KR20170116321A

KR20170116321A - 차량용 알루미늄 휠

Info

Publication number: KR20170116321A
Application number: KR1020160043889A
Authority: KR
Inventors: 김현수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-10-19
Also published as: KR101822271B1

Abstract

본 발명은 차량용 알루미늄 휠에 관한 것으로, 별물로 제작된 공명관(20)이 휠을 구성하는 림(10)에 결합되는 구조에서 공명관(20)의 일측플랜지(21)는 림(10)의 벽부(14)에 형성된 걸림돌기(15)에 끼워져서 설치되고 타측플랜지(22)는 너트부재(30)와의 체결에 의해 공명관(20)이 장착되도록 된 것이다.

Description

차량용 알루미늄 휠{ALUMINIUM WHEEL FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 알루미늄 휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이어에서 발생하는 공명음에 의한 소음을 줄일 수 있도록 공명관이 장착된 차량용 알루미늄 휠에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량이 주행을 하게 되면 노면에 의한 타이어의 가진으로 의해 타이어의 사이드 월(side wall)이 진동을 하게 되고, 상기 사이드 월의 진동에 의해 타이어의 내부공간에서는 공진이 발생하게 되며, 상기 공진에 의해 특정 주파수 대역에서 공명음이 발생하게 된다.

상기 공명음은 차량의 샤시계를 통해 차체로 전달되고, 최종적으로 실내 승객에게 전달됨으로써 차량의 상품성을 감소시키는 요인이 된다.

공명음을 줄이기 위한 일예로 휠의 특정부위에 공명관을 일체로 성형한 기술이 있지만, 휠에 공명관을 일체로 성형하는 작업이 쉽지 않고 특히 성형후에 신뢰성이 떨어짐에 따라 공명관으로서 기능이 감소하는 단점이 있다.

다른 예로 별물로 제작된 공명관을 휠의 림에 장착하는 기술이 있는데, 이러한 기술의 일예로 림의 폭방향을 따라 림의 중간부위에 중앙돌기를 형성하고, 림의 벽부에 측면돌기를 형성해서, 별물로 제작된 공명관의 좌측단과 우측단을 각각 중앙돌기와 측면돌기에 끼움 결합함에 따라 휠의 림에 공명관을 장착한 구조가 있다.

그런데, 상기와 같이 공명관의 좌우측단을 단순히 돌기에 끼워서 결합하는 구조는 결합력이 약한 관계로 주행중 타이어의 반복된 진동에 의해 공명관이 탈거되는 문제가 발생하거나 또는 공명관이 부분적으로 이탈되어서 이음에 의한 소음을 발생할 우려가 있다.

특히, 알루미늄 휠은 알루미늄의 기계적인 성질(항복강도, 인장강도, 신율)의 향상 및 경량화를 위해 주조공법 후에 플로우 포밍(flow forming)공법을 사용해서 제작하게 된다.

즉, 알루미늄 주조공법을 사용해서 대략적인 휠의 형상을 갖도록 제작한 다음, 기계적 성질의 향상 및 경량화를 위해 롤러를 이용해 림을 가압하면서 완제품의 휠을 제작하는 플로우 포밍공법을 사용하는 것이다.

그런데, 전술한 바와 같이 별물로 제작된 공명관을 림에 결합하는 구조에서 림의 중간부위에 중앙돌기가 형성된 경우는, 주조공법으로 림의 중앙에 중앙돌기가 형성된 휠을 제작한 다음 상기 중앙돌기를 별도로 후가공하는 기술로서, 중앙돌기의 파손우려로 인해 주조공법 후에 플로우 포밍공법을 사용하지 못하는 단점이 있으며, 플로우 포밍공법을 사용하지 못함에 따라 주조공법으로만 제작된 완제품의 휠은 플로우 포밍공법을 사용한 휠에 비해 기계적 성질이 떨어지고 특히 무게가 무거워서 경량화를 이룩할 수 없는 단점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

일본공개특허공보 특개2008-279873호

본 발명은, 별물로 제작된 공명관이 림에 결합된 구조에서 공명관을 보다 견고하게 고정시킬 수 있도록 함으로써 림으로부터 공명관이 이탈을 방지할 수 있도록 하고, 특히 휠을 제작할 때에 플로우 포밍공법의 사용이 가능함에 따라 기계적 성질이 우수하고 경량화를 도모할 수 있는 차량용 알루미늄 휠을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 별물로 제작된 공명관이 림에 설치된 차량용 알루미늄 휠에 있어서, 상기 림의 일측 벽부에는 림의 원주방향을 따라 연장되면서 림의 중앙을 향해 돌출된 걸림돌기가 형성되고; 상기 공명관은 림의 원주방향을 따라 일측의 테두리 및 타측의 테두리에 일측플랜지와 타측플랜지가 형성되며; 상기 공명관의 일측플랜지는 걸림돌기에 걸려지도록 끼워지고 타측플랜지에는 너트부재가 체결되며; 상기 너트부재가 타측플랜지를 림의 중심을 향해 가압하면서 체결됨에 따라 공명관은 림에 면착되도록 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 타측플랜지의 윗면에는 너트부재와의 체결을 위해 나사산이 형성되고; 상기 나사산은 타측플랜지의 외측 끝에서 공명관이 형성된 내측 끝을 향해 연속적으로 이어지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 타측플랜지에 형성된 나사산의 유효직경은 타측플랜지의 외측 끝에 위치한 나사산이 가장 작고(d1) 내측 끝에 위치한 나사산이 가장 크며(d2) 외측 끝에서 내측 끝을 향해 갈수록 점차 증가하도록 형성되고; 상기 너트부재의 유효직경(d3)은 일단에서 타단까지 동일하게 형성되되 나사산의 유효직경 범위내의 크기(d1<d3<d2)로 형성되고; 상기 너트부재가 타측플랜지에 형성된 나사산에 체결될 때에 너트부재가 타측플랜지의 외측 끝에서 내측 끝을 향해 이동할수록 타측플랜지를 가압하는 힘이 증가하는 것을 특징으로 한다.

상기 너트부재는 반원의 띠모양으로 형성된 제1너트부 및 제2너트부로 구성되고; 상기 제1너트부와 제2너트부는 서로 분리된 상태로 림의 중간부를 감싸도록 배치된 다음 원형을 이루도록 결합되며; 상기 제1너트부와 제2너트부가 결합된 상태에서는 림으로부터 너트부재가 빠지지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 제1너트부의 양단과 제2너트부의 양단에는 각각 요철모양의 결합부가 형성되고; 상기 요철모양의 결합부는 서로 암수로 끼워진 상태에서 분리되지 않도록 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 제1너트부의 결합부와 제2너트부의 결합부는 서로 암수로 끼워진 상태에서 분리되지 않도록 별도의 결합핀에 의해 결합되거나 또는 열융착으로 결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 별물로 제작된 공명관이 휠을 구성하는 림에 결합되는 구조에서 공명관의 일측플랜지는 림의 벽부에 형성된 걸림돌기에 끼워져서 설치되고 타측플랜지는 너트부재와의 체결에 의해 공명관이 장착되는 구조로, 이를 통해 공명관의 견고한 설치가 가능하게 되고, 더 나아가 주행중 타이어의 반복된 진동에 의해서도 공명관이 림으로부터 탈거되거나 또는 공명관이 부분적으로 이탈되는 현상을 예방할 수 있으며, 이 결과 이음에 의한 소음의 발생을 없앨 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 별물로 제작된 공명관이 림의 중간부에 장착되는 구조에서 림의 중간부에 공명관의 고정을 위한 별도의 돌기구조가 없는 구성으로, 이를 통해 알루미늄 휠을 제작할 때에 플로우 포밍공법을 사용할 수 있게 됨에 따라 제작 완료된 알루미늄 휠은 기계적 성질이 우수하고 특히 경량화가 가능한 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따라 너트부재를 이용해서 공명관의 장착된 림의 사시도,
도 2는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 3은 도 2에서 공명관의 일측플랜지가 결합된 부위의 확대도,
도 4는 도 2에서 공명관의 타측플랜지와 너트부재의 체결부위를 확대한 도면,
도 5는 본 발명에 따라 공명관의 타측플랜지에 형성된 나사산 및 너트부재를 설명하기 위한 도면,
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 너트부재를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 제1,2너트부의 결합부를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 알루미늄 휠에 대해 살펴보기로 한다.

차량용 알루미늄 휠은 중앙부의 허브, 외곽 테두리를 이루는 림, 상기 허브와 림을 연결하는 다수개의 스포크를 포함한다.

도 1 내지 도 8에는 본 발명에 따라 공명관이 장착되는 휠의 림이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 휠을 구성하는 림(10)은 공명관(20)이 장착되는 중간부(11), 림(10)의 외곽 테두리를 형성하는 일측테두리(12) 및 타측테두리(13)를 포함한 구성으로, 상기 일측테두리(12)와 타측테두리(13)는 동일 직경으로 형성되면서 중간부(11)보다 직경이 크게 형성된 구조이다.

상기 림(10)에서 중간부(11)의 일측 벽부(14)에는 림(10)의 원주방향을 따라 연장되면서 림(10)의 중앙(중간부의 중앙)을 향해 돌출된 걸림돌기(15)가 형성된다.

상기 공명관(20)은 림(10)의 원주방향을 따라 일측의 테두리 및 타측의 테두리에 일측플랜지(21)와 타측플랜지(22)가 형성되는데, 상기 일측플랜지(21)는 걸림돌기(15)에 걸려지도록 끼워지고 타측플랜지(22)에는 너트부재(30)가 체결된다.

상기 너트부재(30)가 타측플랜지(22)에 체결되면 타측플랜지(22)는 너트부재(30)에 의해 림(10)의 중심을 향해 가압되며, 이로 인해 공명관(20)의 바닥면은 림(10)의 중간부(11)에 면착되도록 설치된다.

상기 너트부재(30)의 체결을 위해 타측플랜지(22)의 윗면에는 나사산(23)이 형성되고, 상기 나사산(23)은 타측플랜지(22)의 외측 끝(M1)에서 공명관(20)이 형성된 내측 끝(M2)을 향해 연속적으로 이어지게 형성된 구조를 갖는다.

상기 타측플랜지(22)에 형성된 나사산(23)의 유효직경은 타측플랜지(22)의 외측 끝(M1)에 위치한 나사산이 가장 작고(d1) 내측 끝(M2)에 위치한 나사산이 가장 크며(d2) 외측 끝에서 내측 끝을 향해 갈수록 점차 증가하도록 형성된다.

상기 너트부재(30)의 유효직경(d3)은 일단(M3)에서 타단(M4)까지 동일하게 형성되되 나사산(23)의 유효직경 범위내의 크기(d1<d3<d2)로 형성된다.

즉, 너트부재(30)의 유효직경(d3)은 타측플랜지(22)의 외측 끝(M1)에 위치한 나사산의 유효직경(d1)보다는 크고 타측플랜지(22)의 내측 끝(M2)에 위치한 나사산의 유효직경(d2)보다는 작은 크기로 형성된다.

이에 따라, 상기 너트부재(30)가 타측플랜지(22)에 형성된 나사산(23)에 체결될 때에 너트부재(30)가 타측플랜지(22)의 외측 끝(M1)에서 내측 끝(M2)을 향해 이동할수록 타측플랜지(22)를 가압하는 힘이 증가되는 바, 이로 인해 너트부재(30)의 체결이 완료되면 공명관(20)의 바닥면은 림(10)의 중간부(11)에 면착되도록 설치된 구조가 된다.

공명관(20)의 바닥면이 림(10)의 중간부(11)에 면착되도록 설치되면, 공명관(20)과 림(10)의 중간부(11)사이에 틈새가 발생하지 않음에 따라 보다 견고하게 설치되고, 이로 인해 주행중 타이어의 진동에 의해서도 공명관(20)은 이음에 의한 소음이 발생되지 않게 된다.

상기 너트부재(30)는 반원의 띠모양으로 형성된 제1너트부(31) 및 제2너트부(32)로 구성된다.

상기 제1너트부(31)와 제2너트부(32)는 서로 분리된 상태로 림(10)의 중간부(11)를 감싸도록 배치된 다음 원형을 이루도록 결합되며, 상기 제1너트부(31)와 제2너트부(32)가 결합된 상태에서는 림(10)으로부터 너트부재(30)가 빠지지 않게 된다.

즉, 제1너트부(31)와 제2너트부(32)가 결합된 상태에서 너트부재(30)의 직경은 림(10)의 중간부(11)보다는 약간 크고 림(10)의 일측플랜지(12) 및 타측플랜지(13)의 직경보다는 작기 때문에, 제1너트부(31)와 제2너트부(32)를 미리 결합시킨 상태에서는 너트부재(30)가 일측플랜지(12) 또는 타측플랜지(13)를 통과하지 못함에 따라 림(10)의 중간부(11)로 위치시킬 수 없게 되는 바, 이에 따라 제1너트부(31)와 제2너트부(32)를 서로 분리시킨 상태에서 림(10)의 중간부(11)를 감싸도록 배치시키고 이후에 너트부재(30)가 원형이 되도록 제1너트부(31)와 제2너트부(32)를 결합시키게 되는 것이다.

상기 제1너트부(31)의 양단과 제2너트부(32)의 양단에는 각각 요철모양의 결합부(31a,32a)가 형성되고, 상기 요철모양의 결합부(31a,32a)는 서로 암수로 끼워진 상태에서 상호 분리되지 않도록 결합되는 바, 일예로 별도의 결합핀(40)에 의해 결합되거나 또는 결합핀과 같은 별도의 결합부재를 사용하지 않고 열융착으로 결합할 수 있으며, 열융착의 결합을 위해서는 너트부재(30)가 강도가 우수한 플라스틱으로 형성된 것이 바람직할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 별물로 제작된 공명관(20)이 휠을 구성하는 림(10)에 결합되는 구조에서, 공명관(20)의 일측플랜지(21)는 림(10)의 벽부(14)에 형성된 걸림돌기(15)에 끼워져서 설치되고 타측플랜지(22)에는 너트부재(30)가 체결되는 구조로, 상기 너트부재(30)의 체결에 의해 보다 견고한 결합력으로 림(10)에 장착되는 장점이 있다.

즉, 본 명세서에서 선행기술문헌으로 제시한 일본공개특허공보 특개2008-279873호의 기술은 공명관의 양측의 플랜지가 모두 림에 형성된 돌기(중앙돌기 및 측면돌기)에 끼워져서 설치되는 구조로, 이와 같은 구조는 결합력이 약해서 주행중 타이어의 반복된 진동에 의해 공명관이 탈거되거나 또는 공명관이 부분적으로 이탈됨에 따라 이음에 의한 소음을 발생하는 단점이 있다.

하지만, 본 발명은 공명관(20)의 타측플랜지(22)가 너트부재(30)에 의해 견고하게 장착됨에 따라 종래의 일본 선행문헌의 기술보다 공명관(20)이 보다 견고하게 설치되는 장점이 있고, 이로 인해 주행중 타이어의 반복된 진동에 의해서도 공명관(20)이 림(10)으로부터 탈거되거나 또는 공명관(10)이 부분적으로 이탈되는 현상을 예방할 수 있으며, 이 결과 이음에 의한 소음의 발생을 없앨 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 알루미늄 휠을 제작할 때에 주조공법 후에 플로우 포밍공법을 사용할 수 있게 됨에 따라 제작 완료된 휠의 기계적 성질의 향상 및 경량화가 가능한 장점도 있다.

즉, 알루미늄 휠을 제작할 때에는 알루미늄 주조공법을 사용해서 대략적인 휠의 형상을 갖도록 제작한 다음, 기계적 성질의 향상(항복강도, 인장강도, 신율) 및 경량화를 위해서 롤러를 이용해 림을 가압하면서 완제품의 휠을 제작하는 플로우 포밍공법을 사용하게 된다.

종래의 일본 선행문헌의 기술은 공명관이 결합되는 림의 중간부위에 공명관의 결합을 위한 중앙돌기가 형성된 구성으로, 상기 중앙돌기는 주조공법으로 림을 제작할 때에 함께 형성되고 이후에 별도의 후가공을 통해 중앙돌기를 가공하는 기술로서, 중앙돌기의 파손우려로 인해 주조공법 후에 플로우 공법을 사용하지 못하는 단점이 있었으며, 플로우 공법을 사용하지 못함에 따라 주조공법으로만 제작된 완제품의 휠은 플로우 포밍공법을 사용한 휠에 비해 기계적 성질이 떨어지고 특히 무게가 무거워서 경량화를 이룩할 수 없는 단점이 있었다.

하지만, 본 발명에 따른 실시예는 림(10)의 중간부(11)에 별물로 제작된 공명관(20)을 장착하는 구조에서 공명관(20)의 결합을 위해 림(10)의 중간부(11)에 일본의 선행문헌과 같은 중앙돌기가 없는 구성이고, 대신에 별물로 제작된 너트부재(30)를 이용해서 공명관(20)을 장착하는 구조로, 이에 따라 알루미늄 휠을 제작할 때에는 알루미늄 주조공법을 사용해서 대략적인 휠의 형상을 갖도록 제작한 다음, 기계적 성질의 향상 및 경량화를 위해서 롤러를 이용해 림을 가압하면서 완제품의 휠을 제작하는 플로우 포밍공법을 사용할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 실시예는 별물로 제작된 공명관(20)이 림(10)의 중간부(11)에 장착된 기술이기는 하지만, 림(10)의 중간부(11)에 공명관(20)의 고정을 위한 별도의 중앙돌기가 없는 구성으로, 이를 통해 알루미늄 휠을 제작할 때에 플로우 포밍공법을 사용할 수 있게 됨에 따라 제작 완료된 알루미늄 휠은 기계적 성질이 우수하고 특히 경량화가 가능한 장점이 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 - 림 11 - 중간부
12 - 일측플랜지 13 - 타측플랜지
14 - 벽부 15 - 걸림돌기
20 - 공명관 21 - 일측플랜지
22 - 타측플랜지 23 - 나사산
30 - 너트부재 31 - 제1너트부
31a,32a - 결합부 32 - 제2너트부
40 - 결합핀

Claims

별물로 제작된 공명관이 림에 설치된 차량용 알루미늄 휠에 있어서,
상기 림의 일측 벽부에는 림의 원주방향을 따라 연장되면서 림의 중앙을 향해 돌출된 걸림돌기가 형성되고;
상기 공명관은 림의 원주방향을 따라 일측의 테두리 및 타측의 테두리에 일측플랜지와 타측플랜지가 형성되며;
상기 공명관의 일측플랜지는 걸림돌기에 걸려지도록 끼워지고 타측플랜지에는 너트부재가 체결되며;
상기 너트부재가 타측플랜지를 림의 중심을 향해 가압하면서 체결됨에 따라 공명관은 림에 면착되도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 타측플랜지의 윗면에는 너트부재와의 체결을 위해 나사산이 형성되고;
상기 나사산은 타측플랜지의 외측 끝에서 공명관이 형성된 내측 끝을 향해 연속적으로 이어지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 휠.
청구항 2에 있어서,
상기 타측플랜지에 형성된 나사산의 유효직경은 타측플랜지의 외측 끝에 위치한 나사산이 가장 작고(d1) 내측 끝에 위치한 나사산이 가장 크며(d2) 외측 끝에서 내측 끝을 향해 갈수록 점차 증가하도록 형성되고;
상기 너트부재의 유효직경(d3)은 일단에서 타단까지 동일하게 형성되되 나사산의 유효직경 범위내의 크기(d1<d3<d2)로 형성되고;
상기 너트부재가 타측플랜지에 형성된 나사산에 체결될 때에 너트부재가 타측플랜지의 외측 끝에서 내측 끝을 향해 이동할수록 타측플랜지를 가압하는 힘이 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 너트부재는 반원의 띠모양으로 형성된 제1너트부 및 제2너트부로 구성되고;
상기 제1너트부와 제2너트부는 서로 분리된 상태로 림의 중간부를 감싸도록 배치된 다음 원형을 이루도록 결합되며;
상기 제1너트부와 제2너트부가 결합된 상태에서는 림으로부터 너트부재가 빠지지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 휠.
청구항 4에 있어서,
상기 제1너트부의 양단과 제2너트부의 양단에는 각각 요철모양의 결합부가 형성되고;
상기 요철모양의 결합부는 서로 암수로 끼워진 상태에서 분리되지 않도록 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 휠.
청구항 5에 있어서,
상기 제1너트부의 결합부와 제2너트부의 결합부는 서로 암수로 끼워진 상태에서 분리되지 않도록 별도의 결합핀에 의해 결합되거나 또는 열융착으로 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 알루미늄 휠.