KR20170060559A

KR20170060559A - 속도 감응형 리어 스포일러 장치

Info

Publication number: KR20170060559A
Application number: KR1020160075253A
Authority: KR
Inventors: 장윤식
Original assignee: 알앤더스 주식회사
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-06-01
Also published as: KR101743762B1

Abstract

본 발명은 속도 감응형 리어 스포일러 장치가 개시된다. 본 발명은 자동차의 주행시 발생되는 와류(cavitation)를 완화시켜주는 스포일러 윙, 자동차의 차체에 설치되고, 스포일러 윙을 상부에 부착하며, 부착된 스포일러 윙의 경사각을 선형적으로 조정하는 조정장치 및 전자 제어 장치로부터 자동차의 시동정보, 자동차의 브레이크 동작정보 및 자동차의 주행시 주행속도정보를 포함하는 자동차 상태정보를 수신받고, 수신된 자동차 상태정보를 기초로 조정장치를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

속도 감응형 리어 스포일러 장치{Speed sensitized type rear spoiler apparatus}

본 발명은 리어 스포일러 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 주행속도에 따라 반응하는 속도 감응형 리어 스포일러 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 차종에 따라 주행시 자체 주위를 흐르는 공기를 이용하여 하향하는 힘을 발생시키고, 이 힘이 차체를 아래로 누르게 함으로써, 고속 주행시 차체를 지면으로 가라앉혀 자동차의 주행 안정성을 높이는 스포일러가 장착된다.

이와 같이 자동차 차체에 수직으로 작용하는 하향력은 제동성능, 조향성능 등을 좋게 하며, 이러한 힘의 크기는 측풍에 의한 밀림현상에 대한 불안정성의 완화에도 도움을 준다. 따라서, 공기역학적 항력을 감소시키고, 하향력을 증가시켜 자동차의 주행 성능 및 연비를 향상시키기 위한 장치들이 생산 제작되어 적용되고 있다.

그러나, 초기 자동차의 리어 스포일러는 대부분 스포일러의 경사각이 고정된 고정식이기 때문에 주행속도에 따라 일정하게 증가하는 하향력을 발생시킨다. 이로 인해 고속 주행시에는 상대적으로 주행 안정성이 저하되는 문제가 있었다. 통상, 자동차는 주행속도가 증가할수록 공기 흐름에 의한 양력이 증가하고, 이에 따라 타이어와 지면 간의 마찰력이 현저히 감소하여 안정성이 현격히 저하되기 때문에 자동차에 장착되는 스포일러는 자동차의 주행속도에 대응하여 경사각이 변동될 필요성이 있다.

한국등록특허공보 제10-1423730호(2014.07.16)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 바람의 변수를 최소화하면서 자동차 시동 후 주행속도에 비례하여 스포일러 윙의 경사각을 선형적으로 제어하는 속도 감응형 리어 스포일러 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치는, 자동차의 주행시 발생되는 와류(cavitation)를 완화시켜주는 스포일러 윙, 상기 자동차의 차체에 설치되고, 상기 스포일러 윙을 상부에 부착하며, 상기 부착된 스포일러 윙의 경사각을 선형적으로 조정하는 조정장치 및 전자 제어 장치로부터 자동차의 시동정보, 자동차의 브레이크 동작정보 및 자동차의 주행시 주행속도정보를 포함하는 자동차 상태정보를 수신받고, 상기 수신된 자동차 상태정보를 기초로 상기 조정장치를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 조정장치는,

자 형상으로 상면에 상기 스포일러 윙이 부착되고, 상기 상면의 양끝단으로부터 신장된 제1 측면 및 제2 측면을 가지는 윙 부착 서포터, 하면이 상기 자동차의 차체에 고정되고, 상기 하면의 일끝단으로부터 상기 제1 측면 방향으로 신장된 제3 측면과 타끝단으로부터 상기 제2 측면 방향으로 신장된 제4 측면 및 제5 측면을 가지는 힌지 브라켓, 상기 제1 측면 및 상기 제3 측면을 연결하는 제1 힌지와, 상기 제2 측면 및 상기 제4 측면을 연결하는 제2 힌지와, 상기 제1 측면, 상기 제2 측면 및 상기 제5 측면을 연결하는 제3 힌지를 포함하는 힌지부 및 상기 제3 힌지의 일단에 삽입되어 상기 제5 측면과 수직방향으로 연결되는 회전축을 회전시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 윙 부착 서포터는, 상기 상면에 적어도 하나의 관통구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 측면은, 상기 하면의 일끝단 중 일부분에 형성되고, 상기 제4 측면은 상기 제3 측면과 대향되는 타끝단의 위치에서 형성되며, 상기 제5 측면은 상기 제4 측면과 V자로 이격된 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 힌지는, 상기 제1 측면 및 상기 제3 측면과 두 개의 축으로 각각 연결되어 회전운동을 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 힌지는, 상기 제2 측면 및 상기 제4 측면과 두 개의 축으로 각각 연결되어 회전운동을 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제3 힌지는, 상기 제1 힌지 및 상기 제2 힌지와 대향하는 방향으로 굽어지게 형성되고, 상기 제1 힌지 및 상기 제2 힌지보다 길이가 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 구동모터가 상기 회전축을 반시계방향으로 회전시키는 경우, 상기 제3 힌지의 일단이 상기 회전축을 따라 회전하여 상기 윙 부착 서포터의 일단이 상승되고, 상기 제1 힌지 및 상기 제2 힌지가 상기 윙 부착 서포터의 타단이 상승되며, 상기 구동모터가 상기 회전축을 시계방향으로 회전시키는 경우, 상기 제3 힌지의 일단이 상기 회전축을 따라 회전하여 상기 윙 부착 서포터의 일단이 하강되고, 상기 제1 힌지 및 상기 제2 힌지가 상기 윙 부착 서포터의 타단이 하강되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는, 상기 자동차의 시동전 상기 스포일러 윙이 상기 자동차의 트렁크 상부와 수평방향으로 되도록 위치된 상태에서, 상기 자동차의 시동후 상기 자동차의 트렁크 상부를 기준으로 상기 스포일러 윙의 경사각이 2°내지 5°가 되도록 상기 스포일러 윙의 경사각을 변경시킨 후, 상기 자동차의 주행속도가 120㎞/h를 도달하면 상기 자동차의 주행속도에 대응하여 선형적으로 상기 스포일러 윙의 경사각이 80°까지 경사각을 변경시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치에 의하면, 바람의 변수를 최소화하면서 자동차 시동 후 주행속도에 비례하여 스포일러 윙의 경사각을 선형적으로 제어하고, 이를 통해 주행속도에 비례하는 크기의 하향력을 발생시켜 자동차의 주행 안정성을 효율적으로 향상시킬 수 있다.

또한 자동차가 쏠림현상이 발생하는 경우, 스포일러 윙의 경사각을 조정하여 자동차의 수평을 잡을 수 있다.

또한 비가 오는 경우, 스포일러 윙의 경사각을 조정하여 자동차의 후방에 발생되는 와류를 감소시켜 빗물 수막을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치의 조정장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 2의 일부를 확대한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치의 동작 움직임을 설명하기 위한 예시도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 속도 감응형 리어 스포일러 장치(100)는 바람의 변수를 최소화하면서 주행속도에 비례하는 크기의 하향력을 발생시켜 자동차의 주행 안정성을 효율적으로 향상시킨다. 속도 감응형 리어 스포일러 장치(100)는 스포일러 윙(110), 조정장치(130) 및 제어부(150)를 포함한다.

스포일러 윙(110)은 주행시 발생되는 와류(cavitation)를 완화시켜주어 공기저항을 줄여준다. 즉, 스포일러 윙(110)은 주행속도 증가에 따른 양력 효과를 억제하여 접지력을 증가시킬뿐만 아니라 다운포스를 이용하여 주행 안정성을 높인다.

조정장치(130)는 자동차의 차체에 설치되고, 스포일러 윙(110)을 상부에 부착하며, 부착된 스포일러 윙(110)의 경사각을 선형적으로 조정한다. 여기서, 조정장치(130)는 자동차의 차체 내부에 형성될 수 있다. 조정장치(130)는 스포일러 윙(110)의 경사각을 힌지의 상승 또는 하강으로 조정하며, 스포일러 윙(110)의 경사각을 0° 내지 80°까지 조정할 수 있다.

제어부(150)는 전자제어장치(170)로부터 자동차의 시동정보, 자동차의 브레이크 동작정보 및 자동차의 주행시 주행속도정보를 포함하는 자동차 상태정보를 수신받고, 수신된 자동차 상태정보를 기초로 조정장치(130)를 제어한다. 여기서, 자동차 상태정보는 자동차에 내장된 G센서, 수평센서, 레인센서 등의 센서로부터 측정될 수 있다. 따라서, 제어부(150)는 자동차의 현재상태에 따라 스포일러 윙(110)의 경사각을 조정할 수 있다.

전자제어장치(170)는 자동차 메인 라인(버스)을 통해 자동차 상태정보를 수신받는 메인제어장치일 수 있다. 따라서, 제어부(150)는 전자제어장치(170) 내에 내장되어 있거나, 전자제어장치(170)와 독립적으로 모듈화되어 자동차의 적재적소에 설치될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치의 조정장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 도 2의 일부를 확대한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 조정장치(130)는 윙 부착 서포터(10), 힌지 브라켓(20), 힌지부(30) 및 구동모터(40)를 포함한다.

윙 부착 서포터(10)는

자 형상으로 상면(11)에 스포일러 윙(110)이 부착되고, 상면(11)의 양끝단으로부터 신장된 제1 측면(13) 및 제2 측면(15)을 가진다.

상면(11)은 적어도 하나의 관통구가 형성되어 스포일러 윙(110)의 부착이 용이하게 해주며, 제1 측면(13) 및 제2 측면(15)은 상면(11)과 수직을 이루도록 신장될 수 있다. 이 때, 제1 측면(13) 및 제2 측면(15)은 힌지부(30)와 연결되기 위한 2개의 관통구가 각각 형성될 수 있다.

힌지 브라켓(20)은 하면(21)이 자동차의 차체에 고정되고, 하면(21)의 일끝단으로부터 제1 측면(13) 방향으로 신장된 제3 측면(23)과 타끝단으로부터 제2 측면(15) 방향으로 신장된 제4 측면(25) 및 제5 측면(27)을 가진다. 여기서, 하면(21)은 자동차의 차체와 기 설정된 기울기를 유지하며 고정될 수 있다. 이러한 기울기는 스포일러 윙(110)의 경사각을 용이하게 확보할 수 있다.

제3 측면(23)은 하면(21)의 일끝단 중 일부분에 형성되고, 제4 측면(25)은 제3 측면(23)과 대향되는 타끝단의 위치에서 형성되며, 제5 측면(27)은 제4 측면(25)과 V자로 이격된 형상으로 형성된다. 특히, 제3 내지 제5 측면(23, 25, 27)은 하면(21)과 수직을 이루도록 신장될 수 있다. 즉, 힌지 브라켓(20)은 3개의 측면이 형성되며, 각각의 측면은 하면(21)의 길이방향 측면에 형성된다. 이 때, 제3 측면(23) 및 제4 측면(25)은 동일한 형상과 크기로 형성될 수 있다. 또한 제3 측면(23) 내지 제5 측면(25)은 힌지부(30)와 연결되기 위한 1개의 관통구가 각각 형성될 수 있다.

힌지부(30)는 스포일러 윙(10) 및 힌지 브라켓(20)을 연결해주는 매개체 역할을 한다. 특히, 힌지부(30)는 윙 부착 서포터(10) 및 힌지 브라켓(20)과 고정되지 않고, 축으로 연결될 수 있다. 힌지부(30)는 제1 측면(13) 및 제3 측면(23)을 연결하는 제1 힌지(31)와, 제2 측면(15) 및 제4 측면(25)을 연결하는 제2 힌지(33)와, 제1 측면(13), 제2 측면(15) 및 제5 측면(27)을 연결하는 제3 힌지(25)를 포함한다.

제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)는 막대형상으로 형성되고, 2개의 축으로 연결된다. 상세하게는, 제1 힌지(31)는 제1 측면(13) 및 제3 측면(23)과 제1 축(37) 및 제2 축(39)으로 각각 연결되어 회전운동을 하고, 제2 힌지(33)는 제2 측면(15) 및 제4 측면(25)과 제1 축(37) 및 제2 축(39)으로 각각 연결되어 회전운동을 한다.

제3 힌지(35)는 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)와 대향하는 방향으로 굽어지게 형성되고, 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)보다 길이가 길게 형성된다. 여기서, 대향하는 방향으로 굽어지는 형상은 '>'자 형상일 수 있다. 제3 힌지(35)의 상부는 제1 측면(13) 및 제2 측면(15)과 연결되고, 하부는 제5 측면(27)과 연결된다. 또한 제3 힌지(35)의 하부는 회전축(45)과 연결되어 회전축(45)의 회전에 따라 상승 또는 하강을 할 수 있다.

특히, 제3 힌지(35)가 회전축(45)의 회전에 따라 상승 또는 하강을 하는 경우, 서로 연결이 된 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)도 제3 힌지(35)의 움직임에 따라 상승 또는 하강을 할 수 있다.

구동모터(40)는 제3 힌지(35)의 일단에 삽입되어 제5 측면(27)과 수직방향으로 연결되는 회전축(45)을 회전시킨다. 여기서, 제3 힌지(35)의 타단은 윙 부착 서포터(10)와 연결된다. 구동모터(40)는 복수의 기어들과 맞물리도록 연결되어 회전축(45)을 회전시킨다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 리어 스포일러 장치의 동작 움직임을 설명하기 위한 예시도이다. 도 4(a) 내지 도 6(a)은 속도 감응형 리어 스포일러 장치(100)가 비동작 상태를 도시한 도면이고, 도 4(b) 내지 도 6(b)은 속도 감응형 리어 스포일러 장치(100)가 동작 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 속도 감응형 리어 스포일러 장치(100)는 자동차 전진 방향에 따라 조정장치(130)의 방향을 설정한다. 즉, 자동차 전진 방향으로 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)가 배치되고, 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)의 후방에 제3 힌지(37)가 배치되도록 차체에 조정장치(130)를 설치한다. 이러한 배치는 제3 힌지(37)가 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)보다 길이가 길게 형성됨에 따라 조정장치(130)가 동작할 때, 스포일러 윙(110)이 후방으로 갈수록 경사각이 형성되게 할 수 있다. 속도 감응형 리어 스포일러 장치(100)는 조정장치(130)가 비동작인 경우, 스포일러 윙(110)이 자동차의 트렁크 상부와 수평방향이 되도록 한다.

속도 감응형 리어 스포일러 장치(100)는 제어부(150)로 구동모터(40)를 제어한다. 제어부(150)는 스포일러 윙(110)을 상승시키는 경우, 구동모터(40)가 반시계방향으로 회전되도록 제어한다. 이를 통해, 구동모터(40)는 회전축(45)을 반시계방향으로 회전을 시키고, 회전축(45)은 제3 힌지(35)의 일단이 회전축(45)을 따라 회전하여 제3 힌지(35)의 타단과 연결된 윙 부착 서포터(10)의 일단을 상승시킨다. 즉, 윙 부착 서포터(10)의 일단이 상승함에 따라, 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)는 상단과 연결된 윙 부착 서포터(10)의 타단을 상승시킨다. 여기서, 윙 부착 서포터(10)의 일단은 윙 부착 서포터(10)의 후방이고, 타단은 윙 부착 서포터(10)의 전방일 수 있다.

특히, 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)의 길이가 제3 힌지(35)보다 짧기 때문에 회전축(45)이 반시계방향으로 회전을 하면 할수록 윙 부착 서포터(10)는 후방이 높아지게 되며, 이로 인해 스포일러 윙(110)의 경사각이 형성될 수 있다.

제어부(150)는 스포일러 윙(110)을 하강시키는 경우, 구동모터(40)가 시계방향으로 회전되도록 제어한다. 이를 통해, 구동모터(40)는 회전축(45)을 시계방향으로 회전을 시키고, 회전축(45)은 제3 힌지(35)의 일단이 회전축(45)을 따라 회전하여 제3 힌지(35)의 타단과 연결된 윙 부착 서포터(10)의 일단을 힌지 브라켓(20)의 하면(21)과 밀착되게 하강시킨다. 즉, 윙 부착 서포터(10)의 일단이 하강함에 따라, 제1 힌지(31) 및 제2 힌지(33)는 상단과 연결된 윙 부착 서포터(10)의 타단을 하강시킨다.

제어부(150)는 자동차의 시동전 스포일러 윙(110)이 자동차의 트렁크 상부와 수평방향으로 되도록 위치된 상태에서 자동차의 시동후 자동차의 트렁크 상부를 기준으로 스포일러 윙(110)의 경사각이 2°내지 5°가 되도록 스포일러 윙(110)의 경사각을 변경시킨다. 또한 제어부(150)는 자동차의 주행속도를 실시간으로 확인하고, 만약 주행속도가 120㎞/h를 도달하면 자동차의 주행속도에 대응하여 선형적으로 스포일러 윙(110)의 경사각을 80°까지 경사각을 변경시킨다. 이에 따라, 제어부(15)는 주행속도에 따라 증가하는 경사각으로 인해 하향력이 증대되어 자동차의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

제어부(150)는 자동차의 주행속도에 대응하여 스포일러 윙(110)이 상승된 상태에서 자동차의 브레이크 동작이 수행되면, 스포일러 윙(110)의 경사각이 최대치인 80°가 되도록 경사각을 변경시킨 후, 자동차의 주행속도 감소에 따라 선형적으로 스포일러 윙(110)의 경사각을 변경시킬 수 있다.

또한, 제어부(150)는 자동차가 쏠림현상이 발생하는 경우, 조정장치(130)를 제어하여 스포일러 윙(110)이 자동차의 수평을 잡아주어 안정적인 주행을 제공하고, 비가 오는 경우, 조정장치(130)를 제어하여 스포일러 윙(110)이 자동차의 후방에 발생되는 와류를 감소시켜 빗물 수막을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10: 윙 부착 서포터 11: 상면
13: 제1 측면 15: 제2 측면
20: 힌지 브라켓 21: 하면
23: 제3 측면 25: 제4 측면
27: 제5 측면 30: 힌지부
31: 제1 힌지 33: 제2 힌지
35: 제3 힌지 37: 제1 축
39: 제2 축 40: 구동모터
45: 회전축 100: 속도 감응형 리어 스포일러 장치
110: 스포일러 윙 130: 조정장치
150: 제어부 170: 전자제어장치

Claims

속도 감응형 리어 스포일러 장치.