KR102586452B1 - 휠옵셋 가변형 휠 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠옵셋 가변형 휠 조립체에 관한 것으로서, 스포크부와 허브부를 이원화하고 상기 허브부가 스포크부에 조립 고정되도록 구성하여 상기 스포크부에 조립되는 허브부의 위치에 따라 휠옵셋을 가변 조절할 수 있는 휠옵셋 가변형 휠 조립체를 제공하는데 목적이 있다.

Description

휠옵셋 가변형 휠 조립체 {Wheel offset variable wheel assembly}

본 발명은 휠옵셋 가변형 휠 조립체에 관한 것으로서, 상세하게는 금형의 신작 없이 휠옵셋을 변경할 수 있는 휠옵셋 가변형 휠 조립체에 관한 것이다.

자동차 휠은 차축(구동축)과 연결되어 차량의 하중을 지탱하는 바퀴에서 타이어를 제외한 부분으로, 차축의 단부에 구비된 허브베어링을 통해 차축과 연결되며, 차량의 구동력과 제동력을 타이어로 전달하는 역할을 한다.

이러한 자동차 휠은 휠-디스크 좌면으로부터 휠 중심선까지의 거리에 해당하는 휠옵셋(wheel offset)이 존재하며, 차량의 현가 시스템 부분 지오메트리 및 측방갭(차체 측면부와 타이어 측면부 간에 갭)과 연관되어 플랫폼별 동일규격 사양이더라도 휠옵셋 및 디자인이 다원화된다(도 1 참조).

또한 종래의 자동차 휠은 스포크부(1)와 허브부(2)가 일체형으로 제작되기 때문에(도 2 참조), 동일 차종에 적용되는 동일 디자인의 휠이라도 타이어 규격에 따라 휠옵셋을 조정하기 위해 별도의 휠이 개발 제작되고 그에 따라 금형의 이원화가 요구되며, 차량 외관 개선 등을 위해 차체 구조가 변경되는 경우 그에 따라 휠옵셋을 변경하기 위해 기존의 휠 제작용 금형을 폐각한 후 새로운 금형을 제작하게 된다. 또한 차량 핸들링 성능 향상을 위해 휠옵셋의 개선이 요청되는 경우에도 휠옵셋의 변경이 요구된다.

이와 같이 자동차 휠은 다양한 요인으로 인해 휠옵셋의 변경 및 다원화가 요구되며, 개발단계에서 휠옵셋이 변경되는 경우 신형 금형의 개발이 우선되어야 하므로 그에 따른 비용 상승 및 개발 지연의 문제가 발생하게 된다.

등록특허 제10-0326375호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스포크부와 허브부를 이원화하고 상기 허브부가 스포크부에 조립 고정되도록 구성하여 상기 스포크부에 조립되는 허브부의 위치에 따라 휠옵셋을 가변 조절할 수 있는 휠옵셋 가변형 휠 조립체를 제공하는데 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 차축과 연결되어 차량의 구동력과 제동력을 타이어로 전달하는 휠 조립체로서, 반경방향의 중앙부에 압입홀을 갖는 스포크부와 상기 압입홀에 압입되어 고정되는 허브부를 포함하며, 상기 압입홀에 고정된 허브부의 위치에 따라 휠옵셋을 변경할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체를 제공한다.

본 발명에 의하면, 상기 스포크부의 외측에 타이어 거치를 위한 림부가 일체로 형성되고, 차폭방향을 기준으로 상기 스포크부는 림부의 외측 단부에 배치된다. 상기 허브부는 압입홀에 차폭방향으로 압입되며, 그 압입위치에 따라 허브부의 내측면부와 림부의 차폭방향의 중심선 사이의 거리가 변경되게 된다. 또한 상기 허브부는 압입홀에 압입된 후 마찰교반용접에 의해 스포크부의 압입홀에 고정되게 된다.

본 발명에 따른 휠옵셋 가변형 휠 조립체에 의하면, 금형의 신작 없이 휠옵셋을 필요에 따라 변경할 수 있으며, 따라서 개발중에 휠옵셋의 변경이 요구되는 상황에도 신속하게 대응할 수 있으며, 또한 서로 다른 휠옵셋을 갖는 자동차 휠을 동일 금형을 이용하여 제작 가능하다.

도 1은 자동차 휠의 휠옵셋을 나타낸 도면
도 2는 종래의 자동차 휠을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휠 조립체를 나타낸 분해 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휠 조립체를 나타낸 조립 단면도
도 5는 스포크부에 결합되는 허브부의 결합위치에 따라 휠옵셋이 변경되는 상태를 나타낸 예시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휠 조립체의 조립 공정을 설명하기 위한 순서도

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

여기서, 내측, 외측, 좌측, 우측, 양측 등의 방향은 별도의 설명이 없는 경우 차폭방향을 기준으로 하는 것임을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 휠 조립체(100)는 차축과 연결되어 차량의 구동력과 제동력을 타이어로 전달하는 것으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 림부(110)와 일체로 형성된 스포크부(120) 및 상기 스포크부(120)에 조립 고정되는 허브부(130)로 이원화되어 구성될 수 있다.

상기 림부(110)는 스포크부(120)의 외측에 일체로 형성된 것으로 그 외주면상에 타이어를 장착하여 거치할 수 있도록 대략 원통형으로 형성된다. 구체적으로, 림부(110)는 차폭방향의 양측 가장자리부가 최대 직경을 가지도록 형성되어 타이어를 안정적으로 장착할 수 있게 되며, 대략 반경방향의 중심을 향해 오목하게 굴곡된 단면을 가진다.

상기 스포크부(120)는 림부(110)와 허브부(130) 사이를 연결해주는 것으로 그 반경방향의 중앙부에 허브부(130)가 조립되는 압입홀(122)을 갖는다. 구체적으로, 상기 스포크부(120)는 압입홀(122)을 기준으로 방사상으로 연장되는 복수의 스포크(121)가 원주방향으로 배열되어서 형성된 것으로, 차폭방향을 기준으로 림부(110)의 외측 단부에 배치되며, 림부(110)에 의해 상기 복수의 스포크(121)가 일체로 연결되어 지지된다.

상기 허브부(130)는 일정 깊이를 갖는 상기 압입홀(122)에 소정 깊이로 압입되어 결합되는 것으로, 대략 원통형의 구조를 가지며, 구체적으로 원주방향으로 연장되어 대략 원통형으로 형성되는 원주면부(131)와 상기 원주면부(131)의 내측 단부에 대략 판형으로 형성되는 내측면부(132)로 이루어진다. 그리고, 허브부(130)의 외측면부는 완전 개방되어 있다.

상기 원주면부(131)에는 허브부(130)의 성형성 개선 및 중량 절감을 위해 복수의 리브홀(133)이 형성되어 원주방향으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 상기 리브홀(133)은 원주면부(131)의 외측 단부에서부터 내측 단부측을 향해 일정 깊이로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 내측면부(132)의 중앙에는 차축의 단부에 구비된 허브베어링을 지지하기 위한 개구홀(134)이 형성된다.

이러한 허브부(130)는 스포크부(120)의 압입홀(122)에 압입될 때 차폭방향으로 삽입되며(도 6 참조), 그 압입위치에 따라 허브부(130)의 내측면부(132)와 림부(110)의 차폭방향의 중심선(즉, 휠 조립체의 차폭방향의 중심선)(L) 사이의 거리(즉, 휠옵셋)가 변경된다(도 5 참조).

따라서, 허브부(130)가 스포크부(120)의 압입홀(122)에 압입될 때에 허브부(130)의 삽입량 및 압입된 위치에 따라 휠옵셋을 변경할 수 있게 된다.

즉, 상기와 같이 구성되는 휠 조립체(100)는 스포크부(120)의 압입홀(122)에 고정된 허브부(130)의 조립위치에 따라 휠옵셋이 가변 결정된다.

또한, 상기 허브부(130)는 압입에 의해서만 스포크부(120)의 압입홀(122)에 고정되는 것이 아니라, 압입 후 마찰교반용접에 의해 상기 압입홀(122)에 접합 고정된다.

상기 마찰교반용접은 마찰열을 이용하여 재료내의 역성 유동에 의해 용접하는 고상 접합으로서, 스포크부(120)의 압입홀(122)내에서 허브부(130)를 회전시켜 발생하는 마찰열에 의해 허브부(130)의 외주면(원주면부의 외표면)이 압입홀을 둘러싼 스포크부(120)의 내주면에 접합되어 고정된다.

상기 마찰교반용접은 일반적인 본딩 기술 대비 내열성 및 공기누기 관련 성능이 우세하여 이원화된 스포크부(120)와 허브부(130)의 결합을 위해 적용하기에 바람직하다.

한편, 상기 허브부(130)는 그 내측면부(132)의 외측 표면에 너트부재(140)의 안착 및 배치를 위한 복수의 러그홀(135)이 형성되어 원주방향으로 배열된다. 차축의 허브베어링과 상기의 휠 조립체(100)를 볼팅 결합시킬 때 사용되는 허브베어링의 볼트부재가 상기 러그홀(135)을 관통하여 상기 너트부재(140)와 체결된다.

또한, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 허브부(130)에는 하프캡(150)이 조립되어 개구홀(134)의 노출을 방지하는 동시에 상기 스포크부(120)와 허브부(130) 간에 접합부위의 노출을 방지하게 된다.

상기 하프캡(150)은 플라스틱 사출물로서 그 내측에 형성된 스프링 후크(미도시)에 의해 허브부(130)에 걸림 고정되며, 이를 위해 허브부(130)의 원주면부(131)의 안쪽 표면에는 상기 스프링 후크가 탄성 변형되어 걸림 고정되는 걸림턱(도 6 의 136 참조)이 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 휠 조립체(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 허브부(130)를 스포크부(120)의 압입홀(122)에 압입하고 마찰교반용접에 의해 고정시킨 다음, 차축의 허브베어링을 휠 조립체(100)와 결합하는 단계에서 러그홀(135)에 너트부재(140)가 조립되고, 이어서 허브부(130)의 외측 단부에 상기 하프캡(150)이 조립 고정된다. 이때 상기 허브부(130)가 압입홀(122)상에 용접 고정된 위치에 따라 휠옵셋이 결정된다.

여기서, 도 6은 차축의 허브베어링 등을 생략하고 휠 조립체만 도시되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 휠 조립체는 다음과 같은 이점 등이 있다.

1. 동일 차종에서 타이어 규격이 상이하여 휠옵셋이 이원화되더라도 동일 금형을 이용하여 각각의 휠을 제조 가능하다. 즉, 서로 다른 휠옵셋을 갖는 자동차 휠을 동일 금형을 이용하여 성형할 수 있다.

2. 차량 개발중 디자인 개선, 핸들링 성능 향상 등을 위해 휠옵셋의 변경이 요구될 경우, 신규 금형의 개발 및 제작 없이 신속하게 대응 가능하다.

3. 차량에 최적화된 휠옵셋을 선정하기 위해 다양한 휠옵셋을 갖는 휠 샘플을 제작함에 있어 유리하다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 휠 조립체
110 : 림부
120 : 스포크부
121 : 스포크
122 : 압입홀
130 : 허브부
131 : 원주면부
132 : 내측면부
133 : 리브홀
134 : 개구홀
135 : 러그홀
136 : 걸림턱
140 : 너트부재
150 : 하프캡

Claims (9)

1. 차축과 연결되어 차량의 구동력과 제동력을 타이어로 전달하는 휠 조립체로서,
   반경방향의 중앙부에 압입홀을 갖는 스포크부와 상기 압입홀에 압입되어 고정되는 허브부를 포함하며, 상기 압입홀에 고정된 허브부의 위치에 따라 휠옵셋을 변경할 수 있게 되며,
   상기 허브부는 그 내측면부의 중앙에 차축의 허브베어링을 지지하기 위한 개구홀이 형성된 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스포크부의 외측에 타이어 거치를 위한 림부가 일체로 형성되고, 차폭방향을 기준으로 상기 스포크부는 림부의 외측 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브부는 압입홀에 차폭방향으로 압입되며, 그 압입위치에 따라 허브부의 내측면부와 림부의 차폭방향의 중심선 사이의 거리가 변경되는 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브부는 압입홀에 압입된 후 마찰교반용접에 의해 스포크부의 압입홀에 고정되는 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.
   
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브부는 그 내측면부의 외측 표면에 너트부재의 배치를 위한 복수의 러그홀이 형성된 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.
   
7. 차축과 연결되어 차량의 구동력과 제동력을 타이어로 전달하는 휠 조립체로서,
   반경방향의 중앙부에 압입홀을 갖는 스포크부와 상기 압입홀에 압입되어 고정되는 허브부를 포함하며, 상기 압입홀에 고정된 허브부의 위치에 따라 휠옵셋을 변경할 수 있게 되며,
   상기 허브부는 그 외측면부가 개방되고 그 원주면부에 복수의 리브홀이 형성되어 원주방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 허브부에 하프캡이 조립되어 상기 스포크부와 허브부 간에 접합부위의 노출을 방지하게 된 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 스포크부는 압입홀을 기준으로 방사상으로 연장되는 복수의 스포크로 이루어진 것을 특징으로 하는 휠옵셋 가변형 휠 조립체.