KR101904905B1 - 스티어링 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 휠에 관한 것이다. 본 발명에서, 스티어링 휠(10)은, 조향축에 결합되는 허브(20)와, 상기 허브(20)를 중심으로 방사상으로 구비되는 다수 개의 스포크(30), 그리고 운전자가 직접 파지하는 부분으로, 상기 스포크(30)를 매개로 동심원상으로 배치되는 림(70)으로 구성된다. 상기 스포크(30)는 고유 진동수가 가변되도록 단면적의 두께가 가변 가능하게 구성된다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 상기 스포크의 진동특성이 가변되면서 스티어링 휠의 고유 진동수가 변화되므로, 차량의 고속 주행시 엔진 공회전 진동에 의한 스티어링 휠의 공진을 현저히 감소시킬 수 있어 운전자의 조향감이 향상되는 이점이 있다.

Description

스티어링 휠{Steering wheel}

본 발명은 스티어링 휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링 휠의 진동특성을 변경함으로써, 고속 주행에 따른 스티어링 휠의 공진 현상을 줄일 수 있도록 구성되는 스티어링 휠에 관한 것이다.

본 발명은 산업통상자원부 지정 공주대학교 자동차의장 및 편의부품 지역혁신센터의 지원에 의한 것이다.

일반적으로 자동차에 대한 소비자들의 요구사항은 점점 복잡해지고 다양화되고 있으며, 그 중에서도 특히 차량의 정숙성과 진동 흡수성에 대한 관심은 더욱 크게 나타나고 있는 실정이다.

차량의 정숙성의 경우에는 다양한 가속조건에서 테스트 과정을 거치게 되는데, 특히 아이들(idle) 상태에서의 정숙성은 주변 잡음이 최소화된 상태에서의 요구사항에 해당하므로 통상 매우 민감하고 복잡한 기술을 요하게 된다.

또한, 최근의 자동차 기술은 차량 개발 시 또는 출고 시, 즉, 신차 상태에서의 최적의 아이들 잡음, 떨림(진동) 및 소음 특성을 얻을 수 있도록 발전하고 있다.

한편, 아이들 상태에서 차체의 떨림으로 인한 진동현상이 가장 심각하게 발생하는 곳은 스티어링 휠이다. 도 1에는 일반적인 스티어링 휠의 구성이 사시도로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 A-A'선이 단면도로 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(1)은, 조향축(미도시)에 결합되는 허브(2)와, 상기 허브(2)로부터 각각 방사상으로 구비되는 스포크(3)와, 상기 스포크(3)의 일측을 동일체로 고정하는 림(4)으로 이루어진다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스포크(3)의 단면 현상은 림(4)이 이루는 평면과 평행한 평면구조를 갖는다.

그러나 상기와 같은 스포크(3)의 구조는 챠량의 고속 주행 시 상기 림(4)이 이루는 평면과 수직한 방향의 떨림이 쉽게 발생할 수 있고, 따라서 엔진 공회전에 의한 공진 현상이 발생하는 문제점이 있다.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-0783512호 특허문헌 2: 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0052269호

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스티어링 휠의 스포크(spoke) 설계 변경을 통해 스티어링 휠의 진동특성을 변경하여 고속 주행에 따른 공진 현상을 현저히 감소시킬 수 있는 스티어링 휠을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠에 따르면, 차량의 스티어링 휠에 있어서, 조향축에 결합되는 허브와; 상기 허브를 중심으로 방사상으로 구비되는 다수 개의 스포크; 그리고 상기 스포크를 매개로 동심원상으로 배치되는 림을 포함하여 구성되고; 상기 스포크는 고유 진동수가 가변되도록 단면적의 두께가 가변 가능하게 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 스포크는, 상기 허브와 상기 림을 연결하고, 내부에 결합공간이 형성되는 상부프레임과, 상기 상부프레임의 결합공간에 슬라이드 가능하게 결합되어, 상기 상부프레임과의 간격이 조절되는 하부프레임, 그리고 상기 상부프레임과 상기 하부프레임을 관통하여 체결되면서 상기 하부프레임을 간격이 조절된 상태로 고정시키는 고정핀으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부프레임은, 상기 상부프레임의 결합공간과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 결합공간에 승강가능하게 끼움결합되고, 상기 고정핀의 체결부위를 이루는 적어도 하나의 장공이 형성되어 상기 장공의 길이만큼 승강이 허용되는 승강리브; 및 상기 승강리브의 단부에 돌출형성되어 상기 상부프레임의 테두리에 걸리는 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부프레임은, 상기 상부프레임과 대칭상태를 이루는 찬넬 형태로 절곡형성되어 상기 결합공간에 승강가능하게 끼움결합되고, 상기 고정핀의 체결부위를 이루는 적어도 하나의 장공이 형성되어 상기 장공의 길이만큼 승강이 허용되는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠에 따르면, 스티어링 휠의 스포크는 단면적의 두께가 가변 가능하게 구성된다. 따라서, 상기 스포크의 진동특성이 가변되면서 스티어링 휠의 고유 진동수가 변화되므로, 차량의 고속 주행시 엔진 공회전 진동에 의한 스티어링 휠의 공진을 현저히 감소시킬 수 있어 운전자의 조향감이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 스티어링 휠의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠의 일부 구성을 나타내는 단면사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스티어링 휠의 일부 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스티어링 휠의 일부 구성을 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 휠의 구성이 사시도로 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(10)은, 조향축(미도시)에 결합되는 허브(20)와, 상기 허브(20)를 중심으로 방사상으로 구비되는 다수 개의 스포크(30), 그리고 운전자가 직접 파지하는 부분으로, 상기 스포크(30)를 매개로 동심원상으로 배치되는 림(70)으로 구성된다.

상기 스포크(30)는 상기 허브(20)와 림(70)을 연결하는 부분이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스포크(30)에는 상부프레임(40)이 구비된다. 상기 상부프레임(40)은 상기 허브(20)와 림(70)을 연결하는 역할을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부프레임(40)에는 결합공간(42)이 형성된다. 상기 결합공간(42)은 아래에서 설명될 하부프레임(50)을 향해 개구되게 형성된다. 상기 결합공간(42)은 아래에서 설명될 하부프레임(50)이 결합되는 부분이다.

상기 상부프레임(40)의 양측면에는 결합슬롯(44)이 관통되게 형성된다. 상기 결합슬롯(44)은 아래에서 설명될 고정핀(60)이 관통하여 설치되는 부분이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부프레임(40)의 결합공간(42)에는 하부프레임(50)이 결합된다. 상기 하부프레임(50)은 상기 결합공간(42)에 슬라이드 가능하게 결합되어, 상기 상부프레임(40)과의 간격이 조절된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부프레임(50)에는 상기 상부프레임(40)의 결합공간(42)과 대응되는 형상으로 형성되는 승강리브(52)가 구비된다. 상기 승강리브(52)는 상기 결합공간(42)에 승강가능하게 끼움결합되는 부분이다.

상기 승강리브(52)에는 장공(54)이 관통되게 형성된다. 상기 장공(54)은 아래에서 설명될 고정핀(60)의 체결부위를 이루는 것으로, 적어도 하나 이상 형성된다. 상기 장공(54)은 상기 승강리브(52)의 승강이 허용되는 만큼의 길이를 가지도록 형성된다.

상기 승강리브(52)의 단부에는 플랜지(56)가 돌출되게 형성된다. 상기 플랜지(56)는 상기 상부프레임(40)의 테두리에 걸어지는 부분이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부프레임(40)과 상기 하부프레임(50)은 고정핀(60)에 의해 체결된다. 상기 고정핀(60)은 상기 상부프레임(40)의 결합슬롯(44)과 상기 하부프레임(50)의 장공(54)을 동시에 관통하여 체결되면서 상기 하부프레임(50)을 간격이 조절된 상태로 고정시키는 역할을 한다.

본 실시예에서, 상기 하부프레임(50)은 상기 상부프레임(40)의 결합공간(42)에 끼움결합되는 승강리브(52)와 상기 승강리브(52)의 단부에 돌출형성되는 플랜지(56)로 구성되지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부프레임(50')은 상기 상부프레임(40)과 대칭상태를 이루는 찬넬 형태로 절곡되어 형성될 수 있다. 상기 하부프레임(50')은 상기 상부프레임(40)의 결합공간(42)에 승강가능하게 끼움결합된다.

상기 하부프레임(50')에는 장공(54')이 관통되게 형성된다. 상기 장공(54')은 상기 고정핀(60)의 체결부위를 이루는 것으로, 적어도 하나 이상 형성된다. 상기 장공(54')은 상기 하부프레임(50')의 승강이 허용되는 만큼의 길이를 가지도록 형성된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 고정핀(60')은 상기 하부프레임(50)을 관통하여 회전 가능하게 설치될 수 있다. 상기 고정핀(60')은 상기 하부프레임(50)이 상기 상부프레임(40)에 결합되는 방향으로 체결 가능하도록 설치된다. 상기 고정핀(60')은 상기 상부프레임(40)의 결합공간(42)과 연통되게 형성되는 체결홈(44)에 체결된다. 이때, 상기 고정핀(60')은 상기 하부프레임(50) 내에 키(미도시)에 의해 공회전 가능하게 설치되므로, 상기 고정핀(60')의 위치가 변하지 않은 상태에서 상기 고정핀(60')의 회전만으로 상기 하부프레임(50)의 승강이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 상기 스포크(30)는 고유 진동수가 가변되도록 단면적의 두께가 가변 가능하게 구성된다. 즉, 상기 스티어링 휠(10)의 질량을 변화시키지 않은 상태에서 상기 스포크(30)의 단면적의 두께가 가변되도록 하여 강성을 향상시킬 수 있다.

이러한 상기 스포크(30)의 형상은, 스티어링 휠의 벤딩 모멘트(Bending Moment)에 대한 관성모멘트(Moment of Inertia: MOI)가 크므로 기본 진동수(Fundamental Frequency)를 증가시킨다. 즉, 상기 스포크(30)의 진동특성을 변하도록 함으로써, 상기 스티어링 휠(10)의 고유 진동수를 변화시키게 된다.

따라서, 차량의 고속 주행시 엔진 공회전 진동에 의한 스티어링 휠(10)의 공진을 현저히 감소시킬 수 있으므로, 운전자의 조향감이 향상되는 것이다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 스티어링 휠 20: 허브
30: 스포크 40: 상부프레임
42: 결합공간 44: 결합슬롯
50: 하부프레임 52: 승강리브
54: 장공 56: 플랜지
60: 고정핀

Claims (4)

1. 차량의 스티어링 휠에 있어서,
   상기 스티어링 휠의 스포크는 단면적의 두께가 가변 가능하게 구성된 조향축에 결합되는 허브와;
   상기 허브를 중심으로 방사상으로 구비되는 다수 개의 스포크; 그리고
   상기 스포크를 매개로 동심원상으로 배치되는 림을 포함하여 구성되고;
   상기 스포크는 고유 진동수가 가변되도록 단면적의 두께가 가변 가능하게 구성되며,
   상기 스포크는,
   상기 허브와 상기 림을 연결하고, 내부에 결합공간이 형성되는 상부프레임과,
   상기 상부프레임의 결합공간에 슬라이드 가능하게 결합되어, 상기 상부프레임과의 간격이 조절되는 하부프레임, 그리고
   상기 상부프레임과 상기 하부프레임을 관통하여 체결되면서 상기 하부프레임을 간격이 조절된 상태로 고정시키는 고정핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 하부프레임은,
   상기 상부프레임의 결합공간과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 결합공간에 승강가능하게 끼움결합되고, 상기 고정핀의 체결부위를 이루는 적어도 하나의 장공이 형성되어 상기 장공의 길이만큼 승강이 허용되는 승강리브; 및
   상기 승강리브의 단부에 돌출형성되어 상기 상부프레임의 테두리에 걸리는 플랜지를 포함하며,
   상기 하부프레임은,
   상기 상부프레임과 대칭상태를 이루는 찬넬 형태로 절곡형성되어 상기 결합공간에 승강가능하게 끼움결합되고, 상기 고정핀의 체결부위를 이루는 적어도 하나의 장공이 형성되어 상기 장공의 길이만큼 승강이 허용되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠.
   
4. 삭제

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