 기준으로 시계방향으로 배치된 브릿지 부재(36)것과 반 시계방향으로 배치된 브릿지 부재(38)를 혼합 배치한 형태의 판 스프링을 나타낸 것인데, 연결부위에 따라 지그재그 브릿지 부재가 상호 변형되면서 내측 링을 회전시키려는 방향을 화살표로 나타내었으며, 서로 다른 방향을 갖는 지그재그 브릿지 부재가 혼합되어 내측 링의 회전을 억제할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 브릿지 부재는 박판 스프링의 재료를 엣칭 가공함으로써 가공할 수 있는 것이다.

본 발명의 링 형상은 원형에 한정되지 않고, 타원형 및 다각형을 포함하며 또한, 내측 링이 고정되고 외측 링이 이동하는 형태에서도 동일한 작동원리를 가지고 있는 것이다.

본 발명의 판 스프링은 브릿지 부재를 다양한 형태로 내측 링과 외측 링 사이에 길게 형성하였기 때문에 내측 링 또는 외측 링의 이동변위를 크게 할 수 있으며, 일정변위를 움직이기 하기 위해서 큰 외력이 필요하지 않게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 내측 링과 외측 링을 구비하고, 내측 링과 외측 링 사이에 배치되는 복수개의 브릿지 부재로 구성되는 판 스프링에 있어서,

   상기 브릿지 부재는 외측 링과 내측 링의 사이의 한 지점에 위치한 시작부위와, 시작부위에서 각각 출발하며 동일한 회전 방향을 가지며 시작부위를 감싸는 코일 형상으로 연장되는 2개의 연장부로 각각 이루어지며,

   상기 연장부가 내측 링과 외측 링에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 판 스프링.
2. 제1항에 있어서, 상기 브릿지 부재들은 스프링의 중심에서 방사성으로 대칭을 이루도록 각각 배치된 것을 특징으로 하는 판 스프링
3. 제1항에 있어서, 상기 브릿지 부재를 이루는 연장부의 코일 형상은 전체적인 윤곽이 원형이나 타원형, 다각형 중 하나인 것을 특징으로 하는 판 스프링
4. 내측 링과 외측 링을 구비하고, 내측 링과 외측 링 사이에 배치되며 내측 링 과 외측 링을 연결하는 복수개의 브릿지 부재로 구성되는 판 스프링에 있어서, 상기 브릿지 부재가 지그재그 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 판 스프링.
5. 제4항에 있어서, 상기 브릿지 부재들은 스프링의 중심에서 방사성으로 대칭을 이루도록 배치한 것을 특징으로 하는 판 스프링.

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