KR101846719B1

KR101846719B1 - 차량의 공력성능 개선장치

Info

Publication number: KR101846719B1
Application number: KR1020160131044A
Authority: KR
Inventors: 윤진영; 김현경; 진건수; 이기홍; 차동은
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-09
Also published as: CN107914786A; DE102017203187A1; US20180099703A1; DE102017203187B4; US9937966B1; CN107914786B

Abstract

본 발명은 차량의 공력성능 개선장치에 관한 것으로, 차속에 연동해서 형상기억물질(10)의 외형적 부피가 커지거나 작아지도록 변형되고, 이때에 디플렉터(30)가 승하강 작동함에 따라 능동적으로 차량의 공력성능을 개선할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량의 공력성능 개선장치{APPARATUS FOR IMPROVING AERODYNAMIC CHARACTERISTICS OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 공력성능 개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차속에 연동해서 작동하는 차량의 공력성능 개선장치에 관한 기술이다.

차량의 차체는 주행시 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, 프런트 타이어의 전방에 위치하면서 하측으로 돌출된 디플렉터(에어스커트, 프런트 스포일러, 노즈 스포일러, 에어댐 등 다른 명칭으로도 불린다)를 이용하여 고속 주행시 언더바디로 유입되는 공기의 양을 줄임으로써 양력을 저감시키고 이를 통해 공력성능의 향상을 도모하는 기술이 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 10-2004-0014780호

본 발명은, 차속에 연동해서 프런트 타이어의 전방 가림 양을 능동적으로 증감시킴에 따라 차량의 공력성능을 보다 효과적으로 개선할 수 있는 차량의 공력성능 개선장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 공력성능 개선장치는, 압력을 받으면 외형이 변하는 형상기억물질; 상기 형상기억물질과 연결되고 타이어의 전방에 위치하도록 설치된 디플렉터; 및 상기 형상기억물질로 공기를 공급 및 배출하는 호스를 구비하고 제어기에 의해 동작이 제어되는 공압 액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억물질과 차체 고정물을 연결하는 것으로 형상기억물질의 외형이 커지면 길이가 늘어나도록 가변되고 형상기억물질의 외형이 복원되면 늘어난 길이가 줄어들는 벨로우즈 타입 탄성부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억물질에 결합된 제1전자석; 및 상기 제1전자석과 마주 대하도록 차체 고정물에 결합된 제2전자석을 더 포함하고; 상기 제1,2전자석은 제어기에 의해서 전원부로부터의 전류공급이 제어되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억물질은 프런트 타이어의 전방측에 위치하면서 후방단을 제외한 나머지의 테두리가 차체 고정물에 연결되게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억물질은 공압 액추에이터를 통해서 공급받는 공기의 압력이 기준 값 이상이면 외형적 부피가 커지면서 기억된 형상으로 변형되고, 압력이 기준 값 이하로 낮아지면 형상이 복원되면서 차체 고정물에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간은 밀폐된 공간으로 형성되고; 상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간으로 공압 액추에이터에 의해 발생된 공기가 공급되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간은 밀폐된 공간으로 형성되고; 상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간으로 공기를 공급하는 공급호스 및 공기를 배출하는 배출호스가 공압 액추에이터와 연결되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간은 밀폐된 공간으로 형성되고; 상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간에 제1,2전자석이 위치하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 차속센서의 신호를 전달받아서 공압 액추에이터의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억물질은 외형이 커지도록 변형될 때에 전방쪽 단부가 뾰족한 쐐기모양으로 변형되면서 전방쪽 단부에서 후방쪽 단부까지 일정 곡률을 갖도록 변형되는 것을 특징으로 한다.

상기 디플렉터는 형상기억물질의 후방단에 수직한 형태로 결합되면서 형상기억물질의 형상 변형시 수직으로 승하강 작동하는 것을 특징으로 한다.

상기 차체 고정물은 프런트 타이어의 전방측에 위치하는 언더 커버 또는 프런트 휠 가드 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2전자석은 전원부로부터의 전류가 공급되면 서로 간에 인력이 작용하도록 서로 다른 극성을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2전자석은 차속이 기준차속 이하일 때 전류를 공급받아서 자석화되고 기준차속 이상일 때 전류의 공급이 차단됨에 따라 자성을 띠지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 형상기억물질은 연질의 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 차속에 연동해서 형상기억물질의 외형적 부피가 커지거나 작아지도록 변형되고, 이때에 디플렉터가 승하강 작동해서 프런트 타이어의 전방 가림 양을 능동적으로 증감시킴에 따라 차량의 공력성능을 보다 효과적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공력성능 개선장치가 적용된 차량의 정면도,
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도로서 공력성능 개선장치의 작동 전 상태의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 공력성능 개선장치의 작동 후 상태 도면,
도 4는 본 발명에 따른 공력성능 개선장치의 작동 전 상태를 도시한 측면도와 정면도의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 공력성능 개선장치의 작동 후 상태를 도시한 측면도와 정면도의 사시도이다.

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 타이어(1)의 전방측에 위치하면서 후방단을 제외한 나머지의 테두리가 차체 고정물(2)에 연결되게 설치된 것으로, 기준 값 이상으로 압력을 받으면 외형적 부피가 커지면서 기억된 형상으로 변형되고, 압력이 기준 값 이하로 낮아지면 형상이 복원되면서 차체 고정물(2)에 밀착되는 형상기억물질(10); 상기 형상기억물질(10)의 후방단과 차체 고정물(2)을 연결해서 형상기억물질(10)과 차체 고정물(2)사이에 밀폐된 공간(3)을 형성하는 것으로, 형상기억물질(10)이 외형적 부피가 커지도록 변형되면 길이가 늘어나도록 가변되고, 형상기억물질(10)이 차체 고정물(2)에 밀착되도록 복원되면 늘어난 길이가 줄어들도록 복원되는 벨로우즈 타입 탄성부재(20); 상기 형상기억물질(10)의 후방단에 상단이 결합되고 하단이 하측으로 돌출된 디플렉터(30); 및 상기 형상기억물질(10)과 차체 고정물(2)사이의 공간(3)으로 공기를 공급하는 공급호스(41) 및 공기를 배출하는 배출호스(42)를 구비한 것으로, 제어기(50)에 의해 동작이 제어되는 공압 액추에이터(40);를 포함한다.

상기 차체 고정물(2)은 프런트 타이어(1)의 전방측에 위치하는 언더 커버 또는 프런트 휠 가드 중 어느 하나인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 언더 커버는 프런트 범퍼(4)에 연결되게 구성되고, 상기 프런트 휠 가드는 휠 하우징에 결합되는 구조를 갖는다.

상기 형상기억물질(10)은 연질의 플라스틱 즉 형상기억 플라스틱(SMP, Shape Memory Polymer)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 형상기억물질(10)은 외형적 부피가 커지도록 변형될 때에 전방쪽 단부가 뾰족한 쐐기모양이 되도록 변형되면서 전방쪽 단부에서 후방쪽 단부까지 일정 곡률을 갖도록 변형되는 바, 이를 통해 공기의 흐름을 원활히 할 수 있게 된다.

상기 형상기억물질(10)과 차체 고정물(2)사이의 공간(3)은 탄성부재(20)의 존재 유무와 상관없이 후방쪽으로만 외부와 연결되도록 개구된 구조가 될 수 있다.

하지만, 공압 액추에이터(40)의 작동시 공간(3)속의 공기가 배출호스(42)를 통해 용이하게 배출되도록 하고, 이를 통해 형상기억물질(10)이 차체 고정물(2)에 밀착되도록 복원될 때에 보다 신속하게 복원될 수 있도록 하기 위해서 상기 공간(3)은 탄성부재(20)에 의해서 밀폐된 공간이 되는 것이 보다 바람직할 것이다.

상기 탄성부재(20)는 공간(3)을 밀폐시킬 수 있는 크기로 형성되면서 순차적으로 접힘이 가능한 벨로우즈 타입 스프링부재인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 디플렉터(30)는 형상기억물질(10)의 후방단에 수직한 형태로 결합되면서 형상기억물질(10)의 형상 변형시 수직으로 승하강 작동하는 구조를 갖는다.

즉, 차속에 연동해서 프런트 타이어(1)의 전방 가림 양을 능동적으로 증감시킴에 따라 차량의 공력성능을 보다 효과적으로 개선할 수 있도록 하기 위해서는 디플렉터(30)가 수직으로 승하강 동작하는 것이 바람직한 것이다.

본 발명은, 상기 형상기억물질(10)의 후방단에 결합된 제1전자석(60), 및 상기 제1전자석(60)과 마주 대하도록 차체 고정물(2)에 결합된 제2전자석(70)을 더 포함하며, 상기 제1,2전자석(60,70)은 제어기(50)에 의해서 전원부(80)로부터의 전류공급이 제어되게 구성된다.

상기 제어기(50)의 제어를 통해 제1,2전자석(60,70)으로 공급되는 전류의 세기를 조절할 수 있으며, 이를 통해 제1,2전자석(60,70)의 자석의 세기를 조절할 수 있다.

상기 제1,2전자석(60,70)은 전원부(80)로부터의 전류가 공급되면 서로 간에 인력이 작용하도록 서로 다른 극성을 갖게 되는 바, 즉 제1전자석(60)이 S극이 되면 제2전자석(70)은 N극이 되고, 반대로 제1전자석(60)이 N극이 되면 제2전자석(70)은 S극이 된다.

상기 제1,2전자석(60,70)은 차속이 기준차속(일예로 60km/h를 기준차속으로 한다)이하일 때 제어기(50)의 제어를 통해 전원부(80)로부터 전류를 공급받아서 자석화되고, 기준차속 이상일 때 전류의 공급이 차단됨에 따라 자성을 띠지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기(50)는 차속센서(90)의 신호를 전달받아서 공압 액추에이터(40)의 동작을 제어하게 되는 바, 이를 통해 형상기억물질(10) 및 디플렉터(30)는 차속에 연동해서 능동적으로 작동하는 액티브 기능을 갖출 수 있게 된다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

도 2는 차속이 기준차속(60km/h) 이하인 상태로, 이때 제1,2전자석(60,70)은 제어기(50)의 제어를 통해 전원부(80)로부터 전류를 공급받아서 자석화된 상태이고, 서로 간에 인력이 작용함에 따라 제1,2전자석(60,70)은 서로 결합된 상태를 유지하고 있게 된다.

또한, 차속이 기준차속(60km/h) 이하일 때에는 공압 액추에이터(40)가 작동하지 않게 됨으로써, 형상기억물질(10)은 차체 고정물(2)의 아래쪽에 밀착된 상태를 유지하고 있게 된다.

차속이 증가함에 따라 기준차속 이상이 되면, 이때 제1,2전자석(60,70)은 제어기(50)의 제어에 의해 전원부(80)로부터의 전류공급이 차단됨에 따라 자성을 잃게 된다.

또한, 기준차속 이상이 될 때에 제어기(50)의 제어에 의해서 공압 액추에이터(40)가 동작하고, 공압 액추에이터(40)의 동작에 의해서 공급호스(41)를 통해 형상기억물질(10)과 차체 고정물(2)사이의 공간(3)으로 공기가 공급된다.

상기 공간(3)으로 공기가 공급됨에 따라 형상기억물질(10)은 압력을 받게 되는 바, 형상기억물질(10)이 받는 압력이 기준 값(압력)을 초과하게 되면 이때부터 형상기억물질(10)은 외형적 부피가 커지면서 기억된 형상으로 변형되고 최종적으로 도 3과 같이 된다.

형상기억물질(10)의 외형적 부피가 커지면 형상기억물질(10)에 결합된 디플렉터(30)는 수직방향으로 하강 작동해서 프런트 타이어(1)의 가림 양을 더욱 증가시키게 되는 바, 이를 통해 고속 주행시 차량의 언더바디로 유입되는 공기량을 크게 줄일 수 있게 됨에 따라 양력을 저감시킬 수 있게 되고, 더 나아가 차량의 공력성능을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 도 3의 상태에서 치속이 다시 기준차속 이하로 변경되면, 제1,2전자석(60,70)은 제어기(50)의 제어에 의해서 다시 자석화되어서 서로 간에 인력이 작용하게 되고, 또한 공압 액추에이터(40)의 동작에 의해서 형상기억물질(10)과 차체 고정물(2)사이의 공간(3)속에 존재하는 공기는 배출호스(42)를 통해 외부로 배출된다.

상기 공간(3)속의 공기가 배출호스(42)를 통해서 외부로 배출되면, 형상기억물질(10)이 받는 압력은 점차 낮아져서 기준 값 이하가 되고, 이때부터 형상기억물질(10)은 커졌던 외형적 부피가 다시 작아지도록 복원되면서 최종적으로 도 2와 같이 차체 고정물에(2)의 아래쪽에 밀착된 상태가 되며, 이때 제1,2전자석(60,70)의 결합에 의해서 차체 고정물에(2)의 아래쪽에 밀착된 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

형상기억물질(10)이 외형적 부피가 작아지도록 복원될 때에 형상기억물질(10)에 결합된 디플렉터(30)는 수직방향으로 상승 작동을 하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 차속에 연동해서 형상기억물질(10)의 외형적 부피가 커지거나 작아지도록 변형되고, 이때에 디플렉터(30)가 승하강 작동해서 프런트 타이어(1)의 전방 가림 양을 능동적으로 증감시키는 구성으로, 이를 통해 차량의 공력성능을 보다 효과적으로 개선할 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.

1 - 프런트 타이어 2 - 차체 고정물
3 - 형상기억물질과 차체 고정물사이의 공간
10 - 형상기억물질 20 - 탄성부재
30 - 디플렉터 40 - 공압 액추에이터
50 - 제어기 60 - 제1전자석
70 - 제2전자석 80 - 전원부
90 - 차속센서

Claims

압력을 받으면 외형이 변하는 형상기억물질;
상기 형상기억물질과 연결되고 타이어의 전방에 위치하도록 설치된 디플렉터;
상기 형상기억물질로 공기를 공급 및 배출하는 호스를 구비하고 제어기에 의해 동작이 제어되는 공압 액추에이터; 및
상기 형상기억물질과 차체 고정물을 연결하는 것으로 형상기억물질의 외형이 커지면 길이가 늘어나도록 가변되고 형상기억물질의 외형이 복원되면 늘어난 길이가 줄어들는 벨로우즈 타입 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 형상기억물질에 결합된 제1전자석; 및
상기 제1전자석과 마주 대하도록 차체 고정물에 결합된 제2전자석을 더 포함하고;
상기 제1,2전자석은 제어기에 의해서 전원부로부터의 전류공급이 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 형상기억물질은 프런트 타이어의 전방측에 위치하면서 후방단을 제외한 나머지의 테두리가 차체 고정물에 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 형상기억물질은 공압 액추에이터를 통해서 공급받는 공기의 압력이 기준 값 이상이면 외형적 부피가 커지면서 기억된 형상으로 변형되고, 압력이 기준 값 이하로 낮아지면 형상이 복원되면서 차체 고정물에 밀착되는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간은 밀폐된 공간으로 형성되고;
상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간으로 공압 액추에이터에 의해 발생된 공기가 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간은 밀폐된 공간으로 형성되고;
상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간으로 공기를 공급하는 공급호스 및 공기를 배출하는 배출호스가 공압 액추에이터와 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 3에 있어서,
상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간은 밀폐된 공간으로 형성되고;
상기 벨로우즈 타입 탄성부재의 내부공간에 제1,2전자석이 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는 차속센서의 신호를 전달받아서 공압 액추에이터의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 형상기억물질은 외형이 커지도록 변형될 때에 전방쪽 단부가 뾰족한 쐐기모양으로 변형되면서 전방쪽 단부에서 후방쪽 단부까지 일정 곡률을 갖도록 변형되는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 디플렉터는 형상기억물질의 후방단에 수직한 형태로 결합되면서 형상기억물질의 형상 변형시 수직으로 승하강 작동하는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 차체 고정물은 프런트 타이어의 전방측에 위치하는 언더 커버 또는 프런트 휠 가드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1,2전자석은 전원부로부터의 전류가 공급되면 서로 간에 인력이 작용하도록 서로 다른 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1,2전자석은 차속이 기준차속 이하일 때 전류를 공급받아서 자석화되고 기준차속 이상일 때 전류의 공급이 차단됨에 따라 자성을 띠지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.
청구항 1에 있어서,
상기 형상기억물질은 연질의 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 공력성능 개선장치.