KR20090100994A - 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

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KR20090100994A
KR20090100994A KR1020080026581A KR20080026581A KR20090100994A KR 20090100994 A KR20090100994 A KR 20090100994A KR 1020080026581 A KR1020080026581 A KR 1020080026581A KR 20080026581 A KR20080026581 A KR 20080026581A KR 20090100994 A KR20090100994 A KR 20090100994A
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김재용
박성욱
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한라공조주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 캐리어의 전면에 결합되는 에어덕트를 회전가능하도록 축고정시키고 에어덕트의 회전각도를 조절하기 위한 탄성수단을 결합시켜, 공기저항에 비례하여 에어덕트 유입구의 단면적을 유동적으로 변화시키는 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 프론트 엔드 모듈은, 상·하측 수평지지부 및 상기 상·하측 수평지지부를 연결하는 좌·우측 수직지지부로 이루어진 전면패널과, 상기 전면패널의 좌우측에 연장 형성되는 헤드램프 안착부로 이루어진 캐리어; 상기 전면패널의 후방에 장착되는 쿨링모듈(Cooling module); 상기 전면패널의 전면에 차량의 전방으로 돌출되도록 장착되어 상기 쿨링모듈로 유입되는 공기를 가이드하는 에어덕트(Air duct); 및 상기 전면패널의 전면에 장착되는 범퍼빔 및 범퍼; 를 포함하여 구성되는 차량의 프론트 엔드 모듈에 있어서, 상기 에어덕트는 차량의 주행으로 인한 풍압이 증가함에 따라 에어덕트 전단부 사이의 거리가 감소되도록 결합되며, 상기 에어덕트 전단부 사이의 거리가 감소할수록 탄성력이 증가되게 탄성수단이 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 인해 차량의 저속 운행 시에는 에어덕트 유입구의 단면적이 증가하여 외부공기의 유입이 원활해지고, 고속 운행 시에는 공기저항에 의해 에어덕트 유입구의 단면적이 감소하여 열교환기에 의한 공기저항을 감소시켜 차량의 연비를 향상시키는 효과가 있다.
아울러 에어덕트의 회전각도를 조절하기 위한 별도의 기계적인 구동부가 필요치 않고 간단한 탄성수단만으로 구현 가능하여 생산비가 감소하는 효과가 있다.
프론트 엔드 모듈, 에어덕트, 회전, 탄성, 댐퍼

Description

프론트 엔드 모듈 {Front End Module}
본 발명은 차량의 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 캐리어의 전면에 결합되는 에어덕트를 회전가능하도록 축고정시키고 에어덕트의 회전각도를 조절하기 위한 탄성수단을 결합시켜, 공기저항에 비례하여 에어덕트 유입구의 단면적을 유동적으로 변화시키는 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
최근 자동차 개발은 부품과 공정의 수를 감소하여 생산성을 향상시킬 수 있는 방안들이 연구되어지고 있다.
이러한 최근의 자동차 개발에 있어서 생산성을 향상시키기 위한 방안 중 다수의 부품을 각각 조립하여 집합체를 형성시켜 조립라인에서 조립하는 즉, 모듈화 하는 기술이 제안되고 있는데, 그 중 대표적인 예로써 쿨링모듈과 헤드램프 및 범퍼빔을 포함한 범퍼를 조립하여 모듈화 한 프론트 엔드 모듈을 들 수 있다.
도 1은 종래의 프론트 엔드 모듈을 나타낸 도면으로서, 프론트 엔드 모듈의 중심이 되는 캐리어(110)는 상·하측 수평지지부(122, 124)와 상기 상·하측 수평지지부(122, 124)를 연결하는 좌·우측 수직지지부(126, 128)로 이루어져 대략 사각틀 형상의 전면패널(120)과 상기 전면패널(120)의 좌·우측에 연장 형성되는 헤 드램프 안착부(130)로 이루어진다. 상기 캐리어(110)의 전면패널(120) 후방에 라디에이터(142)와 콘덴서(141) 및 팬/쉬라우드(143)를 포함한 쿨링모듈(140)이 장착되고, 상기 캐리어(110)의 헤드램프 안착부(130)에는 헤드램프(150)가 장착되며, 상기 캐리어(110)의 전면에는 범퍼빔(160)이 장착되어 모듈화된다.
상기와 같이 형성된 자동차용 프론트 엔드 모듈은 자동차의 제작과정에서 공정수를 감소시켜 소요되는 시간과 지출되는 비용을 감소한다는 장점이 있으나, 캐리어(110)를 중심으로 하여 전방에 범퍼빔(160) 및 헤드램프(150)가 장착되고 후방에 라디에이터(142)와 콘덴서(141)를 포함하는 쿨링모듈(140)이 장착됨으로써, 각각의 장치들이 밀집되어 외부공기가 쿨링모듈(140)측으로 유입되지 못하고, 그에 따라 쿨링모듈(140)의 냉각이 원활히 이루어지지 못한다는 문제점이 발생하였다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 도 2에서 참조되는 바와 같이 상기 쿨링모듈(140)측으로 외부공기가 원활히 유입되도록 상기 전면패널(120)의 전면에 외부공기를 안내하는 에어덕트(170)를 설치하였다. 도시된 바와 같이 상기 캐리어(110)의 전면에 부착되는 에어덕트(170)에 의해 보다 많은 외부공기가 쿨링모듈(140)측으로 유입된다는 장점이 있으나, 쿨링모듈(140)의 열교환기(141, 142)는 차량의 진행방향에 대하여 평면상의 수직면이므로 차량이 고속으로 운행하는 경우 열교환기(141, 142)가 저항체로 작용하여 쿨링모듈(140)로 유입되는 공기가 열교환기(141, 142)를 통과하지 못하는 문제점이 발생하였다. 상기와 같이 차량의 고속 운행 시 열교환기(141, 142)가 저항체로 작용하여, 유동소음이 증가하고 열교환기(141, 142)의 성능이 저하되며, 아울러 차량의 운행을 위한 필요동력이 증가하여 차량의 연비가 나 빠지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 캐리어의 전방에 부착되어 외부공기를 안내하는 에어덕트를 회전 가능하도록 축고정시켜, 차량의 고속운행 시 공기저항에 의해 에어덕트 유입구의 단면적이 감소되도록 하여 차량의 공기저항을 감소시키는 프론트 엔드 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 프론트 엔드 모듈은, 상·하측 수평지지부 및 상기 상·하측 수평지지부를 연결하는 좌·우측 수직지지부로 이루어진 전면패널과, 상기 전면패널의 좌우측에 연장 형성되는 헤드램프 안착부로 이루어진 캐리어; 상기 전면패널의 후방에 장착되는 쿨링모듈(Cooling module); 상기 전면패널의 전면에 차량의 전방으로 돌출되도록 장착되어 상기 쿨링모듈로 유입되는 공기를 가이드하는 에어덕트(Air duct); 및 상기 전면패널의 전면에 장착되는 범퍼빔 및 범퍼; 를 포함하여 구성되는 차량의 프론트 엔드 모듈에 있어서, 상기 에어덕트는 차량의 주행으로 인한 풍압이 증가함에 따라 에어덕트 전단부 사이의 거리가 감소되도록 결합되며, 상기 에어덕트 전단부 사이의 거리가 감소할수록 탄성력이 증가되게 탄성수단이 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어덕트는 후단부 또는 전단부와 후단부 사이에 회전축부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어덕트는 전단부로 갈수록 단면적이 감소하는 사각통형상으로 형성되고, 전단부가 수평방향 또는 수직방향에 대해 서로 마주보는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어덕트는 탄성수단에 의해 에어덕트가 회전축부를 중심으로 회전할 때 받는 충격량을 감소시키기 위한 댐퍼(damper)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어덕트는 회전축부에 에어덕트가 일정각도 이상으로 회전하는 것을 방지하는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어덕트는 회전축부의 축부재 외면에 코일스프링이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 인해 차량의 저속 운행 시에는 에어덕트 유입구의 단면적이 증가하여 외부공기의 유입이 원활해지고, 고속 운행 시에는 공기저항에 의해 에어덕트 유입구의 단면적이 감소하여 열교환기에 의한 공기저항을 감소시켜 차량의 연비를 향상시키는 효과가 있다.
아울러 에어덕트의 회전각도를 조절하기 위한 별도의 기계적인 구동부가 필요치 않고 간단한 탄성수단만으로 구현 가능하여 생산비가 감소하는 효과가 있다.
이하 상기와 같은 구성의 프론트 엔드 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 프론트 엔드 모듈의 결합시시도이고, 도 4는 본 발명의 프론트 엔드 모듈의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 회전축부의 확대단면도이고, 도 6은 본 발명의 에어덕트의 제2실시예 사시도이며, 도 7은 본 발명의 에어덕트의 제3실시예 사시도이고, 도 8은 본 발명의 에어덕트의 작동상태도이다.
본 발명의 프론트 엔드 모듈은 도 3에 도시한 바와 같이, 상·하측 수평지지부(21, 22) 및 상기 상·하측 수평지지부(21, 22)를 연결하는 좌·우측 수직지지부(23, 24)로 이루어진 전면패널(20)과, 상기 전면패널(20)의 좌우측에 연장 형성되는 헤드램프 안착부(28)로 이루어진 캐리어(10); 상기 전면패널(20)의 후방에 장착되는 쿨링모듈(Cooling module)(40); 상기 전면패널(20)의 전면에 차량의 전방으로 돌출되도록 장착되어 상기 쿨링모듈(40)로 유입되는 공기를 가이드하는 에어덕트(Air duct)(70); 및 상기 전면패널(20)의 전면에 장착되는 범퍼빔(60) 및 범퍼(미도시); 를 포함하여 구성되는 차량의 프론트 엔드 모듈(1)에 있어서, 상기 에어덕트(70)는 차량의 주행으로 인한 풍압이 증가함에 따라 에어덕트(70) 전단부 사이의 거리가 감소되도록 결합되며, 상기 에어덕트(70) 전단부 사이의 거리가 감소할수록 탄성력이 증가되게 탄성수단(80)이 결합된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 에어덕트(70)는 전단부로 갈수록 단면적이 감소하는 사각통형상으로 상기 에어덕트(70)의 전단부가 수평방향 또는 수직방향에 대해 서로 마주보는 방향으로 경사지게 형성된다. 상기와 같이 에어덕트(70)가 수평방향 또는 수직방향에 대해 서로 마주보는 방향으로 경사지게 형성되므로 차량의 운행 시 상기 에어덕트(70)의 외면은 공기저항을 받게 되어 에어덕트(70)가 회전축부(72)를 기준으로 회전이 가능하게 된다.
상기 에어덕트(70)의 외면에는 탄성수단(80)의 일단이 결합되고 캐리어(10)의 전방으로 돌출되는 지지부재(26)에는 탄성수단(80)의 타단이 결합되어 차량의 운행 시 에어덕트(70)의 외면이 받는 공기저항에 비례하여 탄성수단(80)이 탄성변형되며 에어덕트(70) 유입구(71)의 단면적이 변화하게 된다. 상기에서 탄성수단(80)의 타단이 별도로 형성되는 지지부재(26)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 적용되는 차량의 장착공간에 따라 프론트 엔드 모듈(1)의 범퍼빔(60) 또는 범퍼빔(60)에 장착되는 범퍼(미도시)의 후면에 장착되어도 좋다. 상기에서 탄성수단(80)은 일반적으로 쓰이는 압축스프링, 인장스프링 또는 탄성력을 갖는 수지부재 등 적용되는 차량 앞부분의 활용공간정도 또는 적절한 비용에 맞추어 다양하게 적용 실시가능하다.
상기 에어덕트(70)는 도 5와 같이 회전축부(72)의 외주면을 따라 에어덕트(70)의 내측 및 외측을 향하는 걸림턱(74)이 형성된다. 내측의 걸림턱(74)으로 인하여 차량의 속도가 빠른 경우 에어덕트(70)의 외면이 과도한 공기저항을 받아 유입구(71)의 단면적이 너무 감소하여 유입되는 외부공기량이 적어 쿨링모듈(40)의 성능이 저하되는 것을 방지하고, 에어덕트(70)가 과도한 각도로 회전하여 외면에 결합되는 탄성수단(80)이 손상되는 것을 방지하게 된다. 또한 회전축부(72)의 외측에 형성되는 걸림턱(74)으로 인하여 상호 마주보는 방향으로 수평면에 대하여 경사지게 형성된 에어덕트(70)가 공기저항에 의해 서로 멀어지는 방향으로 과도하게 회 전하여 에어덕트(70) 및 탄성수단(80)이 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.
상기에서 회전축부(72)가 에어덕트(70)의 후단부에 형성되는 것으로 도시되어 있으나 도 6에 도시한 바와 같이 회전축부(72)가 에어덕트(70)의 전단부와 후단부 사이에 형성되면, 회전하는 에어덕트(70)의 무게가 작아지므로 에어덕트(70)의 외면에 결합된 탄성수단(80)에 가해지는 힘을 감소시켜 보다 작은 탄성력을 갖는(스프링의 길이가 짧거나 부피가 작아지는 등의)탄성수단(80)을 사용할 수 있어 생산비가 절감되는 효과가 있다.
상기에서 탄성수단(80)은 에어덕트(70)의 외면에 결합되는 것으로 도시되어 있으나 도 7에 도시한 바와 같이, 에어덕트(70) 외면의 탄성수단(80)을 삭제하고 회전축부(72)의 축부재(73)의 길이방향을 따라 외면에 코일스프링(81)을 구비하여도 에어덕트(70)가 공기저항에 따라 탄성적으로 회전하게 되므로 탄성수단(80)을 결합시키기 위한 공간을 절약하게 되는 효과가 있다.
상기와 같이 에어덕트(70)에 탄성수단(80)이 결합되는 것만으로도 에어덕트(70)의 외면이 받는 공기저항 정도에 따라 에어덕트(70)의 회전각도가 탄성적으로 변화 가능하나, 빠르게 운행하던 차량의 속도가 급격하게 줄어드는 경우, 에어덕트(70)의 외면이 받는 공기저항 또한 급격하게 감소하게 되고 탄성수단(80)에 가해지는 힘이 줄어 탄성수단(80)이 원래대로 돌아가려는 탄성력으로 인해 원래대로 돌아온 탄성수단(80)은 그대로 멈추지 않고 자유진동이 발생하게 된다. 그로 인하여 에어덕트(70)가 지속적으로 상, 하로 진동하여 유동소음이 발생하고 유입구(71) 단면적의 급격한 변화로 유입되는 외부공기량이 일정치 않아 쿨링모듈(40)의 성능 이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위하여 탄성수단(80)과 함께 댐퍼(damper)(84)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 댐퍼(84)는 탄성수단(80)에 가해지는 힘의 급격한 변화에 의해 탄성수단(80)의 자유진동을 막고, 차량의 급격한 속도변화로 인해 탄성수단(80)에 큰 힘이 작용하는 경우 그 힘을 감쇄시켜 탄성수단(80)이 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 8은 상기와 같이 구성되는 에어덕트(70)의 일실시예를 도시한 것으로, 차량이 움직임이 없으면 에어덕트(70)의 외면에 공기저항이 작용하지 않아 에어덕트가 일정한 각도를 유지하므로, 유입구(71)가 일정한 단면적을 유지하여 유입되는 외부공기량에는 변화가 없게 된다. 도 8(b)는 차량의 운행 시 에어덕트(70)의 작동상태를 나타낸 것으로, 차량이 운행이 시작되고 일정속도 이상이 되면 에어덕트(70)의 외면에 결합된 탄성수단(80)의 탄성력보다 더 큰 공기저항이 작용하여 탄성수단(80)이 탄성변형되고 에어덕트(70)의 전단부가 서로 마주보는 방향으로 회전하여 유입구(71)의 단면적이 감소하게 된다. 따라서 에어덕트(70)의 유입구(71)를 통해 유입되는 외부공기량이 감소하여 차량이 받는 공기저항이 작아지고 차량의 필요동력이 감소하게 되어 차량의 연비가 향상되게 된다. 아울러 운행하던 차량의 속도가 감소하게 되면 공기저항보다 탄성부재(80)의 탄성력이 커져 에어덕트(70)의 전단부가 서로 멀어지는 방향으로 회전하여 유입구(71)가 커지게 되며 회전축부(72)의 외주면에 형성된 걸림턱(74)으로 인하여 에어덕트(70)는 일정각도 이상 회전하지 못하게 된다.
도 1은 종래의 프론트 엔드 모듈의 분해사시도.
도 2는 종래의 프론트 엔드 모듈의 결합사시도.
도 3은 본 발명의 프론트 엔드 모듈의 결합시시도.
도 4는 본 발명의 프론트 엔드 모듈의 단면도.
도 5는 본 발명의 회전축부의 확대단면도.
도 6은 본 발명의 에어덕트의 제2실시예 사시도.
도 7은 본 발명의 에어덕트의 제3실시예 사시도.
도 8은 본 발명의 에어덕트의 작동상태도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1: 프론트 엔드 모듈 10: 캐리어
20: 전면패널 21, 22: 상·하측 수평지지부
23, 24: 좌·우측 수직지지부 26: 지지부재
28: 헤드램프 안착부
40: 쿨링모듈 60: 범퍼빔
70: 에어덕트 71: 유입구
72: 회전축부 73: 축부재
74: 걸림턱
80: 탄성수단 84: 댐퍼

Claims (6)

  1. 상·하측 수평지지부(21, 22) 및 상기 상·하측 수평지지부(21, 22)를 연결하는 좌·우측 수직지지부(23, 24)로 이루어진 전면패널(20)과, 상기 전면패널(20)의 좌우측에 연장 형성되는 헤드램프 안착부(28)로 이루어진 캐리어(10);
    상기 전면패널(20)의 후방에 장착되는 쿨링모듈(Cooling module)(40);
    상기 전면패널(20)의 전면에 차량의 전방으로 돌출되도록 장착되어 상기 쿨링모듈(40)로 유입되는 공기를 가이드하는 에어덕트(Air duct)(70); 및
    상기 전면패널(20)의 전면에 장착되는 범퍼빔(60) 및 범퍼(미도시); 를 포함하여 구성되는 차량의 프론트 엔드 모듈에 있어서,
    상기 에어덕트(70)는 차량의 주행으로 인한 풍압이 증가함에 따라 에어덕트(70) 전단부 사이의 거리가 감소되도록 결합되며, 상기 에어덕트(70) 전단부 사이의 거리가 감소할수록 탄성력이 증가되게 탄성수단(80)이 결합되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어덕트(70)는 후단부 또는 전단부와 후단부 사이에 회전축부(72)가 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 에어덕트(70)는 전단부로 갈수록 단면적이 감소하는 사각통형상으로 형성되고, 전단부가 수평방향 또는 수직방향에 대해 서로 마주보는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 에어덕트(70)는 탄성수단(80)에 의해 에어덕트(70)가 회전축부(72)를 중심으로 회전할 때 받는 충격량을 감소시키기 위한 댐퍼(damper)(84)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 에어덕트(70)는 회전축부(72)에 에어덕트(70)가 일정각도 이상으로 회전하는 것을 방지하는 걸림턱(74)이 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에어덕트(70)는 회전축부(72)의 축부재(73) 외면에 코일스프링(81)이 구비되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
KR1020080026581A 2008-03-21 2008-03-21 프론트 엔드 모듈 KR101362332B1 (ko)

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