KR102064289B1 - 휠 베어링 및 이를 구비하는 휠 베어링 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링은 내측 축방향을 향하는 제1 단면과 제1 단면으로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 제1 폭을 갖는 환상의 제1 홈이 형성된 제1 둘레면을 갖는 제1 내륜; 외측 축방향을 향하는 제2 단면과 제2 단면으로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 제2 폭을 갖는 환상의 제2 홈이 형성된 제2 둘레면을 갖는 제2 내륜; 제1 내륜과 제2 내륜 각각을 전동 장치를 개재하여 내측에 수용하는 외륜; 제1 내륜과 제1 내륜의 내측 축방향에 배치되는 제2 내륜에 체결되도록 제1 홈에 끼워지는 제1 삽입부와 제2 홈에 끼워지는 제2 삽입부를 갖는 스냅링을 포함하고, 스냅링의 제1 삽입부와 제2 삽입부 사이의 폭은 제1 거리, 제2 거리, 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 간격, 제1 폭 및 제2 폭을 기초로 하여 정해진다. 제1 내륜과 제2 내륜 사이가 정해진 스냅링의 간격보다 더 크게 벌여져 제1 삽입부가 제1 홈으로부터 빠지더라도 제1 삽입부는 제1 둘레면에 걸쳐져 제1 내륜에 대한 제2 내륜의 이동에 의해 제1 홈으로 밀어 넣어지거나 또는 제1 내륜과 제2 내륜 사이가 정해진 스냅링의 간격보다 더 크게 벌어져 제2 삽입부가 제2 홈으로부터 빠지더라도 제2 삽입부는 제2 둘레면에 걸쳐져 제2 내륜에 대한 제1 내륜의 이동에 의해 제2 홈으로 밀어진다.

Description

휠 베어링 및 이를 구비하는 휠 베어링 조립체{WHEEL BEARING AND WHEEL BEARING ASSEMBLY INCLUDING THE SAME}
본 개시는 한 쌍의 내륜에 스냅링이 체결되는 구조를 갖는 휠 베어링 및 이를 구비하는 휠 베어링 조립체에 관한 것이다.
차량의 차체에는 차륜과 결합되는 휠 베어링이 구비된다. 휠 베어링은 전동체를 개재하여 조립되는 내륜(inner ring)과 외륜(outer ring)을 포함하고, 내륜이 외륜에 대해 상대적으로 회전되는 구조를 가진다. 외륜은 차체의 일부분과 결합되고, 내륜은 휠 허브(wheel hub)와 결합될 수 있다. 또한, 휠 허브의 외측에 차륜이 결합되고, 휠 허브의 내측에 등속조인트(constant velocity joint)가 결합될 수 있다. 휠 허브는 차륜의 회전 및 방향 전환을 위해 내륜, 차축이 결합되는 등속조인트와 일체로 외륜에 대해 회전할 수 있다.
종래의 휠 베어링 중 한 쌍의 내륜이 외륜에 복열 구조로 조립되는 휠 베어링의 일 예로서, 한 쌍의 내륜에 스냅링(snap ring)이 체결되는 구조의 휠 베어링이 제안되어 있다. 스냅링은 원주 방향의 일부분에 단절부를 갖는 탄성체로서, 단절부가 좁아지도록 오므려진 상태로 한 쌍의 내륜의 내측에 위치되고, 탄성 복원력에 의해 단절부가 좁아지기 전의 상태로 펴져 한 쌍의 내륜에 체결될 수 있다.
상술한 종래의 휠 베어링은 한 쌍의 내륜에 스냅링이 여유 간격이 없이 타이트하게 체결되는 구조를 가진다. 이러한 휠 베어링은 운반이나 취급 도중 외부 충격을 받게 되거나 또는 다른 부품과의 결합으로 인한 외력을 받게 되면 스냅링이 한 쌍의 내륜으로부터 쉽게 이탈될 수 있었다.
예를 들어, 휠 베어링의 차량 장착을 위해 한 쌍의 내륜에는 휠 허브가 끼워져 결합될 수 있다. 한 쌍의 내륜에 휠 허브가 끼워지는 과정에서 한 쌍의 내륜 중 적어도 어느 하나는 축방향으로 밀리는 외력을 받게 되고, 내륜에 대한 휠 허브의 경사 상태나 휠 허브의 표면 성상 등에 따라 휠 허브와 휠 허브가 끼워지는 내륜과의 마찰력이 한 쌍의 내륜 사이의 밀착력보다 커지게 되면, 한 쌍의 내륜 사이에 원주 방향으로의 상대적인 위치 차이, 즉 어긋남이 발생된다. 그런데, 종래의 휠 베어링과 같이 한 쌍의 내륜에 스냅링이 여유 간격이 없이 타이트하게 체결된 경우에는, 한 쌍의 내륜 사이에 어긋남이 발생될 때 스냅링은 원주 방향의 전단력(shearing force)에 의해 단절부가 좁아지도록 오므려져 한 쌍의 내륜으로부터 완전히 이탈될 수 있다. 이탈된 상태에서, 스냅링은 한 쌍의 내륜의 내측에 오조립된 상태로 있게 되거나 또는 한 쌍의 내륜의 내측으로부터 임의로 분리된다. 한 쌍의 내륜으로부터 완전히 이탈되거나 또는 임의로 분리된 스냅링은, 한 쌍의 내륜에 다시 체결된 경우에만 휠 허브를 한 쌍의 내륜에 정상적으로 결합시킬 수 있으므로, 종래 방식에 따른 스냅링은 휠 베어링의 차량 장착을 위한 작업의 능률이 저하되는 문제점이 있었다.
본 개시의 실시예들은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한 쌍의 내륜에 체결되는 스냅링의 이탈을 방지할 수 있는 구조를 갖는 휠 베어링을 제공한다. 또한, 본 개시의 실시예들은 이러한 휠 베어링을 구비하는 휠 베어링 조립체를 제공한다.
본 개시의 일 측면은 차량용 휠 베어링의 실시예들을 제공한다. 예시적 실시예에 따른 휠 베어링은 내측 축방향을 향하는 제1 단면과 제1 단면으로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 제1 폭을 갖는 환상의 제1 홈이 형성된 제1 둘레면을 갖는 제1 내륜; 외측 축방향을 향하는 제2 단면과 제2 단면으로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 제2 폭을 갖는 환상의 제2 홈이 형성된 제2 둘레면을 갖는 제2 내륜; 제1 내륜과 제2 내륜을 내측에 이격되도록 수용하는 외륜; 제1 내륜과 외륜 사이에 개재되는 복수의 제1 전동체와 복수의 제1 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제1 케이지를 갖는 제1 전동 장치; 제2 내륜과 외륜 사이에 개재되는 복수의 제2 전동체와 복수의 제2 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제2 케이지를 갖는 제2 전동 장치; 제1 내륜과 제1 내륜의 내측 축방향에 배치되는 제2 내륜에 체결되도록 제1 홈에 끼워지는 제1 삽입부, 제2 홈에 끼워지는 제2 삽입부 및 제1 삽입부와 제2 삽입부를 연결하는 탄성 고리부를 갖는 스냅링; 제1 케이지의 외측 축방향에 배치되도록 제1 내륜과 외륜 사이에 장착되는 제1 시일 장치; 및 제2 케이지의 내측 축방향에 배치되도록 제2 내륜과 외륜 사이에 장착되는 제2 시일 장치를 포함한다. 스냅링의 제1 삽입부와 제2 삽입부 사이의 폭은 제1 거리, 제2 거리, 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 간격, 제1 폭 및 제2 폭을 기초로 하여 정해진다. 제1 내륜과 제2 내륜 사이가 정해진 간격보다 더 크게 벌어져 제1 삽입부가 제1 홈으로부터 빠지더라도 제1 삽입부는 제1 둘레면에 걸쳐져 제1 내륜에 대한 제2 내륜의 이동에 의해 제1 홈으로 밀어 넣어지거나 또는 제1 내륜과 제2 내륜 사이가 정해진 간격보다 더 크게 벌어져 제2 삽입부가 제2 홈으로부터 빠지더라도 제2 삽입부는 제2 둘레면에 걸쳐져 제2 내륜에 대한 제1 내륜의 이동에 의해 제2 홈으로 밀어 넣어진다.
일 실시예에 있어서, 제1 내륜은 제2 삽입부를 제2 홈으로 밀어 넣을 때 제1 삽입부와 접촉하도록 내측 축방향을 향하는 제1 측면을 제1 홈 내에 구비하고, 제2 내륜은 제1 삽입부를 제1 홈으로 밀어 넣을 때 제2 삽입부와 접촉하도록 외측 축방향을 향하는 제2 측면을 제2 홈 내에 구비한다.
일 실시예에 있어서, 스냅링은 내접링 타입의 스냅링을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제1 둘레면은 제1 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제1 내주면이고, 제2 둘레면은 제2 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제2 내주면이다.
일 실시예에 있어서, 스냅링은 외접링 타입의 스냅링을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제1 둘레면은 제1 내륜의 외측 반경방향을 향하는 제1 외주면이고, 제2 둘레면은 제2 내륜의 외측 반경방향을 향하는 제2 외주면이다.
일 실시예에 있어서, 제1 케이지와 제1 시일 장치 사이에 외륜에 대한 제1 내륜의 축방향 이동이 가능하도록 제1 여유 간격이 구비되고, 제2 케이지와 제2 시일 장치 사이에 외륜에 대한 제2 내륜의 축방향 이동이 가능하도록 제2 여유 간격이 구비된다.
일 실시예에 있어서, 스냅링의 제1 삽입부와 제2 삽입부 사이의 폭(WS)은
Figure 112018043633181-pat00001
의 범위를 가지며, 여기서, S1은 제1 거리, S2는 제2 거리, G1은 제1 삽입부가 제1 홈에 끼워지고 제2 삽입부가 제2 홈에 끼워진 상태에서 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 간격, W1은 제1 폭 및 W2는 제2 폭을 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 간격(G1)은
Figure 112018043633181-pat00002
의 범위를 가지며, 여기서, Gmax는 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격이며 제1 여유 간격과 제2 여유 간격의 합과 같다.
일 실시예에 있어서, 제1 거리와 제2 거리 중 적어도 하나는 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격보다 크다.
일 실시예에 있어서, 제1 폭과 제2 폭의 합은 제1 여유 간격과 제2 여유 간격의 합보다 크다.
일 실시예에 있어서, 제1 폭이 제2 거리보다 작거나 또는 제2 폭이 제1 거리보다 작다.
일 실시예에 있어서, 제1 전동체와 제2 전동체는 테이퍼 롤러이다.
일 실시예에 있어서, 제1 내주면과 제2 내주면에 탄성 고리부를 수용하기 위한 제1 리세스부와 제2 리세스부가 각각 구비된다. 제1 리세스부 내의 내측 반경방향을 향하는 제1 표면에 제1 홈으로부터 빠진 제1 삽입부는 접촉되고, 제2 리세스부 내의 내측 반경방향을 향하는 제2 표면에 제2 홈으로부터 빠진 제2 삽입부가 접촉된다.
일 실시예에 있어서, 제1 시일 장치는 외륜에 결합되고 제1 내륜이 제1 여유 간격만큼 외측 축방향으로 이동할 때 제1 케이지와 접촉하는 제1 외륜측 슬링거를 포함하고, 제2 시일 장치는 외륜에 결합되고 제2 내륜이 제2 여유 간격만큼 내측 축방향으로 이동할 때 제2 케이지와 접촉하는 제2 외륜측 슬링거를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 외륜은 제1 내륜의 내측 축방향으로의 이동 및 제2 내륜의 외측 축방향으로의 이동을 제한하도록 내측 반경방향으로 돌출하는 돌출부를 가진다.
본 개시의 다른 측면은 전술한 휠 베어링을 포함하는 휠 베어링 조립체의 실시예들을 제공한다. 예시적 실시예에 따른 휠 베어링 조립체는 차륜과 결합되는 휠 허브; 휠 허브의 제1 허브 외주면에 결합되고, 내측 축방향을 향하는 제1 단면과 제1 단면으로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 제1 폭을 갖는 환상의 제1 홈이 형성된 제1 둘레면을 갖는 제1 내륜; 휠 허브의 제2 허브 외주면에 결합되고, 외측 축방향을 향하는 제2 단면과 제2 단면으로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 제2 폭을 갖는 환상의 제2 홈이 형성된 제2 둘레면을 갖는 제2 내륜; 제1 내륜과 제2 내륜을 내측에 이격되도록 수용하는 외륜; 제1 내륜과 외륜 사이에 개재되는 복수의 제1 전동체와 복수의 제1 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제1 케이지를 갖는 제1 전동 장치; 제2 내륜과 외륜 사이에 개재되는 복수의 제2 전동체와 복수의 제2 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제2 케이지를 갖는 제2 전동 장치; 제1 내륜과 제1 내륜의 내측 축방향에 배치되는 제2 내륜에 체결되도록 제1 홈에 끼워지는 제1 삽입부, 제2 홈에 끼워지는 제2 삽입부 및 제1 삽입부와 제2 삽입부를 연결하는 탄성 고리부를 갖는 스냅링; 제1 케이지의 외측 축방향에 배치되도록 제1 내륜과 외륜 사이에 장착되는 제1 시일 장치; 및 제2 케이지의 내측 축방향에 배치되도록 제2 내륜과 외륜 사이에 장착되는 제2 시일 장치를 포함한다. 스냅링의 제1 삽입부와 제2 삽입부 사이의 폭(WS)은
Figure 112018043633181-pat00003
의 범위를 가지며, 여기서, S1은 제1 거리, S2는 제2 거리, G1은 제1 내륜과 제2 내륜의 내측으로 휠 허브가 결합될 때 제1 삽입부가 제1 홈에 끼워지고 제2 삽입부가 제2 홈에 끼워진 상태를 유지하면서 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 간격, W1은 제1 폭 및 W2는 제2 폭을 나타낸다. 이러한 실시예에서, 제1 내륜과 제2 내륜 사이가 상기 간격보다 더 크게 벌어져 제1 삽입부가 제1 홈으로부터 빠지더라도 제1 삽입부는 제1 둘레면에 걸쳐져 제1 내륜에 대한 제2 내륜의 이동에 의해 제1 홈으로 밀어 넣어지거나 또는 제1 내륜과 제2 내륜 사이가 상기 간격보다 더 크게 벌어져 제2 삽입부가 제2 홈으로부터 빠지더라도 제2 삽입부는 제2 둘레면에 걸쳐져 제2 내륜에 대한 제1 내륜의 이동에 의해 제2 홈으로 밀어 넣어진다.
일 실시예에 있어서, 스냅링은 내접링 타입의 스냅링 또는 외접링 타입의 스냅링이다. 스냅링이 내접링 타입의 스냅링일 때, 제1 둘레면은 제1 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제1 내주면이고, 제2 둘레면은 제2 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제2 내주면이다. 스냅링이 외접링 타입일 때, 제1 둘레면은 제1 내륜의 외측 반경방향을 향하는 제1 외주면이고, 제2 둘레면은 제2 내륜의 반경방향을 향하는 제2 외주면이다.
일 실시예에 있어서, 제1 내륜의 외륜에 대한 축방향 이동이 가능하도록 제1 케이지와 제1 시일 장치 사이에 제1 여유 간격이 구비되고, 제2 내륜의 외륜에 대한 축방향 이동이 가능하도록 제2 케이지와 제2 시일 장치 사이에 제2 여유 간격이 구비된다.
일 실시예에 있어서, 제1 거리와 제2 거리 중 적어도 하나는 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격보다 크고, 제1 단면과 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격은 제1 여유 간격과 제2 여유 간격의 합과 같다.
일 실시예에 있어서, 제1 폭이 제2 거리보다 작거나 또는 제2 폭이 제1 거리보다 작다. 또한, 제1 폭과 제2 폭의 합은 제1 여유 간격과 제2 여유 간격의 합보다 크다.
일 실시예에 있어서, 휠 허브의 일측 축방향 단부에는 외측 반경방향으로 소성 변형되는 오비탈 포밍부가 형성된다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 스냅링이 소정의 여유 간격을 두고 한 상의 내륜에 체결되므로, 한 쌍의 내륜에 체결된 스냅링은 한 쌍의 내륜이 체결된 상태를 유지하면서도 한 쌍의 내륜 각각의 축방향으로의 이동을 허용하는 폭을 가질 수 있다. 따라서, 휠 베어링이 운반이나 취급 도중 외부 충격을 받거나 또는 차량에 장착되면서 다른 부품과의 결합에 의해 외력을 받더라도 스냅링이 한 쌍의 내륜으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 한 쌍의 내륜 중 어느 하나로부터 스냅링의 일부분이 빠지더라도 한 쌍의 내륜 중 다른 하나에 의해 스냅링이 축방향으로 밀려 이동될 수 있어 스냅링이 한 쌍의 내륜으로부터 완전히 이탈되어 한 쌍의 내륜의 내측에서 오조립된 상태로 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 휠 베어링의 운반이나 취급을 보다 용이하게 할 수 있으며, 휠 베어링을 차량에 장착하는 작업의 능률을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링의 일부분을 도시한 단면도이며, 스냅링이 체결되기 전의 상태에 있다.
도 3은 도 2에 도시된 A부분의 확대도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 스냅링을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링의 일부분을 도시한 단면도이며, 외륜에 대해 제1 내륜과 제2 내륜은 축방향으로 이동되어 있다.
도 6은 도 5에 도시된 B부분의 확대도이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링의 일부분을 도시한 단면도이며, 스냅링이 체결되기 전의 상태에 있다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 스냅링을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 휠 베어링의 일부분을 도시한 단면도이며, 외륜에 대해 제1 내륜과 제2 내륜은 축방향으로 이동되어 있다.
도 11은 도 10에 도시된 C부분의 확대도이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른 외륜을 도시한 단면도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 허브와 휠 허브에 조립되는 휠 베어링을 도시한 단면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 휠 베어링과 휠 허브의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 스냅링과 스냅링이 체결되는 제1 내륜과 제2 내륜의 일부분을 도시한 도면이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 스냅링의 일부분이 제1 내륜과 제2 내륜 중 어느 하나로부터 빠져 있을 때의 휠 베어링의 일부분을 도시한 도면이다.
도 17은 도 16에 도시된 스냅링의 일부분이 빠지기 전의 상태로 밀려 이동되는 상태를 도시한 도면이다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체를 도시한 단면도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
첨부된 도면에 있어서, 화살표 'D1'은 휠 베어링의 회전축(RA)을 따르는 방향으로서 외륜에 대해 차륜이 배치될 수 있는 외측 축방향을 가리키고, 화살표 'D2'는 D1의 반대 방향으로서 내측 축방향을 가리킨다. 이하에서, 휠 베어링의 회전축(RA) 방향은 간단히 '축방향'이라고 지칭될 수 있다. 또한, 화살표 'D3'는 휠 베어링의 회전축(RA)에 대한 방사상 방향(radial direction) 중 회전축(RA)으로부터 멀어지는 외측 반경방향을 가리키고, 화살표 'D4'는 D3의 반대 방향인 내측 반경방향을 가리킨다. 또한, 화살표 'D5'는 회전축(RA)을 중심으로 회전하는 방향, 즉 원주 방향(circumference direction)을 가리킨다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링(100)의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 휠 베어링(100)은 하나의 외륜에 한 쌍의 내륜이 복열로 배치되는 구조를 가진다. 이러한 휠 베어링(100)은 제1 내륜(110), 제1 내륜(110)의 내측 축방향(D2)에 배치되는 제2 내륜(120) 및 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)을 내측에 수용하는 외륜(130)을 포함한다. 외륜(130)의 내측에 수용된 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)의 각각은 외륜(130)에 대해 반경방향으로 이격된다. 휠 베어링(100)은 외륜(130)에 대한 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)의 원주 방향(D5)으로의 상대적인 회전이 가능하도록 제1 전동 장치(140)와 제2 전동 장치(150)를 포함한다. 제1 전동 장치(140)는 반경방향으로 이격된 제1 내륜(110)과 외륜(130) 사이에 개재되고, 제2 전동 장치(150)는 반경방향으로 이격된 제2 내륜(120)과 외륜(130) 사이에 개재된다.
제1 전동 장치(140)는 제1 내륜(110)과 외륜(130)에 회전 접촉을 하는 복수의 제1 전동체(141)와, 복수의 제1 전동체(141)가 원주 방향(D5)을 따라 환상으로 배열되도록 복수의 제1 전동체(141)를 서로 이격시켜 유지하는 제1 케이지(142)를 포함한다. 또한, 제2 전동 장치(150)는 제2 내륜(120)과 외륜(130)에 회전 접촉을 하는 복수의 제2 전동체(151)와, 복수의 제2 전동체(151)가 원주 방향(D5)을 따라 환상으로 배열되도록 복수의 제2 전동체(151)를 서로 이격시켜 유지하는 제2 케이지(152)를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 전동체(141)와 제2 전동체(151)는 테이퍼 롤러로 구성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 제1 전동체(141)와 제2 전동체(151)는 볼, 니들 롤러 등으로 구성될 수도 있다.
휠 베어링(100)은 외륜(130)의 내측에 조립된 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)에 체결되는 스냅링(160)을 포함한다. 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)은 스냅링(160)의 체결에 의해 외륜(130)으로부터 임의로 조립 해제되는 것이 방지될 수 있다.
휠 베어링(100)은 제1 전동 장치(140)와 제2 전동 장치(150)가 배치되는 공간에 빗물, 흙탕물 등의 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위해 제1 시일 장치(170)와 제2 시일 장치(180)를 포함한다. 제1 시일 장치(170)는 반경방향으로 이격된 제1 내륜(110)과 외륜(130) 사이에 형성되는 공간 중 외측 축방향(D1)을 향해 개방되는 부분에 장착된다. 이러한 제1 시일 장치(170)의 내측 축방향(D2)에는 제1 전동 장치(140)의 제1 케이지(142)가 설정된 간격을 두고 이격된다. 또한, 제2 시일 장치(180)는 반경방향으로 이격된 제2 내륜(120)과 외륜(130) 사이에 형성되는 공간 중 내측 축방향(D2)을 향해 개방되는 부분에 장착된다. 이러한 제2 시일 장치(180)의 외측 축방향(D1)에는 제2 전동 장치(150)의 제2 케이지(152)가 설정된 간격을 두고 이격된다. 제1 시일 장치(170)와 제1 케이지(142) 사이에 설정된 이격 간격에 의해 외륜(130)의 내측에서 제1 내륜(110)이 축방향으로 이동될 수 있고, 제2 시일 장치(180)와 제2 케이지(152) 사이에 설정된 이격 간격에 의해 외륜(130)의 내측에서 제2 내륜(120)이 축방향으로 이동될 수 있다.
휠 베어링(100)은 차량 장착을 위해 휠 베어링 조립체로 구성될 수 있으며, 이를 위해 축방향으로 관통된 제1 내륜(110)의 내측구(110H) 및 제2 내륜(120)의 내측구(120H)에 휠 허브가 끼워져 결합될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 스냅링 체결 전의 휠 베어링(100)의 일부분을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 A부분의 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)은 서로 반대되는 방향에서 외륜(130)의 내측에 끼워져 조립될 수 있다. 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)은 외륜(130)의 내측에 완전히 끼워진 상태(예컨대, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)의 각각이 외륜(130)의 내측에 최대한 밀어 넣어진 상태)에서 서로 마주하는 단부가 맞대어질 수 있는 형상 및 크기를 가질 수 있다.
제1 내륜(110)은 원통형 또는 이와 유사한 형상을 가지며, 내측 반경방향(D4)을 향하는 제1 내주면(111)과 외측 반경방향(D3)을 향하는 제1 외주면(112)을 구비한다. 휠 베어링(100)에 내접링 타입(구멍용)의 스냅링(160)이 채용되어, 제1 내주면(111)이 스냅링(160)의 체결을 위해 환상의 홈이 형성되는 제1 둘레면이 된다.
제1 내륜(110)은 내측 축방향(D2)을 향하는 제1 단면(113)을 구비한다. 스냅링(160)의 체결을 위해 제1 내주면(111)에는 제1 단면(113)으로부터 제1 거리(S1)만큼 이격된 위치에 제1 폭(W1)을 갖는 환상의 제1 홈(115)이 원주 방향(D5)으로 형성된다(도 3 참조). 원주 방향(D5)으로 형성된 제1 홈(115)의 중심은 회전축(RA) 상에 위치된다.
제1 내륜(110)에 스냅링(160)이 체결될 때, 스냅링(160)이 제1 내륜(110)의 내측 공간, 즉 내측구(110H)로 돌출되어 나오지 않도록, 제1 단면(113)으로부터 제1 홈(115) 사이의 제1 내주면(111)에는 다른 부분에 비해 오목한 제1 리세스부(116)가 형성될 수 있다. 제1 리세스부(116) 내의 내측 반경방향(D4)을 향하는 제1 표면(116A)은 회전축(RA)에 평행하게 형성될 수 있으며, 일 실시예에서와 같이 제1 내륜(110)을 회전축(RA)을 따라 취한 단면에서 볼 때 적어도 일부분이 내측 축방향(D2)을 향해 상향 경사지도록 형성(테이퍼진 형상을 갖도록 형성)될 수 있다. 제1 표면(116A) 중 회전축(RA)에 평행한 부분을 기준으로 하는 제1 홈(115)의 깊이(d1)는 제1 내륜(110)에 체결되는 스냅링(160)의 적어도 일부분(예컨대, 탄성 고리부(163))이 제1 표면(116A)에 밀착될 수 있는 크기를 가진다.
제1 내륜(110)은 제1 외주면(112)에 제1 전동체(141)가 배열 및 회전 접촉되는 제1 궤도면(112A)을 포함한다. 제1 궤도면(112A)은 표면 강화 및 표면 경화를 위해 열처리될 수 있다. 또한, 제1 내륜(110)은 제1 외주면(112)에 제1 시일 장치(170)가 장착되는 제1 연장면(112B)을 포함한다.
제2 내륜(120)은 원통형 또는 이와 유사한 형상을 가진다. 제2 내륜(120)은 축방향에서 서로 마주하는 제1 내륜(110)과 대칭인 형상을 가질 수 있다. 제2 내륜(120)은 내측 반경방향(D4)을 향하는 제2 내주면(121)과 외측 반경방향(D3)을 향하는 제2 외주면(122)을 구비한다. 제1 내륜(110)에서 설명한 바와 같이, 휠 베어링(100)에 내접링 타입의 스냅링(160)이 채용되므로, 제2 내주면(121)이 스냅링(160)의 체결을 위해 환상의 홈이 형성되는 제2 둘레면이 된다.
제2 내륜(120)은 외측 축방향(D1)을 향하는 제2 단면(123)을 구비한다. 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 축방향에서 서로 맞대어질 때, 제1 내륜(110)의 제1 단면(113)과 제2 단면(120)의 제2 단면(123)이 서로 접촉될 수 있다. 스냅링(160)의 체결을 위해 제2 내주면(121)에는 제2 단면(123)으로부터 제2 거리(S2)만큼 이격된 위치에 제2 폭(W2)을 갖는 환상의 제2 홈(125)이 형성된다(도 3 참조). 제2 홈(125)은 제2 내주면(121)에서 원주 방향(D5)으로 형성되고, 제2 홈(125)의 중심은 회전축(RA) 상에 위치된다.
제2 내륜(120)에 스냅링(160)이 체결될 때, 스냅링(160)이 제2 내륜(120)의 내측 공간, 즉 내측구(120H)로 돌출되어 나오지 않도록, 제2 단면(123)으로부터 제2 홈(125) 사이의 제2 내주면(121)에는 다른 부분에 비해 오목한 제2 리세스부(126)가 형성된다. 제2 리세스부(126) 내의 내측 반경방향(D4)을 향하는 제2 표면(126A)은 회전축(RA)에 평행하게 형성될 수 있으며, 일 실시예에서와 같이 제2 내륜(120)을 회전축(RA)을 따라 취한 단면에서 볼 때 적어도 일부분이 외측 축방향(D1)을 향해 상향 경사지도록 형성(테이퍼진 형상을 갖도록 형성)될 수 있다. 제2 표면(126A) 중 회전축(RA)에 평행한 부분을 기준으로 하는 제2 홈(125)의 깊이(d2)는 제2 내륜(120)에 체결되는 스냅링(160)의 적어도 일부분(예컨대, 탄성 고리부(163))이 제2 표면(126A)에 밀착될 수 있는 크기를 가진다.
제2 내륜(120)은 제2 외주면(122)에 제2 전동체(151)가 배열 및 회전 접촉되는 제2 궤도면(122A)을 포함한다. 제2 궤도면(122A)은 표면 강화 및 표면 경화를 위해 열처리될 수 있다. 또한, 제2 내륜(120)은 제2 외주면(122)에 제2 시일 장치(180)가 장착되는 제2 연장면(122B)을 포함한다.
외륜(130)은 내측에 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 반경방향으로 이격된 상태로 끼워져 조립될 수 있도록, 원통 형상 또는 이와 유사한 형상을 가지며, 내측 반경방향(D4)을 향하는 내주면(131)과 외측 반경방향(D3)을 향하는 외주면(132)을 구비한다.
외륜(130)은 내주면(131)에 제1 내륜(110)의 제1 궤도면(112A)에 대향하는 제3 궤도면(131A)과 제2 내륜(120)의 제2 궤도면(122A)에 대향하는 제4 궤도면(131B)을 포함한다. 제1 전동체(141)가 배열 및 회전 접촉되는 제3 궤도면(131A)과 제2 전동체(151)가 배열 및 회전 접촉되는 제4 궤도면(131B)은 표면 강화 및 표면 경화를 위해 열처리될 수 있다. 또한, 외륜(130)은 내주면(131)에 제1 내륜(110)의 제1 연장면(112B)에 대향하는 제3 연장면(131C)과 제2 내륜(120)의 제2 연장면(122B)에 대향하는 제4 연장면(131D)을 포함한다. 외륜(130)을 회전축(RA)을 따라 취한 단면에서 볼 때, 제3 궤도면(131A)은 내측 축방향(D2)을 향해 하향 경사지게 형성되고, 제4 궤도면(131B)는 외측 축방향(D1)을 향해 하향 경사지게 형성된다. 또한, 제3 연장면(131C)과 제4 연장면(131D)은 회전축(RA)에 평행하게 형성된다.
외륜(130)은 회전축(RA)에 대한 제3 궤도면(131A)과 제4 궤도면(131B)의 경사진 형상으로 인해 그 내측에서 내측 반경방향(D4)으로 돌출하는 돌출부(133)을 포함하며, 돌출부(133)는 제3 궤도면(131A)과 제4 궤도면(131B)을 연결하는 돌출면(133A)을 구비한다. 외륜(130)의 돌출부(133)를 구비한 형상으로 인해 외륜(130)의 내측에서 제1 내륜(110)의 내측 축방향(D2)으로의 이동과 제2 내륜(120)의 외측 축방향(D1)으로의 이동이 각각 제한될 수 있다.
제1 시일 장치(170)는 제1 내륜(110)과 외륜(130) 사이에 래비린스 밀봉 구조를 형성한다. 제1 시일 장치(170)는 외륜(130)과 일체로 회전되도록 제3 연장면(131C)에 결합되는 제1 외륜측 슬링거(171), 제1 내륜(110)과 일체로 회전되도록 제1 연장면(112B)에 결합되는 제1 내륜측 슬링거(172) 및 제1 외륜측 슬링거(171)와 제1 내륜측 슬링거(172) 중 적어도 하나에 부착되고 제1 외륜측 슬링거(171)와 제1 내륜측 슬링거(172) 사이의 공간에 돌출되어 밀봉 구조를 형성하는 탄성 재질의 제1 립(173)을 포함한다. 제1 외륜측 슬링거(171)와 제1 내륜측 슬링거(172)는 외륜(130)과 제1 내륜(110) 각각에 압입에 의해 결합될 수 있다.
휠 베어링(100)을 회전축(RA)을 따라 취한 단면에서 볼 때, 제1 외륜측 슬링거(171)의 반경방향으로 연장하는 부분의 외측 축방향(D1)에 제1 내륜측 슬링거(172)의 반경방향으로 연장하는 부분이 배치되고, 제1 외륜측 슬링거(171)(제1 외륜측 슬링거의 반경방향으로 연장하는 부분)의 내측 축방향(D2)에 제1 전동 장치(140)의 제1 케이지(142)가 제1 여유 간격(C1)을 두고 배치된다.
제2 시일 장치(180)는 제2 내륜(120)과 외륜(130) 사이에 래비린스 밀봉 구조를 형성한다. 제2 시일 장치(180)는 외륜(130)과 일체로 회전되도록 제4 연장면(131D)에 결합되는 제2 외륜측 슬링거(181), 제2 내륜(120)과 일체로 회전되도록 제2 연장면(122B)에 결합되는 제2 내륜측 슬링거(182) 및 제2 외륜측 슬링거(181)와 제2 내륜측 슬링거(182) 중 적어도 하나에 부착되고 제2 외륜측 슬링거(181)와 제2 내륜측 슬링거(182) 사이의 공간에 돌출되어 밀봉 구조를 형성하는 탄성 재질의 제2 립(183)을 포함한다. 제2 외륜측 슬링거(181)와 제2 내륜측 슬링거(182)는 외륜(130)과 제2 내륜(120) 각각에 압입에 의해 결합될 수 있다.
휠 베어링(100)을 회전축(RA)을 따라 취한 단면에서 볼 때, 제2 외륜측 슬링거(181)의 반경방향으로 연장하는 부분의 내측 축방향(D2)에 제2 내륜측 슬링거(182)의 반경방향으로 연장하는 부분이 배치되고, 제2 외륜측 슬링거(181)(제2 외륜측 슬링거의 반경방향으로 연장하는 부분)의 외측 축방향(D1)에 제2 전동 장치(150)의 제2 케이지(152)가 제2 여유 간격(C2)을 두고 배치된다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 스냅링(160)을 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 스냅링(160)은 스프링 작용을 하는 탄성체로서, 원주 방향의 일부에 단절부가 형성된 'C'자 형상 또는 이와 유사한 형상을 가진다. 스냅링(160)은 단절부가 좁아지도록 오므려진 상태에서 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)의 내측에 위치되고, 탄성 복원력에 의해 단절부가 오므려지기 전의 상태가 되도록 펴져 제1 내륜(110)의 제1 홈(115)과 제2 내륜(120)의 제2 홈(125) 각각에 일부분이 끼워지도록 체결될 수 있다.
이러한 스냅링(160)은 제1 내륜(110)의 제1 홈(115)과 제2 내륜(120)의 제2 홈(125)에 각각 끼워질 수 있는 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)를 포함하고, 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)를 연결하는 탄성 고리부(163)를 포함한다. 탄성 고리부(163)는 일측에서 볼 때, 원주 방향의 일부에 단절부를 갖는 원형의 링 형상으로 구성된다.
제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)는 탄성 고리부(163)의 양측 가장자리에서 외측 반경방향으로 연장한다. 탄성 고리부(163)로부터 연장하는 제1 삽입부(161)의 길이와 제2 삽입부(162)의 길이는 동일할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 휠 허브에 대한 휠 베어링(100)의 결합 방향에 따라 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)는 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
일 실시예의 스냅링(160)에 있어서, 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)는 탄성 고리부(163)로부터 평행하게 연장하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)는 탄성 고리부(163)로부터 서로 마주하는 방향으로 경사지게 연장하도록 형성될 수 있다. 이러한 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)는 제1 내륜(110)이나 제2 내륜(120)과의 접촉 시 스프링 작용을 할 수 있다.
제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)에 스냅링(160)이 체결된 상태에서, 탄성 고리부(163)가 제1 리세스부(116) 내의 내측 반경방향(D4)을 향하는 제1 표면(116A)의 적어도 일부분과 제2 리세스부(126) 내의 내측 반경방향(D4)을 향하는 제2 표면(126A)의 적어도 일부분에 밀착될 수 있도록 탄성 고리부(163)를 기준으로 하는 제1 삽입부(161)의 높이(h1)는 제1 리세스부(116)를 기준으로 하는 제1 홈(115)의 깊이(d1)(도 3 참조)보다 작고, 탄성 고리부(163)를 기준으로 하는 제2 삽입부(162)의 높이(h2)는 제2 리세스부(126)를 기준으로 하는 제2 홈(125)의 깊이(d2)(도 3 참조)보다 작다. 제1 삽입부(161)의 높이(h1)가 제1 홈(115)의 깊이(d1)에 비해 너무 작고, 제2 삽입부(162)의 높이(h2)가 제2 홈(125)의 깊이(d2)에 비해 너무 작으면, 스냅링(160)의 이탈이 쉽게 발생될 수 있으므로, 제1 삽입부(161)의 높이(h1)는 제1 홈(115)의 깊이(d1)의 ⅓ 이상이고, 제2 삽입부(162)의 높이(h2)는 제2 홈(125)의 깊이(d2)의 ⅓ 이상일 수 있다. 바람직하게는, 제1 삽입부(161)의 높이(h1)는 제1 홈(115)의 깊이(d1)의 ½ 이상이고, 제2 삽입부(162)의 높이(h2)는 제2 홈(125)의 깊이(d2)의 ½ 이상일 수 있다.
일 실시예에서는, 휠 베어링(100)이 운반이나 취급 도중 외부 충격을 받거나 또는 휠 허브의 결합에 따른 외력(결합력)을 받더라도, 스냅링(160)이 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)로부터 이탈되지 않도록 스냅링(160)의 폭(WS)의 크기가 정해진다. 일 실시예에서, 스냅링(160)의 폭(WS)은 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162) 사이의 폭으로 정해질 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링(100)의 일부분을 도시한 단면도이며, 외륜(130)에 대해 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 각각은 축방향으로 이동되어 있다. 도 5는, 스냅링(160)이 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)에 체결된 상태를 유지하면서, 외륜(130)에 대해 제1 내륜(110)이 외측 축방향(D1)으로 최대로 이동되고, 제2 내륜(120)이 내측 축방향(D2)으로 최대로 이동된 상태를 예시한다.
외륜(130)의 내측에서 서로 맞대어지도록 조립된 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)은 휠 베어링(100)에 가해지는 외부 충격이나 외력으로 인해 설정 범위 내에서 외륜(130)에 대한 개별적인 축방향 이동이 가능하다. 즉, 휠 베어링(100)은 외부 충격이나 외력을 받게 되면 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이가 축방향으로 벌어질 수 있는 구조를 가진다.
제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)의 축방향 이동에 관한 설정 범위와 관련하여, 제1 내륜(110)은 스냅링(160)의 제1 삽입부(161)와 축방향에서 접촉될 때까지 외측 축방향(D1)으로 이동(M1)될 수 있고, 제2 내륜(120)은 스냅링(160)의 제2 삽입부(162)와 축방향에서 접촉될 때까지 내측 축방향(D2)으로 이동(M2)될 수 있다. 또한, 외측 축방향(D1)으로 이동된 제1 내륜(110)은 내측 축방향(D2)으로 이동될 수 있고, 내측 축방향(D2)으로 이동된 제2 내륜(120)은 외측 축방향(D1)으로 이동될 수 있다.
일 실시예에서는, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 스냅링(160)에 의해 체결된 상태를 유지하면서 축방향으로 최대한 벌어지는 경우, 즉 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115)에서 빠지지 않으면서 제1 내륜(110)과 축방향에서 접촉되고 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125)에서 빠지지 않으면서 제2 내륜(120)과 축방향에서 접촉되는 경우, 제1 외륜측 슬링거(171)(제1 외륜측 슬링거의 반경방향으로 연장하는 부분)와 제1 케이지(142)가 접촉되지 않고 제2 외륜측 슬링거(181)(제2 외륜측 슬링거의 반경방향으로 연장하는 부분)와 제2 케이지(152)가 접촉되지 않은 상태가 된다. 즉, 스냅링(160)에 의해 정상적으로 체결된 상태를 유지하면서 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이가 최대로 벌어지더라도, 제1 외륜측 슬링거(171)와 제1 케이지(142) 사이에 제1 여유 간격(C1)보다 작은 여유 간격(C1')이 남아 있고, 제2 외륜측 슬링거(181)와 제2 케이지(152) 사이에 제2 여유 간격(C2)보다 작은 여유 간격(C2')이 남아 있게 된다.
일 실시예에서는, 전술한 여유 간격들(C1', C2')에 의해, 휠 베어링(100)의 운반이나 취급 도중 과도한 외부 충격을 받거나 또는 휠 베어링(100)을 다른 부품과 결합하면서 과도한 결합력을 받더라도, 스냅링(160)이 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)으로부터 완전히 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 후술하는 내용에서 상세히 설명한다.
제1 내륜(110)의 축방향으로의 이동 시 제1 내륜측 슬링거(172)는 제1 내륜(110)과 일체로 이동하고, 제2 내륜(120)의 축방향으로의 이동 시 제2 내륜측 슬링거(182)는 제2 내륜(120)과 일체로 이동한다.
도 6은 도 5에 도시된 B부분의 확대도이다.
도 6을 참조하면, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 중 적어도 하나가 축방향으로 이동함에 따라 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)은 축방향에서 벌어져 이격되며, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이에 간격(G1)이 발생된다. 스냅링(160)은 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 체결된 상태를 유지하면서 축방향으로의 이동을 허용하는 폭(WS)을 가진다.
일 실시예에 있어서, 스냅링(160)의 폭(WS), 상세하게는 스냅링(160)의 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162) 사이의 폭(WS)은 제1 내륜(110)에 있어서의 제1 홈(115)의 위치와 관련된 제1 거리(S1), 제2 내륜(120)에 있어서의 제2 홈(125)의 위치와 관련된 제2 거리(S2), 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115)에 끼워지고 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125)에 끼워진 상태에서 제1 내륜(110)의 제1 단면(113)과 제2 내륜(120)의 제2 단면(123) 사이에 발생하는 간격(G1), 제1 홈(115)의 크기와 관련된 제1 폭(W1), 제2 홈(125)의 크기와 관련된 제2 폭(W2)에 기초하여 그 크기의 범위가 정해진다. 구체적으로, 스냅링(160)의 폭(WS)은 제1 내륜(110)의 제1 단면(113)과 제2 내륜(120)의 제2 단면(123) 사이에 발생하는 간격(G1), 제1 홈(115)의 제1 거리(S1), 제2 홈(125)의 제2 거리(S2)에 기초하여 그 크기의 하한값이 정해질 수 있고, 하한값에 제1 홈(115)의 제1 폭(W1)과 제2 홈(125)의 제2 폭(W2)이 더 고려되어 그 크기의 상한값이 정해질 수 있다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링(200)의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 다른 실시예의 휠 베어링(200)은 전술한 휠 베어링(100)과 비교하여 내접용 타입의 스냅링(160) 대신 외접용 타입(축용)의 스냅링(260)이 채용되는 점에서 구조적인 차이를 가진다. 즉, 휠 베어링(200)을 휠 베어링(100)과 비교해 볼 때, 스냅링(260) 및 스냅링(260)이 체결되는 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)의 형상 및 구조에 차이가 있으며, 휠 베어링(200)은 휠 베어링(100)에 포함된 다른 구성요소들, 즉 외륜(130), 제1 전동 장치(140), 제2 전동 장치(150), 제1 시일 장치(170), 제2 시일 장치(180)를 동일하게 포함할 수 있다. 이하에서는, 휠 베어링(100)과 비교하여 형상 및 구조에 차이가 있는 제1 내륜(210), 제2 내륜(220) 및 스냅링(260)을 위주로 설명하고, 동일하게 포함하는 다른 구성요소들에 대해서는 간단히 설명하거나 그 설명을 생략하기로 한다.
제1 내륜(210)은 원통형 또는 이와 유사한 형상을 가지며, 내측 반경방향(D4)을 향하는 제1 내주면(211)과 외측 반경방향(D3)을 향하는 제1 외주면(212)을 구비한다. 휠 베어링(200)에는 외접용 타입의 스냅링(260)이 채용되므로, 제1 외주면(212)이 스냅링(260)의 체결을 위해 환상의 홈이 형성되는 제1 둘레면이 된다.
제2 내륜(220)은 원통형 또는 이와 유사한 형상을 가지며, 내측 반경방향(D4)을 향하는 제2 내주면(221)과 외측 반경방향(D3)을 향하는 제2 외주면(222)을 구비한다. 제2 내륜(220)은 축방향에서 서로 마주하는 제1 내륜(210)과 대칭인 형상을 가질 수 있다. 휠 베어링(200)에 외접용 타입의 스냅링(260)이 채용되므로, 제2 외주면(222)이 스냅링(260)의 체결을 위해 환상의 홈이 형성되는 제2 둘레면이 된다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링(200)의 일부분을 도시한 단면도이며, 스냅링 체결 전의 상태에 있다.
도 8을 참조하면, 제1 내륜(210)은 내측 축방향(D2)을 향하는 제1 단면(213)을 구비하고, 제1 외주면(212)에는 스냅링(260)의 체결을 위해 제1 단면(213)으로부터 제1 거리(S1)만큼 이격된 위치에 제1 폭(W1)을 갖는 환상의 제1 홈(215)이 형성된다. 제1 홈(215)은 제1 외주면(212)에서 원주 방향(D5)으로 형성되고, 제1 홈(215)의 중심은 회전축(RA) 상에 위치된다. 제1 내륜(210)은 제1 외주면(212)에 제1 전동체(141)가 배열 및 회전 접촉되는 제1 궤도면(212A)을 포함한다. 제1 궤도면(212A)은 표면 강화 및 표면 경화를 위해 열처리될 수 있다. 또한, 제1 내륜(210)은 제1 외주면(212)에 제1 시일 장치(170)의 장착을 위한 제1 연장면(212B)을 포함한다.
제2 내륜(220)은 외측 축방향(D1)을 향하는 제2 단면(223)을 구비하고, 제2 내륜(220)의 제2 외주면(222)에는 스냅링(260)의 체결을 위해 제2 단면(223)으로부터 제2 거리(S2)만큼 이격된 위치에 제2 폭(W2)을 갖는 환상의 제2 홈(225)이 형성된다. 제2 홈(225)은 제2 외주면(222)에서 원주 방향(D5)으로 형성되고, 제2 홈(225)의 중심은 회전축(RA) 상에 위치된다. 제2 내륜(220)은 제2 외주면(222)에 제2 전동체(151)가 배열 및 회전 접촉되는 제2 궤도면(222A)을 포함한다. 제2 궤도면(222A)은 표면 강화 및 표면 경화를 위해 열처리될 수 있다. 또한, 제2 내륜(220)은 제2 외주면(222)에 제2 시일 장치(180)의 장착을 위한 제2 연장면(222B)을 포함한다.
외륜(130)과 외륜(130)의 내측에 조립된 제1 내륜(210) 사이에 형성되는 공간 중 외측 축방향(D1)을 향해 개방되는 부분에는 제1 외륜측 슬링거(171), 제1 내륜측 슬링거(172) 및 제1 립(173)을 포함하는 제1 시일 장치(170)가 결합된다. 또한, 외륜(130)과 외륜(130)의 내측에 조립된 제2 내륜(220) 사이에 형성되는 공간 중 내측 축방향(D2)을 향해 개방되는 부분에는 제2 외륜측 슬링거(181), 제2 내륜측 슬링거(182) 및 제2 립(183)을 포함하는 제2 시일 장치(180)가 결합된다. 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)이 축방향에서 서로 맞대어지도록 외륜(130)에 조립된 휠 베어링(200)을 회전축(RA)을 따라 취한 단면에서 볼 때, 외륜(130)에 대한 제1 내륜(210)의 축방향 이동이 가능하도록 제1 외륜측 슬링거(171)의 내측 축방향(D2)에 제1 전동 장치(140)의 제1 케이지(142)가 제1 여유 간격(C1)을 두고 배치되고, 외륜(130)에 대한 제2 내륜(220)의 축방향 이동이 가능하도록 제2 외륜측 슬링거(181)의 외측 축방향(D1)에 제2 전동 장치(150)의 제2 케이지(152)가 제2 여유 간격(C2)을 두고 배치된다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 스냅링(260)을 도시한 단면도이다.
도 9에 도시된 스냅링(260)은 원주 방향의 일부에 단절부를 구비하는 'C'자 형상 또는 이와 유사한 형상을 가진다. 스냅링(260)은 단절부가 넓어지도록 벌어진 상태에서 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)의 내측에 위치되고, 탄성 복원력에 의해 단절부가 벌어지기 전의 상태가 되도록 오므려져 제1 내륜(210)의 제1 홈(215)과 제2 내륜(220)의 제2 홈(225) 각각에 일부분이 끼워지도록 체결될 수 있다.
이러한 스냅링(260)은 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)의 각각에 끼워질 수 있는 제1 삽입부(261)와 제2 삽입부(262), 및 제1 삽입부(261)와 제2 삽입부(262)를 연결하는 탄성 고리부(263)를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 삽입부(261)와 제2 삽입부(262)는 탄성 고리부(263)의 양측 가장자리에서 내측 반경방향으로 평행하게 연장하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 삽입부(261)와 제2 삽입부(262)는 탄성 고리부(263)에 대해 서로 마주하는 방향으로 경사지도록 형성될 수도 있다. 제1 삽입부(261)와 제2 삽입부(262)의 높이(h1, h2)는 스냅링(160)에서와 같은 조건으로 정해질 수 있다. 일 실시예에서, 스냅링(260)의 폭(WS)은 제1 삽입부(261)와 제2 삽입부(262) 사이의 폭으로 정해진다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링(200)의 일부분을 도시한 단면도이며, 외륜(130)에 대해 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220) 각각은 축방향으로 이동되어 있다. 도 10은, 스냅링(260)이 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)에 체결된 상태를 유지하면서, 외륜(130)에 대해 제1 내륜(210)이 외측 축방향(D1)으로 최대로 이동되고, 제2 내륜(220)이 내측 축방향(D2)으로 최대로 이동된 상태를 예시한다.
외륜(130)의 내측에서 서로 맞대어지도록 조립된 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)은 휠 베어링(200)에 가해지는 외부 충격이나 외력으로 인해 설정 범위 내에서 외륜(130)에 대한 개별적인 축방향 이동이 가능하다. 즉, 휠 베어링(200)은 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220) 사이가 벌어져 간격(G1)이 발생하는 것을 허용하는 구조를 가진다.
이와 관련하여, 제1 내륜(210)은 스냅링(260)의 제1 삽입부(261)와 축방향에서 접촉될 때까지 외측 축방향(D1)으로 이동(M1)될 수 있고, 제2 내륜(220)은 스냅링(260)의 제2 삽입부(262)와 축방향에서 접촉될 때까지 내측 축방향(D2)으로 이동(M2)될 수 있다. 또한, 외측 축방향(D1)으로 이동된 제1 내륜(210)은 내측 축방향(D2)으로 이동될 수 있고, 내측 축방향(D2)으로 이동된 제2 내륜(220)은 외측 축방향(D1)으로 이동될 수 있다.
일 실시예에서는, 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)이 스냅링(260)에 의해 체결된 상태를 유지하면서 축방향으로 최대한 벌어지는 경우, 즉 제1 삽입부(261)가 제1 홈(215)에서 빠지지 않으면서 제1 내륜(210)과 축방향에서 접촉되고 제2 삽입부(262)가 제2 홈(225)에서 빠지지 않으면서 제2 내륜(220)과 축방향에서 접촉되는 경우, 제1 외륜측 슬링거(171)(제1 외륜측 슬링거의 반경방향으로 연장하는 부분)와 제1 케이지(142)가 접촉되지 않고 제2 외륜측 슬링거(181)(제2 외륜측 슬링거의 반경방향으로 연장하는 부분)와 제2 케이지(152)가 접촉되지 않은 상태가 된다. 즉, 스냅링(260)에 의해 정상적으로 체결된 상태를 유지하면서 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220) 사이가 최대로 벌어지더라도, 제1 외륜측 슬링거(171)와 제1 케이지(142) 사이에 제1 여유 간격(C1)보다 작은 여유 간격(C1')이 남아 있고, 제2 외륜측 슬링거(181)와 제2 케이지(152) 사이에 제2 여유 간격(C2)보다 작은 여유 간격(C2')이 남아 있게 된다.
일 실시예에서는, 전술한 여유 간격들(C1', C2')에 의해, 휠 베어링(200)의 운반이나 취급 도중 과도한 외부 충격을 받거나 또는 휠 베어링(200)을 다른 부품과 결합하면서 과도한 결합력을 받더라도, 스냅링(260)이 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)으로부터 완전히 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 이에 관해 후술하는 내용에서 상세히 설명한다.
도 11은 도 10에 도시된 C부분의 확대도이다.
도 11을 참조하면, 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220) 중 적어도 하나가 외륜(130)에 대해 축방향으로 이동함에 따라 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220) 사이에는 간격(G1)이 발생된다. 스냅링(260)은 제1 내륜(210)과 제2 내륜(220)이 체결된 상태를 유지하면서 축방향으로의 이동을 허용하는 폭(WS)을 가진다.
스냅링(260)의 폭(WS), 즉 스냅링(260)의 제1 삽입부(261)와 제2 삽입부(262) 사이의 폭(WS)은 제1 홈(215)의 위치와 관련된 제1 거리(S1), 제2 홈(225)의 위치와 관련된 제2 거리(S2), 제1 삽입부(261)가 제1 홈(215)에 끼워지고 제2 삽입부(262)가 제2 홈(225)에 끼워진 상태에서 제1 내륜(210)의 제1 단면(213)과 제2 내륜(220)의 제2 단면(223) 사이의 간격(G1), 제1 홈(215)의 크기와 관련된 제1 폭(W1), 제2 홈(225)의 크기와 관련된 제2 폭(W2)에 기초하여 그 크기의 범위가 정해진다. 스냅링(260)의 폭(WS)은 제1 내륜(210)의 제1 단면(213)과 제2 내륜(220)의 제2 단면(223) 사이에 발생하는 간격(G1), 제1 홈(215)의 제1 거리(S1), 제2 홈(225)의 제2 거리(S2)에 기초하여 그 크기의 하한값이 정해질 수 있고, 하한값에 제1 홈(215)의 제1 폭(W1)과 제2 홈(225)의 제2 폭(W2)이 더 고려되어 그 크기의 상한값이 정해질 수 있다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른 외륜(130A)을 도시한 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 외륜(130A)은 외측 반경방향(D3)을 향하는 외주면(132)에서 돌출하는 외륜 플랜지(134)를 구비한다. 외륜 플랜지(134)에는 축방향으로 관통되는 복수의 볼트 체결 구멍(134A)이 형성되고, 외륜(130)은 볼트 체결 구멍(134A)에 체결되는 볼트에 의해 차체의 일부분(예를 들어, 너클)에 결합될 수 있다. 이러한 외륜(130A)은 외륜(130)을 대신하여 휠 베어링(100, 200)에 채용될 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1000)를 구성하는 휠 허브(300)와 휠 허브(300)에 조립되는 휠 베어링(100A)을 도시한 단면도이다. 또한, 도 14는 도 13에 도시된 휠 베어링(100A)과 휠 허브(300)의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 휠 베어링 조립체(1000)는 휠 베어링(100A)과 휠 베어링(100A)의 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)의 내측에 끼워져 결합되는 휠 허브(300)를 포함한다. 휠 허브(300)와 결합된 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)은 휠 허브(300)와 일체로 회전한다.
일 실시예의 휠 베어링 조립체(1000)는 휠 베어링(100)에 외륜 플랜지(134)를 구비하는 외륜(130A)을 적용시킨 휠 베어링(100A)을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다른 실시예에서, 휠 베어링 조립체는 휠 베어링(200)에 외륜 플랜지(134)를 구비하는 외륜(130A)을 적용시킨 휠 베어링을 포함할 수 있다.
휠 허브(300)는 축방향으로 관통되는 결합구(301)를 구비하고, 결합구(301)에는 차축 또는 등속조인트가 결합될 수 있다. 결합구(301)를 형성하는 휠 허브(300)의 내주면(310)에는 결합력을 높이기 위해 스플라인이 형성될 수 있다. 휠 허브(300)는 외측 반경방향(D3)을 향하는 외주면(320)에 제1 내륜(110)이 결합되는 제1 허브 외주면(321)과 제2 내륜(120)이 결합되는 제2 허브 외주면(322)을 포함한다. 또한, 휠 허브(300)는 외측 반경방향(D3)으로 돌출하는 허브 플랜지(330)를 포함한다. 허브 플랜지(330)에는 축방향으로 관통되는 복수의 볼트 체결 구멍(331)이 형성되고, 복수의 볼트 체결 구멍(331)의 각각에는 차륜과 결합될 수 있도록 허브 볼트(332)가 체결된다. 휠 허브(300)는 외측 축방향(D1)을 향하는 단부에 센터링부(340)를 구비하여 휠 허브(300)에 결합되는 차륜의 중심을 용이하게 맞출 수 있다.
휠 베어링(100A)을 휠 허브(300)를 향해 축방향으로 이동(M3)시켜 휠 허브(300)에 제1 내륜(110)이 먼저 끼워진 후 제2 내륜(120)이 끼워지도록 결합시킬 수 있다(휠 허브에 대해 휠 베어링을 외측 축방향으로 밀어 끼우는 방식). 휠 허브(300)에 제1 내륜(110)이 끼워짐에 따라 제1 내륜(110)은 내측 축방향(D2)의 외력을 받게 되고, 돌출부(133)에 의한 제1 전동체(141)의 걸림이 발생될 때까지 외륜(130A)의 내측에서 축방향으로 밀려 이동될 수 있다. 이 경우, 제1 시일 장치(170)의 제1 외륜측 슬링거(171)와 제1 전동 장치(140)의 제1 케이지(142)는 최대 간격으로 이격되는 상태, 즉 제1 여유 간격(C1)을 두고 이격되는 상태가 된다.
휠 베어링(100A)을 휠 허브(300)를 향해 더 이동(M3)시켜 휠 허브(300)에 제2 내륜(120)이 끼워지면, 제2 내륜(120)은 내측 축방향(D2)의 외력을 받게 되고, 제2 내륜(120)은 제2 시일 장치(180)의 제2 외륜측 슬링거(181)와 제2 전동 장치(150)의 제2 케이지(152) 사이의 제2 여유 간격(C2)(도 2 참조)의 범위 내에서 내측 축방향(D2)으로 밀려 이동된다. 도 13 및 도 14에 도시된 제2 내륜(120)은 제2 케이지(152)가 제2 외륜측 슬링거(181)에 접촉될 때까지 내측 축방향(D2)으로 최대로 밀려 이동된 상태에 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 스냅링(160)과 스냅링(160)이 체결되는 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)의 일부분을 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 예를 들어, 스냅링(160)이 체결된 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 휠 허브(300)와 결합될 때, 스냅링(160)의 이탈을 방지할 수 있도록 정해지는 스냅링(160)의 폭(WS)은 아래의 수학식 1과 같은 범위 내의 크기를 가질 수 있다.
Figure 112018043633181-pat00004
수학식 1에서, S1은 제1 내륜(110)의 제1 단면(113)으로부터 제1 홈(115)까지의 제1 거리, S2는 제2 내륜(120)의 제2 단면(123)으로부터 제2 홈(125)까지의 제2 거리, G는 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115)에 끼워지고 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125)에 끼워진 상태에서 제1 내륜(110)의 제1 단면(113)과 제2 내륜(120)의 제2 단면(123) 사이에 발생하는 간격을 나타내고, W1은 제1 홈(115)의 제1 폭, W2는 제2 홈(125)의 제2 폭을 나타낸다.
제1 내륜(110)의 제1 단면(113)과 제2 내륜(120)의 단면(123) 사이에 발생할 수 있는 간격(G1)은 아래의 수학식 2와 같은 범위를 가진다.
Figure 112018043633181-pat00005
수학식 2에서, Gmax는 제1 단면(113)과 제2 단면(123) 사이에 발생하는 최대 간격, 즉 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이에 발생하는 최대 간격이며, 그 크기는 제1 내륜(110)의 축방향 이동을 허용하는 범위인 제1 여유 간격(C1), 제2 내륜(120)의 축방향 이동을 허용하는 범위인 제2 여유 간격(C2)의 합과 같다.
수학식 1 및 수학식 2와 같은 폭(WS)을 갖는 스냅링(160)은 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이에 발생하는 간격(G1)의 유무와 관계없이 스냅링(160)의 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115) 내에 위치되고 스냅링(160)의 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125) 내에 위치되어, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)을 안정적으로 체결할 수 있다.
스냅링(160)의 폭(WS)과 관련하여, 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 합이 아래의 수학식 3과 같이 제1 여유 간격(C1)과 제2 여유 간격(C2)의 합보다 크도록 제1 홈(115)의 제1 폭(W1)과 제2 홈(125)의 제2 폭(W2)의 크기가 정해질 수 있다.
Figure 112018043633181-pat00006
도 15에 도시된 바와 같이, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 축방향에서 서로 맞대어진 상태에 있을 때, 스냅링(160)은 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115) 내의 외측 축방향(D1)을 향하는 측벽(115B)과 제1 홈 여유 간격(O1)을 두고 배치되고, 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125) 내의 내측 축방향(D2)을 향하는 측벽(125A)과 제2 홈 여유 간격(O2)을 두고 배치되는 폭(WS)을 가질 수 있다.
이러한 스냅링(160)은 제1 거리(S1), 제2 거리(S2), 제1 홈 여유 간격(O1) 및 제2 홈 여유 간격(O2)을 합한 크기의 폭(WS)을 가진다. 제1 홈 여유 간격(O1)은 제1 폭(W1)보다 작고, 제2 홈 여유 간격(O2)은 제2 폭(W2)보다 작으므로, 전술한 수학식 1을 만족한다.
제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이에 발생하는 간격(G1)은 제1 홈 여유 간격(O1)과 제2 홈 여유 간격(O2)을 합한 값 이하일 수 있다. 이 경우, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이가 축방향으로 벌어지더라도, 스냅링(160)의 제1 삽입부(161)가 제1 내륜(110)의 제1 홈(115)으로부터 빠지지 않고 제2 내륜(120)의 제2 홈(125)으로부터 빠지지 않는다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 스냅링(160)의 일부분이 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 중 어느 하나로부터 빠져 있을 때의 휠 베어링(100A)의 일부분을 도시한 도면이고, 도 17은 도 16에 도시된 스냅링(160)의 일부분이 빠지기 전의 상태로 밀려 이동되는 상태를 도시한 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 축방향으로 벌어져 그 사이에 제1 홈 여유 간격(O1)과 제2 홈 여유 간격(O2)을 합한 값보다 큰 간격, 예컨대 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이에 발생할 수 있는 최대 간격(Gmax)이 발생하더라도, 스냅링(160)의 일부가 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 중 어느 한쪽에 걸쳐진 상태에 있을 수 있어 스냅링(160)의 완전 이탈을 방지할 수 있다. 여기서, '완전 이탈'은 스냅링(160)의 제1 삽입부(161)가 제1 내륜(110)의 제1 홈(115)으로부터 빠지거나 또는 스냅링(160)의 제2 삽입부(162)가 제2 내륜(120)의 제2 홈(125)으로부터 빠진 경우, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이의 간격을 조절하더라도 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162)가 제1 홈(115)과 제2 홈(125)으로 다시 끼워지지 못하는 것을 의미한다.
제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이가 최대 간격(Gmax)으로 벌어진 경우, 전술한 제1 여유 간격(C1)과 제2 여유 간격(C2)은 남아 있지 않게 된다.
일 실시예에서는, 일시적으로 해당 홈으로부터 빠진 스냅링의 삽입부를 다시 홈에 밀어 넣을 수 있도록, 제1 내륜(110)의 제1 단면(113)으로부터 제1 홈(115)까지의 제1 거리(S1)와 제2 내륜(120)의 제2 단면(123)으로부터 제2 홈(125)까지의 제2 거리(S2)는 아래의 수학식 4를 만족하는 크기를 가진다.
Figure 112018043633181-pat00007
수학식 4에 따르면, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이에 최대 간격(Gmax)이 발생하더라도, 제1 홈(115)으로부터 빠진 제1 삽입부(161)가 제1 리세스부(116) 내의 내측 반경방향(D4)을 향하는 제1 표면(116A)에 걸쳐질 수 있고, 또는 제2 홈(125)으로부터 빠진 제2 삽입부(162)가 제2 리세스부(126) 내의 내측 반경방향(D4)을 향하는 제2 표면(126A)에 걸쳐질 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 스냅링(160)의 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115)으로부터 빠져 있는 상태에 있을 때, 제2 내륜(120)을 제1 내륜(110)에 대해 상대적으로 이동시켜 제1 삽입부(161)를 제1 홈(115)에 다시 밀어 넣을 수 있도록, 제1 내륜(110)에 있어서의 제1 거리(S1)는 아래의 수학식 5를 만족하는 크기를 가진다.
Figure 112018043633181-pat00008
수학식 5에 따르면, 스냅링(160)의 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125) 내의 내측 축방향(D2)을 향하는 측면(125A)에 접촉된 상태, 그리고 제2 내륜(120)의 이동에 의해 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125) 내의 외측 축방향(D1)을 향하는 측면(125B)에 접촉된 상태에서도 모두 제1 삽입부(161)가 제1 표면(116A)에 걸쳐지는 상태로 있을 수 있다. 따라서, 제2 내륜(120)에 제1 내륜(110)을 향하는 방향으로 외력(F)이 가해짐에 따라 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이의 최대 간격(Gmax)이 간격(G')으로 줄어 들고, 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125) 내의 외측 축방향(D1)을 향하는 측면(125B)에 접촉되어 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115)으로 밀어 넣어지도록 스냅링(160)이 이동(M4)된다.
도 17에 도시된 바와 반대로, 스냅링(160)의 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125)으로부터 빠진 경우, 제1 내륜(110)이 제2 내륜(120) 쪽으로 이동됨에 따라 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이의 최대 간격(Gmax)이 간격(G')으로 줄어 들고, 제1 삽입부(161)가 제1 홈(115) 내의 내측 축방향(D2)을 향하는 측면(115A)에 접촉되어 제2 삽입부(162)가 제2 홈(125)에 밀어 넣어지도록 스냅링(160)이 이동될 수 있다.
즉, 일 실시예에서는, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이가 벌어져 스냅링(160)의 제1 삽입부(161)와 제2 삽입부(162) 중 어느 하나가 대응하는 홈(115 또는 125)으로부터 빠지더라도, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120) 사이의 최대 간격(Gmax)이 좁혀지면서 빠지게 된 홈에 다시 밀어 넣어질 수 있다.
한편, 휠 베어링(100A)의 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)이 서로 마주하는 축방향에서 대칭인 형상을 갖는 경우, 수학식 1에 따른 스냅링(160)의 폭(WS)은 아래의 수학식 6과 같이 정해질 수 있다.
Figure 112018043633181-pat00009
수학식 6에서, S는 제1 거리(S1) 또는 제2 거리(S2), W는 제1 폭(W1) 또는 제2 폭(W2)을 나타낸다.
전술한 수학식 1 내지 수학식 6은, 휠 베어링(100A)에 외접링 타입의 스냅링(260)이 채용되는 경우에도 스냅링(260)의 폭(WS)을 정하는데 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 전술한 수학식 1 내지 수학식 6은, 휠 베어링(100A)뿐만 아니라 휠 베어링(100, 200)에 채용되는 스냅링(160, 260)의 폭(WS)을 정하는데 동일하게 적용될 수 있다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1000)를 도시한 단면도이다.
도 18을 참조하면, 휠 허브(300)에 휠 베어링(100A)의 외측 축방향(D1)을 향하는 부분이 접촉되도록 완전히 끼워져 결합되면, 휠 베어링(100A)이 임의로 분리되는 것을 방지하고, 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)에 예압(pre-load)을 가해줄 수 있도록 휠 허브(300)의 내측 축방향 단부를 소성 변형시킨 오비탈 포밍부(350)가 형성된다.
휠 허브(300)에 외측 반경방향(D3)으로 확장되는 환상의 오비탈 포밍부(350)가 형성됨에 따라 외륜(130A)의 내측에서 제1 내륜(110)과 제2 내륜(120)은 서로 마주보는 단부가 맞대어지는 상태가 되고, 제1 전동 장치(140)는 제1 시일 장치(170)와 제1 여유 간격(C1)을 두고 이격되고, 제2 전동 장치(150)는 제2 시일 장치(180)와 제2 여유 간격(C2)을 두고 이격되는 상태가 된다.
전술한 실시예들에 따르면, 한 쌍의 내륜에 체결되는 스냅링이 체결 상태를 유지하면서도 내륜의 축방향으로의 이동을 허용하는 폭을 가진다. 따라서, 휠 베어링에 가해지는 외부 충격이나 외력에 의해 한 쌍의 내륜 중 적어도 하나가 축방향으로 이동하더라도 스냅링의 완전한 이탈이 발생되는 것이 방지된다.
전술한 실시예들에 따르면, 휠 허브에 오비탈 포밍부를 형성하여 내륜에 예압을 가해줄 수 있도록 하였지만, 다른 실시예에서는 휠 허브에 나사 체결부를 형성하고, 나사 체결부에 체결 너트가 결합시켜 내륜에 예압을 가해줄 수도 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100, 100A, 200: 휠 베어링 110, 210: 제1 내륜
120, 220: 제2 내륜 130, 130A: 외륜
140: 제1 전동 장치 150: 제2 전동 장치
160, 260: 스냅링 170: 제1 시일 장치
180: 제2 시일 장치 300: 휠 허브
1000: 휠 베어링 조립체

Claims (20)

  1. 내측 축방향을 향하는 제1 단면과 상기 제1 단면으로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 제1 폭을 갖는 환상의 제1 홈이 형성된 제1 둘레면을 갖는 제1 내륜;
    외측 축방향을 향하는 제2 단면과 상기 제2 단면으로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 제2 폭을 갖는 환상의 제2 홈이 형성된 제2 둘레면을 갖는 제2 내륜;
    상기 제1 내륜과 상기 제2 내륜을 내측에 이격되도록 수용하는 외륜;
    상기 제1 내륜과 상기 외륜 사이에 개재되는 복수의 제1 전동체와 상기 복수의 제1 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제1 케이지를 갖는 제1 전동 장치;
    상기 제2 내륜과 상기 외륜 사이에 개재되는 복수의 제2 전동체와 상기 복수의 제2 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제2 케이지를 갖는 제2 전동 장치;
    상기 제1 내륜과 상기 제1 내륜의 내측 축방향에 배치되는 상기 제2 내륜에 체결되도록 상기 제1 홈에 끼워지는 제1 삽입부, 상기 제2 홈에 끼워지는 제2 삽입부 및 상기 제1 삽입부와 상기 제2 삽입부를 연결하는 탄성 고리부를 갖는 스냅링;
    상기 제1 케이지의 외측 축방향에 배치되도록 상기 제1 내륜과 상기 외륜 사이에 장착되는 제1 시일 장치; 및
    상기 제2 케이지의 내측 축방향에 배치되도록 상기 제2 내륜과 상기 외륜 사이에 장착되는 제2 시일 장치를 포함하고,
    상기 스냅링의 상기 제1 삽입부와 상기 제2 삽입부 사이의 폭(WS)은
    Figure 112019079085205-pat00031

    의 범위를 가지며,
    여기서, S1은 상기 제1 거리, S2는 상기 제2 거리, G1은 상기 제1 삽입부가 상기 제1 홈에 끼워지고 상기 제2 삽입부가 상기 제2 홈에 끼워진 상태에서 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 사이에 발생하는 간격, W1은 상기 제1 폭 및 W2는 상기 제2 폭을 나타내고,
    상기 제1 내륜과 상기 제2 내륜 사이가 상기 간격보다 더 크게 벌어져 상기 제1 삽입부가 상기 제1 홈으로부터 빠지더라도 상기 제1 삽입부는 상기 제1 둘레면에 걸쳐져 상기 제1 내륜에 대한 상기 제2 내륜의 이동에 의해 상기 제1 홈으로 밀어 넣어지거나 또는 상기 제1 내륜과 상기 제2 내륜 사이가 상기 간격보다 더 크게 벌어져 상기 제2 삽입부가 상기 제2 홈으로부터 빠지더라도 상기 제2 삽입부는 상기 제2 둘레면에 걸쳐져 상기 제2 내륜에 대한 상기 제1 내륜의 이동에 의해 상기 제2 홈으로 밀어 넣어지는, 휠 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내륜은 상기 제2 삽입부를 상기 제2 홈으로 밀어 넣을 때 상기 제1 삽입부와 접촉하도록 내측 축방향을 향하는 제1 측면을 상기 제1 홈 내에 구비하고,
    상기 제2 내륜은 상기 제1 삽입부를 상기 제1 홈으로 밀어 넣을 때 상기 제2 삽입부와 접촉하도록 외측 축방향을 향하는 제2 측면을 상기 제2 홈 내에 구비하는, 휠 베어링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스냅링은 내접링 타입의 스냅링이고,
    상기 제1 둘레면은 상기 제1 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제1 내주면이고, 상기 제2 둘레면은 상기 제2 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제2 내주면인, 휠 베어링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스냅링은 외접링 타입의 스냅링이고,
    상기 제1 둘레면은 상기 제1 내륜의 외측 반경방향을 향하는 제1 외주면이고, 상기 제2 둘레면은 상기 제2 내륜의 외측 반경방향을 향하는 제2 외주면인, 휠 베어링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이지와 상기 제1 시일 장치 사이에 상기 외륜에 대한 상기 제1 내륜의 축방향 이동이 가능하도록 제1 여유 간격이 구비되고,
    상기 제2 케이지와 상기 제2 시일 장치 사이에 상기 외륜에 대한 상기 제2 내륜의 축방향 이동이 가능하도록 제2 여유 간격이 구비되는, 휠 베어링.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단면과 상기 제2 단면 사이에 발생하는 간격(G1)은
    Figure 112019101954116-pat00011

    의 범위를 가지며,
    여기서, Gmax는 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격이며 상기 제1 여유 간격과 상기 제2 여유 간격의 합과 같은, 휠 베어링.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 거리와 상기 제2 거리 중 적어도 하나는 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격보다 큰, 휠 베어링.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 폭과 상기 제2 폭의 합은 상기 제1 여유 간격과 상기 제2 여유 간격의 합보다 큰, 휠 베어링.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 폭이 상기 제2 거리보다 작거나 또는 상기 제2 폭이 상기 제1 거리보다 작은, 휠 베어링.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전동체와 상기 제2 전동체는 테이퍼 롤러인, 휠 베어링.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내주면과 상기 제2 내주면에 상기 탄성 고리부를 수용하기 위한 제1 리세스부와 제2 리세스부가 각각 구비되고,
    상기 제1 리세스부 내의 내측 반경방향을 향하는 제1 표면에 상기 제1 홈으로부터 빠진 상기 제1 삽입부가 접촉되고,
    상기 제2 리세스부 내의 내측 반경방향을 향하는 제2 표면에 상기 제2 홈으로부터 빠진 상기 제2 삽입부가 접촉되는, 휠 베어링.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 제1 시일 장치는 상기 외륜에 결합되고, 상기 제1 내륜이 상기 제1 여유 간격만큼 외측 축방향으로 이동할 때 상기 제1 케이지와 접촉하는 제1 외륜측 슬링거를 포함하고,
    상기 제2 시일 장치는 상기 외륜에 결합되고, 상기 제2 내륜이 상기 제2 여유 간격만큼 내측 축방향으로 이동할 때 상기 제2 케이지와 접촉하는 제2 외륜측 슬링거를 포함하는, 휠 베어링.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 외륜은 상기 제1 내륜의 내측 축방향으로의 이동 및 상기 제2 내륜의 외측 축방향으로의 이동을 제한하도록 내측 반경방향으로 돌출하는 돌출부를 가지는, 휠 베어링.
  15. 차륜과 결합되는 휠 허브;
    상기 휠 허브의 제1 허브 외주면에 결합되고, 내측 축방향을 향하는 제1 단면과 상기 제1 단면으로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 제1 폭을 갖는 환상의 제1 홈이 형성된 제1 둘레면을 갖는 제1 내륜;
    상기 휠 허브의 제2 허브 외주면에 결합되고, 외측 축방향을 향하는 제2 단면과 상기 제2 단면으로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 제2 폭을 갖는 환상의 제2 홈이 형성된 제2 둘레면을 갖는 제2 내륜;
    상기 제1 내륜과 상기 제2 내륜을 내측에 이격되도록 수용하는 외륜;
    상기 제1 내륜과 상기 외륜 사이에 개재되는 복수의 제1 전동체와 상기 복수의 제1 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제1 케이지를 갖는 제1 전동 장치;
    상기 제2 내륜과 상기 외륜 사이에 개재되는 복수의 제2 전동체와 상기 복수의 제2 전동체를 서로 이격시켜 유지하는 제2 케이지를 갖는 제2 전동 장치;
    상기 제1 내륜과 상기 제1 내륜의 내측 축방향에 배치되는 상기 제2 내륜에 체결되도록 상기 제1 홈에 끼워지는 제1 삽입부, 상기 제2 홈에 끼워지는 제2 삽입부 및 상기 제1 삽입부와 상기 제2 삽입부를 연결하는 탄성 고리부를 갖는 스냅링;
    상기 제1 케이지의 외측 축방향에 배치되도록 상기 제1 내륜과 상기 외륜 사이에 장착되는 제1 시일 장치; 및
    상기 제2 케이지의 내측 축방향에 배치되도록 상기 제2 내륜과 상기 외륜 사이에 장착되는 제2 시일 장치를 포함하고,
    상기 스냅링의 상기 제1 삽입부와 상기 제2 삽입부 사이의 폭(WS)은
    Figure 112018043633181-pat00012

    의 범위를 가지며,
    여기서, S1은 상기 제1 거리, S2는 상기 제2 거리, G1은 상기 제1 내륜과 상기 제2 내륜의 내측으로 상기 휠 허브가 결합될 때 상기 제1 삽입부가 상기 제1 홈에 끼워지고 상기 제2 삽입부가 상기 제2 홈에 끼워진 상태를 유지하면서 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 사이에 발생하는 간격, W1은 상기 제1 폭 및 W2는 상기 제2 폭을 나타내고,
    상기 제1 내륜과 상기 제2 내륜 사이가 상기 간격보다 더 크게 벌어져 상기 제1 삽입부가 상기 제1 홈으로부터 빠지더라도 상기 제1 삽입부는 상기 제1 둘레면에 걸쳐져 상기 제1 내륜에 대한 상기 제2 내륜의 이동에 의해 상기 제1 홈으로 밀어 넣어지거나 또는 상기 제1 내륜과 상기 제2 내륜 사이가 상기 간격보다 더 크게 벌어져 상기 제2 삽입부가 상기 제2 홈으로부터 빠지더라도 상기 제2 삽입부는 상기 제2 둘레면에 걸쳐져 상기 제2 내륜에 대한 상기 제1 내륜의 이동에 의해 상기 제2 홈으로 밀어 넣어지는, 휠 베어링 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스냅링은 내접링 타입의 스냅링 또는 외접링 타입의 스냅링이고,
    상기 스냅링이 내접링 타입의 스냅링일 때, 상기 제1 둘레면은 상기 제1 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제1 내주면, 상기 제2 둘레면은 상기 제2 내륜의 내측 반경방향을 향하는 제2 내주면이고,
    상기 스냅링이 외접링 타입일 때, 상기 제1 둘레면은 상기 제1 내륜의 외측 반경방향을 향하는 제1 외주면, 상기 제2 둘레면은 상기 제2 내륜의 외측 반경방향을 향하는 제2 외주면인, 휠 베어링 조립체.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 내륜의 상기 외륜에 대한 축방향 이동이 가능하도록 상기 제1 케이지와 상기 제1 시일 장치 사이에 제1 여유 간격이 구비되고,
    상기 제2 내륜의 상기 외륜에 대한 축방향 이동이 가능하도록 상기 제2 케이지와 상기 제2 시일 장치 사이에 제2 여유 간격이 구비되는, 휠 베어링 조립체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 거리와 상기 제2 거리 중 적어도 하나는 상기 제1 단면과 상기 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격보다 크고,
    상기 제1 단면과 상기 제2 단면 사이에 발생하는 최대 간격은 상기 제1 여유 간격과 상기 제2 여유 간격의 합과 같은, 휠 베어링 조립체.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 폭이 상기 제2 거리보다 작거나 또는 상기 제2 폭이 상기 제1 거리보다 작고,
    상기 제1 폭과 상기 제2 폭의 합은 상기 제1 여유 간격과 상기 제2 여유 간격의 합보다 큰, 휠 베어링 조립체.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 휠 허브의 일측 축방향 단부에는 외측 반경방향으로 소성 변형되는 오비탈 포밍부가 형성되는, 휠 베어링 조립체.
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