KR101601470B1 - Spoke wheel having improved air force - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 저항을 최소화시키는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 림과 휠 중심부가 복수개의 스포크로 연결되어 스포크 사이에 빈 공간을 갖는 스포크 휠에 있어서, 상기 스포크는 평평한 평탄면으로 이루어지고, 각각의 스포크의 평탄면 상에는 상기 휠 중심부로부터 반경 방향 외측을 향하여 길이를 갖는 가이드 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠을 제공한다.The present invention relates to a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure, and more particularly to a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure that minimizes air resistance.
To this end, the present invention relates to a spoke wheel in which the center of the rim and the wheel are connected by a plurality of spokes and has an empty space between the spokes, wherein the spokes are flat flat surfaces, and on the flat surfaces of the spokes, And a guide protrusion having a length toward the radially outward side is formed on the outer circumference of the spoke wheel.

Description

공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠{SPOKE WHEEL HAVING IMPROVED AIR FORCE}SPOKE WHEEL HAVING IMPROVED AIR FORCE [0002]

본 발명은 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 저항을 최소화시키는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠에 관한 것이다.The present invention relates to a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure, and more particularly to a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure that minimizes air resistance.

일반적으로 고속 주행 시 주행 저항의 80% 이상은 공기 저항에 의해 발생된다. 따라서, 차량 연비를 개선하기 위해서는 공기 저항을 저감하는 것이 매우 중요하다.Generally, more than 80% of the running resistance at high speed is caused by the air resistance. Therefore, it is very important to reduce air resistance in order to improve vehicle fuel economy.

차량 부위별 공기 저항 기여도를 살펴보면 전체 저항 중 25% 이상이 휠 및 타이어 주위에서 발생하게 된다. In terms of the contribution of air resistance to each part of the vehicle, more than 25% of the total resistance is generated around the wheel and tire.

종래에는 휠 주변부 공기 저항을 줄이기 위하여 항력 유발 인자로 알려져 있는 휠 개구부의 유출입 유동을 차단하기 위해 개구 면적을 최소화한 휠을 환경차에 적용해왔다. 하지만, 일반 차량에는 브레이크 제동 성능이 저하될 가능성이 있어서 모든 일반 차량에 적용하기 어려운 문제가 있고, 휠 개구부가 작아짐에 따라 휠의 중량 및 원가가 상승하는 단점이 있었다.Conventionally, to reduce the air resistance around the wheel, a wheel with a minimized opening area has been applied to an environmental vehicle in order to block the inflow / outflow of the wheel opening, which is known as a drag inducing factor. However, since there is a possibility that the brake braking performance of a general vehicle may deteriorate, it is difficult to apply to all ordinary vehicles, and there is a disadvantage that the weight and cost of the wheel increase as the wheel opening becomes smaller.

특히 타이어를 지지하는 림과 상기 림을 휠 중심부에 지지하는 복수개의 스포크로 이루어지는 스포크 타입의 알로이 휠의 경우, 상기 스포크 사이에는 빈 공간이 형성되는데, 이러한 스포크 사이의 빈 공간은 주행 중 제동이 걸리면 이를 통해 브레이크에서 발생하는 마찰열을 냉각시키는 기능을 수행하는 것으로서, 그 공간이 크면 클 수록 냉각 성능은 향상되지만, 반대로 주행 중에는 공기가 통과하며 와류가 형성되어 공력에 불리한 결과를 초래한다.
In particular, in the case of a spoke type alloy wheel including a rim supporting a tire and a plurality of spokes supporting the rim at the center of the wheel, an empty space is formed between the spokes. When the brakes are applied during traveling, As a result, the cooling performance is improved as the space is increased, but on the contrary, the air passes through and the vortex is formed, which results in adverse effect on the aerodynamic force.

한국공개특허 10-2009-0063687Korean Patent Publication No. 10-2009-0063687

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 휠 주변 공기 저항 저감을 통한 연비 개선을 위해 공기 저항을 최소화시키는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure that minimizes air resistance for improving fuel economy through reduction of air resistance around a wheel .

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠은 림과 휠 중심부가 복수개의 스포크로 연결되어 스포크 사이에 빈 공간을 갖는 스포크 휠에 있어서, 상기 스포크는 평평한 평탄면으로 이루어지고, 각각의 스포크의 평탄면 상에는 상기 휠 중심부로부터 반경 방향 외측을 향하여 길이를 갖는 가이드 돌기가 형성될 수 있다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure includes a rim and a wheel center portion connected to a plurality of spokes, And a guide protrusion having a length radially outward from the center of the wheel may be formed on the flat surface of each spoke.

또한, 상기 가이드 돌기는 상기 스포크의 양 날개 중, 스포크의 회전 중에 바람에 직접적으로 항력을 발생시키는 날개의 반대 측 날개 부분에 형성될 수 있다.In addition, the guide protrusion may be formed in the opposite wing portion of the wing, which generates a drag force directly in the wind during rotation of the spoke, of the two wings of the spoke.

또한, 상기 가이드 돌기는 상기 복수개의 스포크의 평탄면에 각각 360도로 배열되도록 형성될 수 있다.Further, the guide protrusions may be arranged to be arranged at 360 degrees on the flat surfaces of the plurality of spokes.

또한, 상기 가이드 돌기는 상기 스포크의 전체 길이만큼의 길이를 갖도록 형성될 수 있다.Further, the guide protrusion may be formed to have a length corresponding to the entire length of the spokes.

또한, 상기 가이드 돌기의 길이 방향에 대한 횡단면 형상은 일측의 폭이 타측의 폭보다 넓게 돌출되도록 형성될 수 있다.In addition, the cross-sectional shape of the guide protrusion in the longitudinal direction may be formed such that the width of one side thereof is larger than the width of the other side thereof.

또한, 상기 가이드 돌기의 폭은 15mm으로 형성되는 것이 바람직하다.The width of the guide protrusion is preferably 15 mm.

또한, 상기 가이드 돌기는 상기 평탄면으로부터 10mm 높이로 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
Preferably, the guide protrusion is formed to protrude 10 mm from the flat surface.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠에 의하면, 공력 성능 개선 구조를 갖는 휠을 통해 휠 주변부에서 발생하는 공기 저항을 저감하여 차량 연비를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the spoke wheel having the aerodynamic improvement structure according to the present invention, it is possible to improve the vehicle fuel economy by reducing the air resistance generated at the periphery of the wheel through the wheel having the aerodynamic performance improving structure.

또한, 종래의 휠 개구 면적 축소 형상의 공력 개선 대비 스포크의 넓이 축소로 인하여 휠 중량 및 재료비 절감 효과를 갖는다.In addition, the reduction of the area of the wheel-opening area reduced shape of the conventional aerodynamic force reducing spoke has the effect of reducing the wheel weight and material cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠이 적용되는 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠이 적용된 상태에서의 유동 해석 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a plan view showing a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view according to II of Fig. 1;
FIG. 3 shows a state in which a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a graph showing a result of a flow analysis in a state where a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure according to an embodiment of the present invention is applied.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠을 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I에 따른 단면도이다.FIG. 1 is a plan view showing a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line I-I of FIG.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠은 림(100a)과 휠 중심부(101)가 복수개의 스포크(110)로 연결되어 스포크(110) 사이에 빈 공간을 갖도록 형성된다. 이때, 상기 스포크(110)는 평평한 평탄면으로 이루어지고, 각각의 스포크(110)의 평탄면 상에는 상기 휠 중심으로부터 반경 방향 외측을 향하여 길이를 갖는 가이드 돌기(120)가 형성된다. 즉 상기 스포크(110)는 상기 가이드 돌기(120) 이외의 부분은 평평하게 형성됨으로써 타이어 하단부 돌기에 의해 가속된 유동이 스포크 표면 요철에 의해 운동에너지가 손실되는 것을 방지한다.1 and 2, a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure according to an embodiment of the present invention includes a rim 100a and a wheel center portion 101 connected to a plurality of spokes 110, As shown in FIG. At this time, the spokes 110 are formed as flat flat surfaces, and guide protrusions 120 having a length radially outward from the wheel center are formed on the flat surfaces of the spokes 110. That is, the spokes 110 are formed flat except for the guide protrusions 120, so that the flow accelerated by the tire lower end protrusions prevents the kinetic energy from being lost due to the spoke surface unevenness.

상기 가이드 돌기(120)는 상기 스포크(110)의 길이 방향에 대한 양측의 날개 중, 스포크(110)의 회전 중에 바람에 직접적으로 항력을 발생시키는 날개의 반대 측 날개 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가이드 돌기(120)는 상기 휠 중심부(101)를 중심으로 상기 복수개의 스포크(110)의 평탄면에 각각 360도로 원형 배열된다.Preferably, the guide protrusions 120 are formed on the opposite side wings of the wings, which generate a drag force directly on the wind during the rotation of the spokes 110, of the wings on both sides with respect to the longitudinal direction of the spokes 110. The guide protrusions 120 are circularly arranged at 360 degrees on the flat surfaces of the plurality of spokes 110 about the wheel center portion 101.

상기 가이드 돌기(120)는 상기 스포크(110)의 전체 길이에 대응하는 길이(L)를 갖도록 형성될 수도 있으나, DFSS(Design for Six Sigma) 실험 계획법을 이용한 풍동 평가를 수행하여 최적의 형상을 도출할 수 있다. 즉 스포크 각도, 가이드 돌기(120)의 위치, 가이드 돌기(120)의 높이 및 가이드 돌기(120)의 원주 방향 폭 등 4가지 형상 변수에 대하여 최적화 시험을 수행함으로써 항력이 최소인 가이드 돌기(120) 형상을 도출할 수 있다.The guide protrusions 120 may be formed to have a length L corresponding to the entire length of the spokes 110. However, the guide protrusions 120 may be formed to have a length L corresponding to the entire length of the spokes 110, can do. An optimization test is performed for four shape parameters such as a spoke angle, a position of the guide projection 120, a height of the guide projection 120, and a circumferential width of the guide projection 120, Shape can be derived.

상기와 같은 DFSS 실험 계획법을 이용하여 도출된 가이드 돌기(120) 최적의 형상으로서, 그 폭은 15mm(W)이며, 그 높이는 10mm(H)이다. 즉 휠 회전에 의한 가이드 돌기(120)의 운동이 휠 주변 유동장에 작용할 수 있는 최적 위치를 선정해야 한다. 예를 들면, 가이드 돌기(120)의 높이(H)가 5mm 이하인 경우 휠 주변 유동장에 가이드 돌기(120)의 운동이 영향을 충분히 주지 못하고, 가이드 돌기(120)의 높이(H)가 15mm이상인 경우 가이드 돌기(120) 형상이 저항 인자로 작용하므로 가이드 돌기(120) 자체 저항이 오히려 유동을 악화시키는 결과를 나타낸다. 또한, 상기 가이드 돌기(120)의 길이 방향에 대한 횡단면의 형상은 원활한 유동을 위해 일측의 폭이 타측의 폭보다 넓게 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.The optimum shape of the guide protrusion 120 derived using the DFSS experimental design method is 15 mm (W) in width and 10 mm (H) in height. That is, the optimum position at which the motion of the guide protrusion 120 due to the wheel rotation can act on the flow around the wheel. For example, when the height H of the guide protrusion 120 is 5 mm or less, the movement of the guide protrusion 120 does not sufficiently affect the flow around the wheel, and when the height H of the guide protrusion 120 is 15 mm or more Since the shape of the guide protrusion 120 acts as a resistance factor, the resistance of the guide protrusion 120 itself deteriorates the flow. In addition, the cross-sectional shape of the guide protrusion 120 with respect to the longitudinal direction is preferably formed such that the width of one side thereof is greater than the width of the other side thereof for smooth flow.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠이 적용되는 상태를 나타낸 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이 A영역은 차량의 앞범퍼에 의해 가려지는 영역이고, B영역은 전면에서 노면으로부터 타이어만 노출되는 영역이다. 여기서, A영역에서는 가이드 돌기(120)의 형상에 의해 B영역과는 다르게 유동 흐름의 반대방향으로 작용하지만, 유동에 의한 압력이 앞 범퍼 후방 휠 가드(200) 표면에 작용하여 차를 앞으로 밀어주는 추력으로 작용하므로 항력이 저감되는 것을 알 수 있다. 즉, 가이드 돌기(120)에 의해 휠 회전 에너지가 타이어 하단 유동 운동 에너지로 전환되면서 유동을 가속시킴으로써 유동 흐름을 개선할 수 있다.
FIG. 3 shows a state in which a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in Fig. 3, the area A is an area covered by the front bumper of the vehicle, and the area B is an area where only the tire is exposed from the road surface at the front surface. Here, in the area A, the direction of the flow is different from that of the area B due to the shape of the guide protrusion 120, but the pressure due to the flow acts on the surface of the front bumper rear wheel guard 200, It can be seen that drag force is reduced because it acts as a thrust. That is, by the guide protrusion 120, the rotational flow can be improved by accelerating the flow while the wheel rotational energy is converted into the tire lower end flow kinetic energy.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠이 적용된 상태에서의 유동 해석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참조하면, 가이드 돌기(120)가 적용된 구조로 인해 타이어 하단부 유속이 빨라지면서 타이어 후방에서 발생하는 vortex(와구조-저압구조)가 타이어 표면으로부터 멀어지면서 타이어 후방 압력이 증가한다. 즉 후방 압력은 높아지며 항력이 개선되는 것을 알 수 있다. 특히, 전륜 후방부에서 항력이 개선되어 항력이 낮아지는 것을 알 수 있다.4 is a graph showing a result of a flow analysis in a state where a spoke wheel having an aerodynamic improvement structure according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 4, due to the structure in which the guide protrusion 120 is applied, the vortex (and the structure-low pressure structure) generated at the rear of the tire moves away from the tire surface, That is, the rear pressure is increased and the drag is improved. Particularly, it can be seen that the drag is improved at the rear portion of the front wheel and the drag is lowered.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

100: 스포크 휠
100a: 림
101: 휠 중심부
110: 스포크
120: 가이드 돌기
200: 휠 가드100: Spoke wheel
100a: rim
101: Wheel center
110: spoke
120: guide projection
200: Wheel guard

Claims (7)

림과 휠 중심부가 복수개의 스포크로 연결되어 스포크 사이에 빈 공간을 갖는 스포크 휠에 있어서,
상기 스포크는 평평한 평탄면으로 이루어지고, 각각의 스포크의 평탄면 상에는 상기 휠 중심부로부터 반경 방향 외측을 향하여 길이를 갖는 가이드 돌기가 형성되고,
상기 가이드 돌기는 상기 스포크의 양 날개 중, 스포크의 회전 중에 바람에 직접적으로 항력을 발생시키는 날개의 반대 측 날개 부분에 형성되며,
상기 가이드 돌기는 상기 휠 중심부를 중심으로 상기 복수개의 스포크의 평탄면에 각각 360도로 원형 배열되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠.A spoke wheel in which a rim and a wheel center portion are connected by a plurality of spokes and have an empty space between the spokes,
Wherein the spokes are flat flat surfaces and guide protrusions are formed on the flat surfaces of the respective spokes, the guide protrusions having a length radially outward from the wheel center portion,
The guide protrusion is formed on the opposite side wing portion of the wing, which generates a drag directly on the wind during the rotation of the spoke,
Wherein the guide protrusions are formed to be circularly arranged at 360 degrees on the flat surfaces of the plurality of spokes about the center of the wheel. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가이드 돌기는 상기 스포크의 전체 길이만큼의 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠.The method according to claim 1,
Wherein the guide protrusions are formed to have a length corresponding to the entire length of the spokes. 제1항에 있어서,
상기 가이드 돌기의 길이 방향에 대한 횡단면 형상은 일측의 폭이 타측의 폭보다 넓게 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠.The method according to claim 1,
Wherein a cross-sectional shape of the guide protrusion in the longitudinal direction is formed such that a width of one side thereof is larger than a width of the other side of the guide protrusion. 제1항에 있어서,
상기 가이드 돌기의 폭은 15mm으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠.The method according to claim 1,
And the width of the guide protrusion is 15 mm. 제1항에 있어서,
상기 가이드 돌기는 상기 평탄면으로부터 10mm 높이로 돌출되는 것을 특징으로 하는 공력 개선 구조를 갖는 스포크 휠.
The method according to claim 1,
Wherein the guide protrusion is protruded by 10 mm from the flat surface.
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