KR20200129376A - 차량의 엔진룸 언더커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진룸 언더커버에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 언더커버 하측면에 장착되어 언더커버 하부의 공기 유동 방향을 안내하기 위한 에어로핀이 적용된 차량의 엔진룸 언더커버에 관한 발명이다.

Description

차량의 엔진룸 언더커버{Engine room under cover}

본 발명은 차량의 엔진룸 언더커버에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 언더커버 하측면에 장착되어 언더커버 하부의 공기 유동 방향을 안내하기 위한 에어로핀이 적용된 차량의 엔진룸 언더커버에 관한 발명이다.

일반적으로, 차량의 주행 시 언더바디(under body) 하부의 공기 흐름은 서스펜션 및 다양한 샤시 부품들에 부딪혀 유속이 느려지면서 차량 사이드로 퍼지게 되고, 이는 후류의 폭을 크게 만들어 항력을 증가시키게 된다.

따라서 항력을 감소시키기 위해서는 언더바디에 언더커버(under cover)를 적용하여 언더바디의 하측면을 평평하게 만들어 주는 것도 중요하지만, 언더바디의 하부 유동이 차량 사이드로 퍼지지 않도록 가운데로 모아주는 것이 상당히 유리하다.

이를 위해 종래에는 언더커버의 하측면에 가이드핀을 적용하여 언더바디 하부의 공기 유동이 차량 사이드로 퍼지지 않도록 하였으나, 요철로 및 과속방지턱을 지날 때 가이드핀이 간섭되어 부품에 변형이 가거나 깨지는 문제가 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2005-0061229호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 저속 주행 시에는 언더커버 내부에서 접힘 상태를 유지하다가 공력 성능이 중요해지는 고속 주행 시에만 언더커버 외부로 돌출되어 언더바디의 하부 공기 유동을 안내하는 에어로핀을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 엔진룸 언더커버에 있어서,

차량의 엔진룸 언더커버의 하면에는,

차량의 정지 또는 일정 속도 이하의 저속 주행 시 언더커버의 내부에 삽입되어 접힘 상태를 유지하다가,

일정 속도 이상의 고속 주행 시 주행 속도에 따른 공기력에 의해 언더커버의 외부로 돌출되어 언더커버의 하부 공기 유동을 안내하는 에어로핀이 장착되는 것을 특징으로 한다.

에어로핀은 사각 플레이트 형상이며, 차량의 전후방향으로 에어로핀의 단면형상은 외측면과 내측면의 굴곡이 서로 다른 에어포일(airfoil) 형상인 것을 특징으로 한다.

에어로핀의 외측면 굴곡은 내측면 굴곡 보다 큰 것을 특징으로 한다.

에어로핀은 차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭이 되도록 복수 개 장착되는 것을 특징으로 한다.

차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭인 위치의 에어로핀은 서로 평행하는 것을 특징으로 한다.

차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭인 위치의 에어로핀은 차량의 후단으로 갈수록 점차 서로 가까워지는 것을 특징으로 한다.

차량의 폭방향으로 에어로핀의 일측에는,

차량의 전후방향으로 일정 길이 연장되며, 내부에는 양단을 관통하는 고정홀이 형성되는 고정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

언더커버의 하면에는 에어로핀이 삽입되는 일정 깊이의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

차량의 전후방향으로 가이드홈의 전후면 각각에는 서로 동축인 고정핀홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

가이드홈의 바닥면에는 언더커버의 내외부를 연통시키는 압력홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

에어로핀은, 고정홀을 관통하며 양단이 고정핀홈에 각각 삽입되는 고정핀에 의해 언더커버에 고정되는 것을 특징으로 한다.

고정핀의 양단 중 어느 한 쪽에는 코일스프링이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

코일스프링은 고정핀과 서로 동축이며, 일단이 에어로핀의 외측면에 고정되어 에어로핀에 스프링력을 가하는 것을 특징으로 한다.

에어로핀은 상코일스프링의 스프링력에 의해 언더커버 측으로 당겨지는 것을 특징으로 한다.

차량의 주행 시 언더커버 하부의 공기가 에어로핀을 지날 때, 에어로핀의 내측면과 외측면의 굴곡 차이에 의해 에어로핀의 내측면과 외측면에서 속도차 및 압력차가 발생하는 것을 특징으로 한다.

차량의 속도가 증가할수록 압력홀을 통하여 에어로핀의 내측면에 가해지는 압력은 점차 높아지고, 에어로핀의 외측면에 가해지는 압력은 점차 낮아지는 것을 특징으로 한다.

에어로핀의 내측면에 가해지는 압력과 에어로핀의 외측면에 가해지는 압력의 총합이 코일스프링의 스프링력 보다 커졌을 때, 에어로핀은 고정핀을 회전축으로 하여 회전하는 것을 특징으로 한다.

에어로핀이 회전하여 가이드홈 외부로 돌출되었을 때, 에어포일 형상의 단면형상에 의해 에어로핀의 내측면과 외측면에 작용하는 양력의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 한다.

에어로핀에 작용하는 양력과 코일스프링의 스프링력 사이의 힘의 균형에 따라 에어로핀의 펼침 각도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

에어로핀이 완전히 펼쳐지는 차량의 주행 속도는 코일스프링의 스프링력 조율에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 언더커버의 하면 측에 에어로핀을 적용하여 차량 하부 유동이 퍼지지 않도록 모아줌으로써 공력 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 에어로핀의 펼침 각도가 차량의 속도에 따른 공기력에 의해 제어되는

것으로, 과속방지턱이나 험로 등을 지날 때 또는 고압 세차 시에는 에어로핀이 언더커버 내부로 삽입되면서 지면 또는 수압과 부딪혀 손상되는 것을 예방하며, 공력 성능이 가장 우세하게 요구되는 고속 주행조건에서만 에어로핀이 펼쳐져 내구성이 개선될 수 있는 효과가 있다.

또한, 속도 센서 및 구동 모터 등의 추가 구성이 불필요하여 원가 및 중량 측면에서 유리하며, 부품수가 적어 조립 공정을 줄일 수 있기 때문에 공장 라인 설치비 및 조립비도 절감될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 엔진룸 언더커버에 설치된 에어로핀.
도 2는 본 발명에 따른 에어로핀의 단면 형상 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 저속 주행 시 에어로핀의 펼침 상태.
도 4는 본 발명에 따른 중속 주행 시 에어로핀의 펼침 상태.
도 5는 본 발명에 따른 고속 주행 시 에어로핀의 펼침 상태.
도 6은 본 발명에 따른 에어로핀의 적용 위치 제1실시예.
도 7은 본 발명에 따른 에어로핀의 적용 위치 제2실시예.
도 8은 본 발명에 따른 에어로핀의 적용 위치 제3실시예.
도 9는 본 발명에 따른 에어로핀의 미 적용 시 언더커버 하부에서의 유동 변화 해석 결과.
도 10은 본 발명에 따른 에어로핀의 적용 시 언더커버 하부에서의 유동 변화 해석 결과.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 차량의 엔진룸 언더커버에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 언더커버 하측면에 장착되어 언더커버 하부의 공기 유동 방향을 안내하기 위한 에어로핀이 적용된 차량의 엔진룸 언더커버에 관한 발명이다.

도 1에는 본 발명에 따른 차량의 엔진룸 언더커버에 설치된 에어로핀이 도시되어 있다.

상기 에어로핀(4)은 상기 엔진룸 언더커버(2)의 하면에 장착되는 것으로, 차량의 정지 또는 일정 속도 이하의 저속 주행 시에는 상기 언더커버(2)의 내부에 삽입되어 접힘상태를 유지하다가, 일정 속도 이상의 고속 주행 시에는 주행 속도에 따른 공기력에 의해 상기 언더커버(2)의 하부 공기 유동을 안내하게 된다.

상기 에어로핀(4)은 사각 플레이트 형상으로, 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 전후방향으로 외측면과 내측면의 굴곡이 서로 다른 에어포일(airfoil) 형상의 단면형상을 갖는다.

상기 에어로핀(4)의 외측면 굴곡은 내측면의 굴곡보다 크게 형성되며, 이러한 형상에 따라 차량 하부의 공기가 상기 에어로핀(4)을 지날 때 상기 에어로핀(4)의 내측면과 외측면에서 속도차 및 압력차가 발생하게 된다.

상기 에어로핀(4)은 상기 차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭이 되도록 복수 개 장착된다.

상기 차량의 폭방향으로 상기 에어로핀(4)의 일측에는 상기 차량의 전후방향으로 일정 길이 연장되며, 내부에는 양단을 관통하는 고정홀(8)이 형성되는 고정부(6)가 형성된다.

상기 고정홀(8)은 고정핀에 의해 관통되며, 상기 고정홀(8)을 관통한 상기 고정핀(14)의 양단 중 어느 한 쪽에는 코일스프링(18)이 삽입된다.

상기 코일스프링(18)은 상기 고정핀(14)과 서로 동축이며, 일단이 상기 에어로핀(4)의 외측면(상기 에어로핀의 접힘 시 지면을 향하는 면)에 고정되고, 타단이 상기 가이드홈(10)에 고정되어 상기 에어로핀(4)에 스프링력을 가하게 된다.

상기 에어로핀(4)은 상기 코일스프링(18)의 스프링력에 의해 상기 언더커버(2) 측으로 당겨지게 된다.

상기 언더커버(2)의 하면에는 상기 에어로핀(4)이 삽입되는 일정 깊이의 가이드홈(10)이 형성된다.

상기 가이드홈(10)은 상기 언더커버(2)의 단면과 동일한 형상 및 크기의 단면을 갖는 것으로, 상기 차량의 전후방향으로 상기 가이드홈(10)의 전후면 각각에는 서로 동축인 고정핀홈(12)이 형성된다.

상기 고정홀(8)을 관통한 상기 고정핀(14)의 양단은 각각 상기 고정핀홈(12)에 삽입되어 상기 에어로핀(4)과 상기 언더커버(2)를 고정시키게 된다.

상기 가이드홈(10)의 바닥면에는 상기 언더커버(2)의 내외부를 연통시키는 압력홀(16)이 형성된다.

차량의 내부 공기는 상기 압력홀(16)을 통하여 상기 에어로핀(4)의 내측면에 압력을 가하게 되고, 상기 압력에 크기에 따라 상기 에어로핀(4)이 펼쳐지거나 접히게 된다.

하기에서는 도 3내지 도 5를 참고하여 차량의 주행 속도에 따른 상기 에어로핀의 펼침 상태에 대해 설명하도록 한다.

베르누이 효과에 따라 공기 유동의 속도가 증가할수록 압력은 낮아지게 된다.

즉, 상기 차량의 속도가 증가할수록 상기 압력홀(16)을 통하여 상기 에어로핀(4)의 내측면에 가해지는 압력은 점차 높아지고, 상기 에어로핀(4)의 외측면에 가해지는 압력은 점차 낮아지게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 정지/저속 주행 구간에서는 상기 에어로핀(4)의 외측면에 수직으로 착용하는 압력이 상기 에어로핀(4)의 내측면에 작용하는 압력보다 상대적으로 크다.

이때, 상기 코일스프링(18)의 스프링력 또한 상기 에어로핀(4)을 상기 언더커버(2) 측으로 당기고 있어 상기 에어로핀(4)은 상기 가이드홈(10) 내부에 삽입되어 접힌 상태를 유지하게 된다.

저속 주행 구간에서는 공기저항이 크지 않기 때문에 상기 에어로핀(4)의 역할이 크지 않아 상기 에어로핀(4)을 접힌 상태로 유지시킴으로써 과속방지턱 또는 험로 등을 통과할 때 상기 에어로핀(4)과 충돌되는 것을 방지 할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 중속/고속 주행 구간에서는 상기 에어로핀(4)의 외측면에서 공기의 유동이 빨라지면서 압력이 점차 낮아지게 된다.

반면에, 상기 압력홀(16)을 통하여 상기 에어로핀(4)의 내측면에 가해지는 차량 내부 공기의 압력은 상대적으로 크기 때문에 상기 에어로핀(4)의 내측면에 가해지는 압력과 상기 에어로핀(4)의 외측면에 가해지는 압력의 총합이 상기 코일스프링(18)의 스프링력보다 커지게 되고, 이때 도 4에 도시된 바와 같이 상기 에어로핀(4)이 상기 고정핀(14)을 회전축으로 하여 회전하면서 상기 언더커버(2)의 외부로 돌출되어 나오기 시작한다.

상기 에어로핀(4)이 회전하여 상기 가이드홈(10) 외부로 돌출되었을 때, 상기 에어포일 형상의 단면형상에 의해 상기 에어로핀(4)의 내측면과 외측면에서 속도차가 발생하게 되고, 이에 따른 압력차에 의해 상기 에어로핀(4)의 내측면과 외측면에 작용하는 양력의 크기가 서로 달라지게 된다.

이때 상기 에어로핀(4)에 작용하는 앙력과 상기 코일스프링(18)의 스프링력 사이의 힘의 균형에 따라 상기 에어로핀(4)의 펼침 각도가 조절된다.

주행속도가 증가할수록 상기 에어로핀(4)의 내측면에 작용하는 압력도 점점 증가하게 되며, 상기 코일스프링(18)의 스프링력 조율에 따라 상기 에어로핀(4)이 완전히 펼쳐지는 상기 차량의 주행 속도를 결정할 수 있다.

상기 에어로핀(4)의 펼침각도는 90도를 최대로 한다.

상기 에어로핀(4)의 위치 및 각도는 조정 가능한 것으로, 차량의 특성에 따라 차량 하부의 공기 유동을 차량의 중심선 측으로 보다 더 효과적으로 모아줄 수 있는 형태로 조정 가능하다.

예를 들어, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭인 위치의 상기 에어로핀(4)이 서로 평행하도록 위치시키거나, 도 8에 도시된 바와 같이 차량의 후단으로 갈수록 점차 서로 가까워지도록 위치시킬 수도 있다.

도 6과 도 7의 경우, 차량의 프런트 타이어와 리어 타이어 사이의 언더커버 (2)상에서 차량의 조건에 따른 상기 에어로핀(4)의 장착 위치 변화를 도시한 것이며, 도 8의 경우, 차량의 하부 유동을 차량의 중심선 측으로 보다 더 모아주기 위해 상기 차량의 전단으로부터 후단으로 갈수록 상기 에어로핀(4)이 차량의 중심선을 향하도록 상기 에어로핀(4)의 장착 각도 변화를 도시한 것이다.

도 9에는 본 발명에 따른 에어로핀의 미 적용 시 언더커버 하부에서의 유동 변화 해석 결과가 도시되어 있고, 도 10은 본 발명에 따른 에어로핀의 적용 시 언더커버 하부에서의 유동 변화 해석 결과가 도시되어 있다.

상기 에어로핀(4)의 미 적용 시 차량 하부의 중심선을 지나는 공기의 유동 방향은 차량의 길이방향으로 일정 길이 이후부터 차량의 폭방향으로 퍼져나가는 것을 확인할 수 있다.

반면에, 에어로핀(4)의 적용 시 차량 하부의 중심선을 지나는 공기의 유동 방향은 차량의 길이방향으로 일정 길이 이후 부분에서도 차량의 폭방향으로 퍼지지 않고 차량의 중심선 측으로 모여 흐르는 것을 확인 할 수 있다.

따라서, 완전히 펼쳐진 상기 에어로핀(4)은 차량 하부의 공기 유동이 차량의 폭방향으로 퍼지지 않도록 모아주게 되며, 이에 따라 공력성능을 개선할 수 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 차량의 엔진룸 언더커버의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

2 : 언더커버
4 : 에어로핀
6 : 고정부
8 : 고정홀
10 : 가이드홈
12 : 고정핀홈
14 : 고정핀
16 : 압력홀
18 : 코일스프링

Claims (20)

1. 차량의 엔진룸 언더커버의 하면에는,
   차량의 정지 또는 일정 속도 이하의 저속 주행 시 언더커버의 내부에 삽입되어 접힘 상태를 유지하다가,
   일정 속도 이상의 고속 주행 시 주행 속도에 따른 공기력에 의해 상기 언더커버의 외부로 돌출되어 상기 언더커버의 하부 공기 유동을 안내하는 에어로핀이 장착되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
2. 제1항에 있어서,
   상기 에어로핀은 사각 플레이트 형상이며, 상기 차량의 전후방향으로 상기 에어로핀의 단면형상은 외측면과 내측면의 굴곡이 서로 다른 에어포일(airfoil) 형상인 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
3. 제2항에 있어서,
   상기 에어로핀의 외측면 굴곡은 내측면 굴곡 보다 큰 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
4. 제1항에 있어서,
   상기 에어로핀은 상기 차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭이 되도록 복수 개 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
5. 제4항에 있어서,
   상기 차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭인 위치의 상기 에어로핀은 서로 평행하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
6. 제5항에 있어서,
   상기 차량의 폭방향 중심선을 기준으로 서로 대칭인 위치의 상기 에어로핀은 차량의 후단으로 갈수록 점차 서로 가까워지는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
7. 제2항에 있어서,
   상기 차량의 폭방향으로 상기 에어로핀의 일측에는,
   상기 차량의 전후방향으로 일정 길이 연장되며, 내부에는 양단을 관통하는 고정홀이 형성되는 고정부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
8. 제7항에 있어서,
   상기 언더커버의 하면에는 상기 에어로핀이 삽입되는 일정 깊이의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
9. 제8항에 있어서,
   상기 차량의 전후방향으로 상기 가이드홈의 전후면 각각에는 서로 동축인 고정핀홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가이드홈의 바닥면에는 상기 언더커버의 내외부를 연통시키는 압력홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
11. 제10항에 있어서,
    상기 에어로핀은, 상기 고정홀을 관통하며 양단이 상기 고정핀홈에 각각 삽입되는 고정핀에 의해 상기 언더커버에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
12. 제11항에 있어서,
    상기 고정핀의 양단 중 어느 한 쪽에는 코일스프링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
13. 제12항에 있어서,
    상기 코일스프링은 상기 고정핀과 서로 동축이며, 일단이 상기 에어로핀의 외측면에 고정되어 상기 에어로핀에 스프링력을 가하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
14. 제13항에 있어서,
    상기 에어로핀은 상기 코일스프링의 스프링력에 의해 상기 언더커버 측으로 당겨지는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
15. 제14항에 있어서,
    상기 차량의 주행 시 상기 언더커버 하부의 공기가 상기 에어로핀을 지날 때, 상기 에어로핀의 내측면과 외측면의 굴곡 차이에 의해 상기 에어로핀의 내측면과 외측면에서 속도차 및 압력차가 발생하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
16. 제15항에 있어서,
    상기 차량의 속도가 증가할수록 상기 압력홀을 통하여 상기 에어로핀의 내측면에 가해지는 압력은 점차 높아지고, 상기 에어로핀의 외측면에 가해지는 압력은 점차 낮아지는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
17. 제16항에 있어서,
    상기 에어로핀의 내측면에 가해지는 압력과 상기 에어로핀의 외측면에 가해지는 압력의 총합이 상기 코일스프링의 스프링력 보다 커졌을 때, 상기 에어로핀은 상기 고정핀을 회전축으로 하여 회전하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
18. 제17항에 있어서,
    상기 에어로핀이 회전하여 상기 가이드홈 외부로 돌출되었을 때, 상기 에어포일 형상의 단면형상에 의해 상기 에어로핀의 내측면과 외측면에 작용하는 양력의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
19. 제18항에 있어서,
    상기 에어로핀에 작용하는 양력과 상기 코일스프링의 스프링력 사이의 힘의 균형에 따라 상기 에어로핀의 펼침 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.
20. 제19항에 있어서,
    상기 에어로핀이 완전히 펼쳐지는 상기 차량의 주행 속도는 상기 코일스프링의 스프링력 조율에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진룸 언더커버.

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