WO2017142146A1 - 차량용 휠 - Google Patents

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WO2017142146A1
WO2017142146A1 PCT/KR2016/009566 KR2016009566W WO2017142146A1 WO 2017142146 A1 WO2017142146 A1 WO 2017142146A1 KR 2016009566 W KR2016009566 W KR 2016009566W WO 2017142146 A1 WO2017142146 A1 WO 2017142146A1
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vehicle wheel
well
thickness
tire
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임채홍
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주식회사 지티물류
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a wheel for a vehicle, and more particularly, to a wheel for a vehicle that can reduce the noise and vibration generated during driving and to ensure rigidity.
  • the vehicle wheel comprises a material such as steel or aluminum.
  • a vehicle wheel is fixed to a wheel hub of a vehicle consisting of a brake drum or a brake disc.
  • a wheel for a vehicle applies a design change such as applying a lightweight aluminum or reducing the thickness.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0044653 (hereinafter referred to as 'prior document 1') discloses a technique of forming a hollow chamber on a rim to reduce weight and block noise.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2007-0053386 discloses a technology of absorbing noise and vibration by forming a hollow chamber on a rim and filling an aluminum foam core thereto.
  • the technique of forming a hollow in the rim and spokes and filling the foam core therewith has a higher sound absorption effect than the prior art document 1, but has a problem in that the effect of weight reduction is limited.
  • the conventional vehicle wheel includes a rim 3 extending in one direction from the outer circumferential surface of the disk member 2, and the outer circumferential surface of the rim 3 as shown in FIG.
  • the tire 1 is mounted.
  • the outer bead 1a of one end of the bead 1a, 1b of both ends of the tire 1 is seated on the outer bead seat 3a of the rim 3 which forms the outer surface of the disk member 2,
  • the inner bead 1b at the end is seated on the inner bead sheet 3b formed at the free end of the rim 3.
  • the rim portion 3 is formed with a different thickness of the well portion 31 and the inner bead sheet 3b protruding from the disk member 2, the well portion 31 is formed on the outer side extending from the outer bead sheet 3a And a well portion 31a and an inner well portion 31b extending from the inner bead sheet 3b and connected to the outer well portion 31a.
  • the inner well portion 31b is bent outwardly from the outer well portion 31a to be inclined. Is formed.
  • the thickness of the well portion 31 and the inner bead sheet 3b formed as described above is such that the inner bead sheet 3b having the inner bead 1b of the tire 1 is formed to have the thickest thickness, and the outer bead sheet 3a is formed.
  • the outer well portion 31a which extends from and protrudes, is then formed to a thicker thickness, and the inner well portion 31b between the outer well portion 31a and the inner bead sheet 3b is formed to the thinnest thickness.
  • the wheel for the vehicle formed as described above receives a load corresponding to the weight of the vehicle while driving, and the loads F1 and F2 transmitted to the wheel are both beads 1a and 1b of the tire 1 as shown in FIG. 2. Is delivered through).
  • the loads F1 and F2 transmitted through the tire 1 act on the outer bead seat 3a of the rim 3 via the outer bead 1a of the tire 1.
  • the inner bead 1b of the tire 1 acts on the inner bead sheet 3b of the rim 3, respectively, and the outer bead sheet 3a and the inner bead sheet 3b of the rim 3 Reaction force (R1) (R2) for each will act.
  • reaction force R2 against the load F2 acting on the inner bead sheet 3b of the rim portion 3 is transferred to the outer well portion 31a whose one end is connected to the outer bead sheet 3a. Act as').
  • reaction force (R1) acts in a direction opposite to the load (F1) against the load (F1) acting on the outer bead sheet (3a) acts as a reaction / reaction, but acts on the inner bead sheet (3b) With respect to the load F2, the reaction force R2 against the load F2 is transferred to the reaction force R2 'of the outer well part 31a and acts.
  • the deformation amount ⁇ 1 is generated on the inner bead sheet 3b side, and the deformation amount ⁇ 1 is smaller than the thickness of the inner bead sheet 3b because the thickness of the outer well part 31a is relatively small, so that the supporting surface as the fixed end is small. Therefore, deformation occurs from the fixed end of the outer well part 31a, so that the overall deformation amount ⁇ 1 becomes large, and the vibration corresponding to the deformation amount ⁇ 1 is transmitted to the hub of the vehicle through the spoke part 22 of the vehicle wheel. There was a problem that is transmitted to the) side as it is caused by the vibration and noise of the vehicle. Therefore, there is a need for improvement.
  • the present invention has been made to improve the above problems, by providing a vehicle wheel that can reduce the vibration and noise transmitted to the vehicle by varying the thickness of the outer well portion, the inner well portion and the second bead sheet forming the rim portion. Its purpose is to.
  • Another object of the present invention to provide a vehicle wheel that can minimize the amount of deformation of the rim by forming an inclined inner well portion extending from the outer well portion in multiple stages.
  • a vehicle wheel includes: a disk member to which an axle is connected; And a rim portion connected to the disc member and to which the tire is mounted, wherein the rim portion includes: a first tire mounting portion connected to the disc member and including a first bead sheet in contact with an outer bead of the tire; A second tire mounting part positioned to be spaced apart from the first tire mounting part and including a second bead sheet in contact with the inner bead of the tire; And a well part including an outer well part extending from the first tire mounting part, and an inner well part connecting the outer well part and the second tire mounting part, wherein the outer well part, the second bead sheet, and the inner well part are in order. It is characterized in that the thickness becomes thin while proceeding.
  • the first tire mounting portion protruding from the first bead sheet, in contact with the outer bead, the first movement limiting portion for limiting the movement of the outer bead;
  • a well wall portion extending from the first bead sheet or the first movement limiting portion and connected to the outer well portion.
  • the first movement limiting portion protruding from the first bead sheet, in contact with the outside of the outer bead, the first rim flange for limiting the outer movement of the outer bead; And a first hump that protrudes from the first bead sheet and contacts the inner side of the outer bead to limit the inner movement of the outer bead.
  • the second tire mounting portion protrudes from the second bead sheet, the second movement limiting portion for contacting the inner bead to limit the movement of the inner bead; characterized in that it further comprises a.
  • the second movement limiting portion protruding from the second bead sheet, in contact with the outside of the inner bead, the second rim flange to limit the outside movement of the inner bead; And a second hump that protrudes from the second bead sheet and contacts the inner side of the inner bead to limit the inner movement of the inner bead.
  • the thickness of the outer well portion is characterized in that 1.2 ⁇ 1.8 times the thickness of the second bead sheet.
  • the thickness of the outer well portion is characterized in that 1.2 ⁇ 2.5 times the thickness of the inner well portion.
  • the thicknesses of the outer well portion, the inner well portion, and the second bead sheet are 6.0 to 9.1 mm, 3.3 to 5.5 mm, and 4.0 to 7.5 mm, respectively.
  • the thickness of the inner well portion is greater than the difference between the thickness of the outer well portion and the second bead sheet.
  • the inner well portion characterized in that the inclined to the outside of the outer well portion relative to the center of rotation of the disk member.
  • the inner well portion is characterized in that the multi-stage inclined.
  • the inner well portion, the first inclined portion formed to be inclined toward the second bead sheet side from the outer well portion; And a second inclined portion formed to be inclined toward the first inclined portion in the second bead sheet and connected to the first inclined portion.
  • the gradient angle of the primary inclined portion is characterized in that 5 ⁇ 25 °. do.
  • the gradient angle of the secondary inclined portion is characterized in that 5 ⁇ 15 °.
  • the vehicle wheel according to the present invention is configured to vary the thickness of the outer well portion, the inner well portion and the second bead sheet, while forming an inner well portion extending from the outer well portion to be inclined in multiple stages, thereby minimizing the amount of deformation of the rim portion and being transferred to the vehicle body.
  • the driving comfort can be improved by reducing vibration and noise.
  • the present invention has the effect of reducing the weight while improving the rigidity of the rim portion.
  • FIG. 1 is an enlarged view illustrating a rim of a general vehicle wheel.
  • FIG. 2 is a view showing a relationship of the force acting on the rim of a general vehicle wheel.
  • FIG. 3 is an enlarged view illustrating a rim of a vehicle wheel according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the relationship of the force acting on the rim of the vehicle wheel according to the present invention.
  • FIG. 5 is an installation state diagram of a measuring sensor for the experiment of the frequency (vibration) response analysis of the rim of the vehicle wheel according to the present invention.
  • FIG. 6 is a graph illustrating resonance and antiresonance according to the experimental result of FIG. 5.
  • FIG. 7 to 9 are graphs of the results of analyzing the critical point for the upper limit of the rim thickness and weight from the experimental results and analysis of Figure 5
  • Figure 7 is a minimum critical point analysis graph of the outer well thickness of the vehicle wheel
  • Figure 8 is a vehicle The maximum critical point analysis graph according to the weight variation of the thickness of the outer well of the wheel
  • FIG. 9 is a graph showing the correlation between the thickness of the outer well of the vehicle wheel, the weight, and the rigidity.
  • FIG. 10 is a graph showing the correlation between the primary gradient angle and the secondary gradient angle of the vehicle wheel according to the present invention.
  • 11 is a graph showing the correlation between the primary gradient angle and the weight and rigidity of the vehicle wheel according to the present invention.
  • FIG. 12 to 14 is a vibration test measurement and analysis data of a general vehicle wheel and a vehicle wheel according to the present invention mounted on a vehicle
  • FIG. 12 is a graph showing a vibration frequency in a driver's seat handle
  • FIG. It is a graph which shows a vibration frequency
  • FIG. 14 is a graph which shows the vibration frequency in the knuckle part of a vehicle wheel.
  • Figure 3 is an enlarged view showing the rim of the vehicle wheel according to the invention
  • Figure 4 is a view showing the relationship of the force acting on the rim of the vehicle wheel according to the invention
  • Figure 5 is a vehicle wheel according to the invention This is a state diagram of the measurement sensor for the experiment of frequency (vibration) response analysis of the rim.
  • FIG. 6 is a graph showing resonance and anti-resonance according to the experimental results of FIG. 5, and FIGS. 7 to 9 are graphs of the results of analyzing the critical point for the upper limit of the rim thickness and weight from the experimental results and analysis of FIG. 5.
  • 7 is a minimum critical point analysis graph of the thickness of the outer well of the vehicle wheel
  • FIG. 8 is a maximum critical point analysis graph according to the weight variation of the thickness of the outer well of the vehicle wheel
  • FIG. It is a graph showing the correlation.
  • FIG. 10 is a graph illustrating a correlation between a primary gradient angle and a secondary gradient angle of a vehicle wheel according to the present invention
  • FIG. 11 is a graph illustrating a correlation between the primary gradient angle, weight, and rigidity of the vehicle wheel according to the present invention.
  • FIG. 12 is a vibration test measurement and analysis data of a general vehicle wheel and a vehicle wheel according to the present invention mounted on a vehicle
  • FIG. 12 is a graph showing a vibration frequency in a driver's seat handle
  • FIG. It is a graph which shows
  • FIG. 14 is a graph which shows the vibration frequency in the knuckle part of a vehicle wheel.
  • the wheel for a vehicle according to the present invention is formed to protrude on the disk member 100 and the outer peripheral surface of the disk member 100 provided with an axle hub (not shown) and the tire 200. It includes a rim 160 is mounted.
  • the disk member 100 includes a disk-shaped hub mounting portion 110 to which the axle hub is connected, and a spoke portion 150 extending radially from the outer side of the hub mounting portion 110 to the rim portion 160. .
  • the hub mounting portion 110 is formed in a solid solid shape of the portion except for the bolt hole 130 and the cavity 140 for the bolt coupling with the axle hub.
  • the hub mounting portion 110 is formed in the center of the hub hole 120 is inserted into the axle hub, a plurality of bolt holes 130 is fixed to the outer portion of the hub mounting portion 110 spaced apart from the hub hole 120 Spaced at intervals and arranged along the circumferential direction.
  • the bolt hole 130 is formed so that the diameter gradually narrower from the outer surface of the disk member 100 to the inner surface, the nut or cap nut is inserted from the outer surface of the disk member 100 is provided, the disk member A bolt of the axle hub penetrating the bolt hole 130 at the inner side of the (100) is fastened and fixed to the nut or cap nut provided in the bolt hole 130.
  • the cavity 140 is provided between the bolt holes 130, and a damper (not shown) including a rubber material may be inserted therein.
  • the cavity 140 is formed on the inner surface of the disk member 100, that is, the disk member 100 opposite the bolt hole 130, and formed to gradually decrease in diameter from the inner surface of the disk member 100 toward the center side. do.
  • the bolt hole 130 and the cavity 140 may be formed on the opposite side to complement the rigidity of the disk member 100. That is, while the gap between the hub hole 120 and the bolt hole 130 on the outer surface of the disk member 100 is narrow, the rigidity is applied by applying the hub mounting portion 110 of the solid without the cavity 140 is formed. In addition, the spacing between the hub hole 120 and the cavity 140 is narrow at the inner side of the disk member 100, while the spacing between the hub hole 120 and the bolt hole 130 is wider and more rigid. Can be secured.
  • a closed annular space is formed between the rim 160 and the tire 200.
  • the rim portion 160 includes the first tire mounting portions 161, 162, 164, and 165, the second tire mounting portions 161a, 162a, and 165a and the well portion 163, as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the thickness of the outer well part 163a, the second bead sheet 162a, and the inner well part 163b is made thinner.
  • the first tire mounting portions 161, 162, 164, and 165 are connected to the disc member 100, and include a first bead seat 162 contacting the outer bead 201 of the tire 200.
  • the first tire mounting parts 161, 162, 164, and 165 include the first moving limit parts 161 and 165 and the well wall part 164.
  • the first movement limiting portions 161 and 165 protrude from the first bead sheet 162 and limit the movement of the outer beads 201 in contact with the outer beads 201.
  • the first movement limiting portions 161 and 165 include a first rim flange 161 and a first hump 165.
  • the first rim flange 161 protrudes from the first bead sheet 162 and contacts the outside of the outer bead 201 to limit the outward movement of the outer bead 201.
  • the first hump 165 protrudes from the first bead sheet 162 and contacts the inner side of the outer bead 201, thereby limiting the inward movement of the outer bead 201.
  • the well wall portion 164 extends from the first bead sheet 162 or the first movement limiting portions 161 and 165 and is connected to the outer well portion 163a.
  • the second tire mounting parts 161a, 162a, and 165a are positioned to be spaced apart from the first tire mounting parts 161, 162, 164, and 165, and the second bead seat 162a which the inner bead 202 of the tire 200 contacts. It includes.
  • the second tire mounting portions 161a, 162a, and 165a further include second movement limiting portions 161a and 165a.
  • the second movement limiting portions 161a and 165a protrude from the second bead sheet 162a and contact the inner bead 202 to limit the movement of the inner bead 202.
  • the second movement limiting portions 161a and 165a include a second rim flange 161a and a second hump 165a.
  • the second rim flange 161a protrudes from the second bead sheet 162a and contacts the outside of the inner bead 202 (the lower side of FIG. 4) to limit the outside movement of the inner bead 202.
  • the second hump 165a protrudes from the second bead sheet 162a and contacts the inner side of the inner bead 202 (upper reference side in FIG. 4), thereby limiting the inward movement of the inner bead 202.
  • the well part 163 includes an outer well part 163a extending downward from the first tire mounting parts 161, 162, 164, and 165 (refer to FIG. 4), an outer well part 163a, and a second tire mounting part 161a, 162a,
  • the inner well part 163b which connects 165a and obliquely connects from the outer well part 163a to the starting point of the hump round part r2 of the second hump 165a is inclined.
  • the well part 163 may include the inner and outer beads 201 and 202 of the tire 200 interviewed with the first and second bead sheets 162 and 162a, respectively. It is formed to a thickness smaller than the length of 162a, so as to be caught by the first and second humps (165, 165a).
  • the rim 160 of the vehicle wheel is formed to be thinner while proceeding in the order of the outer well part 163a, the second bead seat 162a, and the inner well part 163b. That is, the thickness T1 of the outer well part 163a is thickest, the thickness T3 of the second bead sheet 162a is thickest, and finally the inner well part 163b is formed with the thinnest thickness T2. (T1> T3> T2).
  • the thickness T1 of the outer well part 163a is the vertical thickness at the intersection of the well round r1 and the outer well part 163a
  • the thickness T2 of the inner well part 163b is the thickness of the inner well part 163b.
  • the thickness in the vertical direction at the midpoint, and the thickness T3 of the second bead sheet 162a may be selected as the vertical thickness at the midpoint of the inner bead sheet 162a.
  • the relationship between the thicknesses T1, T2, and T3 of the outer well part 163a, the inner well part 163b, and the second bead sheet 162a may be as follows. That is, the thickness T1 of the outer well portion 163a with respect to the thickness T3 of the second bead sheet 162a is formed as 1.2 ⁇ T1 / T3 ⁇ 1.8, and with respect to the thickness T2 of the inner well portion 163b.
  • the thickness T1 of the outer well part 163a may be formed as 1.2 ⁇ T1 / T2 ⁇ 2.5.
  • the thickness T1 of the outer well part 163a is formed to be 7.1 mm
  • the thickness T2 of the inner well part 163b is formed to be 3.8 mm
  • the second bead The thickness T3 of the seat 162a is 5.0 mm, so that both the rigidity and light weight of the vehicle wheel can be satisfied.
  • the thicknesses T1, T2, and T3 of the outer well part 163a, the inner well part 163b, and the second bead sheet 162a may be formed in a ratio of 6.0 to 9.1 mm: 3.3 to 5.5 mm: 4.0 to 7.5 mm.
  • the thicknesses T1 and T3 of the outer well part 163a and the second bead sheet 162a based on the thickness T2 of the thinnest inner well part 163b and the thickness T2 of the inner well part 163b.
  • the thickness T2 of the inner well part 163b serving as a reference of the above ratio is less than 3.3 mm, the vehicle wheel can be reduced in weight, but it is difficult to maintain the strength of the vehicle wheel.
  • the thickness T2 of the inner well part 163b exceeds 5.5 mm, the strength of the vehicle wheel may be maintained, but the weight may be increased.
  • the thickness T2 of the inner well part 163b is greater than the thickness difference T1-T3 between the outer well part 163a and the second bead sheet 162a (T1-T3 ⁇ ). T2). This ensures the minimum thickness of the inner well part 163b having a relatively weak strength compared to the outer well part 163a and the second bead sheet 162a, thereby maintaining the strength of the inner well part 163b so that the entire rim 160 This is to maintain the strength beyond the set range.
  • the thicknesses T1 and T3 of the outer well part 163a and the second bead sheet 162a are set in an optimal range in consideration of the thickness T2 of the inner well part 163b and the ratio thereof. The description will be described in detail in the embodiments to be described later.
  • the inner well part 163b is formed to be inclined, and the inner well part 163b is formed to be inclined upwardly from the outer well part 163a to the second bead sheet 162a.
  • a secondary inclined portion 163b-2 formed to be inclined downward from the second bead sheet 162a toward the primary inclined portion 163b-1 and connected to the primary inclined portion 163b-1.
  • the primary inclined portion 163b-1 and the secondary inclined portion 163b-2 of the inner well portion 163b minimize the thicknesses T1 and T2 of the outer well portion 163a and the second bead sheet 162a, respectively.
  • the gradient angle ⁇ 2 of ⁇ 2) is formed at a ratio of 5 to 25 degrees: 15 to 5 degrees.
  • the gradient angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1 is an extension line parallel to the center of rotation O of the wheel for the vehicle at the bottom of the outer well portion 163a and an inner well portion 163b (primary inclined portion). (163b-1)).
  • the draft angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 is an extension line and an inner well portion parallel to the center of rotation line O of the wheel at the bottom surface of the second bead sheet 162a (inner bead sheet 162a). Angle of inclination between 163b and the secondary inclined portion 163b-2.
  • the gradient angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 is an extension line parallel to the center of rotation O of the wheel and the secondary inclined portion 163b-2 in the primary inclined portion 163b-1. It is formed equal to each other with a gradient angle between each other.
  • the ratio of the gradient angles ⁇ 1. ⁇ 2 of the first and second inclination portions 163b-1.163b-2 is based on the gradient angle ⁇ 1 of the primary inclination portions 163b-1. It is determined by setting the gradient angle ⁇ 2 of 163b-2).
  • the draft angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1 when the draft angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1 is 25 degrees, the draft angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 becomes 5 degrees, and the primary inclined portion 163b-1 When the gradient angle ⁇ 1 of 5) is 5 degrees, the gradient angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 corresponds to 15 degrees.
  • the optimal gradient angle ratio is a case where the draft angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1 is 20 degrees and the draft angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 is 10.6 degrees.
  • the draft angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1 has a maximum draft angle of 5 times the range based on the minimum draft angle, and when the maximum draft angle exceeds 5 times the minimum draft angle, the inner well portion A phenomenon in which the 163b is sharply bent occurs, which results in weak durability.
  • the gradient angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 determined according to the gradient angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1 is shown in Table 1 below.
  • the gradient angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 is the thickness of the second bead sheet 162a according to the gradient angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1.
  • T3 minimum weight
  • the outer well part 163a connected to the disk member 100 is formed thicker than the inner well part 163b and the second bead sheet 162a, while the inner well part 163b is formed on the first and second inclined parts 163b-1. , 163b-2) by being inclined in two stages, the deformation amount ⁇ 2 of the rim portion 160 with respect to the loads F1 and F2 acting on the rim portion 160 while driving as shown in FIG. It becomes smaller than) and can reduce the vibration and noise transmitted to the vehicle ( ⁇ 1> ⁇ 2).
  • the thickness T1 of the outer well part 163a connected to the disk member 100 is made thicker than before, while the inner well part 163b is formed on the first and second inclined parts 163b-1 and 163b.
  • Reaction force (R2-1, R2-2) acting at the first and second inclination points for the reaction force (F2) acting on the inner bead sheet (162a) side by forming the second step inclined at -2) In this case, the moment due to the load F2 acting on the inner bead sheet 162a can be reduced to reduce the amount of deformation? 2 thereof.
  • the weight and rigidity of the vehicle wheel according to the thickness change of the outer well portion 163a, the inner well portion 163b, and the second bead seat 162a of the present invention and the conventional (mass production example) rim portion 160 The comparison is shown in Table 2 below.
  • the wheel stiffness test is a stiffness test of a conventional vehicle wheel having a weight of 13.26 kg and a vehicle wheel unit having a weight of 12.23 kg (weight reduction of 1.03 kg) of Example 3 according to the present invention, and a vehicle with the tire 200 mounted thereon.
  • the test name is called EMA (Experimental Modal Analysis).
  • EMA is a field that analyzes the dynamic response of structures by stimuli, which occurs through data acquisition equipment. This is useful for verifying the finite element analysis (FEA) results as well as determining the modal parameters of the structure.
  • FEA finite element analysis
  • EMA is a four-step process for extracting modal parameters.
  • a vibration sensor called an accelerometer is attached to the inner surface of the disk member 100 of the vehicle wheel as shown in FIG.
  • Accelerometers use impulse hammers to introduce vibration and use specific frequency ranges and dynamic ranges required for specific tests.
  • Frequency response is a measure of the response of an input signal of various frequencies with a constant amplitude to a system. It is an analytical method that represents a measure of the response to a wideband frequency signal entering a system.
  • the frequency response function calculates the transfer function of the structure and compares it with the response to the stimulus, and the results of the FRF show the response to the size and phase of the structure in the defined frequency range.
  • test result of the FRF is shown as a graph of Figure 6, the description thereof is as follows.
  • FIG. 6 is a graph of resonance and anti-resonance appearing on the wheel of the vehicle according to the experimental result of FIG. 5, and the measurement sensors M1 and M2 are attached to the inner surface of the vehicle wheel as shown in FIG. 5.
  • H11 the measurement of M1 with excitation (shock) to M1
  • H12 the measurement of M1 with excitation (shock) to M2
  • H22 the measurement of M2 with excitation (shock) to M1
  • H11 be the excitation (impact) of M2
  • H22 the measurement of M2
  • f1 is the average resonance frequency of four measured values (H11, H12, H21, H22), and f2 is the average anti-resonance frequency of four measured values (H11, H12, H21, H22). ) Value.
  • Kwheel (Lateral Stiffness) value can be obtained by using the following equation.
  • Modal parameter extraction algorithms are used to identify modal parameters from FRF data. These algorithms are used to detect peaks, calculate polynomials in the frequency domain, and synthesize FRF ⁇ .
  • the vehicle wheel stiffness test is a stiffness test of a conventional vehicle wheel having a weight of 13.3 kg and a vehicle wheel unit having a weight of 12.2 kg (decreasing 1.1 kg) of Example 3 according to the present invention, and the vehicle with the tire 200 mounted thereon. Was assembled to the vibration test.
  • the vehicle wheel of embodiment 3 of the invention Size 18X7J Weight 12.23 kg
  • the vehicle wheel of embodiment 3 of the invention Size 18X7J Weight 12.23kg: Stiffness 64.3kN / mm
  • FIG. 7 is a minimum critical point analysis graph of the thickness of the outer well of the vehicle wheel, and as shown in FIG. 7, the stiffness of the general vehicle wheel is 62.5 kN / mm, and the thickness of the outer well 163a of the fourth embodiment of the present invention is shown. Since the rigidity is 62.6 kN / mm when T1 is 6.1 mm, the thickness T1 of the outer well part 163a is higher than the rigidity of a general vehicle wheel when the thickness T1 of the outer well part 163a is 6.0 mm or more. Shall be 6.0 or higher.
  • FIG. 8 is a graph of the maximum critical point analysis according to the weight variation of the thickness of the outer well part of the vehicle wheel.
  • the stiffness is the conventional stiffness value.
  • the thickness T1 of the outer well portion 163a exceeds 9.1 mm, the weight reduction of the wheel is less than 5%, so that the maximum thickness T1 of the outer well portion 163a is 9.1 to maximize the effect of the weight reduction. It will be mm or less.
  • the thickness of the outer well 163a of the wheel according to the present invention is set to 6.1 to 9.1 mm.
  • the stiffness value of the conventional vehicle wheel is greater than 62.5 kN / mm and the weight can be as light as possible.
  • the rigidity is equal to or larger than the conventional stiffness value, and the weight becomes an optimal thickness that can be reduced by about 6 to 9% compared to the conventional one. .
  • the thickness T1 of the outer well part 163a is 7.1 mm
  • the thickness T2 of the inner well part 163b is 3.8 mm
  • the thickness T3 of the second bead sheet 162a It can be seen that forming the 5.0mm is the most suitable thickness ratio that can satisfy both the rigidity and light weight of the vehicle wheel.
  • the gradient angle ⁇ 1 of the primary inclination portion 163b-1 is 25 degrees
  • the gradient angle ⁇ 2 of the secondary inclination portion 163b-2 is increased.
  • the degree of inclination ⁇ 2 of the secondary inclination portion 163b-2 is at a maximum of 15 degrees.
  • the gradient angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the optimal primary and secondary inclination portions 163b-1 and 163b-2 have a gradient angle ⁇ 1 of the primary inclination portions 163b-1 to 20 degrees, and the secondary When the gradient angle ⁇ 2 of the inclined portion 163b-2 is 10 degrees, the inner well portion 163b having the first and second inclined portions 163b-1 and 163b-2 is formed close to the straight line.
  • the outer diameter of the wheel is larger than the optimal draft angle.
  • the optimal draft angle is obtained when the draft angle ⁇ 1 of the primary inclined portion 163b-1 is minimum and the draft angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 is maximum.
  • the outer diameter of the wheel is smaller, the weight is heavier than the optimum gradient angle case (see Table 4 and FIG. 11).
  • the primary inclined portions 163b-1 are more than the case where the gradient angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the first and second inclined portions 163b-1 and 163b-2 are optimal.
  • the gradient angle ⁇ 1 is the maximum and the gradient angle ⁇ 2 of the secondary inclined portion 163b-2 is the minimum, the rigidity is slightly increased than the optimal case, while the weight is greatly increased.
  • the rigidity is weaker than the optimum case, and the weight is further increased. It is heavy.
  • the weight of the vehicle wheel according to Embodiment 3 of the present invention is 1.03 kg less than that of the conventional vehicle wheel
  • the thickness of the outer well part 163a is larger than that of the conventional wheel.
  • the vibrations transmitted to the spoke parts of the vehicle wheel may be absorbed by the outer well part 163a to reduce the vibration value at the peak point of the tire rotation frequency.
  • the rim 160 of the vehicle wheel is configured as in the present invention, it can be seen that the reduction of the stiffness value due to the weight reduction of the vehicle wheel and the influence of vibration and noise due to this can be minimized.

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Abstract

차량용 휠에 관한 발명이 개시된다. 개시된 차량용 휠은, 차축이 연결되는 디스크부재와, 디스크부재에 연결되며, 타이어가 장착되는 림부를 포함하고, 림부는, 디스크부재에 연결되며, 타이어의 외측비드가 접하는 제1비드시트를 포함하는 제1타이어장착부와, 제1타이어장착부와 이격되게 위치하며, 타이어의 내측비드가 접하는 제2비드시트를 포함하는 제2타이어장착부와, 제1타이어장착부에서 연장되는 외측 웰부와, 외측 웰부와 제2타이어장착부를 연결하는 내측 웰부가 구비되는 웰부를 포함하며, 외측 웰부, 제2비드시트, 내측 웰부 순으로 진행하면서 두께가 얇아지는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 휠
본 발명은 차량용 휠에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주행 중 발생되는 소음 및 진동을 줄이고, 강성을 확보할 수 있는 차량용 휠에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 휠은 스틸이나 알루미늄 등의 재질을 포함하여 이루어진다. 이러한 차량용 휠은 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크로 이루어지는 차량의 휠 허브에 고정된다.
차량용 휠은, 차량의 연비향상을 위해, 경량 재질의 알루미늄 등을 적용하거나, 두께를 줄이는 등의 설계 변경을 적용하고 있다.
일반적으로 차량용 휠 설계 시에는, 소정의 강도(strength) 조건을 만족하도록 허브장착부 및 스포크부 등의 구조를 설계한 후, 경량화를 위하여 허브장착부 및 스포크부 내측부 등에 살빼기를 적용한다.
차량용 휠의 중량이 절감됨에 따라 강성(stiffness)이 부족해져 차량 주행 시 차량용 휠 자체에서 진동 및 소음이 일어나는 문제점이 발생되며, 이러한 진동 및 소음을 방지하기 위하여 허브장착부 및 스포크부 내측부 등을 보강하고, 나아가 차량용 휠 전체 형상을 두껍게 하는 경우 다시 중량이 증가되는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2006-0044653호(이하 '선행문헌1'이라 한다)에는 림에 중공 챔버를 형성하여 중량을 감소시키고 소음을 차단한 기술이 개시되어 있다.
림과 스포크에 중공을 형성하는 기술은 선행문헌1 이외에도 한국 공개특허공보 제10-2007-0053386호, 한국 공개특허공보 제10-1999-0062973호 등에 개시되어 있는데, 중공 챔버를 형성하는 방법은 중량감소 및 흡음에는 효과가 있으나, 내구성이 취약해지는 문제점이 있다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2007-0053386호(이하 '선행문헌2'라 한다)에는 림에 중공 챔버를 형성하고 이에 알루미늄 발포 코어를 충진하여 소음 및 진동을 흡수하는 기술이 개시되어 있다. 림과 스포크에도 중공을 형성하고 이에 발포 코어를 충진하는 기술은 선행문헌1에 비하여 흡음 효과는 높으나, 중량감소의 효과가 제한되는 문제점이 있다.
이러한 종래의 차량용 휠은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 디스크부재(2)의 외주면에서 일방향으로 연장 형성되는 림부(3)를 포함하고, 이러한 림부(3)의 외주면에는 도 2에서와 같이 타이어(1)가 장착된다.
즉, 타이어(1) 양단부의 비드(1a)(1b) 중 일단부의 외측 비드(1a)는 디스크부재(2)의 외측면을 이루는 림부(3)의 외측 비드시트(3a)에 안착되고, 타단부의 내측 비드(1b)는 림부(3)의 자유단부에 형성되는 내측 비드시트(3b)에 안착된다.
한편, 림부(3)는 디스크부재(2)에서 돌출되는 웰부(31)와 내측 비드시트(3b)의 두께가 서로 다르게 형성되고, 웰부(31)는 외측 비드시트(3a)에서 연장 형성되는 외측 웰부(31a)와, 내측 비드시트(3b)에서 연장 형성되어 외측 웰부(31a)와 연결되는 내측 웰부(31b)를 포함하며, 내측 웰부(31b)는 외측 웰부(31a)에서 외측으로 절곡되어 경사지게 형성된다.
이와 같이 형성되는 웰부(31)와 내측 비드시트(3b)의 두께는 타이어(1)의 내측 비드(1b)가 구비되는 내측 비드시트(3b)가 제일 두꺼운 두께로 형성되고, 외측 비드시트(3a)에서 연장되어 돌출되는 외측 웰부(31a)가 그 다음 두꺼운 두께로 형성되며, 외측 웰부(31a)와 내측 비드시트(3b) 사이의 내측 웰부(31b)가 제일 얇은 두께로 형성된다.
이와 같이 형성된 차량용 휠은 주행 시 차량의 중량에 대응한 하중을 노면을 통해 받게 되고, 휠로 전달되는 하중(F1)(F2)은 도 2에서와 같이 타이어(1)의 양 비드(1a)(1b)를 통해서 전달받게 된다.
하지만, 도 2에서와 같이, 타이어(1)를 통해 전달되는 하중(F1)(F2)은 타이어(1)의 외측 비드(1a)를 통해 림부(3)의 외측 비드시트(3a)에 작용하고, 타이어(1)의 내측 비드(1b)를 통해 림부(3)의 내측 비드시트(3b)에 각각 작용하게 되는데, 림부(3)의 외측 비드시트(3a)와 내측 비드시트(3b)에서는 이에 대한 반력(R1)(R2)이 각각 작용하게 된다.
특히, 림부(3)의 내측 비드시트(3b)에서 작용하는 하중(F2)에 대한 반력(R2)은 외측 비드시트(3a)에 그 일단부가 연결되는 외측 웰부(31a)로 이전된 반력(R2')으로 작용한다.
따라서 외측 비드시트(3a)에 작용하는 하중(F1)에 대해서는 하중(F1)과 일직선상의 반대방향으로 반력(R1)이 작용하여 작용/반작용의 역할을 하나, 내측 비드시트(3b)에 작용하는 하중(F2)에 대해서는 하중(F2)에 대한 반력(R2)이 외측 웰부(31a)의 반력(R2')으로 이전되어 작용한다.
따라서 내측 비드시트(3b) 측에서는 변형량(ε1)이 발생되고, 이의 변형량(ε1)은 외측 웰부(31a)의 두께가 내측 비드시트(3b)의 두께보다 상대적으로 얇아 고정단부로써의 지지면이 작기 때문에, 외측 웰부(31a)의 고정단부에서부터 변형이 발생되어 전반적인 변형량(ε1)이 크게 되며, 이 변형량(ε1)에 대응한 진동은 차량용 휠의 스포크부(22)를 통해 차량의 허브(미도시) 측으로 전달되어 차량의 진동 및 소음으로 그대로 발생되는 문제가 있었다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 림부를 이루는 외측 웰부, 내측 웰부 및 제2비드시트의 두께를 다르게 구성하여 차량으로 전달되는 진동 및 소음을 저감시킬 수는 차량용 휠을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적으로는, 외측 웰부에서 연장되는 내측 웰부를 다단 경사지게 형성하여 림부의 변형량을 최소화할 수 있는 차량용 휠을 제공하는데 있다.
본 실시예에 따른 차량용 휠은: 차축이 연결되는 디스크부재; 및 상기 디스크부재에 연결되며, 타이어가 장착되는 림부;를 포함하고, 상기 림부는, 상기 디스크부재에 연결되며, 상기 타이어의 외측비드가 접하는 제1비드시트를 포함하는 제1타이어장착부; 상기 제1타이어장착부와 이격되게 위치하며, 상기 타이어의 내측비드가 접하는 제2비드시트를 포함하는 제2타이어장착부; 및 상기 제1타이어장착부에서 연장되는 외측 웰부와, 상기 외측 웰부와 상기 제2타이어장착부를 연결하는 내측 웰부가 구비되는 웰부;를 포함하며, 상기 외측 웰부, 상기 제2비드시트, 상기 내측 웰부 순으로 진행하면서 두께가 얇아지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제1타이어장착부는, 상기 제1비드시트에서 돌출되고, 상기 외측비드에 접하여, 상기 외측비드의 이동을 제한하는 제1이동제한부; 및 상기 제1비드시트 또는 상기 제1이동제한부에서 연장되고, 상기 외측 웰부와 연결되는 웰벽부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제1이동제한부는, 상기 제1비드시트에서 돌출되고, 상기 외측비드의 외측에 접하여, 상기 외측비드의 외측 이동을 제한하는 제1림플랜지; 및 상기 제1비드시트에서 돌출되고, 상기 외측비드의 내측에 접하여, 상기 외측비드의 내측 이동을 제한하는 제1험프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제2타이어장착부는, 상기 제2비드시트에서 돌출되고, 상기 내측비드에 접하여 상기 내측비드의 이동을 제한하는 제2이동제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제2이동제한부는, 상기 제2비드시트에서 돌출되고, 상기 내측비드의 외측에 접하여, 상기 내측비드의 외측 이동을 제한하는 제2림플랜지; 및 상기 제2비드시트에서 돌출되고, 상기 내측비드의 내측에 접하여, 상기 내측비드의 내측 이동을 제한하는 제2험프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 외측 웰부의 두께는 상기 제2비드시트의 두께의 1.2 ~ 1.8배인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 외측 웰부의 두께는 상기 내측 웰부의 두께의 1.2 ~ 2.5배인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 외측 웰부와, 상기 내측 웰부와, 상기 제2비드시트의 두께는 각각, 6.0 ~ 9.1mm, 3.3 ~ 5.5㎜, 4.0 ~ 7.5㎜인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 내측 웰부의 두께는, 상기 외측 웰부와 상기 제2비드시트의 두께의 차이보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 내측 웰부는, 상기 디스크부재의 회전 중심을 기준으로 상기 외측 웰부의 외측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 내측 웰부는 다단 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 내측 웰부는, 상기 외측 웰부에서 상기 제2비드시트 측으로 경사지게 형성되는 1차 경사부; 및 상기 제2비드시트에서 상기 1차 경사부 측으로 경사지게 형성되어, 상기 1차 경사부에 연결되는 2차 경사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 1차 경사부의 구배각은 5 ~ 25˚인 것을 특징으로 한다. 한다.
본 발명에서, 상기 2차 경사부의 구배각은 5 ~ 15˚인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 휠은, 외측 웰부, 내측 웰부 및 제2비드시트의 두께를 달리 구성하는 한편, 외측 웰부에서 연장되는 내측 웰부를 다단 경사지게 형성하여, 림부의 변형량을 최소화하고, 차체로 전달되는 진동 및 소음을 저감시켜 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 림부의 강성을 향상시키면서, 동시에 중량을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 차량용 휠의 림부를 도시한 확대도이다.
도 2는 일반적인 차량용 휠의 림부에 작용하는 힘의 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 휠의 림부를 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 휠의 림부에 작용하는 힘의 관계를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 휠의 림부의 주파수(진동) 응답해석의 실험을 위한 측정센서의 설치상태도이다.
도 6은 도 5의 실험결과에 따른 공진과 반공진을 나타내는 그래프이다.
도 7 내지 9는 도 5의 실험 결과 및 해석으로부터 림 두께 및 중량의 상한치에 대한 임계점을 분석한 결과의 그래프로서, 도 7은 차량용 휠의 외측 웰부두께의 최소 임계점 분석 그래프이고, 도 8은 차량용 휠의 외측 웰부 두께의 중량 변동에 따는 최대 임계점 분석 그래프이며, 도 9는 차량용 휠의 외측 웰부 두께와 중량, 강성과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 차량용 휠의 1차 구배각과 2차 구배각의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 차량용 휠의 1차 구배각과 중량 및 강성의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 12 내지 14는 일반적인 차량용 휠과 본 발명에 따른 차량용 휠을 차량에 장착하여 진동 시험 측정 및 분석 데이터로써, 도 12는 운전석 핸들에서의 진동 주파수를 나타내는 그래프이고, 도 13은 운전석 바닥부에서의 진동 주파수를 나타내는 그래프이며, 도 14는 차량용 휠의 너클부에서의 진동 주파수를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 휠의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 휠의 림부를 도시한 확대도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 휠의 림부에 작용하는 힘의 관계를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 휠의 림부의 주파수(진동) 응답해석의 실험을 위한 측정센서의 설치상태도이다.
도 6은 도 5의 실험결과에 따른 공진과 반공진을 나타내는 그래프이고, 도 7 내지 9는 도 5의 실험 결과 및 해석으로부터 림 두께 및 중량의 상한치에 대한 임계점을 분석한 결과의 그래프로서, 도 7은 차량용 휠의 외측 웰부 두께의 최소 임계점 분석 그래프이고, 도 8은 차량용 휠의 외측 웰부 두께의 중량 변동에 따는 최대 임계점 분석 그래프이며, 도 9는 차량용 휠의 외측 웰부 두께와 중량, 강성과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 차량용 휠의 1차 구배각과 2차 구배각의 상관관계를 나타내는 그래프이고, 도 11은 본 발명에 따른 차량용 휠의 1차 구배각과 중량 및 강성의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 일반적인 차량용 휠과 본 발명에 따른 차량용 휠을 차량에 장착하여 진동 시험 측정 및 분석 데이터로써, 도 12는 운전석 핸들에서의 진동 주파수를 나타내는 그래프이고, 도 13은 운전석 바닥부에서의 진동 주파수를 나타내는 그래프이며, 도 14는 차량용 휠의 너클부에서의 진동 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 휠은 차축 허브(미도시)가 연결되어 구비되는 디스크부재(100)와, 디스크부재(100)의 외주면에 돌출되게 형성되는 한편 타이어(200)가 장착되는 림부(160)를 포함한다.
디스크부재(100)는 차축 허브가 연결되는 원반형의 허브장착부(110)와, 허브장착부(110)의 외측에서 림부(160) 측으로 방사상으로 연장 형성되는 스포크부(spoke portion)(150)를 포함한다.
특히, 허브장착부(110)는 도 3 및 4에서와 같이, 차축 허브와의 볼트 결합을 위한 볼트공(130)과 공동부(140)를 제외한 부분의 속이 꽉 찬 중실형으로 형성되어 있다.
이는, 차량용 휠이 차축 허브와 연결된 부분의 지지단으로써, 차량 자체의 중량 및 충격하중을 견딜 수 있을 정도의 강도(strength)를 갖도록 하기 위함이다.
이와 같은 허브장착부(110)에는 그 중앙부에 차축 허브가 삽입되는 허브공(120)이 형성되고, 허브공(120)과 이격된 허브장착부(110)의 외측부에는 다수의 볼트공(130)이 일정간격으로 이격되어 원주방향을 따라 배열된다.
이러한 볼트공(130)은 디스크부재(100)의 외측면에서 내측면으로 갈수록 그 직경이 점차 좁아지도록 형성되고, 디스크부재(100)의 외측면에서 너트나 캡너트가 삽입되어 구비되며, 디스크부재(100)의 내측면에서 볼트공(130)을 관통하는 차축 허브의 볼트가 볼트공(130) 내에 구비된 너트 또는 캡너트와 체결되어 결합 고정된다.
공동부(140)는 볼트공(130)의 사이에 구비되는 것으로, 그 내부에는 고무 재질을 포함하여 이루어지는 댐퍼(미도시)가 삽입될 수 있다.
이러한 공동부(140)는 볼트공(130) 반대편의 디스크부재(100) 즉 디스크부재(100)의 내측면에 형성되고, 디스크부재(100)의 내측면에서 중심부 측으로 갈수록 직경이 점차 작아지도록 형성된다.
이는, 차량 주행 시 차량용 휠 자체에서 발생되는 진동 및 소음을, 디스크부재(100)의 내측 단부로 갈수록 그 직경이 점차 커지는 공동부(140)와 댐퍼로 분산, 감쇠(減衰)시키기 위한 것이다.
또한, 볼트공(130)과 공동부(140)는 반대편에 형성됨으로써 디스크부재(100)의 강성을 상호 보완할 수 있게 된다. 즉, 디스크부재(100)의 외측면에서 허브공(120)과 볼트공(130) 사이의 간격은 좁은 반면, 공동부(140)가 형성되지 않은 중실의 허브장착부(110)를 적용하여 강성을 확보할 수 있다, 또한, 디스크부재(100)의 내측면에서 허브공(120)과 공동부(140) 사이의 간격은 좁은 반면, 허브공(120)과 볼트공(130) 사이를 넓게 하여 강성을 확보할 수 있게 된다.
차량용 휠의 림부(160)에 타이어(200)가 장착되면, 림부(160)와 타이어(200) 사이에 밀폐된 환형의 공간이 형성된다.
본 실시예에서 림부(160)는 도 3 및 도 4에서와 같이, 제1타이어장착부(161, 162, 164, 165), 제2타이어장착부(161a, 162a, 165a) 및 웰부(163)를 포함하며, 외측 웰부(163a), 제2비드시트(162a) 및 내측 웰부(163b) 순으로 진행하면서 두께가 얇아지게 형성된다.
제1타어이장착부(161, 162, 164, 165)는 디스크부재(100)에 연결되며, 타이어(200)의 외측비드(201)가 접하는 제1비드시트(162)를 포함한다. 본 실시예에서 제1타이어장착부(161, 162, 164, 165)는 제1이동제한부(161, 165) 및 웰벽부(164)를 포함한다.
제1이동제한부(161, 165)는 제1비드시트(162)에서 돌출되고, 외측비드(201)에 접하여 외측비드(201)의 이동을 제한한다. 본 실시예에서 제1이동제한부(161, 165)는 제1림플랜지(161) 및 제1험프(165)를 포함한다.
제1림플랜지(161)는 제1비드시트(162)에서 돌출되고, 외측비드(201)의 외측에 접하여, 외측비드(201)의 외측 방향 이동을 제한한다.
제1험프(165)는 제1비드시트(162)에서 돌출되고, 외측비드(201)의 내측에 접하여, 외측비드(201)의 내측 방향 이동을 제한한다.
웰벽부(164)는 제1비드시트(162) 또는 제1이동제한부(161, 165)에서 연장되고, 외측 웰부(163a)와 연결된다.
제2타이어장착부(161a, 162a, 165a)는 제1타이어장착부(161, 162, 164, 165)와 이격되게 위치하며, 타이어(200)의 내측비드(202)가 접하는 제2비드시트(162a)를 포함한다. 본 실시예에서 제2타이어장착부(161a, 162a, 165a)는 제2이동제한부(161a, 165a)를 더 포함한다.
제2이동제한부(161a, 165a)는 제2비드시트(162a)에서 돌출되고, 내측비드(202)에 접하여, 내측비드(202)의 이동을 제한한다. 본 실시예에서 제2이동제한부(161a, 165a)는 제2림플랜지(161a) 및 제2험프(165a)를 포함한다.
제2림플랜지(161a)는 제2비드시트(162a)에서 돌출되고, 내측비드(202)의 외측(도 4 기준 하측)에 접하여 내측비드(202)의 외측 이동을 제한한다.
제2험프(165a)는 제2비드시트(162a)에서 돌출되고, 내측비드(202)의 내측(도 4 기준 상측)에 접하여, 내측비드(202)의 내측 방향 이동을 제한한다.
웰부(163)는 제1타이어장착부(161, 162, 164, 165)에서 하측(도 4 기준)으로 연장되는 외측 웰부(163a)와, 외측 웰부(163a)와 제2타이어장착부(161a, 162a, 165a)를 연결하여, 외측 웰부(163a)로부터 제2험프(165a)의 험프 라운드부(r2) 시작점까지 경사지게 연결하는 내측 웰부(163b)를 포함한다.
한편, 본 실시예에서 웰부(163)는 제1, 2비드시트(162, 162a)에 면접된 타이어(200)의 내측, 외측비드(201, 202)가 각각 제1, 2비드시트(162, 162a)의 길이 보다 작은 두께로 형성되어, 제1, 2험프(165, 165a)에 걸리도록 한다.
본 실시예에서 차량용 휠의 림부(160)는 외측 웰부(163a), 제2비드시트(162a), 내측 웰부(163b) 순으로 진행하면서 두께가 얇아지게 형성된다. 즉, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)가 가장 두껍고, 그 다음 제2비드시트(162a)의 두께(T3)가 두꺼우며, 마지막으로 내측 웰부(163b)가 제일 얇은 두께(T2)로 형성된다(T1＞T3＞T2).
여기서, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)는 웰 라운드(r1)와 외측 웰부(163a)의 교차점에서의 수직 방향 두께이고, 내측 웰부(163b)의 두께(T2)는 내측 웰부(163b)의 중점에서의 수직 방향 두께이며, 제2비드시트(162a)의 두께(T3)는 내측 비드시트(162a)의 중점에서의 수직 방향 두께로 선정될 수 있다.
한편, 외측 웰부(163a), 내측 웰부(163b) 및 제2비드시트(162a)의 두께(T1, T2, T3)의 관계는 아래와 같을 수 있다. 즉, 제2비드시트(162a)의 두께(T3)에 대한 외측 웰부(163a)의 두께(T1)는 1.2＜T1/T3＜1.8로 형성되고, 내측 웰부(163b)의 두께(T2)에 대한 외측 웰부(163a)의 두께(T1)는 1.2＜T1/T2＜2.5로 형성될 수 있다.
가장 바람직하게는 하기의 실시예 3에서와 같이, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)는 7.1㎜로 형성되고, 내측 웰부(163b)의 두께(T2)는 3.8㎜로 형성되며, 제2비드시트(162a)의 두께(T3)는 5.0㎜로 형성되어, 차량용 휠의 강성 및 경량화를 모두 만족할 수 있게 된다.
또한, 외측 웰부(163a), 내측 웰부(163b) 및 제2비드시트(162a)의 두께(T1, T2, T3)는 6.0 ~ 9.1㎜ : 3.3 ~ 5.5㎜ : 4.0 ~ 7.5㎜의 비율로 형성되되, 특히, 가장 얇은 내측 웰부(163b)의 두께(T2)를 기준으로 하여, 외측 웰부(163a)와 제2비드시트(162a) 의 두께(T1, T3)를 내측 웰부(163b)의 두께(T2)보다 적어도 1㎜ 이상 큰 두께로 형성하여, 차량용 휠의 고유진동수를 높은 주파수 대역으로 전환할 수 있게 된다.
상기와 같은 비율의 기준이 되는 내측 웰부(163b)의 두께(T2)가 3.3㎜ 미만인 경우에는 차량용 휠을 경량화할 수는 있지만 차량용 휠의 강도를 유지하기 어렵다. 또한, 내측 웰부(163b) 의 두께(T2)가 5.5㎜를 초과하는 경우에는 차량용 휠의 강도는 유지할 수 있지만 중량이 증대되는 단점이 있다.
또한, 상기와 같은 내측 웰부(163b) 의 두께(T2)는 외측 웰부(163a)와 제2비드시트(162a) 의 두께 차(T1-T3)보다 큰 두께로 형성됨이 바람직하다(T1-T3＜T2). 이는, 외측 웰부(163a)와 제2비드시트(162a)에 비해 상대적으로 약한 강도를 갖는 내측 웰부(163b)의 최소 두께를 확보하여 내측 웰부(163b)의 강도를 유지함으로써 림부(160)의 전체 강도를 설정 범위 이상으로 유지하기 위한 것이다.
따라서 상기와 같은 내측 웰부(163b)의 두께(T2)와 그에 따른 비율을 감안하여 외측 웰부(163a)와 제2비드시트(162a)의 두께(T1, T3)가 최적의 범위로 설정된 것이고, 이에 대한 설명은 후술될 실시예에서 자세히 설명하기로 한다.
한편, 본 실시예에서 내측 웰부(163b)가 경사지게 형성되는데, 이러한 내측 웰부(163b)는 외측 웰부(163a)에서 제2비드시트(162a) 측으로 상향 경사지게 형성되는 1차 경사부(163b-1)와, 제2비드시트(162a)에서 1차 경사부(163b-1) 측으로 하향 경사지게 형성되어 1차 경사부(163b-1)에 연접되는 2차 경사부(163b-2)를 포함한다.
이와 같이 내측 웰부(163b)를 1,2차 경사부(163b-1, 163b-2)로 경사지게 형성하는 이유는, 내측 웰부(163b)의 두께를 두껍게 하면 강성은 향상되지만 차량용 휠 전체 중량이 증대되어 차량용 휠의 중량을 절감하는 것에 반하게 되는데, 이를 개선하기 위해 내측 웰부(163b)를 2단 스텝으로 경사지게 형성하면 강성과 경량화를 모두 만족할 수 있게 된다.
이러한 내측 웰부(163b)의 1차 경사부(163b-1)와 2차 경사부(163b-2)는 각각 외측 웰부(163a)와 제2비드시트(162a)의 두께(T1, T2)를 최소 중량으로 하여, 내측 웰부(163b)와 연결하기 위한 구배각(θ1, θ2)으로, 내측 웰부(163b)의 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)과 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)은 5 ~ 25˚: 15 ~ 5˚의 비율로 형성된다.
여기서, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)은 외측 웰부(163a)의 바닥면에서 차량용 휠의 회전중심선(O)과 평행한 연장선과 내측 웰부(163b)(1차 경사부(163b-1)) 간의 경사각도이다.
또한 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)은 제2비드시트(162a)(내측 비드시트(162a))의 바닥면에서 휠의 회전중심선(O)과 평행한 연장선과 내측 웰부(163b)(2차 경사부(163b-2)) 간의 경사각도이다.
한편, 이와 같은 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)은 1차 경사부(163b-1)에서 휠의 회전중심선(O)과 평행한 연장선과 2차 경사부(163b-2) 간의 구배각과 엇각으로 서로 같게 형성된다.
이러한 1,2차 경사부(163b-1. 163b-2)의 구배각(θ1. θ2) 비율은 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)을 기준으로 하여 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)을 설정하는 방식으로 결정된다.
즉, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 25도인 경우에는 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)은 5도가 되고, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 5도인 경우에는 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 15도에 해당한다. 최적의 구배각 비율은 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 20도이고 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 10.6도인 경우가 된다.
특히, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)은 최소 구배각을 기준으로 하여 최대 구배각이 5배 범위로 형성되는데, 최대 구배각이 최소 구배각의 5배가 넘어가면 내측 웰부(163b)이 급격히 꺾이는 현상이 발생되어 내구성이 취약해지는 단점이 있다.
1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)에 따라 결정되는 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)은 하기의 표 1과 같다.
1차 경사부의 구배각 25도 20도 15도 10도 5도
1차 경사부의 비율(θ1) 1 0.8 0.6 0.4 0.2
2차 경사부의 비율(θ2) 0.2×θ1 0.5×θ1 1.0×θ1 1.5×θ1 3.0×θ1
위의 표 1에서와 같이, 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)은 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)에 따라 제2비드시트(162a)의 두께(T3)를 최소 중량으로 하여, 내측 웰부(163b)에 연결하기 위한 최적의 구배각에 해당한다.
이와 같은 비율로 1차 경사부(163b-1)와 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ1, θ2)을 형성하면, 림부(160)에 작용하는 하중이 분산되어 림부(160)의 급격한 변형을 방지할 수 있게 된다.
즉, 도 4에서와 같이, 내측 비드시트(162a)에 작용하는 하중(F2)에 대해, 1,2차 경사부(163b-1, 163b-2)의 각 구배각(θ1, θ2)에서 서로 다른 힘의 반력(R2-1, R2-2)이 작용하게 된다.
따라서 디스크부재(100)에 연접된 외측 웰부(163a)가 내측 웰부(163b) 및 제2비드시트(162a)보다 더 두껍게 형성되는 한편 내측 웰부(163b)가 1,2차 경사부(163b-1, 163b-2)로 2단 경사지게 형성됨으로써 도 4에서와 같이 주행 시 림부(160)에 작용하는 하중(F1, F2)에 대한 림부(160)의 변형량(ε2)이 일반적인 차량용 휠의 변형량(ε1)보다 작아져 차량으로 전달되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다(ε1＞ε2).
즉, 본 실시예에서는 디스크부재(100)에 연접되는 외측 웰부(163a)의 두께(T1)를 종래보다 더 두껍게 형성하는 한편 내측 웰부(163b)를 1,2차 경사부(163b-1, 163b-2)로 2단 경사지게 형성하여 내측 비드시트(162a) 측에 작용하는 하중(F2)에 대한 반력(R2)이 1,2차 경사 지점에서 각각 작용하는 반력(R2-1, R2-2)으로 분산되게 함으로써, 내측 비드시트(162a)에 작용하는 하중(F2)에 의한 모멘트를 저감시켜 이의 변형량(ε2)을 저감시킬 수 있도록 한 것이다.
[실시예]
먼저, 본 실시예에서는 본 발명과 종래(양산예) 림부(160)의 외측 웰부(163a)와, 내측 웰부(163b), 제2비드시트(162a)의 두께 변화에 따른 차량용 휠의 중량과 강성을 비교하여 아래의 표 2에 나타내었다.
구분 외측 웰부 내측 웰부 제2비드시트 두께순서 중량(㎏) 중량감소율 강성
종래(양산예) 5.5㎜ 5.0㎜ 6.0㎜ T3＞T1＞T2 13.26 비교중량 62.5kN/㎜
본 발명 실시예 예1 9.1㎜ 4.2㎜ 5.0㎜ T1＞T3＞T2 12.57 94.8% 68.7kN/㎜
예2 8.1㎜ 3.8㎜ 5.0㎜ T1＞T3＞T2 12.34 93.1% 66.5kN/㎜
예3 7.1㎜ 3.8㎜ 5.0㎜ T1＞T3＞T2 12.23 92.2% 64.3kN/㎜
예4 6.1㎜ 3.8㎜ 5.0㎜ T1＞T3＞T2 12.10 91.3% 62.6kN/㎜
예5 5.5㎜ 3.8㎜ 5.0㎜ T1＞T3＞T2 11.90 89.7% 60.8kN/㎜
본 발명의 치수 범위 6.0~9.1mm 3.3~5.5mm 4.0~7.5mm T1＞T3＞T2
휠 강성시험은 종래의 13.26㎏ 중량의 차량용 휠과 본 발명에 따른 실시예 3의 12.23㎏ 중량(1.03㎏의 중량감소)의 차량용 휠 단품의 강성시험과, 타이어(200)를 장착한 상태에서 차량에 조립하여 진동시험을 하였고, 시험결과는 위의 표 2와 같다.
1. 표 2의 차량용 휠 단독 강성(stiffness) 측정 및 데이터 분석
1) 실험 설명
시험명은 EMA(Experimental Modal Analysis: 실험적 모달 분석)라고 한다.
EMA는 자극에 의해 구조물의 동적 응답을 분석하는 분야인데, 자극에 대한 응답은 데이터 수집 장비를 통해서 발생한다. 이는 FEA(Finite-Element Analysis: 유한 요소 분석법) 결과를 검증뿐만 아니라 구조의 모달 파라미터를 결정하는데 유용하다.
EMA는 모달 파라미터를 추출하는 4단계 프로세스이고, 이에 대한 과정은 다음과 같다.
[Vibration Sensor(Accelerometer, 가속도계)]
구조의 진동 응답을 기록하기 위해서 가속도계라고 불리는 진동 센서를 도 5에서와 같이 차량용 휠의 디스크부재(100) 내측면에 부착하여 구비한다.
가속도계는 진동을 넣기 위해서 임펄스 해머를 사용하여 특정 테스트 필요한 주파수 범위, 동적범위 등을 사용한다.
[Data Acquisition(데이터 수집 장비)]
가속도계와 임펄스 해머를 통해서 발생하는 진동신호를 측정하기 위한 데이터 수집 장비를 구비한다.
[FRF(Frequency Response Function) 분석]
주파수 응답은 진폭이 일정한 다양한 주파수의 입력 신호가 어떤 시스템에 들어왔을 때, 어떤 응답을 내는지 측정하는 것으로, 이는 어떤 시스템에 들어온 광역 주파수 신호에 대한 내보내는 반응의 척도를 나타내는 분석 방식이다.
주파수 응답 함수는 구조의 전달 함수를 계산하여 자극에 대한 반응과 비교하고, FRF의 결과는 정의된 주파수 범위에서 구조의 크기 및 위상에 대한 응답을 보여준다.
FRF의 테스트 결과는 도 6의 그래프와 같이 나타나고, 이에 대한 설명은 다음과 같다.
도 6은 도 5의 실험결과에 따라 차량용 휠에 나타나는 공진과 반공진의 그래프로서, 도 5에서와 같이 차량용 휠 내측면에 M1, M2의 측정 센서를 부착한다.
이 상태에서 M1에 가진(충격)을 주어 M1으로 측정한 것을 H11 이라 하고, M2에 가진(충격)을 주어 M1로 측정한 것을 H12 이라 하며, M1에 가진(충격)을 주어 M2로 측정한 것을 H21 이라 하고, M2에 가진(충격)을 주어 M2로 측정한 것을 H22 이라 정의하면, H11, H12, H21, H22의 각각의 FRF(공진, 반공진) 그래프가 도 6과 같이 표시된다.
따라서 f1은 4가지(H11, H12, H21, H22) 측정값의 평균 공진(Resonance Frequency) 값이고, f2는 4가지(H11, H12, H21, H22) 측정값의 평균 반공진(Anti-Resonance Frequency) 값이다.
ω1 = 2 x π x f1 [Hz],
ω2 = 2 x π x f2 [Hz],
mass = Wheel weight(㎏)라 하면,
횡방향 강성(Lateral Stiffness)의 FRF그래프 측정 후, 아래 식을 사용하면, Kwheel(Lateral Stiffness) 값을 얻을 수 있다.
Figure PCTKR2016009566-appb-I000001
[모달 파라미터 추출]
모달 파라미터 추출 알고리즘은 FRF 데이터로부터 모달 파라미터를 식별하기 위해서 사용되는 것으로, 이 알고리즘들은 Peak를 검출하고, 주파수 영역의 다항식 계산 및 FRF×× 합성에 사용된다.
2) 실험 조건 및 강성(stiffness)값
차량용 휠 강성시험은 종래의 13.3㎏ 중량의 차량용 휠과 본 발명에 따른 실시예 3의 12.2㎏ 중량(1.1㎏ 중량 감소)의 차량용 휠 단품의 강성시험과, 타이어(200)를 장착한 상태에서 차량에 조립하여 진동시험을 하였다.
- 일반적인 차량용 휠. 사이즈 18X7J 중량 13.26㎏
- 본 발명의 실시예 3의 차량용 휠. 사이즈 18X7J 중량 12.23㎏
3) 실험 결과
- 일반적인 차량용 휠. 사이즈 18X7J 중량 13.26㎏ : 강성 62.5kN/㎜
- 본 발명의 실시예 3의 차량용 휠. 사이즈 18X7J 중량 12.23㎏ : 강성 64.3kN/㎜
4) 실험 결과 및 해석으로부터 림부(160)의 두께 및 중량의 상한치에 대한 임계점을 분석한 결과는 도 7 내지 9와 같다.
먼저, 도 7은 차량용 휠의 외측 웰부 두께의 최소 임계점 분석 그래프로서, 도 7에서 알 수 있듯이, 일반적인 차량용 휠의 강성은 62.5kN/㎜이고, 본 발명의 실시예 4의 외측 웰부(163a) 두께(T1)가 6.1㎜일 때 강성이 62.6kN/㎜이므로, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)가 6.0㎜ 이상일 경우는 일반적인 차량용 휠의 강성보다 높으므로 외측 웰부(163a)의 두께(T1)는 6.0 이상으로 한다.
도 8은 차량용 휠의 외측 웰부 두께의 중량 변동에 따는 최대 임계점 분석 그래프로서, 도 8에서 알 수 있듯이, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)를 6.0㎜ 이상으로 할 때는 강성이 종래의 강성값보다 높으나, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)가 9.1㎜를 초과하면 휠의 중량 감소가 5％ 미만이 되므로 중량 감소의 효과를 극대화하기 위해 외측 웰부(163a)의 최대 두께(T1)는 9.1㎜ 이하가 된다.
도 9는 휠의 외측 웰부 두께와 중량, 강성과의 상관관계를 나타내는 그래프로서, 도 9에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 휠의 외측 웰부(163a) 두께(T1)를 6.1 ~ 9.1㎜로 함으로써, 종래 차량용 휠의 강성값 62.5kN/㎜ 보다는 크고 중량은 최대한 경량화할 수 있다.
특히, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)를 6.1 ~ 8.1㎜의 형성하면, 강성은 종래의 강성값과 같거나 크고, 중량은 종래보다 6 ~ 9％ 정도 경량화할 수 있는 최적의 두께가 된다.
따라서 상기와 같은 실험 결과를 통해, 외측 웰부(163a)의 두께(T1)는 7.1㎜로, 내측 웰부(163b)의 두께(T2)는 3.8㎜로, 제2비드시트(162a)의 두께(T3)는 5.0㎜로 형성하는 것이 차량용 휠의 강성 및 경량화를 모두 만족할 수 있는 가장 적합한 두께 비율임을 알 수 있다.
2. 내측 웰부(163b)의 1차 경사부(163b-1)와 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ1,θ2)의 변화에 따른 강성값 고찰
먼저, 내측 웰부(163b)의 1차 경사부(163b-1)와 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ1, θ2)에 대한 상관관계는 전술한 표 1에서 설명하였으므로, 이하에서는 구배각(θ1, θ2)의 최대, 최소, 최적의 각도에 따른 중량과 강성값에 대해 설명한다.
하기의 표 3 및 도 10에서 알 수 있듯이, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 최대인 25도인 경우에는 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 최소인 5도가 되고, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 최소인 5도인 경우에는 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 최대인 15도가 된다.
따라서 최적의 1,2차 경사부(163b-1)(163b-2)의 구배각(θ1, θ2)은 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 20도가 되고, 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 10도일 때, 1,2차 경사부(163b-1, 163b-2)를 갖는 내측 웰부(163b)이 직선에 가깝게 형성된다.
특히, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 최대이고 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 최소인 경우는 최적의 구배각보다 휠의 외경이 더 커지므로 인해 중량이 증대되고, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 최소이고 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 최대인 경우는 최적의 구배각보다 휠의 외경이 작아짐에도 불구하고 중량은 최적의 구배각 경우보다 무겁다(표 4 및 도 11 참조).
표 4 및 도 11에서 알 수 있듯이, 1,2차 경사부(163b-1, 163b-2)의 구배각(θ1, θ2)이 최적인 경우에 비해, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 최대이고 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 최소인 경우는 최적의 경우보다 강성이 소폭 증대되는 반면에 중량이 크게 상승됨을 알 수 있다.
또한, 1차 경사부(163b-1)의 구배각(θ1)이 최소이고 2차 경사부(163b-2)의 구배각(θ2)이 최대인 경우는 최적의 경우보다 강성도 약한데다가 중량마저 더 무거움을 알 수 있다.
구분 최대θ1, 최소θ2 최적θ1, θ2 최소θ1, 최대θ2
1차 경사부(θ1) 25 20 5
2차 경사부(θ2) 5 10 15
구분 최대θ1-12.55㎏ 최적θ1-12.23㎏ 최소θ1-12.29㎏
중량 12.55 12.23 12.29
강성 64.7 64.3 64.2
3. 종래와 본 발명의 실시예 3의 차량용 휠을 차량에 장착하여 실차 진동 시험 측정 및 데이터 분석
1) 시험 조건
- Test 목적 및 배경: 종래와 본 발명의 실시예 3의 차량용 휠의 중량 및 림 두께 변화에 의한 진동관련 영향도 평가
- 평가차량: GM TRAX
- 타이어 공기압: 35Psi(2.46㎏f/㎠)
- 평가노면 / 속도: Smooth Asphalt / 100KPH
- 적용타이어 / 차량용 휠: P215/55R18 / 18x7J 13㎏(종래), 18x7J 12㎏(본 발명)
- 평가항목: Smooth Asphalt 진동측정
- 평가위치: 너클(Knuckle)부, 차체 바닥(Floor)부, 조향축(Steering)부
본 시험은 차량에 진동 감지 센서를 운전석 handle(steering)부, 차량 바퀴 knuckle부, 운전좌석 바닥부(Floor)에 설치하여, 무거운 종래의 차량용 휠과, 이보다 1㎏의 중량이 감소된 본 발명의 실시예 3에 따른 차량용 휠을 각각 장착하여 차량의 주행 중에 진동 영향을 측정하여 평가하였다.
도 13 내지 도 14에 도시된 그래프를 통해서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 3에 따른 차량용 휠이 종래의 차량용 휠보다 1.03㎏ 중량이 감소되었음에도 불구하고, 외측 웰부(163a)의 두께가 종래보다 증강됨으로 인하여 차량용 휠의 스포크부로 전달되는 진동 등의 영향이 외측 웰부(163a)에서 흡수되어 타이어 회전 주파수의 정점(PEAK)치에서 진동값이 감소되는 것을 확인할 수 있다.
따라서 차량용 휠의 림부(160)를 본 발명에서와 같이 구성하면, 차량용 휠의 경량화로 인한 강성값의 저하 및 이로 인한 진동 및 소음의 영향을 최소화할 수 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 명확해질 것이다.

Claims (14)

  1. 차축이 연결되는 디스크부재; 및
    상기 디스크부재에 연결되며, 타이어가 장착되는 림부;를 포함하고,
    상기 림부는,
    상기 디스크부재에 연결되며, 상기 타이어의 외측비드가 접하는 제1비드시트를 포함하는 제1타이어장착부;
    상기 제1타이어장착부와 이격되게 위치하며, 상기 타이어의 내측비드가 접하는 제2비드시트를 포함하는 제2타이어장착부; 및
    상기 제1타이어장착부에서 연장되는 외측 웰부와, 상기 외측 웰부와 상기 제2타이어장착부를 연결하는 내측 웰부가 구비되는 웰부;를 포함하며,
    상기 외측 웰부, 상기 제2비드시트, 상기 내측 웰부 순으로 진행하면서 두께가 얇아지는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1타이어장착부는,
    상기 제1비드시트에서 돌출되고, 상기 외측비드에 접하여, 상기 외측비드의 이동을 제한하는 제1이동제한부; 및
    상기 제1비드시트 또는 상기 제1이동제한부에서 연장되고, 상기 외측 웰부와 연결되는 웰벽부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제1이동제한부는,
    상기 제1비드시트에서 돌출되고, 상기 외측비드의 외측에 접하여, 상기 외측비드의 외측 이동을 제한하는 제1림플랜지; 및
    상기 제1비드시트에서 돌출되고, 상기 외측비드의 내측에 접하여, 상기 외측비드의 내측 이동을 제한하는 제1험프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2타이어장착부는,
    상기 제2비드시트에서 돌출되고, 상기 내측비드에 접하여 상기 내측비드의 이동을 제한하는 제2이동제한부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제2이동제한부는,
    상기 제2비드시트에서 돌출되고, 상기 내측비드의 외측에 접하여, 상기 내측비드의 외측 이동을 제한하는 제2림플랜지; 및
    상기 제2비드시트에서 돌출되고, 상기 내측비드의 내측에 접하여, 상기 내측비드의 내측 이동을 제한하는 제2험프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 외측 웰부의 두께는 상기 제2비드시트의 두께의 1.2 ~ 1.8배인 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 외측 웰부의 두께는 상기 내측 웰부의 두께의 1.2 ~ 2.5배인 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 외측 웰부와, 상기 내측 웰부와, 상기 제2비드시트의 두께는 각각, 6.0 ~ 9.1mm, 3.3 ~ 5.5㎜, 4.0 ~ 7.5㎜인 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 웰부의 두께는, 상기 외측 웰부와 상기 제2비드시트의 두께의 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 웰부는, 상기 디스크부재의 회전 중심을 기준으로 상기 외측 웰부의 외측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 내측 웰부는 다단 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 내측 웰부는,
    상기 외측 웰부에서 상기 제2비드시트 측으로 경사지게 형성되는 1차 경사부; 및
    상기 제2비드시트에서 상기 1차 경사부 측으로 경사지게 형성되어, 상기 1차 경사부에 연결되는 2차 경사부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 1차 경사부의 구배각은 5 ~ 25˚인 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 2차 경사부의 구배각은 5 ~ 15˚인 것을 특징으로 하는 차량용 휠.
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