KR101724907B1 - 차량의 공력성능 개선장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 공력성능 개선장치에 관한 것으로, 그릴셔터(20)와 범퍼립(40)이 1개의 액추에어터(60) 및 동력전달기구(70)를 통해 차속에 연동해서 동시에 작동할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량의 공력성능 개선장치{APPARATUS FOR IMPROVING AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 공력성능 개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액티브 에어플랩과 액티브 에어스커트가 차속에 연동해서 동시에 작동하는 차량의 공력성능 개선장치에 관한 기술이다.
차량은 주행시 차체가 대기 중의 공기와 충돌하게 됨으로써 공기 저항력을 받게 되는데, 이때의 공기 저항력은 크게 항력과 양력으로 나뉜다.
항력이란 주행중에 공기와 직접 충돌되는 차체가 주행의 반대방향으로 받는 저항력을 말하고, 양력이란 주행중의 차체 상부와 하부에서 발생되는 압력차이로 차체가 뜨게 되는 현상을 말한다.
따라서, 차량에는 항력과 양력을 저감시킴으로써 공력성능을 향상시키고 연비를 개선하기 위한 부착물이 필요하다.
공력성능을 개선하기 위한 장치의 일예로서 차속에 연동해서 능동적으로 작동하는 액티브 에어플랩 장치 및 액티브 에어스커트 장치 등이 있다.
상기 액티브 에어플랩 장치는 프런트 범퍼에 형성된 라디에이터 그릴의 구멍을 차속에 따라 개폐시키는 장치로서, 저속 주행시에는 라디에이터 그릴의 개방각을 크게 해서 엔진룸으로의 공기 유입량을 많게 함으로써 엔진룸내의 열교환기 부품들의 안정성을 확보하고, 고속 주행시에는 라디에이터 그릴의 개방각을 작게 해서 공기 유입량을 줄임으로써 공력성능 향상 및 연비 향상을 도모하는 기술이다.
상기 액티브 에어스커트 장치(프런트 스포일러, 노즈 스포일러, 에어댐 등 다른 명칭으로도 불린다)는 고속 주행시 프런트 범퍼를 통해 언더바디로 유입되는 공기의 양을 줄임으로써 양력을 저감시키고 이를 통해 공력성능의 향상을 도모하는 기술이다.
그런데, 상기와 같은 액티브 에어플랩 장치와 액티브 에어스커트 장치는 장착위치가 차량의 프런트부로 서로 인접함에도 불구하고, 각각 별도의 구동원을 가지고 개별적으로 동작하게 구성되어 있는 바, 이로 인해 차량의 부품수가 많아지고, 차량 가격이 상승되고, 차량의 중량이 무거워지고, 연비에 악영향을 주는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개특허공보 10-2014-0032620호 대한민국공개특허공보 10-2004-0014780호
이에 본 발명은 상기한 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 에어플랩의 역할을 하는 그릴셔터 및 에어스커트의 역할을 하는 범퍼립이 차속에 연동해서 동시에 작동하는 구성을 갖도록 함으로써, 차량의 부품수를 줄이고, 가격을 감소시키며, 중량을 줄여서 연비향상을 도모할 수 있는 차량의 공력성능 개선장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 공력성능 개선장치는, 라디에이터 그릴의 후방에 위치해서 라디에이터 그릴을 개폐시키도록 회전 동작하는 그릴셔터; 프런트 범퍼의 하부로 돌출되거나 언더커버로 밀착되게 회전 동작하는 범퍼립; 제어기에 의해 동작이 제어되는 액추에이터; 및 상기 액추에이터와 그릴셔터 및 범퍼립을 동시에 연결하는 것으로 액추에이터의 동력으로 그릴셔터와 범퍼립이 동시에 작동할 수 있게 동력을 전달하는 동력전달기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는 차속센서의 신호를 전달받아서 액추에이터의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 액추에이터와 동력전달기구는 하우징에 의해 커버링되고; 상기 하우징은 프런트 범퍼의 하부를 커버링하는 범퍼커버의 내측에 위치하면서 차체와 연결되게 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 액추에이터는 DC모터인 것을 특징으로 한다.
상기 동력전달기구는 액추에이터와 연결된 웜기어; 상기 웜기어와 치합된 웜휠기어; 상기 웜휠기어와 치합된 감속기어; 상기 감속기어와 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 감속기어휠; 상기 감속기어휠을 사이에 두고 서로 대향되게 설치된 그릴셔터휠 및 중간기어휠; 상기 감속기어휠과 그릴셔터휠 및 중간기어휠을 연결하는 체인벨트; 상기 중간기어휠과 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 중간기어; 및 상기 중간기어와 치합되어서 반대방향으로 회전하는 역전기어를 포함하고; 상기 그릴셔터휠에 그릴셔터의 일단이 결합되어서 함께 회전하고; 상기 역전기어에 범퍼립의 일단이 결합되어서 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력전달기구는 액추에이터와 연결된 웜기어; 상기 웜기어와 치합된 웜휠기어; 상기 웜휠기어와 치합된 감속기어; 상기 감속기어와 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 제1감속기어휠 및 제2감속기어휠; 상기 제1,2감속기어휠을 사이에 두고 서로 대향되게 설치된 그릴셔터휠 및 중간기어휠; 상기 제1감속기어휠과 그릴셔터휠을 연결하는 제1체인벨트; 상기 제2감속기어휠과 중간기어휠을 연결하는 제2체인벨트; 상기 중간기어휠과 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 중간기어; 및 상기 중간기어와 치합되어서 반대방향으로 회전하는 역전기어를 포함하고; 상기 그릴셔터휠에 그릴셔터의 일단이 결합되어서 함께 회전하고; 상기 역전기어에 범퍼립의 일단이 결합되어서 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 차량의 공력성능을 개선하기 위한 그릴셔터와 범퍼립이 1개의 액추에어터 및 동력전달기구를 통해 차속에 연동해서 동시에 작동하게 됨으로써, 에어플랩 장치와 에어스커트 장치가 각각 별도의 구동원을 사용해서 개별적으로 작동하던 구조에 비해, 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있게 되고, 더나아가 연비향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공력성능 개선장치가 설치된 프??느 범퍼의 정면도,
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도로서 공력성능 개선장치의 작동 전 상태의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 액추에이터와 동력전달기구의 제1실시예 도면,
도 4는 도 2의 작동 후 상태의 도면,
도 5는 본 발명에 따른 액추에이터와 동력전달기구의 제2실시예 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 공력성능 개선장치에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 차량의 공력성능 개선장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 프런트 범퍼(10)에 형성된 라디에이터 그릴(11)의 후방에 위치해서 라디에이터 그릴(11)을 개폐시키도록 회전 동작하는 그릴셔터(20); 상기 프런트 범퍼(10)의 하부로 돌출되거나 언더커버(30)로 밀착되게 회전 동작하는 범퍼립(40); 제어기(50)에 의해 동작이 제어되는 액추에이터(60); 및 상기 액추에이터(60)와 그릴셔터(20) 및 범퍼립(40)을 동시에 연결하는 것으로 액추에이터(60)의 동력으로 그릴셔터(20)와 범퍼립(40)이 동시에 작동할 수 있게 동력을 전달하는 동력전달기구(70);를 포함한다.
상기 제어기(50)는 차속센서(80)의 신호를 전달받아서 액추에이터(60)의 동작을 제어하게 되는 바, 이를 통해 그릴셔터(20) 및 범퍼립(40)은 차속에 연동해서 능동적으로 작동하는 액티브 기능을 갖출 수 있게 된다.
상기 액추에이터(60)와 동력전달기구(70)는 하우징(90)에 의해 커버링되는 구성이고, 상기 하우징(90)은 프런트 범퍼(10)의 하부를 커버링하는 범퍼커버(100)의 내측에 위치하면서 차체(110)와 연결되게 설치된 구조를 갖는다.
즉, 액추에이터(60)와 동력전달기구(70)를 커버링하는 하우징(90)이 범퍼커버(100)의 내측공간에 위치하도록 설치됨에 따라 외부로의 노출을 방지할 수 있게 됨으로써 외관미 향상을 도모할 수 있게 되고, 더 나아가 노면의 이물질로부터 하우징(90)을 통해 보호됨으로써 내구성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
상기 액추에이터(60)는 양방향 회전이 가능하고 가격이 비교적 저렴한 DC모터를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달기구(70)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 액추에이터(60)와 연결되어서 액추에이터(60)의 동력으로 회전하는 웜기어(71); 상기 웜기어(71)와 치합된 웜휠기어(72); 상기 웜휠기어(72)와 치합된 감속기어(73); 상기 감속기어(73)와 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 감속기어휠(74); 상기 감속기어휠(74)을 사이에 두고 서로 대향되게 설치된 그릴셔터휠(75) 및 중간기어휠(76); 상기 감속기어휠(74)과 그릴셔터휠(75) 및 중간기어휠(76)을 연결하는 체인벨트(77); 상기 중간기어휠(76)과 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 중간기어(78); 및 상기 중간기어(78)와 치합되어서 반대방향으로 회전하는 역전기어(79)를 포함한다.
여기서, 상기 그릴셔터휠(75)의 회전중심축에 그릴셔터(20)의 일단이 결합되어서 함께 회전하고, 상기 역전기어(79)의 회전중심축에 범퍼립(40)의 일단이 결합되어서 함께 회전하는 구조를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 동력전달기구(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 액추에이터(60)와 연결되어서 액추에이터(60)의 동력으로 회전하는 웜기어(711); 상기 웜기어(711)와 치합된 웜휠기어(712); 상기 웜휠기어(712)와 치합된 감속기어(713); 상기 감속기어(713)와 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 제1감속기어휠(714) 및 제2감속기어휠(715); 상기 제1,2감속기어휠(714,715)을 사이에 두고 서로 대향되게 설치된 그릴셔터휠(716) 및 중간기어휠(717); 상기 제1감속기어휠(714)과 그릴셔터휠(716)을 연결하는 제1체인벨트(718); 상기 제2감속기어휠(715)과 중간기어휠(717)을 연결하는 제2체인벨트(719); 상기 중간기어휠(717)과 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 중간기어(720); 상기 중간기어(720)와 치합되어서 반대방향으로 회전하는 역전기어(721)를 포함한다.
상기 일 실시예에 따른 동력전달기구는 1개의 체인벨트(77)를 이용해서 1개의 감속기어휠(74)과 그릴셔터휠(75) 및 중간기어휠(76)을 연결하는 구조이고, 상기 다른 실시예에 따른 동력전달기구는 제1감속기어휠(714)을 이용해서 제1감속기어휠(714)과 그릴셔터휠(716)을 연결하고 제2체인벨트(719)를 이용해서 제2감속기어휠(715)과 중간기어휠(717)을 연결하는 구조로, 상기 일 실시예에 따른 동력전달기구는 다른 실시예에 따른 동력전달기구보다 부품수가 작아서 중량감소 및 원가저감을 도모할 수 있는 장점이 있고, 상기 다른 실시예에 따른 동력전달기구는 일 실시예에 따른 동력전달기구보다 체인벨트의 장력을 항상 최적의 상태로 유지할 수 있음에 따라 동력전달의 효율이 좋은 장점이 있다.
이하, 본 발명의 작용에 대해서는 도 2와 도 4를 참고해서 체인벨트(77)가 1개로 구성된 일 실시예를 기본으로 해서 설명한다.
도 2의 상태는 차량이 정차 상태이거나 또는 저속 주행 중인 상태로서, 이때의 그릴셔터(20)는 그릴셔터휠(75)과 결합되지 않은 자유단이 후방으로 회전된 상태이고 이에 따라 라디에이터 그릴(11)은 개방된 상태를 유지하게 된다.
또한, 범퍼립(40)은 역전기어(79)와 결합되지 않은 자유단이 상측으로 회전되어서 언더커버(30)와 밀착된 상태를 유지하게 된다.
도 2와 같은 상태에서 차속이 고속 주행상태로 바뀌게 되면, 제어기(50)의 제어에 의해 액추에이터(60)가 동작하고, 액추에이터(60)의 동작에 의해 웜기어(71)가 회전하고, 웜기어(71)의 회전에 의해 웜휠기어(72)는 도 2의 도시 상태에서 시계방향으로 회전하고, 감속기어(73)와 감속기어휠(74) 및 그릴셔터휠(75)과 중간기어휠(76)과 중간기어(78)는 반 시계방향으로 회전하게 된다.
따라서, 체인벨트(77)의 회전에 의해 그릴셔터(20)는 그릴셔터휠(75)과 결합되지 않은 자유단이 도 4와 같이 상방으로 회전되어서 라디에이터 그릴(11)를 밀폐시키게 됨으로써 차량의 공력성능을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 중간기어(78)의 반 시계방향 회전에 의해 역전기어(79)는 시계방향으로 회전을 하게 되는 바, 이에 따라 범퍼립(40)은 역전기어(79)와 결합되지 않은 자유단이 도 4와 같이 하측으로 회전되어서 범퍼립(40)의 하측이 프런트 범퍼(10)의 아래쪽으로 돌출되는 바, 이를 통해 언더커버(30)로 유입되는 공기의 양을 줄일 수 있게 됨으로써 차량의 발생하는 양력을 저감시키고 더 나아가 차량의 공력성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4와 같은 작동 후 상태에서 차량의 주행속도가 저속으로 바뀌게 되면 제어기(50)의 제어에 의해 동작하는 액추에이터(60)에 의해 동력전달기구(70)는 전술한 방향의 역방향으로 회전하게 되고, 이로 인해 그릴셔터(20)와 범퍼립(40)은 다시 도 2와 같은 초기 상태로 복귀해서 다음번의 동작을 준비하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 차량의 공력성능을 개선하기 위한 그릴셔터(20)와 범퍼립(40)이 1개의 액추에어터(60) 및 동력전달기구(70)를 통해 차속에 연동해서 동시에 작동하는 구성으로, 종래의 에어플랩 장치와 에어스커트 장치가 각각 별도의 구동원을 사용해서 개별적으로 작동하던 구조에 비해, 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있게 되고, 더나아가 연비향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 프런트 범퍼 11 - 라디에이터 그릴
20 - 그릴셔터 30 - 언더커버
40 - 범퍼립 50 - 제어기
60 - 액추에이터 70 - 동력전달기구
80 - 차속센서 90 - 하우징
100 - 범퍼커버 110 - 차체

Claims (6)

  1. 라디에이터 그릴의 후방에 위치해서 라디에이터 그릴을 개폐시키도록 회전 동작하는 그릴셔터;
    프런트 범퍼의 하부로 돌출되거나 언더커버로 밀착되게 회전 동작하는 범퍼립;
    제어기에 의해 동작이 제어되는 액추에이터; 및
    상기 액추에이터와 그릴셔터 및 범퍼립을 동시에 연결하는 것으로 액추에이터의 동력으로 그릴셔터와 범퍼립이 동시에 작동할 수 있게 동력을 전달하는 동력전달기구를 포함하고;
    상기 동력전달기구는 액추에이터와 연결된 웜기어;
    상기 웜기어와 치합된 웜휠기어;
    상기 웜휠기어와 치합된 감속기어;
    상기 감속기어와 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 감속기어휠;
    상기 감속기어휠을 사이에 두고 서로 대향되게 설치된 그릴셔터휠 및 중간기어휠;
    상기 감속기어휠과 그릴셔터휠 및 중간기어휠을 연결하는 체인벨트;
    상기 중간기어휠과 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 중간기어; 및
    상기 중간기어와 치합되어서 반대방향으로 회전하는 역전기어를 포함하고;
    상기 그릴셔터휠에 그릴셔터의 일단이 결합되어서 함께 회전하고;
    상기 역전기어에 범퍼립의 일단이 결합되어서 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 차속센서의 신호를 전달받아서 액추에이터의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 액추에이터와 동력전달기구는 하우징에 의해 커버링되고;
    상기 하우징은 프런트 범퍼의 하부를 커버링하는 범퍼커버의 내측에 위치하면서 차체와 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 액추에이터는 DC모터인 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
  5. 삭제
  6. 라디에이터 그릴의 후방에 위치해서 라디에이터 그릴을 개폐시키도록 회전 동작하는 그릴셔터;
    프런트 범퍼의 하부로 돌출되거나 언더커버로 밀착되게 회전 동작하는 범퍼립;
    제어기에 의해 동작이 제어되는 액추에이터; 및
    상기 액추에이터와 그릴셔터 및 범퍼립을 동시에 연결하는 것으로 액추에이터의 동력으로 그릴셔터와 범퍼립이 동시에 작동할 수 있게 동력을 전달하는 동력전달기구를 포함하고;
    상기 동력전달기구는 액추에이터와 연결된 웜기어;
    상기 웜기어와 치합된 웜휠기어;
    상기 웜휠기어와 치합된 감속기어;
    상기 감속기어와 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 제1감속기어휠 및 제2감속기어휠;
    상기 제1,2감속기어휠을 사이에 두고 서로 대향되게 설치된 그릴셔터휠 및 중간기어휠;
    상기 제1감속기어휠과 그릴셔터휠을 연결하는 제1체인벨트;
    상기 제2감속기어휠과 중간기어휠을 연결하는 제2체인벨트;
    상기 중간기어휠과 동심으로 연결되어서 함께 회전하는 중간기어; 및
    상기 중간기어와 치합되어서 반대방향으로 회전하는 역전기어를 포함하고;
    상기 그릴셔터휠에 그릴셔터의 일단이 결합되어서 함께 회전하고;
    상기 역전기어에 범퍼립의 일단이 결합되어서 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
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