KR20190002009A

KR20190002009A - 휠 베어링 씰 조립체

Info

Publication number: KR20190002009A
Application number: KR1020170082290A
Authority: KR
Inventors: 이희권
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-08
Also published as: KR102371065B1

Abstract

본 발명의 휠 베어링 씰 조립체(1)는 내륜(11)과 볼(15) 및 외륜(13)으로 구성되어 회전되는 휠 베어링(10), 휠 베어링(10)의 궤도내부에 채워진 윤활유(40)를 인서트 립(20-1)과 오버랩 립(20-2)으로 밀봉하는 씰(20), 씰(20)이 가류되어 휠 베어링(10)에 조립되는 스틸플레이트(30)로 구성됨으로써 씰(20)의 인서트 립(20-1)에 의한 끼움구조와 오버랩 립(20-2)에 의한 오버랩 구조로 기밀 성능을 유지하면서도 가혹 조건 이외의 평상시 립의 누름에 의한 마찰저항 감소로 내구성능을 향상시키는 특징이 구현된다.

Description

휠 베어링 씰 조립체{Wheel Bearing Seal Assembly}

본 발명은 휠 베어링 기밀에 관한 것으로, 특히 휠 베어링 씰의 내구 성능을 향상시킨 휠 베어링 씰 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 휠 베어링은 씰 멤버와 함께 휠 허브(Wheel Hub)에 결합됨으로써 외부의 이물질 침입을 막아주면서 휠의 회전을 원활하게 형성시켜 준다.

특히 상기 씰 멤버는 궤도내부로 채워진 그리스를 밀봉시키는 씰을 구비하고, 상기 씰은 탄성을 가진 고무재질 씰 립이 항시 내륜을 누르고 있는 힘을 발생시켜준다.

이를 위해 씰은 각각 밀봉기능이 분담되는 여러 개의 고무 립을 형성하여 스틸플레이트에 가류되고, 상기 스틸플레이트가 휠 베어링의 외륜에 압입되어 베어링 외륜에 고정 조립됨으로써 씰의 고무 립이 회전하는 내륜과 오버랩된다. 그 결과 상기 씰은 항시 내륜을 누르고 있는 힘을 발생하고, 여러 개의 고무 립 사이사이에 충진되어 밀봉된 그리스로 씰 립을 윤활해주고 이물질 및 수분의 내측침입을 지연 및 차단시켜준다.

국내 공개특허공보 10-2016-0146190(2016년12월21일)

하지만 씰은 탄성을 가진 고무재질로 이루어져 내구진행을 가져오고, 회전하는 베어링 내륜에 오버랩 조립된 상태에서 내구진행시 내륜 회전에 의한 립의 오버랩부 마모 및 열화로 인한 탄성 저하 등을 가져온다.

그 결과 내구 진행된 씰은 밀봉능력 저하로 휠 베어링에 대한 보호 성능을 유지할 수 없게 된다.

이러한 씰의 내구 진행을 해소하기 위해 조립 시 씰의 오버랩 량을 증대시켜 내구성능을 보다 향상시켜 줄 수 있으나 씰의 오버랩 량 증대는 TRADE-OFF 특성으로 베어링의 회전저항을 크게 함으로써 적용 불가하다는 한계를 가질 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 고무 립의 오버랩 구조와 끼움 구조를 혼용함으로써 고무 립의 끼움 구조로 기밀 성능을 유지하면서도 가혹 조건 이외의 평상시 고무 립의 누름에 의한 마찰저항 감소로 내구성능을 향상시키는 휠 베어링 씰 조립체의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휠 베어링 씰 조립체는 회전되는 내륜과 상기 내륜에 볼을 매개로 결합되어 회전되지 않는 외륜으로 구성된 휠 베어링; 상기 내륜에 고정되는 인서트 립과 상기 내륜에 접촉되는 오버랩 립으로 구분된 씰; 상기 씰이 가류되어 상기 휠 베어링에 조립되는 스틸플레이트; 상기 휠 베어링의 궤도내부에 채워져 상기 씰로 밀봉되는 윤활유; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 씰은 상기 인서트 립과 상기 오버랩 립의 각각을 씰 바디의 종단면에서 측면으로 돌출시켜준다.

바람직한 실시예로서, 상기 오버랩 립은 외측 오버랩 립과 내측 오버랩 립으로 이루어지고, 상기 인서트 립은 상기 외측 오버랩 립과 상기 내측 오버랩 립의 사이로 위치된다. 상기 외측 오버랩 립은 상기 내륜에 밀착되어 상기 접촉이 형성되고, 상기 내측 오버랩 립은 상기 내륜에 오버랩되어 상기 접촉이 형성되며, 상기 오버랩은 상기 내륜을 항시 눌러준다.

바람직한 실시예로서, 상기 인서트 립은 상기 외측 오버랩 립에 위치된 수평 인서트 립과 상기 내측 오버랩 립에 위치된 수직 인서트 립으로 이루어진다. 상기 수평 인서트 립은 상기 내륜에 파여진 수평 홈으로 갭을 갖고 끼어져 상기 고정이 이루어지고, 상기 수직 인서트 립은 상기 내륜에 파여진 수직 홈으로 갭을 갖고 끼어져 상기 고정이 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 수평 인서트 립과 상기 수직 인서트 립의 사이에는 상단 중간 오버랩 립과 하단 중간 오버랩 립이 더 구비되고, 상기 상단 중간 오버랩 립과 상기 하단 중간 오버랩 립은 상기 오버랩 립으로 구성된다. 상기 상단 중간 오버랩 립과 상기 하단 중간 오버랩 립의 각각은 상기 휠 베어링에 오버랩되어 상기 접촉이 형성되며, 상기 오버랩은 상기 휠 베어링을 항시 눌러준다.

이러한 본 발명의 휠 베어링은 고무 립의 오버랩 구조와 끼움 구조가 혼용된 씰을 적용함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 씰의 고무 립 끼움을 위한 홈 형상만으로 휠 베어링의 내구 성능이 크게 향상된다. 둘째, 끼움 구조의 고무 립이 조립치수 산포를 흡수함으로써 조립치수 산포로 인한 오버랩 축소시에도 씰성능 저하가 발생되지 않는다. 셋째, 오버랩 구조의 고무 립이 평상시 비접촉을 유지함으로써 마찰에 의한 회전저항을 줄여 준다. 넷째, 오버랩 구조의 고무 립이 그리스 압력상승을 가져오는 가혹조건에서 접촉상태로 변형됨으로써 그리스 밀봉 성능을 크게 향상시켜 준다. 다섯째, 씰이 고압세차시 외부압력으로 오버랩 구조를 형성함으로써 베어링내부 수분 침입 억제 성능을 크게 향상시켜 준다.

도 1은 본 발명에 따른 휠 베어링 씰 조립체의 세부 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 씰의 인서트 립의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 씰의 오버랩 립의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 씰의 가혹 주행 조건시 인서트 립 및 오버랩 립의 변형상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 씰의 고압세차시 인서트 립 및 오버랩 립의 변형상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 휠 베어링 씰 조립체(1)는 휠 베어링(10), 씰(20), 스틸플레이트(30), 윤활유(40)를 포함한다. 상기 휠 베어링 씰 조립체(1)는 차량의 휠과 결합된다.

구체적으로 상기 휠 베어링(10)은 내륜(11)과 외륜(13) 및 이들 사이에 구비된 볼(15)로 이루어지고, 상기 내륜(11)은 회전되는 반면 상기 외륜(13)은 고정된다. 특히 상기 내륜(11)은 볼(15)을 매개로 외륜(13)과 결합된 허브부위에서 연장되어 허브와 동심원을 형성하는 확장 플랜지부를 형성하고, 상기 확장 플랜지부는 볼트 등의 체결부재를 이용하여 차량의 휠에 체결된다.

구체적으로 상기 씰(20)은 스틸플레이트(30)에 가류된 씰 바디와 씰 바디에서 씰 바디의 종단면으로 돌출된 립을 갖춘 고무재질로 이루어져 탄성력을 갖는다. 상기 씰 바디는 스틸플레이트(30)의 형성에 맞춰지며, 상기 립은 인서트 립(20-1)과 오버랩 립(20-2)으로 이루어져 휠 베어링(10)의 내륜(11)과 밀착됨으로써 휠 베어링(10)의 기밀을 형성한다.

일례로, 상기 인서트 립(20-1)은 씰 바디의 종단면에 대해 수평하게 돌출된 수평 인서트 립(21)과 수직하게 돌출된 수직 인서트 립(22)으로 구분되고, 상기 수평 인서트 립(21)은 휠 베어링(10)의 내륜(11)에 파여진 수평 홈(11-1)에 갭을 갖고 끼워지며, 상기 수직 인서트 립(22)은 휠 베어링(10)의 내륜(11)에 파여진 수직 홈(11-2)에 갭을 갖고 끼워진다.

일례로, 상기 오버랩 립(20-2)은 수평 인서트 립(21)의 위쪽에서 형성되어 외부로 노출되는 외측 오버랩 립(25), 수직 인서트 립(22)의 뒤쪽에서 형성되어 외부로 노출되지 않는 내측 오버랩 립(28), 상기 수평 인서트 립(21)과 상기 수직 인서트 립(22)의 사이에서 형성되어 외부로 노출되지 않는 상단 중간 오버랩 립(26)과 하단 중간 오버랩 립(27)으로 이루어진다. 상기 외측 오버랩 립(25)은 휠 베어링(10)의 내륜(11)에 접촉되는 반면 상기 상단 중간 오버랩 립(26)과 상기 하단 중간 오버랩 립(27) 및 상기 내측 오버랩 립(28)의 각각은 휠 베어링(10)의 내륜(11)에 오버랩 됨으로써 항시 내륜(11)을 누르는 힘을 발생시켜준다.

구체적으로 상기 스틸플레이트(30)는 씰(20)이 가류되어 일체화되고, 휠 베어링(10)의 외륜(11)에 압입되어 고정 조립된다.

구체적으로 상기 윤활유(40)는 휠 베어링(10)의 회전이 원활하도록 궤도내부로 채워져 내륜(11)과 볼(15) 및 외륜(13)에 대한 윤활작용을 하며, 씰(20)의 인서트 립(20-1)과 오버랩 립(20-2)으로 휠 베어링(10)의 내부에 충진된 상태에서 밀봉된다. 일례로, 상기 윤활유(40)는 그리스를 적용한다.

도 2의 A부 확대도를 참조하면, 상기 수평 인서트 립(21)은 내륜(11)의 수평 홈(11-1)에 끼워지는 수평 인서트 립 엔드를 형성하고, 상기 수평 인서트 립 엔드와 립 바디를 확장부(21a)로 이어줌으로써 전체적으로 끝이 뭉뚝한 쐐기 형상으로 이루어진다. 특히, 상기 수평 인서트 립 엔드와 상기 수평 홈(11-1)의 갭은 전방면 갭(a)과 상단면 갭(b) 및 하단면 갭(c)을 초기 갭으로 확보함으로써 가혹 운전조건이나 외부 압력 부여 조건에서 씰(20)의 형상 변형시 씰 접촉을 발생하여 윤활유(40)에 대한 밀봉상태를 더욱 강화시켜 준다.

도 2의 B부 확대도를 참조하면, 상기 수직 인서트 립(22)은 내륜(11)의 수직 홈(11-2)에 끼워지는 수직 인서트 립 엔드를 형성하고, 상기 직평 인서트 립 엔드와 립 바디를 단면 변화 없이 이어줌으로써 전체적으로 끝이 직선 형상으로 이루어진다. 특히, 상기 수직 인서트 립 엔드와 상기 수직 홈(11-2)의 갭은 좌측면 갭(d)과 우측면 갭(e) 및 저면 갭(f)을 초기 갭으로 확보함으로써 가혹 운전조건이나 외부 압력 부여 조건에서 씰(20)의 형상 변형시 씰 접촉을 발생하여 윤활유(40)에 대한 밀봉상태를 더욱 강화시켜 준다.

도 3을 참조하면, 상기 외측 오버랩 립(25)은 휠 베어링(10)의 내륜(11)에 대해 오버랩(O)을 형성하는 길이로 이루어지되, 씰(20)의 조립 상태에서 내륜(11)에 오버랩 되지 않고 접촉된 상태를 형성한다. 그 결과 상기 외측 오버랩 립(25)은 조립상태에서 회전하는 내륜(11)을 누르지 않음으로써 마찰저항이 크게 감소되고, 특히 고압 세차와 같이 외부에서 가해지는 가압력으로 씰 변형이 이루어짐으로써 윤활유(40)에 대한 밀봉상태를 더욱 강화시켜 줄 수 있다.

도 4의 가혹 주행조건에서 휠 베어링 씰 조립체(1)에 적용된 씰(20)의 작용을 참조하면, 가혹 주행조건 시 씰 외부로 향하는 윤활유(40)의 압력 상승을 가져옴으로써 수평 인서트 립(21)과 수직 인서트 립(22)의 각각은 시계방향으로 회전되려는 힘을 받을 수밖에 없다.

그 결과 윤활유(40)의 압력 상승에 의한 시계방향 회전력 조건 시 수평 인서트 립(21)은 내륜(11)의 수평 홈(11-1)에 형성된 상단면 갭(b)을 통해 시계방향회전이 허용됨으로써 수평 인서트 립(21)의 씰 접촉이 발생되고, 씰 접촉 발생은 고정력을 강화함으로써 윤활유(40)의 압력 상승에 대한 저항력을 증대하여 밀봉 상태가 더욱 강화된다. 또한 수직 인서트 립(22)은 내륜(11)의 수직 홈(11-2)에 형성된 좌측면 갭(d)을 통해 시계방향회전이 허용됨으로써 수직 인서트 립(22)의 씰 접촉이 발생되고, 씰 접촉 발생은 고정력을 강화함으로써 윤활유(40)의 압력 상승에 대한 저항력을 증대하여 밀봉 상태가 더욱 강화된다.

그러므로 가혹시 주행조건으로 인한 윤활유(40)의 압력 상승은 수평 인서트 립(21)과 수직 인서트 립(22)의 강화된 고정력으로 차단되고, 특히 고정력 강화된 수평 인서트 립(21)에서 윤활유(40)의 상승된 압력이 외측 오버랩 립(25)에 가해지지 않도록 차단 작용을 할 수 있다. 그 결과 외측 오버랩 립(25)의 탄성력은 가혹시 주행조건으로 인한 윤활유(40)의 압력 상승이 발생된 상태에서 휠 베어링(10)의 내륜(11)과 접촉 상태를 유지할 수 있다.

도 5의 고압세차조건에서 휠 베어링 씰 조립체(1)에 적용된 씰(20)의 작용을 참조하면, 외측 오버랩 립(25)은 고압세차로 인한 외부 압력을 받을 수밖에 없다. 그 결과 상기 외측 오버랩 립(25)은 씰 변형에 의한 오버랩을 형성함으로써 휠 베어링(10)의 내륜(11)에 대한 접촉 상태를 더욱 강화하고, 강화된 접촉 상태는 씰(20)에 대한 수분 침입 차단 기능을 더욱 강화 시켜 준다.

또한 고압세차조건은 씰 내부로 향하는 윤활유(40)의 압력 상승을 가져온다. 그 결과 윤활유(40)의 압력 상승에 의한 반시계방향 회전력 조건 시 수평 인서트 립(21)은 내륜(11)의 수평 홈(11-1)에 형성된 하단면 갭(c)을 통해 반시계방향회전이 허용되고 더불어 수직 인서트 립(22)도 내륜(11)의 수직 홈(11-2)에 형성된 우측면 갭(e)을 통해 반시계방향회전이 허용된다. 그러므로 상기 수평 인서트 립(21)과 상기 수직 인서트 립(22)의 각각은 씰 접촉으로 고정력을 강화함으로써 윤활유(40)의 압력 상승에 대한 저항력을 증대하여 밀봉 상태가 더욱 강화된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 휠 베어링 씰 조립체는 내륜(11)과 볼(15) 및 외륜(13)으로 구성되어 회전되는 휠 베어링(10), 휠 베어링(10)의 궤도내부에 채워진 윤활유(40)를 인서트 립(20-1)과 오버랩 립(20-2)으로 밀봉하는 씰(20), 씰(20)이 가류되어 휠 베어링(10)에 조립되는 스틸플레이트(30)로 구성됨으로써 씰(20)의 인서트 립(20-1)에 의한 끼움구조와 오버랩 립(20-2)에 의한 오버랩 구조로 기밀 성능을 유지하면서도 가혹 조건 이외의 평상시 립의 누름에 의한 마찰저항 감소로 내구성능을 향상시켜 준다.

1 : 휠 베어링 씰 조립체
10 : 휠 베어링 11 : 내륜
11-1 : 수평 홈 11-2 : 수직 홈
13 : 외륜 15 : 볼
20 : 씰 20-1 : 인서트 립
21 : 수평 인서트 립 21a : 확장부
22 : 수직 인서트 립
20-2 : 오버랩 립 25 : 외측 오버랩 립
26 : 상단 중간 오버랩 립 27 : 하단 중간 오버랩 립
28 : 내측 오버랩 립
30 : 스틸플레이트 40 : 윤활유

Claims

회전되는 휠 베어링에 조립되어 윤활유를 밀봉하는 립을 구비하고, 상기 립이 상기 휠 베어링에 고정되는 인서트 립과 상기 휠 베어링에 접촉되는 오버랩 립으로 구분된 씰;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 인서트 립과 상기 오버랩 립의 각각은 상기 씰의 종단면에서 측면으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 오버랩 립은 외측 오버랩 립과 내측 오버랩 립으로 이루어지고, 상기 인서트 립은 상기 외측 오버랩 립과 상기 내측 오버랩 립의 사이로 위치되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 3에 있어서, 상기 외측 오버랩 립은 상기 휠 베어링에 밀착되어 상기 접촉이 형성되고, 상기 내측 오버랩 립은 상기 휠 베어링에 오버랩되어 상기 접촉이 형성되며, 상기 오버랩은 상기 휠 베어링을 항시 눌러주는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 3에 있어서, 상기 인서트 립은 상기 외측 오버랩 립에 위치된 수평 인서트 립과 상기 내측 오버랩 립에 위치된 수직 인서트 립으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 5에 있어서, 상기 수평 인서트 립은 상기 휠 베어링에 파여진 수평 홈으로 끼어져 상기 고정이 이루어지고, 상기 수직 인서트 립은 상기 휠 베어링에 파여진 수직 홈으로 끼어져 상기 고정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 6에 있어서, 상기 수평 인서트 립과 상기 수평 홈 및 상기 수직 인서트 립과 상기수직 홈의 각각은 갭을 갖고 끼워지는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 5에 있어서, 상기 수평 인서트 립과 상기 수직 인서트 립의 사이에는 상단 중간 오버랩 립과 하단 중간 오버랩 립이 더 구비되고, 상기 상단 중간 오버랩 립과 상기 하단 중간 오버랩 립은 상기 오버랩 립으로 구성되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 8에 있어서, 상기 상단 중간 오버랩 립과 상기 하단 중간 오버랩 립의 각각은 상기 휠 베어링에 오버랩되어 상기 접촉이 형성되며, 상기 오버랩은 상기 휠 베어링을 항시 눌러주는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 씰은 스틸플레이트에 가류되고, 상기 스틸플레이트는 상기 휠 베어링에 조립되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 10에 있어서, 상기 휠 베어링은 회전되는 내륜과 상기 내륜에 볼을 매개로 결합되어 회전되지 않는 외륜으로 구성되고, 상기 외륜은 상기 스틸플레이트를 결합하여 상기 스틸플레이트를 상기 휠 베어링에 조립시켜주며, 상기 내륜은 상기 인서트 립과 상기 오버랩 립으로 상기 윤활유를 밀봉시켜주는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 11에 있어서, 상기 내륜에는 상기 인서트 립이 끼워지는 홈이 파여지는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.
청구항 11에 있어서, 상기 내륜에는 상기 외륜의 반대쪽부위로 볼트가 체결되는 확장 플랜지부가 연장되는 것을 특징으로 하는 휠 베어링 씰 조립체.