KR100559498B1 - 차량용 범퍼 립의 조절장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 주행중 엔진의 부하상태와 냉각수온의 변화 및 압력의 변화에 따라 각도와 높이가 자동으로 가변 조절되게 함으로서 냉각성능을 개선하는 동시에 공력성능을 동시에 개선할 수 있도록 하는 차량용 범퍼 립의 조절장치 및 그 제어방법에 관한 것으로,

차량의 범퍼 하부측에 위치되어 엔진 전방의 냉각팬 측으로 주행풍을 유도하도록 구성되어지되, 차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태에 따라서 그 길이가 가변되도록 형성되는 범퍼 립에 있어서,

하측으로 전체길이가 연장될 수 있도록 상측단의 내부공간에 하측단의 몸체가 차례로 수용되는 형태로 다수의 플레이트로 형성되는 범퍼 립과; 상기한 다수의 플레이트가 차례로 접히거나 일렬로 펼쳐지게 하기 위한 힘이 제공되도록 상기 다수의 플레이트 중 최하단 플레이트의 상부끝단에 일측 끝단이 연결되며, 그 길이방향의 도중에는 일정간격으로 기어의 이가 형성된 피더와; 상기한 피더의 도중에 형성된 이와 맞물리기 위한 이가 외주연에 형성된 피딩 롤러와; 상기한 피딩 롤러를 구동시키기 위한 스텝 모터와; 상기한 범퍼 립의 최상단 플레이트 도중에 상기 범퍼 립의 양측면을 지지하며 범퍼 립의 설치각 회동이 가능하도록 형성되는 힌지와; 상기 힌지를 기점으로 상기 범퍼 립의 설치각이 조절될 수 있도록 힘을 제공하기 위한 유압 실린더와;

차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태를 파악하여 상기 스텝 모터와 유압 실 린더의 구동을 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

범퍼 립, 피더, 제어장치

Description

차량용 범퍼 립의 조절장치 및 그 제어방법{Controlling apparatus for bumper lip and controlling method thereof}

도 1은 본 발명에 의한 범퍼 립의 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 범퍼 립의 작동상태도.

도 3은 본 발명에 의한 범퍼 립의 제어를 위한 플로우 차트.

도 4 내지 도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 범퍼 립 11 : 최상단 플레이트

12,23 : 중간단 플레이트 14 : 최하단 플레이트

20 : 피더 21 : 이

30 : 피딩 롤러 31 : 이

40 : 스텝 모터 50 : 유압 실린더

52 : 힌지 60 : 제어부

본 발명은 차량용 범퍼 립의 조절장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보 다 상세하게는 차량 주행 중의 엔진 부하와 냉각 수온 및 압력의 변화에 따라 각도와 높이가 능동적으로 제어되면서 냉각성능 및 공력성능이 향상되도록 하는 차량용 범퍼 립의 조절장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 범퍼 립은 도 4에 도시된 바와 같이, 범퍼(1)를 밑으로 늘어뜨려 그 밑으로 통하는 공기의 양을 적게 하여 차가 고속에서도 뜨지 않고 착 가라앉게 해주기 위한 것이다.

차량에 범퍼 립(2)를 장착하는 목적은 크게 3가지 정도로 볼 수가 있는데, 그 중 첫째는 항력저감으로 연비가 개선되도록 하는 것이고, 둘째는 양력저감으로 주행안정성을 개선하도록 하기 위한 것이며, 셋째는 냉각 성능을 개선하기 위한 것이다.

즉, 범퍼 립이 없게 되면 차량 전방의 정체점으로부터 바람의 유동이 위/아래로 나누어져 차체 하부 및 상부로 유동을 하게 되는데 이때 바람은 위/아래보다는 압력이 높은 차량 전방의 냉각 홀로 유입되고, 다시 라디에이터 및 엔진 부위를 통해 차체 하부를 따라 유동하게 된다. 한편, 차량의 하부에서는 전면부에 비해 곡률 및 압력 손실에 의하여 압력이 낮아지게 되나 이때의 압력 강하는 완만하게 이루어지게 된다.

이와는 달리 범퍼 립이 장착되면 범퍼 립 전방이 고압부는 범퍼 립이 없는 경우에 비해서 넓은 면적을 가지게 되므로 전방측 냉각홀의 유입 압력이 전체적으로 상승하고, 범퍼 립 하단에서 유동이 박리되므로 범퍼 립 후방에서는 강한 부압이 형성된다. 이는 마치 범퍼 립 후방에 팬을 장착하는 것과 같은 효과를 나타낸 다.

또한, 범퍼 립을 장착하는 경우 유동이 박리되어 하단의 복잡한 부품들을 건너뛰게 되므로 전후방 압력 손실을 줄여 항력 개선 효과를 볼 수 있으며, 하단의 압력을 전체적으로 낮추어 양력 개선 효과도 볼 수 있게 된다.

이와 같은 이유로 범퍼 립의 장착은 현재 전세계 메이커에서 공통적으로 적용하고 있는 기술이며, 이런 범퍼 립은 주로 고정식으로 구비하는 것이 대부분이나 필요에 따라서는 탈착 가능하게 구비되게 하는 것도 있다.

특히, 노면과의 하부 충돌을 방지하기 위해서는 종래에도 도 5에서와 같이 본 출원인에 의해 공개특허공보 제2003-89828호(명칭:자동차의 범퍼)를 통해 범퍼 립(1)의 길이를 차량의 주행 속도에 따라 가변시키도록 하는 구성이 제안된 바 있어 저속에서는 범퍼 립(1)이 짧아지게 하고, 중ㆍ고속에서는 범퍼 립(1)이 길게 형성되게 함으로서 능동적으로 가변시켜 연비 저감이 되도록 하기도 하였다.

하지만 범퍼 립(1)을 단순히 차량의 주행속도에 따라 변화시키게 되는 것은 수시로 변하게 되는 냉각성능에는 도리어 악영향을 미치게 되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량 주행중 엔진의 부하상태와 냉각수온의 변화 및 압력의 변화에 따라 각도와 높이가 자동으로 가변 조절되게 함으로서 냉각성능을 개선하는 동시에 공력성능을 동시에 개선할 수 있도록 하는 차량용 범퍼 립의 조절장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

차량의 범퍼 하부측에 위치되어 엔진 전방의 냉각팬 측으로 주행풍을 유도하도록 구성되어지되, 차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태에 따라서 그 길이가 가변되도록 형성되는 범퍼 립에 있어서,

하측으로 전체길이가 연장될 수 있도록 상측단의 내부공간에 하측단의 몸체가 차례로 수용되는 형태로 다수의 플레이트로 형성되는 범퍼 립과; 상기한 다수의 플레이트가 차례로 접히거나 일렬로 펼쳐지게 하기 위한 힘이 제공되도록 상기 다수의 플레이트 중 최하단 플레이트의 상부끝단에 일측 끝단이 연결되며, 그 길이방향의 도중에는 일정간격으로 기어의 이가 형성된 피더와; 상기한 피더의 도중에 형성된 이와 맞물리기 위한 이가 외주연에 형성된 피딩 롤러와; 상기한 피딩 롤러를 구동시키기 위한 스텝 모터와; 상기한 범퍼 립의 최상단 플레이트 도중에 상기 범퍼 립의 양측면을 지지하며 범퍼 립의 설치각 회동이 가능하도록 형성되는 힌지와; 상기 힌지를 기점으로 상기 범퍼 립의 설치각이 조절될 수 있도록 힘을 제공하기 위한 유압 실린더와;

차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태를 파악하여 상기 스텝 모터와 유압 실린더의 구동을 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명의 청구항 1항에 의해 구성된 장치를 제어하는 방법에 있어서,

차량의 주행속도, 엔진을 순환하는 냉각수온 및 지면으로부터 범퍼 립의 하단까지의 거리인 지상고를 측정하는 단계와; 상기 단계에서 측정된 주행속도가 기 준값보다 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 측정된 냉각수온이 과냉상태인지, 적온상태인지, 과열상태인지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 지상고가 기준값1보다 이상인가를 판단하는 단계와; 상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 낮은 경우, 차속은 기준값보다 높지만 냉각수온의 상태가 과냉상태인 경우, 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태는 적온상태이지만 지상고 기준값1보다 낮을 경우에는 상기한 범퍼 립의 길이를 축소시키며 냉각팬을 구동시키는 단계와; 상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태가 적온상태이며 지상고가 기준값1보다 높을 경우에는 범퍼 립의 길이를 연장하며 냉각팬은 구동치 않도록 하는 단계와; 상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태가 과열상태이며 지상고가 기준값2보다 높을 경우에는 범퍼립의 길이를 연장할 뿐만 아니라 범퍼 립의 설치각을 회동시키며 냉각팬은 구동치 않도록 하는 단계와; 상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태가 과열상태이며 지상고가 기준값2보다 낮을 경우에는 범퍼 립의 길이를 축소시키며 냉각팬을 구동시키는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 차량용 범퍼 립의 조절장치 및 그 제어방법에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 범퍼 립의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 범퍼 립의 작동상태도이며, 도 3은 본 발명에 의한 범퍼 립의 제어를 위한 플로우 차트이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 10은 본 발명에 의해 형성된 범퍼 립을 지시하는 것으로, 상기 범퍼 립(10)은 차량의 범퍼 하측에 위치되어 엔진 전방의 냉각팬 측으로 주행풍을 유도하기 위해 형성되는 것이다. 또한, 상기한 범퍼 립(10)은 차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태에 따라서 보다 효과적으로 그 길이 및 설치각도가 가변될 수 있도록 구성되는 것이다.

이를 위해, 상기한 법퍼 립(10)은 하측을 향하여 전체 길이가 연장될 수 있도록 상측단 플레이트의 내부공간에 바로 하측단 플레이트의 몸체가 차례로 수용되는 형태로 구성되어, 차량의 안테나와 같이 그 길이방향으로 길게 펼쳐지거나 포개어져 길이가 줄어들 수 있도록 구성된다. 하지만, 본 발명에 의한 범퍼 립(10)은 주행풍을 냉각팬 측으로 유도하기 위한 것인만큼 파이프 형상의 안테나와는 달리 차량의 가로방향의 길이가 긴 판형상으로 형성된다. 설명의 편의를 위하여 상측에서부터 하측을 향하여 범퍼 립을 구성하는 각각의 플레이트에 11,12,13,14의 도면부호를 붙이기로 한다.

최하단 플레이트(14)의 몸체는 바로 위에 위치되는 중간단 플레이트(13)의 내부공간에 수용되고, 최상단 플레이트(11)의 내부공간에는 바로 아래에 위치되는 중간단 플레이트(12)의 몸체가 수용된다. 물론 바로 위의 상부단 플레이트 내부에서 바로 아래의 하부단 플레이트가 이탈되지 않도록 걸림턱 등이 형성된다.

그리고 상기한 범퍼 립(10)이 접히거나 펼쳐질 수 있도록 하는 스텝 모터(40)의 힘이 전달되도록 하기 위하여, 상기한 최하단 플레이트(14)의 상부 끝단에는 일측면에 일정간격의 기어 이(21)가 마련된 띠형상의 피더(20)의 일단이 연결된 다. 이 피더(20)는 상기한 스텝 모터(40)의 회전축에 축지지되는 피딩 롤러(30)와 치결합되어 스텝 모터(40)의 회전력이 피더(20)에 전달되도록 구성된다. 이를 위해, 피딩 롤러(30)의 외주연에도 상기 피더(20)의 이와 맞물리기 위한 이(31)가 일정한 각도간격으로 형성된다.

띠형상으로 형성되는 피더(20)는 힘이 가해졌을 경우에 소정범위 내에서 휨이 가능하며 가해졌던 힘이 해제된 경우에는 원래의 형상으로 복귀되는 합성수지재로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기한 각각의 플레이트(11,12,13,14)의 내부에는 상기 피더(20)의 움직임을 안내하기 위한 가이드(미도시)들이 마련되어 각 플레이트들의 동작이 왜곡되지 않도록 구성된다.

이상과 같이 범퍼 립(10)의 길이조절을 위하여 피더(20), 피딩 롤러(30), 스텝 모터(40)가 구비될 뿐만 아니라, 범퍼 립(10)의 설치각을 조절하기 위한 장치가 마련된다.

범퍼 립(10)의 설치각 조절을 위하여 상기한 최상단 플레이트(11)의 양측면은 각각 차체의 고정측에 힌지(52)로써 결합된다. 참고로 최상단 플레이트(11)가 아닌 다른 플레이트에 힌지(52)가 형성될 수도 있다.

그리고 상기한 힌지(52)를 기점으로 범퍼 립(10)이 회동되도록 하는 힘의 제공을 위하여 상기 최상단 플레이트(11)의 일측으로는 유압 실린더(50)가 형성된다. 즉, 상기한 유압 실린더(50)의 피스톤(51)이 작동되는 방향에 따라서 상기 범퍼 립(10)의 설치각도가 조절되어 냉각팬을 향한 주행풍의 방향이 달라질 수 있도록 구성되는 것이다.

한편, 상기한 스텝 모터(40)와 유압 실린더(50)는 각각 제어부(60)의 제어에 의해서 구동되도록 설정된다.

상기한 제어부(60)에는 도면에는 미도시되었지만 각종 센서에서 차량의 차속, 엔진을 순환하는 냉각수의 온도, 지면과 상기한 범퍼 립과의 거리를 나타내는 지상고 등의 측정값이 입력된다.

또한, 상기한 제어부(60)에서는 입력되는 데이터에 따른 범퍼 립(10)의 길이 및 각도의 조절을 위한 기준값들이 설정된다. 상기한 제어부(60)로 입력되는 지상고와의 비교를 위한 기준값은 범퍼 립(10)이 수직상이 되었을 때의 경우를 기준값1이라하고, 범퍼 립(10)의 설치각도가 조절되어 경사졌을 때의 경우를 기준값2라고 한다. 본 발명을 설명하기 위한 실시예에서 차속의 기준값 및 냉각수온의 상태를 기준하기 위한 수치를 따로 정하지 않은 것은 본 발명은 각 엔진 및 차량의 레이아웃에 따라 변경이 가능할 수 있기 때문이다. 단, 본 발명에서는 냉각수온의 상태를 과냉상태, 적온상태, 과열상태로 구분하였으며, 과열상태가 지나쳐 엔진에 큰 무리가 가게 될 경우를 편의상 초과열상태라고 구분하였다.

이하, 본발명에 의한 범퍼 립 조절장치 및 냉각팬이 구동되는 상태를 본 발명의 플로우 차트와 함께 설명하기로 한다.

엔진 및 차량에 마련된 각종 센서에서 측정되는 측정값은 상기한 제어부(60)로 입력된다. 이렇게 입력되는 측정값에 의해서 차속, 냉각수온, 지상고가 구해지게된다.

우선, 제어부(60)에서는 차량의 주행속도가 기설정된 기준값보다 큰가를 비교하게 된다. 이 단계에서 차량의 주행속도가 기준값보다 낮을 경우에는 범퍼 립(10)의 길이를 축소시키면서 냉각팬이 구동되도록 한다. 반대로, 이 단계에서 차량의 주행속도가 기준값보다 클 경우에는 냉각수온의 상태가 어떠한가를 판단하는 단계로 넘어가게 된다.

냉각수온의 상태를 측정하는 단계에서는 판단결과가 과냉상태, 적온상태, 과열상태, 초과열상태 중 어느 하나의 상태로 판단되어지며, 그 판단결과에 따라 진행되는 순서는 다음과 같다. 과냉상태인 경우에는 범퍼 립(10)의 길이를 축소시키며 냉각팬이 구동되도록 하며,적온상태인 경우에는 지면으로부터 범퍼 립(10)까지의 지상고가 기준값1보다 높은가를 판단하게 된다. 또한, 냉각수온의 상태가 과열상태인 경우에는 지면으로부터 범퍼립(10)까지의 지상고가 기준값2보다 높은가를 판단하게 되며, 냉각수온의 상태가 초과열상태인 경우에는 냉각팬이 바로 구동되도록 한다.

상기한 단계에서 지면으로부터 범퍼 립(10) 까지의 지상고가 기준값1보다 높을 경우에는 범퍼 립(10)의 길이연장이 가능한 것이므로, 그 가능한 범위가 내에서 범퍼 립(10)의 길이연장이 실시된다.

한편, 상기한 단계에서 냉각수온의 상태가 과열상태가 된 경우에는 지상고와 기준값2를 비교하게 되는데, 이때 측정된 지상고가 기준값2보다 클 경우에는 경사방향으로의 범퍼 립 길이확대가 가능한 것이므로 가능한 범위 내에서 범퍼 립(10)의 길이연장 및 설치각도 조절이 이루어지게 된다. 즉, 상기한 범퍼 립(10)의 각도 가 한계범위 내에서 커지면 커질수록 냉각팬 측으로 향하는 주행풍이 많아지게 된다.

이러한 반면에 상기한 단계에서 냉각수온의 상태가 초과열상태인 것으로 판단되어 냉각팬을 우선 구동시킨 경우에도, 경사방향의 범퍼 립(10)의 지상고를 측정하고 그 결과가 범퍼 립(10)의 길이연장이 가능한 것으로 판단되면 범퍼 립의 길이연장 및 각도조절이 적절하게 이루어지게 된다. 범퍼 립의 길이연장은 제어부(60)의 제어에 의해 구동되는 스템 모터(40)의 회전에 의해서 이루어지고, 범퍼 립(10)의 각도조절을 위한 회동은 제어부에 의해 동작되는 유압 실린더(50)의 구동에 의해서 이루어진다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태에 따라서 엔진의 냉각팬 측으로 향하는 주행풍의 유량 및 방향을 적절히 조절하면서 냉각팬의 구동을 조절하므로서, 운전환경에 따른 보다 정확한 주행풍의 유입과 엔진의 냉각성능 향상에 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 차량의 범퍼 하부측에 위치되어 엔진 전방의 냉각팬 측으로 주행풍을 유도하도록 구성되어지되, 차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태에 따라서 그 길이가 가변되도록 형성되는 범퍼 립에 있어서,

   하측으로 전체길이가 연장될 수 있도록 상측단의 내부공간에 하측단의 몸체가 차례로 수용되는 형태로 다수의 플레이트(11,12,13,14)로 형성되는 범퍼 립(10)과;

   상기한 다수의 플레이트(11,12,13,14)가 차례로 접히거나 일렬로 펼쳐지게 하기 위한 힘이 제공되도록 상기 다수의 플레이트 중 최하단 플레이트(14)의 상부끝단에 일측 끝단이 연결되며, 그 길이방향의 도중에는 일정간격으로 기어의 이(21)가 형성된 띠형상의 피더(20)와;

   상기한 피더(20)의 도중에 형성된 이와 맞물리기 위한 이(31)가 외주연에 형성된 피딩 롤러(30)와;

   상기한 피딩 롤러(30)를 구동시키기 위한 스텝 모터(40)와;

   상기한 범퍼 립(40)의 최상단 플레이트(11) 도중에 상기 범퍼 립(10)의 양측면을 지지하며 범퍼 립(10)의 설치각 회동이 가능하도록 형성되는 힌지(52)와;

   상기 힌지(52)를 기점으로 상기 범퍼 립(10)의 설치각이 조절될 수 있도록 힘을 제공하기 위한 유압 실린더(50)와;

   차량의 주행상태 및 엔진의 운전상태를 파악하여 상기 스텝 모터(40)와 유압 실린더(50)의 구동을 제어하기 위한 제어부(60); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 립의 조절장치.
2. 제 1 항에 의해 구성된 장치를 제어하는 방법에 있어서,

   차량의 주행속도, 엔진을 순환하는 냉각수온 및 지면으로부터 범퍼 립의 하단까지의 거리인 지상고를 측정하는 단계와;

   상기 단계에서 측정된 주행속도가 기준값보다 이상인가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 측정된 냉각수온이 과냉상태인지, 적온상태인지, 과열상태인지를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 지상고가 기준값1보다 이상인가를 판단하는 단계와;

   상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 낮은 경우, 차속은 기준값보다 높지만 냉각수온의 상태가 과냉상태인 경우, 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태는 적온상태이지만 지상고 기준값1보다 낮을 경우에는 상기한 범퍼 립의 길이를 축소시키며 냉각팬을 구동시키는 단계와;

   상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태가 적온상태이며 지상고가 기준값1보다 높을 경우에는 범퍼 립의 길이를 연장하며 냉각팬은 구동치 않도록 하는 단계와;

   상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태가 과열상태이며 지상고가 기준값2보다 높을 경우에는 범퍼립의 길이를 연장할 뿐만 아니라 범퍼 립의 설치각을 회동시키며 냉각팬은 구동치 않도록 하는 단계와;

   상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태가 과열상태이며 지상고가 기준값2보다 낮을 경우에는 범퍼 립의 길이를 축소시키며 냉각팬을 구동시키는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 립을 이용한 엔진의 냉각방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기한 각 판단단계에서 차속이 기준값보다 높고 냉각수온의 상태가 초과열상태일 경우에는 냉각팬을 구동시키는 단계; 가 더 추가되어 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 립을 이용한 엔진의 냉각방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   냉각수온이 초과열상태여서 냉각팬이 구동중인 상태에서,

   지상고가 기준값2보다 높을 경우에는 범퍼 립의 길이를 연장하며 범퍼 립의 설치각을 더 크게 회동시키는 단계; 가 더 추가되어 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 립을 이용한 엔진의 냉각방법.

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