KR20160118189A - 차량용 사이드 스커트 구조체 - Google Patents

차량용 사이드 스커트 구조체 Download PDF

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KR20160118189A
KR20160118189A KR1020160126758A KR20160126758A KR20160118189A KR 20160118189 A KR20160118189 A KR 20160118189A KR 1020160126758 A KR1020160126758 A KR 1020160126758A KR 20160126758 A KR20160126758 A KR 20160126758A KR 20160118189 A KR20160118189 A KR 20160118189A
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KR1020160126758A
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이상준
황배근
이의재
김정재
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

차량의 진동과 공기 저항을 감소시키기 위한 차량용 사이드 스커트 구조체를 제공한다. 차량용 사이드 스커트 구조체는, 차량의 측면 하부에 고정되며 상하 방향으로 수직하게 배치된 판형의 베이스부와, 차륜과 마주하는 베이스부의 전단으로부터 차량의 내측을 향하여 단일 기울기로 절곡된 절곡부를 포함한다.

Description

차량용 사이드 스커트 구조체 {SIDE SKIRT STRUCTURE FOR CAR}
본 발명은 차량용 사이드 스커트 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 진동 및 공기 저항을 감소시키기 위한 차량용 사이드 스커트 구조체에 관한 것이다.
주행 중인 차량이 받는 공기 저항은 정면 노출 면적에 크게 영향을 받는다. 트럭 혹은 트랙터-트레일러의 경우 노출 면적을 줄이는데 한계가 있으므로, 동체를 흘러 지나가는 유체 흐름이 차체로부터 박리(separation)되어 생성되는 와류(vortex)를 억제하고 공기 저항을 저감시키기 위하여 차체를 유선형에 가깝게 만드는 등 공기역학적으로 효과적인 차체 형상에 대한 연구가 다수 진행되고 있다.
그러나, 실제 도로를 주행하는 트럭 혹은 트랙터-트레일러는 후륜 구동체 위에 상판과 화물 적재 공간이 올려져 있는 구조로서 상판의 지상고가 비교적 높고, 도로 교통법에 규정된 최소한의 지상고를 확보하도록 요구됨에 따라 차체 하부로 흘러 지나는 공기 흐름이 타이어나 차축과 같은 하부 구조물에 충돌하게 된다. 차체 하부에 존재하는 기타 복잡한 구조물들 역시 빠른 속도로 차량 하부를 지나는 공기 흐름에 부딪히며, 차량의 진동과 공기 저항을 증가시키는 요인이 된다.
본 발명은 차량의 진동과 공기 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있는 차량용 사이드 스커트 구조체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체는, 차량의 측면 하부에 고정되며 상하 방향으로 수직하게 배치된 판형의 베이스부와, 차륜과 마주하는 베이스부의 전단으로부터 차량의 내측을 향하여 단일 기울기로 절곡된 절곡부를 포함한다.
절곡부는 외면과 내면이 평평한 단일 두께의 판형으로 이루어질 수 있다. 다른 한편으로, 절곡부는 외면과 내면이 볼록한 익형으로 이루어질 수 있다. 절곡부의 끝단은 사이드 스커트 구조체의 가장 앞쪽에 위치할 수 있다.
베이스부는 전륜과 후륜 사이에 위치할 수 있고, 절곡부는 전륜을 향한 베이스부의 전단으로부터 절곡될 수 있다. 다른 한편으로, 베이스부는 전륜과 후륜 사이 및 후륜의 뒷부분에 위치할 수 있고, 절곡부는 전륜을 향한 베이스부의 전단 및 후륜을 향한 베이스부의 전단으로부터 절곡될 수 있다.
베이스부에 대한 절곡부의 꺾임각은 10˚ 내지 50˚ 범위에 속할 수 있다. 절곡부의 길이는 차륜 폭의 1배 내지 4배 범위에 속할 수 있다. 차량용 사이드 스커트 구조체는 베이스부와 절곡부의 표면에 형성된 항력 감소층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 차체 하부를 지나는 공기 흐름이 타이어 또는 하부 구조물과 충돌하는 직접적으로 정도가 줄어들고 안내된 경로를 통해 차체 후방으로 빠져 나감에 따라 공기 저항과 진동이 감소한다. 따라서 차량의 연비를 개선하고, 이산화탄소 배출량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체가 40피트 컨테이너 차량에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체가 5톤 트럭에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체가 15톤 트럭에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체에서 절곡부의 변형예를 도시한 저면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타낸 것이므로, 본 발명은 도시한 바로 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체를 도시한 사시도이고, 도 2와 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체가 차량에 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 차량용 사이드 스커트 구조체(100)는 베이스부(110)와 절곡부(120)를 포함한다. 베이스부(110)는 차량(10)의 측면 하부에 고정되며, 상하 방향으로 수직하게 배치된다. 베이스부(110)는 일정 두께를 갖는 판형으로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 베이스부(110)는 차량(10)의 전륜과 후륜 사이에 위치할 수 있다. 이와 다르게 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 베이스부(110)는 차량의 전륜과 후륜 사이 및 후륜의 뒷부분에 나누어 위치할 수 있다. 이와 같이 베이스부(110)는 차량(10) 측면 하부의 다양한 위치에 설치될 수 있다.
절곡부(120)는 차륜을 향한 베이스부(110)의 전단으로부터 차량(10)의 내측을 향하여 절곡된 부분이다. 절곡부(120)는 베이스부(110)로부터 단일 기울기로 절곡되며, 단일 두께를 갖는 판형으로 이루어질 수 있다. 이러한 절곡부(120)는 회전하는 차륜을 지나는 공기의 흐름을 효과적으로 제어한다.
차륜 후방의 복잡한 공기의 흐름은 절곡부(120)를 따라서 바깥으로 흘러 나가도록 유도될 수 있다. 즉, 운행 중인 차량에서 차량의 전방으로부터 유입된 공기의 대부분은 절곡부(120)에 의해 베이스부(110)의 바깥 표면으로 유도되며, 베이스부(110)를 타고 흘러 차량의 후방으로 빠져 나가게 된다.
이와 같이 차량(10)의 전방으로부터 유입된 공기의 흐름은 절곡부(120)와 베이스부(110)에 의해 안내된 경로를 통하여 빠져 나가며, 차체 하부로 유입되는 공기량을 최소화할 수 있다. 따라서 차량(10) 하부를 빠른 속도로 지나는 공기 흐름에 기인한 진동과 소음을 줄일 수 있고, 연비를 개선하며, 이산화탄소의 배출을 감소시킬 수 있다.
절곡부(120)는 차량(10)의 전후 방향을 기준으로 베이스부(110)의 전단에 형성된다. 도 2의 경우 절곡부(120)는 전륜을 향한 베이스부(110)의 전단에 위치하고, 도 3과 도 4의 경우 절곡부(120)는 전륜을 향한 베이스부(110)의 전단 및 후륜을 향한 베이스부(110)의 전단에 위치한다.
본 실시예에서, 베이스부(110)에 대한 절곡부의 꺾임각(A)은 10° 내지 50° 범위에 속할 수 있다. 베이스부(110)에 대한 절곡부(120)의 꺾임각(A)이 10° 미만이거나 50°를 초과하면, 공기 저항 감소 효과가 약해질 수 있다.
그리고, 절곡부(120)의 길이는 일례로 차량(10)에 장착된 차륜 폭의 1배 내지 4배 범위에 속할 수 있다. 예를 들어 차륜의 폭이 20cm인 경우, 절곡부(120)의 길이는 20cm 내지 80cm 범위에 속할 수 있다.
베이스부(110)와 절곡부(120)는 일체로 형성될 수 있다. 베이스부(110)와 절곡부(120)가 일체로 형성되는 구조는 베이스부(110)와 절곡부(120)가 각각 분리되어 추후 결합시키는 구조와 비교하여 내구성이 향상될 수 있으며, 제조 비용이 감소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체에서 절곡부의 변형예를 도시한 저면도이다.
도 5를 참고하면, 절곡부(220)의 형상은 내면과 외면이 볼록한 익형(airfoil)일 수 있다. 이 경우 절곡부(220) 내측에서 공기의 와류 현상을 억제하여 공기 유동을 더욱 원활하게 개선할 수 있고, 공기 저항을 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 절곡부(120, 220)와 베이스부(110)의 표면에는 항력을 감소시키는 항력 감소층(미도시)이 형성될 수 있다. 항력 감소층은 일례로, 초소수성 코팅일 수 도 있고, 리브렛으로 표면을 형상 처리한 것일 수도 있다. 초소수성 코팅 방법 및 리브렛 표면 처리 방법은 주지의 기술이 사용될 수 있으므로, 특정 방법으로 한정하지는 않는다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체에 의해 공기 저항이 감소되었다는 것을 공기역학적 풍동 실험을 참고하여 설명하기로 한다.
표 1은 실시예에 따른 차량용 사이드 스커트 구조체가 장착된 차량과 비교예1 및 비교예 2에 따른 차량에 작용하는 공기저항을 측정한 결과값을 나타낸 것이다.
비교예 1에 따른 차량은 사이드 스커트가 장착되지 않은 차량이고, 비교예 2에 따른 차량은 절곡부를 포함하지 않는 판형상의 사이드 스커트가 장착된 차량이며, 실시예에 따른 차량은 전술한 구조로 이루어진 사이드 스커트 구조체가 장착된 차량이다. 그리고, 비교예 1, 2와 실시예 모두 15톤 트럭과 40피트 길이의 컨테이너 트럭 각각으로 공기저항계수(CD)를 산출하였다.
구분
 공기저항계수(CD) 공기저항 개선량(△CD)
15톤 트럭 40피트 컨테이너 15톤 트럭 40피트 컨테이너
비교예 1 0.749 0.792 기준 기준
비교예 2 0.728 0.764 -3.6% -3.5%
실시예 0.711 0.755 -5.2% -4.7%
표 1에 나타낸 바와 같이, 공기저항 계수값을 살펴보면, 비교예 1에 따른 두 가지 차량 각각에서는 0.749 및 0.792였으나, 실시예에 따른 두 가지 차량 각각은 0.711 및 0.755로 나타났다. 이를 통하여 실시예의 항력 저감 효과가 비교예 1과 비교하여 33% 내지 43% 정도 개선되었음을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 2에 따른 두 개의 차량 각각의 공기저항 계수값은 0.728 및0.764였다. 이로부터 실시예에 따른 차량이 비교예 2에 따른 차량과 비교하여 항력 저감 효과가 개선되었음을 확인할 수 있다.
그리고, 비교예 1을 기준으로 하여 실시예에 따른 두 가지 차량 각각의 공기저항 개선량값은 -5.2% 및 -4.7%로 나타났다. 이를 통하여 실시예에 따른 차량이 비교예 1에 따른 차량과 비교하여 공기 저항이 대략 5% 정도 감소되었음을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 2에 따른 차량의 공기저항 개선량은 두 가지 차량 각각에 대해 -3.6% 및 -3.5%로 나타났다. 이로부터 실시예에 따른 차량은 비교예 2에 따른 차량과 비교해서도 공기 저항이 저감되었음을 확인할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 사이드 스커트 구조체가 차량에 장착되면, 트럭 또는 트레일러가 연결된 트랙터에 작용하는 공기 저항을 효과적으로 저감시킬 수 있어, 연비를 개선하고 배기 가스를 저감시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 차량 100: 사이드 스커트 구조체
110: 베이스부 120, 220: 절곡부

Claims (9)

  1. 차륜을 가지는 차량의 사이드 스커트 구조체에 있어서,
    상기 차량의 측면 하부에 고정되며, 상하 방향으로 수직하게 배치된 판형의 베이스부, 및
    상기 차륜과 마주하는 상기 베이스부의 전단으로부터 상기 차량의 내측을 향하여 단일 기울기로 절곡된 절곡부를 포함하는 차량용 사이드 스커트 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부는 외면과 내면이 평평한 단일 두께의 판형으로 이루어진 차량용 사이드 스커트 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부는 외면과 내면이 볼록한 익형으로 이루어진 차량용 사이드 스커트 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부의 끝단은 상기 사이드 스커트 구조체의 가장 앞쪽에 위치하는 차량용 사이드 스커트 구조체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스부는 전륜과 후륜 사이에 위치하고,
    상기 절곡부는 상기 전륜을 향한 상기 베이스부의 전단으로부터 절곡된 차량용 사이드 스커트 구조체.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스부는 전륜과 후륜 사이 및 후륜의 뒷부분에 위치하고,
    상기 절곡부는 상기 전륜을 향한 상기 베이스부의 전단 및 상기 후륜을 향한 상기 베이스부의 전단으로부터 절곡된 차량용 사이드 스커트 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부에 대한 상기 절곡부의 꺾임각은 10˚ 내지 50˚ 범위에 속하는 차량용 사이드 스커트 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절곡부의 길이는 차륜 폭의 1배 내지 4배 범위에 속하는 차량용 사이드 스커트 구조체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부와 상기 절곡부의 표면에 형성된 항력 감소층을 더 포함하는 차량용 사이드 스커트 구조체.
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