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지난 4일, 세종정부청사 앞 1차선에 대형 화물차들이 연이어 몰려왔습니다. 민주노총 공공운수노조 화물연대 소속의 이들은 이날 정부의 ‘판스프링 불법개조 단속’을 중단할 것을 촉구했습니다.
판스프링의 정식 명칭은 ‘리프 스프링 서스펜션’ 주로 버스 등 대형차량의 완충을 위해 사용되는 부품인데, 폐 부품을 절단해 화물차 짐칸 옆에 끼워 화물을 고정하는 용도로 흔히 사용됩니다. 문제는 판스프링을 홈에 끼우는 방식으로 장착하느 경우가 많다 보니, 진동 등으로 주행 중 판 스프링이 떨어져 다른 차량에 부딪히는 경우가 잦다는 것입니다. 실제로 지난 2018년에는 도로에서 튀어오른 판스프링에 맞은 30대 남성이 숨지는 일도 있었지만, 그 뒤로도 판스프링 사용 관행은 계속되어오고 있습니다. 화물 운송을 의뢰하는 화물 주인, ‘화주’가 화물 운전자에게 과적을 요구하는 경우가 많다 보니, 어쩔 수 없이 판스프링을 사용해야 한다는것이 화물 운전자들의 주장입니다.
하지만 여론은 싸늘합니다. 국내의 대표적인 모 자동차 커뮤니티에서는 판스프링 불법 개조를 한 화물차들을 신고하고 인증하는 글들이 날로 늘어나고 있는 상황. 정부는 단속과 함께 판스프링 ‘합법 개조’ 가이드라인을 발표했지만 화물 운전자들은 이 또한 현실을 무시한 처사라고 반발하고 있습니다. 도로 위에서 순식간에 생명을 앗아갈 수도 있는 판스프링을 둘러싼 갈등, 소셜 미디어 비디오머그가 전해드립니다.
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판스프링에 사람 죽었는데 ‘가만히 있으라’?…판스프링 단속 거부한 화물차 기사들 / 비디오머그
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“판스프링서스펜션” -서스펜션의 종류 7편 – naver 포스트 – 네이버
서스펜션의 스프링 재료는 강, 고무, 가스, 공기, 유압 등 매우 다양하다. 판스프링은 그 중 스프링 강재로 만든 것으로, 길이가 다른 몇 개의 철판을 …
Source: m.post.naver.com
Date Published: 10/18/2021
View: 1164
스프링종류와 용도
스프링의 종류 … 유체 스프링(공기 스프링, 액체 스프링) … 판 스프링(leaf spring) : 단일판 스프링, 겹판 스프링이 있으며, 판 스프링은 직사각형 단면으로 두께 …
Source: www.osungspring.com
Date Published: 3/4/2022
View: 3632
스프링이란? 스프링의 종류와 특징/스프링 설계 기본값 알기
길이가 각각 다른 몇 개의 철판을 겹쳐서 만들 스프링을 말합니다. 판스프링은 구조가 간단해 리어 서스펜션에 사용됩니다. 진동을 억제하는 작용은 …
Source: catcom.tistory.com
Date Published: 10/26/2021
View: 2638
스프링의 종류와 역할 – 다음블로그
대형차나 일부 지프차등에는 판 스프링과 토션바 스프링이 많이 사용되고 있으며 승용차에는 승차감 때문에 거의 모두 코일 스프링을 사용하고 있습니다.
Source: blog.daum.net
Date Published: 4/4/2021
View: 5890
스프링 특성 및 종류
2. 종류 · 1) 코일 스프링(coil spring) · 2) 스파이럴 스프링(spiral spring) · 3) 토션 바(torsion bar) · 4) 판스프링(plate spring) · 5) 와이어 스프링( …
Source: mtech.tistory.com
Date Published: 9/26/2021
View: 1634
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주제에 대한 기사 평가 판 스프링 종류
- Author: 비디오머그 – VIDEOMUG
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- Date Published: 2020. 11. 9.
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스프링종류와 용도
믿음과 신뢰 최선을 다하는 오성스프링
Do Better Tomorrow
항상 저희 오성스프링을 아껴주시는 여러분께 진심으로 감사드리며,
도전 속에 늘 초심을 잃지 않고 최선을 다하는 기업이 되겠습니다.
스프링이란? 스프링의 종류와 특징
스프링이란?
스프링은 우리가 용수철이라고 부르는 제품을 말합니다. 기계, 기구, 구조물 등 산업에서 뿐만 아니라 우리의 일상에서 정말 쉽게 볼 수 있는 부품입니다. 볼펜을 열어보면 스프링이 있듯이 말입니다. 스프링은 탄성, 즉 힘을 가하면 형태가 바뀌지만 힘을 빼면 원래대로 돌아오는 성질을 이용한 탄성체입니다. 이런 특성은 주로 충격을 완화하는 장치, 진동을 방지하는 곳에서 사용됩니다.
자동차에서 스프링은 꽤나 중요한 역할을 합니다. 차가 달리면서 발생하는 진동을 방지해 주는 역할을 하기 때문입니다. 이런 스프링이 없다면 모든 진동을 몸으로 느끼면서 운전을 해야할 테니 무시할 수 없는 기계부품임이 확실하죠. 그럼 스프링의 재질과 종류, 특징에 대해 자세히 알아보겠습니다.
스프링 재질에 따른 분류
스프링의 재질 스프링은 금속스프링과 비금속스프링으로 분류할 수 있습니다. 금속스프링은 강스프링(탄소강 스프링, 합금강 스프링)과 비철금속 스프링(동합금 스프링, 니켈합금 스프링)이 있습니다. 비금속 스프링에는 고무스프링, 유체스프링(공기 스프링, 액체 스프링) 합성수지스프링(적충재스프링) 등이 있습니다.
금속스프링 비금속 스프링 강스프링 _ 탄소강 스프링, 합금강 스프링 고무스프링, 유체스프링(공기 스프링, 액체 스프링) 비철금속 스프링 _ 동합금 스프링, 니켈합금 스프링 합성수지스프링(적충재스프링)
스프링의 특징과 용도
▶ 스프링은 진동 또는 탄성에너지를 흡수해 완충, 방진의 작용을 합니다.
– 승강기의 완충 스프링, 전동차, 자동차 등의 현가장치
▶ 스프링은 에너지를 축적한 상태에서 이를 동력원으로 작동시키는 데 사용합니다.
– 계기용 스프링, 시계나 사진기의 태엽, 완구용 스프링, 축음기, 총포의 격심용 스프링
▶ 스프링은 복원성을 이용해 일정한 압력을 가할 때 사용합니다.
– 스프링 와셔, 안전 밸브 스프링
▶ 스프링은 힘의 측정에 사용합니다.
– 스프링 거울, 각종 압력 게이지
스프링 형태에 따른 분류
코일 스프링
▶ 코일 스프링
쇠막대를 나선형으로 동글게 감아서 만들 스프링을 말합니다. 마치 식물의 덩굴이 막대기를 감으며 올라가듯이 스프링이 동그랗게 나선으로 말려있습니다. 코일스프링의 강도는 두께가 굵어질수록 단단해지고 감는 횟수가 많을 수록 부드러워지며, 코일의 지름이 클수록 부드럽습니다. 쉽게 제작이 가능한 스프링이기 때문에 널리 사용되며 효율성이 높고 가격이 저렴합니다. 자동차의 서스펜션으로 가장 많이 사용되는 스프링입니다. 코일스프링에는 압축코일 스프링 인장코일 스프링, 비틀림 코일 스프링 등이 있습니다.
판 스프링
▶ 판 스프링
길이가 각각 다른 몇 개의 철판을 겹쳐서 만들 스프링을 말합니다. 판스프링은 구조가 간단해 리어 서스펜션에 사용됩니다. 진동을 억제하는 작용은 높지만 작은 진동에 대한 흡수는 좋지 않습니다. 또 무겁고 소음이 많아 코일스프링으로 대체되고 있는 것이 특징입니다. 화물차와 버스에서 많이 볼 수 있으며 판 스프링의 판 사이에 고무밴드를 넣거나 판의 수를 조절해 마찰음을 줄이기도 합니다.
벌류트 스프링
▶ 벌류트 스프링
원뿔 코일 스프링의 일종으로 사각형 단면의 강판을 말아서 원뿔 현상으로 올린 압축 스프링을 말합니다. 공간 용적의 비율로 큰 에너지를 흡수 할 수 있는 것이 특징입니다. 판과 판 사이의 마찰을 이용해 진동을 감소 시킬 수 있는 것으로 완충용도로 사용됩니다.
태엽 스프링
▶ 태엽 스프링
탄성이 뛰어난 얇고 가는 띠 모양의 금속판을 달팽이처럼 나선형태로 말아 놓은 스프링을 말합니다. 나선형스프링이라고도 부르며 감았을 때 금속판이 가지는 탄성 에너지를 축적하게 되고 원래의 상태로 풀리려는 힘을 동력으로 이용하는 것이 특징입니다. 크고 지속적인 동력을 낼 수 없기 때문에 시계나 완구 같은 작은 힘을 필요로 하는 제품에서 사용됩니다.
접시 스프링
▶ 접시 스프링
접시스프링은 단취체적당 축척에너지가 코일스프링에 비해 매우 크기 때문에 작은 공간에서 짧은 힘으로 큰 부하 능력을 가지고 있는 것이 특징입니다. 접시스프링의 매수증감과 직렬, 병렬, 직병렬 등의 조합에 따라 스프링의 특성의 변화가 가능합니다. 충격 완화 용도로 사용되며 겹쳐서 사용할 수록 완충효과가 높습니다.
토션바 스프링
▶ 토션 바 스프링
길고 곧은 금속 막대의 한족을 바디에, 반대쪽은 서스펜션에 붙여 스프링을 만든 것을 말합니다. 막대를 비틀어서 스프링으로 사용하고 있어서 원리적으로는 감지 않는 코일 스프링입니다. 장소가 좁아도 사용가능하며 단위당 중량에너지 흡수율이 크고 가벼우며 구조도 간단한 반면에 진동 감쇠 작용이 없어 쇼크 업소버 등과 병행해 설치해야 합니다.,
스프링 설계 기본 값
재 료 G의 값 ㎏f/㎟ E의 값 ㎏f/㎟ 경강선 8 × 102 21 x 102 피아노선 8 × 103 21 x 103 오일템퍼선 8 × 103 21 x 103 스테인레스강선 STS 302 7.2 × 103 19 x 103 STS 304 STS 316 STS 321 JI 7.5 × 103 20 x 103 황동선 4 × 103 10 x 103 양백선 4 × 103 11 x 103 인청동선 1.3 × 103 10 x 103 베리륨동선 1.5 × 103 13 x 103
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자동차 새시(chassis) 스프링 종류
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자동차 새시(chassis)란 자동차를 움직이는데 필요한 모든 장치로 동력을 만들어내는 엔진과 엔진에서 구동바퀴로 동력을 전달하는 동력 전달 장치(power train), 주행 방향을 조절하는 조향장치, 감속 또는 정지시키는 제동장치, 바퀴의 충격을 흡수하는 현가장치와 그 외의 각종 전기 전자 장치로 구성되어 있습니다.
자동차 새시(chassis)를 구성하는 현가장치중에 새시 스프링, 쇼크 옵서버, 스테빌 라이서로 나누어집니다. 이중 새시 스프링에 대해서 알아보겠습니다.
새시(chassis) 스프링
현가장치 구성 중 새시 스프링은 네가지로 분류됩니다. 판 스프링(leaf spring), 코일 스프링(coil spring), 토션 바 스프링(torsion bar spring), 공기 스프링(air spring)입니다.
1. 판 스프링(leaf spring)
점차 길이가 작아지는 유연한 강판을 여러 겹 쌓고, 클립에 의해 고정됩니다. 가장 긴 메인 스프링의 양끝을 둥글에 말아 스프링 아이를 만들고 여기에 부시를 넣어 핀에 의해 차체에 부착시킵니다. 핀의 중심 간의 거리를 스팬, 스프링의 처짐을 캠버라고 합니다. 판 스프링은 노면 충격을 흡수하기 위해 휘어지는데, 이때 각각의 판재는 굽힌 변형이 일어나고 판간마찰이 일어납니다.
2. 코일 스프링(coil spring)
원형의 스프링 강을 코일 형태로 감은 것으로 판스프링은 굽힘을 받으나 코일 스프링은 탄성을 받습니다. 장점으로는 에너지 흡수 율이 크고 체적비율이 적어 스프링 자체의 무게가 줄어듭니다. 스프링 상수가 적은 유연한 스프링이 얻어집니다. 탄성이 좋기 때문에 주로 승용차에 적용됩니다. 단점으로는 횡 방향 작용력에 대한 저항력이 없습니다. 그래서 차축을 지지하기 위한 링크 기구가 필요합니다. 판 사이의 마찰이 없어 진동을 감쇠시키는 역할을 못합니다.
3. 토션 바 스프링(torsion bar spring)
막대의 비틀림 탄성을 이용하는 것으로 스프링 강으로 된 직선 봉재입니다. 단위 중량당 흡수에너지가 판 스프링의 3배, 코일 스프링의 1.4배 강합니다. 구조가 간단하고 차지하는 공간이 적어 전차 축 현가장치에 적합합니다. 한쪽 끝은 차향의 차체에 부착되고, 다른 한쪽 끝은 컨트롤 암에 부착되어 있습니다. 컨트롤 암이 차륜의 움직임에 따라 위아래로 흔들릴 때 토션 바가 비틀림으로써 스프링 작용을 합니다.
4. 공기 스프링(air spring)
대단히 유연한 스프링을 얻을 수 있습니다. 공기 스프링 내부의 공기압력을 조정하면 하중이 변해도 차량 높이를 일정하게 유지할 수 있습니다. 스프링의 세기를 하중에 비례하여 변화시킬 수 있어 적재차와 빈차 때의 승차감에 큰 변화가 없습니다. 공기 스프링 형식은 피스톤 실린더형(금속제), 다이어프램형(고무막 제품), 벨로스형(고무막 제품)으로 구성되어 있습니다.
이상으로 자동차 새시 스프링(chassis spring) 종류에 대해서 알아보았습니다. 많은 도움이 되셨으면 좋겠습니다. 감사합니다.
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스프링의 정의와 종류 및 용도
스프링이란?
용수철이라고도 불리우는 스프링은 이루 헤아릴 수 없을 정도로 쓰임새가 다양합니다. 기계, 기구나 구조물 등은 물론이고 우리의 일상생활에도 깊숙히 관련되어 있지만 그냥 지나치게 되는 경우가 흔하지요. 하지만 모든 스프링의 원리는 탄성에 있습니다.
힘을 받으면 힘에 따른 만큼 변형을 하게 되고, 그 일을 탄성에너지로 흡수, 축적하는 특징을 가지는 물체를 탄성체라고 합니다. 탄성체는 이러한 기본 특성에서 동적으로 고유 진동을 가지고 충격을 완화하든지 진동을 방지하는 기능을 가집니다. 이러한 탄성체가 갖는 특성과 기능을 적극적으로 이용한 기계요소가 바로 스프링입니다.
만약 자동차에 스프링이 없다면 운전자나 승객은 자동차가 달리면서 발생하는 진동을 몸으로 모두 받아들여야 하고, 기계장치에 스프링이 없다면 작동으로 발생하는 진동에 의해 기계가 남아나질 않겠지요.
스프링의 종류
1. 사용재료에 의한 분류
스프링은 크게 금속 스프링과 비금속 스프링으로 나눌 수 있는데 금속 스프링은 강 스프링(탄소강 스프링, 합금강 스프링)과 비철금속 스프링(동합금 스프링, 니켈합금 스프링)이 있습니다. 비금속 스프링으로는 고무 스프링과 유체 스프링(공기 스프링, 액체 스프링), 합성수지 스프링(적충재 스프링)이 있습니다.
2. 형상에 의한 분류
(1) 코일 스프링 : 제작이 용이하고 효율이 좋으며 가격도 저렴하여 널리 사용되고 있습니다.
ex)압축코일 스프링 (helical compressive spring), 인장코일 스프링(helical extension spring),
비틀림 코일 스프링(helical torsion spring) 등이 있습니다.
(2) 판 스프링(leaf spring) : 단일판 스프링, 겹판 스프링이 있으며, 판 스프링은 직사각형 단면으로두께가 길이에 비해 작은 강판으로 만듭니다.
(3) 벌류트 스프링(volute spring)
(4) 원륜 스프링
(5) 태엽 스프링
(6) 접시 스프링(disc spring)
(7) 와셔 스프링(washer spring)
(8) 스냅 스프링(snap spring)
(9) 토션 바 스프링(torsion bar spring)
스프링의 용도
1. 진동 또는 탄성에너지를 흡수하여 완충 또는 방진의 작용을 합니다.
예) 승강기의 완충 스프링, 전동차, 자동차 등의 현가장치 등
2. 에너지를 저축하여 놓고, 이것을 동력원으로 작동시키는 데 사용합니다.
예) 계기용 스프링, 시계나 사진기의 태엽, 완구용 스프링, 축음기, 총포의 격심용 스프링 등
3. 복원성을 이용하여 일정한 압력을 가할 때 사용합니다.
예) 스프링 와셔, 안전 밸브 스프링
4. 힘의 측정에 사용합니다.
예) 스프링 거울, 각종 압력 게이지
자료출처: 천우스프링
즐거운 인생
우리가 흔히들 말하는 튜닝용 PROGRESSIVE RATE 스프링은 처음에는 부드러우나 내려가면 갈수록 점점 더 강해지는 스프링을 이르는 말입니다.
같은 소재를 사용하여도 감긴 모양에 따라 위와 중간 또는 아래 부분의 Rate가 달라질 수가 있습니다.
한 개의 스프링이 항상 하나의 Rate를 가지고 있는 것은 아닙니다.
코일스프링의 Rate는 코일의 소재 철강막대의 경도와 굵기, 스프링의 지름, 유효권수 및 감긴 코일의 간격 등 형상에 의하여 달라집니다.
같은 스프링을 장착한 경우라도 무게가 가벼운 차와 무거운 차는 변형정도가 크게달라 느끼는 승차감이 달라지게 되며 이 논리는 같은 차인데도 승차인원의 변화로 승차감이 달리 느껴지는 경우에도 적용됩니다.
스프링에 걸린 하중(Kg)을 그 하중에 의하여 생긴 변형정도(mm)로 나누는 것에 의하여 구합니다 (Kg/mm). 따라서 수치가 큰 것은 강하고 수치가 적은 것은 부드러운 스프링이 됩니다.
이것은 스프링에 하중을 걸었을 때에 어느 정도 변형하는 가를 수치에 의하여 표시하고 있는 것입니다.
– 스프링정수(SPRING CONSTANT) = SPRING RATE 스프링 특성을 표현하는 방법으로서 정수(일명 상수)라는 단어가 있습니다.
그러나 그 힘을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아가는 성질을 가지고 있습니다. 잠시 전문적인 표현이 됩니다만 이것은 스프링의 소재(자동차전용 용수철강)가 가지고 있는 탄성변형영역의 특성을 적극적으로 활용하기 위해서 변형에 대하여 충분한 강도를 가지고 있는 재료를 변형하기 쉬운 모양으로 가공하고 있기 때문입니다.
서스펜션은 앞에서 서술한 바와 같이 몇 종류의 역할을 하고 있지만 그 중심이 되어 움직이고 있는 것은 스프링입니다.
그럼 여기서 스프링에 대하여 그 특성을 이야기 하기로 합시다.
각각의 형식에 따라 앞에서 언급한 구성부품 모두가 사용되기도 하고 일부만 사용되기도 합니다만 어떤 형식의 서스펜션에도 반드시 사용되고 있는 것이 스프링과 쇼크압쇼바(Shock absorber)입니다.
승차감을 좌우하고있는 스프링 레이트와 자동차의 무게 – 스프링(Coil Spring)의 특성 현재 양산되고 있는 자동차에는 여러 가지 형식의 서스펜션이 사용되고 있습니다.
승용차의 양호한 승차감을 확보하기 위해서는 1Hz 이하의 고유 진동수로 설정하는 것이 좋지만 그 경우 스프링이 변형했을 때 스프링 재료에서 발생하는 응력이 증대하고 스프링의 내구성에 악영향을 주는 한편 고속 주행시 차체의 롤링과 바운싱이 심하며 코너링시 차체 쏠림 현상이 있는 등 안전성에 문제가 있기 때문에 이러한 점을 모두 고려하여 양산 차의 스프링정수가 결정되고 있습니다.
보통 양산되고 있는 승용차는 1.0～2.5Kg/mm정도의 Rate인 열간 성형한 스프링을 사용하고 있지만 고유진동수는 승차감이 좋은 자동차는 1.0Hz 정도, 운동성을 중시하는 스포츠타입은 1.5Hz 정도로 설정되어 있습니다. 레이싱카와 같이 운동성능을 최우선으로 하게되면 10～25Kg/mm의 스프링을 사용하고 그 고유진동수는 2.5～3.5Hz나 됩니다.
또 같은 스프링정수는 자동차가 가벼울수록 승차인원이 적을수록 고유진동수가 크고 서스펜션이 딱딱하게 느껴지게 됩니다.
고유진동수는 스프링정수를 스프링 위 부분의 질량으로 나눈 수치이므로 딱딱한 스프링일수록 고유진동수는 커지게 된다는 것입니다.
이 고유진동수는 수식으로 산출하는 것이 가능합니다.
천천히 요철을 통과했을 때에 일어나는 커다란 상하운동은 이 스프링의 고유진동수와 요철노면을 통과하는 것으로 더해진 진동의 주파수가 일치해서 일어나는 현상으로써 이들 두 개가 공진(共振)하고 있기 때문에 일어나는 것입니다.
스프링에는 고유진동수라는 것이 있습니다.
같은 구간을 어느 정도 속도를 내서 통과하면 타이어는 상하로 격하게 움직이지만 차체는 거의 요동치는 일없이 리드미컬하게 통과할 수 있습니다. 요철이 있는 장소를 통과해도 속도에 따라 서스펜션의 움직임이 꽤 많이 달라집니다. 어떻게 해서 이와 같은 일이 생기는 것일까요?
이곳을 통과하려 할 때 천천히 통과하려 하면 서스펜션이 크게 움직이고 차체도 거기에 연결되어 예상외로 크게 상하로 요동칩니다.
장소는 전용의 Off Road 코스이지만 그 중간에 통나무로 만든 계단식 섹션이 있습니다.
– 스프링 고유진동수 4륜 구동차로 험난한 지형을 주파하는 크로스컨트리라는 경주가 있습니다.
이 경우에는 삼각 함수인 sin을 사용하여 환산수치를 구하여야 합니다.
게다가 쇼크압쇼바가 비스듬히 장착된 경우에는 그 경사각도의 레버 비도 환산할 필요가 나옵니다.
예를 들면 스프링정수 5Kg/mm의 것이라면 3.2Kg/mm가 휠 레이트가 됩니다.
링 전체 길이에 대하여 차체 측에서 80%길이인 곳에 쇼크압쇼바가 달려있는 경우 타이어 스트로크 1에 대하여 스트로크 비는 0.8이되며 스프링 레이트는 스트로크 비의 제곱으로 변화하기 때문에 0.8*0.8=0.64로 되고 원래의 스프링정수에 0.64를 곱한 것이 실제 스프링정수가 됩니다.
그 이유는 암이나 링의 중간에 쇼크압쇼버가 장착되어 있는 경우 차체(body)측으로부터의 거리에 따라 스트로크비(레버비)가 달라지기 때문입니다.
그러나 서스펜션 형식이 트레일링암 (Trailing)식이나 더블위시본 (Double Wishbone)식 등으로 된 경우에는 이 등식은 성립되지 않습니다.
예를 들면 서스펜션의 형식이 스트럿 (Strut)식인 것은 타이어의 스트로크 (Stroke) 1에 대하여 쇼크 스트로크도 1 이라고 말할 수 있기 때문에 스프링 레이트=휠레이트가 됩니다.
-스프링정수와 Wheel Rate 스프링정수는 스프링자체가 가지고 있는 변형정도를 수치로 나타낸 것이지만 실제로 자동차에 장착되었을 경우 그대로 적용될까 하는 의문이 생깁니다.
스프링 특성 및 종류
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탄성체는 하중을 받으면 하중의 크기에 따라 변위를 하게 되고 그 때 한 일을 탄성 에너지로 흡수, 축적하는 특성을 가지고 있다. 따라서, 이와 같은 특성과 기능을 이용한 기계요소가 스프링이다. 스프링은 탄성이 큰 재료를 특별한 모양 또는 구조로 만들어 하중이 가해지면 큰 변형을 일으켜서 큰 탄성 에너지를 저장하고, 하중을 제거하면 저장된 에너지를 방출하는 일을 한다.
1. 특성
아래 그림과 같이 스프링에 하중 P가 작용하였을 때 변형 δ 가 생기고 하중의 크기와 변형의 관계는 A, B, C에서 보는 것처럼 스프링의 특성에 따라 다르다. 지금 직선 OA처럼 P와 δ 가 비례하는 경우 이런 스프링을 선형 스프링이라 하며 다음과 같은 관계식이 성립한다.
P = kδ
위의 식에서 k는 스프링 상수(spring constant)라 하고 단위변위에 필요한 하중의 크기로 표시한다. OB, OC의 특성을 가진 스프링을 비선형 스프링이라 하며 OB의 특성을 지닌 스프링을 하드 스프링(hard spring), OC 의 특성을 지닌 스프링을 소프트 스프링(soft spring)이라 한다. 이상과 같이 하중과 하중에 따르는 변형과의 관계를 스프링 특성이라 한다.
아래 그림 (a) 에서 하중이 선형 스프링에 대하여 행해진 일량 U는 스프링의 내부에 탄성 에너지로 흡수되며, 그 크기는
U = (1/2)Pδ = (1/2)kδ^2
이며, 변형이 복원된 경우 이 에너지는 외부에 대하여 일을 하게 된다.
< 스프링의 특성 >
2. 종류
1. 사용재료에 대한 분류
스프링 금속 스프링 강 스프링 탄소강 스프링 합금강 스프링 비철 스프링 동합금 스프링 니켈합금 스프링 비금속 스프링 고무 스프링 공기 스프링 액체 스프링
2. 모양에 의한 분류
모양에 따르는 분류는 여러 가지가 있으나 대표적으로는 아래와 같은 것들이 있다.
1) 코일 스프링(coil spring)
단면이 원형, 정사각형, 직사각형인 봉재를 나선형으로 감은 것으로 모양에 따라 원통형, 원추형, 장고형, 드럼형이 있고, 용도에 따라 인장코일 스프링, 압축코일 스프링, 비틀림 코일 스프링이 있다. 일반적으로 원통코일 스프링이 가장 많이 사용된다.
이 코일 스프링은 제작비가 싸며, 기능이 확실하고 가볍고 작게 만들 수 있는 이점을 가지고 있다.
< 코일 스프링의 단면도 >
< 특수코일 스프링 >
2) 스파이럴 스프링(spiral spring)
단면이 일정한 박강판 또는 대강 등의 스프링 재료를 나선 모양으로 감은 스프링으로서 굽힘응력이 작용한다. 이 스프링은 비교적 좁은 장소에 큰 에너지를 축적할 수 있는 특성을 가지고 있다.
3) 토션 바(torsion bar)
아래 그림과 같은 봉재를 비틀림으로써 스프링으로 작용하는 것을 토션 바라 하며, 특징으로는 큰 에너지를 저축할 수 있고, 가볍고 간단한 모양을 얻을 수 있으며, 스프링 특성과 이론값이 잘 일치하나 부착부의 가공이 복잡하다.
< 토션 바 >
4) 판스프링(plate spring)
판스프링은 너비가 좁고 긴 얇은 판을 보로써 하중을 지지하도록 사용한 것이며, 판을 여러 장 겹쳐서 사용한 것을 겹판 스프링(laminated spring)이라 한다. 아래 그림에 나타낸 바와 같이 겹판 스프링은 에너지 흡수능력이 크고, 스프링 작용 이외에 구조용 부재로써의 기능을 겸하고, 제조가공이 쉽다는 특징이 있으므로 자동차의 현가용으로 사용된다.
< 겹판 스프링 >
5) 와이어 스프링(wire spring)
선재를 목적에 따라 여러 가지 모양으로 감거나 굽히거나 한 것이며, 코일 스프링, 판스프링, 스파이럴 스프링을 소형으로 간략화한 것으로 아래 그림에 나타낸 바와 같다.
< 와이어 스프링 >
6) 원판 스프링(disk spring)
아래 그림에서 보는 바와 같이 중앙에 구멍이 있는 원판을 원추형으로 성형하고, 상하방향에서 하중이 작용하도록 사용하는 스프링이다. 이 스프링은 좁은 공간에서 비교적 큰 부하용량을 가지고 있을 뿐만 아니라 자유상태에서 높이와 두께를 적당히 선정함으로써 이용범위가 넓은 비선형 스프링 특성을 쉽게 얻을 수 있는 특징을 가지고 있다.
< 원판 스프링의 단면도와 배치 >
7) 그 밖의 스프링
위에 설명한 스프링 외에도 링 스프링(ring spring), 벌류트 스프링(volute spring), 고무 스프링(rubber spring) 등이 있다.
3. 용도
스프링의 용도는 다음과 같다.
① 진동 및 충격 에너지를 흡수한다.
② 에너지를 저축하여 놓고 이것을 동력원으로 사용한다.
③ 복원하려는 성질을 이용하여 힘을 주는 데 사용한다.
④ 선형 스프링의 특성을 이용하여 힘의 측정에 이용된다.
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