KR101338063B1 - 속도감응형 에어플랩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 속도감응형 에어플랩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 에어플랩장치의 구동을 위해 필요로 했던 엑츄에이터를 생략하고 에어플랩장치가 차량의 주행풍에 의해 자동으로 반응하도록 하는 속도감응형 에어플랩장치에 관한 것이다.
본 발명은 차량의 쿨링모듈로 유입되는 공기유로 상에 설치되되 공기가 유통되는 관통부가 형성된 플랩하우징; 상기 플랩하우징에 일측이 힌지결합된 상태로 차량의 주행풍에 의해 타측이 이동되어 상기 플랩하우징의 관통부를 차단하는 에어플랩부재;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

속도감응형 에어플랩장치{AIR FLAP APPARATUS FOR VEHICLES}

본 발명은 속도감응형 에어플랩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 에어플랩장치의 구동을 위해 필요로 했던 엑츄에이터를 생략하고 에어플랩장치가 차량의 주행풍에 의해 자동으로 반응하도록 하는 속도감응형 에어플랩장치에 관한 것이다.

일반적으로 수냉식 냉각장치는 실린더와 연소실을 둘러싸는 워터재킷, 물을 실린더 내로 압송 순환시키는 워터펌프, 온도가 높은 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터, 라이에이터의 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 라디에이터 호스에서 라이에이터로 보내지고, 상기 라이에이터로 보내진 냉각수는 라이에이터에서 방열하고, 다시 엔진으로 돌아와서 엔진을 냉각한다.

상기 라이에이터는 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 라이에이터를 차량의 외부와 분리시키고 차량의 외관을 개선하기 위하여 차량의 프런트범퍼이 소정 부위에는 라디에이터그릴이 장착된다.

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

최근에는, 상기 라이에이터그릴과 라디에이터 사이에 엑츄에이터에 의해 구동되는 플랩개폐장치를 배치하여 고속주행 구간에서 냉각 저항을 줄여줌은 물론 라디에이터그릴을 통과하여 라디에이터로 공급되는 공기량을 엔진냉각수 온도에 따라 적절하게 조절하도록 하여 엔진 워밍업 전에 라디에이터로 공급되는 공기량을 제한함으로써 보다 신속하게 워밍업이 이루어질 수 있도록 하고 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 자동차의 프론트범퍼(10)에는 라디에이터그릴(11)이 마련되어 있고, 상기 라디에이터그릴(11)의 후방에는 라디에이터와 에어컨 컨덴서 같은 쿨링모듈(20)이 배치된다.

상기 쿨링모듈(20)은 캐리어(21)에 조립되고, 상기 쿨링모듈(20)과 상기 라이에이터그릴(11)사이에는 플랩개폐장치(30)가 설치되는데, 상기 플랩개폐장치(30)는 상기 라디에이터그릴(11)을 통과하여 상기 쿨링모듈(20)로 유입되는 공기의 양을 제한하는 장치이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 플랩개폐장치는 엑츄에이터를 구동원으로 사용하기 때문에 원가/중량이 상승하는 단점이 있음 물론 상기 플랩개폐장치를 작동하기 위한 별도의 전력이 소모되므로 연비가 저감되는 단점이 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 종래 에어플랩장치의 구동을 위해 필요로 했던 엑츄에이터를 생략하고 에어플랩장치가 차량의 주행풍에 의해 자동으로 반응하도록 함으로서 에어플랩장치의 부피축소 및 중량절감을 가능케 하도록 하고, 엑츄에이터 작동시 소비되던 불필요한 전력 소모를 제거함으로써 연비를 개선시킬 수 있도록 하는 속도감응형 에어플랩장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 쿨링모듈로 유입되는 공기유로 상에 설치되되 공기가 유통되는 관통부가 형성된 플랩하우징; 상기 플랩하우징에 일측이 힌지결합된 상태로 차량의 주행풍에 의해 타측이 이동되어 상기 플랩하우징의 관통부를 차단하는 에어플랩부재;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 플랩하우징에는, 상기 에어플랩부재 타측의 이동을 안내하는 가이드레일이 형성되고, 상기 에어플랩부재의 타측에는 회전롤러가 설치된다.

그리고, 상기 가이드레일은 상기 플랩하우징의 양 측단에 반원 형상으로 형성되며, 상기 에어플랩부재는 일측의 힌지결합부위를 축으로 타측이 상기 플랩하우징의 상측방향으로 이동되는 제1플랩유닛과; 일측의 힌지결합부위를 축으로 타측이 상기 플랩하우징의 하측방향으로 이동되는 제2플랩유닛으로 이루어진다.

또한, 상기 가이드레일에는 상기 제1플랩유닛과 제2플랩유닛을 이격시키도록 하는 이격스토퍼가 설치되고, 상기 제1플랩유닛의 타측과 제2플래유닛의 타측은 탄성부재에 의해 상호 연결된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 종래 에어플랩부재의 구동을 위해 필요로 했던 엑츄에이터가 생략되고 그 에어플랩부재가 차량의 주행풍에 자동으로 반응함으로써 전체 에어플랩장치의 부피축소 및 중량절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 중량 절감에 의한 구름 저항 개선 효과 및 엑츄에이터 작동시 소비되던 불필요한 전력 소모가 제거되어 연비가 향상됨은 물론 냉각 저항이 저감됨으로서 후류가 개선되어 연비가 개선되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 라디에이터 공기유입구조를 설명하기 위한 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 에어플랩장치의 개략적인 상태를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 에어플랩장치의 분리상태를 나타낸 분리상태도,
도 4는 본 발명에 따른 단면상태를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 에어플랩장치의 에어플랩부재가 이동되어 플랩하우징의 관통부를 차단한 상태를 나타낸 상태단면도,
도 6은 저속주행시 본 발명에 따른 에어플랩장치의 작동구조를 나타낸 상태도,
도 7은 고속주행시 본 발명에 따른 에어플랩장치의 작동구조를 나타낸 상태도,
도 8은 고속주행모드와 저속주행모드시 플랩하우징의 관통부의 개구면적을 나타낸 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 속도감응형 에어플랩장치를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있을 것이다.

그리고, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 전방은 차량의 앞쪽방향을 나타내는 것이며, 후방은 차량의 엔진룸방향을 나타낸 것이다.

본 발명의 속도감응형 에어플랩장치는 별도의 엑츄에이터 없이 차량 주행 속도에 반응하여 라디에이터 그릴 개구부 면적을 제어할 수 있도록 구성된다.

도 1은 일반적인 라디에이터 공기유입구조를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 에어플랩장치의 개략적인 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 에어플랩장치의 분리상태를 나타낸 분리상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 단면상태를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 에어플랩장치의 에어플랩부재가 이동되어 플랩하우징의 관통부를 차단한 상태를 나타낸 상태단면도이고, 도 6은 저속주행시 본 발명에 따른 에어플랩장치의 작동구조를 나타낸 상태도이며, 도 7은 고속주행시 본 발명에 따른 에어플랩장치의 작동구조를 나타낸 상태도이고, 도 8은 고속주행모드와 저속주행모드시 플랩하우징의 관통부의 개구면적을 나타낸 그래프이다.

상기 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 속도감응형 에어플랩장치는 플랩하우징과 상기 플랩하우징에 결합되는 에어플랩부재를 포함하여 구성된다.

상기 플랩하우징(10)은 차량의 쿨링모듈로 유입되는 공기 유로 상에 설치되되 공기가 유통되는 관통부(11)가 형성된다. 즉, 상기 플랩하우징(10)은 라디에이터 전방에 설치되는 사각 틀 체의 구성이다.

여기서, 상기 플랩하우징(10)의 양측단 즉 양측 짧은 변에는 전방으로 돌출되되 측 단면상 반원형 띠형상을 갖도록 형성되는 가이드레일(15)이 형성된다. 상기와 같이 가이드레일(15)이 반원형 띠형상을 갖도록 하는 것은 후술되는 에어플랩부재(30)의 원활한 이동동작이 가능하도록 하기 위함이다.

또한, 상기 가이드레일(15)은 상기 플랩하우징(10) 짧은 변의 상측에서 하측방향으로 다수개가 연이어 형성되는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 에어플랩부재(30)는 상기 플랩하우징(10)에 일측이 힌지결합된 상태로 차량의 주행풍에 의해 타측이 이동되어 상기 플랩하우징(10)의 관통부(11)를 차단한다.

즉, 상기 에어플랩부재(30)는 상기 플랩하우징(10)의 관통부(11)를 차단할 수 있도록 하는 판상으로, 짧은 변의 일측은 상기 플랩하우징(10)에 힌지결합되고, 타측은 상기 플랩하우징(10)에 형성된 가이드레일(15)에 연결되며, 상기 에어플랩부재(30)의 타측 즉 상기 가이드레일(15)에 연결되는 타측에는 회전롤러(35)가 설치됨으로서 차량의 주행풍에 의한 이동시 더욱 원활한 이동을 가능하게 한다.

상기 에어플랩부재(30)에 대해 상세히 살펴보면, 상기 에어플랩부재(30)는 일측의 힌지결합부위를 축을 타측이 상기 플랩하우징의 상측방향으로 이동되는 제1플랩유닛(31)과, 일측의 힌지결합부위를 축으로 타측이 상기 플랩하우징(10)의 하측방향으로 이동되는 제2플랩유닛(33)으로 이루어진다.

여기서, 상기 가이드레일(15)에는 상기 제1플랩유닛(31)과 제2플랩유닛(33)을 이격시키도록 하는 이격스토퍼가 설치된다.

또한, 상기 이격스토퍼(20)가 상기 가이드레일(15)에 설치되지 않는 상태에서는 상기 제1플랩유닛(31)의 타측과 제2플랩유닛(33)의 타측이 탄성부재로써의 스프링부재에 의해 연결될 수 있으나, 바람직하게는 상기 가이드레일(15)에 이격스토퍼(20)를 설치하고, 상기 제1플랩유닛(31)의 타측과 제2플랩유닛(33)의 타측이 상기 이격스토퍼(20)에 탄성부재로써의 스프링부재를 매개로 연결되도록 하는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 이격스토퍼(20)를 설치하는 이유는 차량이 저속구간에서 제1,2플랩유닛(31,33)의 위치를 고정하는 역할과 상기 제1,2플랩유닛(31,33)이 서로 완전히 포개지지 않게 하여 상기 제1,2플랩유닛(31,33)사이에 형성된 이격공간을 통해 주행풍이 유입될 수 있도록 하여 상기 제1,2플랩유닛(31,33)의 이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위함인다.

이때, 상기 제1,2플랩유닛(31,33)의 사이로 유입되는 주행풍의 유압이 차량 속도 증가에 따라 비례해서 커지게 되어 상기 탄성부재(50)의 초기 탄성력을 초과하게 되면 상기 제1,2플랩유닛(31,33)은 상기 플랩하우징(10)의 상/하측방향으로 전개되어 상기 플랩하우징(10)의 관통부(11)를 차단하게 된다.

이하에서는 저속주행 모드에서 에어플랩부재의 상세 작동과 고속주행 모드에서 에어플랩부재의 작동에 대해 도 6과 도 7을 참고로 간략히 설명하기로 한다.

먼저, 저속 주행 모드시 에어플랩부재의 작동상태를 살펴보면, 도 6에서와 같이 탄성부재의 탄성력, 이격스토퍼에서의 반력, 주행풍에 의해 제1,2플랩유닛(31,33)에 걸리는 유압이 사로 힘의 평형을 이루어 상기 플랩하우징(10)의 관통부(11)를 차단하지 않게 된다.

즉, 저속구간에서는 주행풍에 의해 제1,2플랩유닛(31,33)에 걸리는 힘이 초기 설정된 탄성력보다 작게 되어 상기 제1,2플랩유닛(31,33)이 전개되지 않으므로써 사기 플랩하우징(10)의 관통부(11)를 차단하지 않게 된다.

그리고, 고속 주행 모드에서는 주행풍에 의해 제1,2플랩유닛(31,33)에 걸리는 힘이 탄성부재(50)가 최대 변위인 상태에서의 탄성력보다 커 상기 제1,2플랩유닛(31,33)이 상하방향으로 전개되어 상기 플랩하우징(10)의 관통부(11)를 차단하게 된다.

여기서, 상기 탄성부재(50)의 인장력은 다음의 두 조건(1조건: 저속주행모드 구간 중 최대 속도(V1)에서 에어플랩부재가 움직이기 시작할 수 있도록 식1을 만족해야 한다. 2조건: 고속주행모드 구간 중 최저 속도(V2)에서 에어플랩이 완전히 닫힐 수 있도록 식2를 만족해야 한다)을 만족하도록 식1과 식2에 맞추어 탄성부재 스프링 상수와 초기 탄성부재 변위량을 설정한다.

식1과 식2는 아래와 같다.

식1: F₁=F₂ (kx₀=∫P₁dA)

[탄성력: F₁= kx₀ (k: 스프링 상수 X₀: 초기 변위량),

저속 주행 모드 최대 속도(V₁)에서 주행풍에 의해 에어플랩부재에 걸리는 힘 F₂= ∫P₁dA]

위 식1에서 P₁은 저속주행모드 최대속도에서 에어플랩부재에 걸리는 압력이다.

식2: F₃=F₄(kx₁=∫P₂dA)

[탄성력: F₂= kx₁ (X₁: 최대변위량),

고속 주행 모드 최대 속도(V₂)에서 주행풍에 의해 에어플랩부재에 걸리는 힘 F₄= ∫P₂dA]

위 식2에서 P₂ 는 고속주행모드 최저속도에서 에어플랩부재에 걸리는 압력이다.

상기와 같이 종래 에어플랩부재의 구동을 위해 필요로 했던 엑츄에이터를 생략하고 상기 에어플랩부재가 차량의 주행풍에 자동으로 반응하도록 함으로서 전체 에어플랩장치의 부피축소 및 중량절감 효과를 얻을 수 있다.

또한, 중량 절감에 의한 구름 저항 개선 효과 및 엑츄에이터 작동시 소비되던 불필요한 전력 소모를 제거하여 연비를 향상시킬 수 있고, 냉각 저항이 저감됨으로서 후류가 개선되어 연비가 개선되는 효과가 있다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 플랩하우징 11: 관통부
15: 가이드레일 20: 이격스토퍼
30: 에어플랩부재 31: 제1플랩유닛
33: 제2플랩유닛 35: 회전롤러
50: 탄성부재

Claims (7)

1. 차량의 쿨링모듈로 유입되는 공기유로 상에 설치되되 공기가 유통되는 관통부가 형성된 플랩하우징;
   상기 플랩하우징에 일측이 힌지결합된 상태로 차량의 주행풍에 의해 타측이 이동되어 상기 플랩하우징의 관통부를 차단하는 에어플랩부재;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 속도감응형 에어플랩장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 플랩하우징에는, 상기 에어플랩부재 타측의 이동을 안내하는 가이드레일이 형성된 것을 특징으로 하는 속도감응형 에어플랩장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 에어플랩부재의 타측에는 회전롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 속도감응형 에어플랩장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 가이드레일은 상기 플랩하우징의 양 측단에 반원 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 속도감응형 에어플랩장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 에어플랩부재는, 일측의 힌지결합부위를 축으로 타측이 상기 플랩하우징의 상측방향으로 이동되는 제1플랩유닛과; 일측의 힌지결합부위를 축으로 타측이 상기 플랩하우징의 하측방향으로 이동되는 제2플랩유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 속도감응형 에어플랩장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 가이드레일에는 상기 제1플랩유닛과 제2플랩유닛을 이격시키도록 하는 이격스토퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 속도감응형 에어플랩장치.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1플랩유닛의 타측과 제2플래유닛의 타측은 탄성부재에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 속도감응형 에어플랩장치.
   

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