KR100312054B1 - 자동차휠용방음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 자동차를 위한 휠(1)에 있어서 휠을 위한 방음 장치에 관한 것이다. 여기서 휠은 원형의 중앙 몸체(2)와 거의 배면부(4)와 정면부(5)로 구성된 원통형인 림(3)을 포함하고, 이들 부분들이 세로축(6)에 거의 수직으로 연장되도록 한 몸체(2)의 평면에 의하여 분리된 특히 자동차용 휠(1)을 위한 방음 장치에 있어서, 림(3)과 관련되며 휠 몸체(2)와 평행하게 놓여 있는 하나 이상의 패널로 구성되며 상기한 패널은 적게는 한 층의 점탄성 물질과 하나이상의 림(3)의 원통부(4, 5)와 관련시키기 위해 패널의 주변에 놓여 있는 반경 방향의 기계적인 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 휠용 방음 장치

본 발명은 휠, 특히 자동차 휠용 방음 장치에 관한 것이며, 상기 휠은 배면부와 정면부로 구성된 거의 원통형인 림과 원통형의 중앙 몸체를 포함하며, 상기 배면부와 정면부가 림의 세로축선에 거의 수직으로 연장하는 몸체의 평면에 의하여 분리된다.

자동차 제작자는 자동차 사용자를 더 안락하게 하기 위해 자동차의 진동의 원인을 찾아서 이를 줄이고 가능하면 제거하여야 한다.

자동차 휠의 분야에서 예컨대 프레스 작업, 플로우 터닝(flow tuming) 또는 압연에 의하여 제작되는 휠은 진동을 발산하여 승객실에서 그 진동이 감지된다는단점을 갖는다.

휠의 진동은 500 Hz 이상의 주파수를 갖는 공기역학적 타입의 소음, 또는 500 Hz 이하의 주파수를 갖는 고체나 구조물에 의해서 전송되는 타입의 소음을 유발할 수 있다.

여러 가지 요인들, 특히 타이어 접지면, 도로 포장, 자동차 속도 및 휠의 구성 강재에 따른 영향을 정량화하기 위한 많은 연구가 행해졌다.

프랑스 연방 공화국 특허 7615476호는 제동시 소음을 감소시키는 장치를 개시하며, 그 장치는 스프링박 (spring-leaf) 타입의 탄성 판으로 구성되고, 그 장치의 지지점은 휠의 진동 파복 (antinode)(진폭이 최대인 부분) 에 위치한다.

본 발명의 목적은 모든 분야의 자동차 작동에 있어서 자동차 사용자에게 음향학적 안락함을 증진시키는 데 있다.

본 발명의 장치는, 림과 연결되어 휠 몸체와 평행하게 배치된 하나 이상의 패널로 구성되며, 상기 패널은 점탄성 물질의 하나 이상의 층과, 림에 의하여 형성된 하나 이상의 원통부와 연결되도록 패널의 주변에 배치된 반경 방향의 기계적인 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징들은 다음과 같다:

- 패널은 림의 원통형의 정면부와 연결되어 있는 디스크이다;

- 패널은 림의 원통형의 배면부와 연결되어 있는 링이다;

- 패널은 금속재이며 바람직하게는 강으로 구성된다;

- 패널은 샌드위치형의 금속 시트로 구성된다;

- 패널은 휠의 장식부를 형성한다.

- 패널은 그 주변에 이 패널을 반경 방향으로 인장 또는 압축시키는 기계적인 연결 수단을 포함하고 있다;

- 인장수단은 림에 의하여 형성된 원통부들 중 하나에 제공된 오목부에 탄성적으로 끼워맞춰지는 환형인 탄성 요소이다;

- 패널을 인장시키기 위한 수단은 스프링 강재로 제조된 일련의 탭으로 구성되고, 이들 탭은 상기 패널의 주연부에 반경 방향으로 배열되고, 림에 의하여 형성되는 원통부들 중 하나에 제공된 원형 테두리에 걸릴 수 있도록 되어 있다;

- 패널은 휠의 고진폭 진동영역에 대면하도록 배치된 하나 이상의 릴리프를 포함하며, 이 릴리프는 휠 몸체상의 릴리프에 대하여 지지된다;

- 릴리프는 원의 일부분 이상의 형상을 취하는 하나 이상의 홈 형상이거나, 또는 디스크의 표면 위에 각을 이루며 분포되어 있는 스터드 형상이다.

모두 비제한적인 실시예로서 주어진 이하의 설명과 첨부된 도면은 본 발명의 명확한 이해를 도울 것이다.

휠, 예를 들면, 자동차휠을 방음하기 위한 장치는 제 1 도에 나타낸 바와 같이, 자동차 휠 (1)에 결합되며, 상기 휠은 배면부 (4)와 정면부 (5)로 구성된 거의 원통형인 림 (3) 과 원통형의 중앙 몸체 (2) 를 포함하며, 상기 배면부(4)와 정면부(5) 는 휠의 회전축선과 일치하는 림(3)의 세로축선(6)에 수직으로 신장하는 몸체 (2)의 평면에 의하여 분리된다.

본 발명에 따르면, 휠 방음장치는 바람직하기로는 금속 시트(sheet)로 제조된 패널로 이루어지며, 상기 패널은 프레스 작업에 의하여 예를 들면, 접시의 형상과 같은 디스크(8)의 형상이나 링(10)의 형상을 가질 수 있다.

패널(8, 10)은 기계적인 진동으로 인한 에너지를 흡수하는 성질을 갖는 일층이상의 점탄성 물질을 포함하며, 이러한 에너지는 상기 물질내에서 열로 변환된다. 샌드위치형 구조를 형성하기 위하여 두개의 금속 디스크 사이에 점탄성 물질층이 삽입될 수 있다.

상기 장치의 패널은 휠 림 (3) 에 연결되는 기계적인 수단을 포함한다. 이러한 연결 수단은 상기 패널을 반경 방향의 압축 상태나 반경 방향의 인장 상태에 놓아, 휠의 진동이 상기 장치의 패널의 점탄성 물질에 전달되어 에너지 흡수 효과를 얻을 수 있도록 한다.

기계적인 연결 수단은 예를 들면, 림에 의하여 형성된 원통부에 제공된 오목부에 탄성적으로 결합되는 환형의 탄성요소이다.

환형요소는, 예컨대, 패널의 주연부의 압연 에지 (rolled edge) (16)이다.

또 다른 기계연결수단은 제 l 도와 제 2 도에 도시된 바와 같이, 스프링 강재의 일련의 탭 (9) 으로 구성되어 있으며, 이들은 상기 장치의 패널의 주연부에 반경 방향으로 위치하고, 탭 (9) 은 휠 (3) 에 의하여 형성되는 원통형 배면부 (4)와 정면부 (5) 중 하나에 제공된 원형 테두리에 걸릴 수 있도록 설계된다.

본 발명에서는, 본 장치의 디스크 (8) 형상의 패널이 휠 축에 휠을 고정하는 수단을 덮도록 휠 상에 놓인다. 따라서 디스크 (8) 가 심미적인 형상을 갖게 되며 장식부 역할을 할수 있다.

제 2 도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 한편으로는 림의 정면부 (5) 에 놓인 디스크 (8) 와, 다른 한편으로는 림의 배면부 (4) 에 놓인 링 (10) 을 형성하는 2 개의 패널을 포함할 수 있다.

자동차의 휠로 전달되는 진동 에너지의 흡수 효과를 설명하기 위하여 측정을 하였다.

이러한 측정은 제 1 도와 제 2 도에 도시된 압축된 기계적 연결 수단을 포함하는 장치에 의하여 행해졌다.

휠의 진동 모드를 밝히기 위하여 한편으로는 본 발명의 장치 없이, 다른 한편으로는 본 발명의 장치를 설치하고서 자동차 휠 (1) 을 진동시키고, 상기 장치는 제 3 도에 나타낸 디스크 (8) 형상의 패널을 포함한다.

공명 주파수와 소음 수준을 측정하기 위한 실험 장비는 제 4도에 도식적으로 도시되어 있다. 측정 장비는 충격 해머 (11), 진동가속도계 (12), 힘 센서와 두 채널 스펙트럼 분석기 (13) 를 포함한다. 이러한 장비는 진동을 받고 있는 휠 (1) 의 임펄스 응답곡선을 측정할 수 있도록 한다.

휠에 결합된 장치는 0.75 mm 두께의 "그라운드 컴포트 (ground comfort)" 형인 샌드위치형 금속 시트를 프레스 작업하여 제작되는 디스크 (8) 형상의 패널로 구성된다. 상기 장치의 디스크 형상의 패널은 예를 들면 중앙부분에 제공된 예를 들면 4개의 구멍 (14) 으로 관통된다. 패널은 림에 의하여 형성되는 원통형 정면부 (5) 에 지지되는 만곡진 부재를 형성한다. 림의 정면부 (5) 의 내부 오목부에 삽입되는 클립을 형성하는 스프링 강재로 형성된 탭 (9) 에 의하여 디스크 (8) 가 기계적인 압축 상태로 고정된다.

제 5A 도와 제 5B 도는 본 발명에 의한 장치 없이 각각 수직 모드와 측면 모드에 있는 휠의 임펄스 응답곡선을 예시한다. 이는 이하의 공명 최고점을 나타낸다.

모드 주파수(Hz) 모드 주파수(Hz)

1 253 6 719

2 253 7 719

3 253 8 1094

4 258 9 1140

5 498 10 1140

특히 줄이고자 하거나 제거하고자 하는 것은 저주파수의 진동 모드들이다. 림, 특히 림의 정면부와 배면부는 휠에 있어서 가장 영향을 미치는 요소로 관측되었다.

제 6A 도와 제 6B 도는 본 발명에 따른 장치에서 수직 모드와 측면 모드 각각에서 휠의 임펄스 응답을 나타내며, 상기 장치는 본 실시예에서 디스크 (8) 형상의 패널로 구성된다.

수직 모드에서의 두 개의 임펄스 응답 곡선을 비교시, 250 Hz의 공명 최고점은 대략 15 dB 정도 감소되며, 이에 상응하는 700 Hz의 공명 최고점은 대략 23 dB 정도 감소되는 것을 알 수 있는데, 이는 상당한 것이다. 일부 고주파수에서의 공명 최고점은 없어지는 경향을 나타내는 것도 있다.

최고점들이 약간 고주파수 쪽으로 이동되는 것도 관측되며, 이는 장치가 반경 방향의 압축에서 휠의 강성을 높인다는 것을 나타낸다.

본 발명에 따른 장치가 없는 경우와 있는 경우의 측방향 모드에서 휠의 임펄스 응답을 비교하면, 250 Hz의 공명 최고점은 대략 7 dB 정도 감소되며, 700 Hz의 공명 최고점도 또한 대략 15 dB 정도 감소됨을 알 수 있다.

제 8 도에 도시된 바와 같이, 디스크 (8)의 형상으로 패널상에, 바람직하기로는 휠 몸체 (2) 상의 릴리프에 대하여 지지되도록 제공된 하나 이상의 릴리프 (15)를 제작하는 것이 가능하다. 릴리프는 고진폭을 받아 진동 파복을 나타내는 몸체의 진동 영역을 향하도록 놓여 있다. 제 8 도의 릴리프는 디스크 (8) 의 표면에 각도를 이루며 분포되어 있는 스터드 (stud) 의 형상을 갖는다. 이러한 릴리프는, 한편으로는 기계적인 기능을 하고, 다른 한편으로는 심미적인 장식의 역할을 하는 홈 또는 다른 어떠한 접시 형상일 수 있다.

또한 릴리프(15)는 패널의 진동 특성을 변경하여 일반적으로 진동파절 (node)(진동이 없거나 극히 작은 부분)이라고 불리는 저진폭의 진동 구역을 생성시키도록 특수한 형상이 주어질 수 있다. 이러한 형상 때문에 휠 몸체 (2) 상의 릴리프와 릴리프 (15) 의 접촉은 더 이상 필요하지 않다.

제 7A 도와 제 7B 도는 본 발명에 따른 장치를 갖는 각각 측면모드와 수직모드에서 휠의 임펄스 응답 곡선을 나타내며, 이는, 본 예에서 림의 정면부 (5) 에 놓여 있는 디스크 (8) 의 형상인 패널과, 림의 배면부 (4) 에 놓여 있는 링 (10) 형상의 패널로 구성된다.

링 (10)의 형상으로 된 패널은 원형이며 내부 직경이 250 mm이고 외부 직경이 342 mm 이다. 이것은 큰 반경 응력을 허용하는 탭 (9) 에 의하여 림의 배면부 (4) 에 고정된다. 충격 측정은 상기한 충격 해머를 사용하여 실시되었다.

측면 모드와 관련해서 다음과 같은 사항이 관측된다:

- 250 Hz 주파수 공명 최고점에서 25 dB 감소;

- 700 Hz 주파수 공명 최고점에서 10 dB 감소;

수직 모드와 관련해서는 다음과 같은 사항이 관측된다;

- 250 Hz 주파수 공명 최고점에서 5 dB 감소,

- 700 Hz 주파수 공명 최고점에서 5 dB 감소,

자동차 승객들을 가장 괴롭히는 저주파수의 공명 최고점들이 완전히 없어지는 것을 알 수 있다.

공명 최고점들이 고주파수 쪽으로 약간 이동되는 것도 또한 관측되며, 이는 본 발명에 따른 장치가 휠의 강성을 향상시킨다는 것을 의미한다.

제 1 도는 본 발명에 따른 휠 관련 장치의 일 실시예를 도시하는 도면;

제 2 도는 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 도면;

제 3 도는 본 발명에 따른 디스크의 형태로 된 패널의 실시예를 도시하는 도면;

제 4 도는 임펄스 응답 측정용 장비의 다이어그램;

제 5A 도와 제 5B 도는 본 발명의 장치가 없는 휠의 수직 모드와 측면 모드의 임펄스 응답 곡선도;

제 6A 도와 제 6B 도는 제 3 도에 도시된 디스크 형상의 패널로 구성된 본 발명의 장치가 있는 휠의 측면 모드와 수직 모드의 임펄스 응답 곡선도;

제 7A 도와 제 7B 도는 디스크의 형상으로 된 패널과, 연결된 링 형태의 패널로 구성된 본 발명의 장치가 있는 휠의 측면 모드와 수직 모드의 임펄스 응답 곡선도;

제 8 도는 환형의 요소로 형성되는 연결 수단이 도시되어 있는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 도면; 및

제9a ∼9e 도는 릴리이프의 형상, 림에 의하여 형성된 원통부에 제공된 오목부 (또는 테두리), 기계적 연결 수단, 및 상기 오목부에 기계적 연결 수단이 결합되는 형상을 도시하는 도면이며, 도 9b 및 도 9c 는 샌드위치형 기계적 연결 수단의 압축 및 인장 상태를 도시하고, 도 9d 및 도 9e 는 샌드위치형이 아닌 기계적 연결 수단의 인장 및 압축 상태를 도시한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 자동차용 휠 6 : 림의 세로축

2 : 중앙 몸체 8 : 디스크

3 : 림 9 : 탭 (tab)

4 : 배면부 10 : 링

5 : 정면부

Claims (12)

1. 배면부 (4) 와 정면부 (5) 로 구성된 원통형인 림 (3) 과 원통형의 중앙 몸체 (2) 를 포함하며, 상기 배면부와 정면부는 상기 림의 세로축선 (6) 에 수직으로 연장하는 원통형의 중앙 몸체 (2) 의 평면에 의하여 분리된 자동차 휠 (1) 용 방음 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 림과 연결되어 상기 원통형의 중앙몸체 (2) 와 평행하게 배치된 하나 이상의 패널로 구성되며, 상기 패널은 점탄성 물질의 하나 이상의 층과, 상기 림 (3) 의 상기 배면부 (4) 와 정면부 (5) 중 일 이상과 연결되도록 상기 패널의 주변에 배치된 반경 방향의 기계적인 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 패널은 상기 림의 원통형의 상기 정면부 (5) 와 연결된 디스크 (8) 인 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 패널은 상기 림의 원통형의 상기 배면부 (4) 와 연결된 링 (10) 인 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널이 금속재인 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
5. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널이 강으로 만들어진 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
6. 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널이 샌드위치형으로 배치된 금속 시트로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
7. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널이 휠의 장식부를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널은, 상기 패널의 주변에서 이 패널을 반경 방향으로 압축 또는 인장시키는 기계적인 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
9. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 기계적인 연결 수단이 림에 의하여 형성된 원통부들 중 하나에 제공된 오목부 (well) 에 탄성적으로 결합되는 환형의 탄성 요소인 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
10. 제 1항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널의 기계적인 연결 수단이 스프링 강재의 일련의 탭 (9) 으로 구성되고, 이들 탭은 상기 패널의 주변에 반경 방향으로 놓여 있고 림에 의하여 형성되는 원통부들 중의 하나에 제공된원형 테두리에 걸릴 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 패널은 고진폭의 휠 진동 영역에 대면하도록 배치된 하나 이상의 릴리프 (relief) (15) 를 포함하며, 이 릴리프는 휠 몸체 (2) 상의 릴리프에 맞대어 지지되는 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 릴리프는 원의 일부분 이상의 형태를 취하는 하나 이상의 홈의 형상이거나, 디스크 (8) 의 표면 위에 각을 이루며 분포되어 있는 스터드 (stud) 형인 것을 특징으로 하는 자동차 휠용 방음장치.