KR20170040539A - 휠허브와 등속조인트 조립체 - Google Patents

휠허브와 등속조인트 조립체 Download PDF

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KR20170040539A
KR20170040539A KR1020150139652A KR20150139652A KR20170040539A KR 20170040539 A KR20170040539 A KR 20170040539A KR 1020150139652 A KR1020150139652 A KR 1020150139652A KR 20150139652 A KR20150139652 A KR 20150139652A KR 20170040539 A KR20170040539 A KR 20170040539A
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김필기
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Abstract

휠허브와 등속조인트 조립체에 관한 발명이 개시된다. 개시된 휠허브와 등속조인트 조립체는, 일단부가 차량의 동력부와 결합되고, 타단부에는 복수 개의 제1스플라인을 포함하는 제1페이스스플라인이 형성되는 등속조인트부와, 차륜에 결합되고, 복수 개의 제2스플라인을 포함하는 제2페이스스플라인이 형성되어 제1페이스스플라인에 맞물리는 휠허브와, 휠허브와 등속조인트부를 결합하는 결합부와, 차체에 결합되고, 휠허브를 둘러싸도록 구비되어 휠허브를 회전 가능하게 지지하는 회전지지부를 포함하고, 제1스플라인의 측면과 제2스플라인의 측면 중 어느 하나에는 볼록부가 형성되고, 다른 하나에는 오목부가 형성되어 접하는 것을 특징으로 한다.

Description

휠허브와 등속조인트 조립체{WHEEL HUB AND CONSTANT VELOCITY JOINT ASSEMBLY}
본 발명은 휠허브와 등속조인트 조립체에 관한 것으로 휠허브와 등속조인트의 결합에 의하여 동력전달을 수행할 수 있는 휠허브와 등속조인트 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 동력부에서 발생된 회전력은 등속조인트 및 휠허브를 매개로 차륜에 전달된다. 등속조인트는 구동축과 피동축의 교차각이 큰 경우에도 등속으로 원활하게 동력을 전달할 수 있기 때문에 독립 현가 방식의 전륜 구동차의 액슬축에 주로 사용된다.
일반적인 등속조인트는, 샤프트부재를 중심으로 엔진측(인보드측)이 트라이포드 타입 조인트로 이루어지고, 샤프트부재를 중심으로 차륜측(아웃보드측)은 고정식 볼 타입 조인트로 이루어진다. 등속조인트의 차륜측 단부는 휠허브에 결합되어 샤프트부재의 회전력을 휠허브에 전달한다.
또한 일반적인 휠허브는 차륜에 볼팅 결합되고, 등속조인트와 축 스플라인 결합되며, 차체의 너클 등에 결합된 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어, 등속조인트에서 전달받은 회전력에 의하여 차륜과 함께 회전된다.
종래의 휠허브와 등속조인트의 조립체는 축 스플라인 결합되므로 백래쉬 등의 발생 시 장치의 파손 및 소음이 발생되는 등의 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경 기술은 공개특허공보 제2010-0048382호(2010.05.11 공개, 발명의 명칭: 자동차의 휠엔드 구조)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 휠허브와 등속조인트의 결합이 용이하고, 등속조인트의 회전동력이 휠허브에 전달되는 효율을 증대시키며, 제작 공차 등에 의한 소음 발생을 줄일 수 있는 휠허브와 등속조인트 조립체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체는: 일단부가 차량의 동력부와 결합되고, 타단부에는 복수 개의 제1스플라인을 포함하는 제1페이스스플라인이 형성되는 등속조인트부; 차륜에 결합되고, 복수 개의 제2스플라인을 포함하는 제2페이스스플라인이 형성되어 상기 제1페이스스플라인에 맞물리는 휠허브; 상기 휠허브와 상기 등속조인트부를 결합하는 결합부; 및 차체에 결합되고, 상기 휠허브를 둘러싸도록 구비되어 상기 휠허브를 회전 가능하게 지지하는 회전지지부;를 포함하고, 상기 제1스플라인의 측면과 상기 제2스플라인의 측면 중 어느 하나에는 볼록부가 형성되고, 다른 하나에는 오목부가 형성되어 접하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 볼록부와 상기 오목부는 곡면인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 볼록부의 곡률반지름과 상기 오목부의 곡률반지름은 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1스플라인의 상기 휠허브측 단부는 상기 휠허브와 이격되게 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2스플라인의 상기 등속조인트측 단부는 상기 등속조인트와 이격되게 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체는 휠허브와 등속조인트의 조립이 용이하여 조립성이 향상되고, 휠허브와 등속조인트의 밀착성능이 향상되므로 등속조인트의 회전력을 휠허브에 안정적으로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명은 일측의 스플라인이 타측의 스플라인을 감싸는 구조이므로 스플라인 사이의 접촉 면적을 유지하여 하중을 분산시키고 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 스플라인 사이의 접촉각을 줄여 체결반력을 줄일 수 있어, 동력 손실 및 장치의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 등속조인트와 휠허브의 접촉부 형상을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 페이스스플라인을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 오목부가 적용된 스플라인을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 볼록부가 적용된 스플라인을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 볼록부와 오목부가 접한 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 스플라인 사이의 접촉면적의 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 스플라인의 접촉각을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체의 일 실시예를 설명한다. 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 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체(1)는 등속조인트부(100), 휠허브(200), 결합부(300) 및 회전지지부(400)를 포함하여, 등속조인트부(100)에 입력되는 회전력을 휠허브(200)를 매개로 차륜(미도시)에 전달하여 차륜을 회전시킨다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 등속조인트와 휠허브의 접촉부 형상을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 페이스스플라인을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 등속조인트부(100)는 일단부가 차량의 엔진, 전기모터 등의 동력부(미도시)와 결합된다. 등속조인트부(100)의 타단부에는 복수 개의 제1스플라인(131)을 포함하는 제1페이스스플라인(130)이 형성된다.
등속조인트(미도시)는 동력부에 연결되어 동력부에 의하여 회전되는 트라이포드 타입 조인트(미도시)와, 트라이포드 타입 조인트에 일단부가 결합되는 샤프트부재(미도시)와, 휠허브(200)에 결합되고, 샤프트부재의 타단부에 결합되는 고정식 볼 타입 조인트를 포함한다. 본 실시예에서 등속조인트부(100)는 고정식 볼 타입 조인트의 외관을 형성하는 아우터레이스에 해당한다.
등속조인트의 구체적인 구성 및 작동원리는 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서 등속조인트부(100)는 고정식 볼 타입 조인트의 외관을 형성하는 등속조인트바디(110)와, 등속조인트바디(110)의 차륜 측 단부에 형성되어 휠허브(200)와 맞물리는 제1페이스스플라인(130)을 포함한다.
등속조인트바디(110)는 대략 중심부에 축 방향으로 관통 형성되며, 내주면에 나사산이 형성되는 등속조인트홀부(111)가 형성되어 후술할 결합부(300)가 나사 결합된다.
제1페이스스플라인(130)은 등속조인트바디(110)의 차륜 측 단부에 형성되며, 휠허브(200)에 형성되는 제2페이스스플라인(250)과 맞물린다.
본 실시예에서 제1페이스스플라인(130)은 복수 개의 제1스플라인(131)을 포함하며, 제1스플라인(131)은 등속조인트바디(110)의 회전축을 중심으로 원주 방향으로 배열된다. 본 실시예에서 제1스플라인(131)은 등속조인트바디(110)의 회전축으로 진행하면서 이두께(w)가 좁아져, 회전축(C)으로 수렴된다.
휠허브(200)는 차륜(미도시)에 결합되고, 복수 개의 제2스플라인(251)을 포함하는 제2페이스스플라인(250)이 형성되어 제1페이스스플라인(130)에 맞물린다. 이에 따라 본 실시예에서 휠허브(200)는 등속조인트부(100)와 함께 회전되어 등속조인트부(100)의 회전력을 차륜에 전달한다. 본 실시예에서 휠허브(200)는 휠허브하우징(210), 휠플랜지(230) 및 제2페이스스플라인(250)을 포함한다.
휠허브하우징(210)은 내측에 축 방향으로 휠허브홀부(211)이 형성되어 결합부(300)가 삽입되고, 외주면은 베어링으로 예시되는 회전지지부(400)에 의하여 회전 가능하게 지지된다.
휠플랜지(230)는 휠허브하우징(210)의 외주면에서 반경 방향으로 돌출 형성되고 휠허브홀부(211)가 관통 형성되어 차륜에 볼팅 결합된다.
제2페이스스플라인(250)은 휠허브하우징(210)에서 등속조인트부(100) 측으로 돌출 형성되는 복수 개의 제2스플라인(251)을 포함하여 등속조인트부(100)에 형성되는 제1페이스스플라인(130)에 맞물린다.
본 실시예에서 제2스플라인(251)은 휠허브하우징(210)의 회전축을 중심으로 원주 방향으로 배열된다. 본 실시예에서 제2스플라인(251)은 휠허브하우징(210)의 회전축으로 진행하면서 이두께(w)가 좁아져, 회전축(C)으로 수렴된다.
본 실시예에서 휠허브하우징(210), 휠플랜지(230) 및 제2페이스스플라인(250)은 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 일체로서 형성되어 부품의 개수를 줄이고, 조립성 및 내구성을 향상시킨다.
결합부(300)는 휠허브(200)와 등속조인트부(100)를 결합한다. 본 실시예에서 결합부(300)는 휠허브(200)를 축 방향으로 관통하여 등속조인트부(100)에 나사 결합되는 볼트로 예시되어, 제1페이스스플라인(130)과 제2페이스스플라인(250)으로 맞물린 등속조인트부(100)와 휠허브(200)를 밀착시킨다.
회전지지부(400)는 차체에 결합되고, 휠허브(200)를 둘러싸도록 구비되어 휠허브(200)를 회전 가능하게 지지한다. 본 실시예에서 회전지지부(400)는 베어링으로 예시되며 반경 방향으로 회전지지플랜지(410)가 돌출 형성되어 차체의 너클 등에 볼팅 결합된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 오목부가 적용된 스플라인을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 볼록부가 적용된 스플라인을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 볼록부와 오목부가 접한 상태를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 스플라인 사이의 접촉면적의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 7을 참조하면, 제1실시예에서 제1스플라인(131)의 측면에는 볼록부(260)가 형성되고, 제2스플라인(251)의 측면에는 오목부(270)가 형성되어 상호 맞물린다. 또한, 제2실시예에서 제1스플라인(131)의 측면에는 오목부(270)가 형성되고, 제2스플라인(251)의 측면에는 볼록부(260)가 형성되어 상호 맞물린다.
이로써 오목부(270)가 볼록부(260)를 감싸는 형상으로 제1스플라인(131)과 제2스플라인(251)의 측면이 접하게 되므로 제1스플라인(131)과 제2스플라인(251)의 측면이 접하는 접촉면적을 증대시킬 수 있다.
따라서 제1스플라인(131) 또는 제2스플라인(251)을 형성하는 포밍, 열처리 등의 공정 상의 이유로 제1스플라인(131) 또는 제2스플라인(251)의 제작 공차가 발생되더라도 하나의 스플라인이 다른 스플라인을 둘러싸는 형상이므로 접촉면적을 유지하여 하중을 분산시키고 장치의 내구성을 확보할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체에서 스플라인의 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에서 휠허브와 등속조인트 조립체(1)는 볼록부(260)가 형성된 스플라인의 치산(280)에서 치골(290) 방향으로 진행하면서 접촉각(θ)이 감소한다. 일반적으로 체결반력(Fx)은 접촉각(θ)이 클수록 증대되며, 체결반력(Fx)이 큰 경우 결합부(300)의 체결이 해제될 수 있다.
본 실시예에서 휠허브와 등속조인트 조립체(1)는 접촉각(θ)의 크기가 제1스플라인(131) 및 제2스플라인(251)의 측면 위치에 따라 달라지며 특히 치골(290) 측으로 진행되면서 접촉각(θ)이 작아지므로 볼트로 예시되는 결합부(300)에 가해지는 체결반력(Fx)을 줄일 수 있다.
본 실시예에서 볼록부(260)와 오목부(270)는 곡면으로 형성되며, 볼록부(260)의 곡률반지름과 오목부(270)의 곡률반지름은 동일하게 형성되어 마찰에 의한 파손을 방지하고, 제1스플라인(131)과 제2스플라인(251)의 측면이 접하는 정도를 증대시킨다.
본 실시예에서 제1스플라인(131)의 휠허브(200)측 단부는 휠허브(200), 구체적으로 휠허브하우징(210)과 이격되도록 구비되고, 제2스플라인(251)의 등속조인트부(100) 측 단부는 등속조인트부(100), 구체적으로 등속조인트바디(110)와 이격되도록 구비된다.
이에 따라 본 실시예에서 휠허브와 등속조인트 조립체는 휠허브(200) 또는 등속조인트부(100)의 제작 공차, 또는 장치의 유동 등에 따라 제1스플라인(131) 또는 제2스플라인(251)이 충격되어 소음이 발생되거나 파손되는 것을 방지한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠허브와 등속조인트 조립체(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
등속조인트부(100)의 제1페이스스플라인(130)이 휠허브(200)의 제2페이스스플라인(250)에 맞물리도록 등속조인트부(100)를 휠허브(200)에 밀착시킨다. 등속조인트부(100)가 휠허브(200)에 밀착된 상태에서 결합부(300)를 휠허브홀부(211)를 통하여 삽입하여 등속조인트홀부(111)에 나사 결합하는 방식으로 등속조인트부(100)를 휠허브(200)에 결합시킨다.
동력부로부터 전달되는 회전력은 등속조인트부(100)를 거쳐 휠허브(200)를 회전시키며, 휠허브(200)에 결합된 차륜이 회전되어 차량을 이동시킨다.
본 실시예에서 제1스플라인(131)과 제2스플라인(251)은 측면에 형성된 볼록부(260)가 오목부(270)를 감싸도록 형성되므로 제1스플라인(131)의 측면과 제2스플라인(251)의 측면의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서 휠허브와 등속조인트 조립체(1)는 등속조인트부(100) 또는 휠허브(200)를 제작하는 과정에서 제작 공차 등이 발생되더라도 볼록부(260)가 오목부(270)를 감싸는 형상이므로 접촉면적을 일정 정도 이상 유지할 수 있다.
또한 본 실시예에서 볼록부(260)와 오목부(270)는 치반경, 즉 곡률반지름이 동일하게 형성되므로 접촉 면적을 증대시키는 것과 동시에 접촉각(θ)이 치골(290)을 향하면서 작아지게 하여 체결반력(Fx)을 줄임으로써 결합부(300)가 등속조인트부(100) 등을 결합하는 정도가 느슨해지는 것을 방지, 주행 중 동력이 상실되거나, 장치가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 휠허브와 등속조인트 조립체 100: 등속조인트부
110: 등속조인트바디 111: 등속조인트홀부
130: 제1페이스스플라인 131: 제1스플라인
200: 휠허브 210: 휠허브하우징
211; 휠허브홀부 230: 휠플랜지
250: 제2페이스스플라인 251: 제2스플라인
260: 볼록부 270: 오목부
280: 치산 290: 치골
300: 결합부 400: 회전지지부
410: 회전지지플랜지

Claims (5)

  1. 일단부가 차량의 동력부와 결합되고, 타단부에는 복수 개의 제1스플라인을 포함하는 제1페이스스플라인이 형성되는 등속조인트부;
    차륜에 결합되고, 복수 개의 제2스플라인을 포함하는 제2페이스스플라인이 형성되어 상기 제1페이스스플라인에 맞물리는 휠허브;
    상기 휠허브와 상기 등속조인트부를 결합하는 결합부; 및
    차체에 결합되고, 상기 휠허브를 둘러싸도록 구비되어 상기 휠허브를 회전 가능하게 지지하는 회전지지부;를 포함하고,
    상기 제1스플라인의 측면과 상기 제2스플라인의 측면 중 어느 하나에는 볼록부가 형성되고, 다른 하나에는 오목부가 형성되어 접하는 것을 특징으로 하는 휠허브와 등속조인트 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 볼록부와 상기 오목부는 곡면인 것을 특징으로 하는 휠허브와 등속조인트 조립체.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 볼록부의 곡률반지름과 상기 오목부의 곡률반지름은 동일한 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 휠허브와 등속조인트 조립체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1스플라인의 상기 휠허브측 단부는 상기 휠허브와 이격되게 구비되는 것을 특징으로 하는 휠허브와 등속조인트 조립체.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2스플라인의 상기 등속조인트측 단부는 상기 등속조인트와 이격되게 구비되는 것을 특징으로 하는 휠허브와 등속조인트 조립체.
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KR1020150139652A KR20170040539A (ko) 2015-10-05 2015-10-05 휠허브와 등속조인트 조립체

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019235661A1 (ko) * 2018-06-07 2019-12-12 주식회사 일진글로벌 휠베어링 및 휠베어링 조립체

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