KR101581007B1 - 속도 감응형 자동차 스포일러장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 차량 트렁크의 후면 상단을 관통하도록 장착되는 스포일러; 상기 스포일러를 전후 방향으로 이송시키는 구동모터; 상기 차량의 속도를 감지하는 차속감지센서; 상기 차속감지센서에 의해 감지된 차량의 속도에 비례하여 상기 스포일러가 상기 트렁크 외측으로 돌출되도록, 상기 구동모터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다. 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 차량의 속도에 따라 스포일러의 길이가 변경되므로 차량의 후미를 하향 가압하는 힘의 크기가 차속에 따라 자동 조절되고, 차량으로 부는 풍속까지 고려하여 스포일러의 길이를 조절하므로 주행 안정성을 더욱 높일 수 있으며, 스포일러의 길이 뿐만 아니라 각도까지 조절 가능하므로 차량의 후미를 하향 가압하는 힘의 조절범위가 더욱 넓어진다는 장점이 있다.

Description

속도 감응형 자동차 스포일러장치 {Speed sensitive spoiler unit for vehicle}

본 발명은 속도 감응형 자동차 스포일러장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량의 주행 속도에 따라 스포일러의 돌출 거리가 조정되도록 구성되는 속도 감응형 자동차 스포일러장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 주행 시 속도가 빨라짐에 따라 양력이 발생되고, 이러한 공기저항은 차량의 전방의 압력이 후방의 압력보다 높아 차량을 후방으로 끌어당기는 현상이 발생된다.

따라서 차량에는 차종에 따라 주행 시 자체 주위를 흐르는 공기를 이용하여 하향하는 힘을 발생시키고, 이 힘이 차체를 아래로 누르게 함으로써 고속 주행 시 차체를 지면으로 가라앉혀 자동차의 주행 안정성을 높이는 스포일러가 장착된다.

이와 같이 차량 차체에 수직으로 작용하는 하향력은 제동성능, 조향성능 등을 좋게 하며, 이러한 힘의 크기는 측풍에 의한 밀림현상에 대한 불안정성의 완화에도 도움을 준다. 따라서 공기역학적 항력을 감소시키고, 하향력을 증가시켜 자동차의 주행 성능 및 연비를 향상시키기 위한 장치들이 생산 제작되어 적용되고 있다.

이때, 종래의 스포일러는 대부분 스포일러의 경사각이 고정된 고정식이기 때문에 주행속도에 따라 일정하게 증가하는 하향력을 발생시킨다. 이로 인해 고속 주행 시에는 상대적으로 주행 안정성이 저하되는 문제가 있었다. 통상, 자동차는 주행속도가 증가할수록 공기 흐름에 의한 양력이 증가하고, 이에 따라 타이어와 지면 간의 마찰력이 현저히 감소하여 안정성이 현격히 저하되기 때문에 자동차에 장착되는 스포일러는 자동차의 주행속도에 대응하여 경사각이 변동될 필요성이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 차량의 주행속도에 따라 경사각이 변경 가능한 ‘속도 감응형 자동차 리어 스포일러’(대한민국 등록특허 10-1351567호)가 제안된바 있다. 상기 ‘속도 감응형 자동차 리어 스포일러’는 차량 속도에 따라 스포일러의 각도가 변경되어 차량의 후미를 하향으로 가압하는 힘이 자동으로 증감되는바, 차량 주행을 보다 안정화시킬 수 있다는 장점이 있다.

그러나 상기 ‘속도 감응형 자동차 리어 스포일러’는, 단순히 스포일러의 각도가 변경될 뿐 스포일러의 크기는 변경되지 아니하므로, 차량의 후미를 하향으로 가압하는 힘의 크기를 효과적으로 조절하는데 한계가 있다는 단점이 있다.

KR 10-1351567 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량의 속도에 따라 스포일러의 길이가 변경될 수 있도록 구성되는 속도 감응형 자동차 스포일러장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 차량 트렁크의 후면 상단을 관통하도록 장착되는 스포일러; 상기 스포일러를 전후 방향으로 이송시키는 구동모터; 상기 차량의 속도를 감지하는 차속감지센서; 상기 차속감지센서에 의해 감지된 차량의 속도에 비례하여 상기 스포일러가 상기 트렁크 외측으로 돌출되도록, 상기 구동모터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 트렁크의 상면을 타고 흐르는 공기의 유속을 감지하는 유속센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 유속센서에 의해 측정된 공기의 유속에 따라 상기 스포일러의 돌출거리를 증감시키도록 구성된다.

상기 스포일러의 상면과 저면에 접촉되도록 상기 트렁크 내부에 설치되어 상기 스포일러의 돌출 방향을 가이드하는 가이드레일을 더 포함한다.

상기 가이드레일은 경사각이 변경 가능한 구조로 상기 트렁크 내부에 장착되며, 상기 가이드레일의 경사각이 조절되도록 상기 가이드레일을 회동시키는 회동수단을 더 포함한다.

상기 스포일러는 상기 구동모터를 향해 연장되는 래크를 구비하고, 상기 구동모터는 상기 래크와 기어결합되어 상기 래크를 길이방향으로 이송시키는 피니언을 구비하며, 상기 래크는 상기 스포일러의 경사각이 변경되더라도 상기 피니언과 기어결합 상태를 유지할 수 있도록 휨탄성을 갖는 재료로 제작된다.

본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 차량의 속도에 따라 스포일러의 길이가 변경되므로 차량의 후미를 하향 가압하는 힘의 크기가 차속에 따라 자동 조절되고, 차량으로 부는 풍속까지 고려하여 스포일러의 길이를 조절하므로 주행 안정성을 더욱 높일 수 있으며, 스포일러의 길이 뿐만 아니라 각도까지 조절 가능하므로 차량의 후미를 하향 가압하는 힘의 조절범위가 더욱 넓어진다는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치의 사시도 및 수직단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치에 포함되는 가이드레일의 결합구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치가 장착된 차량의 후면도이다.
도 5 및 도 6은 스포일러가 인출되도록 작동된 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치의 사시도 및 수직단면도이다.
도 7은 스포일러가 인출되도록 작동된 차량의 후면도이다.
도 8은 경사각 조절이 가능하도록 구성된 가이드레일의 제2 실시예 수직단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치의 사시도 및 수직단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치에 포함되는 가이드레일의 결합구조를 도시하는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치가 장착된 차량의 후면도이다.

본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는 차량의 후미에 장착되어 차량 주행 시 스포일러(200)의 상면을 타고 흐르는 공기와 스포일러(200)의 저면을 타고 흐르는 공기의 압력차를 이용하여 차량의 후미를 하향으로 가압하기 위한 장치로서, 차량의 주행속도에 따라 상기 스포일러(200)의 돌출 길이가 변경됨으로써 차량의 후미를 하향으로 가압하는 힘의 크기가 조절될 수 있도록 구성된다는 점에 가장 큰 특징이 있다.

즉, 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 차량 트렁크(100)의 후면 상단을 관통하도록 장착되는 스포일러(200)와, 상기 스포일러(200)를 전후 방향으로 이송시키는 구동모터(300)와, 상기 차량의 속도를 감지하는 차속감지센서(500)와, 상기 차속감지센서(500)에 의해 감지된 차량의 속도에 비례하여 상기 스포일러(200)가 상기 트렁크(100) 외측으로 돌출되도록 상기 구동모터(300)의 동작을 제어하는 제어부(400)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 차량의 속도가 증가되어 차량에 보다 큰 양력이 발생될 때 스포일러(200)의 돌출 길이를 증대시켜 차량의 후미를 하향으로 가압하는 힘(이하 '하향력'이라 약칭함)을 증가시킴으로써, 차량의 주행을 보다 효과적으로 안정화시킬 수 있다는 장점이 있다.

물론, 종래와 같이 스포일러(200)의 각도를 변경시키더라도 하향력을 증감시킬 수 있으나, 스포일러(200)의 각도를 변경시키는 방법으로는 하향력의 증감폭에 한계가 있을 뿐만 아니라, 스포일러(200)의 각도를 과도하게 증가시키는 경우 상기 스포일러(200)가 파손될 수 있다는 문제점이 있다.

이에 비해 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 스포일러(200)의 돌출 길이를 증감시켜 하향력을 증감시키도록 구성되는바, 하향력 증감폭이 매우 넓어진다는 장점이 있다. 또한, 스포일러(200)의 경사각을 증가시킬 필요가 없으므로 스포일러(200)의 파손을 방지할 수 있다는 효과도 얻을 수 있다.

한편, 구동모터(300)의 동력을 이용하여 스포일러(200)를 전후 방향으로 이동시키는 구조는, 상기 스포일러(200)의 돌출 길이가 조절될 수 있도록 상기 스포일러(200)를 길이방향(차량의 전후방향)으로 왕복 이송시킬 수만 있다면 어떠한 구조로도 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 스포일러(200)는 상기 구동모터(300)를 향해 연장되는 래크(210)를 구비하고, 상기 구동모터(300)는 상기 래크(210)와 기어결합되어 상기 래크(210)를 길이방향으로 이송시키는 피니언(310)을 구비하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구동모터(300)의 회전력이 래크(210)와 피니언(310)을 통해 상기 스포일러(200)에 직선이송력으로 변환되어 전달되도록 구성되면, 상기 구동모터(300)의 회전방향에 따라 상기 스포일러(200)가 돌출 및 인입될 수 있고, 상기 구동모터(300)의 회전수에 따라 상기 스포일러(200)의 이송거리가 조절될 수 있게 된다.

본 실시예에서는 구동모터(300)의 회전력을 스포일러(200) 직선 이송력으로 변환시키는 실시예 중 가장 간단한 구조만을 설명하고 있으나, 상기 구동모터(300)의 회전력을 스포일러(200)의 직선 이송력으로 변환시키는 동력전달 구조는 본 실시예에 도시된 래크(210)와 피니언(310) 이외에 어떠한 구조로도 대체될 수 있다.

한편, 상기 스포일러(200)는 트렁크(100)의 후단 상측에 형성된 관통홀(110)을 통해 차량의 후방으로 돌출되는데, 상기 스포일러(200)가 단순히 관통홀(110)을 관통하는 구조로만 장착되면 관통홀(110)을 중심으로 상하로 흔들리는 현상이 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 스포일러(200)의 상면과 저면에 접촉되도록 상기 트렁크(100) 내부에 설치되어 상기 스포일러(200)의 돌출 방향을 가이드하는 가이드레일(120)을 추가로 구비할 수 있다. 이때 상기 가이드레일(120)은 스포일러(200)의 좌우 흔들림도 방지할 수 있도록, 스포일러(200)의 상면과 저면 뿐만 아니라 좌우측단에도 접촉되도록 즉, 스포일러(200)의 일측(더 명확하게는 트렁크(100) 내부로 인입된 측)을 감싸는 구조로 구성될 수 있다.

이와 같이 트렁크(100) 내부에 가이드레일(120)이 구비되면, 구동모터(300)의 회전력이 스포일러(200)로 전달되는 과정에서 일정 수준의 흔들림이나 진동이 발생되더라도 상기 스포일러(200)는 길이방향으로만 직선 이송될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 스포일러(200)의 일측이 가이드레일(120)에 의해 감싸지도록 구성되면, 상기 스포일러(200)에 강한 압력이 인가되더라도 상기 스포일러(200)가 흔들리는 현상이 발생되지 아니한다는 효과도 얻을 수 있다.

한편, 차량에 인가되는 양력은 차속뿐만 아니라 차량을 향해 불어오는 바람에 의해서도 발생될 수 있다. 예를 들어, 차량이 저속으로 운행하더라도 차량의 정면을 향해 강풍이 불어오는 경우, 차량에 양력이 발생되어 안정적인 주행이 어려울 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 차속 뿐만 아니라 차량을 향해 불어오는 바람의 세기에 따라서도 하향력 크기가 증감될 수 있도록, 상기 트렁크(100)의 상면을 타고 흐르는 공기의 유속을 감지하는 유속센서(600)를 추가로 구비하고, 상기 제어부(400)는 유속센서(600)에 의해 측정된 공기의 유속에 따라 상기 스포일러(200)의 돌출거리를 증감시키도록 설정될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치가 바람의 세기에 따라서도 스포일러(200)의 돌출거리가 보정되도록 구성되면, 강풍이 부는 환경에서도 안정적인 주행성능을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

도 5 및 도 6은 스포일러(200)가 인출되도록 작동된 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치의 사시도 및 수직단면도이고, 도 7은 스포일러(200)가 인출되도록 작동된 차량의 후면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 상태에서 구동모터(300)가 반시계방향으로 회전하면, 구동모터(300)의 피니언(310)에 기어결합되어 있는 래크(210)는 우측으로 이동하게 되고, 상기 래크(210)와 일체로 결합되어 있는 스포일러(200) 역시 우측으로 이동하여, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 트렁크(100) 외측으로의 돌출 거리가 증가하게 된다.

이때, 상기 스포일러(200)의 돌출방향이 수평을 향하도록 설정되면, 상기 스포일러(200)가 상당히 돌출되더라도 큰 하향력이 발생되지 아니하는바, 상기 스포일러(200)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 일정 크기의 경사각(α)을 이루도록 장착됨이 바람직하다. 이때 상기 스포일러(200)의 경사각(α)은 차량의 제원 및 스포일러(200)의 규격 등에 따라 적절하게 선정되어야 할 것이다.

또한, 차량에 발생되는 양력의 크기는 차량의 전체적인 형상이나 트렁크(100) 상면의 곡률 등 여러 조건에 따라 다양한 위치에 다양한 크기로 발생되는바, 상기 스포일러(200)의 형상은 차량의 특성에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.

도 8은 경사각 조절이 가능하도록 구성된 가이드레일(120)의 제2 실시예 수직단면도이다.

본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치와 같이 스포일러(200)의 돌출 거리가 변경되도록 구성되면, 상기 스포일러(200)의 경사각이 변경되지 아니하더라도 충분히 하향력을 증감시킬 수 있다. 그러나 스포일러(200)의 돌출거리를 변경시키면서 상기 스포일러(200)의 경사각까지 변경시키면, 하향력의 조절 범위가 더욱 넓어지므로, 보다 다양한 주행 조건에서 차량의 주행성을 안정화시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 스포일러(200)의 돌출거리를 증가시키는 방법만으로는 하향력을 높이는데 많은 시간이 소요되므로, 하향력이 급격하게 증가되어야 할 필요가 있는 경우 즉각적인 대응이 어렵다는 문제도 대두될 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 속도 감응형 자동차 스포일러장치는, 스포일러(200)의 돌출 길이를 조절하면서 상기 스포일러(200)의 경사각도 함께 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 스포일러(200)의 일측을 지지하는 가이드레일(120)은 경사각이 변경 가능한 구조로 상기 트렁크(100) 내부에 장착되고, 상기 가이드레일(120)은 별도의 회동수단(700)에 의해 경사각이 조절되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 가이드레일(120)은 일측(본 실시예에서는 우측)이 트렁크(100)에 힌지 구조로 결합되고, 상기 가이드레일(120)의 타측(본 실시예에서는 좌측)은 회동수단(700)에 의해 승강되도록 구성될 수 있다.

이와 같이 가이드레일(120)의 타측 높이가 변경되면 상기 가이드레일(120)에 접하는 스포일러(200)의 경사각이 변경되므로, 하향력의 증감폭이 더욱 커지게 된다는 장점이 있다. 또한, 스포일러(200)의 돌출길이가 변경되면서 스포일러(200)의 경사각까지 변경되면, 하향력을 보다 빠르게 증감시킬 수 있으므로, 긴박한 상황에서 차량의 주행을 효과적으로 안정시킬 수 있다는 장점도 있다.

한편 상기 언급한 바와 같이 가이드레일(120) 및 스포일러(200)의 경사각이 변경되더라도 상기 래크(210)는 피니언(310)과의 기어결합이 안정적으로 유지될 수 있도록 휨탄성을 갖는 재료(예를 들어 판스프링 재료나 복원탄성을 갖는 플라스틱재료) 등으로 제작됨이 바람직하다. 상기 언급한 바와 같이 복원탄성력을 갖는 재료는 금속이나 합성수지 등 다양한 성분으로 개발되어 상용화되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 실시예에서는 가이드레일(120)의 타측을 승강시키는 회동수단(700)이 실린더로 적용되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 회동수단(700)은 가이드레일(120)의 경사각을 변경시킬 수만 있다면 어떠한 구성요소로도 대체될 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 트렁크 110 : 관통홀
120 : 가이드레일 200 : 스포일러
210 : 래크 300 : 구동모터
310 : 피니언 400 : 제어부
500 : 차속감지센서 600 : 유속센서
700 : 회동수단

Claims (5)

1. 차량 트렁크(100)의 후면 상단을 관통하도록 장착되는 스포일러(200); 상기 스포일러(200)를 전후 방향으로 이송시키는 구동모터(300); 상기 차량의 속도를 감지하는 차속감지센서(500); 상기 차속감지센서(500)에 의해 감지된 차량의 속도에 비례하여 상기 스포일러(200)가 상기 트렁크(100) 외측으로 돌출되도록, 상기 구동모터(300)의 동작을 제어하는 제어부(400); 상기 트렁크(100)의 상면을 타고 흐르는 공기의 유속을 감지하는 유속센서(600); 상기 스포일러(200)의 상면과 저면에 접촉되도록 상기 트렁크(100) 내부에 설치되어 상기 스포일러(200)의 돌출 방향을 가이드하고 경사각이 변경 가능한 구조로 상기 트렁크(100) 내부에 장착되는 가이드레일(120); 및 상기 가이드레일(120)의 경사각이 조절되도록 상기 가이드레일(120)을 회동시키는 회동수단(700)을 포함하고,
   상기 제어부(400)는 상기 유속센서(600)에 의해 측정된 공기의 유속에 따라 상기 스포일러(200)의 돌출거리를 증감시키며,
   상기 스포일러(200)는 상기 구동모터(300)를 향해 연장되는 래크(210)를 구비하고, 상기 구동모터(300)는 상기 래크(210)와 기어결합되어 상기 래크(210)를 길이방향으로 이송시키는 피니언(310)을 구비하며, 상기 래크(210)는 상기 스포일러(200)의 경사각이 변경되더라도 상기 피니언(310)과 기어결합 상태를 유지할 수 있도록 휨탄성을 갖는 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 자동차 스포일러장치.
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