KR20220149121A - 자동차의 공명음 저감용 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 휠에 관한 것으로, 것으로서, 양산 문제 없이 휠의 공명음 개선 성능을 증대하기 위한 자동차의 공명음 저감용 휠을 제공하는 것에 목적이 있다.

Description

자동차의 공명음 저감용 휠 {Wheel for reducing resonance noise in automobile}

본 발명은 자동차용 휠에 관한 것으로, 상세하게는 휠의 공명음 저감 효과를 증대하기 위한 공명음 저감용 휠에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 휠은 타이어가 장착되며 그에 따라 휠과 타이어 사이에는 캐비티(cavity)가 형성된다. 상기 캐비티는 원주방향 길이에 따른 고유의 공명주파수를 가진다.

차량용 휠에 장착된 타이어는 차량 주행 중 노면과 지속적인 마찰을 하게 된다. 타이어와 노면의 접지에 의하여 상기 캐비티가 가진되면 캐비티에 음파가 전달되고 공명주파수에 의한 공진성 소음이 유발되며, 이때의 공진성 소음을 공명음이라고 한다.

상기 공명음은 차량 로드 노이즈의 가장 큰 원인이며, 공명음은 차량 실내로 전달되어 승객의 승차감을 떨어뜨리는 원인이 된다.

이러한 공명음을 저감하기 위하여 차량용 휠의 림(rim)에 공명기를 장착하거나 또는 파장관을 장착하는 기술이 있다.

휠의 림에 공명기를 장착하는 기술의 경우, 공명기의 작은 변형에도 감쇄 목표주파수의 변동 가능성이 크며 그에 따라 양산성이 크게 저하되는 문제점이 있다.

휠의 림에 파장관을 장착하는 기술의 경우 공명기 대비 양산성은 개선되나 공명기 대비 공명음 저감 효과가 부족하므로, 공명기와 동등 수준의 공명음 개선 효과를 확보하기 위해서는 휠에 장착되는 파장관의 개수를 증대해야 한다.

그러나, 휠의 구조상 휠의 림에 장착 가능한 파장관의 개수가 최대 3개로 제한되기 때문에, 휠의 림에 파장관을 장착하는 경우 공명기를 장착하는 경우에 비해 공명음 저감 성능이 부족한 문제점이 있다.

공개특허 제2018-0070123호 공개특허 제2020-0118269호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 양산 문제 없이 휠의 공명음 개선 성능을 증대하기 위한 자동차의 공명음 저감용 휠을 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 공명음 저감용 휠은 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명에 따른 자동차의 공명음 저감용 휠은: 타이어가 장착되는 원통 형상의 림; 및 상기 림에 장착되어 상기 림과 타이어 사이의 공간인 캐비티에 배치되고, 상기 캐비티에서 발생한 음파가 진입하는 U자 모양의 내부통로를 구비하며, 상기 내부통로에 진입한 음파를 반사시켜서 역위상의 음파를 발생시키는, 파장관들;을 포함하며, 상기 내부통로의 중앙부는 상기 림의 축방향으로 연장되고, 상기 내부통로의 양측 단부는 상기 내부통로의 중앙부와 음파 이동가능하게 연결되고 상기 림의 원주방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 각 파장관은: 상기 림의 외주면에 면접촉 상태로 배치되는 안착판; 상기 안착판 위에 구비되어 상기 안착판과의 사이에 상기 내부통로를 형성하는, U자 모양의 파장관 본체; 상기 내부통로 내 음파 이동방향을 기준으로 상기 파장관 본체의 제1말단에 구비되어 상기 내부통로의 제1말단을 개방하는, 입구; 상기 파장관 본체의 제2말단에 구비되어 상기 내부통로의 제2말단을 폐쇄하고, 상기 입구를 통해 상기 내부통로에 진입한 음파를 반사시켜서 상기 입구로 되돌아 나가게 하는, 벽;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파장관들은 각 안착판의 단부가 서로 맞물린 구조로 결합되어 상기 림의 원주방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다. 상기 파장관들의 결합을 위하여, 상기 림의 원주방향을 기준으로 상기 안착판의 제1단부에는 후크가 구비되고 상기 안착판의 제2단부에는 체결홀이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 림에 장착되는 파장관들 중 적어도 하나의 파장관은 안착판의 테두리에 돌출된 스토퍼가 구비되고, 상기 스토퍼는 상기 림에 구비된 고정홈에 삽입되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 림은 파장관들이 삽입되어 장착되는 파장관 장착부가 구비되고, 상기 고정홈은 상기 파장관 장착부의 측벽부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안착판은 안착판을 상기 파장관 장착부쪽으로 가압하는 스트랩에 의하여 상기 파장관 장착부에 밀착 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파장관들은 서로 동일한 길이의 내부통로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 파장관에 구비된 내부통로의 길이는 상기 캐비티의 공명주파수 파장 길이의 1/4 배인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파장관들의 입구는 상기 림의 원주방향을 따라 90° 간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 파장관들은 내부통로의 길이를 기준으로 이원화되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 파장관들 중 2개의 파장관은 나머지 2개의 파장관에 구비된 내부통로와 다른 길이의 내부통로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 새로운 구조의 파장관을 적용함으로써 휠의 공명음 저감 성능을 효과적으로 증대할 수 있으며, 본 발명의 파장관을 장착한 휠은 종래의 공명기를 장착한 휠과 동등한 수준 이상의 공명음 저감 성능을 확보할 수 있다.

또한 본 발명은 파장관의 내부통로 길이를 기준으로 파장관의 감쇄 목표주파수를 이원화할 수 있으며, 그에 따라 본 발명은 차량 속도에 따라 이원화되는 공명음을 모두 감쇄시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 공명음 저감용 휠을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 공명음 저감용 휠에 타이어가 결합된 상태를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파장관을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파장관 내 음파의 이동을 위한 유효길이를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파장관에 진입한 음파의 상쇄 원리를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파장관의 장착 구조를 나타낸 부분도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 파장관의 장착 간격을 설명하기 위한 도면
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 자동차용 휠의 공명음 저감 효과를 종래의 휠과 비교하여 나타낸 그래프

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한 본 명세서에서, 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략할 수 있다.

본 발명의 공명음 저감용 휠은 새로운 구조의 파장관을 이용하여 공명음 저감 효과를 증대하기 위한 것이다.

상기 파장관은 휠의 캐비티(cavity)에서 발생하는 공진성 소음인 공명음을 저감하기 위한 상쇄음을 발생시킬 수 있도록 구성되며, 상기 파장관은 웨이브 레조네이터(wave resonator)라고도 한다. 상기 캐비티는 휠의 림(rim)과 상기 림에 결합되는 타이어 사이의 공간이다.

상기 캐비티는 그 원주방향 길이에 따라 결정되는 고유의 공명주파수를 가지며, 캐비티의 원주방향 길이는 림과 타이어 사이의 반경방향 중앙부를 기준으로 정해진다. 공명주파수(f₀)는 아래 식 1과 같이 결정될 수 있다.

식 1: f₀ = c/L_c

상기 c는 음파의 이동속도이고, 상기 L_c 는 캐비티의 원주방향 길이이다.

종래의 일자형 파장관은 소음 감쇄를 위하여 감쇄하고자 하는 목표주파수 파장의 1/4배의 길이를 가지도록 구성된다. 파장관은 파장관 내부로 진입한 소음의 음파에 대하여 역위상의 음파를 발생시킴으로써 소음을 저감시킨다.

종래의 파장관은 상기 캐비티에서 발생하는 소음을 저감하기 위하여 캐비티의 공명주파수 파장에 대해 1/4배의 길이를 가지도록 구성되며, 그에 따라 휠의 림에 장착 가능한 파장관의 개수 및 장착 간격은 제한될 수 밖에 없다.

종래의 파장관을 적용하는 경우, 휠의 림에는 최대 3개까지 파장관이 장착된다. 3개의 파장관을 림에 장착하는 경우, 파장관들은 120°간격으로 림에 장착된다.

본 발명의 공명음 저감용 휠은, 새로운 구조의 파장관을 이용하여 종래의 공명기를 장착한 휠과 동등한 수준 이상으로 공명음 저감 효과를 증대시킨다.

첨부한 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 공명음 저감용 휠을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 공명음 저감용 휠에 타이어가 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파장관을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파장관 내 음파의 이동을 위한 유효길이를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파장관에 진입한 음파의 상쇄 원리를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파장관의 장착 구조를 나타낸 부분도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 파장관의 장착 간격을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공명음 저감용 휠은 스포크(spoke)(10)와 상기 스포크(10)의 테두리에 구비되는 림(20) 및 상기 림(20)에 장착되는 복수의 파장관(100)을 포함하여 구성된다.

스포크(10)는 차축으로부터 림(20)을 향해 방사형으로 연장되는 형태의 지지부들로 구성될 수 있다.

림(20)은 휠의 둘레를 이루는 원통 형상의 부분이며, 상기 림(20)에는 노면과 접지하는 타이어(30)가 장착된다.

상기 림(20)은 파장관(100)들이 장착되는 파장관 장착부(21)를 구비하며, 상기 파장관 장착부(21)는 림(20)의 원주방향을 따라 끊김없이 연장 형성된다.

상기 파장관 장착부(21)는 림(20)의 반경방향으로 일정 깊이만큼 함몰된 형태로 형성될 수 있으며, 파장관(100)들은 상기 파장관 장착부(21)에 삽입되어 안착될 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 파장관(100)은, 상기 림(20)에 장착되어 림(20)과 타이어(30) 사이의 공간인 캐비티(40)에 배치되고, 상기 캐비티(40)에서 발생하는 음파가 유입되는 U자 모양의 내부통로(110)를 구비한다.

상기 내부통로(110)의 중앙부는 내부통로(110)에 진입한 음파의 이동방향이 전환되는 구간이다. 내부통로(110)의 중앙부는 림(20)의 축방향으로 연장되고, 내부통로(110)의 양측 단부는 상기 내부통로(110)의 중앙부와 음파 이동가능하게 연결되며 림(20)의 원주방향으로 연장된다.

파장관(100)이 상기와 같은 U자 모양의 내부통로(110)를 구비함으로써, 음파의 이동을 위한 파장관(100) 내 유효길이가 캐비티(40)의 공진성 소음을 저감하기 위한 길이를 유지하는 동시에, 림(20)의 원주방향을 기준으로 한 파장관(100)의 외부 길이는 내부통로(110)의 1/2 수준으로 축소할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명의 휠은 종래 대비 더 많은 수의 파장관(100)을 림(20)에 장착할 수 있으며 결과적으로 캐비티(40)의 공명음 저감 효과를 증대할 수 있게 된다.

여기서, 상기 파장관(100)이 감쇄하고자 하는 목표주파수는 캐비티(40)의 공명주파수이므로 각 파장관(100)에 구비된 내부통로(110)의 길이는 캐비티(40)의 공명주파수 파장 길이의 1/4배로 정해지며, 캐비티(40)의 공명주파수는 캐비티(40)의 원주방향 길이에 따라 결정된다.

본 발명의 일 실시예에서 파장관(100)들은 동일한 공명주파수의 소음을 감쇄하기 위하여 서로 동일한 길이의 내부통로(110)를 구비할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 파장관(100)은 내부통로(110)에 진입한 음파를 반사시켜서 역위상의 음파를 발생시킨다. 상기 내부통로(110)에 진입하는 공명주파수의 음파를 제1음파라고 칭하면, 파장관(100)은 상기 제1음파를 반사시켜서 상기 제1음파에 대하여 역위상을 갖는 음파인 제2음파를 발생시킬 수 있다. 상기 제2음파는 공명주파수를 갖는 상기 제1음파를 소멸시킬 수 있다.

파장관(100)은 상기 제1음파에 대하여 제2음파를 발생시킴으로써 상기 제1음파를 상쇄시키는 구조로 구성된다. 다시 말해, 파장관(100)은 내부통로(110)에 진입한 공명주파수의 음파를 상쇄시키기 위하여 공명주파수를 갖는 음파에 대하여 역위상을 갖는 음파를 발생시키는 구조로 구성된다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 파장관(100)은 안착판(120)과 상기 안착판(120)에 일체로 형성되는 파장관 본체(130)를 포함하여 구성된다.

상기 안착판(120)은 림(20)의 외주면에 면접촉 상태로 배치가능한 판상으로 형성되고, 안착판(120)은 림(20)에 장착될 때 림(20)의 파장관 장착부(21)에 면접촉 상태로 배치된다.

파장관 본체(130)는 그 길이방향의 중앙부가 굴곡된 U자 모양으로 형성되며, 파장관 본체(130)는 상기 안착판(120) 위에 구비되어 안착판(120)과의 사이에 내부통로(110)를 형성한다. 파장관 본체(130)는 ㄷ자 모양의 단면구조를 가지고 안착판(120) 위에 형성될 수 있으며, 이러한 파장관 본체(130)와 안착판(120) 사이에 음파의 이동을 위한 공간인 내부통로(110)가 구비된다. 파장관 본체(130)는 안착판(120)의 길이방향 중앙부에 배치되며, 파장관 본체(130)는 안착판(120)의 일면에 돌출된 형태로 구비된다.

또한 파장관 본체(130)의 제1말단에는 상기 내부통로(110)의 제1말단을 개방하는 입구(131)가 구비되고, 파장관 본체(130)의 제2말단에는 상기 내부통로(110)의 제2말단을 폐쇄하는 벽(132)이 구비된다. 상기 제1말단 및 제2말단은 내부통로(110) 내 음파 이동방향을 기준으로 한 말단이며, 제1말단과 제2말단은 내부통로(110)에서의 음파 이동방향을 기준으로 서로 맞은편에 배치된다.

도 1을 참조하면, 입구(131)와 벽(132)은 림(20)의 원주방향을 기준으로 동일 위치에 배치될 수 있으며, 상기 입구(131)와 벽(132)은 림(20)의 축방향을 기준으로 이격 배치될 수 있다.

상기 입구(131)는 음파가 내부통로(110)에 진입하거나 또는 음파가 내부통로(110)에서 나가는 것을 허용하며, 상기 벽(132)은 입구(131)를 통해 내부통로(110)에 진입한 음파를 반사시켜서 상기 입구(131)로 되돌아 나가게 한다.

상기 입구(131)를 통해 내부통로(110)에 진입한 음파는 내부통로(110)를 따라 이동하여 벽(132)에 도달하게 되며, 상기 벽(132)에 부딪혀 반사되면서 상기 입구(131)쪽으로 되돌아 나가게 된다.

여기서, 상기 내부통로(110)에 진입한 공명주파수의 음파를 제1음파라고 가정하고, 상기 제1음파가 벽(132)에 부딪혀서 발생하는 음파를 제2음파라고 가정하면, 상기 제2음파는 제1음파에 대하여 역위상을 갖는 음파이다.

파장관(100)은 상기 벽(132)을 통해 제2음파를 발생시킴으로써 내부통로(110)에 진입한 제1음파를 상쇄시킬 수 있으며 결과적으로 캐비티(40)에 발생하는 공명음을 저감할 수 있다.

한편, 파장관(100)들은 림(20)의 파장관 장착부(21)에 배치될 때 각 안착판(120)의 단부가 서로 맞물린 구조로 결합되어 림(20)의 원주방향으로 배열된다. 이를 위하여 안착판(120)의 제1단부에는 후크(121)가 구비되고, 안착판(120)의 제2단부에는 상기 안착판(120)에 이웃한 다른 안착판의 후크가 걸려서 체결되는 체결홀(122)이 구비된다. 이때, 안착판(120)의 제1단부와 제2단부는 림(20)의 원주방향을 기준으로 한 단부이며 파장관 본체(130)를 기준으로 서로 맞은편에 배치된다.

도 1의 실시예와 같이 총 4개의 파장관(100)이 림(20)에 장착되는 경우, 상기 4개의 파장관(100)은 림(20)의 원주방향으로 배열되는 순서에 따라 제1파장관(101)과 제2파장관(102)과 제3파장관(103) 및 제4파장관(104)으로 구분될 수 있다.

제1파장관(101)의 후크는 제1파장관(101)에 이웃한 제2파장관(102)의 체결홀에 걸려서 체결될 수 있고, 제1파장관(101)의 체결홀은 제1파장관(101)에 이웃한 제4파장관(104)의 후크가 걸려서 체결될 수 있다. 마찬가지로, 제3파장관(103)의 후크는 제4파장관(104)의 체결홀에 걸려서 체결될 수 있고, 제3파장관(103)의 체결홀은 제2파장관(102)의 후크가 걸려서 체결될 수 있다.

파장관(100)들은 후크(121)와 체결홀(122)의 결합을 통해 림(20)의 파장관 장착부(21)에 간이 장착된 상태에서 초음파 융착을 통해 완전히 결합된다.

또한, 휠의 회전 시 파장관(100)이 림(20)에서 미끄러지는 것을 방지하기 위하여, 도 6에 보듯이 림(20)에 장착되는 파장관(100)들 적어도 하나의 파장관은 상기 림(20)의 고정홈(22)에 삽입되는 스토퍼(123)를 구비한다.

상기 스토퍼(123)는 안착판(120)의 테두리에 돌출 형성되며, 상기 고정홈(22)은 파장관 장착부(21)의 측벽부에 구비된다. 상기 스토퍼(123)는 파장관(100)의 안착판(120)이 파장관 장착부(21)의 바닥면에 배치될 때 상기 고정홈(22)에 삽입될 수 있다.

이러한 파장관(100)은 성형성이 우수한 플라스틱 블로우 공법으로 제작될 수 있다.

또한, 파장관(100)은 파장관 장착부(21)에 대한 결합력을 더 증대하기 위하여 스틸 재질의 스트랩(140)을 이용하여 파장관 장착부(21)에 밀착 고정될 수 있다.

상기 스트랩(140)은 고강도의 스틸 재질로 제작되어서 파장관(100)의 안착판(120)을 파장관 장착부(21)쪽으로 가압해줌으로써 안착판(120)을 파장관 장착부(21)에 밀착시킨 상태로 고정할 수 있다.

상기 스트랩(140)은 공구를 이용하여 파장관(100)에 조립된다. 스트랩(140)은 U자형 파장관 본체(130)의 입구(131)와 벽(132) 사이의 공간을 지나도록 안착판(120) 위에 배치되되 상기 파장관 본체(130)의 길이방향 중앙부를 관통하지 않고 안착판(120)을 관통하여 파장관 본체(130)의 길이방향 중앙부 밑으로 배치된다.

이렇게 배치된 스트랩(140)을 공구를 통해 타이트하게 조여주면, 스트랩(140)이 안착판(120)을 파장관 장착부(21)쪽으로 가압하여 파장관 장착부(21)에 밀착 고정시키게 되며, 결과적으로 파장관(100)이 파장관 장착부(21)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 파장관 본체(130)의 외부 길이가 내부통로(110) 길이의 1/2 수준이기 때문에, 안착판(120)의 길이 조정 등을 통해 파장관(100)은 림(20)의 파장관 장착부(21)에 최대 6개까지 장착될 수 있다.

파장관(100)의 개수가 많을수록 캐비티(40)에서 발생하는 공명음 저감 효과를 증대할 수 있기는 하나, 파장관(100)의 장착 간격에 따른 공명음 저감 효과를 감안하여 4개의 파장관(100)을 림(20)에 장착하는 것이 바람직하다. 이는 파장관(100)이 림(20)의 원주방향을 따라 90° 간격으로 이격 배치되는 경우에 공명음 저감 효과가 가장 높기 때문이다.

4개의 파장관(100)을 90° 간격으로 림(20)에 장착하는 경우, 5개의 파장관(100) 또는 6개의 파장관(100)을 90° 미만의 간격으로 림(20)에 장착하는 경우와 동등 수준의 공명음 저감 효과 또는 그 이상의 공명음 저감 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 4개의 파장관(100)을 90° 간격으로 림(20)의 파장관 장착부(21)에 이격 배치한다. 이때 파장관(100)들의 입구(131)는 도 7에 보듯이 림(20)의 원주방향을 따라 90° 간격으로 이격 배치된다.

4개의 파장관(100)을 90° 간격으로 림(20)의 파장관 장착부(21)에 장착하는 경우, 6개의 파장관(100)을 파장관 장착부(21)에 장착하는 경우 대비 동등 수준 이상의 공명음 저감 효과를 확보하면서 차량의 원가 절감 및 중량 절감에 유리하게 된다.

한편, 실도로에서 주행 시 캐비티(40)는 차량 속도에 따라 2개의 공명주파수를 가지게 된다.

본 발명에서는 림(20)에 장착되는 파장관(100)들의 내부통로(110)를 이원화함으로써 2개의 공명주파수에 의한 공명음을 모두 저감하는 것이 가능하도록 한다.

예를 들어, 캐비티(40)는 차량 속도에 따라 210Hz와 220Hz의 공명주파수를 가질 수 있다. 이 경우 210Hz의 공명음을 감쇄하도록 구성된 파장관과 220Hz의 공명음을 감쇄하도록 구성된 파장관을 림(20)에 장착함으로써 210Hz와 220Hz의 공명음을 모두 저감시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에서 90° 간격으로 림(20)에 장착되는 4개의 파장관(100)들 중 2개의 파장관은 제1공명주파수의 소음을 저감하도록 구성될 수 있고, 나머지 2개의 파장관은 제2공명주파수의 소음을 저감하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1공명주파수와 제2공명주파수는 서로 다른 주파수이다.

다시 말해, 본 발명의 실시예에서 림(20)에 장착되는 4개의 파장관(100)들은 내부통로(110)의 길이를 기준으로 이원화될 수 있다.

예를 들어, 림(20)에 장착되는 4개의 파장관(100)들 중 제1파장관(101)과 제2파장관(102)은 제1공명주파수의 소음을 저감하도록 구성된 내부통로를 구비할 수 있고, 제3파장관(103)과 제4파장관(104)은 제2공명주파수의 소음을 저감하도록 구성된 내부통로를 구비할 수 있다.

여기서, 내부통로(110)의 길이는 내부통로(110)에 진입한 음파의 이동을 위한 유효길이를 의미한다. 좀더 말하면, 내부통로(110)의 길이는 입구(131)를 통해 내부통로(110)에 진입한 음파가 벽(132)에 도달할 때까지 이동하는 거리를 의미할 수 있다.

이와 같이 내부통로(110)의 길이를 기준으로 파장관(100)들이 이원화되는 경우는 파장관(100)들의 입구(131)가 90° 간격으로 이격 배치되는 경우에 한정된다. 이는 본 발명의 휠이 종래의 공명기를 장착한 휠과 동등 수준의 공명음 저감 효과를 확보하기 위함이다.

즉, 파장관(100)들이 이원화되는 경우에도 종래의 공명기를 장착한 휠과 동등 수준의 공명음 저감 효과를 확보하기 위해서는 파장관(100)들을 파장관 장착부(21)에 90° 간격으로 배치하는 것이 필요하다.

다시 말해 본 발명의 차량용 휠은, 림(20)에 장착되는 파장관(100)들의 입구(131)를 90° 간격으로 배치하고 내부통로(110)의 길이를 기준으로 파장관(100)들을 이원화시킴으로써, 차량 속도에 따라 이원화되는 공명음을 모두 저감시킬 수 있는 것은 물론 종래의 공명기를 장착한 휠과 동등 수준으로 공명음을 저감시킬 수 있다.

첨부한 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 자동차용 휠의 공명음 저감 효과를 종래의 휠과 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 8에서 G1은 본 발명의 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이고, G2는 종래의 공명기를 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이고, G3는 종래의 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이고, G4는 공명기나 파장관을 장착하지 않은 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이며, G5는 G1에 적용한 파장관과 반대방향에 입구를 갖는 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이다.

상기 G1 내지 G5는 모두 캐비티의 공명주파수가 210Hz인 휠을 적용한 차량의 실내에서 40KPH 로 주행 중 측정한 공명음을 나타낸 것이다.

도 8을 보면, 공명주파수 210Hz에서 상기 G1 내지 G5 중에 G1의 공명음 저감 성능이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 9에서 G6은 본 발명의 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이고, G7은 종래의 공명기를 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이고, G8은 종래의 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이고, G9는 공명기나 파장관을 장착하지 않은 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이며, G10은 G6에 적용한 파장관과 반대방향에 입구를 갖는 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 나타낸 그래프이다.

상기 G6 내지 G10은 모두 캐비티의 공명주파수가 220Hz인 휠을 적용한 차량의 실내에서 80KPH 로 주행 중 측정한 공명음을 나타낸 것이다.

도 9를 보면, 공명주파수 220Hz에서 상기 G6 내지 G10 중에 G6의 공명음 저감 성능이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.

이에 따라 본 발명의 파장관을 장착한 휠의 경우 종래의 공명기를 장착한 휠이나 종래의 파장관을 장착한 휠 대비 공명음 저감 효과가 증대됨을 알 수 있다.

한편, 상기의 G1과 G5는 둘다 본 발명의 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 보여주는 그래프이며, G1과 G5는 파장관의 입구 배치만 차이가 있다. 또한 상기 G6과 G10은 둘다 본 발명의 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 성능을 보여주는 그래프이며, G6과 G10은 파장관의 입구 배치만 차이가 있다.

상기 G1 및 G6은 파장관의 입구 배치에 따라 휠 회전방향과 반대방향으로 음파가 진입하게 되는 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 효과를 보여주는 것이고, 상기 G5 및 G10은 파장관의 입구 배치에 따라 휠 회전방향으로 음파가 진입하게 되는 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 효과를 보여주는 것이다.

도 8 및 도 9를 보면, 휠 회전방향과 반대방향으로 음파가 진입하게 되는 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 효과가, 휠 회전방향으로 음파가 진입하게 되는 파장관을 장착한 휠의 공명음 저감 효과보다 다소 높음을 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 스포크 20 : 림
21 : 파장관 장착부 22 : 고정홈
30 : 타이어 40 : 캐비티
100 : 파장관 101 : 제1파장관
102 : 제2파장관 103 : 제3파장관
104 : 제4파장관 110 : 내부통로
120 : 안착판 121 : 후크
122 : 체결홀 123 : 스토퍼
130 : 파장관 본체 131 : 입구
132 : 벽 140 : 스트랩

Claims (12)

1. 타이어가 장착되는 원통 형상의 림; 및
   상기 림에 장착되어 상기 림과 타이어 사이의 공간인 캐비티에 배치되고, 상기 캐비티에서 발생한 음파가 진입하는 U자 모양의 내부통로를 구비하며, 상기 내부통로에 진입한 음파를 반사시켜서 역위상의 음파를 발생시키는, 파장관들;
   을 포함하며,
   상기 내부통로의 중앙부는 상기 림의 축방향으로 연장되고, 상기 내부통로의 양측 단부는 상기 내부통로의 중앙부와 음파 이동가능하게 연결되고 상기 림의 원주방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 파장관은:
   상기 림의 외주면에 면접촉 상태로 배치되는 안착판;
   상기 안착판 위에 구비되어 상기 안착판과의 사이에 상기 내부통로를 형성하는, U자 모양의 파장관 본체;
   상기 내부통로 내 음파 이동방향을 기준으로 상기 파장관 본체의 제1말단에 구비되어 상기 내부통로의 제1말단을 개방하는, 입구;
   상기 파장관 본체의 제2말단에 구비되어 상기 내부통로의 제2말단을 폐쇄하고, 상기 입구를 통해 상기 내부통로에 진입한 음파를 반사시켜서 상기 입구로 되돌아 나가게 하는, 벽;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 파장관들은 각 안착판의 단부가 서로 맞물린 구조로 결합되어 상기 림의 원주방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 림의 원주방향을 기준으로, 상기 안착판의 제1단부에는 후크가 구비되고 상기 안착판의 제2단부에는 체결홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 림에 장착되는 파장관들 중 적어도 하나의 파장관은 안착판의 테두리에 돌출된 스토퍼가 구비되고, 상기 스토퍼는 상기 림에 구비된 고정홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 림은 파장관들이 삽입되어 장착되는 파장관 장착부가 구비되고, 상기 고정홈은 상기 파장관 장착부의 측벽부에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 안착판은 안착판을 상기 파장관 장착부쪽으로 가압하는 스트랩에 의하여 상기 파장관 장착부에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 파장관들은 서로 동일한 길이의 내부통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 각 파장관에 구비된 내부통로의 길이는 상기 캐비티의 공명주파수 파장 길이의 1/4 배인 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
   
10. 청구항 2에 있어서,
    상기 파장관들의 입구는 상기 림의 원주방향을 따라 90° 간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 파장관들은 내부통로의 길이를 기준으로 이원화되는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 파장관들 중 2개의 파장관은 나머지 2개의 파장관에 구비된 내부통로와 다른 길이의 내부통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 공명음 저감용 휠.

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