KR102580864B1 - 휠 베어링 조립체 - Google Patents

Abstract

본 개시의 일 측면에 따른 실시예들은 휠 베어링 조립체에 관련된다. 예시적 실시예에 따른 휠 베어링 조립체는, 차량의 현가장치에 결합되는 외륜; 축을 중심으로 외륜에 대하여 상대 회전하고, 축의 외측 축방향으로 연장하는 중공의 파일럿부 및 축의 외측 반경방향으로 연장하는 허브 플랜지부를 포함하는 휠 허브; 휠 허브에 결합되어 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜; 외륜과 휠 허브 사이 및 외륜과 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 휠 허브에 결합되는 휠을 포함한다. 파일럿부와 허브 플랜지부는 S자의 종단면 형상을 이룬다.

Description

휠 베어링 조립체{WHEEL BEARING ASSEMBLY}

본 개시는 휠 베어링 조립체에 관한 것이다.

차량의 샤시(chassis)는 차량의 휠과 결합되는 휠 베어링을 구비한다. 구동륜의 경우, 휠은 휠 베어링에 의해 구동 차축에 연결된다. 종동륜의 경우, 휠은 휠 베어링에 의해 종동 차축 또는 샤시의 휠 지지 부품에 연결된다.

휠과 휠 베어링을 상호 결합시키기 위해, 휠과 휠 베어링에 축의 원주방향을 따라 복수의 볼트 홀이 형성되고, 각 볼트 홀에 휠 볼트와 휠 너트가 체결된다. 또는, 휠과 휠 베어링을 상호 결합시키기 위해, 휠에 축의 원주방향을 따라 복수의 볼트 홀이 형성되고, 휠 베어링에 볼트 홀에 대응하는 탭 홀이 형성되고, 휠 볼트가 볼트 홀을 통해 탭 홀에 체결된다.

휠 볼트와 휠 너트가 체결되거나 휠 볼트가 탭 홀에 체결되는 경우에는, 휠과 휠 베어링의 중량이 증가하고 제조 원가가 증가할 수 있다. 휠과 휠 베어링의 중량을 감소시키고 제조 원가를 절감하기 위해, 휠을 하나의 허브 너트를 통해 휠 베어링의 축에 결합하는 기술이 개발되었다. 이 경우에, 휠 베어링의 휠 허브에는 휠이 장착되는 파일럿부가 형성된다. 파일럿부의 외주면에는 휠이 장착되는 휠 장착부 및 허브 너트가 나사결합되는 나사산이 형성된다. 휠이 휠 허브의 파일럿부에 끼워진 상태에서 허브 너트가 체결되어 휠을 휠 베어링에 결합시키도록 구성된다.

하지만, 허브 너트가 파일럿부에 나사결합되는 경우, 휠 허브의 파일럿부는 축의 축방향에 평행하게 연장하고, 휠 허브의 플랜지부는 축의 외측 반경방향으로 연장하도록 구성된다. 이 경우에, 파일럿부는 반경방향으로 작용하는 힘에 의해 파일럿부의 기단부가 손상(예를 들어, 크랙 발생)되거나 파손될 수 있다. 또한, 플랜지부는 반경방향으로 작용하는 힘과 축방향으로 작용하는 힘 중 적어도 하나에 의해 파일럿부의 기단부가 손상(예를 들어, 크랙 발생)되거나 파손될 수 있다.

본 개시는, 상술한 종래 기술의 결함을 해결하기 위한 것으로, 유연성을 가지는 휠 허브를 구비한 휠 베어링 조립체를 제공한다.

본 개시의 일 측면에 따른 실시예들은 휠 베어링 조립체에 관련된다. 예시적 실시예에 따른 휠 베어링 조립체는, 차량의 현가장치에 결합되는 외륜; 축을 중심으로 외륜에 대하여 상대 회전하고, 축의 외측 축방향으로 연장하는 중공의 파일럿부 및 축의 외측 반경방향으로 연장하는 허브 플랜지부를 포함하는 휠 허브; 휠 허브에 결합되어 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜; 외륜과 휠 허브 사이 및 외륜과 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 휠 허브에 결합되는 휠을 포함한다. 파일럿부와 허브 플랜지부는 S자의 종단면 형상을 이룬다.

일 실시예에 있어서, 휠 베어링 조립체는 파일럿부에 체결되어 휠을 휠 허브에 결합시키는 허브 너트를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 파일럿부는, 파일럿부의 외주면에 형성되고 휠이 장착되는 휠 장착부; 및 파일럿부의 내주면에 형성되는 제1 나사부를 포함한다. 허브 너트는 허브 너트의 외주면에 형성되고 파일럿부의 제1 나사부에 맞물리는 제2 나사부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 너트는 제2 나사부의 외측 축방향에서 허브 너트의 외주면으로부터 외측 반경방향으로 연장하는 너트 플랜지를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 파일럿부는 제1 나사부의 내측 축방향 단부에서 외측 반경방향으로 오목하게 형성되는 언더컷을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부는, 파일럿부에 대하여 수직으로 배치되고 휠에 대향하는 휠 결합부를 갖는 제1 플랜지부; 및 제1 플랜지부의 휠 결합부에 평행하게 배치되는 디스크 결합부를 가지고 제1 플랜지부로부터 내측 축방향으로 경사지게 연장하는 제2 플랜지부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부는 파일럿부와 제1 플랜지부 사이에서 축의 내측 축방향으로 오목하게 형성되는 제1 오목부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부는 제1 오목부와 제2 플랜지부 사이에서 외측 축방향으로 오목하게 형성되는 제2 오목부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부는, 휠 허브로부터 제1 플랜지부까지 외측 반경방향 및 외측 축방향으로 경사지게 연장하는 제1 경사 플랜지부; 및 제1 플랜지부로부터 제2 플랜지부까지 외측 반경방향 및 내측 축방향으로 경사지게 연장하는 제2 경사 플랜지부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 축에 대한 제1 경사 플랜지부의 각도(α)는 15도 내지 30도의 범위로 설정될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 축에 대한 제2 경사 플랜지부의 각도(β)는 25도 내지 60도의 범위로 설정될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부에 장착되고 휠과 허브 플랜지부 사이를 시일하는 시일 부재를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시일 부재는, 허브 플랜지부에 장착되는 시일 링; 및 시일 링을 감싸고 휠을 향해 외측 축방향으로 연장하는 시일 립을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 휠의 내측 축방향 단부에는 시일 립이 수용되어 시일 립과 접촉하는 시일 립 수용부가 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 플랜지부의 휠 결합부에는 제1 치형부가 축의 원주방향을 따라 형성되고, 휠의 내측 축방향 단부에는 제1 치형부에 맞물리는 제2 치형부가 원주방향을 따라 형성될 수 있다.

다른 예시적 실시예에 따른 휠 베어링 조립체는, 차량의 현가장치에 결합되는 외륜; 축을 중심으로 외륜에 대하여 상대 회전하고, 축의 외측 축방향으로 연장하는 중공의 파일럿부와 축의 외측 반경방향으로 연장하는 허브 플랜지부를 포함하는 휠 허브; 휠 허브에 결합되어 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜; 외륜과 휠 허브 사이 및 외륜과 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 휠 허브에 결합되는 휠;; 및 휠 허브의 허브 플랜지부의 외측 반경방향 단부에 결합되는 브레이크 디스크를 포함한다. 파일럿부와 허브 플랜지부는 S자의 종단면 형상을 이룬다.

일 실시예에 있어서, 휠 베어링 조립체는 파일럿부의 내주면에 나사결합되어 휠을 휠 허브에 결합시키는 허브 너트를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 파일럿부는, 파일럿부의 외주면에 형성되고 휠이 장착되는 휠 장착부; 및 파일럿부의 내주면에 형성되는 제1 나사부를 포함할 수 있다. 허브 너트는 허브 너트의 외주면에 형성되고 파일럿부의 제1 나사부에 맞물리는 제2 나사부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 너트는 제2 나사부의 외측 축방향에서 허브 너트의 외주면으로부터 외측 반경방향으로 연장하는 너트 플랜지를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체에 의하면, 휠 허브가 축의 외측 축방향으로 연장하는 파일럿부 및 축의 외측 반경방향으로 연장하는 허브 플랜지부를 포함하고, 파일럿부와 허브 플랜지부가 S자의 종단면 형상을 이루므로, 허브 플랜지부는 휠 허브에 대하여 외측 축방향뿐만 아니라 내측 축방향으로도 유연성을 가질 수 있다. 그 결과, 휠 허브의 내구성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체를 절단하여 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 휠 베어링 조립체를 도시하는 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 휠 허브를 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 A부분을 확대하여 도시하는 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시된 휠을 도시하는 부분사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 허브 너트를 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 B부분을 확대하여 도시하는 확대도이다.
도 8은 도 5에 도시된 휠을 다른 각도에서 도시하는 사시도이다.

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, "축 방향"은 휠 베어링 조립체의 회전축(RA)(rotational axis)과 평행한 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있고, "반경 방향"은 회전 축으로부터 멀어지는 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있고, "원주 방향"은 축 방향을 중심으로 축 방향을 감싸는 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있다. 이하에서, 휠 베어링 조립체의 회전축 방향은 간단히 "축 방향"이라고 지칭될 수 있다.

본 개시에서, 화살표 "OA"는 휠 베어링 조립체의 축(RA)을 따르는 방향으로서 휠 허브에 대해 차륜이 배치되는 외측 축방향(outboard)을 가리키고, 화살표 "IA"는 "OA"의 반대 방향으로서 휠 허브에 대해 너클이 배치되는 내측 축방향(inboard)을 가리킨다. 또한, 화살표 "OR"은 휠 베어링 조립체의 회전축에 대한 방사상 방향(radial direction) 중 회전축으로부터 멀어지는 외측 반경방향을 가리키고, 화살표 "IR"는 "OR"의 반대 방향인 내측 반경방향을 가리킨다. 화살표 "CD"는 원주방향을 가리킨다.

본 개시에서, "예압(pre-load)"은 휠 베어링 조립체의 틈새 변화량을 의미할 수 있다. 즉, 예압은 휠 베어링 조립체를 구성하는 부품의 일부가 조립 과정에서 압축되어 소성 또는 탄성 변형되는 크기를 의미할 수 있다. 예압은 길이 단위를 가질 수 있고, 예를 들어 μm 단위의 크기로 측정될 수 있다. 예압은 구름 장치의 전동체 또는 오비탈 포밍부에 형성될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 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.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체를 절단하여 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 휠 베어링 조립체를 도시하는 분해사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1000)는 외륜(1100); 휠 허브(1200); 내륜(1300): 복수의 전동체(1400); 휠(1500); 및 허브 너트(1600)를 포함한다. 휠 베어링 조립체(1000)는 차량의 현가 장치와 휠(1500) 사이에 배치되어 현가 장치에 대하여 휠(1500)을 회전시키도록 구성된다. 현가 장치는 휠 베어링 조립체(1000)의 내측 축방향(IA)에 배치될 수 있고, 휠(1500)은 휠 베어링 조립체(1000)의 외측 축방향(OA)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 휠 베어링 조립체(1000)는 축(RA)을 중심으로 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 이하의 도면에 있어서, 휠(1500)은 다른 구성 요소들의 도시를 위해 일부가 절단된 상태로 도시되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시하는 휠 베어링 조립체(1000)는 전동체(1400)가 구름 또는 회전하는 공간으로 먼지나 물과 같은 이물이 침입하는 것을 방지하도록 내측 축방향(IA)에 배치되는 내측 시일 부재(1010) 및 외측 축방향(OA)에 배치되는 외측 시일 부재(1020)를 포함한다. 브레이크 디스크(1800)는 휠 허브(1200)의 허브 플랜지부(1220)의 외측 반경방향(OR) 단부에 결합된다. 복수의 디스크 너트(1840)가 스포크(1820)의 디스크 결합 홀(1821) 및 제2 플랜지부(1222)의 디스크 결합 홀(1222b)을 차례로 관통하여 삽입되고, 복수의 디스크 너트(1840)에는 복수의 디스크 볼트(1830)가 각각 체결된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 외륜(1100)은 전체적으로 중공의 원통 형상을 가지며 축(RA)과 동심으로 배치된다. 외륜(1100)은 회전하지 않도록 차량의 현가장치에 결합된다. 예를 들어, 외륜(1100)은 샤시의 일부 부품이 너클에 결합될 수 있지만, 외륜(1100)이 결합되는 샤시의 부품이 이에 한정되지 않는다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 외륜(1100)은 그 외주면에 형성된 복수의 너클 볼트 홀(1110)과 너클 볼트 홀(1110)을 관통하는 볼트에 의해 너클에 결합될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 휠 허브를 도시하는 사시도이다.

휠 허브(1200)는 축(RA)을 중심으로 외륜(1100)에 대하여 상대 회전하도록 구성된다. 휠 허브(1200)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 휠 허브(1200)는 단조 공정에 의해 휠 허브(1200)의 개략적인 형상을 가지도록 제작된 다음 후가공 공정을 통해 휠 허브(1200)의 미리 결정된 형상 및 치수를 가지도록 제작될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 휠 허브(1200)는 축(RA)의 외측 축방향(OA)으로 연장하는 중공의 파일럿부(1210) 및 휠 허브(1200)의 외주면으로부터 축(RA)의 외측 반경방향(OR)으로 연장하는 허브 플랜지부(1220)를 포함한다. 파일럿부(1210)는 중공의 파이프 형상을 가진다. 파일럿부(1210)에는 허브 너트(1600)가 체결된다. 허브 플랜지부(1220)는 외측 축방향(OA)에 있어서 휠(1500)과 결합되고 내측 축방향(IA)에 있어서 브레이크 디스크(1800)와 결합된다. 파일럿부(1210)와 허브 플랜지부(1220)는 S자 종단면 형상을 이룬다. 따라서, 허브 플랜지부(1220)는 휠 허브(1200)에 대하여 외측 축방향(OA)뿐만 아니라 내측 축방향(IA)으로도 유연성을 가질 수 있다. 그 결과, 휠 허브(1200)의 내구성이 향상될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 파일럿부(1210)는 파일럿부(1210)의 외주면에 형성되고 휠(1500)이 장착되는 휠 장착부(1211) 및 파일럿부(1210)의 내주면에 형성되는 제1 나사부(1212)를 포함하고, 허브 너트(1600)는 허브 너트(1600)의 외주면에 형성되고 파일럿부(1210)의 제1 나사부(1212)에 맞물리는 제2 나사부(1610)를 포함할 수 있다. 휠 장착부(1211)에는 휠(1500)이 끼워져 장착된다. 제1 나사부(1212)는 암나사로 이루어질 수 있고, 제2 나사부(1610)는 수나사로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 파일럿부(1210)의 외주면에 휠 장착부(1211)가 형성되고, 파일럿부(1210)의 내주면에 제1 나사부(1212)가 형성되어, 허브 너트(1600)의 제2 나사부(1610)가 제1 나사부(1212)가 맞물리도록 구성된다. 휠 장착부(1211)와 제1 나사부(1212)는 파일럿부(1210)의 내주면과 외주면에 있어서 서로 평행하게 배치된다.

상술한 바와 같이, 휠 장착부(1211)와 제1 나사부(1212)가 축방향을 따라 중첩되므로, 휠 장착부의 축방향 길이와 허브 너트의 나사부의 축방향 길이의 합계보다 길게 형성되는 종래의 파일럿부에 비하여, 파일럿부(1210)의 축방향 길이를 짧게 구성하는 것이 가능하다. 따라서, 축방향 길이가 길게 형성되는 종래의 파일럿부에 비하여, 휠 허브(1200)의 단조 공정에서 파일럿부(1210)와 허브 플랜지부(1220)의 제1 치형부(1225)와 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 휠 허브(1200)는 단조 공정에 의해 용이하게 제작될 수 있다. 또한, 파일럿부(1210)의 축방향 길이를 짧게 구성함으로써, 축방향 길이가 길게 형성되는 종래의 파일럿부에 비하여, 파일럿부(1210)의 후가공 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 휠 베어링 조립체의 생산성이 높아질 수 있다. 또한, 파일럿부(1210)의 길이가 짧게 구성되면, 오비탈 포밍 공정에서 휠 허브(1200)에 외측 축방향(OA)을 향하는 가압력이 작용하더라도, 파일럿부(1210)가 가압력에 의해 변형되거나 손상되는 것을 억제할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 파일럿부(1210)는 제1 나사부(1212)의 내측 축방향(IA) 단부에서 외측 반경방향(OR)으로 오목하게 형성되는 언더컷(1213)(undercut)을 더 포함할 수 있다. 차량의 운행시 휠(1500)이 결합되는 파일럿부(1210)는 축(RA)에 대하여 내측 반경방향(IR) 또는 외측 반경방향(OR)으로 반복적으로 진동하여, 파일럿부(1210)가 연장하는 휠 허브(1200)의 루트(root) 부분(1201)에 굽힘 응력이 집중되어 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 하지만, 파일럿부(1210)의 루트 부분(1201)에 인접하여 언더컷(1213)이 형성되므로, 파일럿부(1210)는 휠 허브(1200)에 대한 유연성을 가질 수 있다. 따라서, 파일럿부(1210)의 루트 부분(또는 기단부)(1201)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 휠 허브(1200)의 내구성이 향상될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부(1220)는 파일럿부(1210)에 대하여 수직으로 배치되고 휠(1500)에 대향하는 휠 결합부(1221a)를 갖는 제1 플랜지부(1221) 및 제1 플랜지부(1221)의 휠 결합부(1221a)에 평행하게 배치되는 디스크 결합부(1222a)를 갖는 제2 플랜지부(1222)를 포함할 수 있다. 제2 플랜지부(1222)는 제1 플랜지부(1221)로부터 내측 축방향(IA) 및 외측 반경방향(OR)으로 경사지게 연장한다. 휠 결합부(1221a)는 허브 플랜지부(1220)의 외측 축방향(OA) 단부에서 축(RA)에 대하여 수직으로 배치된다. 디스크 결합부(1222a)는 휠 결합부(1221a)로부터 내측 축방향(IA)으로 이격되고 축(RA)에 대하여 수직으로 배치된다.

도 4는 도 1에 도시된 A부분을 확대하여 도시하는 확대도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부(1220)는 파일럿부(1210)와 제1 플랜지부(1221) 사이에서 내측 축방향(IA)으로 오목하게 형성되는 제1 오목부(1223)를 더 포함할 수 있다. 차량의 운행시 휠(1500)과 맞닿는 허브 플랜지부(1220)는 내측 축방향(IA) 또는 외측 축방향(OA)으로 반복적으로 진동하여, 허브 플랜지부(1220)와 파일럿부(1210)의 외주면이 만나는 부분에 크랙이 발생할 수 있다. 하지만, 허브 플랜지부(1220)가 제1 오목부(1223)를 포함하므로, 허브 플랜지부(1220)는 휠 허브(1200)에 대하여 외측 축방향(OA)을 따른 유연성을 가질 수 있다. 따라서, 굽힘 응력이 외측 축방향(OA)을 따라 허브 플랜지부(1220)에 작용하는 경우에도, 허브 플랜지부(1220)와 파일럿부(1210)의 외주면이 만나는 부분에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 휠 허브(1200)의 내구성이 향상될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부(1220)는 제1 오목부(1223)와 제2 플랜지부(1222) 사이에서 외측 축방향(OA)으로 오목하게 형성되는 제2 오목부(1224)를 더 포함할 수 있다. 허브 플랜지부(1220)가 제2 오목부(1224)를 포함하므로, 허브 플랜지부(1220)는 휠 허브(1200)에 대하여 내측 축방향(IA)을 따른 유연성을 가질 수 있다. 따라서, 굽힘 응력이 내측 축방향(IA)을 따라 허브 플랜지부(1220)에 작용하는 경우에도, 제1 플랜지부(1221)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 휠 허브(1200)의 내구성이 향상될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부(1220)는 휠 허브(1200)로부터 제1 플랜지부(1221)까지 외측 반경방향(OR) 및 외측 축방향(OA)으로 경사지게 연장하는 제1 경사 플랜지부(1226) 및 제1 플랜지부(1221)로부터 제2 플랜지부(1222)까지 외측 반경방향(OR) 및 내측 축방향(IA)으로 경사지게 연장하는 제2 경사 플랜지부(1227)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 축(RA)에 대한 제1 경사 플랜지부(1226)의 각도(α)는 15도 내지 30도의 범위로 설정될 수 있다. 각도(α)가 15도보다 작은 경우에는, 허브 플랜지부(1220)가 휠(1500)을 내측 반경방향(IR) 또는 외측 반경방향(OR)으로 지지하는 강도가 낮아질 수 있다. 각도(α)가 30보다 큰 경우에는, 휠 허브(1200)에 대한 허브 플랜지부(1220)의 유연성이 낮아질 수 있다.

예를 들어, 축(RA)에 대한 제2 경사 플랜지부(1227)의 각도(β)는 25도 내지 60도의 범위로 설정될 수 있다. 각도(β)가 25도보다 작은 경우에는, 허브 플랜지부(1220)가 휠(1500)을 내측 반경방향(IR) 또는 외측 반경방향(OR)으로 지지하는 강도가 낮아질 수 있다. 각도(β)가 60보다 큰 경우에는, 휠 허브(1200)에 대한 제2 경사 플랜지부(1227)의 유연성이 낮아질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 허브 플랜지부(1220)의 지지 강도와 제2 경사 플랜지부(1227)의 유연성의 적절한 조합을 위해, 각도(β)는 30도 내지 50도의 범위로 설정될 수 있다.

파일럿부(1210)와 허브 플랜지부(1220)가 이루는 S자 종단면 형상의 일 예로서, 제2 플랜지부(1222), 제2 오목부(1224), 제1 플랜지부(1221), 제1 오목부(1223), 및 파일럿부(1210)는 S자의 종단면 형상(도 3 참조)을 이룰 수 있다. 상술한 바와 같이, 허브 플랜지부(1220)는 제2 플랜지부(1222)로부터 내측 반경방향(IR)을 따라 순차적으로 배치되는 제2 오목부(1224), 제1 플랜지부(1221), 및 제1 오목부(1223)를 포함하고, 이 허브 플랜지부(1220)와 파일럿부(1210)는 S자의 종단면 형상을 이룬다. 즉, 허브 플랜지부(1220)가 제1 오목부(1223) 및 제2 오목부(1224)를 모두 구비하고 허브 플랜지부(1220)와 파일럿부(1210)가 S자의 종단면 형상을 가지므로, 허브 플랜지부(1220)는 휠 허브(1200)에 대하여 외측 축방향(OA)뿐만 아니라 내측 축방향(IA)으로도 유연성을 가질 수 있다. 그 결과, 휠 허브(1200)의 내구성이 더욱 향상될 수 있다.

내륜(1300)은 휠 허브(1200)에 결합되어 외륜(1100)에 대하여 상대 회전하도록 구성된다. 내륜(1300)은 단부를 오비탈 포밍(orbital forming)에 의해 휠 허브(1200)에 결합될 수 있다. 오비탈 포밍은 내륜(1300)이 휠 허브(1200)에 압입된 상태에서 휠 허브(1200)의 내측 축방향(IA) 단부를 외측 반경방향(OR)으로 소성 변형시켜 내륜(1300)에 예압을 가함으로써 내륜(1300)을 휠 허브(1200)에 고정하는 공정을 의미한다.

복수의 전동체(1400)는 외륜(1100)과 휠 허브(1200) 사이 및 외륜(1100)과 내륜(1300) 사이에 배치된다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 복수의 전동체(1400)는 2열로 구성되어 있지만, 다른 실시예로서, 전동체는 1열로 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 전동체(1400)는 볼로 구성되어 있지만, 다른 실시예로서, 전동체는 롤러 또는 테이퍼 롤러로 구성될 수 있다. 복수의 전동체(1400)는 리테이너(1410)에 의해 축(RA)의 원주방향(CD)을 따라 일정한 간격을 유지하도록 구성된다. 다른 실시예로서, 복수의 전동체는 외륜과 외측 축방향에 배치되는 하나의 내륜 사이 및 외륜과 내측 축방향에 배치되는 다른 하나의 내륜 사이에 배치될 수도 있다.

도 5는 도 2에 도시된 휠을 도시하는 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 휠(1500)의 중앙에는 휠 허브(1200)의 파일럿부(1210)가 관통하는 보어(1510)가 형성된다. 휠(1500)은 허브 너트(1600)를 통해 휠 허브(1200)에 결합된다. 휠(1500)은 타이어와 함께 차량의 하중을 지지하고, 구동력(또는 제동력) 및 횡력을 노면에 전달하는 역할을 한다. 휠(1500)은 금속재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어 경량화를 위해 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. 파일럿부(1210)의 휠 장착부(1211)가 보어(1510)의 내주면과 맞닿도록 배치된다. 보어(1510)의 외측 반경방향(OR)에는 축(RA)에 수직한 면을 이루는 너트 지지부(1520)가 형성된다.

허브 너트(1600)는 파일럿부(1210)에 체결되어 휠(1500)을 휠 허브(1200)에 결합시킨다. 하나의 허브 너트(1600)를 파일럿부(1210)에 장착함으로써 휠(1500)이 휠 허브(1200)에 결합될 수 있다. 따라서, 복수의 휠 볼트를 통해 휠이 휠 허브에 결합되는 종래의 기술에 비하여, 부품의 개수가 감소하고, 휠 및 휠 허브를 제작하는 공정이 감소하므로, 휠 베어링 조립체(1000)의 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 휠, 타이어 등과 같은 차량의 유지 보수를 위해 휠(1500)을 휠 허브(1200)로부터 분리하고 재결합하기 용이하다.

도 6은 도 2에 도시된 허브 너트를 도시하는 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 허브 너트(1600)는 제2 나사부(1610)의 외측 축방향(OA)에서 허브 너트(1600)의 외주면으로부터 외측 반경방향(OR)으로 연장하는 너트 플랜지(1620)를 더 포함할 수 있다. 너트 플랜지(1620)는 휠(1500)의 너트 지지부(1520)에 맞닿는 내측 축방향 단부면(1621)(도 4 참조)을 포함한다. 너트 지지부(1520)는 파일럿부(1210)의 외측 축방향(OA)의 단부보다 외측 축방향(OA)에 위치한다. 너트 플랜지(1620)는 휠(1500)의 외측 축방향(OA)에 위치한다. 너트 플랜지(1620)는 허브 너트(1600)가 파일럿부(1210)의 내주면에 체결됨에 따라, 내측 축방향 단부면(1621)이 휠(1500)의 너트 지지부(1520)에 맞닿으면서 휠(1500)을 허브 플랜지부(1220)를 향하여 압박한다. 일 실시예에 있어서, 허브 너트(1600)는 너트 플랜지(1620)의 외측 축방향(OA)에 위치하고 허브 너트(1600)를 체결할 때 공구와 맞물리는 헤드(1630)를 포함할 수 있다. 헤드(1630)는 공구와 맞물려 함께 회전될수 있도록 다각형으로 구성될 수 있다.

일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1000)는 허브 플랜지부(1220)에 장착되고 휠(1500)과 허브 플랜지부(1220) 사이를 시일하는 시일 부재(1700)를 더 포함할 수 있다. 시일 부재(1700)는 휠 허브(1200)와 휠(1500) 사이를 밀봉하여 휠 허브(1200)와 휠(1500) 사이에 녹이 발생하거나 부식되는 것을 방지한다. 휠 허브(1200)와 휠(1500)은 서로에 대하여 상대적으로 회전하지 않고 함께 회전하도록 구성되므로, 시일 부재(1700)는 정적 시일(static seal)의 일종이다. 예를 들어, 시일 부재(1700)는 허브 플랜지부(1220)에 장착되는 시일 링(1710) 및 시일 링(1710)을 감싸고 휠(1500)을 향해 외측 축방향(OA)으로 연장하는 시일 립(1720)을 포함할 수 있다. 시일 링(1710)은 금속재질로 이루어져 시일 부재(1700)를 허브 플랜지부(1220)에 고정하는 역할을 한다. 시일 립(1720)은 고무재질로 이루어져 휠 허브(1200)와 휠(1500) 사이에 물이나 먼지와 같은 이물질이 유입되는 것을 방지한다. 시일 립(1720)은 시일 링(1710)을 인서트로 하여 가류 성형을 통해 제작될 수 있다. 다른 실시예로서, 시일 링이 휠에 장착되고, 시일 립이 허브 플랜지부를 향하여 내측 축방향으로 연장하도록 구성될 수도 있다.

도 7은 도 3에 도시된 B부분을 확대하여 도시하는 확대도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 제1 플랜지부(1221)의 휠 결합부(1221a)에는 제1 치형부(1225)가 원주방향(CD)을 따라 형성될 수 있다. 제1 치형부(1225)는 원주방향(CD)을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수의 제1 돌기(1225a) 및 인접하는 2개의 제1 돌기(1225a)의 사이에 배치되는 복수의 제1 홈(1225b)을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 제1 돌기(1225a)와 복수의 제1 홈(1225b)은 원주방향(CD)을 따라 교호적으로 배열된다.

도 8은 도 5에 도시된 휠을 다른 각도에서 도시하는 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 휠(1500)의 내측 축방향(IA) 단부에는 허브 플랜지부(1220)의 제1 치형부(1225)에 맞물리는 제2 치형부(1540)가 원주방향(CD)을 따라 형성될 수 있다. 제1 치형부(1225)와 제2 치형부(1540)는 서로 상보적인 형상을 가질 수 있다. 제2 치형부(1540)는 원주방향(CD)을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수의 제2 돌기(1541) 및 인접하는 2개의 제2 돌기(1541)의 사이에 배치되는 복수의 제2 홈(1542)을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 제2 돌기(1541)와 복수의 제2 홈(1542)는 원주방향(CD)을 따라 교호적으로 배열된다. 휠 허브(1200)에 형성된 제1 치형부(1225)의 제1 돌기(1225a)는 휠(1500)에 형성된 제2 치형부(1540)의 제2 홈(1542)에 맞물리고, 휠(1500)에 형성된 제2 치형부(1540)의 제2 돌기(1541)는 휠 허브(1200)에 형성된 제1 치형부(1225)의 제1 홈(1225b)과 맞물린다. 즉, 휠 허브(1200)의 제1 치형부(1225)와 휠(1500)의 제2 치형부(1540)가 맞물림으로써, 휠(1500)과 휠 허브(1200) 사이에는 서로에 대하여 슬립(slip)이 일어나지 않는다. 따라서, 휠 허브(1200)의 구동력은 휠 허브(1200)와 휠(1500) 사이의 동력 손실 없이 휠(1500)에 그대로 전달될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 휠(1500)의 내측 축방향(IA) 단부에는 시일 립(1720)이 수용되어 시일 립(1720)과 접촉하는 시일 립 수용부(1530)가 형성될 수 있다. 시일 립 수용부(1530)는 외측 축방향(OA)으로 오목하게 형성된다. 휠(1500)에 시일 립 수용부(1530)가 형성되고, 시일 립(1720)이 시일 립 수용부(1530)에 수용되어 접촉되므로, 휠 허브(1200)와 휠(1500) 사이의 시일 부재(1700)의 시일 성능이 더욱 향상될 수 있다. 다른 실시예로서, 허브 플랜지부의 외측 축방향 단부에 시일 립 수용부가 형성될 수도 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1000)는, 외륜(1100); 휠 허브(1200); 내륜(1300); 복수의 전동체(1400); 휠(1500); 허브 너트(1600); 및 브레이크 디스크(1800)를 포함한다. 이 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1000)의 외륜(1100); 휠 허브(1200); 내륜(1300); 복수의 전동체(1400); 휠(1500); 및 허브 너트(1600)는 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1000)의 외륜(1100); 휠 허브(1200); 내륜(1300); 복수의 전동체(1400); 휠(1500); 및 허브 너트(1600)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에서는, 브레이크 디스크(1800)에 대하여 상세하게 설명한다.

브레이크 디스크(1800)는 휠 허브(1200)의 허브 플랜지부(1220)의 외측 반경방향(OR) 단부에 결합된다. 브레이크 디스크(1800)는 브레이크 패드와 마찰 접촉하는 디스크면(1810) 및 디스크면(1810)으로부터 내측 반경방향(IR)으로 연장하고 원주방향(CD)을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수의 스포크(1820)를 포함한다. 복수의 스포크(1820)에는 복수의 디스크 결합 홀(1821)이 형성된다. 제2 플랜지부(1222)에는 복수의 디스크 결합 홀(1222b)이 형성된다. 복수의 디스크 너트(1840)가 스포크(1820)의 디스크 결합 홀(1821) 및 제2 플랜지부(1222)의 디스크 결합 홀(1222b)을 차례로 관통하여 삽입되고, 복수의 디스크 너트(1840)에는 복수의 디스크 볼트(1830)가 각각 체결된다. 다른 실시예로서, 복수의 디스크 볼트는 제2 플랜지부의 디스크 결합 홀을 관통하여 스포크에 직접 체결되도록 구성될 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.

1000, 2000: 휠 베어링 조립체, 1010: 내측 시일 부재, 1020: 외측 시일 부재, 1100: 외륜, 1110: 너클 볼트 홀, 1200: 휠 허브, 1210: 파일럿부, 1211: 휠 장착부, 1212: 제1 나사부, 1220: 허브 플랜지부, 1221: 제1 플랜지부, 1221a: 휠 결합부, 1222: 제2 플랜지부, 1222a: 디스크 결합부, 1223: 제1 오목부, 1224: 제2 오목부, 1225: 제1 치형부, 1225a: 제1 돌기, 1225b: 제1 홈, 1226: 제1 경사 플랜지부, 1227: 제2 경사 플랜지부, 1300: 내륜, 1400: 복수의 전동체, 1410: 리테이너, 1500: 휠, 1510: 보어, 1520: 너트 지지부, 1530: 시일 립 수용부, 1540: 제2 치형부, 1541: 제2 돌기, 1542: 제2 홈, 1600: 허브 너트, 1610: 제2 나사부, 1620: 너트 플랜지, 1630: 헤드, 1700: 시일 부재, 1710: 시일 링, 1720: 시일 립, 1800: 브레이크 디스크, 1810: 디스크면, 1820: 스포크, 1821: 디스크 결합 홀, 1830: 디스크 볼트, 1840: 디스크 너트

Claims (19)

1. 차량의 현가장치에 결합되는 외륜;
   축을 중심으로 상기 외륜에 대하여 상대 회전하고, 상기 축의 외측 축방향으로 연장하는 중공의 파일럿부 및 상기 축의 외측 반경방향으로 연장하는 허브 플랜지부를 포함하는 휠 허브;
   상기 휠 허브에 결합되어 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜;
   상기 외륜과 상기 휠 허브 사이 및 상기 외륜과 상기 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 및
   상기 휠 허브에 결합되는 휠
   을 포함하고,
   상기 파일럿부와 상기 허브 플랜지부는 S자의 종단면 형상을 이루며,
   상기 허브 플랜지부는, 상기 파일럿부에 인접하여 상기 내측 축방향으로 오목하게 형성되는 제1 오목부와, 상기 제1 오목부보다 상기 축의 상기 외측 반경방향에서 상기 외측 축방향으로 오목하게 형성되는 제2 오목부를 포함하는, 휠 베어링 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 파일럿부에 체결되어 상기 휠을 상기 휠 허브에 결합시키는 허브 너트를 더 포함하는, 휠 베어링 조립체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 파일럿부는,
   상기 파일럿부의 외주면에 형성되고 상기 휠이 장착되는 휠 장착부; 및
   상기 파일럿부의 내주면에 형성되는 제1 나사부를 포함하고,
   상기 허브 너트는 상기 허브 너트의 외주면에 형성되고 상기 파일럿부의 제1 나사부에 맞물리는 제2 나사부를 포함하는, 휠 베어링 조립체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 허브 너트는 상기 제2 나사부의 상기 외측 축방향에서 상기 허브 너트의 외주면으로부터 상기 외측 반경방향으로 연장하는 너트 플랜지를 더 포함하는, 휠 베어링 조립체.
5. 제3항에 있어서,
   상기 파일럿부는 상기 제1 나사부의 내측 축방향 단부에서 상기 외측 반경방향으로 오목하게 형성되는 언더컷을 더 포함하는, 휠 베어링 조립체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 허브 플랜지부는,
   상기 파일럿부에 대하여 수직으로 배치되고 상기 휠에 대향하는 휠 결합부를 갖는 제1 플랜지부; 및
   상기 제1 플랜지부의 휠 결합부에 평행하게 배치되는 디스크 결합부를 가지고 상기 제1 플랜지부로부터 상기 축의 내측 축방향으로 경사지게 연장하는 제2 플랜지부
   를 포함하는, 휠 베어링 조립체.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 오목부는 상기 파일럿부와 상기 제1 플랜지부 사이에 형성되는, 휠 베어링 조립체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 오목부는 상기 제1 오목부와 상기 제2 플랜지부 사이에 형성되는, 휠 베어링 조립체.
9. 제6항에 있어서,
   상기 허브 플랜지부는,
   상기 휠 허브로부터 제1 플랜지부까지 외측 반경방향 및 외측 축방향으로 경사지게 연장하는 제1 경사 플랜지부; 및
   상기 제1 플랜지부로부터 상기 제2 플랜지부까지 외측 반경방향 및 내측 축방향으로 경사지게 연장하는 제2 경사 플랜지부
   를 더 포함하는, 휠 베어링 조립체.
10. 제9항에 있어서,
    상기 축에 대한 제1 경사 플랜지부의 각도(α)는 15도 내지 30도의 범위로 설정되는, 휠 베어링 조립체.
11. 제9항에 있어서,
    상기 축에 대한 제2 경사 플랜지부의 각도(β)는 25도 내지 60도의 범위로 설정되는, 휠 베어링 조립체.
12. 제1항에 있어서,
    상기 허브 플랜지부에 장착되고 상기 휠과 상기 허브 플랜지부 사이를 시일하는 시일 부재를 더 포함하는, 휠 베어링 조립체.
13. 제12항에 있어서,
    상기 시일 부재는,
    상기 허브 플랜지부에 장착되는 시일 링; 및
    상기 시일 링을 감싸고 상기 휠을 향해 상기 외측 축방향으로 연장하는 시일 립을 포함하는, 휠 베어링 조립체.
14. 제13항에 있어서,
    상기 휠의 내측 축방향 단부에는 상기 시일 립이 수용되어 상기 시일 립과 접촉하는 시일 립 수용부가 형성되는, 휠 베어링 조립체.
15. 제6항에 있어서,
    상기 제1 플랜지부의 휠 결합부에는 제1 치형부가 상기 축의 원주방향을 따라 형성되고,
    상기 휠의 내측 축방향 단부에는 상기 제1 치형부에 맞물리는 제2 치형부가 상기 원주방향을 따라 형성되는, 휠 베어링 조립체.
16. 차량의 현가장치에 결합되는 외륜;
    축을 중심으로 상기 외륜에 대하여 상대 회전하고, 상기 축의 외측 축방향으로 연장하는 중공의 파일럿부 및 상기 축의 외측 반경방향으로 연장하는 허브 플랜지부를 포함하는 휠 허브;
    상기 휠 허브에 결합되어 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜;
    상기 외륜과 상기 휠 허브 사이 및 상기 외륜과 상기 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체;
    상기 휠 허브에 결합되는 휠; 및
    상기 휠 허브의 허브 플랜지부의 외측 반경방향 단부에 결합되는 브레이크 디스크
    를 포함하고,
    상기 파일럿부와 상기 허브 플랜지부는 S자의 종단면 형상을 이루며,
    상기 허브 플랜지부는, 상기 파일럿부에 인접하여 상기 내측 축방향으로 오목하게 형성되는 제1 오목부와, 상기 제1 오목부보다 상기 축의 상기 외측 반경방향에서 상기 외측 축방향으로 오목하게 형성되는 제2 오목부를 포함하는, 휠 베어링 조립체.
17. 제16항에 있어서,
    상기 파일럿부의 내주면에 나사결합되어 상기 휠을 상기 휠 허브에 결합시키는 허브 너트를 더 포함하는, 휠 베어링 조립체.
18. 제17항에 있어서,
    상기 파일럿부는,
    상기 파일럿부의 외주면에 형성되고 상기 휠이 장착되는 휠 장착부; 및
    상기 파일럿부의 내주면에 형성되는 제1 나사부를 포함하고,
    상기 허브 너트는 상기 허브 너트의 외주면에 형성되고 상기 파일럿부의 제1 나사부에 맞물리는 제2 나사부를 포함하는, 휠 베어링 조립체.
19. 제18항에 있어서,
    상기 허브 너트는 상기 제2 나사부의 상기 외측 축방향에서 상기 허브 너트의 외주면으로부터 상기 외측 반경방향으로 연장하는 너트 플랜지를 더 포함하는, 휠 베어링 조립체.

Images