KR20100135138A

KR20100135138A - 판스프링

Info

Publication number: KR20100135138A
Application number: KR1020090053620A
Authority: KR
Inventors: 김한준; 권기태; 안상하
Original assignee: 유성정밀 주식회사
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-24

Abstract

본 발명은 판스프링에 관한 것으로, 내/외측 고정부; 및 탄성부와, 제1, 2 연결부를 포함하되, 상기 탄성부의 중간지점에 형성된 폭보다 외측 고정부를 연결하는 제1 연결부에 연결되어 있는 탄성부의 폭을 두껍게 조절하여 집중 응력을 분산시키도록 구성하여, 응력 집중이 발생하는 제1, 2 연결부와 연결되는 탄성부의 폭을 조절함으로써, 응력 집중을 효율적으로 분산시킬 수 있는 판스프링에 관한 것이다.

스프링, 응력 집중, 폭조절

Description

판스프링{Plate Spring}

본 발명은 응력 집중을 해소할 수 있는 판스프링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 응력집중이 발생하는 제1, 2 연결부와 연결되는 탄성부의 폭을 탄성부의 폭보다 두껍게 조절하여, 응력 발생시 기존 면적보다 더 넓게 형성되어 있는 제1, 2 연결부와 연결된 탄성부에서 응력이 분산되는 효과를 얻을 수 있으며, 또한, 제1, 2 연결부와 연결된 탄성부의 폭이 넓어지기 시작하는 위치에서 2차로 응력이 발생하도록 하여, 효율적으로 응력분산을 이룰 수 있으며, 특히, 상기 2차 응력이 발생하는 구간은 탄성부가 상, 하 운동시 제1, 2 연결부와 연결되어 있는 탄성부 보다 변위가 작기 때문에, 응력이 발생하더라도 파단 발생율이 낮아지게 되어 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1, 2 연결부의 끝단을 탄성부와 접선하는 원형 형상으로 형성하여 응력 집중을 분산할 수 있는 판스프링에 관한 것이다.

일반적으로, 판스프링은 리니어 진동모터, 골진동 이어폰 등에 삽입되어 구동부가 상, 하 운동을 할 때 복원력을 발생시킬 수 있도록 많이 이용되고 있다.

특히, 상기 판스프링은 VCM(voice coil motor)방식의 엑츄에이터에 있어서 구동부를 스프링으로 제어하는 것이 주요한 설계 이슈이기 때문에, 스프링의 집중 응력을 해소하는 것은 엑츄에이터 설계의 핵심 요소 중 하나이다.

도 1은 종래의 판스프링(300)을 도시한 것으로, 내측으로 몸체부(320)가 구성되고, 외측으로 고정부(360)가 구성되며, 상기 몸체부(320)와 고정부(360)를 연결하도록 아암부(346), 연결부(341)로 구성된 탄성부(340)를 형성하여, 고정부(360)를 통해 고정된 상태에서 몸체부(320)에 안착된 구동부(도면에 미도시)가 상, 하 운동을 시작할 때, 탄성부(340)의 아암부(446)에 의해 복원력이 발생하도록 작용하게 된다.

또한, 상기 탄성부(340)의 연결부(341)에는 집중 응력을 해소하고자 제1, 2 연결부(342, 344)를 형성하되, 각기 다른 곡률반경을 형성하도록 하여 집중 응력을 해소하고자 하였다.

하지만, 상기와 같은 종래의 판스프링(300)은 고정부(320)에서 발생하는 집중 응력이 가장 큰데 이를 해소할 만한 대안을 제시하지 못하고 있어, 여전히 판스프링(300)의 수명 단축을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 몸체부(320)와 연결되어 있는 연결부(341)를 제1, 2 연결부(342, 344)의 곡률반경을 달리하여 집중 하중을 해소하고자 함으로써, 집중 응력을 분산하는데 비효율적이면서, 집중 응력을 분산하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 판스프링은 내/외측 고정부; 및 탄성부와, 제1, 2 연결부를 포함하되, 상기 탄성부의 중간지점에 형성된 폭보다 외측 고정부를 연결하는 제1 연결부에 연결되어 있는 탄성부의 폭을 두껍게 조절하여 집중 응력을 분산시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 판스프링은 탄성부의 중간지점에 형성된 폭보다 내측 고정부를 연결하는 제2 연결부에 연결되어 있는 탄성부의 폭을 두껍게 조절하여 집중 응력을 분산시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 판스프링에 형성된 제1, 2 연결부의 끝단은 탄성부와 접선하는 원형 형상으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 판스프링은 응력집중이 발생하는 제1, 2 연결부와 연결되는 탄성부의 폭을 탄성부의 폭보다 두껍게 조절하여, 응력 발생시 기존 면적보다 더 넓게 형성되어 있는 제1, 2 연결부와 연결된 탄성부에서 응력이 분산되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제1, 2 연결부와 연결된 탄성부의 폭이 넓어지기 시작하는 위치에서 2차로 응력이 발생하도록 하여, 효율적으로 응력분산을 이룰 수 있으며, 특히, 상기 2차 응력이 발생하는 구간은 탄성부가 상, 하 운동시 제1, 2 연결부와 연결되어 있는 탄성부 보다 변위가 작기 때문에, 응력이 발생하더라도 파단 발생율이 낮아지게 되어 수명을 연장시킬 수 있다.

아울러, 제1, 2 연결부의 끝단을 탄성부와 접선하는 원형 형상으로 형성하여, 이 또한 응력 집중을 분산할 수 있는 유용한 발명이다.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 도 2에서와 같이 내/외측 고정부(10, 20)와, 탄성부(30)와, 제1, 2 연결부(40, 50)의 구성은 종래와 동일 유사하다.

다만, 상기 탄성부(30)와 외측 고정부(20)를 연결하는 제1 연결부(40)에 연결된 탄성부(30)의 폭(w1)을 탄성부(30)의 중간지점에 형성된 폭(w)보다 넓게 조절 하여 구성된다.

또한, 상기 탄성부(30)와 내측 고정부(10)를 연결하는 제2 연결부(50)에 연결된 탄성부(30)의 폭(w2)을 탄성부(30)의 중간지점에 형성된 폭(w)보다 넓게 조절하여 구성할 수도 있다.

여기서, 상기 제1, 2 연결부(40, 50)의 끝단은 탄성부(30)와 접선하는 원형 형상으로 형성하면, 응력 집중 현상을 해결할 수 있음은 당연한 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 판스프링의 작용효과를 첨부된 도면을 이용하여 살펴보면 다음과 같다.

우선, 도 3 내지 도 4는 종래의 판스프링(300)과 본 발명의 판스프링(80)의 응력 집중을 실험한 데이터로서, 도면에는 도시되지 않았지만, 외측 고정부(20)가 통상의 엑츄에이터에 고정되고 구동부가 내측 고정부(10)에 안착된 상태에서 구동부가 상, 하 운동을 시작하게 되면, 구동부와 결합되어 있던 내측 고정부(10) 및 탄성부(30)가 상, 하 운동을 시작하게 된다.

그러면, 본 발명의 판스프링(80)의 제1 연결부(40)에서 집중응력을 받게 되는데, 특히, 제1 연결부(40)에서의 집중 응력이 많이 발생하게 된다.

본 발명에서는 제1, 2 연결부(40)와 연결되는 탄성부(30)의 폭(w1)을 탄성부(30) 폭(w) 보다 두껍게 형성하였기 때문에, 동일한 응력 집중이 발생하더라도 면적이 넓어진 제1 연결부(40)와 연결되는 탄성부(30)의 A지점에서는 응력이 분산되는 효과를 얻을 수 있게 되며, 또한, 제1 연결부(40)의 끝단을 탄성부(30)와 접선하는 원형 형상으로 형성하였기에, 응력 분산이 더욱 원활히 이루어지게 되는 것 이다.

즉, 응력집중이 발생하는 제1 연결부(40), 다시 말해, 응력 집중으로 인한 파단이 발생하는 지점에서 도 3 내지 도 4에서 보는 바와 같이 적색으로 형성된 응력집중 구간이 종래보다 훨씬 분산이 잘 이루어지고 있는 것을 알 수 있다.

이는, 탄성부(30)의 중간지점에 형성된 폭(w)보다 제1 연결부(40)와 연결되는 탄성부(30)의 폭(w1)을 두껍게 형성함으로써, 집중된 응력이 탄성부(30)의 폭(w)이 넓어지는 구간인 탄성부(30)의 폭(w1)으로 분산되는 효과를 얻기에 가능한 것이다.

여기서, 상기 도 3 내지 도 4에서 보는 바와 같이 실험데이터상 약 13%의 응력 집중이 해소된 것을 알 수 있다.

물론, 제2 연결부(50)와 연결되어 있는 탄성부(30)의 폭(w2)을 조정하였을 경우에도 상기 제1 연결부(40)에 연결되어 있는 탄성부(30)의 폭(w1)을 조정하였을 때와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 당연한 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 기재한 것일 뿐 이로 인해, 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 형태로 실시 가능함을 명시한다.

도 1은 종래의 판스프링을 도시한 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 판스프링을 도시한 평면도.

도 3 내지 도 4는 종래의 판스프링과 본 발명의 판스프링의 응력 집중을 실험한 데이터.

◈도면 주요 부분에 대한 부호의 설명◈

w : 탄성부 폭 w1 : 제1 연결부와 연결된 탄성부 폭

w2 : 제2 연결부와 연결된 탄성부 폭 10 : 내측 고정부

20 : 외측 고정부 30 : 탄성부

40 : 제1 연결부 50 : 제2 연결부

80 : 판스프링

Claims

내/외측 고정부(10, 20); 및 탄성부(30)와, 제1, 2 연결부(40, 50)를 포함하되,

상기 탄성부(30)의 중간지점에 형성된 폭(w)보다 외측 고정부(20)를 연결하는 제1 연결부(40)에 연결되어 있는 탄성부(30)의 폭(w1)을 두껍게 조절하여 집중 응력을 분산시키도록 구성된 것에 특징이 있는 판스프링.
제 1항에 있어서, 상기 탄성부(30)의 중간지점에 형성된 폭(w)보다 내측 고정부(10)를 연결하는 제2 연결부(50)에 연결되어 있는 탄성부(30)의 폭(w2)을 두껍게 조절하여 집중 응력을 분산시키도록 구성된 것에 특징이 있는 판스프링.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1, 2 연결부(40, 50)의 끝단은 탄성부(30)와 접선하는 원형 형상으로 형성하는 것에 특징이 있는 판스프링.