KR20190066697A - 차량용 유동박리 방지장치 - Google Patents

차량용 유동박리 방지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190066697A
KR20190066697A KR1020170166375A KR20170166375A KR20190066697A KR 20190066697 A KR20190066697 A KR 20190066697A KR 1020170166375 A KR1020170166375 A KR 1020170166375A KR 20170166375 A KR20170166375 A KR 20170166375A KR 20190066697 A KR20190066697 A KR 20190066697A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
ridge
strip
ridge strip
flow separation
Prior art date
Application number
KR1020170166375A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102463715B1 (ko
Inventor
권형일
백승진
최해천
방경태
Original Assignee
현대자동차주식회사
서울대학교산학협력단
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 서울대학교산학협력단, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020170166375A priority Critical patent/KR102463715B1/ko
Publication of KR20190066697A publication Critical patent/KR20190066697A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102463715B1 publication Critical patent/KR102463715B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 차량용 유동박리 방지장치는, 유동박리가 발생하는 차량의 표면에 배치된 하나 이상의 릿지스트립; 및 릿지스트립의 주변에 형성된 하나 이상의 골부분;을 포함하고, 상기 릿지스트립은 차량의 길이방향을 따라 길게 연장되며, 상기 릿지스트립의 상단에 톱니부가 상기 릿지스트립의 길이방향을 따라 연속되게 형성될 수 있다.

Description

차량용 유동박리 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING A FLOW SEPARATION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 유동박리 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 표면에서 발생할 수 있는 유동박리를 방지할 수 있고, 이를 통해 항력(drag force)를 감소시켜 차량의 공력성능을 대폭 개선할 수 있는 차량용 유동박리 방지장치에 관한 것이다.
자동차 등과 같은 운송체는 인류 생활에서 가장 광범위하게 사용되는 이동수단으로서 이용 목적에 따라 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있다. 과거와는 달리 유가 상승 문제와 환경 오염 문제가 함께 대두되면서 자동차의 연비를 향상시키고, 주행 효율 개선을 통해 온실가스 배출을 저감하고자 하는 연구가 많이 이뤄지고 있으며, 그 일환으로 차량의 공력 성능 개선을 위한 연구의 중요성 역시 커지고 있다.
자동차는 그 형상에 따라 다양한 공기 역학적 특성을 갖게 되는데, 예컨데, 세단과 같이 상대적으로 차량 높이가 낮고 후면 유리의 경사도가 작은(완만한) 경우에는 후면에서 유동박리가 발생하지 않아 낮은 공기저항을 달성하기에 상대적으로 유리한 점이 있다. 반면, 왜건, SUV 등 내부 공간 확보를 위해 차량의 높이가 상대적으로 높거나 그에 따라 후면 유리의 경사도가 큰(급격한) 경우에는 차량 후면에서 유동 박리가 발생할 확률이 높고 그 결과 낮은 공기저항을 달성하기에 불리한 점이 있다.
이와 같이, 자동차 후면 유리에서 유동 박리가 광범위하게 발생하게 되면 단순히 차량의 공기 저항이 증가할 뿐만 아니라, 유동 박리로 인해 후면 유리 표면에서 압력 강하가 발생하여 빗물이나 먼지가 후면 유리 표면에 달라 붙어 운전자의 시야를 방해하는 문제가 발생하게 된다. 기존에는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 한국 공개특허공보 제2002-0055966호(2002. 7. 10.)와 같이, 후면 유리에 추가적인 와이퍼를 장착하여 후면 유리의 불순물을 직접 제거하거나, 공개특허공보 제2010-0015277호(2010. 2. 12.)와 같이, 차량 윗면과 후면 유리의 경계에 디플렉터를 부착하여 차량 뒤의 유동구조를 보정하는 방식이 있었다.
하지만, 상술한 종래 기술은 몇 가지 문제점을 가지고 있다.
먼저, 한국 공개특허공보 제2002-0055966호의 경우, 후면 유리에 와이퍼를 추가로 설치함으로써 후면 유리에 부착되는 불순물을 제거할 수는 있지만, 와이퍼를 구동하기 위한 추가적인 장치가 차량 후면에 삽입되어야 하고, 차량 후면 경사면에서의 유동 박리로 인한 공기저항 증가 문제에 대해서는 전혀 대응을 할 수 없다는 문제점이 있었다.
그리고, 한국 공개특허공보 제2010-0015277호의 경우에는 디플렉터가 부착됨으로써 차량 뒤의 와류 구조가 후퇴되어 후면 유리에 불순물이 달라붙는 현상이 경감되고 C-필러에서 발생하는 와류 구조가 억제되어 차량의 공기저항도 저감되는 효과가 있지만, 디플렉터 부착으로 인해 차량 뒷편의 유동 재순환 영역이 확대되어 차량의 공기저항 저감 효과가 크지 못하다는 문제점이 있었다.
따라서, 차량 후면의 경사도가 크고(급격하고) 유동 박리 발생 확률이 높은 차량 형상에 대해 유동 박리 발생을 억제 내지 방지함으로써 낮은 공기저항을 갖는 차량 형상을 설계할 필요가 있다.
한국 공개특허공보 제2002-0055966호 한국 공개특허공보 제2010-0015277호
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 차량의 유동박리가 발생할 가능성이 있는 표면에 차량의 길이방향을 따라 연장된 릿지스트립(ridge strip)을 적용함으로써 차량의 표면에서 발생할 수 있는 유동박리를 미연에 방지할 수 있고, 이를 통해 항력(drag force)를 감소시켜 차량의 공력성능을 대폭 개선할 수 있는 차량용 유동박리 방지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유동박리 방지장치는,
유동박리가 발생하는 차량의 표면에 배치된 하나 이상의 릿지스트립; 및
릿지스트립의 주변에 형성된 하나 이상의 골부분;을 포함하고,
상기 릿지스트립은 차량의 길이방향을 따라 길게 연장되며, 상기 릿지스트립의 상단에 톱니부가 상기 릿지스트립의 길이방향을 따라 연속되게 형성될 수 있다.
상기 릿지스트립은 삼각형 단면을 가질 수 있다.
상기 릿지스트립의 높이는 상기 릿지스트립의 꼭지점과 골부분 사이의 길이에 의해 정의될 수 있다.
상기 톱니부는 불규칙한 형상으로 형성될 수 있다.
차량의 루프에 복수의 릿지스트립이 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 복수의 릿지스트립은 상기 차량의 폭방향을 따라 이격될 수 있다.
각 릿지스트립은 상기 루프의 전방단으로부터 상기 루프의 후방단까지 연장될 수 있다.
각 릿지스트립은 상기 루프의 전방단으로부터 차량의 후방 글래스까지 연장될 수 있다.
각 릿지스트립은 차량의 전방 글래스로부터 차량의 후방 글래스까지 연장될 수 있다.
각 릿지스트립의 높이(yridge)는 아래의 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 의해 결정되고,
상기 수학식 1은 yridge = ystrip + h×A×sin2πf1x 이고, 상기 수학식 2는 ystrip = -(x-a)(x-b)×H 이며,
상기 yridge는 릿지스트립의 높이이고, 상기 x는 차량의 길이방향 좌표성분이며, A는 X ~ N(0, 1)인 확률 정규분포이고, 상기 X는 랜덤변수이며, 상기 f1= 1.5/L이고, 상기 L은 릿지스트립의 길이이며, 상기 h는 톱니부에 대한 형상을 결정하기 위한 형상계수이고,
상기 a는 차량의 전방단에서 상기 릿지스트립의 전방단까지의 길이이며, 상기 b는 차량의 전방단에서 상기 릿지스트립의 후방단까지의 길이이고, 상기 H는 톱니부의 각 꼭지점이 볼록해지는 정도를 나타내는 형상계수이다.
본 발명에 의하면, 차량의 유동박리가 발생할 가능성이 있는 표면에 차량의 길이방향을 따라 연장된 릿지스트립(ridge strip)을 적용함으로써 차량의 표면에서 발생할 수 있는 유동박리를 미연에 방지할 수 있고, 이를 통해 항력(drag force)를 감소시켜 차량의 공력성능을 대폭 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 루프 상에서 릿지스트립이 차량의 길이방향을 따라 길게 연장됨으로써 측풍에 의한 메인 유동(Main Stream)의 편주각이 틀어져 유동 특성이 바뀌는 경우에도 큰 항력감소 효과를 유지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 릿지스트립이 루프 뿐만 아니라 전면 글래스 및/또는 후면 글래스까지 연장됨으로써 유동박리의 억제 및 항력 감소를 더욱 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 릿지스트립 및 골부분에 의해 차량의 전방 글래스의 가장자리에서 발생하는 A-필러 와류를 억제하여 유동소음을 저감할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 유동 박리 방지장치가 배치된 차량의 측면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 유동 박리 방지장치가 배치된 차량의 평면도이다.
도 4는 도 3의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 유동박리 방지장치가 배치된 차량의 배면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 유동박리 방지장치가 배치된 차량의 배면도이다.
도 7은 종래예에 따른 차량과 본 발명에 따른 차량의 유동 박리를 실험한 결과를 나타낸 사진이다.
도 8은 종래예에 따른 차량과 본 발명에 따른 차량의 항력계수를 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 유동박리 방지장치가 배치된 차량의 측면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 유동박리 방지장치(100)는, 차량(10)의 유동박리가 발생할 가능성이 있는 표면에 제공됨으로써 차량의 표면에서 발생할 수 있는 유동박리를 미연에 방지하거나 최소화하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 차량(10)에서 유동박리가 발생할 가능성이 있는 표면은, 루프(11), 전방 범퍼(12)의 측면, 후방 범퍼(13)의 측면, 스포일러(spoiler)가 장착된 차량의 경우에는 스포일러로 인한 유동 박리가 발생가능한 영역, 기타 차량의 외부 디자인 측면 또는 부착물 등으로 인해 유동 박리가 발생가능한 영역 등이 있을 수 있다.
도 1 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유동박리 방지장치(100)가 유동박리가 발생하는 차량(10)의 루프(11) 측에 제공된 구조를 예시한다. 다만, 본 발명의 차량용 유동박리 방지장치(100)는 전방 범퍼(12)의 측면, 후방 범퍼(13)의 측면, 기타 유동박리가 발생가능한 다양한 표면에 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 예시된 바와 같이, 차량용 유동박리 방지장치(100)는 차량(10)의 루프(11) 상에서 차량(10)의 길이방향(도 1의 T 참조)을 따라 길게 연장된 하나 이상의 릿지스트립(110, ridge strip)를 포함할 수 있다.
도 1의 직교좌표계에 나타난 바와 같이, y는 차량(10)의 높이방향 좌표성분이고, x는 차량(10)의 길이방향 좌표성분으로, 직교좌표계의 원점(O)은 차량(10)의 최전방지점에서 수직으로 연장된 가상선과 루프(11)의 수평면에서 연장된 가상선이 교차하는 지점일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 1 및 도 3에 예시된 바와 같이 릿지스트립(110)은 루프(11)의 전방단으로부터 후방 글래스(15)의 일측 지점까지 연장될 수 있다. 예컨대, 릿지스트립(110)의 전방단(111)은 루프(11)의 전방단에 위치할 수 있고, 릿지스트립(110)의 후방단(112)은 후방 글래스(15)의 일측지점(예컨대, 후방 글래스(15)의 전방단에서 후방 글래스(15)의 전체 길이의 20%에 해당하는 지점)에 위치할 수 있다. 즉, 릿지스트립(110)은 후방 글래스(15)의 일부영역까지 연장되도록 배치될 수 있다. 여기서, 릿지스트립(110)이 후방 글래스(15)의 시야를 방해하지 않도록 구성될 수 있다. 예컨대, 릿지스트립(110)이 투명재질로 구성되거나 그외 차체의 디자인, 구조 등이 변경될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 릿지스트립(110)은 루프(11)의 전방단으로부터 후방 글래스(15)의 후방단까지 연장될 수 있다. 즉, 릿지스트립(110)의 후방단(112)이 후방 글래스(14)의 후방단에 위치할 수 있다. 이를 통해, 차량(10)의 후방 측에서 발생가능한 유동박리를 확실하게 방지할 수도 있다. 여기서, 릿지스트립(110)이 후방 글래스(15)의 시야를 방해하지 않도록 구성될 수 있다. 예컨대, 릿지스트립(110)이 투명재질로 구성되거나 그외 차체의 디자인, 구조 등이 변경될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 릿지스트립(110)은 루프(11)의 전방단에서 후방단까지 연장될 수 있다. 즉, 릿지스트립(110)의 전방단(111)은 루프(11)의 전방단에 위치할 수 있고, 릿지스트립(110)의 후방단(112)은 루프(11)의 후방단에 위치할 수 있다. 즉, 릿지스트립(110)은 차량(10)의 루프(11)의 표면에만 배치될 수 있고, 이를 통해 루프(11)의 제조 시에 릿지스트립(110)을 루프(11)에 일체형으로 제조할 수도 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 릿지스트립(110)이 전방 글래스(14)의 일측 지점으로부터 후방 글래스(15)의 일측 지점까지 연장될 수 있다. 예컨대, 릿지스트립(110)의 전방단(111)이 전방 글래스(14)의 일측지점(예컨대, 전방 글래스(14)의 전방단에서 전방 글래스(14)의 전체 길이의 70%에 해당하는 지점)에 위치할 수도 있고, 릿지스트립(110)의 후방단(112)은 후방 글래스(15)의 일측지점(예컨대, 후방 글래스(15)의 전방단에서 후방 글래스(15)의 전체 길이의 20%에 해당하는 지점)에 위치할 수 있다. 즉, 릿지스트립(110)은 전방 글래스(14)의 일부 영역 및 후방 글래스(15)의 일부영역까지 연장되도록 배치될 수 있다. 여기서, 릿지스트립(110)이 전방 글래스(14) 및 후방 글래스(15)의 시야를 방해하지 않도록 구성될 수 있다. 예컨대, 릿지스트립(110)이 투명재질로 구성되거나 그외 차체의 디자인, 구조 등이 변경될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 릿지스트립(110)의 상면에는 복수의 톱니부(130, tooth portion)가 형성될 수 있고, 복수의 톱니부(320)는 릿지스트립(110)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 릿지스트립(110)은 삼각형 단면을 가질 수 있고, 릿지스트립(110)의 측면(113)은 장수거북의 돌기 등과 같이 급격한 경사도를 가지도록 경사질 수 있고, 릿지스트립(110)의 하단(114)은 곡면지게 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 릿지스트립(110)의 주변에는 골부분(120, valley portion)이 형성될 수 있고, 골부분(120)과 릿지스트립(110)의 하단(114)이 연결되는 부분(124)은 릿지스트립(110)의 하단(114)의 곡면에 대응하여 차량(10)의 루프(11)의 표면 보다 미세하게 함몰될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 차량(10)의 루프(11) 상에서 릿지스트립(110)이 차량(10)의 길이방향을 따라 길게 연장됨으로써 측풍에 의한 메인 유동(Main Stream)의 편주각이 틀어져 유동 특성이 바뀌는 경우에도 큰 항력감소 효과를 유지할 수 있다. 특히, 본 발명은 릿지스트립(110)이 루프(11) 뿐만 아니라 전면 글래스(14) 및/또는 후면 글래스(15)까지 연장됨으로써 유동박리의 억제 및 항력 감소를 더욱 효과적으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 릿지스트립(110) 및 골부분(120)에 의해 차량(10)의 전방 글래스(14)의 가장자리에서 발생하는 A-필러 와류를 억제하여 유동소음을 저감하는 효과도 가지고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각 릿지스트립(110)의 높이(yridge)는 릿지스트립(110)의 꼭지점과 골부분(120) 사이의 길이에 의해 정의될 수 있고, 각 릿지스트립(110)의 높이는 차량(10)의 전체 높이의 2~4%로 설계될 수 있다.
릿지스트립(110)의 높이(yridge)는 아래의 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, yridge는 릿지스트립의 높이이고, ystrip는 톱니부(130)의 각 꼭지점의 높이이며, x는 차량의 길이방향 좌표성분이다. A는 확률 정규분포이며, A = X ~ N(0, 1)이고, X는 랜덤변수이다. f1= 1.5/L이고, L은 릿지스트립(110)의 길이이며, h는 톱니부(130)의 각 꼭지점의 높이 내지 형상 등을 결정하기 위한 형상계수이고, h는 0.01~0.03 범위 내에서 선택되는 임의값일 수 있으며, 본 실시예에서는 h는 0.02로 고정될 수 있다.
상술한 [수학식 1]에 의하면, "h×A×sin2πf1x"의 A(확률 정규분포)의 X(랜덤 변수)에 의해 톱니부(130)의 형상은 불규칙하게 형성될 수 있다. 톱니부(130)의 불규칙한 형상에 의해 골프공의 딤플 효과와 유사하게 차량의 무딘 표면(Blunt body)에서 층류-난류 천이효과를 조기 유도함으로써 마찰 저항을 줄일 수 있고, 유체 흐름에 따라 추가적인 와류를 발생시킴으로써 모멘텀을 추가하고, 이를 통해 유동 박리를 감소할 수 있다.
ystrip의 항목은 아래의 [수학식 2]에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, 도 1의 직교좌표계에 나타난 바와 같이, a는 차량의 전방단 즉, 직교좌표계의 원점(0)에서 릿지스트립(110)의 전방단(111)까지의 길이일 수 있고, b는 차량의 전방단 즉, 직교좌표계의 원점(O)에서 릿지스트립(110)의 후방단(112)까지의 길이일 수 있다. H는 톱니부(130)의 전체 형상이 볼록해지는 정도를 나타내는 형상계수일 수 있으며, H는 0.1~0.3 범위 내의 임의값일 수 있다. 본 실시예에서는 H는 0.15로 고정될 수 있다.
한편, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 릿지스트립(110)이 루프(11)의 표면 상에서 차량(10)의 폭방향을 따라 이격되게 배치될 수 있고, 복수의 릿지스트립(110) 및 복수의 골부분(120)은 루프(11)의 중앙을 기준으로 좌우 대칭적인 구조로 이루어질 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 3개의 릿지스트립(110)이 루프(11)의 표면 상에서 차량(10)의 폭(W)을 따라 이격되게 배치될 수 있다. 3개의 릿지스트립(110)들은 루프(11)의 중앙에 배치된 중앙측 릿지스트립(110a)과, 중앙측 릿지스트립(110a)의 좌우 양측에 대칭적으로 이격되게 배치된 한 쌍의 제1사이드 릿지스트립(110b)으로 이루어질 수 있다. 각 제1사이드 릿지스트립(110b)은 중앙측 릿지스트립(110a)과 제1간격(W1)으로 대칭적으로 이격될 수 있다. 제1간격(W1)은 차량(10)의 폭(W)의 35~45%일 수 있다.
도 5에 예시된 바와 같이, 5개의 릿지스트립(110)이 루프(11)의 표면 상에서 차량(10)의 폭(W)을 따라 이격되게 배치될 수 있다. 5개의 릿지스트립(110)은 루프(11)의 중앙에 배치된 중앙측 릿지스트립(110a)과, 중앙측 릿지스트립(110a)의 좌우 양측에 대칭적으로 이격되게 배치된 한 쌍의 제1사이드 릿지스트립(110b)과, 한 쌍의 제1사이드 릿지스트립(110b)에 대해 개별적으로 이격되게 배치된 한 쌍의 제2사이드 릿지스트립(110c)으로 이루어질 수 있다. 각 제1사이드 릿지스트립(110b)은 중앙측 릿지스트립(110a)과 제1간격(W1)으로 이격될 수 있다. 각 제2사이드 릿지스트립(110c)은 중앙축 릿지스트립(110a)과 제2간격(W2)으로 이격될 수 있다. 제1간격(W1)은 차량(10)의 폭(W)의 35~45%일 수 있고, 제2간격(W2)은 차량(10)의 폭(W)의 75~85%일 수 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 7개의 릿지스트립(110)이 루프(11)의 표면 상에서 차량(10)의 폭(W)을 따라 이격되게 배치될 수 있다. 7개의 릿지스트립(110)은 루프(11)의 중앙에 배치된 중앙측 릿지스트립(110a)과, 중앙측 릿지스트립(110a)의 좌우 양측에 대칭적으로 이격되게 배치된 한 쌍의 제1사이드 릿지스트립(110b)과, 한 쌍의 제1사이드 릿지스트립(110b)에 대해 개별적으로 이격되게 배치된 한 쌍의 제2사이드 릿지스트립(110c)과, 한 쌍의 제2사이드 릿지스트립(110c)에 대해 개별적으로 이격되게 배치된 한 쌍의 제3사이드 릿지스트립(110d)으로 이루어질 수 있다. 각 제1사이드 릿지스트립(110b)은 중앙측 릿지스트립(110a)과 제1간격(W1)으로 이격될 수 있다. 각 제2사이드 릿지스트립(110c)은 중앙축 릿지스트립(110a)과 제2간격(W2)으로 이격될 수 있다. 각 제3사이드 릿지스트립(110d)은 중앙측 릿지스트립(110a)과 제3간격(W3)으로 이격될 수 있다. 제1간격(W1)은 차량(10)의 폭(W)의 35~45%일 수 있고, 제2간격(W2)은 차량(10)의 폭(W)의 75~85%일 수 있으며, 제3간격(W3)은 차량(10)의 폭(W)의 85~95%일 수 있다.
도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 릿지스트립(110)들의 후방단(112)들이 차량(10)의 후방에서 차량(10)의 중앙을 향해 모이는 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 사이드 릿지스트립(110b, 110c, 110d)들이 중앙측 릿지스트립(110a)을 향해 휘어질 수 있고, 이에 릿지스트립(110)의 후방단들이 모이는 구조일 수 있다. 이와 같이, 릿지스트립(110)들이 차량(10)의 후방에서 차량(10)의 중앙을 향해 모이는 구조로 이루어짐에 따라, 릿지스트립(110)들 사이에서 발생하는 유선방향 와류에 대해 모멘텀이 집중될 수 있고, 이를 통해 차량(10)의 후방 측에서 모멘텀의 강도가 강해져 차량(10)의 후방측에서 유동 박리가 효과적으로 억제될 수 있다.
한편, 복수의 릿지스트립(110)들 중에서 중앙측 릿지스트립(110a)의 높이가 가장 높고 사이드 릿지스트립(110b, 110c, 110d)들의 높이는 중앙에서 좌우 양측 가장자리 측으로 갈수록 낮아질 수 있고, 차량(10)의 중앙에서 좌우 양측 가장자리 측으로 갈수록 사이드 릿지스트립(110b, 110c, 110d)들 사이의 간격이 줄어들 수 있다. 이는 차량(10)의 좌우 양측 가장자리로 갈수록 릿지스트립(110)이 박리 영역에 잠기므로 유동제어 효과가 불필요해지고, 차량(10)의 후방 경사영역에서 중앙측의 유동장에 대해 모멘텀을 집중하기 위함이다.
도 7은 종래예에 따른 차량과 본 발명에 따른 차량의 유동 박리를 실험한 결과를 나타낸 사진이다.
도 7(a)는 차량(10)의 길이방향 축선(X1)과 공기의 흐름방향(도 7의 F방향) 사이의 경사각(γ)이 0°일 때 종래예에 따른 차량의 후방에서 발생하는 유동 박리영역을 나타낸다. 도 7(b)는 차량(10)의 길이방향 축선(X1)과 공기의 흐름방향(도 7의 F방향) 사이의 경사각(γ)이 10°일 때 종래예에 따른 차량의 후방에서 발생하는 유동 박리영역을 나타낸다. 도 7(c)는 차량(10)의 길이방향 축선(X1)과 공기의 흐름방향(도 7의 F방향) 사이의 경사각(γ)이 20°일 때 종래예에 따른 차량의 후방에서 발생하는 유동 박리영역을 나타낸다. 도 7(d)는 차량(10)의 길이방향 축선(X1)과 공기의 흐름방향(도 7의 F방향) 사이의 경사각(γ)이 0°일 때 본 발명에 따른 차량의 후방에서 발생하는 유동 박리영역을 나타낸다. 도 7(e)는 차량(10)의 길이방향 축선(X1)과 공기의 흐름방향(도 7의 F방향) 사이의 경사각(γ)이 10°일 때 본 발명에 따른 차량의 후방에서 발생하는 유동 박리영역을 나타낸다. 도 7(f)는 차량(10)의 길이방향 축선(X1)과 공기의 흐름방향(도 7의 F방향) 사이의 경사각(γ)이 20°일 때 본 발명에 따른 차량의 후방에서 발생하는 유동 박리영역을 나타낸다.
도 7(a), 도 7(b), 도 7(c)에 나타난 바와 같이 종래예에 따른 차량은 그 후방에 공기의 흐름에 따라 유동박리영역이 상대적으로 크게 발생하지만, 도 7(d), 도 7(e) 및 도 7(f)에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 차량은 그 후방에서 공기의 흐름에 따라 유동박리영역이 상대적으로 대폭 축소됨을 알 수 있었다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 차량(K선 참조)의 항력계수(CD)가 종래예가 적용된 차량(S선 참조)의 항력계수 보다 대폭 줄어듬을 알 수 있었다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 차량(10)의 측면에 해당하는 사이드글래스(16)에도 릿지스트립(110)이 형성될 수도 있고, 이를 통해 유동박리의 제거 및 항력 감소를 더욱 효과적으로 달성할 수 있다.
여기서, 릿지스트립(110)은 사이드 글래스(16)의 시야를 방해하지 않도록 투명재질로 구성될 수 있다.
도 1 내지 도 9의 실시예는 본 발명의 차량용 유동박리 방지장치(100)가 차량(10)의 루프(11) 측에 배치된 구성을 예시하고 설명하였지만, 앞서 언급한 바와 같이 본 발명은 차량(10)의 루프(11)에 한정하지 않고, 유동박리가 발생할 가능성이 있는 차량(10)의 표면에 배치될 수 있다. 예컨대, 유동박리가 발생할 가능성이 있는 표면은, 전방 범퍼(12)의 측면, 후방 범퍼(13)의 측면, 스포일러(spoiler)가 장착된 차량의 경우에는 스포일러로 인한 유동 박리가 발생가능한 영역, 기타 차량의 외부 디자인 측면 또는 부착물 등으로 인해 유동 박리가 발생가능한 영역 등이 있을 수 있다.
이상과 같은 본 발명은, 차량의 표면에 차량의 길이방향을 따라 연장된 릿지스트립(ridge strip)을 적용함으로써 차량의 표면에서 발생가능한 유동박리를 확실하게 억제할 수 있고, 이를 통해 항력(drag force)를 감소시켜 차량의 공력성능을 대폭 개선할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 차량
11: 루프
12: 전방 범퍼
13: 후방 범퍼
14: 전방 글래스
15: 후방 글래스
100: 차량용 유동박리 방지장치
110: 릿지스트립
120: 골부분
130: 톱니부

Claims (10)

  1. 유동박리가 발생하는 차량의 표면에 배치된 하나 이상의 릿지스트립; 및
    릿지스트립의 주변에 형성된 하나 이상의 골부분;을 포함하고,
    상기 릿지스트립은 차량의 길이방향을 따라 길게 연장되며, 상기 릿지스트립의 상단에 톱니부가 상기 릿지스트립의 길이방향을 따라 연속되게 형성되는 차량용 유동박리 방지장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 릿지스트립은 삼각형 단면을 가진 차량용 유동박리 방지장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 릿지스트립의 높이는 상기 릿지스트립의 꼭지점과 골부분 사이의 길이에 의해 정의되는 차량용 유동박리 방지장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 톱니부는 불규칙한 형상으로 형성되는 차량용 유동박리 방지장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    차량의 루프에 복수의 릿지스트립이 길이방향을 따라 연장되는 차량용 유동박리 방지장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 릿지스트립은 상기 차량의 폭방향을 따라 이격되는 차량용 유동박리 방지장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    각 릿지스트립은 상기 루프의 전방단으로부터 상기 루프의 후방단까지 연장되는 차량용 유동박리 방지장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    각 릿지스트립은 상기 루프의 전방단으로부터 차량의 후방 글래스까지 연장되는 차량용 유동박리 방지장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    각 릿지스트립은 차량의 전방 글래스로부터 차량의 후방 글래스까지 연장되는 차량용 유동박리 방지장치.
  10. 청구항 5에 있어서,
    각 릿지스트립의 높이(yridge)는 아래의 수학식 1 및 수학식 2에 의해 결정되고,
    수학식 1은 yridge = ystrip + h×A×sin2πf1x 이고, 수학식 2는 ystrip = -(x-a)(x-b)×H 이며,
    x는 차량의 길이방향 좌표성분이며, A는 X ~ N(0, 1)인 확률 정규분포이고, X는 랜덤변수이며, f1= 1.5/L이고, L은 릿지스트립의 길이이며, h는 톱니부의 형상을 결정하기 위한 형상계수이고, a는 차량의 전방단에서 상기 릿지스트립의 전방단까지의 길이이며, b는 차량의 전방단에서 상기 릿지스트립의 후방단까지의 길이이고, H는 톱니부의 전체적인 볼록 정도를 나타내는 형상계수인 차량용 유동박리 방지장치.
KR1020170166375A 2017-12-06 2017-12-06 차량용 유동박리 방지장치 KR102463715B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170166375A KR102463715B1 (ko) 2017-12-06 2017-12-06 차량용 유동박리 방지장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170166375A KR102463715B1 (ko) 2017-12-06 2017-12-06 차량용 유동박리 방지장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190066697A true KR20190066697A (ko) 2019-06-14
KR102463715B1 KR102463715B1 (ko) 2022-11-08

Family

ID=66846306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170166375A KR102463715B1 (ko) 2017-12-06 2017-12-06 차량용 유동박리 방지장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102463715B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950014419A (ko) * 1993-11-22 1995-06-16 디노 갈리 액체의 저장, 송출 및 혼합을 위한 소형장치
JPH10157658A (ja) * 1996-12-02 1998-06-16 Toyota Motor Corp 自動車後部の空力構造とその設計方法
JP2970761B2 (ja) * 1985-05-31 1999-11-02 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチュアリング コンパニー 抗力抵抗減少物品
KR20020055966A (ko) 2000-12-29 2002-07-10 이계안 자동차용 리어 와이퍼 구동장치의 링크 구조
KR20100015277A (ko) 2008-08-04 2010-02-12 독터.인제니어. 하.체. 에프.포르쉐악티엔게젤샤프트 차량 후방측 공기 가이드 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2970761B2 (ja) * 1985-05-31 1999-11-02 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチュアリング コンパニー 抗力抵抗減少物品
KR950014419A (ko) * 1993-11-22 1995-06-16 디노 갈리 액체의 저장, 송출 및 혼합을 위한 소형장치
JPH10157658A (ja) * 1996-12-02 1998-06-16 Toyota Motor Corp 自動車後部の空力構造とその設計方法
KR20020055966A (ko) 2000-12-29 2002-07-10 이계안 자동차용 리어 와이퍼 구동장치의 링크 구조
KR20100015277A (ko) 2008-08-04 2010-02-12 독터.인제니어. 하.체. 에프.포르쉐악티엔게젤샤프트 차량 후방측 공기 가이드 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102463715B1 (ko) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9828043B2 (en) Moving body side section structure
US8210600B1 (en) Aerodynamic package for an automotive vehicle
US8366178B2 (en) Vehicle and vehicle substructure
US6669270B1 (en) Truck wind deflector
US4245862A (en) Drag reducer for land vehicles
CN101535124A (zh) 特别用于飞行器机翼的机翼末梢结构
US20210114405A1 (en) Aerodynamic wheels for a bi-directional vehicle
EP1152940B1 (en) Truck aerodynamic a-pillar design
CN110431066A (zh) 汽车用空气动力部件
US11623700B2 (en) Multi-panel skirt system for cargo enclosures
US20160280289A1 (en) Vehicle aerodynamic structure
US9586464B2 (en) Vehicle sunroof wind deflector
AU2017213488B2 (en) Drag reducing mirror assemblies for vehicles
JP2004345562A (ja) 自動車の空気抵抗低減装置
KR20190066697A (ko) 차량용 유동박리 방지장치
WO2014035299A1 (en) Commercial vehicle with vortex generators
JP5849922B2 (ja) 車両用整流構造
GB1573255A (en) Drag reducer for land vehicles
CN217022690U (zh) 车辆的翼子板及车辆
KR101647795B1 (ko) 차량용 하부 사이드 스커트 구조체
WO1985001485A1 (en) Aerodynamic trailer fairing
CN107662656A (zh) 一种低风阻汽车车身
EA003535B1 (ru) Высокоскоростной транспортный модуль
SE520507C2 (sv) Anordning för luftmotståndsreducering vid markfordon

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant