KR101316203B1

KR101316203B1 - 차량용 액티브 에어플랩 장치

Info

Publication number: KR101316203B1
Application number: KR1020110131863A
Authority: KR
Inventors: 김상우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-10-08
Also published as: KR20130065138A

Abstract

본 발명에 따른 차량용 액티브 에어플랩 장치는, 엑추에이터(20)로 전원이 공급되지 못하는 고장 발생시 엑추에이터 기어(23)와 엑추에이터 로더(30)의 연결을 자동으로 해제시켜 줌으로써, 차량의 주행풍에 의해 에어플랩(60)이 자동 개방될 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 액티브 에어플랩 장치{ACTIVE AIR FLAP APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 액티브 에어플랩 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단선 등에 의해 엑추에이터로 전원이 공급되지 못하는 고장 발생시 주행풍에 의해 에어플랩이 자동으로 개방작동을 할 수 있도록 된 차량용 액티브 에어플랩 장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량의 엔진룸 내에는 엔진 등과 같은 구동을 위한 부품뿐만 아니라 라디에이터, 인터쿨러, 증발기, 응축기 등과 같은 다양한 열교환기들이 구비되어 있다.

상기와 같은 열교환기들은 주로 내부에 열교환매체가 유통하며, 열교환기 내부의 열교환매체와 열교환기 외부의 공기가 서로 열교환됨으로써 냉각 또는 방열이 이루어지게 되는 바, 차량 엔진룸 내의 다양한 열교환기들이 안정적으로 작동하기 위해서는 엔진룸 내부로 외부 공기가 원활히 공급되어야 한다.

그런데, 차량이 고속 주행을 하면 많은 양의 외부 공기가 고속으로 유입됨에 따라 공기 저항이 매우 커지게 되며, 이로 인해 차량의 연비가 나빠지는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 저속 주행시에는 개방각을 크게 하여 엔진룸으로의 공기 유입량을 많게 하고, 고속 주행시에는 개방각을 작게 하여 공기 유입량을 줄임으로써, 연비 향상에 도움을 줄 수 있는 액티브 에어 플랩 장치가 개발되었다.

종래의 액티브 에어 플랩 장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 차량 프론트 엔드 모듈(미도시)에 고정 설치되는 덕트(10)와, 상기 덕트(10)의 중앙부에 고정 설치된 엑추에이터(20)와, 상기 엑추에이터(20)와 엑추에이터 로더(30)를 통해 연결되어서 상기 엑추에이터(20)의 동력으로 상하로 이동할 수 있게 설치된 에이치(H)형 가이드프레임(40)과, 상기 가이드프레임(40)과 플랩로더(50)를 매개로 연결되고 상기 덕트(10)에 회전 가능하게 설치된 에어플랩(60)을 포함한 구성이고, 상기 엑추에이터(20)는 PCB(21), 엑추에이터 모터(22), 다수개의 엑추에이터 기어(23)를 구비한 구성으로 되어 있다.

여기서, 상기 엑추에이터 로더(30)의 일단은 엑추에이터 기어(23)에 구비된 기어축(23a)과 동력 전달이 가능하도록 결합된 구조이다.

따라서, 외부조건(엔진 온도, 냉각수 온도 등)에 의해 엑추에이터(20)가 작동을 하면, 상기 엑추에이터(20)의 동력이 엑추에이터 로더(30)를 통해 가이드프레임(40)으로 전달되고, 상기 가이드프레임(40)이 도시 상태에서 상하로 이동함에 따라 플랩로더(50)가 회전하고, 상기 플랩로더(50)의 회전력이 에어플랩(60)에 전달되어서 상기 에어플랩(60)이 회전함에 따라 덕트(10)가 개방되거나 또는 밀폐되는 구조가 되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래의 액티브 에어 플랩 장치는 단선 등에 의해 엑추에이터(20)로 전원이 공급되지 못하는 고장으로 엑추에이터(20)가 작동을 하지 않게 되면 차량 주행중 에어플랩(60)의 작동이 불가능하며, 특히 에어플랩(60)이 덕트(10)를 밀폐시키고 있는 상황에서 상기 에어플랩(60)의 작동이 불가능한 경우 엔진 온도 및 기타 열교환기들의 온도가 상승하게 됨에 따라 차량에 심각한 문제가 발생하는 단점이 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 단선 등에 의해 엑추에이터로 전원이 공급되지 못하는 고장 발생시 엑추에이터 기어와 엑추에이터 로더의 연결을 자동으로 해제시켜 줄 수 있도록 하고, 이를 통해 주행풍에 의해 에어플랩이 자동으로 개방작동을 할 수 있도록 함으로써 차량 부품의 손상을 방지할 수 있도록 된 차량용 액티브 에어플랩 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 액티브 에어플랩 장치는, 엑추에이터에 구비된 엑추에이터 기어의 기어축에 고정되게 끼워지고 상기 엑추에이터와 동일한 전원을 공급받도록 구성된 전자석; 상기 전자석의 전방에 위치하도록 상기 기어축에 끼워지고 상기 기어축과 함께 회전함과 동시에 상기 기어축을 따라 이동 가능하게 설치된 영구자석; 및 일단에는 상기 영구자석이 삽입되는 로더홈이 형성되고 타단은 가이드프레임과 결합되도록 설치되어서 상기 영구자석의 위치에 따라 상기 영구자석과 함께 회전할 수 있도록 연결되거나 또는 상기 영구자석과 함께 회전할 수 없도록 연결 해제상태로 전환되는 엑추에이터 로더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전자석과 상기 영구자석은 상기 전자석으로 전원이 공급될 때 서로 척력이 발생하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석에는 상기 기어축과의 결합을 위한 자석홈이 형성되고; 상기 기어축과 상기 자석홈은 서로 스플라인(spline) 결합을 이루도록 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석은 상기 로더홈으로 삽입되는 일단이 뾰족한 형상을 갖춘 삼각기둥 단면모양으로 형성되면서 전면에는 원주방향을 따라 세레이션(serration)이 일체로 형성되고; 상기 로더홈은 상기 영구자석과 동일한 삼각기둥 단면모양으로 형성되면서 안쪽면에는 상기 영구자석의 세레이션과 결합을 이루는 세레이션이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 로더홈의 길이는 상기 영구자석의 길이보다 큰 치수를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 액티브 에어플랩 장치는, 엑추에이터로 전원이 공급되지 못하는 고장 발생시 엑추에이터 기어와 엑추에이터 로더의 연결을 자동으로 해제시켜 줌으로써, 차량의 주행풍에 의해 에어플랩이 자동 개방될 수 있도록 하고, 이를 통해 에어플랩 고장에 따른 차량 부품의 손상을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 액티브 에어플랩 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 엑추에이터를 설명하기 위한 도면,
도 3은 엑추에이터 기어가 엑추에이터 로더를 매개로 가이드프레임과 연결된 상태의 도면,
도 4는 도 1에서 엑추에이터 결합부위를 확대한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 액티브 에어플랩 장치로서, 엑추에이터 로더와 전자석과 영구자석 및 엑추에이터 로더의 결합구조를 보여주기 위한 도면,
도 6은 전자석에 전원이 공급되는 정상상태시 도 5의 결합상태를 보여주기 위한 단면도,
도 7은 전자석에 전원이 공급되지 않는 공장시 도 5의 결합상태를 보여주기 위한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 액티브 에어플랩 장치에 대해 살펴보기로 하겠는 바, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 도 1 내지 도 4를 참조해서 동일한 도면번호를 부여해서 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 액티브 에어플랩 장치는 차량 프론트 엔드 모듈(미도시)에 고정 설치되는 덕트(10)와, 상기 덕트(10)의 중앙부에 고정 설치된 엑추에이터(20)와, 상기 엑추에이터(20)와 엑추에이터 로더(30)를 통해 연결되어서 상기 엑추에이터(20)의 동력으로 상하로 이동할 수 있게 설치된 에이치(H)형 가이드프레임(40)과, 상기 가이드프레임(40)과 플랩로더(50)를 매개로 연결되고 상기 덕트(10)에 회전 가능하게 설치된 에어플랩(60)을 포함한 구성이고, 상기 엑추에이터(20)는 PCB(21), 엑추에이터 모터(22), 다수개의 엑추에이터 기어(23)를 구비한 구성으로 되어 있다.

여기서, 상기 엑추에이터 모터(22)는 엑추에이터 기어(23)와 동력전달이 가능하게 연결된 구조이고, 상기 엑추에이터 기어(23) 중 어느 하나에는 전자석(70)과 영구자석(80) 및 엑추에이터 로더(30)의 일단이 연결된 구조이다.

즉, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 액티브 에어플랩 장치는, 엑추에이터 기어(23)의 기어축(23a)에 고정되게 끼워지고 상기 엑추에이터(20)와 동일한 전원을 공급받도록 구성된 전자석(70)과, 상기 전자석(70)의 전방에 위치하도록 상기 기어축(23a)에 끼워지고 상기 기어축(23a)과 함께 회전함과 동시에 상기 기어축(23a)을 따라 이동 가능하게 설치된 영구자석(80)을 포함하여 이루어진 구성이다.

또한, 상기 엑추에이터 로더(30)는 상기 영구자석(80)의 위치에 따라 영구자석(80)과 함께 회전할 수 있도록 영구자석(80)과 일체로 연결되거나 또는 상기 영구자석(80)과 함께 회전할 수 없도록 영구자석(80)과의 연결이 해제된 상태로 전환되는 것으로, 상기 엑추에이터 로더(30)의 일단에는 상기 영구자석(80)이 삽입되는 로더홈(31)이 형성된 구조이다.

한편, 상기 전자석(70)과 상기 영구자석(80)은 상기 전자석(70)으로 전원이 공급된 상태일 때에는 도 6과 같이 서로 척력이 발생하는 구성으로, 이때 상기 전자석(70)과 대면하는 영구자석(80)의 일측이 S극이면, 상기 영구자석(80)과 대면하는 전자석(70)의 일측면도 S극이 된다.

그리고, 상기 전자석(70)으로 전원 공급이 차단되면 척력은 소멸된다.

상기 영구자석(80)에는 상기 기어축(23a)과의 결합을 위한 자석홈(81)이 형성되는데, 상기 기어축(23a)과 상기 자석홈(81)은 서로 스플라인(spline) 결합을 이루도록 설치된 구성이다.

즉, 상기 영구자석(80)은 기어축(23a)과 함께 회전할 수 있어야 하고 동시에 상기 기어축(23a)의 길이방향을 따라 이동할 수 있어야 하는 바, 이를 위해 상기 기어축(23a)과 상기 자석홈(81)은 서로 스플라인 결합을 이루는 것이 바람직한 구조인 것이다.

그리고, 상기 영구자석(80)은 상기 로더홈(31)으로 삽입되는 일단이 뾰족한 형상을 갖춘 삼각기둥 단면모양으로 형성되면서 전면에는 원주방향을 따라 세레이션(82;serration)이 일체로 형성되고, 상기 로더홈(31)은 상기 영구자석(80)과 동일한 삼각기둥 단면모양으로 형성되면서 안쪽면에는 상기 영구자석(80)의 세레이션(82)과 결합을 이루는 세레이션(32)이 일체로 형성된 구조이다.

즉, 도 6과 같이 전자석(70)과 영구자석(80)간에 척력이 발생한 상황이면 상기 영구자석(80)의 세레이션(82)은 엑추에이터 로더(30)의 세레이션(32)과 결합을 이룬 상태가 되고, 이때에는 엑추에이터 모터(22)의 동력으로 엑추에이터 기어(23), 기어축(23a), 영구자석(80), 엑추에이터 로더(30)가 일체로 회전하게 된다.

그리고, 전자석(70)으로 전원 공급이 차단되면 발생하였던 척력은 소멸되고, 이때부터는 주행풍에 의해 에어플랩(60)이 회전하려는 움직임을 갖게 되며, 에어플랩(60)의 움직임에 의해 도 7과 같이 영구자석(80)이 전자석(70)쪽으로 밀려서 이동하게 되며, 이로 인해 영구자석(80)의 세레이션(82)은 엑추에이터 로더(30)의 세레이션(32)으로부터 떨어져서 서로의 결합이 해제된 상태가 되는 바, 이때부터 엑추에이터 로더(30)와 영구자석(80)간에 결합이 해제된 상태가 됨으로써 엑추에이터 로더(30)는 엑추에이터(20)와 상관없이 자유롭게 회전할 수 있게 된다.

한편, 상기 영구자석(80)은 전자석(70)으로 전원이 공급되거나 또는 전원 공급이 차단되는 상황에 따라 상기 기어축(23a)의 길이방향으로 이동하는 구성으로, 이를 위해 상기 로더홈(31)의 길이(L1)는 상기 영구자석(80)의 길이(L2)보다 큰 치수를 갖도록 형성된 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 액티브 에어플랩의 작용에 대해 설명한다.

엑추에이터(20)로 전원이 공급되는 정상 상태에서는 전자석(70)에도 동일한 전원이 공급되며, 이때 영구자석(80)과 대면하는 상기 전자석(70)의 일측면은 도 6과 같이 영구자석(80)과 동일한 S극이 된다.

그러면, 전자석(70)과 영구자석(80)간에는 척력이 발생하게 되는데, 상기 전자석(70)은 기어축(23a)에 고정된 상태이므로 영구자석(80)이 기어축(23a)을 따라서 엑추에이터 로더(30)쪽으로 이동하게 된다.

그러면, 영구자석(80)은 엑추에이터 로더(30)에 형성된 로더홈(31)속으로 완전히 삽입된 상태가 되고, 이때 영구자석(80)의 선단에 형성된 세레이션(82)은 로더홈(31)의 안쪽면에 형성된 세레이션(32)과 결합이 된다.

따라서, 외부조건(엔진 온도, 냉각수 온도 등)에 의해 엑추에이터(20)가 작동을 하면, 엑추에이터 모터(22)의 동력으로 엑추에이터 기어(23), 기어축(23a), 영구자석(80), 엑추에이터 로더(30)가 일체로 회전하게 되고, 상기 엑추에이터 로더(30)의 회전력에 의해 가이드프레임(40)이 상하로 이동함에 따라 플랩로더(50)가 회전하고, 상기 플랩로더(50)의 회전력이 에어플랩(60)에 전달되어서 상기 에어플랩(60)이 회전함에 따라 덕트(10)가 개방되거나 또는 밀폐되는 작동을 하게 된다.

그리고, 단선 등에 의해 엑추에이터(20)로 전원이 공급되지 못하는 고장 상황이 발생하면 전자석(70)에도 전원이 공급되지 못하게 되고, 이때부터 전자석(70)과 영구자석(80)간에 발생하였던 척력은 소멸된다.
척력이 소멸되고 에어플랩(60)에 주행풍의 압력이 작용하게 되면, 주행풍의 압력에 의해 에어플랩(60)은 회전하려는 움직임을 갖게 되며, 상기와 같은 에어플랩(60)의 반복적인 움직임에 의해 영구자석(80)은 도 7과 같이 전자석(70)쪽으로 밀려서 이동하게 된다.
상기와 같이 영구자석(80)이 전자석(70)쪽으로 밀려서 이동하는 것은 삼각형 모양과 같이 경사지게 형성된 세레이션(32,82)에 의해 가능하게 된다.

삭제

상기와 같이 영구자석(80)이 전자석(70)쪽으로 이동하게 되면, 이때부터 영구자석(80)의 세레이션(82)과 엑추에이터 로더(30)의 세레이션(32)은 서로 떨어져서 결합이 해제된 상태가 되는 바, 이때에는 엑추에이터 로더(30)와 영구자석(80)간에 결합이 해제된 상태가 됨으로써 엑추에이터 로더(30)는 엑추에이터(20)와 상관없이 자유롭게 회전할 수 있게 상태가 된다.

상기와 같이 엑추에이터 로더(30)와 영구자석(80)간의 결합이 해제되면 에어플랩(60)은 가벼운 외력에 의해서도 자유롭게 회전이 가능한 상태가 되는 바, 이에 따라 주행풍에 의해 자유롭게 회전이 되면서 덕트(10)를 개방시킬 수 있게 되고, 이를 통해 외부공기를 흡입할 수 있게 됨으로써 에어플랩(60) 고장에 따른 차량 부품의 손상을 방지할 수 있게 된다.

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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 - 덕트 20 - 엑추에이터
23 - 엑추에이터 기어 23a - 기어축
30 - 엑추에이터 로더 31 - 로더홈
40 - 가이드프레임 70 - 전자석
80 - 영구자석

Claims

엑추에이터(20)에 구비된 엑추에이터 기어(23)의 기어축(23a)에 고정되게 끼워지고 상기 엑추에이터(20)와 동일한 전원을 공급받도록 구성된 전자석(70);
상기 전자석(70)의 전방에 위치하도록 상기 기어축(23a)에 끼워지고 상기 기어축(23a)과 함께 회전함과 동시에 상기 기어축(23a)을 따라 이동 가능하게 설치된 영구자석(80); 및
일단에는 상기 영구자석(80)이 삽입되는 로더홈(31)이 형성되고 타단은 가이드프레임(40)과 결합되도록 설치되어서 상기 영구자석(80)의 위치에 따라 상기 영구자석(80)과 함께 회전할 수 있도록 연결되거나 또는 상기 영구자석(80)과 함께 회전할 수 없도록 연결 해제상태로 전환되는 엑추에이터 로더(30);를 포함하는 차량용 액티브 에어플랩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자석(70)과 상기 영구자석(80)은 상기 전자석(70)으로 전원이 공급될 때 서로 척력이 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 액티브 에어플랩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영구자석(80)에는 상기 기어축(23a)과의 결합을 위한 자석홈(81)이 형성되고;
상기 기어축(23a)과 상기 자석홈(81)은 서로 스플라인(spline) 결합을 이루도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 액티브 에어플랩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영구자석(80)은 상기 로더홈(31)으로 삽입되는 일단이 뾰족한 형상을 갖춘 삼각기둥 단면모양으로 형성되면서 전면에는 원주방향을 따라 세레이션(82;serration)이 일체로 형성되고;
상기 로더홈(31)은 상기 영구자석(80)과 동일한 삼각기둥 단면모양으로 형성되면서 안쪽면에는 상기 영구자석(80)의 세레이션(82)과 결합을 이루는 세레이션(32)이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 액티브 에어플랩 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 로더홈(31)의 길이(L1)는 상기 영구자석(80)의 길이(L2)보다 큰 치수를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 액티브 에어플랩 장치.