KR20050056526A - 가변 탄성계수를 갖는 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 탄성계수를 갖는 스프링에 관한 것으로서, 내부가 중공된 스프링과, 스프링에 충진되는 ER유체(ELECTRO-RHEOLOGICAL FLUID)와, 스프링의 양단에 전기를 가할 수 있도록 장착되어 상기 스프링의 스프링 탄성계수를 가변되도록 하는 전기장치를 구비한다.

Description

가변 탄성계수를 갖는 스프링{SPRING WITH VARIABLE ELASTIC COEFFICIENT}

본 발명은 가변 탄성계수를 갖는 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브 스프링에 ER유체를 적용하여 스프링 계수를 가변되도록 하여 밸브의 점프 현상이 방지되도록 하는 가변 탄성계수를 갖는 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 차량 엔진의 실린더 헤드에 장착된 밸브의 개폐 구조는 고정된 스프링에 의한 운동 질량이 붙어 있는 비교적 단순한 진동계로 스프링 정수와 운동 질량으로 볼 때 그 고유 진동수는 비교적 낮다.

그러나 밸브의 운동은 그 변화가 대단히 급격하게 변하기 때문에 캠 행정에 충분히 종속하는 운동을 하지 못하고 때때로 밸브가 밸브 시트에 붙었다가 떨어지는 경우가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 밸브의 점프라고 하며 고부하시에는 중요한 문제가 된다. 특히 크랭크각이 0°~20°사이에서 캠의 행정보다 밸브의 움직임이 적은 것은 푸시로드에 의한 변형에 의한 것이며, 이와 같은 밸브의 점프 현상은 스프링의 힘과 개폐 구조의 운동부의 관성력과의 비교 문제가 되기 때문에 발생된다.

종래 밸브의 행정에 대응하는 밸브의 스프링 계수가 고정되어 있으므로 고부하시에 밸브의 점프 현상이 발생된다. 이에 따라 밸브의 클로즈(CLOSE) 시기가 적절하게 조절되지 않으므로 흡기 밸브에서는 흡기 공기의 충전 효율을 감소시켜 연소 효율을 감소시키는 결과를 야기시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 밸브 스프링에 ER유체를 적용하여 스프링 계수를 가변되도록 하여 밸브의 점프 현상이 방지되도록 하는 가변 탄성계수를 갖는 스프링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변 탄성계수를 갖는 스프링은, 내부가 중공된 스프링; 상기 스프링에 충진되는 ER(ELECTRO-RHROLOGICAL)유체; 및 상기 스프링의 양단에 전기를 가할 수 있도록 장착되어 상기 스프링의 스프링 탄성계수를 가변되도록 하는 전기장치;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 탄성계수를 갖는 스프링을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 탄성계수를 갖는 스프링을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 스프링의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 탄성계수를 갖는 스프링(100)은, 내부가 중공된 스프링(10)과, 스프링(10)에 충진되는 ER(ELECTRO-RHEOLOGICAL)유체(20)와, 스프링(10)의 양단에 전기장을 가할 수 있도록 장착되어 스프링(10)의 탄성계수를 가변되도록 하는 전기장치(30)를 구비한다.

상기 스프링(10)은 그 내부가 중공된 것으로서 중공부에는 ER유체(20)가 충진된다. 상기 ER유체(20)는 부하되는 전기장의 강도에 따라서 역학적인 특성이 급변하는 유체를 말하며, 전기장 무부하시 액체 상태에서 전기장 부하시에 고체 상태로 상변화 하는 유체를 말한다. 이러한 ER유체(20)가 충진된 스프링(10)의 양단에는 전기장치(30)가 장착되어 ER유체(20)에 전기장을 선택적으로 가한다.

상기 전기장치(30)는 ER유체(20)에 전기장을 선택적으로 가함으로써, 스프링(10) 내부의 ER유체(20)의 액체 상태에서 고체 상태로의 상변화가 이루어진다. 이에 따라 스프링(10)은 ER유체(20)의 고체로의 상변화에 따라 탄성계수가 변화된다.

이러한 스프링(10)을 차량 엔진의 실린더 헤드에 장착된 밸브에의 적용시에 종래 밸브의 스프링 계수가 고정되어 고부하시에 밸브의 점프 현상이 발생함을 방지할 수 있다.

상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변 탄성계수를 갖는 스프링의 작용을 설명한다.

본 발명에 따른 가변 탄성계수를 갖는 스프링(100)을 차량 엔진의 실린더 헤드에 장착된 밸브에 적용한다.

이러한 ER유체(20)를 통하여 가변 탄성계수를 갖는 스프링(10)을 밸브에 적용함으로, 밸브의 STIFFNESS 계수를 가변으로 하여 전부하 영역에서의 밸브의 점프 현상을 방지하도록 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 가변 탄성계수를 갖는 스프링은 다음과 같은 효과를 갖는다.

ER유체를 적용한 스프링을 차량 엔진의 밸브에 장착함으로 밸브의 STIFFNESS 계수를 가변으로 하여 전부하 영역에서의 밸브의 점프 현상을 방지하여 밸브의 개폐의 밸브 행정량을 정밀하게 제어함으로써 충전 효율 및 연소 효율을 향상시켜 엔진의 성능 향상을 이룬다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 탄성계수를 갖는 스프링을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1의 스프링의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...스프링 20...ER유체

30...전기장치

Claims (1)

1. 내부가 중공된 스프링;

   상기 스프링에 충진되는 ER(ELECTRO-RHROLOGICAL)유체; 및

   상기 스프링의 양단에 전기를 가할 수 있도록 장착되어 상기 스프링의 스프링 탄성계수를 가변되도록 하는 전기장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 탄성계수를 갖는 스프링.