KR102224161B1

KR102224161B1 - 차량의 구동륜 액슬장치

Info

Publication number: KR102224161B1
Application number: KR1020190058889A
Authority: KR
Inventors: 유성수; 최원준; 김희일; 이범재; 정창희; 박기동
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 현대위아 주식회사
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2021-03-05
Also published as: DE102020205355A1; US11541689B2; CN111959204A; KR20200133524A; US20200369084A1

Abstract

본 발명은 차량의 구동륜 액슬장치에 관한 것으로서, 휠허브와 드라이브 샤프트 사이의 결합부에서 나타나는 이음 발생 문제, 백래시, 코킹너트 풀림, 로크너트 풀림 등의 문제점이 해소될 수 있는 차량의 구동륜 액슬장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 조향장치와 연결되는 조향너클; 상기 조향너클 내측으로 결합되는 휠허브; 상기 휠허브에 일체로 회전하도록 고정되는 휠디스크; 상기 휠허브와 일체로 회전하도록 결합되는 드라이브 샤프트; 및 상기 조향너클과 휠허브 사이에 위치하도록 결합되는 허브 베어링을 포함하며, 상기 허브 베어링의 내륜이 휠허브의 외주면에 결합된 상태에서 휠허브의 단부에 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되도록 꺾인 형상의 포밍부가 형성되고, 상기 휠허브와 내륜이 일체로 결합되도록 포밍부가 내륜의 측단부에 밀착된 상태에서 상기 내륜이 포밍부에 의해 측방으로 걸려 있는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치가 개시된다.

Description

차량의 구동륜 액슬장치{AXLE ASSEMBLY FOR DRIVING WHEEL OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 구동륜 액슬장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 휠허브와 드라이브 샤프트 사이의 결합부에서 나타나는 이음 발생 문제, 백래시, 코킹너트 풀림, 로크너트 풀림 등의 문제점이 해소될 수 있는 차량의 구동륜 액슬장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 차량이 주행할 수 있도록 하기 위해 차량의 구동륜 또는 비구동륜에는 조향너클, 휠허브, 허브 베어링, 휠디스크, 드라이브 샤프트 등을 포함하여 구성되는 액슬장치가 설치된다.

이 중에서 구동륜 액슬장치는 엔진(또는 모터 또는 엔진과 모터), 변속기 등의 파워트레인측에서 생성 및 제공하는 구동력을 구동륜에 전달하는 역할과, 구동륜을 통해 노면에서 받는 힘과 차량 무게를 지지하는 역할을 한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 구동륜 액슬장치는, 차량의 조향장치와 연결되는 조향너클(1), 조향너클(1)의 내측에 결합되는 휠허브(2), 휠허브(2)의 외주부에 볼트(3)를 통해 고정되는 휠디스크(4), 휠허브(2)의 중앙에 관통 삽입되어 휠허브의 내주면에 스플라인 결합되는 드라이브 샤프트(5), 드라이브 샤프트(5)를 휠허브(2)에 고정 및 결합하기 위한 코킹너트(6)를 포함하여 이루어진다.

이에 더하여, 조향너클(1)에 압입되는 베어링 외륜(8a), 휠허브(2) 외주면에 결합된 베어링 내륜(8b), 베어링 외륜(8a)과 베어링 내륜(8b), 휠허브(2) 사이에 개재되는 볼(8c) 및 케이지(미도시)가 허브 베어링(8)을 구성하게 된다.

상기 드라이브 샤프트(5)는 파워트레인(미도시)측의 구동력을 구동륜(미도시)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 휠측 조인트(5a)와 파워트레인측 조인트(5b), 샤프트(5c), 및 부트(5d,5e)가 조합된 어셈블리 형태로 구성되고, 여기서 휠측 조인트(5a)는 도 1에서 알 수 있듯이 공지의 등속 조인트로 구성되어 있다.

도면을 참조하여, 종래의 액슬장치에 대해 좀더 설명하면, 엔진(미도시), 또는 모터(미도시), 또는 엔진과 모터에서 생성되는 구동력이 변속기(미도시)에 전달되고, 변속기에서 출력되는 구동력이 드라이브 샤프트(5)를 통해 구동륜에 전달된다.

이때, 드라이브 샤프트(5)의 휠측 조인트(5a)는 두 개의 샤프트(5',5")를 일체로 회전되도록 연결하는 등속 조인트의 구성을 가지며, 두 개의 샤프트(5',5") 중 하나가 휠허브(2)의 중앙을 관통한 상태로 휠허브의 내주면에 스플라인 결합되어 휠허브와 일체로 회전 가능하도록 되어 있다.

이와 같이 휠허브(2)를 관통하는 샤프트(5')가 휠허브(2)와 스플라인 결합됨으로써 드라이브 샤프트(5) 전체가 휠허브(2)와 일체로 회전 가능하도록 되어 있다.

또한, 휠허브(2)를 관통하는 샤프트(5')의 단부에는 등속 조인트를 구성하는 조인트 하우징(아우터 레이스)(5a')이 일체로 형성되고, 조인트 하우징(5a')의 외주면에 부트(더스트 커버)(5d)가 밴드(5f)로 체결된다.

한편, 종래의 액슬장치에서는 휠허브(2)와 이에 스플라인 결합된 드라이브 샤프트(5) 사이의 결합부에서 동력 전달시 이음, 스플라인 결합부에서의 백래시, 코킹너트의 풀림 등이 문제점으로 지적되고 있다.

또한, 도 1에서 알 수 있듯이, 드라이브 샤프트(5)에서 휠측 조인트를 통해 연결되는 두 개의 샤프트(5',5") 중 하나의 샤프트(5')가 길게 형성되어 휠허브(2)의 중앙에 관통 삽입되고, 상기 샤프트(5')의 단부에 조인트 하우징(5a')이 위치되어 등속 조인트(휠측 조인트)가 구성됨으로써, 휠 센터와 등속 조인트의 센터 간 거리가 길어지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 휠허브와 드라이브 샤프트 사이의 결합부에서 나타나는 이음 발생 문제, 백래시, 코킹너트 풀림, 로크너트 풀림 등의 문제점이 해소될 수 있는 차량의 구동륜 액슬장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 조향장치와 연결되는 조향너클; 상기 조향너클 내측으로 결합되는 액슬 하우징; 상기 액슬 하우징에 일체로 회전하도록 고정되는 휠디스크; 상기 액슬 하우징에 일체로 회전하도록 결합되는 드라이브 샤프트; 및 상기 조향너클과 액슬 하우징 사이에 위치하도록 결합되는 허브 베어링;을 포함하며, 허브 베어링의 베어링 내륜이 액슬 하우징의 외주면에 결합된 상태에서 액슬 하우징의 단부에 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되도록 꺾인 형상의 포밍부가 형성되고, 액슬 하우징과 베어링 내륜이 일체로 결합되도록 상기 포밍부가 베어링 내륜의 측단부에 밀착된 상태에서 베어링 내륜이 포밍부에 의해 측방으로 걸려 있는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치를 제공한다.

여기서, 상기 포밍부는 액슬 하우징의 단부를 오비탈 포밍 공정으로 성형하여서 형성될 수 있다.

또한, 상기 베어링 내륜에는 회전방지용 홈부가 형성되고, 상기 액슬 하우징에는 상기 홈부에 삽입될 수 있는 돌출부가 형성되어, 상기 베어링 내륜의 홈부에 상기 액슬 하우징의 돌출부가 삽입된 상태로 액슬 하우징에서의 베어링 내륜 회전이 방지되도록 할 수 있다.

이때, 상기 돌출부는 액슬 하우징에서 상기 포밍부에 형성될 수 있다.

또한, 상기 포밍부는 액슬 하우징의 단부를 오비탈 포밍 공정으로 성형하여서 형성되고, 상기 돌출부는 오비탈 포밍 공정 동안 액슬 하우징의 단부 중 적어도 일부가 베어링 내륜의 홈부에 삽입되도록 변형되어서 형성될 수 있다.

또한, 다른 실시예에서, 상기 액슬 하우징에는 회전방지용 홈부가 형성되고, 상기 베어링 내륜에는 상기 홈부에 삽입될 수 있는 돌출부가 형성되어, 상기 액슬 하우징의 홈부에 상기 베어링 내륜의 돌출부가 삽입된 상태로 액슬 하우징에서의 베어링 내륜 회전이 방지되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 홈부는 액슬 하우징에서 상기 포밍부에 형성될 수 있다.

또한, 상기 포밍부는 액슬 하우징의 단부를 오비탈 포밍 공정으로 성형하여서 형성되고, 상기 홈부는 오비탈 포밍 공정 동안 액슬 하우징의 단부에 베어링 내륜의 돌출부가 삽입되어 변형됨으로써 형성될 수 있다.

또한, 상기 허브 베어링은, 조향너클에 압입되는 베어링 외륜; 상기 액슬 하우징의 일측 부분 외주면에 결합되는 베어링 내륜; 및 상기 베어링 외륜과 베어링 내륜 사이, 및 상기 베어링 외륜과 액슬 하우징의 타측 부분 사이에 개재되는 볼 및 케이지를 포함할 수 있다.

또한, 상기 드라이브 샤프트에서 휠측 조인트의 결합부위를 감싸도록 설치되는 부트는 상기 허브 베어링의 베어링 내륜 외주면에 고정되어서 결합될 수 있다.

또한, 상기 베어링 내륜의 일측부 외주면에 허브 베어링의 베어링 외륜과의 사이에 볼이 개재되고, 상기 베어링 내륜의 타측부 외주면에 상기 부트의 내측면이 밀착된 상태로 부트의 외측면에 밴드를 결합하여, 부트가 상기 밴드에 의해 베어링 내륜에 고정되도록 할 수 있다.

또한, 상기 액슬 하우징에는 조인트 하우징이 일체로 형성되고, 상기 드라이브 샤프트에서 볼과 내륜을 포함하는 조인트 서브 어셈블리가 상기 액슬 하우징의 조인트 하우징 내측으로 결합되어, 상기 드라이브 샤프트와 액슬 하우징이 상기 조인트 하우징과 조인트 서브 어셈블리를 포함하는 휠측 조인트를 매개로 일체 회전하도록 결합될 수 있다.

또한, 상기 조인트 하우징에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 허브캡이 개구부를 막아주도록 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 조인트 하우징에 휠가이드가 일체형으로 형성되거나, 상기 조인트 하우징에 휠가이드가 탈부착 가능하게 결합되는 분리형으로 구비될 수 있다.

이로써, 본 발명에 따른 차량의 구동륜 액슬장치에 의하면, 휠허브와 드라이브 샤프트 사이의 결합부에서 나타나는 이음 발생 문제, 백래시, 코킹너트 풀림 등의 문제점이 해소될 수 있게 된다.

도 1은 종래의 구동륜 액슬장치를 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치를 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치에서 주요 부분을 확대하여 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치에서 허브 베어링의 베어링 내륜을 도시한 전면 사시도 및 단면도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동륜 액슬장치의 허브 베어링에서 베어링 내륜의 회전방지 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구동륜 액슬장치의 허브 베어링에서 베어링 내륜의 회전방지 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치를 도시한 부분 단면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치를 도시한 부분 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치에서 주요 부분을 확대하여 도시한 부분 단면도이다.

도 2 및 도 3에서 미설명 부호 65는 허브 베어링(60)의 내부로 이물질이 유입되는 것과 허브 베어링(60)에서 그리스가 누유되는 것을 방지하는 씰(seal)을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치에서 허브 베어링의 베어링 내륜을 도시한 사시도 및 단면도이고, 도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동륜 액슬장치의 허브 베어링에서 베어링 내륜의 회전방지 구조를 도시한 사시도이며, 도 7은 베어링 내륜의 회전방지 구조를 나타내는 단면도이다.

또한, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치를 도시한 부분 단면도이다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구동륜 액슬장치는, 조향장치(미도시)와 연결되는 조향너클(또는 캐리어)(10), 조향너클(10)의 내측으로 결합되는 액슬 하우징(20), 액슬 하우징(20)의 외주부에 볼트(29)에 의해 일체로 회전되도록 고정되는 휠디스크(30), 액슬 하우징(20)과 일체로 회전되도록 결합되는 드라이브 샤프트(40)를 포함하여 이루어진다.

이에 더하여, 조향너클(10)에 압입되는 베어링 외륜(61), 액슬 하우징(20)의 일측 부분(액슬 하우징에서 내륜 역할을 하는 부분), 액슬 하우징(20)의 타측 부분 외주면에 결합된 베어링 내륜(62), 상기 베어링 외륜(61)과 베어링 내륜(62), 상기 액슬 하우징(20)의 일측 부분 사이에 개재되는 볼(63) 및 베어링 케이지(64)가 허브 베어링(60)을 구성하게 된다.

상기 구성에서 허브 베어링(60)은 조향너클(10)과 액슬 하우징(20) 사이에 위치되는데, 액슬 하우징(20)이 허브 베어링(60)과 내륜 일부를 공유하는 통합된 구성을 가지며, 허브 베어링(60)이 조향너클(10)에서 액슬 하우징(20)을 회전 가능하게 지지하는 기능을 하게 된다.

상기 허브 베어링(60)의 구성 중, 볼(63)과 베어링 케이지(64)는 베어링 외륜(61)과 베어링 내륜(62)의 궤도부(61a,62a)에서 회전 및 이동하도록 되어 있는데, 베어링 외륜(61)은 조향너클(10)과 결합된 상태로 허브 베어링(60)의 구성 전체를 지지하는 것은 물론 허브 베어링(60)에서 볼(63)의 외측 궤도 역할을 하고, 베어링 내륜(62)은 내측 궤도 역할과 베어링 예압 유지 기능을 한다.

상기 궤도부(61a,62a)는 베어링 내륜(62)의 외주면과 베어링 외륜(61)의 내주면에서 그 원주방향을 따라 길게 형성된다.

또한, 상기 액슬 하우징의 일측 부분 외주면에도 원주방향을 따라 궤도부(27)가 형성되어, 상기 궤도부(27)를 따라 볼(62)이 회전 및 이동하도록 되어 있다.

통상의 차량에서 파워트레인은 차량 주행을 위한 구동력을 생성하는 동력장치 및 동력전달장치를 포함하는 것으로, 도면상 나타내지는 않았으나 엔진(일반 내연기관 자동차), 또는 모터(전기자동차), 또는 엔진과 모터(하이브리드 자동차), 그리고 구동력을 전달하는 변속기를 포함하는 것이다.

본 발명에서 액슬 하우징(20)은, 볼트(29)를 통해 휠디스크(30)가 결합되는 부분이면서 후술하는 휠가이드(24) 및 미도시된 휠이 장착되는 부분인 휠허브(21)와, 상기 휠허브(21)에 일체로 형성되고 등속 조인트(휠측 조인트)(41)를 구성하게 되는 부분인 조인트 하우징(22)을 포함하여 구성될 수 있다.

액슬장치의 구성 중 드라이브 샤프트(40)는 상기와 같은 차량의 파워트레인에서 생성 및 제공하는 구동력을 구동륜(미도시)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 휠측 조인트(41)와 파워트레인측 조인트(42), 샤프트(43), 및 부트(44)가 조합된 어셈블리 형태로 구성되고, 여기서 휠측 조인트(41)는 도 3에서 알 수 있듯이 등속 조인트로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 액슬장치에서 액슬 하우징(20)은 구동륜에서 차량 하중을 지지하는 구성부이며, 드라이브 샤프트(40)와는 일체로 회전되도록 구비된다.

이때, 휠측 조인트(등속 조인트)(41)는 액슬 하우징(20)과 드라이브 샤프트(40) 사이를 결합하는 구성요소이다.

또한, 본 발명에 따른 액슬장치에서 액슬 하우징(20)은 베어링 일체형 구조 및 등속 조인트 일체형 구조를 가지며, 허브 베어링(60)의 내륜 역할을 하는 동시에 휠측 조인트(41)의 조인트 하우징(즉 등속 조인트의 아우터 레이스) 역할을 동시에 하도록 구비된다.

이를 위해, 액슬 하우징(20)에는 등속 조인트(휠측 조인트)(41)를 구성하게 되는 조인트 하우징(22)이 일체로 형성되고, 허브 베어링(60)의 베어링 외륜(61)과 상기 액슬 하우징(20)의 일측 부분 사이에 볼(63)(또는 롤러)과 베어링 케이지(64)가 개재된다.

이에 상기 액슬 하우징(20)의 일측 부분이 액슬 하우징 외주면에 별도로 장착되는 베어링 내륜(62)과 함께 허브 베어링(60)의 내륜 역할을 하게 된다.

종래의 액슬장치에서는 드라이브 샤프트에서 휠측 조인트에 의해 연결되는 두 개의 샤프트 중 하나가 휠허브의 중앙에 관통 삽입되어 스플라인 결합되고, 휠허브에 스플라인 결합되는 상기 샤프트의 단부에 등속 조인트의 조인트 하우징을 일체로 형성하여, 상기 조인트 하우징과 두 개의 샤프트 중 다른 하나를 일체로 회전하도록 결합하였다.

반면, 본 발명에 따른 액슬장치에서는 일체로 형성된 휠허브(21)와 조인트 하우징(22)이 액슬 하우징(20)을 구성하고, 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22) 내측에 드라이브 샤프트(40)를 일체로 회전 가능하게 결합한다.

액슬 하우징(20)에서 휠허브(21)는 휠디스크(30) 및 휠(미도시)이 장착되는 부분이고, 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22)은 등속 조인트(휠측 조인트)(41)를 구성하게 되는 부분이다.

즉, 본 발명에 따른 액슬장치는 액슬 하우징(20)의 일부인 조인트 하우징(22)이 기존 드라이브 샤프트의 등속 조인트의 조인트 하우징(아우터 레이스)을 대신하도록 한 것으로, 종래와 같이 두 개의 샤프트가 등속 조인트로 연결되고 두 개의 샤프트 중 하나가 휠허브에 스플라인 결합되는 구조가 아닌, 액슬 하우징(20)과 드라이브 샤프트(40)가 직접 등속 조인트로 연결되는 구조를 가지도록 하는 것이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 휠 하우징(20)에 형성된 조인트 하우징(22)의 내측에 드라이브 샤프트(40)의 단부에 구성된 조인트 서브 어셈블리(45), 즉 볼(46)과 케이지(47) 등을 포함하는 조인트 서브 어셈블리(45)가 결합되어 있는 구조를 볼 수 있다.

본 발명에서 드라이브 샤프트(40)가 조인트 서브 어셈블리(45)를 통해 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22)에 결합됨으로써, 드라이브 샤프트(40)와 액슬 ㅎ하우징(20)이 일체로 회전될 수 있게 되어 있다.

보다 상세하게는, 상기와 같이 액슬 하우징(20)과 드라이브 사프트(40)가 일체로 회전될 수 있도록 하기 위하여, 드라이브 샤프트(40)에 구비된 조인트 서브 어셈블리(45)의 볼(46)들이 각각 액슬 하우징(20)의 조인트 어셈블리(22)에 형성된 볼삽입홈(28)에 삽입된 상태가 되도록 결합된다.

결국, 본 발명에 따른 액슬장치에서는, 조인트 하우징(22)이 형성되어 있는 액슬 하우징(20)과, 상기 조인트 하우징(22)에 조인트 서브 어셈블리(45)를 통해 결합되어 있는 드라이브 샤프트(40)가, 일종의 드라이브 액슬을 구성하게 된다.

또한, 액슬 하우징(20)에 등속 조인트(휠측 조인트)(41)를 구성하게 되는 조인트 하우징(22)이 일체로 형성됨으로써, 액슬 하우징(20)이 차량 하중을 지지하는 본연의 기능과 더불어 구동력 및 토크를 전달하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액슬장치에서는 액슬 하우징(20)에 조인트 하우징(22)이 일체로 형성됨으로써, 종래 액슬장치의 드라이브 샤프트에서 휠측 조인트를 통해 연결되는 두 개의 샤프트 중 휠허브에 결합되는 샤프트(도 1에서 도면부호 5'임)와, 이 샤프트를 휠허브에 체결 및 고정하는 코킹너트(도 1에서 도면부호 6임)가 삭제될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액슬장치에서 액슬 하우징(20)은 휠허브(21)와 허브 베어링(60)의 베어링 내륜, 등속 조인트(휠측 조인트)(41)의 조인트 하우징(22)이 일체화된 기능 통합형 구조를 가짐으로써, 결국 구성 및 구조의 단순화, 부품 수 축소, 원가 절감은 물론, 중량 저감 및 회전 관성(inertia) 축소에 따른 주행 연비 향상의 이점이 있게 된다.

특히, 액슬 하우징(20)과 드라이브 샤프트(40) 사이의 결합부 및 부품 간 경계부에서 나타나는 종래의 이음 발생 문제가 해소되는 것은 물론(종래의 이음방지용 와셔가 삭제될 수 있음), 스플라인 결합 구조가 삭제 되면서 스플라인 결합부에서 치 사이의 백래시 발생 문제가 해소될 수 있고, 코킹너트 삭제로 코킹너트 풀림의 문제점이 해소될 수 있다.

또한, 도 1과 도 2를 비교해보면 알 수 있듯이, 휠 센터와 등속 조인트의 센터 간 거리(d1)가 종래의 센터 간 거리(d2)에 비해 크게 짧아지는 효과가 있게 되고, 결국 등속 조인트의 절각 개선 효과가 있게 된다.

도 1과 도 2를 비교하여 보면, 종래의 구성에 비해 본 발명의 구성에서 휠측 조인트(41)의 센터가 차량 외측 방향(도면상 좌측 방향)으로 더 이동 배치됨을 알 수 있으며, 이는 드라이브 샤프트(40)의 길이 증가를 가능하게 하여 드라이브 샤프트(40)의 절각을 개선하는 효과를 제공한다.

특히, 휠 센터와 드라이브 샤프트의 등속 조인트 센터 간 옵셋을 최적화할 수 있어 강도 및 절객 개선 효과를 극대화할 수 있고, 절각에 기인하는 토크 스티어 및 발진시 셔더 진동 문제를 개선할 수 있으며, 휠측 조인트(등속 조인트)의 절각 사용 범위가 증가하면서 최소 회전반경 축소를 통해 차량의 주행 상품성을 향상시키는 것이 가능해진다.

그리고, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22) 외주면에 베어링 내륜(62)이 결합되고, 액슬 하우징(20)의 단부, 즉 조인트 하우징(22)의 단부에는 오비탈 포밍(orbital forming) 공정을 통해 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되도록 꺾인 형상의 포밍부(23)를 형성한다.

즉, 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22) 외주면에 베어링 내륜(62)을 결합한 상태에서 오비탈 포밍 공정으로 포밍부(23)를 형성함으로써, 오비탈 포밍시 조인트 하우징(22)의 단부에 형성되는 포밍부(23)가 베어링 내륜(62)을 눌러서 고정해주도록 하는 것이다.

이와 같이 베어링 내륜(62)의 측단부에 밀착되도록 포밍부(23)를 형성함으로써, 베어링 내륜(62)이 상기 포밍부(23)에 의해 측방으로 걸린 상태로 액슬 하우징(20)에 일체로 고정될 수 있고, 결국 베어링 내륜(62)이 액슬 하우징(20)으로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있게 된다.

상기 오비탈 포밍 공정은 본 발명에서 등속 조인트(휠측 조인트)(41)의 아우터 레이스 역할을 하는 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22) 단부를 말아올려주는 성형 방법으로서, 허브 베어링(60)의 베어링 내륜(62)을 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22)에 일체로 고정하는데 적용된다.

이와 같이 액슬 하우징(20)에 베어링 내륜(62)을 고정하는데 있어서 오비탈 포밍을 통해 상기의 포밍부(23)를 형성함으로써, 베어링 내륜(62)을 고정하기 위한 별도의 체결부품이 삭제될 수 있고, 이는 부품 수 축소, 원가 절감, 중량 저감에 기여하게 된다.

또한, 허브 베어링(60)의 베어링 내륜(62)은 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22) 외주면에 압입하여 장착되는데, 오비탈 포밍시 허브 베어링(60)의 베어링 내륜(62)을 눌러 베어링 내륜(62)을 통해 베어링 예압을 유지할 수 있으며, 베어링 외압은 허브 베어링(60)의 내구수명에 매우 중요한 작용을 한다.

본 발명에 따른 액슬장치에서는 베어링 내륜(62)의 고정을 위해 오밍 포밍 공법이 적용됨으로써, 허브 베어링(60)의 예압량 관리가 용이해지고, 허브 베어링(60)의 내구수명이 향상될 수 있으며, 나아가 생산성 향상 또한 가능해진다.

한편, 종래의 액슬장치에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 부트(5d)가 드라이브 샤프트(5)의 조인트 하우징(5a') 외주면에 밴드(5f)로 고정되어 결합되지만(이상 도 1 참조), 본 발명에 따른 액슬장치에서는 도 2에서 알수 있듯이 허브 베어링(60)의 베어링 내륜(62) 외주면에 밴드(미도시)로 부트(44)가 고정되어서 결합된다.

여기서, 부트(44)는 휠측 조인트(등속 조인트)(41)의 결합부위를 감싸도록 설치되는 것이다.

도 4는 허브 베어링(60)의 베어링 내륜(62)을 도시한 것으로, 베어링 내륜(62)의 일측에는 종래와 마찬가지로 볼(63)이 이동할 수 있는 궤도부(62a)가 베어링 내륜(62)의 외주면에 원주방향을 따라 연속된 형상으로 형성된다.

또한, 베어링 내륜(62)의 타측에는 부트(44)의 내측면이 밀착된 상태로 고정되는 부트결합부(62b)가 형성되고, 상기 부트결합부(62b)에 부트(44)의 내측면이 밀착되도록 한 뒤, 밴드(미도시)를 부트(44)의 외측면에 감아서 부트의 외측면을 압착하는 상태가 되도록 체결함으로써 베어링 내륜(62)에 부트(44)가 고정될 수 있도록 한다.

그리고, 베어링 내륜(62)이 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22) 외주면에 결합된 상태에서 베어링 내륜(62)의 회전을 방지하기 위한 구조가 구비되며, 이러한 내륜 회전방지 구조에 대해서는 도 4의 (a)와 도 5 내지 도 7에 도시되고 있다.

예시된 바와 같이, 베어링 내륜(62)의 측단부에는 회전방지용 홈부(62c)가 형성될 수 있고, 포밍부(23)에는 베어링 내륜(62)이 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22) 외주면에 결합된 상태일 때 상기 홈부(62c)에 삽입될 수 있는 돌출부(23a)가 형성될 수 있다.

상기 돌출부(23a)는, 조인트 하우징(22)의 단부를 오비탈 포밍하여 포밍부(23)를 성형할 때, 오비탈 포밍되는 조인트 하우징(22)의 단부 중 적어도 일부가 상기 베어링 내륜(62)의 회전방지용 홈부(62c)에 삽입될 수 있게 소성 변형되도록 함으로써 형성될 수 있다.

이때, 베어링 내륜(62)에 원주방향을 따라 정해진 간격을 두고 배치되도록 복수 개의 홈부(62c)를 형성하는 것이 가능하며, 오비탈 포밍 공정시 베어링 내륜(62)의 홈부(62c)가 형성된 각 위치마다 조인트 하우징(22)의 단부가 소성 변형되면서 상기 돌출부(23a)가 형성 및 홈부(62c) 내측으로 삽입되도록 한다.

결국, 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22)에서 오비탈 포밍시 소성 변형된 부분인 돌출부(23a)가 베어링 내륜(62)의 홈부(62c) 내측에 삽입되어 있는 상태로 걸려 있게 되므로 베어링 내륜(62)이 액슬 하우징(20)에서 회전되는 것이 방지될 수 있다.

이와 같이 액슬 하우징(20)에 베어링 내륜(62)을 고정하기 위하여 오비탈 포밍을 적용함으로써, 베어링 내륜(62)의 고정은 물론 회전방지가 가능해지는바, 베어링 내륜(62)의 고정 및 회전방지를 위한 별도 부품이 삭제될 수 있게 되고, 오비탈 포밍 공정만으로 베어링 내륜(62)의 고정 및 회전방지가 가능하므로 생산성 향상의 이점 또한 있다.

위에서 돌출부가 조인트 하우징(22)의 포밍부(23)에 형성되고, 홈부가 베어링 내륜(62)에 형성됨을 설명하였으나, 반대로 돌출부가 베어링 내륜(62)에, 홈부가 조인트 하우징(22)의 포밍부(23)에 형성될 수도 있다.

예를 들어, 액슬 하우징(20), 보다 상세하게는 조인트 하우징(22)의 포밍부(23)에 회전방지용 홈부가 형성될 수 있고, 상기 베어링 내륜(62)에 상기 홈부에 삽입될 수 있는 돌출부가 형성될 수 있다.

이 경우, 액슬 하우징(20)의 단부를 오비탈 포밍 공정으로 성형하여 포밍부(23)를 형성할 때, 베어링 내륜(62)의 돌출부가 삽입되도록 액슬 하우징(20)의 단부를 변형시킴으로써, 상기 돌출부가 삽입될 수 있는 홈부를 포밍부(23)에 형성할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 도 3에서 도면상 우측의 포밍부(23)가 접합되는 베어링 내륜(62)의 측단부, 즉 도면상 베어링 내륜(62)의 우측 측단부에 상기 홈부 또는 돌출부를 형성하고, 포밍부(23)의 대응 위치에 반대되는 돌출부 또는 홈부를 형성할 수 있으나, 반대로 도 3에서 도면상 베어링 내륜(62)의 좌측 측단부와 이에 접합되는 조인트 하우징(22)의 면(베어링 내륜이 삽입된 내측면)에 홈부와 돌출부를 형성하는 것 또한 가능하다.

그리고, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 액슬 하우징(20)의 조인트 하우징(22)에 개구부(25)가 형성되고, 상기 개구부(25)에 허브캡(26)이 탈착 가능하게 조립될 수 있는데, 이는 드라이브 샤프트(40)의 A/S를 용이하게 하기 위한 것으로, A/S 시 허브캡(26)을 분리한 뒤 A/S 작업을 하고, 이후 다시 허브캡(26)을 개구부(25)에 조립하여 개구부를 막아준다.

일반적으로 드라이브 샤프트와 휠측 조인트의 조인트 서브 어셈블리의 내륜을 스냅링 또는 리테이너링으로 고정하는데, 상기의 구성에 따르면, A/S시 허브캡(26)을 탈거한 후 개부부(25)를 통해 양측을 분리 및 탈거하기 위한 공구의 진입이 가능하다.

또한, 평상시 또는 A/S 완료시에는 개구부(25)를 밀폐하도록 허브캡(26)을 결합하여 휠측 조인트(41) 내부에 대해 이물질 유입 및 그리스가 누유되는 것을 방지한다.

물론, 도 8에 나타낸 바와 같이, 별도의 허브캡이 없는 밀폐형 하우징 구조로 구성하는 것도 가능하며, 휠측 조인트(41)의 케이지(47)를 드라이브 샤프트(40)에 서클립으로 고정하는 구조에서는 개구부 및 허브캡이 삭제된 밀폐형 하우징 구조가 적용될 수 있다.

도 2 및 도 3, 도 8에서 도면부호 24는 휠가이드를 나타내며, 본 발명에서 휠가이드(24)는 액슬 하우징(20)과 일체로 성형되어 일체형으로 구비되거나, 별도로 제작된 뒤 탈부착 가능하게 액슬 하우징에 결합되는 분리형으로 구비될 수 있다.

상기 휠가이드는 휠(미도시됨)이 장착될 때 장착되는 휠이 결합되어 가이드될 수 있도록 한 부분으로, 분리형인 경우 액슬 하우징(20)에 바깥쪽에서 압입하여 결합할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 조향너클 또는 캐리어 20 : 액슬 하우징
21 : 휠허브 22 : 조인트 하우징
23 : 포밍부 23a : 돌출부
24 : 휠가이드 25 : 개구부
26 : 허브캡 27 : 궤도부
28 : 볼삽입홈 29 : 볼트
30 : 휠디스크 40 : 드라이브 샤프트
41 : 휠측 조인트(등속 조인트) 42 : 파워트레인측 조인트
43 : 샤프트 44 : 부트
45 : 조인트 서브 어셈블리 46 : 볼
47 : 케이지 60 : 허브 베어링
61 : 베어링 외륜 61a : 궤도부
62 : 베어링 내륜 62a : 궤도부
62b : 부트결합부 62c : 홈부
63 : 볼 64 : 베어링 케이지
65 : 씰

Claims

조향장치와 연결되는 조향너클;
상기 조향너클 내측으로 결합되는 액슬 하우징;
상기 액슬 하우징에 일체로 회전하도록 고정되는 휠디스크;
상기 액슬 하우징에 일체로 회전하도록 결합되는 드라이브 샤프트; 및
상기 조향너클과 액슬 하우징 사이에 위치하도록 결합되는 허브 베어링;
을 포함하며, 허브 베어링의 베어링 내륜이 액슬 하우징의 외주면에 결합된 상태에서 액슬 하우징의 단부에 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되도록 꺾인 형상의 포밍부가 형성되고,
액슬 하우징과 베어링 내륜이 일체로 결합되도록 상기 포밍부가 베어링 내륜의 측단부에 밀착된 상태에서 베어링 내륜이 포밍부에 의해 측방으로 걸려 있으며,
상기 드라이브 샤프트에서 휠측 조인트의 결합부위를 감싸도록 설치되는 부트는 상기 허브 베어링의 베어링 내륜 외주면에 고정되어서 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 1에 있어서,
상기 포밍부는 액슬 하우징의 단부를 오비탈 포밍 공정으로 성형하여서 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 1에 있어서,
상기 베어링 내륜에는 회전방지용 홈부가 형성되고, 상기 액슬 하우징에는 상기 홈부에 삽입될 수 있는 돌출부가 형성되어, 상기 베어링 내륜의 홈부에 상기 액슬 하우징의 돌출부가 삽입된 상태로 액슬 하우징에서의 베어링 내륜 회전이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 3에 있어서,
상기 돌출부는 액슬 하우징에서 상기 포밍부에 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 4에 있어서,
상기 포밍부는 액슬 하우징의 단부를 오비탈 포밍 공정으로 성형하여서 형성되고, 상기 돌출부는 오비탈 포밍 공정 동안 액슬 하우징의 단부 중 적어도 일부가 베어링 내륜의 홈부에 삽입되도록 변형되어서 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 1에 있어서,
상기 액슬 하우징에는 회전방지용 홈부가 형성되고, 상기 베어링 내륜에는 상기 홈부에 삽입될 수 있는 돌출부가 형성되어, 상기 액슬 하우징의 홈부에 상기 베어링 내륜의 돌출부가 삽입된 상태로 액슬 하우징에서의 베어링 내륜 회전이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 6에 있어서,
상기 홈부는 액슬 하우징에서 상기 포밍부에 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 7에 있어서,
상기 포밍부는 액슬 하우징의 단부를 오비탈 포밍 공정으로 성형하여서 형성되고, 상기 홈부는 오비탈 포밍 공정 동안 액슬 하우징의 단부에 베어링 내륜의 돌출부가 삽입되어 변형됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 1에 있어서,
상기 허브 베어링은
조향너클에 압입되는 베어링 외륜;
상기 액슬 하우징의 일측 부분 외주면에 결합되는 베어링 내륜; 및
상기 베어링 외륜과 베어링 내륜 사이, 및 상기 베어링 외륜과 액슬 하우징의 타측 부분 사이에 개재되는 볼 및 케이지를 포함하는 차량의 구동륜 액슬장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 베어링 내륜의 일측부 외주면에 허브 베어링의 베어링 외륜과의 사이에 볼이 개재되고, 상기 베어링 내륜의 타측부 외주면에 상기 부트의 내측면이 밀착된 상태로 부트의 외측면에 밴드를 결합하여, 부트가 상기 밴드에 의해 베어링 내륜에 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 1에 있어서,
상기 액슬 하우징에는 조인트 하우징이 일체로 형성되고, 상기 드라이브 샤프트에서 볼과 내륜을 포함하는 조인트 서브 어셈블리가 상기 액슬 하우징의 조인트 하우징 내측으로 결합되어, 상기 드라이브 샤프트와 액슬 하우징이 상기 조인트 하우징과 조인트 서브 어셈블리를 포함하는 휠측 조인트를 매개로 일체 회전하도록 결합된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 12에 있어서,
상기 조인트 하우징에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 허브캡이 개구부를 막아주도록 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
청구항 12에 있어서,
상기 조인트 하우징에 휠가이드가 일체형으로 형성되거나,
상기 조인트 하우징에 휠가이드가 탈부착 가능하게 결합되는 분리형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.