KR101631565B1 - 액티브 에어 플랩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 열교환기로 유입되는 냉각풍을 조절하기 위한 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액티브 에어 플랩의 구성요소중 하나인 도어의 블레이드에 리브를 구비하여, 열교환기의 냉각효율을 높이게 되는 액티브 에어 플랩에 관한 것이다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 액티브 에어 플랩은 유입되는 공기를 손실없이 열교환기에 전달시키기 때문에 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다. 또한, 열교환 효율이 높아지기 때문에 액티브 에어 플랩의 소형화가 가능하여 엔진룸의 공간 확보에 유용한 효과가 있다.

Description

액티브 에어 플랩 {Active Air Flap}
본 발명은 차량용 열교환기로 유입되는 냉각풍을 조절하기 위한 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액티브 에어 플랩의 구성요소중 하나인 도어의 블레이드에 리브를 구비하여, 열교환기의 냉각효율을 높이게 되는 액티브 에어 플랩에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진 룸 내에는 엔진 등과 같은 구동을 위한 부품뿐만 아니라, 엔진 등과 같은 차량 내 각 부품을 냉각하거나 또는 차량 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 라디에이터, 인터쿨러, 증발기, 응축기 등과 같은 다양한 열교환기들이 구비된다. 이와 같은 열교환기들은 일반적으로 내부에 열교환매체가 유통하며, 열교환기 내부의 열교환매체와 열교환기 외부의 공기가 서로 열교환함으로써 냉각 또는 방열이 이루어지게 된다. 따라서 차량 엔진 룸 내의 다양한 열교환기들이 안정적으로 작동하기 위해서는 엔진 룸 내부로 외부 공기가 원활히 공급되어야 함은 당연하다. 이하, 상술한 바와 같이 차량 부품 또는 차량 실내의 냉각을 위해 구비되는 열교환기들을 열교환기로 통칭한다.
한편, 최근 자동차 개발은 생산성 향상으로 위하여 부품과 공정의 수를 감소하고자 하는 경향이 강해지고 있는 바, 생산성을 향상시키기 위한 방안 중 다수의 부품을 각각 조립하여 집합체를 형성시켜 조립 라인에서 조립하는, 즉 모듈화하는 기술이 제안되고 있는데, 그 중 대표적인 예로써 열교환기, 헤드램프 및 범퍼 빔 스테이를 포함한 범퍼를 조립하여 모듈화한 프론트 엔드 모듈을 들 수 있다.
도 1은 프론트 엔드 모듈 분해사시도이며, 도 2는 종래의 AAF 분해사시도이고, 도 3은 종래의 AAF의 도어 평면도이다.
도 1은 프론트 엔드 모듈을 나타낸 도면으로서, 상기 프론트 엔드 모듈은 전면 패널(11) 및 상기 전면 패널의 양단부로부터 소정의 각도를 가지고 연장 형성되는 서포트 패널(12)로 이루어지는 캐리어(10)를 중심으로 하여, 상기 캐리어(10)의 상기 전면 패널(11) 후방에 열교환기(30)가 장착되고, 상기 캐리어(10)의 상기 서포트 패널(12)에 형성되는 헤드램프 장착부(12a)에 헤드램프(미도시)가 장착되며, 상기 캐리어(10)의 전방에 범퍼(20)가 장착되어 모듈화된다.
상기 열교환기(30)는 열교환기(30)를 포함하는 쿨링모듈(Cooling Module)로 모듈화되어 상기 전면 패널(11) 후방에 배치되어 이루어질 수 있는데, 설계에 따라 다양하게 형성될 수 있는 바, 도면상에서는 간략하게 도시하였다.
도 1에 도시되어 있는 프론트 엔드 모듈에서, 상기 캐리어(10)의 내측에 구비되는 상기 열교환기(30)로 원활하게 외부 공기를 유통시키기 위하여 일반적으로 상기 범퍼(20) 측에는 공기 유입을 위한 개구부(21)가 형성되게 된다.
상기 개구부(21)는 도시된 바와 같이 단순히 구멍이 형성되어 있는 형태로 되어 있을 수도 있으며, 상기 개구부(21)로 이물질이 유입되는 것을 막기 위하여 상기 개구부(21) 상에 그물이나 그릴 형태의 구조물을 더 구비하는 형태로 이루어지기도 한다.
차량이 주행을 하게 되면 상기 개구부(21)로 외부 공기가 빠르게 유입되게 되며, 따라서 상기 캐리어(10) 내측에 구비되는 상기 열교환기(30)에서는 원활한 열교환이 이루어질 수 있게 된다.
그런데 차량이 고속으로 주행하게 되면, 상기 개구부(21)로 유입되는 공기의 흐름 역시 매우 고속이 되며, 이에 따라 공기 저항이 매우 커지게 된다.
이와 같이 차량 주행 속도가 증가함에 따라 공기 저항이 증대되기 때문에 차량 엔진에서는 더 많은 에너지를 발생시켜야만 하며, 따라서 연비가 불량해지게 되는 문제점이 있었다.
종래의 상기 개구부(21)는 단지 구멍이 형성된 형태인 고정적인 구조였던 바, 고속 주행 시 유입되는 공기의 유량을 조절하는 등의 제어가 근본적으로 불가능했으며, 따라서 상술한 바와 같이 고속 주행 시 엔진 룸 내로 유입되는 공기의 저항 증가로 인한 연비 감소의 문제점을 해결할 수 없는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시된바와 같이, 상기 개구부(21)와 열교환기(30) 사이에는 개구부(21)로부터 유입되는 공기의 양을 조절하기 위해 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)(40)(이하 AAF)이 구비될 수 있다.
상기 AAF(40)는 상기 개구부(21)의 후단에 위치하여 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 제 1에어덕트(41);와 상기 제 1에어덕트(41) 상에 위치하여 좌우 길이방향으로 회동함에 따라 상기 제 1에어덕트(41)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(42);와 상기 제 1에어덕트(41)의 후단에 결합되며 상기 도어(42)가 회동가능 하도록 결합되는 제 2에어덕트(43);와 상기 제 2에어덕트(43)에 구비되어 회전에 의해 상기 도어(42)를 회동시키는 액추에이터(44); 를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 구성의 AAF(40)는 공기의 유입은 제어할 수 있으나, 유입되는 공기의 방향은 제어 할 수 없기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 상기 AAF 도어(42)의 폭보다 상대적으로 작게 설계되는 열교환기(30)의 특성상 AAF(40)의 양단으로 유입되는 공기는 화살표로 도시한 바와 같이 상기 열교환기(30)의 양측으로 바이패스되어 열교환이 제대로 이루어지지 않고 열교환기(30)를 통과하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 액티브 에어 플랩의 도어 블레이드에 리브를 구비하여 블레이드 양단 유입되는 공기를 열교환기로 유도하게 되는 액티브 에어 플랩을 제공함에 있다.
본 발명의 액티브 에어 플랩은 전면 패널(11) 및 상기 전면 패널(11)의 양단부에 연장 형성되는 서포트 패널(12)로 이루어지는 캐리어(10)와, 상기 캐리어(10)의 전방에 장착되며 상기 캐리어(10)의 후방으로 공기가 유통되도록 상측 및 하측에 각각 개구부(21)가 형성된 범퍼(20)와, 상기 캐리어(10)의 상기 전면 패널(11) 후방에 장착되며, 코어가 형성되는 열교환기(30)를 포함하여 이루어지는 프론트 엔드 모듈에 구비되는 액티브 에어 플랩(400)(Active Air Flap)에 있어서, 상기 액티브 에어 플랩(400)은 상기 개구부(21)의 후단에 위치하여 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 에어덕트(410); 상기 에어덕트(410) 내부에 형성되며, 회전축(421)과 상기 회전축(421)상에 좌우 대칭으로 형성되는 블레이드(423)를 포함하여 상기 회전축(421)의 회동에 따라 상기 에어덕트(410)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(420); 상기 에어덕트(410)에 구비되어 회전에 의해 상기 도어(420)를 회동시키는 액추에이터(440); 를 포함하여 이루어지며, 상기 블레이드(423)의 윗면 또는 아랫면에 돌출되어 유입되는 공기를 안내하는 리브(424)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 에어덕트(410)는 상기 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 제 1에어덕트(411); 및 상기 제 1에어덕트(411)의 후단에 결합되며, 상기 도어(420)가 회동가능 하도록 결합되고, 상기 액추에이터(440)가 구비되는 제 2에어덕트(412); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리브(424)는 다수개가 상기 블레이드(423)의 길이 방향을 따라 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리브(424)는 공기가 유입되는 전단(424a)은 공기 유동방향과 평행을 이루도록 형성되고, 공기가 배출되는 후단(424b)은 상기 열교환기(30)의 코어를 향하도록 기울어져 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리브(424)는 후단(424b)이 상기 블레이드(423)의 중앙부로 갈수록 상기 전단(424a)과 이루는 꺽임각(θ)이 증가하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 액티브 에어 플랩은 유입되는 공기를 손실없이 열교환기에 전달시키기 때문에 열교환 효율이 높아지는 효과가 있다. 또한, 열교환 효율이 높아지기 때문에 액티브 에어 플랩의 소형화가 가능하여 엔진룸의 공간 확보에 유용한 효과가 있다.
도 1은 프론트 엔드 모듈 분해사시도
도 2는 종래의 AAF 분해사시도
도 3은 종래의 AAF의 도어 평면도
도 4는 본 발명의 AAF 분해사시도
도 5는 본 발명의 AAF의 도어 사시도
도 6은 본 발명의 AAF의 도어 평면도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 프론트 엔드 모듈 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 AAF 분해사시도이다. 도 5는 본 발명의 AAF 도어 사시도이고, 도 6은 본 발명의 AAF 도어 평면도이다.
도 1을 참조하면 본 발명은 전면 패널(11) 및 상기 전면 패널(11)의 양단부에 연장 형성되는 서포트 패널(12)로 이루어지는 캐리어(10)와, 상기 캐리어(10)의 전방에 장착되며 상기 캐리어(10)의 후방으로 공기가 유통되도록 개구부(21)가 형성된 범퍼(20)와, 상기 캐리어(10)의 상기 전면 패널(11) 후방에 장착되며 코어가 형성되는 열교환기(30)를 포함하여 이루어지는 프론트 엔드 모듈에 구비되어 상기 개구부(21)를 개방 또는 폐쇄하는 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)(400)(이하 AAF)에 관한 것으로서, 상기 범퍼(20)에는 상기 캐리어(10)의 후방으로 열교환기(30)가 공냉되도록 하기 위해 공기가 유통되는 개구부(21)가 형성될 수 있다.
상기 개구부(21)는 공기가 유입되어 상기 열교환기(30)가 원활히 작동되도록 상기 범퍼(200)에 형성되는 구성이나, 차량의 고속 주행 시 유입되는 공기의 양 역시 필요 이상으로 증가되고, 유입된 공기가 저항으로 작용되어 차량 연비를 감소시키는 원인이 된다.
이에 따라, 도 4를 참조하면, 본 발명의 AAF(400)는 필요에 따라 상기 개구부(21)를 개방 또는 폐쇄할 수 있는 구성으로서, 상기 개구부(21)의 후단에 위치하여 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 에어덕트(410); 상기 에어덕트(410) 내에 형성되어 회동에 따라 상기 에어덕트(410)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(420); 및 상기 에어덕트(410)에 구비되어 회전에 의해 상기 도어(420)를 회동시키는 액추에이터(440);를 포함하여 이루어진다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 에어덕트(410)는 제 1에어덕트(411)와 제 2에어덕트(412)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제 1에어덕트(411)는 전방 및 후방이 개방된 원통형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1에어덕트(411)는 상기 개구부(21)의 후방에 위치하며 개구부(21)를 따라 유입되는 공기를 안내하는 역할을 수행한다. 상기 제 1에어덕트(411)와 개구부(21)의 결합면에는 고무재질의 루버부(450)가 끼워져 씰링될 수 있다. 상기 루버부(450)는 상기 제 1에어덕트(411)와 개구부(21)의 결합부위를 밀폐하며 결합단차를 보완하는 역할을 수행한다.
상기 제 2에어덕트(412)는 상기 제 1에어덕트(411)의 후단에 결합되며, 양측에는 상기 도어(420)가 회전축(421)을 중심으로 회동 가능하도록 회전축(421)의 양단이 끼워져 결합되는 결합홀(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제 2에어덕트(412)에는 상기 도어(420)를 회동시키기 위한 액추에이터(440)가 구비될 수 있으며 이에 대한 구성은 후술하기로 한다.
상기 도어(420)는 좌우 길이 방향으로 형성되는 회전축(421)과 상기 회전축(421)의 중앙에 U자형으로 절곡 형성되는 구동축(422)과 상기 회전축(421)상에 형성되되 구동축(422)을 중심으로 좌우 대칭으로 형성되는 블레이드(423)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 도어(420)는 상기 제 1에어덕트(411)상에 위치하여 상기 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 개방 또는 폐쇄하게 되는데, 상기 회전축(421)의 회전에 의해 상기 블레이드(423)가 공기 유동방향과 평행을 이루면 개방되고, 수직을 이루면 폐쇄 된다.
이때, 상기 블레이드(423)에는 리브(424)가 구비될 수 있다. 상기 리브(424)는 상기 블레이드(423)의 윗면에 상방으로 수직하게 돌출되어 형성되고, 아랫면에 하방으로 수직하게 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 리브(424)는 상기 블레이드(423)의 길이 방향을 따라 다수개가 이격 형성될 수 있다.
상기 리브(424)는 공기가 유입되는 쪽에 형성되는 전단(424a)과 유입된 공기가 빠져나가는 쪽의 후단(424b)으로 나뉠 수 있다. 상기 리브(424)의 전단(424a)은 공기 유동방향과 평행을 이루도록 형성되고, 후단(424b)은 상기 열교환기(300)의 코어를 향하도록 기울기를 가지고 형성될 수 있다. 즉 상기 도어(420)의 중앙에 형성되는 리브(424)는 전단(424a)과 후단(424b)이 일직선으로 형성되고, 도어(420)의 중앙에서 양단으로 갈수록 후단(424b)이 도어(420)의 중심을 향하여 일정각도 기울어지게 형성될 수 있다.
이는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 도어(420)의 폭보다 상대적으로 작게 형성되는 열교환기(30)로 인해 상기 도어(420)의 양단으로 유동되는 공기가 바이패스 되지 않고 상기 열교환기(30)의 코어 측으로 전환시켜 유동되게 함으로써, 상기 열교환기(30)의 열교환 효율을 높이기 위함이다. 유동되는 공기의 방향은 화살표로 도시 하였다. 상기와 같은 목적을 수행하기 위해 상기 전단(424a)과 후단(424b)이 이루는 꺽임각(θ)은 블레이드(423)의 양단에서 중심부로 갈수록 증가할 수 있다. 여기서 상기 꺽임각(θ)은 전단(424a)과 후단(424b)이 이루는 내각으로 정의할 수 있다.
상기 액추에이터(440)는 상기 제 2에어덕트(412)의 중심에 구비될 수 있다. 상기 액추에이터(440)는 상기 도어(420)의 구동축(422)에 연결되어, 제어부의 지시에 따라 회전에 의해 상기 도어(420)의 구동축(422)을 회동시키는 역할을 수행한다. 즉 상기 액추에이터(440)의 일측 방향 회전에 의해 상기 구동축(422)을 회동시켜 상기 제 1에어덕트(411)를 개방시키고, 타측 방향 회전에 의해 상기 구동축(422)을 회동시켜 상기 제 1에어덕트(411)를 폐쇄 시킬 수 있다. 상기 액추에이터(440)는 통상적으로 사용되는 모터의 구성이 적용되는 바 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10 : 캐리어 11 : 전면패널
12 : 서포트패널
20 : 범퍼 21 : 개구부
30 : 열교환기
400 : 액티브 에어 플랩 410 : 에어덕트
411 : 제 1에어덕트 412 : 제 2에어덕트
420 : 도어 421 : 회전축
422 : 구동축 423 : 블레이드
424 : 리브 440 : 액추에이터

Claims (5)

  1. 전면 패널(11) 및 상기 전면 패널(11)의 양단부에 연장 형성되는 서포트 패널(12)로 이루어지는 캐리어(10)와, 상기 캐리어(10)의 전방에 장착되며 상기 캐리어(10)의 후방으로 공기가 유통되도록 상측 및 하측에 각각 개구부(21)가 형성된 범퍼(20)와, 상기 캐리어(10)의 상기 전면 패널(11) 후방에 장착되며, 코어가 형성되는 열교환기(30)를 포함하여 이루어지는 프론트 엔드 모듈에 구비되는 액티브 에어 플랩(400)(Active Air Flap)에 있어서,
    상기 액티브 에어 플랩(400)은
    상기 개구부(21)의 후단에 위치하여 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 에어덕트(410);
    상기 에어덕트(410) 내부에 형성되며, 회전축(421)과 상기 회전축(421)상에 좌우 대칭으로 형성되는 블레이드(423)를 포함하여 상기 회전축(421)의 회동에 따라 상기 에어덕트(410)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(420);
    상기 에어덕트(410)에 구비되어 회전에 의해 상기 도어(420)를 회동시키는 액추에이터(440); 를 포함하여 이루어지며,
    상기 블레이드(423)의 윗면 또는 아랫면에 돌출되어 유입되는 공기를 안내하는 리브(424)가 형성되되,
    상기 리브(424)는, 공기가 유입되는 전단(424a)은 공기 유동방향과 평행을 이루도록 형성되고, 공기가 배출되는 후단(424b)은 상기 열교환기(30)의 코어를 향하도록 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 에어 플랩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에어덕트(410)는
    상기 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 제 1에어덕트(411); 및
    상기 제 1에어덕트(411)의 후단에 결합되며, 상기 도어(420)가 회동가능 하도록 결합되고, 상기 액추에이터(440)가 구비되는 제 2에어덕트(412); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 에어 플랩.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 리브(424)는 다수개가 상기 블레이드(423)의 길이 방향을 따라 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 에어 플랩.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 리브(424)는
    후단(424b)이 상기 블레이드(423)의 중앙부로 갈수록 상기 전단(424a)과 이루는 꺽임각(θ)이 증가하는 것을 특징으로 하는 액티브 에어 플랩.
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