KR20080065601A

KR20080065601A - 휠 볼트를 위한 구멍 사이에 형성된 축방향 홈을 구비한 휠허브

Info

Publication number: KR20080065601A
Application number: KR1020087007624A
Authority: KR
Inventors: 하인리히 호프만; 호르스트 되플링; 페터 니블링; 로베르트 프랑크
Original assignee: 쉐플러 카게
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-07-14
Also published as: ATE518668T1; US20080296965A1; WO2007051453A2; WO2007051453A3; CA2636390A1; EP1943109A2; JP2009514741A; EP1943109B1; DE102005052479A1; US7871134B2

Abstract

본 발명은 중앙부(2) 및 그에 방사상으로 연결된 반경부(3), 휠 베어링을 수용하기 위하여 중앙부(2)에서부터 축방향으로 돌출된 베어링부(4) 및 브레이크 디스크 및 휠 림을 수용하기 위한 축방향 대향측 수용부(20)를 구비한 휠 허브(1)에 관한 것으로써, 반경부(3)에는 휠 볼트를 수용하기 위한 구멍(5, 6, 7, 8)이 형성되어 있다. 모든 운전 하중을 견딜 수 있는 특히 경량의 휠 허브 및 모든 운전 조건에서 안정적인 접촉면을 제공하는 브레이크 디스크를 구현하기 위하여, 적어도 몇 개의 구멍(5, 6, 7, 8) 사이에서 휠 허브(1)가 휠 허브(1)의 반경부(3) 측벽을 완전히 관통하는 홈(9, 10, 11, 12, 13)을 포함하며, 휠 허브(1)의 방사상 단부(28)에는 적어도 하나의 보강 수단이 형성된다.

Description

휠 볼트를 위한 구멍 사이에 형성된 축방향 홈을 구비한 휠 허브{WHEEL HUB COMPRISING AXIAL RECESSES FORMED BETWEEN THE HOLES FOR WHEEL NUTS}

본 발명은 중앙부 및 그에 방사상으로 연결된 반경부, 휠 베어링을 수용하기 위하여 중앙부에서부터 축방향으로 돌출된 베어링부 및 브레이크 디스크 및 휠 림을 수용하기 위한 축방향 대향측 수용부를 구비한 휠 허브에 관한 것으로써, 반경부에는 휠 볼트를 수용하기 위한 구멍이 형성되어 있다.

차량의 휠 허브는 전문가들에게 다양한 실시 형태로 알려져 있다. 휠 허브는 차량에서 구동축과 차량 휠을 연결하는 연결 부재로서 사용된다. 구동축과 연결하기 위해 일반적으로 휠 허브는 플러그 인 치형을 구비한 중앙의 수용부를 포함하며, 구동축의 자유 단부가 이 플러그 인 치형에 삽입될 수 있다. 차량 휠의 휠 림을 고정하기 위해 휠 허브의 반경부에는 나사산을 구비한 구멍이 형성되며, 휠 볼트를 이용해 브레이크 디스크를 이 구멍에 조일 수 있다. 또한 일반적으로 휠 허브는 휠 림 또는 브레이크 디스크의 수용 및 방사상 센터링을 위한 축방향 부분을 포함한다.

차량의 운전 시 차량 휠과 함께 회전하는 중량을 감소시키고 이로써 차량의 주행 특성을 개선하기 위해, 이러한 유형의 휠 허브가 비관통성 재료 홈을 포함하 는 것도 알려져 있다.

이러한 배경에서 본 발명의 목적은, 종래 방식의 휠 허브와 대등한 치수에서 그 중량이 더욱 감소되도록 이러한 휠 허브를 더욱 개선하는 것이다. 휠 허브는 높은 틸팅 강도 및 비틀림 강도를 가져야 하고 휠 볼트의 조임 토크뿐 아니라 운전 중에 발생하는 힘과 관련된 측면에서도 브레이크 디스크 및 휠 림의 정확한 안내를 보장해야 한다.

이 목적을 달성하기 위해 휠 허브는 독립항의 특징을 포함한다. 본 발명의 바람직한 개선된 형태 및 실시 형태는 종속항에 명시된다.

그에서는 중앙부 및 그에 연결된 반경부, 휠 베어링을 수용하기 위하여 중앙부에서부터 축방향으로 돌출된 베어링부 및 브레이크 디스크 및 휠 림을 수용하기 위한 축방향 대향측 수용부를 구비한 휠 허브가 제안되며, 반경부에는 휠 볼트를 수용하기 위한 구멍이 형성되어 있다. 또한 이 휠 허브에서는, 반경부에서 적어도 몇 개의 구멍 사이에 반경부의 측벽을 완전히 관통하는 홈이 형성되며, 휠 허브의 방사상 단부에는 적어도 하나의 보강 수단이 형성된다.

제안된 기술적 해결 방법을 통하여, 차량 구동축과의 연결, 휠 베어링의 수용 및 브레이크 디스크 및 휠 림의 수용을 위한 축방향 장치 구성요소를 포함하는 휠 허브가 제공된다. 이 휠 허브는, 휠 볼트를 위한 구멍 및 관통 홈을 통해 상당한 경량 구조로 형성되는 반경부를 포함한다. 휠 허브의 둘레에 형성된 보강 수단은 반경부 내의 그 홈에도 불구하고 휠 허브의 충분히 강한 강성(stiffness)를 제공하며, 보강부 내의 휠 허브의 추가적인 재료는 홈 구역의 재료 절감량의 합보다 적다.

휠 베어링에 대한 기계적 요건 및/또는 치수에 상응하게 휠 허브는 하기 특징을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 휠 허브의 바람직한 개선된 형태에서 휠 허브의 특징은, 보강 수단이 축방향에서 휠 허브의 가장자리를 거쳐 베어링부에 방향으로 그에 동축성으로 진행하는 것이다. 이러한 구조적 특징으로 인해 다른 측면에 존재하는 브레이크 디스크를 위한 접촉면이 축방향으로 노출된다.

이 제1 변형예에서 보강 수단은, 사이 공간을 유지하면서 둘레 방향에서 서로 이격된 복수의 돌기 또는 축방향 돌출부를 통해 형성된다. 바람직하게도 이 돌기는 휠 허브의 전술함 홈도 형성되어 있는 휠 허브의 둘레 부분에 배치되며, 돌기 사이의 사이 공간은 휠 볼트를 수용하기 위한 전술한 구멍 구역에서 노출되어 있다.

제2 변형예에서는, 보강 수단이 휠 허브의 둘레 전체에 걸쳐 진행하는 보강 링으로서 형성된다.

또한 본 발명에서는, 홈이 휠 허브의 둘레에 걸쳐 반경부의 각각 두 개의 구멍 사이에서 균일하게 분포되게 형성된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 상응하게, 두 개의 인접한 홈 사이에서 방사상 외측에 존재하는 최단 간격(Sa)이 그 사이에서 휠 허브의 회전축에 대한 홈의 방사상 최단 거리의 두 개의 점(A, B) 사이의 간격(Si)보다 작다. 이러한 원리로 인하여, 중량 절감, 우수한 부품 강도 및 휠 허브에서의 바람직한 응력 분포와 관련하여 최상의 조합이 구현되는 것이 보장된다.

이러한 설계 원칙에 따라 반경부의 방사상면에 대한 횡단면에서 바람직하게도 홈이 라운딩된 코너를 구비한 거의 사다리꼴, 신장 형태 또는 삼각형 형상을 포함한다.

또한 홈이 베어링부의 방향에서 볼 때 제1 축방향 부분, 그에 연결되는 제2 축방향 부분 및 그에 연결되는 제3 축방향 부분을 포함하는 것이 가능하다. 제1 축방향 부분에서 홈의 측벽면이 반경부의 방사상면에 대해 거의 수직으로, 즉 휠 허브의 회전축에 대해 평행하게 진행하며, 후자로 언급한 홈의 양측 부분이 전술한 방사상면에 대해 90°보다 작고 축방향으로 점차 작아지는 서로 다른 각도를 갖는다. 이로써 홈은 층지게 확장되는 개구를 포함한다.

다른 특징에 따라서, 중앙부가 원추형으로 형성되는 것이 가능하며, 이 중앙부가 베어링부의 방향에서 축방향으로 좁아진다. 이러한 설계적 조치를 통하여 휠 허브의 중앙부에서부터 섬세한 반경부로의 매우 안정적인 토크 전달이 달성된다. 또한 브레이크 디스크에는 원추형 진행을 통해 확대된 축방향 접촉면이 제공된다.

휠 허브의 다른 개선된 구조에서는, 홈이 방사상 방향에서 중앙부의 원추형 구역에까지 진행한다. 바람직하게도 사다리꼴 또는 신장 형태의 홈에서는, 그 짧은 측면이 방사상 내측으로 휠 허브의 회전축 방향을 지향하므로, 둘레를 기준으로 더 짧은 방사상 내측 부분에서보다 둘레를 기준으로 더 긴 휠 허브의 반경부 부분에서 더 많은 재료가 제거된다.

거의 삼각형 형태의 홈에서는 삼각형 첨단이 방사상 내측으로 휠 허브의 종축 방향을 지향하도록 홈이 휠 허브의 반경부에 형성된다.

이로써 휠 허브의 반경부가 휠 볼트를 위한 구멍 구역에서 홈의 제1 축방향 부분의 구역의 축방향 측벽 두께(D2)보다 큰 축방향 측벽 두께(D1)를 가지므로, 휠 허브 미가공품의 성형 및 천공 시 요구되는 각 부품에 대한 정확도가 양호하게 준수되며 각 제조 공정이 원활하게 수행되는 것이 달성된다.

아래에서 본 발명은 첨부한 도면을 근거로 두 가지 실시 형태에 대해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.

도 1은 구동측에서 관찰한, 본 발명에 따라 형성된 휠 허브의 제1 실시 변형을 나타낸다.

도 2는 도 1에 따른 휠 허브의 대향측을 도시한 도면이다.

도 3은 휠 림 및 브레이크 디스크측에서 관찰한, 본 발명에 따른 휠 허브의 제2 실시 변형을 나타낸다.

도 4는 도 3에 따른 휠 허브의 대향 구동측을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따라 형성된 휠 허브(1)는 휠 허브(1)의 종축(21)에 대해 거의 수직으로 형성된 중앙부(2)를 포함한다. 도면에 도시하지 않은 휠 베어링을 수용하기 위한 베어링부(4) 및 도면에 도시하지 않은 브레이크 디스크 및 마찬가지로 도시하지 않은 휠 림의 고정 및 센터링을 위한 층 진 수용부(20)가 이 중앙부(2)에서부터 종축(21)에 대해 동축성으로 진행한다. 베어링부(4)는 그 방사상 외측면에 휠 베어링의 내측 링을 고정할 수 있도록, 형성되며, 그 축방향 보어에는 축방향 치형이 형성된 구동축 저널을 수용하기 위한 플러그 인 치형(plug-in toothing)(19)이 형성된다. 베어링부(4)의 축방향 자유 단부는 환형 팽윤부(18)를 통해 한정된다.

이 실시예에서 휠 허브(1)의 중앙부(2)는 종축(21)에 대해 원추형으로 형성되며, 이 중앙부(2)의 직경은 방사상 외측에서부터 베어링부(4)의 방향으로 감소한다. 중앙부(2)는 직경이 최대인 그 둘레에서 반경부(3)로 전환되며, 이 반경부는 휠 허브(1)의 수용부(20)에 부착된 브레이크 디스크 및 휠 림을 고정하는 기능을 한다.

적어도 휠 림은 휠 볼트를 통해 휠 허브(1)의 반경부(3)에 고정이 가능하다. 이를 위해 휠 볼트가 도시하지 않은 나사산이 형성된 구멍(5, 6, 7, 8)에 조여진다.

휠 허브(1)에는 그 방사상 측벽을 관통하는 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 형성되며, 홈은 구멍(5, 6, 7, 8) 사이에서 균일하게 분포되도록 배치된다. 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에서 홈(9, 10, 11, 12, 13)은 방사상면에서 거의 사다리꼴의 횡단면 형태를 갖는다.

둘레를 기준으로 더 긴 홈 측면은 반경부(3)에서 방사상 외측을 형성하고 둘레를 기준으로 더 짧은 측면은 방사상 내측을 형성한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 홈(9, 10, 11, 12, 13)은 방사상 방향에서 중앙부(2)의 원추형 구역에까 지 진행한다.

홈(9, 10, 11, 12, 13)은 베어링부(4) 방향으로 볼 때 각각 세 개의 축방향 부분(14, 15, 16)을 포함하며 그에서 제1 축방향 부분(14)은 종축(21)에 대해 거의 평행하고 또는 반경부(3)의 방사상면에 대해 수직으로 형성된 측벽면을 포함하며, 그에 연결되는 양측 축방향 부분(15, 16)의 측벽면은 방사상면에 대해 90°보다 작은 축방향으로 감소하는 서로 다른 각도로 형성된다.

또한 다른 바람직한 실시 형태에서는, 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 그 방사상 내측에 존재하는 측면에서 아치 형태의 진행부(17)를 포함하고 및/또는 전체적으로 라운딩된 코너를 갖는다. 이로써 홈(9, 10, 11, 12, 13)은 거의 신장 형태의 형상을 갖는다. 전술한 바와 같은 가장자리 형태 및 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 측면 형태로 인해 휠 허브(1) 내에서 저응력의 힘 진행이 구현된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 휠 허브(1)는 그 구역 및 구멍(5, 6, 7, 8)의 구역에서 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 층진 축방향 부분(13, 14, 15)으로 인해 서로 다른 측벽 두께를 포함한다. 구멍(5, 6, 7, 8) 구역의 측벽 두께(D1)는 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 제1 축방향 부분(13) 구역의 측벽 두께(D2)보다 크다. 바람직하게도 구멍(5, 6, 7, 8) 구역의 측벽 두께(D1)은 측벽 두께(D2)보다 두 배 이상 크다.

측벽 두께 형성으로 인해 홈(9, 10, 11, 12, 13) 및 구멍(5, 6, 7, 8)의 제조 기술적 측면에서 생산 시 공작물 통합성 및 우수한 제조 정확성이 보장된다. 또한 바람직하게도 홈(9, 10, 11, 12, 13)은 성형 과정을 통해 제조되며 구멍(5, 6, 7, 8)은 천공 과정을 통해 제조된다.

본 발명의 다른 형태에서는, 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 그 치수 및 그 간격의 측면에서 최적화되게 형성되므로, 최대한 경량 구조의 휠 허브(1) 제조가 가능하며, 이러한 휠 허브는 그에 작용하는 모든 운전 하중을 아무런 손상 없이 수용할 수 있으며 둘레를 기준으로 브레이크 디스크를 위한 파형 접촉면을 형성하지 않는다.

또한 방사상 외측에 존재하는, 두 개의 인접한 홈 사이의 최단 간격(Sa)이 휠 허브(1)의 회전축(21)에 대해 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 방사상 최단 간격을 나타내는 두 개의 점(A, B) 사이의 간격보다 작도록, 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 형성되고 서로 이격된다.

홈(9, 10, 11, 12, 13)은 그 방사상 외측 구역에서도 거의 난형으로 형성될 수 있으며 회전축(21) 방향의 방사상 구역에서는 비교적 뾰쪽하게 형성될 수 있는데, 이는 도면에 상세히 도시되어 있지 않다. 또한 각 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 첨단은 휠 허브(1)의 회전축(21) 방향에서 방사상으로 진행한다. 전술한 두 개의 인접한 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 점(A, B)은 각각 첨단을 통해 정의된다.

휠 허브(1)의 보강을 위해 도 1 및 도 2에 도시한 실시예는 돌기(23, 24, 25, 26, 27)를 포함하며, 이 돌기는 휠 허브(1)의 방사상 단부(28)에서부터 동축성으로 베어링부(4)의 방향으로 진행한다. 둘레를 기준으로 각 돌기 사이에는 구멍(5, 6, 7, 8)의 구역에서 휠 볼트를 수용하기 위해 형성된 사이 공간이 배치된다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 돌기(23, 24, 25, 26, 27)는 거의 아치 형태로 진행하며, 최대 축방향 돌출 부분은 해당 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 거의 중앙 에 존재한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 보강 수단도 보강 링(29)을 통해 형성될 수 있는데, 이 보강 링느 휠 허브(1)의 방사상 단부(28)에 접하며 베어링부(4)의 방향에서 동축성으로 진행하고 모든 구멍(5, 6, 7, 8) 및 홈(9, 10, 11, 12, 13)을 커버한다.

본 발명은 휠 허브에 이용될 수 있다.

[도면부호의 설명]

1 휠 허브

2 중앙부

3 반경부

4 베어링부

5 휠 볼트를 위한 구멍

6 휠 볼트를 위한 구멍

7 휠 볼트를 위한 구멍

8 휠 볼트를 위한 구멍

9 홈

10 홈

11 홈

12 홈

13 홈

14 제1 축방향 부분

15 제2 축방향 부분

16 제3 축방향 부분

17 홈의 아치 형태의 진행부

18 환형 팽윤부

19 플러그 인 치형

20 브레이크 디스크 및 휠 림을 위한 수용부

21 회전축

23 돌기

24 돌기

25 돌기

26 돌기

27 돌기

28 휠 허브의 방사상 단부

29 보강 링

A 홈의 점

B 홈의 점

D1 측벽 두께

D2 측벽 두께

Sa 외측 간격

Si 내측 간격

Claims

중앙부(2) 및 그에 방사상으로 연결된 반경부(3), 휠 베어링을 수용하기 위하여 중앙부(2)에서부터 축방향으로 돌출된 베어링부(4) 및 브레이크 디스크 및 휠 림을 수용하기 위한 축방향 대향측 수용부(20)를 포함하며, 반경부(3)에는 휠 볼트를 수용하기 위한 구멍(5, 6, 7, 8)이 형성된 휠 허브(1)에 있어서, 상기 휠 허브(1)가 최소한 몇 개의 구멍(5, 6, 7, 8) 사이에서 휠 허브(1)의 반경부(3) 측벽을 완전히 관통하는 홈(9, 10, 11, 12, 13)을 포함하며, 휠 허브(1)의 방사상 단부(28)에 최소한 하나의 보강 수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 허브(1).
제1항에 있어서, 상기 보강 수단이 축방향에서 휠 허브(1)의 가장자리를 거쳐 베어링부(4) 방향으로 동축성으로 진행하는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제2항에 있어서, 상기 보강 수단이, 사이 공간을 유지하면서 둘레 방향에서 서로 이격된 복수의 돌기(23, 24, 25, 26, 27)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제3항에 있어서, 상기 돌기(23, 24, 25, 26, 27)가, 휠 허브(1)의 전술한 홈(9, 10, 11, 12, 13)도 형성되어 있는 휠 허브(1)의 둘레 부분에 배치되며, 사이 공간이 구멍(5, 6, 7, 8) 구역에서 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보강 수단이 보강 링(29)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 반경부(3)의 각각 두 개의 구멍(5, 6, 7, 8) 사이에 균일하게 분포되게 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 두 개의 인접한 홈(9, 13) 사이에서 방사상 외측에 존재하는 최단 간격(Sa)이 그 사이에서 휠 허브(1)의 회전축(21)에 대한 홈(9, 13)의 방사상 최단 거리의 두 개의 점(A, B) 사이의 간격(Si)보다 작은 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제7항에 있어서, 상기 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 반경부(3)의 방사상면에서 거의 사다리꼴, 신장 형태 또는 삼각형 횡단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제7항 또는 제8항에 있어서, 그 짧은 측면이 방사상 내측에서 휠 허브의 종축(21) 방향을 지향하도록, 사다리꼴 또는 신장 형태의 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 휠 허브(1)에 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제7항 또는 제8항에 있어서, 그 첨단(22)이 방사상 내측으로 휠 허브의 종축(21) 방향을 지향하도록 상기 삼각형 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 휠 허브(1)에서 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 베어링부(4) 방향으로 볼 때 제1 축방향 부분(14), 그에 연결되는 제2 축방향 부분(15) 및 그에 연결되는 제3 축방향 부분(16)을 포함하며, 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 측벽면이 제1 축방향 부분(14)에서 반경부(3)의 방사상면에 대해 거의 수직으로 진행하고, 다른 양측 축방향 부분(15, 16)의 측벽면이 전술한 방사상면에 대해 90°보다 작은 축방향으로 감소하는 서로 다른 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙부(2)가 원추형으로 형성되며, 상기 중앙부(2)가 베어링부(4)의 방향에서 축방향으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제12항에 있어서, 상기 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 방사상 방향에서 중앙부(2)의 원추형 구역에까지 진행하는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 구멍(5, 6, 7, 8)의 구역에서 휠 허브(1)의 반경부(3)가, 홈(9, 10, 11, 12, 13)의 제1 축방향 부분(13) 구역의 축방향 두께(D2)보다 큰 축방향 두께(D1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 허브.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(9, 10, 11, 12, 13)이 라운딩된 코너를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 허브.