KR102620295B1 - 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베어링의 내륜 외측에 결합되는 회전디스크; 베어링의 외륜 내측에 결합되어 상기 회전디스크의 축방향으로 이격 배치되는 고정디스크; 상기 고정디스크에 결합되고, 립부가 구비되어 상기 회전디스크와 상기 고정디스크 간의 이격공간상에서의 기밀을 보장하기 위한 실링부재; 상기 실링부재의 립부에 장착되어 상기 립부를 상기 회전디스크 방향으로 가압 지지하기 위한 링부재; 및 상기 회전디스크에 연결되어 상기 이격공간상으로 이물질의 유입을 방지하고, 유입된 이물질의 배출을 유도하기 위한 돌출부재;를 포함하여 이루어진다.
즉 본 발명은 링부재의 립부에 탄성력을 갖는 링부재를 장착하여 립부가 마모되는 경우에도 기밀성능을 유지될 수 있도록 하고, 회전디스크에 구비되는 돌출부재가 씰 챔버 내부로 이물질의 유입을 방지함과 동시에, 구조적으로 휠의 회전 시, 펌핑 역할을 하도록 구성되어 씰 챔버로 유입된 이물질의 외부로 배출을 유도함으로써 실링성능을 향상시킬 수 있는 이물질 유입방지 및 배출촉진기능이 구비된 휠 베어링 실링장치를 제안하고자 한다.

Description

이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치{Seal device of wheel bearings equipped with functions to prevent inflow of foreign substances and induce discharge}

본 발명은 실링부재의 립부에 탄성력을 갖는 링부재를 장착하여 립부가 마모되는 경우에도 기밀성능을 유지될 수 있도록 하고, 회전디스크에 구비되는 돌출부재가 씰 챔버 내부로 이물질의 유입을 방지함과 동시에, 구조적으로 휠의 회전 시, 펌핑 역할을 하도록 구성되어 씰 챔버로 유입된 이물질의 외부로 배출을 유도함으로써 실링성능을 향상시킬 수 있는 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 휠 베어링은 차륜을 차체에 회전가능하게 설치하기 위한 장치로, 휠 베어링은 차륜이 장착되는 회전요소가 차체에 고정되는 비회전요소에 전동체를 통해 연결되어, 회전요소에 장착된 차륜을 차체에 회전가능하게 장착하여 지지하도록 구성된다.

종래의 휠 베어링은 차체에 고정되는 외륜과, 외륜의 내부에서 차륜에 회전 가능하게 설치되는 내륜 및, 외륜과 내륜의 사이에 개재되는 전동체(볼 등) 등으로 구성된다.

이러한 휠 베어링은 차량의 휠에 장착되는 특성상 외부의 먼지나 수분 등의 이물질에 노출되므로, 이물질이 휠 베어링의 내부로 유입시 휠 허브와 외륜 등의 회전면이 손상되어 수명이 단축될 염려가 있었고, 작동시 이물질에 의한 소음과 진동이 발생할 염려가 있었다.

이를 해결하기 위해, 휠 베어링의 일측 또는 양측에는 외부로부터의 이물질의 침입을 방지하고, 윤활제(그리스 등)의 누출을 방지하기 위한 실링(sealing) 구조가 설치된다.

그런데, 종래의 휠 베어링은 내부로 이물질이 유입되는 경우, 이물질이 외부로 쉽게 빠져나갈 수 없는 구조를 가지므로, 실링 성능은 유지하면서 내부로 유입된 이물질을 외부로 쉽게 배출시킬 수 있는 구조가 요구된다.

특히 최근 중대형 트럭의 경우 고성능화에 대한 요구가 늘어나고 있으며, 공사장이나 오프로드 등의 열악한 환경에서 주로 운행이 되고 있다는 점에서 실링장치의 밀봉성과 이물질 혼입방지, 나아가 이물질의 배출기능이 향상된 실링구조의 개발이 절실히 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0020823호(2018.02.28. 공개)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

실링부재의 립부에 탄성력을 갖는 링부재를 장착하여 립부가 마모되는 경우에도 기밀성능을 유지하고자 하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 발명은 회전디스크에 구비되는 돌출부재가 씰 챔버 내부로 이물질의 유입을 방지함과 동시에, 구조적으로 휠의 회전 시, 펌핑 역할을 하도록 구성되어 씰 챔버로 유입된 이물질의 외부로 배출을 유도함으로써 실링성능을 향상시키고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명에 따른 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치는 베어링의 내륜 외측에 결합되는 회전디스크; 베어링의 외륜 내측에 결합되어 상기 회전디스크의 축방향으로 이격 배치되는 고정디스크; 상기 고정디스크에 결합되고, 립부가 구비되어 상기 회전디스크와 상기 고정디스크 간의 이격공간상에서의 기밀을 보장하기 위한 실링부재; 상기 실링부재의 립부에 장착되어 상기 립부를 상기 회전디스크 방향으로 가압 지지하기 위한 링부재; 및 상기 회전디스크에 연결되어 상기 이격공간상으로 이물질의 유입을 방지하고, 유입된 이물질의 배출을 유도하기 위한 돌출부재;를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 상기 돌출부재는 상기 회전디스크 가장자리 부분의 원주면을 따라 형성되는 제1 돌출부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 돌출부재는 상기 회전디스크 가장자리 부분의 원주면을 따라 형성되고, 회전축을 중심으로 편심되도록 배치되는 제2 돌출부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 제1 돌출부 또는 상기 제2 돌출부 또는 상기 제1 및 제2 돌출부의 단면 형상은 다각형 또는 반원 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 링부재는 상기 립부의 마모 시, 탄성력을 발휘하여 기밀성을 유지가능하게 하는 탄성체인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치는 실링부재의 립부에 탄성력을 갖는 링부재를 장착하여 립부가 마모되는 경우에도 기밀성능을 유지할 수 있다.

또한 본 발명은 회전디스크에 구비되는 돌출부재가 씰 챔버 내부로 이물질의 유입을 방지함과 동시에, 구조적으로 휠의 회전 시, 펌핑 역할을 하도록 구성되어 씰 챔버로 유입된 이물질의 외부로 배출을 유도함으로써 실링성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 휠 베어링의 실링장치의 제1 실시례를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 휠 베어링의 실링장치의 제2 실시례를 나타내는 단면도,
도 4는 도 2 및 도 3의 각 실시례에서 돌출부재 부분만을 나타내는 정면도.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서상에서 이물질은 수분, 먼지, 토사 등과 같이 외부에서 유입될 가능성이 있는 물질을 포함하는 개념이고, 특별한 언급이 없는 한 이물질은 상기 나열된 유입물질을 포함하는 것임을 밝힌다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이물질 유입방지 및 배출촉진기능이 구비된 휠 베어링 실링장치는 회전디스크(10), 고정디스크(20), 실링부재(30), 링부재(40) 및 돌출부재(50)를 포함하여 구성된다.

먼저 휠 베어링은 차체와 바퀴가 연결되는 차륜을 회전 가능하게 연결하는 것으로, 내륜과 외륜 및 전동체(볼 등)로 구비될 수 있다. 이 경우 휠 베어링의 내륜은 차량 바퀴와 기계적으로 연결된 차륜의 외부에 결합되는 것으로, 차륜의 외부를 감싸는 상태로 결합되며, 내부에 중공이 형성된 환 형상을 가질 수 있다.

또한 휠 베어링의 외륜은 차체에 고정되는 것으로, 전동체를 사이에 두고 내륜의 외부를 감싸는 상태로 설치되며, 내륜의 외부를 감싸도록 중공이 형성된 환 형상을 가질 수 있다.

횔 베어링에 설치되는 실링장치는 회전디스크(10)가 휠 베어링의 내륜(1)에 결합되고, 휠 베어링의 외륜(3)에는 고정디스크(20)가 장착되며, 회전디스크(10)와 고정디스크(20) 간의 이격공간(이하 '씰 챔버(S)'라고 함.), 즉 축방향으로 이격된 공간상에 실링부재(30)가 구비되어 이물질의 유입을 방지하도록 구성된다.

이하에서는 휠 베어링에 장착되는 실링장치에 대하여 첨부된 도면을 기준으로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 회전디스크(10)는 휠 베어링의 내륜(1)에 결합되어 회전이 가능하도록 구성된다.

이를 위해 회전디스크(10)는 환형의 제1 플랜지부(11)와, 제1 연장부(13) 및 절곡부(15)로 구성된다.

먼저 제1 플랜지부(11)는 휠 베어링의 내륜(1)의 외부를 감싸도록 중공이 형성된 환형을 구성되고, 축방향으로 일정 길이를 갖도록 제작된다.

또한 제1 연장부(13)는 제1 플랜지부(11)의 외측 반경 방향으로 연장되어 제1 플랜지부(11)의 원주방향을 따라 연속적으로 형성되며, 제1 플랜지부(11)의 축방향과 직각방향으로 연장될 수 있다.

아울러 절곡부(15)는 제1 연장부(13)로부터 후술할 고정디스크(20)의 축 방향으로 절곡 연장되는 것으로, 제2 플랜지부(21)의 내부에 교차로 배치된다. 또한 절곡부(15)는 중공이 형성된 환형으로 이루어져 축방향으로 일정한 길이를 갖도록 제작된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 고정디스크(20)는 회전디스크(10)의 축방향으로 이격 배치되고, 중공이 형성된 환형으로 구성되어 외주면이 휠 베어링의 외륜(3) 내주면에 고정되어 결합되도록 구성된다.

이를 위해 고정디스크(20)는 환형의 제2 플랜지부(21)와, 제2 연장부(23)로 구성된다.

먼저 제2 플랜지부(21)는 휠 베어링의 외륜(3) 내주면에 결합되고, 내주면에 회전디스크(10)의 절곡부(15)가 배치되어 제2 플랜지부(21)가 절곡부(15)의 외주면을 감싸는 형태로 이격 배치된다. 이 경우 제2 플랜지부(21)는 휠 베어링의 내륜(1)의 외부를 감싸도록 중공이 형성된 환형(원통 등)으로 구성되고, 축방향으로 일정한 길이를 갖도록 제작된다.

또한 제2 연장부(23)는 제2 플랜지부(21)의 내측 반경방향으로 연장되어 제2 연장부(23)의 축방향에 이격되어 배치된다. 아울러 제2 연장부(23)는 제2 플랜지부(21)의 내주면을 따라 형성될 수 있고, 제2 플랜지부(21)의 축방향과 직각방향으로 연장될 수 있으며, 제2 플랜지부(21)의 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 이와 같이 구성되는 제2 연장부(23)의 연장된 끝단은 제1 플랜지부(11)의 외주에 이격된 상태로 배치되고, 연장된 끝단은 외측방향으로 돌출되도록 배치되는 것도 가능하다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 실링부재(30)는 고정디스크(20)에 결합되고, 립부(32)가 구비되어 씰 챔버(S)에서 기밀을 유지할 수 있도록 구성된다.

이를 위한 실링부재(30)는 탄성소재인 고무 등과 같은 소재를 이용하여 제작되는 것이 바람직하고, 중공을 갖는 환형으로 제작된 몸체부(31)와 복수의 립부(32)로 구성될 수 있다.

몸체부(31)는 제2 플랜지부(21)의 외주 모서리 부분에서 제2 연장부(23)의 외주면을 따라 제2 연장부(23)의 단부를 감싸면서 내주의 일정 부분까지 연장되어 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 몸체부(31)에는 복수의 립부(32)가 연결되는데, 먼저 몸체부(31)의 하단에는 메인립(33)이 배치된다. 메인립(33)은 씰 챔버(S) 내부에 배치되되, 사선 방향으로 연장되어 제1 플랜지부(11)의 외주면에 그 단부가 접촉되도록 구성된다.

또한 몸체부(31)의 하단에는 제1 립(34)이 배치되고, 이 제1 립(34)은 제2 플랜지부(21)의 단부측 외주면에 접하도록 구성된다. 아울러 몸체부(31)에서 제2 연장부(23)의 내주면으로 연장된 부분, 즉 메인립(33)의 상부에 제2 립(35)이 배치되고, 이 제2 립(35)은 제1 연장부(13)의 내주면에 접하도록 구성된다.

또한 립부(32)에는 윤활용 작용을 하는 그리스가 각 단부에 충진되어 있다.

이와 같이 구성된 실링부재의 립부(32)는 몸체부(31)의 축방향으로부터 환형으로 연장되어 제1 플랜지부(11)의 외측면과 제1 연장부(13)의 내측면과 탄성 밀착되어 이물질이 휠 베어링 내부로 유입되는 것을 방지하는 실링성능을 발휘하게 된다.

다만 기존 실링구조와 달리 본 발명에서 립부(32), 특히 메인립(33)의 마모 시, 기밀성능 유지될 수 있도록 링부재(40)를 도입하고 있으며, 또한 씰 챔버(S) 상으로 이물질의 유입 차단은 물론이고, 유입된 이물질의 배출이 용이하도록 돌출부재(50)를 도입하고 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 링부재(40)와 돌출부재(50)에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 자세하게 설명하기로 한다.

먼저 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 링부재(40)는 실링부재(30)의 립부(32)에 장착되어 립부(32)를 회전디스크(10) 방향으로 가압하도록 구성된다.

즉 링부재(40)는 환형의 탄성체, 즉 스프링과 같이 탄성력을 가지는 소재로 구성되어 립부(32) 중, 특히 메인립(33)에 장착될 수 있다. 이 경우 메인립(33)에는 외주면에 환형의 안착홈(36)이 형성되고, 이 안착홈(36)에 링부재(40)가 안치된다.

이와 같이 구성되는 링부재(40)는 메인립(33)의 마모로 기밀성이 저감되는 것을 방지하게 되는데, 이는 링부재(40)가 탄성력을 보유하고 있어 메인립(33)의 마모되는 경우 탄성력을 발휘하여 메인립(33)을 제1 플랜지부(11) 측으로 가압함으로써 기밀성이 유지될 수 있도록 한다. 이 경우 링부재(40)는 메인립(33)이 마모되지 않은 상태에서 가압력을 통해 기밀성이 보다 효과적으로 유지될 수 있도록 하는 것이 가능하다.

다음으로 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 돌출부재(50)는 회전디스크(10)의 단부에 연결되어 씰 챔버(S)로 이물질의 유입을 방지하고, 유입된 이물질이 씰 챔버(S)로부터 배출을 유도하도록 구성된다.

본 발명에 따른 돌출부재(50)는 다양한 실시례를 통하여 구현이 가능한데, 도 2의 도시된 제1 실시례의 경우 회전디스크(10) 가장자리 부분의 원주면, 즉 회전디스크(10)의 절곡부(15)의 원주면을 따라 형성되는 제1 돌출부(51)로 구성될 수 있다.

제1 돌출부(51)는 도 2의 도시와 같이 제1 연장부(13)의 상부 외측면에 부착되는 접착부(51a)와 연결되어 절곡부(15)에 접착된다. 특히 제1 돌출부(51)는 절곡부(15)의 원주면을 따라 형성되는데, 제1 돌출부(51)의 단면이 도 2의 도시와 같이 삼각형 형태인 경우 상부 꼭지점이 우측으로 갈수록 외측방향으로 이동하는 형태로 배치될 수 있다.

보다 자세하게 원주면 상에서 도 2 (a) 상태가 0° 일 때, 제1 돌출부(51)는 좌측변이 수직인 직각 삼각형 형태로 꼭지점은 좌측에 배치된다. 이 상태에서 도 2 (c)와 같이 90° 지점일 때, 제1 돌출부(51)의 꼭지점은 대략 중앙부위 배치된다. 도 2 (e)와 같이 원주면 상의 180° 지점일 때, 제1 돌출부(51)는 도 2 (a)의 0° 일 때와 반대지점에 꼭지점이 배치된다. 180° 지점을 지나면 꼭지점의 위상은 반대로 진행되어 360° 지점에서는 도 2 (a) 상태가 0° 일 때와 동일한 지점에 꼭지점에 만나게 된다. 이 경우 제1 돌출부(51)는 도 4 (a) 도시와 같이 평면상에 동심원을 형성하게 된다.

따라서 휠의 회전으로 회전디스크(10)가 연동하여 회전하게 되고, 이때 제1 돌출부는 씰 첨버 내부의 공기를 외측방향으로 뽑아낼 수 있는 펌핑 역할을 함으로써 씰 챔버(S) 내부에 유입된 이물질을 외부로 배출될 수 있도록 유도하게 된다.

나아가 돌출부재(50)의 제2 실시례는 도 3의 도시와 같이 회전디스크(10) 가장자리 부분, 즉 회전디스크(10)의 절곡부(15)의 원주면을 따라 형성되고, 도 4 (b)의 도시와 같이 회전축을 중심으로 편심되도록 배치되는 제2 돌출부(53)로 구성될 수 있다.

제2 돌출부(53)는 회전축을 중심으로 일측편으로 갈수록 돌출 높이가 높아지도록 형성되어 편심되도록 구성됨으로써 제1 실시례와 같이 휠의 회전으로 회전디스크(10)가 연동하여 회전하면 제2 돌출부(53)의 펌핑 역할을 하여 씰 챔버(S)로 유입된 이물질은 외부로 배출이 가능하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 돌출부재(50)는 휠의 회전으로 펌핑 역할을 함으로써 씰 챔버(S)로 이물질의 유입을 차단하는 것은 물론이고, 씰 챔버(S)에 유입된 이물질의 배출을 유도할 수 있게 된다.

도 2 및 도 3의 도시에선 본 발명에 따른 돌출부재(50)의 단면 형상은 삼각형 형태로 제작되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 사각형 형태나 둥근 반원 등과 같이 다양한 형태로 제작이 가능하다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시례를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

S : 씰 챔버 G : 그리스
1 : 내륜 3 : 외륜
10 : 회전디스크
11 : 제1 플랜지부 13 : 제1 연장부
15 : 절곡부
20 : 고정디스크
21 : 제2 플랜지부 23 : 제2 연장부
30 : 실링부재
31 : 몸체부 32 : 립부
33 : 메인립 34 : 제1 립
35 : 제2 립 36 : 안착홈
40 : 링부재
50 : 돌출부재
51 : 제1 돌출부 51a : 접착부
53 : 제2 돌출부

Claims (5)

1. 베어링의 내륜(1) 외측에 결합되는 회전디스크(10);
   베어링의 외륜(3) 내측에 결합되어 상기 회전디스크(10)의 축방향으로 이격 배치되는 고정디스크(20);
   상기 고정디스크(20)에 결합되고, 립부(32)가 구비되어 상기 회전디스크(10)와 상기 고정디스크(20) 간의 이격공간상에서의 기밀을 보장하기 위한 실링부재(30);
   상기 실링부재(30)의 립부(32)에 장착되어 상기 립부(32)를 상기 회전디스크(10) 방향으로 가압 지지하기 위한 링부재(40); 및
   상기 회전디스크(10)에 연결되어 상기 이격공간상으로 이물질의 유입을 방지하고, 유입된 이물질의 배출을 유도하기 위한 돌출부재(50);를 포함하여 이루어지고,
   상기 회전디스크(10)는 상기 내륜(1)의 외부를 감싸는 제1 플랜지부(11)와, 상기 제1 플랜지부(11)의 외측 반경 방향으로 연장되어 상기 제1 플랜지부(11)의 축방향과 직각방향으로 배치되는 제1 연장부(13)와, 상기 제1 연장부(13)로부터 상기 고정디스크(20)의 축방향으로 절곡 연장되는 절곡부(15)를 포함하여 이루어지되,
   상기 돌출부재(50)는 상기 절곡부(15)의 원주면을 따라 형성되고, 단면이 삼각형 형태로 이루어진 제1 돌출부(51)로 구성되되,
   상기 제1 돌출부(51)에서 단면 상의 상단 꼭지점은
   상기 절곡부(15)의 원주면 상의 0° 지점일 때, 좌측에 치우쳐 배치되고,
   상기 절곡부(15)의 원주면 상의 90° 지점일 때, 대략 중앙부위 배치되며,
   상기 절곡부(15)의 원주면 상의 180° 지점일 때, 우측으로 치우쳐 배치되고,
   상기 절곡부(15)의 원주면 상의 180° 지점을 지나면 위상은 반대로 진행되어 상기 절곡부(15)의 원주면 상의 360° 지점에서는 0° 일 때와 동일한 지점에서 만나는 것을 특징으로 하는 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 링부재(40)는 상기 립부(32)의 마모 시, 탄성력을 발휘하여 기밀성을 유지가능하게 하는 탄성체인 것을 특징으로 하는 이물질 유입방지 및 배출유도기능이 구비된 휠 베어링의 실링장치.