KR102644370B1 - 휠 베어링 및 휠 베어링 씰링 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

휠 베어링이 개시된다. 상기 휠 베어링은, 외륜체(116)의 외면 일부를 휘감는 코일부(114), 및
자기 소자를 포함하며 상기 코일부(114)에 의해 발생하는 자기력에 의해 형상 변화되는 적어도 하나 이상의 마개판(111-1,11-2,111-3)이 씨일 구조물(115,413)의 일측면에 형성되는 립부(111,411)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휠 베어링 및 휠 베어링 씰링 제어 장치{Wheel bearing and Apparatus for controlling sealing of the same}
본 발명은 휠 베어링에 관한 것으로서, 내부로 이물질 유입 방지 및 외부로 그리스 누유를 보호할 수 있는 휠 베어링 및 휠 베어링 씰링 제어 장치에 대한 것이다.
일반적으로, 베어링은 회전하는 요소와 회전하지 않는 요소 사이에 장착되어 회전하는 요소의 회전을 원활하게 하는 부품이다. 현재 롤러 베어링, 테이퍼 베어링, 니들 베어링, 휠 베어링 등 다양한 베어링들이 사용되고 있다.
이중 휠 베어링은 회전하지 않는 요소인 차체에 회전하는 요소인 휠을 회전 가능하게 연결한다. 상기 휠 베어링은 휠 또는 차체 중 하나에 연결되는 내륜(및/또는 허브)과 휠 또는 차체 중 다른 하나에 연결되는 외륜 및 상기 외륜과 내륜 사이에 개재되는 전동체를 포함한다.
이러한 휠 베어링은 기본적으로 차량의 휠에 장착되기 때문에 먼지나 수분 등의 이물질에 노출되어 있다. 이러한 이물질이 휠 베어링의 내부, 특히 전동체가 장착된 부위에 침입하는 경우, 연마면인 레이스 웨이에 손상을 가할 수 있다.
이렇게 손상된 레이스웨이는 휠 베어링의 작동 시 소음과 진동을 발생시키고 휠 베어링의 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서, 상기 휠 베어링의 일단 또는 양단에는 외부로부터의 이물질의 침입을 방지하고, 전동체의 윤활을 위해 충진된 그리스 등의 누출을 방지하기 위한 씰링(sealing) 구조가 설치된다.
이러한 씰링 구조는 휠 베어링 내측씰에 립(LIP)부를 포함하는 구조로서, 오버랩 구조로 되어 있다. 따라서, 구동시 해당부에 마찰이 발생한다. 이러한 오버랩 증대시, 마찰 증대로 인해 드래그 성능이 저하되어 연비를 저하시키는 원인이 되고 있다.
이를 극복하기 위해서 씰링 구조가 미로 구조와 같은 복잡화로 되어 있어, 비용이 증대되고 있다는 문제점이 있다.
1.한국공개특허번호 제10-2014-0142883호 2.한국공개특허번호 제10-2017-0139941호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 내부로 이물질 유입 방지 및 외부로 그리스 누유를 보호할 수 있는 휠 베어링 및 휠 베어링 씰링 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 내부로 이물질 유입 방지 및/또는 외부로 그리스 누유를 보호할 수 있는 휠 베어링을 제공한다.
상기 휠 베어링은,
외륜체의 외면 일부를 휘감는 코일부; 및
자기 소자를 포함하며 상기 코일부에 의해 발생하는 자기력에 의해 형상 변화되는 적어도 하나 이상의 마개판이 씨일 구조물의 일측면에 형성되는 립부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코일부는 원형 코일인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 형상 변화는 상기 마개판이 상기 자기력에 의해 상하 또는 좌우로 움직이는 변화인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 립부는 외륜체와 내륜체 사이에 형성되는 제 1 이격 공간 또는 외륜체와 휠 허브 사이에 형성된 제 2 이격 공간에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자기 소자는 마개판에만 포함되는 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 위에서 기술된 휠 베어링; 상기 코일부에 전원을 공급하는 전원 공급기; 및 주행 정보에 따라 상기 전원 공급기를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치를 제공한다.
또한, 상기 제어기는 상기 전원 공급기를 통해 상기 코일부에 공급되는 전원 방향을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어기는 상기 전원 공급기를 통해 전원량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 따른 일실시예는, 위에서 기술된 휠 베어링; 상기 코일부에 전원을 공급하는 전원 공급기; 노면 정보를 측정하는 센서; 상기 노면 정보에 따라 상기 전원 공급기를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 주행 조건에 따른 립(LIP) 형상 변경으로 상충 성능인 씰링/드래그 성능 모두를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 현재 상기 성능 증대를 위해 립 구조의 형상이 복잡화 및/또는 고정 복잡화되는 추세에서 립 구조의 소재 일부를 변경만으로도 상충 성능 문제를 해소할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 립 구조의 형상 최적화를 통해 립 개수를 3개에서 1개로 적용할 수 있게 되므로 더 간단한 구조의 적용이 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 베어링의 고질적 문제점 중 하나인 이물 유입에 따른 내구 성능 저하(궤도부 파손/볼 박리 등)로 인한 필드 클레임(이음 발생) 개선이 가능하다는 점을 들 수 있다. 즉, 립의 마찰로 인한 마모로 발생하는 씰링 성능 저하를 자기력을 통해 립 오버랩량을 유지하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휠 베어링 씰링 제어 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에서 고속 주행 조건에 따른 립부의 형상 변화를 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 1에서 저속 주행 조건에 따른 립부의 형상 변화를 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 휠 베어링의 외측에 립부를 적용한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 센서를 이용하여 립부의 형상 변화를 제어하는 개념도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휠 베어링 씰링 제어 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 휠 베어링(110), 휠 베어링(110)의 외륜체(116) 말단 외면을 휘감는 코일부(114), 상기 코일부(114)에 전원을 공급하는 전원 공급기(130), 전원 공급기(130)를 제어하는 제어기(120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 휠 베어링(110)은 일부 절개 단면도이다. 휠 베어링(110)은 회전하는 차륜(미도시)과 체결되어 상기 차륜을 회전 가능하게 지지하는 휠 허브(103), 상기 휠 허브(103)의 외주면에 일체로 회전되게 장착된 내륜체(104), 상기 내륜체(104)와 휠 허브(103)를 축방향으로 끼워서 회전 가능하게 지지하는 외륜체(116)을 포함하여 구성된다.
상기 외륜체(116)은 회전하지 않는 차체나 혹은 너클(미도시)에 체결되어, 상기 너클(미도시)에 의해 회전하지 않도록 고정된다.
외륜체(116)에 축방향으로 끼워진 내륜체(104)와 휠 허브(103)가 외륜체(116)에 대해 원활하게 상대 회전할 수 있도록 외륜체(116), 내륜체(104) 및 휠 허브(103) 사이에는 반경방향으로 적절한 이격 공간이 형성되고, 상기 이격 공간에 전동체(105)가 개재되어, 상기 외륜체(116)에 대해 내륜체(104) 및 휠 허브(103)가 전동체(105)를 매개로 상대 회전 가능하게 끼워져 지지된다.
또한 상기 이격 공간으로 이물질의 침입을 차단하고, 상기 이격 공간을 통해 휠 베어링 내부의 윤활유의 누출을 차단하기 위해 상기 이격 공간에는 씨일(seal) 구조물(113,115)이 설치된다.
상기 씨일 구조물(113,115)은 외륜체(116)와 내륜체(104) 사이에 형성된 이격 공간에 설치된 내측 씨일 구조물(115)과 외측 씨일 구조물(113)로 구성된다.
내측 씨일 구조물(115)은 외륜체(116)의 내측면상에는 밀착되며, 내륜체(104)에는 일정한 개방부를 갖도록 설치된다. 이와 달리, 외측 씨일 구조물(113)은 내륜체(104)의 내측면상에는 밀착되며, 외륜체(116)에는 일정한 개방부를 갖도록 설치된다. 이런 상태에서 립부(111)가 내측 씨일 구조물(115)의 외면을 일부 깜싸듯이 형성된다. 특히, 립부(111)는 제 1 내지 3 마개판(111-1,111-2,111-3)이 형성된다.
제 1 마개판(111-1)은 맨 아래측에 형성되고, 제 2 및 제 3 마개판(111-2,111-3)은 일정한 간격을 두고 나란히 내측 씨일 구조물(115)의 벽면에 형성된다.
제 1 내지 제 3 마개판(111-2,111-3)은 자기 소자를 포함하여 형성된다. 특히 끝단으로 갈 수록 자기 소자의 밀도를 높게 하여 제 1 내지 제 3 마개판(111-2,111-3)을 형성한다. 자기 소자는 자성체 물질, 강자성체 물질이 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 자기 소자는 분말로서 제 1 내지 제 3 마개판(111-2,111-3) 성형시 혼합될 수 있다. 제 1 내지 제 3 마개판(111-2,111-3)은 유연성이 있는 플라스틱 재질이 사용될 수 있다.
따라서, 코일부(114)에 전원이 인가되면, 인가되는 방향에 따라 상기 마개판(111-1,11-2,111-3)이 상기 자기력에 의해 상하 또는 좌우로 움직이는 형상 변화가 발생한다.
또한, 휠 베어링(110)에는 체결을 위한 허브 볼트(107)가 플랜지(103-1)에 구성된다. 또한, 허브(103)내측에는 스템(102)이 구성된다.
제어기(120)는 차량 제어를 수행하는 것으로 마이크로프로세서, 전자 회로, 메모리등으로 구성된다. 특히, 제어기(130)는 주행 정보를 이용하여 전원 공급기(130)를 제어한다.
전원 공급기(130)는 전원 인가 방향, 전원 인가량을 제어기(120)의 제어에 따라 변경하여 코일부(114)에 공급하는 기능을 수행한다. 따라서, 스위칭 소자, 레귤레이터 등으로 구성된다.
도 2는 도 1에서 고속 주행 조건에 따른 립부의 형상 변화를 보여주는 개념도이다. 도 2를 참조하면, 고속 주행의 경우, ① 제어기(120)가 전원 공급기(130)를 통해 전류를 정방향으로 흐르게 한다. ② 원통형의 코일부(114)에 흐르는 전류에 의해 자기력이 차량 내측(210)쪽으로 발생한다. ③ 내측으로 발생한 자기력에 의해 립부(111)에 형상 변화가 발생한다. 즉, 마개판(111-2,111-3)이 기존 위치보다 위쪽으로 움직인다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 고속 주행 조건시 외부 이물질 유입이 적다(고속도로, 원심력에 의한 이물 발산 등). 또한, 립부(111)의 오버랩 축소로 드래그 성능 개선이 가능하며, 이로 인해 연비 개선이 가능하다.
도 3은 도 1에서 저속 주행 조건에 따른 립부의 형상 변화를 보여주는 개념도이다. 도 3을 참조하면, ① 제어기(120)가 전원 공급기(130)를 통해 전류를 역방향으로 흐르게 한다. ② 원통형의 코일부(114)에 흐르는 전류에 의해 자기력이 차량 외측(220)쪽으로 발생한다. ③ 외측으로 발생한 자기력에 의해 립부(111)에 형상 변화가 발생한다. 즉, 마개판(111-2,111-3)이 원상 상태로 복귀한다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 저속 주행 조건시 외부 이물질 유입을 방지한다(빗길, 흙탕물 등). 또한, 립부(111)의 오버랩 원상 복귀로 씰링 성능 확보가 가능하며, 이로 인해 립부(111)의 마모로 인한 오버랩 축소를 개선하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 휠 베어링의 외측에 립부를 적용한 개념도 이다. 도 4를 참조하면, 씨일 구조물(413)은 외륜체(116)와 휠 허브(103) 사이에 형성된 이격 공간에 설치된다. 립부(411)는 이 씨일 구조물(413)의 외면을 일부 감싸며 형성된다. 이는 휠 베어링(110)의 외측 씰 적용을 가능하게 하는 구조이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 센서(500)를 이용하여 립부의 형상 변화를 제어하는 개념도이다. 도 5를 참조하며, 고속/저속 조건 외 특수조건에 따라 상황별 립부(111)의 형상 변화를 가능하게 하는 구성이다. 이를 위해, 센서(500)를 이용하여 노면 정보를 획득한다. 센서(500)는 가속도 센서, 자이로 센서, 라이다, 속도 센서 등이 가능하다. 따라서, ① 험로 진입시 차량 내 센서(500)를 이용하여 노면 정보(예를 들면, 험로)를 인식하고, ② 제어기(130)를 통해 고속/저속뿐 아니라 험로 조건에 대해서도 전류 방향 또는 전류량 조절을 적용한다. 전류량이 커지면 자기력의 세기도 커지므로 립부(411)의 형상 변화량을 조절하는 것도 가능하다.
100: 휠 베어링 씰링 제어 장치
110: 휠 베어링
120: 제어기
130: 전원 공급기
111: 립부

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 휠 베어링(110);
    코일부(114)에 전원을 공급하는 전원 공급기(130); 및
    주행 정보에 따라 상기 전원 공급기(130)를 제어하는 제어기(120);를 포함하며,
    상기 휠 베어링(110)은,
    외륜체(116)의 외면 일부를 휘감는 코일부(114); 및
    자기 소자를 포함하며 상기 코일부(114)에 의해 발생하는 자기력에 의해 형상 변화되는 적어도 하나 이상의 마개판(111-1,11-2,111-3)이 씨일 구조물(115,413)의 일측면에 형성되는 립부(111,411);를 포함하며, 상기 자기력은 차량 내측쪽으로 발생하거나 차량 외측쪽으로 발생하고,
    상기 제어기(120)는 상기 전원 공급기(130)를 통해 상기 코일부(114)에 공급되는 전원 방향을 변화시키는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기(120)는 상기 전원 공급기(130)를 통해 전원량을 조절하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치.
  9. 휠 베어링(110);
    상기 코일부(114)에 전원을 공급하는 전원 공급기(130);
    노면 정보를 측정하는 센서(500);
    상기 노면 정보에 따라 상기 전원 공급기(130)를 제어하는 제어기(120);를 포함하며,
    상기 휠 베어링(110)은,
    외륜체(116)의 외면 일부를 휘감는 코일부(114); 및
    자기 소자를 포함하며 상기 코일부(114)에 의해 발생하는 자기력에 의해 형상 변화되는 적어도 하나 이상의 마개판(111-1,11-2,111-3)이 씨일 구조물(115,413)의 일측면에 형성되는 립부(111,411);를 포함하며, 상기 자기력은 차량 내측쪽으로 발생하거나 차량 외측쪽으로 발생하고,
    상기 제어기(120)는 상기 전원 공급기(130)를 통해 상기 코일부(114)에 공급되는 전원 방향을 변화시키는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치.
  10. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 코일부(114)는 원형 코일인 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치.
  11. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 형상 변화는 상기 마개판(111-1,11-2,111-3)이 상기 자기력에 의해 상하 또는 좌우로 움직이는 변화인 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치.
  12. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 립부(111,411)는 외륜체(116)와 내륜체(104) 사이에 형성되는 제 1 이격 공간 또는 외륜체(116)와 휠 허브(103) 사이에 형성된 제 2 이격 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치.
  13. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 자기 소자는 마개판(111-1,11-2,111-3)에만 포함되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰링 제어 장치.
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