KR20210033632A - 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 하프 샤프트(half shaft)의 단부에서 너트를 강하게 체결할 때 허브와 베어링의 내륜 사이에서 강한 금속 마찰음(stick slip noise) 발생을 방지하고 허브와 베어링과의 체결력을 더 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.
본 발명에 따른 구성은 조향장치와 연결되는 너클과, 상기 너클의 안쪽에 외륜이 압입 조립되며 볼의 내측으로 내륜이 마련되는 베어링과, 상기 너클의 내주면에 끼움 결합되어 베어링의 이탈을 방지하기 위한 스냅링과, 상기 베어링의 내륜에 압입 조립되는 허브와, 허브의 내경부에 결합된 상태로 단부에는 나사부가 형성되어 너트와 체결되도록 하고, 상기 베어링의 측면부에 밀착되도록 지지면을 구비하는 하프 샤프트와, 상기 허브의 외주면에 허브볼트를 이용하여 고정되는 휠디스크가 포함하여 이루어지는 차량의 구동륜에 있어서,
상기 허브의 외주면에는 축 중심선과 나란하게 돌출되는 하나 이상의 치형 돌기가 일체로 구비되고, 이 허브의 외경부에 결합되는 베어링의 내륜에는 상기 치형돌기가 결합되도록 치차홈이 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조{Hub and bearing fix structure for driving wheel}

본 발명은 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 하프 샤프트(half shaft)의 단부에서 너트를 강하게 체결할 때 허브와 베어링의 내륜 사이에서 강한 금속 마찰음(stick slip noise) 발생을 방지하고 허브와 베어링과의 체결력을 더 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 차량의 차축은 바퀴를 통해 차량의 무게를 지지하는 부분으로서, 엔진에서 발생하는 동력을 전달하는 구동륜 차축과, 구동력을 전달하지 않는 종동륜 차축으로 구분되어진다.

그리고 상기 구동륜 차축은 엔진에서 변속기 및 종감속기어를 통해 전달된 구동력을 바퀴에 전달하는 역할과, 노면에서 받는 상하와 좌우 및 전후 방향의 힘을 지지하는 역할을 하는 것으로 전륜 구동차의 앞차축이나 후륜 구동차의 뒤차축이 여기에 해당된다.

또한, 상기 차축은 허브를 통해 바퀴의 휠과 연결되게 있는 데, 상기 허브의 선단부에는 먼지나 이물질의 유입을 방지하면서 내부의 윤활오일이 누유되지 않도록 하는 커버가 씌워져 있다.

한편, 차량의 디스크 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크에 양쪽에서 제동 패드를 유압으로 눌러서 제동하도록 되어 있는데, 이와 같은 디스크식 브레이크는, 허브에 결합되어 함께 회전하는 브레이크 디스크와, 안장 모양으로 만들어진 캘리퍼와, 이 캘리퍼의 좌우에 2개로 결합된 브레이크 실린더와, 피스톤 및 이 피스톤에 설치되어 브레이크 디스크와 마찰로 제동력을 발생시키는 패드를 포함하여 구성된다.

도 1은 통상의 차축 조립체(Axle Assembly)를 도시하고 있다.

도면에서와 같이 복열 유닛 베어링 구조를 갖는 것으로, 허브(11), 브레이크 디스크(12), 베어링(13) 및 너클(14)을 포함하여 구성된다.

상기 허브(11)에는 허브 볼트(15)가 체결되는 데, 이 허브(11)의 허브 플랜지가 차량의 바깥쪽으로 허브 볼트(15)에 의해 브레이크 디스크(12) 및 휠(도시되지 않음)을 결합하고, 차량의 안쪽으로 휠 베어링(13)과 결합되어 너클(14) 및 캐리어 등 다른 서스펜션 부품들과 결합되게 된다.

그리고 차량의 주행 중에는 휠 및 브레이크 디스크(12), 허브(11)가 회전하고, 고정된 너클(14) 또는 캐리어와 연결되어 있는 베어링(13)이 차량의 하중을 지지하고, 아울러 회전을 원활하게 하는 역할을 하게 된다.

브레이크 디스크(12)는 허브(11)의 허브 플랜지와 고정하기 위하여 허브 볼트(15)를 이용하여 체결되며, 너클에 조립된 브레이크 디스크(12)와 같이 차량의 제동장치를 이루며, 브레이크 패드(도시되지 않음) 사이의 마찰 저항에 의해 차량을 정지시키게 된다.

한편, 베어링(13)은 너클(14)의 내경으로 끼워지는 외륜과, 허브(11)의 외경으로 끼워 결합되는 내륜 사이에 다수의 볼들이 개제되어 휠과 브레이크 디스크(12)가 자유롭게 회전될 수 있도록 한다.

허브(11)의 내경부에는 조인트로부터 연장된 하프 샤프트가 끼워 결합되고, 외측에서 너트를 강하게 조여서 허브(11)의 측면과 하프 샤프트의 측면부를 강하게 예압되도록 한다.

종래, 허브(11)와 베어링(13)의 내륜은 억지 끼워맞춤 방법으로 결합되어 있었다.

따라서, 허브(11)의 내경으로 조립되는 하프 샤프트를 너트로 강하게 조여서 체결하는 과정에서 하프 샤프트에 큰 축력이 작용되어 베어링(13)의 내경과 허브(11)의 외경부에는 슬립이 발생되면서 강한 금속 마찰음(stick slip noise) 발생된다.

금속 마찰음은 높은 고음이면서 작업자로 하여금 순간적으로 소름끼치게 하거나 기분을 상하게 하여 작업을 기피하는 원인이 되었다.

그리고, 허브(11)와 베어링(13)의 내륜은 억지 끼워맞춤 방식에 의해 결합되므로 그 공차정도에 따라 결합상태가 일정하지 않고, 결합력이 쉽게 약해져서 슬립에 의한 제품 불량의 원인이 되었다.

대한민국 등록특허 제10-1294035호 (등록일자 2013년08월01일) 대한민국 등록특허 제10-1224750호 (등록일자 2013년01월15일)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상세하게는 하프샤프트를 너트로 강하게 체결하는 과정에서도 금속 마찰음의 발생 염려가 적어 작업 기피를 방지할 수 있도록 한 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 허브와 베어링의 내륜과 체결 상태가 기구적으로 확실하게 결합되어 제품 불량을 방지하고 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 1세대 베어링을 사용하는 승용차는 물론 상용차의 전후륜 차축에 모두 적용될 수 있도록 한 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 조향장치와 연결되는 너클과,

상기 너클의 안쪽에 외륜이 압입 조립되며 볼의 내측으로 내륜이 마련되는 베어링과,

상기 너클의 내주면에 끼움 결합되어 베어링의 이탈을 방지하기 위한 스냅링과,

상기 베어링의 내륜에 압입 조립되는 허브와,

허브의 내경부에 결합된 상태로 단부에는 나사부가 형성되어 너트와 체결되도록 하고, 상기 베어링의 측면부에 밀착되도록 지지면을 구비하는 하프 샤프트와,

상기 허브의 외주면에 허브볼트를 이용하여 고정되는 휠디스크가 포함하여 이루어지는 차량의 구동륜에 있어서,

상기 허브의 외주면에는 축 중심선과 나란하게 돌출되는 하나 이상의 치형 돌기가 일체로 구비되고,

이 허브의 외경부에 결합되는 베어링의 내륜에는 상기 치형돌기가 결합되도록 치차홈이 성마련되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공한다.

또한, 본 발명의 치형돌기와 치차홈은 원주를 따라 일정간격 반복 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공한다.

또, 본 발명의 치형돌기와 치차홈은 원주를 따라 간헐적으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공한다.

상기 치형돌기와 치차홈은 인벌류트 세레이션 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공한다.

상기 치형돌기와 치차홈은 스플라인 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공한다.

상기 너트의 내측으로는 허브에 밀착 지지되는 와셔가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 허브의 외경부와 베어링의 내륜을 세레이션 또는 스플라인 치형구조로 서로 결합시키므로, 허브와 내륜 사이에는 미세한 조립 공차가 형성되어 있다.

따라서, 하프샤프트를 너트로 강하게 체결하는 과정에서도 금속 마찰음의 발생 염려가 거의 없어 금속 마찰 소음으로 인한 작업 기피를 방지할 수 있게 된다.

또, 허브와 베어링의 내륜과 체결 상태가 기구적으로 확실하게 결합되어 있으므로 슬립과 같은 제품 불량을 방지하고 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다.

그리고, 1세대 베어링을 사용하는 승용차는 물론 상용차의 전후륜 차축에 모두 적용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 구동륜의 차축 조립체의 구조의 구성을 나타내 보인 부분 단면 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 구동륜의 차축 조립체의 전체 구성을 나타내 사시도.
도 3은 본 발명의 조립 상태 단면도.
도 4는 본 발명의 요부 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 허브와 베어링이 분해되는 구성을 보인 분해 사시도.
도 6은 도3의 A-A선 횡단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 횡단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 구동륜의 차축 조립체의 전체 구성을 사시도로 예시한 것으로, 허브(400)와 내륜(210)의 경계부에 세레이션 치형들이 반복 성형되어 상호 결합되는 구성을 보이고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 조립상태 단면도로, 하프 샤프트(500)의 단부에 너트(520)가 체결되어 허브(400)와 베어링(200) 사이를 강하게 체결시키는 구조를 보이고 있다.

도 4는 도 3의 요부 구성을 확대하여 단면도로써, 너트(520) 내측으로 와셔(530)가 개재된 상태로 허브(400)의 측면과 하프 샤프트(500)의 지지면(501) 사이로 베어링(200)이 예압되는 상태를 보이고 있다.

도 5는 본 발명의 허브(400)와 베어링(200)을 분해한 사시도로서, 허브(400)의 외경부와 내륜(210)의 내경으로 세레이션 치형이 성형되는 상태를 보이고 있다.

도 6은 도 3의 A-A선 단면도로 허브(400)의 외경부와 내륜(210)의 내경으로 세레이션 치형이 결합면을 따라 일정간격 전체적으로 반복 성형되는 구조를 보이고 있다.

도 7은 허브(400)의 외경부와 내륜(210)의 내경으로 세레이션 치형이 결합 원주면을 따라 간헐적으로 성형되는 구조를 보이고 있다.

도 8은 허브(400)의 외경부와 내륜(210)의 내경으로 스플라인 치형이 결합 원주면을 따라 전체적으로 반복 성형되는 실시예를 보이고 있다.

본 발명에 따른 구동륜의 차축 조립체는, 허브(400)와, 이 허브(400)의 일측 외주면에 결합 설치된 베어링(200)와, 상기 허브(400)의 타측 외주면에 결합 설치된 휠디스크(600)와, 상기 베어링(200)의 후방에서 체결 설치되는 너클(100)과, 상기 허브(400)의 중심으로 뚫어지는 조립홀을 통하여 고정 결합되고, 지지면(501)이 구비되는 하프 샤프트(500)와, 이 하프 샤프트(500)의 선단부에 형성된 나사부(510)에 체결되는 너트(520)를 포함하여 구성된다.

상기 허브(400)와 하프 샤프트(500)는 주로 스플라인(spline) 구조로 상호 결합된다.

상기 너클(100)은 조향장치와 연결되며, 내측으로 베어링(200)의 외륜(220)이 압입 조립된다.

베어링(200)은 볼(230)을 중심으로 외측으로는 외륜(220)이 내측으로 허브(400)와 결합되는 내륜(210)이 마련되어 너클(100)은 고정상태에서 허브(400)의 중앙으로 결합되는 하프 샤프트(500) 및 휠디스크(600)가 허브(400)아 같이 회전 가능하게 조립되는 것이다.

상기 너클(100)의 내주면 일측에는 스냅링(300)이 끼움 결합되어 베어링(200)의 이탈을 방지하게 된다.

상기 하프 샤프트(500)는 선단에 나사부(510)가 형성되어 너트(520)와 체결되도록 하고, 후단부에는 상기 베어링(200)의 측면부에 밀착되도록 중심축선과 대략 직각되게 지지면(501)을 구비하고 있다.

상기 허브(400)와 휠디스크(600)는 수개의 허브볼트(410)들을 이용하여 결합된다.

본 발명에서는 상기 허브(400)와 베어링(200)의 내륜(210)을 치형돌기(700)와 치차홈(710)에 의해 기구적으로 회전 방지한 상태로 결합되는 것을 구성상의 특징으로 한다.

즉, 상기 허브(400)의 외주면에는 축 중심선과 나란하게 돌출되는 하나 이상의 치형 돌기(700)가 일체로 성형된다.

그리고, 이 허브(400)의 외경부에 결합되는 베어링(200)의 내륜(210)에는 상기 치형돌기(700)가 결합되는 형상으로 치차홈(710)이 성형된 상태로 상호 조립된다.

따라서, 하프 샤프트(500)의 선단에서 너트(520)를 강하게 조여서 허브(400)와 내륜(210) 사이에 예압이 발생될 때 치형돌기(700)와 치차홈(710) 사이에 형성된 미세한 조립 공차에 의해 부드럽게 슬립이 발생되므로 금속 마찰음(stick slip noise) 발생을 방지할 수가 있는 것이다.

또 금속 마찰음(stick slip noise) 발생은 방지하면서도 허브(400)와 내륜(210)은 기구적으로 결합되어 있으므로 회전력이 전달 방향으로 슬립이 발생되는 등의 제품 불량을 원천적으로 방지할 수가 있다.

여기서 본 발명의 치형돌기(700)와 치차홈(710)은 원주면을 따라 전체적으로 일정간격 반복 성형될 수도 있다.(도 6 참조)

또, 본 발명의 치형돌기(700)와 치차홈(710)은 원주를 따라 간헐적으로 성형되고 치형돌기(700)와 치차홈(710)이 형성되지 않는 부분은 원호로 결합되도록 설계할 수도 있다.(도 7 참조)

상기 치형돌기(700)와 치차홈(710)은 주로 인벌류트 세레이션 형상으로 서로 맞물리게 성형되는 것이 가장 바람직 하다.

그리고, 상기 치형돌기(700)와 치차홈(710)은 각각 스플라인 형상으로 서로 맞물리게 성형하여도 동일한 작용 효과를 기대할 수 있음을 밞혀 둔다.

한편, 상기 너트(520)의 내측으로는 허브(400)에 밀착 지지되는 와셔(530)가 더 설치되어 허브(400)를 보호하고 가압 효과를 더 증대시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

100 - 너클
200 - 베어링
210 - 내륜
220 - 외륜
230 - 볼
300 - 스냅링
400 - 허브
410 - 허브볼트
500 - 하프 샤프트
501 - 지지면
510 - 나사부
520 - 너트
530- 와셔
600 - 휠디스크
700 - 치형돌기
710 - 치차홈

Claims (6)

1. 조향장치와 연결되는 너클의 안쪽에 외륜이 압입 조립되며 볼의 내측으로 내륜이 마련되는 베어링과,
   상기 베어링의 내륜에 압입 조립되는 허브를 포함하며,
   상기 허브의 외주면에는 축 중심선과 나란하게 돌출되는 하나 이상의 치형 돌기가 일체로 구비되고,
   이 허브의 외경부에 결합되는 베어링의 내륜에는 상기 치형돌기가 결합되도록 치차홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 치형돌기와 치차홈은 원주를 따라 전체적으로 일정간격 반복 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 치형돌기와 치차홈은 원주를 따라 간헐적으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조.
   
4. 제1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 치형돌기와 치차홈은 인벌류트 세레이션 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조.
   
5. 제1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 치형돌기와 치차홈은 스플라인 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 너트의 내측으로는 허브에 밀착 지지되는 와셔가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 차량 구동륜의 허브와 베어링 체결구조.
   
   
   
   
   
   

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