스프링의 종류에 따른 용도와 특징 그리고 선정 기준

기계의 주요 요소 부품인 스프링(용수철)은 다양한 기계 장치와 일상생활에 광범위하게 사용되고 있으며, 그 종류만도 코일 스프링, 판 스프링, 접시 스프링, 토션 스프링, 고무 스프링, 가스 스프링 등으로 기계 장치의 구성에 따른 용도와 특징 그리고 선정 기준을 정리.

스프링이란? 외부의 힘으로 변형될 때 에너지를 축적하고 원 형태로 돌아갈 때 축적된 양의 에너지를 방출하도록 설계된 부품으로 스프링은 외부 힘으로 변형되었다가 원래 상태로 되돌아가는 탄성을 가진 기계요소 부품입니다.

스프링의 종류에 따른 용도와 특징은?

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코일 스프링(Coil Spring)
판 스프링(Leaf Spring)
접시 스프링(Disc Spring)
토션 스프링(Torsion Spring)
고무 스프링(Rubber Spring)
가스 스프링(Gas Spring)

스프링은 기계 장치를 구성하면서 빠지지 않는 중요한 부품으로 우리 생활과 산업 전반에 광범위하게 사용되고 있습니다. 이러한 스프링에 대해서 이해하고 있다면 기계 장치의 작동 원리를 파악하는 데 도움이 됩니다.

탄성 : 외부의 힘으로 변형된 후 힘이 제거될 때 원래 상태로 되돌아가려는 성질
하중지지 : 외부에서 가해지는 힘을 지지하는 능력
진동흡수 : 외부에서 가해지는 진동 에너지를 흡수하는 능력
충격완화 : 외부에서 가해지는 충격 에너지를 완화하는 능력

- 스프링의 주요 특징 -

코일 스프링 (Coil Spring)

가장 많이 사용되는 스프링으로 원통형과 원뿔형으로 감겨 있으며, 압축과 인장 그리고 비틀림 코일 스프링 등과 같은 다양한 형태가 있습니다.

압축 코일 스프링

: 외력에 의해서 압축력을 받는 스프링.

선정 예) 코일 스프링 중에서 가장 흔하게 사용되는 형태로 완충 장치와 같은 충격을 완화하는 구조에 선정함.

인장 코일 스프링

: 외력에 의해서 인장력을 받는 스프링.

선정 예) 압축 스프링의 반대로 작동하는 장치에 사용되며, 도어 손잡이와 같이 작동 후 원위치로 돌아가는 구조에 선정함.

비틀림 코일 스프링

: 외력에 의해 비틀림 힘을 받는 스프링.

선정 예) 축 방향으로 서로 반대되는 회전력이 작동하는 장치에 사용되며, 자동 감김 롤러와 같이 회전 운동 후 원위치로 돌아가는 구조에 선정함.

("목차로 되돌아가기")

판 스프링(Leaf Spring)

여러 장의 판을 겹쳐서 만든 스프링으로, 높은 하중을 지지하고 강한 충격에 대하여 완충 작용이 필요한 구조에 사용됩니다.

선정 예) 강한 충격으로 압축 코일 스프링을 사용하기 힘든 장치에 사용되며, 보통 트럭의 차륜 축을 지지하기 위한 서스펜션과 같은 구조에 선정함.

("목차로 되돌아가기")

접시 스프링(Disc Spring)

얇은 판의 원반 모양으로 물결 형태를 가진 스프링으로, 일반적인 스프링 와셔와는 다른 형태이며, 외력에 의한 압축력을 받는 구조에 사용됩니다.

선정 예) 좁은 공간에서의 충격을 완화하기 위한 완충 장치 또는 좁은 공간에서 큰 힘이 필요한 밸브의 자동 닫힘 또는 자동 열림과 같은 구조에 선정함.

("목차로 되돌아가기")

토션 스프링(Torsion Spring)

비틀림 코일 스프링과 비슷한 구조이지만 보다 좁은 공간에서 사용할 수 있는 형태로 외력에 의해 회전 비틀림 응력을 받는 구조에 사용됩니다.

선정 예) 좁은 공간에서의 큰 힘이 필요한 자동 열림 또는 닫힘 도어 힌지와 같이 일정 각도로 회전 운동 후 원위치로 돌아가는 구조에 선정함.

("목차로 되돌아가기")

고무 스프링(Rubber Spring)

고무의 탄성을 이용한 스프링으로 형태는 원형과 사각형이 대부분이지만 필요에 따라 원하는 형태로 성형이 가능한 스프링으로 주로 진동 흡수가 필요한 구조에 사용됩니다.

선정 예) 고무 스프링은 소형 장치에서 대형 장치까지 그 활용도가 넓으며, 구조가 간단하고 성형이 용이하기 때문에 구동부의 진동과 소음을 완화하는 방진 장치와 같은 구조에 선정함.

("목차로 되돌아가기")

가스 스프링(Gas Spring)

가스의 압축 압력을 이용한 스프링으로 외관상 공압 실린더와 비슷한 형태이지만 그 활용법은 코일 스프링과 같은 압축력 또는 인장력이 발생하는 구조에 사용됩니다.

선정 예) 가스 스프링은 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 기계요소 부품으로 많은 가전제품에 사용되고 있습니다. 특히 코일 스프링을 대비하여 큰 하중을 지지하여 부드러운 완충 작용이 가능하기 때문에 전자 제품의 자동 열림 또는 자동 닫힘 도어와 같은 구조에 선정함.

("목차로 되돌아가기")

스프링은 기계 또는 기구를 설계하면서 빠지지 않는 주요 기계요소 부품으로 다양한 종류가 있어서 그에 대한 용도와 특징을 이해하고 있지 않으면 사용에 어려움이 있으며, 더 나아가 제작이 완료된 장치의 성능이 저하되는 문제가 발생할 수도 있기 때문에 선정에 신중히 고려해야 합니다.

글을 마치며,
스프링은 우리 생활과 기계 산업 전반에 걸쳐 없어서는 안되는 중요한 기계요소 부품입니다. 이와 같은 스프링의 종류에 따른 특징을 파악하고 있다면 기계 장치를 설계하기 위한 작동 원리를 결정하는 데 큰 도움이 될 수 있을 것입니다.