KR20190116822A - 내륜과 휠 허브의 조립체, 이를 포함하는 휠 베어링 조립체, 및 휠 베어링 조립체의 제조 방법 - Google Patents

내륜과 휠 허브의 조립체, 이를 포함하는 휠 베어링 조립체, 및 휠 베어링 조립체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 휠 베어링 조립체에 사용되는 내륜과 휠 허브의 조립체를 제공한다. 내륜과 휠 허브의 조립체는 적어도 하나의 단면 지름을 갖는 원통부 및 원통부의 내측 축방향 단부로부터 외측 반경 방향으로 구부러져서 형성되는 오비탈 포밍부를 포함하는 휠 허브; 및 원통부의 외주면에 결합되는 내주면 및 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조가 형성되고 오비탈 포밍부에 의하여 부식 방지 구조와 함께 외측 축방향으로 가압되는 내측 축방향 단면을 갖는 내륜을 포함할 수 있다.

Description

내륜과 휠 허브의 조립체, 이를 포함하는 휠 베어링 조립체, 및 휠 베어링 조립체의 제조 방법{INNER RACE AND WHEEL HUB ASSEMBLY, WHEEL BEARING ASSEMBLY COMPRISING SAME, AND METHOD OF MANUFACTURING WHEEL BEARING ASSEMBLY}
본 개시는 내륜과 휠 허브의 조립체, 이를 포함하는 휠 베어링 조립체, 및 휠 베어링 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.
휠 베어링 조립체는 차체에 회전하는 요소와 회전하지 않는 요소 사이에 장착되어 회전하는 요소의 회전을 원활하게 하는 장치이다. 차량의 휠 베어링 조립체는 차체에 휠을 회전 가능하도록 연결시킴으로써, 차량이 움직일 수 있는 기능을 제공한다. 이러한 휠 베어링 조립체는 엔진에서 발생하는 동력을 전달하는 구동륜 휠 베어링과 구동력을 전달하지 않는 종동륜 휠베어링으로 구별될 수 있다.
구동륜 휠 베어링 조립체는 회전 요소와 비회전 요소를 포함한다. 회전 요소는 엔진에서 발생하여 변속기를 통과한 토크에 의하여, 구동축과 함께 회전하도록 되어 있다. 이에 반하여, 비회전 요소는 차체에 고정되어 있으며, 회전 요소와 비회전 요소 사이에는 전동 장치가 개재되어 있다. 종동륜 휠 베어링 조립체는 구동륜 휠 베어링 조립체와 유사한 구성을 포함하나, 회전 요소가 구동축에 연결되어 있지 않다.
휠 베어링은 지면과 가까이에 배치되므로, 주변 환경이 가혹한 경우가 자주 발생한다. 휠 베어링 내부로 이물질이 유입되는 경우, 휠 베어링의 내구성에 문제가 생기거나 원활하게 작동되지 않을 수 있다. 이에 따라, 휠 베어링 내부로 유입되는 수분, 도로 입자, 흙먼지 등의 이물질을 차단하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 휠 베어링의 비회전 요소에는 이물질의 유입을 방지하기 위하여 휠 베어링 캡이 결합될 수 있다. 다른 예로, 서로 상대적으로 회전하는 회전 요소와 비회전 사이에 밀봉 장치가 개재될 수 있다.
본 개시의 실시예들은. 이물질의 유입으로 인한 내륜의 부식을 방지하는 구조가 형성된 내륜과 휠 허브의 조립체를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체에 사용되는 내륜과 휠 허브의 조립체에 있어서, 적어도 하나의 단면 지름을 갖는 원통부 및 원통부의 내측 축방향 단부로부터 외측 반경 방향으로 구부러져서 형성되는 오비탈 포밍부를 포함하는 휠 허브; 및 원통부의 외주면에 결합되는 내주면 및 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조가 형성되고 오비탈 포밍부에 의하여 외측 축방향으로 가압되는 내측 축방향 단면을 갖는 내륜을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조는, 내측 축방향 단면에 외측 축방향으로 파인 홈; 및 홈을 채우고 오비탈 포밍부와 내측 축방향 단면 사이를 밀봉하는 접착 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈의 반경 방향 폭은 홈의 축방향 깊이보다 클 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈은 오비탈 포밍부의 외측 축방향 단면의 선단 지점을 기준으로 원통부에 가까운 위치에 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈은 오비탈 포밍부의 외측 축방향 단면의 선단 지점을 포함하는 위치에 형성될 수 있다.
홈은 내측 축방향 단면의 중심 위치를 기준으로 원통부에 가까운 위치에 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈은 내측 축방향 단면을 따라 연속적으로 형성된 링 형상을 가지고, 접착 물질은 링 형상을 따라 도포될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 접착 물질의 체적은 홈의 체적의 1.1 내지 1.5배 사이일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈의 바닥은 라운드된 형상을 가지고, 라운드된 형상의 곡률 반경은 홈의 반경 방향 폭의 1.1 내지 1.5배일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조는, 내측 축방향 단면의 적어도 일부에 도포되는 코팅층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 내측 축방향 단면은, 오비탈 포밍부와 접촉하는 제1 단면; 및 제1 면보다 반경방향 외측에 배치되고 코팅층이 도포되는 제2 단면을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 코팅층은 아연 성분을 포함하는 페인트일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조는, 내륜의 축방향 단면과 내주면 사이의 코너면에 인접하도록 도포되어 오비탈 포밍부의 형성 시 내륜의 축방향 단면을 따라 퍼지도록 구성된 접착 물질을 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링 조립체에 있어서, 휠 허브; 휠 허브의 외주면 상에 결합되는 내륜; 휠 허브 및 내륜으로부터 이격되어 배치되는 외륜; 외륜과 휠 허브 사이에 개재되는 제1 전동체 및 외륜 및 내륜 사이에 개재되는 제2 전동체를 포함하는 구름 장치를 포함하고, 휠 허브는, 적어도 하나의 단면 지름을 갖는 원통부 및 원통부의 내측 축방향 단부로부터 외측 반경 방향으로 구부러져서 형성되는 오비탈 포밍부를 포함하고, 오비탈 포밍부의 외측 축방향 단면의 적어도 일부와 내륜의 내측 축방향 단면의 적어도 일부 사이에는, 오비탈 포밍부에 의하여 가압되고 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조가 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조는, 내륜의 내측 축방향 단면에 외측 축방향으로 파인 홈 및 홈을 채우도록 홈에 도포되는 접착 물질을 포함하고, 홈의 반경 방향 폭은 홈의 축방향 깊이의 5배 내지 10배 사이일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조는, 내륜의 내측 축방향 단면의 적어도 일부에 도포되는 코팅층을 포함하고, 코팅층의 두께는 20μm 내지 30μm일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 코팅층은 오비탈 포밍부의 반경방향 단부로부터 내륜의 외주면으로 연장하도록 도포되어 오비탈 포밍부와 내륜의 축방향 단면 사이를 밀폐하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제조 방법에 있어서, 내륜의 내측 축방향 단면에 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조를 형성하는 단계; 및 원통부를 포함하는 휠 허브 및 내륜을 축방향으로 정렬하는 단계; 휠 허브의 원통부에 내륜을 압입하는 단계; 원통부의 내측 축방향 단부를 외측 반경 방향으로 구부려서 부식 방지 구조를 가압하도록 구성된 오비탈 포밍부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조를 형성하는 단계는, 내륜의 내측 축방향 단부면에 외측 축방향으로 파인 홈을 형성하는 단계; 및 부식 방지 구조를 형성하는 단계는, 홈에 홈의 체적보다 큰 체적의 접착 물질을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조를 형성하는 단계는, 접착 물질이 완전히 경화되는 시간보다 적은 시간으로 내륜을 상온에 방치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈을 형성하는 단계는, 내륜을 축방향을 중심으로 회전시키는 단계; 내륜의 내측 축방향 단면의 중심 위치보다 축방향에 가까운 위치에 선삭 툴을 위치시키는 단계: 및 선삭 툴이 외측 축방향으로 이동하여 내륜의 내측 축방향 단면을 절삭하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조를 형성하는 단계는, 내측 축방향 단면의 적어도 일부에 코팅층을 도포하는 단계; 및 코팅층 상에 UV를 조사하여 코팅층을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 내륜의 축방향 단면에 홈을 형성하고 홈에 접착 물질을 도포하거나, 내륜의 축방향 단면에 코팅층을 형성하여 내륜과 오비탈 포밍부 사이로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 내륜의 부식을 방지할 수 있으며, 베어링의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 휠 베어링 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 내륜과 휠 허브의 조립체의 분해된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 홈이 내륜의 제1 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 4는 홈이 내륜의 제1 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 홈이 내륜의 제2 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 6은 홈이 내륜의 제2 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 개시의 제1 실시예에 따른 내륜에 홈을 형성하는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 개시의 제2 실시예에 따른 휠 베어링 조립체를 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 개시의 제2 실시예에 따른 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 개시의 제2 실시예에 따른 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 개시의 제3 실시예에 따른 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 개시의 제3 실시예에 따른 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 개시의 제4 실시예에 따른 내륜과 휠 허브의 조립체가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 개시의 제5 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15은 도 14에 도시된 휠 베어링 조립체의 제조 방법에서 부식 방지 구조를 형성하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 16은 도 14에 도시된 휠 베어링 조립체의 제조 방법에서 부식 방지 구조를 형성하는 단계의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
본 개시에서, 축방향은 휠 베어링 조립체의 회전 축(rotational axis)과 평행한 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있고, 반경 방향은 회전 축으로부터 멀어지는 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있고, 원주 방향은 회전축을 중심으로 회전축을 감싸는 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있다.
본 개시에서, 화살표 'D1'은 휠 베어링 조립체(1)의 회전축을 따르는 방향으로서 휠 허브에 대해 차륜이 배치되는 외측 축방향(outboard)을 가리키고, 화살표 'D2'는 D1의 반대 방향으로서 휠 허브에 대해 너클이 배치되는 내측 축방향(inboard)을 가리킨다. 이하에서, 휠 베어링 조립체의 회전축 방향은 간단히 '축방향(R)'이라고 지칭될 수 있다. 또한, 화살표 'D3'은 휠 베어링 조립체(1)의 회전축에 대한 방사상 방향(radial direction) 중 회전축으로부터 멀어지는 외측 반경방향을 가리키고, 화살표 'D4'는 D3의 반대 방향인 내측 반경방향을 가리킨다. 또한, 화살표 'D5'는 회전축을 중심으로 회전하는 방향, 즉 원주 방향(circumference direction)을 가리킨다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(1)를 보여주는 단면도이다.
휠 베어링 조립체(1)는 차량의 현가 장치(도시되지 않음)와 휠(도시되지 않음) 사이에 배치되어 현가 장치에 대하여 휠을 회전시킬 수 있다. 일 실시예에서, 휠 베어링 조립체(1)는 축방향(R)을 중심으로 대칭하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 휠 베어링 조립체(1)는 구동륜 휠 베어링 조립체로 구성될 수 있다.
휠 베어링 조립체(1)는 휠 허브(50), 외륜(80), 내륜(100), 전동 장치(30), 밀봉 장치(40, 60)를 포함할 수 있다. 현가 장치는 휠 베어링 조립체(1)의 내측 축방향(D2)에 배치될 수 있고, 차륜은 휠 베어링 조립체(1)의 외측 축방향(D1)에 배치될 수 있다. 도 1을 기준으로 휠 베어링 조립체(1)의 외측 반경방향(D3)에는 차체가 위치될 수 있고, 휠 베어링 조립체(1)의 내측 반경방향(D4)에는 지면이 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 구동륜 타입의 휠 허브(50)는 구동축이 관통되도록 중심 부분이 관통된 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 휠 허브(50)로 종동륜 타입이 사용될 수 있고, 종동륜 타입의 휠 허브(50)는 중심 부분의 일부가 막힌 형상(예를 들어, 중실 타입)을 가질 수 있다. 휠 허브(50)는 적어도 하나의 단면 지름을 갖는 원통부(52), 원통부(52)로부터 외측 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부(51)를 포함할 수 있다. 원통부(52)의 축방향 단부(54)에는 오비탈 포밍부(53)가 형성될 수 있다. 또한, 휠 허브(50)의 플랜지부(51)에는 휠 볼트(70)가 결합될 수 있다.
내륜(100)의 내주면(121)은 원통부(52)의 외주면(52a) 상에 압입되어 결합될 수 있다. 따라서, 내륜(100)은 휠 허브(50)와 동일하게 회전할 수 있다. 또한, 내륜(100)은 휠 허브(50) 보다 더 강한 강도를 갖는 금속 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 휠 허브(50)의 내측 축방향 단부(54)와 가까운 위치에 내륜(100)이 압입될 수 있다.
외륜(80)은 휠 허브(50) 및 내륜(100) 각각으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 외륜(80)은 현가 장치의 일 측에 결합될 수 있다. 즉, 외륜(80)은 비회전 요소로 제공될 수 있고, 현가 장치의 일 측에 결합된 후에는 위치가 이동되지 않도록 구성될 수 있다. 외륜(80)은, 예를 들어 현가 장치의 너클 암(도시되지 않음)에 결합되어 위치가 고정될 수 있다. 외륜(80)에는 상기 너클 암(도시되지 않음)과의 결합을 위한 결합 홀(81)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 전동 장치(30)는 외륜(80)과 휠 허브(50) 사이에 개재되는 제1 전동체 (31) 및 외륜(80) 및 내륜(100) 사이에 개재되는 제2 전동체(32)를 포함할 수 있다. 전동 장치(30)는 예를 들어, 제1 및 제2 전동체(31, 32)를 수용하는 리테이너(미도시)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전동체(31, 32)는 외측 반경방향(D3)에서 외륜(80)과 접촉하고, 내측 반경방향(D4)에서 휠 허브(50) 또는 내륜(100)과 접촉하여 구를 수 있다. 본 실시예에서, 전동 장치(30)는, 2열의 전동체를 포함하나, 휠 베어링 조립체의 구조에 따라 3열 이상의 전동체를 포함하도록 구성되는 것도 가능하다. 따라서, 2열 이상의 전동체를 포함하는 전동 장치(30)가 일체로 회전하는 휠 허브(50) 및 내륜(100)의 두 지점 이상을 지지하므로 휠 허브(50) 및 내륜(100)은 외륜(80)에 대하여 안정적으로 회전될 수 있다.
제1 밀봉 장치(60)는 외륜(80)과 휠 허브(50) 사이에 개재될 수 있다. 제1 밀봉 장치(60)는 원통부(52)의 외주면과 외륜(80)의 내주면 사이로 유입되는 이물질을 차단하도록 원통부(52)의 외주면과 접촉 또는 비접촉하는 적어도 하나의 립을 포함할 수 있다. 제2 밀봉 장치(40)는 외륜(80) 및 내륜(100) 사이에 개재될 수 있다. 제2 밀봉 장치(40)는 외륜(80)의 내주면 및 내륜(100)의 외주면 사이로 유입되는 이물질을 차단하도록 접촉 또는 비접촉하는 적어도 하나의 립을 포함할 수 있다.
휠 베어링 조립체(10)는 내륜(100), 휠 허브(50), 및 부식 방지 구조(110)를 포함할 수 있다. 부식 방지 구조(110)는 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)과 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a)사이에 형성될 수 있다. 부식 방지 구조(110)는 내측 축방향 단면(122)과 외측 축방향 단면(53a) 사이로 유입될 수 있는 수분 또는 흙먼지와 같은 이물질을 차단할 수 있다. 내측 축방향 단면(122)은 부식 방지 구조(110)와 함께 오비탈 포밍부(53)에 의하여 가압될 수 있다. 또한, 부식 방지 구조(110)는 홈(123) 및 접착 물질(140)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 내륜과 휠 허브의 조립체(10)의 분해된 구성을 나타내는 사시도이다.
휠 허브(50)의 플랜지부(51)에는 휠 볼트 홀(55)이 형성될 수 있다. 원통부(52)의 외주면(52a)은 내륜(100)의 내주면(121)과 압입되어 결합될 수 있다. 휠 허브(50)의 내측 축방향 단부에는 오비탈 포밍부(53)가 형성될 수 있다.
내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)에 형성된 홈(123)은, 내측 축방향 단면(122)을 따라 연속적으로 형성된 링 형상을 가질 수 있다. 접착 물질(140)은 링 형상을 따라 전체적으로 도포될 수 있고, 홈(123)과 마찬가지로 링 형상을 가질 수 있다. 홈(123) 및 이에 대응하는 접착 물질(140)이 각각 링 형상을 가지기 때문에, 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)과 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a)사이는 완전히 밀봉될 수 있다.
접착 물질(140)의 체적은 홈(123)의 체적보다 크게 구성될 수 있다. 접착 물질(140)은 홈(123)을 완전히 채울 수 있다. 접착 물질(140)의 홈(123)을 채우고 남은 부분은, 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a)에 의하여, 납작한 원판 형태로 압축될 수 있다.
도 3은 홈(123a)이 내륜(100)의 제1 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체(10)가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이고, 도 4는 홈(123a)이 내륜(100)의 제1 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체(10)가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3을 참고하면, 휠 허브(50)의 내측 축방향 단부(54)는 오비탈 포밍부(53)가 구부러지기 전 상태에서는, 원통부(52)로부터 축방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 도 4를 참고하면, 오비탈 포밍부(53)는 소성변형에 의하여 내측 축방향 단부(54)로부터 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)에 밀착하도록 구부러져서 형성될 수 있다. 이 과정에서, 접착 물질(140)이 가압되면서 압착될 수 있고, 내측 축방향 단면(122) 및 외측 축방향 단면(53a) 사이를 밀봉할 수 있다.
도 4를 참고하면, 홈(123a)은 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a)의 선단 지점(P1)을 기준으로 원통부(54)에 가까운 제1 위치(G1)에 형성될 수 있다. 즉, 홈(123a)의 제1 위치(G1)는, 선단 지점(P1)을 지나는 선(O1)과 원통부(52)의 외주면(52a) 사이가 될 수 있다. 따라서, 내륜(100) 또는 휠 허브(150)의 외부에서는 접착 물질(140a)이 도포된 것이 보이지 않을 수 있다. 홈(123a)의 제1 위치(G1)가 축방향에 가깝게 형성되므로, 오비탈 포밍부(53)가 접착 물질(140a)을 완전히 압착할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 접착 물질(140a)의 체적은 홈(123)의 체적의 1.1 내지 1.5배 사이일 수 있다. 접착 물질(140a)은 홈(123)을 채우는 제1 부분(141a) 및 홈(123)을 채우고 넘치는 제2 부분(142a)을 포함할 수 있다. 제2 부분(142a)은 오비탈 포밍부(53)에 의하여 압축되면서 휠 허브(50)의 반경방향의 외측 및 내측으로 퍼져나갈 수 있다. 또한, 제2 부분(142a)은 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)과 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a) 사이에 위치될 수 있으므로, 내륜(100)과 오비탈 포밍부(53) 사이를 완전히 밀폐시킬 수 있다.
접착 물질(140)은 혐기성 물질 또는 비혐기성 물질로 구성될 수 있다. 혐기성 물질은, 예를 들어 록타이트(Loctite) 접착 물질을 포함할 수 있다. 접착 물질(140)은 경화되는 시간을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 오비탈 포밍부(53)는 접착 물질(140)이 완전히 경화되기 전에 형성되어 접착 물질(140)을 가압할 수 있다. 따라서, 홈(123)을 따라 접착 물질(140)을 도포한 후, 완전히 경화되는 시간보다 적은 소정의 시간 동안 내륜(100)을 방치한 후, 오비탈 포밍부(53)를 형성할 수 있다.
도 5는 홈(123b)이 내륜(100)의 제2 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체(10)가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이고, 도 6은 홈(123b)이 내륜의 제2 위치에 형성된 상태에서 내륜과 휠 허브의 조립체(100)가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5를 참고하면, 홈(123b)은 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a)의 선단 지점(P1)를 포함하는 제2 위치(G2)에 형성될 수 있다. 즉, 홈(123b)의 반경 방향 폭 사이에 선단 지점(P1)이 위치될 수 있다. 예를 들어, 선단 지점(P1)을 지나는 선(O1)과 제2 위치(G2)는 상당히 인접하게 위치될 수 있다. 홈(123b)의 제2 위치(G2)가 선단 지점(P1)을 포함하므로, 오비탈 포밍부(53)가 접착 물질(140b)의 일부만을 압착하고, 나머지 부분은 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)과 오비탈 포밍부(53)의 선단면(53b) 사이로 빠져나올 수 있다.
접착 물질(140b)은 홈(123b)을 채우는 제1 부분(141b) 및 홈(123)을 채우고 넘치는 제2 부분(142b)을 포함할 수 있다. 제2 부분(142b)은 오비탈 포밍부(53)에 의하여 압축되면서, 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)과 오비탈 포밍부(53)의 반경방향 단부(53b) 사이로 빠져나올 수 있다. 이에 따라, 제2 부분(142b)은 내륜(100)과 오비탈 포밍부(53) 사이로 이물질이 유입될 수 있는 입구를 완전히 밀폐하여, 반경방향 외측으로부터 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 7은 본 개시의 제1 실시예에 따른 내륜(100)에 홈(123)을 형성하는 과정을 나타내는 단면도이다.
홈(123)은 다음과 같은 과정을 통해서 내측 축방향 단면(122)에 형성될 수 있다. 먼저, 내륜(100)을 선삭 머신에 거치시킨 후, 축방향(R)을 중심으로 회전시킬 수 있다. 내륜(100)의 회전 속도는 적절한 rpm의 범위 내에서 선택될 수 있다. 다음으로, 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)의 중심 위치보다 축방향(R)에 가까운 위치에 선삭 툴(T)을 위치시킬 수 있다. 다음으로, 선삭 툴(T)이 외측 축방향(D1)으로 이동하여 내륜(100)의 내측 축방향 단면(122)의 홈이 형성될 부분을 절삭하여 홈(123)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈(123)의 반경 방향 폭(WG)은 홈(123)의 축방향 깊이(DG)보다 클 수 있다. 홈(123)의 깊이(DG)가 폭(WG) 보다 큰 경우에는, 홈(123)의 바닥(1231)에 인접한 접착 물질이 완전히 굳지 않는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 홈(123)의 폭(WG)을 깊이(DG) 보다 크게 형성하여, 접착 물질의 경화되지 않는 부분이 생기는 현상을 방지할 수 있다.
예를 들어, 홈(123)의 반경 방향 폭(WG)은 홈(123)의 축방향 깊이(DG)의 5배 내지 10배 사이일 수 있다. 예를 들어, 홈(123)의 폭(WG)은 3.5mm 내지 4mm 사이의 크기를 가질 수 있다. 또한, 홈(123)의 깊이(DG)는 0.3mm 내지 1mm 사이의 크기를 가질 수 있다. 또한, 바닥(1231)의 최저점(P1)과 홈(123)의 고점(P2)을 연결하는 선과 반경방향과 평행한 선 사이의 각도(α)의 크기는, 15°내지 20°사이가 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 홈(123)의 바닥(1231)은 라운드된 형상을 가질 수 있다. 라운드된 형상의 곡률 반경(RG)은 예를 들어, 2.5mm 내지 3.5mm 가 될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 라운드된 형상의 곡률 반경(RG)은 홈의 반경 방향 폭의 1.1 내지 1.5배일 수 있다. 또한, 선삭 툴(T)의 선삭 날의 곡률 반경(TR)의 크기는 라운드된 형상의 곡률 반경(RG)과 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다.
도 8은 본 개시의 제2 실시예에 따른 휠 베어링 조립체(2)를 보여주는 단면도이다. 상술한 실시예서 설명한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다.
휠 베어링 조립체(2)는, 플랜지부(51) 및 원통부(52)를 포함하는 휠 허브(50), 외륜(80), 내륜(200), 제1 및 제2 전동체(31, 32)를 포함하는 전동 장치(30), 및 및봉 장치(40, 60)을 포함할 수 있다. 휠 베어링 조립체(20)는 내륜(200) 및 휠 허브(50)를 포함할 수 있다. 플랜지부(51)에는 휠 볼트(70)가 결합될 수 있다. 내륜(200)의 내주면(221)은 원통부(52)의 외주면(52a)에 압입되어 결합될 수 있다. 오비탈 포밍부(53)는 원통부(52)의 축방향 단부(54)로부터 외측 반경방향으로 구부러져서 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 부식 방지 구조(210)는 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)과 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a) 사이에 형성될 수 있다. 부식 방지 구조(210)는, 내륜(200)의 내측 축방향 단면(122)의 적어도 일부에 도포되는 코팅층(240)을 포함할 수 있다.
도 9는 본 개시의 제2 실시예에 따른 내륜(200)과 휠 허브(50)의 조립체(20)가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이고, 도 10은 본 개시의 제2 실시예에 따른 내륜(200)과 휠 허브(50)의 조립체(20)가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다. 상술한 실시예서 설명한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다.
일 실시예에서, 코팅층(240)은 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222) 전체에 도포될 수 있다. 예를 들어, 코팅층(240)의 두께는 20μm 내지 30μm의 크기를 가질 수 있다. 코팅층(240)의 크기가 너무 두꺼운 경우, 오비탈 포밍부(53)에 의하여 가압되는 과정에서 크랙이 발생할 수 있다. 따라서, 코팅층(240)의 두께를 20μm 내지 30μm로 형성하는 경우, 코팅층(240)이 깨지지 않고, 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)과 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a) 사이가 밀봉될 수 있다.
일 실시예에서, 코팅층(240)은 내부식성을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 코팅층(240)은 아연(Zinc) 성분을 포함하는 페인트일 수 있다. 내륜(200)은 대체로 스틸 재료로 구성될 수 있고, 아연 성분의 부식성이 스틸 재료보다 크기 때문에, 아연 성분을 포함하는 페인트를 도포하는 경우, 이물질과 접촉하더라도 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)의 부식을 방지할 수 있다.
도 11은 본 개시의 제3 실시예에 따른 내륜(200)과 휠 허브(50)의 조립체(23)가 제조되는 과정을 나타내는 사시도이고, 도 12는 본 개시의 제3 실시예에 따른 내륜(200)과 휠 허브(50)의 조립체(23)가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다. 상술한 실시예서 설명한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다.
부식 방지 구조(230)는, 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)과 원통부(52)의 외주면(52a) 사이의 코너면(223)에 인접하도록 도포되어 오비탈 포밍부(53)의 형성 시 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)을 따라 퍼지도록 구성된 접착 물질(250)을 포함할 수 있다. 접착 물질(250)은 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)과 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a) 사이를 밀봉할 수 있다.
오비탈 포밍부(53)가 형성되는 과정에서, 접착 물질(250)은 내주면(221) 및 외주면(52a) 사이로 축 방향으로 압착될 수 있고, 내측 축방향 단면(222)과 외측 축방향 단면(53a) 사이로 압착될 수 있다. 접착 물질(500)의 코너면(223)과 인접한 위치에서부터 퍼져 나가기 때문에, 내륜(200)의 내주면(221) 및 내측 축방향 단면(222)의 부식이 완전히 방지될 수 있다. 이에 따라, 내륜(200)과 휠 허브(50)의 크립 현상의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 별도로 내륜(200)을 가공하는 공정이 필요하지 않으므로, 생산 원가를 절감할 수 있다.
도 13은 본 개시의 제4 실시예에 따른 내륜(200)과 휠 허브(50)의 조립체(25)가 제조된 구성을 나타내는 사시도이다. 상술한 실시예서 설명한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 부식 방지 구조(270)는 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)의 일부에만 도포되는 코팅층(260)을 포함할 수 있다. 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)은, 오비탈 포밍부(53)와 접촉하는 제1 단면(222a), 및 제1 단면(222a)보다 반경방향 외측에 배치되고 코팅층(260)이 도포되는 제2 단면(222b)을 포함할 수 있다. 코팅층(260)은 오비탈 포밍부(53)의 반경방향 단부(53b)로부터 내륜(200)의 외주면(224)으로 연장하도록 도포되어 오비탈 포밍부(53)와 내륜(200)의 제1 단면(222a) 사이를 밀폐하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 코팅층(260)은 오비탈 포밍부(53)에 의하여 가압되지 않을 수 있다. 또한, 코팅층(260)의 두께는 50μm 내지 100μm일 수 있다. 또한, 내륜(200)의 내측 축방향 단면(222)과 오비탈 포밍부(53)의 외측 축방향 단면(53a) 사이의 공간이 코팅층(260)에 의하여 막히게 되므로, 이물질이 내륜(200)과 오비탈 포밍부(53) 사이로 유입될 가능성을 차단할 수 있다. 이에 따라, 내륜(200)의 부식이 방지될 수 있다.
도 14는 본 개시의 제5 실시예에 따른 휠 베어링 조립체의 제조 방법(S1200)을 나타내는 순서도이다.
휠 베어링 조립체의 제조 방법(S1200)은, 내륜의 내측 축방향 단면에 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조를 형성하는 단계(S1210), 및 원통부를 포함하는 휠 허브 및 내륜을 축방향으로 정렬하는 단계(S1220), 휠 허브의 원통부에 내륜을 압입하는 단계(S1230), 및 원통부의 내측 축방향 단부를 외측 반경 방향으로 구부려서 부식 방지 구조를 가압하도록 구성된 오비탈 포밍부를 형성하는 단계(S1240)를 포함할 수 있다.
도 15는 도 14에 도시된 휠 베어링 조립체의 제조 방법(S1200)에서 부식 방지 구조를 형성하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
일 실시예에서, 부식 방지 구조를 형성 단계(S1210A)는, 내륜의 내측 축방향 단부면에 외측 축방향으로 파인 홈을 형성하는 단계(S1211A), 홈에 홈의 체적보다 큰 체적의 접착 물질을 도포하는 단계(S1212A), 및 접착 물질이 완전히 경화되는 시간보다 적은 시간으로 내륜을 상온에 방치하는 단계(S1213A)를 더 포함할 수 있다.
내륜을 상온에 방치하는 시간은, 접착 물질의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 경화되는데 시간이 비교적 오래 걸리는 접착 물질의 경우, 수 시간 동안 내륜을 방치할 수 있다. 다른 실시에에서, 경화 시간을 단축시키기 위하여, 접착 물질 상에 소정의 열을 가할 수 있다. 또한, 내륜의 운반 과정에서 접착 물질의 형태가 변하거나 이탈되지 않도록 내륜의 내측 축방향 단면을 상측으로 향한 상태에서 운반할 수 있다.
도 16은 도 14에 도시된 휠 베어링 조립체의 제조 방법(S1200)에서 부식 방지 구조를 형성하는 단계의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
일 실시예에서, 부식 방지 구조를 형성하는 단계(S1210B)는, 내측 축방향 단면의 적어도 일부에 코팅층을 도포하는 단계((S1211B), 및 코팅층 상에 UV를 조사하여 코팅층을 경화시키는 단계(S1212B)를 포함할 수 있다.
코팅층은 내륜의 축방향 단면과 오비탈 포밍부 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다. 코팅층 상에 UV를 조사하는 경우, 코팅층 자체의 강도가 강화될 수 있고, 내륜의 축방향 단면과의 결합성이 강화될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
1, 2: 휠 베어링 조립체
10, 20, 23, 25: 내륜과 휠 허브의 조립체
10, 200: 내륜
30: 전동 장치
50: 휠 허브
40, 60: 밀봉 장치
123: 그루브
140, 250: 접착 물질
240: 270: 코팅층

Claims (21)

  1. 휠 베어링 조립체에 사용되는 내륜과 휠 허브의 조립체에 있어서,
    적어도 하나의 단면 지름을 갖는 원통부 및 상기 원통부의 내측 축방향 단부로부터 외측 반경 방향으로 구부러져서 형성되는 오비탈 포밍부를 포함하는 휠 허브; 및
    상기 원통부의 외주면에 결합되는 내주면 및 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조가 형성되고 상기 오비탈 포밍부에 의하여 외측 축방향으로 가압되는 내측 축방향 단면을 갖는 내륜을 포함하는,
    내륜과 휠 허브의 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조는,
    상기 내측 축방향 단면에 외측 축방향으로 파인 홈; 및
    상기 홈을 채우고 상기 오비탈 포밍부와 상기 내측 축방향 단면 사이를 밀봉하는 접착 물질을 포함하는,
    내륜과 휠 허브의 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 홈의 반경 방향 폭은 상기 홈의 축방향 깊이보다 큰, 내륜과 휠 허브의 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홈은 상기 오비탈 포밍부의 외측 축방향 단면의 선단 지점을 기준으로 상기 원통부에 가까운 위치에 형성되는, 내륜과 휠 허브의 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 홈은 상기 오비탈 포밍부의 외측 축방향 단면의 선단 지점을 포함하는 위치에 형성되는, 내륜과 휠 허브의 조립체.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 홈은 상기 내측 축방향 단면을 따라 연속적으로 형성된 링 형상을 가지고,
    상기 접착 물질은 상기 링 형상을 따라 도포되는,
    내륜과 휠 허브의 조립체.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 접착 물질의 체적은 상기 홈의 체적의 1.1 내지 1.5배 사이인, 내륜과 휠 허브의 조립체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 홈의 바닥은 라운드된 형상을 가지고
    상기 라운드된 형상의 곡률 반경은 상기 홈의 반경 방향 폭의 1.1 내지 1.5배인,
    내륜과 휠 허브의 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조는,
    상기 내측 축방향 단면의 적어도 일부에 도포되는 코팅층을 포함하는, 내륜과 휠 허브의 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 내측 축방향 단면은,
    상기 오비탈 포밍부와 접촉하는 제1 단면; 및
    상기 제1 면보다 반경방향 외측에 배치되고 상기 코팅층이 도포되는 제2 단면을 포함하는,
    내륜과 휠 허브의 조립체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 코팅층은 아연 성분을 포함하는 페인트인, 내륜과 휠 허브의 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조는,
    상기 내륜의 축방향 단면과 내주면 사이의 코너면에 도포되어 상기 오비탈 포밍부의 형성 시 상기 내륜의 축방향 단면을 따라 퍼지도록 구성된 접착 물질을 포함하는, 내륜과 휠 허브의 조립체.
  13. 휠 허브;
    상기 휠 허브의 외주면 상에 결합되는 내륜;
    상기 휠 허브 및 상기 내륜으로부터 이격되어 배치되는 외륜;
    상기 외륜과 상기 휠 허브 사이에 개재되는 제1 전동체 및 상기 외륜 및 상기 내륜 사이에 개재되는 제2 전동체를 포함하는 구름 장치를 포함하고,
    상기 휠 허브는, 적어도 하나의 단면 지름을 갖는 원통부 및 상기 원통부의 내측 축방향 단부로부터 외측 반경 방향으로 구부러져서 형성되는 오비탈 포밍부를 포함하고,
    상기 오비탈 포밍부의 외측 축방향 단면의 적어도 일부와 상기 내륜의 내측 축방향 단면의 적어도 일부 사이에는, 상기 오비탈 포밍부에 의하여 가압되고 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조가 형성되는,
    휠 베어링 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조는, 상기 내륜의 내측 축방향 단면에 외측 축방향으로 파인 홈 및 상기 홈을 채우도록 상기 홈에 도포되는 접착 물질을 포함하고,
    상기 홈의 반경 방향 폭은 상기 홈의 축방향 깊이의 5배 내지 10배 사이인,
    휠 베어링 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조는,
    상기 내륜의 내측 축방향 단면의 적어도 일부에 도포되는 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층의 두께는 20μm 내지 30μm 인,
    휠 베어링 조립체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조는,
    상기 오비탈 포밍부의 반경방향 단부로부터 상기 내륜의 외주면으로 연장하도록 도포되어 상기 오비탈 포밍부와 상기 내륜의 축방향 단면 사이를 밀폐하도록 구성된 코팅층을 포함하는,
    휠 베어링 조립체.
  17. 내륜의 내측 축방향 단면에 이물질의 유입을 차단하도록 구성된 부식 방지 구조를 형성하는 단계; 및
    원통부를 포함하는 휠 허브 및 상기 내륜을 축방향으로 정렬하는 단계;
    상기 휠 허브의 원통부에 상기 내륜을 압입하는 단계; 및
    상기 원통부의 내측 축방향 단부를 외측 반경 방향으로 구부려서 상기 부식 방지 구조를 가압하도록 구성된 오비탈 포밍부를 형성하는 단계를 포함하는,
    휠 베어링 조립체의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조를 형성하는 단계는,
    상기 내륜의 내측 축방향 단부면에 외측 축방향으로 파인 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 홈에 상기 홈의 체적보다 큰 체적의 접착 물질을 도포하는 단계를 포함하는,
    휠 베어링 조립체의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조를 형성하는 단계는,
    상기 접착 물질이 완전히 경화되는 시간보다 적은 시간으로 상기 내륜을 상온에 방치하는 단계를 더 포함하는,
    휠 베어링 조립체의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 홈을 형성하는 단계는,
    상기 내륜을 축방향을 중심으로 회전시키는 단계;
    상기 내륜의 내측 축방향 단면의 중심 위치보다 축방향에 가까운 위치에 선삭 툴을 위치시키는 단계: 및
    상기 선삭 툴이 외측 축방향으로 이동하여 상기 내륜의 축방향 단면을 절삭하는 단계를 포함하는,
    휠 베어링 조립체의 제조 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 부식 방지 구조를 형성하는 단계는,
    상기 내측 축방향 단면의 적어도 일부에 코팅층을 도포하는 단계; 및
    상기 코팅층 상에 UV를 조사하여 상기 코팅층을 경화시키는 단계를 포함하는,
    휠 베어링 조립체의 제조 방법.
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