KR20200059695A - 휠 베어링 조립체 - Google Patents

Abstract

휠 베어링 조립체가 제공된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체는 차량의 현가 장치에 결합되는 외륜; 축을 중심으로 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 휠 허브; 상기 휠 허브에 결합되어 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜; 상기 외륜과 상기 휠 허브 사이 및 상기 외륜과 상기 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 상기 휠 허브의 외측 축방향에 위치하며, 상기 휠 허브와 스플라인 결합하여 상기 휠 허브와 함께 회전하도록 구성되는 휠; 상기 휠 허브에 체결되어 상기 휠을 상기 휠 허브에 결합시키는 체결 너트를 포함할 수 있다.

Description

휠 베어링 조립체{WHEEL BEARING ASSEMBLY}

본 개시는 휠 베어링 조립체에 관한 것이다.

차량의 샤시(chassis)는 차량의 휠과 결합되는 휠 베어링을 구비한다. 구동륜의 경우, 휠은 휠 베어링에 의해 구동 샤프트에 연결된다. 종동륜의 경우, 휠은 휠 베어링에 의해 종동 샤프트 또는 샤시의 휠 지지 부품에 연결된다.

휠과 휠 베어링을 상호 결합시키기 위해, 휠과 휠 베어링에 축의 원주방향을 따라 형성된 복수의 볼트홀에 휠 볼트 및 휠 너트가 체결된다. 이 경우, 휠 베어링에 형성된 볼트홀에 휠 볼트를 체결한 후 휠 볼트 각각이 휠에 형성된 볼트홀을 관통하도록 휠을 배치하고, 휠 볼트 각각의 단부에 휠 너트를 체결하여 휠과 휠 베어링을 결합하게 된다. 이와 달리, 휠에 형성된 볼트홀 및 휠 베어링에 형성된 탭 홀에 휠 볼트를 체결하는 방식으로 휠과 휠 베어링을 결합시킬 수도 있다.

구동륜의 경우, 구동 장치로부터 구동 샤프트로 전달된 구동력이 휠 베어링의 휠 허브를 통해 휠로 전달되며, 이를 위해 구동 샤프트의 외주면과 휠 허브의 내주면이 스플라인 결합한다.

종래 기술에 따르면 휠과 휠 베어링을 결합시킴에 있어 복수의 휠 볼트를 사용한다. 이에 따라, 휠과 휠 베어링의 결합을 위해 다수의 조립공정이 요구되며 조립시간이 증대된다. 또한, 복수의 휠 볼트는 휠과 휠 베어링의 중량을 증가시킬 뿐만 아니라 제조원가도 증대시킨다.

또한, 휠 베어링에 휠 볼트가 체결되기 위한 볼트홀 또는 탭 홀을 형성해야 하기 때문에 가공 cycle time이 증가하는 문제가 발생한다. 이와 같이, 종래의 휠과 휠 베어링의 결합구조는 조립 및 가공성이 용이하지 않고 경량화를 실현하기에 적합하지 않았다.

본 개시는, 이와 같은 문제점을 해결하여 설치 및 분리가 용이하고 휠 베어링의 무게를 경감할 수 있으며, 제조원가를 경감할 수 있는 휠 베어링 조립체를 제공한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체는, 차량의 현가 장치에 결합되는 외륜; 축을 중심으로 외륜에 대하여 상대 회전하는 휠 허브; 휠 허브에 결합되어 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜; 외륜과 휠 허브 사이 및 외륜과 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 휠 허브의 외측 축방향에 위치하며, 휠 허브와 스플라인 결합하여 휠 허브와 함께 회전하도록 구성되는 휠; 휠 허브에 체결되어 휠을 휠 허브에 결합시키는 체결 너트를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브는 원통부와; 원통부로부터 외측 반경방향으로 연장된 허브 플랜지부; 및 허브 플랜지부로부터 외측 축방향으로 연장된 파일럿부를 포함하고, 파일럿부는 외주면에 휠의 내주면에 형성된 제1 외측 스플라인 치와 스플라인 결합하는 제1 내측 스플라인 치를 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 외측 스플라인 치의 치산부는 제1 내측 스플라인 치의 치산부보다 넓은 면적을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 허브 플랜지부는 휠의 내측 축방향 단면과 접촉하는 외측 축방향 단면을 갖고, 휠의 내측 축방향 단면과 허브 플랜지부의 외측 축방향 단면의 사이에는 시일 부재가 구비될 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링 조립체는, 차량의 현가장치에 결합되는 외륜; 축을 중심으로 외륜에 대하여 상대 회전하고, 구동 샤프트가 관통하는 중공이 형성된 휠 허브; 휠 허브에 결합되어 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜; 외륜과 휠 허브 사이 및 외륜과 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 휠 허브의 외측 축방향에 위치하는 휠; 구동 샤프트에 체결되어 휠 및 휠 허브를 구동 샤프트에 결합시키는 체결 너트를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브 및 휠은 구동 샤프트의 외주면과 각각 스플라인 결합하여 구동 샤프트와 함께 회전하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브는 내주면에 구동 샤프트의 외주면에 형성된 제2 내측 스플라인 치와 스플라인 결합하는 제2 외측 스플라인 치를 갖고, 휠은 내주면에 구동 샤프트의 외주면에 형성된 제3 내측 스플라인 치와 스플라인 결합하는 제3 외측 스플라인 치를 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2 외측 스플라인 치와 제3 외측 스플라인 치는 각각 축을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가지며, 제2 외측 스플라인 치의 단면과 제3 외측 스플라인 치의 단면은 동일한 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 외측 스플라인 치의 치산부는 제3 내측 스플라인 치의 치산부보다 넓은 면적을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브는 구동 샤프트가 관통하는 중공이 형성된 원통부; 및 원통부로부터 외측 반경방향으로 연장된 허브 플랜지부를 포함하고, 허브 플랜지부는 휠의 내측 축방향 단면과 접촉하는 외측 축방향 단면을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 휠의 내측 축방향 단면과 허브 플랜지부의 외측 축방향 단면의 사이에는 시일 부재가 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 허브 플랜지부는 외측 축방향 단면으로부터 내측 축방향으로 오목하게 형성되는 언더컷을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 언더컷의 최대 내경은 체결 너트의 외경보다 작을 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 구동륜 조립체는, 차량의 현가장치에 결합되는 외륜; 외륜에 대하여 상대 회전하는 휠 허브; 휠 허브에 결합되어 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜; 외륜과 휠 허브 사이 및 외륜과 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체; 휠 허브의 외측 축방향에 위치하는 휠; 휠 허브의 내주면 및 휠의 내주면에 스플라인 결합하는 구동 샤프트; 구동 샤프트에 체결되어 휠 및 휠 허브를 구동 샤프트에 결합시키는 체결 너트를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브는 내주면에 제2 외측 스플라인 치를 가지며, 휠은 내주면에 제3 외측 스플라인 치를 가지며, 구동 샤프트는 외주면에 제2 내측 스플라인 치 및 제3 내측 스플라인 치를 가지며, 휠 허브는 제2 외측 스플라인 치와 제2 내측 스플라인 치가 맞물림으로써 구동 샤프트에 결합하며, 휠은 제3 외측 스플라인 치와 제3 내측 스플라인 치가 맞물림으로써 구동 샤프트에 결합할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2 내측 스플라인 치와 제3 내측 스플라인 치는 각각 축을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가지며, 제2 외측 스플라인 치와 제3 외측 스플라인 치는 축을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가지며, 제2 내측 스플라인 치의 단면과 제3 내측 스플라인 치의 단면은 동일한 형상을 갖고, 제2 외측 스플라인 치의 단면과 제3 외측 스플라인 치의 단면은 동일한 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2 내측 스플라인 치와 제3 내측 스플라인 치는 일체로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 외측 스플라인 치의 치산부는 제3 내측 스플라인 치의 치산부보다 넓은 면적을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2 내측 스플라인 치의 치산부는 제3 내측 스플라인 치의 치산부와 동일한 면적을 가질 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 휠 베어링 조립체에 의하면, 휠과 휠 허브의 결합에 소요되는 복수의 휠 볼트를 생략하여 휠과 휠 베어링의 중량 및 제조원가를 감소시킬 수 있다. 또한, 휠 베어링에 휠 볼트가 체결되기 위한 볼트홀 또는 탭 홀을 형성하는 가공을 생략할 수 있기 때문에, 가공 cycle time을 단축시킬 수 있다.

또한, 휠과 휠 베어링의 조립 및 분리를 복수의 휠 볼트가 아니라 하나의 센터 너트의 체결 및 분리를 통해 달성함으로써, 조립 및 분리를 간단히 할 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 베어링 조립체에 의하면, 휠 및 휠 허브가 구동 샤프트와 각각 스플라인 결합하며, 하나의 체결 너트에 의해 축 방향의 위치가 고정된다. 이에 따라, 휠 허브에 휠을 결합하기 위한 휠 볼트 또는 다른 부재를 별도로 구비할 필요가 없으므로, 휠 베어링 조립체의 부품 수가 감소하여 조립이 용이해지고 A/S성이 향상될 수 있다.

또한, 휠 허브의 파일럿부를 생략할 수 있으므로 휠 베어링의 무게를 경감할 수 있고, 이를 통해 차량의 무게 감소 및 연비 개선을 도모할 수 있다.

또한, 구동 샤프트의 외주면에 형성되는 스플라인 구조를 한 종류의 치형으로 구성하거나 일체로 형성함으로써, 구동 샤프트의 스플라인 구조의 가공을 용이하게 하고 조립성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 휠 베어링 조립체를 절단하여 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도로서, 휠 베어링 조립체에 구비되는 시일 부재의 일 실시예에 대해 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 4는 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도로서, 휠 베어링 조립체에 구비되는 시일 부재의 다른 실시예에 대해 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 5는 본 개시의 제2 실시예에 따른 휠 베어링 조립체를 절단하여 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 구동 샤프트를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 B 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이다.
도 8은 도 5에 도시된 B 부분을 확대한 부분 확대도로서, 휠 허브에 언더컷이 형성되는 구조를 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 샤프트를 도시한 사시도로서, 도 6에 도시된 구동 샤프트와는 다른 구성을 갖는 실시예를 나타낸 사시도이다.

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 사용되는 "외측 반경방향"의 방향지시어는 회전체의 축에 대한 방사상 방향(radial direction) 중 축으로부터 멀어지는 방향을 의미하고, "내측 반경방향"의 방향지시어는 외측 반경방향의 반대 방향을 의미한다. 또한, 본 개시에서 사용되는 "외측 축방향(OA, Outer Axial direction)", "외측" 등의 방향지시어는 회전체의 축을 따라 샤시의 내부로부터 휠을 향하는 방향을 의미하고, "내측 축방향(IA, Inner Axial direction)", "내측" 등의 방향지시어는 회전체의 축을 따라 휠로부터 샤시의 내부를 향하는 방향을 의미한다.

본 개시에서 사용되는 "스플라인 구조"는 축의 외주면과 축을 둘러싸는 보어(bore)의 내주면에 각각 형성된 스플라인 치에 의한 결합 구조를 의미한다. 이 경우, 축의 스플라인 치와 보어 내의 스플라인 치는 서로 맞물리게 되어 있어, 두 부품이 길이 방향으로 섭동은 가능하면서 함께 회전할 수 있도록 구성된다. 스플라인 구조 중 축의 외주면에서 반경 방향 외측으로 돌출된 부분은 "내측 스플라인 치"로 지칭되며, 축을 둘러싸는 보어의 내주면에서 반경 방향 내측으로 돌출된 부분은 "외측 스플라인 치"로 지칭된다. 또한, "치산부"는 내측 스플라인 치의 표면 중 축의 외주면으로부터 가장 먼 표면, 또는 외측 스플라인 치의 표면 중 보어의 내주면으로부터 가장 먼 표면을 의미한다. 그리고, 본 개시에서 스플라인 치가 "축을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가진다"는 기재는 해당 스플라인 치를 축을 따르는 임의의 위치에서 축에 수직한 방향으로 자른 단면이 일정한 형상으로 나타나는 것을 의미한다. 이 경우, 해당 스플라인 치는 길이 방향을 따라 나란하게 형성된다.

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.

도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 종동륜 조립체(1)를 절단하여 도시한 단면도이다.

종동륜 조립체(1)는 휠 베어링 조립체(10), 휠(20) 및 체결 너트(30)를 포함한다.

휠 베어링 조립체(10)는 차량의 현가 장치와 휠(20) 사이에 배치되어 현가 장치에 대하여 휠(20)을 회전시키도록 구성된다. 현가 장치는 휠 베어링 조립체(10)의 내측 축방향(IA)에 배치되며, 휠(20)은 휠 베어링 조립체(10)의 외측 축방향(OA)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 휠 베어링 조립체(10)는 축(RA)을 중심으로 대칭되는 형상을 가질 수 있다.

휠 베어링 조립체(10)는 휠 허브(100), 내륜(200), 복수의 전동체(300) 및 외륜(400)을 포함할 수 있다.

휠 허브(100)는 축(RA)을 중심으로 외륜(400)에 대해 상대 회전하도록 구성된다. 휠 허브(100)는 전체적으로 원통 형상을 가지는 원통부(110), 원통부(110)로부터 외측 반경방향으로 연장된 허브 플랜지부(120) 및 허브 플랜지부(120)로부터 외측 축방향으로 연장되는 파일럿부(130)를 포함한다. 허브 플랜지부(120)의 외측 반경방향 선단에는 디스크 체결부(124)가 형성되며, 디스크 체결부(124)에는 원주 방향을 따라 복수의 디스크 볼트홀(126)이 형성된다. 휠 허브(100)는 복수의 디스크 볼트홀(126)과 이를 관통하는 볼트에 의해 차량의 브레이크 디스크(미도시)에 체결될 수 있다. 휠 허브(100)는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 휠 허브(100)는 단조 공정에 의해 휠 허브(100)의 대략적인 형상을 가지도록 제작된 다음 후가공 공정을 통해 휠 허브(100)의 미리 결정된 형상 및 치수를 가지도록 제작될 수 있다.

내륜(200)은 휠 허브(100)에 결합되어 외륜(400)에 대하여 상대 회전하도록 구성된다. 내륜(200)은 단부를 오비탈 포밍(orbital forming)하여 휠 허브(100)에 결합될 수 있다. 오비탈 포밍은 내륜(200)이 휠 허브(100)에 압입된 상태에서 휠 허브(100)의 내측 축방향(IA) 단부를 외측 반경방향으로 소성 변경시켜 내륜(200)에 예압을 가함으로써 내륜(200)을 휠 허브(100)에 고정하는 공정을 의미한다.

복수의 전동체(300)는 외륜(400)과 휠 허브(100) 사이 및 외륜(400)과 내륜(200) 사이에 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 전동체(300)는 2열로 구성될 수 있으며, 이와 달리 3열로 구성될 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 실시예에서는 복수의 전동체(300)가 테이퍼 롤러로 구성되어 있지만, 이와 달리 볼로 구성될 수 있다.

외륜(400)은 전체적으로 중공의 원통 형상을 가지며 축(RA)과 동심으로 배치된다. 외륜(400)은 차량의 현가 장치에 결합되며, 회전하지 않도록 구성된다. 예를 들어, 외륜(400)은 샤시의 일부 부품인 너클에 결합될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 도 1에 도시된 예에서, 외륜(400)은 그 외주면에 형성된 복수의 너클 볼트홀(410)과 이를 관통하는 볼트에 의해 너클에 결합될 수 있다.

휠 베어링 조립체(10)는 복수의 전동체(300)가 구름 또는 회전하는 공간으로 수분 또는 먼지와 같은 이물이 침입하는 것을 방지하기 위해 내측 축방향(IA)에 배치되는 내측 전동체 시일 부재(12) 및 외측 축방향(OA)에 배치되는 외측 전동체 시일 부재(14)를 포함할 수 있다.

휠(20)은 타이어와 함께 차량의 하중을 지지하고, 구동력(또는 제동력) 및 횡력을 노면에 전달하는 역할을 한다. 휠(20)은 금속재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어 경량화를 위해 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 휠(20)은 체결 너트(30)에 의해 휠 허브(100)의 파일럿부(130)의 외주면에 결합할 수 있다. 예를 들어, 휠(20)의 내주면에 형성된 제1 외측 스플라인 치(24)와 파일럿부(130)의 외주면에 형성된 제1 내측 스플라인 치(134)가 맞물림에 따라 휠(20)이 파일럿부(130)의 외주면에 결합한 후, 휠(20)의 내측 축방향 단면(22)과 허브 플랜지부(120)의 외측 축방향 단면(122)이 서로 접촉한 상태에서 체결 너트(30)가 체결될 수 있다.

휠(20)의 내주면과 파일럿부(130)의 외주면에 형성된 스플라인 구조와 체결 너트(30)를 통해 휠(20)을 휠 허브(100)에 결합시킴에 따라, 휠 허브(100)에 휠(20)을 결합하기 위해 복수의 휠 볼트를 별도로 구비할 필요가 없고, 따라서 휠 베어링 조립체(10)의 부품 수가 감소하여 휠 베어링 조립체(10)의 경량화를 달성할 수 있다. 또한, 허브 플랜지부(120)에 휠(20)과의 결합을 위한 복수의 볼트홀 또는 탭 홀을 형성하는 가공을 생략할 수 있으므로 가공 cycle time을 단축시킬 수 있다. 또한, 휠(20)과 휠 허브(100)의 조립 및 분리를 하나의 체결 너트(30)의 체결 및 분리를 통해 달성함으로써 단순화할 수 있다.

휠(20)의 경량화를 위하여 알루미늄 재질의 휠(20)을 사용할 경우, 제1 외측 스플라인 치(24) 또한 알루미늄 재질로 구성되므로, 스틸 재질로 구성되는 파일럿부(130)의 외주면 상의 제1 내측 스플라인 치(134)에 비해 강성 및 강도가 약해질 우려가 있다. 이러한 점을 고려하여, 제1 외측 스플라인 치(24)의 치산부는 제1 내측 스플라인 치(134)의 치산부보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 이를 통해, 제1 외측 스플라인 치(24)의 강도를 보강할 수 있으며 휠(20)과 휠 허브(100)간의 결합 강도를 향상시킬 수 있다.

도 3 및 4는 각각 도 1에 도시된 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도로서, 휠 베어링 조립체에 구비되는 시일 부재의 실시예들에 대해 설명하기 위한 부분 확대도이다.

일 실시예에 따르면, 휠(20)의 내측 축방향 단면(22) 및 허브 플랜지부(120)의 외측 축방향 단면(122) 사이에는 시일 부재가 구비될 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 휠(20)의 내측 축방향 단면(22)과 허브 플랜지부(120)의 외측 축방향 단면(122)의 접촉부에 오링(O-RING, 40)이 구비될 수 있다. 또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 휠(20)의 내측 축방향 단면(22)과 허브 플랜지부(120)의 외측 축방향 단면(122) 사이에 시일 부재(42)가 장착될 수 있다. 이 경우, 허브 플랜지부(120)의 외측 축방향 단면(122)에 내측 축방향으로 오목한 형태의 제1 수용부(123)가 형성되고, 휠(20)의 내측 축방향 단면(22)에 외측 축방향으로 오목하게 형성된 제2 수용부(222)가 형성되어, 제1 수용부(123) 및 제2 수용부(222) 내에 시일 부재(42)가 장착될 수 있다.

시일 부재(42)는 제1 수용부(123)의 표면에 장착되는 시일 링(422) 및 시일 링(422)을 감싸고 휠(20)을 향해 외측 축방향(OA)로 연장되어 제2 수용부(222) 내에 밀착하는 시일 립(424)을 포함할 수 있다. 시일 링(422)은 금속재질로 이루어져 시일 부재(42)를 제1 수용부(123)에 고정하는 역할을 한다. 시일 립(424)은 탄성을 가진 소재로 제조되며, 휠 베어링 조립체(10)와 휠(20)이 조립되는 과정에서 구부러지며 제2 수용부(222) 내에 밀착된다. 다른 실시예로서, 시일 링이 휠(20)에 장착되고, 시일 립이 허브 플랜지부(120)를 향하여 내측 축방향으로 연장되도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 휠(20)의 내측 축방향 단면(22)과 허브 플랜지부(120)의 외측 축방향 단면(122)의 접촉부를 오링(40) 또는 시일 부재(42)로 시일함으로써, 수분 또는 이물질이 휠(20)의 내측 축방향 단면(22)과 허브 플랜지부(120)의 외측 축방향 단면(122)의 사이 간극을 통해 휠(20)의 내주면에 형성된 제1 외측 스플라인 치(24)와 파일럿부(130)의 외주면에 형성된 제1 내측 스플라인 치(134)의 사이에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해 휠 허브(100)와 휠(20) 사이의 스플라인 결합 구조의 부식 및 파손을 방지할 수 있다.

본 개시의 제1 실시예와 관련하여 종동륜 조립체(1)에서 휠 허브 조립체(10)와 휠(20)의 결합 구조에 대해 설명하였지만, 제1 실시예에 개시된 휠 허브 조립체와 휠의 결합 구조는 종동륜 조립체(1)뿐 아니라 구동륜 조립체에도 적용이 가능하다.

도 5는 본 개시의 제2 실시예에 따른 구동륜 조립체(2)를 절단하여 도시한 단면도이다.

본 개시의 제2 실시예에 따른 구동륜 조립체(2)는 휠 베어링 조립체(50), 구동 샤프트(60), 휠(70) 및 체결 너트(80)를 포함한다.

본 개시의 제2 실시예에 따른 구동륜 조립체(2)에서는, 휠(70)을 하나의 체결 너트(80)에 의해 휠 베어링 조립체(50)에 고정시킨다. 이에 따라, 휠 베어링 조립체(50)에 휠(70)을 결합하기 위해 복수의 휠 볼트 또는 허브 너트를 별도로 구비할 필요가 없고, 따라서 휠 베어링 조립체의 부품 수가 감소하여 조립이 용이해지고 A/S성이 향상될 수 있다. 또한, 하나의 체결 너트(80)만을 체결 또는 해제함으로써 휠 베어링 조립체(50)와 휠(70)을 구동 샤프트(60)에 결합시키거나 구동 샤프트(60)로부터 분리할 수 있으므로, 보다 쉽게 조립 및 해제가 가능해진다.

휠 베어링 조립체(50)는 차량의 현가 장치와 휠(70) 사이에 배치되어 현가 장치에 대하여 휠(70)을 회전시키도록 구성된다. 휠 베어링 조립체(50)는 휠 허브(500), 내륜(600), 복수의 전동체(700) 및 외륜(800)을 포함할 수 있다. 또한, 휠 베어링 조립체(50)는 복수의 전동체(700)가 구름 또는 회전하는 공간에 수분 및 이물이 침입하는 것을 방지하기 위한 내측 전동체 시일 부재(52) 및 외측 전동체 시일 부재(54)를 포함할 수 있다.

휠 허브(500)는 축(RA)을 중심으로 외륜(400)에 대해 상대 회전하도록 구성된다. 휠 허브(500)는 구동 샤프트(60)가 관통하는 중공이 형성된 원통부(510) 및 원통부(510)로부터 외측 반경방향으로 연장된 허브 플랜지부(520)를 포함할 수 있다. 허브 플랜지부(520)의 외측 반경방향 선단에는 디스크 체결부(524)가 형성되며, 디스크 체결부(524)에는 원주 방향을 따라 복수의 디스크 볼트홀(526)이 형성된다. 휠 허브(500)는 복수의 디스크 볼트홀(526)과 이를 관통하는 볼트에 의해 차량의 브레이크 디스크(미도시)에 체결될 수 있다. 원통부(510)의 내주면에는 구동 샤프트(60)와 스플라인 결합하는 제2 외측 스플라인 치(512)가 형성되며, 허브 플랜지부(520)의 외측 축방향(OA)에는 외측 축방향 단면(522)이 형성된다. 허브 플랜지부(520)의 외측 축방향(OA)에 휠의 장착을 위한 파일럿부를 별도로 형성하지 않음으로써, 파일럿부를 구비하는 경우에 비해 휠 베어링의 무게를 경감할 수 있다.

내륜(600)은 휠 허브(500)에 결합되어 외륜(800)에 대하여 상대 회전하도록 구성된다. 내륜(600)은 단부를 오비탈 포밍(orbital forming)하여 휠 허브(500)에 결합될 수 있다.

구동 샤프트(60)와 휠 베어링 조립체(50)의 결합에 의해 내륜(600)에 예압이 추가로 가해질 수 있다. 즉, 구동 샤프트(60)가 휠 베어링 조립체(50)에 결합됨에 따라 내측 축방향 단부(514)에 외측 반경방향으로 힘이 가해지고, 내륜(600)에 가해지는 예압이 강해질 수 있다. 이러한 구조를 통해, 휠 허브(500)와 내륜(600) 사이의 결합이 견고해질 수 있다.

복수의 전동체(700)는 외륜(800)과 휠 허브(500) 사이 및 외륜(800)과 내륜(600) 사이에 배치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 전동체(700)는 2열로 구성될 수 있으며, 이와 달리 3열로 구성될 수도 있다.

외륜(800)은 전체적으로 중공의 원통 형상을 가지며 축(RA)과 동심으로 배치된다. 외륜(800)은 차량의 현가 장치에 결합되며, 회전하지 않도록 구성된다. 도 5에 도시된 예에서, 외륜(800)은 그 외주면에 형성된 복수의 너클 볼트홀(810)과 이를 관통하는 볼트에 의해 너클에 결합될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 구동 샤프트(60)를 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 구동 샤프트(60)의 일부는 등속 조인트(62)의 출력 샤프트(64)를 포함할 수 있다. 출력 샤프트(64)는 외주면에 휠 허브(500)와 스플라인 결합하는 제2 내측 스플라인 치(642), 휠(70)과 스플라인 결합하는 제3 내측 스플라인 치(644), 그리고 체결 너트(80)가 체결되는 너트 체결부(646)를 포함할 수 있다. 제2 내측 스플라인 치(642) 및 제3 내측 스플라인 치(644)는 축방향으로 연장되어 있으며, 너트 체결부(646)는 체결 너트(80)와 체결될 수 있도록 수나사부 형태로 형성된다.

제2 내측 스플라인 치(642)와 제3 내측 스플라인 치(644)가 서로 이격된 별개의 구조로 형성되어, 제2 내측 스플라인 치(642)와 제3 내측 스플라인 치(644)의 사이에 스플라인 구조가 형성되지 않은 중간 외주면(643)이 형성될 수 있다. 이 경우, 출력 샤프트(64)의 외주면에 제2 내측 스플라인 치(642), 제3 내측 스플라인 치(644) 및 너트 체결부(646)를 형성하기 위해 3번의 가공이 수행될 수 있다.

도 7은 도 5에 도시된 B 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브(500) 및 휠(70)은 체결 너트(80)에 의해 구동 샤프트(60)의 외주면에 결합할 수 있다. 체결 너트(80)는 구동 샤프트(60)의 너트 체결부(646)에 체결되면서 휠 허브(500) 및 휠(70)을 내측 축방향으로 가압하고, 휠 허브(500) 및 휠(70)이 축방향으로 이동하지 않도록 고정한다. 이 과정에서, 휠 허브(500)의 허브 플랜지부(520)의 외측 축방향 단면(522)과 휠(70)의 내측 축방향 단면(72)이 접촉하게 된다. 이와 같이 휠 허브(500)와 휠(70)의 결합이 휠 허브(500)의 허브 플랜지부(520)의 외측 축방향 단면(522)과 휠(70)의 내측 축방향 단면(72)의 접촉과 체결 너트(80)에 의해 이루어지므로, 휠 허브(500)에 휠(70)의 장착을 위한 파일럿부를 추가로 형성하지 않아도 되어 휠 베어링의 무게를 경감할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브(500) 및 휠(70)은 구동 샤프트(60)의 외주면과 각각 스플라인 결합하여 구동 샤프트(60)와 함께 회전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 휠 허브(500)는 휠 허브(500)의 내주면에 구비된 제2 외측 스플라인 치(512)와 구동 샤프트(60)의 출력 샤프트(64)의 외주면에 구비된 제2 내측 스플라인 치(642)가 맞물림으로써 구동 샤프트(60)와 결합하고, 휠(70)은 휠(70)의 내주면에 구비된 제3 외측 스플라인 치(74)와 구동 샤프트(60)의 출력 샤프트(64)의 외주면에 구비된 제3 내측 스플라인 치(644)가 맞물림으로써 구동 샤프트(60)와 결합할 수 있다. 이와 같이 휠 허브(500) 및 휠(70)이 스플라인 결합에 의해 구동 샤프트(60)에 결합하기 때문에, 구동 샤프트(60)로부터 휠 허브(500) 및 휠(70)로 구동력이 효과적으로 전달될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2 내측 스플라인 치(642)와 제3 내측 스플라인 치(644), 제2 외측 스플라인 치(512)와 제3 외측 스플라인 치(74)는 각각 축(RA)을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가지며, 제2 내측 스플라인 치(642)의 단면과 제3 내측 스플라인 치(644)의 단면이 동일한 형상을 갖고, 제2 외측 스플라인 치(512)의 단면과 제3 외측 스플라인 치(74)의 단면이 동일한 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 제2 내측 스플라인 치(642)와 제3 내측 스플라인 치(644)가 축을 따라 일정한 형상으로서 서로 동일한 형상을 가지므로 동일한 공정을 통해 가공할 수 있고, 구동 샤프트(60)의 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 이와 달리, 제2 내측 스플라인 치의 단면과 제3 내측 스플라인 치의 단면이 서로 상이한 형상을 가지고, 제2 외측 스플라인 치의 단면과 제3 외측 스플라인 치의 단면이 서로 상이한 형상을 가질 수도 있다.

제1 실시예에 관해 설명한 바와 같이, 휠(70)을 알루미늄 재질로 구성할 경우 제3 외측 스플라인 치(74)의 강도를 보강하고 구동 샤프트(60)와 휠(70)간의 결합 강도를 향상시키기 위해 제3 외측 스플라인 치(74)의 치산부가 제3 내측 스플라인 치(644)의 치산부보다 넓은 면적을 가지도록 구성될 수 있다.

또한, 제2 내측 스플라인 치(642)의 치산부와 제3 내측 스플라인 치(644)의 치산부는 동일한 면적을 가지며, 제2 외측 스플라인 치(512)와 제3 외측 스플라인 치(74)는 동일한 면적을 가질 수 있다. 이에 따라 제2 내측 스플라인 치(642)와 제3 내측 스플라인 치(644)를 동일한 공정으로 가공할 수 있으며, 따라서 가공 용이성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있다.

도 8은 도 5에 도시된 B 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도로서, 휠 허브에 언더컷(undercut)이 형성되는 구조를 설명하기 위한 부분 확대도이다.

일 실시예에 따르면, 휠 허브(500)의 허브 플랜지부(520)는 외측 축방향 단면(522)으로부터 내측 축방향으로 오목하게 형성되는 언더컷(540)을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 언더컷(540)은 휠 허브(500)의 내주면 상에서 제2 외측 스플라인 치(512)보다 외측 축방향에 구비된다. 언더컷(540)은, 예를 들어 단조 공정에 의해 휠 허브(500)를 제조할 때에 해당 위치에 휠 허브(500)를 구성하는 금속 재질이 배치되지 않도록 하거나, 후가공 공정 또는 이후의 공정에서 해당 위치의 금속 재질을 제거하는 공정을 통해 형성될 수 있다. 이와 같이 휠 허브(500)의 허브 플랜지부(520)에 언더컷(540)을 형성함으로써, 휠 허브(500)의 중량을 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 언더컷(540)의 최대 내경(IR, inner radius)은 체결 너트(80)의 외경(OR, outer radius)보다 작다. 휠 베어링 조립체(50)와 휠(70)이 체결 너트(80)에 의해 구동 샤프트(60)에 고정될 때, 휠(70)의 내측 축방향 단면 중 휠 허브(500)의 허브 플랜지부(520)의 외측 축방향 단면(522)과 접촉하는 부분에는 휠 허브(500)의 허브 플랜지부(520)의 외측 축방향 단면(522)과 접촉함에 따라 외측 축방향으로 응력이 작용하고, 체결 너트(80)와 접촉하고 있는 휠의 외측 축방향 단면의 중심부에는 체결 너트(80)와 접촉함에 따라 내측 축방향으로 응력이 작용한다. 체결 너트(80)가 구동 샤프트(60)에 강하게 고정되어 휠(70)의 내측 축방향 단면과 외측 축방향 단면에 작용하는 응력이 과도하게 커질 경우, 휠(70)의 중심부가 내측 축방향으로 변형될 가능성이 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 언더컷(540)의 최대 내경(IR), 즉 휠 허브(500)의 허브 플랜지부(520)의 외측 축방향 단면(522)과 휠(70)의 내측 축방향 단면(72)이 접촉하는 부분의 반경방향 내측 단부(542)와 축(RA) 간의 거리를 체결 너트(80)의 외경(OR)보다 작게 설계함으로써, 휠(70)의 변형을 방지할 수 있다.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 샤프트(65)를 도시한 사시도이다. 도 9에는 도 6에 도시된 구동 샤프트(60)와는 다른 구성을 갖는 실시예가 도시되어 있다.

도 9에 도시된 실시예에 따른 구동 샤프트(65)에서는, 등속 조인트(66)의 출력 샤프트(68)의 외주면에 길이 방향의 내측 스플라인 치(682)와 너트 체결부(686)가 형성된다. 즉, 이 실시예에서는 도 6에 도시된 실시예의 제2 내측 스플라인 치(642)와 제3 내측 스플라인 치(644)가 연속된 형태인 하나의 내측 스플라인 치(682)로 형성된다. 이러한 구조에 의하면, 구동 샤프트(60)에 휠 베어링 조립체(50) 및 휠(70)을 조립할 때의 조립성을 향상시키고, 휠 베어링 조립체(50)와 휠(70)의 회전 방향의 위치 관계를 정밀하게 설정할 수 있으며, 구동 샤프트(60) 표면의 내측 스플라인 치(682)의 가공을 용이하게 할 수 있다.

이 밖에 본 개시의 제2 실시예에 따른 구동륜 조립체(2)에 대해, 제1 실시예에 관해 설명한 내용과 동일한 내용은 생략한다.

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: 종동륜 조립체; 10: 휠 베어링 조립체; 12: 내측 전동체 시일 부재;
14: 외측 전동체 시일 부재; 20: 휠; 30: 체결 너트; 40: 오링;
100: 휠 허브; 110: 원통부; 120: 허브 플랜지부; 124: 디스크 체결부;
130: 파일럿부; 200: 내륜; 300: 복수의 전동체; 400: 외륜;

Claims (19)

1. 차량의 현가 장치에 결합되는 외륜;
   축을 중심으로 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 휠 허브;
   상기 휠 허브에 결합되어 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜;
   상기 외륜과 상기 휠 허브 사이 및 상기 외륜과 상기 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체;
   상기 휠 허브의 외측 축방향에 위치하며, 상기 휠 허브와 스플라인 결합하여 상기 휠 허브와 함께 회전하도록 구성되는 휠;
   상기 휠 허브에 체결되어 상기 휠을 상기 휠 허브에 결합시키는 체결 너트를 포함하는,
   휠 베어링 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 휠 허브는
   원통부와;
   상기 원통부로부터 외측 반경방향으로 연장된 허브 플랜지부; 및
   상기 허브 플랜지부로부터 외측 축방향으로 연장된 파일럿부를 포함하고,
   상기 파일럿부는 외주면에 상기 휠의 내주면에 형성된 제1 외측 스플라인 치와 스플라인 결합하는 제1 내측 스플라인 치를 갖는,
   휠 베어링 조립체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 외측 스플라인 치의 치산부는 상기 제1 내측 스플라인 치의 치산부보다 넓은 면적을 갖는,
   휠 베어링 조립체.
4. 제2항에 있어서,
   상기 허브 플랜지부는 상기 휠의 내측 축방향 단면과 접촉하는 외측 축방향 단면을 갖고,
   상기 휠의 내측 축방향 단면과 상기 허브 플랜지부의 외측 축방향 단면의 사이에는 시일 부재가 구비되는,
   휠 베어링 조립체.
5. 차량의 현가장치에 결합되는 외륜;
   축을 중심으로 상기 외륜에 대하여 상대 회전하고, 구동 샤프트가 관통하는 중공이 형성된 휠 허브;
   상기 휠 허브에 결합되어 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜;
   상기 외륜과 상기 휠 허브 사이 및 상기 외륜과 상기 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체;
   상기 휠 허브의 외측 축방향에 위치하는 휠;
   상기 구동 샤프트에 체결되어 상기 휠 및 상기 휠 허브를 상기 구동 샤프트에 결합시키는 체결 너트를 포함하는,
   휠 베어링 조립체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 휠 허브 및 휠은 상기 구동 샤프트의 외주면과 각각 스플라인 결합하여 상기 구동 샤프트와 함께 회전하도록 구성되는,
   휠 베어링 조립체.
7. 제6항에 있어서,
   상기 휠 허브는 내주면에 상기 구동 샤프트의 외주면에 형성된 제2 내측 스플라인 치와 스플라인 결합하는 제2 외측 스플라인 치를 갖고,
   상기 휠은 내주면에 상기 구동 샤프트의 외주면에 형성된 제3 내측 스플라인 치와 스플라인 결합하는 제3 외측 스플라인 치를 갖는,
   휠 베어링 조립체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 외측 스플라인 치와 상기 제3 외측 스플라인 치는 각각 상기 축을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가지며,
   상기 제2 외측 스플라인 치의 단면과 제3 외측 스플라인 치의 단면은 동일한 형상을 갖는,
   휠 베어링 조립체.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 제3 외측 스플라인 치의 치산부는 상기 제3 내측 스플라인 치의 치산부보다 넓은 면적을 갖는,
   휠 베어링 조립체.
10. 제5항에 있어서,
    상기 휠 허브는
    상기 구동 샤프트가 관통하는 중공이 형성된 원통부; 및
    상기 원통부로부터 외측 반경방향으로 연장된 허브 플랜지부를 포함하고,
    상기 허브 플랜지부는 상기 휠의 내측 축방향 단면과 접촉하는 외측 축방향 단면을 갖는,
    휠 베어링 조립체.
11. 제10항에 있어서,
    상기 휠의 내측 축방향 단면과 허브 플랜지부의 외측 축방향 단면의 사이에는 시일 부재가 구비되는,
    휠 베어링 조립체.
12. 제10항에 있어서,
    상기 허브 플랜지부는 외측 축방향 단면으로부터 내측 축방향으로 오목하게 형성되는 언더컷을 포함하는,
    휠 베어링 조립체.
13. 제12항에 있어서,
    상기 언더컷의 최대 내경은 상기 체결 너트의 외경보다 작은,
    휠 베어링 조립체.
14. 차량의 현가장치에 결합되는 외륜;
    상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 휠 허브;
    상기 휠 허브에 결합되어 상기 외륜에 대하여 상대 회전하는 내륜;
    상기 외륜과 상기 휠 허브 사이 및 상기 외륜과 상기 내륜 사이에 배치되는 복수의 전동체;
    상기 휠 허브의 외측 축방향에 위치하는 휠;
    상기 휠 허브의 내주면 및 상기 휠의 내주면에 스플라인 결합하는 구동 샤프트;
    상기 구동 샤프트에 체결되어 상기 휠 및 상기 휠 허브를 상기 구동 샤프트에 결합시키는 체결 너트를 포함하는,
    구동륜 조립체.
15. 제14항에 있어서,
    상기 휠 허브는 내주면에 제2 외측 스플라인 치를 가지며,
    상기 휠은 내주면에 제3 외측 스플라인 치를 가지며,
    상기 구동 샤프트는 외주면에 제2 내측 스플라인 치 및 제3 내측 스플라인 치를 가지며,
    상기 휠 허브는 상기 제2 외측 스플라인 치와 상기 제2 내측 스플라인 치가 맞물림으로써 상기 구동 샤프트에 결합하며,
    상기 휠은 상기 제3 외측 스플라인 치와 상기 제3 내측 스플라인 치가 맞물림으로써 상기 구동 샤프트에 결합하는,
    구동륜 조립체
16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 내측 스플라인 치와 상기 제3 내측 스플라인 치는 각각 상기 축을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가지며,
    상기 제2 외측 스플라인 치와 상기 제3 외측 스플라인 치는 각각 상기 축을 따르는 방향에 있어서 서로 대응하는 단면 형상을 가지며,
    상기 제2 내측 스플라인 치의 단면과 제3 내측 스플라인 치의 단면은 동일한 형상을 갖고, 상기 제2 외측 스플라인 치의 단면과 제3 외측 스플라인 치의 단면은 동일한 형상을 갖는,
    구동륜 조립체.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 내측 스플라인 치 및 상기 제3 내측 스플라인 치는 일체로 형성되는,
    구동륜 조립체.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 외측 스플라인 치의 치산부는 상기 제3 내측 스플라인 치의 치산부보다 넓은 면적을 가지는,
    구동륜 조립체.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 내측 스플라인 치의 치산부는 상기 제3 내측 스플라인 치의 치산부와 동일한 면적을 갖는,
    구동륜 조립체.

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