KR20130079861A - 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법 - Google Patents

휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면, 종래 드라이브 샤프트의 일단에 형성되어 휠허브 드럼에 결합되는 플랜지부재에 휠베어링을 압입하여 하나의 휠베어링 모듈로 제작하고, 이 휠베어링 모듈에 중공 형태의 드라이브 샤프트를 스플라인 결합하여 조립하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리와 그 제작방법이 제공된다.

Description

휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법{DIRIVE SHAFT ASSEMBLY WITH INTEGRATED WHEEL BEARING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 드라이브 샤프트의 일단에 형성되어 휠허브 드럼에 결합되는 플랜지부재에 휠베어링을 압입하여 하나의 휠베어링 모듈로 제작하고, 이 휠베어링 모듈에 중공 형태의 드라이브 샤프트를 스플라인 결합하여 조립하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 동력전달계통에서 엔진의 회전동력이 변속기를 통해 드라이브 샤프트에 전달되면, 드라이브 샤프트의 일측에 결합된 휠허브 드럼이 함께 회전하게 되며, 이때 휠허브 드럼에 체결된 차륜이 휠허브 드럼과 함께 회전하면서 차량의 진행이 이루어진다.
도 1은 종래의 드라이브 샤프트 어셈블리 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
여기서, 종래의 드라이브 샤프트 어셈블리(1)는 다음과 같이 조립된다.
먼저, 일단에 플랜지부(2)가 일체로 확장 형성되는 드라이브 샤프트(3)를 준비한다. 여기서, 드라이브 샤프트(3)는 속이 찬 중실축(中實軸)으로 이루어지며, 단조가공에 의해 플랜지부(2)가 형성되는데, 이때 플랜지부(2)는 전술한 휠허브 드럼(미도시)과의 결합을 위한 것이다.
이후, 휠베어링(4)을 드라이브 샤프트(3)에 끼워넣어 플랜지부(2)와 인접한 위치에 압입하고, 휠베어링(4)의 외주면을 감싸도록 베어링 케이스(5)를 조립한다. 이때, 베어링 케이스(5)는 너클암(미도시) 등의 부재에 결합되어 차체에 지지된다.
그런데, 이와 같이 드라이브 샤프트(3)에 플랜지부(2)를 일체로 형성하는 경우, 드라이브 샤프트(3)는 중실축으로 이루어져야 하고, 플랜지부(2) 형성을 위해 단조공정이 필요함에 따라 제작비용과 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.
또한, 드라이브 샤프트(3)와 휠베어링(4) 및 베어링 케이스(5)의 조립이 조립라인에서 순차적으로 이루어지는 경우, 부품수와 공정수 증가로 인한 시간 및 비용 상승의 문제가 있고, 조립공수의 증가에 따른 공차 누적과 불량품 발생의 우려가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 플랜지부재와 휠베어링이 하나의 휠베어링 모듈로 제작되고, 이 휠베어링 모듈에 중공 형태의 드라이브 샤프트가 스플라인 결합됨으로써 조립이 완료되는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리와 관련된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 중공 테두리를 따라 결합부가 돌출 형성되고, 상기 결합부의 내주면에는 스플라인 홈이 형성되는 플랜지부재; 상기 플랜지부재의 결합부 외주면에 압입되는 휠베어링; 및 상기 결합부의 스플라인 홈에 대응 결합하도록 적어도 일단에 스플라인 돌기가 형성되는 드라이브 샤프트를 포함하며, 상기 플랜지부재와 상기 휠베어링은 하나의 모듈로 제작되고, 상기 드라이브 샤프트는 중공형태로서 상기 플랜지부재의 결합부에 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리가 제공된다.
여기서, 상기 드라이브 샤프트는 냉간압출에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 백래쉬 방지를 위해 상기 스플라인 홈과 상기 스플라인 돌기의 나선각(helix angle)이 규제되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 휠베어링의 외주면 일측에서 반경방향으로 플랜지가 돌출 형성되고, 상기 플랜지에 체결공이 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 중공 테두리를 따라 결합부가 돌출 형성되고 상기 결합부의 내주면에는 스플라인 홈이 형성되는 플랜지부재를 준비하는 단계; 상기 플랜지부재의 결합부 외주면에 휠베어링을 압입하여, 플랜지부재와 휠베어링이 일체로 구비되는 휠베어링 모듈을 조립하는 단계; 및 중공형태의 드라이브 샤프트를 제작하되, 상기 드라이브 샤프트의 적어도 일단에 스플라인 돌기를 형성하고, 상기 드라이브 샤프트의 스플라인 돌기를 상기 휠베어링 모듈의 결합부 내주면에 형성된 스플라인 홈에 끼움결합하는 단계를 포함하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 제작방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법에 의하면, 플랜지부재와 휠베어링이 하나의 휠베어링 모듈로 제작되므로, 부품수 감소에 따른 공정감축에 의해 제작시간과 비용의 절감 및 생산성 향상 효과가 있다.
또한, 드라이브 샤프트가 중공형태로 제작되므로, 재료비 절감 효과와 중량 저감에 따른 연비 개선 효과가 있고, 냉간압출이 가능하므로 종래와 같이 플랜지부 형성을 위한 단조공정이 필요없으며, 따라서 단조 금형비 등 초기 투자비의 절감이 가능하다.
아울러, 드라이브 샤프트의 냉간압출시 양단에 스플라인 돌기의 형성이 가능하므로, 스플라인 돌기 형성을 위한 별도의 가공이 필요없어 공정수 감축과 가공비 절감의 효과가 있다.
도 1은 종래의 드라이브 샤프트 어셈블리 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리의 사시도.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 단면도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
실시예
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리의 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이며, 도 5는 도 3의 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리(10)는, 휠허브 드럼(미도시)과 결합되는 플랜지부재(21)에 휠베어링(22)이 일체로 구비되어 휠베어링 모듈(20)을 구성하며, 조립라인에서는 이 휠베어링 모듈(20)에 드라이브 샤프트(30)를 스플라인 결합함으로써 조립이 완료된다.
플랜지부재(21)는 원판형의 몸체(211)를 가지고 중앙에 중공(212)이 형성되며, 휠허브 드럼이 결합되는 방향의 몸체(211) 일면에는 중공(212)으로부터 소정 간격 외측으로 이격하여 원주방향을 따라 환턱(213)이 형성되고, 드라이브 샤프트(30)가 결합되는 방향의 몸체(211) 일면에는 중공(212)의 테두리를 따라 결합부(214)가 연장 형성된다.
아울러, 플랜지부재(21)의 몸체(211)에는 원주방향으로 소정 간격 서로 이격하여 복수의 고정홀(215)이 형성되며, 휠허브 드럼과의 결합시 볼트 등의 체결부재(216)가 각각의 고정홀(215)을 통해 휠허브 드럼에 결합한다.
이때, 드라이브 샤프트(30)를 통해 전달된 엔진의 구동력에 의해 플랜지부재(21)가 회전하면서 휠허브 드럼을 회전시키게 되므로, 체결부재(216)의 결합부위에는 상당한 힘이 걸리게 되며, 따라서 플랜지부재(21)의 몸체(211)에는 결합부(214)로부터 고정홀(215)까지 반경방향으로 소정 폭의 보강리브(217)가 돌출 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 플랜지부재(21)의 결합부(214) 내주면에는 스플라인 홈(218)이 형성되는데, 이는 후술하는 드라이브 샤프트(30)와의 스플라인 결합을 위한 것이다.
전술한 플랜지부재(21)의 결합부(214) 외주면에 휠베어링(22)이 압입됨으로써 휠베어링 모듈(20)의 준비가 완료된다.
이때, 휠베어링(22)은 도 5에 도시된 바와 같이 내륜(221)과 외륜(222) 및 복수의 구름베어링(223)을 포함하여 구성되는데, 휠베어링(22)이 플랜지부재(21)의 결합부(214)에 압입됨에 따라, 휠베어링(22)의 내륜(221)이 플랜지부재(21)의 결합부(214) 외주면에 밀착 고정되고, 복수의 구름베어링(223)이 내륜(221)과 외륜(222) 사이에 개재됨에 따라 외륜(222)이 내륜(221)에 대하여 자유롭게 회전 가능하게 된다. 본 실시예에서는 휠베어링(22) 내에 구름베어링(223)으로서 복수의 테이퍼 롤러 베어링(tapered roller bearing)이 대향 배치된 예를 도시하였으나, 여기에 한정되는 것은 아니고 다양한 종류의 구름베어링이 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 휠베어링(22)을 플랜지부재(21)의 결합부(214)에 압입하였을 때 휠베어링(22)의 이탈방지를 위해, 결합부(214)의 끝단에서 중공(212)의 외측방향으로 걸림턱(219)이 절곡 형성될 수 있다.
휠베어링(22) 외륜(222)의 외주면 일측에는 반경방향으로 플랜지(224)가 돌출 형성되고, 플랜지(224)에는 원주방향으로 소정 간격 서로 이격하여 복수의 체결공(225)이 형성되는데, 볼트 등의 체결부재가 여기에 결합되어, 휠베어링(22)을 차체에 지지되는 너클암 등의 부재에 체결시키게 된다.
드라이브 샤프트(30)는 냉간압출에 의해 중공축의 형태로 제작된다.
종래에는 단조공법에 의해 드라이브 샤프트의 일단에 플랜지부(2, 도 1 참조)를 일체로 성형하였기 때문에 드라이브 샤프트가 중실축으로 제작되어야 했다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 의하면, 종래의 플랜지부에 해당하는 휠베어링 모듈(20)이 별도로 준비된 상태에서, 조립라인에서는 드라이브 샤프트(30)와 휠베어링 모듈(20)의 조립이 이루어지게 되므로, 중공형태의 드라이브 샤프트(30) 적용이 가능하게 된다.
또한, 드라이브 샤프트(30)의 냉간압출 성형시, 드라이브 샤프트(30)의 양단에는 스플라인 돌기(31)가 동시에 성형된다.
따라서, 휠베어링 모듈(20)과 드라이브 샤프트(30)의 조립시, 드라이브 샤프트(30)를 휠베어링 모듈(20)의 결합부(214)에 삽입하면, 드라이브 샤프트(30)의 스플라인 돌기(31)가 결합부(214) 내주면의 스플라인 홈(218)에 끼움결합하게 되는 것이다. 이때, 백래쉬(back lash) 최소화를 위해, 스플라인 홈(218)은 평행으로 형성시키고, 스플라인 돌기(31)의 나선각(helix angle)은 0.18°~ 0.32°의 범위에서 적절히 규제되는 것이 바람직하다. 이는, 스플라인 돌기(31)의 나선각이 0.18°보다 작으면 백래쉬 최소화의 효과를 보기가 어렵고, 0.32°보다 크면 스플라인 홈(218)에 끼움결합하기가 어렵기 때문이다.
본 발명의 일실시예에 따른 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리의 제작은 다음과 같은 순서로 이루어진다.
휠베어링 모듈(20)의 조립을 위해 플랜지부재(21)와 휠베어링(22)을 준비한다.
이때, 플랜지부재(21)는 원판형의 몸체(211)에 중공(212)을 가지며, 일면에는 중공(212)의 내경 보다 큰 내경의 환턱(213)이 형성되고, 다른 일면에는 중공(212)의 테두리를 따라 결합부(214)가 돌출 형성된다. 그리고, 결합부(214)의 내주면에는 스플라인 홈(218)이 형성된다.
휠베어링(22)은 내륜(221)과 외륜(222) 사이에 테이퍼 롤러 베어링 등 복수의 구름베어링(223)이 개재되어 이루어지며, 외륜(222)의 외주면에는 복수의 체결공(225)을 가진 플랜지(224)가 돌출 형성된다.
휠베어링(22)의 내륜(221)이 플랜지부재(21)의 결합부(214) 외주면에 밀착 고정된 상태에서 외륜(222)은 자유롭게 회전할 수 있도록, 플랜지부재(21)의 결합부(214)에 휠베어링(22)을 압입하여 휠베어링 모듈(20)의 조립을 완료한다.
한편, 드라이브 샤프트(30)는 냉간압출에 의해 중공축의 형태로 성형되며, 이때 드라이브 샤프트(30)의 양단에는 스플라인 돌기(31)가 성형된다.
조립라인에서는 휠베어링 모듈(20)과 드라이브 샤프트(30)의 조립이 이루어지며, 휠베어링 모듈(20)의 결합부(214) 내주면에 형성된 스플라인 홈(218)에, 드라이브 샤프트(30)의 일단에 형성된 스플라인 돌기(31)를 끼워맞춤으로써 휠베어링 모듈(20)과 드라이브 샤프트(30)의 조립이 완료된다.
이처럼, 휠베어링 모듈(20)과 드라이브 샤프트(30)를 각각 별도로 제작하여 조립라인에서 조립하게 됨으로써, 종래와 같이 드라이브 샤프트의 일단에 플랜지부를 단조가공에 의해 성형할 필요가 없게 되므로, 단조금형에 소요되는 비용 등 초기 투자비용을 절감할 수 있다.
또한, 종래 중실축의 드라이브 샤프트 대신 중공축의 형태로 드라이브 샤프트를 제작할 수 있게 되므로, 비용 절감과 자동차의 경량화에 일조할 수 있게 된다.
아울러, 종래에는 드라이브 샤프트의 플랜지부와 인접하는 위치에 휠베어링을 압입한 후, 다시 휠베어링 케이스를 조립하였으나, 본 발명의 일실시예에 의하면 종래의 플랜지부와 휠베어링 및 휠베어링 케이스가 일체형의 휠베어링 모듈로 구비되므로, 조립라인에서의 제작시간과 비용의 절감에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
10 : 휠 베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리
20 : 휠베어링 모듈 21 : 플랜지부재
214 : 결합부 218 : 스플라인 홈
22 : 휠베어링 221 : 내륜
222 : 외륜 223 : 구름베어링
224 : 플랜지
30 : 드라이브 샤프트 31 : 스플라인 돌기

Claims (6)

  1. 중공(212) 테두리를 따라 결합부(214)가 돌출 형성되고, 상기 결합부(214)의 내주면에는 스플라인 홈(218)이 형성되는 플랜지부재(21);
    상기 플랜지부재(21)의 결합부(214) 외주면에 압입되는 휠베어링(22); 및
    상기 결합부(214)의 스플라인 홈(218)에 대응 결합하도록 적어도 일단에 스플라인 돌기(31)가 형성되는 드라이브 샤프트(30)를 포함하며,
    상기 플랜지부재(21)와 상기 휠베어링(22)은 하나의 모듈(20)로 제작되고, 상기 드라이브 샤프트(30)는 중공형태로서 상기 플랜지부재(21)의 결합부(214)에 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 드라이브 샤프트(30)는 냉간압출에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    백래쉬 방지를 위해 상기 스플라인 홈(218)과 상기 스플라인 돌기(31)의 나선각(helix angle)이 규제되는 것을 특징으로 하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 휠베어링(22)의 외주면 일측에서 반경방향으로 플랜지(224)가 돌출 형성되고, 상기 플랜지(224)에 체결공(225)이 형성되는 것을 특징으로 하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리.
  5. 중공(212) 테두리를 따라 결합부(214)가 돌출 형성되고 상기 결합부(214)의 내주면에는 스플라인 홈(218)이 형성되는 플랜지부재(21)를 준비하는 단계;
    상기 플랜지부재(21)의 결합부(214) 외주면에 휠베어링(22)을 압입하여, 플랜지부재(21)와 휠베어링(22)이 일체로 구비되는 휠베어링 모듈(20)을 조립하는 단계; 및
    중공형태의 드라이브 샤프트(30)를 제작하되, 상기 드라이브 샤프트(30)의 적어도 일단에 스플라인 돌기(31)를 형성하고, 상기 드라이브 샤프트(30)의 스플라인 돌기(31)를 상기 휠베어링 모듈(20)의 결합부(214) 내주면에 형성된 스플라인 홈(218)에 끼움결합하는 단계를 포함하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 제작방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 드라이브 샤프트(30)는 냉간압출에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 제작방법.
KR1020120000607A 2012-01-03 2012-01-03 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법 KR20130079861A (ko)

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KR1020120000607A KR20130079861A (ko) 2012-01-03 2012-01-03 휠베어링 일체형 드라이브 샤프트 어셈블리 및 그 제작방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150032978A (ko) * 2013-09-23 2015-04-01 한라비스테온공조 주식회사 연료전지 차량용 공기 블로워

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