KR20100015769A - 차륜용 베어링 장치, 차륜용 베어링 장치의 조립 방법, 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체, 및 어셈블리체의 조립 방법 - Google Patents

차륜용 베어링 장치, 차륜용 베어링 장치의 조립 방법, 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체, 및 어셈블리체의 조립 방법 Download PDF

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KR20100015769A
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wheel
velocity universal
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토루 나카가와
유이찌 아사노
마사히로 오자와
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엔티엔 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

너트 체결 작업을 생략할 수 있고 비용 저감이 가능하게 됨과 아울러 외측 조인트 부재와 허브 링을 견고하게 연결할 수 있는 요철 감합 구조를 갖는 차륜용 베어링 장치, 차륜용 베어링 장치의 조립 방법, 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체, 및 어셈블리체의 조립 방법을 제공한다. 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면(56)에 축방향 하중을 부여한다. 외측 조인트 부재의 스템 축(9b)과 허브 링(4)의 구멍부(29)의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 축방향을 따라 상대 부재에 압입한다. 이것에 의해서, 상대 부재에 이 볼록부에 감합 접촉 부위(45) 전체 영역에서 밀착되는 오목부를 형성해서 요철 감합 구조(M)를 구성한다.
Figure P1020097021985
차륜용 베어링 장치, 드라이브 샤프트, 어셈블리체

Description

차륜용 베어링 장치, 차륜용 베어링 장치의 조립 방법, 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체, 및 어셈블리체의 조립 방법{BEARING DEVICE FOR WHEEL, METHOD OF ASSEMBLING BEARING DEVICE FOR WHEEL, ASSEMBLY CONSTRUCTED FROM BEARING DEVICE FOR WHEEL AND FROM DRIVE SHAFT, AND METHOD OF ASSEMBLING ASSEMBLY}
본 발명은 차륜용 베어링 장치, 차륜용 베어링 장치의 조립 방법, 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체, 및 어셈블리체의 조립 방법에 관한 것이다.
엔진으로부터의 동력을 구동 차륜에 전달하는 드라이브 샤프트는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 아웃보드측(차량에 맞붙여진 상태에서 차량의 외측이 되는 쪽)의 고정형 등속 유니버설 조인트(104)와, 인보드측(차량에 맞붙여진 상태에서 차량의 내측이 되는 쪽)의 슬라이딩형 등속 유니버설 조인트(도시 생략)를 도시 생략된 중간축으로 결합한 구성을 갖는다. 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트(104)는 차륜용 베어링 장치에 의해 회전가능하게 지지된 허브 링(102)에 결합된다.
제 3 세대라고 불리는 차륜용 베어링 장치는 외경 방향으로 연장되는 플랜지(101)를 갖는 허브 링(102)과, 이 허브 링(102)에 외측 조인트 부재(103)가 고정 되는 등속 유니버설 조인트(104)와, 허브 링(102)의 외주측에 배치되어 차륜용 베어링의 일부를 구성하는 바깥쪽 부재(105)를 구비한다.
등속 유니버설 조인트(104)는 상기 외측 조인트 부재(103)와, 이 외측 조인트 부재(103)의 그릇 형상부(107) 내에 배치되는 내측 조인트 부재(108)와, 이 내측 조인트 부재(108)와 외측 조인트 부재(103) 사이에 배치되는 볼(109)과, 이 볼(109)을 유지하는 유지기(110)를 구비한다. 또한, 내측 조인트 부재(108)의 중심 구멍의 내주면에는 스플라인부(111)가 형성되고, 이 중심 구멍에 도시 생략된 샤프트의 단부 스플라인부가 삽입되어 내측 조인트 부재(108)측의 스플라인부(111)와 샤프트측의 스플라인부가 맞물려진다.
또한, 허브 링(102)은 통부(113)와 상기 플랜지(101)를 갖고, 플랜지(101)의 외측 끝면(114)[반(反) 조인트측의 끝면]에는 도시 생략된 휠 및 브레이크 로터가 장착되는 짧은 통형상의 파일럿부(115)가 돌출되어 있다. 또한, 파일럿부(115)는 큰 지름의 제 1 부(115a)와 작은 지름의 제 2 부(115b)로 이루어지고, 제 1 부(115a)에 브레이크 로터가 외부로부터 끼워지고, 제 2 부(115b)에 휠이 외부로부터 끼워진다.
그리고, 통부(113)의 그릇 형상부(107)측 단부의 외주면에 작은 지름 단차부(116)가 형성되고, 이 작은 지름 단차부(116)에 차륜용 베어링의 안쪽 부재를 구성하는 내륜(117)이 감합되어 있다. 허브 링(102)의 통부(113)의 외주면의 플랜지 근방에는 제 1 내측 궤도면(118)이 형성되고, 내륜(117)의 외주면에 제 2 내측 궤도면(119)이 형성되어 있다. 또한, 허브 링(102)의 플랜지(101)에는 볼트 장착 구 멍(112)이 형성되어 휠 및 브레이크 로터를 이 플랜지(101)에 고정하기 위한 허브 볼트(135)가 이 볼트 장착 구멍(112)에 장착된다.
차륜용 베어링의 바깥쪽 부재(105)는 그 내주에 복렬(複列)의 외측 궤도면(120,121)이 형성됨과 아울러, 그 외주에 플랜지(차체 설치 플랜지)(132)가 형성되어 있다. 그리고, 바깥쪽 부재(105)의 제 1 외측 궤도면(120)과 허브 링(102)의 제 1 내측 궤도면(118)이 대향하고, 바깥쪽 부재(105)의 제 2 외측 궤도면(121)과 내륜(117)의 궤도면(119)이 대향하고, 이들 사이에 전동체(122)가 개재된다.
허브 링(102)의 통부(113)에 외측 조인트 부재(103)의 스템 축(123)이 삽입된다. 스템 축(123)은 그 반 그릇 형상부의 단부에 나사부(124)가 형성되고, 이 나사부(124)와 그릇 형상부(107) 사이에 스플라인부(125)가 형성되어 있다. 또한, 허브 링(102)의 통부(113)의 내주면(내경면)에 스플라인부(126)가 형성되고, 이 스템 축(123)이 허브 링(102)의 통부(113)에 삽입되었을 때에는 스템 축(123)측의 스플라인부(125)와 허브 링(102)측의 스플라인부(126)가 맞물린다.
그리고, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 통부(113)로부터 돌출된 스템 축(123)의 나사부(124)에 너트 부재(127)가 나사 결합되고, 허브 링(102)과 외측 조인트 부재(103)가 연결된다. 이 때, 너트 부재(127)의 내측 끝면(이면)(128)과 통부(113)의 외측 끝면(129)이 접촉함과 아울러, 그릇 형상부(107)의 축부측의 끝면(130)과 내륜(117)의 외측 끝면(131)이 접촉한다. 즉, 너트 부재(127)를 조임으로써 허브 링(102)이 내륜(117)을 통해서 너트 부재(127)와 그릇 형상부(107)에 의해 협지된다. 이것에 의해, 외측 조인트 부재(107)와 허브 링(102)이 축방향에서 위치 결정되고, 또한 차륜용 베어링 장치에 소정의 예압이 부여된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 2004-270855호 공보
종래에는, 상기한 바와 같이, 축부(123)측의 스플라인부(125)와 허브 링(102)측의 스플라인부(126)가 맞물리는 것이다. 이 때문에, 축부(123)측 및 허브 링(102)측 양자에 스플라인 가공을 실시할 필요가 있어서 비용이 높아짐과 아울러, 압입시에는 축부(123)측의 스플라인부(125)와 허브 링(102)측의 스플라인부(126)의 요철을 맞출 필요가 있고, 이 때, 톱니면을 맞추는 것에 의해 압입하면 이 요철 톱니가 손상될(뜯겨질) 우려가 있다. 또한, 톱니면을 맞추지 않고 요철 톱니의 큰 지름 맞춤으로 압입하면 원주방향의 덜컹거림이 생기기 쉽다. 이와 같이, 원주방향의 덜컹거림이 있으면 회전 토크의 전달성이 취약해짐과 아울러 이음이 발생될 우려도 있었다. 이 때문에, 종래와 같이, 스플라인 감합에 의한 경우, 요철 톱니의 손상 및 원주방향의 덜컹거림 양자를 성립시키는 것은 곤란했다.
또한, 통부(113)로부터 돌출된 축부(123)의 나사부(124)에 너트 부재(127)를 나사 결합할 필요가 있다. 이 때문에, 조립시에는 나사 체결 작업을 갖고, 작업성이 취약함과 아울러, 부품점수도 많고, 부품관리성도 취약하게 되었다.
그래서, 최근, 등속 유니버설 조인트(104)의 외측 조인트 부재(103)와 허브 링(102)의 연결 방법으로서, 외측 조인트 부재(103)의 스템 축(123)의 외경면과 허브 링(102)의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 축방향을 따라 다른쪽에 압입하고, 이 다른쪽에 볼록부에 의해 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해서 요철 감합 구조를 구성해서 일체화하는 방법이 고려된다(소성 접합 방법). 이 구성으로 함으로써 요철 감합 구조부의 원주방향의 덜컹거림을 없앨 수 있다. 또한, 허브 링(102)과 등속 유니버설 조인트(104)를 일체화하기 위한 너트 체결 작업을 생략할 수 있다.
허브 링(102)에 단품 상태의 외측 조인트 부재(103)의 스템 축(123)을 압입할 경우, 외측 조인트 부재(103)의 외측 끝면에 축방향 하중을 부여함으로써 압입할 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 허브 링(102)에 외측 조인트 부재(103)의 스템 축(123)을 압입한 상태의 것에 대해서 등속 유니버설 조인트의 내부 부품(내측 조인트 부재, 볼, 케이지 등)을 맞붙일 필요가 있다. 이 때문에, 압입 후의 작업성이 저해될 우려가 있음과 아울러 너트 체결에 의한 종래의 드라이브 샤프트의 조립 라인에서의 대응이 매우 곤란하다.
또한, 샤프트의 양단에 등속 유니버설 조인트를 맞붙여 이루어지는 드라이브 샤프트에 있어서 그 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 스템 축을 허브 링에 압입할 경우, 압입시에 있어서 허브 링의 축심에 대해서 외측 조인트 부재의 축심이 경사지거나 압입력을 부여하는 압입면의 확보가 곤란하게 된다. 특히, 압입 후에 있어서는 부츠의 설치가 곤란하기 때문에 압입 전에 부츠를 부착하게 된다. 이 때문에, 외측 조인트 부재의 외측 끝면을 압박할 수 없어 안정된 압입이 곤란했다. 또한, 인보드측 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 스템 축 끝면에 압입력을 부여했을 경우, 이 압박부의 면적이 작고 압박력(압입력) 부여가 불안정함과 아울러 압입력 부여에 의해 등속 유니버설 조인트의 내부품(내륜, 케이지, 볼)이 파손될 우려도 있다.
그래서, 본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 그 목적은 너트 체결 작업을 생략할 수 있고, 비용 저감이 가능하게 됨과 아울러, 외측 조인트 부재와 허브 링을 견고하게 연결할 수 있는 요철 감합 구조를 갖는 차륜용 베어링 장치, 차륜용 베어링 장치의 조립 방법, 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체, 및 어셈블리체의 조립 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 차륜용 베어링 장치는 내주에 복렬의 궤도면을 갖는 바깥쪽 부재와, 상기 궤도면에 대향하는 복렬의 궤도면을 외주에 갖고 아웃보드측 끝의 외주에 차륜 설치용 플랜지를 갖는 안쪽 부재와, 이들 바깥쪽 부재와 안쪽 부재의 궤도면 사이에 개재된 복렬의 전동체를 구비하고, 상기 안쪽 부재가 상기 플랜지를 갖는 허브 링과 이 허브 링의 축부의 외주에 압입한 내륜으로 구성되고, 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 축부가 요철 감합 구조를 통해서 허브 링에 일체화되는 차륜용 베어링 장치로서, 외측 조인트 부재의 외경면에 단차면을 형성하고, 외측 조인트 부재의 스템 축과 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 상기 단차면으로의 축방향 하중 부여에 의해 상대 부재에 압입하고, 상대 부재에 볼록부에 의해 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성한 것이다.
본 발명의 차륜용 베어링 장치에 의하면, 허브 링과 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 스템 축을 연결하는 요철 감합 구조를 구비하고 있기 때문에, 스템 축과 허브 링의 결합에 있어서 볼트 등을 필요로 하지 않는다. 또한, 외측 조인트 부재의 외경면에 단차면이 형성되어 있고, 압입시에는 이 단차면을 통해서 축방향 하중을 외측 조인트 부재에 부여할 수 있고, 요철 감합 구조의 볼록부가 상대 부재에 압입되어 가고, 이것에 의해서, 상대 부재에 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해 갈 수 있다.
본 발명의 제 2 차륜용 베어링 장치는 내주에 복렬의 궤도면을 갖는 바깥쪽 부재와, 상기 궤도면에 대향하는 복렬의 궤도면을 외주에 갖고 아웃보드측 끝의 외주에 차륜 설치용 플랜지를 갖는 안쪽 부재와, 이들 바깥쪽 부재와 안쪽 부재의 궤도면 사이에 개재된 복렬의 전동체를 구비하고, 상기 안쪽 부재가 상기 플랜지를 갖는 허브 링과 이 허브 링의 축부의 외주에 압입한 내륜으로 구성되고, 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 축부가 요철 감합 구조를 통해서 허브 링에 일체화되는 차륜용 베어링 장치로서, 외측 조인트 부재의 외경면에 단차면을 형성하고, 외측 조인트 부재의 스템 축과 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 상기 단차면으로의 축방향 하중 부여에 의해 상대 부재에 압입하고, 상대 부재에 볼록부에 의해 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성하고, 또한 이 요철 감합 구조는 축방향의 인발력 부여에 의한 분리를 허용하는 것이다.
제 2 차륜용 베어링 장치에 있어서도 스템 축과 허브 링의 결합에 있어서 볼트 등을 필요로 하지 않는다. 또한, 외측 조인트 부재의 외경면에 단차면이 형성되어 있고, 압입시에는 이 단차면을 통해서 축방향 하중을 외측 조인트 부재에 부여할 수 있다. 또한, 요철 감합 구조는 축방향의 인발력 부여에 의한 분리를 허용하는 것이다. 또한, 외측 조인트 부재의 스템 축을 허브 링의 구멍부로부터 뽑아낸 후에 있어서 다시 외측 조인트 부재의 축부를 허브 링의 구멍부에 압입하면 볼록부와 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되는 상기 요철 감합 구조를 구성할 수 있다.
차륜용 베어링 장치로서는, 예컨대, 안쪽 부재의 복렬의 궤도면 중 편렬(片列)은 허브 링의 축부에 직접 형성하고, 나머지 궤도면은 허브 링의 축부에 압입한 내륜에 형성한 것이어도 좋다.
단차면으로서는 외측 조인트 부재의 외경면에 오목 홈을 형성하여 이 오목 홈의 지름방향 끝면을 가지고 구성해도, 외측 조인트 부재의 외경면에 돌기부를 형성하여 이 돌기부의 지름방향 끝면을 가지고 구성해도 좋다. 또한, 단차면 및 그 근방에 경화 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 어셈블리체는 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트, 인보드측의 등속 유니버설 조인트, 이들 등속 유니버설 조인트에 연결되는 샤프트, 및 등속 유니버설 조인트에 장착되는 부츠를 구비한 드라이브 샤프트에 있어서의 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트와 허브 링과 차륜용 베어링으로 구성되는 차륜용 베어링 장치에 상기 본 발명에 따른 차륜용 베어링 장치를 이용할 수 있다.
본 발명의 차륜용 베어링 장치의 조립 방법은 허브 링과 복렬의 차륜용 베어링과 등속 유니버설 조인트가 유닛화되고, 요철 감합 구조에 의해 허브 링과 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 스템 축을 일체화한 차륜용 베어링 장치의 조립 방법으로서, 상기 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 압입용 지그를 통해 축방향 하중을 부여해서 외측 조인트 부재의 스템 축과 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 축방향을 따라 상대 부재에 압입하고, 상대 부재에 이 볼록부에 감합 접촉부 전체 영역에서 밀착되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성하는 것이다.
본 발명의 차륜용 베어링 장치의 조립 방법에 의하면, 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 축방향 하중을 부여함으로써 요철 감합 구조의 볼록부가 상대 부재에 압입되어 가고, 이것에 의해서, 상대 부재에 볼록부에 감합되는 오목부를 형성해 갈 수 있다.
상기 압입용 지그는 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 직접적으로 접촉해서 축방향 하중을 부여하는 링체로 구성할 수 있다.
본 발명의 어셈블리체의 조립 방법은 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트, 인보드측의 등속 유니버설 조인트, 및 이들 등속 유니버설 조인트에 연결되는 샤프트를 구비한 드라이브 샤프트에 있어서의 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트를 상기 차륜용 베어링 장치로 구성되는 어셈블리체의 조립 방법으로서, 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트에 있어서 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 압입용 지그를 통해 축방향 하중을 부여해서 외측 조인트 부재의 스템 축과 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 축방향을 따라 상대 부재에 압입하고, 상대 부재에 이 볼록부에 감합 접촉부 전체 영역에서 밀착되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성하는 것이다.
상기 압입용 지그는 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 직접적으로 접촉해서 축방향 하중을 부여하는 링체, 및 내경 치수가 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트 및 인보드측의 등속 유니버설 조인트의 외경 치수보다 큰 파이프체로 구성하고, 압입시에 상기 파이프체에 의해 양 등속 유니버설 조인트를 수납 형상으로 해서 인보드측의 등속 유니버설 조인트보다 축방향 바깥쪽으로 돌출되는 파이프체 외측 끝면에 축방향 외력을 부여하는 것이어도 된다.
<발명의 효과>
본 발명에서는 허브 링과 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 스템 축을 연결하는 요철 감합 구조를 구비하고 있으므로 요철 감합 구조의 원주방향의 덜컹거림을 없앨 수 있다. 또한, 스템 축과 허브 링의 결합에 있어서 너트 체결 작업을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 조립 작업을 용이하게 행할 수 있고, 조립 작업에 있어서의 비용 저감을 도모할 수 있다. 또한, 경량화를 도모할 수 있다.
압입시에는 외측 조인트 부재의 외경면의 단차면을 통해서 축방향 압박력을 외측 조인트 부재에 부여할 수 있으므로, 축방향 압박력 부여 부위를 확보할 수 있다. 또한, 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면을 압박하게 되므로 외측 조인트 부재의 개구 끝면 등을 압박하는 경우에 비해서 압입 축인 외측 조인트 부재의 스템 축 근방을 압박할 수 있어 안정된 압입이 가능하게 된다.
외측 조인트 부재의 스템 축으로 축방향의 인발력을 부여함으로써 허브 링의 구멍부로부터 외측 조인트 부재를 떼어내는 것에서는 각 부품의 수리ㆍ점검의 작업성(보수 관리성)의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 각 부품의 수리ㆍ점검 후에 다시 외측 조인트 부재의 축부를 허브 링의 구멍부에 압입함으로써 볼록부와 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되는 요철 감합 구조를 구성할 수 있다. 이 때문에, 안정된 토크 전달이 가능한 차륜용 베어링 장치를 재차 구성할 수 있다.
단차면이 오목 홈의 지름방향 끝면이여도 돌기부의 지름방향 끝면이여도 축방향 압박력 부여 부위의 확보의 신뢰성이 향상되어 한층 안정된 압입 작업을 행할 수 있다.
상기 단차면 및 그 근방에 경화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 경화 처리를 행함으로써 단차면 및 그 근방을 경화할 수 있고, 내하중을 향상시키게 되어 단차면이 강도적으로 안정된다. 즉, 단차면이 작아도 압입가능한 축방향 하중을 부여할 수 있고, 가공비나 재료비 등의 비용 저감, 및 콤팩트화를 도모할 수 있다.
상기 압입용 지그를 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 직접적으로 접촉해서 축방향 하중을 부여하는 스플릿형으로 이루어지는 링형상체로 구성하면, 단차면으로의 압박력을 부여하기 위한 지그를 안정되게 장착할 수 있다. 특히, 링형상체, 및 내경 치수가 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트 및 인보드측의 등속 유니버설 조인트의 외경 치수보다 큰 파이프체로 구성하는 것에서는 파이프 체 내의 드라이브 샤프트의 자세 제어를 행하지 않고 안정된 압박력 부여가 가능하게 된다. 즉, 압입시에 있어서 파이프체 내의 드라이브 샤프트에 있어서의 샤프트 등이 파이프체의 축심에 대해서 기울어진 경우이여도 이 드라이브 샤프트의 자세에 관계 없이 파이프체 및 링형상체를 통해서 압입 축인 외측 조인트 부재의 스템 축 근방을 압박할 수 있어 안정된 압박력의 부여가 가능하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체의 종단면도이다.
도 2는 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트의 종단면도이다.
도 3은 아웃보드측의 허브 링과 복렬의 차륜용 베어링의 맞붙임 상태의 종단면도이다.
도 4는 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트의 가로 확대 단면도이다.
도 5는 아웃보드측의 변형예의 등속 유니버설 조인트의 가로 확대 단면도이다.
도 6은 허브 링에 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재 압입 방법을 나타내는 단면도이다.
도 7은 허브 링에 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재 다른 압입 방법을 나타내는 단면도이다.
도 8은 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 9는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 10은 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 또 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이다. 상기 도 8의 분해 상태의 단면도이다.
도 11은 허브 링과 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 종래의 연결 방법을 나타내는 단면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 아웃보드측 등속 유니버설 조인트 2 : 인보드측 등속 유니버설 조인트
3 : 샤프트 4 : 허브 링
5 : 차륜용 베어링 8 : 안내 홈
9 : 외측 조인트 부재 9a : 마우스부
9b : 스템 축 11 : 안내 홈
20 : 부츠 26 : 축부
27 : 차륜 설치 플랜지 29 : 구멍부
35 : 내륜 38 : 유지기
39,40 : 궤도면 41,42 : 궤도면
43 : 코킹부 45 : 감합 접촉 부위
47 : 압입용 지그 48 : 오목 홈
48a : 지름방향 끝면 56 : 단차면
79 : 압입용 지그 80 : 링형상체
85 : 파이프체 87 : 돌기부
87a : 끝면 M : 요철 감합 구조
이하 본 발명의 실시형태를 도 1~도 10에 기초해서 설명한다. 도 1에 차륜용 베어링 장치와 드라이브 샤프트로 구성되는 어셈블리체를 나타내고, 이 차륜용 베어링 장치는 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트(1)와, 인보드측의 등속 유니버설 조인트(2)와, 이들 등속 유니버설 조인트(1,2)에 연결되는 샤프트(3)를 구비한다. 이 경우, 아웃보드측에 있어서는 허브 링(4)과, 복렬의 차륜용 베어링(5)과, 등속 유니버설 조인트(1)가 연결되어 차륜용 베어링 장치가 구성된다. 자동차 등의 차량에 맞붙여진 상태에서 차량의 외측이 되는 쪽을 아웃보드측(도면 좌측), 자동차 등의 차량에 맞붙여진 상태에서 차량의 내측이 되는 쪽을 인보드측(도면 우측)이라고 한다.
아웃보드측의 등속 유니버설 조인트(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 내구면(7)에 복수개의 안내 홈(8)이 원주방향 등간격으로 축방향을 따라 형성된 외측 조인트 부재(9)와, 외구면(10)에 외측 조인트 부재(9)의 안내 홈(8)과 쌍을 이루는 복수개의 안내 홈(11)이 원주방향 등간격으로 축방향을 따라 형성된 내측 조인트 부재(12)와, 외측 조인트 부재(9)의 안내 홈(8)과 내측 조인트 부재(12)의 안내 홈(11) 사이의 트랙에 개재해서 토크를 전달하는 토크 전달 부재로서의 볼(13)과, 외측 조인트 부재(9)의 내구면(7)과 내측 조인트 부재(12)의 외구면(10) 사이에 개재해서 볼(13)을 유지하는 케이지(14)를 구비하고 있다. 케이지(14)에는 둘레방향을 따라 소정 피치(예컨대, 60°피치)로 포켓(14a)이 형성되어 이 포켓(14a)에 볼(13)이 유지된다.
상기 외측 조인트 부재(9)의 안내 홈(8)은 안내 홈 바닥이 원호부가 되는 안쪽측 안내 홈(8a)과, 안내 홈 바닥이 외륜 축선과 평행한 스트레이트부가 되는 개구측 안내 홈(스트레이트 홈)(8b)으로 이루어진다. 또한, 내측 조인트 부재(12)의 안내 홈(11)은 안내 홈 바닥이 외륜 축선과 평행한 스트레이트부가 되는 안쪽측 안내 홈(11a)과, 안내 홈 바닥이 원호부가 되는 개구측 안내 홈(11b)으로 이루어진다.
내측 조인트 부재(12)의 중심 구멍의 내주면에는 스플라인부(16)가 형성되고, 이 중심 구멍에 샤프트(3)의 단부 스플라인부(3a)가 삽입되어 내측 조인트 부재(12)측의 스플라인부(16)와 샤프트(3)측의 스플라인부(3a)가 맞물려진다. 또한, 스플라인부(16)에는 빠짐방지용 리테이닝 링(15)이 장착되어 있다.
외측 조인트 부재(9)는 내측 조인트 부재(12), 케이지(14) 및 토크 전달 볼(13)을 수용한 마우스부(9a)와, 마우스부(9a)로부터 축방향으로 일체적으로 연장되는 스템 축(9b)을 갖는다. 마우스부(9a)는 개구측의 대경부(18)와, 이 대경부(18)와 상기 스템 축(9b) 사이에 배치되는 테이퍼부(19)를 구비한다. 그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 외측 조인트 부재(9)의 개구부는 부츠(20)에 의해 폐쇄되어 있다. 부츠(20)는 대경부(20a)와, 소경부(20b)와, 대경부(20a)와 소경부(20b) 사이의 주름상자부(20c)로 이루어지고, 부츠 밴드(21)를 통해서 마우스부(9a)의 개구측의 외주면에 부츠(20)의 대경부(20a)가 고정되고, 샤프트(3)의 부츠 장착부(3c)의 외주면에는 부츠 밴드(21)를 통해서 부츠(20)의 소경부(20b)가 고정되어 있다. 또한, 외측 조인트 부재(9)의 개구부측의 외경면에는 둘레방향 오목 홈 (22)(도 2 참조)이 형성되고, 부츠 밴드(21)를 통해서 대경부(20a)를 외측 조인트 부재(9)에 장착시켰을 경우, 대경부(20a)의 일부가 이 둘레방향 오목 홈(22)에 구속되게 된다.
허브 링(4)은 축부(26)와, 이 축부(26)로부터 돌출되는 차륜 설치 플랜지(27)로 이루어진다. 차륜 설치 플랜지(27)에는 둘레방향을 따라 볼트 장착 구멍이 형성되어 이 볼트 장착 구멍에 허브 볼트(28)가 장착되어 있다. 즉, 브레이크 로터 및 휠이 차륜 설치 플랜지(27)의 끝면에 서로 겹쳐져 상기 허브 볼트(28)에 의해 고정된다. 또한, 허브 링(4)의 구멍부(29)의 내경면은 반 플랜지측을 향해서 축경되는 테이퍼면(30)과, 테이퍼면(30)으로부터 연속되는 소경부(31)와, 소경부(31)로부터 반 플랜지측을 향해서 확경되는 작은 테이퍼면(32)과, 이 작은 테이퍼면(32)으로부터 연속되는 대경부(33)로 이루어진다.
차륜용 베어링(5)은 허브 링(4)에 외부로부터 끼워져 고정되는 내륜(35)과, 허브 링(4) 및 내륜(35)의 주위에 배치되는 외륜(36)과, 이 외륜(36)과 허브 링(4) 사이에 끼워지는 아웃보드측의 전동체(볼)(37a)와, 외륜(36)과 내륜(35) 사이에 끼워지는 인보드측의 전동체(볼)(37b)와, 전동체(37a,37b)를 유지하는 포켓을 갖는 아웃보드측 및 인보드측의 유지기(38)를 구비한다.
외륜(36)은 그 내주에 복렬의 외측 궤도면(아웃 레이스)(39,40)이 형성되어 있다. 그리고, 외륜(36)의 제 1 외측 궤도면(39)과 허브 링(4)의 제 1 내측 궤도면(41)이 대향하고, 외륜(36)의 제 2 외측 궤도면(40)과, 내륜(35)의 제 2 내측 궤도면(이너 레이스)(42)이 대향하고, 이들 사이에 전동체(볼)(37a,37b)가 끼워진다. 외륜(36)의 축방향 양단의 내주면에는 시일 부재(S1,S2)가 압입 고정되어 있다. 즉, 이 경우의 차륜용 베어링(5)은 내주에 복렬의 궤도면(39,40)을 갖는 바깥쪽 부재와, 궤도면(39,40)에 대향하는 복렬의 궤도면(41,42)을 외주에 갖고 아웃보드측 끝의 외주에 차륜 설치용 플랜지(27)를 갖는 안쪽 부재와, 이들 바깥쪽 부재와 안쪽 부재의 궤도면 사이에 개재된 복렬의 전동체(37a,37b)를 구비한다. 그리고, 상기 바깥쪽 부재가 상기 외륜(36)으로 구성되고, 상기 안쪽 부재가 상기 플랜지(27)를 갖는 허브 링(4)과 이 허브 링(4)의 축부의 인보드측 끝의 외주에 압입한 내륜(35)으로 구성된다. 즉, 안쪽 부재의 복렬의 궤도면 중 편렬은 허브 링(4)의 축부(26)에 직접 형성하고, 나머지 궤도면은 허브 링(1)의 축부(26)에 압입한 내륜(35)에 형성하고 있다.
내륜(35)은 허브 링(4)의 축부(26)의 반 플랜지 측단부가 코킹되어 이 코킹부(43)에 의해 내륜(35)이 축부(26)에 일체화되어 있다. 즉, 허브 링(4)의 조인트측의 단부를 코킹해서 그 코킹부(43)에 의해 내륜(35)에 예압을 부여하는 것이다.
이 차륜용 베어링 장치는 허브 링(4)과 허브 링(4)의 구멍부(29)에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트(1)의 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)을 연결하는 요철 감합 구조(M)를 구비한다. 요철 감합 구조(M)는, 예컨대, 스템 축(9b)의 단부에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부와, 허브 링(4)의 구멍부(29)의 내경면에 형성되는 오목부로 이루어지고, 볼록부의 오목부 감합 부위의 전체가 그 대응하는 오목부에 대해서 밀착되어 있다. 즉, 스템 축(9b)의 반 마우스부측의 외주면에 복수개의 볼록부가 둘레방향을 따라 소정 피치로 배치되고, 허브 링(4)의 구멍부(29) 의 축부 감합 구멍의 내경면에 볼록부가 감합되는 복수개의 오목부가 둘레방향을 따라 형성되어 있다. 즉, 둘레방향 전체 둘레에 걸쳐서 볼록부와 이것에 감합되는 오목부가 타이트 피팅(tight fit)되어 있는 것으로서, 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 다른쪽의 상대 부재의 오목부가 감합 접촉 부위(45) 전체 영역에서 밀착되어 있다.
인보드측의 등속 유니버설 조인트(2)는 외측 조인트 부재(61)와, 내측 조인트 부재로서의 트리포드 부재(62)와, 토크 전달 부재로서의 롤러(63)를 주요한 구성 요소로 하고 있다.
외측 조인트 부재(61)는 일체로 형성된 마우스부(61a)와 스템부(62b)로 이루어진다. 마우스부(61a)는 일단에서 개구한 컵 형상이고, 내주의 원주방향 삼등분 위치에 축방향으로 연장되는 안내 홈(66)이 형성되어 있다. 각 안내 홈(66)의 원주방향에서 마주 향한 측벽에 롤러 안내면(67)이 형성된다.
트리포드 부재(62)는 보스(68)와 다리축(69)을 구비한다. 보스(68)에는 샤프트(3)의 단부 스플라인(3b)과 토크 전달 가능하게 결합되는 스플라인 구멍(68a)이 형성되어 있다. 다리축(69)은 보스(68)의 원주방향 삼등분 위치로부터 반경 방향으로 돌출되어 있다. 트리포드 부재(62)의 각 다리축(69)은 롤러(63)를 지지하고 있다.
그리고, 외측 조인트 부재(61)의 개구부는 부츠(70)에 의해 폐쇄되어 있다. 부츠(70)는 대경부(70a)와, 소경부(70b)와, 대경부(70a)와 소경부(70b) 사이의 주름상자부(70c)로 이루어지고, 부츠 밴드(71)를 통해서 마우스부(61a)의 개구측의 외주면에 부츠(90)의 대경부(70a)가 고정되고, 샤프트(3)의 부츠 장착부(3d) 외주면에는 부츠 밴드(71)를 통해서 부츠(70)의 소경부(70b)가 고정되어 있다.
이어서, 아웃보드측의 차륜용 베어링 장치에 있어서의 상기 요철 감합 구조(M)의 감합 방법을 설명한다. 이 경우, 스템 축(9b)의 외경부에는 전체 둘레에 걸쳐서 고주파 담금질 등에 의해 경화층이 형성되어 감합 부위[스템 축(9b)의 축방향 중간 부위]에는 원주방향을 따르는 요철부로서 스플라인(46)을 형성한다. 이 때문에, 스플라인(46)의 볼록부가 경화 처리되어 이 볼록부가 요철 감합 구조(M)의 볼록부가 된다. 또한, 허브 링(4)의 내경면은 경화 처리가 되어 있지 않은 상태이다. 이것에 의해서, 감합 부위(즉, 스플라인)측은 피감합 부위[즉, 허브 링(4)의 소경부(31)의 내경면]측보다 경도가 높게 되어 있다.
그리고, 스템 축(9b)을 허브 링(4)에 반 플랜지측으로부터 압입한다. 이 때, 스템 축(9b)의 스플라인(46)은 경화되고, 허브 링(4)의 내경면은 경화 처리되어 있지 않은 생재(生材)인 채이므로, 스템 축(9b)의 스플라인(46)이 허브 링(4)의 내경면에 형상 전사된다. 즉, 스템 축(9b)을 허브 링(4)의 구멍부(29)에 압입해 가면, 볼록부가 허브 링(4)의 구멍부(29)[소경부(31)]의 내경면에 구속되게 되고, 볼록부가 이 볼록부가 감합되는 오목부를 축방향을 따라 형성해 가게 된다. 이것에 의해, 허브 링(4)과 스템 축(9b)이 연결 일체화된다. 즉, 스플라인(46)의 볼록부의 압입시에 허브 링(4)의 축부(26)가 지름 방향으로 탄성 변형되고, 이 탄성 변형분의 예압이 볼록부의 톱니면에 부여된다. 이 때문에, 스플라인(46)의 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 허브 링(4)의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착된다.
이것에 의해서, 허브 링(4)과 등속 유니버설 조인트(1)의 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)을 요철 감합 구조(M)를 통해서 연결할 수 있다. 또한, 도 1에서는 허브 링(4)의 코킹부(43)와, 외측 조인트 부재(9)의 마우스부(9a)의 저면은 소정 간격을 가지고 대향하고 있지만, 코킹부(43)와 외측 조인트 부재(9)의 마우스부(9a)의 저면을 접촉시켜도 좋다. 이 경우의 접촉면압은 100㎫ 이하로 하는 것이 바람직하다.
스템 축(9b)을 허브 링(4)에 반 플랜지측으로부터 압입할 때에는 도 6에 나타내는 바와 같은 압입용 지그(47)를 사용하게 되고, 외측 조인트 부재(9)의 외경면[마우스부(9a)]에 압입용 지그(47)가 맞물리는 오목 홈(48)이 형성되어 있다. 이 경우의 오목 홈(48)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 둘레방향을 따라 배치되어 있다.
압입용 지그(47)는 스플릿형으로 이루어지는 링형상체(50)로 구성하고 있다. 즉, 링형상체(50)는 복수개(적어도 2개)의 세그먼트(50a)로 이루어지고, 세그먼트(50a)를 조합함으로써 링 형상으로 형성된다. 세그먼트(50a)가 링형상으로 맞붙여져 이루어지는 링형상체(50)는 본체 원환부(51)와, 이 본체 원환부(51)에 연장된 테이퍼부(52)와, 이 테이퍼부(52)로부터 내경측으로 돌출되는 내측 플랜지부(53)로 이루어진다.
링형상체(50)의 본체 원환부(51)의 내경은 부츠(20)의 부츠 밴드(21)를 포함하는 대경부(20a)의 외경보다 크게 설정되고, 외측 조인트 부재(9)에 외부로부터 끼워진 형상으로 된 상태에서 내측 플랜지부(53)가 외측 조인트 부재(9)의 오목 홈(48)에 끼워맞춰진다. 이 때문에, 링형상체(50)의 끝면(55)을 도 6의 화살표A 방향(축방향)의 하중(압박력)을 부여함으로써 오목 홈(48)에 감합되어 있는 내측 플랜지부(53)를 통해서 이 하중을 외측 조인트 부재(9)에 부여할 수 있고, 허브 링(4)의 구멍부(29)에 대해서 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)을 압입할 수 있다.
이와 같이, 이 차륜용 베어링 장치의 조립은 오목 홈(48)의 스템 축측의 측면(지름방향 끝면)(48a)인 단차면(56)에 축방향 하중(압입 하중)을 부여할 수 있고, 축방향 압박력 부여 부위를 확보할 수 있다. 또한, 외측 조인트 부재(9)의 외경면에 형성된 단차면(56)을 압박하게 되므로, 외측 조인트 부재(9)의 개구 끝면 등을 압박하는 경우에 비해서 압입 축인 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b) 근방을 압박할 수 있어 안정된 압입이 가능하게 된다. 또한, 압입용 지그(47)의 끝면(55)으로의 축방향 하중의 부여는, 예컨대, 프레스 기구, 실린더 기구, 볼나사 기구 등의 여러가지의 축방향 왕복 이동 기구를 사용할 수 있다.
또한, 이렇게 조립된 차륜용 베어링 장치는 허브 링(4)과 허브 링(4)의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트(1)의 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)을 연결 일체화하는 요철 감합 구조(M)를 구비하고 있기 때문에, 요철 감합 구조부(M)의 원주방향의 덜컹거림을 없앨 수 있다. 또한, 스템 축(9b)과 허브 링(4)의 결합에 있어서 너트 체결 작업을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 조립 작업을 용이하게 행할 수 있어서 조립 작업에 있어서의 비용 저감을 도모할 수 있다. 또한, 경량화를 도모할 수 있다.
마우스부(9a) 저면이 허브 링(4)과 비접촉 형상이면 마우스부(9a)와 허브 링(4)의 접촉에 의한 이음의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 허브 링(4)의 단부가 코킹되어 차륜용 베어링(5)의 내륜(35)에 대해서 예압이 부여되므로, 외측 조인트 부재(9)의 마우스부(9a)에 의해 내륜(35)에 예압을 부여할 필요가 없어진다. 이 때문에, 내륜(35)으로의 예압을 고려하지 않고 외측 조인트 부재의 스템 축(9b)을 압입할 수 있고, 허브 링(4)과 외측 조인트 부재(9)의 연결성(맞붙임성)의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 마우스부(9a)의 저면이 허브 링(4)의 코킹부(43)와 접촉하고 있을 경우, 스템 축 방향의 휨 강성이 향상되어 왜곡에 강해져서 내구성이 우수한 고품질의 제품이 된다. 또한, 이 접촉에 의해 압입시의 위치 결정을 구성할 수 있다. 이것에 의해서, 이 차륜용 베어링 장치의 치수 정밀도가 안정됨과 아울러, 축방향을 따라 배치되는 요철 감합 구조(M)의 축방향 길이를 안정된 길이로 확보할 수 있어 토크 전달성의 향상을 도모할 수 있다. 허브 링(1)의 코킹부(43)와 마우스부(9a)의 저면의 접촉면압이 100㎫를 초과하면 이음이 발생될 우려가 있다. 즉, 큰 토크 부하시에 등속 유니버설 조인트(1)의 외측 조인트 부재(9)와 허브 링(4)의 비틀림량에 차가 생기고, 이 차에 의해, 마우스부(9a)의 저면과 허브 링(4)의 코킹부(43)의 접촉부에 급격한 슬립이 생겨 이음이 발생된다. 이것에 대해서, 접촉면압이 100㎫ 이하이면 급격한 슬립이 생기는 것을 방지할 수 있어 이음의 발생을 억제할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 외측 조인트 부재(9)의 외경면에 둘레방향을 따라 소정 피치(도면의 예에서는 45°피치)로 단면 직사각형상의 노치부(57)를 형성 하고, 이 노치부(57)의 스템 축측의 측면(57a)을 가지고 축방향 압박력 부여 부위를 구성하는 단차면(56)으로 할 수 있다.
이 도 5에 나타내는 바와 같이, 단차면(56)을 노치부(57)의 스템 축측의 측면(57a)으로 구성했을 경우, 사용하는 압입용 지그(47)로서 그 내측 플랜지부(53)를 둘레방향 전체 둘레에 형성하지 않고, 노치부(57)의 배치 피치에 대응하는 피치로, 테이퍼부(52)의 작은 지름 끝부로부터 복수개만 돌출되도록 하면 좋다.
이 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같은 외측 조인트 부재(9)이여도 압입용 지그(47)를 사용해서 노치부(57)의 스템 축측의 측면(57a)인 단차면(56)에 축방향 하중(압입 하중)을 부여할 수 있고, 축방향 압박력 부여 부위를 확보할 수 있어 안정된 압입이 가능하게 된다.
그런데, 도 7에 나타내는 바와 같이, 샤프트(3)에 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트(1)와 인보드측의 등속 유니버설 조인트(2)를 맞붙인 드라이브 샤프트에서는 아웃보드측의 스템 축(9b)의 허브 링(4)으로의 압입은 도 7에 나타내는 바와 같은 압입용 지그(79)를 사용하게 된다.
압입용 지그(79)는 외측 조인트 부재(9)의 외경면에 형성된 단차면(56)이 직접적으로 접촉해서 축방향 하중을 부여하는 스플릿형으로 이루어지는 링형상체(80)와, 압입시에 양 등속 유니버설 조인트가 수납 형상으로 되는 파이프체(85)로 이루어진다. 링형상체(80)는 상기 압입용 지그(47)의 링형상체(50)와 마찬가지로 복수개(적어도 2개)의 세그먼트(80a)로 이루어지고, 세그먼트(80a)를 조합함으로써 링 형상으로 형성된다. 세그먼트(80a)에 의해 링형상으로 맞붙여져 이루어지는 링형상 체(80)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 본체 원환부(81)와, 이 본체 원환부(81)에 연장된 테이퍼부(82)와, 이 테이퍼부(82)로부터 내경측으로 돌출되는 내측 플랜지부(83)로 이루어진다.
파이프체(85)는 내경 치수(D)가 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트(1) 및 인보드측의 등속 유니버설 조인트(2)의 외경 치수보다 크게 설정된다. 여기서, 등속 유니버설 조인트(1,2)의 외경 치수는 부츠(20,70), 및 부츠 밴드(21,71)를 포함하는 최대 외경이다. 또한, 이 내경 치수(D)는 링형상체(80)의 내경 치수(D1)보다 크게 설정된다. 파이프체(85)의 외경 치수(D2)는 링형상체(80)의 외경 치수(D3)보다 작게 설정된다.
링형상체(80)를 아웃보드측의 외측 조인트 부재(9)에 외부로부터 끼운 상태에서 내측 플랜지부(83)가 오목 홈(48)에 감합된 상태가 된다. 이 상태에서, 파이프체(85)에 이 드라이브 샤프트가 삽입 형상으로 된다. 이 때, 파이프체(85)의 일단면(85a)이 링형상체(80)의 끝면(86)에 접촉함과 아울러, 파이프체(85)의 타단면(파이프체 외측 끝면)(85b)이 인보드측의 등속 유니버설 조인트(2)보다 축방향 바깥쪽으로 돌출된다.
이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 링형상체(80)와 파이프체(85)로 이루어지는 압입용 지그(79)를 이용했을 경우, 파이프체 외측 끝면(85b)에 축방향 하중을 부여할 수 있다. 파이프체 내의 드라이브 샤프트의 자세 제어를 행하지 않고 안정된 압박력 부여가 가능하게 된다. 즉, 압입시에 있어서 파이프체(85) 내의 드라이브 샤프트에 있어서의 샤프트(3) 등이 파이프체(85)의 축심에 대해서 기울어지 는 경우이여도 안정된 압박력의 부여가 가능하다.
단차면(56)을 구성하기 위한 오목 홈(48)으로서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 그 단면이 도립(倒立) 사다리꼴의 오목 홈(48A)이여도 된다. 이 경우에도 스템 축측의 측면(48a)이 단차면(56)을 구성하게 된다. 또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 둘레방향을 따라 소정 피치로 형성되는 노치부(57)에 의해 단차면(56)을 구성할 경우, 그 노치부(57)의 단면이 도 8에 나타내는 바와 같은 도립 사다리꼴이여도 좋다. 이와 같이, 단차면(56)이 외측 조인트 부재(9)의 축심선에 직교하는 평면에 대해서 경사진 면이여도 스템 축(9b)의 허브 링(4)의 구멍부(29)로의 압입력을 부여할 수 있다.
또한, 단차면(56)으로서 외측 조인트 부재(9)의 외경면에 돌기부(87)를 형성하고, 이 돌기부(87)의 지름방향 끝면(87a)에 의해 구성하도록 해도 좋다. 이 경우이여도 링형상체(50,80)의 내측 플랜지부(53,83)를 통해서 이 단차면(56)에 축방향 압박력을 부여할 수 있다. 이 돌기부(87)로서는 외측 조인트 부재(9)의 외경면의 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 것으로서 둘레방향을 따라 소정 피치로 복수개가 배치되는 것이여도 좋다. 이 때문에, 사용하는 링형상체(50,80)로서는 내측 플랜지부(53,83)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 것이나 둘레방향을 따라 소정 피치로 복수개가 배치되는 것으로 한다.
그런데, 단차면(56)을 형성할 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 단차면(56) 및 그 근방에 경화 처리를 실시해서 이루어지는 경화부(90)를 설치하는 것이 바람직하다. 경화부(90)로서는 고주파 담금질, 침탄담금질 등의 여러가지의 열 경화 처리를 행할 수 있다. 여기서, 고주파 담금질은 강의 표면을 전기 유도 가열하여 담금질 경화하는 열처리이고, 침탄담금질은 저탄소강의 강의 표면에 탄소를 배어들게 해서 고탄소강으로 하고 또한 이 강을 담금질해서 표면을 단단하게 하는 열처리이다. 또한, 경화부(90)로서 담금질 후에 뜨임에 의해 인성을 주는 처리(조 질)를 행해도 좋다.
이와 같이, 경화 처리를 행함으로써 단차면(56) 및 그 근방을 경화할 수 있고 내하중을 향상시키게 되어 단차면이 강도적으로 안정된다. 또한, 경화부(90)로서는, 도면의 예에서는 오목 홈(48)의 저면(48b)의 축방향 중간부로부터 측면(48a)의 후방(스템 축측)에 걸치는 범위에 형성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 오목 홈(48)의 반 스템 축측의 측면(48d)측에도 경화부(90)가 형성되어 있어도 좋고, 또한, 외측 조인트 부재(9)의 마우스부(9a)의 외경면 전체 둘레에 걸쳐 형성해도 좋다.
상기 실시형태에서는 요철 감합 구조(M)를 통해서 허브 링(4)과 등속 유니버설 조인트(1)의 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)을 연결 일체화한 것이다. 즉, 이 연결 상태에서는 통상 사용 상태에서 걸리는 하중에 의해서는 스템 축(9b)이 허브 링(4)으로부터 인발되거나, 스템 축(9b)이 허브 링(4)에 대해서 어긋나는 일이 없도록 설정되어 있다.
그러나, 이 요철 감합 구조(M)의 감합력을 외측 조인트 부재(9)에 대해서 소정력(통상 사용시에는 작용하는 일이 없는 인발력) 이상의 인발력을 부여함으로써 인발하는 것이 가능하도록 설정할 수 있다.
이 인발력의 부여로서는 외측 조인트 부재(9)의 외경면[마우스부(9a)의 외경면]에 형성되는 단차면을 통해서 행하도록 해도, 별도로 이러한 단차면을 형성하지 않고 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)의 끝면 등을 통해서 행하도록 해도 좋다. 인발력 부여용의 단차면으로서는 외측 조인트 부재(9)의 외경면의 오목 홈의 지름방향 끝면(반 스템 축측의 끝면)이여도, 외측 조인트 부재(9)의 외경면의 돌기부의 지름방향 끝면(스템 축측의 끝면)이여도 좋다. 즉, 압입시에 사용한 오목 홈, 노치부, 돌기부 등을 이용할 수 있다.
이와 같이, 축방향의 인발력을 부여함으로써 허브 링(4)으로부터 외측 조인트 부재(9)를 떼어낼 수 있는 것이면 각 부품의 수리ㆍ점검의 작업성(보수 관리성)의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 각 부품의 수리ㆍ점검 후에 다시 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)을 허브 링(4)에 압입함으로써 요철 감합 구조(M)를 구성할 수 있다. 이 때문에, 안정된 토크 전달이 가능한 차륜용 베어링 장치를 다시 구성할 수 있다. 또한, 인발력을 부여하기 위한 단차면은 압입시에 사용한 단차면을 형성하는 오목 홈이나 돌기부를 이용할 수 있어 구성의 간략화를 도모할 수 있다.
그런데, 1회째의 압입에서는 압입 하중이 비교적 크므로 압입을 위해 프레스기 등을 사용할 필요가 있다. 이것에 대해서, 이러한 재차의 압입에서는 압입 하중이 1회째의 압입 하중보다 작기 때문에, 프레스기 등을 사용하지 않고 안정되고 정확하게 스템 축(9b)을 허브 링(4)에 압입할 수 있다. 이 때문에, 현장에서의 외측 조인트 부재(9)와 허브 링(4)의 분리ㆍ연결이 가능하게 된다.
다른 실시형태로서 요철 감합 구조(M)가 허브 링(4)의 구멍부(29)의 내경면 에 형성되는 볼록부와, 스템 축(9b)의 외경면에 볼록부에 밀착 감합되는 오목부로 구성되는 것이어도 된다. 이 경우, 허브 링(4)의 구멍부(29)의 내경면에 경화 처리가 실시된 볼록부를 형성하고, 스템 축(9b)에는 경화 처리를 실시하지 않은 것으로 해서 스템 축(9b)을 허브 링(4)의 구멍부(29)에 압입한다.
즉, 허브 링(4)의 구멍부(28)의 내경면에 요철 감합 구조(M)의 볼록부를 형성함과 아울러, 적어도 이 볼록부의 축방향 단부의 경도를 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)의 외경부보다 높게 해서 허브 링측의 볼록부를 그 축방향 단부측으로부터 스템 축(9b)에 압입한다. 이것에 의해서, 이 볼록부에 의해 스템 축(9b)의 외경면에 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해서 요철 감합 구조(M)를 구성할 수 있다. 또한, 허브 링(4)의 구멍부(28)의 볼록부로서는, 예컨대, 허브 링(4)의 구멍부(28)의 내경면에 스플라인을 형성함으로써 구성할 수 있다.
허브 링(4)측에 요철 감합 구조(M)의 볼록부를 형성한 것이여도, 허브 링(4)과 스템 축(9b)의 상대적인 압입이므로, 단차면(56)을 사용해서 압입하거나 인발하거나 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)의 외경면과 허브 링(4)의 구멍부(29)의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되는 볼록부를 축방향을 따라 다른쪽에 압입함으로써 이 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성할 수 있다. 이 때문에, 요철 감합 구조를 확실하게 형성할 수 있다. 또한, 오목부가 형성되는 부재에는 스플라인부 등을 형성해 둘 필요가 없고, 생산성이 우수하며, 또한 스플라인끼리의 위상 맞춤을 필요로 하지 않고, 조립성의 향상을 도모함과 아울러, 압 입시의 톱니면의 손상을 회피할 수 있어 안정된 감합 상태를 유지할 수 있다.
또한, 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)에 요철 감합 구조(M)의 볼록부를 형성함과 아울러, 이 볼록부의 축방향 단부의 경도를 허브 링(4)의 구멍부 내경부보다 높게 해서 스템 축(9b)을 허브 링(4)의 구멍부(29)에 볼록부의 축방향 단부측으로부터 압입하는 것이면, 스템 축(9b)측의 경도를 높게 할 수 있고, 스템 축(9b)의 강성을 향상시킬 수 있다. 반대로, 허브 링(4)의 구멍부(29) 내경면에 요철 감합 구조(M)의 볼록부를 형성함과 아울러, 이 볼록부의 축방향 단부의 경도를 외측 조인트 부재(9)의 스템 축(9b)의 외경부보다 높게 해서 허브 링(4)측의 볼록부를 그 축방향 단부측으로부터 외측 조인트 부재의 스템 축(9b)에 압입하는 것에서는 스템 축(9b)측의 경도 처리(열처리)를 행할 필요가 없으므로, 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재(9)의 생산성이 우수하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러가지의 변형이 가능하며, 예컨대, 요철 감합 구조(M)의 볼록부의 형상으로서 단면 삼각 형상, 단면 사다리꼴, 반원 형상, 반타원 형상, 직사각형 형상 등의 여러가지의 형상의 것을 채용할 수 있고, 볼록부의 면적, 수, 둘레방향 배치 피치 등도 임의로 변경할 수 있다. 또한, 스플라인의 볼록부를 가지고 요철 감합 구조(M)의 볼록부로 할 필요는 없고, 키와 같은 것이어도 되고, 곡선 형상의 파형의 맞춤면을 형성하는 것이어도 좋다. 요컨대, 축방향을 따라 배치되는 볼록부를 상대 부재에 압입하고, 이 볼록부에 의해 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 상대 부재에 형성할 수 있어서 볼록부와 그에 대응하는 오목부의 감합 접촉부 전체 영역을 밀착할 수 있으면 좋다.
허브 링(4)의 구멍부(29)의 소경부(31)로서는 원구멍 이외의 다각형 구멍 등의 이형 구멍이어도 좋고, 이 소경부(31)에 끼워넣어지는 스템 축(9b)의 단면 형상도 원형의 단면 이외의 다각형 등의 이형 단면이여도 된다.
또한, 도 8에 나타내는 외측 조인트 부재(9)이여도 도 9에 나타내는 외측 조인트 부재(9)이여도 경화부(90)를 설치하도록 해도 좋다. 압입시에 사용하는 단차면이나 인발시에 사용하는 단차면으로서 별도로 오목 홈이나 돌기부를 형성하지 않고 마우스부(9a)의 외경면 개구부측에 형성되는 부츠 장착용 오목 홈 등을 이용할 수 있다. 등속 유니버설 조인트(1)로서는, 실시형태에서는 안내 홈 바닥에 직선부를 갖는 언더컷 프리형의 고정식 등속 유니버설 조인트(UJ)이었지만, 안내 홈 바닥에 직선부를 갖지 않는 바 필드형의 고정식 등속 유니버설 조인트(BJ) 등이여도 좋다. 또한, 등속 유니버설 조인트(2)로서는, 실시형태에서는 트리포드형의 슬라이딩식 등속 유니버설 조인트이었지만, 더블 오프셋형 등속 유니버설 조인트(DOJ), 크로스 그루브형 등의 다른 슬라이딩식 등속 유니버설 조인트이어도 좋다.
복렬의 차륜용 베어링을 단독으로 사용하는 구조의 제 1 세대, 바깥쪽 부재에 차체 설치 플랜지를 일체로 갖는 제 2 세대, 차륜 설치 플랜지를 일체로 갖는 허브 링의 외주에 복렬의 차륜용 베어링의 한쪽의 내측 궤도면이 일체로 형성된 제 3 세대, 및 허브 링에 등속 유니버설 조인트가 연결 일체화되고 이 등속 유니버설 조인트를 구성하는 외측 조인트 부재의 외주에 복렬의 차륜용 베어링의 다른쪽의 내측 궤도면이 일체로 형성된 제 4 세대의 차륜용 베어링 장치에 적용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 내주에 복렬의 궤도면을 갖는 바깥쪽 부재, 상기 궤도면에 대향하는 복렬의 궤도면을 외주에 갖고 아웃보드측 끝의 외주에 차륜 설치용 플랜지를 갖는 안쪽 부재, 및 이들 바깥쪽 부재와 안쪽 부재의 궤도면 사이에 개재된 복렬의 전동체를 구비하고; 상기 안쪽 부재가 상기 플랜지를 갖는 허브 링과 이 허브 링의 축부의 외주에 압입한 내륜으로 구성되고, 상기 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 축부가 요철 감합 구조를 통해서 상기 허브 링에 일체화되는 차륜용 베어링 장치로서:
    상기 외측 조인트 부재의 외경면에 단차면을 형성하고, 상기 외측 조인트 부재의 스템 축과 상기 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 상기 단차면으로의 축방향 하중 부여에 의해 상대 부재에 압입하고, 상기 상대 부재에 상기 볼록부에 의해 이 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  2. 내주에 복렬의 궤도면을 갖는 바깥쪽 부재, 상기 궤도면에 대향하는 복렬의 궤도면을 외주에 갖고 아웃보드측 끝의 외주에 차륜 설치용 플랜지를 갖는 안쪽 부재, 및 이들 바깥쪽 부재와 안쪽 부재의 궤도면 사이에 개재된 복렬의 전동체를 구비하고; 상기 안쪽 부재가 상기 플랜지를 갖는 허브 링과 이 허브 링의 축부의 외 주에 압입한 내륜으로 구성되고, 상기 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 축부가 요철 감합 구조를 통해서 상기 허브 링에 일체화되는 차륜용 베어링 장치로서:
    상기 외측 조인트 부재의 외경면에 단차면을 형성하고, 상기 외측 조인트 부재의 스템 축과 상기 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 상기 단차면으로의 축방향 하중 부여에 의해 상대 부재에 압입하고, 상기 상대 부재에 상기 볼록부에 의해 이 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성하고, 또한 이 요철 감합 구조는 축방향의 인발력 부여에 의한 분리를 허용하는 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안쪽 부재의 복렬의 궤도면 중 편렬은 상기 허브 링의 축부에 직접 형성하고, 나머지 궤도면은 상기 허브 링의 축부에 압입한 내륜에 형성한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 조인트 부재의 외경면에 오목 홈을 형성하고, 이 오목 홈의 지름방향 끝면을 상기 단차면으로 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 조인트 부재의 외경면에 돌기부를 형성하고, 이 돌기부의 지름방향 끝면을 상기 단차면으로 한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단차면 및 그 근방에 경화 처리를 실시한 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치.
  7. 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트, 인보드측의 등속 유니버설 조인트, 이들 등속 유니버설 조인트에 연결되는 샤프트, 및 등속 유니버설 조인트에 장착되는 부츠를 구비한 드라이브 샤프트에 있어서의 상기 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트와 허브 링과 복렬의 차륜용 베어링으로 구성되는 차륜용 베어링 장치에 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 차륜용 베어링 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 어셈블리체.
  8. 허브 링과 복렬의 차륜용 베어링과 등속 유니버설 조인트가 유닛화되고, 요철 감합 구조에 의해 상기 허브 링과 이 허브 링의 구멍부에 끼워넣어지는 상기 등속 유니버설 조인트의 외측 조인트 부재의 스템 축을 연결한 차륜용 베어링 장치의 조립 방법으로서:
    상기 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 압입용 지그를 통해 축방향 하중을 부여해서 상기 외측 조인트 부재의 스템 축과 상기 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 축방향을 따라 상대 부재에 압입하고, 상기 상대 부재에 이 볼록부에 감합 접촉부 전체 영역에서 밀착되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성하는 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치의 조립 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 압입용 지그는 상기 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 상기 단차면에 직접적으로 접촉해서 축방향 하중을 부여하는 스플릿형으로 이루어지는 링형상체로 구성된 것을 특징으로 하는 차륜용 베어링 장치의 조립 방법.
  10. 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트, 인보드측의 등속 유니버설 조인트, 및 이들 등속 유니버설 조인트에 연결되는 샤프트를 구비한 드라이브 샤프트와 차륜용 베어링 장치로 구성되는 어셈블리체의 조립 방법으로서:
    상기 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트에 있어서 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 단차면에 압입용 지그를 통해 축방향 하중을 부여해서 상기 외측 조인트 부재의 스템 축과 허브 링의 구멍부의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 축방향을 따라 상대 부재에 압입하고, 상기 상대 부재에 이 볼록부에 감합 접촉부 전체 영역에서 밀착되는 오목부를 형성해서 상기 요철 감합 구조를 구성하는 것을 특징으로 하는 어셈블리체의 조립 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 압입용 지그는 상기 외측 조인트 부재의 외경면에 형성된 상기 단차면에 직접적으로 접촉해서 축방향 하중을 부여하는 스플릿형으로 이루어지는 링형상체, 및 내경 치수가 상기 아웃보드측의 등속 유니버설 조인트 및 상기 인보드측의 등속 유니버설 조인트의 외경 치수보다 큰 파이프체로 구성되고, 압입시에 상기 파이프체에 의해 양 등속 유니버설 조인트를 수납 형상으로 해서 상기 인보드측의 등속 유니버설 조인트보다 축방향 바깥쪽으로 돌출되는 파이프체 외측 끝면에 축방향 외력을 부여하는 것을 특징으로 하는 어셈블리체의 조립 방법.
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