KR20150099578A

KR20150099578A - 센서의 고정을 위한 돌출부를 갖는 씰링 캡 내의 내부 링의 상승 영역 상에 신호 발생기를 갖는 휠 허브-롤링 베어링 유닛

Info

Publication number: KR20150099578A
Application number: KR1020157019448A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 카이저; 롤란트 랑어; 랄프 하이쓰; 크리스티안 목; 요나스 랑; 프랑크 아이혤만
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-08-31
Also published as: DE102012223881A1; US20150343841A1; CN104937297A; WO2014094749A1

Abstract

롤링 리벳팅 시에 제조 문제를 제거하기 위해, 내부 링(2)이 반경 방향으로 상승된 영역을 포함하는 롤링 리벳팅된 휠 베어링 유닛이 제안된다. 이러한 유형의 휠 베어링 유닛을 위해, 내부 링(2)의 회전수 검출, 씰링 및 강도 최적화 시에 단점을 감수할 필요 없이, 예를 들어 회전수 검출을 위해 필요한 것과 같은 가급적최적의 센서 장치가 제안되어야 한다. 축 방향으로 차량 측에서 내부 링(2)의 상승된 영역에 신호 발생기(5)가 평편하게 배열된다. 리드(8)가 축 방향으로 차량 측에서 휠 허브(18)를 커버한다. 신호 발생기(5)의 운동은 축 방향으로 리드(8)를 관통하여 검출된다. 센서의 수용을 위해, 리드(8)는 신호 발생기(5)에 대해 축 방향으로 대향하여 돌출부(15)를 포함하며, 돌출부는 부분적으로 또는 완전히 반경 방향으로 외부 링(3)의 내부에 배열될 수 있다. 따라서, 리드(8) 내에서 보호되는 센서를 포함하는 축 방향으로 짧은 구조가 형성될 수 있다.

Description

센서의 고정을 위한 돌출부를 갖는 씰링 캡 내의 내부 링의 상승 영역 상에 신호 발생기를 갖는 휠 허브-롤링 베어링 유닛{WHEEL HUB ROLLING BEARING UNIT WITH A SIGNAL EMITTER ON A HIGHER AREA OF AN INNER RING WITHIN A SEALING CAP HAVING A PROTRUSION FOR SECURING A SENSOR}

본 발명은 휠 허브와 함께 회전 가능한 내부 링을 갖는 휠 베어링 유닛에 관한 것이며, 내부 링은, 외부 링에 대해 롤링 바디 열을 예압하기 위해, 롤링 리벳 칼라에 의해 휠 허브 상에 고정되며, 롤링 리벳 칼라에 인접한, 내부 링의 상승된 영역은 반경 방향으로 내부 링의 외측 롤링 바디 트랙을 지나 상승된다.

롤링 리벳팅된 휠 베어링 유닛은 종래에 승용차에서 다양하게 사용되었다. 작동되지 않는 휠 베어링 유닛에서 기준에 따라, 축 방향 측의 씰링 기능의 대부분을 넘겨받을 수 있는 차량 측 리드와 관련되는 이용으로 전환되었다. 예를 들어 휠 회전수를 검출 또는 측정할 수 있는 검출식 휠 베어링 유닛과 관련되어, 이러한 리드 폐쇄는 장점을 갖는데, 그 이유는 밀폐되어야 하는 리드의 개구 또는 센서 리세스가 회전수 측정 시에 리드를 통해 관통될 필요가 없기 때문이다. 채용된 센서를 갖는 리드는 적어도 센서 영역 내에서 자기(magnetic) 투과성 재료로 형성되기 때문에, 종종 스테인리스 강 리드가 사용된다.

또한, 상기 휠 베어링 유닛은 롤링 리벳팅 과정으로 인해, 내부 링의 롤링 리벳 시에 바람직하지 못하게 확장되거나 내부 링 내의 균열이 발생할 수 있는 문제점을 갖는다. 롤링 리벳팅 시에 내부 링의 확장에 반작용 하기 위해, 이른바 반경 방향으로 상승된 내부 링이 제공되는데, 내부 링의 추가의 재료는 내부 링이 증가된 인장 안정성을 갖도록, 롤링 베어링 강 형태로 기여한다.

이러한 방식으로 상승된 내부 링은 바람직하지 못하게, 통상 회전수 검출의 센서 장치를 위해 필요한 더 큰 구성 공간을 차지한다.

DE 11 2009 002 688 T5에는 휠 베어링 유닛이 공지되어 있으며, 상기 유닛은 롤링 리벳팅 시에 특히 변형 내성을 갖는 동시에 차량 측에서 외부 링에 내부에서 접하는 리드에 의해 덮인, 반경 방향으로 상승된 내부 링을 포함한다. 리드는 차량 측의 단일 씰을 나타낸다.

센서는 리드 내에 간단히 통합될 수 없는데, 그 이유는 센서의 교체를 위해 리드가 쉽게 개방되지 말아야 하기 때문이다. 리드 내로의 센서의 통합은 추가로 밀폐되어야 한다.

본 발명의 과제는 휠 베어링 유닛의 차량 측 커버 및 센서 장치가 기능적으로 단점을 포함하지 않지만, 동시에 구성 공간과 관련하여 가급적 최적의 구조를 제공하는 휠 베어링 유닛을 제공하는 것이다. 이때, 내부 링의 변형 내성 구조가 동일하게 보장될 수 있어야 한다.

상기 과제는 서두에 언급한 유형의 휠 베어링 유닛에서, 축 방향으로 차량 측에서 상승된 영역에 신호 발생기가 평편하게 배열되며, 리드를 관통하는 신호 발생기의 축 방향 운동이 제공되며, 리드는 신호 발생기에 대해 축 방향으로 대향하여 센서를 수용하기 위한 돌출부를 포함함으로써 해결된다.

상승된 영역은 상이한 형태를 가질 수 있으며, 반경 방향에서 내부 링 두께는 롤링 바디 트랙의 영역 내의 두께에 비해 실질적으로 증가된다. 상승된 영역 내에 위치하는 내부 링의 최대 외경은 내부 링에 안착되는 롤링 바디 열의 중간 분할 원을 반경 방향으로 지날 수 있다. 롤링 바디 열의 중간 분할 원은 롤링 바디 열 내에 배열된, 롤링 바디의 중심점을 통해 연장되는 전체적으로 원을 형성하는 롤링 바디의 중심점을 통해 규정된다.

대안적으로, 내부 링의 최소 외측 반경과 내부 링의 최대 외측 반경 사이의 차이는, 실제로 롤링 바디의 직경에 상응하는 차이를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 내부 링의 상승된 영역은 반경 방향으로 대향하여 외부 링에 배열된 면과 함께 씰링 갭을 형성하거나 윤활제 보유 기능이 보장되도록 적어도 반경 방향으로 점차 좁아진다.

이상적으로, 내부 링의 최소 내측 반경을 갖는 최대 외측 반경의 차이는 실제로 내부 링의 폭에 상응한다. 이러한 방식으로, 내부 링의 중간 반경은 반경 방향 외측으로 옮겨질 수 있기 때문에, 롤링 리벳팅 시에 매우 양호한 안정성 거동이 형성된다.

신호 발생기는 예를 들어 다양한 자화를 갖는 인코더 또는 자석 휠이다. 극들은 자석에 의해 형성될 수 있거나 대안적으로 자화 가능한 재료로부터 후속적으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 리드를 관통하여 자기장의 운동을 검출할 수 있는 재료로 리드가 형성되는 것은 중요하다. 이를 위해, 리드가 자기 에너지를 가급적 적게 흡수하거나 전혀 흡수해서는 안되기 때문에 자화 불가능 해야 한다. 바람직하게, 리드는 플라스틱 또는 자화 불가능한 재료로 형성된다.

돌출부는 신호 발생기에 대향하여 배열되며, 돌출부는 부분적으로 외부 링 내에서 유지 기능을 수행할 수 있으나, 주로 센서의 수용을 위해 제공된다. 이에 상응하여 돌출부가 형성될 수 있다. 여기서, 센서가 밀폐된 공간 외부에 장착될 수 있으나, 그럼에도 불구하고, 센서가 쉽게 변위되거나 손상될 수 없는 보호된 위치 내에 있는 것은 바람직하다. 특히, 외부 링의 축 방향 길이가 상응하게 조정됨으로써, 외부 링이 센서를 바람직하게 보호하기 위해 사용된다. 종래의 차량 적용 시에, 2 내지 6mm의 밀리미터 범위 내의 연장이 센서 보호를 위한 최적의 커버링을 야기할 수 있다. 축 방향 구조 폭과 최적의 보호 사이의 매우 바람직한 절충은 외부 링이 축 방향에서 차량 측으로 배향된 내부 링의 면을 지나 4mm 연장되는 것이다.

또한, 돌출부는, 센서가 가급적 신호 발생기에 가깝게 제공될 수 있도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 신호 발생기는 돌출부의 링형 부분과 가급적 작은 간극을 형성한다.

바람직하게는, 리드가 외부 링에 고정되며 축 방향으로 차량 측에서 휠 허브를 커버한다. 외부 링에 대한 고정 가능성은 바람직하게 변경 가능하며, 리드는 외부 링의 외측에 압입부 내에 배열될 수 있거나 대안적으로 외부 링의 내측에 지지되거나 그곳에서 링형 고정 영역을 포함한다. 고정 영역은, 내부 링의 전방 면을 2, 4 또는 심지어 6mm 돌출하는 축 방향으로 연장된 외부 링이기 때문에, 리드는 바람직하게는, 예를 들어 홈으로서 형성될 수 있고 내부 링의 전방 면에 가까이 배열될 수 있는 만입된 돌출부로써 내부에 접하게 조립될 수 있다. 접근 거리는 전송 안정성이 보장되도록, 신호 발생기로부터 센서로의 간격이 각각 선택된 검출 방식을 위해 충분히 선택되는 방식으로 한정된다.

바람직하게, 돌출부는 실제로 반경 방향에서 외부 링의 내부에 배열된다. 이러한 방식으로, 돌출부가 홈으로서 형성되면서 원주 방향에서 상이한 위치에 배열될 수 있을 경우, 센서에 대한 특별한 보호가 형성된다. 이 경우에, 센서는 외부 링을 통해 반경 방향 중첩부와 일치되어 그 크기에 있어서 최적으로 구성될 수 있다. 다시 말해, 센서가 더 작게 구성될수록, 더 적은 롤링 베어링 강이 외부 링의 축 방향 연장을 위해 사용되어야 한다.

바람직하게, 돌출부는 링형이나, 단지 부분적으로만 링형일 수 있기 때문에, 고정 영역이 센서에 대해 원주 방향으로 고정될 수 있다. 이러한 방식으로, 어떤 위치에 센서의 장착이 수행되어야 하는지가 사용자에게 지시될 수 있다. 특히, 센서의 삽입을 간단히 하기 위해 돌출부는 단지 센서의 신장을 고려할 수 있는데, 이때 돌출부가 센서의 외부 크기를 고려하여 대응 형태를 형성한다.

바람직한 실시예에서, 돌출부는 센서의 고정을 위해 구성된다. 따라서, 돌출부는 단지 최적의 배열 기능 및 보호 기능을 수행뿐만 아니라, 센서가 원주 방향으로 그리고/또는 축 방향으로 고정될 수 있도록 한다. 이를 위해, 일련의 다른 조치가 이용될 수 있으며, 고정은 스냅 메커니즘을 기초로 할 수 있거나 돌출부 내에 센서의 나사 결합 또는 클램핑을 기초로 할 수 있다.

바람직하게는, 링형 돌출부에서 센서의 지지를 위한 지지 링이 리세스 내에 고정될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 돌출부 내에 센서의 해체 및 재 고정을 지원하는 고정 기능을 위해 지지 링이 특별히 제공될 수 있다. 지지 링은 예를 들어 돌출부 내의 압입부 내에 지지되기 때문에, 지지 링이 센서와 함께 휠 베어링 유닛의 조립 시에 자동화를 위해 바람직하게 기여할 수 있다. 즉, 지지 링은 센서와 함께 하나의 작업 과정 중에 돌출부 내로 압입될 수 있는데, 이는 리드를 외부 링에 고정하기 전에 수행될 수 있다. 대안적으로, 차량 내의 휠 베어링 유닛의 설치 시에 센서를 후속적으로 제 위치에 장착하는 것도 장점일 수 있다. 이 경우에, 지지 링을 먼저 리드에 압입하고, 이어서 리드를 휠 베어링 유닛에 안착시키고 휠 베어링 유닛의 설치 시에 센서를 예를 들어 지지 링에 스냅 결합할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 내부 링의 상승된 영역이 외부 링과 함께 씰링 갭을 형성하는데, 이 실링 갭 내에는 경우에 따라 신호 발생기의 지지 요소가 배열될 수 있다. 리드가 메인 씰링 기능의 역할을 함에도 불구하고, 윤활제가 롤링 바디 근처에 유지되는 경우, 상승된 영역에서 외부 링과 내부 링 사이의 씰링 갭은 바람직할 수 있다. 이때, 씰링 갭을 반경 방향으로 더 축소시키고 본래 신호 발생기의 지지를 위해 제공된 지지 요소도 씰링을 위해 전적으로 기여할 수 있다.

바람직하게, 신호 발생기는 내부 링의 상승된 영역 상에 접착되거나, 압입되거나, 상승된 영역과 형상 결합식으로 결합될 수 있다. 바람직하게는, 신호 발생기가 상승된 영역 상에 평편하게 제공될 수 있기 때문에, 신호 발생기가 상승된 영역의 고정 면에 대해 평행하게 축 방향 또는 반경 방향으로 연장된다. 이 경우에, 전적으로, 신호 발생기가 신호 발생기와 상승된 영역의 고정 면 사이에 배열된 지지 플레이트 상에 다시 안착될 수 있다. 어쨋든, 신호 발생기의 특별한 안정성이 이러한 구조에 속하는데, 그 이유는 신호 발생기가 매우 안정적인 내부 링에 평편하게 지지되고 원하지 않는 위치 변경에 대해 매우 완강하기 때문이다.

접착은 특히 축 방향으로의 운동 검출 시에 제공되는데, 그 이유는 내부 링의 축방향 전방 면이 그를 위해 제공되기 때문이다. 그에 반해, 압입은 실제로 원통형의 신호 발생기에서 더 바람직한데, 지지 요소 또는 지지부가 원통형 고정 영역을 포함하는 신호 발생기에서와 정확히 마찬가지로 더 바람직하다. 또한, 형상 결합은 예를 들어 핀 또는 사출 성형된 홈을 통해 형성될 수 있는 장점을 갖는다.

바람직한 일 실시예에서, 리드는 실제로 외부 링에 의해 둘러싸인다. 이러한 방식으로, 센서뿐만 아니라 리드도 보호될 수 있고, 자체 재료 두께에 의해 전혀 보호될 필요가 없거나 적어도 훨씬 덜 보호되며, 그 대신 더 얇거나 더 가볍게 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 구성 및 바람직한 개선예는 도면의 설명 및/또는 종속항에서 알 수 있다.

이하, 본 발명이 도면에 도시된 실시예를 참조로 상세히 설명된다.

도 1은 상승된 내부 링 및 내부에 놓인 제1 리드를 갖는 제1 휠 베어링 유닛을 도시한다.
도 2는 상승된 내부 링 및 내부에 놓인 제2 리드를 갖는 제2 휠 베어링 유닛을 도시한다.

도 1은 롤링 바디 열(2)이 외부 링(3) 상에서 예압되는 두 개의 열의 앵귤러 볼 베어링 유닛을 도시하며, 내부 링(2)은 롤링 리벳 칼라(17) 상에서 축 방향으로 제 위치에 장착되어 예압된다.

내부 링(2)은, 축 방향으로 판독 가능하며 본 실시예에서 신호 발생기로서 기능하는 인코더(5)를 내부 링의 상승된 영역에 포함한다. 인코더(5)는 자화 가능한 파우더가 탄성 중합체 내에 공급되도록 지지 플레이트(6) 상에 장착된다. 바람직하게는, 탄성 중합체가 전체 지지 플레이트(6)를 포함하기 때문에, 양 측에서 내부 링(2)에 대한 정적인 씰링이 형성된다.

내부 링(2)의 상승된 영역은 외부 링(3)과 함께 씰링 갭을 형성하며, 씰링 갭 내에는 탄성 중합체가 도포된 지지 플레이트(6)가 배열된다. 이러한 방식으로, 윤활제가 롤링 챔버 내에, 바람직하게는 케이지(4)의 주변 내에 유지된다.

상승된 영역으로 인해, 휠 베어링 유닛의 롤링 리벳 칼라(17)가 확실히 문제없이 성형될 수 있기 때문에, 더 신속한 리벳팅이 보장된다. 이때, 방출되는 힘이 내부 링(2)에 의해 탁월하게 흡수된다. 내부 링(2)은 지지 플레이트(6)뿐만 아니라 인코더(5)를 위한 안정적인 지지부로서 사용될 수 있다.

더 바람직하게, 신호는 인코더(5)에 의해 비교적 큰 반경에서 축방향으로 검출될 수 있기 때문에, 교호식의 N극 및 S극이 이용될 수 있고 안티 록 브레이크 시스템을 위한 회전수 검출의 정밀도가 개선된다.

또한, 커버(8)를 통한 씰링을 위해, 돌출부(15)가 반경 방향 내측에서 외부 링(3)에 밀착됨으로써 더욱 지원되는 시임(11, seam)을 통한 탄성 씰링이 보장되는 것이 바람직하다.

돌출부(15)의 디스크 형태의 부분 편(12)은 축 방향으로 매우 가깝게 인코더(5)에 인접할 수 있기 때문에, 양호한 신호 강도가 보장될 수 있다. 커버(8)의 링형 섹션(13)은 링형 부분 편(12, 14)과 조합으로, 링형으로 형성된 돌출부(15)의 실제로 정방형 또는 장방형 단면을 형성한다. 이러한 횡단면은 어려움 없이 축 방향으로 돌출부(15) 내로 그리고 외부 링(3)의 반경 방향 내부에 삽입될 수 있는 센서의 단순한 배열을 허용한다.

지지 링(10)은 센서를 돌출부(15) 내에 고정하기 위해 제공되는데, 이때 고정 지원을 위해 보조 장치(9)가 사용된다. 이는 예를 들어 스냅핑 또는 클램핑을 통해 이루어진다.

내부 링(2)의 상승된 영역은 실제로 내부 링의 차량 측 림으로서 간주될 수 있는데, 그 외경은 외부 링(3) 방향으로 명확히 상승된다. 내부 링(2)의 최대 외경으로서 간주되는 차량 측 림의 외경은 반경 방향으로 대략, 롤링 바디 열(1)과 외부 링(3) 사이의 롤링 접촉부 높이에 놓인다.

바람직하게는, 돌출부(15)는 마찬가지로 스프링 홈으로서 형성될 수 있고, 외부 링(3)에 대한 반경 방향으로의 탄성이 보장된다. 이러한 방식으로, 리드(8)의 우수한 씰링 효과가 수반될 수 있다.

도 2는 회전 축(R)을 따른 다른 휠 베어링 유닛의 단면을 도시하며, 리드(29)는 롤링 리벳 칼라(17)의 영역 내에 원추형 부분 편(26)을 포함하며, 이 부분 편은, 고정 기능이 돌출부(25) 내에서 보장될 필요가 있는 것이 아니라, 도시되지 않은 센서가 휠 지지부 내에 또는 휠 베어링 유닛의 외부의 다른 구성 부품 내에 고정될 경우에 바람직할 수 있다.

요약하면, 본 발명은, 롤링 리벳팅 시에 제조 문제를 제거하기 위해, 내부 링(2)이 반경 방향으로 상승된 영역을 포함하는 롤링 리벳팅된 휠 베어링 유닛에 관한 것이다. 이러한 유형의 휠 베어링 유닛을 위해, 내부 링(2)의 회전수 검출, 씰링 및 강도 최적화 시에 단점을 감수할 필요 없이, 예를 들어 회전수 검출을 위해 필요한 바와 같은, 가급적 최적의 센서 장치가 제안되어야 한다. 리드(8) 에서 보호되는 센서를 포함하는, 축 방향으로 짧은 조립 구조가 구현될 수 있었다. 센서는, 부분적으로 또는 완전히 반경 방향으로 외부 링(3)의 내부에 배열될 수 있는 돌출부(15) 내에 장착될 수 있다.

1: 롤링 바디 열
2: 내부 링
3: 외부 링
4: 케이지
5: 신호 발생기, 인코더
6: 지지 플레이트, 지지 요소
7: 씰
8: 리드
9: 고정 장치
10: 지지 링
11: 시임, 축 방향 탄성부
12: 링형 부분 섹션
13: 원통형 부분 섹션
14: 원통형 부분 섹션
15: 돌출부
16: 원추형 부분 섹션
17: 롤링 리벳 칼라
18: 휠 허브
20: 휠 플랜지
21: 인코더, 신호 발생기
23: 외부 링
25: 돌출부
26: 원추형 부분 섹션
28: 휠 허브
29: 리드
R: 회전 축

Claims

휠 허브(18, 28)와 함께 회전 가능한 내부 링(2)을 갖는 휠 베어링 유닛이며, 내부 링(2)은, 외부 링(3)에 대해 롤링 바디 열(1)을 예압하기 위해, 롤링 리벳 칼라(17)에 의해 휠 허브(18, 28) 상에 고정되며, 롤링 리벳 칼라(17)에 인접한 내부 링(2)의 상승된 영역은 반경 방향으로 내부 링(2)의 외측 롤링 바디 트랙을 지나 상승되는, 휠 베어링 유닛에 있어서,
축 방향으로 차량 측에서 상승된 영역에 신호 발생기(5, 21)가 평편하게 배열되며, 신호 발생기(5, 21)의 운동은 축 방향으로 리드(8, 29)를 관통하여 검출되며, 리드(8, 29)는 신호 발생기(5, 21)에 대해 축 방향으로 대향하여 센서를 수용하기 위한 돌출부(15, 25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 유닛.
제1항에 있어서, 리드(8, 29)는 외부 링(3, 23)에 고정되고 축 방향으로 차량 측에서 휠 허브(18, 28)를 커버하는 휠 베어링 유닛.
제2항에 있어서, 돌출부(15, 25)는 실제로 반경 방향으로 외부 링(3, 23)의 내부에 배열되는 휠 베어링 유닛.
제2항 또는 제3항에 있어서, 돌출부(15, 25)는 링형으로 형성되는 휠 베어링 유닛.
제2항 또는 제3항에 있어서, 돌출부(15, 25)는 섹션에 따라 링형으로 형성되는 휠 베어링 유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 돌출부(15, 25)는 센서의 고정을 위해 제공되는 휠 베어링 유닛.
제4항에 있어서, 센서의 지지를 위한 지지 링(9)이 리세스(15) 내에 고정되는 휠 베어링 유닛.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 링(2)의 상승된 영역은 외부 링(3, 23)과 함께 씰링 갭을 형성하며, 상기 실링 갭 내에는 경우에 따라 신호 발생기(5)의 지지 요소(6)가 배열되는 휠 베어링 유닛.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 발생기(5, 21)는 상승된 영역 상에 접착되거나, 압입되거나, 상승된 영역과 형상 결합식으로 결합되는 휠 베어링 유닛.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 리드(8, 29)는 외부 링(3, 23)에 의해 실제로 반경 방향으로 둘러싸이는 휠 베어링 유닛.