KR200434055Y1 - 지표 운행체에 장착된 플랩이 있는 스포일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지표운행체(GROUND VEHICLE)에 플랩이 있는 스포일러(SPOILER)를 적용함으로써 하방력(DOWN FORCE), 항력(DRAG) 등과 같은 공기역학적 힘(AERODYNAMIC FORCE) 등을 효율적으로 조절할 수 있도록 고안한 지표운행체에 장착된 플랩이 있는 스포일러에 관한 것이다. 좀 더 자세히 설명하면 본 고안에 따른 스포일러(SPOILER)가 장착된 지표운행체는 주행 중에 스포일러에 장착된 플랩(FLAP)을 적절하게 움직여 조절됨으로써 고속주행 시 공기역학적 항력을 감소시키고 하방력을 증가시켜 주행성능을 효율적으로 제어할 수 있도록 고안한 지표운행체에 장착된 플랩이 있는 스포일러에 관한 것이다.

지표운행체, 스포일러, 플랩, 하방력, 공기역학적 힘

Description

지표 운행체에 장착된 플랩이 있는 스포일러{SPOILER WITH FLAP OF GROUND VEHICLES}

도1은 본 고안에 따른 플랩(FLAP)이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체의 좌측면도를 나타낸 것이다.

도2는 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체의 정면도를 나타낸 것이다.

도3은 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러 내에 배설된 플랩 구동 메커니즘을 나타낸 것이다.

도4는 본 고안에 따른 실시 예로 승용차에 장착된 플랩이 있는 스포일러를 나타낸 것이다.

도5는 본 고안에 따른 실시 예로 승용차에 장착된 플랩이 있는 스포일러를 나타낸 것이다.

도면의 부호 설명

1 : 스포일러

2 : 플랩

3 : 스포일러 지지부

4 : 플랩의 변위

5 : 동력전달 메커니즘 구동모터

6 : 동력전달 와이어

7 : 와이어 링크

8 : 제 2 동력전달 와이어

9: 플랩 축

10: 스포일러와 지표운행체 표면 사이의 간격

11: 스포일러

12: 플랩

13: 스포일러

14: 플랩

본 고안은 지표운행체에 공기역학적 형상을 지닌 플랩이 있는 스포일러(SPOILER)를 적용함으로써 하방력(DOWN FORCE), 항력 등 공기역학적 힘(AERODYNAMIC FORCE)을 효율적으로 조절할 수 있도록 고안한 지표운행체에 장착할 수 있는 플랩이 있는 스포일러에 관한 것이다. 좀 더 자세히 설명하면 본 고안에 따른 공력체(AERODYNAMIC BODY)인 스포일러(SPOILER)가 장착된 지표운행체는 주행 중에 스포일러에 장착된 플랩(FLAP)을 적절하게 움직여 조절됨으로써 고속주행 시 공기역학적 항력을 감소시키고 하방력을 증가시켜 주행성능을 효율적으로 제어할 수 있도록 고안한 지표운행체에 장착되는 플랩이 있는 스포일러에 관한 것이다.

최근 지표운행체 차체에 수직으로 작용하는 하방력은 제동성능, 조향성능 등을 좋게 하며 이러한 힘의 크기는 측풍에 의한 밀림현상에 의한 불안정성의 완화에도 도움을 준다. 따라서 공기역학적 항력을 감소시키고, 하방력을 증가시켜 지표운행체의 주행성능 및 연비를 향상시키기 위한 장치들이 상품화되고 장착되어 판매되고 있다. 특히 화물 운송용이 아닌 승용 운행체의 경우 차의 후면부분(REAR)에 스포일러가 장착되어 하방력 및 공기역학적 항력을 조절하고 있으나 효율이 좋지 않아 단순히 장식용 정도의 역할을 수행하고 있는 실정이다. 이러한 지표운행체의 주행성능 및 연비를 향상시키기 위한 몇몇 장치 및 스포일러가 상품화 되어 판매되고 있으나, 하방력 및 공기역학적 항력 감소를 효율적으로 조절할 수 있는 지표운행체에 장착할 수 있는 플랩이 있는 스포일러는 상품화되어 있지 않는 실정이다.

본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러는 차의 후면에서 스포일러 자체만을 가지고 공기력을 조절하는 방식과 스포일러와 함께 그것에 붙어 있는 플랩을 이용하여 하방력 및 공기역학적 항력을 조절할 수 있어 종전의 스포일러에 비하여 아주 우수한 성능을 갖는다.

본 고안은 종래 있던 주행 및 제동 성능을 향상시키기 위한 장치인 스포일러를 개선하여 그 성능을 향상 시키고, 지표운행체의 주행 및 제동 성능을 향상시키기 위해 안출 된 것으로서 지표운행체의 동체 윗부분에 장착된 플랩이 있는 스포일러를 작동함으로써 실제 지표운행체의 지상주행시 공기역학적 항력의 감소 및 하방 력의 증가에 따른 타이어의 노면에 대한 지면 접지력 향상으로 연비효율 상승 및 기존 지표운행체의 주행성능을 보다 향상 시킬 수 있도록 고안된 지표운행체에 장착된 플랩이 있는 스포일러에 관한 것이다.

지표운행체에 공력체(AERODYNAMIC BODY) 형상인 플랩이 있는 스포일러를 적용하여 주행 및 제동성능을 높이기 위해서는 지표운행체가 지상 주행 시 지표운행체의 운행상태를 파악한 후 상황에 맞는 스포일러에 장착되어 있는 플랩의 변위각(DEFLECTION ANGLE)조절이 필요하다. 이를 위해 스포일러에 장착된 플랩의 변위각을 주행상태에 맞추어 수동이든 자동이든 조절함으로써 주행성능을 제어할 수 있어야 한다. 플랩을 조절 하는 방법에는 항공기에서 쓰이는 방법과 마찬 가지로 스포일러 내부에 플랩을 구동할 수 있는 동력전달 메커니즘을 장착하여 운행상태에 맞추어 플랩의 변위각(DEFLECTION ANGLE)을 조절 하는 방법이 있다.

따라서 본 고안은 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체에 플랩의 움직임을 구현하기 위해서는 스포일러 내부에 플랩을 구동시키는 동력전달 메커니즘을 배설하여야 하며 주행 시 지표운행체 주변의 유동 조건에 따른 최적의 변위각을 찾아야하는 기술적 과제를 갖고 있다. 이러한 기술적 과제는 플랩의 변위각(DEFLECTION ANGLE)에 따른 하방력 및 공기역학적 항력을 조사하고 지표운행체의 운행상태에 따른 공기역학적 상태에 대해 연구 조사 그리고 이것들을 지표운행체에 적용함으로써 해결할 수 있다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 고안은 지표운행체에 플랩이 있는 스포일러를 장착함으로써 플랩의 움직임을 통하여 효율적으로 하방력 및 공기역학적 항력을 조절할 수 있도록 고안한 플랩이 있는 스포일러에 관한 것으로 플랩의 움직임을 조절하는 메커니즘이 장착되는 스포일러부분, 동력전달 메커니즘에 연결되어 플랩의 움직임을 수행하는 메커니즘 부분 스포일러 뒷전의 플랩 또 스포일러를 지탱하는 구조물 등으로 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체의 좌 측면도를 나타낸 것이다. 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러는 플랩을 구동할 수 있는 동력전달 메커니즘이 배설되어 있는 스포일러 부분(1)과 동력전달 메커니즘에 의해 상하 움직임을 수행하는 플랩(2) 그리고 스포일러를 지탱하는 스포일러 지지대(3), 등으로 구성되어 있으며 플랩은 상하로 움직이며(4) 지표운행체 주위의 유동상태를 적절하게 조절함으로써 쾌적하고 안락한 최적의 주행상태를 만들어 준다. 스포일러 및 플랩은 고속 주행 시 지표운행체에 하방력(DOWN FORCE)을 주어 주행 및 제동 성능을 높이며, 또한 공기역학적인 항력을 효과적으로 줄이는 역할도 수행하기 위해 유선형으로 제작되고 지표운행체의 후류(WAKE)도 제어하는 역할도 수행한다. 이러한 플랩이 있는 스포일러는 그 재료의 특성이 가볍고 고속주행 시 공기력에 의해 구조물이 파괴되지 않도록 충분한 강성 및 유연성을 가지고 있어야 한다. 특히 봉고, 버스 등과 같은 직사각형 형상의 운행체는 뒷바퀴가 있는 후방부분이 불안정하여 고속주행시 뒷좌석 부분이 떨림 현상이 발생하는 단점이 있다. 따라서 본 고안에 따른 공력체 형상인 플랩이 있는 스포일러(SPOILER)를 장착하는 경우 뒷좌석의 떨림 현상을 방지하고 쾌적한 승차감을 유지할 수 있다. 또한 스포일러 뒷부분에 부착된 플랩(FLAP)은 변위각(DEFLECTION ANGLE)을 내림으로써 윈도우의 태양광선을 차단하는 차양막 역할을 수행하기도 한다. 이외에도 공력체 형상의 스포일러는 내부 공간과 윗면에 열 수 있는 문을 제작함으로써 짐을 옮길 수 있는 공간으로 활용할 수 있다.

도2는 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체의 정면도를 나타낸 것이다. 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러는 지표운행체의 윗부분에 장착되게 되는데, 이때의 스포일러의 시위길이(C)와 지표운행체 표면과 스포일러 사이의 간격(H) 비 H/C는 0.005에서 1.2까지의 범위를 갖는다. 여기서 스포일러의 시위길이(C)는 스포일러의 앞부분의 정중앙에서 뒷부분의 중앙부분을 연결한 직선을 의미하는 것으로 항공분야의 용어 정의와 마찬가지로 에어포일의 시위(CHORD)를의미하며, 지표운행체 표면과 스포일러 사이의 간격(H)은 지표운행체의 표면에서부터 스포일러의 시위까지의 높이를 의미한다. 또한 스포일러(1)의 스팬길이(가로길이)도 지표운행체의 폭에 따라 다양한 크기를 가지며, 스포일러를 지지하고 있는 지지대(3)의 크기나 형상은 유선형 형상으로 항공기 날개를 자른 단면형상인 에어포일 형태로 제작된다.

도3은 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체의 플랩을 구동시킬 수 있는 동력전달 메커니즘을 간략화 하여 나타낸 것이다. 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체는 플랩을 작동하기 위하여 스포일러 내부에 플랩을 구동시키는 구동 메커니즘을 배설하고, 지표운행체의 속도에 따른 최상의 주행성능 및 제동성능, 쾌적감, 조향성능 등을 느낄 수 있도록 최적의 플랩 변위각을 선택하여야 한다. 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체의 플랩을 구동시키는 구동 메커니즘은 스포일러 내부에 배설된 모터(5)의 구동에 따라 와이어(6)가 움직이고 이러한 움직임에 맞추어 와이어 링크(7)에서 와이어(6)의 움직임을 제2 와이어(8)를 통하여 플랩(2)으로 전달하게 되면 플랩(2)은 상하로 움직이게 되는 방법이다. 이것은 이미 실제로 항공기에 적용되어 사용중인 날개에 장착된 플랩을 구동시키는 방법과 동일한 방법으로 원운동을 축을 중심으로 상하운동으로 변경하는 일반적인 방법이다. 플랩 축(9)은 플랩이 축을 중심으로 정확한 상하 운동을 할 수 있게 한다. 이러한 동력전달 메커니즘은 다양한 지표운행체의 속도에 따른 공력 데이터(AERODYNAMIC DATA)를 풍동시험(WIND TUNNEL TEST) 또는 주행시험을 통하여 획득함으로써 탑승자가 가장 쾌적하고 안락한 플랩 변위각으로 자동 또는 수동으로 조절되어야 한다. 즉, 지표운행체의 운전자는 플랩이 있는 스포일러의 플랩의 변위각을 자동모드로 선택함으로써 지표운행체의 속도를 증속 또는 감속함에 따라 자동으로 플랩의 변위각이 이미 입력된 데이터에 의해 자동으로 조절되므로 주행 시에 안락하고 쾌적한 승차감을 느낄 수 있다. 또한 본 고안에 따른 스포일러에 부착되는 플랩의 형태 및 개수는 지표운행체 주위의 유동 특성에 따라 평면플랩(PLAIN FLAP), 스플릿 플랩(SPLIT FLAP), 잽플랩(ZAP FLAP), 파울러 플랩(FOWER FLAP), 슬롯플랩(SLOTTED FLAP), 이중 슬롯플랩 등 본 고안의 기술사상 범위 안에서 다양하게 선택할 수 있다.

도4는 본 고안에 따른 실시 예로 승용차에 장착된 플랩이 있는 스포일러를 나타낸 것이다. 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러는 자동차의 형태에 따라 설치 위치가 다르지만 제시된 도4와 같은 형태의 자동차는 자동차의 뒷부분에 스포일러(11)를 장착하고, 스포일러 뒷부분에 변위각(DEFLECTION ANGLE)을 갖고 움직임을 수행하는 플랩(12)을 장착한다. 그리고 스포일러 뒷부분에 부착된 플랩(FLAP)은 변 위각(DEFLECTION ANGLE)을 내림으로써 자동차 뒷부분의 윈도우의 태양광선을 차단하는 차양막 역할을 수행하기도 한다. 또한 자동차 윗면에 배설된 공력체 형상의 스포일러는 내부 공간과 윗면에 열 수 있는 문을 제작함으로써 짐을 옮길 수 있는 공간으로 활용할 수 있다.

도5는 본 고안에 따른 실시 예로 승용차에 장착된 플랩이 있는 스포일러를 나타낸 것이다. 도5와 같은 형태의 자동차는 자동차의 트렁크 부분에 스포일러를 장착할 수 없고 좌석이 있는 부분의 윗면에 스포일러(13)를 장착하고 스포일러 뒷부분에 변위각(DEFLECTION ANGLE)을 갖고 움직임을 수행하는 플랩(12)을 장착한다. 이러한 플랩은 상하로 움직여 지표운행체 주위의 유동상태를 적절하게 조절함으로써 쾌적하고 안락한 최적의 주행상태를 만들어 준다. 이외에도 자동차 뒷부분의 윈도우의 태양광선을 차단하는 차양막 뿐만 아니라 짐을 옮길 수 있는 공간으로 활용할 수 있다.

이상과 같이 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 고안은 한정되지 않으며, 본 고안의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

본 고안에 따른 지표운행체에 장착되는 플랩이 있는 스포일러는 플랩이 위 아래로 변위각(DEFLECTION ANGLE)을 갖고 상하 운동을 수행하므로 기존 스포일러와는 달리 플랩의 변위각에 따라 주행성능을 조절할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체는 스포일러뿐 만 아니라 플랩을 이용하여 능동적으로 지표운행체 주위의 유동상태를 조절함으로써, 지표운행체의 지상주행 시 플랩의 조절로 발생된 하방력을 바탕으로 한 높은 접지력으로 좀더 쾌적하고 안락한 주행감을 느끼면서 주행 할 수 있는 장점이 있다. 이외에도 본 고안에 따른 플랩이 있는 스포일러가 장착된 지표운행체는 플랩의 상하 운동으로 하방력 생성할 뿐만이 아니라 공기역학적 항력을 조절할 수 있으므로 현행 지표운행체와 비교하여 주행 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 플랩(FLAP)이 있는 스포일러(SPOILER)는 플랩을 구동할 수 있는 동력전달 메커니즘이 배설 되어 있는 스포일러 부분(1)과 동력전달 메커니즘에 의해 변위각(DEFLECTION ANGLE)을 갖고 상하 움직임을 수행하는 플랩(2), 그리고 스포일러를 지표운행체에 장착하고 지탱하는 스포일러 지지대(3) 등으로 구성되어 있으며, 플랩이 있는 스포일러는 지표운행체의 종류에 따라 스포일러의 시위(CHORD) 길이(C)와 지표운행체 표면과 스포일러 사이의 간격(H) 비(RATIO) H/C가 0.005에서 1.2까지의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 지표운행체에 장착되는 플랩이 있는 스포일러 장치.
2. 제 1항에 있어서

   스포일러 뒷부분에 부착된 플랩(FLAP)은 변위각(DEFLECTION ANGLE)을 내림으로써 자동차 뒷부분의 윈도우의 태양광선을 차단하는 차양막 역할을 수행하고, 스포일러는 스포일러 내부 공간과 스포일러 윗면에 열 수 있는 문을 제작함으로써 짐을 옮길 수 있는 공간으로 활용할 수 있는 것을 특징으로 하는 지표운행체에 장착되는 플랩이 있는 스포일러 장치.

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