KR20200143162A - 휠베어링 조립체 - Google Patents

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KR20200143162A
KR20200143162A KR1020190071125A KR20190071125A KR20200143162A KR 20200143162 A KR20200143162 A KR 20200143162A KR 1020190071125 A KR1020190071125 A KR 1020190071125A KR 20190071125 A KR20190071125 A KR 20190071125A KR 20200143162 A KR20200143162 A KR 20200143162A
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정연호
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면 차륜을 차체에 대해 회전 가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링 조립체가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 차륜 장착 플랜지를 구비하는 휠허브와, 휠허브에 장착되는 하나 이상의 내륜과, 차체측 장착 플랜지를 구비하는 외륜과, 휠허브 및 상기 내륜을 외륜에 대해 회전 가능하게 지지하는 하나 이상의 전동체를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브의 차체측 단부 내측에는 등속조인트를 수용하기 위한 수용공간이 형성되고, 수용공간의 내주면에는 등속조인트의 회전요소가 수용되는 리세스가 원주방향을 따라 하나 이상 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜은 상기 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시켜 휠허브 상에 고정되도록 구성되고, 휠허브의 차체측 단부는 소성변형 전에 내륜 보다 차체측으로 연장하는 연장부를 구비하고, 휠허브의 차체측 단부 내주면에는 반경방향 외측으로 연장하는 언더컷이 구비되도록 구성될 수 있다.

Description

휠베어링 조립체{WHEEL BEARING ASSEMBLY}
본 발명은 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 구동축에 연결되는 등속조인트를 휠베어링 내부로 삽입시켜 조립하도록 구성된 휠베어링 조립체에 관한 것이다.
차량용 휠베어링은 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 장치로, 차량의 구동륜에 장착되는 구동륜용 휠베어링과 종동륜에 장착되는 종동륜용 휠베어링으로 구분될 수 있다. 이 중, 구동륜용 휠베어링은 구동축에 연결되는 등속조인트가 휠베어링에 결합되어 구동장치에서 발생된 구동력을 등속조인트를 통해 휠베어링으로 전달함으로써 차륜에 구동력을 제공하도록 구성된다.
도 1을 참조하면, 종래에 이용되고 있는 구동축용 휠베어링 조립체(소위, 3세대 휠베어링 조립체)가 예시적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 구동축용 휠베어링 조립체(10)는 차륜이 장착되는 회전요소(20; 휠허브)가 차체에 고정되는 비회전요소(30; 외륜)에 전동체(40)를 통해 연결되어, 회전요소에 장착된 차륜을 비회전요소가 결합되는 차체에 대해 회전 가능하게 지지하도록 구성되며, 휠베어링의 일측에는 등속조인트(50)가 결합되어 구동장치에서 발생된 구동력을 휠베어링으로 전달하도록 구성된다.
구체적으로, 등속조인트(50; constant velocity joint)는 외측부재(60) 내에 회전요소(70; 예컨대, 볼 부재) 및 이를 지지하는 내측부재가 수용되고 이러한 내측부재에 구동장치에 연결된 중심축(80)이 결합되도록 구성되며, 외측부재(60)의 차륜측 단부에는 축방향으로 연장하는 스템부(65)가 형성되어 스템부(65)의 외주면에 형성된 스플라인이 휠허브(20)의 내주면에 형성된 스플라인과 맞물려 구동장치에서 발생된 구동력을 휠허브(20)로 전달하도록 구성된다.
그러나, 전술한 구조의 휠베어링 조립체(10)는 등속조인트(50)의 회전요소(70)가 휠허브(20)의 축방향 외측에 위치하도록 구성되기 때문에 휠베어링 조립체의 길이가 길어지게 되며, 등속조인트의 외측부재에 축방향으로 연장하는 스템부(65)를 형성한 다음 스템부(65)의 외주면에 스플라인을 형성해 휠허브(20)의 내주면에 형성된 스플라인에 맞물려 동력을 전달하도록 구성되어 있기 때문에 등속조인트(50)에 긴 길이를 갖는 스템부(65)가 요구되어 휠베어링 조립체(10)가 전체적으로 중량화되고 스플라인 통해 동력을 전달하는 과정에서 소음이 발생하는 문제가 나타날 수 있다.
이러한 문제를 개선하기 위한 방안으로, 등속조인트(예컨대, 등속조인트의 회전요소 등)를 휠베어링의 휠허브 내측으로 삽입시켜 결합하는 구조의 휠베어링 조립체(소위, 4세대 휠베어링 조립체)가 제안되고 있다. 이러한 4세대 휠베어링 조립체는 등속조인트의 일부를 휠베어링의 휠허브 내측에 위치시킨 상태로 등속조인트를 휠베어링에 결합하도록 구성되어 있기 때문에 휠베어링 조립체의 길이가 짧아질 수 있고, 이로 인해 휠베어링 조립체의 소형화 및 경량화가 도모될 수 있는 등의 장점을 갖는다.
그러나, 이러한 4세대 구조의 휠베어링 조립체의 경우에는 휠허브의 차체측 단부 내주면에 등속조인트의 회전요소(예컨대, 볼부재)를 위한 궤도면을 구비해 등속조인트의 회전요소를 구름지지하도록 구성되어야 하는데, 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시켜 휠허브에 장착된 내륜을 고정시키는 구조의 휠베어링의 경우에는 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시키는 과정에서 휠허브의 차체측 단부 내주면에 형성되는 등속조인트의 궤도면에 변형이 발생할 위험이 있고, 이러한 변형으로 인해 등속조인트의 회전요소에 안정적인 구름지지가 제공되지 못하고 차량 작동시에 소음이나 진동이 발생하게 될 우려가 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 등속조인트가 휠베어링의 휠허브 내측으로 삽입되어 장착되도록 구성된 휠베어링 조립체에 있어서 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시켜 휠허브에 장착된 내륜을 고정시키는 과정에서 휠허브의 차체측 단부 내주면에 형성된 등속조인트의 회전요소를 위한 궤도면에 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 휠베어링 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 차륜을 차체에 대해 회전 가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링 조립체가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 차륜 장착 플랜지를 구비하는 휠허브와, 휠허브에 장착되는 하나 이상의 내륜과, 차체측 장착 플랜지를 구비하는 외륜과, 휠허브 및 상기 내륜을 외륜에 대해 회전 가능하게 지지하는 하나 이상의 전동체를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브의 차체측 단부 내측에는 등속조인트를 수용하기 위한 수용공간이 형성되고, 수용공간의 내주면에는 등속조인트의 회전요소가 수용되는 리세스가 원주방향을 따라 하나 이상 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜은 상기 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시켜 휠허브 상에 고정되도록 구성되고, 휠허브의 차체측 단부는 소성변형 전에 내륜 보다 차체측으로 연장하는 연장부를 구비하고, 휠허브의 차체측 단부 내주면에는 반경방향 외측으로 연장하는 언더컷이 구비되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷의 차륜측 부분은 차륜측으로 갈수록 직경이 작아지는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷의 차륜측 부분은 차륜측으로 갈수록 직경이 작아지며 휠베어링 조립체의 중심축에 대해 비스듬하게 경사진 경사면 구조의 경사부로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷의 차체측 부분은 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷의 차체측 부분은 차륜측 부분에 형성되는 경사부에 접하는 원호 형상의 라운딩부로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷의 차륜측 끝단은 언더컷의 차체측 끝단에 비해 작은 직경으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷보다 차체측에 위치하는 연장부의 내주면은 차체측으로 갈수록 직경이 커지는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷보다 차체측에 위치하는 연장부의 내주면은 차체측으로 갈수록 직경이 커지며 중심축에 대해 비스듬하게 경사진 경사면 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷의 차륜측 부분에 형성되는 경사부는 휠베어링 조립체의 중심축에 대해 0°내지 30°의 각도로 경사진 경사면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷보다 차체측에 위치하는 연장부의 내주면은 휠베어링 조립체의 중심축에 대해 0°내지 10°의 각도로 경사진 경사면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷의 차체측 부분에 형성되는 원호 형상의 라운딩부의 중심은 소성변형이 시작되는 축방향 단부로부터 축방향으로 5mm 이내의 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수용공간의 내주면에는 열처리 경화부가 형성되고, 이러한 열처리 경화부는 수용공간에 형성된 리세스를 모두 포함하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브의 외주면 전부 또는 일부에는 열처리 경화부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브의 차체측 단부에 형성된 수용공간에 삽입되어 결합되는 등속조인트가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 등속조인트는 회전요소가 상기 휠허브의 차체측 단부에 형성된 수용공간의 리세스에 수용되어 장착되도록 휠허브에 결합될 수 있다.
이 외에도, 본 발명에 따른 휠베어링 조립체에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 휠허브의 차체측 단부에 등속조인트의 회전요소가 수용될 수 있는 수용공간을 형성해 이러한 수용공간 내에 등속조인트의 회전요소가 삽입되어 장착되도록 구성되어 있기 때문에, 휠베어링 조립체의 전체적인 길이가 짧아질 수 있고 휠베어링 조립체의 소형화 및 경량화가 도모될 수 있으며 구동력 전달시 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 휠허브의 차체측 단부 내주면에 등속조인트의 회전요소가 수용될 수 있는 리세스를 형성해 별도의 추가부재 없이도 등속조인트의 회전요소를 휠허브의 내주면에 지지시켜 유지할 수 있도록 구성되어 있어 휠베어링 조립체의 소형화 및 경량화가 한층 더 도모될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 휠허브의 차체측 단부 내주면에 반경방향 외측으로 연장하는 언더컷(undercut)이 구비되도록 구성되어 있기 때문에 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시켜 내륜을 고정하는 과정에서 휠허브의 차체측 단부 내주면에 형성되는 등속조인트의 궤도면에 변형이 발생하는 것이 방지될 수 있고, 이로 인해 휠허브의 내주면에 등속조인트를 안정적으로 구름운동 가능하게 지지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 휠허브의 차체측 단부 내주면에 구비되는 언더컷(undercut)을 소정의 형상 및 구조로 제어해 훨허브 차체측 단부의 원활한 변형을 유도하고 있기 때문에 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시켜 내륜을 고정하는 과정에서 휠허브의 차체측 단부 내주면에 형성되는 등속조인트의 궤도면에 변형이 발생하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 차량용 휠베어링 조립체(3세대 휠베어링 조립체)를 예시적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체를 예시적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체의 단면구조를 예시적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 휠베어링 조립체에서 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시키기 이전의 모습을 예시적으로 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 X 부분의 확대도를 예시적으로 도시한다.
도 6은 내륜과 휠허브의 소성변형부 사이에 스페이서 부재가 개재되어 장착되도록 구성된 실시형태의 휠베어링 조립체 구조를 예시적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠베어링 조립체(전륜용 휠베어링 조립체)를 예시적으로 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 휠베어링 조립체의 단면구조를 예시적으로 도시한다(휠허브의 차체측 단부를 소성변형시키기 이전의 모습).
도 9는 도 8에 도시된 Y 부분의 확대도를 예시적으로 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여 설명하도록 한다. 또한, 도면에 도시된 각 구성요소들의 형상 및 크기는 설명의 편의를 위해 임의로 도시된 것이므로, 본 발명이 반드시 도시된 형상 및 크기로 한정되는 것은 아니다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변형되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)가 예시적으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)는 휠허브의 일측 단부에 등속조인트가 수용될 수 있는 수용공간을 구비해 등속조인트가 휠베어링의 내측으로 삽입되어 조립될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠베어링 조립체(100)는 통상의 차량용 휠베어링과 유사하게 회전요소[예컨대, 휠허브(110) 및 내륜(120)]가 비회전요소[예컨대, 외륜(130)]에 대해 전동체(140)를 통해 장착되어, 회전요소에 장착된 차륜이 비회전요소가 결합되는 차체에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)는 축방향을 따라 연장하는 대략 원통형 형상의 구조로 형성될 수 있으며, 휠허브(110)의 일측 외주면에는 차륜 장착 플랜지(112; 허브 플랜지)가 구비될 수 있다. 차륜 장착 플랜지(112)는 휠허브(110)의 반경방향 외측으로 연장된 형상으로 형성되어 허브 볼트 등을 통해 차륜을 휠허브(110)에 장착하는데 이용될 수 있다. 한편, 휠허브(110)의 차체측(인보드측) 단부에는 내륜(120)이 압입되어 장착되도록 구성될 수 있으며, 휠허브(110)의 외주면 일부에는 전동체의 궤도면(내측 궤도면)이 형성되어 전동체(140)를 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(120)은 휠허브(110)의 외주면에 하나 이상 장착되도록 구성될 수 있으며, 내륜(120)의 외주면에는 전동체의 궤도면(내측 궤도면)이 형성되어 전동체(140)를 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다. 휠허브(110) 장착된 내륜(120)은 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 휠허브(110)의 단부를 소성변형시켜 휠허브(110)에 고정되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외륜(130)은 외주면에 휠베어링 조립체를 차체에 장착하는데 이용되는 차체측 장착 플랜지(132)를 구비하고, 내주면에 전동체(140)가 접촉하는 궤도면을 구비하도록 구성될 수 있다. 외륜(130)의 내주면에 형성된 궤도면(외측 궤도면)은 휠허브(110) 및/또는 내륜(120)에 형성된 궤도면(내측 궤도면)과 협력해 이들 궤도면 사이에 구름요소인 전동체(140)를 수용하여 지지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전동체(140)는 회전요소[예컨대, 휠허브(110) 및/또는 내륜(120)]와 비회전요소[예컨대, 외륜(130)] 사이에 개재되어, 회전요소를 비회전요소에 대해 회전 가능하게 지지하는 기능을 수행할 수 있다.
다만, 도면에 도시된 실시형태의 경우에는 휠허브의 외주면 일부에 전동체를 지지하기 위한 일측 궤도면이 직접 형성되는 형태로 휠베어링이 구성되어 있으나 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링은 반드시 이러한 구조로 한정되어 형성되어야 하는 것은 아니고, 휠허브에 2개의 내륜을 장착해 2개의 내륜을 통해 전동체를 지지하도록 구성되는 등 다른 다양한 구조로 변형되어 실시되어도 무방하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)의 차체측 단부는 등속조인트의 회전요소를 수용해 외측에서 지지하는 기능(도 1에서 등속조인트의 외측부재가 수행하던 기능)을 수행하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)는 휠허브(110)의 차체측 단부에 등속조인트를 수용하기 위한 수용공간(114)을 구비하고 수용공간(114)의 내주면에 등속조인트의 회전요소가 수용되는 리세스(114a)를 구비해, 이러한 리세스(114a)에 등속조인트의 회전요소가 수용되어 결합되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면(수용공간의 내주면)에 형성되는 리세스(114a)는 등속조인트에 구비되는 회전요소의 수에 대응되는 수만큼 원주방향을 따라 하나 이상 구비될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)는 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면(구체적으로, 차체측 단부 내주면에 형성된 리세스)에 등속조인트의 회전요소가 수용되어 지지되도록 구성되기 때문에, 등속조인트의 회전요소가 접촉하는 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에는 높은 경도의 궤도면이 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)은 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면(수용공간의 내주면)에 열처리 경화부를 형성해 등속조인트의 회전요소가 휠허브(110)에 안정적으로 구름 지지되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에 형성되는 열처리 경화부는 등속조인트의 회전요소에 안정적인 구름운동을 제공할 수 있도록 적어도 등속조인트의 회전요소가 접촉되는 부분을 모두 포함하여 경화층이 형성되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에 형성되는 열처리 경화부는 등속조인트가 삽입되는 수용공간에 형성된 리세스를 모두 포함하도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 휠허브(110)의 외주면에도 전부 또는 일부(전동체 궤도면, 내륜 장착부 등)에 열처리 경화부가 형성되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 휠허브(110)의 외주면에 형성되는 열처리 경화부는 휠허브에 안정적인 궤도면 및/또는 장착면(압입면)을 제공할 수 있도록 휠허브(110)의 외주면에 형성되는 전동체의 내측 궤도면보다 차륜측에 위치하는 부분에서 시작해 휠허브에 압입된 내륜(120)의 차체측 단부 이전까지 연장되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)의 내주면과 외주면에 형성되는 열처리 경화부는 고주파 ??칭(Quenching), 전경화 열처리 등 다양한 공지의 열처리 방법을 통해 수행될 수 있으며, 안정적인 궤도면 및/또는 장착면을 제공할 수 있도록 소정의(예컨대, Hv 500 이상의) 경도를 갖도록 열처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)에 장착되는 내륜(120)은 휠허브(110)의 차체측 단부를 반경방향 외측으로 소성변형시켜 휠허브(110) 상에 소정의 예압이 가해진 상태로 고정되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)는 소성변형 이전에 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 내륜(120) 보다 차체측으로 연장된 연장부(116)를 구비하도록 구성될 수 있으며, 휠허브(110)에 내륜(120)을 장착한 다음 이러한 연장부(116)를 반경방향 외측으로 소성변형시켜 도 3에 도시된 바와 같이 휠허브(110)에 장착된 내륜(120)을 휠허브(110) 상에 고정시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)는 소성변형 전에 차체측 단부 내주면에 반경방향 외측으로 연장하는 함몰된 구조의 언더컷(118; undercut)을 구비하도록 구성될 수 있다. 휠허브의 차체측 단부에 이러한 언더컷(118)을 형성하게 되면, 휠허브(110)의 연장부(116)를 소성변형시켜 휠허브(110)에 장착된 내륜(120)을 고정시키는 과정에서 소성변형이 용이하게 수행될 수 있을 뿐만 아니라 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에 형성되는 등속조인트의 회전요소를 위한 궤도면에 변형이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)에 구비되는 언더컷(118)은 차륜측 부분은 차륜측으로 갈수록 직경이 작아지는 구조로 형성되고 차체측 부분은 곡면 형상으로 형성되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 휠허브(110)의 내주면에 구비되는 언더컷(118)은 도 5에 도시된 바와 같이 차륜측 부분은 차륜측으로 갈수록 직경이 작아지도록 중심축에 대해 비스듬하게 경사진 경사면 구조의 경사부(118a)로 형성되고, 차체측 부분은 이러한 경사부(118a)에 접하는 원호 형상의 라운딩부(118b)로 형성될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 휠허브(110)의 연장부(116)는 언더컷(118)이 형성된 부분을 중심으로 원활하게 소성변형이 발생할 수 있어 휠허브(110)의 차체측 단부를 소성변형시켜 내륜(120)을 고정하는 과정에서 휠허브(110)의 차체측 내주면에 형성되는 등속조인트 회전요소를 위한 궤도면에 변형이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에 형성되는 언더컷(118)은 언더컷(118)의 차륜측 끝단(A)의 직경(Da)이 언더컷(118)의 차체측 끝단(B)의 직경(Db)보다 작은 값을 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같이 차체측 끝단의 직경을 차륜측 끝단의 직경보다 큰 직경으로 형성하게 되면, 휠허브(110)의 내측으로 등속조인트의 회전요소 등을 삽입하여 조립할 때 등속조인트의 구성요소들이 휠허브에 충돌하여 손상될 위험을 저감할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷(118)의 차륜측 부분에 위치하는 경사부(118a)는 휠베어링 조립체의 중심축에 대해 소정의 각도로 경사진 경사면으로 형성될 수 있으며, 경사부(118a)의 경사면은 휠베어링 조립체의 중심축에 대해 0° 내지 30°의 경사각(α)을 갖도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 언더컷(118)의 차륜측 부분(등속조인트를 위한 궤도면에 인접한 부분)을 경사면 구조로 형성하게 되면 통상의 원호형 구조 등으로 언더컷을 형성하는 경우에 비해 언더컷 부위를 보다 넓은 면적으로 형성할 수 있게 되고, 이로 인해 휠허브의 차체측 단부를 소성변형시킬 때 등속조인트의 궤도면에 변형이 발생할 위험을 더욱 감소시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷(118)의 차체측 부분에 형성되는 라운딩부(118b)는 중심점(C)을 기준으로 소정의 곡률 반경을 갖는 원호형 형상으로 형성될 수 있으며, 라운딩부(118b)의 중심점(C)은 소성변형이 시작되는 축방향 단부(122)[도 2 내지 도 5에 도시된 실시형태와 같이 내륜이 휠허브의 소성변형부에 접촉하여 장착되는 경우에는 내륜의 차체측 축방향 단부를 의미하며, 도 6에 도시된 바와 같이 내륜과 소성변형부 사이에 스페이서 부재(121)가 개재되어 장착되는 경우에는 스페이서 부재의 차체측 축방향 단부를 의미함]로부터 축방향으로 5mm 이내의 위치에 위치하도록 형성될 수 있다.
만일, 언더컷(118)의 중심점(C)이 소성변형이 시작되는 차체측 축방향 단부로부터 축방향으로 많이 이격된 위치에 형성되게 되면 언더컷(118)에 의한 원활한 소성변형 유도 효과가 발생하지 못해 등속조인트 회전요소의 궤도륜에 대한 변형 방지 효과가 실질적으로 발생하지 않을 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)와 같이 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에 구비되는 언더컷(118)의 중심점(C)을 소성변형이 시작되는 축방향 단부로부터 소정의 범위내에 위치하도록 제어하게 되면, 언더컷(118)에 의해 휠허브(110)의 차체측 단부의 소성변형이 원활히 유도되어 소성변형시 휠허브의 차체측 단부 내주면에 형성되는 등속조인트 궤도면에 변형이 발생하는 것을 안정적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 언더컷(118) 보다 차체측에 위치하는 연장부(116)의 내주면(118c)은 소성변형 전에 차체측으로 갈수록 직경이 커지는 구조로 형성되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 언더컷(118) 보다 차체측에 위치하는 연장부(116)의 내주면(118c)은 차체측으로 갈수록 직경이 커지는 경사면 구조로 형성될 수 있으며, 이러한 내주면(118c)의 경사면은 휠베어링 조립체의 중심축에 대해 0° 내지 10°의 경사각(β)을 갖는 경사면으로 형성될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 등속조인트는 휠허브의 단부측 구성과 충돌을 피하면서 휠허브의 차체측 단부 내주면으로 원활하게 삽입될 수 있고, 휠허브 내측에 원활하고 안정적으로 결합되어 장착될 수 있게 된다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)는 휠허브(110)의 차체측 단부를 소성변형시켜 내륜(120)을 고정하도록 구성된 휠베어링 조립체에 있어서 휠허브(110)의 차체측 단부를 소성변형시키기 이전에 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에 함몰된 구조의 언더컷(118)이 구비되도록 구성되어 있기 때문에, 휠허브(110)의 차체측 단부를 원활하게 소성변형시켜 휠허브(110) 상에 내륜(120)을 고정시킬 수 있고 휠허브(110)의 차체측 단부를 소성변형시키는 과정에서 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에 형성된 등속조인트 궤도면에 변형이 발생하는 것을 방지해 등속조인트가 휠허브(110)의 내측으로 수용된 상태에서 안정적으로 구름지지되어 작동할 수 있게 된다.
한편, 도 2 내지 6에 도시된 실시형태의 경우에는 차량의 후륜에 장착되는 휠베어링 조립체의 형태로 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체가 구성되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 차량의 전륜에 장착되는 휠베어링 조립체의 구조로도 유사하게 구현될 수 있다.
예컨대, 도 7 내지 도 9를 참조하면 차량의 전륜에 장착될 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)의 구조가 예시적으로 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 차량의 전륜에 장착되는 휠베어링 조립체(100)는 전술한 실시형태의 휠베어링 조립체와 같이 휠허브(110), 내륜(120), 외륜(130) 및 전동체(140) 등을 포함해 실질적으로 유사하게 구성될 수 있으며, 다만 차량 전륜의 휠이 소정의 각도범위 내에서 절각될 수 있도록 등속조인트를 수용하는 수용공간(114)의 내주면이 휠베어링 조립체의 길이방향을 따라 자른 단면에서 볼 때 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성되어 있다는 점에서만 전술한 실시형태와 차이가 있다.
구체적으로, 도 7 내지 도 9에 도시된 전륜용 휠베어링 조립체(100)는 차륜이 장착되는 회전요소[예컨대, 휠허브(110) 및 내륜(120)]가 전동체(140)를 통해 비회전요소[예컨대, 외륜(130)]에 상대회전 가능하게 장착되도록 구성될 수 있으며, 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에는 등속조인트가 삽입되어 장착되는 수용공간(114)이 구비되어 등속조인트가 휠허브(110)의 내측으로 삽입되어 장착되도록 구성될 수 있고, 휠허브(110)는 차체측 단부를 소성변형시켜 내륜(120)을 휠허브(110) 상에 고정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 휠허브(110)의 차체측 단부는 소성변형 전에 내륜(120)을 넘어서 차체측으로 연장하는 연장부(116)를 구비하도록 형성되어 연장부(116)를 반경방향 외측으로 소성변형시켜 내륜(120)을 고정하도록 구성될 수 있으며, 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에는 반경방향 외측으로 연장하는 함몰된 구조의 언더컷(118)이 구비되어 연장부(116)가 용이하게 소성변형될 수 있도록 구성될 수 있고, 언더컷(118)은 전술한 도 2 내지 도 5에 도시된 실시형태와 동일한 형태로 형성되도록 구성될 수 있다.
또한, 도 7 내지 도 9에 도시된 전륜용 휠베어링 조립체의 경우에도 도 6에 도시된 휠베어링 조립체와 유사하게 내륜(120)과 외륜(130) 사이에 하나 이상의 스페이서 부재(121)가 개재되어 장착되도록 구성될 수 있으며, 이외의 다른 구성은 전술한 실시형태의 휠베어링 조립체와 실질적으로 동일하거나 유사한 방식으로 구현될 수 있으므로 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체(100)는 휠허브(110)의 차체측 단부에 구동장치의 구동축에 연결되는 등속조인트(미도시)가 삽입되어 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 등속조인트는 통상의 등속조인트와 유사하게 회전요소와 회전요소를 내측에서 지지하는 내측부재 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 등속조인트의 회전요소(예컨대, 볼 부재)가 휠허브(110)의 차체측 단부에 형성된 수용공간(114)의 리세스(114a)에 수용되어 지지되도록 구성될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링 조립체는 휠베어링과 등속조인트 사이에 별도의 추가 부재를 개재하지 않은 상태로 등속조인트를 휠베어링의 휠허브 내측으로 삽입시킨 상태로 용이하게 결합할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 통상의 휠베어링 조립체에 비해 휠베어링 조립체가 소형화 및 경량화될 수 있고 제조성이 향상될 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명하였으나, 이들 실시예들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예들에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위에 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 휠베어링 조립체
110: 휠허브
112: 차륜 장착 플랜지(허브 플랜지)
114: 수용공간
114a: 리세스
116: 연장부
118: 언더컷
118a: (언더컷의) 경사부
118b: (언더컷의) 라운딩부
118c: (언더컷 보다 차체측에 위치하는 휠허브의) 내주면
120: 내륜
121: (내륜과 소성변형부 사이에 개재되는) 스페이서 부재
122: 소성변형이 시작되는 축방향 단부
130: 외륜
132: 차체측 장착 플랜지
140: 전동체

Claims (15)

  1. 차륜을 차체에 대해 회전 가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링 조립체(100)이며,
    차륜 장착 플랜지를 구비하는 휠허브(110)와,
    상기 휠허브(110)에 장착되는 하나 이상의 내륜(120)과,
    차체측 장착 플랜지를 구비하는 외륜(130)과,
    상기 휠허브(110) 및 상기 내륜(120)을 상기 외륜(130)에 대해 회전 가능하게 지지하는 하나 이상의 전동체(140)를 포함하고,
    상기 휠허브(110)의 차체측 단부 내측에는 등속조인트를 수용하기 위한 수용공간(114)이 형성되고,
    상기 수용공간(114)의 내주면에는 등속조인트의 회전요소가 수용되는 리세스(114a)가 원주방향을 따라 하나 이상 구비되고,
    상기 내륜(120)은 상기 휠허브(110)의 차체측 단부를 소성변형시켜 상기 휠허브(110) 상에 고정되도록 구성되고,
    상기 휠허브(110)의 차체측 단부는 소성변형 전에 상기 내륜(120) 보다 차체측으로 연장하는 연장부(116)를 구비하고,
    상기 휠허브(110)의 차체측 단부 내주면에는 반경방향 외측으로 연장하는 언더컷(118)이 구비되는,
    휠베어링 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 언더컷(118)의 차륜측 부분은 차륜측으로 갈수록 직경이 작아지는 구조로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 언더컷(118)의 차륜측 부분은 차륜측으로 갈수록 직경이 작아지며 중심축에 대해 비스듬하게 경사진 경사면 구조의 경사부(118a)로 형성되는
    휠베어링 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 언더컷(118)의 차체측 부분은 곡면 형상으로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 언더컷(118)의 차체측 부분은 차륜측 부분에 형성되는 경사부(118a)에 접하는 원호 형상의 라운딩부(118b)로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 언더컷(118)의 차륜측 끝단(A)은 상기 언더컷(118)의 차체측 끝단(B)에 비해 작은 직경으로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 언더컷(118)보다 차체측에 위치하는 연장부(116)의 내주면(118c)은 차체측으로 갈수록 직경이 커지는 구조로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 언더컷(118)보다 차체측에 위치하는 연장부(116)의 내주면(118c)은 차체측으로 갈수록 직경이 커지며 중심축에 대해 비스듬하게 경사진 경사면 구조로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 언더컷(118)의 차륜측 부분에 형성되는 경사부(118a)는 중심축에 대해 0°내지 30°의 각도(α)로 경사진 경사면으로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 언더컷(118)보다 차체측에 위치하는 연장부(116)의 내주면(118c)은 중심축에 대해 0°내지 10°의 각도(β)로 경사진 경사면으로 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 언더컷(118)의 차체측 부분에 형성되는 원호 형상의 라운딩부(118b)의 중심(C)은 상기 소성변형이 시작되는 축방향 단부(122)로부터 축방향으로 5mm 이내의 위치에 위치하는,
    휠베어링 조립체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용공간(114)의 내주면에는 열처리 경화부가 형성되고,
    상기 열처리 경화부는 수용공간(114)에 형성된 리세스(114a)를 모두 포함하도록 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 휠허브(110)의 외주면 전부 또는 일부에는 열처리 경화부가 형성되는,
    휠베어링 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 휠허브(110)의 차체측 단부에 형성된 수용공간(114)에 삽입되어 결합되는 등속조인트가 더 포함되는,
    휠베어링 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 등속조인트는 회전요소가 상기 휠허브(110)의 차체측 단부에 형성된 수용공간(114)의 리세스(114a)에 수용되어 장착되도록 휠허브(110)에 결합되는,
    휠베어링 조립체.
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