KR20080055137A - Rear spoiler for automobile - Google Patents

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KR20080055137A
KR20080055137A KR1020060128086A KR20060128086A KR20080055137A KR 20080055137 A KR20080055137 A KR 20080055137A KR 1020060128086 A KR1020060128086 A KR 1020060128086A KR 20060128086 A KR20060128086 A KR 20060128086A KR 20080055137 A KR20080055137 A KR 20080055137A
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김태윤
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현대자동차주식회사
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Abstract

A rear spoiler for a vehicle is provided to reduce fuel consumption and to secure stability by completely separating flow of a rear part of the vehicle using composite jet and flowing along the rear surface of the vehicle. A rear spoiler(100) for a vehicle comprises a synthetic jet(10), a piezoelectric actuator(20), a power regulating unit(30), and an ECU(40). The synthetic jet is installed in the rear spoiler, and ejects composite jet to a rear part of the rear spoiler through an air flow hole(12) formed on a surface of the rear spoiler. The composite jet is generated by a vibrating plate(13). The piezoelectric actuator transmits vibration to the vibrating plate by using power supplied from a battery. The power regulating unit regulates vibration characteristic of the piezoelectric actuator and controls number of vibration and amplitude of vibration of the vibrating plate. The vibration characteristic of the piezoelectric actuator is actively controlled by the ECU in accordance with speed of the vehicle.

Description

자동차용 리어 스포일러{Rear spoiler for automobile}Rear spoiler for automobiles

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 리어 스포일러의 개략적인 작동을 나타내는 구성도,1 is a configuration diagram showing a schematic operation of a rear spoiler for an automobile according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 리어 스포일러의 합성 제트 발생장치에 의해 제어된 경우의 양력 곡선이다. 2 is a lift curve in the case of being controlled by the synthetic jet generator of the vehicle rear spoiler according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 합성 제트 발생장치 11 : 실린더부재10 synthetic jet generator 11 cylinder member

12 : 공기유동홀 13 : 진동판12 air flow hole 13 diaphragm

20 : 압전액츄에이터 30 : 전원조절장치20: piezo actuator 30: power control device

40 : ECU40: ECU

본 발명은 자동차용 리어 스포일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스포일러 끝단에 합성 제트 발생장치(synthetic jet)를 설치하여 스포일러 끝단에서 박 리되는 유동에 에너지를 추가하여 후류의 와류를 제어하는 자동차용 리어 스포일러에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle rear spoiler, and more particularly, to install a synthetic jet at the spoiler end to control the vortex of the wake by adding energy to the flow separated from the spoiler end. It's about a spoiler.

일반적으로, 자동차의 주행속도가 빨라지면 차체에 생기는 공기 저항도 무시할 수 없으며, 일정 속도(100㎞/h) 이상에서는 양력도 발생하기 시작하고, 옆바람을 받으면 공기의 힘에 의한 요잉(yawing)도 생겨 바람 때문에 차량의 진로가 빗나가게 되기도 한다.In general, when the driving speed of the car increases, the air resistance generated in the body cannot be ignored, and lift is also generated at a certain speed (100 km / h) or more, and yawing caused by the force of air when the side wind is received. Wind can cause the vehicle to miss course.

이와 같은 공기 저항은 자동차의 동안정성에 영향을 주며, 특히 후륜의 양력은 연비에 악영향을 미치게 된다. This air resistance affects the quality of the vehicle while the rear wheel lift, in particular, adversely affects the fuel economy.

상기와 같은 공기의 저항을 줄이기 위해 자동차의 형상을 변화시키거나 여러 가지 장치를 설치하게 되는데, 이 중에 양력을 줄이기 위한 리어 스포일러에 대해 살펴보면, 보통 차량의 트렁크 리드의 끝부분에 설치되며, 그 단면은 비행기 날개의 단면의 역형상으로 설계되어, 공기의 흐름이 리어 스포일러 상부에서는 동일하게 흐르고 하부에서는 빠르게 흐르므로, 유체역학적으로 유속이 빠른 하부에서 압력이 낮아지게 되어 결과적으로 양력에 대항하는 저항력이 발생되는 한편, 차량의 후미에 형성되는 진공 부분을 감소시켜 차량의 접지 성능을 향상시키고 안정성을 유지시키게 된다.In order to reduce the resistance of the air as described above to change the shape of the vehicle or to install a variety of devices, of which the rear spoiler to reduce the lift, usually installed on the end of the trunk lid of the vehicle, the cross section Is designed in the reverse shape of the cross section of the airplane wing, so that the air flows equally in the upper part of the rear spoiler and rapidly in the lower part, so the pressure is lowered at the lower part of the hydrodynamically high velocity, resulting in a resistance against lift. On the other hand, the vacuum portion formed at the rear of the vehicle is reduced to improve the grounding performance of the vehicle and maintain stability.

상기 리어 스포일러는 통상 일정한 경사각으로 고정 설치되나, 최근에는 차속에 따라 경사각 변화로 다운포스(down force)의 크기를 조절하는 가변 리어 스포일러 및 플랩을 부착하여 저속에서도 좋은 성능을 보이는 리어 스포일러에 대한 기술도 공지되어 있다.  The rear spoiler is generally fixedly installed at a constant inclination angle, but recently, a technology for a rear spoiler which shows a good performance even at low speed by attaching a variable rear spoiler and a flap that adjusts the size of the downforce by changing the inclination angle according to the vehicle speed. It is also known.

이러한 리어 스포일러가 개발되는 이유는 리어 스포일러의 경사각을 증가시킬수록 상기 다운포스는 증가하지만, 어느 한계 각도에 이르면 더 이상 다운포스가 증가되지 않고 오히려 공기에 대한 저항이 커져서 자동차의 주행을 방해하게 되는 문제점이 있다. The reason why such a rear spoiler is developed is that the downforce increases as the inclination angle of the rear spoiler increases, but when a certain limit angle is reached, the downforce does not increase any more, but the resistance to air increases, which hinders driving of the car. There is a problem.

또한, 플랩을 부착한 리어 스포일러는 플랩을 조절하기 위한 시스템의 중량 증가에 의한 손실이 발생하는 문제점이 있다. In addition, the rear spoiler attached to the flap has a problem that a loss due to the weight increase of the system for adjusting the flap occurs.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 스포일러 끝단에 합성 제트 발생장치(synthetic jet)를 설치하여 스포일러 끝단에서 박리되는 유동에 에너지를 추가하여 후류의 와류를 제어하되, 자동차의 속도에 따라 인가되는 전원을 조절하여 상기 합성 제트 발생장치의 진동판에서 발생하는 진동수를 조절함으로써, 후류의 와류에 공급하는 에너지량을 조절하여 공력 특성 및 소음을 제어할 수 있는 자동차용 리어 스포일러를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was invented to solve the above problems, by installing a synthetic jet at the spoiler end to control the vortex of the wake by adding energy to the flow separated from the spoiler end, By adjusting the power applied according to the speed of the vehicle to adjust the frequency generated from the diaphragm of the synthetic jet generator, by adjusting the amount of energy supplied to the vortex of the wake, the rear spoiler for automobile can control the aerodynamic characteristics and noise The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자동차용 리어 스포일러에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicle rear spoiler,

상기 리어 스포일러(100)의 내측에 설치되어 진동판(13)의 진동에 의한 합성 제트를 그 리어 스포일러(100) 표면에 형성된 공기유동홀(12)을 통해 리어 스포일 러(100)의 후방으로 분사하기 위한 합성 제트 발생장치(10)와;It is installed inside the rear spoiler 100 to spray the composite jet by the vibration of the diaphragm 13 to the rear of the rear spoiler 100 through the air flow hole 12 formed on the surface of the rear spoiler 100. Synthetic jet generator 10 for;

자동차의 배터리를 통해 전원이 공급되고, 그 공급된 전원을 통해 작동하여 상기 진동판(13)에 진동을 주는 압전액츄에이터(20)와;A piezoelectric actuator 20 that is supplied with power through a battery of the vehicle and operates through the supplied power to vibrate the diaphragm 13;

상기 압전액츄에이터(20)의 진동 특성을 조절하여 진동판(13)의 진동수, 진동폭을 제어하도록 전원을 조절하는 전원조절장치(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a power control device 30 for adjusting the power to control the vibration characteristics of the piezoelectric actuator 20, the vibration frequency, the vibration width of the piezoelectric actuator (20).

바람직한 구현예로서, 상기 압전액츄에이터(20)의 진동 특성은 자동차의 속도에 따라 ECU(40)에서 능동 제어되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the vibration characteristics of the piezoelectric actuator 20 is characterized in that it is actively controlled in the ECU 40 in accordance with the speed of the vehicle.

상기 진동판(13)은 다이아프램(diaphragm)인 것을 특징으로 한다.The diaphragm 13 is characterized in that the diaphragm (diaphragm).

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 리어 스포일러의 개략적인 작동을 나타내는 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 리어 스포일러의 합성 제트 발생장치에 의해 제어된 경우의 양력 곡선이다. 1 is a block diagram showing a schematic operation of a rear spoiler for a vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a lift curve in the case of being controlled by the synthetic jet generator of the rear spoiler for a vehicle according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 자동차의 리어 스포일러(100) 끝단의 내측에는 전원에 반응하는 진동판(13)에 의해 주기적으로 가진된 유동이 챔버 내에서 외부로 유입 및 배출이 반복적으로 발생되도록 하여 공진되면서 큰 에너지를 외부로 공급하는 합성 제트 발생장치(sinthetic jet)(10)가 설치되어 있는바, 상기 합성 제트 발생장치(10)는, 공기가 유입 및 배출되는 공기유동홀(12)이 중앙부에 관통되어 있으며, 상기 공기유동홀(12)에 대응하는 방향에 진동 가능한 다이아프램(diaphragm) 으로 이루어진 진동판(13)이 장착된 챔버 형태를 이루는 실린더부재(11)를 포함하여 이루어져 있다. As shown in FIG. 1, the inside of the end of the rear spoiler 100 of the vehicle resonates by periodically inducing and discharging the flow generated periodically by the diaphragm 13 in response to the power source to the outside in the chamber. Synthetic jet generator 10 for supplying a large amount of energy to the outside is provided, the synthetic jet generator 10, the air flow hole 12 through which air is introduced and discharged 12 It comprises a cylinder member 11 which is penetrated and forms a chamber shape in which the diaphragm 13 made of a diaphragm vibrable in a direction corresponding to the air flow hole 12 is mounted.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자동차용 리어 스포일러(100)는 그 리어 스포일러(100)에 형성된 홀(110)과 그 공기유동홀(12)이 일치되도록 장착된 상태에서 자동차의 배터리를 통해 전원이 공급되고, 그 공급된 전원을 통해 작동하여 상기 진동판(13)에 진동을 주는 압전액츄에이터(20)가 그 리어 스포일러(100) 내측의 소정 위치에 구비되어 있다.The rear spoiler 100 for a vehicle according to the present invention configured as described above is powered through a battery of a vehicle in a state in which a hole 110 formed in the rear spoiler 100 and the air flow hole 12 are mounted to match. A piezoelectric actuator 20 is provided at a predetermined position inside the rear spoiler 100 that is supplied and operates through the supplied power to vibrate the diaphragm 13.

즉, 상기 진동판(13)이 주기적으로 진동하여 공기가 반복적으로 유입 및 배출되는바, 상기 진동판(13)에 의해 반복적으로 분사되는 공기, 즉 합성 제트는 주변의 유동을 공진시켜서 강한 운동 에너지를 리어 스포일러(100) 외부로 공급하여 상기 유동이 그 표면을 따라 흐르게 유도한다.That is, the diaphragm 13 vibrates periodically and air is repeatedly introduced and discharged, and the air repeatedly injected by the diaphragm 13, that is, the synthetic jet, resonates the surrounding flow to generate strong kinetic energy. It is supplied to the outside of the spoiler 100 to induce the flow to flow along its surface.

이에, 자동차의 리어 글래스의 표면으로 유동이 휘지 않고 바로 박리될 수 있도록 하며, 이는 리어 스포일러(100)를 연장한 것과 동일한 효과를 보이게 된다. Thus, the flow can be directly peeled off the surface of the rear glass of the vehicle, which is the same effect as extending the rear spoiler (100).

이때, 상기 압전액츄에이터(20)의 진동 특성을 조절하여 진동판(13)의 진동수, 진동폭을 제어하도록 전원을 조절하는 전원조절장치(30)가 압전액츄에이터(20)와 연결되어 있다.At this time, the power control device 30 for controlling the power to control the vibration characteristics of the piezoelectric actuator 20, the frequency and the amplitude of the vibration plate 13 is connected to the piezoelectric actuator 20.

여기서, 상기 압전액츄에이터(20)의 진동 특성에 대한 ECU(40)의 제어는 자동차의 속도에 따라 능동 제어된다.Here, the control of the ECU 40 for the vibration characteristics of the piezoelectric actuator 20 is actively controlled according to the speed of the vehicle.

이는 자동차의 속도에 따라 리어 스포일러(100)의 후방에서 발생하는 와류의 크기에 차이가 있는바, 그 와류 크기에 따라 효율적으로 합성 제트를 분사하여 리 어 스포일러(100) 끝단에서 와류되는 유동을 완전히 박리할 수 있도록 하기 위함이다. This is because there is a difference in the size of the vortex generated in the rear of the rear spoiler 100 according to the speed of the car, the synthetic jet is efficiently injected in accordance with the vortex size to completely eliminate the flow of the vortex at the end of the rear spoiler 100 This is to allow peeling.

이에 따라 리어 스포일러(100) 주위를 흐르는 공기는 와류가 발생하지 않고 부드럽게 흐르게 된다. Accordingly, air flowing around the rear spoiler 100 flows smoothly without vortex generation.

한편, 도 2는 상기 합성 제트 발생장치(10)에 의해 유동이 제어된 경우 양력이 약 20% 이상 향상됨을 나타내고 있으며, 리어 스포일러(100)의 각도가 약 16°에서 가장 효율이 우수함을 알 수 있다.On the other hand, Figure 2 shows that the lift is improved by about 20% or more when the flow is controlled by the synthetic jet generator 10, it can be seen that the most efficient at the angle of the rear spoiler 100 is about 16 ° have.

따라서, 상기 리어 스포일러(100)는 음(-)의 양력을 발생시켜 차량의 동안정성 확보 및 유도 항력(induced drag)의 감소 효과를 도모하게 되는 것이다. Accordingly, the rear spoiler 100 generates negative lift force to secure the qualitative stability of the vehicle and reduce the induced drag.

이와 같이, 합성 제트 발생장치(10)를 이용하여 리어 스포일러(100) 후방의 공기역학적인 형상을 변경시킴으로써, 자동차의 후방을 따라 흐르는 유동이 합성 제트의 영향으로 완전히 박리되어 자동차의 후면을 따라 부드럽게 흐르게 되고, 이에 따라 압력차에 의한 항력이 크게 감소된다.As such, by changing the aerodynamic shape behind the rear spoiler 100 using the synthetic jet generator 10, the flow flowing along the rear of the vehicle is completely peeled off under the influence of the synthetic jet and smoothed along the rear of the vehicle. As a result, the drag caused by the pressure difference is greatly reduced.

또한, 상기 리어 스포일러(100)의 디자인 자유도 증가 및 길이가 긴 리어 스포일러(100)의 부착 없이도 항력 및 양력을 제어할 수 있어 원가를 절감할 수 있게 된다. In addition, the drag and lift can be controlled without increasing the design freedom of the rear spoiler 100 and the attachment of the long rear spoiler 100, thereby reducing the cost.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 리어 스포일러에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.As seen above, the vehicle rear spoiler according to the present invention has the following effects.

1. 리어 스포일러 끝단에서 발생하는 유동 박리를 차속 변화에 따라 능동 제어할 수 있어 연비 향상 및 동안정성 확보를 도모하며, 그로 인한 상품성 향상에 기여할 수 있다. 1. It can actively control the flow separation occurring at the end of the rear spoiler according to the change of the vehicle speed, thereby improving fuel economy and securing high quality, thereby contributing to the improvement of product quality.

2. 전동 구동장치를 이용한 압축공기방식이 아니고, 배터리에서 생성되는 전압을 이용하기 때문에 별도의 전원장치를 추가하지 않고 효과적으로 유동장 특성을 제어할 수 있다. 2. It is not compressed air method using electric driving device, and it uses voltage generated from battery, so it is possible to effectively control the flow field characteristics without adding a separate power supply.

3. 유동 제어가 필요한 다른 시스템(루프 끝단 형상 및 썬루프, A필라, C필라 등)으로 수평 전개가 가능하다. 3. Horizontal deployment is possible with other systems that require flow control (loop end shape and sunroof, A-pillar, C-pillar, etc.).

4. 리어 스포일러의 길이가 리어 글래스와 안테나 간섭을 유발하는 차종과 같은 경우, 짧은 스포일러로도 유동제어 가능하므로 설계 변경 없이 원가 절감 가능하다.4. If the length of the rear spoiler is the same as the model causing the rear glass and antenna interference, the flow can be controlled even with a short spoiler, so the cost can be reduced without design change.

5. 루프 끝단 형상 및 스포일러 형상 디자인 자유도 증가로 상품성 향상을 도모할 수 있다. 5. Increased degree of freedom in design of the loop tip and spoiler shapes can improve the merchandise.

Claims (3)

자동차용 리어 스포일러에 있어서,In the car rear spoiler, 상기 리어 스포일러(100)의 내측에 설치되어 진동판(13)의 진동에 의한 합성 제트를 그 리어 스포일러(100) 표면에 형성된 공기유동홀(12)을 통해 리어 스포일러(100)의 후방으로 분사하기 위한 합성 제트 발생장치(10)와;Is installed inside the rear spoiler 100 for spraying the synthetic jet by the vibration of the diaphragm 13 to the rear of the rear spoiler 100 through the air flow hole 12 formed on the surface of the rear spoiler 100. A synthetic jet generator 10; 자동차의 배터리를 통해 전원이 공급되고, 그 공급된 전원을 통해 작동하여 상기 진동판(13)에 진동을 주는 압전액츄에이터(20)와;A piezoelectric actuator 20 that is supplied with power through a battery of the vehicle and operates through the supplied power to vibrate the diaphragm 13; 상기 압전액츄에이터(20)의 진동 특성을 조절하여 진동판(13)의 진동수, 진동폭을 제어하도록 전원을 조절하는 전원조절장치(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 리어 스포일러.Vehicle spoiler, characterized in that it comprises a power control device 30 for adjusting the power to control the vibration characteristics of the piezoelectric actuator 20, the vibration width of the piezoelectric actuator (20). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압전액츄에이터(20)의 진동 특성은 자동차의 속도에 따라 ECU(40)에서 능동 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차용 리어 스포일러.Vibration characteristics of the piezoelectric actuator 20 is a vehicle rear spoiler, characterized in that actively controlled in the ECU (40) according to the speed of the vehicle. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진동판(13)은 다이아프램(diaphragm)인 것을 특징으로 하는 자동차용 리어 스포일러.The diaphragm 13 is a vehicle rear spoiler, characterized in that the diaphragm (diaphragm).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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