아크 스프링

아크 스프링(- 활 스프링, 곡선 스프링, 원형 스프링 또는 "바나나" 스프링이라고도 함)은 내연 기관 구동 열차의 이중 질량 플라이휠에 사용하기 위해 원래 개발된 코일 스프링의 특수한 형태다."아크 스프링"이라는 용어는 사전 곡선 또는 호 모양의 나선형 압축 스프링을 설명하는 데 사용된다.그들은 호 모양의 코일 축을 가지고 있다.^[1]

함수

다른 기술 스프링과 마찬가지로 아크 스프링은 기계적 작업을 잠재적 에너지의 형태로 저장하는 기본 원리와 이 에너지를 다시 방출할 수 있는 능력을 바탕으로 한다.그 힘은 스프링의 끝을 통해 가해진다.토크 $M{\displaystyle }$= ${\displaystyle F}$ ${\displaystyle \cdot }$ r ${\displaystyle M=F\cdot r}$은(는) 이 나선 축을 따라 지시된$$ $F{\displaystyle }$ ${\displaystyle F}$를 통해 축을 중심으로 전달될 수 있으며$$ 레버 암은 시스템 중앙 지점 $r{\displaystyle }$ ${\displaystyle r}$에 전달된다$.$아크 스프링의 와이어는 주로 비틀림 응력을 받는다.^[3][4]

지원

아크 스프링은 토크를 전달하기 위해 적절한 지지대가 필요하다.서포트는 보통 아큐아이트 채널(슬라이딩 쉘) 또는 방사형 서포트 플레이트의 형태로 외부에서 제공된다.이것은 아크 스프링의 좌굴을 방지한다.이 지지의 또 다른 결과는 특성 곡선에서 하역 곡선 사이의 이력이다.이는 방사형 지지대에 대한 스프링의 마찰로 인해 발생하며 시스템에서 댐핑을 달성하기 위한 의도된 효과다.^[5]

아크 스프링 시스템

압축 스프링과 마찬가지로 스프링 시스템은 아크 스프링에도 사용할 수 있다.주요 설계는 직렬 및 병렬 연결이다.이를 통해 단단계 또는 다단계 스프링 특성을 달성할 수 있다.가용 공간을 최적으로 활용하기 위해 내호 및 외호호 스프링으로 구성된 시스템이 자주 사용된다.

또한 스프링 특성은 와이어의 단면 기하학, 코일 직경 또는 코일 수 등의 다른 파라미터에 의해 영향을 받을 수 있다.특정 파라미터를 입력한 후 CAD 모델을 생성하는 CAD 구성기는 최적 설계에 기여할 수 있다.^[6]

적용들

아크 스프링은 동적 적용뿐만 아니라 정적 및 준정적 적용에도 적합하다.예를 들면 다음과 같다.

• 동적 애플리케이션:
  • 듀얼 매스 플라이휠
  • 토크 컨버터
  • 아크 스프링 클러치
  • 벨트 텐셔너, 풀리 디커플러

• 정적 및 준정적 애플리케이션:
  • 로봇 조인트의 중앙 위치 리턴
  • 외골격 탄성요소
  • 테일게이트 또는 등받이 재설정

재료 및 표준화

일반 코일스프링에 사용되는 스프링강도 아크스프링에 사용하는 것을 원칙으로 한다.다음은 다음과 같다.

• DIN EN 10270-1 특허 출원되지 않은 스프링 강선
• DIN EN 10270-2 오일 강화 스프링 강선
• DIN EN 10270-3 스테인리스 스프링 스틸 와이어

중요 매개변수

용어	정의
$(\displaystyle d}$	와이어 직경 [mm]
$(\displaystyle D)$	평균 코일 직경 [mm]
$(\displaystyle D)$e	외부 코일 직경 [mm]
$(\displaystyle r}$	스프링 활성 반지름 [°]
$\displaystyle \reason }$0	자유각[°]
$\displaystyle \reason }$c	솔리드 각도 [°]; 코일이 접촉하는 아크 스프링의 각도
${\displaystyle n}$	활동 코일
${\displaystyle n}$t	총 코일
$(\displaystyle R}$	스프링 레이트 [Nmm/°]

참조