KR20210043963A - 속도 감응형 에어덕트 장치 - Google Patents

속도 감응형 에어덕트 장치 Download PDF

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정성빈
김재학
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에서는 에어덕트 내부에 다수의 에어커튼이 마련됨으로써 에어덕트로 진입되는 냉각공기가 저속일 경우 냉각공기가 에어커튼을 따라 원활히 유동되어 저속 주행 조건에서 냉각공기의 유동량이 확보되고, 에어덕트로 진입되는 냉각공기가 고속일 경우 에어커튼에 의해 냉각공기의 유동흐름 방향이 전환되어 냉각공기의 유동에 방해가 발생됨에 따라 고속 주행 조건에서 냉각공기의 유동량이 감소된다. 이로 인해, 차량의 저속 주행 조건에서 냉각공기가 확보됨에 따라 쿨링성능이 확보되고, 차량의 고속 주행 조건에서 과도한 냉각공기의 유입이 방지됨에 따라 과냉에 따른 연비 저감이 방지되는 속도 감응형 에어덕트 장치가 소개된다.

Description

속도 감응형 에어덕트 장치 {SPEED SENSITIZED TYPE AIR DUCT APPARATUS}
본 발명은 차량의 저속 주행 조건에서 냉각공기의 유동량이 확보되고, 고속 주행 조건에서 냉각공기의 과도한 유동량이 방지되도록 하는 속도 감응형 에어덕트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 운행시 엔진 연소실 내의 온도가 대략 1500℃ 이상의 고온에 달하므로, 이를 적절히 냉각시켜주지 않을 경우 엔진 몸체를 구성하는 부품의 파손, 윤활유의 점도 감소와 변질, 혼합가스의 팽창에 의한 흡입효율의 저하, 이상연소 등이 발생되며, 엔진 작동이 악화되어 운전 불능상태를 초래하는 엔진의 과열 현상이 발생된다.
이에 엔진에는 연소실, 실린더, 밸브 장치 등의 온도를 엔진의 작동에 가장 적합한 온도로 유지하기 위한 냉각 장치가 구비된다.
한편, 차량의 냉각 장치의 경우 주행속도에 따른 공기유량에 따라 냉각 성능이 변화되는데, 저속 주행 조건에서는 엔진룸 측으로 유입되는 냉각공기가 부족하고 고속 주행 조건에서는 엔진룸 측으로 유입되는 냉각공기가 과도해지는 문제가 있다.
즉, 고속 주행 조건에서 필요 이상의 냉각공기가 엔진룸 측으로 유입됨에 따라 엔진 전열량보다 높은 라디에이터 방열량을 발생시킴으로써, 연비가 악화되는 문제가 발생된다.
반면, 저속 주행 조건에서 냉각공기를 확보하기 위해, 유입구를 확대시킬 경우 고속 주행 조건에서 더욱 과도한 냉각공기가 유입된다.
이처럼, 종래에는 공기가 유입되는 덕트를 통해, 차량의 주행속도에 따른 공기유입량의 조절에 대해 고려하지 않고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2014-0030754 A (2014.03.12)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량의 저속 주행 조건에서는 냉각공기의 유동량이 확보되고, 고속 주행 조건에서는 냉각공기의 과도한 유동량이 방지되는 속도 감응형 에어덕트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 속도 감응형 에어덕트 장치는 내부공간을 가지며, 전방에 냉각공기가 유입되는 유입구가 형성되고 후방에 냉각공기가 토출되는 토출구가 구비된 에어덕트; 및 에어덕트의 내부공간을 전후방향으로 가로지르도록 연장되어 냉각공기의 흐름을 가이드하는 다수의 에어커튼이 구비되고, 다수의 에어커튼은 일부 구간에 냉각공기의 유동흐름 방향이 전환되도록 하는 방향전환부가 형성됨으로써, 유입구에 진입되는 냉각공기의 유속 상승에 따라 냉각공기의 유동흐름 방향 전환이 증가되어 토출구로 토출되는 냉각공기의 유동량이 감소되도록 하는 가이드부;를 포함한다.
가이드부는, 전단에 제1방향전환부가 형성되어 유입구로 진입되는 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키는 다수의 제1에어커튼부와, 후단에 제2방향전환부가 형성되어 내부공간으로 유입된 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키는 다수의 제2에어커튼부로 구성된 것을 특징으로 한다.
제1에어커튼부는 에어덕트의 중앙 영역에 배치되고, 제2에어커튼부는 제1에어커튼부의 양측에 배치된 것을 특징으로 한다.
제1에어커튼부와 제2에어커튼부는 에어덕트의 중심에서 양측으로 각 전단의 돌출 길이가 점차 짧아지게 형성된 것을 특징으로 한다.
다수의 제1에어커튼부에서 중앙에 배치된 제1에어커튼부는 길이가 가장 길게 형성되고, 중앙에 배치된 제1에어커튼부의 양측으로 배열되는 나머지 제1에어커튼부는 중앙의 제1에어커튼부에서 멀어지는 방향으로 점차 길이가 짧아지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
각 제1에어커튼부의 길이 차이는 중앙의 제1에어커튼부에서 멀어지는 방향으로 각 에어커튼부의 길이차이가 점진적으로 증가된 것을 특징으로 한다.
제1방향전환부는 제1에어커튼부의 전단에서 전방으로 폭이 점차 커지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
중앙에 배치된 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 전방으로 갈수록 양측방을 향해 폭이 점차 커지도록 형성되고, 중앙에 배치된 제1에어커튼부의 양측으로 배열되는 나머지 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 전방으로 갈수록 폭이 점차 커지되 중앙의 제1에어커튼부와 반대되는 방향으로 폭이 점차 커지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
제1방향전환부는 선단이 후방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
중앙에 배치된 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 중심에서 양측부가 후방으로 경사지게 형성되고, 나머지 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 중앙에 배치된 제1에어커튼부와 반대되는 방향으로 후방을 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
중앙에 배치된 제1에어커튼부의 제1방향전환부와 나머지 제1에어커튼부의 제1방향전환부의 경사각도는 중앙의 제1에어커튼부에서 멀어지는 방향으로 각 제1방향전환부의 경사각도가 점진적으로 커지는 것을 특징으로 한다.
제2에어커튼부는, 전후방향으로 연장된 다수의 고정가이드; 및 고정가이드와 이격 배치되고 전후방향으로 연장되며 후단에 고정가이드측으로 돌출되는 제2방향전환부가 형성된 방향전환용 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
방향전환용 가이드는 고정가이드와 이격 배치되고 전후방향으로 연장된 직선단부와, 직선단부에서 토출구를 향해 굴곡되어 연장된 연장단부로 이루어지며, 연장단부에는 고정가이드를 향해 측방으로 돌출되는 하나 이상의 제2방향전환부가 형성된 것을 특징으로 한다.
각 고정가이드 사이 및 고정가이드와 에어덕트 사이에는 냉각공기가 유동되는 제1유통로가 형성되고, 방향전환용 가이드의 직선단부와 고정가이드 사이에는 제2유통로가 형성되며, 제2방향전환부가 제2유통로에 위치되도록 돌출되어 제2유통로에 유동되는 냉각공기의 유동흐름이 제1유통로측으로 전환되는 것을 특징으로 한다.
제1유통로의 폭은 제2유통로의 폭보다 작게 형성되어 제2유통로의 냉각공기 유동량이 제1유통로의 냉각공기 유동량보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
제2방향전환부는 굴곡면을 가지도록 돌출되고, 굴곡면의 돌출 각도는 냉각공기의 유동흐름 방향에 대해 예각을 이루는 것을 특징으로 한다.
다수의 고정가이드 중 제2방향전환부에 인접하게 배치되는 고정가이드의 후단은 제2방향전환부의 굴곡면과 동일한 방향으로 굴곡지게 형성된 것을 특징으로 한다.
에어덕트는 유입구가 토출구보다 크게 형성되고, 토출구의 후방으로 냉각유닛이 마련된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 속도 감응형 에어덕트 장치는 에어덕트 내부에 다수의 에어커튼이 마련됨으로써 에어덕트로 진입되는 냉각공기가 저속일 경우 냉각공기가 에어커튼을 따라 원활히 유동되어 저속 주행 조건에서 냉각공기의 유동량이 확보되고, 에어덕트로 진입되는 냉각공기가 고속일 경우 에어커튼에 의해 냉각공기의 유동흐름 방향이 전환되어 냉각공기의 유동에 방해가 발생됨에 따라 고속 주행 조건에서 냉각공기의 유동량이 감소된다.
이로 인해, 차량의 저속 주행 조건에서 냉각공기가 확보됨에 따라 쿨링성능이 확보되고, 차량의 고속 주행 조건에서 과도한 냉각공기의 유입이 방지됨에 따라 과냉에 따른 연비 저감이 방지된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 에어덕트 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 에어덕트를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 단면도.
도 4 내지 6은 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 제1에어커튼부를 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 9은 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 제2에어커튼부를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 속도 감응형 에어덕트의 효과를 설명하기 위한 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 속도 감응형 에어덕트 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 감응형 에어덕트 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 에어덕트를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 단면도이고, 도 4 내지 6은 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 제1에어커튼부를 설명하기 위한 도면이며, 도 7 내지 9은 도 1에 도시된 속도 감응형 에어덕트 장치의 제2에어커튼부를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 속도 감응형 에어덕트의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명에 따른 속도 감응형 에어덕트 장치는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 내부공간(110)을 가지며, 전방에 냉각공기가 유입되는 유입구(120)가 형성되고 후방에 냉각공기가 토출되는 토출구(130)가 구비된 에어덕트(100); 및 에어덕트(100)의 내부공간(110)을 전후방향으로 가로지르도록 연장되어 냉각공기의 흐름을 가이드하는 다수의 에어커튼(300)이 구비되고, 다수의 에어커튼(300)은 일부 구간에 냉각공기의 유동흐름 방향이 전환되도록 하는 방향전환부(400)가 형성됨으로써, 유입구(120)에 진입되는 냉각공기의 유속 상승에 따라 냉각공기의 유동흐름 방향 전환이 증가되어 토출구(130)로 토출되는 냉각공기의 유동량이 감소되도록 하는 가이드부(200);를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 에어덕트(100)의 내부공간(110)에 가이드부(200)가 마련된다. 여기서, 에어덕트(100)는 유입구(120)와 토출구(130)가 구비되며 유입구(120)와 토출구(130) 사이로 내부공간(110)이 마련됨으로써 유입구(120)를 통해 유입된 냉각공기가 내부공간(110)을 통과하여 토출구(130)로 배출된다. 이러한 에어덕트(100)의 후방에는 냉각유닛(500)이 마련될 수 있으며, 유입구(120)가 토출구(130)보다 크게 형성됨으로써 냉각공기의 유입량의 확보되고, 냉각유닛(500)으로 냉각공기가 유동되도록 할 수 있다. 아울러, 에어덕트(100)는 유입구(120)가 토출구(130)보다 크게 형성됨에 따라 넓이가 점차 감소되는 형태로 형성되어 냉각공기의 유속 증대를 유도하여 냉각효율이 향상된다.
한편, 가이드부(200)의 경우 내부공간(110)을 전후방향으로 가로지르는 다수의 에어커튼(300)이 구성된다. 특히, 에어커튼(300)에는 일부 구간에 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키는 방향전환부(400)가 형성됨으로써, 냉각유닛(500)에 전달되는 냉각공기의 유동량이 차량의 주행속도에 따른 냉각공기의 유속에 따라 조절되도록 한다.
즉, 유입구(120)에 진입되는 냉각공기의 유속이 낮을 경우 에어커튼(300)의 방향전환부(400)가 냉각공기의 유동흐름에 크게 영향을 주지 않기 때문에, 냉각공기는 에어커튼(300)을 따라 원활히 유동되어 냉각유닛(500)으로 유동되는 냉각공기의 유동량이 확보된다. 반대로, 유입구(120)에 진입되는 냉각공기의 유속이 높을 경우 에어커튼(300)의 방향전환부(400)에 의해 냉각공기의 유동흐름에 방해가 발생됨에 따라 냉각유닛(500)으로 유동되는 냉각공기의 유동량이 감소된다.
이를 통해, 차량의 저속 조건에서는 냉각공기의 유동량이 확보되어 쿨링성능이 향상되고, 차량의 고속 조건에서는 냉각공기의 유동량이 과도해지지 않도록 하여 과냉각이 방지된다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드부(200)는, 전단에 제1방향전환부(410)가 형성되어 유입구(120)로 진입되는 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키는 다수의 제1에어커튼부(310)와, 후단에 제2방향전환부(420)가 형성되어 내부공간(110)으로 유입된 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키는 다수의 제2에어커튼부(320)로 구성될 수 있다.
이렇게, 가이드부(200)는 제1에어커튼부(310)와 제2에어커튼부(320)로 구성되며, 제1에어커튼부(310)의 경우 전단에 제1방향전환부(410)가 형성됨에 따라 유입구(120)로 진입되는 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키고, 제2에어커튼부(320)의 경우 후단에 제2방향전환부(420)가 형성되어 내부공간(110)으로 유입된 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시킨다.
즉, 제1에어커튼부(310)와 제2에어커튼부(320)를 통해, 냉각공기의 유동흐름 방향이 에어덕트(100)의 유입구(120)측 또는 내부공간(110)에서 전환되도록 하여, 냉각공기의 유속에 따라 냉각공기의 유동량이 조절되도록 한다.
여기서, 제1에어커튼부(310)는 에어덕트(100)의 중앙 영역에 배치되고, 제2에어커튼부(320)는 제1에어커튼부(310)의 양측에 배치될 수 있다.
에어덕트(100)에서 중앙 영역이 사이드 영역보다 상대적으로 많은 냉각공기가 집중된다. 이에 따라, 에어덕트(100)의 유입구(120)에서 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환하는 제1에어커튼부(310)가 에어덕트(100)의 중앙영역에 배치되고, 에어덕트(100)의 내부공간(110)에서 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환하는 제2에어커튼부(320)가 에어덕트(100)의 사이드영역에 배치되도록 하여, 냉각공기의 유동흐름에 따른 유동량의 효율적이 조절이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 제1에어커튼부(310)와 제2에어커튼부(320)는 에어덕트(100)의 중심에서 양측으로 각 전단의 돌출 길이가 점차 짧아지게 형성됨으로써, 전방에서 유입되는 냉각공기가 제1에어커튼부(310)와 제2에어커튼부(320)에 의해 유동흐름 방향의 전환이 원활히 수행되도록 한다. 즉, 제1에어커튼부(310)는 에어덕트(100)의 유입구(120)에서 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환함에 따라 냉각공기가 제2에어커튼부(320)측으로 유동되고, 제2에어커튼부(320)는 에어덕트(100)의 내부공간(110)에서 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환함에 따라 유입된 냉각공기에 의해 형성되는 압력을 통해 냉각공기의 유동량이 조절되도록 한다.
한편, 도 3 내지 4에 도시된 바와 같이, 다수의 제1에어커튼부(310)에서 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)는 길이가 가장 길게 형성되고, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 양측으로 배열되는 나머지 제1에어커튼부(310b)는 중앙의 제1에어커튼부(310a)에서 멀어지는 방향으로 점차 길이가 짧아지도록 형성될 수 있다.
즉, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)는 길이가 가장 길게 형성됨에 따라 전단이 최전방에 돌출되고, 나머지 제1에어커튼부(310b)는 중앙의 제1에어커튼부(310a)에서 멀어지는 방향으로 점차 길이가 짧아지도록 형성됨에 따라 나머지 제1에어커튼부(310b)의 전단이 순차적으로 전방에 돌출된다.
이에 따라, 다수의 제1에어커튼부(310)는 중앙에서 후방으로 경사를 가지고 연장되는 형태를 이루어 배치됨으로써, 에어덕트(100)의 중앙 영역으로 진입되는 냉각공기는 각 제1에어커튼부(310)에 형성된 제1방향전환부(410)에 의해 양측으로 퍼져나가는 유동흐름을 가질 수 있다.
이와 더불어, 도 4에서 볼 수 있듯이, 각 제1에어커튼부(310)의 길이 차이는 중앙의 제1에어커튼부(310a)에서 멀어지는 방향으로 각 에어커튼부(310)의 길이차이가 점진적으로 증가될 수 있다. 이에 따라, 중앙의 제1에어커튼부(310a) 전단과 인접한 다음 제1에어커튼부(310b) 전단의 이격 거리(L1)보다, 다음 제1에어커튼부(310b)의 전단과 그 다음 제1에어커튼부(310b)의 전단의 이격 거리(L2)가 더 커지는 형태로, 점진적으로 길이 차이가 증가되도록 이루어질 수 있다.
이로 인해, 에어덕트(100)의 중앙 영역으로 진입되는 냉각공기는 각 제1에어커튼부(310)에 형성된 제1방향전환부(410)에 의해 양측으로 퍼져나가며, 각 에어커튼부(310)가 점진적으로 증가된 길이차이에 의해 다수의 제1에어커튼부(310)가 형성된 영역으로 냉각공기의 유속에 따라 냉각공기의 유동량이 조절되도록 할 수 있다. 또한, 다수의 제1에어커튼부(310)는 중앙에서 양측으로 점차 길이가 감소되는 길이차이에 의해, 차량의 주행시 냉각공기가 제1에어커튼부(310)에 접촉됨에 따른 공기저항이 감소된다.
한편, 도 4에서 볼 수 있듯이, 제1방향전환부(410)는 제1에어커튼부(310)의 전단에서 전방으로 폭이 점차 커지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 차량 전방으로 진입되는 냉각공기는 제1방향전환부(410)에 접촉되어 측방으로 유동흐름이 전환된다.
이러한 제1방향전환부(410)에 대해서 상세하게 설명하면, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 제1방향전환부(410a)는 전방으로 갈수록 양측방을 향해 폭이 점차 커지도록 형성되고, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 양측으로 배열되는 나머지 제1에어커튼부(310b)의 제1방향전환부(410b)는 전방으로 갈수록 폭이 점차 커지되 중앙의 제1에어커튼부(310a)와 반대되는 방향으로 폭이 점차 커지도록 형성될 수 있다.
즉, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)는 양측방을 향해 폭이 점차 커짐에 따라 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)로 이동되는 냉각공기가 양측방으로 분기되는 유동흐름을 가진다. 한편, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 양측으로 배열되는 나머지 제1에어커튼부(310b)의 제1방향전환부(410b)는 전방으로 갈수록 폭이 점차 커지되 중앙의 제1에어커튼부(310a)와 반대되는 방향으로 폭이 점차 커지도록 형성됨으로써, 나머지 제1에어커튼부(310b)로 이동되는 냉각공기가 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 반대방향으로 가이드되어 측방으로 이동되는 유동흐름을 가진다.
이에 따라, 에어덕트(100)에서 제1에어커튼부(310)로 진입되는 냉각공기는 제1에어커튼부(310)의 제1방향전환부(410)에 의해 측방으로 퍼져나가는 유동흐름을 가지게 된다.
이와 더불어, 제1방향전환부(410)는 선단이 후방으로 경사지게 형성됨으로써, 제1에어커튼부(310)로 진입되는 냉각공기의 유동흐름이 제1방향전환부(410)의 경사진 부분을 타고 가이드되어 유동될 수 있다.
여기서, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 제1방향전환부(410a)는 중심에서 양측부가 후방으로 경사지게 형성되고, 나머지 제1에어커튼부(310b)의 제1방향전환부(410b)는 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)와 반대되는 방향으로 후방을 향해 경사지게 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1에어커튼부(310)로 진입되는 냉각공기는 각 제1에어커튼부(310)의 제1방향전환부(410)가 가지는 경사면을 타고 양측으로 퍼져나가는 유동흐름이 형성된다. 즉, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 제1방향전환부(410a)는 냉각공기를 양측방으로 분기시키고, 나머지 제1에어커튼부(310b)는 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 반대되는 방향으로 냉각공기의 냉각흐름을 가이드함으로써, 제1방향전환부(410)로 진입되는 냉각공기가 측방향으로 펴저나가는 유동흐름을 형성할 수 있다.
여기서, 중앙에 배치된 제1에어커튼부(310a)의 제1방향전환부(410a)는 나머지 제1에어커튼부(310b)에 형성된 제1방향전환부(410b)의 경사각도는 중앙의 제1에어커튼부(310a)에서 멀어지는 방향으로 각 제1방향전환부(410)의 경사각도가 점진적으로 커지도록 구성된다.
즉, 중앙의 제1에어커튼부(310a)에 형성된 제1방향전환부(410a)의 경사각도(A1)보다 다음 제1에어커튼부(310b)에 형성된 제1방향전환부(410b)의 경사각도(A2)가 더 크게 형성되고, 그 다음 제1에어커튼부(310b)에 형성된 제1방향전환부(410b)의 경사각도(A3)가 이전의 경사각도(A2)보다 커지는 형태로서, 각 제1방향전환부(410)의 경사각도는 점진적으로 각도가 커지도록 구성된다.
이로 인해, 에어덕트(100)의 중앙 영역으로 진입되는 냉각공기는 각 제1에어커튼부(310)에 형성된 제1방향전환부(410)에 의해 양측으로 퍼져나가며, 각 제1에어커튼부(310)에 형성된 제1방향전환부(410)의 경사각도가 점진적으로 커짐으로써, 냉각공기의 유속이 낮을 경우 제1에어커튼부(310)로 냉각공기가 원활히 유입되고, 냉각공기의 유속이 높을 경우 제1에어커튼부(310)가 형성된 영역으로 냉각공기의 유입이 감소되게 할 수 있다.
또한, 각 제1에어커튼부(310)의 제1방향전환부(410)는 중앙에서 양측으로 갈수록 경사각도가 점진적으로 커짐에 따라, 차량의 주행시 냉각공기가 제1에어커튼부(310)에 접촉됨에 따른 공기저항이 감소된다.
상술한 제1에어커튼부(310)에 의한 냉각공기의 유동흐름 방향은 하기와 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차량이 저속 주행 조건임에 따라 냉각공기의 유속이 낮을 경우, 각 제1에어커튼부(310)의 전단에 형성된 제1방향전환부(410)는 냉각공기의 유동흐름에 크게 영향을 미치지 못함에 따라, 냉각공기가 제1방향전환부(410)를 통과하여 에어덕트(100) 내부로 유입된다. 아울러, 다수의 제1에어커튼부(310)가 가지는 길이차이 및 각 제1방향전환부(410)의 경사각도에 의해, 낮은 유속으로 유동되는 냉각공기가 제1방향전환부(410)를 타고 유동되어 에어덕트(100)로 원활히 유입될 수 있다. 이로 인해, 차량의 저속 주행 조건에서는 쿨링 성능이 확보된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 차량이 고속 주행 조건임에 따라 냉각공기의 유속이 높을 경우, 냉각공기의 유동흐름이 각 제1에어커튼부(310)의 전단에 형성된 제1방향전환부(410)에 의해 큰 각도로 전환된다. 즉, 다수의 제1에어커튼부(310)가 가지는 길이차이 및 각 제1방향전환부(410)의 경사각도에 의해, 높은 유속으로 유동되는 냉각공기가 제1방향전환부(410)에 의해 유동방향이 전환됨에 따라 에어덕트(100)로 진입되지 못하고 측방으로 펴져나가게 된다. 이로 인해, 차량의 고속 주행 조건에서는 냉각공기가 과도하게 유입되는 것이 방지되어 과냉에 의한 연비 저하가 방지된다.
한편, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2에어커튼부(320)는, 전후방향으로 연장된 다수의 고정가이드(330); 및 고정가이드(330)와 이격 배치되고 전후방향으로 연장되며 후단에 고정가이드(330)측으로 돌출되는 제2방향전환부(420)가 형성된 방향전환용 가이드(340);를 포함할 수 있다.
이처럼, 제2에어커튼부(320)는 고정가이드(330)와 방향전환용 가이드(340)로 구성되며, 방향전환용 가이드(340)의 후단에는 제2방향전환부(420)가 형성됨으로써 제2에어커튼부(320)로 진입되는 냉각공기의 유동흐름 방향이 제2방향전환부(420)에 의해 전환되어 냉각공기의 유동량이 조절될 수 있다. 여기서, 고정가이드(330)와 방향전환용 가이드(340)는 이격 배치될 수 있으며, 방향전환용 가이드(340)와 제2방향전환부(420)의 형성 위치에 따라 고정가이드(330)의 위치가 설정될 수 있다.
상세하게, 도 7에 도시된 바와 같이, 방향전환용 가이드(340)는 고정가이드(330)와 이격 배치되고 전후방향으로 연장된 직선단부(341)와, 직선단부(341)에서 토출구(130)를 향해 굴곡되어 연장된 연장단부(342)로 이루어지며, 연장단부(342)에는 고정가이드(330)를 향해 측방으로 돌출되는 하나 이상의 제2방향전환부(420)가 형성될 수 있다.
이렇게, 직선단부(341)는 고정가이드(330)와 함께 전후방향으로 연장되어 고정가이드(330)와 함께 냉각공기의 유동흐름을 가이드하며, 직선단부(341)에서 굴곡되어 연장된 연장단부(342)가 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환한다. 여기서, 연장단부(342)는 유입구(120)가 크고 토출구(130)가 작게 형성된 에어덕트(100)의 형상에 대응되게 형성될 수 있으며, 연장단부(342)에는 고정가이드(330)를 향해 돌출된 제2방향전환부(420)가 형성됨으로써 직선단부(341)를 타고 유동되는 냉각공기가 제2방향전환부(420)에 의해 유동흐름의 방향이 전환된다. 이는, 냉각공기의 유속에 따라 냉각공기의 유동량이 조절되도록 하기 위한 것으로, 냉각공기의 유속이 낮을 경우 제2방향전환부(420)에 의해 유동흐름 방향이 전환되더라도 큰 영향을 받지 않아 토출구(130)로 원활히 유동된다. 한편, 냉각공기의 유속이 높을 경우 제2방향전환부(420)에 의해 유동흐름의 방향이 전환되어 다른 경로로 진입되는 냉각공기와 충돌됨에 따라 압력이 커져 냉각공기의 흐름에 방해가 발생된다.
구체적으로, 각 고정가이드(330) 사이 및 고정가이드(330)와 에어덕트(100) 사이에는 냉각공기가 유동되는 제1유통로(P1)가 형성되고, 방향전환용 가이드(340)의 직선단부(341)와 고정가이드(330) 사이에는 제2유통로(P2)가 형성되며, 제2방향전환부(420)가 제2유통로(P2)에 위치되도록 돌출되어 제2유통로(P2)에 유동되는 냉각공기의 유동흐름이 제1유통로(P1)측으로 전환되도록 할 수 있다.
도 7에서 볼 수 있듯이, 제2에어커튼부(320)는 고정가이드(330)와 방향전환용 가이드(340)를 통해 제1유통로(P1)와 제2유통로(P2)를 형성한다. 여기서, 제1유통로(P1)와 제2유통로(P2)는 모두 냉각공기가 유동되되 제2유통로(P2)에는 제2방향전환부(420)가 위치됨에 따라 제2유통로(P2)로 유동되는 냉각공기의 유동흐름이 제1유통로(P1)측으로 전환된다. 즉, 제2유통로(P2)를 통해 유동되는 냉각공기는 제2방향전환부(420)에 의해 제1유통로(P1)로 유동되어 제1유통로(P1)에 유동되는 냉각공기와 간섭되는 것으로, 이를 통해 냉각공기의 유속에 따라 냉각공기의 유동량을 조절할 수 있다.
여기서, 제1유통로(P1)의 폭은 제2유통로(P2)의 폭보다 작게 형성되어 제2유통로(P2)의 냉각공기 유동량이 제1유통로(P1)의 냉각공기 유동량보다 더 크도록 구성될 수 있다. 이로 인해, 냉각공기의 유속이 높을 경우 제2유통로(P2)로 유입된 냉각공기가 제2방향전환부(420)에 의해 제1유통로(P1)로 유동됨에 따라 제1유통로(P1)에는 고압이 형성되어 냉각공기의 유동량이 감소된다. 반면, 냉각공기의 유속이 낮을 경우 제2유통로(P2)로 유입된 냉각공기는 제2방향전환부(420)의 영향이 감소되어 제1유통로(P1)로 유입된 냉각공기와 함께 토출구(130)를 향해 유동될 수 있다.
이와 더불어, 도 7에서 볼 수 있듯이, 제2방향전환부(420)는 굴곡면을 가지도록 돌출되고, 굴곡면의 돌출 각도(A3)는 냉각공기의 유동흐름 방향에 대해 예각을 이룬다. 이로 인해, 제2유통로(P2)에 유동되는 냉각공기는 제2방향전환부(420)의 굴곡면을 타고 유동흐름 방향이 부드럽게 전환될 수 있다. 특히, 제2방향전환부(420)는 굴곡면의 돌출 각도가 냉각공기의 유동흐름 방향에 대해 예각을 이룸으로써, 제2유통로(P2)를 통과하는 냉각공기가 제2방향전환부(420)에 의해 유동흐름 방향의 전환시 제1유통로(P1)를 통과하는 냉각공기와 부딪히도록 유도할 수 있다. 이는, 냉각공기의 유속이 높을 경우 제1유통로(P1)에 고압이 형성됨에 따라 냉각공기의 유동을 저지할 수 있으며, 냉각공기의 유속이 낮을 경우 냉각공기의 유동에 간섭이 저하됨에 따라 냉각공기가 에어덕트(100)의 내부공간(110)을 원활히 통과할 수 있다.
한편, 다수의 고정가이드(330) 중 제2방향전환부(420)에 인접하게 배치되는 고정가이드(330)의 후단은 제2방향전환부(420)의 굴곡면과 동일한 방향으로 굴곡지게 형성됨으로써, 냉각공기는 제2방향전환부(420) 및 고정가이드(330)의 후단의 굴곡진 부분으로 원활히 유동될 수 있다. 이와 더불어, 다수의 고정가이드(330) 중 제2방향전환부(420)에 인접하게 배치되는 고정가이드(330)의 후단은 제2방향전환부(420)로부터 전방으로 이격되도록 형성될 수 있다.
상술한 제2에어커튼부(320)에 의한 냉각공기의 유동흐름 방향은 하기와 같다.
도 8에 도시된 바와 같이, 차량이 저속 주행 조건임에 따라 냉각공기의 유속이 낮을 경우, 에어덕트(100)의 내부공간(110)으로 유입된 냉각공기는 고정가이드(330) 및 방향전환용 가이드(340)를 따라 유동된다. 이때, 냉각공기의 유속이 낮을 경우, 냉각공기는 방향전환용 가이드(340)에 형성된 제2방향전환부(420)에 큰 영향을 받지 않아 제2방향전환부(420)를 통과하여 토출구(130)로 유동된다. 이로 인해, 차량의 저속 주행 조건에서는 쿨링 성능이 확보된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 차량이 고속 주행 조건임에 따라 냉각공기의 유속이 높을 경우, 냉각공기의 유동흐름이 제2에어커튼부(320)의 방향전환용 가이드(340)에 형성된 제2방향전환부(420)에 의해 큰 각도로 전환된다. 즉, 제2유통로(P2)로 유동되는 냉각공기는 제2방향전환부(420)에 의해 제2유통로(P2)측으로 유동흐름의 방향이 전환되어 제1유통로(P1)를 유동하는 냉각공기에 간섭되고, 해당 위치에 고압이 형성됨에 따라 냉각공기가 유동량이 감소된다. 이로 인해, 차량의 고속 주행 조건에서는 냉각공기가 과도하게 유입되는 것이 방지되어 과냉에 의한 연비 저하가 방지된다.
상술한 본 발명에 따른 속도 감응형 에어덕트(100) 장치의 효과는 도 10에 도시된 그래프를 통해 설명될 수 있다.
도 10에서 볼 수 있듯이, 종래의 그래프 선도(G1)는 저속 주행 조건에서 냉각공기의 유입에 따른 에너지가 현저히 저하되고, 고속 주행 조건에서 냉각공기의 유입이 과도하게 증가되는 되는 것을 볼 수 있다.
그러나 본 발명의 그래프 선도(G2)는 저속 주행 조건에서 냉각공기의 유입량이 확보되고, 고속 주행 조건에서는 냉각공기의 유입이 저하되는 것을 볼 수 있다.
이와 같이, 에어덕트(100)로 진입되는 냉각공기가 저속일 경우, 냉각공기는 에어커튼을 따라 원활히 유동되어 저속 주행 조건에서 냉각공기의 유동량이 확보되고, 에어덕트(100)로 진입되는 냉각공기가 고속일 경우, 냉각공기는 에어커튼에 의해 유동흐름의 방향이 전환되어 고속 주행 조건에서 냉각공기의 유동량이 감소된다.
이로 인해, 차량의 저속 주행 조건에서 냉각공기가 확보됨에 따라 쿨링성능이 확보되고, 차량의 고속 주행 조건에서 과도한 냉각공기의 유입이 방지됨에 따라 과냉에 따른 연비 저감이 방지된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:에어덕트 110:내부공간
120:유입구 130:토출구
200:가이드부 300:에어커튼
310:제1에어커튼부 320:제2에어커튼부
330:고정가이드 340:방향전환용 가이드
341:직선단부 342:연장단부
400:방향전환부 410:제1방향전환부
420:제2방향전환부 500:냉각유닛

Claims (18)

  1. 내부공간을 가지며, 전방에 냉각공기가 유입되는 유입구가 형성되고 후방에 냉각공기가 토출되는 토출구가 구비된 에어덕트; 및
    에어덕트의 내부공간을 전후방향으로 가로지르도록 연장되어 냉각공기의 흐름을 가이드하는 다수의 에어커튼이 구비되고, 다수의 에어커튼은 일부 구간에 냉각공기의 유동흐름 방향이 전환되도록 하는 방향전환부가 형성됨으로써, 유입구에 진입되는 냉각공기의 유속 상승에 따라 냉각공기의 유동흐름 방향 전환이 증가되어 토출구로 토출되는 냉각공기의 유동량이 감소되도록 하는 가이드부;를 포함하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    가이드부는, 전단에 제1방향전환부가 형성되어 유입구로 진입되는 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키는 다수의 제1에어커튼부와, 후단에 제2방향전환부가 형성되어 내부공간으로 유입된 냉각공기의 유동흐름 방향을 전환시키는 다수의 제2에어커튼부로 구성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1에어커튼부는 에어덕트의 중앙 영역에 배치되고, 제2에어커튼부는 제1에어커튼부의 양측에 배치된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제1에어커튼부와 제2에어커튼부는 에어덕트의 중심에서 양측으로 각 전단의 돌출 길이가 점차 짧아지게 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    다수의 제1에어커튼부에서 중앙에 배치된 제1에어커튼부는 길이가 가장 길게 형성되고, 중앙에 배치된 제1에어커튼부의 양측으로 배열되는 나머지 제1에어커튼부는 중앙의 제1에어커튼부에서 멀어지는 방향으로 점차 길이가 짧아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    각 제1에어커튼부의 길이 차이는 중앙의 제1에어커튼부에서 멀어지는 방향으로 각 에어커튼부의 길이차이가 점진적으로 증가된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    제1방향전환부는 제1에어커튼부의 전단에서 전방으로 폭이 점차 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    중앙에 배치된 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 전방으로 갈수록 양측방을 향해 폭이 점차 커지도록 형성되고,
    중앙에 배치된 제1에어커튼부의 양측으로 배열되는 나머지 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 전방으로 갈수록 폭이 점차 커지되 중앙의 제1에어커튼부와 반대되는 방향으로 폭이 점차 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    제1방향전환부는 선단이 후방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    중앙에 배치된 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 중심에서 양측부가 후방으로 경사지게 형성되고,
    나머지 제1에어커튼부의 제1방향전환부는 중앙에 배치된 제1에어커튼부와 반대되는 방향으로 후방을 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    중앙에 배치된 제1에어커튼부의 제1방향전환부와 나머지 제1에어커튼부의 제1방향전환부의 경사각도는 중앙의 제1에어커튼부에서 멀어지는 방향으로 각 제1방향전환부의 경사각도가 점진적으로 커지는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  12. 청구항 2에 있어서,
    제2에어커튼부는, 전후방향으로 연장된 다수의 고정가이드; 및
    고정가이드와 이격 배치되고 전후방향으로 연장되며 후단에 고정가이드측으로 돌출되는 제2방향전환부가 형성된 방향전환용 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    방향전환용 가이드는 고정가이드와 이격 배치되고 전후방향으로 연장된 직선단부와, 직선단부에서 토출구를 향해 굴곡되어 연장된 연장단부로 이루어지며, 연장단부에는 고정가이드를 향해 측방으로 돌출되는 하나 이상의 제2방향전환부가 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    각 고정가이드 사이 및 고정가이드와 에어덕트 사이에는 냉각공기가 유동되는 제1유통로가 형성되고, 방향전환용 가이드의 직선단부와 고정가이드 사이에는 제2유통로가 형성되며, 제2방향전환부가 제2유통로에 위치되도록 돌출되어 제2유통로에 유동되는 냉각공기의 유동흐름이 제1유통로측으로 전환되는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    제1유통로의 폭은 제2유통로의 폭보다 작게 형성되어 제2유통로의 냉각공기 유동량이 제1유통로의 냉각공기 유동량보다 더 큰 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    제2방향전환부는 굴곡면을 가지도록 돌출되고, 굴곡면의 돌출 각도는 냉각공기의 유동흐름 방향에 대해 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    다수의 고정가이드 중 제2방향전환부에 인접하게 배치되는 고정가이드의 후단은 제2방향전환부의 굴곡면과 동일한 방향으로 굴곡지게 형성된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
  18. 청구항 1에 있어서,
    에어덕트는 유입구가 토출구보다 크게 형성되고, 토출구의 후방으로 냉각유닛이 마련된 것을 특징으로 하는 속도 감응형 에어덕트 장치.
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