KR20080108313A - 예를 들어 상용차용 교체 가능한 휠 베어링 유닛, 및 휠 베어링 유닛의 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 각각 외측 링(4, 4') 및 내측 링(5, 5')을 포함하며 그 사이에 각각 일 열의 테이퍼 롤러(6)가 배치되어 있는 두 개의 테이퍼 롤러 베어링(1, 1') 및 하나의 휠 허브(2) 및 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 적어도 하나의 내측 링(5, 5')에서 고정 링(8)을 구비한 예를 들어 상용차용의 교체 가능한 휠 베어링 유닛(3)에 관한 것이다. 이 휠 베어링 유닛(3)은 특별한 전문 지식 및 특수 공구 없이 정비소에 존재하는 간단한 보조 공구를 이용하여 조립 시 청결성에 대한 특별한 요건 없이 조립될 수 있어야 한다. 이를 위하여 양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 각 외측 링(4, 4')은 휠 허브 축(9)에 대해 동축성으로 베어링 외측면을 향하는 원통형 연장부(10)를 포함하며, 각각 하나의 실(12, 12')이 그에 삽입되고, 해당 내측 링(5, 5')에서 지지되며 외측 링(4, 4')을 축방향에서 고정하는 고정 부재(13, 13')가 실(12, 12')에 대향하는 각 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 면에 배치된다.

Description

예를 들어 상용차용 교체 가능한 휠 베어링 유닛, 및 휠 베어링 유닛의 조립 방법{INTERCHANGEABLE WHEEL BEARING UNIT, FOR EXAMPLE FOR COMMERCIAL VEHICLES AND METHOD FOR ASSEMBLING A WHEEL BEARING UNIT}
본 발명은, 각각 외측 링 및 내측 링을 포함하며 그 사이에 각각 일 열의 테이퍼 롤러가 배치되어 있는 두 개의 테이퍼 롤러 베어링 및 하나의 휠 허브 및 양측 테이퍼 롤러 베어링의 적어도 하나의 내측 링에서 고정 링을 구비한 예를 들어 상용차용의 교체 가능한 휠 베어링 유닛에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 교체 가능한 휠 베어링 유닛의 제조 방법에 관한 것이다.
휠 베어링 및 휠 허브는 알려진 바와 같이 차량 섀시에서 휠 서스펜션에 사용되는 고부하 부품으로써, 특히 상용차에서는 서로 다른 운전 부하를 견뎌야 한다. 또한 휠 베어링 및 휠 허브의 긴 수명 및 우수한 유지보수성은 이러한 상용차의 사용자에 있어 결정적인 경쟁력으로 작용한다.
상용차용 휠 베어링 유닛에서는 주로 소위 인서트 테이퍼 롤러 베어링 유닛이 사용된다.
독일 공개 특허 공보 DE 198 33 436 A1에는 내측 링, 외측 링 및 그 사이에 케이지에 의해 고정된 복수의 테이퍼 롤러를 구비한 2열 테이퍼 롤러 베어링을 포 함하는 허브 유닛 베어링이 공개되어 있다. 또한 테이퍼 롤러 베어링의 양측면에는 환형 실이 제공된다. 하나의 내측 링은 허브의 외측 둘레 일부에 부착되며, 제2 내측 링은 허브 외측면의 일부를 통해 형성된다.
이러한 또는 이와 유사한 구조의 휠 베어링 유닛의 베어링에서 손상이 발생하면, 휠 허브 자체는 아직 사용 가능함에도 불구하고 휠 허브 유닛 전체를 교환하거나 또는 폐기해야 한다.
이러한 유형의 휠 베어링 유닛의 조립을 예를 들어 정비소에서 수행하는 경우에도, 하기 도 1 내지 도 9에서 예시적으로 간략하게 도시한 바와 같이 종래 기술에서는 이러한 조립 과정이 복수의 단계로 이루어진다:
도 1 휠 허브(2)의 청소,
도 2 내측 링 롤러 케이지(6, 6')의 그리스 칠,
도 3 제1 테이퍼 롤러 베어링(1)의 외측 링(4)을 휠 허브(2)로 압입,
도 4 제2 테이퍼 롤러 베어링(1')의 외측 링(4')을 휠 허브(2)로 압입,
도 5 제2 테이퍼 롤러 베어링(1')의 내측 링(5)에서 휠 허브(2)의 부착,
도 6 내측 링(5) 및 제1 테이퍼 롤러 베어링(1)의 테이퍼 롤러 케이지를 휠 허브(2)로 삽입,
도 7 고정 링(8)을 휠 허브(2)로 밀어 넣기 및 양측 내측 링(5, 5')에 고정하기,
도 8 제1 테이퍼 롤러 베어링(1)의 실(12)을 휠 허브(2)로 삽입하기,
도 9 제2 테이퍼 롤러 베어링(1)의 실(12')을 휠 허브(2)로 부착하기.
이 조립 단계에서는 휠 베어링이 자주 회전되거나 또는 뒤집혀야 한다. 다른 단점은 외측 링이 오염 방지장치 또는 실과 견고하게 결합되지 않는다는 것이다. 이외에도 자주 두 종류의 다른 실 및 두 종류의 다른 내측 링이 필요하다.
휠 베어링 유닛의 그리스 칠은 조립 중에 수행되므로, 조립 공정에서 엄격한 청결성이 요구된다.
또한 독일 공개 특허 공보 DE 198 33 436 A1에는 적은 제조 단계로 가능한 전술한 허브 유닛 베어링의 제조 방법이 공개되어 있다.
이 방법에서는 우선 제1 및 제2 롤러 케이지 부품이 제조된다. 그 후에 제1 및 제2 롤러 케이지 부품이 공동의 외측 링으로 삽입된다. 이어서 허브가 제1 및 제2 롤러 케이지 부품으로 구성된 모듈로 삽입되고 그 다음 내측 링이 허브에 조립된다. 이 제조 방법은 구현하기가 비교적 복잡한데, 그 이유는 외측 링 및 내측 링의 롤러 케이지 부품이 개별적으로 조립되어야 하기 때문이다.
휠 허브를 그대로 사용하고 고장난 휠 베어링 또는 양측 휠 베어링만 교체하는 것이 특히 상용차의 사용자에게는 더욱 경제적일 것이다. 하지만 테이퍼 롤러 베어링이 포함된 인서트 휠 베어링의 경우 정비소에서 엄격한 규정에 따라 수행해야 하는 복잡한 휠 베어링 유닛의 분해 및 조립이 이루어질 수 없다는 것을 전제로 한다. 휠 베어링 유닛의 조립에는 상응하는 노하우, 특수 공구 및 엄격한 청결성이 요구되는데, 이러한 요건은 대부분의 정비소에서 충족할 수 없다. 따라서 휠 허브 유닛 전체의 교환은 복잡하고 고가의 비용이 소요된다.
본 발명의 목적은, 특별한 전문 지식 및 특수 공구 없이 정비소에 존재하는 간단한 보조 공구를 이용하여 조립 시 청결성에 대한 특별한 요건 없이 조립될 수 있는 교체 가능한 휠 베어링 유닛 및 이러한 휠 베어링 유닛의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 휠 베어링 손상 시 휠 허브 유닛 전체를 교체하는 것이 단지 휠 베어링만 교체하는 것보다 비경제적이며 더 많은 비용이 소요된다는 인식에 근거한다.
따라서 본 발명은, 각각 외측 링 및 내측 링을 포함하며 그 사이에 각각 일 열의 테이퍼 롤러가 배치되어 있는 두 개의 테이퍼 롤러 베어링 및 하나의 휠 허브 및 테이퍼 롤러 베어링의 적어도 하나의 내측 링에서 고정 링을 구비한 예를 들어 상용차용의 교체 가능한 휠 베어링 유닛에 관한 것이다.
또한 제시된 목적을 달성하기 위하여, 양측 테이퍼 롤러 베어링의 각 외측 링은 휠 허브 축에 대해 동축성으로 베어링 외측면을 향하는 원통형 연장부를 포함하며, 각각 하나의 실이 그에 삽입되고, 해당 내측 링에서 지지되며 외측 링을 축방향에서 고정하는 고정 부재가 실에 대향하는 각 테이퍼 롤러 베어링의 면에 배치된다.
양측 부재, 즉 실 및 고정 부재는 바람직하게도 내측 링 및 외측 링을 고정 및 유지하고 오염 방지 기능을 충족하기 위하여 제공된다.
이러한 구조를 통하여 바람직하게도 선조립되고 그리고 부속품 대리점에서 간단한 방식으로 교체 가능한, 예를 들어 상용차용의 휠 베어링 유닛이 제공된다. 선조립된 휠 베어링 유닛은 긴 수명을 위하여 윤활되고 밀봉된 휠 허브용 베어링에 해당한다.
양측 테이퍼 롤러 베어링의 각 외측 링에 형성되고, 휠 허브 축에 대해 동축성으로 베어링 외측면 방향을 향하는 원통형 연장부는 각각 베어링의 실을 위한 시트로서 기능한다. 또한 외측 링을 축방향에서 고정하고 동시에 내측 링에서 지지되는 고정 부재의 치수는, 가동 중에 테이퍼 롤러 베어링에 윤활제를 공급하는 바람직하게는 윤활 그리스로 이루어진 윤활제 저장소가 형성되도록 결정된다. 이를 위하여 고정 부재는 외측 링 및 내측 링과 함께 윤활제 수용 공간을 형성한다.
조립 시 발생되는 힘이 테이퍼 롤러에 작용하지 않고 경우에 따라서는 내측 링 또는 외측 링에서 롤러 베어링 레이스웨이가 손상되지 않는 조건 하에서 평평한 판 또는 이와 유사한 부품을 이용하여 각 테이퍼 롤러 베어링의 조립을 수행할 수 있도록 하기 위하여, 각 외측 링의 폭 및 축방향 길이는 조립력이 각 외측 링에만 작용하도록 선택된다. 이는, 본 발명에 따른 휠 베어링 유닛의 다른 형태에서 휠 허브 축에 대해 동축성으로 베어링 외측면 방향을 향하는, 각 외측 링의 원통형 연장부가 해당 내측 링의 정면에 대하여 약간 돌출됨에 따라, 즉 축방향에서 해당 내측 링보다 더 길게 형성됨에 따라 달성된다.
각 외측 링 원통형 연장부의 돌출부의 치수는, 외측 링을 휠 허브로 압입 시 및 그와 연관된 외측 링의 수축 시 및 그로 인해 나타나는 테이퍼 롤러 수축점의 축방향 이동 시 돌출부가 충분히 크게 형성되도록 결정된다. 이로써 해당 내측 링이 원활하게 안내되고 테이퍼 롤러로 조립력이 작용하지 않는 것이 보장된다.
또한 본 발명은, 각각 외측 링 및 내측 링을 포함하며 그 사이에 각각 일 열의 테이퍼 롤러가 배치되어 있는 두 개의 테이퍼 롤러 베어링 및 하나의 휠 허브 및 양측 테이퍼 롤러 베어링의 적어도 하나의 내측 링에서 고정 링을 구비한 예를 들어 상용차용의 교체 가능한 휠 베어링 유닛의 제조 방법에 관한 것으로써, 양측 테이퍼 롤러 베어링은 각각 하나의 구성품으로서 선조립된다. 이 방법은 다음과 같은 제조 단계를 포함한다:
- 구성품으로서 전체가 선조립된 제1 테이퍼 롤러 베어링을 휠 허브에 축방향으로 압입하는 단계,
- 구성품으로서 전체가 선조립된 제2 테이퍼 롤러 베어링을 휠 허브에 축방향으로 압입하는 단계,
- 양측 테이퍼 롤러 베어링 중 하나의 적어도 하나의 내측 링의 해당 그루브, 특히 양측 테이퍼 롤러 베어링의 양측 내측 링의 해당 그루브에 고정 링을 축방향으로 밀어 넣는 단계.
그에 따라서 교체 가능한 휠 베어링 유닛의 제조 또는 조립이 최대 세 개의 단계에서 수행될 수 있다.
상황에 따라서는 본 발명에 따른 다른 형태에서 고정 링이 내측 링의 해당 그루브에 이미 부착되고 제2 테이퍼 롤러 베어링을 다른 내측 링의 해당 그루브에 축방향으로 압입할 때 잠기는 경우에는 양측 내측 링의 해당 그루브에 고정 링을 축방향으로 밀어 넣는 단계가 필요치 않을 수 있다.
또한 양측 테이퍼 롤러 베어링이 축방향에서 반대 방향으로 휠 허브에 삽입되는 것이 바람직하다.
이렇게 조립된 휠 베어링 유닛은 예를 들어 상용차 정비소에서 그 조립 및/또는 교체 시 더욱 용이한 취급을 가능하게 한다. 조립은 적은 수의 간단한 부착 단계로 수행될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 구성품은 양측 테이퍼 롤러 베어링이 내측 링 및 외측 링 및 기타 부품으로 완성되고, 그리스 칠이 되며 오염으로부터 밀봉된 선조립된 유닛이므로, 조립 시 청결성에 대한 엄격한 요건이 요구되지 않는다.
이외에도 휠 베어링 유닛은 자체적으로 고정된 상태로 운반되고 취급될 수 있다. 따라서 이러한 선조립된 구성품을 사용함으로써 허브 유닛 전체를 교체할 때보다 현저한 비용 절감이 이루어지므로, 모든 개별 부품을 조립할 때보다 조립 시간이 절약되며 베어링 및 허브를 구매하는 것보다 조립 비용이 절약된다.
다른 이점은 테이퍼 롤러 베어링의 선조립 및 선제조에 자체에도 찾을 수 있다. 각 테이퍼 롤러 베어링의 외측 링은 휠 허브에 부착하기 전에 이미 실과 견고하게 결합된 상태이며 각 테이퍼 롤러 베어링의 내부를 오염으로부터 보호한다. 또한 내측 링 및 외측 링에 대해 동일한 유형의 실을 사용할 수 있다. 마찬가지로 동일한 양산 제품의 내측 링, 테이퍼 롤러 및 롤러 케이지를 사용할 수 있다.
첨부된 도면의 도 1 내지 도 9는 전술된 종래 기술에 따른 휠 베어링 유닛의 제조 시 필요한 복수의 조립 단계를 나타낸다.
하기에서, 본 발명은 어느 한 실시예에 대한 도면을 근거로 상세히 설명된 다. 도면은 다음과 같다:
도 10은 본 발명에 따른 교체 가능한 휠 베어링 유닛을 위한, 휠 허브에 삽입 가능한 두 개의 테이퍼 롤러 베어링 부품의 횡단면도를 나타낸다.
도 11은 도 10에 따른 제1 테이퍼 롤러 베어링을 휠 허브에 압입하는 과정을 나타낸다.
도 12는 도 10에 따른 제2 테이퍼 롤러 베어링을 휠 허브에 압입하는 과정을 나타낸다.
도 13은 휠 베어링 유닛의 고정 링을 조립하는 단계를 나타낸다.
거의 동일한 구조이지만 서로 거울 역상으로 배치된 도 10에 도시된 양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')은 이러한 배치 상태로 도 11 내지 도 13에 도시된 휠 베어링 유닛(3)의 휠 허브(2)에 최종적으로 조립된다. 이러한 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')은 외측 링(4, 4') 및 내측 링(5, 5')을 포함하며 그 사이에는 일 열의 테이퍼 롤러(6, 6')가 배치되어 있다. 이 테이퍼 롤러(6, 6')는 테이퍼 롤러 케이지(7, 7')에서 알려진 방식에 따라 안내된다.
도 10에 따른 테이퍼 롤러 베어링(1')에는 고정 링(8)이 삽입되며, 이 고정 링은 휠 허브(2)에 테이퍼 롤러 베어링을 부착하고 이후 고정 링(8)을 축방향으로 이동시킨 후에 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 양측 내측 링(5, 5')을 서로 결합한다.
이 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 각각의 외측 링(4, 4')은 휠 축 또는 휠 허 브 축(9)에 대해 동축성으로 베어링 외측면 방향을 향하는 원통형 연장부(10)를 포함한다. 이 연장부는 돌출부(11)의 형태로 해당 내측 링(5, 5')의 정면에 대해 약간 돌출된다. 그 결과로서, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이 휠 허브(2)에 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')을 조립할 때 조립력이 테이퍼 롤러(6)에 작용하지 않게 되고, 조립력 모두가 각 외측 링(4, 4')에 의해 수용된다.
외측 링(4, 4')에 대한 내측 링(5, 5')의 나머지 부분은 조립 공구를 통해서도 참작될 수 있다. 하지만 추가적인 가공 단계에 필요한 조립 공구로 인하여 비용이 상승될 수 있다.
휠 축 또는 휠 허브 축(9)에 대해 동축성으로 베어링 외측면 방향을 향하는 각 외측 링(4, 4')의 원통형 연장부(10)와 해당 내측 링(5, 5') 사이에는 실(12, 12')이 삽입된다. 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 실(12, 12')에 대향하는 면에는 외측 링(4, 4')을 축방향으로 고정하며 횡단면이 거의 Z자 형태인 다른 고정 부재(13, 13')가 각각 배치되며, 이 고정 부재는 내측 링(5, 5')에서 지지된다. 각각의 고정 부재(13, 13')는 외측 링(4, 4') 및 내측 링(5, 5')과 함께 각각의 윤활제 수용 공간(14, 14')을 형성한다.
공정 절차에서 도 11에 따른 휠 베어링 유닛(3)의 제조 시 전술한 바와 같이 구성품으로서 선조립된 제1 테이퍼 롤러 베어링(1)이 휠 허브 플랜지(15)를 갖는 휠 허브(2)에 축방향으로 압입된다. 이를 위하여 휠 허브(2)가 휠 허브 플랜지(15)의 그 반대측 면을 통해 평평한 판(16) 위에 놓이며, 반면 공작 기계 또는 프레스의 펀치(17)가 판 및 안내 핀을 구비한 공구(18)를 통해 화살표 방향에서 판(16)에 대해 제1 테이퍼 롤러 베어링(1)으로 압박력을 가한다.
도 12에 따른 제2 조립 단계에서는 휠 허브(2)가 휠 허브 플랜지(15)에 인접한 그 면을 통해 판(16)에 놓인다. 이어서 구성품으로서 선조립된 제2 테이퍼 롤러 베어링(1')이 축방향에서 휠 허브(2)로 압입되며, 다시 펀치(17) 및 공구(18)를 통해 화살표 방향에서 제2 테이퍼 롤러 베어링(1')에 압박력이 가해진다. 이로써 양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1') 전체가 그 실(12, 12')과 함께 휠 베어링 유닛(3)의 휠 허브(2)에 고정된다.
마지막으로 제2 테이퍼 롤러 베어링(1)의 조립 시 축방향 삽입이 수행되지 않은 경우에는, 제3 제조 단계에서 적합한 기계의 펀치(17)를 통하여 내측 링(5, 5')의 해당 그루브로 고정 링(8)이 축방향에서 화살표 방향으로 삽입될 수 있다.
본 발명은 예를 들어 상용차용 교체 가능한 휠 베어링 유닛, 및 휠 베어링 유닛의 조립 방법에 이용될 수 있다.
[도면 부호의 설명]
1 테이퍼 롤러 베어링
1' 테이퍼 롤러 베어링
2 휠 허브
3 휠 베어링 유닛
4 외측 링
4' 외측 링
5 내측 링
5' 내측 링
6 테이퍼 롤러
6' 테이퍼 롤러
7 테이퍼 롤러 케이지
7' 테이퍼 롤러 케이지
8 고정 링
9 휠 허브 축
10 원통형 연장부
11 돌출부
11' 돌출부
12 실
12' 실
13 고정 부재(오염 방지 기능 포함)
13' 고정 부재(오염 방지 기능 포함)
14 윤활제 수용 공간
14' 윤활제 수용 공간
15 휠 허브 플랜지
16 판
17 펀치
18 판 및 안내 핀을 구비한 공구

Claims (6)

  1. 각각 외측 링(4, 4') 및 내측 링(5, 5')을 포함하며 그 사이에 각각 일 열의 테이퍼 롤러(6)가 배치되어 있는 두 개의 테이퍼 롤러 베어링(1, 1') 및 하나의 휠 허브(2) 및 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 최소한 하나의 내측 링(5, 5')에서 고정 링(8)을 구비한 예를 들어 상용차용의 교체 가능한 휠 베어링 유닛(3)에 있어서,
    양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 각 외측 링(4, 4')은 휠 허브 축(9)에 대해 동축성으로 베어링 외측면을 향하는 원통형 연장부(10)를 포함하며, 각각 하나의 실(12, 12')이 그에 삽입되고, 해당 내측 링(5, 5')에서 지지되며 외측 링(4, 4')을 축방향에서 고정하는 고정 부재(13, 13')가 실(12, 12')에 대향하는 각 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 교체 가능한 휠 베어링 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 휠 허브 축(9)에 대해 동축성으로 베어링 외측면 방향을 향하는, 각 외측 링(4, 4')의 원통형 연장부(10)가 해당 내측 링(5, 5')의 정면에 대하여 약간 더 긴 것을 특징으로 하는 교체 가능한 휠 베어링 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고정 부재(13, 13')는 외측 링(4, 4') 및 내측 링(5, 5')과 함께 윤활제 수용 공간(14, 14')을 형성하는 것을 특징으로 하는 교체 가능한 휠 베어링 유닛.
  4. 각각 외측 링(4, 4') 및 내측 링(5, 5')을 포함하며 그 사이에 각각 일 열의 테이퍼 롤러(6)가 배치되어 있는 두 개의 테이퍼 롤러 베어링(1, 1') 및 하나의 휠 허브(2) 및 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 최소한 하나의 내측 링(5, 5')에서 고정 링(8)을 구비한 예를 들어 상용차용의 교체 가능한 휠 베어링 유닛(3)의 제조 방법으로서, 하기 제조 단계를 통하여 양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')이 각각 구성품으로서 선조립되는 방법:
    - 구성품으로서 전체가 선조립된 제1 테이퍼 롤러 베어링(1)을 휠 허브(2)에 축방향으로 압입하는 단계,
    - 구성품으로서 전체가 선조립된 제2 테이퍼 롤러 베어링(1')을 휠 허브(2)에 축방향으로 압입하는 단계,
    - 양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1') 중 하나의 최소한 하나의 내측 링(5, 5')의 해당 그루브, 특히 양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')의 양측 내측 링(5, 5')의 해당 그루브에 고정 링(8)을 축방향으로 밀어 넣는 단계.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고정링(8)이 이미 내측 링(5, 5')의 해당 그루브에 선조립된 상태이며 다른 내측 링(5, 5')의 해당 그루브에 제2 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')을 축방향에서 압입할 때 잠기는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 양측 테이퍼 롤러 베어링(1, 1')이 축방향에서 반대 방향으로 휠 허브(2)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
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