KR101293987B1 - 차량용 경음기의 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 경음기에 관한 것으로서, 단일 디스크 타입의 경음기에서 다양한 주파수 성분의 소리를 발생시킬 수 있고, 경음기의 음색을 부드럽게 개선할 수 있는 차량용 경음기의 디스크를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차량용 경음기의 디스크에 있어서, 디스크의 전체 영역이 진동 특성이 상이한 복수개의 영역으로 분할된 형상을 가지며, 상기 복수개의 영역이 디스크의 원주방향을 따라 배치되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 경음기의 디스크를 제공한다. 여기서, 상기 복수개의 영역은 상이한 면적을 가지도록 분할 형성됨으로써 상이한 진동 특성을 가지도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 경음기의 디스크{Disk of horn for vehicle}

본 발명은 차량용 경음기의 디스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 디스크 타입의 경음기에서 다양한 주파수 성분의 소리를 발생시킬 수 있고, 경음기의 음색을 부드럽게 개선할 수 있는 차량용 경음기의 디스크에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 위급한 상황이거나 보행자 및 타 차량에 대한 경고가 필요한 상황에서 운전자 조작에 의해 소리를 발생시키는 경음기(Horn)가 장착되어 있다.

이러한 차량용 경음기로는 디스크 타입 또는 쉘 타입의 경음기가 널리 사용되고 있는데, 디스크 타입은 다이어프램 및 디스크, 그리고 이들을 진동시키기 위한 전자석을 주요 구성으로 하고, 다이어프램의 진동과 연동하여 전자석 코일로의 전류를 단속하기 위한 접점을 갖는다.

디스크 타입의 경음기에서 소리는 주로 디스크의 진동에 의해 발생하며, 단일 디스크를 사용하는 단일 디스크 타입, 또는 복수개의 디스크를 사용하는 다중 디스크 타입의 구성을 가진다.

단일 디스크 타입의 경음기에 대해서는 한국등록특허 제10-0757249호, 한국공개특허 제10-2010-0093508호 등에 개시되어 있고, 다중 디스크 타입의 경음기에 대해서는 한국등록특허 제10-0391317호에 개시되어 있다.

쉘 타입의 경우 멤브레인에 쉘 모양의 혼을 씌워 소리의 저주파 성분을 보강한 것으로, 멤브레인의 진동과 쉘의 음향 증폭에 의해 소리를 발생시키도록 구성된다.

도 1은 종래의 디스크 타입의 경음기를 예시한 구성도로, 이를 참조하여 단일 디스크 타입의 경음기(1)에 대해 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본체(11)의 중앙부에 요입홈(11a)이 형성되고, 상기 요입홈(11a) 내에는 폴(Pole)(12)이 돌출 형성되며, 상기 폴(Pole)(12)에는 코일(13)이 권취된다.

또한 본체(11)의 주연부를 따라 다이어프램(14)이 결합되고, 상기 다이어프램(14)에서 상측으로 이격 배치되는 디스크(15)가 아마추어(armature)(16)에 고정되며, 상기 아마추어(16)는 폴(12)의 상측으로 이격 배치된다.

또한 본체(11)의 내부 일측에는 스탠드(17)와 판스프링(18)이 체결되고, 상기 스탠드(17)와 판스프링(18)은 타측으로 연장되어 접점(19)을 형성하게 된다.

이와 같은 구성에서 배터리(B)의 (+) 전원은 스탠드(17)에 전기적으로 연결되고, 접지된 작동 스위치(HS)는 판스프링(18)에 전기적으로 연결된다.

상기 디스크(15)와 다이어프램(14), 아마추어(16)는 하나의 진동자를 구성하며, 이 진동자가 빠른 진동을 함에 따라 소리가 발생하게 된다.

한편, 상기한 단일 디스크 타입의 경음기는 소리의 주요 주파수 성분(공진 주파수)이 3kHz 부근에 위치하여 소리가 날카롭고 음색이 떨어지는 단점이 있다.

사람이 들을 수 있는 소리의 주파수 성분은 20Hz ~ 20kHz의 구간으로, 사람의 귀에 가장 민감한 구간은 2kHz ~ 5 kHz 구간이고, 이 구간의 소리들은 매우 날카롭게 들린다.

또한 다중 디스크 타입의 경음기는 복수개의 디스크를 사용하므로 여러 주파수 성분을 갖는 화음을 발생시킬 수 있는바, 단일음이 주는 불쾌감을 어느 정도 줄일 수 있으나, 단일 디스크 타입의 경음기에 비해 디스크 추가에 따른 중량 추가와 원가 상승의 단점이 있다.

또한 쉘 타입의 경음기는 2kHz 아래의 여러 주파수 성분을 갖는 소리를 발생시키므로 소리가 덜 날카롭다는 이점이 있으나, 음압 규제를 충족시키기 위해 차량당 하나로 충분한 디스크 타입과는 달리 소리가 작아 차량마다 2개씩 장착하여 사용해야 하고, 이로 인해 디스크 타입보다 설치비용이 높은 단점을 가진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 단일 디스크 타입의 경음기에서 다양한 주파수 성분의 소리를 발생시킬 수 있고, 경음기의 음색을 부드럽게 개선할 수 있는 차량용 경음기의 디스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차량용 경음기의 디스크에 있어서, 디스크의 전체 영역이 진동 특성이 상이한 복수개의 영역으로 분할된 형상을 가지며, 상기 복수개의 영역이 디스크의 원주방향을 따라 배치되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 경음기의 디스크를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 복수개의 영역은 상이한 면적을 가지도록 분할 형성됨으로써 상이한 진동 특성을 가지도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 복수개의 영역은 디스크의 외주연에서 중앙부로 길게 형성된 절개부가 형성되어 분할되는 구조인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 절개부는 디스크의 외주연에서 중앙부로 반경방향을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 디스크를 단일 디스크 타입의 경음기에 적용하는 경우 디스크의 비균등 분할 구조에 의해 다양한 주파수 성분의 소리를 발생시킬 수 있고, 진동시 다수의 공진 주파수를 가지므로 경음기의 음색 개선 및 고급화를 달성할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 디스크를 사용하는 경우 기존 다중 디스크 타입의 경음기 및 쉘 타입의 경음기에 비해 중량 및 비용 절감이 가능하면서도 종래의 단점이 해소되는 단일 디스크 타입의 경음기를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 단일 디스크 타입의 경음기를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경음기용 디스크의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경음기용 디스크의 단면도이다.
도 4는 디스크의 진동 주파수 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 비분할 디스크와 본 발명의 비균등 분할 디스크에 대한 진동 해석용 모델의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 나타낸 각 디스크가 가진력을 받을 때 Z 방향의 진동에너지를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 5에 나타낸 각 디스크의 주요 진동 모드를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 단일 디스크 타입의 경음기에 사용되는 디스크에 관한 것으로서, 다양한 주파수 성분의 소리를 발생시킬 수 있고, 경음기의 음색 개선 및 고급화를 달성할 수 있는 차량용 경음기의 디스크에 관한 것이다.

본 발명의 디스크에서는 진동시 다수의 공진 주파수를 갖도록 그 형상을 개선하고, 이를 통해 종래의 디스크를 사용하는 경우에 비해 부드러운 소리를 발생시킬 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 디스크를 사용하는 경우 기존 다중 디스크 타입의 경음기 및 쉘 타입의 경음기에 비해 중량 및 비용 절감이 가능하면서도 종래의 단점이 해소되는 단일 디스크 타입의 경음기를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경음기용 디스크의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경음기용 디스크의 단면도이다.

본 발명의 디스크(20)는, 평면상에서 볼 때 원형의 구조를 갖는 종래의 형상을 개선하여, 도 2에 나타낸 바와 같이 여러 영역으로 분할된 꽃잎 형상을 갖도록 제작된다.

즉, 본 발명의 디스크(20)는 진동 특성이 상이한 복수개의 영역(23a~23c)으로 분할된 꽃잎 형상으로 제조되는데, 외주연에서 중앙부(21)로 길게 형성된 절개부(22)를 가짐으로써 전체 형상이 복수개의 영역(23a~23c)으로 분할된 구조를 가진다.

여기서, 중앙부(21)는 경음기(도 1에서 도면부호 1임)에서 아마추어(도 1에서 도면부호 16임)에 결합되는 부분이며(도 1 참조), 이에 본 발명의 디스크(20)는 각 분할 영역이 원주방향을 따라 배치되는 구조가 된다.

이때, 절개부(22)는 복수개가 형성될 수 있고(분할 영역 2개 이상), 각각 외주연에서 대략 반경방향으로 길게 형성될 수 있다.

또한 절개부(22)가 형성되지 않은 위치에서 디스크의 단면 형상은 도 3에 나타낸 바와 같이 공지된 디스크의 단면 형상과 비교할 때 차이가 없다.

또한 상기한 각 분할 영역의 진동 특성을 다르게 하기 위해서, 본 발명의 디스크(20)는 절개부(22)에 의해 분할된 각 영역(23a~23c)의 면적(A1~A3)이 모두 상이한 비균등 분할(A1≠A2,A1≠A3,A2≠A3)구조를 가지는데, 각 분할 영역(23a~23c)의 면적을 다르게 함으로써 분할 영역마다 공진 주파수가 달라지도록 한다.

이와 같이 본 발명의 디스크(20)는 비균등 분할 구조로 형성되는 것에 주된 특징이 있다.

상기한 구성에서, 분할 영역(23a~23c) 중 일부 또는 전체의 면적(A1~A3)이 동일한 경우(A1=A2,A1=A3,A1=A2=A3 등), 즉 디스크(20)를 균등하게 분할한 경우, 동일 면적의 분할 영역이 동일한 주파수 성분을 가지게 되므로, 경음기의 음질 및 음색을 개선하고자 하는 본 발명의 목적을 달성하기가 어렵다.

상기한 본 발명의 디스크(20)에서, 총 3개의 절개부(22)를 형성하여 전체 디스크를 예시한 바와 같이 면적이 다른 총 3개의 영역(23a~23c)으로 분할할 수 있으나, 절개부를 이보다 적게 또는 많게 형성하여 2개의 영역 또는 4개, 5개의 영역으로 분할할 수도 있다.

예를 들면, 절개부(22) 2개를 형성하여 총 2개의 영역으로 분할하거나(도 2 참조), 절개부 4개를 형성하여 총 4개의 영역으로 분할하는 것이 가능하다(도 5의 (b) 참조).

또한 일례로, 각 분할 영역의 면적을 달리하여 분할 영역의 면적비가 1:0.5(분할 영역 2개)가 되도록 하거나, 또는 1:0.5:0.25(분할 영역 3개), 또는 1:0.8:0.6:0.4:0.2(분할 영역 5개)가 되도록 할 수 있다.

이렇게 본 발명의 디스크는 절개부 및 분할 영역의 개수, 분할 영역의 면적 비, 절개부의 위치 등에 있어서 다양한 형태로 변경될 수 있으며, 첨부된 도면의 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

상기와 같은 분할 구조의 디스크를 제조하는 방법은 기존의 디스크를 기계 가공하여 각 분할선을 따라 절개하는 방법이 이용될 수 있고, 이때 절개를 위한 기계 가공으로는 레이저 절삭, 수압 절삭 등의 방법이 이용될 수 있다.

이와 같이 비균등 분할 구조의 디스크를 사용하는 경우, 종래의 비분할 디스크에 비해 덜 날카로운 소리를 발생시킬 수 있는데, 각각의 분할된 영역이 각기 다른 공진 주파수를 가지므로 소리의 주파수 성분이 3개 이상으로 증가하고, 이에 보다 부드러운 소리를 발생시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 사람이 들을 수 있는 소리의 주파수 성분은 20Hz ~ 20kHz의 구간으로, 사람의 귀에 가장 민감한 구간은 2kHz ~ 5 kHz구간이고, 이 구간의 소리들은 매우 날카롭게 들린다.

또한 일반적인 소리들은 여러 가지 주파수 성분으로 구성되며, 이때 2kHz ~ 5kHz에서의 주파수 성분이 크면 날카롭게 들리고, 여기에 낮은 주파수 성분들이 섞이게 되면 좀 덜 날카롭게 들린다.

경음기의 소리는 주로 디스크의 진동에 의해 소리가 발생하고, 이때 발생하는 소리에는 도 4에 나타낸 바와 같이 약 350Hz(가진력의 1차 하모닉(Harmonic)) 및 그 배수의 주파수 성분들이 존재한다.

이때, 종래의 비분할 디스크 구조에서는 디스크의 진동 모드가 위치한 3kHz 대역에서 높은 값을 가지게 되며, 따라서 진동시 소리가 날카롭게 들린다.

소리의 주파수 성분은 대략 '가진력 주파수 성분 × 디스크 진동 주파수 성분'으로 표현 가능하며, 디스크 진동 주파수 성분은 디스크의 공진 주파수에서 큰 값을 가진다.

이에 소리의 주파수 성분을 수정하려면 디스크의 공진 주파수를 수정해야 한다.

종래의 비분할 디스크 구조에서는 소리가 3kHz 대역에서 높은 값을 가지므로, 이에 좀 더 부드러운 소리로 들리게 하려면 2kHz 아래 대역에서도 높은 값을 가지게 하여야 하고, 이를 위해서는 디스크의 공진 주파수를 2kHz 아래에서도 나타나게 하여야 한다.

따라서, 디스크를 분할하여 2kHz 아래에서 공진 주파수가 추가로 발생되도록 하면 2kHz 미만에서 소리가 부스팅(Boosting)되어 좀더 부드러운 소리를 낼 수 있다.

도 5는 종래의 디스크와 본 발명의 비균등 분할 디스크에 대한 진동 해석용 모델의 예를 나타내는 도면이고, 도 6의 그래프는 도 5의 각 디스크가 중심점에 수평방향의 가진력을 받을 때 Z 방향(도 3의 수직방향임)의 진동에너지를 합한 것이다.

종래의 비분할 디스크는 도 6에 나타낸 바와 같이 2개의 주요 피크가 존재하지만 비균등 분할 디스크의 경우 5개의 주요 피크를 가지며, Z 방향 가진에 반응하는 공진 주파수가 비분할 디스크에 비해 비균등 분할 디스크에서 더 많이 존재함을 추정할 수 있다.

실제 디스크의 공진 주파수는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 진동 피크보다 많으며, 그러나 디스크의 가진력(수직방향)에 응답한 공진 주파수는 비분할 디스크의 경우 2개, 비균등 분할 디스크의 경우 5개로 몇 개 되지 않는다.

또한 비균등 분할 디스크의 주요 진동 모드는 비분할 디스크의 모드가 분할되어 나타남을 관찰할 수 있는데, 도 7에 나타낸 바와 같이 비분할 디스크의 1차 주요 모드는 비균등 분할 디스크의 1차 및 2차의 주요 모드로 분할되고, 비분할 디스크의 2차 주요 모드는 비균등 분할 디스크의 3차, 4차, 5차의 주요 모드로 분할되어 나타난다.

이는 분할 디스크의 분할 영역들이 각각 다른 강성을 가지기 때문이며, 이는 디스크의 비균등 분할에 의한 것이다.

결론적으로, 본 발명에 따른 비균등 분할 구조의 디스크를 사용하게 되면, 기존의 비분할 디스크를 사용하는 경우에 비해 다양한 주파수 성분의 소리를 발생시킬 수 있고, 이에 소리를 좀더 부드럽게 개선할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 경음기 11 : 본체
11a : 요입홈 12 : 폴
13 : 코일 14 : 다이어프램
15 : 디스크 16 : 아마추어
17 : 스탠드 18 : 판스프링
19 : 접점 20 : 디스크
21 : 중앙부 22 : 절개부
23a, 23b, 23c : 분할 영역 A1, A2, A3 : 분할 영역의 면적

Claims (4)

1. 삭제
2. 차량용 경음기의 디스크에 있어서,
   디스크의 전체 영역이 진동 특성이 상이한 복수개의 영역으로 분할된 형상을 가지며, 상기 복수개의 영역이 디스크의 원주방향을 따라 배치되는 구조를 가지고,
   상기 복수개의 영역은 상이한 면적을 가지도록 분할 형성됨으로써 상이한 진동 특성을 가지도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 경음기의 디스크.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수개의 영역은 디스크의 외주연에서 중앙부로 길게 형성된 절개부가 형성되어 분할되는 구조인 것을 특징으로 하는 차량용 경음기의 디스크.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 절개부는 디스크의 외주연에서 중앙부로 반경방향을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 경음기의 디스크.

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