KR20130104617A - 휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법 - Google Patents

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KR20130104617A
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박순호
방상지
윤희재
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주식회사 일진글로벌
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Abstract

휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치는 일단이 차량의 휠과 결합하고 타단에는 단차부와 말단부가 형성된 허브, 상기 허브의 단차부에 장착되는 내륜, 차체에 장착되는 외륜, 그리고 상기 외륜과 허브 및 내륜 사이에 개재되는 전동체를 포함하는 휠 베어링 조립체에서 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍(orbital forming)하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치에 있어서, 상기 허브를 그 상면에 설치하여 오비탈 포밍 시 상기 허브를 지지하는 베이스; 상기 베이스의 상부에 장착되어 있는 성형 도구 장착부; 상기 성형 도구 장착부에 회전 가능하게 장착되어 있으며, 상기 허브 축에 대하여 설정된 각도만큼 기울어진 제1 축을 중심으로 자전하고, 동시에 상기 허브 축과 평행한 제2 축을 중심으로 공전하는 성형 도구; 및 상기 성형 도구 장착부와는 별개로 상기 베이스의 상부에서 승하강 가능하게 설치되며, 오비탈 포밍 전에 상기 내륜과 외륜의 사이에 삽입되어 상기 내륜을 지지하는 포밍 가이드 수단;을 포함하되, 상기 성형 도구 장착부와 상기 베이스 중 적어도 하나는 다른 하나를 향해 움직여 상기 성형 도구가 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍할 수 있다.

Description

휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법{DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING WHEEL BEARING DEVICE}
본 발명은 휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휠 베어링 조립체의 제작 과정에서 내륜이 외륜을 향하여 확경되는 것을 방지하여 휠 베어링 조립체의 불량률을 낮출 수 있는 휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 휠 베어링 조립체는 차체에 휠을 회전 가능하게 연결함으로써 차량이 움직일 수 있도록 한다. 이러한 휠 베어링 조립체는 엔진에서 발생하는 동력을 전달하는 구동륜 휠 베어링 조립체와 구동력을 전달하지 않는 종동륜 휠 베어링으로 대분된다.
구동륜 휠 베어링 조립체는 엔진에서 발생하여 변속기를 통과한 토크에 의하여 회전하는 구동륜 축과 함께 회전하도록 연결되어 있는 회전 요소와 차체에 고정되어 있는 비회전 요소를 포함하며, 상기 회전 요소와 비회전 요소 사이에는 전동체가 개재되어 있다. 종동륜 휠 베어링 조립체는 회전 요소가 구동륜 축에 연결되어 있지 않을 뿐 다른 구성은 구동륜 휠 베어링 조립체와 동일하다.
이러한 휠 베어링 조립체는 작동 성능의 안정성을 위하여 전동체에 예압(preload)이 발생되도록 제작되며, 전동체에 예압을 주기 위하여 주로 사용되는 방법은 오비탈 포밍(orbital forming)이다.
종래의 오비탈 포밍 방법을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 휠 베어링 조립체의 회전 요소(여기에서는 ‘허브’를 의미한다.)에 제1 열의 전동체를 삽입한 후 제1 내, 외륜궤도와 제1 열의 전동체가 접촉되도록 외륜을 장착한다. 그 후, 제2 외륜궤도에 제2 열의 전동체를 삽입한 후 제2 내륜궤도가 형성되어 있는 내륜을 압입한다. 이 때, 허브의 말단부는 상기 내륜의 축 방향 바깥쪽으로 돌출되어 있다.
위와 같은 상태의 휠 베어링 조립체를 허브의 말단부가 상부를 향하도록 위치시키고 허브와 외륜이 움직이지 않도록 베이스에 고정한다.
그 후, 허브 축(휠 베어링 조립체의 중심축을 의미한다.)에 대하여 일정한 각도로 기울어져 장착되어 있으며, 상기 허브 축을 중심으로 회전하는 성형 도구로 허브의 말단부를 상부에서 하부로 누르면, 허브의 말단부는 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 굽어지며 소성 변형된다. 이 때, 내륜은 전동체에 예압을 가하고 축방향으로 고정된다.
그러나, 종래의 오비탈 포밍 방법을 사용하여 허브의 단말부를 가공할 경우, 허브의 단말부를 가압하는 성형 도구의 가압력에 의해 내륜이 외륜을 향하여 확경되는 현상이 발생되어 휠 베어링 조립체의 불량률이 증가되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 휠 베어링 조립체의 제작 과정에서 허브의 말단부 오비탈 포밍 시, 내륜이 외륜을 향하여 확경되는 것을 방지함으로써, 휠 베어링 조립체의 불량률을 저감시키도록 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 오비탈 포밍 성형 전에 자동으로 내륜을 지지하고, 휠 베어링 조립체의 성형 완료 후에는 내륜의 지지를 자동으로 해제함으로써, 자동화 공정을 통해 성형 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 생산성을 향상시키도록 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치는 일단이 차량의 휠과 결합하고 타단에는 단차부와 말단부가 형성된 허브, 상기 허브의 단차부에 장착되는 내륜, 차체에 장착되는 외륜, 그리고 상기 외륜과 허브 및 내륜 사이에 개재되는 전동체를 포함하는 휠 베어링 조립체에서 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍(orbital forming)한다.
상기 휠 베어링 조립체의 제작 장치는 상기 허브를 그 상면에 설치하여 오비탈 포밍 시 상기 허브를 지지하는 베이스; 상기 베이스의 상부에 장착되어 있는 성형 도구 장착부; 상기 성형 도구 장착부에 회전 가능하게 장착되어 있으며, 상기 허브 축에 대하여 설정된 각도만큼 기울어진 제1 축을 중심으로 자전하고, 동시에 상기 허브 축과 평행한 제2 축을 중심으로 공전하는 성형 도구; 및 상기 성형 도구 장착부와는 별개로 상기 베이스의 상부에서 승하강 가능하게 설치되며, 오비탈 포밍 전에 상기 내륜과 외륜의 사이에 삽입되어 상기 내륜을 지지하는 포밍 가이드 수단;을 포함하되, 상기 성형 도구 장착부와 상기 베이스 중 적어도 하나는 다른 하나를 향해 움직여 상기 성형 도구가 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍하도록 되어 있을 수 있다.
상기 포밍 가이드 수단은 상기 휠 베어링 조립체의 상부에서 승하강 가능하게 장착되어 있는 이동부; 상기 이동부의 하단에 일체로 구성되며, 상기 이동부의 이동에 따라, 상기 휠 베어링 조립체의 내륜과 외륜 사이에 삽입되는 삽입부; 및 상기 삽입부에 일체로 형성되며, 상기 내륜을 감싼 상태로 접촉되어 상기 내륜의 외주면을 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 지지부는 상기 삽입부의 내주면으로부터 상기 내륜을 향하여 일정간격 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 성형 도구는 실린더 형상이며, 상기 성형 도구의 중심축은 상기 제1 축과 일치할 수 있다.
상기 성형 도구는 하단부에 상기 허브의 말단부와 접촉하여 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍하도록 성형홈이 형성되어 있을 수 있다.
상기 허브는 일측에 반경 바깥쪽으로 돌출된 플랜지와 상기 플랜지에 천공되어 차량의 휠과 허브를 결합시키기 위한 볼트공을 포함하고, 상기 베이스에는 상기 볼트공에 대응하는 위치에 가이딩 홈이 형성되어 있으며, 상기 볼트공과 상기 가이딩 홈에 가이딩 핀이 삽입되어 오비탈 포밍 시 상기 전동체에 집중되는 응력을 줄이기 위하여 상기 허브가 설정된 움직임을 갖도록 가이드할 수 있다.
상기 허브의 설정된 움직임은 볼트공 내에서 가이딩 핀의 회전 운동에 의하여 발생될 수 있다.
상기 허브의 설정된 움직임은 일정 범위 내에서 허브의 상하 왕복 운동일 수 있다.
허브가 상하 왕복 운동을 하는 경우, 성형 도구 역시 허브와 접촉된 상태로 상하 왕복 운동할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 방법은 일단이 차량의 휠과 결합하고 타단에는 단차부와 말단부가 형성된 허브, 상기 허브의 단차부에 장착되는 내륜, 차체에 장착되는 외륜, 그리고 상기 외륜과 허브 및 내륜 사이에 개재되는 전동체를 포함하는 휠 베어링 조립체에서 성형 도구가 회전하며 상기 허브의 말단부에 접촉하여 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍(orbital forming)한다.
상기 휠 베어링 조립체의 제작 방법은 상기 허브의 말단부 상부에서 오비탈 포밍 전에 하강되고, 상기 내륜과 외륜 사이로 삽입되어 상기 내륜을 지지하는 포밍 가이드 수단을 통해 상기 내륜의 외주면을 지지하도록 하며, 상기 성형 도구와 상기 허브 중 적어도 하나는 다른 하나를 향하여 움직여 상기 성형 도구가 상기 허브의 말단부에 접촉하도록 하고, 상기 성형 도구는 상기 허브 축에 대하여 설정된 각도만큼 기울어진 제 1축을 중심으로 자전하고, 동시에 상기 허브 축과 평행한 제 2축을 중심으로 공전하며 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍할 수 있다.
오비탈 포밍 시 상기 전동체에 집중되는 응력을 줄이기 위하여 상기 허브는 설정된 움직임을 갖도록 가이드될 수 있다.
상기 포밍 가이드 수단은 상기 휠 베어링 조립체의 상부에서 승하강 가능하게 장착되어 있는 이동부; 상기 이동부의 하단에 일체로 구성되며, 상기 이동부의 이동에 따라, 상기 휠 베어링 조립체의 내륜과 외륜 사이에 삽입되는 삽입부; 및 상기 삽입부에 일체로 형성되며, 상기 내륜을 감싼 상태로 접촉되어 상기 내륜의 외주면을 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 지지부는 상기 삽입부의 내주면으로부터 상기 내륜을 향하여 일정간격 돌출되게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법에 의하면, 휠 베어링 조립체의 제작 과정에서 허브의 말단부 오비탈 포밍 시, 내륜이 외륜을 향하여 확경되는 것을 방지함으로써, 휠 베어링 조립체의 불량률을 낮출 수 있다.
또한, 오비탈 포밍 성형 전에 자동으로 내륜을 지지하고, 휠 베어링 조립체의 성형 완료 후에는 내륜의 지지를 자동으로 해제함으로써, 자동화 공정을 통해 성형 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 성형 도구의 회전에 따라 오비탈 포밍 초기에 허브가 설정된 움직임을 가지므로 성형 도구가 허브의 말단부에 접촉 시 가해지는 충격을 줄일 수 있고 이에 따라 허브의 말단부의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 휠 베어링 조립체의 구조를 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치를 보인 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 일반적인 휠 베어링 조립체의 구조를 보인 단면도이다.
도 1에 도시된 휠 베어링 조립체는, 설명의 편의를 위하여, 다양한 종류의 휠 베어링 조립체들 중, 하나를 예시한 것으로 본 발명은 예시된 휠 베어링 조립체에 한정되어 적용되지 않고 다양한 종류의 휠 베어링 조립체에 적용될 수 있다. 특히, 회전 요소와 비회전 요소를 포함하며, 이 중 하나의 요소의 말단부를 다른 하나의 요소 쪽으로 오비탈 포밍하여 제작되는 휠 베어링 조립체에는 어느 것에나 적용될 수 있음은 자명하다.
또한, 도 1에 도시된 휠 베어링 조립체는 종동륜 휠 베어링 조립체를 예시한 것이다. 그러나, 허브의 내측에 치가 형성되어 구동축과 스플라인 결합하는 구동륜 휠 베어링 조립체도 종동륜 휠 베어링 조립체와 동일한 방법에 의하여 제작되므로 본 발명의 기술적 사상이 종동륜 휠 베어링 조립체에 한정되지 않고 구동륜 휠 베어링 조립체에 적용될 수 있음 역시 자명하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 휠 베어링 조립체(100)는 허브(110), 내륜(120), 외륜(130), 그리고 전동체(150)를 포함한다. 여기에서는 롤러 타입의 전동체가 도시되어 있으나 테이퍼 롤러 타입의 전동체가 사용되어도 무방하며, 전동체의 열(row)의 개수는 당업자가 임의로 정할 수 있다.
허브(110)는 실린더 형상으로, 허브(110)의 일단에는 차량의 휠(도시하지 않음)이 결합된다. 이를 위하여, 허브(110)의 일단은 반경 바깥쪽으로 돌출되어 제1 플랜지(112)를 형성하고 허브 축(X1) 방향으로 돌출하여 파일럿(116)을 형성한다.
플랜지(112)에는 제1 볼트공(114)이 천공되어 있어 차량의 휠이 볼트 등의 결합 수단으로 허브(110)에 결합할 수 있도록 되어 있으며, 파일럿(116)은 허브(110)에 휠을 장착할 시 휠을 가이드하는 역할을 한다.
또한, 허브(110)의 타측에는 단차부(118)가 형성되어 있으며, 이 단차부(118)에 말단부(160)가 연장되어 있다. 상기 말단부(160)는 오비탈 포밍 전에는 상기 허브 축(X1) 방향으로 곧게 연장되어 있으나, 오비탈 포밍 후에는 반경 바깥 방향으로 구부러져 소성 변형된다. 허브(110)의 단차부(118)와 제1 플랜지(112) 사이에는 제1 내륜궤도(119a)가 형성되어 있다.
내륜(120)은 상기 허브(110)의 단차부에 압입되며, 상기 내륜(120)에는 제 2내륜궤도(119b)가 형성되어 있다.
외륜(130)은 상기 허브(110)의 반경 바깥쪽에 장착된다. 외륜(130)의 반경 내측면에는 상기 제1,2 내륜궤도(119a, 119b)에 대응하는 제1,2 외륜궤도(139a, 139b)가 형성되어 있으며, 반경 외측면의 일부는 반경 외측으로 돌출되어 제2 플랜지(132)를 형성한다. 상기 제2 플랜지(132)에는 제2 볼트공(134)이 천공되어 볼트 등의 결합 수단에 의하여 외륜(130)이 차체에 결합된다.
전동체(150)는 상기 제1 내륜궤도(119a)와 제1 외륜궤도(139a) 사이 및 제2 내륜궤도(119b)와 제2 외륜궤도(139b) 사이에 각각 개재된다.
또한, 상기 허브(110)와 외륜(130) 사이 및 상기 내륜(120)과 외륜(130) 사이에는 전동체(150)로 먼지나 수분 등의 이물질이 침입하는 것을 방지하기 위하여 실링부재(140, 142)가 각각 장착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치를 보인 개략도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치는 휠 베어링 조립체(100)의 제작 과정에서 허브 말단부(160)의 오비탈 포밍 시, 내륜(120)이 외륜(130)을 향하여 확경되는 것을 방지함으로써, 휠 베어링 조립체(100)의 불량률을 저감시킬 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치는, 베이스(200), 성형도구 장착부(300), 성형도구(400), 및 포밍 가이드 수단(500)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 베이스(200)는 휠 베어링 조립체(100)의 최하층에 배치되어 있으며, 그 상면에 휠 베어링 조립체(100)가 위치하게 된다. 이 경우, 상기 베이스(200)에는 파일럿 삽입홈(220)이 형성되어 휠 베어링 조립체(100) 장착 시, 상기 허브(110)의 회전 중심 축이 되는 허브 축(X1) 방향으로 돌출된 파일럿(116)이 삽입되게 된다.
또한, 상기 파일럿 삽입홈(220)의 옆으로 제1 볼트공(114)에 대응하는 위치에는 가이딩 홈(210)이 형성되어 허브(110)가 베이스(400)에 장착될 때 상기 제1 볼트공(114)과 가이딩 홈(210)에 가이딩 핀(115)이 삽입되어 허브(110)가 베이스(200) 상에 지지된다. 상기 가이딩 핀(115)과 가이딩 홈(210) 사이에는 소정의 틈새가 형성되어 허브(110)가 전후 좌우로 움직일 수 있도록 되어 있다.
상기 성형 도구 장착부(300)는 상기 베이스(200)의 상부에 장착되어 있다.
상기 베이스(200)와 상기 성형 도구 장착부(300)는 중 적어도 하나는 실린더(도시하지 않음) 등의 이동 수단에 연결되어 서로를 향해 상하 움직일 수 있다. 여기에서는, 상기 성형 도구 장착부(300)가 실린더에 연결되어 상하로 움직일 수 있는 경우를 설명한다. 상기 성형 도구 장착부(300)에는 상기 허브 축(X1)에 대하여 설정된 각도만큼 기울어진 제1 축(Y1)을 중심으로 성형 도구(400)가 회전 가능하게 장착된다. 또한, 상기 성형 도구 장착부(300)는 상기 허브 축(X1)에 평행한, 특히 바람직하게 상기 허브 축(X1)과 일직선인 제2 축(Y2)에 그 중심축이 일치하도록 위치된다.
상기 성형 도구(400)는 실린더 형상이며, 상기 성형 도구 장착부(300)에 설정된 각도만큼 기울어져 회전 가능하게 장착되고, 그 하단에는 상기 허브(110)의 말단부(160)가 접촉되어 오비탈 포밍 시 내륜(120)을 향하여 반경 바깥쪽으로 성형되는 성형홈(410)이 형성되어 있다.
상기 성형 도구(400)는 자전과 공전의 두 가지 회전 운동을 하게 된다. 여기서, 자전이란 상기 성형 도구(400)의 중심선인 제1 축(Y1)을 중심으로 회전하는 것을 의미하고 공전이란 제2 축(Y2)과 제1 축(Y1)이 만나는 점을 중심으로 제2 축(Y2) 주위를 회전하는 것을 의미한다. 공전에 의하여 상기 성형 도구(400)의 상단과 하단은 설정된 반경을 가지는 원운동을 하게 된다. 이와 같이 성형 도구(400)를 자전 및 공전시키는 이유는 성형 도구(400)와 허브(110)의 말단부(160)가 접촉하는 순간 상대 회전 속도를 줄여 충격을 줄이기 위함이다.
또한, 상기 성형 도구(400)는 일정 범위 내에서 상하로 움직일 수 있다.
그리고 상기 포밍 가이드 수단(500)은 상기 성형 도구 장착부(300)와는 별개로 베이스(200)의 상부에서 실린더(도시하지 않음) 등의 이동 수단에 연결되어 승하강 가능하게 설치되며, 오비탈 포밍 전에 내륜(120)과 외륜(130)의 사이에 삽입되어 오비탈 포밍 시, 성형 도구(400)에 의해 내륜(120)이 외륜(130)을 향하여 확경되는 것을 방지하도록 내륜(120)의 외측을 지지한다.
이러한 포밍 가이드 수단(500)은 휠 베어링 조립체(100)의 상부에서 성형 도구 장착부(300)와는 별개로 전술한 바와 같이 실린더 등의 이동 수단에 연결되어 승하강 가능하게 장착되어 있는 이동부(510)와, 상기 이동부(510)의 하단에 일체로 구성되며, 이동부(510)의 이동에 따라, 휠 베어링 조립체(100)의 내륜(120)과 외륜(130) 사이에 삽입되는 삽입부(520)와, 상기 삽입부(520)에 일체로 형성되며, 내륜(120)을 감싼 상태로 접촉되어 내륜(120)의 외주면을 지지하는 지지부(530)를 포함한다.
여기서, 상기 지지부(530)는 삽입부(520)의 내주면으로부터 내륜(120)의 외주면과 접촉되도록 내륜(120)을 향하여 일정간격 돌출되게 형성될 수 있다.
즉, 오비탈 성형 시, 성형 도구(400)가 허브(110)의 말단부(160)를 성형하면서 발생되는 가압력이 내륜(120)에 작용하게 되면, 내륜(120)의 일단부가 외륜(130)을 향하여 확경되는 현상이 발생되어 제작된 휠 베어링 조립체(100)의 불량률이 증가할 수 있는데, 상기 포밍 가이드 수단(500)의 지지부(530)가 내륜(120)의 외주면 둘레를 안정적으로 지지함으로써, 불량률을 낮출 수 있다.
또한, 상기 포밍 가이드 수단(500)은 실린더와 같은 이동 수단을 통해 오비탈 포밍 성형 전에 자동으로 하강되어 지지부(530)를 통해 내륜(120)을 지지하고, 휠 베어링 조립체(100)의 성형 완료 후에는 자동으로 상승하여 내륜(120)의 지지를 해제함으로써, 자동화 공정을 통해 성형 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 상기 휠 베어링 조립체의 제작 장치를 사용하여 휠 베어링 조립체를 제작하는 과정을 설명한다.
먼저, 휠 베어링 조립체(100)의 파일럿(116)이 파일럿 삽입홈(420)에 삽입되도록 휠 베어링 조립체(100)를 베이스(400)의 상면에 위치한 후, 제 1볼트공(114)과 가이딩 홈(410)을 맞추고 가이딩 핀(115)을 삽입한다.
그런 후, 성형이 이루어질 허브(110)의 말단부(160) 상부에서 오비탈 포밍 전에 상기 포밍 가이드 수단(500)의 삽입부(510)가 내륜(120)과 외륜(130) 사이로 삽입된 상태로, 지지부(530)를 통해 내륜(120)의 외주면을 지지하도록 포밍 가이드 수단(500)의 이동부를 미도시된 이동 수단의 작동을 통해 하강시킨다.
상기 포밍 가이드 수단(500)을 통해 내륜(120)의 지지가 완료되면, 상기 성형 도구(400)는 제1 축(Y1)을 중심으로 자전하며 제2 축(Y2)을 중심으로 공전하게 된다. 이러한 상태에서 상기 성형 도구 장착부(300)는 휠 베어링 조립체(100)를 향해 하강한다.
마지막으로, 성형 도구(400)의 성형홈(410)에 허브(110)의 말단부(160)가 삽입되고 서로 접촉하며 허브(110)의 말단부(160)는 내륜(120)을 향하여 반경 바깥쪽으로 성형되게 되고, 내륜(120)의 일단에 밀착되게 된다.
이 때, 상기 성형 도구(400)는 자전과 공전을 하므로 성형 도구(400)와 말단부(160)의 접촉 시에 회전 속도의 차이를 줄이게 되어 말단부(160)에 가해지는 충격을 줄이게 된다.
또한, 상기 가이딩 핀(115)과 가이딩 홈(210) 사이에는 소정의 틈새가 형성되어 있으므로, 상기 가이딩 핀(115)은 성형 도구(400)의 회전에 따라 가이딩 홈(210) 내에서 일정한 회전을 하거나 상하로 요동치게 되고, 이에 의하여 상기 허브(110)는 설정된 움직임을 갖게 된다. 이러한 허브(110)의 설정된 움직임은 오비탈 포밍 시 전동체(150)에 집중되는 응력을 완화시켜주고 성형 도구(400)와 허브(110)의 말단부(160) 접촉 시 가해지는 충격을 줄여주게 된다. 허브(110)가 상하로 요동치게 되는 경우 성형 도구(400) 역시 허브(110)와 접촉된 상태로 상하로 왕복 운동할 수 있다.
또한, 허브(110)의 말단부(160)가 성형 도구(200)의 성형홈(410)에 접촉하여 오비탈 포밍이 되는 초기에는, 앞에서 설명한 바와 같이, 허브(110)는 전후 좌우로 움직이거나 상하로 요동칠 수 있다. 이 경우, 가이딩 홈(210)에 삽입되어 있는 가이딩 핀(115) 에 의하여 허브(110)는 베이스(200)로부터 이탈되지 않는다. 이 상태에서, 성형 도구(400)가 더욱 하강하며 오비탈 포밍을 완료해감에 따라 성형 도구(400)의 누르는 힘에 의하여 허브(110)의 움직임은 잦아들고 휠 베어링 조립체(100)가 완성된다.
또한, 이 과정에서, 상기 포밍 가이드 수단(500)의 지지부(530)가 내륜(120)의 외주면을 안정적으로 지지한 상태를 유지함으로써, 성형 도구(400)의 가압력이 내륜(120)에 전달되어도 내륜(120)이 외륜(130)을 향하여 확경되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 과정에 의하여 휠 베어링 조립체(100)가 완성되면, 상기 성형 도구 장착부(300)는 상부로 이동하게 되고, 포밍 가이드 수단(500)도 자동으로 상부로 이동하여 내륜(120)의 지지를 해제함으로써, 가공된 휠 베어링 조립체(100)를 취출하게 된다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제작 장치 및 제작 방법을 적용하면, 휠 베어링 조립체(100)의 제작 과정에서 허브(110)의 말단부(116) 오비탈 포밍 시, 내륜(120)이 외륜(130)을 향하여 확경되는 것을 방지함으로써, 휠 베어링 조립체(100)의 불량률을 낮출 수 있다.
또한, 오비탈 포밍 성형 전에 자동으로 내륜(120)을 지지하고, 휠 베어링 조립체(100)의 성형 완료 후에 내륜의 지지를 자동으로 해제함으로써, 자동화 공정을 통해 성형 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 성형 도구(400)의 회전에 따라 오비탈 포밍 초기에 허브(110)가 설정된 움직임을 가지므로 성형 도구(400)가 허브(110)의 말단부(160)에 접촉 시 가해지는 충격을 줄일 수 있고 이에 따라 허브(110)의 말단부(160) 파손을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 휠 베어링 조립체 110 : 허브
112 : 플랜지 114 : 제1 볼트공
115 : 가이딩 핀 116 : 파일럿
118 : 단차부 119a : 제1 내륜궤도
119b : 제2 내륜궤도 120 : 내륜
130 : 외륜 132 : 제2 플랜지
134 : 제2 볼트공 139a : 제1 외륜궤도
139b : 제 2외륜궤도 140, 142 : 씰링부재
150: 전동체 160 : 말단부
200 : 베이스 210 : 가이딩 홈
220 : 파일럿 삽입홈 300 : 성형 도구 장착부
400 : 성형 도구 410: 성형 홈
500: 포밍 가이드 수단 510: 이동부
510: 삽입부 520: 지지부

Claims (13)

  1. 일단이 차량의 휠과 결합하고 타단에는 단차부와 말단부가 형성된 허브, 상기 허브의 단차부에 장착되는 내륜, 차체에 장착되는 외륜, 그리고 상기 외륜과 허브 및 내륜 사이에 개재되는 전동체를 포함하는 휠 베어링 조립체에서 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍(orbital forming)하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치에 있어서,
    상기 허브를 그 상면에 설치하여 오비탈 포밍 시 상기 허브를 지지하는 베이스;
    상기 베이스의 상부에 장착되어 있는 성형 도구 장착부;
    상기 성형 도구 장착부에 회전 가능하게 장착되어 있으며, 상기 허브 축에 대하여 설정된 각도만큼 기울어진 제1 축을 중심으로 자전하고, 동시에 상기 허브 축과 평행한 제2 축을 중심으로 공전하는 성형 도구; 및
    상기 성형 도구 장착부와는 별개로 상기 베이스의 상부에서 승하강 가능하게 설치되며, 오비탈 포밍 전에 상기 내륜과 외륜의 사이에 삽입되어 상기 내륜을 지지하는 포밍 가이드 수단;
    을 포함하되,
    상기 성형 도구 장착부와 상기 베이스 중 적어도 하나는 다른 하나를 향해 움직여 상기 성형 도구가 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포밍 가이드 수단은
    상기 휠 베어링 조립체의 상부에서 승하강 가능하게 장착되어 있는 이동부;
    상기 이동부의 하단에 일체로 구성되며, 상기 이동부의 이동에 따라, 상기 휠 베어링 조립체의 내륜과 외륜 사이에 삽입되는 삽입부; 및
    상기 삽입부에 일체로 형성되며, 상기 내륜을 감싼 상태로 접촉되어 상기 내륜의 외주면을 지지하는 지지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부는
    상기 삽입부의 내주면으로부터 상기 내륜을 향하여 일정간격 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 성형 도구는
    실린더 형상이며, 상기 성형 도구의 중심축은 상기 제1 축과 일치하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성형 도구는
    하단부에 상기 허브의 말단부와 접촉하여 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍하도록 성형홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 허브는
    일측에 반경 바깥쪽으로 돌출된 플랜지와 상기 플랜지에 천공되어 차량의 휠과 허브를 결합시키기 위한 볼트공을 포함하고,
    상기 베이스에는 상기 볼트공에 대응하는 위치에 가이딩 홈이 형성되어 있으며,
    상기 볼트공과 상기 가이딩 홈에 가이딩 핀이 삽입되어 오비탈 포밍 시 상기 전동체에 집중되는 응력을 줄이기 위하여 상기 허브가 설정된 움직임을 갖도록 가이드하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 허브의 설정된 움직임은 볼트공 내에서 가이딩 핀의 회전 운동에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 허브의 설정된 움직임은 일정 범위 내에서 허브의 상하 왕복 운동인 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    허브가 상하 왕복 운동을 하는 경우, 성형 도구 역시 허브와 접촉된 상태로 상하 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  10. 일단이 차량의 휠과 결합하고 타단에는 단차부와 말단부가 형성된 허브, 상기 허브의 단차부에 장착되는 내륜, 차체에 장착되는 외륜, 그리고 상기 외륜과 허브 및 내륜 사이에 개재되는 전동체를 포함하는 휠 베어링 조립체에서 성형 도구가 회전하며 상기 허브의 말단부에 접촉하여 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍(orbital forming)하는 휠 베어링 조립체의 제작 방법에 있어서,
    상기 허브의 말단부 상부에서 오비탈 포밍 전에 하강되고, 상기 내륜과 외륜 사이로 삽입되어 상기 내륜을 지지하는 포밍 가이드 수단을 통해 상기 내륜의 외주면을 지지하도록 하며,
    상기 성형 도구와 상기 허브 중 적어도 하나는 다른 하나를 향하여 움직여 상기 성형 도구가 상기 허브의 말단부에 접촉하도록 하고,
    상기 성형 도구는 상기 허브 축에 대하여 설정된 각도만큼 기울어진 제 1축을 중심으로 자전하고, 동시에 상기 허브 축과 평행한 제 2축을 중심으로 공전하며 상기 허브의 말단부를 내륜을 향하여 반경 바깥쪽으로 오비탈 포밍하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    오비탈 포밍 시 상기 전동체에 집중되는 응력을 줄이기 위하여 상기 허브는 설정된 움직임을 갖도록 가이드되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 포밍 가이드 수단은
    상기 휠 베어링 조립체의 상부에서 승하강 가능하게 장착되어 있는 이동부;
    상기 이동부의 하단에 일체로 구성되며, 상기 이동부의 이동에 따라, 상기 휠 베어링 조립체의 내륜과 외륜 사이에 삽입되는 삽입부; 및
    상기 삽입부에 일체로 형성되며, 상기 내륜을 감싼 상태로 접촉되어 상기 내륜의 외주면을 지지하는 지지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지부는
    상기 삽입부의 내주면으로부터 상기 내륜을 향하여 일정간격 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 조립체의 제작 장치.
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