WO2025150883A1

WO2025150883A1 - 액티브 에어 플랩

Info

Publication number: WO2025150883A1
Application number: PCT/KR2025/000412
Authority: WO
Inventors: 소원섭; 박성욱; 유석종; 장정훈
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2024-01-08
Filing date: 2025-01-08
Publication date: 2025-07-17
Anticipated expiration: 2026-07-08

Abstract

본 발명은 차량용 열교환기로 유입되는 냉각풍의 유량 또는 유입 여부를 제어하는 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 AAF의 도어 닫힘 시 주행풍에 의한 공기 유동을 방지하고, 래틀(rattle) 소음을 개선한 외장형 액티브 에어 플랩에 관한 기술이다.

Description

액티브 에어 플랩

일반적으로 차량의 엔진 룸 내에는 엔진 등과 같은 구동을 위한 부품뿐만 아니라, 엔진 등과 같은 차량 내 각 부품을 냉각하거나 또는 차량 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 라디에이터, 인터쿨러, 증발기, 응축기 등과 같은 다양한 열교환기들이 구비된다. 이와 같은 열교환기들은 일반적으로 내부에 열교환매체가 유통하며, 열교환기 내부의 열교환매체와 열교환기 외부의 공기가 서로 열교환함으로써 냉각 또는 방열이 이루어지게 된다. 따라서 차량 엔진 룸 내의 다양한 열교환기들이 안정적으로 작동하기 위해서는 엔진 룸 내부로 외부 공기가 원활히 공급되어야 함은 당연하다. 이하, 상술한 바와 같이 차량 부품 또는 차량 실내의 냉각을 위해 구비되는 열교환기들을 열교환기로 통칭한다.

한편, 최근 자동차 개발은 생산성 향상으로 위하여 부품과 공정의 수를 감소하고자 하는 경향이 강해지고 있는 바, 생산성을 향상시키기 위한 방안 중 다수의 부품을 각각 조립하여 집합체를 형성시켜 조립 라인에서 조립하는, 즉 모듈화 하는 기술이 제안되고 있는데, 그 중 대표적인 예로써 열교환기, 헤드램프 및 범퍼 빔 스테이를 포함한 범퍼를 조립하여 모듈화 한 프론트 엔드 모듈을 들 수 있다.

도 1에는 일반적인 차량용 프론트 엔드 모듈의 분해사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 종래의 액티브 에어 플랩의 분해사시도가 도시되어 있다.

도 1은 프론트 엔드 모듈을 나타낸 도면으로서, 상기 프론트 엔드 모듈은 전면 패널(11) 및 전면 패널(11)의 양단부로부터 소정의 각도를 가지고 연장 형성되는 서포트 패널(12)로 이루어지는 캐리어(10)를 중심으로 하여, 캐리어(10)의 전면 패널(11) 후방에 열교환기(30)가 장착되고, 캐리어(10)의 서포트 패널(12)에 형성된 헤드램프 장착부(12a)에 헤드램프(미도시)가 장착되며, 캐리어(10)의 전방에 범퍼(20)가 장착되어 모듈화 된다.

열교환기(30)는 열교환기(30)를 포함하는 쿨링모듈(Cooling Module)로 모듈화 되어 전면 패널(11) 후방에 배치되며, 설계에 따라 다양하게 형성될 수 있는 바, 도면상에서는 간략하게 도시하였다.

상기와 같은 구성의 차량용 프론트 엔드 모듈은 캐리어(10)의 내측에 구비되는 열교환기(30)로 원활하게 외부 공기를 유입시키기 위해 범퍼(20) 측에는 공기 유입을 위한 개구부(21)가 형성되게 된다. 개구부(21)는 도시된 바와 같이 단순히 구멍이 형성되어 있는 형태로 되어 있을 수도 있으며, 개구부(21)로 이물질이 유입되는 것을 막기 위하여 개구부(21) 상에 그물이나 그릴 형태의 구조물을 더 구비하는 형태로 이루어지기도 한다.

차량이 주행을 하게 되면 개구부(21)로 외부 공기가 빠르게 유입되며, 이에 따라 캐리어(10) 내측에 구비된 열교환기(30)에서는 원활한 열교환이 이루어질 수 있게 된다.

한편 차량의 초기 시동 시에는 엔진이 원활하게 작동하기 위한 적정 온도까지 빠르게 가열되는 것이 차량의 공력 및 연비 개선에 유리하나, 위 과정에서 개구부(21)로 인해 외부 공기가 유입되는 경우 엔진이 상기 적정 온도로 가열되는 것을 방해하기 때문에 차량의 공력 및 연비의 개선에 도움이 되지 못한다.

또한, 차량이 고속으로 주행하게 되면, 개구부(21)로 유입되는 공기의 흐름 역시 매우 고속이 되며, 이에 따라 공기 저항이 매우 커지게 된다. 이와 같이 차량 주행 속도가 증가함에 따라 공기 저항이 증대되기 때문에 차량 엔진에서는 더 많은 에너지를 발생시켜야만 하며, 따라서 연비가 나빠지게 되는 문제점이 있었다.

종래의 개구부(21)는 단지 구멍이 형성된 형태인 고정적인 구조였던 바, 차량 주행 시 유입되는 공기의 유량을 조절하는 등의 제어가 근본적으로 불가능했으며, 따라서 상술한 바와 같이 초기 시동 시 및 고속 주행 시 엔진 룸 내로 유입되는 공기의 저항 증가로 인한 연비 감소의 문제점을 해결할 수 없는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된바와 같이, 개구부(21)와 열교환기(30) 사이에는 개구부(21)로부터 유입되는 공기의 양을 조절 또는 차단하기 위해 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)(40)이 적용되고 있다.

AAF(40)는 초기 시동 시 및 엔진 온도가 일정 범위 내에 오를 때까지는 개구부(21)를 폐쇄하여 공력 및 연비 개선에 도움을 주며, 엔진 온도가 일정 온도 이상이 되면 개구부(21)를 개방하여 엔진 냉각에 도움을 주며, 차량의 고속 주행 시에는 공기의 유량을 적절히 조절하여 공기 저항을 감소시키는 역할을 수행한다.

위와 같은 역할을 수행하는 AAF(40)는 개구부(21)의 후단에 위치하여 개구부(21)를 통해 유입되는 공기를 안내하는 에어가이드(41)와, 에어가이드(41)의 후단에 위치하며 에어가이드(41)를 개방 또는 폐쇄하는 도어(42)가 구비된 몸체(43)와, 몸체(43)에 구비되어 도어(42)를 구동시키는 액추에이터(44)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같은 종래의 AAF(40)의 도어(42)는, 에어가이드(41)를 개방 또는 폐쇄하는 도어플랩과, 액추에이터(44)와 연결되어 도어플랩을 구동하는 샤프트로 구성되며, 도어플랩과 샤프트가 일체로 성형된다. 이때 종래의 샤프트는 일측이 액추에이터(44)에 연결되고, 타측은 몸체(43)에 회전 가능하도록 연결되어 일측의 회전에 연동하여 회전하도록 구성됨에 따라 도어(42) 닫힘 시 샤프트가 몸체에만 연결되는 도어(42)의 타측은 주행풍에 의해 유동이 발생될 수 있고, 떨림으로 인한 소음이 발생되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 도어플랩과 샤프트를 별도로 구성하고, AAF의 도어가 닫힌 상태에서 액추에이터와 연결된 측 샤프트의 오버로테이팅을 통해 반대 측 샤프트에 비틀림 하중을 부여하도록 하여 액추에이터와 연결되지 않는 반대 측 도어플랩의 닫힘 시 유격이나 떨림을 방지한 액티브 에어 플랩을 제공함에 있다.

또한, 샤프트와 도어플랩이 별도로 구성됨에 따라 도어플랩은 미관 확보 및 도장이 용이한 재질로 구성된 액티브 에어 플랩을 제공함에 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 액티브 에어 플랩은, 범퍼의 개구부를 통해 열교환기로 유입되는 공기의 유량 또는 공기의 유입 여부를 제어하기 위해 상기 개구부와 상기 열교환기 사이에 구비되는 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)에 있어서, 상기 액티브 에어 플랩은, 상기 개구부와 열교환기 사이에 공기유동공간을 형성하는 몸체; 폭 방향 일측에 제1 회전축이 형성되고, 폭 방향 타측에 제2 회전축이 형성되어 상기 몸체 상에 축 방향으로 회전 가능하도록 결합되고, 회전에 의해 상기 공기유동공간을 개방 또는 폐쇄하는 도어플랩; 상기 도어플랩과 결합되되, 상기 제1 회전축에 결합되는 폭 방향 일측의 제1 연결부와, 상기 제2 회전축에 결합되는 폭 방향 타측의 제2 연결부를 포함하는 샤프트; 및 상기 몸체 상에 구비되어 상기 샤프트를 회전시키는 액추에이터를 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 제1 회전축에 고정되며, 상기 제2 연결부는 상기 제2 회전축에 제한적인 상대회전이 가능하게 결합된다.

또한, 상기 제2 연결부는, 상기 도어플랩이 닫힌 상태에서 상기 도어플랩의 닫힘 방향으로 오버로테이팅 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 액추에이터는, 상기 샤프트의 폭 방향 타측에 연결되어 상기 제2 연결부를 구동시킨다.

또한, 상기 샤프트는 상기 제2 연결부의 오버로테이팅에 의한 비틀림 하중이 상기 제1 연결부에 전달되도록 구성된다.

또한, 상기 도어플랩은, 일측 단부에서 후방으로 연장된 제1 도어플랩측면; 상기 제1 도어플랩측면에서 일측으로 연장되어 상기 몸체에 회전 가능하도록 결합되는 제1 회전축; 및 상기 제1 회전축의 후방 측에서 전방 측으로 함몰되어 상기 제1 연결부가 끼워지는, 제1 샤프트삽입홈을 포함하고, 상기 제1 회전축은 상기 샤프트의 제1 연결부의 전방 측이 끼워진 상태에서 상기 몸체에 결합된다.

또한, 상기 액티브 에어 플랩은, 상기 제1 회전축 및 상기 제1 연결부가 끼워지도록 상기 몸체의 일측에 형성되며, 폭 방향으로 관통된 회전홀; 및 상기 샤프트의 일측 단부에 형성되어 상기 제1 도어플랩측면에 결합되는 도어플랩결합플랜지를 포함한다.

또한, 상기 몸체는, 상기 도어플랩 폐쇄 시 제1 도어플랩측면의 하부가 맞닿아 상기 도어플랩의 회동을 제한하도록 상기 몸체의 폭 방향 일측 하부 형성된 제1 스토퍼를 더 포함한다.

또한, 상기 도어플랩은, 타측 단부에서 후방으로 연장된 제2 도어플랩측면; 상기 제2 도어플랩측면에서 타측으로 연장되어 상기 몸체에 회전 가능하도록 결합되는 제2 회전축; 및 상기 제2 회전축의 후방 측에서 전방 측으로 함몰되어 상기 제2 연결부가 끼워지는, 제2 샤프트삽입홈을 포함하고, 상기 제2 회전축은 상기 제2 연결부의 전방 측이 끼워진 상태에서 상기 몸체에 결합되고, 상기 제2 연결부는 상기 액추에이터의 구동축과 연결되되, 상기 도어플랩의 몸체 폐쇄 시 일정 각도 오버로테이팅 가능하도록 상기 제2 회전축과 상기 제2 연결부 사이에는 회전 간극이 형성된다.

또한, 상기 액티브 에어 플랩은, 상기 제1 회전축이 상기 회전홀에 끼워진 상태에서 상기 제2 회전축 및 상기 제2 연결부가 끼워지도록 상기 몸체의 타측에 형성되며, 전방으로 함몰된 제1 회전홈; 및 상기 제2 회전축 및 상기 제2 연결부가 상기 제1 회전홈에 안착된 상태에서 상기 제1 회전홈의 개방 측을 밀폐하도록 상기 몸체에 결합되는 고정브래킷을 포함한다.

또한, 상기 몸체는, 상기 도어플랩 폐쇄 시 상기 제2 도어플랩측면의 하부가 맞닿아 상기 도어플랩의 회동을 제한하도록 상기 몸체의 폭 방향 타측 하부에 형성된 제2 스토퍼를 더 포함한다.

또한, 상기 제2 회전축은 전방 측으로 돌출된 반원 형태로 이루어지며, 하측 후방면에 형성되는 제1-1 구동면 및 상측 후방면에 형성되는 제1-2 구동면을 포함하고, 상기 제2 연결부는, 후방 측으로 돌출된 반원 형태로 이루어진 구동몸체와, 전방 측으로 돌출된 반원 형태로 상기 제2 샤프트삽입홈에 삽입되되, 상기 액추에이터의 구동축이 끼워지는 삽입몸체를 포함하고, 상기 구동몸체는, 하측 전방면에 형성되되, 상기 제1-1 구동면이 맞닿는 제2-1 구동면과, 상측 전방면에 형성되되 상기 제1-2 구동면이 맞닿는 제2-2 구동면을 포함하고, 상기 제1-2 구동면과 제2-2 구동면 사이에는 일정 간극이 형성된다.

또한, 상기 도어플랩이 폐쇄되어 고정된 상태에서 상기 액추에이터 회전 시 상기 샤프트는, 상기 제1-2 구동면과 상기 제2-2 구동면이 맞닿을 때까지 오버로테이팅을 허용하여 상기 제1 회전축 및 제1 연결부에 비틀림 하중을 전달한다.

또한, 상기 제1-2 구동면과 제2-2 구동면 사이의 간극은, 상기 회전축을 기준으로 원주방향 각도가 5도~ 20도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트와 상기 도어플랩은 별물로 이루어져 결합되되, 상기 샤프트와 도어플랩은 서로 다른 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제1 회전홈의 타측에는 상기 제1 회전홈보다 작은 내경을 갖는 제2 회전홈이 형성되며, 상기 샤프트 상의 제2 연결부와 타측 단부 사이에는 상기 제2 회전홈에 안착되도록 상기 샤프트의 반경 방향으로 연장된 이탈방지부가 형성되고, 상기 고정브래킷은 상기 이탈방지부가 상기 제2 회전홈에 안착된 상태에서 상기 제2 회전홈의 개방 측을 밀폐하도록 상기 몸체에 결합된다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 액티브 에어 플랩은, 도어 닫힘 시 샤프트의 비틀림 하중에 의해 도어플랩의 고정력이 더욱 증가하여 주행풍에 의한 유동 발생을 줄이고, 떨림 소음을 방지한 효과가 있다.

또한, 샤프트와 별도로 형성된 도어플랩의 재질 선정 시 도장 성능이 우수하고, 엠보나 부식 발생 가능성이 적은 소재의 적용이 가능함에 따라 내구성이 향상되고, 외관 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 FEM 분해사시도

도 2는 종래의 AAF 분해사시도

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF의 전체사시도

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF의 후방 측 사시도

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF의 폭 방향 일측 확대도

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF의 폭 방향 타측 확대도

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF의 고정 브래킷이 제거된 폭 방향 타측 확대도

도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 샤프트의 제2 연결부와 도어플랩의 제2 회전축의 결합상태가 도시된 단면사시도

도 9는 도어플랩이 열린 상태의 측면도

도 10은 도어플랩이 열림과 닫힘 사이에 위치한 상태의 측면도

도 11은 도어플랩이 닫힌 상태에서 샤프트가 오버로테이팅 전 상태를 나타낸 측면도

도 12는 도 11의 주요부 확대도

도 13은 도어플랩이 닫힌 상태에서 샤프트가 오버로테이팅 후 상태를 나타낸 측면도

도 14는 도 13의 주요부 확대도

<부호의 설명>

1000 : 액티브 에어 플랩

100 : 몸체

101 : 마운팅

110 : 회전홀

120 : 제1 회전홈

125 : 제2 회전홈

130 : 제1 스토퍼

140 : 제2 스토퍼

200 : 도어

201 : 제1 회전축

202 : 제2 회전축

210 : 샤프트

213 : 도어플랩결합플랜지

214 : 구동몸체

215 : 이탈방지부

216 : 삽입몸체

220 : 도어플랩

221 : 제1 도어플랩측면

222 : 제2 도어플랩측면

223 : 제1 샤프트삽입홈

224 : 제2 샤프트삽입홈

300 : 제1 연결부

310 : 제1 볼트

400 : 제2 연결부

410 : 고정브래킷

420 : 제2 볼트

900 : 액추에이터

910 : 구동축

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명의 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 3에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 외장형 액티브 에어 플랩(1000)(이하, ‘AAF’)의 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는, 본 발명의 도어(200) 닫힘 시 샤프트(210) 축 방향 양측에 형성된 제1 및 제2 연결부(300, 400)가 도시된 AAF(1000)의 후면사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명은 프론트 엔드 모듈에 구비되어 범퍼의 개구부를 개방 또는 폐쇄하는 AAF(1000)에 관한 것으로서, 열교환기의 차량 전방 측에 구비되어 상기 개구부를 통해 유입되는 공기의 유량을 제어하거나 필요 시 유입되는 공기를 차단하는 역할을 수행한다. 특히 본 발명의 AAF(1000)는 도어(200)가 차량 전방에 노출되도록 범퍼의 개구부에 장착되는 외장형 AAF(1000)일 수 있다. 이하 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 AAF(1000)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 AAF(1000)는, 공기가 유동하는 공기유동공간이 형성된 몸체(100)와, 몸체(100) 내에 설치되어 회동에 따라 몸체(100)의 공기유동공간을 개방 또는 폐쇄하는 도어(200) 및 몸체(100)에 구비되어 도어(200)의 열림 또는 닫힘을 구동시키는 액추에이터(900)를 포함한다.

몸체(100)는 내부에 차량 전후 방향을 따라 중공부가 형성되는 사각틀의 형태로 이루어지며, 몸체(100)의 폭 방향 타측 단부에 액추에이터(900)가 설치되며, 몸체(100)의 공기유동공간상에 도어(200)가 설치된다. 몸체(100)의 차량 전방 측 둘레에는 범퍼의 후면에 결합되기 위한 마운팅(101)이 복수 개 이격 형성될 수 있다.

도어(200)는 몸체(100)상에 위치하여 상기 개구부를 통해 유입되는 공기를 통과시키도록 공기유동공간을 개방 또는 공기 유동을 차단시키도록 공기유동공간을 폐쇄하게 되며, 액추에이터(900)의 구동축(910, 도 7 참조)에 연결되어 축 방향으로 회전하는 샤프트(210)와, 샤프트(210)와 결합되어 샤프트(210)의 회전에 의해 상기 공기유동공간을 개방 또는 밀폐하는 도어플랩(220)으로 구성될 수 있다. 따라서 도어(200)는, 샤프트(210)를 회전축으로 하여 도어플랩(220)의 회전에 의해 도어플랩(220)이 공기유동방향과 평행을 이루면 개방되고, 수직을 이루면 폐쇄 된다.

샤프트(210)와 도어플랩(220)은 별물로 이루어져 결합되며, 샤프트(210)와 도어플랩(220)은 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 샤프트(210)는 강성 확보를 위해 PA 수지 계열의 재질로 이루어질 수 있고, 도어플랩(220)은 도장 성능 확보 및 엠보나 부식 발생이 적은 수지 재질로 이루어질 수 있다. 일예로 도어플랩(220)은 차량의 범퍼와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 샤프트(210)는 폭 방향 일측에 형성된 제1 연결부(300)가 도어플랩(220)의 폭 방향 일측에 형성된 제1 회전축(201, 도 5 참조)에 결합되고, 폭 방향 타측에 형성된 제2 연결부(400)가 도어플랩(220)의 폭 방향 타측에 형성된 제2 회전축(202, 도 7 참조)에 결합될 수 있다.

액추에이터(900)는 샤프트(210)의 폭 방향 타측 단부에 연결되어 제2 연결부(400)를 회전시키도록 몸체(100)의 폭 방향 타측단부에 구비될 수 있다. 액추에이터(900)는 도어(200)의 샤프트(210)에 연결되어, 제어부의 지시에 따라 구동축(910)의 회전에 의해 도어(200)를 회동시키는 역할을 수행한다. 즉 액추에이터(900)의 일 방향 회전에 의해 도어(200)를 회동시켜 AAF(1000)의 공기유동공간을 개방하고, 타 방향 회전에 의해 도어(200)를 회동시켜 AAF(1000)의 공기유동공간을 폐쇄할 수 있다. 액추에이터(900)는 통상적으로 사용되는 모터의 구성이 적용될 수 있다.

위와 같은 외장형 AAF(1000)는 유입된 주행풍의 풍압에 도어(200)가 직접적으로 노출되기 때문에 차량 고속 주행 시 상기 풍압에 의한 도어플랩(220)의 후방 밀림이 발생될 수 있고, 특히 액추에이터(900)의 구동축(910)과 근접한 도어플랩(220)의 타측보다 액추에이터(900)에서 이격된 도어플랩(220)의 일측의 밀림 또는 떨림이 더 크게 발생될 수 있다. 따라서 도어(200)의 텐션이나 액추에이터(900)의 구동축과 샤프트(210) 간의 유격으로 인해 상기 풍압 발생 시 도어플랩(220) 일측의 비정상적인 개방 현상이 발생되고, 도어(200)의 떨림으로 인한 소음이 발생될 수 있다. 따라서 본 발명은 도어(200)가 닫힌 상태에서 풍압 발생 시 도어(200)의 일측이 비정상적으로 개방되는 것을 방지하기 위한 샤프트(210)와 도어플랩(220)의 연결 구조를 포함함에 그 특징이 있다. 이하, 상기와 같은 연결 구조를 갖는 AAF(1000)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 도어(200)는 액추에이터(900)와 연결되는 샤프트(210)와 몸체(100)의 공기유동공간을 개방 또는 폐쇄하는 도어플랩(220)이 별물로 구성되어 서로 결합될 수 있다.

샤프트(210)는 폭 방향 일측과 타측이 몸체(100)에 폭 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 결합되되, 타측 단부는 액추에이터(900)의 구동축(910)에 연결되어 액추에이터(900)의 구동축(910)과 연동하여 회전하도록 구성된다.

도어플랩(220)은 샤프트(210)와 연동하여 회전하도록 샤프트(210)와 연결되되 폭 방향 일측과 타측이 몸체(100)에 폭 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 따라서 도어플랩(220)은, 샤프트(210)의 일 방향 회전에 의해 열리고, 타 방향 회전에 의해 닫히도록 구성될 수 있다. 도어플랩(220)은 몸체(100)의 공기유동공간을 개방 또는 폐쇄하는 도어플랩전면(229)과 도어플랩전면(229)의 폭 방향 일측 단부에서 차량 후방 측으로 연장된 제1 도어플랩측면(221)과, 폭 방향 타측 단부에서 차량 후방 측으로 연장된 제2 도어플랩측면(222)을 포함한다. 제1 도어플랩측면(221)상에는 일면에서 일측으로 연장된 제1 회전축(201, 도 5 참조)이 구비되며, 제2 도어플랩측면(222)에는 타면에서 타측으로 연장된 제2 회전축(202, 도 7 참조)이 구비된다. 제1 회전축(201)은 샤프트(210)의 일측에 구비된 제1 연결부(300)와 결합되어 몸체(100)의 일측에 회전 가능하게 결합되고, 제2 회전축(202)은 샤프트(210)의 타측에 구비된 제2 연결부(400)와 결합되어 몸체(100)의 타측에 회전 가능하게 결합된다.

이때, 샤프트(210)의 일측은 제1 연결부(300)를 통해 도어플랩(220)의 제1 회전축(201)에 고정 결합되고, 타측은 제2 연결부(400)를 통해 도어플랩(220)의 제2 회전축(202)에 결합되되 제한적으로 상대회전이 가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로 제2 연결부(400)는 도어플랩(220)이 닫힘 되어 제2 회전축(202)이 타 방향으로 회전 불가한 고정 상태에서 타 방향으로 일정각도 오버로테이팅 가능하도록 구성될 수 있다.

따라서 샤프트(210)의 타 방향 회전에 의해 도어플랩(220)이 몸체(100)를 폐쇄하도록 구성되되, 샤프트(210)의 제2 연결부(400)는 도어플랩(220)이 닫혀 제2 회전축(202)이 고정된 상태에서 타방향 추가 회전을 통해 샤프트(210)의 일측 즉 제1 연결부(300)에 타 방향으로 비틀림 하중을 부가하도록 구성된다. 이는 상대적으로 도어플랩(220)의 닫힘 상태를 유지할 수 있는 힘이 약한 제1 연결부(300)에 비틀림 하중을 추가로 부여하여 도어플랩(220) 일측의 비정상적인 개방이나 떨림으로 인한 소음을 방지할 수 있도록 구성된다. 또한, 액추에이터(900)의 구동축(910)과 샤프트(210) 사이에 유격이 발생하더라도 비틀림 하중이 도어플랩(220)의 일측에 가해짐에 따라 도어플랩(220) 일측의 비정상적인 개방이나 떨림으로 인한 소음을 방지할 수 있도록 구성된다.

이하 상기와 같은 특징을 갖는 AAF(1000)의 제1 연결부(300)와 제2 연결부(400)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5에는, 제1 연결부(300)가 도시된 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF(1000)의 폭 방향 일측 확대사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 도어플랩(220)의 일측(220-1) 단부에는 후방 측으로 연장된 제1 도어플랩측면(221)이 형성되고, 제1 도어플랩측면(221)에는 일면에서 일측으로 연장 형성된 제1 회전축(201)이 형성된다. 제1 회전축(201)은 후방 측 단부에서 전방 측으로 함몰된 제1 샤프트삽입홈(223)이 형성되어 샤프트(210)의 타측(210-1)에 형성된 제1 연결부(300)가 삽입된다. 또한, 제1 샤프트삽입홈(223)에 제1 연결부(300)가 삽입된 상태에서 몸체(100)의 일측 측면(101)에 형성된 회전홀(110)에 회전 가능하도록 결합된다. 따라서 제1 회전축(201)은 제1 연결부(300)의 전방 측을 감싼 상태에서 회전홀(110)에 끼움 결합될 수 있다.

또한, 제1 연결부(300)의 후방 측에는 상하로 연장된 도어플랩결합플랜지(213)가 형성되어 제1 도어플랩측면(221)의 후방 측에 제1 볼트(310)를 통해 볼팅 결합될 수 있다.

위와 같은 구성을 통해 샤프트(210)의 일측과 도어플랩(220)의 일측이 고정 결합되어 샤프트(210)의 회전에 연동하여 제1 회전축(201)도 회전하게 되며, 도어플랩(220)은 제1 회전축(201)을 축으로 회전하게 되고, 제1 회전축(201)의 일 방향 회전에 의해 도어플랩(220)의 상측이 후방으로 이동함에 따라 개방되고, 제1 회전축(201)의 타 방향 회전에 의해 도어플랩(220)의 상측이 전방으로 이동함에 따라 폐쇄되도록 구성될 수 있다.

이때 몸체(100)의 폭 방향 일측 하부에는, 도어플랩(220) 닫힘 시 제1 도어플랩측면(221)의 하부가 맞닿아 도어플랩(220)의 타 방향 회전을 제한하는 제1 스토퍼(130)가 몸체(100)의 하면 상에 상측으로 돌출 형성될 수 있다.

도 6에는, 제2 연결부(400)가 도시된 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF(1000)의 폭 방향 타측 확대사시도가 도시되어 있고, 도 7에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 AAF의 고정 브래킷(410)이 제거된 폭 방향 타측 확대도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 샤프트(210)의 타측(210-2)에 형성된 제2 연결부(400)는 도어플랩(220)의 타측(220-2)에 형성된 제2 회전축(202)과 결합되어 몸체(100)의 타측 측면(102)에 형성된 제1 회전홈(120)에 회전 가능하도록 안착된다. 제1 회전홈(120)은 몸체(100)의 타측 측면(102)의 후방에서 전방 측으로 함몰 형성되어 고정 브래킷(410)과의 결합에 의해 제2 연결부(400) 및 제2 회전축(202)이 회전 가능하도록 몸체(100) 상에 고정시킨다. 또한 샤프트(210)의 타측 단부(212)는 액추에이터(900)의 구동축(910)과 연결되어 구동축(910)과 연동하여 회전 가능하도록 구성된다.

한편 도어플랩(220)의 타측(220-2)에는 후방 측으로 연장된 제2 도어플랩측면(222)이 형성되고, 제2 도어플랩측면(222)에는 타면에서 타측으로 연장 형성된 제2 회전축(202)이 형성된다. 제2 회전축(202)은 후방 측 단부에서 전방 측으로 함몰된 제2 샤프트삽입홈(224, 도 8 참조)이 형성되어 샤프트(210)의 타측(210-2)에 형성된 제2 연결부(400)가 삽입된다. 또한, 제2 샤프트삽입홈(224)에 제2 연결부(400)가 삽입된 상태에서 몸체(100)의 타측 측면(102)에 형성된 제1 회전홈(120)에 안착된다. 따라서 제2 회전축(202)은 제2 연결부(400)의 전방 측을 감싼 상태에서 제1 회전홈(120)에 안착될 수 있다.

제2 연결부(400)는 제1 연결부(300)가 몸체(100)의 일측 회전홀(110)에 끼워진 상태에서 몸체(100)의 타측에 결합이 가능하도록 제2 연결부(400)는 제1 회전홈(120)에 안착되는 형태로 1차 조립되고, 제2 회전축(202)과 결합된 제2 연결부(400)가 제1 회전홈(120)에 안착된 상태에서 별도의 고정브래킷(410)이 제1 회전홈(120)에 결합되어 제2 연결부(400)가 회전 가능하도록 몸체(100)의 타측에 2차 조립된다. 고정브래킷(410)은 제2 볼트(420)를 통해 몸체(100)에 볼팅 결합된다.

이때 몸체(100)의 폭 방향 타측 하부에는, 도어플랩(220) 닫힘 시 제2 도어플랩측면(222)의 하부가 맞닿아 도어플랩(220)의 타 방향 회전을 제한하는 제2 스토퍼(140)가 몸체(100)의 하면 상에 상측으로 돌출 형성될 수 있다.

또한, 제1 회전홈(120)의 타측에는 제2 회전홈(125)이 형성되고, 제2 회전홈(125)에는 샤프트(210) 상의 제2 연결부(400)와 타측 단부(212) 사이에 형성된 이탈방지부(215)가 안착될 수 있다. 이탈방지부(215)는 축 방향으로 이웃하는 일측 및 타측보다 작은 직경을 갖도록 구성되며, 제2 회전홈(125)도 이탈방지부(215)에 대응되는 내경을 갖도록 구성된다. 따라서 이탈방지부(215)와 제2 회전홈(125)의 결합을 통해 샤프트(210)의 축 방향 이동을 방지하도록 구성된다. 또한, 공기유동공간을 유동하는 공기가 샤프트(210) 외주면을 통해 AAF(1000)의 폭 방향 타측으로 리크되는 것을 방지한다.

도 8에는 샤프트(210)의 제2 연결부(400)와, 도어플랩(220)의 제2 회전축(202)의 결합상태가 도시된 도어(200)의 타측 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 제2 회전축(202)은 단면이 전방 측으로 돌출된 반원 형태로 이루어지며, 하측 후방면에는 제1-1 구동면(202-1)이 형성되고, 상측 후방면에는 제1-2 구동면(202-2)이 형성된다, 또한, 제2 회전축(202)은 후면에서 전방 측으로 함몰된 제2 샤프트삽입홈(224)이 형성된다.

제2 연결부(400)는 단면이 후방 측으로 돌출된 반원 형태로 이루어진 구동몸체(214)와, 구동몸체(214)보다 작은 반지름을 갖고 전방 측으로 돌출된 반원 형태로 제2 샤프트삽입홈(224)에 삽입되는 삽입몸체(216)를 포함한다.

구동몸체(214)는 하측 전방면에 제1-1 구동면(202-1)이 맞닿는 제2-1 구동면(214-1)이 형성되고, 상측 전방면에 제1-2 구동면(202-1)이 맞닿는 제2-2 구동면(214-2)이 형성된다.

삽입몸체(216)는 구동몸체(214) 보다 작은 반경을 갖고, 제2 샤프트삽입홈(224)에 삽입되며, 삽입몸체(216)는 전방 측에서 후방으로 함몰된 구동축 삽입홈(216-1)이 형성되어 액추에이터(900)의 구동축(910)이 끼움 결합될 수 있다.

이때, 제2 연결부(400)와 제2 회전축(202)은 결합 시 제1-1 구동면(202-1)과 제2-1 구동면(214-1)은 맞닿고, 제1-2 구동면(202-2)과 제2-1 구동면(214-2)은 사이에 원주 방향을 따라 일정 간극(θ)이 형성되도록 구성될 수 있다.

따라서 샤프트(210)의 일 방향 회전 또는 타 방향 회전 시 제1-1 구동면(228-1)과 제2-1 구동면(214-1)은 서로 맞닿은 상태를 유지하며, 제1-2 구동면(202-1)과 제2-2 구동면(214-2)은 이격된 상태를 유지하게 된다. 다만, 도어플랩(220)이 닫힘 되어 제2 회전축(202)이 타 방향으로 더 이상 이동하지 않는 경우 액추에이터(900)의 타 방향 구동에 의해 제2 연결부(400)는 제2-2 구동면(214-2)과 제1-2 구동면(202-2) 사이의 거리만큼 오버로테이팅이 가능하도록 구성된다.

도어플랩(220)이 타 방향으로 회전하여 제1 도어플랩측면(221)이 제1 스토퍼(130)에 맞닿고, 제2 도어플랩측면(222)이 제2 스토퍼(140)에 맞닿아 더 이상 이동이 불가한 상태를 도어플랩(220)이 닫힘 되었다고 정의할 수 있고, 제2 회전축(202)의 타 방향 회전이 불가한 상태를 의미한다.

따라서 제2 연결부(400)가 오버로테이팅 되는 만큼 샤프트(210)에 비틀림 하중이 발생하게 되고 비틀림 하중이 샤프트(210)의 일측에 위치한 제1 연결부(300) 및 제1 연결부(300)와 고정 결합된 제1 회전축(201)에 전달되어 도어플랩(220) 일측의 비정상 적인 개방이나 떨림을 방지할 수 있도록 구성된다.

아울러, 샤프트(210)의 회전축을 기준으로 제1-2 구동면(202-1)과 제2-2 구동면(214-2) 사이의 간극(θ)은 축 방향을 원점으로 원주 방향을 따라 5도~ 20도일 수 있다.

또한, 도면상에는 도시되지 않았으나, 제1-2 구동면(202-2)과 제2-2 구동면(214-2) 사이에는 탄성부재가 구비되어 샤프트 회전 시 제1-2 구동면(202-2)과 제2-2 구동면(214-2)이 맞닿지 않은 상태에서도 제1-2 구동면(202-2)에 탄성력을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 탄성부재는 일예로 압축 스프링일 수 있다.

위와 같은 구성을 통해 도어플랩(220)의 일측에도 추가적으로 비틀림 하중을 전달하여 도어플랩(220)의 비정상 적인 개방이나 떨림을 방지할 수 있도록 구성된다.

이때 탄성부재의 탄성력은 상술된 샤프트의 비틀림 하중보다 작게 구성될 수 있다.

도 9에는, 도어플랩(220)이 열린 상태의 측면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 도어플랩(220)의 제2 회전축(202) 및 제2 연결부(400)의 일방향(도면상의 시계방향) 회전에 의해 개방된다. 이때 제2 연결부(400)는 제2 회전축(202)에 대해 일방향 또는 타방향 모두 상대회전이 불가하고, 상술된 간극이 유지될 수 있다.

도 10에는, 도어플랩(220)이 열림과 닫힘 사이에 위치한 상태의 측면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 도어플랩(220)이 제2 회전축(202) 및 제2 연결부(400)의 타방향(도면상의 반시계방향) 회전에 의해 닫힘 방향으로 이동한다. 이때 제2 연결부(400)는 제2 회전축(202)에 대해 일방향 또는 타방향 모두 상대회전이 불가하고, 상술된 간극이 유지될 수 있다.

도 11에는 도어플랩(220)이 닫힌 상태에서 샤프트(210)의 제2 연결부(400)가 오버로테이팅 전 상태를 나타낸 측면도가 도시되어 있고, 도 12는 도 11의 주요부 확대도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 도어플랩(220)이 제2 회전축(202) 및 제2 연결부(400)의 타방향(도면상의 반시계방향) 회전에 의해 공기유동공간을 폐쇄하고, 도어플랩(220)이 고정됨에 따라 제2 회전축(202)도 타방향으로 회전 불가한 고정상태가 된다. 이때, 제2 연결부(400)는 제2 회전축(202)에 대해 간극만큼 타방향 상대회전이 가능한 상태가 된다. 즉 타 방향으로 오버로테이팅 가능한 상태가 된다.

도 13에는, 도어플랩(220)이 닫힌 상태에서 샤프트(210)의 제2 연결부(400)가 오버로테이팅한 후 상태를 나타낸 측면도가 도시되어 있고, 도 14에는 도 13의 주요부 확대도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 도어플랩(220) 및 제2 회전축(202)이 고정된 상태에서 제2 연결부(400)는 타 방향(도면상의 반시계방향)으로 도 12에 도시된 간극만큼 오버로테이팅할 수 있다. 도어플랩(220) 일측의 제1 회전축(201)에 결합된 샤프트(210)의 제1 연결부(300)가 고정된 상태에서 제2 연결부(400)가 타 방향으로 추가 회전함에 따라 샤프트(210)의 탄성력에 의한 비틀림 하중이 발생하고 제1 연결부(300)에 비틀림 하중이 가해진다.

상술한 바와 같은 도어플랩(220)의 열림 또는 닫힘 시 제1 및 제2 연결부(300, 400)의 상대 회전 여부는 다음과 같이 표로 나타낼 수 있다.

도어플랩 상태	제1 연결부	제2 연결부
열림 진행	고정	간극 유지
열림 완료	고정	간극 유지
닫힘 진행	고정	간극 유지
닫힘 완료	고정	상대회전 가능

본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims

범퍼의 개구부를 통해 열교환기로 유입되는 공기의 유량 또는 공기의 유입 여부를 제어하기 위해 상기 개구부와 상기 열교환기 사이에 구비되는 액티브 에어 플랩(Active Air Flap)에 있어서,

상기 액티브 에어 플랩은,

상기 개구부와 열교환기 사이에 공기유동공간을 형성하는 몸체;

폭 방향 일측에 제1 회전축이 형성되고, 폭 방향 타측에 제2 회전축이 형성되어 상기 몸체 상에 축 방향으로 회전 가능하도록 결합되고, 회전에 의해 상기 공기유동공간을 개방 또는 폐쇄하는 도어플랩;

상기 도어플랩과 결합되되, 상기 제1 회전축에 결합되는 폭 방향 일측의 제1 연결부와, 상기 제2 회전축에 결합되는 폭 방향 타측의 제2 연결부를 포함하는 샤프트; 및

상기 몸체 상에 구비되어 상기 샤프트를 회전시키는 액추에이터를 포함하고,

상기 제1 연결부는 상기 제1 회전축에 고정되며, 상기 제2 연결부는 상기 제2 회전축에 제한적인 상대회전이 가능하게 결합되는, 액티브 에어 플랩.
제 1항에 있어서,

상기 제2 연결부는,

상기 도어플랩이 닫힌 상태에서 상기 도어플랩의 닫힘 방향으로 오버로테이팅 가능한 것을 특징으로 하는, 액티브 에어 플랩.
제 2항에 있어서,

상기 액추에이터는,

상기 샤프트의 폭 방향 타측에 연결되어 상기 제2 연결부를 구동시키는 액티브 에어 플랩.
제 3항에 있어서,

상기 샤프트는,

상기 제2 연결부의 오버로테이팅에 의한 비틀림 하중이 상기 제1 연결부에 전달되도록 구성된, 액티브 에어 플랩.
제 2항에 있어서,

상기 도어플랩은,

일측 단부에서 후방으로 연장된 제1 도어플랩측면;

상기 제1 도어플랩측면에서 일측으로 연장되어 상기 몸체에 회전 가능하도록 결합되는 제1 회전축; 및

상기 제1 회전축의 후방 측에서 전방 측으로 함몰되어 상기 제1 연결부가 끼워지는, 제1 샤프트삽입홈을 포함하고,

상기 제1 회전축은 상기 샤프트의 제1 연결부의 전방 측이 끼워진 상태에서 상기 몸체에 결합되는, 액티브 에어 플랩.
제 5항에 있어서,

상기 액티브 에어 플랩은,

상기 제1 회전축 및 상기 제1 연결부가 끼워지도록 상기 몸체의 일측에 형성되며, 폭 방향으로 관통된 회전홀; 및

상기 샤프트의 일측 단부에 형성되어 상기 제1 도어플랩측면에 결합되는 도어플랩결합플랜지를 포함하는, 액티브 에어 플랩.
제 5항에 있어서,

상기 몸체는,

상기 도어플랩 폐쇄 시 상기 제1 도어플랩측면의 하부가 맞닿아 상기 도어플랩의 회동을 제한하도록 상기 몸체의 폭 방향 일측 하부 형성된 제1 스토퍼를 더 포함하는, 액티브 에어 플랩.
제 6항에 있어서,

상기 도어플랩은,

타측 단부에서 후방으로 연장된 제2 도어플랩측면;

상기 제2 도어플랩측면에서 타측으로 연장되어 상기 몸체에 회전 가능하도록 결합되는 제2 회전축; 및

상기 제2 회전축의 후방 측에서 전방 측으로 함몰되어 상기 제2 연결부가 끼워지는, 제2 샤프트삽입홈을 포함하고,

상기 제2 회전축은 상기 제2 연결부의 전방 측이 끼워진 상태에서 상기 몸체에 결합되고,

상기 제2 연결부는 상기 액추에이터의 구동축과 연결되되, 상기 도어플랩의 닫힘 고정 시 일정 각도 오버로테이팅 가능하도록 상기 제2 회전축과 상기 제2 연결부 사이에는 회전 간극이 형성되는, 액티브 에어 플랩.
제 8항에 있어서,

상기 액티브 에어 플랩은,

상기 제1 회전축이 상기 회전홀에 끼워진 상태에서 상기 제2 회전축 및 상기 제2 연결부가 끼워지도록 상기 몸체의 타측에 형성되며, 전방으로 함몰된 제1 회전홈; 및

상기 제2 회전축 및 상기 제2 연결부가 상기 제1 회전홈에 안착된 상태에서 상기 제1 회전홈의 개방 측을 밀폐하도록 상기 몸체에 결합되는 고정브래킷을 포함하는, 액티브 에어 플랩.
제 8항에 있어서,

상기 몸체는,

상기 도어플랩 폐쇄 시 상기 제2 도어플랩측면의 하부가 맞닿아 상기 도어플랩의 회동을 제한하도록 상기 몸체의 폭 방향 타측 하부에 형성된 제2 스토퍼를 더 포함하는, 액티브 에어 플랩.
제 9항에 있어서,

상기 제2 회전축은 전방 측으로 돌출된 반원 형태로 이루어지며, 하측 후방면에 형성되는 제1-1 구동면 및 상측 후방면에 형성되는 제1-2 구동면을 포함하고,

상기 제2 연결부는, 후방 측으로 돌출된 반원 형태로 이루어진 구동몸체와, 전방 측으로 돌출된 반원 형태로 상기 제2 샤프트삽입홈에 삽입되되, 상기 액추에이터의 구동축이 끼워지는 삽입몸체를 포함하고,

상기 구동몸체는,

하측 전방면에 형성되되, 상기 제1-1 구동면이 맞닿는 제2-1 구동면과, 상측 전방면에 형성되되 상기 제1-2 구동면이 맞닿는 제2-2 구동면을 포함하고,

상기 제1-2 구동면과 제2-2 구동면 사이에는 원주 방향을 따라 일정 간극이 형성되는, 액티브 에어 플랩.
제 11항에 있어서,

상기 도어플랩이 닫힘 되어 고정된 상태에서

상기 액추에이터 회전 시 상기 샤프트는, 상기 제1-2 구동면과 상기 제2-2 구동면이 맞닿을 때까지 오버로테이팅을 허용하여 상기 제1 회전축 및 제1 연결부에 비틀림 하중을 전달하는, 액티브 에어 플랩.
제 11항에 있어서,

상기 제1-2 구동면과 제2-2 구동면 사이의 간극은,

상기 회전축을 기준으로 원주 방향 각도가 5도~ 20도인 것을 특징으로 하는, 액티브 에어 플랩.
제 1항에 있어서,

상기 샤프트와 상기 도어플랩은 별물로 이루어져 결합되되,

상기 샤프트와 도어플랩은 서로 다른 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는, 액티브 에어 플랩.
제 9항에 있어서,

상기 제1 회전홈의 타측에는 상기 제1 회전홈보다 작은 내경을 갖는 제2 회전홈이 형성되며,

상기 샤프트 상의 제2 연결부와 타측 단부 사이에는 상기 제2 회전홈에 안착되도록 상기 샤프트의 반경 방향으로 연장된 이탈방지부가 형성되고,

상기 고정브래킷은 상기 이탈방지부가 상기 제2 회전홈에 안착된 상태에서 상기 제2 회전홈의 개방 측을 밀폐하도록 상기 몸체에 결합되는, 액티브 에어 플랩.