KR101651986B1 - 에어밸브장착부를 포함하는 차량용 로드휠 - Google Patents

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이웅재
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Abstract

본 발명에 따른 에어밸브장착부를 포함하는 차량용 로드휠은, 제1연결부와, 에어밸브가 관통되는 관통홀이 형성된 에어밸브장착부가 형성된 디스크 및 상기 제1연결부와 연결되어, 상기 제1연결부와의 사이에 기 설정된 주파수 범위의 공명음을 완화시키도록 형성된 공명공간을 형성하는 제2연결부가 형성되고, 상기 디스크에 접합되는 림을 포함하며, 상기 관통홀은, 상기 림의 반대 방향으로 형성된 제1관통영역, 상기 림 방향으로 형성된 제2관통영역 및 상기 제1관통영역과 상기 제2관통영역 사이에 형성되고, 상기 제1관통영역과 상기 제2관통영역보다 단면적이 작게 형성되어 상기 에어밸브를 고정하는 제3관통영역을 포함하고, 상기 디스크는, 상기 디스크 및 상기 림의 접합계면을 통해 상기 공명공간으로부터 상기 관통홀 측으로 누설되는 공기가 상기 림 측으로 유동되도록 유도하며, 상기 림 방향으로 돌출 형성되어 상기 제2관통영역이 상기 접합계면보다 내측에 형성되도록 하는 유도가이드를 더 포함하고, 상기 접합계면의 바깥쪽에는 용접부가 형성되어, 상기 접합계면을 통해 상기 공명공간으로부터 상기 관통홀 측으로 공기가 누설될 경우, 누설되는 공기를 상기 림 측으로 유동되도록 한다.

Description

에어밸브장착부를 포함하는 차량용 로드휠{Road Wheel for Vehicle Having Airvalve Mounting Part}
본 발명은 차량용 로드휠에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어밸브장착부가 형성되도록 디스크와 림이 접합된 차량용 로드휠에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 경우, 다양한 원인에 의해 소음이 발생되어 실내 측으로 유입된다. 이중 가장 큰 요소는 노면에 의해 발생되는 노면 소음으로서, 이는 노면 소음, 부밍음, 럼블음 등으로 나뉘어진다.
그리고 상기 노면 소음은, 지면, 타이어, 로드휠, 서스펜션 등을 통해 발생되는 경우가 많다. 또한 이와 같은 노면 소음은 운전자에게 심한 불쾌감을 유발하기 때문에, 이를 저감시키기 위한 방법이 지속적으로 연구되고 있다.
이에 따라 서스펜션의 강도를 향상시키는 기술, 차량의 진동을 저감하는 댐퍼를 적용하는 기술, 흡음재를 사용하는 기술 등 다양한 기술이 개발되었으나, 이는 해당 장치의 제조 단가 대비 소음의 저감 효과가 크지 않으며, 차량의 단가를 크게 증가시키는 원인이 되는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허 제10-2012-0131583호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 제조단가를 과도히 증가시키지 않으면서도, 노면 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 차량용 로드휠을 제공하기 위함이다.
또한 디스크와 림의 접합계면을 통해 공기가 누설되지 않도록 하는 차량용 로드휠을 제공하기 위함이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어밸브장착부를 포함하는 차량용 로드휠은, 제1연결부와, 에어밸브가 관통되는 관통홀이 형성된 에어밸브장착부가 형성된 디스크 및 상기 제1연결부와 연결되어, 상기 제1연결부와의 사이에 기 설정된 주파수 범위의 공명음을 완화시키도록 형성된 공명공간을 형성하는 제2연결부가 형성되고, 상기 디스크에 접합되는 림을 포함하며, 상기 관통홀은, 상기 림의 반대 방향으로 형성된 제1관통영역, 상기 림 방향으로 형성된 제2관통영역 및 상기 제1관통영역과 상기 제2관통영역 사이에 형성되고, 상기 제1관통영역과 상기 제2관통영역보다 단면적이 작게 형성되어 상기 에어밸브를 고정하는 제3관통영역을 포함하고, 상기 디스크는, 상기 디스크 및 상기 림의 접합계면을 통해 상기 공명공간으로부터 상기 관통홀 측으로 누설되는 공기가 상기 림 측으로 유동되도록 유도하며, 상기 림 방향으로 돌출 형성되어 상기 제2관통영역이 상기 접합계면보다 내측에 형성되도록 하는 유도가이드를 더 포함하고, 상기 접합계면의 바깥쪽에는 용접부가 형성되어, 상기 접합계면을 통해 상기 공명공간으로부터 상기 관통홀 측으로 공기가 누설될 경우, 누설되는 공기를 상기 림 측으로 유동되도록 한다.
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상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 에어밸브장착부를 포함하는 차량용 로드휠은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 디스크와 림 사이에 형성되는 공명공간에 의해 노면 소음을 효율적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
둘째, 디스크와 림이 2피스 형태로 상호 접합되므로, 공명공간을 형성하기 위한 별도의 공정이 추가되지 않는 장점이 있다.
셋째, 공명공간의 체적 또는 통과홀의 면적 등을 변화시켜 원하는 범위의 주파수를 가지는 노면 소음을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
넷째, 공명공간으로부터 에어밸브를 장착시키기 위한 관통홀로 누설되는 공기가 외부로 누설되지 않도록 하여 소음 저감 효과를 보다 증대시키고, 타이어의 공기압을 일정하게 유지시킬 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 공명공간이 형성됨에 따라 로드휠을 경량화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크와 림이 분리된 상태의 모습을 나타낸 단면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크와 림이 접합된 상태의 모습을 나타낸 단면도;
도 3는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 공명공간의 모습을 나타낸 단면도;
도 4는 디스크와 림의 접합계면을 통해 공기가 누설되는 모습을 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크와 림의 접합계면을 나타낸 단면도; 및
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크와 림의 접합계면을 나타낸 단면도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크(10)와 림(20)이 분리된 상태의 모습을 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크(10)와 림(20)이 접합된 상태의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠은, 서로 분리된 2피스 형태의 디스크(10)와 림(20)이 접합되는 구조를 가진다.
구체적으로 상기 디스크(10)는 둘레를 따라 형성된 제1연결부(12)를 포함하며, 상기 림(20)은 상기 제1연결부(12)와 연결되는 제2연결부(22)를 포함한다. 그리고 상기 제1연결부(12)와 상기 제2연결부(22) 사이에는, 후술할 공명공간(30) 및 에어밸브장착부가 형성된다.
특히 본 실시예의 경우, 상기 제1연결부(12) 및 상기 제2연결부(22)는 둘레의 일부 영역이 함몰되도록 형성되어, 서로 연결됨에 따라 공명공간(30)을 형성한다. 그리고 함몰되지 않은 나머지 영역의 경우, 상기 공명공간(30)을 구획하는 격벽을 형성하거나, 또는 상기 에어밸브장착부를 형성하게 된다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
한편 이와 같은 차량용 로드휠을 제조하는 과정은, 다음과 같다.
먼저, 제1연결부(12)가 형성된 디스크(10)를 성형하는 (a)단계와, 제2연결부(22)가 형성된 림(20)을 성형하는 (b)단계가 수행된다. 이때 상기 디스크(10) 및 상기 림(20)은 알루미늄, 마그네슘 등의 금속 재질 또는 탄소섬유 등으로 형성될 수 있다.
상기 (a)단계의 경우, 보다 구체적으로 금속을 용해시키고, 이를 저압주조한 뒤 게이트를 절단하고, 열처리 후 가공을 수행하는 과정이 순차적으로 수행될 수 있다.
여기서 저압주조의 경우 측면에서 용탕을 주입하는 사이드 게이트 타입의 주조 방식으로서, 평면에서 봤을 때 디스크(10)의 양측에 위치된 게이트를 통해 용탕을 주입하는 사이드 게이트 타입의 주조 방식으로 제조하게 된다.
그리고 상기 가공 과정으로는 이후 림(20)과의 마찰교반용접을 위한 형상 가공이 이루어질 수 있으며, 상기 제1연결부(12) 및 그 주변의 형상을 가공하게 된다.
상기 (b) 단계의 경우, 보다 구체적으로 금속을 용해시키고, 이를 저압주조한 뒤 게이트를 절단하고, PRE가공 및 플로우 포밍을 수행한 뒤, 열처리하고 가공을 수행하는 과정이 순차적으로 수행될 수 있다.
이때 (b)단계의 저압주조의 경우 역시 (a)단계와 마찬가지로 림(20)의 양측에 위치된 게이트를 통해 용탕을 주입하게 된다. 그리고 가공 과정 역시 (a)단계와 마찬가지로 마찰교반용접을 위한 제2연결부(22)의 가공이 이루어진다.
또한 플로우 포밍 과정의 경우, 포밍장치를 이용하여 상기 림(20)의 제2연결부(22)로부터 연장된 연장부(21)를 플로우 포밍 공정으로 성형하게 된다.
상기와 같은 (a)단계 및 (b)단계 이후에는, 상기 디스크(10) 및 상기 림(20)을 접합하여 상기 제1연결부(12) 및 상기 제2연결부(22) 사이에, 외부를 연통시키는 통과홀이 형성된 공명공간(30) 및 에어밸브장착부가 형성되도록 하는 (c)단계가 수행된다.
본 단계의 경우, 상기 제1연결부(12) 및 상기 제2연결부(22)를 상호 접합하여 내측에 공명공간(30)과 에어밸브 장착부가 형성되도록 하며, 이는 마찰교반용접에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 상기 디스크(10) 및 상기 림(20) 사이에는 본딩이 더 수행될 수도 있다. 이와 같은 경우 밀폐성을 보다 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 (c)단계 이후에는, 상기 에어밸브장착부에 에어밸브를 장착하는 (d)단계가 더 포함될 수 있다. 상기 에어밸브장착부에는 에어밸브가 관통되는 관통홀이 형성될 수 있으며, 상기 (d)단계는 상기 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀에 에어밸브를 장착시키는 과정이 이루어진다.
이하에서는, 본 발명에 따른 차량용 로드휠에 형성된 공명공간에 대해서 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 3는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d)의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠은 디스크(10)와 림(20)의 둘레를 따라 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d)이 형성된다. 특히 본 실시예의 경우, 상기 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d)은 복수 개, 보다 구체적으로 4개의 공간으로 구획되며, 상기 복수 개의 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d) 사이에는 전술한 제1연결부 및 상기 제2연결부가 서로 접촉되어 접합된 형태의 격벽(34)이 형성된다. 상기 격벽(34)은 전술한 바와 같이, 마찰교반용접으로 접합될 수 있으며, 본딩이 더 수행될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위해, 복수의 공명공간은 각각 제1공명공간(30a), 제2공명공간(30b), 제3공명공간(30c), 제4공명공간(30d)이라 칭하도록 한다.
본 실시예에서 상기 제1공명공간(30a), 상기 제2공명공간(30b), 상기 제3공명공간(30c), 상기 제4공명공간(30d)은, 로드휠(10)과 디스크(20)의 전체 둘레 중 에어밸브장착부(32)의 점유 길이를 제외한 나머지 영역을 4분할하여 이루어진다.
그리고 각 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d) 내에는, 외부를 연통시키는 통과홀(36a, 36b, 36c, 36d)이 각각 형성되며, 이에 따라 각 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d)은 헬름홀쯔 공명기(Helmholtz Resonator)의 구조를 가지게 된다.
따라서 본 발명의 차량용 로드휠은, 차량 주행 시 노면으로부터의 소음이 통과홀(36a, 36b, 36c, 36d)을 통해 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d) 내측으로 유입되고, 상기 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d) 내에서는 특정 주파수에 대한 위상변이가 발생하게 되어, 소음은 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d) 내에서 소멸된다.
한편 본 실시예의 경우 상기 제1공명공간(30a), 상기 제2공명공간(30b), 상기 제3공명공간(30c), 상기 제4공명공간(30d) 각각의 길이(da, db, dc, dd)는 모두 동일하게 형성되는 것으로 하여, 동일 범위 주파수의 노면 소음을 저감시킬 수 있도록 하였다.
다만, 본 실시예와 달리 상기 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d)의 체적을 변화시킴에 따라 기 설정된 주파수 범위가 변화되도록 할 수도 있으며, 또는 상기 통과홀(36a, 36b, 36c, 36d)의 면적을 변화시켜 기 설정된 주파수 범위가 변화되도록 할 수도 있다.
또한 상기 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d)은, 통과홀(36a, 36b, 36c, 36d)의 상대 위치에 따라 기 설정된 주파수 범위가 변화될 수도 있다.
한편 상기 에어밸브장착부(32)에는, 도 4와 같이 에어밸브가 관통되는 관통홀(40)이 형성된다. 그리고 본 발명의 경우, 디스크의 제1연결부(12)와 림의 제2연결부(22)가 서로 접합됨으로 인해 접합계면(I)이 형성된다. 따라서 이와 같은 경우 상기 접합계면(I)을 통해 전술한 공명공간(30a, 30b, 30c, 30d)으로부터 상기 관통홀(40) 내측으로 공기가 누설될 가능성이 있다. 이는 상기 접합계면(I)의 바깥쪽에 각각 용접부(w)가 형성되기 때문이며, 용접부(w) 측으로 이탈되지 못하는 공기가 관통홀(40)을 통해 누설되는 것이다.
상기와 같이 누설된 공기는 로드휠의 외측으로 배출되며, 이와 같은 경우 로드휠에 장착된 타이어의 공기가 지속적으로 누설되어 차량 운행 시 안정성이 크게 떨어지게 된다.
따라서 본 발명의 경우 접합계면(I)의 위치를 조절하여, 이와 같은 공기 누설 현상을 방지할 수 있도록 하였다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크와 림의 접합계면(I)을 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경우 관통홀(40)은 제1관통영역(40a)과, 제2관통영역(40b)과, 제3관통영역(40c)을 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해 본 도면에서 제1관통영역(40a)이 위치된 방향을 상부로, 제2관통영역(40b)이 위치된 방향을 하부라 칭하도록 한다.
상기 제3관통영역(40c)은 에어밸브를 안정적으로 고정시키기 위해 기 제1관통영역(40a), 제2관통영역(40b)보다 단면적이 작게 형성된 부분으로서, 상기 제1관통영역(40a) 및 제2관통영역(40b)의 사이에 형성된다.
이때 제1연결부(12)와 제2연결부(22)의 접합계면(I)이 제3관통영역(40c)보다 상부에 위치될 경우, 전술한 공명공간으로부터 유입된 공기가 상부로 유동하게 되어 로드휠의 외측으로 배출된다. 따라서 본 실시예에서는 이를 방지하기 위해, 접합계면(I)의 내측 끝단이 제3관통영역(40c)보다 하부에 위치되도록 하였다.
즉 본 실시예의 경우, 제1관통영역(40a) 및 제3관통영역(40c)은 디스크의 제1연결부(12) 측에 형성되며, 제2관통영역(40b)은 림의 제2연결부(22) 측에 형성된다. 결과적으로 접합계면(I)을 통해 관통홀(40) 측으로 유입된 공기는, 제3관통영역(40c)의 하부로 배출되어 로드휠에 장착된 타이어 측으로 재유입될 수 있다.
따라서 본 발명은 소음 저감 효과를 보다 증대시키고, 타이어의 공기압을 일정하게 유지시킬 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 로드휠에 있어서, 디스크와 림의 접합계면(I)을 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 전체적으로 동일하게 형성된다. 다만, 본 실시예의 경우 상기 관통홀(40)이 형성된 에어밸브장착부가 디스크 측에 형성되며, 또한 상기 디스크가 유도가이드(14)를 포함한다는 점이 다르다.
즉 본 실시예의 경우 림의 반대 방향으로 형성된 제1관통영역(40a), 상기 림 방향으로 형성된 제2관통영역(40b) 및 상기 제1관통영역(40a)과 제2관통영역(40b) 사이의 제3관통영역(40c)이 모두 디스크 측에 형성된다.
그리고 상기 유도가이드(14)는 상기 디스크 및 상기 림의 접합계면(I)을 통해 상기 공명공간으로부터 상기 관통홀(40) 측으로 누설되는 공기가 상기 림 측으로 유동되도록 유도하는 구성요소이다.
특히 본 실시예의 경우 상기 유도가이드(14)는 상기 림 방향으로 돌출 형성되어, 접합계면(I) 내측 끝단의 방향이 림 측을 향하게 하며, 상기 제2관통영역(40b)이 상기 접합계면(I)보다 내측에 형성되도록 하여 공기의 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 디스크 12: 제1연결부
20: 림 21: 연장부
22: 제2연결부 30a~30d: 공명공간
32: 에어밸브장착부 34: 격벽
36a~36d: 통과홀 40: 관통홀
I: 접합계면

Claims (4)

  1. 제1연결부와, 에어밸브가 관통되는 관통홀이 형성된 에어밸브장착부가 형성된 디스크; 및
    상기 제1연결부와 연결되어, 상기 제1연결부와의 사이에 기 설정된 주파수 범위의 공명음을 완화시키도록 형성된 공명공간을 형성하는 제2연결부가 형성되고, 상기 디스크에 접합되는 림;
    을 포함하며,
    상기 관통홀은,
    상기 림의 반대 방향으로 형성된 제1관통영역;
    상기 림 방향으로 형성된 제2관통영역; 및
    상기 제1관통영역과 상기 제2관통영역 사이에 형성되고, 상기 제1관통영역과 상기 제2관통영역보다 단면적이 작게 형성되어 상기 에어밸브를 고정하는 제3관통영역;
    을 포함하고,
    상기 디스크는,
    상기 디스크 및 상기 림의 접합계면을 통해 상기 공명공간으로부터 상기 관통홀 측으로 누설되는 공기가 상기 림 측으로 유동되도록 유도하며, 상기 림 방향으로 돌출 형성되어 상기 제2관통영역이 상기 접합계면보다 내측에 형성되도록 하는 유도가이드를 더 포함하고,
    상기 접합계면의 바깥쪽에는 용접부가 형성되어, 상기 접합계면을 통해 상기 공명공간으로부터 상기 관통홀 측으로 공기가 누설될 경우, 누설되는 공기를 상기 림 측으로 유동되도록 하는 차량용 로드휠.
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