KR101391540B1 - 회전 조인트를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브의 베어링 장치 - Google Patents

회전 조인트를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브의 베어링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전 조인트(5)를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브(2)의 베어링 장치(1)에 관한 것으로서, 이 장치에서는 휠 플랜지(6)와 결합된 휠 허브(2) 및 구동축과 결합된 회전 조인트(5)가 치형(toothing)(3, 4)을 통해 회전 고정식으로 서로 결합되며, 축방향 외측에 배치되고 그리고 회전 조인트(5)를 향하는 적어도 하나의 별도의 베어링 내측 링(15)을 구비하고 휠 허브(2)에 부착된 2열 롤러 베어링(9)을 포함하며, 이 베어링 내측 링은 축방향 외측 정면(24)을 통하여 휠 허브(2)의 데드 액슬(dead axle)(16)의 단부 구역에 배치되며 그리고 별도의 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 작용하는 휠 허브 방사상 면(18)을 통하여 축방향에서 예하중을 받고, 외측 링(10) 및 베어링 내측 링(15)에는 실(26)이 제공되며, 이 실은 횡단면에서 볼 때 각각 하나의 방사상 레그(34) 및 축방향 레그(36)를 구비하며 베어링 내측 링(15)과 결합되고 판재로 이루어진 적어도 하나의 실링 링(33)을 포함하고, 축방향 레그(36)는 회전 고정식으로 베어링 내측 링(15)과 결합되며 축방향 내측을 향한다. 다른 복수의 목적에 베어링 내측 링의 실링 링을 활용할 수 있도록 하기 위하여, 베어링 내측 링(15)의 실링 링(33)의 축방향 레그(36)는 방사상 내측 및 축방향 외측으로 벤딩되어 있고 축방향 레그(36)의 자유 단부(38)는 축방향 외측으로 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대해 돌출된다.

Description

회전 조인트를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브의 베어링 장치{BEARING ARRANGEMENT OF A WHEEL HUB OF A MOTOR VEHICLE THAT CAN BE DRIVEN BY A ROTATING JOINT}
본 발명은 회전 조인트를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브의 베어링 장치에 관한 것으로서, 이 장치에서는 휠 플랜지와 결합된 휠 허브 및 구동축과 결합된 회전 조인트가 치형을 통해 회전 고정식으로 서로 결합되며, 축방향 외측에 배치되고 그리고 회전 조인트를 향하는 적어도 하나의 별도의 베어링 내측 링을 구비하고 휠 허브에 부착된 롤러 베어링을 포함하며, 이 베어링 내측 링은 축방향 외측 정면을 통하여 휠 허브의 데드 액슬의 단부 구역에 배치되며 그리고 별도의 베어링 내측 링의 정면에 작용하는 휠 허브 방사상 면을 통하여 축방향에서 예하중을 받고, 외측 링 및 베어링 내측 링에는 실이 제공되며, 이 실은 횡단면에서 볼 때 각각 하나의 방사상 레그 및 축방향 레그를 구비하며 베어링 내측 링과 결합된 적어도 하나의 실링 링을 포함하고, 축방향 레그는 회전 고정식으로 베어링 내측 링과 결합되며 축방향 내측을 향한다.
이러한 유형의 베어링 장치에서는 개별적으로 형성된 조인트측 내측 링 또는 축방향 외측의 내측 링의 고정이 일반적으로 허브에서의 냉간 성형을 통해 이루어 지며, 이로 인해 휠 허브의 데드 액슬에 테두리부가 형성되고, 이 테두리부가 내측 링에 예하중을 가하고 휠 허브에서 그 위치에 내측 링을 고정한다. 이 테두리부에는 성형 중에 또는 후에 스퍼 기어 치형이 형성될 수 있으며, 이 스퍼 기어 치형은 직접 조인트의 대응 스퍼 기어 치형과 회전 고정식으로 결합된다.
유사한 휠 베어링 유닛은 예를 들어 독일 공개 특허 공보 DE 41 34 434 A1에 공개되어 있다. 이 특허에서는 테두리부에 형성된 스퍼 기어 치형이 휠 회전속도 신호의 검출에 사용된다.
외측 링 및 별도의 내측 링은 독일 실용신안 공보 82 10 552 U1에 공개된 바와 같이 실(seal)을 통해 밀봉된다. 이 명세서에는 갭 실로서 형성된 2열 앵귤러 볼 베어링의 실 장치가 설명되어 있다. 이 실 장치에서 갭 실은, 판재로 이루어지고 각각 하나의 방사상 및 축방향 레그를 구비한 2개의 실링 링을 포함한다. 하나의 실링 링은 외측 링과 결합되며 다른 실링 링은 내측 링과 결합된다. 외측 링과 결합된 실링 링의 축방향 레그는 축방향 외측을 향하며 내측 링과 결합된 실링 링의 축방향 레그는 축방향 내측을 향한다. 실링 링 사이의 중공 공간에는 엘라스토머 실링 프로파일이 매치되는데, 이 실링 프로파일은 실링 립을 통해 금속 실링 링에 접하고 앵귤러 볼 베어링의 본래의 밀봉 기능을 수행한다. 실링 링 사이의 중공 공간에 추가 실이 포함되거나 포함되지 않은 서로 접하는 판금 링을 구비한 이러한 유형의 갭 실은 이미 오래전에 그 성능이 입증되었다.
갭 실을 다른 형태로 설계하자는 제안 또는 다른 목적에 활용하자는 제안이 이미 수차례 이루어졌다. 이와 관련하여 독일 공개 특허 공보 DE 197 03 832 A1에 는 휠 베어링이 공개되어 있는데, 이 휠 베어링에서는 내측 링과 외측 링 사이의 축방향 외측 갭 실에 콤 구조(comb structure)의 평행한 캐패시터 형태의 마이크로 센서가 접착되며, 그 중 적어도 하나는 베어링의 회전 부분에 부착되고 그 신호는 저장된 기본 패턴 또는 베어링의 고정 부분에 배치된 동일한 유형 또는 유사한 유형의 마이크로 센서의 신호와 비교되거나 그리고/또는 그를 통해 평가된다. 갭 실에 부착된 센서는 특히 잠금방지 제동장치, 트랙션 컨트롤 시스템 및/또는 다이내믹 차체 자세 제어장치를 위한 회전속도 신호를 검출한다.
독일 특허 출원 DE 10 2004 044 118 A1에는 휠 베어링 장치가 공개되어 있는데, 이 장치에서는 허브 및 허브의 회전축이 회전 가능한 형태로 적어도 하나의 비회전 외측 링에서 지지되며, 휠 베어링 장치는 인코더를 포함한다. 인코더는 휠 플랜지가 방사상 방향에서 허브로부터 돌출되는 휠 베어링 장치의 해당 허브측에 배치되며 인코더는 실 장치와 연동한다. 휠 베어링 장치는 휠 플랜지를 향하는 휠 베어링 측에서 갭 실을 포함하며, 갭 실에서 인코더는 실링 부재와 연동한다. 갭 실은 회전축을 중심으로 둘레로 진행하는 실링 틈새를 통하여 인코더와 실 장치의 실링 부재 사이에 형성된다. 즉 여기에서는 휠 플랜지를 향하는 외측 링의 실링 링이 회전속도 신호의 검출에 사용된다.
독일 공개 특허 공보 DE 44 25 732 A1에는 회전 조인트를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브의 휠 베어링 유닛이 공개되어 있는데, 이 휠 베어링 유닛에서는 휠 플랜지와 결합된 휠 허브 및 구동축과 결합된 조인트 벨 또는 그 조인트 핀이 축 기어 치형을 통해 서로 결합되어 있다. 축방향 외측의 내측 링과 조인트 벨 사이의 연결 부재는 T자형 실로서 오염물 및 물의 침입 그리고 그로 인한 녹의 발생을 방지할 뿐 아니라 별도의 복잡한 제조 공정 및 조입 과정 없이 축방향 고정, 잠금 및 감쇠부로서 기능하며, 또한 추가적으로 방사상 또는 축 방향에서 회전속도 신호를 위한 신호 발생 기능을 수행할 수 있다. 조인트 벨과 베어링 내측 링 사이의 접촉부에는 공차 없는 접촉을 달성을 위하여 탄성 홈 또는 축방향 스프링 부재가 배치된다. 이를 위하여 댐핑 플라스틱 재질의 일체형 연결 부재가 돌출부를 구비한 둘레에 제공되며, 이 돌출부는 베어링 내측 링 및/또는 조인트 벨의 그루브에 맞물린다. 이는 자체적으로 매우 바람직한 구조이지만 일체형 실의 매우 복잡한 횡단면 구조로 인해 특정 부품에만 적합하다.
바람직하게도 현재까지 알려진 해결 방법에서는 외측 링과 내측 링 사이의 실링이 다른 목적 및 추가 기능, 특히 ABS 인코더 기능의 통합, 즉 실에서 회전속도 검출을 위해 활용된다. 하지만 알려진 실링 시스템에서는 대부분의 경우 실의 추가 기능은 부품 수의 증가 또는 복잡한 형상 및 이로써 고가의 구조물을 통해서만 구현될 수 있다.
본 발명의 목적은 간단하게 제조가 가능하고 적은 수의 개별 부품으로 구성되는 그 실링 링이 추가 기능용으로 활용될 수 있는 베어링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 판재 재질의 실링 링이 이중 벤딩부를 구비한 축방향 레그를 포함하고 이로써 축방향 외측으로 베어링 내측 링보다 돌출되는, 축방향 외측을 향하는 레그 자유 단부가 형성되는 경우에 놀랍게도 제시된 목적이 간단하게 달성된다는 인식에 근거한다.
따라서 본 발명은 회전 조인트를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브의 베어링 장치에서 출발하는데, 이 장치에서는 휠 플랜지와 결합된 휠 허브 및 구동축과 결합된 회전 조인트가 치형을 통해 회전 고정식으로 서로 결합되며, 축방향 외측에 배치되고 그리고 회전 조인트를 향하는 적어도 하나의 별도의 베어링 내측 링을 구비하며 휠 허브에 부착된 2열 롤러 베어링을 포함하며, 이 베어링 내측 링은 축방향 외측 정면을 통하여 휠 허브의 데드 액슬의 단부 구역에 배치되고 그리고 별도의 베어링 내측 링의 정면에 작용하는 휠 허브 방사상 면을 통하여 축방향에서 예하중을 받고, 외측 링 및 베어링 내측 링에는 실이 제공되며, 이 실은 횡단면에서 볼 때 각각 하나의 방사상 레그 및 축방향 레그를 구비하며 베어링 내측 링과 결합된 판재 재질의 적어도 하나의 실링 링을 포함하고, 축방향 레그는 회전 고정식으로 베어링 내측 링과 결합되며 축방향 내측을 향한다. 또한 베어링 내측 링의 실링 링의 축방향 레그는 방사상 내측 및 축방향 외측으로 벤딩되어 있고 축방향 레그의 자유 단부는 축방향 외측으로 베어링 내측 링의 정면에 대해 돌출된다.
바람직하게도 예를 들어 구동 휠 베어링에서 축 기어 치형 또는 방사상 기어 치형의 추가적인 실링 기능이 실의 내측 판재 레그의 간단한 축방향 연장을 통하여 달성되는 것이 이러한 구조로 인해 가능하다. 하지만 실의 연장된 판재 레그는 통합 ABS 인코더에도 사용될 수 있다. 회전속도 신호는 예를 들어 방사상 방향에서 리브를 구비한 상응하는 천공된 또는 파형 판재 레그를 통해 검출될 수 있다. 또한 예를 들어 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 계열 또는 자성 충진제가 포함된 플라스틱 재질의 상응하는 자성 재료가 예를 들어 가황 또는 접착 결합을 통하여 간단한 방식으로 레그의 자유 단부에 혼입될 수 있다.
마찬가지로 레그의 자유 단부는 용이한 구현이 가능한 판재 레그의 상응하는 형태를 통하여 내측 링에서 실 판재 시트의 수밀성을 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어 시트 접합부는 이미 잘 알려진 롤러 리벳팅 결합, 조인트 샤프트 또는 방사상 판재 레그와 내측 링 사이에서 실링제의 주입을 통하여 밀봉될 수 있다.
따라서 외측 링과 축방향 외측의 베어링 내측 링 사이에서 일체형 판재 성형품으로서 형성되며 추가 기능을 위하여 다목적으로 사용될 수 있는 실을 포함하는 베어링 장치가 놀랍게도 매우 간단한 방식으로 제조된다. 또한 다른 기능들의 조합도 구현 가능하다. 이로써 축방향 레그의 자유 단부는 기어 치형의 실링용으로서 뿐 아니라 회전속도 센서용 신호 발생기로서 동시에 사용될 수 있다.
또한 실링 링의 자유 단부는 축방향으로 뻗어 있는 엔드 레그로 확장될 수 있으며, 이 엔드 레그는 방사상 방향에서 회전 조인트의 외측 조인트 바디의 계단부 위 및 치형 위에 배치된다.
실직적인 다른 개선된 형태에서는 적어도 계단부 및/또는 조인트 바디의 정면 모서리에 접하는 실링 프로파일이 엔드 레그에 형성되어 있다.
본 발명의 다른 형태에서는, 엔드 레그가 방사상 내측으로 테두리부 방향으로 꺽여 있다. 이 테두리부는 조인트 바디의 계단부에 대해 위에 존재하거나 또는 틈새를 형성한다.
또한 본 발명에서는 회전속도 신호의 발생을 위한 복수의 펀칭부가 엔드 레그에 형성된다.
그 대안으로서 회전속도 신호의 발생을 위하여 엔드 레그에서 방사상 내측에서부터 방사상 외측으로 복수의 리브가 돌출된다.
특히 바람직하게도 본 발명은 엔드 레그에서 방사상 외측으로 형상 링이 배치되는 것을 특징으로 한다. 이러한 형태는, 형상 링이 축방향 외측에서 휠 허브에 속하는 조인트 바디의 정면 모서리에 접하는 실링 립을 포함함으로써 더욱 보완될 수 있다.
본 발명의 다른 실질적인 형태는 실링 링이 엘라스토머 또는 폴리머 재질로 이루어지고 그에 강자성 입자가 혼입되는 것을 특징으로 한다.
마찬가지로 본 발명에서는 실링 링의 자유 단부가 방사상 내측으로 꺽여 있고, 꺽임을 통해 형성된 레그가 축방향 내측 면을 통하여 베어링 내측 링의 정면에 접하고 축방향 외측 면을 통하여 휠 허브 칼라의 방사상 면에 접한다.
또한 본 발명의 실질적인 개선된 형태에서는 치형이 방사상 방향으로 진행하는 40 내지 60개의 톱니를 구비한 히르트 타입 스퍼 기어 치형이다. 그에 대한 대안으로서 치형은 샤프트 기어 치형 또는 축 기어 치형일 수도 있다.
특히 바람직하게도 본 발명의 다른 형태는 실링 링의 방사상 레그에 축방향 외측으로 강자성 입자가 혼입된 엘라스토머 또는 폴리머 재질의 링이 부착되는 것을 특징으로 한다.
하기에서 본 발명은 첨부된 도면을 근거로 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링 장치의 제1 실시예에 대한 종단면도를 나타낸다.
도 1a는 도 1의 부분 상세도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 베어링 장치의 제2 실시예에 대한 종단면도를 나타낸다.
도 2a는 도 2의 부분 상세도를 나타낸다.
도 2b는 도 2a의 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 베어링 장치의 제3 실시예에 대한 종단면도를 나타낸다.
도 3a는 도 3의 부분 상세도를 나타낸다.
도 3b는 도 3a의 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 베어링 장치의 제4 실시예에 대한 상세 종단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 베어링 장치의 제5 실시예에 대한 종단면도를 나타낸다.
도 5a는 도 5의 부분 상세도를 나타낸다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 5에는 각각 베어링 장치(1)의 종단면도가 도시되어 있으며, 동일한 부분에 대하여 동일한 부호가 사용된다.
도 1은 본 베어링 장치의 제1 실시예에 대한 종단면도를 나타낸다. 베어링 장치(1)는 도시되지 않은 차량의 휠 허브(2)를 포함한다. 휠 허브(2)는 드라이브 조인트(5)의 외측 조인트 바디(7)와 스퍼 기어 치형(3, 4)을 통해 결합되어 있다. 이 외측 조인트 바디(7)는 그 방사상 내측 외피면에서 도시되지 않은 볼을 위한 알려진 구조의 볼 트랙(8)을 포함하며, 이 볼은 마찬가지로 도시되지 않은 조인트 내측부의 방사상 외측 볼 트랙에서 구를 수 있다. 또한 휠 허브(2)는 축방향 단부에서 도시되지 않은 휠 림 및 브레이크 디스크의 고정을 위한 휠 플랜지(6)를 포함한다.
휠 허브(2)에는 앵귤러 볼 베어링 형태의 2열 롤러 베어링(9)이 O형으로 배치되어 있다. 롤러 베어링(9)은 고정 플랜지(11)가 형성된 외측 링(10) 및 내측 링(12)을 포함한다. 외측 링(10)과 내측 링(12) 사이에는 회전체로서 기능하는 베어링 볼(13)이 배치된다. 내측 링(12)은 두 개의 베어링 내측 링(14, 15)을 포함하며, 축방향 외측의 베어링 내측 링(14)은 휠 허브(2)와 일체형으로 형성되어 있는 반면, 축방향 내측의 베어링 내측 링(15)은 별도의 부품으로서 휠 허브(2)의 데드 액슬(16)에 올려져 있다. 데드 액슬(16)은 축방향 내측 방사상 면(18)을 구비한 주로 방사상 방향으로 뻗어 있는 칼라(17)를 포함하는데, 이 방사상 면은 별도의 베어링 내측 링(15)을 위한 스톱퍼로서 기능한다.
외측 조인트 바디(7)의 축방향 외측 정면 모서리(19)에는 스퍼 기어 치형(4) 이 형성되며, 이 스퍼 기어 치형은 데드 액슬(16)의 상응하는 스퍼 기어 치형(3)과 맞물린다. 외측 조인트 바디(7) 정면 모서리(19)의 중앙에는 나사를 구비한 보어를 포함하는 쇼울더(20)가 부착되어 있다. 이 보어에는 휠 허브(2)의 중앙 보어(21)에서부터 접근할 수 있는 핀(22)이 조여져 있다. 이 중앙 보어(21)는 도시되지 않은 차량 휠 림의 중앙 보어를 통해 접근이 가능하므로, 회전 조인트(5)가 포함된 도시되지 않은 프로파일 샤프트(profiled shaft)의 탈거 또는 부착이 차량 외측면에서부터 가능하다.
별도의 베어링 내측 링(15)은 축방향 내측 정면 모서리(23) 및 축방향 외측 정면 모서리(24)을 포함하는데, 이 정면 모서리는 조인트 바디(7)를 향하며 칼라(17)의 축방향 내측 방사상 면(18)에 접한다. 핀(22)을 조이면 스퍼 기어 치형(3, 4)이 서로 맞물릴 때까지 휠 허브(2)와 조인트 바디(7)가 축방향으로 서로 대항하게 움직인다.
외측 링(10)과 베어링 내측 링(14) 사이에는 휠 플랜지(6)를 향하며 방사상 방향으로 뻗어 있는 축방향 내측 실(25)이 배치되어 있고, 외측 링(10)과 별도의 베어링 내측 링(15) 사이에는 주로 방사상 방향으로 뻗어 있는 실 또는 갭 실(gap seal)(26)이 제공된다. 도 2에서 갭 실(26)은 도 1의 원에 대한 상세도로서 상세하게 도시되어 있다. 갭 실(26)은 외측 링(10)과 형상 결합식으로 결합된 강판 재질의 실링 링(27)을 포함하며, 이 실링 링은 축방향 외측을 향하는 축방향 레그(28) 및 방사상 방향으로 뻗어 있는 레그(29)를 포함하는데, 그 단부에는 실링 프로파일(sealing profile)(30)이 형성되어 있고 그 실링 립(31, 32)은 베어링 내측 링(15)과 형상 결합식으로 결합된 실링 링(33)에 접한다.
베어링 내측 링(15)과 결합된 갭 실(26)의 실링 링(33)은 방사상 레그(34)를 포함하는데, 그 자유 단부는 실링 링(27)의 축방향 레그(28) 아래에서 틈새(35)의 유지 하에서 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대한 축방향 인접부에 배치되어 있다. 방사상 레그(34)와 결합된 축방향 레그(36)는 회전 고정식으로 베어링 내측 링(15)과 결합되어 있고 축방향 내측으로 베어링 볼(13)을 향한다. 축방향 레그(36)는 꺽임부(kink)(37)에서 축방향 및 방사상 방향으로 꺽여 있으므로, 레그(36)의 방향이 축방향 외측 방향으로 변경되고 이 레그가 자유 단부(38)를 갖게 되는데, 이 단부는 축방향 외측으로 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대해 돌출된다.
도 1 및 도 1a에 따른 실시예에서 실링 링(33)의 자유 단부(38)는 이중으로 꺽여 있다. 즉 이 단부가 회전 조인트(5)에 대해 방사상 내측 및 축방향 외측으로 꺽여 있으므로, 축방향으로 뻗어 있는 엔드 레그(39)가 방사상 방향에서 스퍼 기어 치형(3, 4) 위 및 외측 조인트 바디(7)의 계단부(40) 위에 배치된다. 엔드 레그(39)에는 계단부(40) 및 조인트 바디(7)의 정면 모서리(42)에 접하는 실링 프로파일(41)이 형성되어 있다. 이러한 방식으로 스퍼 기어 치형(3, 4)이 오염물의 침입으로부터 보호된다. 실링 링(33)은 롤러 베어링(9)을 축방향 외측으로 밀봉할 뿐만 아니라 스퍼 기어 치형(3, 4)의 밀봉을 통하여 추가적인 기능도 수행한다.
실링 링(33)의 방사상 레그(34)에는 축방향 외측으로 엘라스토머 또는 폴리머 재질의 링(43)이 부착되어 있다. 링(43)의 재료에는 상응하게 형성된 센서를 통 한 회전속도 신호의 생성에 활용 가능한 강자성 입자가 함유되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 바와 거의 일치하는 본 발명에 따른 베어링 장치(1)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 도 2에는 단지 갭 실(26) 만 상이하게 실시되어 있다. 도 2a에는 갭 실이 도 2의 원 A의 내부에 대한 상세도로서 상세하게 도시되어 있다. 갭 실(26)은 외측 링(10)과 형상 결합식으로 결합된 강판 재질의 실링 링(27)을 포함하며, 이 실링 링은 축방향 외측을 향하는 축방향 레그(28) 및 방사상 방향으로 뻗어 있는 레그(29)를 포함한다. 이 레그의 단부에는 실링 프로파일(30)이 형성되어 있고 그 실링 립(31, 32)은 베어링 내측 링(15)과 형상 결합식으로 결합된 실링 링(33)에 접한다.
마찬가지로 베어링 내측 링(15)과 형상 결합식으로 결합된 갭 실(26)의 실링 링(33)은 방사상 레그(34)를 포함하며, 그 자유 단부는 실링 링(27)의 축방향 레그(28) 아래에서 틈새(35)의 유지 하에서 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대한 축방향 인접부에 배치되어 있다. 도 1 및 도 1a에 따른 실시예와 달리 방사상 레그(34)의 외측면은 축방향에서 베어링 내측 링(15)의 정면(24)과 일치하게 정렬된다. 방사상 레그(34)와 결합된 축방향 레그(36)는 회전 고정식으로 베어링 내측 링(15)과 결합되어 있고 축방향 내측으로 베어링 볼(13)을 향한다. 또한 축방향 레그(36)는 꺽임부(37)에서 축방향 및 방사상 방향으로 꺽여 있으므로, 레그(36)의 방향이 축방향 외측 방향으로 변경되고 이 레그가 자유 단부(38)를 갖게 되는데, 이 단부는 축방향 외측으로 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대해 돌출된다.
도 2 및 도 2a에 따른 실시예에서 마찬가지로 실링 링(33)의 자유 단부(38) 는 이중으로 꺽여 있다. 즉 이 단부가 회전 조인트(5)에 대해 축방향 외측 및 방사상 내측으로 꺽여 있으므로, 축방향으로 뻗어 있는 엔드 레그(39)가 방사상 방향에서 스퍼 기어 치형(3, 4) 위 및 외측 조인트 바디(7)의 계단부(40) 위에 배치된다. 엔드 레그(39)는 계단부(40) 위에 존재하는 방사상 내측을 향하는 테두리부(44)에 대해 방사상 내측으로 꺽여 있다. 엔드 레그(39)에는 회전속도 신호를 발생시키는 기능을 하는 복수의 펀칭부(35)가 존재한다. 펀칭 시 실링 링(33)에서 금속 부분 전체가 제거되거나 또는 실링 링(33)에서 펀칭 절단만 수행되도록, 더욱 상세하게는 이러한 방식으로 형성된 판재 텅이 방사상 내측으로 눌리지만 금속 필름 힌지(film hinge)를 통하여 실링 링(33)과 결합된 상태가 계속 유지되도록, 펀칭부(45)가 엔드 레그(39)에 형성될 수 있다.
도 2b는 실링 링(33)의 사시도를 나타낸다. 이 도면에서는 특히 펀칭부(45)가 도시되어 있는데, 이 펀칭부를 통하여 치형(3, 4)를 확인할 수 있다. 휠 허브(2) 및 이로써 베어링 내측 링(25)의 회전 시 적합한 인코더가 펀칭부(45)의 동작을 검출하고 관련 회전속도 신호를 알려진 방식으로 예를 들어 잠금방지 제동장치(anti-lock braking system)용 컨트롤 유닛으로 전달한다.
도 3에는 도 2에 도시된 베어링 장치와 거의 일치하는 본 발명에 따른 베어링 장치(1)의 제3 실시예가 도시되어 있다. 도 3에는 단지 갭 실(26) 만 상이하게 실시되어 있다. 도 3a에는 갭 실이 도 3의 원 A의 내부에 대한 상세도로서 상세하게 도시되어 있다. 갭 실(26)의 실링 링(33)은 도 2a 및 도 2b에 따른 실링 링(33)에 거의 일치한다. 그 엔드 레그(39)에서는 도 3b에서 사시도로 도시된 복수의 리 브(46)가 적합한 성형 공구를 통하여 방사상 내측에서부터 방사상 외측으로 눌린다. 이 리브(46)도 휠 허브(2) 및 조인트 바디(7)의 회전 시 해당 회전속도 센서를 통한 회전속도 신호의 검출에 사용된다. 하지만 엔드 레그(39)에서의 리브(46)의 성형 시 구멍이 형성되지 않고 엔드 레그(39)가 스퍼 기어 치형(3, 4)을 완전히 덮기 때문에, 엔드 레그(39)는 밀봉 기능도 충족시킬 수 있다.
도 4에는 도 2a 및 도 3a에 도시된 실시예와 거의 일치하는 본 발명에 따른 베어링 장치(1)의 제4 실시예가 도시되어 있다. 갭 실(26) 실링 링(33)의 엔드 레그(39)는 축방향으로 곧게 뻗어 있으며 펀칭부, 함몰부 또는 돌출부를 갖지 않는다. 엔드 레그(39)에는 형상 링(profile ring)(47)이 배치되어 있다. 이 형상 링은 엔드 레그(39)에 접착되거나 또는 기타 적합한 방식으로 엔드 레그(39)와 결합될 수 있다. 형상 링(47)은 축방향 외측에서 실링 립(48)을 포함한다. 이 실링 립은 조인트 바디(7)의 정면 모서리(42)에 접하며 이로써 스퍼 기어 치형(3, 4)이 오염물의 침입으로부터 보호된다.
실링 링(47, 48)은 강자성 입자가 혼입된 예를 들어 니트릴 부타디엔 고무(nitrile butadiene rubber, NBR)와 같은 적합한 자성 재료로 이루어진다.
하지만 실링 링(47, 48)은 다른 적합한 자성 충진제가 포함된 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다. 이 자성 충진제는 주로 이미 전술된 적용 사례에서 회전속도 신호의 검출에 사용된다.
도 5에는 도 1에 도시된 바와 거의 일치하는 본 발명에 따른 베어링 장치(1)의 제5 실시예가 도시되어 있다. 도 5에는 단지 갭 실(26) 만 상이하게 실시되어 있다. 도 5a에는 갭 실이 도 5의 원 A의 내부에 대한 상세도로서 상세하게 도시되어 있다. 도 1에 따른 실시예에서와 같이 갭 실(26)은 외측 링(10)과 결합된 강판 재질의 실링 링(27)을 포함하며, 이 실링 링은 축방향 외측을 향하는 축방향 레그(28) 및 방사상 방향으로 뻗어 있는 레그(29)를 포함한다. 이 레그의 단부에는 실링 프로파일(30)이 형성되어 있고 그 양측 실링 립(31, 32)은 베어링 내측 링(15)과 결합된 실링 링(33)에 접한다.
마찬가지로 베어링 내측 링(15)과 결합된 실링 링(33)은 방사상 레그(34)를 포함하며, 그 자유 단부는 실링 링(27)의 축방향 레그(28) 아래에서 틈새(35)의 유지 하에서 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대한 축방향 인접부에 배치되어 있다. 도 1 및 도 1a에 따른 실시예에서와 같이 방사상 레그(34)의 외측면은 베어링 내측 링(15)의 정면(24)과 일치하지 않는다. 방사상 레그(34)와 결합된 축방향 레그(36)는 회전 고정식으로 베어링 내측 링(15)과 결합되어 있고 축방향 내측으로 베어링 볼(13)을 향한다. 축방향 레그(36)는 꺽임부(37)에서 축방향 및 방사상 방향으로 꺽여 있으므로, 레그(36)의 방향이 축방향 외측 방향으로 변경되고 이 레그가 자유 단부(38)를 갖게 되는데, 이 단부는 축방향 외측으로 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대해 돌출된다.
도 1에 따른 실시예에서와 마찬가지로 실링 링(33)의 방사상 레그(34)에는 엘라스토머 또는 폴리머 재질의 링(43)이 부착되어 있다. 링(43)의 재료에는 ABS 신호의 검출에 사용될 수 있는 강자성 입자가 함유되어 있다.
도 5 및 도 5a에 따른 실시예에서 실링 링(33)의 자유 단부(38)는 한 방향, 즉 방사상 내측으로만 꺽여 있으므로, 방사상 내측으로 돌출되는 레그(49)가 형성되고 실링 링(33)은 거의 T자 형태의 단면을 갖는다. 레그(49)는 축방향 내측 면(50)을 통해 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 접하고 축방향 외측 면(51)을 통해 칼라(17)의 방사상 면(18)에 접한다.
레그(49) 측 자유 단부(38)의 꺽임은 바람직하게도 칼라(17)의 성형 중에 이루어진다. 알려진 방식으로 롤러 리벳팅 방법을 통해 칼라(17)에 대해 데드 액슬(16)의 축방향 외측 정면 모서리가 성형되며, 이로써 베어링 내측 링(15)이 축방향에서 조여지고 데드 액슬(16)에 고정된다.
실링 링(33)의 자유 단부(38)가 베어링 내측 링(15)의 정면(24)과 칼라(17) 사이에 견고하게 조여지므로, 그렇지 않을 경우에는 밀봉이 난해한 시트 접합부(52)가 방사상 면(18)과 베어링 내측 링(15)의 정면(24) 사이에서 완전히 밀봉된다. 이와 동시에 베어링 내측 링(15)에서 실링 링(33) 시트의 안정성이 증가된다. 마찬가지로 실링 링(33)의 밀봉 효과도 개선되는데, 그 이유는 이제 축방향 레그(36)와 베어링 내측 링(15) 사이의 구역에서 실링 링(33)의 오염물의 침입이 억제될 수 있기 때문이다.
5개의 모든 실시예에서 회전 조인트(5) 및 휠 허브(2)의 스퍼 기어 치형(3, 4)은 각각 방사상으로 진행하는 톱니를 구비한 히르트(Hirth) 타입 스퍼 기어 치형으로서 실시되며, 톱니의 수는 40 내지 60개이다. 하지만 본 발명에서는, 휠 허브 및 회전 조인트가 샤프트 기어 치형 또는 축 기어 치형을 통해 회전 고정식으로 서로 결합되는 베어링 유닛용 실링 링(33)의 사용도 가능하다.
본 발명은 차량 휠 허브의 베어링 장치에 이용될 수 있다.
[도면 부호의 설명]
1 베어링 장치
2 휠 허브
3 스퍼 기어 치형, 치형
4 스퍼 기어 치형, 치형
5 드라이브 조인트
6 휠 플랜지
7 외측 조인트 바디
8 볼 트랙
9 롤러 베어링
10 외측 링
11 고정 플랜지
12 내측 링
13 베어링 볼
14 베어링 내측 링
15 베어링 내측 링
16 데드 액슬
17 칼라
18 방사상 면
19 정면 모서리
20 쇼울더
21 보어
22 핀
23 정면 모서리
24 정면 모서리
25 실
26 실 또는 갭 실
27 실링 링
28 축방향 레그
29 방사상 레그
30 실링 프로파일
31 실링 립
32 실링 립
33 실링 링
34 방사상 레그
35 틈새
36 축방향 레그
37 꺽임부
38 자유 단부
39 엔드 레그
40 계단부
41 실링 프로파일
42 정면 모서리
43 링
44 테두리부
45 펀칭부
46 리브
47 형상 링
48 실링 립
49 레그
50 레그(49)의 축방향 내측 면
51 레그(49)의 축방향 외측 면
52 시트 접합부
A 원

Claims (13)

  1. 회전 조인트(5)를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브(2)의 베어링 장치(1)로서, 이 장치에서는 휠 플랜지(6)와 결합된 휠 허브(2) 및 구동축과 결합된 회전 조인트(5)가 치형(3, 4)를 통해 회전 고정식으로 서로 결합되며, 축방향 외측에 배치되고 그리고 회전 조인트(5)를 향하는 적어도 하나의 별도의 베어링 내측 링(15)을 구비하며 휠 허브(2)에 장착된 2열 롤러 베어링(9)을 포함하고, 이 베어링 내측 링은 축방향 외측 정면(24)을 통하여 휠 허브(2)의 데드 액슬(16)의 단부 구역에 배치되며 그리고 별도의 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 작용하는 휠 허브의 방사상 면(18)을 통하여 축방향에서 예하중을 받고, 외측 링(10) 및 베어링 내측 링(15)에는 실(26)이 제공되며, 이 실은 횡단면에서 볼 때 각각 하나의 방사상 레그(34) 및 축방향 레그(36)를 구비하며 베어링 내측 링(15)과 결합되고 판재로 이루어진 적어도 하나의 실 링(33)을 포함하고, 축방향 레그(36)는 회전 고정식으로 베어링 내측 링(15)와 결합되며 축방향 내측을 향하는 베어링 장치에 있어서,
    베어링 내측 링(15)의 실링 링(33)의 축방향 레그(36)는 방사상 내측 및 축방향 외측으로 벤딩되어 있고 축방향 레그(36)의 자유 단부(38)는 축방향 외측으로 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 대해 돌출되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 실링 링(33)의 자유 단부(38)는 축방향으로 뻗어 있는 엔드 레그(39)로 확장될 수 있으며, 이 엔드 레그는 방사상 방향에서 회전 조인트(5)의 외측 조인트 바디(7)의 계단부(40) 위 및 치형(3, 4) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  3. 제2항에 있어서, 엔드 레그(39)에는 계단부(40) 및 조인트 바디(7)의 정면 모서리(42) 중 적어도 하나에 접하는 실링 프로파일(41)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 엔드 레그(39)는 계단부(40) 위에 존재하는 테두리부(44)에 대해 방사상 내측으로 꺽여 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 엔드 레그(39)에는 회전속도 신호의 발생을 위한 복수의 펀칭부(45)가 존재하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 회전속도 신호의 발생을 위하여 엔드 레그(39)에서 방사상 내측에서부터 방사상 외측으로 복수의 리브(46)가 돌출되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 엔드 레그(39)에서 방사상 외측으로 형상 링(47)이 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 형상 링(47)이 축방향 외측에서 조인트 바디(7)의 정면 모서리(42)에 접하는 실링 립(48)을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 실링 링(47)이 강자성 입자가 혼입된 엘라스토머 또는 폴리머 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실링 링(33)의 자유 단부(38)가 방사상 내측으로 꺽여 있고, 꺽임을 통해 형성된 레그(49)가 축방향 내측 면(50)을 통하여 베어링 내측 링(15)의 정면(24)에 접하고 축방향 외측 면(51)을 통하여 휠 허브 칼라(17)의 방사상 면(18)에 접하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 치형(3, 4)이 히르트(Hirth) 타입 스퍼 기어 치형인 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 치형(3, 4)이 샤프트 기어 치형 또는 축 기어 치형인 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실링 링(33)의 방사상 레그(34)에는 축방향 외측으로 강자성 입자가 혼입된 엘라스토머 또는 폴리머 재질의 링(43)이 부착되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
KR1020097002366A 2006-07-12 2007-06-29 회전 조인트를 통해 구동 가능한 차량 휠 허브의 베어링 장치 KR101391540B1 (ko)

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