KR20190010146A

KR20190010146A - 타이어 휠 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20190010146A
Application number: KR1020170092510A
Authority: KR
Inventors: 김주호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-01-30
Also published as: US20190023066A1; US20200147999A1; CN109278465A; DE102017222156A1; US10576780B2

Abstract

타이어 휠 및 이의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠은 차축이 연결되는 디스크부와, 타이어가 장착되는 림부를 포함하는 타이어 휠에 있어서, 상기 디스크부와 림부를 한번에 일체로 주조 성형하되, 상기 디스크부와 림부 사이의 내부 둘레를 따라 배치되는 링 형상의 중공관으로 이루어지는 공명관을 인서트 하여 성형된다.

Description

타이어 휠 및 이의 제조방법{TIRE WHEEL AND MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 타이어 휠 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡음 성능을 유지함과 동시에, 내구 성능을 향상시키는 타이어 휠 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이어는 차체를 지지하면서 차체와 지면 사이에서 차체의 구동력을 전달하고, 지면으로부터 충격을 흡수 및 완화하는 완충 역할을 겸하게 된다.

이러한 타이어는 휠(wheel)의 림(rim)에 부착되어 사용된다.

상기 타이어는 차량의 주행 시 음파가 공명할 수 있는 공간을 포함하여 공명음을 발생시키게 되고, 상기 공명음은 차량의 내, 외부로 전달되어 운전자와 탑승객에게 소음 및 진동에 대한 불만을 야기시키는 요인이 된다.

한편, 자동차의 성능 판단에 있어서 가장 중요한 요소로 꼽히는 승차감은 소음 및 진동의 정도로 파악하는 것이 일반적이다.

따라서 자동차 업계에서는 승차감의 향상을 위해 타이어 및 현가장치 등의 부품에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있으며, 이로 인해, 고무 진동 절연장치나 타이어 개량구조 등의 각종 기술이 개발되고 있다.

특히, 차량의 휠을 대상으로 여러 가지 개량을 위한 기술들이 연구되고 있는데, 대표적으로는 소음을 야기시키는 타이어 캐비티 공명음을 억제하기 위한 헬름홀츠(helmholtz) 공명기를 부각시키는 기술이 있다.

상기 헬름홀츠 공명기는 작은 구멍을 가진 밀폐된 공간 모양으로 형성된 장치로, 일정한 파형(waveform)을 갖는 진동이 구멍을 통해서 공명기 안으로 들어가면, 그 파형에 대한 새로운 역상 형태를 갖는 진동으로 변하여 공명기 밖으로 빠져나오게 된다.

따라서, 특정 주파수에 대한 위상변이가 발생하여 특정 파형을 갖는 진동이 소멸하게 되는 결과를 가져온다.

이러한 헬름홀츠 공명기는 프레스 폼과 판재를 이용하여 스폿 용접을 통해 별물로 제작하고, 이를 휠의 림에 동일한 용접 방식을 이용하여 접합하게 된다.

그러나 상기 용접을 이용하는 접합 방식은 차량의 이동 중에 발생하는 진동을 견딜 수 있을 정도의 내구성이 보강되지 않고, 원하는 주파수대역의 진동을 흡수하기 위해 매우 섬세한 용접기술이 요구되는 문제점이 있다.

또한, 상기 용접을 이용하는 접합 방식을 적용함에 따라, 상기 공명기의 제작 및 결합에 따른 공정 단계의 증가로 생산성이 저하됨과 아울러, 원가가 상승하는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 흡음 성능을 유지함과 동시에, 내구성을 향상시키는 타이어 휠 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차축이 연결되는 디스크부와, 타이어가 장착되는 림부를 포함하는 타이어 휠에 있어서, 상기 디스크부와 림부를 한번에 일체로 주조 성형하되, 상기 디스크부와 림부 사이의 내부 둘레를 따라 배치되는 링 형상의 중공관으로 이루어지는 공명관을 인서트 하여 성형되는 타이어 휠을 제공할 수 있다.

또한, 상기 림부에는 둘레를 따라 일정간격으로 상기 공명관의 내부까지 관통되는 복수개의 흡음홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 공명관은 상기 타이어 휠의 재질보다 녹는점이 높은 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 공명관은 스틸 또는 스틸 합금 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 디스크부와 림부가 한번에 일체로 주조성형되며, 상기 디스크부와 림부 사이의 내부 둘레에 링 형상의 중공관으로 이루어지는 공명관을 인서트 성형하여 형성됨으로써, 하나의 주조 금형으로 제작이 가능하여 제작 비용이 절감되며, 공정 사이클 타임이 줄어드는 효과가 있다.

이 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 타이어가 장착된 타이어 휠의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠의 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 절단하여 확대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠의 공정 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되는 것은 아니다.

차량에서의 타이어는 차체를 지지하면서 차체와 지면 사이에서 차체의 구동력을 전달하고, 지면으로부터 충격을 흡수 및 완화하는 완충역할을 겸하게 된다.

상기 타이어는 타이어 휠의 림부에 부착되어 사용되는데, 차량의 주행 시, 음파가 공명할 수 있는 공간을 포함하여 공명음을 발생시키게 된다.

이러한 공명음은 차량의 내, 외부로 전달되어 운전자와 탑승객에게 소음 및 진동에 대한 불만을 야기시키는 요인이 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠 및 이의 제조방법은 상기 공명음을 효과적으로 소멸시키면서도 내구성을 향상시키기 위하여 적용된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 타이어가 장착된 타이어 휠의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠의 부분 절개 사시도이며, 도 3은 도 2의 A부분을 절단하여 확대한 확대도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠(1)은 디스크부(10), 림부(20), 및 공명관(30)을 포함한다.

먼저, 상기 디스크부(10)의 중심은 차축과 연결된다.

또한, 상기 디스크부(10)는 복수 개의 스포크(11)가 중심에서부터 외측을 향하여 벌어지는 형상으로 이루어진다.

그리고 상기 림부(20)는 원통형상으로 이루어져 상기 디스크부(10)와 일체로 연결된다.

이러한 림부(20)의 외주면에는 타이어(21)가 장착된다.

상기한 디스크부(10)와 림부(20)는 당업계에서 널리 사용되는 공지 기술이므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 상기 공명관(30)은 상기 디스크부(10)와 림부(20) 사이의 내부 둘레를 따라 배치된다.

상기 공명관(30)은 링 형상의 중공관으로 이루어진다.

또한, 상기 공명관(30)의 일측에는 공기밸브(미도시)가 장착된다.

이러한 공명관(30)은 타이어 휠(1), 즉, 상기 디스크부(10)와 림부(20)의 재질보다 녹는점이 높은 재질로 이루어진다.

예를 들어, 상기 공명관(30)은 스틸 또는 스틸 합금 재질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 디스크부(10)와 림부(20)의 재질에 따라 변경하여 적용 가능하다.

이는, 상기 공명관(30)을 인서트 성형할 때, 용탕에 의해 상기 공명관(30)이 녹는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 림부(20)에는 둘레를 따라 일정간격으로 상기 공명관(30)의 내부까지 관통되는 복수개의 흡음홀(H)이 형성된다.

상기 흡음홀(H)은 상기 공명관(30)을 헬름홀쯔 공명기로 이용하여 외부로부터 유입되는 소음을 소멸시키기 위하여 적용된 것이다.

또한, 상기 흡음홀(H)은 상기 타이어 휠(1) 상에서 3개 이상 8개 이하로 설정 가능하다.

이러한 흡음홀(H)은 드릴을 이용한 드릴링으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 드릴링과 동일한 효과를 가진 방법이면 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠의 공정 순서도이다.

도 4를 참조하면, 링 형상의 중공관으로 이루어진 공명관(30)을 형성한다.

상기 공명관(30)은 이하에서 설명할 용탕의 재질보다 녹는점이 높은 재질로 이루어진다.

예를 들어, 상기 공명관(30)은 스틸 또는 스틸 합금 재질로 이루어진다.

다음으로 상기 공명관(30)에 코어핀(미도시)을 장착한다.

이때, 상기 코어핀은 스틸 이외의 재질로 이루어지며, 예를 들어, 티타늄 또는 티타늄 합금 재질로 이루어질 수 있다.

다음으로 상기 코어핀이 장착된 공명관(30)을 예열한다.

이는 상기 공명관(30)과 용탕, 즉, 디스크부(10)와 림부(20)와의 접합력을 향상시키기 위함이다.

다음으로 상기 공명관(30)을 코어핀을 통해 주조 금형에 로딩한다.

즉, 상기 코어핀은 상기 공명관(30)을 설정위치에 안착될 수 있도록 안내하는 것이다.

또한, 상기 주조 금형은 디스크부(10)와 림부(20)의 형상으로 이루어진 금형이다.

다음으로 상기 주조 금형 내에 용탕을 주입한다.

이때, 상기 디스크부(10)와 림부(20) 사이에 상기 공명관(30)이 인서트 성형되어 가공된다.

마지막으로, 상기 림부(20)의 둘레를 따라 일정간격으로 상기 공명관(30)의 내부까지 관통되는 복수개의 흡음홀(H)을 가공한다.

이때, 상기 흡음홀(H)은 드릴을 이용한 드릴링을 통해 형성되며, 상기 타이어 휠(1) 상에 3개 이상 8개 이하의 범위에서 형성된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠(1)은 상기 흡음홀(H)을 통해 헬름홀쯔 공명기의 구조를 가지게 됨에 따라, 차량 주행 시, 노면으로부터의 소음이 상기 흡음홀(H)을 통해 공명관(30)의 내부로 유입되고, 이때의 공명관(30) 내에서는 특정한 주파수에 대한 위상변위가 발생하게 되고, 결국 소음을 공명관(30) 안에서 소멸시키게 된다.

즉, 차량의 주행 시 타이어(21)의 지속적인 마찰 및 회전에 따른 특정주파수가 상기 흡음홀(H)을 통해 공명관(30) 내로 유입되면, 상기 공명관(30) 내부의 공기가 스프링 작용을 하여 특정주파수에 대한 새로운 역상형태의 진동으로 변화되는 동시에, 변화된 역상형태의 진동이 상기 흡음홀(H)을 통해 공명관(30) 외부로 배출됨으로써, 특정주파수에 대한 위상변이가 발생하여 타이어(21) 내부에서의 특정주파수가 소멸되고, 이로 인해, 상기 타이어(21) 내부의 로드 노이즈가 저감된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠은 상기 디스크부(10)와 림부(20)가 한번에 일체로 주조 성형되며, 상기 디스크부(10)와 림부(20) 사이의 내부 둘레에 링 형상의 중공관으로 이루어지는 공명관(30)을 인서트 성형하여 형성됨으로써, 하나의 주조 금형으로 제작이 가능하여 제작 비용이 절감되고, 공정 사이클 타임이 줄어든다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠은 상기 디스크부(10)와 림부(20)가 일체로 주조 성형되어 상기 디스크부(10)와 림부(20) 사이의 접합을 위한 용접 공정을 제거함으로써, 에어 누기에 대한 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 휠은 별도의 공명관(30)을 적용하여 주조 금형을 통해 성형함으로써, 상기 디스크부(10)와 림부(20)의 디자인 자유도의 확보가 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 타이어 휠
10: 디스크부
11: 스포크
20: 림부
21: 타이어
30: 공명관
H: 흡음홀

Claims

차축이 연결되는 디스크부와, 타이어가 장착되는 림부를 포함하는 타이어 휠에 있어서,
상기 디스크부와 림부를 한번에 일체로 주조 성형하되,
상기 디스크부와 림부 사이의 내부 둘레를 따라 배치되는 링 형상의 중공관으로 이루어지는 공명관을 인서트 하여 성형되는 타이어 휠.
제1항에 있어서,
상기 림부에는
둘레를 따라 일정간격으로 상기 공명관의 내부까지 관통되는 복수개의 흡음홀이 형성되는 타이어 휠.
제1항에 있어서,
상기 공명관은
상기 타이어 휠의 재질보다 녹는점이 높은 재질로 이루어지는 타이어 휠.
제3항에 있어서,
상기 공명관은
스틸 또는 스틸 합금 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 휠.
차축이 연결되는 디스크부와, 타이어가 장착되는 림부를 포함하는 타이어 휠의 제조방법에 있어서,
링 형상의 중공관으로 이루어진 공명관에 코어핀을 장착하는 단계;
상기 공명관을 예열하는 단계;
예열된 공명관을 주조 금형에 상기 코어핀을 통하여 로딩하는 단계;
상기 주조 금형 내에 용탕을 주입하여 상기 디스크부와 림부 사이에 상기 공명관이 인서트 되도록 주조 성형하는 단계; 및
상기 림부의 둘레를 따라 일정간격으로 상기 공명관의 내부까지 관통되는 복수개의 흡음홀을 가공하는 단계;
를 포함하는 타이어 휠의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 공명관은
상기 타이어 휠의 재질보다 녹는점이 높은 재질로 이루어지는 타이어 휠의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 공명관은
스틸 또는 스틸 합금 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 휠의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 코어핀은
티타늄 또는 티타늄 합금 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 휠의 제조방법.