KR102119633B1 - 차량용 허브베어링의 엔코더 씰조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차축의 회전속도를 검출하는 엔코더가 결합되는 차량용 허브베어링의 외륜과 내륜 사이를 밀봉하기 위한 엔코더 씰조립체에 관한 것으로, 복수의 접촉돌기가 형성된 메인립 및 유입되는 이물질의 유동의 방향을 이물질의 유입방향으로 유도하는 래버린스립을 구비하여, 유입되는 이물질의 압력에 따라 메인립에서의 접촉응력이 일정하게 유지시키고, 씰조립체의 마찰 손실을 최소화 시키는 동시에 내부로 이물질이 누설되는 것을 방지하여 실링성을 향상시키며, 기존의 엔코더에서 발생하는 오차값을 저감시켜 높은 품질의 측정이 가능한 엔코더 씰조립체에 관한 것이다.

Description

차량용 허브베어링의 엔코더 씰조립체{Encoder Sealing Assembly in hub bearings for vehicle}

본 발명은, 차량의 허브베어링용 엔코더 씰조립체에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 차축의 회전속도를 검출하는 엔코더가 결합되는 차량용 허브베어링의 외륜과 내륜 사이를 밀봉하기 위한 엔코더 씰조립체에 관한 것이다.

일반적으로 베어링은 회전하는 요소와 회전하지 않는 요소 사이에 장착되어 회전하는 요소의 회전을 원활하게 하는 장치이다. 현재 롤러 베어링, 테이퍼 베어링, 니들 베어링 등 다양한 베어링들이 사용되고 있으며, 차량의 허브베어링은 이러한 베어링의 한 종류로서, 회전하지 않는 요소인 차체에 회전하는 요소인 휠을 회전 가능하게 연결한다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 차축을 지지하는 허브베어링(10, Hub bearing)은 차축의 단부에 연결되는 허브(11)와 차체와 연결되는 외륜(12) 및 휠과 상기 허브(11)에 연결되어 차축의 회전을 병행하는 내륜(13) 및 상기 외륜(12)과 허브(11) 또는 내륜(13) 사이에 개재되는 전동체(14)를 포함하며, 이때 상기 외륜(12)과 내륜(13)사이에 구비되어 내륜(13)의 회전을 감지함으로써 차륜의 회전속도를 검출하는 엔코더가 설치되고, 이때 상기 외륜(12) 및 내륜(13) 사이에 엔코더가 결합되는 입구를 밀봉하기 위한 엔코더 씰조립체(1000)가 구비되며, 기본적으로 엔코더 씰조립체는 차량의 휠에 장착되기 때문에 먼지나 수분 등의 이물질에 노출되어 있으며, 이러한 이물질이 휠 베어링의 내부, 특히 전동체가 장착된 부위에 침입하는 경우, 연마면인 레이스웨이에 손상을 가할 수 있다. 이렇게 손상된 레이스웨이는 휠 베어링의 작동 시 소음과 진동을 발생시키고 허브베어링의 수명을 단축시킬 수 있으므로, 상기 허브베어링의 일단 또는 양단에는 외부로부터의 이물질의 침입을 방지하기 위한 엔코더 씰조립체의 실링성능은 허브베어링에 매우 중요한 요소이다.

이때, 일반적으로 엔코더 씰조립체는 차체와 연결되어 고정된 외륜과 차축에 연결되어 회전하는 내륜사이에 구비되어 회전하는 외륜과 내륜사이를 밀봉하기 위하여 복수의 립(Lip)을 갖는 고무재질의 패킹씰로 형성되지만, 상술한 바와 같이 내륜의 회전에 따른 씰조립체의 마찰 손실 및 씰조립체에 구비된 립(Lip)의 접촉부에서 누설이 발생하게 되는 문제점이 야기되고, 이때 상술한 씰조립체의 마찰 손실을 최소화 시키는 동시에 상기 씰조립체의 누설을 방지하기 위한 엔코더 씰조립체의 연구가 이루어지고 있다.

도 2는 종래의 엔코더씰 조립체(1)를 도시한 도면으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 엔코더씰 조립체(1)는 메인립(1-1)의 끝단에서의 모서리가 내륜과 연결되어 회전을 병행하는 보강대의 내면에 접하는 구조로 이루어져 있으며, 이때 메인립(1-1)의 끝단에서의 모서리가 접하여 발생하는 접촉응력(S)은 유입되는 이물질의 압력에 따라 그 변화 폭이 크게 가변되어 엔코더에서 측정하는 측정값에 오차가 발생하며, 그 오차값이 일정하지 않아 엔코더의 측정 정확도가 저하된다는 문제가 발생된다.

한국공개특허공보 제2012-0046534호(휠 베어링용 실링 캡, 2012.05.10.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 외륜과 내륜의 회전에 따른 실링부재의 접촉 응력의 변화를 감소시킬 수 있는 메인립이 형성되어 엔코더씰 조립체 내부로 유입되는 이물질의 압력에 따른 접촉 응력의 변화가 저감되어 엔코더의 일정한 측정품질을 유지할 수 있는 엔코더 씰 조립체를 제공한다.

또한, 외부로부터 엔코더 씰 조립체 내부로 유입되는 이물질의 직접적인 압력을 상쇄하기 위한 구조와, 유입되는 이물질의 유동을 이용하여 립(lip)에 부하되는 압력을 상쇄시킴으로써 씰조립체의 마찰 손실을 최소화 시키는 동시에 내부로 이물질이 누설되는 것을 방지하기 위한 엔코더 씰조립체를 제공한다.

상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 차량용 허브베어링을 구성하는 내륜과 외륜 사이에 구비되어 외부로부터의 이물질의 침입을 방지하는 엔코더 씰조립체에 있어서, 상기 외륜의 반경방향에 내측면을 따라 연장되며, 축방향의 내측단부가 상기 내륜을 향해 절곡되도록 형성된 제1보강대, 상기 제1보강대와 대향되어 축방향의 외측에 구비되며, 반경방향의 외측단부가 축방향의 내측으로 절곡되고, 반경방향의 내측단부가 상기 내륜의 반경방향에 외측면을 따라 연장되도록 형성된 제2보강대 및 상기 제1보강대의 축방향의 외측면을 감싸도록 형성되며, 축방향의 내측면에서 축방향의 외측을 향하도록 돌출되는 메인립을 포함하는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 메인립은 반경방향의 내측면에 상기 제2보강대의 축방향의 내측면을 향하도록 돌출된 복수의 접촉돌기가 형성되어, 상기 씰조립체 내부로 유입되는 이물질의 압력에 따라 상기 제2보강대의 축방향의 내측면에 상기 메인립의 복수의 접촉돌기가 다중 접촉되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 접촉돌기는 인접하는 다른 하나의 접촉돌기와 일정거리 이격되도록 형성되어, 인접하는 상기 접촉돌기들 사이에 그리스수용공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 상기 제2보강대의 축방향 외측면으로부터 상기 실링부재의 축방향 외측면까지의 길이(L)의 0.7~0.8배인 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 실링부재는 상기 축방향의 내측으로 절곡된 제2보강대의 외측단부를 향하도록 돌출된 래버린스립을 더 포함하며, 상기 래버린스립은 반경방향의 외측면과 인접하는 상기 실링부재의 축방향에 외측면 사이의 각도(

)가 예각을 갖도록 절곡되는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 일방면으로의 상기 래버린스립은 돌출된 축방향의 외측면이 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 절곡된 축방향 내측면을 향하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 래버린스립은 돌출된 축방향의 외측면이 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 절곡된 축방향 내측면을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 래버린스립의 돌출된 축방향의 외측면은 반경방향의 내측모서리가 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 절곡된 축방향 내측면의 반경방향 내측모서리보다 반경반향으로의 외측에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 래버린스립의 축방향 외측면과 절곡된 상기 제2보강대의 축방향 내측면 사이의 간격(A)은 -0.5mm ≤ A ≤ 0.5mm 인 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 다른 일방면으로의 상기 래버린스립은 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 반경방향 내측면을 향하도록 돌출형성되되, 상기 돌출된 레버린스립의 축방향에 내측면과 반경방향에 외측면사이의 각도(

)가 예각을 갖도록 이중 절곡되어, 반경방향의 외측 선단이 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 반경방향 내측면과 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 래버린스립의 반경방향으로의 상기 이중 절곡된 선단의 깊이(h)는 상기 제2보강대의 외측단부의 내측면과 내측단부의 외측면 사이의 거리(H)의 0.1 ~ 0.2 배인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 상기 제2보강대의 축방향 외측면으로부터 상기 실링부재의 축방향 외측면까지의 길이(L)의 0.7~0.8배인 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명은, 상기 씰조립체 내부로 유입되는 이물질의 압력에 따라 상기 제2보강대의 축방향의 내측면에 상기 메인립의 복수의 접촉돌기가 다중 접촉되어, 유입되는 이물질의 압력에 따라 메인립에서의 접촉응력이 일정하게 유지됨으로써 기존의 엔코더에서 발생하는 오차값을 저감시켜 높은 품질의 측정이 가능한 장점이 있다.

또한, 유입되는 이물질의 유동의 방향을 이물질의 유입방향으로 유도하는 래버린스립을 구비하여, 씰조립체의 립이 받는 압력을 상쇄시켜 상기 씰조립체의 실링성을 더욱 향상시키고, 더욱 간결한 구조를 갖는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 엔코더 씰조립체가 구비되는 휠허브를 도시한 단면도
도 2는 종래의 엔코더 씰조립체를 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 씰조립체를 도시한 단면도
도 5는 본 발명의 씰조립체의 변형예를 도시한 단면도
도 6는 본 발명의 씰조립체의 제1실시예에 따른 래버린스립을 도시한 단면도
도 7은 도 6에 따른 래버린스립의 부분확대도
도 8은 본 발명의 씰조립체의 제2실시예에 따른 래버린스립을 도시한 단면도
도 9는 도 8에 따른 래버린스립의 부분확대도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 씰조립체(1000)를 설명하기에 앞서, 상기 씰조립체(1000)를 설명하기 위한 방향을 지칭하면, 상하 방향을 반경방향으로 지칭하며 이때 상측으로의 방향을 반경방향의 외측 및 하측으로의 방향을 반경방향의 내측으로 지칭하며, 좌우 방향을 축방향으로 지칭하며 이때 좌측으로의 방향을 축방향의 내측방향 및 우측으로의 방향을 축방향의 외측방향으로 지칭하기로 한다. 이때, 상기에서 지칭한 방향은 첨부된 도면상에 상기 씰조립체(1000)가 도시된 방향에 따라 상하좌우의 방향이 바뀔 수 있으며, 도면 1을 참조하면, 상기 축방향은 상기 허브베어링(10)의 허브(11) 내부에 결합된 차축과 나란한 방향을 의미하며, 상기 반경방향은 상기 축방향에 직교하는 방향을 의미한다. 이때, 허브베어링(10) 및 씰조립체(1000)는 각기 내부에 결합된 구성을 감싸는 원형으로 형성됨에 따라, 상기 제1보강대(100), 제2보강대(200) 및 실링부재(300)를 포함하는 상기 씰조립체(1000)또한 상기 외륜(12) 및 내륜(13) 사이에 구비되어 엔코더유닛(400)을 감싸는 원형으로 이루어진다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엔코더 씰조립체를 도시한 단면도로서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 엔코더 씰조립체(1000)는 차량용 허브베어링(10)을 구성하는 외륜(12)과 내륜(13) 사이에 구비되며, 상기 외륜(12)과 결합되는 제1보강대(100)와 상기 내륜(13)과 결합되는 제2보강대(200)와 상기 제1보강대(100)의 축방향의 외측면에 구비되는 실링부재(300) 및 상기 제2보강대(200)의 축방향의 외측에 결합되어 상기 내륜(13)의 회전에 따른 차축의 회전속도를 검출하는 엔코더유닛(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1보강대(100)는 상기 외륜(12)의 반경방향에 내측면을 따라 연장되며, 축방향의 몸체부(120)가 상기 내륜(13)을 향해 절곡되도록 형성된다. 이때, 상기 제1보강대(100)는 상기 외륜(12)의 반경방향의 내측면에 접하는 외측단부(110)는 상기 외륜(12)의 내측면 상에 압입 또는 접착 등의 수단을 이용하여 결합될 수 있으며, 상기 제1보강대(100)의 축방향의 외측면(121)을 감싸도록 결합되는 실링부재(300)에 의해 상기 외측단부(110)의 축방향의 외측단부가 상기 반경방향 내측으로 이격되도록 형성되어, 상기 실링부재(300)의 반경방향의 외측부가 상기 이격 형성된 상기 제1보강대(100)의 축방향 외측단부(110)에 결합되어 고정될 수 있으며, 상기 외륜(12)에 압입되어 상기 씰조립체(1000)를 고정할 수 있다.

또한, 상기 제1보강대(100)는 상기 축방향의 몸체부(120)가 반경방향 내측으로 절곡되어 연장된 끝단에 형성된 내측단부(130)를 포함하며, 상기 내측단부(130)의 반경방향의 내측으로 상기 실링부재(300)의 반경방향 내측부가 결합되어 상기 제1보강대(100)에 견고하게 결합될 수 있다.

상기 제2보강대(200)는 상기 제1보강대(100)와 대향되어 축방향의 외측에 구비됨으로써, 상기 씰조립체(1000)의 형태를 형성하는 구성으로, 상기 제1보강대(100)로부터 이격되어 축방향의 외측에 배치되는 몸체부(220)와 상기 몸체부(220)의 반경방향의 내측에 일체로 형성된 내측단부(230)가 상기 내륜(13)의 반경방향에 외측면을 따라 연장되도록 형성되며, 상기 제2보강대(200)의 몸체부(220)의 축방향의 외측에 상기 엔코더유닛(400)이 결합되어, 상기 내륜(13)의 회전을 측정할 수 있다.

이때, 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 상기 축방향의 내측으로 절곡되어, 상기 엔코더 씰조립체(1000) 내부로 유입되는 이물질의 이동경로를 형성함으로써, 유입되는 이물질의 압력을 저감시켜 실링부재(300)의 습동부(slide surface)에서의 강성을 증대시킬 수 있다. 이때, 상기 제2보강대(200)의 절곡된 상기 반경방향 외측단부(210)의 길이에 따라 상기 실링부재(300)의 축방향 외측면과 상기 제2보강대(200)의 절곡된 외측단부(210)의 축방향 내측면사이의 간격(d)이 결정되고, 이때 상기 간격(d)이 너무 좁게 형성 될 경우 내부로 유입되는 이물질의 압력을 증가시키게 될 수 있어, 요구하는 실링부재(300)의 립(Lip)의 형상 및 접촉면적에 따라 상기 절곡된 제2보강대(200)의 외측단부(210)의 길이(

)를 적절하게 설계하여야 한다.

더하여, 상기 제2보강대(200)의 몸체부(220)의 축방향 외측에 구비되는 상기 엔코더유닛(400)은 자성을 띄는 고무재질의 고무자석(Rubber magnet)으로 이루어질 수 있으며, 서로 다른 자기장 방향이나 세기를 가지는 2 종류의 자성부가 원주방향을 따라 교대로 배치되어 상기 내륜(13)에 병행하여 회전될 시에 발생되는 자계의 변화를 감지하고, 단위시간당 자계 변화 발생 횟수에 따라 회전속도를 측정할 수 있다. 또한 상기 엔코더유닛(400)을 이루는 고무자석은 아크릴로니트릴이 함유된 니트로 부타디엔 고무 페라이트(NBR, acrylonitrile-butadiene rubber)수지를 혼합하여 성형될 수 있다.

상기 실링부재(300)는 상기 제1보강대(100)와 제2보강대(200)사이게 구비되어, 상기 제1보강대(100)와 제2보강대(200) 사이를 밀봉하기 위한 구성으로, 유연하게 잘 구부러지는 연질소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제2보강대(200)를 향하여 돌출된 복수의 립(Lip)을 포함하여 구성될 수 있으며, 바람직하게는, 상기 복수의 립(Lip)은 상기 실링부재(300)의 반경방향 내측부에서 상기 제2보강대(200)를 향하여 돌출 형성된 메인립(330)과 상기 실리부재(300)의 반경방향 내측단에 구비되어 상기 제2보강대의 반경방향 내측단부(230)의 내측면(231)을 향하도록 형성된 후단립(340)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 메인립(330) 및 후단립(340)은 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 다양한 형상 및 개수를 갖으며 이루어질 수 있다.

상기 메인립(330)은 상기 실링부재(300)의 축방향에 내측면에서 축방향에 외측을 향하도록 돌출되어, 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면을 실링하기 위한 구성으로써, 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면에 접하도록, 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측단부(230) 방향으로 일정길이 돌출되며, 상기 메인립(330)의 반경방향의 내측면에 상기 제2보강대(200)의 축방향의 몸체부(220)의 축방향 내측면을 향하도록 돌출된 복수의 접촉돌기(331)가 형성된다. 이때, 상기 메인립(330)은 돌출되는 길이가 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면에 접하여 반경방향으로 절곡되어 결합됨에 따라, 상기 복수의 접촉돌기(331)가 형성되는 면은 상기 씰조립체(1000)가 결합될 시를 기준으로 상기 메인립(330)의 반경방향의 내측면으로 지칭한 것이며, 이때 상기 접촉돌기(331)가 형성되는 메인립(330)의 면의 방향은 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 상기 복수의 접촉돌기(331)가 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면에 접촉되는 방향으로 해석하여야 할 것이다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 메인립(330)의 복수의 접촉돌기(331)는 인접하는 다른 하나의 접촉돌기(331)와 상기 메인립(330)의 반경방향의 내측면을 따라 일정거리 이격되도록 형성되어, 인접하는 상기 접촉돌기(331)들 사이에 그리스수용공간(GP, Grease Pocket)이 형성되며, 상기 그리스수용공간(GP)에 채워진 그리스(G, Grease)에 의해 상기 메인립(330)의 접촉돌기(331)와 상기 제2보강대(200)간의 마찰력을 감쇄시켜 윤활성을 개선시킬 수 있다.

이때, 상기 씰조립체 내부로 유입되는 이물질의 압력에 따라 상기 제2보강대(200)의 축방향의 내측면에 상기 메인립(330)의 복수의 접촉돌기(331)가 다중 접촉됨으로써, 이물질의 압력에 따른 상기 메인립(330)이 상기 제2보강대(200)의 축방향 뭄체부(220)를 가압하는 접촉응력(S)을 상기 복수의 접촉돌기(331)들에 의해 분산됨으로써, 이물질의 압력과 무관하게 일정한 접촉응력을 형성할 수 있는 장점이 있다. 더하여, 상기 복수의 접촉돌기(331)가 상기 메인립(330)의 외면을 따라 서로 이격되어 형성됨으로써, 유입되는 이물질의 압력이 강해져 상기 메인립(330)의 복수의 접촉돌기(331)들이 상기 제2보강대(200)에 접촉되더라고, 상기 복수의 접촉돌기(331)들 사이에 형성된 그리스수용공간(GP) 사이에 그리스(G)가 채워지도록 형성되어, 상기 제2보강대(200)와 메인립(330) 간의 윤활성을 향상시켜 차륜의 회전에 따른 반발토크를 저감시킬 수 있는 효과가 있으며, 접촉되는 면의 개수가 증가함에 따라 더욱 향상된 실링성능을 갖는다는 장점이 있다.

아울러, 상기 복수의 접촉돌기(331)는 상기 그리스수용공간(GP)을 더욱 효과적으로 형성할 수 있는 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 이와 동시에 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면과의 접촉면적이 최소화될 수 있는 형상으로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 상기 접촉돌기(331)는 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면과 접하는 모서리가 선접촉되도록 끝단을 향하여 단면적이 점차적으로 감소하는 원뿔형으로 형성되는 것이 바람직하며, 이때 상기 접촉돌기(331)의 반경방향에 외측면(331a)은 반경방향에 외측을 향하여 일정각도를 갖으며 꺾이는 타원 형상으로 형성되고, 상기 접촉돌기(331)의 반경방향 내측면(331b)은 인접하는 다른 하나의 접촉돌기(331)의 반경방향 외측면(331a)과 연결되되, 상기 반경방향 외측면(331a)보다 더욱 깊에 형성되어, 상기 메인립(330)에 인가되는 이물질의 압력이 증가하여 상기 메인립(330)이 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면으로 더욱 압축될 시에, 반경방향 내측에 구비된 그리스(G)를 반경방향 외측으로 끌어 올리며 압축됨으로써 상기 그리스수용공간(GP) 내부로 그리스(G)를 밀어 올림으로써, 상기 그리스수용공간(GP) 내부를 가득 충전시켜 윤활성이 저하되지 않도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기 실링부재(300)에 메인립(330)만 형성될 경우, 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 상기 제2보강대(200)의 축방향 외측면으로부터 상기 실링부재(300)의 축방향 외측면까지의 길이(L)의 0.7~0.8배 만큼 연장되어, 상기 메인립(330)으로 유입되는 이물질이 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면을 향하여 직접적으로 유입되지 않고, 상기 메인립(330)의 반경방향 외측면으로 유입되도록 유도하여, 상기 메인립(330)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)가 상기 제2보강대(200)의 축방향 외측면으로부터 상기 실링부재(300)의 축방향 외측면까지의 길이(L)보다 0.7배 보다 적은 길이를 갖을 경우, 유입되는 이물질이 상기 메인립(330)의 끝단으로 유입되는 이물질이 직접적으로 접촉되어 상기 메인립(330)이 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면에서 이격되는 문제가 발생하고, 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)가 상기 제2보강대(200)의 축방향 외측면으로부터 상기 실링부재(300)의 축방향 외측면까지의 길이(L)보다 0.8 배 이상 연장되어, 상기 엔코더씰(1000) 내부로 유입되는 이물질이 지나는 간격(d)이 너무 작게 형성되면 상기 간격(d)을 지나 유입되는 이물질의 유량이 증가함에 따라 상기 엔코더씰(1000) 내부의 압력이 증가하여 상기 보강대(100, 200)에 인가되는 내압으로 인해 상기 엔코더 유닛(400)에서의 오차를 발생시킬 수 있다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 메인립(330)은 씰조립체(1000) 내부에 복수개가 구비될 수 있으며, 이때 상기 복수의 메인립(330)은 그 크기 및 돌출되는 길이가 축소되어 반경방향으로 연속되게 배치될 수 있으며, 상기 메인립(330)의 개수는 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

더하여, 본 발명의 씰조립체(1000)는 유입되는 이물질의 유동방향을 이물질 유입방향으로 유도하는 래버린스립(320)을 구비하여, 씰조립체(1000)의 립(LIp)이 받는 압력을 저감시켜 상기 씰조립체(1000)의 실링성을 더욱 향상시키고, 더욱 간결한 구조를 갖는 효과가 있으며, 상기 래버린스립(320)의 각각의 실시예들은 하기에서 도면을 참고하여 더욱 자세하게 설명하기로 한다.

< 제1실시예 >

도 6은 본 발명의 씰조립체의 제1실시예에 따른 래버린스립을 도시한 단면도이며, 도 7은 도 6에 따른 래버린스립의 부분확대도로서, 도 6 및 도 7를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 실링부재(300)는 상기 축방향의 내측으로 절곡된 제2보강대(200)의 외측단부(210)를 향하도록 돌출된 래버린스립(320)을 더 포함하며, 이때 상기 래버린스립(320)은 반경방향에 외측면(321)과 상기 실링부재(300)의 축방향의 외측면(312)과의 각도(

)가 예각을 갖도록 절곡되고, 상기 래버린스립은 돌출된 축방향의 외측면이 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 절곡된 축방향 내측면을 향하도록 형성되어, 상기 제1보강대(100)와 제2보강대(200) 사이로 유입되는 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하고, 상기 반경방향에 외측면(321)과 상기 실링부재(300)의 축방향의 외측면(312)과의 각도(

)는 70 ~ 80도의 각도를 갖도록 형성되어, 유입되는 이물질의 유동이 상기 래버린스립(320)의 반경방향 외측면(321)을 따라 유도되어 유입되는 방향에 대향되는 방향으로 되돌아감으로써 유입되는 이물질의 압력을 감소시켜 상기 래버린스립(320)에 부가되는 압력을 감소시키는 효과가 있다. 이때, 상기 반경방향에 외측면(321)과 상기 실링부재(300)의 축방향의 외측면(312)과의 각도(

)가 70도보다 작게 형성되거나 80도 보다 크게 형성 될 경우, 상기 래버린스립(320)과 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 축방향 내측에 유입되는 이물질의 유동이 유입되는 방향에 대향되는 방향으로 유도되는 효율이 감소하여 상기 래버린스(320)립을 반경방향 내측으로 가압하여, 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)사이의 간격을 넓히게 됨으로 상기 래버린스립(320)의 실링효율이 감소하게 된다. 따라서, 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)사이의 유동공간(R)에서의 이물질의 침입 유동을 유도시키기 위한 각도, 깊이, 길이 등의 수치에 따라 상기 래버린스립(320)의 효율이 민감하게 달라질 수 있다.

더하여, 상기 래버린스립(320)은 돌출된 축방향의 외측면(323)의 반경방향의 내측모서리가 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 절곡된 축방향 내측면의 반경방향 내측모서리보다 반경반향으로의 외측에 위치하도록 형성되어 유입되는 이물질의 유동 압력을 이용하여 씰조립체(1000)내부로 유입되는 압력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다. 이때, 상기 래버린스립(320)은 축방향의 외측면(323)이 상기 래버린스립(320)의 반경방향 외측면(321)으로부터 반경방향 외측으로 일정각도 절곡되어 상기 래버린스립(320)과 제2보강대(200)의 절곡된 반경방향 외측단부(210)의 축방향 내측면 사이의 간격(A)으로 유입되는 이물질의 유량을 더욱 저감시킬 수 있다.

이때, 상기 래버린스립(320)이 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면(212)을 향하여 더 돌출되도록 형성되어, 상기 제2보강대(200)의 회전에 따른 상기 실링부재(300)와 상기 제2보강대(200) 사이의 회전에 따른 실링을 더욱 증대시키거나, 상기 래버린스립(320)이 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면(212)으로부터 이격되도록 형성되어 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면(212)이 접하여 발생하는 마찰손실이 발생하지 않도록 할 수 있다.

그러나, 차륜이 회전함에 따라 상기 래버린스립(320)의 축방향 외측면(323)과 절곡된 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면(212) 사이의 간격(A)으로 유입되는 이물질에 의해 보강대(100, 200)간의 회전에 간섭하는 외력이 발생하게 되고, 상기 래버린스립(320)의 축방향 외측면(323)과 절곡된 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면(212) 사이의 간격(A)이 -0.5mm 보다 적게 형성될 경우 상기 래버린스립(320)이 상기 제2보강대(200)에 너무 큰 간섭을 가하게 되며, 반대로 상기 래버린스립(320)의 축방향 외측면(323)과 절곡된 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면(212) 사이의 간격(A)이 0.5mm 보다 크게 형성될 경우, 유입되는 이물질의 유동을 효율적으로 억제할 수 없으므로, 상기 래버린스립(320)의 축방향 외측면(323)과 절곡된 상기 제2보강대(200)의 축방향 내측면(212) 사이의 간격(A)은 -0.5mm ≤ A ≤ 0.5mm의 간격을 갖는 것이 가장 바람직하다.

< 제2실시예 >

도 8은 본 발명의 씰조립체의 제2실시예에 따른 래버린스립을 도시한 단면도이며, 도 9는 도 8에 따른 래버린스립의 부분확대도로서, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 래버린스립(320)은 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 반경방향 내측면(211)을 향하도록 돌출형성되되, 상기 돌출된 레버린스립(210)의 축방향에 내측면(322)과 반경방향에 외측면(321)사이의 각도(

)가 예각을 갖도록 이중 절곡되어, 반경방향의 외측 선단(323)이 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 반경방향 내측면(211)과 마주보도록 형성되어, 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)사이의 유동공간(R)으로 유입되는 이물질의 유동이 상기 래버린스립(320)의 반경방향 외측면(321) 및 축방향 내측면(322)을 따라 유동하여, 상기 유동공간(R)으로 유입되는 유동과 부딪힘으로써, 유입되는 유동의 유동압력을 저하시켜, 유입되는 이물질의 유동으로인한 상기 래버린스립(320)이 받는 압력을 감소시킬 수 있는 장점이 있으며, 이중 절곡됨으로써, 상기 래버린스립(320)이 받는 압력을 반경방향의 내측과 축방향의 외측으로 분산시킴으로써 더욱 높은 실링효과를 갖는 장점이 있다.

이때, 상기 래버린스립(320)의 상기 이중 절곡된 선단(323)의 축방향에 내측면(322)과 상기 래버린스립(320)의 반경방향에 외측면(321)사이의 각도(

)가 예각을 갖도록 절곡되는 것이 바람직하며, 이때 상기 이중 절곡된 선단(323)의 축방향에 내측면(322)과 상기 래버린스립(320)의 반경방향에 외측면(321)사이의 각도(

)는 75 ~ 85도의 각도를 갖도록 축방향 내측으로 절곡되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80도의 각도를 갖도록 절곡될 수 있다. 이때, 상기 이중 절곡된 선단(323)의 축방향에 내측면(322)과 상기 래버린스립(320)의 반경방향에 외측면(321)사이의 각도(

)가 75도 미만 또는 85도 이상으로 절곡될 경우, 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)사이의 유동공간(R)으로 유입되는 이물질의 유동이 적절하게 유도될 수 없으며, 상기 래버린스립(320)의 선단(323)이 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)에 마주보도록 형성되고, 상기 선단(323)의 축방향 내측모서리(322)가 축방향 내측으로 상기 제2보강대(200)의 외측단부(210)보다 돌출되지 않도록 형성되어 유입되는 이물질의 유동이 직접적으로 상기 래버린스립(320)의 선단(323)에 부딪히지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 래버린스립(320)의 반경방향으로의 상기 이중 절곡된 선단(324)의 깊이(h)는 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 내측면(211)과 반경방향 내측단부(230)의 외측면(231)사이의 거리(H)의 0.1 ~ 0.2 배로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 깊이(h)는 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 내측면(211)과 반경방향 내측단부(230)의 외측면(231)사이의 거리(H)의 1.158배로 형성될 수 있고, 이때 상기 래버린스립(320)의 반경방향으로의 상기 이중 절곡된 선단(324)의 깊이(h)는 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)사이의 유동공간(R)의 깊이를 의미하며, 상기 깊이(h)가 너무 깊게 형성될 경우, 유입되는 유입물의 유동경로가 상기 래버린스립(320)에 의해 원활하게 유동되지 않는 문제점이 발생하여, 상기 래버린스립(320)에 의한 이물질의 유입유동 방향에 대향되는 방향으로의 유동의 변화량이 감소되며, 상기 깊이(h)가 너무 짧게 형성될 경우, 유입되는 이물질의 유동압력이 상기 래버린스립(320)의 반경방향 외측면(321)에 너무 높은 압력을 가하여 상기 래버린스립(320)이 반경방향 내측으로 휘어지는 현상을 유발하여 실링효율을 저하시키게 된다.

또한, 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 축방향으로의 상기 제2보강대(200)의 외측면(213)으로부터 상기 실링부재(300)의 축방향에 외측면(312)까지의 길이(L)의 0.7~0.8배로 형성되는 것이 바람직하며, 이때 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 상기 외측단부(210)의 축방향 내측면(212)로부터 외측면(213)까지의 길이를 의미하고, 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 상기 길이(

)만큼 절곡되어 연장됨으로써 상기 씰조립체(1000)로 유입되는 이물질이 내부로 유입되는 억제하는 효과가 있다. 이때 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 길이(

)는 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)사이의 유동공간(R)의 축방향의 높이(d)를 결정하게 되고, 이때 상기 유동공간(R)의 축방향의 높이(d)가 너무 작을 경우, 유입되는 이물질의 유동이 유도되지 못하는 문제가 발생하고, 상기 유동공간(R)의 축방향의 높이(d)가 너무 클 경우, 유입되는 이물질의 유동이 유도되어 유입방향과 대향되는 방향으로 유도되는 유동과의 부딪히는 현상이 감소하여 상기 래버린스립(320)에 인가되는 압력이 증가하여 상기 래버린스립(320)의 실링효율이 저감되게 된다. 따라서 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 축방향으로의 상기 제2보강대(200)의 외측면(213)으로부터 상기 실링부재(300)의 축방향에 외측면(312)까지의 길이(L)의 0.7~0.8배로 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 축방향으로의 상기 제2보강대(200)의 외측면(213)으로부터 상기 실링부재(300)의 축방향에 외측면(312)까지의 길이(L)의 0.75배로 형성될 수 있다.

이때, 상기 엔코더유닛(400)의 반경방향 외측단부(410)가 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 외측면을 따라 연장되어 상기 외측단부(210)를 감싸도록 형성되어 결합될 수 있으며, 상기 엔코더유닛(400)의 외측단부(410)의 축방향 내측면(412)가 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)의 축방향 내측면(212)을 감싸도록 형성될 경우, 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

)는 상기 엔코더유닛(400)의 반경방향 외측단부(410)의 축방향 내측면(412)의 길이까지를 고려하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 래버린스립(320)은 이중 절곡되어, 상기 래버린스립(320)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210)사이의 유동공간(R)을 형성하여, 유입되는 이물질의 유동방향에 대향되는 방향으로 유동을 유도하여 서로 부딪혀 그 압력을 상쇄시킴으로써, 상기 래버린스립(320)의 선단(324)과 상기 제2보강대(200)의 반경방향 외측단부(210) 내측면(211) 사이로의 누수를 억제하여 실링효과를 더욱 증가시킴에 따라, 상기 래버린스립(320)의 축방향으로 돌출된 선단(324)의 반경방향에 외측모서리(322)가 상기 제2보강대(200)의 반경방향으로의 외측단부(210)의 내측면(211)으로부터 일정간격(t) 이격되도록 형성되어, 상기 래버린스립(320)에 의한 마찰손실을 방지함과 동시에 높은 실링효율을 갖는 씰조립체(1000)를 구성할 수 있다. 이때, 상술한 제2실시예에 따른 래버린스립(320)은 상기 축방향으로 돌출된 선단(324)이 이중절곡되어 반경방향의 외측을 바라보도록 형성되고, 상기 선단(324)의 반경방향 외측모서리(324)는 축방향의 내측 또는 외측의 모서리를 의미하며, 이때 상기 선단(324)의 축방향 내측에 위치하는 외측모서리(324)가 상기 제2보강대(210)의 축방향 내측면(212)보다 내측으로 더 돌출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 씰조립체(1000)는 상기 메인립(330) 및 후단립(340)를 포함하거나 또는 포함하지 않는 실링부재(300)에 상기 래버린스립(320)를 더 포함하여 이루어질 수 있으나, 상술한 바와 같이 상기 복수의 접촉돌기(333)가 형성된 메인립(330)을 갖는 실링부재(300)의 유입되는 이물질의 유동압력을 저감시키기 위하여, 상기 래버린스립(320)을 이물질이 유입되는 이동경로에 구비함으로써, 유입되는 이물질이 상기 메인립(330)으로 직접적으로 유입되지 않게 하고, 상기 씰조립체(1000)의 내부로 유입되는 이물질의 압력을 저감시켜 차륜의 회전에 따른 상기 실링부재(300)에 의한 마찰손실을 저감시킴으로써, 상기 엔코더유닛(400)의 측정품질을 더욱 향상시키며, 이물질이 내부로 유입되지 않도록 방지하는 실링효율이 증대된 씰조립체(1000)를 제공할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

10 : 허브베어링 11 : 허브
12 : 외륜 13 : 내륜
1000 : 엔코더 씰조립체
100 : 제1보강대 110 : 반경방향 외측단부
120 : 축방향 몸체부 130 : 반경방향 내측단부
200 : 제2보강대 210 : 반경방향 외측단부
220 : 축방향 몸체부 230 : 반경방향 내측단부
300 : 실링부재 320 : 래버린스립
330 : 메인립 331 : 접촉돌기
340 : 후단립부
400 : 엔코더유닛
S : 접촉응력 GP : 그리스수용공간

Claims (11)

1. 차량용 허브베어링을 구성하는 내륜과 외륜 사이에 구비되어 외부로부터의 이물질의 침입을 방지하는 엔코더 씰조립체에 있어서,
   상기 외륜의 반경방향에 내측면을 따라 연장되며, 축방향의 내측단부가 상기 내륜을 향해 절곡되도록 형성된 제1보강대;
   상기 제1보강대와 대향되어 축방향의 외측에 구비되며, 반경방향의 외측단부가 축방향의 내측으로 절곡되고, 반경방향의 내측단부가 상기 내륜의 반경방향에 외측면을 따라 연장되도록 형성된 제2보강대; 및
   상기 제1보강대의 축방향의 외측면을 감싸도록 형성되며, 축방향의 내측면에서 축방향의 외측을 향하도록 돌출되는 메인립을 포함하는 실링부재;
   를 포함하며,
   상기 메인립은 반경방향의 내측면에 상기 제2보강대의 축방향의 내측면을 향하도록 돌출된 복수의 접촉돌기가 형성되어,
   상기 씰조립체의 내부로 유입되는 유체의 압력이 증가함에 따라, 상기 제2보강대의 축방향의 내측면에 접촉되는 상기 복수의 접촉돌기의 개수가 증가되는 것을 특징으로 하는 엔코더 씰조립체.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 접촉돌기는 인접하는 다른 하나의 접촉돌기와 일정거리 이격되도록 형성되어, 인접하는 상기 접촉돌기들 사이에 그리스수용공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 엔코더 씰조립체.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2보강대의 반경방향 외측단부가 축방향의 내측으로 절곡된 길이(

   

   )는 상기 제2보강대의 축방향 외측면으로부터 상기 실링부재의 축방향 외측면까지의 길이(L)의 0.7~0.8배인 것을 특징으로 하는 엔코더 씰조립체.
   
5. 차량용 허브베어링을 구성하는 내륜과 외륜 사이에 구비되어 외부로부터의 이물질의 침입을 방지하는 엔코더 씰조립체에 있어서,
   상기 외륜의 반경방향에 내측면을 따라 연장되며, 축방향의 내측단부가 상기 내륜을 향해 절곡되도록 형성된 제1보강대;
   상기 제1보강대와 대향되어 축방향의 외측에 구비되며, 반경방향의 외측단부가 축방향의 내측으로 절곡되고, 반경방향의 내측단부가 상기 내륜의 반경방향에 외측면을 따라 연장되도록 형성된 제2보강대; 및
   상기 제1보강대의 축방향의 외측면을 감싸도록 형성되며, 축방향의 내측면에서 축방향의 외측을 향하도록 돌출되는 메인립을 포함하는 실링부재;
   를 포함하며,
   상기 실링부재는 상기 축방향의 내측으로 절곡된 제2보강대의 외측단부를 향하도록 돌출된 래버린스립을 더 포함하며,
   상기 래버린스립은,
   반경방향의 외측면과 인접하는 상기 실링부재의 축방향에 외측면 사이의 각도(θ1)가 예각을 갖도록 절곡되고, 돌출된 축방향의 외측면이 상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 절곡된 축방향 내측면을 향하도록 형성되되,
   상기 래버린스립의 돌출된 축방향의 외측면에 반경방향으로의 내측모서리(323)가,
   상기 제2보강대의 반경방향 외측단부의 절곡된 축방향 내측면(212)에 반경방향 외측모서리 및 내측모서리 사이에 위치되어,
   상기 실링부재의 반경방향 내측면(310)을 따라 유입되는 이물질의 유동방향을 상기 이물질의 유입방향으로 유도함으로써, 상기 유입되는 이물질의 유압을 저감시키는 것을 특징으로 하는 엔코더 씰조립체.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제5항에 있어서,
   상기 래버린스립의 축방향 외측면과 절곡된 상기 제2보강대의 축방향 내측면 사이의 간격(A)은 -0.5mm ≤ A ≤ 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 엔코더 씰조립체.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images