KR20170015310A - 밀봉 요소를 구비한 최적화된 밀봉 링을 포함하는 베어링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 조인트(2)에 의해 구동 가능한 자동차 휠 허브(3)용 베어링 장치(1)에 관한 것으로서, 휠 플랜지(4)에 연결된 휠 허브(3)와 구동 샤프트에 연결된 회전 조인트(2)는 서로 고정 연결되어 함께 회전하고, 상기 베어링 장치는 축 방향 외측으로 배치되고 회전 조인트(2)를 향한 하나 이상의 별도의 베어링 내측 링(6)을 구비한, 휠 허브(3) 상에 배치된 복수 열의 롤링 베어링(5)을 구비하고, 상기 베어링 내측 링은 베어링 내측 링(6)의 전면에 작용하는 휠 허브(3)의 칼라(7)에 의해 축 방향으로 예압되며, 베어링 내측 링(6)에는 판재로 이루어진 밀봉 링(8)이 접하게 되는데, 이때 밀봉 링(8)은 밀봉 요소(9)를 포함하고, 상기 밀봉 요소는 회전 조인트(2)에 밀봉되게 접하게 된다. 상기 밀봉 요소(9)는 복수의 리세스(10)를 구비한 밀봉 립(11)을 포함하고, 이때 상기 리세스들(10)은, 회전 조인트(2) 상에 밀봉 링(8)이 끼워질 때 밀봉 립(11)과 회전 조인트(2) 사이에 마찰을 감소시키기 위한 목적으로, 밀봉 립(11)에서 주연 방향으로 규칙적으로 분배되고 웨브(12)에 의해 서로 분리된다.

Description

밀봉 요소를 구비한 최적화된 밀봉 링을 포함하는 베어링 장치{BEARING ARRANGEMENT COMPRISING AN OPTIMIZED SEALING RING WITH SEALING ELEMENT}
본 발명은 회전 조인트에 의해 구동 가능한 자동차의 휠 허브용 베어링 장치에 관한 것으로서, 휠 플랜지에 연결된 휠 허브와 구동 샤프트에 연결된 회전 조인트는 서로 고정 연결되어 함께 회전하고, 상기 베어링 장치는 축 방향 외측으로 배치되고 회전 조인트를 향한 하나 이상의 별도의 베어링 내측 링을 구비한, 휠 허브 상에 배치된 복수 열의 롤링 베어링을 구비하고, 상기 베어링 내측 링은 베어링 내측 링의 전면에 작용하는 휠 허브의 칼라에 의해 축 방향으로 예압되며, 이때 베어링 내측 링에는 판재로 이루어진 밀봉 링이 접하게 되는데, 이때 밀봉 링은 밀봉 요소를 포함하고, 상기 밀봉 요소는, 특히 습기 및 오염에 대해 베어링 내측 링, 칼라 및 회전 조인트 사이의 영역을 보호하기 위해, 회전 조인트에 밀봉되게 접하게 된다.
EP 2 043 880 B1호에는 자동차를 위한 베어링 장치가 공지되어 있다. 이 베어링 장치는 회전 조인트에 의해 구동 가능한 휠 허브를 포함하고, 이때 휠 플랜지에 연결된 휠 허브와 구동 샤프트에 연결된 회전 조인트는 톱니부를 통해 서로 고정 연결되어 함께 회전한다. 또한, 상기 베어링 장치는 축 방향 외측으로 배치되고 회전 조인트를 향한 하나 이상의 별도의 베어링 내측 링을 구비한, 휠 허브에 장착된 2열 롤링 베어링을 포함하며, 상기 베어링 내측 링은 축방향 외측 전면을 구비하여 휠 허브의 축 스터브의 단부 영역에 배치된다. 별도의 베어링 내측 링은, 별도의 베어링 내측 링의 전면에 작용하는 휠 허브의 휠 플랜지에 의해 축 방향으로 예압된다. 외측 링과 베어링 내측 링에는 밀봉부가 제공되며, 상기 밀봉부는 베어링 내측 링에 연결되고 판재로 이루어진 하나 이상의 밀봉 링을, 단면에서 각각 하나의 반경 방향 레그와 축 방향 레그를 구비하여 포함한다. 축 방향 레그는 베어링 내측 링에 고정 연결되어 함께 회전하고 축 방향 내측을 향한다. 베어링 내측 링의 밀봉 링의 축 방향 레그는 반경 방향 내측으로 그리고 축 방향 외측으로 구부러지고, 축 방향 레그의 자유 단부는 축 방향 외측으로 베어링 내측 링의 전면에 돌출된다. 또한, 레그 단부에는, 적어도 조인트 본체의 전면 에지에 그리고/또는 숄더에 접하는 밀봉 프로파일부가 형성된다.
언급된 종래 기술에서의 단점은, 회전 조인트 상에 밀봉 링이 끼워질 때 밀봉 프로파일부로 인해 밀봉 프로파일부와 회전 조인트 사이에 큰 마찰면이 발생하고, 이에 의해 회전 조인트 상에 밀봉 링을 끼우기 어려워진다는 것이다. 또한, 밀봉 링을 조립할 때 의도하지 않게 밀봉 프로파일부가 접히는 것이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 과제는, 밀봉 링이 간단하게 조립 및 해체될 수 있고 밀봉 요소가 접히는 것이 방지되는, 밀봉 요소를 구비한 밀봉 링을 포함하는 베어링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 밀봉 요소는 복수의 리세스를 구비한 밀봉 립을 포함하고, 이때 상기 리세스들은, 회전 조인트 상에 밀봉 링이 끼워질 때 밀봉 립과 회전 조인트 사이에 마찰을 감소시키기 위한 목적으로, 밀봉 립에서 주연 방향으로 규칙적으로 분배되고 웨브에 의해 서로 분리된다. 이러한 경우 회전 조인트는 리세스와 접촉하는 것이 아니라, 단지 밀봉 립 및 웨브와만 접촉하게 된다. 따라서, 회전 조인트 상에 밀봉 링이 끼워질 때 회전 조인트에 연결될 마찰면은, 밀봉 립과 회전 조인트 사이의 선형 접촉이라고 간단히 언급할 수 있는 유형으로 최소화된다.
바람직하게, 웨브는 실질적으로 밀봉 립의 주연 방향에 대해 수직으로 형성된다. 그러나 웨브가 45°까지 상이한 각도를 갖고 이를 통해 동일 방향으로 또는 반대 방향으로 형성되는 것도 고려할 수 있다. 웨브의 개수는 각각의 밀봉 링의 직경에 좌우된다. 바람직한 실시예에 따르면 밀봉 요소는 총 32개의 웨브를 갖는다.
또한 바람직하게, 리세스는 0.1mm의 하나 이상의 깊이를 갖고 적어도 부분적으로 원추형으로 형성된다. 따라서, 리세스는 우선 직선으로 연장되는 측면을 갖고, 예리한 모서리를 방지하기 위해 여기에 원추형으로 형성된 면이 배치된다.
본 발명의 기술적 교시는, 밀봉 립이 내측으로 향한 제1 레그 및 외측으로 향한 제2 레그를 포함하는 것을 포함하고, 이때 상기 레그들은 반경 방향으로 회전 조인트 쪽으로 수렴 연장됨으로써 피크(peak)를 형성하며, 제1 레그의 수평면에 대해 형성된 경사 각도는 제2 레그의 수평면에 대해 형성된 경사 각도보다 작다. 바람직하게, 제1 레그의 수평면에 대해 형성된 경사 각도는 15° 내지 45°이고, 제2 레그의 수평면에 대해 형성된 경사 각도는 30° 내지 60°이다.
바람직한 방식으로, 웨브는 외측을 향해 예리하게 수렴되어 연장되거나 라운딩될 수 있다. 이러한 경우, 피크로 수렴되어 연장되는 웨브는 45° 내지 120°의 내측 각도를 갖는다. 상기 내측 각도는 웨브의 피크에 형성된다.
특히 바람직하게, 밀봉 요소는 엘라스토머 재료로 구성되고 밀봉 링 상에서 가황처리된다. 밀봉 링은 바람직하게 내부식성 강철로 구성된다. 이 경우 밀봉 요소는 부분적으로 밀봉 링을 둘러싼다. 밀봉 링을 둘러싸지 않는 밀봉 요소의 축 방향 섹션은, 회전 조인트 상에 밀봉 링이 끼워질 때 확장을 위한 충분한 유연성을 제공하지만 밀봉 요소가 접히는 것은 방지되도록 형성된다.
밀봉 링은 보강을 위해, 제1 섹션과 실질적으로 축 방향으로 연장되는 제2 섹션 사이에 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 섹션을 갖는다. 또한 이에 의해 발생하는 밀봉 링에서의 "굽힘"은 베어링 내측 링에 밀봉 링의 안정적인 조립을 위해 기여한다.
본 발명의 다른 세부 사항 및 특징은 도면과 관련하여 이하의 설명에 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 베어링 장치의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이고,
도 2는 도 1의 밀봉 요소를 구비한, 본 발명에 따른 밀봉 링의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이며,
도 3은 밀봉 요소를 구비한, 도 2에 도시된 밀봉을 보여주는 부분 사시도이고,
도 4는 도 2의 밀봉 요소의 웨브 및 리세스를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1에 따라, 베어링 장치(1)는 도시되지 않은 자동차의 휠 허브(3)를 포함한다. 휠 허브(3)는 스퍼 톱니부(17)를 통해 회전 조인트(2)에 연결된다. 휠 허브(3)와 회전 조인트(2) 사이의 또 다른 톱니부, 예를 들어 반경 방향 톱니부도 고려될 수 있다. 회전 조인트(2)의 보어(24) 내로는 휠 허브(3)의 중심 보어(25)로부터 접근 가능한 볼트(26)가 나사 결합되어 삽입된다. 또한 휠 허브(3)의 축 방향 단부는 도시되지 않은 휠 림(wheel rim) 및 브레이크 디스크의 고정을 위한 휠 플랜지(4)를 포함한다. 휠 허브(3)에는 경사 볼 베어링의 형태로 2열 롤링 베어링(5)이 O자형 배치로 배치되는데, 상기 롤링 베어링은 두 개의 밀봉부(18a, 18b)에 의해 습기 및 오염에 대해 밀봉된다. 롤링 베어링(5)은 하나의 외측 링(19) 및 하나의 내측 링(21)을 구비하고, 상기 외측 링에는 고정 플랜지(20)가 형성된다. 외측 링(19)과 내측 링(21) 사이에는 롤링 바디로서 기능하는 베어링 볼(22a, 22b)이 배치된다. 내측 링(21)은 두 개의 베어링 내측 링(23, 6)으로 구성되고, 이때 축 방향 외측의 베어링 내측 링(23)은 단일 부품으로 휠 허브(3)에 형성되는 반면, 축 방향 내측의 베어링 내측 링(6)은 휠 허브(3) 상에 끼워진 별도의 부품이다. 휠 허브(3)는, 실질적으로 반경 방향으로 연장되면서 롤링 리벳에 의해 형성된 칼라(7)를 포함하고, 상기 칼라는 상기 별도의 베어링 내측 링(6)을 위한 축 방향 정지부로서 기능한다. 베어링 내측 링(6)에는 판재로 이루어진 밀봉 링(8)이 접하게 되는데, 이때 밀봉 링(8)은 밀봉 요소(9)를 포함하고, 상기 밀봉 요소는, 특히 습기 및 오염에 대해 베어링 내측 링(6), 칼라(7) 및 회전 조인트(2) 사이의 영역을 보호하기 위해, 회전 조인트(2)에 밀봉되게 접하게 된다.
도 2에 따라 엘라스토머 재료로 구성된 밀봉 요소(9)는 밀봉 링(8) 상에서 가황처리된다. 밀봉 링(8)은 보강을 위해, 제1 섹션((15a)과 실질적으로 축 방향으로 연장되는 제2 섹션(15b) 사이에 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 섹션(16)을 갖는다. 밀봉 요소(9)는 복수의 리세스(10)를 구비한 밀봉 립(11)을 포함하고, 이때 상기 리세스들(10)은 0.1mm의 깊이를 갖는다. 또한, 회전 조인트(2) 상에 밀봉 링(8)이 끼워질 때 밀봉 립(11)과 회전 조인트(2) 사이에 마찰을 감소시키기 위한 목적으로, 리세스(10)는 밀봉 립(11)에서 주연 방향으로 규칙적으로 분배되고 웨브(12)에 의해 서로 분리된다. 이러한 경우 회전 조인트(2)는 리세스(10)와 접촉하는 것이 아니라, 단지 밀봉 립(11) 및 웨브(12)와만 접촉하게 된다. 따라서, 회전 조인트(2) 상에 밀봉 링(8)이 끼워질 때 회전 조인트(2)에 연결될 마찰면은, 밀봉 립(11)과 회전 조인트(2) 사이의 선형 접촉이라고 간단히 언급할 수 있는 유형으로 최소화된다.
밀봉 요소(9)의 리세스들(10) 중 하나를 통한 종단면도이기 때문에 도 2에는 웨브들(12)이 도시되어 있지 않지만, 이들 웨브는 도 3에 도시되어 있다. 밀봉 립(11)은 내측으로 향한 제1 레그(13a) 및 외측으로 향한 제2 레그(13b)를 포함하고, 상기 레그들은 반경 방향으로 회전 조인트(2) 쪽으로 수렴 연장됨으로써 피크(14)를 형성한다. 제1 레그(13a)의 수평면에 대해 형성된 경사 각도(a)는 30°이므로, 제2 레그(13b)의 수평면에 대해 형성된 경사 각도(b)인 45°보다 작다. 이러한 경우, 두 경사 각도(a, b)의 각도값은 시작 상태에서 정의된다.
도 3 및 도 4에 따라, 웨브(12)는 실질적으로 밀봉 립(11)의 주연 방향에 대해 수직으로 형성된다. 또한, 웨브(12)는 외측을 향해 예리하게 수렴되어 연장되고 피크에서 90°의 내측 각도(d)를 형성한다. 웨브들(12) 사이에 배치된 리세스(10)들은 부분적으로 원추형으로 형성된다.
1 베어링 장치
2 회전 조인트
3 휠 허브
4 휠 플랜지
5 롤링 베어링
6 베어링 내측 링
7 칼라
8 밀봉 링
9 밀봉 요소
10 리세스
11 밀봉 립
12 웨브
13a, 13b 레그
14 피크
15a, 15b 축 방향 연장 섹션
16 반경 방향 연장 섹션
17 스퍼 톱니부
18a, 18b 밀봉부
19 외측 링
20 고정 플랜지
21 내측 링
22a, 22b 베어링 볼
23 베어링 내측 링
24 보어
25 보어
a 경사 각도
b 경사 각도
c 깊이
d 내측 각도

Claims (10)

  1. 회전 조인트(2)에 의해 구동 가능한 자동차 휠 허브(3)용 베어링 장치(1)로서, 휠 플랜지(4)에 연결된 휠 허브(3)와 구동 샤프트에 연결된 회전 조인트(2)는 서로 고정 연결되어 함께 회전하고, 상기 베어링 장치는 축 방향 외측으로 배치되고 회전 조인트(2)를 향한 하나 이상의 별도의 베어링 내측 링(6)을 구비한, 휠 허브(3) 상에 배치된 복수 열의 롤링 베어링(5)을 구비하고, 상기 베어링 내측 링은 베어링 내측 링(6)의 전면에 작용하는 휠 허브(3)의 칼라(7)에 의해 축 방향으로 예압되며, 베어링 내측 링(6)에는 판재로 이루어진 밀봉 링(8)이 접하게 되는데, 이때 밀봉 링(8)은 밀봉 요소(9)를 포함하고, 상기 밀봉 요소는, 특히 습기 및 오염에 대해 베어링 내측 링(6), 칼라(7) 및 회전 조인트(2) 사이의 영역을 보호하기 위해, 회전 조인트(2)에 밀봉되게 접하게 되는, 베어링 장치에 있어서,
    상기 밀봉 요소(9)는 복수의 리세스(10)를 구비한 밀봉 립(11)을 포함하고, 이때 상기 리세스들(10)은, 회전 조인트(2) 상에 밀봉 링(8)이 끼워질 때 밀봉 립(11)과 회전 조인트(2) 사이에 마찰을 감소시키기 위한 목적으로, 밀봉 립(11)에서 주연 방향으로 규칙적으로 분배되고 웨브(12)에 의해 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  2. 제1항에 있어서, 웨브(12)는 밀봉 립(11)의 주연 방향에 대해 실질적으로 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  3. 제1항에 있어서, 리세스들(10)은 0.1mm의 하나 이상의 깊이(c)를 갖는 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  4. 제1항에 있어서, 리세스들(10)은 적어도 부분적으로 원추형으로 형성된 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  5. 제1항에 있어서, 밀봉 립(11)은 내측으로 향한 제1 레그(13a) 및 외측으로 향한 제2 레그(13b)를 포함하고, 상기 레그들은 반경 방향으로 회전 조인트(2) 쪽으로 수렴 연장됨으로써 피크(14)를 형성하며, 이때 제1 레그(13a)의 수평면에 대해 형성된 경사 각도(a)는 제2 레그(13b)의 수평면에 대해 형성된 경사 각도(b)보다 작은 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  6. 제5항에 있어서, 제1 레그(13a)의 수평면에 대해 형성된 경사 각도(a)는 15° 내지 45°이고, 제2 레그(13b)의 수평면에 대해 형성된 경사 각도(b)는 30° 내지 60°인 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  7. 제1항에 있어서, 웨브(12)는 외측을 향해 예리하게 수렴되어 연장되거나 라운딩된 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  8. 제7항에 있어서, 피크로 수렴되어 연장되는 웨브(12)는 45° 내지 120°의 내측 각도(d)를 갖는 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  9. 제1항에 있어서, 밀봉 요소(9)는 엘라스토머 재료로 구성되고 밀봉 링(8) 상에서 가황처리된 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
  10. 제1항에 있어서, 밀봉 링(8)은 보강을 위해, 제1 섹션(15a)과 실질적으로 축 방향으로 연장되는 제2 섹션(15b) 사이에 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 섹션(16)을 갖는 것을 특징으로 하는, 베어링 장치(1).
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