KR101163447B1

KR101163447B1 - 자동차용 에어플랩 개폐장치

Info

Publication number: KR101163447B1
Application number: KR1020090092919A
Authority: KR
Inventors: 이승협; 차준호; 윤진영; 박정길; 김헌수; 김윤석; 신용석; 차보환
Original assignee: 주식회사 에스에이치비; 기아자동차주식회사
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2012-07-18
Also published as: US8302715B2; US20110073395A1; KR20110035280A

Abstract

엔진 워밍업 후 냉각수 온도가 과열범위에 있는 경우에만 쿨링모듈로 외부 공기가 유입되도록 하고 그 외의 경우에는 쿨링모듈로의 공기 유입을 차단하는 상하로 움직이는 자동차용 에어플랩 개폐장치가 소개된다.

상기 장치는 엔진의 냉각수 온도를 측정하기 위해 엔진 일측에 구비된 냉각수온센서(110); 상기 냉각수온센서(110)로부터 입력받은 측정값을 내부에 저장된 기준값과 비교하여 제어신호를 송출하는 제어부(120); 상기 제어부(120)의 제어신호에 따라 정회전 또는 역회전되는 액츄에이터(130); 상기 액츄에이터(130)와 연결되어 그 액츄에이터(130)의 회전력을 인출하는 동력전달유닛(140); 라디에이터그릴로부터 쿨링모듈 쪽으로 통하는 프론트엔드모듈 캐리어(10)의 관통부(11)에 설치되는 것으로, 상기 동력전달유닛(140)으로부터 동력을 전달받아 상기 관통부(11) 상에서 승강됨에 따라 상기 쿨링모듈로 공기를 유입시키거나 차단하는 플랩유닛(200);을 포함한다.

자동차, 에어플랩, 쿨링모듈, 라디에이터그릴, 캐리어,

Description

자동차용 에어플랩 개폐장치{AUTOMOBILE AIR FLAP OPENING AND CLOSING APPARATUS}

본 발명은 엔진 워밍업 후 냉각수 온도가 과열범위에 있는 경우에만 쿨링모듈로 외부 공기가 유입되도록 하고 그 외의 경우에는 쿨링모듈로의 공기 유입을 차단하는 상하로 움직이는 자동차용 에어플랩 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수냉식 냉각장치는 실린더와 연소실을 둘러싸는 워터재킷, 물을 실린더 내로 압송 순환시키는 워터펌프, 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터, 라디에이터의 통풍을 돕는 팬, 시동직후에 냉각수를 빨리 적정 온도로 올리기 위한 서모스탯 등으로 구성되어 있다.

상술한 수냉식 냉각장치는 실린더 블록, 실린더 헤드에 냉각수의 통로를 만들어 여기에 물을 통과시켜 엔진 각부를 냉각하고, 실린더 블록을 냉각한 냉각수는 크랭크축 풀리로 구동되는 워터펌프에 의해 강제적으로 라이에이터 호스에서 라디에이터로 보내지고, 상기 라디에이터로 보내진 냉각수는 라디에이터에서 방열하고, 다시 엔진으로 돌아와서 엔진을 냉각한다.

상기 라디에이터는 큰 방열 면적을 가지며 다량의 물을 담을 수 있는 일종의 탱크로서, 라디에이터는 물이 통과할 수 있는 파이프와 공기가 접촉할 수 있는 핀 부분으로 구성되어 가능한 한 많은 열을 대기 중으로 발산하기 위하여 큰 방열 면적을 갖도록 형성하고 있는바, 상기한 라디에이터를 차량의 외부와 분리시키고 차량의 외관을 개선하기 위하여 차량의 프런트범퍼의 소정 부위에는 라디에이터그릴이 장착된다.

상기 라디에이터그릴은 차량의 전면부로부터 유입되는 바람을 일정하게 제한함과 더불어 차량의 외부에서 공기와 함께 들어오는 이물질로부터 라디에이터를 물리적으로 보호하는 기능을 담당한다.

그러나, 상술한 바와 같은 라디에이터그릴은 항상 개방되어 있는 구조물이기 때문에 엔진이 워밍업되기 전이라도 외부의 바람이 유입되어 쿨링모듈을 냉각시키기 때문에 엔진 워밍업 속도가 지연되는 문제점이 있다.

또한, 주행 중에 주행풍이 항상 개방되어 있는 라디에이터그릴을 통해 엔진룸으로 유입되기 때문에 공력성능이 저하되는 원인으로 지적된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 엔진 워밍업 전에는 쿨링모듈로 차량 외부의 공기가 유입되는 것을 방지하여 엔진 워밍업 시간이 단축되도록 하는데 있다.

또한, 쿨링모듈의 냉각이 불필요한 상황에서 외부 공기의 유입을 미리 차단하여 주행중 차량의 공력성능을 향상시키는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,

엔진의 냉각수 온도를 측정하기 위해 엔진 일측에 구비된 냉각수온센서;

상기 냉각수온센서로부터 입력받은 측정값을 내부에 저장된 기준값과 비교하여 제어신호를 송출하는 제어부;

상기 제어부의 제어신호에 따라 정회전 또는 역회전되는 액츄에이터;

상기 액츄에이터와 연결되어 그 액츄에이터의 회전력을 인출하는 동력전달유닛;

라디에이터그릴로부터 쿨링모듈 쪽으로 통하는 프론트엔드모듈 캐리어의 관통부에 설치되는 것으로, 상기 동력전달유닛으로부터 동력을 전달받아 상기 관통부 상에서 승강됨에 따라 상기 쿨링모듈로 공기를 유입시키거나 차단하는 플랩유닛;을 포함하는 자동차용 에어플랩 개폐장치를 제공한다.

상기 플랩유닛은, 상기 관통부에 상하방향으로 길게 형성되며 그 관통부의 폭방향을 따라 일정간격 이격되게 배치되는 가이드컬럼; 상기 가이드컬럼의 일측에 배치되며 상기 관통부에 승강 가능하게 끼워지고 상기 관통부 면적의 절반을 차지하는 상부플랩; 상기 가이드컬럼의 타측에 배치되며 상기 관통부에 승강 가능하게 끼워져 상기 관통부 면적의 나머지 절반을 차지하는 하부플랩;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 동력전달유닛은, 상기 액츄에이터와 연결된 회전축; 상기 회전축 상의 적어도 한곳 이상에 구비된 피니언기어; 상기 피니언기어와 대응하여 기어결합되도록 상기 상부플랩 및 하부플랩에 각각 형성된 랙기어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전축은 상기 가이드컬럼을 관통하여 회전되도록 설치되고, 상기 피니언기어는 상기 회전축의 양단부에 각각 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드컬럼 상에는 상기 가이드레일이 돌출형성되고, 상기 상부플랩과 하부플랩 중 적어도 하나 이상에는 상기 가이드레일에 끼워지는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 엔진 워밍업 전에는 쿨링모듈로 외부 공기가 유입되지 못하도록 플랩도어가 상부와 하부에서 각각 공기를 차단함으로써 엔진 워밍업시간이 단축되고 이에 따라 엔진성능을 앞당길 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 쿨링모듈의 냉각이 불필요한 상황에서는 외부의 공 기가 쿨링모듈 쪽으로 유입되지 않기 때문에 유입공기에 의해 차량의 공력성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 하나의 액츄에이터로 2개의 상부플랩과 하부플랩이 연동하여 작동되므로 구성 및 구조가 간단한 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 자동차용 에어플랩 개폐장치가 설치된 프론트엔드모듈 캐리어를 나타낸 정면도이고, 도2는 본 발명에 따른 제어로직을 나타낸 블록도이며, 도3은 본 발명에 따른 자동차용 에어플랩 개폐장치에 의하여 캐리어의 관통부가 개방된 상태를 나타낸 정면도이고, 도4는 본 발명의 에어플랩 개폐장치를 나타낸 사시도이며, 도5는 본 발명의 동력전달유닛을 나타낸 단면도이며, 도6 및 도7은 본 발명에 따른 작동 상태를 나타낸 참고도이다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 에어플랩 개폐장치는 프론트엔드모듈 캐리어(이하, "캐리어(10)"라 한다)의 관통부(11)에 설치되어 상기 관통부(11)를 개폐한다.

참고로 상기 캐리어(10)는 차량 전방에 배치된 라디에이터그릴과 쿨링모듈 사이에 위치되며 라디에이터그릴 쪽의 공기가 쿨링모듈 쪽으로 지나갈 수 있도록 상기 프론트엔드모듈 캐리어(10)에는 관통부(11)가 형성된다.

따라서, 상기 라디에이터그릴을 통해 유입된 차량 외부의 공기는 상기 관통부(11)에 설치된 본 발명의 에어플랩 개폐장치를 지나 쿨링모듈로 유입되는데, 이때 쿨링모듈을 냉각하여 냉각수 온도를 하강시킨다.

이와 같이 캐리어(10)의 관통부(11)에 설치되는 본 발명에 따른 자동차용 에어플랩 개폐장치는 크게 냉각수온센서(110), 제어부(120), 액츄에이터(130), 동력전달유닛(140), 플랩유닛(200)을 포함하여 이루어진다.

상기 냉각수온센서(110)는 차량의 냉각수 온도를 측정하기 위해 엔진 일측(통상적으로 냉각수가 흐르는 냉각순환계통)에 구비되는데, 엔진의 냉각수온도는 엔진정보를 파악하는 중요한 인자이기 때문에 일반적으로 전자제어엔진에는 냉각수온센서(110)가 구비되어 있는바, 상기 냉각수온센서(110)를 별도로 설치하지 않고 통상적으로 엔진에 설치되어 있는 냉각수온센서(110)를 그대로 사용할 수 있다.

또한 상기 제어부(120)는 상기 냉각수온센서(110)와 전기적으로 연결되어 그 냉각수온센서(110)로부터 입력받은 측정값을 내부에 저장된 기준값과 비교한 후 제어신호를 송출하는 구성이다.

그리고 상기 액츄에이터(130)는 상기 제어부(120)의 제어신호에 의해 작동되는 구성으로, 상기 제어신호에 따라 상기 액츄에이터(130)가 정회전 또는 역회전된다.

즉 상기 액츄에이터(130)는 상기 제어부(120)의 제어신호에 따라 어느 한 방 향으로 각각 회전되는데, 이때 상기 액츄에이터(130)는 정회전 또는 역회전이 모두 가능한 양방향 모터로 이러한 액츄에이터(130)는 일반적으로 널리 알려져 있으므로 여기에서의 자세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 동력전달유닛(140)은 상기 액츄에이터(130)와 연결되어 그 액츄에이터(130)의 회전력을 인출하여 후술할 플랩유닛(200)에 전달함으로써 그 플랩유닛(200)이 작동되도록 하는 구성이다.

상기 동력전달유닛(140)의 구체적인 구성 및 구조에 대해서는 플랩유닛(200)을 설명한 뒤 다시 설명한다.

한편, 도3 내지 도5에 나타낸 바와 같이 상기 플랩유닛(200)은 라디에이터그릴로부터 라디에이터나 에어컨콘덴서와 같은 쿨링모듈 쪽으로 통하는 상기 캐리어(10)의 관통부(11)에 설치되는 것으로, 상기 동력전달유닛(140)으로부터 동력을 전달받아 상기 관통부(11) 상에서 상하로 승강됨에 따라 상기 쿨링모듈로 공기를 유입시키거나 차단하게 된다.

여기서, 상기 냉각수온센서(110)의 측정값이 상기 제어부(120)에 저장된 기준값보다 작으면 상기 제어부(120)는 아직 엔진 워밍업 전으로 판단하여 상기 액츄에이터(130)에 상기 플랩유닛(200)이 캐리어(10)의 관통부(11)를 폐쇄하는 제어신호를 송출한다.

또한 상기 냉각수온센서(110)의 측정값이 상기 제어부(120)의 기준값보다 크면 상기 제어부(120)는 엔진 워밍업이 완료된 것으로 판단하고 엔진의 과열을 방지 하기 위해 상기 플랩유닛(200)이 상기 관통부(11)를 개방하도록 상기 액츄에이터(130)에 제어신호를 송출한다.

이와 같이 상기 플랩유닛(200)은 상기 액츄에이터(130)의 작동에 따라 상기 캐리어(10)의 관통부(11)를 개폐함으로써 라디에이터그릴로 유입된 공기가 쿨링모듈로 공급되지 못하도록 하여 신속한 워밍업을 유도하기도 하고 워밍업 후에는 쿨링모듈이 냉각되도록 하여 엔진의 과열을 방지한다.

상기 플랩유닛(200)은 크게 가이드컬럼(210)과, 상부플랩(220)과, 하부플랩(230)을 포함하여 이루어진다.

상기 가이드컬럼(210)은 도4에 잘 나타나 있는 것처럼 상기 관통부(11)에 상하방향으로 길게 형성되는 부재로써, 이 가이드컬럼(210)은 다시 상기 관통부(11)의 폭방향을 따라 일정간격 이격되게 배치된다.

이때, 상기 가이드컬럼(210)은 중량을 작게 하면서 소정의 강성을 보유할 수 있도록 다수개의 리브(211)가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상부플랩(220)은 상기 가이드컬럼(210)의 일측에 배치되는 것으로, 상기 관통부(11)에 승강 가능하게 끼워져 그 관통부(11) 면적의 대략 절반 정도를 차지하는 구성이다.

상기 하부플랩(230)은 상기 가이드컬럼(210)의 타측에 배치되며 상기 관통부(11)에 승강 가능하게 끼워져 상기 관통부(11) 면적의 나머지 절반을 차지하는 구성으로, 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230)이 서로 멀어지는 방향으로 승강되면 상기 관통부(11)를 폐쇄하여 공기의 흐름을 차단하게 되고, 상기 상부플랩(220) 과 하부플랩(230)이 서로 가까워지는 방향으로 승강되면 상기 관통부(11)가 일부 개방되어 공기가 쿨링모듈 쪽으로 유입된다.

즉, 상기 상부플랩(220)은 하강되고 하부플랩(230)은 상승되면 도3에 나타낸 바와 같이 상기 관통부(11)의 상부와 하부가 개방되어 공기는 그 개방된 관통부(11)를 통해 쿨링모듈 쪽으로 유입된다.

또한, 상기 상부플랩(220)은 상승되어 상기 관통부(11)의 상부에 위치되고 상기 하부플랩(230)은 하강되어 상기 관통부(11)의 하부에 위치되면 상기 관통부(11) 전체가 상부플랩(220)과 하부플랩(230)에 의하여 폐쇄되어 공기의 흐름이 차단된다.

한편, 상기 동력전달유닛(140)은 크게 회전축(141)과 피니언기어(142)와 랙기어(143)를 포함하여 이루어진다.

상기 회전축(141)은 상기 액츄에이터(130)와 연결되어 그 액츄에이터(130)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전되는 바, 상기 회전축(141)은 정회전 또는 역회전의 동작을 수행한다.

상기 피니언기어(142)는 상기 회전축(141) 상의 적어도 한 곳 이상에 구비되어 상기 회전축(141)과 일체로 회전한다.

또한, 상기 랙기어(143)는 상기 상부플랩(220) 및 하부플랩(230) 상에서 상기 피니언기어(142)에 대응되는 곳에 상기 피니언기어(142)와 기어결합되도록 형성된다.

따라서, 상기 액츄에이터(130)가 상기 제어부(120)의 제어신호에 따라 어느 한쪽 방향으로 회전되면, 그 회전력은 상기 회전축(141)을 통해 상기 피니언기어(142)로 전달되고 상기 피니언기어(142)의 회전력은 다시 상기 랙기어(143)로 전달되어 상기 상부플랩(220) 및 하부플랩(230)을 동시에 이동시킨다.

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230)은 상기 피니언기어(142)를 기준으로 그 전방과 후방에 각각 배치되어 상기 피니언기어(142)의 회전방향에 따라 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230)이 각각 상부와 하부로 이동되어 상기 관통부(11)를 폐쇄하거나(도6참조), 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230)이 각각 하부와 상부로 이동되면서 상기 관통부(11)의 높이방향에 대한 중간지점에 모여 상기 관통부(11)의 상부 일부와 하부 일부를 개방하게 된다(도7참조).

여기서, 상기 회전축(141)은 도4 및 도5에 나타낸 바와 같이 상기 가이드컬럼(210)을 관통하여 회전되도록 설치되며, 상기 피니언기어(142)는 상기 회전축(141)의 양단부에 각각 구비된다.

상기 회전축(141)이 상기 가이드컬럼(210)을 관통하여 설치되는 것은 상기 가이드컬럼(210)의 일측면에 타측면에 각각 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230)이 설치되므로 그 상부플랩(220)과 하부플랩(230)에 피니언기어(142)의 회전력을 동시에 전달하기 유리하다.

또한, 상기 피니언기어(142)는 하나만 구비되어도 무방하지만, 상기 회전축(141)의 양단에 각각 하나씩 총 2개가 구비되도록 하여 최소의 개수로 상기 상부 플랩(220) 및 하부플랩(230)을 효율적으로 승강시킬 수 있다.

그리고, 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230) 중 적어도 어느 하나가 상기 가이드컬럼(210)을 따라 상하로 승강될 때 상기 가이드컬럼(210) 상에서 이탈되지 않도록 상기 가이드컬럼(210)에서 도4에 나타낸 바와 같이 가이드레일(212)이 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230) 중 적어도 하나 이상에는 상기 가이드레일(212)에 끼워지는 가이드홈(213)이 형성되는 것이 바람직한데, 상기 가이드홈(213)이 형성된 플랩이 상기 가이드레일(212)에 끼워져 상기 가이드컬럼(210) 상에서 이탈되지 않고 상하로 승강이 가능하다.

도4에서는 하부플랩(230)에만 가이드홈(213)이 형성되어 상기 가이드레일(212)에 끼워진 것으로 표현되었으나 상기 상부플랩(220)도 동일한 구조로 이루어질 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

도1은 본 발명에 따른 자동차용 에어플랩 개폐장치가 설치된 프론트엔드모듈 캐리어를 나타낸 정면도,

도2는 본 발명에 따른 제어로직을 나타낸 블록도,

도3은 본 발명에 따른 자동차용 에어플랩 개폐장치에 의하여 캐리어의 관통부가 개방된 상태를 나타낸 정면도,

도4는 본 발명의 에어플랩 개폐장치를 나타낸 사시도,

도5는 본 발명의 동력전달유닛을 나타낸 단면도,

도6 및 도7은 본 발명에 따른 작동 상태를 나타낸 참고도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 프론트엔드모듈 캐리어 11 : 관통부

110 : 냉각수온센서 120 : 제어부

130 : 액츄에이터 140 : 동력전달유닛

141 : 회전축 142 : 피니언기어

143 : 랙기어 200 : 플랩유닛

210 : 가이드컬럼 211 : 리브

212 : 가이드레일 213 : 가이드홈

220 : 상부플랩 230 : 하부플랩

Claims

엔진의 냉각수 온도를 측정하기 위해 엔진 일측에 구비된 냉각수온센서(110);

상기 냉각수온센서(110)로부터 입력받은 측정값을 내부에 저장된 기준값과 비교하여 제어신호를 송출하는 제어부(120);

상기 제어부(120)의 제어신호에 따라 정회전 또는 역회전되는 액츄에이터(130);

상기 액츄에이터(130)와 연결되어 그 액츄에이터(130)의 회전력을 인출하는 동력전달유닛(140);

라디에이터그릴로부터 쿨링모듈 쪽으로 통하는 프론트엔드모듈 캐리어(10)의 관통부(11)에 설치되는 것으로, 상기 동력전달유닛(140)으로부터 동력을 전달받아 상기 관통부(11) 상에서 승강됨에 따라 상기 쿨링모듈로 공기를 유입시키거나 차단하는 플랩유닛(200);을 포함하고,

상기 플랩유닛(200)은,

상기 관통부(11)에 상하방향으로 길게 형성되며 그 관통부(11)의 폭방향을 따라 일정간격 이격되게 배치되는 가이드컬럼(210);

상기 가이드컬럼(210)의 일측에 배치되며 상기 관통부(11)에 승강 가능하게 끼워지고 상기 관통부(11) 면적의 절반을 차지하는 상부플랩(220);

상기 가이드컬럼(210)의 타측에 배치되며 상기 관통부(11)에 승강 가능하게 끼워져 상기 관통부(11) 면적의 나머지 절반을 차지하는 하부플랩(230);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어플랩 개폐장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 동력전달유닛(140)은,

상기 액츄에이터(130)와 연결된 회전축(141);

상기 회전축(141) 상의 적어도 한곳 이상에 구비된 피니언기어(142);

상기 피니언기어(142)와 대응하여 기어결합되도록 상기 상부플랩(220) 및 하부플랩(230)에 각각 형성된 랙기어(143);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어플랩 개폐장치.
청구항 3에 있어서, 상기 회전축(141)은 상기 가이드컬럼(210)을 관통하여 회전되도록 설치되고, 상기 피니언기어(142)는 상기 회전축(141)의 양단부에 각각 구비된 것을 특징으로 하는 자동차용 에어플랩 개폐장치.
청구항 4에 있어서, 상기 가이드컬럼(210) 상에는 가이드레일(212)이 돌출형성되고, 상기 상부플랩(220)과 하부플랩(230) 중 적어도 하나 이상에는 상기 가이드레일(212)에 끼워지는 가이드홈(213)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 에어플랩 개폐장치.