KR100801632B1 - 휠베어링과 등속조인트 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오비탈 포밍(Orbital Forming) 또는 스웨이징(Swaging) 등에 의한 재료의 소성변형부(8b)에 의해 베어링 내륜(2)과 허브(8)가 조립된 휠베어링(100)과 등속조인트(200)의 체결에 관한 것으로, 상기 휠베어링(100)의 허브(8) 내측에 체결홈(8c)을 형성하고, 상기 허브(8)속으로 삽입되어 스플라인에 의해 결합되어지는 등속조인트(200)의 외륜(20)의 스템(20a) 원주면에 요홈(20c)을 마련하여, 상기 요홈(20c)속에 탄성의 클립(21)을 삽입하여 놓으면, 상기 스템(20a)이 허브(8) 안쪽으로 삽입될 때 상기 클립(21)의 직경이 축소되면서 삽입되고, 상기 클립(21)이 허브(8)의 체결홈(8c)에 위치되는 경우, 상기 클립(21)에 내재된 반발력에 의해 전개되어지면서 상기 허브(8)의 체결홈(8c)과 스템(20a)의 요홈(20c)에 동시에 맞물려짐으로서 휠베어링(100)과 등속조인트(200)가 체결 및 조립되는 것이 특징으로, 기존에 휠베어링의 허브속에 등속조인트의 스템이 관통되어 돌출되는 스템의 단부에 너트 체결하는 것과 달리, 허브속에서 등속조인트의 스템이 삽입될 때, 클립이 휠베어링의 체결홈과 등속조인트의 요홈에 동시에 위치됨에 따라 스템의 길이를 단축시키는 효과를 제공하게 되며, 스플라인 부위가 짧아지므로, 공정의 축소로 인한 원가절감을 가져오며, 휠베어링 허브와 등속조인트 간의 조립 작업 시 클립에 의해 서로 체결되어지므로 신속한 조립성을 구현할 수 있는 효과를 가진다.

Description

휠베어링과 등속조인트 어셈블리{ASSEMBLY OF A WHEEL BEARING AND A CONSTANT VELOCITY JOINT}

도 1은 종래의 오비탈 포밍 또는 스웨이징으로 조립된 휠베어링과 등속조인트의 체결구성을 나타낸 단면도이고,

도 2는 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 휠베어링과 등속조인트의 체결상태를 보여주는 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 등속조인트의 외륜 스템을 확대하여 도시한 주요부분의 단면도이고,

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예로서 등속조인트의 스템과 클립 형상의 다양한 예를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 휠베어링 1 : 외륜

2 : 내륜 3 : 베어링

4 : 리테이너 5 : 제 1 씰

6 : 제 2 씰 7 : 그리스

8 : 허브 8a : 허브 스플라인

8b : 스웨이징부 8c : 체결홈

8d : 입구 홈 9 : 허브 볼트

10 : 와셔 11 : 너트

12 : 핀 20 : 등속조인트 외륜

20a : 외륜 스템 20b : 스템 중공부

20c : 스템 요홈 20d : 스템 스플라인

20e : 스템 목부 21 : 클립

22 : 덮개 23 : 간극

200 : 등속조인트

본 발명은 자동차의 휠베어링과 등속조인트를 조립함에 있어 부품의 경량화와 조립의 간편성 그리고 생산성을 향상시킬 수 있는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 자동차의 차축에 사용되는 휠베어링(Wheel bearing)은 차량의 바퀴가 마찰손실 없이 원활한 회전을 할 수 있게 하며, 차체에 바퀴를 고정하는 역할을 수행한다.

이러한 휠베어링은 작업 공수 줄임과 생산성 증대 및 틈새 조정을 용이하게 하기 위하여 점차적으로 통합 발전하였고, 현재 시판중인 휠베어링은 1, 2세대를 거쳐 3세대 휠베어링 형식에 이르고 있다.

도 1을 참조하면, 도 1에는 휠베어링(100)과 등속조인트(200)의 종래의 조립상태를 예시한 단면이 도시되어 있는데, 휠베어링(100)의 종류로서, 휠베어링(100)과 등속조인트(200)가 조립되어 회전하도록 축받이 역할을 하는 베어링 외륜(1)을 일체로 구비한 복렬 베어링(3)형태로 이루어진 것을 1세대로 구분하고, 베어링 외륜(1)을 일체화하여 공유하고 동시에 내륜 괘도를 갖는 허브(8)를 설치하여 휠 종동축용이나 스템(20a)에 너트(11)를 체결할 수 있도록 한 것을 2세대로 구분하며, 휠베어링(100)의 외륜(1) 뿐만 아니라 내륜(2)에도 플렌지를 두어 베어링(3)의 내/외륜이 휠의 허브역할을 하도록 한 구성을 3세대로 구분한다.

이와 같은 휠베어링의 수명을 향상시키기 위하여, 베어링(3)과 내륜(2)/외륜(1) 사이에 예압을 가하게 되는데, 휠베어링에 예압을 가하기 위하여 1, 2, 3 세대에서는 휠베어링(100)과 등속조인트(200)의 체결 시, 너트(11) 체결의 양을 조절하여 예압을 가하였으나, 자동차 조립업체에서의 예압량 조절 공정이 요구되고, 또한 너트(11) 풀림 등의 문제점을 야기함으로 인하여, 휠베어링(100) 조립을 오비탈 포밍 또는 스웨이징 등의 방식과 같이, 재료의 소성 영구변형을 가하여 조립함으로써 휠베어링 제조업체에서 베어링 예압을 일정하게 가할 수 있는 발전된 3세대 휠베어링도 양산 적용 중에 있다.

이러한 1, 2, 3세대 휠베어링과 등속조인트의 결합은 도 1에 도시된 바와 같이 등속조인트(200)의 외륜(20)의 스템(20a)을 휠베어링(100)의 허브(8)안쪽으로 삽입하여 조립함에 있어 등속조인트(200)의 외륜(20)의 스템(20a)이 허브(8)를 관통할 수 있도록 충분한 길이로 제작되어야 하고, 또한 허브(8) 밖으로 돌출된 스템 (20a)의 단부를 너트(11)로 체결하는 방식으로 조립해왔다.

도면 중 외륜(1)과 내륜(2)사이의 미설명부호, (4)는 리테이너이고, (5,6)은 제 1및 제 2 씰이며, (7)은 그리스이고, 기타, (9)는 허브 볼트이고, (10)은 와셔이며, (12)는 핀이다.

이상과 같은 등속조인트(200)와 휠베어링(100)의 조립의 경우, 너트(11)의 체결에 따른 체결작업 시간이 불필요하게 소모되는 문제가 있어왔고, 또한 등속조인트(200)의 외륜(20)의 스템(20a)이 허브(8)의 내측을 관통할 수 있는 충분한 길이로 제작되어야하므로 휠베어링(100)의 경량화 요건에도 역행하는 문제점이 있으며, 오비탈 포밍 또는 스웨이징에 의해 조립된 휠베어링(100)의 경우, 베어링(3)의 내구수명을 향상시키는 예압이 이미 가해져 있으므로, 굳이 휠베어링(100)과 등속조인트(200)의 결합을 위해 너트(11)를 체결할 필요성이 없어졌으므로 그 개선이 요구되어왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 오비탈 포밍 또는 스웨이징을 이용하여 조립된 휠베어링과 등속조인트를 체결함에 있어 휠베어링에서 허브 내측으로 삽입되는 과정에 등속조인트의 외륜의 스템을 허브 내측에 마련된 체결홈과 등속조인트의 외륜의 스템의 원주면에 마련된 요홈속에 클립이 동시에 위치되도록 하여 휠베어링과 등속조인트를 체결하는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 목적을 구현하기 위한 수단으로서는 오비탈 포밍에 의해 체결된 휠베어링과 등속조인트 어셈블리에 있어서, 상기 휠베어링의 허브 내측에 체결홈을 형성하고, 상기 허브속으로 삽입되어 스플라인 결합되는 등속조인트 외륜 스템 원주에 요홈을 마련하여, 상기 요홈속에 탄성의 클립을 오므려 상기 스템의 안쪽에 형합하는 방향으로 삽입하여 놓으면, 상기 허브 안쪽으로 스템이 삽입될 때, 상기 클립의 직경이 오므라들면서 삽입되어지고 상기 체결홈에 클립이 위치되는 경우, 상기 클립이 내재된 반발력에 의해 전개되어지면서 상기 체결홈과 요홈에 동시에 맞물려짐으로서, 상기 스템이 상기 허브 외측으로 노출되지 않고 상기 허브의 내측에서 체결되도록 구성한 것에 특징이 있다.

본 발명의 구성적 특징으로는 기존에는 휠베어링의 허브속에 등속조인트의 스템이 관통되도록 구성하여, 돌출된 스템의 단부에 너트 체결하는 것과 달리, 허브속에서 등속조인트의 스템이 삽입될 때, 클립이 휠베어링의 체결홈과 등속조인트의 요홈에 동시에 위치되도록 한 것으로, 스템의 길이를 단축시키는 효과를 제공하게 되는 것을 이해할 수 있고, 스플라인 부위가 짧아지므로, 공정의 축소로 인한 원가절감을 가져오며, 휠베어링 허브와 등속조인트 간의 조립 작업 시 클립에 의해 서로 체결되어지므로 신속한 조립성을 구현할 수 있는 효과를 가진다.

이하, 본 발명에 따른 휠베어링과 등속조인트 어셈블리에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 설명에 있어서, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 병기하였고, 그 상세한 설명을 생략하였다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휠베 어링과 등속조인트의 체결상태를 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 등속조인트의 스템부분을 확대하여 도시한 주요부 단면이 도시되어 있다.

도면에서 알 수 있는 바와 같이 휠베어링(100)의 허브(8)에는 그 축선 방향으로 스플라인(8a)이 형성되어 있다.

상기 스플라인(8a)에는 방사방향 외측으로 직경이 확장된 체결홈(8c)이 마련되어 있다.

상기한 등속조인트(200)에는 외륜(20)의 스템(20a)의 원주에 휠베어링 허브(8)의 스플라인(8a)과 맞물리는 대응하는 스플라인(20d)이 마련되어 있다. 따라서 휠베어링의 허브(8) 안쪽으로 등속조인트(200)의 외륜(20)의 스템(20a)을 체결하면, 두 스플라인(8a,20d)이 서로 맞물려 등속조인트(200)에 전달된 회전력을 휠베어링(100)에 전달한다.

상기 허브(8)에 삽입되는 스템(20a)은 허브(8)로부터 분리되지 않도록 하기 위해 스템(20a)의 원주면에 원주방향으로 요홈(20c)을 마련하고, 그 요홈(20c)에 탄성을 가지는 클립(21)을 삽입하여 놓으면, 허브(8) 속으로 스템(20a)이 삽입될 때 상기 클립(21)은 허브(8)의 내경에 의해 반경방향 내측으로 오므라들게 되어 허브(8) 속으로 진입하게 된다.

이와 같이 클립(21)이 허브(8) 속으로 삽입되는 과정에 체결홈(8c)에 클립(21)이 위치되면, 직경이 오므라든 클립(21)이 내재된 탄성 반발력에 의해 다시 확장되면서 체결홈(8c) 속으로 클립(21)이 끼워지게 된다.

이때 클립(21)은 도 2에 도시된 바와 같이 스템(20a)의 요홈(20c)과 허브(8) 의 체결홈(8c)에 동시에 위치되어져 스템(20a)을 전후방으로 움직이지 않도록 고정시킨다.

이와 같이 등속조인트(200)의 스템(20a)이 휠베어링(100)의 허브(8)내측에서 체결되도록, 즉 등속조인트(200)의 스템(20a)이 휠베어링(200)의 허브(8)밖으로 돌출되지 않고 허브(8)속에서 체결되어지게 되므로 종래의 스템(20a)의 길이를 보다 짧게 제작할 수 있어 경량화 효과가 있고, 또한 탄성의 클립(21)에 의해 휠베어링(100)과 등속조인트(200)의 체결 및 조립이 행해지므로 조립성이 현저히 향상되어진다.

또한 상기한 등속조인트(200)의 스템(20a)은 스템 목부(20e)를 허브(8) 내측과의 간섭하지 않을 정도의 큰 필렛값을 주어 충분한 강도를 확보하는 대신에, 스템의 내부를 스템 중공부(20b)로 하여 내부를 비어있는 상태로 설계함으로써 휠베어링(100)과 등속조인트(200)의 체결구조에서 경량화의 효과를 극대화할 수 있다.

또한 상기한 허브(8)의 내경에 형성된 스플라인(8a)은 상기한 스템(20a)이 진입하는 쪽에 전체적으로 형성하지 않고 부분적으로 형성함으로서 그 가공에 따른 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한 휠베어링(100)과 등속조인트(200)는 클립(21)에 의해 일단 체결되어지면 거의 분해하는 일이 없으나, 본 발명의 클립(21)은 원주방향으로 오므릴 수 있도록 구성되어 있으므로, 필요시에는 플라이어와 같은 간단한 공구를 사용하면 클립(21)이 원주 방향으로 오므려 짐으로서 휠베어링 유니트(100)와 등속조인트(200)를 쉽게 분리할 수 있다.

아울러 상기한 허브(8)의 노출부분으로 이물질이 개입되지 않도록 하기 위해 덮개(22)를 허브(8)의 입구측 내경에 마련된 입구홈(8d)에 체결할 수 있다.

참고로, 도 2에 도시된 간극(23)은 허브 스웨이징부(8b)와 등속조인트 외륜(20) 사이에서 발생할 수 있는 진동과 소음을 방지하기 위한 설계를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로서 등속조인트의 스템부분과 클립 형상의 다른 여러 예를 나타낸 단면도(유형 6종)가 도시되어 있다. 여기서 클립의 제조를 위하여 원형 단면 또는 다각형 단면의 강재 코일에 소성변형을 주어 성형하거나, 판재에 프레서 성형, 레이저 절단 등을 행하는 다양한 방법으로 클립을 다양한 형상으로 제조할 수 있음으로써 클립의 형상 설계에 보다 많은 자유도를 부여할 수 있음을 보여준다.

도 5를 참조하면, 도 4에서 보여준 평면형 클립에서 벗어나는 보다 다양한 설계 형상이 가능함을 보여준다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 휠베어링과 등속조인트의 경량화 및 생산성 향상을 위한 체결구조를 실시하기 위한 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 오비탈 포밍 또는 스웨이징 등의 재료의 소성변형에 의해 허브와 내륜이 체결된 휠베어링과 등속조인트의 체결 및 조립 작업 시, 스플라인의 길이 단축으로 인해 롤 포밍(Roll Forming) 및 브로칭 공정의 감소 및 나사 전조공정을 생략할 수 있기 때문에 원가를 획기적으로 줄일 수 있으며, 스템의 길이 단축 및 내측 중공 설계, 체결 너트 삭제로 무게 감량 및 연비 절감 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (7)

1. 오비탈 포밍 또는 스웨이징 방식으로 재료의 소성변형을 이용해 조립한 휠베어링 (100)과 등속조인트(200) 어셈블리에 있어서,

   허브(8)와, 상기 허브(8)내측에 형성되는 체결홈(8c)과, 상기 허브(8)의 축선방향으로 형성된 스플라인(8a)을 포함하는 휠베어링(100)과,

   외륜(20)과, 상기 외륜(20)에 상기 허브(8)속으로 삽입되도록 형성된 스템(20a)과, 상기 스템(20a)의 원주에 상기 허브(8)의 스플라인(8a)과 맞물리도록 대응하여 형성되는 스플라인(20d)과, 상기 스템(20a)이 상기 허브(8)속으로 삽이되어 각각의 스플라인(8a)(20d)으로 결합시, 상기 허브(8)의 내측에 형성된 체결홈(8c)에 대응하도록 상기 스템(20a)의 원주면에 형성되는 요홈(20c)과, 상기 스템(20a)의 내부에 형성되는 스템 중공부(20b)를 포함하는 등속조인트(100)와,

   상기 스템 중공부(20b)의 안쪽에 형합하는 방향으로 상기 요홈(20c)속에 오므려 삽입되는 탄성의 클립(21)을 포함하되,

   상기 허브(8)속으로 상기 스템(20a)이 삽입될 때, 상기 클립(21)의 직경이 축소되면서 삽입되고, 상기 클립(21)이 상기 체결홈(8c)에 위치되는 경우, 상기 클립(21)에 내재된 탄성 반발력에 의해 전개되면서 상기 체결홈(8c)과 요홈(20c)에 동시에 맞물려짐으로서, 상기 스템(20a)이 상기 허브(8) 외측으로 노출되지 않고 상기 허브(8)의 내측에서 체결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리.
2. 제 1항에 있어서, 상기 허브(8) 안쪽으로 이물질이 개입되지 않도록 허브(8)의 입구측 내경에 입구홈(8d)을 형성하고, 상기 입구홈(8d)에 덮개(22)를 끼워 조립한 것을 특징으로 하는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리.
3. 제 1항에 있어서, 상기 휠베어링의 허브(8) 내측에 형성된 스플라인(8a)은 상기 스템(20a)의 진입측에 부분적으로 형성되어진 것을 특징으로 하는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 스템(20a)에는 상기 허브 내측과의 간섭하지 않는 필렛값을 가지는 목부(20e)가 제공되는 것을 특징으로 하는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리.
6. 제 1항에 있어서, 상기 등속조인트(200)의 외륜(20)과 휠베어링(100)의 허브 스웨이징부(8b)사이에는 간극(23)이 제공되는 것을 특징으로 하는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리.
7. 제 1항에 있어서, 상기 클립(21)은 판재 또는 강 재질의 코일을 사용하며, 상기 코일은 그 단면의 형상이 원형 또는 다각형 형상의 코일을 사용하는 것을 특징으로 하는 휠베어링과 등속조인트 어셈블리.

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