用于车辆的后扰流板系统的制作方法

用于车辆的后扰流板系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年8月17日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2021-0107935的韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种用于车辆的后扰流板系统，更具体地，涉及一种可以通过基于车辆的行驶速度控制气流来确保车辆在高速行驶时的稳定性的用于车辆的后扰流板系统。


背景技术：

4.车辆的后扰流板可以是安装在车辆的车顶或行李箱上以便消除车辆后部发生的空气涡流现象的装饰装置，也可以称为尾扰流板或尾翼。
5.当车辆行驶时，车辆前方的空气可以被向上、向下、向左和向右推动，并且此时被推动的空气可以移动到车辆后部并返回到其原始位置。然而，空气可能需要一段时间才能恢复到原来的位置，而且时间越长，车辆后部形成的真空部分就越多。此处形成的真空部分可能会从车辆后部拉动车辆，从而使车辆受到空气阻力，并可能在此处发生涡流现象。
6.当车辆以高速行驶时，由于涡流现象可能会发生车体被抬升的升力现象。为了防止这种现象，通过由后扰流板产生将车辆后部压向地面的下压力(down force)，可以确保车辆在高速行驶时的稳定性。然而，后扰流板可以在后扰流板下方具有开口以使开放感最大化，并且在这种情况下，具有开口的车辆在高速行驶时稳定性可能降低。
7.本背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本公开背景的理解，因此可能包含不构成本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

8.本公开的示例性实施例提供一种用于车辆的后扰流板系统，该系统可以在车辆以低速行驶时通过打开后扰流板的开口来确保车辆的开放感，在车辆以高速行驶时通过关闭后扰流板的开口来确保车辆的行驶稳定性，并防止后玻璃的污染。
9.根据本公开的示例性实施例，一种用于车辆的后扰流板系统包括：车顶部，形成车体的上框架；后扰流板，位于车体的后部并连接到车顶部，并且包括空气流过的开口；可变遮板，位于后扰流板中，并调整开口的打开量和打开位置；以及致动器，操作可变遮板。
10.用于车辆的后扰流板系统可以进一步包括位于开口下方的后玻璃，其中，后玻璃由通过开口的空气清洁。
11.用于车辆的后扰流板系统可以进一步包括：车辆操作检测单元，测量车辆的操作状态并输出相应的信号；以及控制器，通过基于车辆操作检测单元的输出信号控制致动器的操作来调整可变遮板的打开量和/或打开位置。
12.致动器可以包括驱动可变遮板的操作马达，其中，可变遮板通过操作马达的旋转而移动。
13.后扰流板可以包括导杆，该导杆在沿与可变遮板的移动方向平行的方向位于可变遮板的两侧中的每一侧上并且引导可变遮板的移动。
14.可变遮板可以包括：第一遮板，安装在后扰流板前部以沿车体的长度方向可移动；以及第二遮板，安装在后扰流板后部以沿车体的长度方向可移动，并且操作马达可以包括：第一马达，驱动第一遮板；以及第二马达，驱动第二遮板。
15.第一遮板和第二遮板可以分别沿导杆移动，突起和凹槽中的任何一个可以位于第一遮板的一端，并且突起和凹槽中的另一个可以位于第二遮板的一端，凹槽与突起接触并阻挡开口。
16.第一马达和第二马达可以由控制器彼此独立地驱动。
17.车辆操作检测单元可以包括速度传感器，并且当检测的车速小于设定的第一速度时，控制器可以控制第一马达和第二马达的操作，以使可变遮板打开设定的第一打开量。
18.第一遮板可以位于后扰流板前部。
19.当车速大于或等于设定的第一速度且小于第二速度时，控制器可以控制第一马达和第二马达的操作，以使可变遮板打开设定的第二打开量。
20.可变遮板的打开位置可以位于后扰流板中心部附近。
21.当车速大于或等于设定的第二速度时，控制器可以控制第一马达和第二马达的操作，以使可变遮板保持关闭状态。
22.如上所述，根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统可以通过基于车辆的行驶速度调整位于后扰流板中的开口的打开量和打开位置来控制气流。
23.另外，根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统可以通过完全关闭后扰流板的开口以防止高速行驶时升力增加来确保车辆的行驶稳定性。
24.另外，本公开可以通过在车辆的设定行驶速度内部分地打开后扰流板的开口来确保车辆的开放感，并且可以通过流入打开的后扰流板的开口的空气来有效地去除附着在后玻璃上的灰尘和污染物。
25.另外，在本公开的示例性实施例的详细描述中直接或隐含地公开了可以通过本公开的示例性实施例获得或预测的效果。
26.即，在下面描述的详细描述中公开了由本公开的示例性实施例预测的各种效果。
附图说明
27.图1是示出包括根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统的后扰流板的车体的车顶部的视图。
28.图2是示出根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统的视图。
29.图3是示出根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统的构造的视图。
30.图4是示出根据本公开的另一示例性实施例的基于操作马达的驱动的可变遮板的移动的视图。
31.图5是示出根据本公开的另一示例性实施例的可变遮板的联接原理的视图。
32.图6是示出根据本公开的另一示例性实施例的包括导杆的后扰流板系统的视图。
33.图7是示出沿图6的a-a'截面截取的导杆内部的视图。
34.图8是示出沿图6的b-b'截面截取的导杆内部的视图。
35.图9是示出根据本公开的示例性实施例的后玻璃污染防止模式下开口的打开位置的视图。
36.图10是示出根据本公开的示例性实施例的后玻璃污染防止模式下后玻璃的清洁度的视图。
37.图11是示出根据本公开的示例性实施例的燃料经济模式下开口的打开位置的视图。
38.图12是示出根据本公开的示例性实施例的根据开口的打开位置变化的阻力系数的视图。
39.图13是示出根据本公开的示例性实施例的高速稳定性确保模式下可变遮板的状态的视图。
40.图14是示出根据本公开的示例性实施例的根据车速的阻力系数的视图。
具体实施方式
41.下文将参照附图更全面地描述本公开，图中示出了本公开的示例性实施例。如本领域技术人员将意识到的，可以以各种不同方式修改所描述的实施例，所有这些均不背离本公开的思想或范围。
42.为了描述本公开，省略了与描述无关的部分，并且在整个本说明书中相同或相似的组件由相同的附图标记表示。
43.附图中所示的各组件的尺寸和厚度是为了便于说明而任意示出的，因此，本公开不一定限于附图中所示的内容，并且在附图中的厚度被夸大，以清楚地表示几个部分和区域。
44.在以下描述中，因为组件的名称彼此相同，因此将组件的名称划分为第一、第二等是为了划分名称，并且其顺序不受特别限制。
45.在下文中，描述基于以下参照附图所作的详细描述来详细描述本公开。
46.图1是示出包括根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统的后扰流板的车体的车顶部的视图；图2是示出根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统的视图。
47.参照图1至图2，后扰流板100可以位于车体1的后部并连接到形成车体1的上框架的车顶部10。
48.后扰流板100可以包括以车体1的前部为基准对应于与车顶部10接触的一端的后扰流板前部111以及从其延伸到车体1的后部以作为另一端的后扰流板后部112。
49.例如，车辆的后玻璃11可以位于后扰流板100下方。
50.车辆驾驶员可以通过后玻璃11观察车辆后部。
51.后扰流板100可以包括可变遮板110，其可以调节流动空气的量。
52.例如，可变遮板110可以由可以弯曲或弯折的弹性材料制成，并且可以是多个面板彼此连接的形态，形成多个节点或接头，并且可以自由弯曲或弯折。
53.可变遮板110可以包括开口101(参见图4)，以允许空气从中通过。
54.后扰流板系统可以包括操作可变遮板110的致动器30。
55.另外，根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统可以进一步包括控制器2和车辆操作检测单元20。
56.车辆操作检测单元20可以与控制器2电互连，控制器可以与致动器30电互连，致动器30可以与后扰流板100电互连，从而实现后扰流板系统。
57.首先，位于车辆中的车辆操作检测单元20可以测量基于车辆的驾驶的状态值并且输出关于状态值的信号。
58.例如，状态值可以包括车速。
59.因此，车辆操作检测单元20可以包括可以检测车速的速度传感器21。
60.当由速度传感器21测量的行驶速度作为输出信号被发送到控制器2时，控制器2可以基于输出信号将驱动命令发送到致动器30并控制致动器30的驱动，可变遮板110可以由致动器30操作，并且因此可以确定后扰流板100的开口101(见图5)的位置和尺寸。
61.在本公开的描述中，可以将位置定义为打开位置，并且可以将尺寸定义为打开量。
62.这些术语将在下面详细描述。
63.图3是示出根据本公开的示例性实施例的后扰流板系统的构造的视图。
64.参照图1至图3，致动器30可以包括驱动可变遮板110的操作马达31。
65.连接到操作马达31的可变遮板110可以通过驱动操作马达31来移动。
66.操作马达31不限于特定类型的马达。
67.例如，可以假设将针对每种车速的打开位置和打开量映射到后扰流板系统的存储器中，并且将由速度传感器21测量的速度发送到控制器2。在这种情况下，控制器2可以将关于映射的打开位置和打开量的信息发送到包括在致动器30中的操作马达31，操作马达31可以移动可变遮板110，并且因此可以控制打开位置和打开量.
68.特别地，参照图3，操作马达31可以连接到驱动轴120，驱动轴120连接到可变遮板110。
69.驱动轴120可以由操作马达31旋转以移动可变遮板110。
70.例如，作为后扰流板100的组件之一的后扰流板前部111可以是具有空内部的壳体。
71.在这种情况下，驱动轴120可以插入后扰流板前部111内部。
72.另外，可变遮板110可以与驱动轴120一起插入后扰流板前部111内部。
73.例如，操作马达31可以控制驱动轴的转数。
74.控制器2可以将关于与速度传感器21测量的车速相对应的映射的打开位置和打开量的信息发送到操作马达31，并且驱动轴120可以通过操作马达31旋转设定的转数并控制连接到驱动轴120的可变遮板110的移动。
75.更详细地，当驱动轴120顺时针或逆时针旋转时，可变遮板110可缠绕在驱动轴120的外周上并被拖入后扰流板前部111内部。
76.当可变遮板110从驱动轴120的外周释放时，可变遮板110可以被推到后扰流板前部111的外部。
77.以这种方式，可以通过驱动操作马达31来使可变遮板110插入后扰流板前部111内部或突出到后扰流板前部111的外部，从而可以控制向车辆前方和后方的移动。
78.图4是示出根据本公开的另一示例性实施例的基于操作马达的驱动的可变遮板的移动的视图；图5是示出根据本公开的另一示例性实施例的可变遮板的联接原理的视图。
79.参照图4，后扰流板100可以包括开口101，当车辆行驶时，沿与车辆的行驶方向相
反的方向吹动的气流通过该开口101。
80.开口101可以位于后扰流板前部111和后扰流板后部112之间，并且开口101不限于图中所示的形状。
81.位于后扰流板100中的开口101的打开量和打开位置可以通过可变遮板110的移动来调整。
82.基于车辆的行驶而发生的阻力和升力的大小可以取决于开口101的尺寸和位置。
83.另外，去除附着到位于开口101下方的后玻璃11的污染物的效率可能不同。
84.例如，当车速小于60km/h时，操作马达31可以旋转位于后扰流板100内部的驱动轴120，并且连接到驱动轴120的可变遮板110可以缠绕在驱动轴120的外周以被拖入后扰流板100内部。
85.另一方面，当车速为60km/h以上时，驱动轴120可以通过操作马达31旋转，并且可变遮板110可以被从后扰流板100的内部推到外部。
86.特别地，可变遮板110的控制在车辆行驶时的特定速度区间中可能是有效的。
87.特定速度区间的效果在下面详细描述。
88.根据本公开的另一示例性实施例的可变遮板110可以包括第一遮板110a和第二遮板110b，第一遮板110a安装在后扰流板前部111以沿车体的长度方向可移动，第二遮板110b安装在后扰流板后部112上以沿车体长度方向可移动。操作马达31可以包括驱动第一遮板110a的第一马达31a和驱动第二遮板110b的第二马达31b。
89.第一马达31a和第二马达31b可以分别连接到分别被拖入后扰流板前部111内部和后扰流板后部112内部的第一驱动轴121和第二驱动轴122。
90.后扰流板后部112的内部也可以用作壳体。
91.由第一马达31a和第二马达31b驱动的第一驱动轴121和第二驱动轴122可以分别将第一遮板110a和第二遮板110b拖入后扰流板100内部或分别将第一遮板110a和第二遮板110b推到后扰流板100的外部。
92.更详细地，可以通过控制器2将驱动信号发送到致动器30，并且因此可以驱动第一马达31a和第二马达31b。
93.例如，第一马达31a和第二马达31b可以同时由控制器2控制，并且作为另一示例，第一马达31a和第二马达31b可以被彼此独立地控制。
94.第一驱动轴121和第二驱动轴122可以通过第一马达31a和第二马达31b的驱动被独立地控制。因此，可以通过同时移动第一遮板110a和第二遮板110b或者彼此独立地移动第一遮板110a和第二遮板110b来调整开口101的打开位置和打开量。
95.第一遮板110a和第二遮板110b可以面向彼此移动或者可以远离彼此移动。
96.当第一遮板110a和第二遮板110b面向彼此移动并相互接触时，位于后扰流板100中的开口101的打开量变为“零(0)”。
97.即，开口101可以关闭。
98.参照图5，突起1101和凹槽1102中的任一个可以位于第一遮板110a的一端，并且突起1101和凹槽1102中的另一个可以位于第二遮板110b的一端，凹槽1102与突起1101接触并阻挡开口101。
99.突起1101和凹槽1102可以彼此联接以关闭开口101。
100.例如，突起1101和凹槽1102可以通过齿啮合将第一遮板110a和第二遮板110b彼此联接，并关闭开口101。
101.图6是示出根据本公开的另一示例性实施例的包括导杆的后扰流板系统的视图；图7是示出沿图6的a-a'截面截取的导杆内部的视图；
102.图8是示出沿图6的b-b'截面截取的导杆内部的视图。
103.参照图6至图8，后扰流板100可以进一步包括导杆130，该导杆130沿与可变遮板110的移动方向平行的方向位于可变遮板110的两侧中的每一侧上并且引导可变遮板110的移动。
104.导杆130可以使可变遮板110能够平滑移动并防止可变遮板110从后扰流板100脱离。
105.可变遮板110的一部分可以插入导杆130内部以沿导杆130向车辆的前部和/或后部移动。
106.例如，第一遮板110a和第二遮板110b可以分别沿导杆130移动。
107.因此，通过第一马达31a和第二马达31b的驱动被推出的第一遮板110a和第二遮板110b可以沿位于后扰流板100的两侧中的每一侧上的导杆130稳定地向车辆的前部和/或后部移动。
108.另一方面，即使当通过第一马达31a和第二马达31b的旋转被拖入后扰流板100内部时，第一遮板110a和第二遮板110b也可以沿导杆103稳定地移动。
109.参照图7，可变遮板110可以在导杆130内部彼此联接。例如，第一遮板110a和第二遮板110b的端部的一部分可以在导杆130内部彼此接触，并且彼此联接。因此，第一遮板110a和第二遮板110b可以彼此联接和固定。
110.即，第一遮板100a和第二遮板100b可以仅通过将位于导杆130内部的第一遮板110a和第二遮板110b的端部的一部分彼此联接来彼此联接。
111.参照图8，位于导杆130内部的可变遮板110的一部分与位于导杆130外部的可变遮板110的另一部分可以以车体1的高度方向为基准在上下两个方向上形成阶梯差(step difference)。
112.导杆130可以围绕形成阶梯差的部分，因此可以防止可变遮板100沿b-b'方向从导杆130脱离。
113.在下文中，通过以下参照图9至图14的描述来详细描述基于车辆的行驶速度的开口101的打开量和打开位置。
114.参照图9至图14，开口101在后扰流板100中的位置可以取决于车速。
115.在本公开的描述中，例如，在重量为1500kg的车辆在零(0)km/h以上且200km/h以下的速度范围内行驶时导出实验值。
116.在车辆行驶时发生在车辆中的阻力可以与阻力系数cd成比例。在本公开的示例性实施例中，除了影响阻力系数cd的因素之外的影响阻力的其它外部因素都被设置为相同的值。
117.因此，可以通过利用阻力系数cd的大小来确认阻力的变化。开口101完全打开(即，100％的打开量)和完全关闭(即，零(0)％的打开量)时的阻力系数cd可以分别被设置为基准值。
118.可以将开口101完全打开时的打开量定义为基准打开量。
119.基准值与当前行驶状态的阻力系数值之间的差值可以被定义为阻力系数变化率δc。
120.计算阻力系数变化率δc的公式可以被定义为“基准值-当前行驶状态的阻力系数值”。
121.阻力系数变化率δc越大，现有阻力与当前状态下的阻力之间的差值越大。当阻力系数变化率δc为正时，阻力减小，当阻力系数变化率δc为负时，阻力增大。
122.因此，基于后扰流板100的开口101的打开量和打开位置，可以看出是否减少了阻力的发生。
123.另外，如上所述，可以将用作控制开口101的打开位置和打开量的基准的速度预先映射到控制器2，以便测量阻力系数cd。
124.以下，可以将预先设定的速度定义为第一速度和第二速度。
125.类似地，可以将车速小于第一速度时开口101打开的尺寸定义为第一打开量，可以将车速大于或等于第一速度且小于第二速度时开口101打开的尺寸定义为第二打开量。
126.图9是示出根据本公开的示例性实施例的后玻璃污染防止模式下开口的打开位置的视图；图10是示出根据本公开的示例性实施例的后玻璃污染防止模式下后玻璃的清洁度的视图。
127.包括在车辆操作检测单元20中的速度传感器21可以检测车辆的行驶速度。
128.当检测到的车辆行驶速度小于设定的第一速度时，控制器2可以控制操作马达31的操作，具体地，控制第一马达31a和第二马达31b的操作，以使可变遮板110打开设定的第一打开量。
129.例如，设定的第一速度可以对应于100km/h，并且为了方便起见，可以将车辆在该行驶速度区间中的行驶状态称为“后玻璃污染防止模式”。
130.可以肯定后扰流板100具有减少阻力发生的基本功能。然而，在对应于相对低速行驶模式的“后玻璃污染防止模式”下，后扰流板100的主要功能可以是清洁后玻璃11。
131.因此，被设定为使清洁效果最大化的第一打开量可以对应于基准打开量的1/3或其近似值。
132.又例如，在“后玻璃污染防止模式”下，第一遮板110a可以位于后扰流板前部111上。
133.开口101的打开位置可以位于后扰流板前部111附近。
134.即，从后扰流板前部111到第二遮板110b的位置形成的开口101的尺寸可以对应于基准打开量的1/3或其近似值。
135.参照图10，当开口101位于上述位置时，后玻璃11的清洁量可以通过移动通过开口101的气流而最大化。
136.图10中由虚线圆圈表示的部分可以表示清洁后玻璃11的区域。
137.可以看出，位于可变遮板110下方的后玻璃11的大部分区域被清洁。
138.因此，即使在后玻璃11不包括单独的雨刷的情况下，也可以保持后玻璃11的清洁状态。
139.可以基于后玻璃11的污染位置来调整可变遮板110的打开量和打开位置。
140.图11是示出根据本公开的示例性实施例的燃料经济模式下开口的打开位置的视图；图12是示出根据本公开的示例性实施例的根据开口的打开位置变化的阻力系数的视图。
141.当车速大于或等于设定的第一速度且小于设定的第二速度时，控制器2可以控制第一马达31a和第二马达31b的操作，以使可变遮板110打开设定的第二打开量。
142.例如，设定的第一速度可以对应于100km/h，并且设定的第二速度可以对应于160km/h。
143.为方便起见，车辆在该行驶速度区间中的行驶状态可以被称为“燃料经济模式”。
144.在“燃料经济模式”的情况下，后扰流板100的主要功能可以是减小阻力。
145.因此，通过实验值设定为使该效果最大化的第二打开量可以对应于基准打开量的1/3或其近似值。
146.类似地，当可变遮板110的打开位置被设定为使阻力的减小最大化时，在“燃料经济模式”下，可变遮板110的打开位置，即，第一遮板110a和第二遮板110b的打开位置可以位于后扰流板中心部113附近。
147.参照图12，当开口101的打开位置位于后扰流板中心部113(即，中间部分)附近而不是位于后扰流板前部111(即，前部)或后扰流板后部112(即，后部)附近时，阻力系数cd的减小率最高。
148.即，从后扰流板中心部113到第一遮板110a和第二遮板110b的位置形成的开口101的尺寸可以对应于基准打开量的1/3或其近似值。
149.在对应于相对高速行驶状态的“燃料经济模式”中，可能进一步需要改进措施以应对比对应于相对低速行驶状态的“后玻璃污染防止模式”中出现的空气阻力更大的空气阻力。当开口101的打开位置具有第二打开量并且位于后扰流板中心部113附近时，测量的阻力系数cd是0.298，并且当与开口处于完全打开状态和完全关闭状态的基准值(0.302和0.301)相比时，阻力系数变化率δc的值可以在大约0.003和0.004之间。
150.即，可以看出与基准阻力相比，改变的阻力减小了。
151.随着车速增加，空气阻力可能增加。因此，可以看出施加到车辆的阻力的绝对值大大减小，从而可以提高车辆的燃料效率。
152.图13是示出根据本公开的示例性实施例的高速稳定性确保模式下可变遮板的状态的视图；图14是示出根据本公开的示例性实施例的根据车速的阻力系数的视图。
153.当车速大于或等于预设的第二速度时，控制器2可以控制第一马达121和第二马达122的操作，以使可变遮板110保持关闭状态。
154.例如，预设的第二速度可以对应于160km/h，为了方便，可以将车辆在该行驶速度区间中的行驶状态称为“高速稳定性确保模式”。
155.此处，可变遮板110可以完全关闭开口101，因此在车辆行驶时流动的空气可能无法通过后扰流板100。
156.在下文中，详细描述保持关闭状态的原因。
157.参照图14，例如，当在对应于180km/h的行驶速度的“高速稳定性确保模式”下打开开口101时，可以看出，与基于相同打开量的燃料经济模式(100km/h或140km/h)相比，相对于基准值的阻力系数cd的减小并不大。
158.即，当车辆以如上所述的超高速行驶时，即使开口101打开，阻力的改善也可能不会相对较大。
159.另外，当开口101在“高速稳定性确保模式”下打开时，由于流过开口101的气流和涡流现象，与上述多种行驶模式下出现的升力相比，可能会出现相对强得多的升力。升力越大，车体1被抬升得越高，车体1与地面之间的附着力可能降低，从而降低车辆在超高速行驶模式下的行驶稳定性。
160.因此，在“高速稳定性确保模式”下，开口101可以被完全关闭以提高车辆的行驶稳定性。
161.本公开通过基于车辆的行驶速度调整位于后扰流板100中的开口101的打开量和打开位置来完全控制气流。
162.因此，可以控制空气阻力并提高车辆的燃料效率，同时控制由于气流而出现的升力以确保车辆的行驶稳定性。
163.另外，本公开可以通过在设定的车辆行驶速度内部分地打开后扰流板100的开口101来确保车辆的开放感，并通过流入打开的后扰流板100的开口101的空气来有效去除附着在后玻璃11上的灰尘和污染物。
164.因此，不需要在后玻璃11上安装单独的雨刷，从而额外地降低了成本。
165.虽然结合目前被认为是实用的示例性实施例描述了本公开，但是应当理解的是，本公开不限于所公开的实施例。相反，它旨在涵盖包括在所附权利要求书的思想和范围内的各种修改和等同布置。