KR101479427B1

KR101479427B1 - 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101479427B1
Application number: KR20130137012A
Authority: KR
Inventors: 올리버 피셔
Original assignee: 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-01-05
Also published as: BR102013029051A2; US20140135163A1; DE102012111017A1; RU2542682C1; KR20140063438A; CN103821917A; CN103821917B; US9382996B2

Abstract

본 발명은, 자동차 하부의 공기 흐름을 안내하기 위한 공기 안내판으로 구성된, 자동차의 액슬 디퍼렌셜을 냉각시키기 위한 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 자동차의 액슬 디퍼렌셜을 냉각시키기 위한 방법에 관한 것이다. 여기서, 자동차 하부의 공기 흐름을 안내하기 위한 공기 안내판이 구비된다.
본 발명에 따라 액슬 디퍼렌셜(1)의 최적의 냉각을 보장하는 동시에 자동차의 흐름 저항 계수를 증가시키지 않기 위하여, 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동이 공기 안내판(5)의 조정을 일으키는 방식으로 액슬 디퍼렌셜(1)에 공기 안내판(5)이 체결되도록 제안된다. 여기서, 공기 안내판(5)은 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동을 따르며, 자동차가 제동 중일 때 공기 흐름(S1)은 액슬 디퍼렌셜(1)로 안내된다. 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때, 액슬 디퍼렌셜(1)로 공기 흐름(S)이 안내되지 않고, 자동차가 가속 중일 때 공기 흐름(S)은 액슬 디퍼렌셜(1)로부터 멀어지도록 안내되어서, 액슬 디퍼렌셜(1)에 부압이 발생하고 공기 흐름(S2)의 형태로 액슬 디퍼렌셜(1)의 환기가 구현된다.

Description

자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR COOLING AN AXLE DIFFERENTIAL OF A MOTOR VEHICLE}

본 발명은, 자동차 하부의 공기 흐름(air stream)을 안내하기 위한 공기 안내판으로 구성된, 자동차의 액슬 디퍼렌셜을 냉각시키기 위한 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 자동차의 액슬 디퍼렌셜을 냉각시키기 위한 방법에 관한 것으로, 이때 자동차의 하부의 공기 흐름을 안내하기 위한 공기 안내판이 구비된다.

문헌 DE 44 29 924 A1호에는 자동차의 바닥하부 구조가 개시되어 있다. 이러한 자동차의 바닥하부 구조는 자동차의 바닥 밑에서의 공기 저항이 감소되며 변속기와 같은 열 방출 부품을 위한 냉각 성능이 향상되도록 구비된다. 여기서, 이미 공지된 바닥하부 구조는 하부측 커버를 구비하고 이를 통해 고압 영역이 하부 방향으로 커버될 수 있다. 또한, 이미 공지된 바닥하부 구조의 경우, 공기 흐름은 자동차의 전방 단부로부터 하부측을 따라 흐르고 리어 액슬 변속기의 냉각을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 이미 공지된 바닥하부 구조의 단점은, 차량 하부의 흐름의 모든 변화가 흐름 저항 계수의 변화를 일으키거나 자동차의 흐름 저항 계수에 부정적인 영향을 끼친다는 점이다.

문헌 KR 10-0821141 B1호에는 리어 액슬 디퍼렌셜을 냉각시키기 위한 공기 안내판이 개시되어 있다. 이미 공지된 공기 안내판은 스프링에 의해 고정된다. 상승된 차량 속도에서, 상대풍은 스프링력을 극복하고 이미 공지된 공기 안내판을 하방으로 밀며, 이는 리어 액슬 디퍼렌셜의 냉각을 일으킨다. 따라서, 일정 차량 속도에 도달하면, 공기 안내판은 하방으로 밀어내어지고 흐름 저항 계수에 부정적인 영향을 끼치며, 이는 특히 상승된 차량 속도에서 덜 바람직하다.

그러므로 본 발명의 과제는, 상기 언급된 단점을 방지하는 자동차의 액슬 디퍼렌셜을 냉각시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 데에 있으며, 특히 가능한 한 낮은 흐름 저항 계수에 비해 액슬 디퍼렌셜의 최적의 냉각이라는 상충하는 과제를 해결하는 데에 있다.

본 발명의 과제는, 청구범위 제1항의 특징들을 가지는 장치에 의해 해결된다. 바람직한 실시예 및 개선예를 종속 청구항으로부터 알 수 있다. 또한 본 발명의 과제는 청구범위 제6항의 특징들을 가지는 방법에 의해 해결된다.

여기서, 액슬 디퍼렌셜의 고유한 운동이 공기 안내판의 조정을 일으키는 방식으로 공기 안내판이 액슬 디퍼렌셜에 체결되는 것이 제공된다. 공기 안내판이 액슬 디퍼렌셜의 하우징에 체결됨으로써, 공기 안내판은 액슬 디퍼렌셜의 고유한 운동을 따른다. 상기 액슬 디퍼렌셜은 공기 안내판에 의해 차량 하부의 공기 흐름을 액슬 디퍼렌셜 쪽으로 또는 액슬 디퍼렌셜로부터 멀어지도록 안내한다. 액슬 디퍼렌셜의 고유한 운동의 결과 공기 안내판은, 자동차가 제동 중일 때는 액슬 디퍼렌셜로 공기 흐름을 안내하고 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때는 액슬 디퍼렌셜로 공기 흐름을 안내하지 않도록, 공기 안내판이 액슬 디퍼렌셜의 하우징에 체결된다. 자동차가 가속중일 때 공기 안내판은 공기 흐름을 액슬 디퍼렌셜로부터 멀어지도록 안내한다. 이러한 방식으로, 액슬 디퍼렌셜에 부압이 생성되고, 액슬 디퍼렌셜이 환기된다. 상기 기술된 방안에 의해, 액슬 디퍼렌셜의 통기 및 환기가 이루어지며, 동시에 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때 cd(coefficient of drag)값으로도 알려진 흐름 저항 계수가 최적이 된다. 본 발명의 대상에 대한 바람직한 일 실시예에서, 공기 안내판은 유동 핀(flow fin)을 구비한다. 자동차가 일정한 속도로 주행할 때 흐름 저항 계수를 최소화하기 위해, 상기 유동 핀은 공기 안내판의 하부측 및/또는 상부측에 배치된다.

본 발명의 주제의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 공기 안내판은 액슬 디퍼렌셜에 가해진 기계적 하중이 흡수되거나 적어도 부분적으로 흡수되도록 형성되어 있다.

상기 명시된 과제는 또한 일 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 방법에서 공기 안내판이 액슬 디퍼렌셜에 체결됨으로써, 공기 안내판은 액슬 디퍼렌셜의 고유한 운동을 따른다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 개선예에서, 자동차가 제동 중일 때 액슬 디퍼렌셜로 공기 흐름이 안내되고, 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때 액슬 디퍼렌셜로 공기 흐름이 안내되지 않는다는 것이 제공된다. 더욱이, 자동차가 가속중일 때, 공기 흐름은 액슬 디퍼렌셜로부터 멀어지도록 안내되어 액슬 디퍼렌셜에서 부압이 발생한다. 본 발명은 실시예에 의해 더욱 상세히 설명된다.

도 1은 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때 구동 샤프트 및 바닥하부 라이닝을 구비한 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 개략도.
도 2는 자동차가 제동 중일 때 도 1에 상응하는 개략도.
도 3은 자동차가 가속 중일 때 도 1에 상응하는 개략도.

도 1은 자동차의 액슬 디퍼렌셜을 개략적으로 도시하며, 본원에 기술된 실시예에서 이는 자동차의 피동 리어 액슬의 액슬 디퍼렌셜이다. 액슬 디퍼렌셜(1)은, 이 경우 카르단 샤프트 형태인 구동 샤프트(2)에 의해 구동된다. 도시되지 않은 구동 엔진의 구동력은 구동 샤프트(2)를 지나 액슬 디퍼렌셜(1)로 전달된다. 거기에서 본 도면에 단지 개략적으로 도시되어 있고 도면부호 "3"으로 표시된 리어 휠이 구동된다. 자동차 하부에는 리어 휠(3)의 전방과 리어 휠(3)의 후방에 배치된 바닥하부 라이닝(4)이 구비된다. 자동차가 주행 중일 때 발생되는 공기 흐름이 도 1에서 차량 하부의 화살표로 나타나 있다. 공기 흐름의 화살표는 도면부호 "S"로 표시되어 있다. 상응하는 주행 상황에서, 액슬 디퍼렌셜(1)은 표시된 축(6)을 중심으로 움직인다. 하기에서 도 2 및 도 3을 바탕으로 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 액슬 디퍼렌셜(1)은 상기 축(6)을 중심으로 움직인다. 이러한 액슬 디퍼렌셜(1)의 움직임은 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동으로 지칭되기도 한다. 본 발명의 본질적인 개념은, 액슬 디퍼렌셜의 고유한 운동을 이용함으로써 요구조건에 따른 액슬 디퍼렌셜의 통기 및 환기를 구현하는 것이다. 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동이 공기 안내판의 조정을 일으키도록 액슬 디퍼렌셜(1)에 공기 안내판(5)이 체결되어 있다. 도 1은 자동차가 일정한 속도로 주행 중인 상황을 도시하고, 도 1에서 볼 수 있듯이, 일정한 속도로 주행하는 동안 액슬 디퍼렌셜(1)은 수평으로 위치한다. 액슬 디퍼렌셜에 연결된 공기 안내판(5)도 마찬가지로 수평으로 위치한다. 바닥하부에서의 흐름은 자동차 하부에서 수평방향을 따라 진행된다. 이는 낮은 공기 저항을 위해서 공기 안내판에 최적인 위치이다. 공기 안내판(5)이 도 1에 도시된 위치에 있을 때, 흐름 저항 계수는 최적을 이룬다.

도 2는 제동 중 자동차의 구동 상황을 도시한다. 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 자동차가 제동 중일 때 액슬 디퍼렌셜(1)은 전방으로 기울어진다. 그 결과, 공기 안내판(5)은 전방에서 아래쪽으로 눌린다. 액슬 디퍼렌셜(1)이 표시된 축(6)을 중심으로 회전 운동한 결과, 공기 안내판(5)은 도 2에서 좌측의 하방으로 움직이고, 이러한 단부는 차량의 전방부 방향으로 위치한다. 액슬 디퍼렌셜(1) 전방의 공기 안내판(5)이 개방된 결과, 바닥하부에서의 흐름(S)은 공기 흐름(S1)이 액슬 디퍼렌셜(1)로 안내되도록 변화된다. 액슬 디퍼렌셜(1)의 하우징(7)과 함께 공기 안내판(5)이 기울어짐으로써, 바닥하부에서의 흐름에 의해 액슬 디퍼렌셜(1) 통기가 이루어진다. 액슬 디퍼렌셜(1)이 통기된 결과, 액셜 디퍼렌셜(1)은 냉각된다.

도 3은 자동차의 가속을 도시한다. 여기서, 액슬 디퍼렌셜(1)은 도 2에 도시된 차량의 제동과 정확히 반대 방향으로 회전한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 공기 안내판(5)은 반대 방향, 즉 도면에서 우측 하방으로 기울어진다. 또한 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 결과적으로 공기 또는 공기 흐름(S)의 성분이 액슬 디퍼렌셜(1)로 안내되지 않는다. 반면에, 도 3에 도시된 형태로 공기 안내판(5)이 기울어진 결과 부압이 발생된다. 상기 부압은 액슬 디퍼렌셜(1) 주위의 영역이 환기되도록 작용한다. 이러한 효과는, 자동차 주위의 공기 흐름의 결과, 마찬가지로 부압이 발생하여 결과적으로 자동차 내부는 환기가 구현되도록 설계된 슬라이딩 루프의 효과와 유사하다. 도 3에서, 이러한 환기는 공기 흐름(S2)으로 표시된다. 도 3에 도시된 바와 같이 자동차가 가속 중일 때 액슬 디퍼렌셜(1)의 환기를 위한 공기 안내판(5)의 기울기는, 바닥하부의 흐름에 아주 작은 영향을 미칠 뿐이다. 따라서, 특히 자동차가 가속 중일 때, 흐름 저항 계수는 영향을 받지 않는다.

반면에, 도 2에 도시된 바와 같이 자동차가 제동 중일 때, 공기 안내판이 기울어진 결과로 흐름 저항 계수가 영향을 받는다. 흐름 저항 계수는 도 2에 도시된 바와 같이 자동차가 제동 중일 때 더 커진다. 그러나 제동 중 흐름 저항 계수의 증가는 허용 가능하거나 심지어는 바람직하다.

또한 액슬 디퍼렌셜(1)에 공기 안내판(5)이 체결되면, 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동이 공기 안내판(5)의 조정을 야기하게 되는 것이 분명하다. 도 1 내지 도 3을 바탕으로 이미 설명된 바와 같이, 자동차가 제동 중일 때 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동의 결과, 공기 안내판(5)은 공기 흐름(S1)을 액슬 디퍼렌셜(1)로 안내하고 그로 인해 액슬 디퍼렌셜을 냉각시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일정한 속도로 주행할 때 공기 안내판(5)은 수평으로 위치하고, 자동차의 공기 저항 또는 자동차의 흐름 저항 계수에 영향을 끼치지 않는다. 자동차가 가속 중일 때, 도 3을 바탕으로 설명한 바와 같이, 공기 흐름(S)은 액슬 디퍼렌셜(1)로부터 멀어지도록 안내되어서, 액슬 디퍼렌셜(1)에 부압이 발생하고 공기 흐름(S2)으로 나타낸 바와 같이 액슬 디퍼렌셜(1)은 환기된다. 그러므로 이때 자동차의 흐름 저항 계수는 크게 증가하지 않으면서, 액슬 디퍼렌셜(1)의 효과적인 통기 및 환기는 상기의 특히 간단한 방식으로 이루어진다.

자동차의 흐름 저항 계수를 개선하기 위해, 본 발명의 대상에 대한 일 개선예에서 도 1 내지 도 3에 도시되지는 않지만 공기 안내판(5)에 유동 핀이 구비되어 있다. 여기서, 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때 흐름 저항 계수를 최소화하기 위해, 유동 핀은 공기 안내판(5)의 하부측에 배치되어 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 유동 핀은 공기 안내판(5)의 상부측에 배치되어 있을 수 있다.

공기 안내판(5)의 하부측에 부착된 유동 핀은 냉각 몸체를 확대함으로써, 기술된 구동 상황들 전부에서 액슬 디퍼렌셜(1)의 냉각을 개선하는 역할을 한다. 그러나, 공기 안내판(5)의 하부측에 유동 핀이 배치된 경우, 종종 지상고(ground clearance)와 관련하여 문제가 발생한다.

유동 핀이 공기 안내판(5)의 상부측에 배치되는 경우, 마찬가지로 냉각 몸체가 확대된 결과 액슬 디퍼렌셜(1)의 냉각이 개선된다. 그러나 상기 유동 핀으로 인한 냉각 개선은, 도 1에 도시된 바와 같이 액슬 디퍼렌셜(1)의 통기 중에만 효과적이다.

더욱이, 공기 안내판(5)은, 액슬 디퍼렌셜(1)에 가해진 충돌 또는 충격과 같은 기계적 하중이 흡수되거나 또는 적어도 부분적으로 흡수되도록 형성되어 있을 수 있다.

따라서 본 발명의 핵심적인 개념은, 공기 안내판(5)이 액슬 디퍼렌셜(1)에 체결됨으로써 공기 안내판(5)이 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동을 따른다는 것이다. 여기서, 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동을 이용하여 액슬 디퍼렌셜(1)의 냉각을 보장하는 동시에 최적의 흐름 저항 계수(cd값)를 얻는다.

Claims

자동차 하부의 공기 흐름을 안내하기 위한 공기 안내판(5)으로 구성된, 자동차의 액슬 디퍼렌셜(1)의 냉각 장치에 있어서,
공기 안내판(5)은 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동이 공기 안내판(5)의 조정을 일으키는 방식으로 액슬 디퍼렌셜(1)에 체결되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 장치.
제1항에 있어서, 공기 안내판(5)은 액슬 디퍼렌셜(1)의 하우징(7)에 체결되어 있고, 공기 안내판(5)은 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동에 의해 자동차가 제동 중일 때 액슬 디퍼렌셜(1)로 공기 흐름(S)을 안내하고, 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때 액슬 디퍼렌셜(1)로 공기 흐름(S)을 안내하지 않으며, 자동차가 가속 중일 때 공기 흐름(S)을 액슬 디퍼렌셜(1)로부터 멀어지도록 안내하여, 액슬 디퍼렌셜(1)에 부압을 발생시키는 것을 특징으로 하는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공기 안내판(5)은 유동 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 장치.
제3항에 있어서, 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때 흐름 저항 계수를 최소화하기 위해, 상기 유동 핀은 공기 안내판(5)의 하부측, 또는 상부측, 또는 하부측과 상부측 모두에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 공기 안내판(5)은 액슬 디퍼렌셜(1)에 가해진 기계적 작용이 흡수되거나 부분적으로 흡수되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 장치.
자동차 하부의 공기 흐름을 안내하기 위한 공기 안내판(5)이 구비되는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜(1)의 냉각 방법에 있어서,
공기 안내판(5)이 액슬 디퍼렌셜(1)에 체결됨으로써 공기 안내판(5)은 액슬 디퍼렌셜(1)의 고유한 운동을 따르는 것을 특징으로 하는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 방법.
제6항에 있어서, 자동차가 제동 중일 때 액슬 디퍼렌셜(1)로 공기 흐름(S)이 안내되고, 자동차가 일정한 속도로 주행 중일 때 액슬 디퍼렌셜(1)로 공기 흐름(S)이 안내되지 않으며, 자동차가 가속 중일 때 공기 흐름(S)이 액슬 디퍼렌셜(1)로부터 멀어지도록 안내되어, 액슬 디퍼렌셜(1)에 부압이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 액슬 디퍼렌셜의 냉각 방법.