WO2024128842A1

WO2024128842A1 - 차량용 휠베어링

Info

Publication number: WO2024128842A1
Application number: PCT/KR2023/020702
Authority: WO
Inventors: 임종근
Original assignee: 주식회사 일진글로벌
Priority date: 2022-12-14
Filing date: 2023-12-14
Publication date: 2024-06-20

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 휠을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 차량용 휠베어링이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링은, 휠장착 플랜지를 구비하는 휠허브와; 휠허브의 외주면에 장착되는 내륜과; 차체측 장착 플랜지를 구비하는 외륜과; 휠허브 및 내륜을 외륜에 대해 상대회전 가능하게 지지하는 복수의 전동체를 포함하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜의 내주면에는 축방향 스플라인부가 구비되어 축방향 스플라인부가 휠허브의 외주면에 구비된 스플라인 결합부에 결합되도록 구성될 수 있고, 내륜의 내측 축방향 단면에는 단면 치형부가 구비되어 등속조인트의 외측 축방향 단면에 구비된 단면 치형부와 치형 결합되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜의 축방향 스플라인부 및 단면 치형부에는 경화 열처리가 수행될 수 있다.

Description

차량용 휠베어링

본 발명은 차량의 휠을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 차량용 휠베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내륜과 등속조인트의 축방향 단면에 형성된 단면 치형부에 의해 동력이 전달되도록 구성된 차량용 휠베어링에 관한 것이다.

휠베어링은 차량의 휠을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 장치로, 차량의 구동륜에 장착되는 구동륜용 휠베어링과 차량의 종동륜에 장착되는 종동륜용 휠베어링으로 구분될 수 있다.

도 1을 참조하면, 종래에 이용되고 있는 구동축용 휠베어링의 구조가 예시적으로 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 구동축용 휠베어링(10)은 휠이 장착되는 회전요소[예컨대, 휠허브(20) 및 내륜(30)]가 차체에 고정되는 비회전요소[예컨대, 외륜(40)]에 전동체(50)를 통해 연결되어 차량의 휠을 차체에 대해 회전 가능하게 지지하도록 구성되며, 휠베어링의 일측에는 등속조인트(60)가 결합되어 구동장치에서 발생된 동력을 휠베어링(10)으로 전달하도록 구성된다.

등속조인트(60)는 통상적으로 외측부재(70) 내에 구름부재(80; 예컨대, 볼 부재) 및 이를 지지하는 내측부재가 수용되고 이러한 내측부재에 구동장치에 연결된 중심축(90)이 결합되는 구조로 형성되며, 외측부재(70)의 휠측 단부에는 축방향으로 연장하는 스템부(75)가 형성되어 스템부(75)의 외주면에 형성된 스플라인이 휠허브(20)의 내주면에 형성된 스플라인과 맞물려 결합하도록 구성된다.

그런데, 이러한 구조의 휠베어링(10)은 등속조인트의 스템부(75)에 형성된 축방향 스플라인을 휠허브(20)에 형성된 축방향 스플라인에 맞물려 동력을 전달하도록 구성되어 있기 때문에 등속조인트(60)에 휠허브를 관통하는 긴 길이의 스템부(75)가 형성되어야 하고, 이로 인해 휠베어링 조립체의 중량이 증가되고 가속/감속시 소음이나 진동이 발생하는 문제가 나타날 수 있다.

이러한 문제를 개선하기 위한 방안으로, 휠베어링의 회전요소(예컨대, 휠허브, 내륜 등)와 등속조인트의 축방향 단면에 단면 치형부(face spline)를 형성한 다음, 이러한 단면 치형부의 치형 결합을 통해 동력을 전달하도록 구성된 차량용 휠베어링이 제안되고 있다.

예컨대, 전술한 단면 치형 동력 전달 구조를 형성하기 위해 휠허브의 차체측 단부(예컨대, 내륜 고정을 위한 포밍부) 또는 내륜의 차체측 단부에 단면 치형부를 형성해 동력을 전달하도록 구성된 차량용 휠베어링이 알려져 있다.

그러나, 휠허브의 차체측 단부에 위치하는 포밍부(소성 변형부)에 단면 치형부를 형성하는 구조의 경우에는, 포밍부의 소성 변형을 위해 단면 치형 형성부에 경화 열처리를 수행하기 어려우며, 경화 열처리 수행시 주변에 있는 씰링 부재가 열처리 수행 과정에서 손상되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 내륜의 차체측 단부에 단면 치형부를 형성하는 구조의 경우에는, 치형부 강도 증대를 위해 치형부의 피치원 직경을 증대시키는 것이 유리하나, 이러한 경우에는 휠베어링의 반경방향 크기가 증가되고 휠베어링의 중량이 증가되고 대형화되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 휠베어링의 내륜과 등속조인트의 축방향 단면에 단면 치형부를 형성해 단면 치형부의 치형 결합을 통해 동력을 전달하도록 구성된 차량용 휠베어링에 있어서, 동력 전달부의 기능을 수행하는 치형 및 스플라인 결합 부위에 열처리를 수행해 휠베어링을 소형화시킴과 동시에 동력 전달을 위한 충분한 강도 확보를 도모할 수 있도록 구성된 차량용 휠베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜은 축방향 스플라인부 및 단면 치형부를 포함하는 전체 표면에 대해 경화 열처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브의 스플라인 결합부에는 경화 열처리가 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 경화 열처리는 고주파 열처리 또는 침탄질화 열처리로 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜의 내주면에는 축방향 스플라인부에 비해 축방향 외측 부분에 원통형 압입부가 구비될 수 있고, 원통형 압입부는 휠허브의 외주면에 구비된 압입 장착부에 결합되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜의 원통형 압입부의 내경은 내륜의 축방향 스플라인부의 내경에 비해 크게 형성될 수 있다.

이 외에도, 본 발명에 따른 차량용 휠베어링에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링은 내륜의 내측 축방향 단면과 등속조인트의 외측 축방향 단면에 구비된 단면 치형부를 치형 결합하여 구동력을 전달하도록 구성되어 있어, 휠베어링 조립체를 보다 단순한 구조로 형성하고 경량화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링은 내륜의 내주면에 압입부 및 스플라인부를 구비해 이를 통해 내륜을 휠허브에 결합하도록 구성되어 있어, 내륜을 휠허브의 외주면에 보다 안정적으로 장착하여 고정할 수 있게 되고, 내륜과 휠허브 사이에 의도치 않은 상대회전(크립; creep)이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링은 동력 전달부의 기능을 할 수 있는 내륜의 축방향 스플라인부 및 단면 치형부와 휠허브의 스플라인 결합부에 결화 열처리가 수행되도록 구성되어 있어, 동력이 전달되는 부위에 충분한 강도가 확보될 수 있게 된다.

도 1은 통상의 차량용 휠베어링의 일례를 예시적으로 도시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링의 구조를 예시적으로 도시한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링의 단면 구조를 예시적으로 도시한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링에 이용될 수 있는 내륜의 구조를 예시적으로 도시한다.

차량의 휠을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 차량용 휠베어링(100)이며,

휠장착 플랜지(210)를 구비하는 휠허브(200)와;

상기 휠허브(200)의 외주면에 장착되는 내륜(300)과;

차체측 장착 플랜지(410)를 구비하는 외륜(400)과;

상기 휠허브(200) 및 상기 내륜(300)을 상기 외륜(400)에 대해 상대회전 가능하게 지지하는 복수의 전동체(500)를 포함하고,

상기 내륜(300)의 내주면에는 축방향 스플라인부(310)가 구비되어, 상기 축방향 스플라인부(310)가 상기 휠허브(200)의 외주면에 구비된 스플라인 결합부(240)에 결합되도록 구성되고,

상기 내륜(300)의 내측 축방향 단면에는 단면 치형부(330)가 구비되어, 등속조인트의 외측 축방향 단면에 구비된 단면 치형부와 치형 결합되도록 구성되고,

상기 내륜(300)의 축방향 스플라인부(310) 및 단면 치형부(330)에는 경화 열처리가 수행되는,

차량용 휠베어링.

이하에서 기술되는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이에 대한 구체적인 설명으로 제한되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은 달리 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 가지며, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 명세서에서 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 명세서에서 "축방향"은 휠베어링의 회전 중심축을 따라 연장하는 방향을 의미하고("축방향 내측"은 차체측을 향하는 방향을 의미하고 "축방향 외측"은 휠측을 향하는 방향을 의미함), "반경방향"은 이러한 "축방향"에 수직하게 회전 중심축으로부터 멀어지거나 회전 중심축에 가까워지는 방향을 의미하고, "원주방향"은 전술한 "축방향"을 중심으로 하는 회전 방향을 의미한다.

본 명세서에 기재된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 일측에 “위치되어” 있다거나 “형성되어” 있다고 언급되는 경우, 이는 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 일측에 직접 접촉된 상태로 위치되거나 형성되는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 중간에 개재한 상태로 위치하거나 형성될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

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. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조부호를 통해 지시되어 있으며, 이하의 실시예들의 설명에 있어서 동일하거나 대응하는 구성요소는 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 다만, 아래의 설명에서 특정 구성요소에 관한 기술이 생략되어 있더라도, 이는 그러한 구성요소가 해당 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(100)이 예시적으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(100)은 통상의 차량용 휠베어링과 유사하게 회전요소[예컨대, 휠허브(200) 및 내륜(300)]가 비회전요소[예컨대, 외륜(400)]에 대해 전동체(500)를 통해 결합되어 차량의 휠을 차체에 대해 회전 가능하게 지지하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(200)는 축방향을 따라 연장하는 대략 원통형의 구조로 형성될 수 있으며, 휠허브(200)의 일측 외주면에는 휠장착 플랜지(210; 허브 플랜지)가 구비될 수 있다. 휠장착 플랜지(210)는 휠허브(200)의 외주면으로부터 반경방향 외측으로 연장된 형상으로 형성되어 허브 볼트 등을 이용해 차량의 휠을 휠허브(200)에 장착하는데 이용될 수 있다. 한편, 휠허브(200)의 차체측 단부에는 내륜(300)이 압입되는 내륜 장착부(220)가 구비될 수 있으며, 휠허브(200)의 외주면 일부에는 전동체의 궤도면(내측 궤도면)이 형성되어 전동체(500)를 반경방향 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(300)은 휠허브(200)의 외주면에 하나 이상 장착되도록 구성될 수 있으며, 내륜(300)의 외주면에는 전동체의 궤도면(내측 궤도면)이 형성되어 전동체(500)를 반경방향 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 내륜(300)은 휠허브(200)의 차체측 단부 부근에 마련된 내륜 장착부(220)에 결합되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 외륜(400)은 외주면에 휠베어링 조립체를 차체에 장착하는데 이용되는 차체측 장착 플랜지(410)를 구비하고, 내주면에 전동체(500)가 접촉하는 궤도면을 구비하도록 구성될 수 있다. 외륜(400)의 내주면에 형성된 궤도면(외측 궤도면)은 휠허브(200) 및/또는 내륜(300)에 형성된 궤도면(내측 궤도면)과 협력해 이들 궤도면 사이에 구름요소인 전동체(500)를 수용하여 지지하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전동체(500)는 휠베어링(100)의 회전요소[예컨대, 휠허브(200) 및/또는 내륜(300)]와 비회전요소[예컨대, 외륜(400)] 사이에 개재되어, 휠베어링(100)의 회전요소를 비회전요소에 대해 상대회전 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, 내륜(300)의 내주면에는 축방향 스플라인부(310)가 구비될 수 있으며, 이러한 축방향 스플라인부(310)는 휠허브(200)의 외주면[구체적으로는, 휠허브(200)의 내륜 장착부(220)의 외주면]에 구비된 스플라인 결합부(240)에 결합되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 내륜(300)의 내주면에 형성된 스플라인부(310)는 휠허브(200)에 구비된 스플라인 결합부(240)에 스플라인 압입되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(300)의 내주면에는 전술한 축방향 스플라인부(310)에 비해 축방향 외측 부분에 원통형 압입부(320)가 구비될 수 있으며, 이러한 원통형 압입부(320)는 휠허브(200)의 외주면[구체적으로는, 휠허브(200)의 내륜 장착부(220)의 외주면]에 구비된 압입 장착부(250)에 압입되어 결합되도록 구성될 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(100)은 원통형 압입부와 스플라인부를 함께 이용하여 내륜(300)을 휠허브(200)에 장착하도록 구성되어 있기 때문에, 내륜(300)을 휠허브(200) 상에 확실하게 장착하여 고정시킬 수 있게 되고, 내륜(300)과 휠허브(200) 사이에 의도치 않은 상대회전(크립; creep)이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(300)의 내주면에 구비되는 원통형 압입부(320)는 축방향 스플라인부(310)에 비해 내경의 크기가 크게 형성되어, 내륜(300)을 휠허브(200)에 장착할 때 휠허브(200)에 구비된 스플라인 결합부(240)에 의해 원통형 압입부(320)가 손상되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(300)은 내측 축방향 단면[예컨대, 후술하는 내륜(300)의 연장부(360)의 내측 축방향 단면]에 단면 치형부(330)를 구비하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(300)의 내측 축방향 단면에 구비된 단면 치형부(330)는 등속조인트(미도시)의 외측 축방향 단면에 구비된 단면 치형부와 치형 결합되어 동력을 전달하도록 구성될 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(100)은 내륜(300)과 등속조인트의 축방향 단면에 형성된 단면 치형부의 치형 결합을 통해 동력을 전달하도록 구성되어 있어, 등속조인트에 축방향으로 길게 연장하는 스템부를 형성해 축방향 스플라인 결합을 형성할 필요가 없고, 이로 인해 휠베어링 조립체의 중량을 감소시키고 휠베어링 조립체의 작동 과정에서 소음이 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 동력이 전달되는 부위인 내륜(300)의 축방향 스플라인부(310) 및 단면 치형부(330), 휠허브(200)의 스플라인 결합부(240) 등의 부위에는 경화 열처리가 적용되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(300)은 동력이 전달되는 부위인 축방향 스플라인부(310) 및 단면 치형부(330)를 포함해 전체 표면에 대해 경화 열처리가 수행되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 경화 열처리는 고주파 열처리, 침탄질화 열처리 등 표면 강화를 위해 수행될 수 있는 다양한 열처리 공정이 적용되어 수행될 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링은 동력 전달부의 기능을 할 수 있는 내륜(300)의 축방향 스플라인부(310) 및 단면 치형부(330), 휠허브(200)의 스플라인 결합부(240) 등의 표면에 경화 열처리가 수행되도록 구성되어 있어 동력 전달 부위에 충분한 강도를 확보할 수 있게 되고(예컨대, 경화 열처리를 수행하지 않은 경우에 비해 스플라인부 및 치형부의 강도가 약 60% 정도 개선될 수 있음), 이로 인해 부품들의 수명이 향상되고 휠베어링의 안정적인 작동을 보장할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명하였으나, 상기 실시예는 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 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

[부호의 설명]

100: 차량용 휠베어링

200: 휠허브

210: 휠장착 플랜지

220: 내륜 장착부

230: 포밍부

240: 스플라인 결합부

230: 압입 장착부

240: 스플라인 결합부

250: 압입 장착부

300: 내륜

310: 축방향 스플라인부

320: 원통형 압입부

330: 단면 치형부

400: 외륜

410: 차체측 장착 플랜지

500: 전동체

Claims

차량의 휠을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 차량용 휠베어링(100)이며,

휠장착 플랜지(210)를 구비하는 휠허브(200)와;

상기 휠허브(200)의 외주면에 장착되는 내륜(300)과;

차체측 장착 플랜지(410)를 구비하는 외륜(400)과;

상기 휠허브(200) 및 상기 내륜(300)을 상기 외륜(400)에 대해 상대회전 가능하게 지지하는 복수의 전동체(500)를 포함하고,

상기 내륜(300)의 내주면에는 축방향 스플라인부(310)가 구비되어, 상기 축방향 스플라인부(310)가 상기 휠허브(200)의 외주면에 구비된 스플라인 결합부(240)에 결합되도록 구성되고,

상기 내륜(300)의 내측 축방향 단면에는 단면 치형부(330)가 구비되어, 등속조인트의 외측 축방향 단면에 구비된 단면 치형부와 치형 결합되도록 구성되고,

상기 내륜(300)의 축방향 스플라인부(310) 및 단면 치형부(330)에는 경화 열처리가 수행되는,

차량용 휠베어링.
제1항에 있어서,

상기 내륜(300)은 축방향 스플라인부(310) 및 단면 치형부(330)를 포함하는 전체 표면에 대해 경화 열처리가 수행되도록 구성되는,

차량용 휠베어링.
제1항에 있어서,

상기 휠허브(200)의 스플라인 결합부(240)에는 경화 열처리가 수행되는,

차량용 휠베어링.
제3항에 있어서,

상기 경화 열처리는 고주파 열처리 또는 침탄질화 열처리로 수행되는,

차량용 휠베어링.
제4항에 있어서,

상기 내륜(300)의 내주면에는 상기 축방향 스플라인부(310)에 비해 축방향 외측 부분에 원통형 압입부(320)가 구비되고,

상기 원통형 압입부(320)는 상기 휠허브(200)의 외주면에 구비된 압입 장착부(250)에 결합되도록 구성되는,

차량용 휠베어링.
제5항에 있어서,

상기 내륜(300)의 원통형 압입부(320)의 내경은 상기 내륜(300)의 축방향 스플라인부(310)의 내경에 비해 크게 형성되는,

차량용 휠베어링.