KR20080064715A - 차량 바퀴의 허브 베어링 유닛과 등속 조인트 사이의 밀봉장치 - Google Patents

차량 바퀴의 허브 베어링 유닛과 등속 조인트 사이의 밀봉장치 Download PDF

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KR20080064715A
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마르코 브루네띠
크리스티안 콘쿠
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아크티에볼라게트 에스케이후
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Abstract

탄성 슬리브(31)의 한 단부는 등속 조인트의 벨의 관형 돌출부(22) 상에 끼워맞춤된다. 상기 슬리브는 조인트 벨(20)을 회전식 허브(10) 상에 끼워맞춤된 톱니를 가진 구동 링(18)에 축방향으로 탈착가능하게 고정시키기 위하여 스프링 로킹 링(24)의 암(29)과 돌출부에 형성된 반경방향 슬롯(27)을 덮는다. 상기 슬리브(31)의 다른 단부는 반경방향으로 내부를 향해 돌출되는 플랜지(35)를 가지며, 상기 플랜지(35)는 허브(10)에 고정되거나 또는 상기 허브(10)와 일체 구성된 강성의 환형부(14)에 대하여 축방향으로 밀봉되어 클램프 고정된다.
등속 조인트, 스프링 로킹 링, 허브 베어링 유닛, 조인트 벨, 관형 돌출부

Description

차량 바퀴의 허브 베어링 유닛과 등속 조인트 사이의 밀봉 장치{A SEALING ARRANGEMENT BETWEEN A CONSTANT VELOCITY JOINT AND A HUB BEARING UNIT OF A MOTOR VEHICLE WHEEL}
본 발명은 차량 바퀴의 허브 베어링 유닛과 등속 조인트 사이의 결합 영역을 위한 밀봉 장치에 관한 것이다.
특허 공보 US 2002/0070506 A1호와 US 6 354 952 B1호로부터 공지된 장치들에 의하면, 차량 바퀴의 허브는 스플라인 커플링(splined coupling)을 통해 등속 조인트의 벨로부터 구동 토크를 수용한다. 이를 위하여, 축방향 외부 톱니를 가진 링은 상기 허브 상에 고정되며, 상기 축방향 외부 톱니는 등속 조인트의 외부 부분 또는 "벨(bell)"의 축방향 내부 톱니와 함께 관형 돌출부에 삽입된다. 톱니를 가진 링과 관형 돌출부는 모두 각각의 원형 홈으로 제공되며, 상기 홈 내에서 탄성의 개방된 로킹 링이 끼워맞춤된다. 이 탄성 링은 조인트 벨의 축방향 외측 단부(또는 외측으로 치우친 단부)에 형성된 슬롯을 통해 돌출되는 상기 링의 단부에서 암을 가진다. 밀봉 탄성 슬리브는 US 2002/0070506호의 도 5에 예시되며, 상기 밀봉 탄성 슬리브는, 한 단부에서 조인트 벨의 관형 돌출부의 원통형 외측 표면상에 배치되고 외측으로부터 로킹 링의 단부 암들과 상기 슬롯을 덮으며, 다른 단부에서 허브의 단부에 고정된 환형부, 특히 베어링의 밀봉 장치의 인서트(insert)와 협력하여 밀봉된다(sealingly cooperate).
거의 효과적이지 못한 밀봉으로 인하여 물이 특히 조인트 벨의 단부에 형성된 슬롯을 통해 스플라인 인터페이스 영역 내로 침투될 수 있다. 스플라인 커플링의 인터페이스에 형성된 녹은 등속 조인트로부터 허브-베어링 유닛의 해체 공정을 매우 어렵게 만들며 그 외에도 상기 부재들의 수명을 단축시킨다.
본 발명의 목적은 등속 조인트와 허브 베어링 유닛 사이의 인터페이스 영역을 신뢰성 있도록 밀폐하여 밀봉하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 베어링과 조인트의 작동수명 내내 반복적인 작동 공정 동안 용이하게 장착하고 해체할 수 있는 밀봉 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 추가적인 목적은 허브 베어링 유닛에 그 외의 다른 밀봉 장치의 작동에 부정적인 영향을 미치지 않고 밀봉 효과를 보장하는 데 있다.
본 발명에 따른 상기 목적과 이점 및 그 외의 다른 목적들과 이점들은 하기에서 더 잘 이해될 것이며 첨부된 청구항들에 따른 특징들을 가진 밀봉 장치에 의해 구현될 수 있다.
도 1에 관하여, 차량의 구동 바퀴(driving wheel)용 허브(10)는 베어링 유닛을 통해 차량의 서스펜션 스탠더드(suspension standard, 11)에 회전가능하게 장착되며, 상기 베어링 유닛은 볼트(도시되지 않음)에 의해 스탠더드에 고정된 플랜지(13)를 가진 외부 고정 레이스(stationary race, 12)를 포함한다. 내부 베어링 레이스(14)는 허브(10) 상에 고정되며, 상기 내부 베어링 레이스(14)는 베어링 유닛의 2개의 볼 세트(15, 16) 중 하나를 위한 내부 레이스웨이(raceway)를 형성한다. 허브는 상기 허브의 축방향 외측 단부를 향하는 원통형 표면(17)을 가지며, 등속 조인트(constant velocity joint)의 벨(20)로부터 허브로 구동 토크를 전달하기 위하여 축방향 외부 스플라인(19)을 가진 구동 링(driving ring, 18)은 상기 원통형 표면(17) 상에 고정된다. 상기 구동 링(18)은 허브의 단부 에지(end edge, 21)를 냉간성형가공, 선호적으로 궤도압연(orbital rolling)가공함으로써 내부 베어링 레이스(14)에 대해 축방향으로 안정하게 고정된다. 상기 조인트 벨의 축방향 외측면에서, 조인트 벨(20)은 구동 링(18)의 외부 스플라인(19)과 결합되는 축방향 내부 스플라인(23)으로 관형 돌출부(22)를 형성한다.
구동 링(18)과 조인트 벨(20)은 탄성의 개방된 고정 링(securing ring, 24)에 의해 축방향으로 탈착가능하게 결합되며, 상기 고정 링(24)은 벨(20)의 원형의 내부 홈(25)에 일부분이 수용되고 구동 링(18)의 원형의 외부 홈(26)에 일부분이 수용된다. 로킹 링(locking ring, 24)은 상기 로킹 링의 단부에서 2개의 반경방향 암(radial arm, 29)을 가지며, 축방향으로 만곡된 부속물(appendixes)들은 벨(20) 의 관형 돌출부(22)의 축방향 외측 단부에 형성된 슬롯(27)을 통해 연장된다. 도면에서는 2개의 암(29)들 중 오직 한 암만 도시된다.
등속 조인트와 허브 베어링 유닛 사이의 결합 영역 외측으로부터 밀폐식 밀봉을 위한 밀봉 장치가 도면부호(30)로 표시된다. 상기 밀봉 장치(30)는 엘라스토머 재료로 만든 가요성 밀봉 슬리브(31)와 주변 클램핑 스프링(circumferential clamping spring, 32)을 가진다.
밀봉 슬리브(31)는 주 관형부(main tubular portion, 34)를 가지며, 상기 관형부(34)는 조인트의 관형 돌출부(22)의 원통형 외측 표면(33) 주위의 스프링(32)에 의해 밀봉식으로 고정된다. 조립 단계와 해체 단계를 용이하게 하기 위하여, 상기 관형부(34)는 원통형 표면(33)의 외측 직경보다 더 큰 변형되지 않은 크기 또는 자유 크기를 가지며 이에 따라 돌출부(22)는 슬리브(31) 내로 용이하게 미끄러져 삽입되고 및 상기 슬리브(31)로부터 빠질 수 있다. 조인트 벨에 대한 상기 슬리브의 밀봉 작용은 스프링(32)에 의해 기계적으로 보장된다.
슬리브(31)는 상기 슬리브의 축방향 외측면에서 반경방향으로 내부를 향하여 돌출되는 플랜지(32)를 가지며, 상기 플랜지(32)는 조인트 벨(20)과 허브 베어링 유닛 사이에서, 상기 실시예에서는 내부 베어링 레이스(14)의 반경방향 면(radial face, 37)과 축방향 외측면 상의 벨의 반경방향 단부 측면(36) 사이에서 상기 슬리브의 주변을 따라 클램프 고정된다. 축방향으로 서로 안정하게 고정된 부재들의 2개의 평행한 표면 사이에서 플랜지(35)를 축방향 클램핑 고정함으로써 허브 베어링 유닛의 측면에 특히 효율적인 밀봉 작용이 제공된다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 도식적으로 도시된 종래의 밀봉 장치(28)에 플랜지(35)의 일부가 접촉하며, 상기 종래의 밀봉 장치(28)는 베어링 레이스(12, 14) 사이의 틈을 밀봉하고 하나 이상의 밀봉 개스킷으로 상호적으로 슬라이딩 접촉하는 한 쌍의 마주보는 환형 인서트(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 인서트의 상대적인 위치가 우발적으로 변경되어야 할 때(예를 들어 행정(stroke)에 따라) 상기 밀봉 장치(28)의 밀봉 효과를 저하시키지 않게 하기 위하여, 플랜지(35)는 밀봉 장치(28)에 대해 상당한 압력을 가하지 않아야 한다. 도 1의 실례에 도시된 바와 같이, 플랜지(35)의 축방향 클램핑 하중은 실질적으로 허브 베어링 유닛의 강성의 비변형 요소에 의해 가해져야 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 변형물(도시되지 않음)에 따라서, 밀봉 장치(30)의 플랜지(35)는 내부 베어링 레이스(14)와 구동 링(18) 사이에서 클램프 고정될 수 있다. 이 경우 플랜지(35)는 강성의 재료로 만든 환형 디스크로 구성되며 상기 환형 디스크 상에서 엘라스토머 슬리브(31)가 가황처리 되거나(vulcanized) 또는 접착된다.
등속 조인트를 허브 베어링 유닛과 조립하기 위하여, 우선적으로 상기 허브 베어링 유닛이 서스펜션 스탠더드 상에 장착된다(도 2 참조). 로킹 링(24)은 구동 링(18)의 홈(26) 내에 끼워맞춤된다. 그 뒤, 상기 로킹 링(24)의 단부 암(29)들은 서로 수축되고, 상기 탄성 링은 구동 링(18)의 홈(26) 내에 완전히 수용되는 탄성적으로 수축된 위치에 고정된다. 2개의 단부 암들은 도면에서 도면부호(40)로 표시된 리테이너 공구(retainer tool)에 의해 서로에 대해 고정된다. 밀봉 슬리브(31)는 내부 베어링 레이스(14)의 측면(37)에 인접하게 배치되어 정지된 플랜지(35)와 함께 구동 링(18) 주위에 위치된다.
그 뒤, 조인트 벨(20)의 축방향 외측 단부 측면(37)이 슬리브(31)의 플랜지(35)에 접하여 등속 조인트와 허브 베어링 유닛 사이에서 축방향으로 클램프 고정되어 유지할 때까지(도 3 참조), 상기 조인트 벨(20)은 구동 링(18)의 외측 상에서 및 서로 상호적으로 결합하는 관형 돌출부(22)의 내측에 제공되는 스플라인(19, 23)과 끼워 넣을 수 있도록 미끄러져 들어간다(slipped telescopically)(도 3 참조). 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밀봉 슬리브의 관형부(34)는 등속 조인트 벨의 원통형 표면(33)의 외측 직경보다 더 큰 변형되지 않은 반경방향 크기 또는 자유 크기를 가지며, 이에 따라 허브 베어링 유닛을 가진 조인트의 동일한 해체 단계 동안 슬리브 내로 관형 돌출부(22)를 용이하게 삽입할 수 있다. 주변 스프링(32)은 조인트 벨의 외측 표면상에 임시로(provisionally) 위치되며, 상기 조인트 벨의 원통형 표면(38)은 관형 돌출부의 원통형 표면(33)의 직경보다 더 큰 직경을 가진다. 상기와 같이 도달되어 접하는 위치에서, 벨의 관형 돌출부에 형성된 내부 홈(25)은 구동 링(18)의 외측 상에 형성된 홈(26)과 일렬로 정렬된다.
리테이너 공구를 제거함으로써(도 4 참조), 탄성 링의 암(29)은 구속해제되어 로킹 링(24)이 사용되고 작동 위치에 도달할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 링(24)은 서로 정렬된 홈(25, 26)과 결합하여 이에 따라 등속 조인트를 허브 베어링 유닛에 축방향으로 고정하도록 유지된다. 마지막으로 스프링(32)은 조인트 벨을 따라 이동되어 조인트의 관형 돌출부(22)에 대해 슬리브의 관형부(34)가 반경방향으로 클램프 고정될 수 있다.
한 측부 위에서 상기 2개의 서브조립체(subassembly)를 동일하게 조립함으로써 허브 베어링 유닛과 등속 조인트 사이에 밀폐식 커플링이 기계적으로 보장됨을 이해할 것이다. 클램프 고정되어 유지되는 탄성 슬리브의 플랜지(35)로 인해 상기 2개의 서브조립체들 사이의 인터페이스에서 밀폐식 밀봉이 보장된다. 상기 탄성 슬리브는 등속 조인트의 슬롯(27) 영역을 덮으며 축방향 내측면을 향하여 기계적으로 밀봉 작용을 보장하는 주변 스프링(32)에 의해 안정적으로 밀폐된다(closed). 등속 조인트용 허브 베어링 유닛을 해체하기 위하여 주변 스프링을 제거함으로써, 슬리브의 축방향 내측 단부는 탄성적으로 자유로이 사용되어 로킹 링(24)의 암을 서로 인접하게 배치하는 공구를 용이하게 삽입시킬 수 있다. 따라서 등속 조인트는 탄성 슬리브를 훼손시키지 않고 허브 베어링 유닛으로부터 구속해제하고 분리시킬 수 있다.
본 발명의 비제한적인 선호되는 실시예가 첨부된 도면들에 대한 예시로서 기술될 것이다.
도 1은 허브 베어링 유닛에 결합된 등속 조인트 상에 장착된 밀봉 장치를 도시한 축방향 횡단면도.
도 2-4는 도 1에 도시된 조립체의 조립 단계를 도식적으로 도시한 도면.

Claims (6)

  1. -차량 바퀴용 허브 베어링 유닛과 이에 연결된 등속 조인트 사이에서 제공되며,
    -상기 허브 베어링 유닛은 회전식 허브(10)를 가지고, 구동 링(18)은 상기 등속 조인트의 외부 회전식 벨 부재(20)로부터 상기 허브에 토크를 전달하기 위하여 상기 허브(10)에 고정되며,
    -상기 벨 부재(20)는 상기 구동 링(18)에 끼워 넣을 수 있는 관형 돌출부(22)를 가지며, 반경방향 슬롯(27)은 상기 허브 베어링 유닛의 회전식 부재(14)를 향하는 벨 부재의 단부 측면(36)에 축방향으로 연장되고,
    -상기 구동 링(18)과 관형 돌출부(22)는 각각 조인트 벨(20)을 구속해제가능하게 상기 구동 링(18)에 축방향으로 고정하기 위하여 스프링 로킹 링(24)을 수용하는 원형의 내부 및 외부 홈(26, 25)을 가지며,
    -상기 로킹 링(24)은 슬롯(27)을 통해 반경방향으로 외부를 향하여 연장되는 암(29)들을 가지고,
    -탄성 슬리브(31)는 관형 돌출부(22) 상의 외측 표면(33) 위에 상기 슬리브의 제 1 단부와 끼워맞춤되고, 스프링 로킹 링(24)의 암(29)과 반경방향 슬롯(27)은 외측으로부터 덮여지며, 슬리브의 제 2 단부는 반경방향으로 내부를 향하여 돌출되는 환형 플랜지(35)를 포함하고 상기 환형 플랜지(35)는 바퀴 허브(10) 상에 고정된 환형부와 협력하여 밀봉되는, 차량 바퀴의 허브 베어링 유닛과 등속 조인트 사이의 밀봉 장치에 있어서,
    상기 반경방향으로 내부를 향하여 돌출되는 플랜지(35)는 허브(10)에 고정되거나 또는 상기 허브(10)와 일체 구성된 강성의 환형부(14)에 대해 축방향으로 클램프 고정되는 것을 특징으로 하는 밀봉 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 플랜지(35)는 허브(10)에 고정되거나 또는 상기 허브(10)와 일체 구성된 강성의 환형부(14)와 조인트 벨(20)의 상기 단부 측면(36) 사이에서 축방향으로 클램프 고정되는 것을 특징으로 하는 밀봉 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 플랜지(35)는 허브(10)에 고정된 반경방향의 내부 베어링 레이스(14)와 조인트 벨(20)의 상기 단부 측면(36) 사이에서 축방향으로 클램프 고정되는 것을 특징으로 하는 밀봉 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 플랜지(35)는 허브(10)에 고정된 반경방향의 내부 베어링 레이스(14)와 상기 구동 링(18) 사이에서 축방향으로 클램프 고정되는 것을 특징으로 하는 밀봉 장치.
  5. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 슬리브(31)의 상기 제 1 단부는 관형 돌출부(22)의 원통형 외측 표면(33)에 대해 슬리브의 제 1 단부를 반경방향으로 죄고 및 밀봉하여 죄는 주변 스프링(32)과 연결되는 것을 특징으로 하는 밀봉 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 탄성 슬리브(31)는 상기 제 1 단부에서 종결되는 주 원통형 부분(34)을 형성하며, 상기 주 원통형 부분(34)은 슬리브의 자유 상태에서 변형되지 않은 주변 스프링(32)에 의해 관형 돌출부(22)의 원통형 외측 표면(33)의 외측 직경보다 더 큰 내측 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 밀봉 장치.
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