KR101714585B1

KR101714585B1 - 프론트 엔드 모듈

Info

Publication number: KR101714585B1
Application number: KR1020110027898A
Authority: KR
Inventors: 소원섭; 공태윤; 박성욱; 김재용
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2017-03-10
Also published as: KR20120110192A

Abstract

본 발명은 차량용 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 전방에 위치한 열교환기의 열교환 유로를 통해 액티브 에어 플랩의 결빙을 방지하게 되는 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 프론트 엔드 모듈은 액티브 에어 플랩의 결빙을 방지하여 동절기에 도어 작동 시 에어덕트와 도어 사이의 불순물로 인해 발생할 수 있는 도어의 과부하 및 작동 불능을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

프론트 엔드 모듈{Front End Module}

본 발명은 차량용 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 전방에 위치한 열교환기의 열교환 유로를 통해 액티브 에어 플랩의 결빙을 방지하게 되는 프론트 엔드 모듈에 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 분해사시도이다.

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 포함한다. 상기 전면패널(11)은 어퍼맴버(11a)와 상기 어퍼맴버(11a)의 아래 측에 나란하게 배치되는 로워맴버(11b) 및 상기 어퍼맴버(11a)와 로워맴버(11b)를 연결하는 사이드맴버(11c)로 이루어진다. 상기와 같은 구성의 캐리어(10)를 중심으로 하여, 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 차량의 초기 시동 시 및 엔진 온도가 일정 범위 내에 오를 때까지는 상기 개구부(21)로 인한 외부 공기 유입이 오히려 공력 및 연비의 개선에 도움이 되지 못한다.

또한, 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 나빠지게 되는 문제점이 있었다.

종래의 상기 개구부(21)는 단지 구멍이 형성된 형태인 고정적인 구조였던 바, 차량 주행 시 유입되는 공기의 유량을 조절하는 등의 제어가 근본적으로 불가능했으며, 따라서 상술한 바와 같이 초기 시동 시 및 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 초기 시동 시 및 엔진 온도가 일정 범위 내에 오를 때까지는 개구부(21)를 밀폐하여 공력 및 연비 개선에 도움을 주며, 엔진 온도가 일정 온도 이상이 되면 개구부(21)를 개방하여 엔진 냉각에 도움을 주며, 차량의 고속 주행 시에는 공기의 유량을 적절히 조절하여 공기 저항을 감소시키는 역할을 수행한다.

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)를 적용함에 따라 공기의 유입은 제어할 수 있게 되었지만, 상기 도어(42)가 닫혀 있는 경우, 도어 전면부에 불순물(X)이 유입되어 퇴적될 수 있다. 퇴적된 불순물 사이에 수증기가 섞이게 되면 동절기에는 얼어붙게 되는 경우가 발생한다.

따라서 도 3에 도시된 바와 같이 상기 도어(42)의 전면 회동부에 불순물이 퇴적 결빙될 경우 도어 작동 시 과부하가 발생하거나, 도어의 회동이 불가능해지며, AAF의 작동 자체가 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 차량 엔진룸 전방부에 위치한 열교환기의 열교환유로를 연장하여 바이패스 유로를 구성하고, 상기 바이패스 유로를 AAF의 에어덕트 상에 경유하도록 하여 동절기에 AAF의 결빙을 방지하게 되는 프론트 엔드 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 프론트 엔드 모듈은 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)와, 상기 열교환기(30)로 유입되는 공기를 제어하는 액티브 에어플랩(400)을 포함하는 프론트 엔드 모듈에 있어서, 상기 프론트 엔드 모듈은, 양단이 상기 열교환기(30)에 연결되어 내부에 열교환매체가 유동되며, 상기 엑티브 에어 플랩(400)의 둘레를 따라 형성되는 바이패스유로(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 엑티브 에어 플랩(400)은, 상기 개구부(21)의 후단에 위치하여 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 에어덕트(430)와, 상기 에어덕트(430)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(420)와, 상기 도어(420)를 회동시키는 액추에이터(440)로 구성되며, 상기 바이패스유로(500)는, 상기 에어덕트(430)의 외주면 둘레를 따라 형성되는 유로안착부(431)에 밀착 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 열교환기(30)는, 라디에이터 또는 트랜스미션 오일 쿨러인 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 전면 패널(11)은, 어퍼맴버(upper member, 11a)와, 로워맴버(lower member, 11b)와, 상기 어퍼맴버 및 로워맴버(11a, 11b)를 연결하는 사이드맴버(side member, 11c)로 구성되는데, 상기 바이패스 유로(500)는, 상기 액티브 에어 플랩(400)의 하단과 상기 로워맴버(11b) 사이에 구비되는 것을 특징으로 한다.

공통적으로, 상기 바이패스 유로(500)는, 상기 액티브 에어 플랩(400)의 길이 방향을 따라 지그재그로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 프론트 엔드 모듈은 액티브 에어 플랩의 결빙을 방지하여 동절기에 도어 작동 시 에어덕트와 도어 사이의 불순물로 인해 발생할 수 있는 도어의 과부하 및 작동 불능을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 프론트 엔드 모듈 분해사시도
도 2는 종래의 AAF 분해사시도
도 3은 불순물이 결빙된 종래의 AAF 사시도
도 4는 본 발명의 AAF 분해사시도
도 5는 본 발명의 일실시예의 AAF 사시도
도 6은 도 4의 AA' 단면도
도 7은 도 6의 다른 실시 예의 단면도
도 8은 본 발명의 에어덕트 및 바이패스 유로 저면도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

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)와, 상기 열교환기(30)로 유입되는 공기를 제어하는 액티브 에어플랩(400, 이하 AAF)을 포함하는 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로서, 상기 범퍼(20)에는 상기 캐리어(10)의 후방으로 열교환기(30)가 공랭되도록 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.

상기 개구부(21)는 범퍼 상측에 형성되는 상부개구부(Upper Grill)와, 범퍼 하측에 형성되는 하부개구부(Lower Grill)로 나뉘며, 도면상에는 상기 AAF(400)가 하나의 구성으로 도시되어 있으나, 상기 AAF(400)는 상기 상부개구부 및 하부개구부에 모두 설치될 수 있다.

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(430); 상기 에어덕트(430) 내에 형성되어 회동에 따라 상기 에어덕트(430)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(420); 및 상기 에어덕트(430)에 구비되어 회전에 의해 상기 도어(420)를 회동시키는 액추에이터(440);를 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이 본 발명의 AAF(400)는 상기 에어덕트(430)의 전방에 구비되는 가이드덕트(410)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 가이드덕트(410)는 전방 및 후방이 개방된 원통형상으로 형성될 수 있다. 상기 가이드덕트(410)는 상기 개구부(21)의 후방에 위치하며 개구부(21)를 따라 유입되는 공기를 안내하는 역할을 수행한다.

상기 에어덕트(430)는 상기 가이드덕트(410)의 후단에 결합되며, 양측에는 상기 도어(420)가 회전축을 중심으로 회동 가능하도록 회전축의 양단이 끼워져 결합되는 결합홀(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 에어덕트(430)에는 상기 도어(420)를 회동시키기 위한 액추에이터(440)가 구비될 수 있으며 이에 대한 구성은 후술하기로 한다.

상기 도어(420)는 블레이드와 상기 블레이드의 양단에 형성되는 샤프트로 구성된다. 상기 도어(420)는 샤프트를 회전축으로 회전하는 블레이드를 포함하는 통상의 도어의 구성이 적용될 수 있다. 상기 도어(420)는 상기 에어덕트(430)상에 위치하여 상기 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 개방 또는 폐쇄하게 되는데, 상기 샤프트를 회전축으로 회전에 의해 상기 블레이드가 공기 유동방향과 평행을 이루면 개방되고, 수직을 이루면 폐쇄 된다.

상기 액추에이터(440)는 상기 에어덕트(430)의 중심에 구비될 수 있다. 상기 액추에이터(440)는 상기 도어(420)의 링크에 연결되어, 제어부의 지시에 따라 회전에 의해 상기 도어(420)를 회동시키는 역할을 수행한다. 즉 상기 액추에이터(440)의 일측 방향 회전에 의해 상기 도어(420)를 회동시켜 상기 에어덕트(430)를 개방시키고, 타측 방향 회전에 의해 상기 도어(420)를 회동시켜 상기 에어덕트(430)를 폐쇄 시킬 수 있다. 상기 액추에이터(440)는 통상적으로 사용되는 모터의 구성이 적용되는 바 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

이때, 본 발명의 프론트 엔드 모듈은 상기 AAF(400)의 동절기 결빙을 방지하기 위해 다음과 같은 구성을 갖는다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 프론트 엔드 모듈은 바이패스 유로(500)를 포함한다. 상기 바이패스 유로(500)를 차량의 전방에 위치한 라디에이터(R)의 열교환 유로(R10)를 통해 구성하는 실시 예를 도 5에 도시하였다. 이하 도면을 참조하여 상세구성을 설명하기로 한다.

상기 바이패스 유로(500)는 차량의 전방에 위치한 열교환기의 열교환 유로(R10)를 연장하여 구성된다. 특히 상기 바이패스 유로(500)는 차량의 전방에 위치하는 라디에이터나, 트랜스미션 오일 쿨러의 열교환 유로로부터 연장 형성될 수 있다. 따라서 상기 바이패스 유로(500)의 내부에는 열교환매체가 유동되도록 구성된다. 상기 바이패스 유로(500)는 상기 AAF(400)의 에어덕트(430) 둘레를 따라 설치될 수 있다.

이때 상기 바이패스 유로(500)는 상기 도어(420)의 회동 시 간섭을 방지하기 위해 상기 에어덕트(430)의 외주면에 설치될 수 있다. 즉 공기가 유동되는 에어덕트(430)의 내주면에 설치되면, 도어(420) 회동 시 간섭이 될 수 있으므로, 이를 방지하기 위함이다.

상기 바이패스 유로(500)는 상기 에어덕트(430)의 외주면 둘레를 따라 형성되는 유로안착부(431)에 밀착 형성된다. 따라서 상기 바이패스 유로(500)와 상기 에어덕트(430)가 맞닿는 열교환 면적이 늘게 되어 열교환 효율이 높아질 뿐 아니라 장착 안정성도 높아지는 이점이 있다. 상기 유로안착부(431)는 상기 바이패스 유로(500)의 형상에 대응되도록 상기 에어덕트(430)의 외주면 내측으로 함몰 형성될 수 있다.

상기 바이패스 유로(500)는 특히 상기 에어덕트(430)의 하단부를 경유하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이는 AAF(400) 결빙 시 에어덕트(430)의 상측 보다는 하측에 이물질이 쌓여 결빙될 가능성이 높기 때문이다. 따라서 상기 바이패스 유로(500)가 상기 에어덕트(430)의 하단부를 경유하도록 하는 다른 실시 예를 도 7에 도시하였다. 이하 상세 구성을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 프론트 엔드 모듈은 캐리어(10)의 구성요소인 전면 패널(11)을 포함하며 상기 전면패널(11)은 어퍼맴버(upper member, 11a)와, 로워맴버(lower member, 11b)와, 상기 어퍼맴버 및 로워맴버(11a, 11b)를 연결하는 사이드맴버(side member, 11c)로 구성된다.

상기 AAF(400)은 상기 로워맴버(11b)의 상측에 설치되기 때문에 도 7에 도시된 바와 같이 상기 바이패스 유로(500)는 상기 AAF(400)의 하단과 상기 로워맴버(11b) 사이에 구비될 수 있다. 따라서 상기 바이패스 유로(500)는 AAF(400)와 로워맴버(11b) 사이의 공간을 이용하여 설치되기 때문에 별도의 추가 설치구성이 필요하지 않은 이점이 있다.

또한, 상기 에어덕트(430)를 경유하는 바이패스 유로(500)는 열교환 효율을 높이기 위해 도 8에 도시된 바와 같이 지그재그 형으로 구성될 수 있다. 따라서 에어덕트(430)의 둘레를 유동하는 바이패스 유로(500)의 경로가 길어지고, 전열면적이 확대되어 상기 AAF(400)전체에 열이 보다 많이 전도될 수 있게 된다.

상기와 같은 구성에 의해 차량 운행 중에는 상기 바이패스 유로(500) 상에 섭씨 90~110도의 냉매가 유동되기 때문에 AAF(400)에 발생할 수 있는 결빙을 예방하게 된다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

10 : 캐리어 11 : 전면패널
12 : 서포트 패널
20 : 범퍼 21 : 개구부
30 : 열교환기
400 : 액티브 에어 플랩 410 : 가이드덕트
420 : 도어 430 : 에어덕트
431 : 유로안착부 440 : 액추에이터
R : 라디에이터 R10 : 열교환 유로
500 : 바이패스 유로

Claims

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)와, 상기 열교환기(30)로 유입되는 공기를 제어하는 액티브 에어플랩(400)을 포함하는 프론트 엔드 모듈에 있어서,
상기 프론트 엔드 모듈은,
양단이 상기 열교환기(30)에 연결되어 내부에 열교환매체가 유동되며, 상기 엑티브 에어 플랩(400)의 둘레를 따라 형성되는 바이패스유로(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 엑티브 에어 플랩(400)은, 상기 개구부(21)의 후단에 위치하여 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 에어덕트(430)와, 상기 에어덕트(430)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(420)와, 상기 도어(420)를 회동시키는 액추에이터(440)로 구성되며,
상기 바이패스유로(500)는, 상기 에어덕트(430)의 외주면 둘레를 따라 형성되는 유로안착부(431)에 밀착 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 열교환기(30)는, 라디에이터 또는 트랜스미션 오일 쿨러인 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 전면 패널(11)은, 어퍼맴버(upper member, 11a)와, 로워맴버(lower member, 11b)와, 상기 어퍼맴버 및 로워맴버(11a, 11b)를 연결하는 사이드맴버(side member, 11c)로 구성되며,
상기 바이패스 유로(500)는, 상기 액티브 에어 플랩(400)의 하단과 상기 로워맴버(11b) 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 바이패스 유로(500)는, 상기 액티브 에어 플랩(400)의 길이 방향을 따라 지그재그로 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.