KR20030085092A - 휠 구동 유닛 - Google Patents

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KR20030085092A
KR20030085092A KR10-2003-7012970A KR20037012970A KR20030085092A KR 20030085092 A KR20030085092 A KR 20030085092A KR 20037012970 A KR20037012970 A KR 20037012970A KR 20030085092 A KR20030085092 A KR 20030085092A
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constant speed
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KR10-2003-7012970A
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시부야에이시
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닛뽄 세이꼬 가부시기가이샤
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Abstract

스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 표면과, 허브(5)의 중심 홀(15)의 축 방향 내측 단부상의 개구부 에지 사이의 유닛 장착시 축 방향 거리(L15), 그리고 보다 바람직하게는 스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 이 표면과, 스플라인 홀(16)의 축 방향 내측 단부상의 에지 사이의 거리(L16)는, 차동측상 정속 조인트(18)의 트리포드(21)의 차량 장착시에 축 방향 내측으로 이동할 수 있는 거리인 미끄럼 운동의 양(L18)보다 크다. 따라서, 연결 부재(3)가 손상되더라도 스플라인 샤프트(28)가 중심 홀(15)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 스플라인 샤프트(28)와 스플라인 홀(16) 사이의 스플라인 연결을 유지시킬 수 있다.

Description

휠 구동 유닛{WHEEL DRIVE UNIT}
서스펜션에 대해 자유롭게 회전하도록 휠을 지지하기 위해서 다양한 종류의 회전 베어링 유닛이 사용되는데, 이런 회전 베어링 유닛은 회전 요소에 의해 자유롭게 회전하는 외부 레이스(race) 및 내부 레이스를 포함한다. 또한, 독립 서스펜션상의 구동 휠을 지지하기 위한 회전 베어링 유닛은 정속 조인트 유닛과 결합되며, 구동 샤프트의 회전을 상기 구동 휠에 반드시 부드럽게 (정속을 유지한 채) 전달할 수 있어야 하는데, 이는 차동 기어와 구동 휠 사이에 상대적 변위가 있거나 휠에 조향각이 적용되는 경우에도 해당되는 사항이다. 이런 종류의 정속 조인트 유닛과 결합될 수 있으며 상대적으로 소형 및 경량으로 제조될 수 있는 회전 베어링 유닛, 즉 소위 4세대 허브 유닛이 일본 특개평 제 7-317754 호, 일본 특개평 제 10-264605, 미국 특허 제 5,674,011 호 및 미국 특허 제 5,853,250 호에 개시된 것처럼 공지되어 있다. 이러한 개선된 회전 베어링 유닛의 어느 것도 무게 증가의 요인이 되는 너트를 사용하지 않으며, 따라서 휠 지지용 회전 베어링 유닛의 스프링 하 중량(unspringing weight)을 줄여 베어링 유닛을 좀더 경량으로 만드는 것이 가능하다. 또한, 도로의 요철에 기인한 자동차 진동으로부터의 반력이 자동차 본체에 전달되는 것이 좀더 어려워지며, 따라서 승차감 및 운전 안정성과 같은 자동차 성능을 개선시키는 것이 가능하다.
일본 특개평 제 7-317754 호에 개시된 구조의 경우에는, 1쌍의 요소를 갖는 허브가 있고, 이 1쌍의 허브는 축 방향을 따라 외측과 내측으로 분할되며 함께 정합 및 용접된다(축 방향 외측은 베어링 유닛이 자동차에 장착될 때 축 방향을 따라 외측을 향하며, 도면에서는 좌측이다. 유사하게, 축 방향 내측은 자동차의 중심을 향하며 도면에서는 우측이다). 종래 기술 구조의 상기 제 1 예에서는, 용접중의 열 때문에, 1쌍의 요소중 한쪽의 외주 표면 둘레에 형성된 내부 링 레이스웨이 부분(inner-ring raceway portion)이 변형되거나 이 내부 링 레이스웨이 부분의 강도가 저하될 가능성이 있고, 이 내부 링 레이스웨이를 수용하는 휠 지지용 회전 베어링 유닛의 내구성을 충분히 유지하는 것이 불가능해진다.
반대로, 일본 특개평 제 10-264605, 미국 특허 제 5,674,011 호 및 미국 특허 제 5,853,250 호에 개시된 구조의 경우에는, 휠 지지용 회전 베어링 유닛과 정속 조인트가 스플라인 조인트에 의해 상호 결합되어 회전력이 자유롭게 전달될 수 있다. 또한, 반경 방향으로 탄성 변형 가능한 연결 부재를 휠 지지용 회전 베어링 유닛의 내부 레이스 또는 허브와, 정속 조인트의 하우징부 또는 스플라인 샤프트부 사이 및 주변에 배치함으로써, 휠 지지용 회전 베어링이 정속 조인트에 대해 축 방향으로 위치된다(이들은 분리되지 않도록 결합된다). 종래 기술 구조의 상기 제 2 예에서는, 휠 지지용 회전 베어링 유닛의 구성 부재들을 함께 용접할 필요가 없으며, 따라서 내부 링 레이스웨이를 수용하는 휠 지지용 회전 베어링의 내구성을 적절하게 유지하는 것이 가능하다. 또한, 휠 지지용 회전 베어링과 정속 조인트 사이의 연결은 너트가 아닌 다른 연결 부재를 사용하여 달성되며, 따라서 휠 구동 유닛의 제조 비용을 줄이는 것도 가능하다.
전술된 종래 기술 구조의 제 2 예의 경우에는, 정속 조인트와 결합된 휠 지지용 회전 베어링 유닛을 포함하는 휠 구동 유닛을 좀더 소형 및 경량으로 만드는 것이 가능했으나, 그 신뢰성을 유지시킨 채로 휠 구동 유닛을 보다 더 경량으로 만들기 위해서는, 연결 부재가 손상되더라도 기능의 최소치를 유지하는 영역에 개선이 가해지는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 무게를 더 경감시키기 위해서는, 연결 부재의 단면 영역을 감소시켜 더 경량의 유닛을 위해 상기 연결 부재를 좀더 소형으로 만드는 것이 바람직하나, 이 경우에는 어떤 원인으로 인해 연결 부재가 파괴될 때 발생할 것에 대한 고려가 필요하다.
연결 부재의 단면 영역이 작게 제조되면, 연결 부재가 부식 또는 균열에 의해 파괴될 경우에 정속 조인트와 휠 지지용 회전 베어링 유닛의 위치를 결정하는 연결 부재의 기능이 상실될 지에 대해 예측하는 것이 불가능해진다. 또한, 이런 위치결정 기능이 상실되어 회전 베어링 유닛이 정속 조인트로부터 완전히 분리되는 경우에는 정속 조인트의 구성 요소가 떨어져 나갈 수 있다.
발명의 요약
상기 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 연결 부재의 위치결정 기능이 상실되었을 때라도 휠 지지용 회전 베어링 유닛이 정속 조인트로부터 완전히 분리되는 것이 방지되는 휠 구동 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에서의 휠 구동 유닛은, 차량 서스펜션에 의해 지지되는 외부 레이스와; 축 방향 내측 단부에 형성된 절곡부를 갖는 허브와; 휠이 상기 허브의 축 방향 외측 단부에 고정되도록 상기 절곡부를 통해 상기 허브에 고정되는 내부 레이스를 포함하고; 상기 허브는 적어도 축 방향 부분이 스플라인 홀로서 작용하도록 형성된 중심 홀을 구비하고; 상기 휠측상에서 정속 조인트에 부착된 스플라인 샤프트부와; 상기 스플라인 샤프트가 상기 중심 홀로부터 이탈되는 것을 방지하도록 제공되는 유지 링을 포함한다.
특히 상기 실시예에서의 휠 구동 유닛의 경우에는, 스플라인 샤프트의 축 방향 외측 단부상의 단부 표면과 스플라인 홀의 축 방향 내측 단부상의 개구부 사이의 축 방향 거리가, 차량에 장착될 때 트리포드와 차동측상에 위치되는 정속 조인트의 하우징이 갖는 변위로 인한, 휠측상 정속 조인트의 축 방향 내부를 향한 미끄럼 운동의 양보다 크다.
스플라인 샤프트의 축 방향 내부를 향한 미끄럼 운동의 양과 관련된 백래시(이것은 축 방향의 백래시에 한정되지 않으며, 축 방향 내부를 향한 운동의 양과 관련되는 한 반경 방향 및 회전 방향의 백래시를 포함한다)가 차동측상 정속 조인트의 미끄럼 운동부와 스플라인 샤프트 사이에 존재하는 경우, 상기 백래시로 인한 축 방향 변위 성분과 차동측상 정속 조인트의 미끄럼 운동의 본래 양의 합인 축 방향 길이가 미끄럼 운동의 양이다.
한편, 본 발명에 있어서의 축 방향 내부를 향한 이동 가능 거리는 상기 유지 링의 유지 기능이 상실되었을 때의 이동 가능 거리이며, 따라서 상기 백래시는 존재한다면 자연적으로 이동 가능 거리에 포함된다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명의 휠 구동 유닛의 경우에는, 연결 부재의 위치결정 기능이 상실되더라도 스플라인 샤프트의 외측 단부가 중심 홀로부터 이탈되지 않는다. 따라서, 스플라인 샤프트부는 연결 부재의 위치결정 기능이 상실되더라도 떨어져 나가지 않는다. 또한, 스플라인 샤프트의 외측 단부와 중심 홀에 형성된 스플라인부의 내측 단부 사이의 축 방향 거리를 휠측상 정속 조인트의 축 방향 내부를 향한 미끄럼 운동의 양보다 크게 함으로써, 상기 위치결정 기능이 상실되더라도 스플라인 샤프트와 스플라인 홀 사이에서 최소한의 스플라인 연결을 유지하는 것이 가능하다. 그러므로, 연결부의 신뢰성을 유지한 채로 연결 부재를 더욱 더 가볍게 만드는 것이 가능해지며, 따라서 승차감 및 운전 안전성에 중점을 둔차량 성능의 향상이 더 가능하다.
본 발명은 서스펜션에 대해 자유롭게 회전하도록 휠을 지지하고, 차동 기어로부터의 출력을 휠에 전달하기 위해 사용되는 휠 구동 유닛에 관한 것이다. 이런 종류의 휠 구동 유닛은 휠을 지지하기 위한 회전 베어링 유닛, 정속 조인트 유닛 및 연결 부재를 포함함으로써, 독립 서스펜션에 의해 지지되는 구동 휠[FF 차량(전방 엔진, 전륜 구동 차량)의 경우에는 전방 휠, FR 차량(전방 엔진, 후륜 구동 차량)의 경우에는 후방 휠, 또는 4WD 차량(4륜 구동 차량)의 경우에는 모든 휠]을 서스펜션에 대해 자유롭게 회전하도록 지지할 뿐 아니라, 상기 구동 휠을 회전 및 구동시키기도 한다.
도 1은 본 발명의 휠 구동 유닛의 제 1 실시예를 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명의 휠 구동 유닛의 제 2 실시예의 반부를 도시하는 단면도,
도 3은 본 발명의 휠 구동 베어링 유닛의 제 3 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 본 발명의 휠 구동 유닛은 휠 지지용 회전 베어링 유닛(1)과, 정속 조인트 유닛(2)과, 연결 부재로서 기능하는 유지 링(3)을 포함한다. 상기 부재(1 내지 3)를 포함하는 휠 구동 유닛이 실제로 차량에 장착될 때는 모든 부품의 규격이 조절됨으로써, 유지 링(3)이 손상되더라도 휠 지지용 회전 베어링 유닛(1)이 정속 조인트(2)로부터 완전히 분리되지 않는 것이 본 발명의 특징이다.
상기 부재(1 내지 3)중에서, 휠 지지용 회전 베어링 유닛(1)은 외부 레이스(4), 허브(5) 및 다수의 회전 요소(6)를 포함한다. 도면에 도시된 실시예에서는 회전 요소(6)로서 볼이 도시되고 있으나, 중형 차량의 경우에는 테이퍼진 롤러가 회전 요소로서 사용될 수 있다. 외부 레이스(4)는 그 내주 표면 둘레에 형성된 이중 열의 외부 링 레이스웨이(7)를 가지며, 회전하지 않도록 서스펜션에 의해지지된다. 이 실시예의 경우에, 외부 레이스(4)의 외주 표면은 단순한 원통형 형상이며, 이것은 서스펜션에 장착될 때 너클(8)(도 2 참조)내에 형성된 장착 홀(9)의 내측에 정합된다. 이 외부 레이스(4)는 도 3에 도시된 바와 같이 그 외주면 둘레에 연결 플랜지(10)를 갖도록 형성될 수도 있다.
또한, 허브(5)의 외주 표면의 외측 단부상에 있어, 외부 레이스(4)의 축 방향을 따라 외측 에지보다 축 방향 외측으로 더 돌출하는 부분에는 휠 지지용 장착 플랜지(11)가 위치한다. 한편, 축 방향에서의 내측 단부 및 중앙부에 있어, 외부 링 레이스웨이(7)를 대면하는 부분에는 각 내부 레이스(12)의 둘레를 따라 형성된 내부 링 레이스웨이(13)가 위치한다. 이런 내부 레이스(12)는 절곡부(14)에 의해 파지되는데, 이 절곡부(14)는 내부 링(12)이 허브(5)에 고정되도록 반경 방향 외부를 향해 허브(5)의 내측 단부를 탄성 변형시킴으로써 형성된다. 축 방향 외부상의 내부 링 레이스웨이(13)는 허브(5)의 중앙부내에서 외주 표면 둘레에 직접 형성될 수 있다. 어느 경우에 있어서나, 외부 링 레이스웨이(7)와 내부 링 레이스웨이 (13) 사이에는 허브(5) 및 내부 레이스(12)를 지지하기 위한 다수의 회전 요소(6)가 배치되어 외부 레이스(4) 내측에서 자유롭게 회전할 수 있다. 중심 홀(15)이 축 방향 내측 단부로부터 축 방향 외측 단부까지 허브(5)의 내측을 통과해 연장되도록 이 허브(5)내에 형성된다. 또한, 중심 홀(15)의 축 방향을 따라 중앙부내의 내주 표면상에 암 스플라인부가 형성되는데, 이 부분이 스플라인 홀(16)이다.
또한, 트랜스미션 샤프트(17)의 축 방향 내측 단부상의 차동측상에 위치된 정속 조인트(18)와 트랜스미션 샤프트(17)의 외측 단부상의 휠측상에 위치된 정속조인트(19)를 연결함으로써 정속 조인트 유닛(2)이 형성된다. 이중에서, 차동측상에 위치된 정속 조인트(18)는 공지된 트리포드 타입 정속 조인트에 유사한 기본 구조를 가지는데, 이것은 차동 기어(도시되지 않음)의 출력부에 연결되는 하우징(20)과, 스플라인 연결 유지 링에 의해 트랜스미션 샤프트(17)의 내측 단부에 고정 연결되는 트리포드(21)를 포함하며, 이들은 원주 방향을 따라 균일하게 이격된 3개의 지점에 배치된 롤러(22)에 의해 상호 연결된다. 차동측상의 이 정속 조인트(18)는, 하우징(20)의 중심 축이 트랜스미션 샤프트(17)의 중심 축과 정렬되지 않더라도, 하우징(20)으로부터 트랜스미션 샤프트(17)까지 정속으로 회전력을 전달한다. 축 방향을 따라 트랜스미션 샤프트(17)의 변위가 있을 때, 그 변위는 하우징(20)의 축 방향을 따라 트리포드(21)가 이동하도록 허용함으로써 상쇄될 수 있다. 특히 이 실시예의 경우에는, 하우징(20)의 축 방향에서의 트리포드(21)의 변위에 따른 차동측상 정속 조인트(18)의 미끄럼 운동의 양(L18)이 조절된다. 이는 아래에서 상세히 설명될 것이다.
한편, 휠측상 정속 조인트(19)는 공지된 젯파형(Rzeppa-type) 또는 바필드형(Barfield-type) 정속 조인트에 유사하며, 이것은 구동 샤프트 부재(23), 내부 조인트 레이스(24), 조인트 리테이너(25) 및 다수의 조인트 볼(26)을 포함한다. 트랜스미션 샤프트(17)의 외측 단부는 스플라인 연결 유지 링에 의해 내부 조인트 레이스(24)의 내경측에 고정된다. 또한, 이 내부 조인트 레이스(24)의 외주 표면 둘레를 따라 6개 내지 8개의 내측 연결 홈(27)이 형성되는데, 그것들의 단면형상은, 내부 조인트 레이스(24)의 중심 축에 직각인 가상 평면으로써 내부 조인트 레이스(24)가 절개될 때, 호(arc) 형상이다. 그리고, 이 홈(27)들은 원주 방향을 따라 균일한 간격으로 이격되고, 원주 방향에 직각인 방향으로 연장된다.
또한, 구동 샤프트 부재(23)는 그 외측 단부상에 위치된 스플라인 샤프트부(28)와, 그 내측 단부상에 위치된 하우징(29)을 포함한다. 하우징(29)의 내주 표면 둘레를 따라, 호 형상 단면을 갖는 6개 내지 8개의 외측 연결 홈(30)이 배치되며, 이들은 원주 방향에 직각인 방향을 따라 연장된다. 또한, 조인트용 리테이너(25)는 호 형상 단면을 갖는 링 형상으로 형성되는 것이 일반적이며, 이것은 조인트 레이스(24)의 외주 표면과 하우징(29)의 내주 표면 사이에 파지된다. 이 조인트 리테이너(25) 둘레의 원주 방향에서의 6개 내지 8개의 지점에는 내측 및 외측 연결 홈(27, 30)과 정렬하여 포켓(31)이 형성되는데, 각 포켓(31) 안에 1개씩의 조인트 볼이 파지되어 볼(26)의 총 개수는 6개 내지 8개가 된다. 조인트 볼(26)의 각각은 포켓(31) 안에 파지된 채로 내측 및 외측 홈(27, 30)을 따라 자유롭게 회전할 수 있다.
전술된 바와 같은 휠측상 정속 조인트(19)와 휠 지지용 회전 베어링 유닛(1)은 유지 링(3)에 의해 분리되지 않도록 상호 연결된다. 이 실시예에서, 스플라인 샤프트부(28)는 허브(5)내의 중심 홀(15) 안으로 삽입되어 스플라인 샤프트(28)와 스플라인 홀(16) 사이의 스플라인 연결을 형성한다. 또한, 허브(5)의 축 방향 내측 단부상에 형성된 절곡부(14)의 축 방향 내측 단부상의 단부 표면은, 구동 샤프트 부재(23)의 하우징(29)의 축 방향 외측 단부상의 단부 표면과 대면하는 관계로접촉하거나 매우 가깝게 접근하게 된다. 또한, 이 상태에서, 제 1 연결부, 구체적으로 중심 홀(15)의 내주 표면 둘레를 따라 중앙에 형성된 계단부(32)와, 제 2 연결부, 구체적으로 스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 외주 표면 둘레를 따라 형성된 내부 부착 홈(33)과의 사이 및 그 위에 유지 링(3)이 위치한다. 이 유지 링(3)은 스프링 와이어 또는 스테인리스 스프링과 같은 탄성적 금속 와이어로부터 불완전 링 또는 "C" 형상으로 형성되어, 반경 방향을 따라 자유롭게 탄성 압축 또는 탄성 신장할 수 있다. 또한, 이 유지 링(3)이 부착 홈(33)에 정합되는 동안, 스플라인 샤프트(28)가 중심 홀(15) 안으로 삽입되어 스플라인 홀(16)에서 스플라인 연결을 형성하여, 유지 링(3)은 계단부(32)와 내부 부착 홈(33) 사이 및 그 위에 위치될 수 있다. 이런 식으로 유지 링(3)을 계단부(32)와 내부 부착 홈(33) 사이에 위치시킴으로써, 스플라인 샤프트(28)가 스플라인 홀(16)로부터 떨어져 나오는 것이 방지되고, 휠측상 정속 조인트(19)는 휠 지지용 회전 베어링 유닛(1)에 연결된다.
하우징(29)의 축 방향 외측 단부상의 표면 둘레를 따라 형성된 지지 홈(34)에 의해 파지되는 O-링(35)이 절곡부(14)의 축 방향 내측 단부상의 표면과 탄성적으로 접촉하게 되어, 절곡부(14)와 하우징(29) 사이에 밀봉을 형성한다. 또한, 1쌍의 보호 덮개(36a, 36b)가 있는데, 보호 덮개(36a)는 트랜스미션 샤프트(17)의 중앙부의 내측부상의 일부의 외주 표면과, 차동측상 정속 조인트(18)의 하우징(20)의 외측 단부에서의 외주 표면과의 사이에 형성되고, 보호 덮개(36b)는 트랜스미션 샤프트(17) 중앙부 외측 일부의 외주 표면과, 차동측상 정속 조인트(18)의하우징(20)의 내측 단부에서의 외주 표면과의 사이에 형성되어, 그리이스(grease) 누출을 방지하며 이물질이 유닛 안으로 들어오는 것을 방지한다. 이 보호 덮개(36a, 36b)는 코오니스(cornice) 형상의 중앙부를 갖는 원통형 형상으로 형성되는 것이 일반적이다.
또한, 이 실시예의 휠 구동 유닛에 있어, 스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 단부 표면과 중심 홀(15)의 축 방향 내측 단부상의 개구부 에지 사이의 유닛 장착시 축 방향 거리(L15), 그리고 보다 바람직하게는 스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 단부 표면과 스플라인 홀(16)의 축 방향 내측 단부상의 에지 사이의 거리(L16)는, 차동측상 정속 조인트(18)의 차량 장착시에 축 방향 내측으로 이동할 수 있는 거리인 미끄럼 운동의 양(L18)보다 크다(L15, L16> L18). 바꿔 말하면, 유지 링(3)에 의한 지지력이 상실되었다고 가정할 때, 차동측상 정속 조인트(18)의 트리포드(21)와 하우징(20) 사이의 상대적 변위에 대응하여, 휠측상 정속 조인트(19)가 축 방향 내측으로 자유롭게 이동한다. 휠측상 정속 조인트(19)가 내측으로 이동할 수 있는 축 방향 거리는, 하우징(20)과 트리포드(21)가 서로에 대해 이동할 수 있는 축 방향 길이, 즉 바꿔 말하면 미끄럼 운동 양(L18)이다. 각 부분에 백래쉬가 있을 때, 백래시의 이 축 방향 성분이 전술된 바와 같은 거리에 더해진다.
이 실시예의 휠 구동 유닛이 차량에 장착될 때, 휠측상 정속 조인트(19)가전술된 바와 같은 축 방향 내측으로 이동할 수 있는 축 방향 거리(L18)는 허브(5)에 의해 지지되는 휠(전방 휠)에 가해지는 조향각 또는 차량에 의해 운반되는 부하에 대응하여 변화한다. 일반적으로, 조향각이 크면 클수록 트랜스미션 샤프트(17)가 축 방향 외측으로 더 당겨져, 휠측상 정속 조인트(19)가 축 방향을 따라 이동할 수 있는 거리(L18)가 더 커진다. 또한, 차량에 의해 운반되는 부하가 커질수록, 도로 위쪽의 차량 본체에 고정된 차동 기어의 높이가 낮아지고, 차동 기어의 높이와 휠측상 정속 조인트(19)의 높이 사이의 차이가 작을수록, 축 방향 거리(L18)가 작아진다. 따라서, 이 실시예의 경우에 있어서는, 최대 조향각(조향 휠이 잠길 때까지 회전된 상태)이 설정되고, 이 축 방향 거리(L18)가 조정된다. 통상의 차량의 전방 휠에 대해, 차량에 의해 운반되는 부하는 조향각이 하는 만큼 축 방향 거리(L18)를 변화시키지 않는다. 그러나, 부하를 고려할 때에 축 방향 거리(L18)는 정격 부하에 대해 또는 바람직하게는 부하가 영 또는 운전자의 무게일 때에 대해 조정된다. 물론, 차량의 무게는 부하가 영일 때라도 고려된다. 이 축 방향 거리(L18)를 축 방향 거리(L15, L16)보다 작게 유지하기 위해서, 차동측상 정속 조인트(18)의 트랜스미션 샤프트 또는 트리포드(21), 롤러(22), 그리고 하우징(20)의 규격은 휠측상 정속 조인트(19)가 축 방향 거리(L18)보다 더한 변위로 이동할 때 부합하도록 조정된다.
전술된 이 실시예의 휠 구동 유닛의 경우에, 휠측상 정속 조인트(19)의 구동샤프트(23)와 허브(5) 사이에서의 토크 전달은 스플라인 샤프트(28)와 스플라인 홀(16) 사이의 스플라인 연결에 의해 실행된다. 따라서, 구동 샤프트(23)와 허브(5) 사이에서 토크를 확실하게 전달하기 위해 유닛 전반에 걸친 강화 용접과 같은 열 변형 유발 공정을 실행해야 할 필요성이 더 이상 없다. 결과적으로, 내부 링 레이스웨이(13)를 포함하는 베어링 유닛의 구성 요소의 내구성을 유지하는 것이 가능하다. 또한, 검사 및 수리를 실행하기 위해 구동 샤프트(23)와 허브(5)를 분리하는 작업은 간단히 유지 링(3)을 제거하는 것에 의해 용이하게 실행될 수 있다. 또한, 작동시에, 외부 레이스(4)는 서스펜션에 고정 부착되고, 회전 요소(6)에 의해 외부 레이스(4)의 내측에 지지되는 내부 레이스(12)는 절곡부(14)에 의해 허브(5)에 고정된다. 그러므로, 유지 링(3)이 제거되더라도, 내부 레이스(12)가 허브(5)로부터 떨어지지 않으며, 따라서 허브(5)에 고정된 휠은 서스펜션으로부터 떨어지지 않는다.
또한, 이 실시예의 휠 구동 유닛의 경우에, 유지 링(3)의 지지력이 상실되어 휠측상 정속 조인트(19)가 축 방향을 따라 자유롭게 이동하더라도, 스플라인 샤프트(28)의 외측 단부는 중심 홀(15) 또는 스플라인 홀(16)로부터 이탈되지 않는다. 바꿔 말하면, 차동측상 정속 조인트(18)의 영역에서는 축 방향 거리(L18)를 넘는 변위가 존재하지 않아, 휠측상 정속 조인트(19)가 축 방향 내측으로 자유롭게 이동하더라도 그 변위 양이 축 방향 거리(L18)내로 유지된다.
또한, 스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 단부 표면과 중심홀(15)의 축 방향 내측 단부상의 개구부 에지 사이의 축 방향 거리(L15)를 축 방향 거리(L18)보다 더 크게 함으로써(L15> L18), 스플라인 샤프트(28)가 중심 홀(15)로부터 적어도 이탈되지는 않을 것이다. 또한, 스플라인 샤프트(28)의 단부 표면과 스플라인 홀(16)의 축 방향 내측 단부상의 개구부 에지 사이의 거리(L16)를 축 방향 거리(L18)보다 더 크게 함으로써(L16< L18), 스플라인 샤프트(28)가 스플라인 홀(16)로부터 이탈되지 않을 것이다. 따라서, 유지 링(3)이 파괴되더라도 스플라인 샤프트(28)와 스플라인 홀(16) 사이에는 최소한의 스플라인 연결이 존재하여 차량을 구동시키는 것이 가능하다.
이런 식으로, 스플라인 샤프트(28)는 유지 링(3)의 지지력이 상실되더라도 이탈되지 않는다. 따라서, 신뢰성을 유지한 채로 유지 링(3)의 무게를 더 감소시키는 것이 가능하다. 바꿔 말하면, 유지 링(3)이 기능이 상실되더라도 기능의 최소 필요 양을 유지시키는 것이 가능하기 때문에, 유지 링(3)의 직경을 줄여 유닛의 무게를 더 감소시키는 것이 가능하다. 유지 링(3)이 배치되는 영역은 스프링하 무게의 영역이고, 조금이라도 무게를 감소시키면 승차감 및 운전 안정성에 중점을 둔 운전 성능이 개선되기 때문에, 유지 링(3)의 단면적을 필요(안전 상수를 크게 증가시키는 것이 필요하다) 이상으로 크게 하지 않으면서 유지 링(3)의 무게가 감소된다는 사실은 차량의 성능을 더 개선시키는 것을 가능하게 하는 데 매우 효과적이다.
다음으로, 도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 이 실시예에 있어서도, 구동 샤프트(23a)의 축 방향 외측 단부상에 위치된 스플라인 샤프트(28a)와, 허브(5a)내 중심 홀(15a)에서의 축 방향 중앙부에 형성된 스플라인 홀(16)과의 사이에 스플라인 연결이 형성된다. 특히 이 실시예에의 경우에 있어서는, 탄성 연결 부재(38)와 제 1 및 제 2 연결부, 구체적으로는 원 형상 홈(37a, 37b) 사이에 요철 연결을 형성함으로써, 허브(5a)가 구동 샤프트 부재(23a)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 원 형상 홈(37a, 37b)은 허브(5a)의 내측 단부 둘레에 고정 부착된 내부 레이스(12a) 둘레와, 구동 샤프트(23a)의 내측 단부상에 형성된 하우징(29)의 외주 표면 둘레에 각각 형성된다.
이 제 2 실시예에서도, 스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 단부 표면과 중심 홀(15)의 축 방향 내측 단부상의 개구부 에지 사이의 유닛 장착시 축 방향 거리(L15), 그리고 보다 바람직하게는 스플라인 샤프트(28)의 축 방향 외측 단부상의 단부 표면과 스플라인 홀(16)의 축 방향 내측 단부상의 에지 사이의 거리(L16)는, 차동측상 정속 조인트(18)의 차량 장착시에 축 방향 내측으로 이동할 수 있는 거리인 미끄럼 운동의 양(L18)보다 크다(L15, L16> L18)(도 1 참조). 그러므로, 연결 부재(38)가 손상되더라도 스플라인 샤프트(28a)가 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 또한 스플라인 샤프트(28a)와 스플라인 홀(26) 사이에 최소한의 스플라인 연결을 유지시키는 것이 가능하며, 이는 따라서 차량의 구동을 가능하게 한다.
다음에, 도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다. 이 실시예는 일본 특개평 제 10-264605 호 및 미국 특허 제 5,853,250 호에 개시된 기본 구조에 본 발명이 적용된 예이다. 이 실시예에서, 중공 원통 형상 허브(5b)의 중심부는 그 안에 스플라인 샤프트를 삽입시키지 않고 빈 채로 남겨지는데, 이로써 휠 지지용 회전 베어링 유닛(1a)의 무게를 경감시킬 수 있다. 차량에 장착될 때 외부 레이스(4a)는 회전되지 않도록 서스펜션에 의해 지지되는데, 외부 레이스(4a)를 서스펜션에 장착하기 위해 연결 플랜지(10)가 외부 레이스(4a)의 외주 표면 둘레에 제공된다. 외부 레이스(4a)의 내주 표면 둘레에는 이중 열의 외부 링 레이스웨이(7)가 형성된다.
중공 원통 형상 허브(5b)는 외부 레이스(4a)와 동축이 되도록 외부 레이스(4a)의 내측상에 지지된다. 장착용 플랜지(11a)가 휠을 지지하도록 허브(5b)의 외주 표면 둘레를 따라 축 방향 외측 단부상에 형성되고, 외측 내부 레이스웨이(13)가 허브(5b)의 중앙부에서의 외주 표면 둘레에 형성된다. 또한, 소직경 계단부(39)가 허브(5b)의 외주 표면 둘레를 따라 내측 단부에 근접하여 형성되고, 내부 레이스(12)가 이 소직경 계단부(39) 둘레에 정합되는데, 내부 레이스(12)의 외주 표면 둘레에는 내측 내부 링 레이스웨이(13)가 형성된다. 외부 레이스웨이(7)와 내부 레이스웨이(13) 사이에는 다수의 회전 요소(6)가 배치되는데, 이들은 자유롭게 회전할 수 있고, 외부 레이스(4a)의 내부에서 허브(5b)가 자유롭게 회전할 수 있도록 허브(5b)를 지지한다. 젯파 타입 또는 바필드 타입 정속 조인트(19a)의 외부 레이스를 구성하는 하우징(29a)은 지지 링(40)을 통해 허브(5b)의 내측 단부에 연결된다. 이 지지 링(40)은 짧은 원통형 형상으로 형성되고, 그것의 내주 표면에는 반경 방향 내부 암 스플라인부(41)가 형성되며, 그것의 외주 표면에는 반경 방향 외부 수 스플라인부(42)가 형성된다. 허브(5b)는 외주 표면 둘레에 형성된 반경 방향 내부 수 스플라인부(43)를 가지고, 지지 링(40)은 반경 방향 내부 수 스플라인부(43)와 반경 방향 내부 암 스플라인부(41) 사이에 꼭끼운 스플라인 연결(snug spline connection)을 형성하는 것에 의해 허브(5b)의 내측 단부상의 외주 표면상에 장착된다. 또한, 이 상태에서, 지지 링(40)의 내측 단부상의 표면이 허브(5b)의 내측 단부상에 형성된 절곡부(14)에 의해 유지됨으로써, 지지 링(40)은 내부 레이스(12)와 함께 허브(5b)의 내측 단부에 단단히 고정된다.
한편, 지지 링(40)의 외주 표면상에 형성된 반경 방향 외부 수 스플라인부(42)와, 하우징(29a)의 외측 단부상의 내주 표면 둘레에 형성된 반경 방향 외부 암 스플라인부(44) 사이에 스플라인 연결이 형성된다. 또한, 하우징(29a)의 내측 반부의 내주 표면상에는 휠측상의 젯파 타입 또는 바필드 타입 정속 조인트(19a)의 조인트 볼(26)용 레이스웨이가 되는 다수의 외측 결합 홈(30)이 있다. 또한, 전술된 바와 같이, 하우징(29a)의 외측 단부상의 내주 표면 둘레에 형성된 상기 반경 방향 외부 암 스플라인부(44)와, 지지 링(40)의 외주 표면상에 형성된 반경 방향 외부 수 스플라인부(42) 사이에는 스플라인 연결이 형성된다.
연결 부재인 유지 링(3a)이 상호 스플라인 연결된 반경 방향 외부 암 스플라인부(44)와 외부 수 스플라인부(42) 사이에 위치됨으로써, 하우징(29a)과 지지 링(40)이 상호 분리되지 않는다. 바꿔 말하면, 유지 링(3a)은 불완전한 링 형상을갖고, 제 1 결합부, 구체적으로는 지지 링(40)의 외주 표면 둘레에 형성된 내측 부착 홈(45) 내부와, 제 2 결합부, 구체적으로는 하우징(29a)의 내측 단부상의 내주 표면 둘레에 형성된 외측 부착 홈(46)과의 사이에 위치됨으로써, 하우징(29a)과 지지 링(40)을 축 방향 변위로부터 방지한다. 또한, 강판(steel plate) 프레싱에 의해 제조되는 캡(47)이 하우징(29a)의 중앙부내 내주 표면에 정합 관계로 고정 결합되고, 이것은 조인트 볼(26)이 위치되는 휠측상 정속 조인트(19a)의 내부 공간을 외측과 연통된 허브(5b)의 내부 공간에 대해 폐쇄한다.
이 제 3 실시예의 경우에도, 조립시에 제 2 스플라인부, 구체적으로는 반경 방향 외부 암 스플라인부(44)의 축 방향 외측 단부와, 제 1 스플라인부, 구체적으로는 외부 수 스플라인부(42)의 축 방향 내측 단부 사이의 반경 방향 거리(L42)는 휠측상 정속 조인트(19a)가 차량에 장착될 때 축 방향 내측으로 이동할 수 있는 거리(L18)(도 1 참조)보다 크다(L42> L18). 따라서, 유지 링(3a)이 손상되더라도, 반경 방향 외부 암 스플라인부(44)와 반경 방향 외부 수 스플라인부(42) 사이에 최소한의 스플라인 연결을 유지시키는 것이 가능하여, 차량의 주행이 지속된다.
본 발명의 휠 구동 유닛은 전술된 바와 같이 구성되고 기능하고, 구동 유닛의 신뢰성을 유지할 뿐만 아니라 구동 유닛을 더 가볍게 할 수 있으며, 차량의 승차감, 동력 성능 및 연료 효율의 개선에도 공헌한다.

Claims (3)

  1. 휠측상에 제공된 정속 조인트 및 차동측상에 제공된 정속 조인트와 함께 차량에 장착되는 휠 구동 유닛으로서, 하우징 및 트리포드를 포함하는, 휠 구동 유닛에 있어서,
    차량 서스펜션에 의해 지지되는 외부 레이스와,
    휠이 고정되는 축 방향 외측 단부와 절곡부가 형성되는 축 방향 내측 단부를 구비하는 허브와,
    상기 절곡부를 통해 상기 허브상에 고정되는 내부 레이스와,
    상기 휠측상 정속 조인트에 부착되는 스플라인 샤프트부를 포함하며,
    상기 허브는 그 안에 축 방향으로 형성되어 스플라인 홀로서 적어도 부분적으로 기능하는 중심 홀을 구비하고, 상기 중심 홀은 상기 스플라인 샤프트에 정합되며,
    상기 스플라인 샤프트가 상기 중심 홀로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 유지 링을 포함하고,
    상기 스플라인 샤프트는 그것의 축 방향 외측 단부에 단부 표면을 가지고, 상기 중심 홀은 그것의 축 방향 내측 단부에 개구부를 가짐으로써, 차량 장착시의 상기 차동측상의 상기 정속 조인트의 하우징과 트리포드의 변위로 인해 상기 스플라인 샤프트의 축 방향 외측 단부에서의 상기 단부 표면과 상기 중심 홀의 축 방향 내측 단부에서의 상기 개구부 사이의 거리가 상기 휠측상 정속 조인트의 축 방향내측 미끄럼 운동의 양보다 크게 되는
    휠 구동 유닛.
  2. 출력부를 갖는 차동 기어에 연결되는 정속 조인트 유닛과, 연결 부재와, 서스펜션에 의해 지지되는 휠 지지용 회전 베어링 유닛을 포함하는 휠 구동 유닛에 있어서,
    상기 휠 지지용 회전 베어링 유닛은,
    외부 링 레이스웨이와 함께 형성되는 내주 표면을 구비하는 외부 레이스로서, 상기 서스펜션에 의해 지지될 때는 회전할 수 없는, 외부 레이스와,
    허브로서, 축 방향 외측 단부에서 일부가 상기 외부 레이스의 축 방향 외측 단부보다 축 방향 외측으로 더 돌출된 외주 표면과, 상기 휠을 지지하기 위해 상기 축 방향 외측 단부상에 형성된 장착용 플랜지를 구비한, 허브를 포함하며,
    상기 허브의 외주 표면은 중앙부 및 축 방향 내측 단부를 가지고, 둘중 어느 하나는 직접적으로 또는 내부 레이스를 통해 내부 링 레이스웨이와 함께 형성되어 상기 외부 레이스웨이를 대면하며,
    상기 허브는 그것의 적어도 축 방향 부분을 따라 스플라인 홀을 형성하기 위한 중심 홀을 구비하고,
    상기 휠 지지용 회전 베어링 유닛은, 상기 외부 링 레이스웨이와 상기 내부 링 레이스웨이 사이에 회전 가능하게 제공되는 다수의 회전 요소를 포함하며,
    상기 정속 조인트 유닛은 휠측상에 제공된 정속 조인트와, 차동측에 제공된정속 조인트와, 트랜스미션 샤프트를 포함하고,
    상기 차동측상의 상기 정속 조인트는 상기 차동 기어의 상기 출력부에 연결된 입력부와 출력부를 구비하며,
    상기 트랜스미션 샤프트는 상기 차동측상의 상기 정속 조인트의 상기 출력부에 연결되는 입력 단부 및 출력 단부를 구비하고,
    상기 휠측상 정속 조인트는 상기 트랜스미션 샤프트의 출력 단부에 연결되는 입력부와 출력부를 구비하며,
    상기 휠측상 정속 조인트는, 그것의 축 방향 외측 단부에 형성되어 상기 스플라인 홀과 스플라인 결합되는 스플라인 샤프트부와, 그것의 축 방향 내측 단부에 형성되어 상기 정속 조인트의 외부 링이 되는 하우징부를 구비하고,
    상기 허브와 상기 내부 레이스중 하나는 제 1 결합부를 가지며, 상기 스플라인 샤프트와 상기 하우징부중 하나는 제 2 결합부를 가지고,
    상기 연결 부재는 반경 방향으로 변형 가능하고, 상기 허브 또는 내부 레이스상에 제공되는 제 1 결합부와 상기 스플라인 샤프트 또는 하우징부에 제공되는 제 2 결합부 사이 및 그 위에 위치되어 상기 휠측상 정속 조인트와 상기 허브의 축 방향 위치를 결정하며, 상기 스플라인 샤프트의 축 방향 외측 단부에서의 단부 표면과 상기 중심 홀의 축 방향 내측 단부에서의 개구부 주변 에지 사이의 거리가 상기 휠측상 정속 조인트의 차량 장착시 축 방향 내측 이동의 양보다 커서, 상기 연결 부재가 상기 허브 및 상기 휠측상 정속 조인트의 축 방향 위치결정 기능을 상실하더라도 상기 스플라인 샤프트부의 축 방향 외측 단부가 상기 중심 홀로부터 이탈되는 것이 방지되는
    휠 구동 유닛.
  3. 출력부를 갖는 차동 기어에 연결되는 정속 조인트 유닛과, 연결 부재와, 서스펜션에 의해 지지되는 휠 지지용 회전 베어링 유닛을 포함하는 휠 구동 유닛에 있어서,
    상기 휠 지지용 회전 베어링 유닛은,
    외부 링 레이스웨이와 함께 형성되는 내주 표면을 구비하는 외부 레이스로서, 상기 서스펜션에 의해 지지될 때는 회전할 수 없는, 외부 레이스와,
    허브로서, 축 방향 외측 단부에서 일부가 상기 외부 레이스의 축 방향 외측 단부보다 축 방향 외측으로 더 돌출된 외주 표면과, 상기 휠을 지지하기 위해 상기 축 방향 외측 단부상에 형성된 장착용 플랜지를 구비한, 허브를 포함하며,
    상기 허브의 외주 표면은 중앙부 및 축 방향 내측 단부를 가지고, 둘중 어느 하나는 직접적으로 또는 내부 레이스를 통해 내부 링 레이스웨이와 함께 형성되어 상기 외부 레이스웨이를 대면하며,
    상기 허브는 제 1 스플라인부와 함께 형성된 제 1 정합 주변 표면과, 사익 외부 레이스웨이 및 상기 내부 레이스웨이 사이에 회전 가능하게 제공된 다수의 회전 요소를 구비하고,
    상기 정속 조인트 유닛은 휠측상에 제공된 정속 조인트와, 차동측에 제공된 정속 조인트와, 트랜스미션 샤프트를 포함하며,
    상기 차동측상의 상기 정속 조인트는 상기 차동 기어의 상기 출력부에 연결된 입력부와 출력부를 구비하고,
    상기 트랜스미션 샤프트는 상기 제 1 스플라인부와의 스플라인 결합을 위해 제 2 정합 주변 표면상에 제공된 입력 스플라인부와 출력 단부를 가지며,
    상기 휠측상 정속 조인트는 그것의 축 방향 외측 단부상에 형성된 제 2 정합 주변 표면과, 상기 트랜스미션 샤프트의 출력 단부에 연결되는 제 2 입력부를 구비하고, 하우징부가 상기 휠측상 정속 조인트의 외부 링이 되도록 그것의 축 방향 내측 단부상에 형성되며,
    상기 연결 부재는 반경 방향으로 탄성적으로 변형되고, 상기 허브의 주변 표면상의 상기 제 1 결합부와 상기 휠측상 정속 조인트의 주변 표면상의 제 2 결합부 사이 및 그 위에 위치되어 상기 휠측상 정속 조인트와 상기 허브의 축 방향 위치를 결정하며, 상기 제 2 스플라인부의 축 방향 외측 단부와 상기 제 1 스플라인부의 축 방향 내측 단부 사이의 거리는 상기 휠측상 정속 조인트의 차량 장착시 축 방향 내측 이동의 양보다 커서, 상기 연결 부재가 상기 허브 및 상기 휠측상 정속 조인트의 축 방향 위치결정 기능을 상실하더라도 상기 제 1 및 제 2 스플라인부가 상호 이탈하는 것이 방지되는
    휠 구동 유닛.
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