KR20210153285A - 액티브 공력가변장치 및 차량 - Google Patents

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KR20210153285A KR1020200070157A KR20200070157A KR20210153285A KR 20210153285 A KR20210153285 A KR 20210153285A KR 1020200070157 A KR1020200070157 A KR 1020200070157A KR 20200070157 A KR20200070157 A KR 20200070157A KR 20210153285 A KR20210153285 A KR 20210153285A
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Abstract

본 발명의 차량(100)에 적용된 액티브 공력가변장치(1)는 펼침 상태와 중첩 상태의 전환이 이루어지는 액티브 커버(10), 액티브 커버(10)의 일측을 고정한 상태에서 펼침 상태를 위한 좌측 이동(또는 후퇴 이동)과 중첩 상태를 위한 우측 이동(또는 전진 이동)이 형성되는 링크(20) 및 전진 이동과 후퇴 이동을 정역회전 방향으로 링크(20)에 전달해 주는 모터(30)로 구성됨으로써 범퍼(110)를 지나는 주행풍에 의한 항력 계수(CD)가 액티브 커버(10)의 연비모드와 에어브레이크 모드로 낮추거나 올려 중 수 있고, 특히 주행 중 연비모드로 연비 개선이 가능하면서 급제동시 에어브레이크 모드로 에어 브레이크 효과도 가능한 특징을 구현한다.

Description

액티브 공력가변장치 및 차량{Active Aerodynamic Force Variable System and Vehicle Thereof}
본 발명은 차량용 공력가변장치에 관한 것으로, 특히 차량 운행에 맞춘 항력 계수(Drag Force Coefficient)의 조절로 주행 시 연비 개선 효과를 높이면서 제동 시 에어브레이크 효과도 구현할 수 있는 액티브 공력가변장치가 적용된 차량에 관한 것이다.
최근 들어 자동차에 대한 연비 개선 요구는 차량 디자인에 의해 고유 값으로 정해진 공력(Aerodynamic Force)을 추가적으로 개선해 주는 방식으로 발전되고 있다.
일례로 공력 개선 방식은 공력의 한 성분인 항력 계수(Drag Force Coefficient, 이하 CD)를 더 낮추도록 차량 디자인 중 주행 저항이 높은 부위에 별도의 공력조절장치를 조합 또는 부가하여 구현한다.
구체적으로 상기 공력조절장치의 예로 등록특허 KR 10-1655672 (2016년09월01일)가 있다,
즉, 상기 등록특허 KR 10-1655672는 차량 전면부의 포그 램프(Fog Lamp) 장착부에 에어 덕트를 적용하여 차량의 주행 또는 제동 시 에어 커튼 덕트 또는 쿨링 덕트에 선택적으로 흡입 덕트의 공기를 배출함으로써 브레이크 디스크의 냉각 성능 향상에 따른 페이드(fade) 현상 개선과 함께 공력 성능 향상에 따른 연비 개선을 도모한다.
등록특허 KR 10-1655672 (2016년09월01일)
하지만, 상기 등록특허 KR 10-1655672는 에어 덕트는 공력에 매우 결정적인 영향을 끼치는 블랭킹 커버부(Blanking Cover Portion) 또는 포그 램프부(Fog Lamp Portion)로 적용한 에어 커튼이 부분적 정압 해소에 그침으로써 공력 개선에 대한 기여도가 한정적이고 크지 않은 한계를 갖고 있다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 공력에 큰 영향을 끼치는 차량 전면부의 커버 공간에 접이식 플랩 구조의 액티브 커버로 가림면적에 변화를 줌으로써 주행시엔 공력 개선 기여도가 높아지도록 항력 계수(CD)를 낮춰주면서 제동시엔 에어 브레이크 효과를 발생하도록 항력 계수(CD)를 높여 줄 수 있고, 특히 접이식 플랩을 펼쳐 차량 전면부 형상을 매끄럽게 해 주는 연비 모드가 구현됨으로써 주행 시 연비 개선에도 기여할 수 있는 액티브 공력가변장치 및 차량의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액티브 공력가변장치는 제1,,,,.N 플랩(N은 2이상의 정수)으로 이루어진 액티브 커버; 상기 제1,,,,.N 플랩의 일측 부위를 고정해 주는 링크; 및 회전력을 발생하고, 상기 제1,,,,.N 플랩이 중첩 상태를 형성하도록 상기 액티브 커버의 정면을 기준으로 하여 반 시계방향 회전으로 상기 링크를 우측 이동시켜주며, 상기 제1,,,,.N 플랩이 펼침 상태를 형성하도록 상기 액티브 커버의 정면을 기준으로 하여 시계방향 회전으로 상기 링크를 좌측 이동시켜주는 모터가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 액티브 커버는 상기 링크의 길이 방향으로 길이에 수직하게 배열된다.
바람직한 실시예로서, 상기 펼침 상태는 상기 제1,,,,.N 플랩이 상기 링크를 벗어난 오버 길이를 형성하여 주고, 상기 중첩 상태는 상기 오버 길이의 축소로 상기 제1,,,,.N 플랩의 각각이 서로에 대해 접어져 형성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1,,,,.N 플랩의 각각은 요철(凹凸) 구조로 연결되고, 상기 요철(凹凸) 구조는 힌지 축(17)을 회전 중심으로 하여 상기 제1,,,,.N 플랩이 상기 중첩 상태를 형성하도록 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 힌지 축은 상기 요철(凹凸) 구조에서 돌출되거나 또는 상기 요철(凹凸) 구조의 양방향에서 돌출된다.
바람직한 실시예로서, 상기 링크는 상기 제1,,,,.N 플랩의 제1 플랩이 고정되는 플랩 고정부를 형성한 플랩 링크, 상기 플랩 링크와 일체로 이루어져 상기 회전력을 받는 모터 링크로 구성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 플랩 고정부는 요철(凹凸) 구조로 상기 플랩 링크와 상기 제1 플랩을 연결하고, 상기 요철(凹凸) 구조는 힌지 축을 회전 중심으로 하여 상기 제1 플랩이 상기 플랩 링크에 대해 접어지도록 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 링크와 상기 모터는 기어로 연결되고, 상기 기어는 상기 회전력을 전달하는 랙크와 피니언으로 구성되며, 상기 랙크는 상기 링크에 형성되고, 상기 피니언은 상기 모터의 모터 축에 결합된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 펼침 상태와 중첩 상태의 전환이 이루어지는 액티브 커버, 상기 액티브 커버(의 일측을 고정한 상태에서 차량 정면을 기준으로 하여 상기 펼침 상태를 위한 좌측 이동과 상기 중첩 상태를 위한 우측 이동이 형성되는 링크, 및 반 시계방향 회전과 시계방향 회전으로 상기 링크를 상기 우측 이동과 상기 좌측 이동시켜주는 모터로 이루어진 액티브 공력가변장치; 및 차량 전방에 장착되고, 상기 액티브 공력가변장치가 구비된 커버 공간을 형성한 범퍼; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 범퍼는 상기 커버 공간을 좌측 커버 공간과 우측 커버 공간으로 구분하고, 상기 좌측 커버 공간과 상기 우측 커버 공간의 각각에 상기 액티브 공력가변장치가 구비된다.
바람직한 실시예로서, 상기 액티브 커버는 상기 펼침 상태로 상기 커버 공간을 가려 주행풍에 의한 항력 계수가 낮춰지도록 하는 반면 상기 중첩 상태로 상기 커버 공간에 중첩 단차 구조를 형성하여 주행풍에 의한 항력 계수가 높아지도록 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 중첩 단차 구조는 부채 주름 형상 또는 자바라 형상을 이룬다.
바람직한 실시예로서, 상기 커버 공간에는 히든 엔드 길이로 상기 커버 공간의 한쪽측면 플랩 차단 벽을 벗어난 가이드 채널이 형성되고, 상기 가이드 채널은 상기 액티브 커버가 상기 펼침 상태를 형성하도록 상기 링크의 이동을 안내해 주며, 상기 히든 엔드 길이는 상기 플랩 차단 벽으로 이동이 차단된 상기 액티브 커버가 상기 중첩 상태를 형성하도록 상기 링크의 이동을 허용해 준다.
바람직한 실시예로서, 상기 액티브 공력가변장치는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 모터의 구동을 제어하고 정역 회전 방향으로 상기 링크의 이동 방향을 제어해 준다.
바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 액티브 공력가변장치를 연비모드 또는 에이브레이크 모드로 제어해 주고, 상기 연비모드는 상기 커버 공간이 가려지도록 상기 액티브 커버를 상기 펼침 상태로 하여 상기 범퍼를 지나는 주행풍에 의한 항력 계수를 낮춰주는 반면 상기 에이브레이크 모드는 상기 커버 공간에 중첩 단차 구조가 형성되도록 상기 액티브 커버를 상기 중첩 상태로 상기 범퍼를 지나는 주행풍에 의한 항력 계수를 올려준다.
바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 버튼 또는 스위치로 상기 모터의 구동을 상기 컨트롤러에 요청해 주는 신호 발생부와 연계되고; 차속, 엔진회전수, 엑셀 페달 신호 및 브레이크 페달 신호 중 어느 하나로 상기 연비모드 및 상기 에어 브레이크 모드를 상기 컨트롤러에 요청해 주는 정보 검출부와 연계된다.
이러한 본 발명의 차량에 적용된 액티브 공력가변장치는 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 공력에 매우 결정적인 영향을 끼치는 블랭킹 커버부(Blanking Cover Portion) 또는 포그 램프부(Fog Lamp Portion)가 커버 공간으로 형성된 차량 전면부에 대한 공력 개선 효과가 크게 높아진다. 둘째, 차량 전면부의에 형성된 커버 공간의 가림면적이 접이식 플랩을 이용해 다양하게 변화됨으로써 떨어트리거나 올려주던 항력 계수(CD)의 변화가 차량 운행 상황에 맞춰 가변적으로 구현될 수 있다. 셋째, 차량 주행 시 커버 공간 전체가 가려지도록 펼쳐진 접이식 플랩으로 항력 계수(CD)가 낮춰지도록 함으로써 공력 개선과 연비 개선의 효과를 함께 향상시키는 차량운행이 가능하다. 넷째, 차량 제동이나 급제동 시 커버 공간의 한쪽에서 단차를 크게 형성하도록 밀려나 접혀진 접이식 플랩으로 항력 계수(CD)가 올라가도록 함으로써 커버 공간으로 에어 브레이크 효과를 높여 줄 수 있다. 다섯째, 접이식 플랩의 펼침과 접힘 정도로 연비 모드/긴급 제동모드/비 연비 모드가 차량 주행 상황에 맞춰 구현 가능함으로써 기존의 운행 모드 대비 운행 모드 다양화로 차량 상품성이 크게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액티브 커버, 링크 및 모터로 구성된 액티브 공력가변장치의 예이고, 도 2는 본 발명에 따른 액티브 공력가변장치가 모터를 제어하는 컨트롤러와 함께 구성된 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 액티브 공력가변장치를 적용한 차량의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량에서 액티브 공력가변장치가 연비모드로 전환되는 작동 상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 차량에서 액티브 공력가변장치가 에어 브레이크 모드로 전환되는 작동 상태이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량의 항력 계수(CD)를 에어 브레이크 모드에 의한 액티브 공력가변장치 미적용 대비로 분석한 시뮬레이션 결과이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 액티브 공력가변장치(1)는 액티브 커버(10), 링크(20) 및 모터(30)를 포함한다.
특히 상기 액티브 공력가변장치(1)는 범퍼(110)를 적용 대상으로 예시되었는데, 이는 범퍼(110)에는 공력에 큰 영향을 끼치는 블랭킹 커버부(Blanking Cover Portion) 또는 포그 램프부(Fog Lamp Portion)가 커버 공간(111)으로 형성됨으로써 액티브 공력가변장치(1)로 커버 공간(111)에 대한 공기 흐름을 조절하여 공력 중 항력 계수(CD)를 낮추거나 올려주도록 효과적이기 때문이다.
일례로 상기 액티브 커버(10)는 접이식 플랩(11)으로 구성되어 범퍼(110)의 커버 공간(111)을 차단하거나 개방시켜 주고, 링크(20)의 길이에 수직하게 배열된다.
특히 상기 접이식 플랩(11)은 펼쳐서 전개된 상태에서 접어서 중첩된 상태에서 범퍼(110)의 커버 공간(111)이 형성하는 한쪽 측면의 플랩 차단 벽(113)과 접촉됨으로써 접이식 플랩(11)의 힌지 회전구조로 부채 주름 형상 또는 자바라 형상의 중첩 단차 구조가 형성되도록 플랩이 복수개로 구성된다.
일례로 상기 링크(20)는 액티브 커버(10)를 결합해 고정하고, 모터(30)의 회전력을 받아 반 시계방향 회전 또는 시계방향 회전에 따라 정면을 기준으로 하여 우측 이동(또는 전진 이동)과 좌측 이동(또는 후퇴 이동)하며, 좌측 이동으로 액티브 커버(10)를 펼쳐주는 반면 우측 이동으로 액티브 커버(10)를 접어주면서 부채 주름 형상 또는 자바라 형상의 중첩 단차 구조로 형성하도록 한다.
이를 위해 상기 링크(20)는 히든 엔드 길이(Y)로 플랩 차단 벽(113)의 뒤쪽으로 이어지도록 커버 공간(111)의 바닥면에 형성된 가이드 채널(112)을 이용하여 우측 이동과 좌측 이동이 이루어진다.
일례로 상기 모터(30)는 모터 구동 시 전원 공급으로 구동되어 반 시계방향 회전(예, 역회전)에 의한 링크(20)의 우측 이동(또는 전진 이동)으로 액티브 커버(10)를 접어주고, 시계방향 회전(예, 정회전)에 의한 링크(20)의 좌측 이동(또는 후퇴 이동)으로 액티브 커버(10)를 펼쳐 준다. 이 경우 상기 우측 이동과 상기 좌측 이동은 액티브 커버(10)를 역으로 동작시키도록 설정될 수 있다.
이하 상기 액티브 커버(10), 상기 링크(20) 및 상기 모터(300에 대한 실제적인 구성 예를 설명한다.
구체적으로 상기 액티브 커버(10)는 접이식 플랩(11)으로 구성되고, 상기 접이식 플랩(11)은 부채 주름 형상 또는 자바라 형상의 중첩 단차 구조를 형성하도록 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)(N은 2이상의 정수)이 서로 연결된 구조로 형성된다. 이 경우 상기 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)는 제1 내지 6 플랩(11-1,...,11-6)으로 예시되었으나 커버 공간(110)의 사이즈(Size)에 맞춰 6개 미만 또는 초과로 구성될 수 있다.
일례로 상기 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)을 구성하는 각각의 플랩은 직사각판 형상으로 이루어져 돌출 턱(13)과 단차 홈(15) 및 힌지 축(17)을 구비한다. 다만 상기 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N) 중 마지막 위치를 갖는 끝단 플랩인 제 N 플랩(11-N)은 돌출 면(13)을 없앤 직선 면을 형성하여 함몰 면(15) 만 형성되는 차이가 있다. 이 경우 상기 제 N 플랩(11-N)의 직선 면은 범퍼(110)의 커버 공간(111)이 형성하는 한쪽 측면의 플랩 차단 벽(113)이 갖는 면 형상 또는 구조에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
이를 위해 상기 돌출 턱(13)은 플랩의 일측에서 상기 단차 홈(15)은 동일한 플랩의 타측에서 서로 대향되는 위치에서 동일한 크기로 플랩에 형성되고, 상기 힌지 축(17)은 플랩 면에 대해 돌출 턱(13)이 직각 단차면을 형성하는 상하 부위에서 각각 돌출되어져 단차 홈(15)에 형성된 축 홀로 끼워진다.
그러므로 상기 돌출 턱(13)과 상기 단차 홈(15)은 제1 플랩(11-1)의 돌출 턱(13)이 제2 플랩(11-2)의 단차 홈(15)에 끼워짐과 같이 서로에 대해 조립이 이루어지는 요철(凹凸) 구조를 형성하고, 상기 힌지 축(17)은 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)을 구성하는 각각의 플랩에 힌지 움직임을 부여함으로써 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)이 서로에 대해 펼쳐진 상태에서 접혀져 부채 주름 형상 또는 자바라 형상의 중첩 단차 구조를 형성할 수 있다.
일례로 상기 링크(20)는 지지 바(22)와 플랩 고정 턱(23)을 이용하여 액티브 커버(10)를 지지하는 플랩 링크(21), 이동 바(26)와 연결 엔드(27)를 이용하여 액티브 커버(10)를 이동시켜 주는 모터 링크(25)로 구성된다. 이 경우 상기 모터 링크(25)는 완만한 곡선으로 이루어짐을 예시하였으나 이러한 완만한 곡선 구조는 커버 공간(111)의 바닥면에 형성된 가이드 채널(112)에 형성된 구조에 맞춰 변형된다.
이를 위해 상기 지지 바(22)는 “L"자 형상의 수평부와 수직부로 이루어지고, 상기 수직부가 액티브 커버(10)의 접이식 플랩(11)을 구성하는 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N) 중 제1 플랩(11-1)과 결합되며, 상기 수평부가 모터 링크(25)의 연결 엔드(27)에 이어진다.
특히 상기 플랩 고정 턱(23)은 지지 바(22)에 대해 직각 단차면을 형성하는 상하 부위에서 에서 각각 돌출되어져 제1 플랩(11-1)의 단차 홈(15)에 형성된 축홀로 끼워짐으로써 서로에 대해 조립이 이루어지는 요철(凹凸) 구조를 형성하면서 제1 플랩(11-1)이 지지 바(22)에 대해 힌지 움직임을 부여하여 준다.
그리고 상기 이동 바(26)는 랙크(26-1)를 이용한 치면으로 모터(30)의 피니언(31)과 기어물림 됨으로써 모터(30)의 회전 방향에 따라 반시계방향 회전의 우측 이동(또는 전진 이동)과 시계방향 회전의 좌측 이동(또는 후퇴 이동)을 하고, 상기 연결 엔드(27)는 이동 바(26)의 한쪽 끝단에서 지지 바(22)의 수평부와 연결됨으로써 이동 바(26)를 지지 바(22)와 일체로 형성시켜 준다.
나아가 상기 링크(20)는 이동 바(26)의 전체 길이를 링크 이동 길이(L)로 하면서 접이식 플랩(11)이 전개 상태에서 이동 바(26)를 벗어난 돌출 길이를 오버 길이(Over Length)(X)로 형성한다.
특히 상기 오버 길이(X)는 히든 엔드 길이(Y)(도 2 참조)보다 더 긴 길이로 형성되는데, 이러한 이유는 이동 바(26)가 링크 이동 길이(L)를 지나 히든 엔드 길이(Y)까지 커버 공간(111)의 가이드 채널(112)을 따라 이동하는 반면 액티브 커버(10)는 접이식 플랩(11)의 제 N 플랩(11-N)이 커버 공간(111)의 플랩 차단 벽(113)으로 구속된 상태에서 히든 엔드 길이(Y) 만큼 오버 길이(X)가 축소되도록 하기 위함이다. 그러면 히든 엔드 길이(Y)에 대한 오버 길이(X)의 차는 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)의 각각이 어느 정도 벌어진 부채 주름 형상 또는 자바라 형상의 중첩 단차 구조로 형성될 수 있기 때문이다.
또한, 상기 링크 이동 길이(L)의 시작 위치는 모터 ON(또는 모터 OFF)의 모터제어신호(도 4 참조)로 하면서 종단 위치는 모터 OFF(또는 모터 ON)의 모터제어신호(도 4 참조)로 하여 컨트롤러(40)에 설정됨으로써 제N 플랩(11-N)이 플랩 차단 벽(113)에 접촉 시 모터(30)가 구동 정지될 수 있다.
그리고 상기 오버 길이(X) 또는 히든 엔드 길이(Y)의 시작 위치는 모터 ON(또는 모터 OFF)의 모터제어신호(도 4 참조)로 하면서 종단 위치는 모터 OFF(또는 모터 ON)의 모터제어신호(도 4 참조)로 하여 컨트롤러(40)에 설정됨으로써 제N 플랩(11-N)이 플랩 차단 벽(113)에 접촉된 상태에서 제N-1 플랩(11-N-1)에서 제1 플랩(11-1)이 순차적으로 접혀져 부채 주름 형상 또는 자바라 형상의 중첩 단차 구조로 형성될 수 있도록 한다.
일례로 상기 모터(30)는 모의 전원 공급으로 구동되어 반시계방향 회전(예, 역회전) 에 의한 링크(20)의 우측 이동(또는 전진 이동)으로 액티브 커버(10)를 접어주고, 시계방향 회전(예, 정회전)에 의한 링크(20)의 좌측 이동(또는 후퇴 이동)으로 액티브 커버(10)를 펼쳐 준다. 이 경우 상기 우측 이동과 상기 좌측 이동은 액티브 커버(10)를 역으로 동작시키도록 설정될 수 있다.
이를 위해 상기 모터(30)는 모터 축에 피니언(31)을 구비하고, 상기 피니언(31)은 링크(20)의 이동 바(26)에 형성된 랙크(26-1)와 기어물림으로 모터(30)의 회전력을 이동 바(26)에 전달하여 준다. 이 경우 상기 피니언(31)과 상기 랙크(26-1)를 이용한 기어 구조는 필요 시 다양한 기어 구조 또는 리니어 가이드 구조로 변경될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 액티브 공력가변장치(1)는 컨트롤러(40), 신호 발생부(50) 및 정보 검출부(60)를 포함한다.
일례로 상기 컨트롤러(40)는 모터제어로직이 프로그래밍되어 저장된 메모리를 구비한 중앙처리장치로 동작함으로써 모터(30)에 대한 온/오프 동작 및 정/역회전의 반시계/시계방향 회전을 제어하여 준다.
일례로 상기 신호 발생부(50)와 상기 정보 검출부(60)는 컨트롤러(40)와 전기신호 라인으로 연결된다. 상기 신호 발생부(50)는 액티브 커버(10)의 전개나 중첩 동작을 위한 신호를 컨트롤러(40)에 전송하며, 신호 발생에 버튼이나 스위치가 적용될 수 있다. 상기 정보 검출부(60)는 액티브 커버(10)의 작동을 위한 모터(30)의 제어 정보를 외부 환경 정보로 검출하여 컨트롤러(40)에 전송하며, 정보 검출에 다수의 센서가 적용될 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 6은 차량(100)에 적용된 액티브 공력가변장치(1)가 차량운행 조건에 따라 복수의 모드로 작동되는 상태를 예시한다.
도 3을 참조하면, 상기 차량(100)은 전방부위에 장착된 범퍼(110)의 커버 공간(111)으로 액티브 공력가변장치(1)를 구비한다.
구체적으로 상기 범퍼(110)는 커버 공간(111)을 좌우 커버 공간으로 각각 형성하여 포그 램프(Fog Lamp)(120)가 위치되는 포그 램프부(Fog Lamp Portion)로 형성하고, 좌우 커버 공간의 각각에 액티브 공력가변장치(1)를 각각 구비함으로써 블랭킹 커버부(Blanking Cover Portion)와 같이 공력에 큰 영향을 끼치는 포그 램프부에 대한 항력 계수(CD)를 낮추거나 올려 차량(100)의 공력을 개선할 수 있다.
구체적으로 상기 액티브 공력가변장치(1)는 액티브 커버(10), 링크(20), 모터(30), 컨트롤러(40), 신호 발생부(50) 및 정보 검출부(60)를 포함함으로써 도 1과 도 2를 통해 기술된 액티브 공력가변장치(1)와 동일하다.
다만, 상기 컨트롤러(40)는 차량(100)의 엔진룸 또는 그 주변부에 위치되어 CAN(Controller Area Network)으로 신호 발생부(50) 및 정보 검출부(60)에 연계되어 상호 통신하고, 상기 신호 발생부(50)는 버튼 또는 스위치로 차량(100)의 운전석 대시보드에 위치되어 액티브 커버(10)의 전개나 중첩 동작을 위한 신호를 컨트롤러(40)에 전송한다.
특히 상기 정보 검출부(60)는 차량(100)의 엔진룸에 위치되어 차량(100)에 기본 센서로 적용된 탑재 센서들의 정보를 읽고, 외부 환경 정보(예, 차속, 엑셀 페달/브레이크 페달의 개도 신호, 엔진회전수 들의 차량 운전 정보)를 검출하여 연비모드 ON/OFF 및 에어 브레이크 모드 등을 확인하여 그 동작을 위한 신호를 컨트롤러(40)에 전송한다.
그러므로 상기 컨트롤러(40)는 차량의 엔진 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 차량(100)에서 액티브 공력가변장치(1)가 연비모드로 작동되는 경우가 예시된다. 이 경우 상기 액티브 공력가변장치(1)의 모터(30)는 신호 발생부(50)의 연비모드 OFF -> ON 전환 버튼 신호에 의한 컨트롤러(40)의 모터 제어신호 또는 차속이나 엑셀 페달 신호에 기반 한 정보 검출부(60)의 연비모드 OFF -> ON 전환 신호에 의한 컨트롤러(40)의 모터 제어신호로 구동될 수 있다. 또한 모터(30)의 회전은 역회전을 반 시계 방향 회전으로 하고, 정회전을 시계방향 회전으로 하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 모터(30)의 회전은 피니언(31)과 맞물린 랙크(26-1)를 통해 모터 링크(25)의 이동 바(26)에 전달되어 링크(20)가 힘을 받는 상태로 된다. 이어 모터(30)의 반시계방향 회전에 의한 회전력은 이동 바(26)를 가이드 채널(112)을 따라 차량(100)의 정면을 기준으로 우측 이동(또는 전진 이동)시킴으로써 플랩 링크(21)의 지지 바(22)도 함께 우측 이동(또는 전진 이동)되고, 접이식 플랩(11)은 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)을 펼친 전개 상태로 링크 이동 길이(L) 만큼 이동한다. 이 경우 컨트롤러(40)는 제N 플랩(11-N)이 커버 공간(111)의 플랩 차단 벽(113)에 접촉될 때 모터(30)를 구동 정지시켜 준다.
그 결과 액티브 커버(10)는 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)을 펼쳐 전개 구조로 한 접이식 플랩(11)으로 범퍼(110)의 커버 공간(111)을 가려줌으로써 일정 차속 이상의 연비모드 요구에 맞춰 공력에 큰 영향을 끼치는 포그 램프부에 대한 주행풍 저항이 커버 공간(111)의 공기 저항 제거로 감소되도록 하고, 이는 항력 계수(CD)를 낮춤으로써 차량(100)의 연비 개선 효과가 높아지도록 한다.
반면, 도 5를 참조하면, 상기 차량(100)에서 액티브 공력가변장치(1)가 에어브레이크 모드로 작동되는 경우가 예시된다. 이 경우 상기 액티브 공력가변장치(1)의 모터(30)는 신호 발생부(50)의 연비모드 ON -> 에어브레이크 모드 ON 버튼 신호에 의한 컨트롤러(40)의 모터 제어신호 또는 차속이나 엑셀 페달 신호에 기반 한 정보 검출부(60)의 연비모드 ON -> 에어브레이크 모드 ON 전환 신호에 의한 컨트롤러(40)의 모터 제어신호로 구동된다. 또한 모터(30)의 회전은 역회전을 반 시계 방향 회전으로 하고, 정회전을 시계방향 회전으로 하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 모터(30)의 회전은 피니언(31)과 맞물린 랙크(26-1)를 통해 모터 링크(25)의 이동 바(26)에 전달되어 링크(20)가 힘을 받는 상태로 된다. 이어 이동 바(26)가 모터(30)의 반시계방향 회전에 의한 회전력으로 히든 엔드 길이(Y)까지 우측 이동(또는 전진 이동)되는 반면 지지 바(22)는 커버 공간(111)의 플랩 차단 벽(113)으로 이동을 구속 받게 된다.
그러면 상기 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)은 펼친 전게 상태에서 지지 바(22)가 가하는 힘으로 힌지 축(17)을 매개로 하여 제N-1 플랩(11-N-1)이 제N 플랩(11-N)에 대해 접혀짐과 같이 제1 플랩(11-1)이 인접 플랩에 대해 서로 접혀짐으로써 접이식 플랩(11)이 부채 주름 형상 또는 자바라 형상의 중첩 단차 구조로 형성된다. 이 경우 컨트롤러(40)는 이동 바(26)가 히든 엔드 길이(Y)에 접촉될 때 모터(30)를 구동 정지시켜 준다.
그 결과 액티브 커버(10)는 제1 내지 N 플랩(11-1,...,11-N)을 접은 접이식 플랩(11)을 통해 범퍼(110)의 커버 공간(111)에 큰 단차의 중첩 단차 구조를 형성함으로써 급제동과 같은 에어브레이크 모드 요구에 맞춰 공력에 큰 영향을 끼치는 포그 램프부에 대한 주행풍 저항이 커버 공간(111)의 공기 저항으로 증가되도록 하고, 이는 항력 계수(CD)를 높임으로써 차량(100)의 에어 브레이크 효과를 높여 제동 성능이 개선되도록 한다.
도 6과 같이 액티브 공력가변장치(1)를 적용한 차량(100)에서 시뮬레이션 결과를 참조하면, 상기 시뮬레이션 결과는 차량(100)이 에어 브레이크 모드로 항력 계수(CD)를 액티브 공력가변장치 연비 모드 대비 약 10% 이상으로 높여 줌을 예시한다.
즉, 액티브커버(10)의 효과를 갖지 않는 차량(100) 대비 액티브커버(10)의 효과를 갖는 차량(100)이 에어 브레이크 모드에서 항력 계수(CD)를 약 10% 이상으로 높여줌으로써 에어 브레이크 영역(K)를 통해 급제동 시 비상 제동 성능이 개선됨이 실험적으로 입증된다.
한편, 에어브레이크 모드 OFF -> 연비모드 ON -> 연비모드 OFF는 도 4와 도 5에서 기술된 모터(30)의 회전방향을 역방향하는 시계 방향 회전에 의한 작동 상태와 동일하므로 상세 설명을 생략한다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(100)에 적용된 액티브 공력가변장치(1)는 펼침 상태와 중첩 상태의 전환이 이루어지는 액티브 커버(10), 액티브 커버(10)의 일측을 고정한 상태에서 펼침 상태를 위한 좌측 이동(또는 후퇴 이동)과 중첩 상태를 위한 우측 이동(또는 전진 이동)이 형성되는 링크(20) 및 전진 이동과 후퇴 이동을 정역회전 방향으로 링크(20)에 전달해 주는 모터(30)로 구성됨으로써 범퍼(110)를 지나는 주행풍에 의한 항력 계수(CD)가 액티브 커버(10)의 연비모드와 에어브레이크 모드로 낮추거나 올려 중 수 있고, 특히 주행 중 연비모드로 연비 개선이 가능하면서 급제동시 에어브레이크 모드로 에어 브레이크 효과도 가능하다.
1 : 액티브 공력가변장치
10 : 액티브 커버 11 : 접이식 플랩
11-1,...,11-N : 제1 내지 N 플랩
13 : 돌출 턱 15 : 단차 홈
17 : 힌지 축 20 : 링크
21 : 플랩 링크 22 : 지지 바
23 : 플랩 고정 턱 25 : 모터 링크
26 : 이동 바 26-1 : 랙크
27 : 연결 엔드 30 : 모터
31 : 피니언 40 : 컨트롤러
50 : 신호 발생부 60 : 정보 검출부
100 : 차량 110 : 범퍼
111 : 커버 공간 112 : 가이드 채널
113 : 플랩 차단 벽 120 : 포그 램프(Fog Lamp)

Claims (21)

  1. 제1,,,,.N 플랩 (N은 2이상의 정수)으로 이루어진 액티브 커버; 및
    상기 제1,,,,.N 플랩(N은 2 이상의 정수)의 일측 부위를 고정해 주는 링크; 및 모터를 포함하고;
    상기 모터의 회전에 의해 상기 링크가 이동되면서, 상기 제1 내지 N의 플랩(N은 2 이상의 정수)이 중첩되거나 펼쳐짐에 따라 상기 액티브 커버의 전방면적을 변화시키는
    것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 모터의 회전이 반 시계방향 회전인 경우 상기 액티브 커버의 정면을 기준으로 상기 링크를 우측 이동시켜 중첩 상태로 형성하고, 상기 모터의 회전이 시계방향 회전인 경우 상기 액티브 커버의 정면을 기준으로 하여 상기 링크를 좌측 이동시켜 펼침 상태로 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 액티브 커버는 상기 링크의 길이에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 펼침 상태는 상기 제1,,,,.N 플랩(N은 2 이상의 정수)이 상기 링크를 벗어난 오버 길이를 형성하여 주고, 상기 중첩 상태는 상기 오버 길이의 축소로 상기 제1,,,,.N 플랩(N은 2 이상의 정수)의 각각이 서로에 대해 접어져 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1,,,,.N 플랩(N은 2 이상의 정수)의 각각은 요철(凹凸) 구조로 연결되고, 상기 요철(凹凸) 구조는 힌지 축을 회전 중심으로 하여 상기 제1,,,,.N 플랩(N은 2 이상의 정수)이 상기 중첩 상태를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 힌지 축은 상기 요철(凹凸) 구조에서 돌출되는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 힌지 축은 상기 요철(凹凸) 구조의 양방향에서 돌출되는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 링크는 상기 제1,,,,.N 플랩(N은 2 이상의 정수)의 제1 플랩이 고정되는 플랩 고정부를 형성한 플랩 링크, 및 상기 플랩 링크와 일체로 이루어져 상기 회전력을 받는 모터 링크로 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 플랩 고정부는 요철(凹凸) 구조로 상기 플랩 링크와 상기 제1 플랩을 연결하고, 상기 요철(凹凸) 구조는 힌지 축을 회전 중심으로 하여 상기 제1 플랩이 상기 플랩 링크에 대해 접어지도록 하는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 링크와 상기 모터는 기어로 맞물리고, 상기 기어는 상기 모터의 모터 축에 결합된 피니언로 상기 회전력을 상기 링크에 형성된 랙크로 전달해 주는 것을 특징으로 하는 액티브 공력가변장치.
  11. 펼침 상태와 중첩 상태의 전환이 이루어지는 액티브 커버, 상기 액티브 커버의 일측을 고정한 상태에서 차량 정면을 기준으로 하여 상기 펼침 상태를 위한 좌측 이동과 상기 중첩 상태를 위한 우측 이동이 형성되는 링크, 및 반 시계방향 회전과 시계방향 회전으로 상기 링크를 상기 우측 이동과 상기 좌측 이동시켜주는 모터로 이루어진 액티브 공력가변장치; 및
    차량 전방에 장착되고, 상기 액티브 공력가변장치가 구비된 커버 공간을 형성한 범퍼;
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 범퍼는 상기 커버 공간을 좌측 커버 공간과 우측 커버 공간으로 구분하고, 상기 좌측 커버 공간과 상기 우측 커버 공간의 각각에 상기 액티브 공력가변장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 액티브 커버는 상기 펼침 상태로 상기 커버 공간을 가려 주행풍에 의한 상기 커버 공간의 공기 저항을 줄여주는 반면 상기 중첩 상태로 상기 커버 공간에 중첩 단차 구조를 형성하여 주행풍에 의한 상기 커버 공간의 공기 저항을 높여주는 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 중첩 단차 구조는 부채 주름 형상 또는 자바라 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 차량.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 커버 공간에는 히든 엔드 길이로 상기 커버 공간의 한쪽측면 플랩 차단 벽을 벗어난 가이드 채널이 형성되고, 상기 가이드 채널은 상기 액티브 커버가 상기 펼침 상태를 형성하도록 상기 링크의 이동을 안내해 주며, 상기 히든 엔드 길이는 상기 액티브 커버가 상기 플랩 차단 벽과 접촉되어 상기 펼침 상태를 상기 중첩 상태로 전환하도록 상기 링크의 이동을 허용해 주는 것을 특징으로 하는 차량.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 액티브 공력가변장치는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 모터의 구동을 제어하고 반 시계방향 회전과 시계방향 회전으로 상기 링크의 이동 방향을 제어해 주는 것을 특징으로 하는 차량.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 액티브 공력가변장치를 연비모드 또는 상기 연비모드에서 이어지는 에이 브레이크 모드로 제어해 주는 것을 특징으로 하는 차량.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 연비모드는 상기 커버 공간이 가려지도록 상기 액티브 커버를 상기 펼침 상태로 하여 상기 범퍼를 지나는 주행풍에 의한 상기 커버 공간의 공기 저항을 줄여주는 것을 특징으로 하는 차량.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 에이 브레이크 모드는 상기 커버 공간에 중첩 단차 구조가 형성되도록 상기 액티브 커버를 상기 중첩 상태로 상기 범퍼를 지나는 주행풍에 의한 상기 커버 공간의 공기 저항을 높여주는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 청구항 16에 있어서, 상기 컨트롤러는 신호 발생부와 연계되고, 상기 신호 발생부는 버튼 또는 스위치로 상기 모터의 구동을 상기 컨트롤러에 요청해 주는 것을 특징으로 하는 차량.
  21. 청구항 16에 있어서, 상기 컨트롤러는 정보 검출부와 연계되고, 상기 정보 검출부는 차속, 엔진회전수, 엑셀 페달 신호 및 브레이크 페달 신호 중 어느 하나로 상기 연비모드 및 상기 에어 브레이크 모드를 상기 컨트롤러에 요청해 주는 것을 특징으로 하는 차량.
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