KR100773704B1 - 샤프트-허브 조립체 및 이 조립체의 제조 방법 - Google Patents

샤프트-허브 조립체 및 이 조립체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베어링, 특히 볼베어링(12)을 샤프트(10)에 고정하기 위해 사용되는 샤프트-허브 조립체에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 샤프트(10)를 둘러싸는 베어링(12)의 허브 부품(14)은 적어도 하나의 축방향 표면(20)을 가지며, 샤프트(10)로부터 소성 변형에 의해 형성된 돌출부(24, 30)가 상기 표면에 배치되어 축방향 변위를 방지한다.
베어링, 샤프트, 소성 변형, 허브, 롤링 공구, 코킹 공구

Description

샤프트-허브 조립체 및 이 조립체의 제조 방법{Shaft-hub assembly and method of production thereof}
본 발명은, 독립항의 전제부에 따른 샤프트-허브 조립체 및 이 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
공지된 샤프트-허브 조립체에 있어서, 축방향 변위를 방지하기 위하여, 베어링은 일반적으로 축방향 정지부(stop)상에 지지된다. 축방향 정지부는 샤프트 위에서 단(step)으로 형성될 수 있지만, 이로 인하여 허브의 내경과 관련하여 확장된 직경을 가진 샤프트가 필요하다. 또한 축방향 지지를 위한 안전 링이 공지되어 있으며, 이것은 샤프트내의 리세스(recess)에 유지된다. 이를 위해서, 낮은 허용오차의 리세스를 구비한 샤프트가 제공되어야 하고, 조립시 베어링을 공급하기 전에 분할 링을 밀어 넣어 리세스내에 고정시킬 필요가 있다. 이러한 고정 방식은 조립이 복잡하고 많은 비용을 필요로 한다.
독립항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 베어링 고정용 샤프트-허브 조립체는, 베어링의 슬라이드후에 단 한번의 단계로 형태 끼워 맞춤식 또는 마찰식 고정이 이루어질 수 있는 장점을 갖는다. 이때, 샤프트가 베어링내의 특정 영역에서 과다하게 큰 치수를 가질 필요는 없다. 소성 변형을 통하여 얻어진 돌출부는, 첫째로, 돌출부가 베어링 허브상의 축방향 표면에 접촉되는 축방향 표면 부품을 갖도록 형성될 수 있다. 둘째로, 변형은 허브 아래쪽의 영역에서 직경을 약간 확장시키므로 둘레 방향으로도 고정이 보강된다. 이로 인해, 그밖의 경우에 필요한, 샤프트에 대한 베어링 허브의 압력 끼워맞춤이 축방향 고정과 동시에 형성된다. 또한 베어링 시트 영역에서 샤프트를 거칠게 형성하거나 베어링 시트전에 샤프트의 직경을 감소시키는 것과 같은 일반적인 준비 과정은 생략될 수 있다. 돌출부가 샤프트의 재료로부터 베어링의 외측에 직접 접촉되기 때문에, 이를 위해 필요한 작은 허용오차를 고려하지 않아도 유격(play) 없는 고정과 유지가 얻어진다.
종속항에 제시된 특징에 의해 독립항에 따른 샤프트 허브 조립체의 바람직한 개선이 가능하다. 베어링에 대한 부하를 낮게 유지하기 위해서는, 돌출부가 샤프트 둘레의 일부분에 걸쳐서만 연장되는 것이 바람직할 수 있다. 베어링에 대한 축방향 압력이 현저하게 클 때에는, 돌출부는 바람직하게는 샤프트의 전체 둘레에 걸쳐 만들어진다.
돌출부가 롤링(rolling)에 의해 제조되면, 이 돌출부는 허브 부품의 축방향 표면상에서 정확한 형상으로 배치된다. 또한, 롤링시 사용된 라운딩된 형상(rounded shape)에 의해, 상기와 같이 가늘어진 영역에서 증가되어 발생하는 응력 집중이 최적으로 억제된다.
돌출부는 코킹(caulking)을 통하여 매우 저렴하게 제작되며, 이때 코킹 공구는 축방향 표면 앞의 영역에서 샤프트 표면으로 가압되어 축방향 표면을 향해 이동된다. 이를 통하여 돌출부가 상승되며, 이 돌출부는 매우 짧은 사이클 시간내에 형성된다. 이 때문에, 이 방법은 대량 생산에 특히 적합하다.
또다른 독립항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 샤프트-허브 조립체의 제조 방법을 통하여, 매우 저렴하고 조립이 용이한 제조가 가능하다.
도면에는, 본 발명에 따른 샤프트-허브 조립체의 두 가지 실시예가 도시되며, 이하의 설명에서 상세하게 설명된다.
도 1은 제 1 실시예를 도시한 단면도.
도 2는 제 2 실시예를 도시한 단면도.
도 1에는 볼베어링(12)을 지지하는 샤프트(10)가 도시된다. 볼베어링(12)은 허브 부품(14), 외부 링(16), 및 복수의 볼(ball: 18)들을 갖는다. 볼(18)들은 케이지(cage)에 의해 보호될 수 있다(도시 안함).
허브 부품(14)의 축방향 표면(20)의 영역에서 샤프트 표면(22)으로부터 돌출부(24)가 형성된다. 축방향 표면(20)에 대향하는 돌출부(24)의 측면상에서, 샤프트 표면(22)에는 오목부(26)가 형성된다. 샤프트 표면(22)의 소성 변형을 통하여 형성된 돌출부(24)는 축방향 표면(20)상에 직접 접촉한다.
돌출부(24)는, 롤링 공구(28)에 의하여 오목부(26)로부터 재료를 프레싱함으로써 형성된 환형체 형태를 갖는다. 돌출부(24)는 샤프트의 전체 둘레를 걸쳐 연장되므로, 큰 응력하에서도 균일한 지지를 가능하게 한다.
본 실시예에서, 롤링 공구(28)는 축방향 표면(20)에 대해 각도 α로, 그리고 돌출부의 두께에 상응하는 간격 a 만큼 이격되어 안내된다. 돌출부를 최적 형태로 제작하기 위해서, 각도 α는 0o 내지 45o의 범위, 특히 15o가 바람직하다. 그렇지만, 공구는 반경방향 압축과 롤링 후에 축방향 표면(20)의 방향으로 가압될 수도 있으며, 그 결과 형성된 칼라(collar)는 이 축방향 표면(20)에 틈새없이 접촉한다. 간격 a 는 바람직하게는 0.5 내지 1.5mm의 범위, 특히 1mm이다.
도 2에는 제 2 실시예가 도시되며, 제 1 실시예와 동일 부품은 동일 도면부호를 갖는다. 축방향 표면(20)의 영역에서, 돌출부(30)는 샤프트 표면(22) 위에 형성된다. 축방향 표면(20)에 마주하는 돌출부(30)의 측면상에서, 샤프트 표면(22)에는 오목부(32)가 형성된다. 이때, 돌출부(30)는 샤프트 표면(22)으로 코킹 공구(34)의 가압을 통하여 오목부(32)를 형성하면서 상승된다. 이 과정에서, 돌출부(30)는 마찰식 및 형태 끼워 맞춤식으로 축방향 표면(20)에 배치된다.
또한, 상기 양 실시예에 있어서, 허브 부품(14) 근처 영역에서 샤프트(10)의 소성 변형을 통하여, 샤프트(10)의 재료는 허브 부품의 내경 D 의 범위내에서 적어도 축방향 표면(20)의 영역에서 확대된다. 이를 통하여, 이 영역에서 추가의 압력 끼워맞춤이 얻어지며, 이것은 샤프트(10)상에서 허브 부품(14)의 비틀림을 저지한다.
고정을 통한 샤프트-허브 조립체의 바람직한 제조 방법에 있어서, 샤프트(10)상에 볼베어링(12)이 밀려져서 고정하고자 하는 영역에 고정된다. 이후, 롤링 공구(28)나 코킹 공구(34)에 의해 돌출부(24, 30)가 형성되며, 그 결과 재료는 소성 변형을 통해 돌출부로서 허브 부품(14)의 축방향 표면(20)상에 놓인다.
롤링에 의해 제조된 돌출부(24)가, 반드시 샤프트(12)의 전체 둘레에 걸쳐서 연장되어야 하는 것은 아니다. 다른 한편으로는, 코킹 공구(34)의 적합한 실시예에 의해, 완전한 환형체가 제조될 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 허브 부품(14), 외부 링(16) 및 다수의 볼을 가진 볼 베어링(12)을 샤프트(10) 상에 고정하기 위한 샤프트-허브 조립체의 제조 방법에 있어서,
    허브(14)가 샤프트(10)에 끼워진 후에, 돌출부(24, 30)가 허브(14)의 축방향 표면(20)상에 놓여 축방향 변위를 방지하도록 돌출부(24, 30)는 샤프트 표면(22)의 소성 변형에 의해 형성되고, 상기 돌출부(24)는 이 돌출부(24)의 바로 앞에서 라운딩된 형상을 가진 오목부(26)의 롤링에 의해 형성되고, 롤링 공구(28)가 축방향 표면(20)에 대해 0°내지 45°범위의 각도 α로 안내되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 조립체의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 롤링 공구(28)가 상기 축방향 표면(20)에 대해 15o의 각도 α로 안내되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 조립체의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 허브 부품(14), 외부 링(16) 및 다수의 볼을 가진 볼 베어링(12)을 샤프트(10) 상에 고정하고, 허브(14)를 샤프트(10) 상에 끼운 후에, 돌출부(24, 30)를 샤프트 표면(22)의 소성 변형에 의해 형성하는, 샤프트-허브 조립체의 제조 방법에 있어서,
    롤링 공구의 방사방향 압입 후 롤링 시에 롤링 공구가 축방향으로 허브 부품(14)의 축방향 표면(20)의 방향으로 가압됨으로써, 돌출부(24, 30)가 축방향 표면(20)에 틈새없이 놓이는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 조립체의 제조 방법.
  11. 제 6항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 돌출부(24)는 상기 샤프트(10)의 전체 둘레에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 조립체의 제조 방법.
  12. 제 6항에 있어서, 상기 오목부(26)는 상기 축방향 표면(20)에 대해 0.5 mm 내지 1.5 mm 범위의 간격 a를 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 조립체의 제조 방법.
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