KR20030036209A

KR20030036209A - 차륜 구동용 베어링 유니트

Info

Publication number: KR20030036209A
Application number: KR1020027016429A
Authority: KR
Inventors: 오우치히데오
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-05-09
Also published as: EP1320464B1; US20050094912A1; DE60116504D1; US7125171B2; US20040037482A1; DE60116504T2; EP1320464A2; CN1443119A; WO2002028668A2; WO2002028668A3; KR100695720B1; BR0111302A; CN1255287C; US6926448B2

Abstract

내륜(內輪)(5)을 크림프부(30)로 눌러주어 각 전동체(6)에 예압(豫壓)을 부여하면서, 차륜 지지용 베어링 유니트(1)와 등속 죠인트(2)가 너트(24)의 조임에 의해 결합하게 되고, 이 너트(24)의 조이는 힘을 규제함으로써 상기 크림프부(30)의 내단부와 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부에 있어서, 선하중(線荷重)값을 125 N/㎜ 이하로 하거나, 또는 면압(面壓)을 1.5×10⁸Pa 이하로 하여 예압 부여를 확실하게 함으로써, 운전시에 귀에 거슬리는 괴음의 발생을 방지하고, 플라스틱의 소성 변형에 의한 장애 발생을 방지할 수 있도록 하는 차륜구동용 베어링 유니트를 저렴한 가격으로 실현시킬 수 있게 된다.

Description

차륜 구동용 베어링 유니트 {Bearing Unit for Wheel Drive}

도 1은 종래 구조의 1예를 나타내는 단면도이다.

도 2는 종래 구조의 또 다른 1예를 나타내는 반쪽 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태의 제1예를 나타내는 단면도이다.

도 4는 할(割)핀의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시형태중 제2예를 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시형태중 제3예를 나타내는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 작용을 설명하기 위하여 도8의 Ⅶ부에 상당하는 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시형태중 제4예를 나타내는 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시형태중 제5예를 나타내는 단면도이다.

도 10은 본 발명의 실시형태중 제6예를 나타내는 단면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 베어링 유니트 2 : 등속 죠인트

3 : 외륜(外輪) 4 : 하브(hub)

5 : 내륜(內輪) 6 : 전동체

7 : 제1플렌지 8 : 외륜궤도

11 : 단부(段部) 13 : 스프라인 홀(spline hole)

14 : 등속 죠인트 외륜 17 : 스프라인 축(spline shaft)

23 : 숫나사부 24 : 너트

30 : 크림프 부(crimped section) 33 : 원통부

35 : 관통홀 36 : 할(割)핀

본 발명은 차량 구동용 베어링 유니트에 관한 것으로, 특히 등속 죠인트와 차륜 지지용 베어링 유니트를 일체화시킨 구조로서, 독립 현가식 서스펜션에 지지된 구동륜[ FF차(전치엔징 전륜구동차)의 앞바퀴, FR차(전치엔징 후륜구동차) 및 RR차(후치엔징 후륜구동차)의 뒷바퀴, 4WD차(4륜구동차)의 앞바퀴]을 현가장치에 대해 회전자재하도록 지지하고 동시에, 상기 구동륜을 회전시키기 위해서 이용되어지며, 차륜을 현가장치에 회전 자재하도록 하기 위해 외륜과 내륜을 전동체에 의해 회전하도록 결합시킨 각종 차륜 지지용 베어링(축받이)유니트가 이용되고 있다.

독립 현가식 서스펜션에 구동륜을 지지하고, 이 구동륜을 회전시키기 위한 차륜 구동용 베어링 유니트는 상기 차륜 지지용 베어링 유니트와 등속 죠인트를 서로 조합하여 구성된다. 이 차륜 구동용 베어링 유니트는 차동 기어(differential gear)와 구동륜과의 상대적인 변위나 차륜에 부여되는 사각에도 불구하고, 구동축의 회전을 상기 차륜에 대해 원활하게(등속성을 확보하도록) 전달할 필요가 있다.

도 1은 이와같은 목적을 위하여 차륜 지지용 베어링 유니트(1)와 등속 죠인트(2)를 결합시킨 일반적인 차륜 구동용 베어링 유니트를 나타낸 도면이다.

차륜 지지용 베어링 유니트(1)로는 하브(4) 및 내륜(5)이 외륜(3)의 내경쪽에복수개의 전동체(6)에 의해서 회전자재하게 지지되어 있다.

이 중 외륜(3)은 그 외주면에 설치된 제1플렌지(7)에 의해서 현가장치를 구성하는 너클(도시생략)에 결합고정되어 있고, 사용시에도 회전하지 않는다. 또 상기 외륜(3)의 내주면에는 한쌍의 외륜궤도(8)가 있고, 또 외륜(3)의 내경쪽에는 상기 하브(4) 및 내륜(5)이 외륜(3)과 동심으로 회전자재하도록 구성되어 있다.

하브(4)에는 외주면의 외단(자동차에서 차량의 폭 방향 외측을 말하며, 도1에서 차륜 지지용 베어링 유니트 전체를 나타내는 도면의 좌측) 구석부분에 차륜을 지지하기 위한 제2의 플렌지(9)가 설치되어 있다. 또 상기 하브(4)의 외주면 중간부에는 제1의 내륜궤도(10)가 형성되어 있고, 또 상기 하브(4)의 외주면 내단 (자동차에서 차량의 폭방향 중앙부를 말하며, 도1에서 차륜 지지용 베어링 유니트 전체를 나타내는 도면의 우측)에는 적은 직경의 단부(11)가 형성되어 있고, 이 적은 직경의 단부(11)에 상기 내륜(5)이 바깥쪽에서 끼워져 고정되어 있다. 또 그 외주면에는 제2의 내륜궤도(12)가 형성되어 있다. 또 상기 하브(4)의 중심부에는 스프라인홀(13)이 있다.

한편, 상기 등속 죠인트(2)는 등속 죠인트용 외륜(14)과 등속 죠인트용 내륜(15) 및 복수개의 볼(16)과 스프라인 축(17)을 구비하고 있다. 등속 죠인트용 외륜(14) 및 스프라인 축(17)등이 구동축 부재(18)를 구성하게 된다. 즉 스프라인축(17)은 구동축 부재(18)의 외반부에 설치되어, 상기 스프라인 홀(13)과 서로 걸어 맞추게 되어 있고, 상기 등속 죠인트용 외륜(14)은 구동축 부재(18)의 내반부에 설치되어 있다. 등속 죠인트용 외륜(14)의 내주면 원주 방향 복수개소에는 외측 걸어맞춤용 홈(19)이 이 원주 방향에 대해 직각 방향으로 형성되어 있다. 또 상기 등속 죠인트용 내륜(15)의 중심부에 제2의 스프라인 홀(20)을 내륜(15)의 외주면에서 상기 각 외측 걸어맞춤용 홈(19)과 정합하는 부분에 내측 걸어맞춤용 홈(21)이 원주 방향에 대해 직각으로 형성되어 있다.

그리하여 이들 각 내측 걸어맞춤용 홈(21)과 상기 각 외측 걸어맞춤용 홈(19)과의 사이에 각각의 볼(16)이 지지구(22)에 의해 지지되고, 각 걸어맞춤용 홈(21), (19)에 의해서 전동 자재하게 구성되어 있다.

특히 상기 등속 죠인트(2)의 구성 각부의 형상에 대하여는 주지의 세파형(Rzeppa-type) 또는 바필드형(Barfield-type)의 등속 죠인트의 경우와 같다. 그러나, 이 부분은 본 발명의 요지와는 직접적인 관계가 없으므로 상세한 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이 등속 죠인트(2)와 차륜 지지용 베어링 유니트(1)는 상기한 스프라인 축(17)이 하브(4)의 스프라인 홀(13)에 내측에서 외측으로 향해 끼워져 있고, 상기 스프라인 축(17)의 외단부가 하브(4)의 외단면에서 돌출된 부위에 설치된 숫나사부(23)와 너트(24)에 의해 나사결합으로 너트가 조여져 서로 결합 고정된다. 이와같은 상태에서 상기 내륜(5)의 내단면은 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과 서로 접하게 되고, 이 내륜(5)이 상기 소경의 단부(11)에서 빠지는 방향으로 변위가 일어나지 않게 된다. 동시에 상기 각 전동체(6)에 적정한 예압을 부여하게 된다.

더욱이, 자동차의 현가장치의 고정상태로는 등속 죠인트용 내륜(15) 중심부에 있는 제2스프라인 홀(20)에 구동축(25)의 외단부에 있는 숫 스프라인부(26)가 고정되어 있다. 그리하여, 이 숫 스프라인부(26)의 외단부 외주면의 전주에 걸쳐 형성된 걸림홈(27)에 걸린 멈춤바퀴(28)가 상기 제2의 스프라인홀(20)의 외단 개구 주연부에 형성된 걸림단부(29)에 고정되어 상기 숫 스프라인부(26)가 제2의 스프라인홀(20)에서 빠져나가지 않도록 되어 있다. 또 상기 구동축(25)의 내단부에는 도시되어 있지는 않으나, 차동기어(differential gear)의 출력축부에 설치된 트리포드형 등속 죠인트(도시없음)의 트루니온(trunnion) 중심부에 결합 고정되어 있다. 따라서 자동차 주행시에 상기 구동축(25)은 등속 회전을 하게 된다.

도 1에 나타나 있는바와 같이 차륜 구동용 베어링 유니트는 상기 제1, 제2의 내륜궤도(10), (12)와 상기 각 외륜궤도(8)와의 사이에 설치된 각 전동체(6)에 예압을 부여하게 될 뿐만 아니라, 내륜(5)을 눌러주는 힘은 상기 숫나사부(23)와 너트(24)와의 나사결합에 의해 얻게 된다. 따라서 이 너트(24)를 고정시키는 힘을 크게 하여 상기 내륜(5)의 압압력을 확보할 필요가 있다. 이 때문에 상기 숫나사부(23)에 대해 너트(24)를 긴밀하게 조여줌으로써 상기 스프라인축(17)에 발생하여 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과 내륜(5)의 내단면을 눌러주는 축력은 차륜구동용 베어링 유니트의 크기에 따르게 되나, 보통 승용차용의 것으로는 (4∼9)×10⁴N정도로 상당히 큰 값을 갖게 된다.

이와같이 큰 축력에 의해서, 상기 내륜(5)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부에 큰 면압이 가하여지게 되나, 이들 양 단면은 중심축에 대해서 직각 방향으로 존재하는 평탄면을 이루기 때문에 넓은 면적으로 서로 당접하게 된다. 따라서 상기 양단면이 당접부에서 소성변형이 일어나는 일은 없게된다. 일본 공개특허공보 특개평11-5404호 공보에 기재된 구조로서는 도2에 나타나 있는 바와 같이, 하브(4)의 내단부에서 소경 단부(11)에 바깥쪽에서 끼워맞춘 내륜(5)보다 더 안쪽으로 돌출된 부분에 있는 원통부가 직경방향 바깥으로 크림프부(30)를 형성하고, 이 크림프부(30)에 의해서 상기 내륜(5)이 소경의 단부(11)의 단차면(31)쪽으로 지지하게 된다.

이와같은 종래의 구조인 제2예의 경우에는, 상기한 크림프부(30)에 의해 지지되는 힘에 의해서 각 전동체(6)에 예압이 걸리게된다. 차륜 지지용 베어링 유니트(1)와 등속 죠인트(2)와의 결합은 상술한 종래의 구조인 제1예의 경우와 같이 스프라인축(17)의 외단부에 설치된 숫나사부(23)와 너트(24)와의 나사결합에 의해서 이루어진다. 이 너트(24)가 조여진 상태에서는 상기 크림프부(30)의 내측면에 설치된 평탄면(32)과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면이 서로 당접하게 된다.

이와같은 종래의 구조인 제2예의 경우에도 상기 숫나사부(23)와 너트(24)와의 나사결합에 의해서 상기 스프라인축(17)에 발생하는 축력이 상술한 종래구조의 제1예의 경우와 같이 크게 되도록 상기 평탄면(32)을 설치하고 있다.

도1에 도시된 차륜 구동용 베어링 유니트로는 운전시에 가끔 끽끽하는 불유쾌한 이음이 발생하는 경우가 있다. 이와같은 이음의 발생은 등속 죠인트(2)와 차륜 지지용 베어링 유니트(1)와의 사이에서 전달되는 토오크의 변동에 의해서 내륜(5)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부가 서로 마찰하여 발생하는 소리라는 것을 알게 되었다.

즉 상기 토오크는 가속, 감속을 반복하면 빈번하게 변화하게 되고, 또 상기 등속 죠인트(2) 쪽에 설치된 스프라인축(17)이 등속 죠인트(2)와 차륜 지지용 베어링 유니트(1)와의 사이에서 토오크 전달에 의해 탄성변형을 하게되고, 그 탄성 변형량은 상기 토오크의 변동에 따라 빈번하게 변화하게 된다. 그리하여 상기 스프라인축(17)을 변형시키고자 하는 힘, 또는 변형된 스프라인축(17)이 원상태로 뒤돌아가려는 힘이 상기 당접부에 작용하여 마찰력이 보다 크게 되면, 이 당접부에서 미소한 미끄럼이 발생하게 된다. 이 경우 이 당접부에 작용하는 마찰력이 커지면, 미끄러짐에 의해서 상기 내륜(5)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면이 서로 마찰하는에너지는 크게 되고, 이때 귀에 거슬리는 괴음이 발생하게 된다.

이와같은 괴음의 발생을 방지하기 위하여 종래에는 상기 내륜(5)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부에 글리스, 2황화몰리부덴, 불소수지등을 사용하여 마찰을 저감시키기 위해 피막을 형성시켰다.

상기 당접부를 잘 미끄러지게 하면, 미소한 미끄럼이 발생할 경우에도 상기 내륜(5)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 미끄럼 에너지를 적게 억제시킬 수 있어, 이음의 발생을 현저하게 줄일 수 있게 된다.

이와같은 방법은 어느 정도의 효과를 얻게 되나, 단지 상술한 바와같이 마찰저감을 위한 피막은 반드시 충분한 내구성을 가져야 하고, 장기간에 걸쳐 충분한 효과를 발휘하도록 하는 것이 어렵다.

더욱이, 상기 당접부를 실링에 의해 밀봉하지 않는 구조로는 이음의 저감효과를 기할 수 있는 기간은 상당히 한정되고 있다.

따라서 마찰을 저감시키기 위해 너트(24)의 긴장력을 약화시키고, 내륜(5)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 면압을 적게 하는 것도 고려되어 왔다. 그러나, 도1에서와 같은 종래 구조의 제1예의 경우에는 너트(24)의 조이는 힘에 의해서 각 전동체(6)에 예압을 부여하게 되므로 채용하기가 지극히 어렵다. 또 도2에 도시된 제2예의 경우에도 너트(24)의 조이는 힘을 제1예의 경우와 같이 크게 하면, 상기 이음의 발생을 억제할 수는 없게 된다.

특히, 도1에 도시된 종래구조의 제1예의 경우, 예압 부여를 위하여 숫나사부(23)에 대한 너트(24)의 조이는 힘을 크게 하여 스프라인축(17)에 큰 축력을 발생시키도록 한다. 이 때문에 상기 너트(24)를 조이기 위해 요구되는 토오크가 크게 되어 차륜 구동용 베어링 유니트의 조립 작업성이 악화되는 경우를 피할 수 없게 된다.

도2에 도시된 종래 구조의 제2예의 경우에도 상기 제1예와 같이 축력을 발생시키는 것을 고려하여 크림프부(30)의 내단면에 큰 평탄면(32)을 형성하고 있기 때문에 같은 문제가 발생하게 된다. 또 도2에 나타나 있는 제2예의 경우에는 너트(24)를 큰 토오크로 조여주는 작업에 의해 원가를 증대시키게 된다.

본 발명은 이와같은 귀에 거슬리는 괴음의 발생을 방지하는 효과를 비교적 장기간에 걸쳐 얻을 수 있는 구조를 갖는 차륜 구동용 베어링 유니트를 실현시키기 위한 신규한 발명인 것입니다. 또한 본 발명은 이와같은 사정을 감안하여 너트를 조이는 토오크를 적게 하더라도 각 전동체에 충분한 예압을 부여할 수 있는 구조를 저 코스트로 실현시킴을 목적으로 하는 발명인 것입니다.

본 발명의 차륜 구동용 베어링 유니트는 내반부에 등속 죠인트를 구성하기 위하여 등속 죠인트용 외륜을 설치하고, 외반부에 스프라인 축을 설치한 구동축 부재와, 스프라인 축을 걸어맞추기 위한 스프라인 홀을 중심부에 설치하고, 스프라인 홀과 스프라인 축을 걸어맞추어 사용시 등속 죠인트에 의해 회전구동되는 하브와, 이 하브에 차륜을 지지 고정시키기 위해, 이 하브의 외단부 외주면에 플렌지를 설치하며, 하브의 중간부 외주면에는 직접 또는 이 하브와는 별개로 내륜에 설치된 제1내륜 궤도와, 이 하브의 내단부에 형성된 이 제1내륜 궤도보다 외경의 치수가 적은 소경 단부와, 외주면에 제2의 내륜 궤도를 가지며, 이 소경 단부에 바깥쪽에서 끼워맞춘 내륜과, 상기 제1의 내륜 궤도 및 제2의 내륜 궤도에 대향하는 한쌍의 외륜 궤도를 내주면에 가지며, 사용시에도 회전하지 않는 외륜과, 이들 각 외륜 궤도와 상기 제1, 제2 내륜 궤도와의 사이에 각각 복수개씩 설치한 전동체로 이루어진다.

상기 하브의 내단부에서 이 소경 단부에 바깥쪽에서 끼워맞춘 내륜보다 안쪽으로 돌출한 부위에 존재하는 원통부가 직경방향 외방으로 크림프부를 형성하고, 이 크림프부에 의해서 상기 소경 단부의 단차면쪽으로 내륜이 지지되고, 또 상기각 전동체에 예압을 부여한 상태에서 하브에 내륜이 결합 고정되도록 한다.

하브의 외단면이 상기 구동축부재의 선단부에 있는 숫나사부에 나사 결합된 너트의 내단면에 당접하고, 상기 크림프부의 내단면이 상기 등속 죠인트용 외륜의 외단면에 당접된 상태에서 상기 너트를 조여줌으로써 상기 구동축부재에 하브가 결합 고정되도록 한다.

그리하여 본 발명의 한가지 특징은 상기한 크림프부의 내단면에 평탄부를 형성하고, 내단면과 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부의 면압 평균치가 1.5×10⁸pa 이하가 되도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 한가지 특징은 상기한 크림프부의 내단면과 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접이 선접촉을 이루고, 너트의 조임에 따라 상기 스프라인 축에 가해지는 축력(F)을 상기 크림프부의 내단면과 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부 평균직경의 원주 길이(La)로 나누어서 얻은 선하중(線荷重)값(F/L)이 125N/mm이하 가 된다는 것이다.

[발명의 구성 및 작용]

본 발명의 제1실시태양에 의한 차륜 구동용 베어링 유니트는 전술한 도2에 도시된 종래 구조의 제2예와 같이 구동축 부재와, 하브, 플렌지 및 제1내륜궤도, 소경(小徑)의 단부, 내륜, 외륜 및 전동체로 구성되어 있다.

구동축 부재의 내반부에는 등속 죠인트를 구성하기 위한 등속 죠인트용 외륜이 설치되어 있고, 외반부에는 스프라인 축이 설치되어 있다. 또 상기 하브의 중심부에 설치된 스프라인 홀에 스프라인 축이 걸어맞추어져 있으므로 사용시 상기 등속 죠인트에 의해 하브가 회전 구동하게 된다. 또 상기 플렌지는 이 하브에 차륜을 지지 고정시키기 위해서 하브의 외단부 외주면에 설치되어 있다. 또 제1내륜궤도는 상기 하브의 중간부 외주면에 직접 또는 이 하브와는 별개인 내륜에 의해 설치되어 있다. 또 상기 소경의 단부는 하브의 내단부에 형성되고, 그 외경의 치수가 제1내륜궤도의 해당부위보다 작게 형성되어 있다. 또 상기 내륜은 외주면에 제2의 내륜궤도를 가지며, 상기 소경의 단부 바깥쪽에 끼워져 있다. 또 상기 외륜은 상기 제1내륜궤도 및 제2내륜궤도에 대향하도록 한쌍의 외륜궤도를 내주면에 갖고 있으며, 사용시에도 회전하지 않도록 구성되어 있다.

또한 상기 전동체는 각 외륜궤도와 상기 제1 및 제2내륜궤도와의 사이에 각각 복수개씩 설치되어 있다. 그리하여 상기 하브의 내단부에서 이 소경 단부의 바깥쪽에 끼워진 내륜보다 더 안쪽으로 돌출된 부분에 있는 원통부가 직경방향 외방으로 크림프부를 형성하고, 이 크림프부에 의해 내륜이 상기 소경 단부의 단차면을향하도록 억제되고 있으며, 또 상기 각 전동체에 예압을 부여시킨 상태에서 상기 하브에 결합 고정되어 있다.

또 하브의 외단면이 상기 구동축 부재의 선단부에 있는 숫나사부에 나사결합된 너트의 내단면에 당접되어, 상기 크림프부의 내단면이 등속 죠인트용 외륜의 외단면과 당접된 상태에서 상기 너트를 긴밀히 조여줌으로써 하브는 상기 구동축 부재에 결합고정 되어있다.

상기 차륜 지지용 베어링 유니트는 상기한 크림프부의 내단면에 평탄부를 형성하고, 내단면과 상기 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부 면압의 평균치는 1.5×10⁸pa 이하 (더욱 바람직하기는 1.0×10⁸pa 이하 )가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이와같이 구성된 본 발명의 차량 구동용 베어링 유니트에 의하면, 크림프부의 내단면과 상기 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부 면압을 낮게 억제하고 있기때문에 이들 내단면과 외단면의 마찰에너지를 적게 할 수 있게되어 귀에 거슬리는 이음의 발생이 나지 않도록 한다. 그러나, 마찰을 저감시키기 위해 피막을 형성시키는 경우와는 달리, 장기간에 걸쳐 이음의 발생방지를 도모할 수 있다.

특히, 상기 원통부는 크림프가공을 용이하게 할 수 있도록 하기 위해 완전한 원통의 형상이 아니고, 외주면과 내주면 중 적어도 어느 한쪽의 주면을 데이퍼형상으로 하여 내단으로 갈수록 세로 방향의 두께가 적어지도록 하는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 제2실시형태의 경우에는 전술한 도2에 나타나 있는 종래구조의 제2예와는 달리, 상기 크림프부의 내단면에는 평탄면을 형성하지 않고, 이 크림프부의 단면형상을 凸원호형으로 하고, 이 크림프부의 내단면과 등속 죠인트용 외륜의 외단면과를 선접촉시키는 것이 바람직하다. 또 본 발명의 차륜 지지용 베어링 유니트는 상기 너트의 조임에 따라 스프라인 축에 가해지는 축력(F)을 상기 크림프부의 내단면과 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부의 평균직경 원주장(L)으로 나누어서 얻은 선하중(F/La) 값이 125N/㎜ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또 이 선하중(F/La) 값은 상기 크림프부의 내단면의 단면 형상이 곡율반경 5㎜ 이상인 凸원호이고, 상기 등속 죠인트용 외륜의 외단면이 평탄면인 경우에는 특별히 유효하다.

이와같이 구성된 본 발명의 차륜 구동용 베어링 유니트에 따르면, 크림프부의 내단면과 상기 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부의 선하중(F/La) 값을 낮게 억제하고 있기 때문에 상기 크림프부의 내단면에 평탄면을 형성하지 않더라도 상기 양단면이 소성변형되는 경우는 발생하지 않는다. 또 각 전동체에 예압을 부여하는 것은 하브의 내단면에 형성된 크리프부에서 내륜의 내단면을 눌러줌으로써 이루어지기 때문에 상기 선하중(F/La) 값을 적게 하고, 너트의 조여주는 힘을 적게 하더라도 상기 내륜이 하브에 대해 소경의 단부로부터 발출되는 방향으로 변위하는 일은 일어나지 않게 되고, 예압의 부여 역시 확실하게 이루어진다.

다음에 상기 선하중(F/La)값을 125N/㎜ 이하로 억제함으로써 상기 양단면의 소성변형을 방지할 수 있는 이유에 대하여 도7을 참조하여 설명한다.

내륜(5)의 내측면을 억제하기 위하여 하브(4)의 내단부에 형성된 크림프부(30)의 하브(4) 중심축을 포함하는 가상평면에 관한 단면형상의 곡율반경(R₃₀)을 5㎜ 이상이 되도록 한다. 그 이유는 강철제의 하브(4)의 내단부에 상기 크림프부(30)를 형성하는 작업을 가공단가가 비교적 낮은 냉간단조(冷間鍛造)를 하는 경우, 상기 곡율반경(R₃₀)을 적게 하면, 가공작업에 따른 클랙등의 손상이발생한다. 환언하면 냉간단조로서 손상이 없는 크림프부(30)를 형성하기 위해서는 상기 곡율반경(R₃₀)을 5㎜ 이상으로 확보하는 것이 필요하다. 더욱이 상기 크림프부(30)의 단면형상은 단일원호가 아니고, 곡율반경이 서로 다른 복수개의 곡면을 연속시킨 복합곡면이기 때문에 상기 곡율반경(R₃₀)을 5㎜이상 확보하지 않으면 안되는 부분은 등속조인트용 외륜(14)의 외단면과 당접하게 되는 가장 안쪽에 돌출된 부분이다.

한편, 상기 크림프부(30)중 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과 당접하게 되는 내단부분의 표면강도의 최소치는 Hv 300 정도가 된다. 즉 냉간단조에 의한 소성 변형에 의하여 상기 크림프부(30)를 형성하게 되고, 상기 하브(4)의 내단부는 이 소성 변형을 용이하게 (클랙등의 손상을 발생시키지 않고 비교적 적은 힘으로) 이루어지도록 하고, 너무 딱딱하게 되는 일은 없다.

따라서 냉간단조에 의한 크림프 가공으로 가공 경화되거나 가공시 발생하는 제품의 손실을 고려하면, 상기 크림프부(30)의 내단부의 경도의 최소치는 Hv 300 정도가 된다.

한편, 상기 내단부의 표면 경도의 최소치를 Hv 300 이상 되도록 하는 것은 상기 크림프부(30)에 클랙등의 손상이 발생하기 쉬워지므로 채용하지 않는다.

또 이 크림프부(30)를 가공한 후 소입 경화시키는 것은 인접하는 내륜(5)에 나쁜 영향을 주거나 제조원가의 상승을 초래하게 되어 채용하는 것은 사실상 어렵다.

따라서 상기 크림프부(30)의 내단부의 표면경도의 최소치는 Hv 300 정도이다. 특히 상기 하브(4)를 구성하는 강철의 허용응력, 다시 말하면 소성 변형이 잘 안되는 것은 표면경도에 의해 결정된다. 그러므로 표면경도의 값이 커질수록 상기 허용응력은 높아지고, 소성변형이 잘 안되게 된다. 표면경도가 Hv 300일 때 허용응력은 대략 950 MPa가 된다.

또 두개의 원통이 서로 당접하는 경우에는 접촉면의 면압의 최대치(P_max)는 주지의 헬즈(Hertz)식으로 부터 다음의 식(1)을 얻게 된다.

.........식(1)

상기 식(1)의 부호의 의미는 각각 다음과 같다.

E : 종탄성계수(縱彈性係數)

차륜 구동용 베아링유니트를 구성하는 하브(4)와 등속조인트용

외륜(14)은 어느 것이나 강철로 제조되므로 206,000 MPa 이다.

m : 포어손(poisson's)의 수

강철의 경우는 10 / 3 이다.

Σp : 상기 두개의 원통의 곡율 (1/R₁, 1/R₂)의 합 ( =1/R₁+1/R₂)

이 식중 부호 R₁, R₂중 R₁은 크림프부(30)의 단면형상 곡율반경(R₁₀)에 상당하는 것으로, 이 곡율반경(R₁₀)은 전술한바와 같이 5㎜이다.

또 R₂는 등속조인트용 외륜(14)의 외단면의 단면형상 곡율반경에 상당하는 것으로 R₂= ∞ 이고, 1/R₁= 0 이다.

F : 상기 두개의 원통 법선방향으로 가해지는 하중[N]

스프라인 축(17)에 가해지는 축력(軸力)

L : 두개의 원통 접촉장 [m]

접촉부의 평균직경을 D 라고 하면, L_a= πD

상기 (1)식에, 전술한바와 같이 차륜 구동용 베어링 유니트를 구성하는 위에서 정해진 값을 대입하고, 접촉면의 면압이 허용력 이하가 되도록 하면, 다음의 (2)식과 같이 된다.

........... 식(2)

상기 식(2)를 풀어서 선하중 (F/La)을 구하면,

F/La ≤ 1.25 × 10⁵[N/m] = 125 [N/mm]

이 결과로부터 상기 선하중(F/La)을 125 N/mm 이하로 억제하도록 스프라인축의 외단부에 형성된 숫나사부에 나사결합된 너트의 조임력을 규제하면, 이 너트의 조임에 따라 상기 크림프부(30)의 내단부와 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면이 소성 변형되는 일이 없어지고, 이 소성변형에 의한 너트의 풀림이 없어지게 된다. 또 위의 계산은 크림프부(30)의 내단부 단면형상의 곡율반경(R₃₀₎이 5㎜ 일때의 경우이다.

한편, 통상적으로는 이 곡율반경(R₃₀₎이 5mm이상이 되도록 상기 크림프부(30)를 가공시켜져 있다. 따라서 상기 선하중(F/La)을 125[N/㎜] 이하로 하면, 접촉부의 면압이 상기 크림프부(30)의 내단부 및 상기 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면 허용응력을 초과하는 일은 없게 된다.

또 상기 너트를 조여주는 토오크와 이 너트가 조여져 스프라인 축에 발생하는 축력과의 사이에는 일정한 관계식이 성립하게 되는 것으로, 차륜 구동용 베어링 유니트를 조립할 때에는 상기 토오크의 관리는 아루어지지 않는다. 상기 축력을 직접 관리할 필요는 없다.

이하, 도면에 따라 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

본 명세서에서는 동등한 부분은 동일부호를 부쳤다. 도3은 본 발명의 제1실시형태의 제1예를 나타내고 있다. 또 본 발명의 특징은 하브(4)의 내단부에 설치되어 있는 소경단부(11)에 바깥쪽에서 끼워진 내륜(5)이 하브(4)의 내단부에 형성된 크림프부(30)에 의해 소경단부(11)에 고정됨과 동시에 각 전동체(6)에 적정한 예압을 부여하도록 된 구조로서, 운전시 귀에 거슬리는 이음이 발생하는 것을 방지함에 있다.

상기 내륜(5)의 고정부 구조에 대하여는 도 2에 도시된 종래 구조의 제2예와, 그 이외의 부분구조는 도 1에 도시된 종래 구조의 제1예와 각각 같기 때문에 중복되는 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 특징부분 및 전술한 종래 구조와 상이한 부분에 대하여 설명한다. 하브(4)의 중심부에 형성된 스프라인홀(13)의 내주면에 설치된 숫 스프라인은 각 스프라인치(齒)를 상기 하브(4)의 중심축에 대해 평행을 이루게 하여, 소위 평행 스프라인을 이루고 있다. 여기에 대해서 구동축 부재(18)의 외반부 스프라인 축(17)의 외주면에 형성된 숫 스프라인은 각 스프라인치의 방향을 상기 구동축 부재(18)의 중심축 방향에 대해 약간 경사지도록 구성한다.

따라서 차륜 지지용 베어링 유니트(1)와 등속 죠인트(2)를 조립할 수 있도록 상기 스프라인 축(17)을 스프라인홀(13)에 끼운 상태에서는 이들 스프라인 축(17)과 스프라인홀(13)이 회전방향으로 서로 걸어 맞출 수 있게 되어 있다. 또 상기 스프라인 축(17)의 외단부에 형성된 숫나사부(23)에 나사결합된 너트(24)의 외단면에는 원통부(33)가 형성되어 있고, 이 원통부(33)의 짝수 개소(도시된 예에서는 6개소)에 절결홈(34)이 원주방향으로 서로 등간격으로 형성되어 있다. 상기 숫나사부(23)의 외단부에서 너트(24)를 나사 결합으로 조여준 상태로 상기 절결홈(34)에 정합되는 부분에 관통공(35)을 상기 숫나사부(23)를 직경방향으로 관통하도록 구성되어 있다. 그리하여 상기 숫나사부(23)에 너트(24)가 나사 결합되고, 또 필요량 만큼 조여준 상태에서 상기 관통공(35)과 이 관통공(35)의 양단 개구에 정합하는 위치에 존재하는 한쌍의 절결홈(34)에 도 4에 도시된 것과 같은 할(割)핀(36)이 삽통하도록 되어 있다. 이 할핀(36)의 선단부(도3의 앞쪽단부, 도4의우단부)는 삽통후에 도 4에서 쇄선으로 표시된바와 같이 벌어져서 상기 관통공(35)과 절결홈(34)에서 빠져 나오도록 되어 있다. 이와같은 구성에 의해서 상기 너트(24)는 소정량 조여진 상태위치를 가지게 된다. 이와같이 너트(24)를 조여주는 힘은 상기 크림프부(30)의 내단면에 형성된 평탄면(32)과 등속 죠인트 외륜(14)의 외단면과의 당접부의 면압의 평균치가 1.5×10⁸Pa (≒ 15 ㎏f/㎟) 이하가 되도록, 상기 평탄면(32)의 면적(S)과의 관계로 규제를 받게 된다.

본 예의 경우에는 이 평탄면(32)의 외경(D₃₂)을 51㎜, 내경 (d₃₂)을 47㎜로 하고, 이 너트(24)의 조임에 따라 상기 스프라인 축(17)에 가해지는 축력(F)이 40KN(≒4 tf) 이하가 되도록, 상기 너트(24)의 조여주는 힘을 억제하게 된다. 이와같은 조건으로 상기 양단면 당접부의 면압 평균치 (Pav)를 구하면 다음과 같다.

Pav = F/S = (40×10³) / {(0.051²-0.047²)/4} ≒ 1.3×10⁸[Pa]

이와같이 본 예의 경우에는 상기 양 단면의 당접부의 면압이 1.5×10⁸Pa 이하가 되도록 억제되고 있어서, 운전시에 이 당접부에서 발생하는 이음을 억제하게 된다.

즉 상기 당접부의 면압이 낮도록 억제되어 있으므로 운전시 상기 스프라인 축(17)의 변형에 따라 상기 양단면이 마찰하는 상태에서도 이들 양단면을 마찰하는 에너지는 적게 되어 이들 양단면에서 상술한 이음이 발생하지 않거나 발생하더라도 귀에 거슬리지 않을 정도로 낮게 억제된다.

이하, 면압이 이음의 발생에 미치는 영향에 관한 실험에 대하여 설명한다.

실험에서는 너트(24)가 조여주는 힘을 조절함으로써, 상기 양단면 당접부의 평균 면압을 1.0×10⁸[Pa], 1.5×10⁸[Pa], 2.0×10⁸[Pa], 2.5×10⁸[Pa]와 [Pa]의 4가지로 변화시키고, 각각의 경우에 대한 등속 죠인트용 외륜(14)에 양방향의 토오크를 반복하여 가하고, 상기 당접부에서 이음이 발생하도록 하였다. 그리하여 발생된 이음을 귀로 들어서 그 정도를 판정하고, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

또 이 표 1에서「○」표시는 발생된 이음이 거의 귀에 거슬리지 않을 정도로 낮은 경우이고, 「×」표시는 발생된 이음이 귀에 거슬릴 정도로 높았던 경우이고, 「△」 표시는 발생된 이음이 「○」와「×」의 중간정도의 것임을 각각 표시하였다.

당접부의 평균면압(Pa)	이음의 발생상황
2.5×10⁸	×
2.0×10⁸	×
1.5×10⁸	△
1.0×10⁸	○

상기 표1에서 알 수 있는바와 같이, 상기 양단면의 당접부의 평균 면압을 2.5×10⁸[Pa] 이하로 억제하면, 운전시에 발생하는 이음을 어느정도 낮게 할 수 있고, 특히 1.0×10⁸[Pa] 이하로 억제하면, 거의 귀에 거슬리지 않을 정도로 낮게 억제시킬 수 있게 된다. 또 상기 평균 면압을 낮게 억제시키기 위해서는 상기 너트(24)의 조여주는 힘을 낮도록 억제시킬 필요가 있으나, 본 발명의 경우에는 상기 내륜(5)이 크림프부(30)에 의해 억제되게 되므로 조여주는 힘을 낮게 억제하더라도 각 전동체(6)에 부여된 예압이 저하되거나 소실되지는 않게 된다. 또 상기 이음의 발생을 억제하기 위해서는 상기 너트(24)가 조여주는 힘의 최대치를 규제하면 좋아지게 되므로, 상기 이음의 발생을 억제하기 위해서 너트의 조여주는 힘의 최소치를 규제할 필요는 없다. 다만 이 최소치는 운전시에 구동축 부재(18)에 가해지는 스러스트 하중에 구애를 받지 않고, 구동축 부재(18)와 하브(4)와의 사이에서 축방향으로 상대변위가 발생하지 않도록 하는 면에서 규제를 받게 된다. 즉 운전시에는 차동기어(differential gear) 쪽에 설치된 트리포트형(tripod-type) 등속 죠인트 부분에서 발생하는 축력, 특히 선회시에 발생하는 원심력에 의해 상기 구동축 부재(18)와 하브(4)를 축방향으로 상대변위 시키는 방향의 힘이 가하여지게 된다. 이와같은 힘에도 불구하고 이들 양 부재(18), (4)가 서로 움직이지 않도록 하기 위해 너트(24)의 조여주는 힘의 최소치를 안전면에서 3.5 KN 정도가 되도록 한다.

다음에 도 5는 본 발명의 실시형태중 제2예를 나타낸 것이다.

본 예의 경우에는 상술한 제1예의 경우와는 달리, 너트(24)의 외단면에 형성된 원통부(33)에 특별히 절결홈(34) (도 3 참조)은 형성되어 있지 않다. 그 대신에 본 예의 경우에는 스프라인 축(17)의 외단부에 형성된 숫나사부(23)의 외반부 원주방향 일부에 凹홈부(37)가 형성되어 있다. 이와같은 본 예의 경우에는 상기 너트(24)가 소정량 조여진 상태에서 상기 원통부(33)의 일부로 상기 凹홈부(37)에 정합되는 부분이 세로방향 안쪽으로 소성 변형되어 이 凹홈부(37)와 凹凸 걸어맞추어 상기 너트(24)가 풀어지는 것을 방지하게 된다. 또 본 예의 경우에는 하브(4)에 한쌍의 내륜(5), (5a)을 바깥쪽에서 끼워서 제1의 내륜궤도(10)와 제2의 내륜궤도(12)를 이루게 된다.

이와같은 본 예의 경우에도 크림프부(30)의 내단면에 형성된 평탄면(32)과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부의 면압 평균치가 1.5×10⁸Pa(≒15㎏/㎟) 이하가 되도록 상기 너트(24)의 조여주는 힘을 상기 평탄면(32)의 면적(S)과의 관계에 의해서 규제를 받게 된다.

본 예의 경우에는 평탄면(32)의 외경(D₃₂)을 53 ㎜, 내경(d32)은 50 ㎜로 하고, 상기 너트(24)의 조여주는 힘은 이 너트(24)의 조임에 따라 상기 스프라인 축(17)에 가해지는 축력(F)을 20 KN(≒2 tf) 이하가 되도록 억제한다. 상기한 조건에서 양 단면의 당접부 면압의 평균치(Pav)를 구하면 다음 식과 같다.

Pav = F/S = (20×10³) / {π(0.053²-0.050²)/4} ≒ 0.8×10⁸[Pa]

이와 같이 본 예의 경우도 상기 양 단면의 당접부의 면압이 5×10⁸Pa이하로 억제되고 있으나, 운전시에 이 당접부에 발생하는 이음을 억제할 수 있게 된다.

이 이외의 구성 및 작용은 전술한 제1예의 경우와 같다.

제6도는 본 발명의 실시형태 중 제3의 예를 나타낸 것이다. 본 예의 경우는 전술한 제1예의 경우와는 다르고, 너트(24) 외단면에 형성된 원통부(33)에 특별히 절결홈(34) (도 3 참조)이 형성되어 있지는 않다. 그 대신에 본 예의 경우에는 스프라인 축(17)의 외단면에 凹부(38)가 형성되어 있다. 이와같은 본 예의 경우에는 상기 너트(24)가 소정량 만큼 조여진 상태에서 상기 스프라인 축(17)의 외단부의 원주방향 일부가 상기 원통부(33)와 함께 세로방향 외방으로 소성 변형되어 이 원통부(33)와 凹凸로 걸어 맞추어져 상기 너트(24)가 풀려지는 것을 방지하게 된다. 이와 같은 본예의 경우에도 크림프부(30)의 내단면에 형성된 평탄면(32)과 등속조인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부 면압의 평균치가 1.5×10⁸Pa(≒15㎏f/㎟) 이하가 되도록 상기 너트(24)의 조임력이 상기 평탄며(32)의 면적(S)과의 관계로서 규제되고 있다.

본 예의 경우에는 이 평탄면(32)의 외경(D₃₂)을 50㎜, 내경(d₃₂)를 46㎜로 하고 너트(24)의 조임에 따라 상기 스프라인축(17)에 가해지는 축력(F)이 30KN(≒3tf) 이하가 되도록 상기 너트(24)의 조임력을 억제한다. 상기한 조건으로 양단면 당접부의 면압의 평균치(Pav)를 구하면 다음과 같다.

Pav = F/Sn= (30×10³) / {π(0.050²-0.046²)/4} ≒ 1.0×10⁸[Pa]

이와 같이 본예의 경우에도 상기 양단면 당접부의 면압이 1.5×10⁸Pa 이하가 되도록 억제하고 있으므로 운전시에 이 당접부에서 발생하는 이음을 억제할 수 있게 된다. 그 이외의 구성 및 작용은 전술한 제2예의 경우와 같다. 도 7과 도 8은 본 발명의 실시형태중 제4예를 나타낸 것이다. 또 이하에 설명하는 바와 같이 본 발명의 특징은 하브(4)의 내단부분에 설치된 소경의 단부(11)에 바깥쪽에서 끼워맞춘 내륜(5)을 하브(4)의 내단부에 형성된 크림프부(30)에 의해 이 소경의 단부(11)에 고정시킴과 동시에 각 전동차(6)에 적정한 예압을 부여하는 구조를 전제로 하여 상기 크림프부(30)의 단면형상을 원호모양으로 한체 이 크림프부(30)의 내단부와 등속 조인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부에 소성 변형이 일어나지 않도록 함에 있다. 상기 내륜(5)이 고정부분의 구조에 대하여는 전술한 도 2에 도시된 종래구조의 제2예와 그 이외의 타부분의 구조가 전술한 도 1에 도시된 종래구조의 제1예와 각각 같기 때문에 본 발명의 특징부분과 전술한 종래구조와의 차이가 있는 다른 부분을 중심으로 하여 설명한다.

상기 하브(4)는 탄소강으로 이루어져 있고 S53C의 소결재료로 만들어져 있다. 이 하브(4)의 중간부 외주면중 도 8에서 사격자로 표시된 제2의 플렌지(9)의 기단부에서 시루립(43)이 미끄럼 접합되어지는 부분, 제1의 내륜궤도(10)부분, 내륜(5)을 바깥쪽에서 끼워 고정시키기 위한 소경 단부(11)의 외반부에서 단차면(31)에 걸치는 부분은 고주파 소결등의 열처리에 의해서 소결 경화시킨다. 이중 제2의 플렌지(9)의 기단부는 이 제2의 플렌지(9)에 가해지는 모멘트 하중에 대해서 내력을 향상시킴과 동시에 상기 사이루립(43)과의 미끄럼 접합에 따르는 내마찰성을 향상시키기 위해 소입경화된 것을 사용하고 있다. 또 상기 제1의 내륜궤도(10) 부분은 그 수명을 충분히 확보할 수 있도록 소입 경화시킨 재료를 사용한다. 또 상기 소명의 단부(11)의 외반부로부터 단차면(31)에 이르는 부분은 소경단부(11)에 바깥쪽에서 끼워 고정시킨 내륜(5)에 걸리는 하중에 구애되지 않고 소성 변형이 일어나지 않도록 소입경화시킨 재료를 사용한다.

한편 상기 하브(4)의 내단부에서 크림프부(30)를 형성하는 부분은 소입 경화시키지 않더라도 좋다. 이 내단부의 경도는 상기 크림프부(30)를 형성하기 이전의 원통부의 상태에서 Hv 220∼280 정도이다. 여기에 대해서 냉간단조에 의해 상기 크림프부(30)를 형성한 상태에서 이 크림프부(30)의 표면경도는 가공경화에 의해 Hv

320 정도가 된다. 더욱이 전술한 바와 같이 본 발명의 경우에는 상기 크림프부(30)

의 내단면에 전술한 도 2에 도시된 종래예의 제2예와 같은 평탄면(32)을 형성하지

않고 그 내단면의 단면모양이 凸 원호모양으로 되어 있다.

본 예의 경우에는 상기 크림프부(30)의 내단부로 다음에 설명하는 등속조인트용 외륜(14)의 외단면과 당접하는 부분의 단면형상 곡율반경(R₃)을 5.5㎜로 한다. 또 상기 내륜(5)의 내단면 내주연부에 형성된 짝 R부의 단면형상의 곡율반경은 일반적으로 2∼6㎜ 정도이나 본 예의 경우는 4㎜이다. 또 상기 하브(4)에 대해서 너트(24)의 조임에 근거하여 결합고정되는 구동축부재(18)에 관하여도 탄소강으로 만들어지고 도 8에서 사격자로 표시한 부분은 소입경화되어 있다. 즉 상기 등속조인트용 외륜(14)의 외단면과 스프라인축(17)의 기단부로부터 중간부 선단에 걸친 부분은 고주파 소입등의 열처리에 의해 소입 경화되고 상기 스프라인축(17)의 강도 향상을 도모하게 된다. 또한 상기 크림프부(30)의 내단면은 앞에서 설명한 이유로 그 표면경도를 높게 한다는 것은 어려우나 상기 등속조인트용 외륜(14)의 외단면을 소입 경화하기는 용이하다. 그리하여 그 외단면을 소입 경화시킴으로서 상기 근부의 강도를 향상시킴과 동시에 이 외단면을 소성 변형되기에 어렵게 된다.

상기 크림프부(30) 내단면은 뒤에 설명하는 바와 같이 너트(24)의 조입력을 규제함으로써 소성 변형을 방지하게 된다. 도 3의 실시예와 같은 숫나사부(23), 원통부(33), 절결홈(34), 관통구멍(35)이 형성되어 있다. 여기에 관하여는 도 3에 관한 전술의 기재를 참조하여 주기 바란다. 또 상기 절결홈(34)와 관통구멍(35)을 서리 정합시키는 위치에서 조이는 힘을 설정된 허용범위 내(상한치와 하한치와의 사이)에 있도록 상기 너트(24)의 회전각도에 따른 축력의 증가량을 적도록 한다. 구체적으로는 피치가 1㎜정도의 적은 나사를 사용하는 것이 바람직하다. 또 상기 관통구멍(35)을 먼저 형성하지 않고 너트(24)를 소정량 만큼 조인 상태에서 작업의 용이성으로 선택된 한쌍의 절결홈(34)을 정합하는 위치에서 상기 스프라이축(17)의 외단부에 관통구멍을 형성하고 이 관통구멍에 상기 할핀(36)을 끼워서 사용한다. 특히 너트(24) 외단면의 원통부(33)에 절결홈을 형성하지 않고 상기 너트(24)를 소정량 만큼 조인 상태에서 작업의 용이성으로 선택한 적당한 위치에서 상기 원통부(33)와 스프라인축(17)의 외단부와를 서로 정합시키는 관통구멍을 함께 형성하고 이 관통구멍에 상기 활핀(36)을 삽통시키는 것도 가능하다. 어느 경우에도 관통구멍의 형성작업은 다소 귀찮은 대신 미리 형성하여 둔 절결홈(34) 및 관통구멍(35)에 활핀(36)을 삽통하는 경우에 비하여 상기 너트(24)의 조임량은 미세하게 조절할 수 있게 된다. 어느 것이든지 상술한 바와 같은 너트(24)의 조임력은 크림프 부(30)의 내단면과 등속조인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부의 선하중(F/La)이 125N/㎜ 이하가 되도록 규제되어 있다.

본 예의 경우에는 상기 당접부의 직경 즉 상기 크림프부(30)의 내단면이 축방향 안쪽으로 돌출한 부분의 직경(D₃₀)을 50㎜로 하고 너트(24)의 조임에 따라 스프라인축(17)에 가해지는 축력(F)이 15000N 이하가 되도록 상기 너트(24)의 조이는 힘을 억제하게 된다. 이와 같은 조건에서 상기 선하중(F/La)를 구하면 다음과 같다.

F/La = 15000 / (50π) ≒ 99.5 [N/㎜]

이와 같은 본 예의 경우에는 상기 양단면의 당접부의 선하중(F/La)을 125N/㎜ 이하가 되게 억제하게 되므로 상기 크림프부(30)의 내단면 및 등속조인트용 외륜(14)의 외단면이 소성 변형하게 되는 것을 방지할 수 있다. 특히 본예의 경우에는 상기 크림프부(30)의 단면형상의 곡율반경(R₃₀)을 5.5㎜와 F/La ≤125N/㎜가 되도록 하는 조건을 구한 경우의 곡율반경(R₃₀)의 값(5㎜) 보다도 크게 되어 있으므로 상기 소성변형이 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다. 또 상기 선하중(F/La)을 낮게 억제하기 위해서는 상기 너트(24)의 조이는 힘을 보다 낮게 억제할 필요가 있으나 본 발명의 경우에는 상기 내륜(5)을 크림프부(30)에 의해 눌러주게 되어 있으므로 너트(24)의 조이는 힘을 낮도록 억제하더라도 각 전동체(6)에 부여되는 예압이 낮아지거나 또는 소실되는 일은 없게 된다. 또 상기 크림프부(30)의 내단면과 상기 등속조인트용 외륜(14)의 외단면이 소성 변형하는 것을 방지하기 위하여는 상기 너트(24)의 조이는 힘의 최대치를 규제하면 되고 상기 소성변형을 억제하기 위해서 이 조이는 힘의 최소치를 규제할 필요는 없다. 다만 이 최소치는 운전시에 구동축 부재(18)에 가해지는 스러스트 하중에 구속을 받지 않고 구동축 부재(18)와하브(4)와의 사이에서 축방향으로 상대변위가 발생하지 않도록 하는 면에서 규제를 하게 된다. 즉 운전시에는 디페렌셜기어측에 설치된 트리포드형 등속조인트 부분에서 발생하는 축력 특히 선회시에 발생하는 원심력에 의해 상기 구동축 부재(18)와 하브(4)를 축방향에 대해 상대변위시키는 방향의 힘이 가해지게 된다. 그러나 이와같은 힘에 구속을 받지 않고 이들 양부재(18)(4)가 서로 미끄러지지 않게 하기 위하여 상기 너트(24)의 조임력이 최소치는 안전율면에서 3500N정도 확보하여야 한다. 따라서 하한치는 상기 선하중(F/La)이 아니고 축방향의 힘(F)으로 규제하는 것이 바람직하다. 다음에 도 9는 본 발명 실시형태중 제5예를 나타낸 것으로 본예의 경우에는 상술한 제4예의 경우와는 달리 너트(24)의 외단면에 형성된 원통부(33)에 특히 절결홈(34)(도 8참조)이 형성되어 있지 않다. 그 대신에 본예의 경우에는 스프라인축(17)의 외단부에 형성되어 있는 숫 나사부(23)의 외반부 원주방향 일부에 凹홈부(37)가 형성되어 있다. 이와 같은 본예의 경우에는 상기 너트(24)를 소정량만큼 조인 상태에서 상기 원통부(33)의 일부에서 凹홈부(37)에 정합하는 부분이 세로방향 안쪽으로 소성 번형되어 이 凹홈부(37)와 凹凸 결합되어 상기 너트(24)가 풀려지는 것을 방지하게 된다. 또 본예의 경우에는 하브(4)에 한쌍의 내륜(5)(5a)를 바깥쪽에서 끼워져 있고 제2의 내륜궤도(10)와 제2의 내류궤도(12)가 설치되어 있다. 따라서 본예의 경우에는 상기 하브(4) 자체에 내륜궤도로서 필요한 정도의 경도를 확보할 필요는 없다. 이 때문에 본 예의 경우에는 상기 하브(4)가 탄소강으로 S50C에 의해 만들어져 있다. 그리하여 도 9에서 사격자로 표시된 바와 같이 상기 하브(4)의 외주면중 제2의 플렌지(9)의 기단부에서 상기 한쌍의 내륜(5),(5a)을 바깥쪽으로 끼워 맞추어 소입경화를 하였다. 이와같은 본 예의 경우에도 크림프부(30)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부의 선하중(F/La)이 125N/㎜ 이하가 되도록 상기 너트(24)의 조이는 힘을 규제하고 있다. 본 예의 경우에는 상기 당접부의 직경 즉 크림프부(30)의 내단면이 가장 축방향 안쪽으로 돌출한 부분의 직경(D₃₀)을 47㎜로 하고, 이 너트(24)의 조임에 따라 상기 스프라인 축(17)에 가해지는 축력(F)이 18000N 이하가 되도록 상기 너트(24)의 조임력을 억제한다. 이와같은 조건으로 상기 선하중(F/La)을 구하면 다음과 같다.

F/La = 18000 / (47π) ≒ 122.0 [N/㎜]

이와같이 본 예의 경우에는 상기 양단면의 당접부의 선하중(F/La)이 125N/㎜ 이하로 억제되어 있으므로 상기 크림프부(30)의 내단면 및 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면이 소성 변형하는 것을 방지할 수 있다. 특히 본 예의 경우에는 상기 크림프부(30)의 단면형상의 곡율반경(R₃₀)을 6.0㎜와 F/La≤125N/㎜이 되도록 하는 조건을 구한 경우의 곡율반경(R₃₀)을 값(5㎜) 보다 크므로 소성변형을 보다 확실하게 방지할수 있게 된다. 그 이외의 구성 및 작용은 전술한 제4예의 경우와 같다.

다음에 도 10은 본 발명의 실시형태중 제6예를 나타내고 있다.

본 예의 경우에는 전술한 제4예 및 제5예의 경우와는 달리, 외륜(3)의 외주면에는 제1의 플렌지(7)가 형성되어 있지 않고, 그 외주면은 단순한 원통면을 형성하고 있다. 그리하여 현가장치의 너클(39)에 설치된 취부구멍(40)에 상기 외륜(3)이 안쪽에서 끼워져 있고, 이 취부구멍(40)의 내주면 양단부에 걸려있는 한쌍의 지륜(41)에 의해 이 취부구멍(40)에서 외륜(3)을 멈추게 한다. 또 본 예의 경우는 전술한 제4예의 경우와는 달리, 너트(24)의 외단면에 형성된 원통부(33)에는 절결홈(34)(도8 참조)이 형성되어 있지 않고, 그 대신 본 예에서는 스프라인 축(17)의 외단면에 凹부(42)가 형성되어 있으며, 이 스프라인 축(17)의 외단부가 원통모양으로 형성되어 있다. 이와같은 본 예의 경우에는 상기 너트(24)를 소정량으로 조여준 상태에서 상기 스프라인 축(17)의 외단부의 둘레방향 일부가 상기 원통부(33)와 함께 세로방향 바깥쪽으로 소성 변형되어, 이 원통부(33)와 凹凸 결합되어 상기 너트(24)가 풀려지는 것을 방지하게 된다.

이와 같은 본 예의 경우에도 크림프 부(30)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과이 당접부의 선하중(F/La)값은 125N/㎜ 이하가 되도록 이 너트(24)의 조임력이 규제하고 있다. 본 예의 경우에는 상기 당접부의 직경 즉 상기 크림프부(30)의 내단면이 축방향 가장 안쪽으로 돌출된 부분의 직경(D₃₀)을 45㎜로 하고, 이 너트(24)가 조여짐에 따라 상기 스프라인 축(17)에 가해지는 축력(F)이 16000N 이하가 되도록 상기 너트(24)의 조여주는 힘을 억제하게 된다.

이와같은 조건에서 상기 선하중(F/La)을 구하면 다음과 같다.

F/La 〓 16000 / (45π) ≒ 113. 2 [N/㎜]

이와같은 본 예의 경우에는 상기 양단면의 당접부의 선하중(F/La)이 125N/㎜ 이하가 되도록 억제되어 있으므로 상기 크림프부(30)의 내단면과 상기 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면이 소성 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다. 특히 본 예의 경우에는 상기 크림프부(30)의 단면형상의 곡율반경(R₃₀)을 6.5㎜로 F/La≤125n/㎜가 되도록 하는 조건을 구한 경우의 곡율반경(R₃₀)의 값(5㎜) 보다도 크므로, 상기 소성변형에 의해 확실하게 방지할 수 있다. 그 이외의 다른 구성과 작용은 전술한 제4 및 제5예의 경우와 같다.

이상의 각 실시형태의 예는 어느 것이나 전동체(6)로서 둥근 구슬을 사용한 경우에 관한 예시이나, 중량이 큰 자동차용 차륜구동용 베어링 유니트의 경우에는 전동체로서 원추형의 구슬을 사용하는 경우도 있다. 물론 이와같은 원추형의 구슬을 사용하는 전동체의 구조도 본 발명의 기술범위에 속하는 것이다.

또 본 발명의 기술범위에 속하지는 않으나, 전술한 도 2와 같이 크림프부(30)의 내단면에 평탄면(32)을 형성하는 구조의 경우에는 이 크림프부(30)의 내단면과 등속 죠인트용 외륜(14)의 외단면과의 당접부의 선하중 값(F/La)을 125N/㎜ 보다 약간 큰 값으로 할 수가 있다. 이 경우에는 제1의 실시형태에서 나타난 바와 같이 크림프부의 내단면과 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부의 면압 평균치가 1.5×10⁸Pa 이하가 되는것은 전술한바와 같다. 또 선하중(F/La) 값의 최대치는 상기 당접부의 면압이 950MPa가 되는 조건에서 구할 수 있다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되고 작용하는 것으로, 전동체의 예비압력 부여를 확실하게 하고, 또 운전시 귀에 거슬리는 이음을 발생하지 않는 상태를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 차륜구동용 베어링 유니트를 실현시킬 수 있는 것이다. 또 본 발명은 전동체의 예압 부여를 확실히 하고, 특히 소성변형에 의한 형태의 변화가 전혀 일어나지 않는 차륜구동용 베어링 유니트를 저렴한 비용으로 실현할 수 있게 된다.

Claims

내반부에 등속 죠인트를 구성하기 위한 등속 죠인트용 외륜과, 외반부에 스프라인 축을 각각 설치한 구동축 부재와 중심부에 있는 스프라인홀에 스프라이 축을 걸어 맞춤으로서 사용시 상기 등속 죠인트에 의해 회전구동하는 하브와, 이 하브에 차륜을 지지 고정시키기 위해 이 하브의 외단부 외주면에 있는 플렌지와, 이 하브의 중간부 외주면에 직접 또는 이 하브와는 별체인 내륜에 의해 형성된 제1내륜 궤도와, 이 하브의 내단부에 형성되고, 제1내륜궤도 보다 외경의 치수가 적은 소경단부와, 외주면에 제2의 내륜궤도를 가지고 있으며, 이 소경 단부에 바깥쪽에서 끼워 맞춘 내륜과 상기 제1내륜궤도 및 제2내륜궤도와 대항하는 한쌍의 외륜궤도를 내주면에 가지며, 사용시에도 회전하지 않는 외륜과 이들 각 외륜궤도와 상기 제1, 2의 내륜궤도 사이에 각각 복수개씩 설치된 전동체를 구비하고, 상기 소경 단부에 바깥쪽에서 끼워 맞춘 내륜보다 더 안쪽으로 돌출된 부분에 있는 원통부를 직경방향 외방으로 넓게 형성된 크림프부에서 상기 소경단부의 단차면족으로 향하도록 하고 또 각 전동체에 예압을 부여하는 상태에서 상기 하브에 결합고정 되어 있고 이 하브는 그 외단면을 상기 구동축부재의 산단부에 있는 숫나사부에 의해 나사 결합된 너트의 내단면과 상기 크림프부의 내단면을 등속 죠인트용 외륜의 외단면에 각각 당접시킨 상태에서 상기 너트를 조여주어 상기 구동축 부재에 결합 고정된 차륜 구동용 베어링 유니트에 있어서,

상기 크림프부의 내단면과 상기 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부의 면압 평균치가 1.5×10⁸Pa 이하가 되도록 하는것을 특징으로 하는 차륜구동용 베어링 유니트.
내반부에 등속 죠인트를 구성하기 위한 등속 죠인트용 외륜과, 외반부에 스프라인 축을 각각 설치한 구동축 부재와 중심부에 있는 스프라인홀에 스프라이 축을 걸어맞춤으로서 사용시 상기 등속 죠인트에 의해 회전 구동하는 하브와, 이 하브에 차륜을 지지 고정시키기 위해 이 하브의 외단부 외주면에 있는 플렌지와, 이 하브의 중간부 외주면에 직접 또는 이 하브와는 별체인 내륜에 의해 형성된 제1내륜궤도와, 이 하브의 내단부에 형성되고, 제1내륜궤도 보다 외경의 추사가 적은 소경의 단부와, 외주면에 제2의 내륜궤도를 가지고 있으며, 이 소경 단부에 바깥쪽에서 끼워맞춘 내륜과 상기 제1내륜궤도 및 제2내륜궤도와 대항하는 한쌍의 외륜궤도를 내주면에 가지며, 사용시에도 회전하지 않는 외륜과 이들 각 외륜궤도와 상기 제1, 2 구비하고, 상기 소경 단부에 바깥쪽에서 끼워맞춘 내륜보다 더 안쪽으로 돌출된 부분에 있는 원통부를 직경방향 외방으로 넓게 형성된 크림프부에서 상기 소경 단부의 단차면 쪽으로 향하도록 하고, 또 각 전동체에 예압을 부여하는 상태에서 상기 하브에 결합고정 되어 있고, 이 하브는 그 외단면을 상기 구동축 부재의 상단부에 있는 숫나사부에 의해 나사 결합된 너트의 내단면에 접촉되고, 상기 크림프부의 내단면을 등속 죠인트용 외륜의 외단면에 선 접촉시킨 상태에서 상기 너트를 조여주어 상기 구동축 부재에 결합고정 된 차륜 구동용 베어링 유니트에 있어서,

상기 너트의 조여줌에 따라 스프라인 축에 가해지는 축력(F)을 크림프부의 내단면과 상기 등속 죠인트용 외륜의 외단면과의 당접부의 평균 직경을 원주장(L)으로 제하여 얻은 선하중 (F/La) 값이 125N/㎜ 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 차륜구동용 베어링 유니트.