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KR20220001642A - 차량의 구동륜 액슬장치 - Google Patents

차량의 구동륜 액슬장치 Download PDF

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Publication number
KR20220001642A
KR20220001642A KR1020200079869A KR20200079869A KR20220001642A KR 20220001642 A KR20220001642 A KR 20220001642A KR 1020200079869 A KR1020200079869 A KR 1020200079869A KR 20200079869 A KR20200079869 A KR 20200079869A KR 20220001642 A KR20220001642 A KR 20220001642A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
joint
bearing
coupled
boot
wheel
Prior art date
Application number
KR1020200079869A
Other languages
English (en)
Inventor
유성수
배석호
김희일
최원준
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Publication date
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Priority to DE102020214727.2A priority patent/DE102020214727A1/de
Priority to US17/102,814 priority patent/US11619271B2/en
Priority to CN202011378337.8A priority patent/CN113858886A/zh
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Abstract

본 발명은 차량의 구동륜 액슬장치에 관한 것으로, 주행 중 휠측 조인트 및 샤프트가 부트와 별개로 회전할 수 있도록 하여 부트의 마찰 이음 발생을 근본적으로 방지할 수 있도록 한, 차량의 구동륜 액슬장치를 제공하는데 목적이 있다.

Description

차량의 구동륜 액슬장치 {AXLE ASSEMBLY FOR DRIVING WHEEL OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 구동륜 액슬장치에 관한 것으로, 상세하게는 드라이브 샤프트의 부트 접힘에 의한 노이즈 문제를 개선하기 위한 차량의 구동륜 액슬장치에 관한 것이다.
일반적으로 드라이브 샤프트는 차량의 파워트레인과 휠 사이에서 구동력을 전달하는 역할을 한다.
드라이브 샤프트는 통상 서스펜션의 거동에 의한 절각 및 길이 변화를 흡수할 수 있도록 하기 위해 2개의 등속 조인트와 상기 2개의 등속 조인트 사이를 연결하는 1개의 샤프트로 구성되며, 상기 등속 조인트에는 내부 부품의 윤활을 위한 그리스를 충진하기 위해 부트가 장착된다.
첨부된 도 1은 종래의 드라이브 샤프트를 이용한 구동륜 액슬장치를 도시한 것이고, 도 2는 선회 주행 시 드라이브 샤프트의 조인트 외륜과 샤프트 사이에 절각이 발생한 상태를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 구동륜 액슬장치는, 차량의 조향장치와 연결되는 조향너클(10), 조향너클(10)의 내측에 허브 베어링(20)을 통해 결합되는 휠 허브(30), 휠 허브(30)의 외주부에 볼트(34)를 통해 고정되는 휠 디스크(40), 휠 허브(30)의 중앙에 관통하여 휠 허브(30)의 내주면에 스플라인 결합되는 드라이브 샤프트(50), 드라이브 샤프트(50)를 휠 허브(30)에 고정하기 위한 허브 너트(32)를 포함한다.
상기 드라이브 샤프트(50)는 파워트레인의 구동력을 구동륜에 전달할 수 있도록 구성된다. 구체적으로 드라이브 샤프트(50)는, 휠측 조인트(52)와 파워트레인측 조인트(54)와 샤프트(56) 및 부트(58)가 조합된 어셈블리 형태로 구성된다.
이때 상기 샤프트(56)는 휠측 조인트(52)와 파워트레인측 조인트(54) 사이를 연결한다. 그리고 부트(58)는 조인트 외륜(52a)과 샤프트(56) 사이에 큰 절각이 발생하는 주행 조건에서 변형 가능한 주름관 구조로 형성되며, 부트(58)의 일단부는 조인트 외륜(52a)에 고정되고 부트(58)의 타단부는 샤프트(56)에 고정된다.
상기 휠측 조인트(52)는, 외륜(52a)과 내륜(52b) 및 볼(52c) 그리고 케이지(52d)가 조합된 어셈블리 형태로 구성된다.
이때 상기 외륜(52a)은 볼(52c)을 통해 내륜(52b)과 연결되어 내륜(52b)의 회전력을 전달받게 되고, 상기 내륜(52b)은 샤프트(56)와 일체로 회전하도록 결합되어 파워트레인의 구동력(회전력)을 전달받게 된다. 또한 상기 외륜(52a)은, 휠 허브(30)의 중앙을 관통하여 휠 허브(30)의 내주면에 스플라인 결합되는 축형의 허브 결합부(52a')를 가진다.
따라서, 주행 중 선회 시 조향장치에 의해 조향너클(10)이 움직임에 따라 휠 허브(30)와 조인트 외륜(52a)이 일체로 움직이게 되고, 그에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 조인트 외륜(52a)과 샤프트(56)가 회전하는 상태에서 조인트 외륜(52a)과 샤프트(56) 사이에 절각이 발생하게 된다. 이때 부트(58)는 조인트 외륜(52a) 및 샤프트(56)와 일체로 회전하게 된다.
상기 부트(58)는 조인트 외륜(52a)과 샤프트(56) 사이에 절각이 발생하면 주름형 구조의 특성상 부트(58)의 산(골과 골 사이) 간 접촉이 발생하게 되는데, 부트(58) 표면의 윤활제가 부트(58)의 산 간에 원활한 슬립(slip)이 이루어지도록 하여 부트(58)의 산 간 마찰에 의한 소음이 발생하지 않도록 하게 된다.
그러나, 주행 중 이물질(예를 들어, 흙, 수분, 제설제 등)에 의해 부트(58) 표면에서 윤활제가 제거되거나 윤활제가 제 역할을 하지 못하게 되는 경우, 부트(58)의 스틱(stick) 현상을 유발하여 부트(58)의 산과 산의 접촉면에서의 상대 운동에 의해 스틱 슬립(stick-slip)성 이음이 발생하게 된다.
즉, 부트(58)의 표면에서 윤활제가 제거되거나 윤활제가 제 역할을 하지 못하게 되는 경우, 주행 중 선회 시 부트(58) 접힘에 따른 마찰 소음이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 주행 중 휠측 조인트 및 샤프트가 부트와 별개로 회전할 수 있도록 하여 부트의 마찰 이음 발생을 근본적으로 방지할 수 있도록 한, 차량의 구동륜 액슬장치를 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명은: 파워트레인으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 샤프트; 조향장치와 연결된 조향너클의 중앙에 관통하도록 배치되고, 조인트를 통해 상기 샤프트와 일체로 회전하도록 결합되는 액슬 하우징; 상기 조향너클과 액슬 하우징 사이에 장착되는 휠 베어링; 상기 조인트와 일정 거리를 두고 상기 샤프트의 외측부에 장착되는 조인트 베어링; 제1 단부가 상기 조인트 베어링의 외륜에 결합되고 제2 단부가 상기 휠 베어링의 외륜에 결합되어 상기 샤프트의 외측에 윤활제의 충진을 위한 공간을 형성하는 부트 유닛;을 포함하는 차량의 구동륜 액슬장치를 제공한다.
구체적으로 상기 휠 베어링은, 조향너클에 결합되는 휠 베어링 외륜; 액슬 하우징의 외주부에 장착되는 휠 베어링 내륜; 상기 휠 베어링 외륜과 휠 베어링 내륜 사이에 회전가능하게 배치되는 복수의 휠 베어링 볼;을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 휠 베어링 외륜은 부트 유닛 고정부가 일체로 형성될 수 있고, 상기 부트 유닛 고정부에 상기 부트 유닛의 제2 단부가 결합될 수 있다.
또한 상기 조인트 베어링은, 상기 부트 유닛의 제1 단부와 결합되는 조인트 베어링 외륜; 상기 샤프트의 외측부에 결합되는 조인트 베어링 내륜; 상기 조인트 베어링 외륜과 조인트 베어링 내륜 사이에 회전가능하게 조립되는 복수의 조인트 베어링 볼;을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 조인트는, 상기 샤프트에 일체로 회전하도록 결합되는 조인트 내륜; 상기 액슬 하우징에 일체로 형성되고, 상기 조인트 내륜과의 사이에 조립된 복수의 조인트 볼을 통해 상기 조인트 내륜과 일체로 회전하게 되는 조인트 외륜;을 포함하여 구성될 수 있다.
이때 상기 조인트 베어링 내륜은, 상기 조인트 내륜에 일체로 형성되어 샤프트의 외주면에 배치되는 조인트 내륜 연장부의 외측부에 결합될 수 있다.
아울러, 상기 액슬 하우징의 외주면과 부트 유닛의 내주면 사이에 부트 씰이 장착될 수 있고, 상기 부트 씰은 휠 베어링과 조인트 베어링 사이의 위치에 배치되어 윤활제가 상기 부트 씰과 휠 베어링 사이의 공간으로 유동되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 부트 유닛은, 제1 단부가 조인트 베어링 외륜의 외측부에 기밀하게 결합되는 제1 부트멤버; 제1 단부가 제1 부트멤버의 제2 단부와 기밀하게 결합되고, 제2 단부가 휠 베어링 외륜의 외측부에 기밀하게 결합되는 제2 부트멤버;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 액슬 하우징은 그 외주면에 락 너트가 결합될 수 있고, 상기 휠 베어링 내륜은 액슬 하우징의 외주부에 결합된 상태에서 상기 락 너트에 의해 액슬 하우징의 걸림턱측으로 가압되어 지지될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 액슬 하우징은 그 단부에 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되도록 꺾인 형상의 포밍부가 형성될 수 있고, 상기 휠 베어링 내륜은 액슬 하우징의 외주부에 결합된 상태에서 상기 포밍부를 통해 액슬 하우징의 걸림턱측으로 가압되어 지지될 수 있다.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은, 부트 유닛이 샤프트와 일체로 회전하지 않게 됨으로써 선회 주행 시 발생하던 종래 부트의 마찰 소음 문제를 근본적으로 제거할 수 있으며, 그에 따라 부트 유닛의 내구성능이 크게 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 드라이브 샤프트를 이용한 구동륜 액슬장치를 도시한 도면
도 2는 선회 주행 시 드라이브 샤프트의 조인트 외륜과 샤프트 사이에 절각이 발생한 상태를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동륜 액슬장치를 외부에서 본 도면
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동륜 액슬장치를 절개하여 본 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 베어링 고정 구조를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 락 너트의 풀림 방지 구조를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동륜 액슬장치용 샤프트의 회전 시 액슬 하우징이 부트 유닛과 독립적으로 회전하는 상태를 나타낸 도면
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동륜 액슬장치를 외부에서 본 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동륜 액슬장치의 일부 구성을 절개하여 본 도면이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구동륜 액슬장치는, 샤프트(110)와 액슬 하우징(120)과 휠 베어링(150)과 조인트 베어링(160) 및 부트 유닛(170) 등을 포함하여 구성된다.
샤프트(110)는, 차량의 파워트레인(미도시)으로부터 구동력을 전달받아 구동륜으로 전달하는 것으로, 샤프트(110)의 축선방향의 제1 단부에 결합된 파워트레인측 조인트(140)를 통해 파워트레인에서 생성하여 제공하는 구동력을 전달받고, 샤프트(110)의 제2 단부에 결합된 휠측 조인트(130)를 통해 파워트레인의 구동력을 구동륜에 전달하게 된다.
상기 샤프트(110)는 휠측 조인트(130) 및 파워트레인측 조인트(140)와 함께 일반적인 드라이브 샤프트의 역할을 수행할 수 있다. 이때 휠측 조인트(130)는 등속 조인트로 구성된다. 좀더 말해, 상기 휠측 조인트(130)는 액슬 하우징(120)과 샤프트(110)를 일체로 회전가능하게 연결한다.
액슬 하우징(120)은, 차량의 조향장치(미도시)와 연결된 조향너클(200)의 중앙을 관통하도록 배치되고, 휠측 조인트(130)를 통해 상기 샤프트(110)와 일체로 회전하도록 결합된다.
구체적으로 상기 액슬 하우징(120)은, 휠측 조인트(130)의 외륜 역할을 하는 조인트 외륜(132)과, 볼트를 통해 휠 디스크(190)가 결합되는 휠 허브(122)를 포함하여 구성된다.
좀더 말해, 상기 액슬 하우징(120)은 조인트 외륜(132)과 휠 허브(122)가 일체형 구조로 형성된다. 이에 액슬 하우징(120)은 일반적인 휠 허브의 역할과 조인트 외륜(132)의 역할을 동시 수행할 수 있다.
상기 휠 허브(122)는 휠 디스크(190)와 미도시된 휠이 장착되는 부분이다. 상기 휠 디스크(190)는 휠 허브(122)에 결합되어 액슬 하우징(120)의 외주부에 배치되고 액슬 하우징(120)과 일체로 회전할 수 있게 된다.
이러한 액슬 하우징(120)은 휠 베어링(150)을 통해 조향너클(200)과 결합된다.
상기 휠 베어링(150)은, 조향너클(200)과 액슬 하우징(120) 사이에 장착되어 배치되며, 조향너클(200)의 중앙에 관통하여 배치된 액슬 하우징(120)을 조향너클(200)과 독립적으로 회전가능하게 지지하는 역할을 한다.
구체적으로 휠 베어링(150)은, 휠 베어링 외륜(152)과 휠 베어링 내륜(154) 및 복수의 휠 베어링 볼(156)을 포함하여 구성될 수 있다.
휠 베어링 외륜(152)은 볼트를 이용하여 조향너클(200)의 일측에 결합되며, 이때 휠 베어링 외륜(152)의 일부분이 조향너클(200)에 압입될 수 있다. 구체적으로 휠 베어링 외륜(152)은 조향너클(200)과의 결합을 위한 너클 결합부(152b)를 가지며, 상기 너클 결합부(152b)는 휠 베어링 외륜(152)의 외측부에 반경방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
휠 베어링 내륜(154)은 액슬 하우징(120)의 외주부에 장착되어 배치되며, 휠 베어링 볼(156)은 휠 베어링 외륜(152)과 휠 베어링 내륜(154) 사이에 회전가능하게 배치된다. 이에 따라 휠 베어링 외륜(152)은 원주방향으로 배열된 휠 베어링 볼(156)을 통해 휠 베어링 내륜(154)을 회전가능하게 지지할 수 있다.
이때 휠 베어링 볼(156)은 휠 베어링(150)의 축선방향을 따라 2열로 배열될 수 있으며, 그중 1열의 휠 베어링 볼(즉, 제1 휠 베어링 볼)은 휠 베어링 외륜(152)과 휠 베어링 내륜(154) 사이에 배치될 수 있고, 나머지 1열의 휠 베어링 볼(즉, 제2 휠 베어링 볼)은 휠 베어링 외륜(152)과 액슬 하우징(120)의 외주면 사이에 배치될 수 있다.
상기 휠 베어링(150)은 베어링 내륜 역할을 하는 액슬 하우징(120)의 일측 부분을 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 휠 베어링(150)은 액슬 하우징(120)의 일측 부분을 액슬 하우징(120)과 공유하게 된다.
이러한 휠 베어링(150)은 조향너클(200)에 결합된 상태로 액슬 하우징(120)을 회전가능하게 지지하게 된다.
그리고 상기 휠 베어링 내륜(154)은, 액슬 하우징(120)의 외주면에 결합된 락 너트(180)에 의해 예하중(pre-load)을 받은 상태로 지지될 수 있다.
상기 락 너트(180)는 그 내주면에 나사 구조가 형성되어 상기 나사 구조를 통해 액슬 하우징(120)의 외주면에 결합되어 고정된다. 이러한 락 너트(180)를 액슬 하우징(120)의 외주면에 조여서 장착하면, 상기 락 너트(180)가 휠 베어링 내륜(154)에 이웃하여 예하중을 가하게 되고 그에 따라 휠 베어링 내륜(154)이 액슬 하우징(120)의 외주면에서 이탈하지 않도록 고정되어진다.
이때 휠 베어링 내륜(154)은 액슬 하우징(120)의 걸림턱(124)과 상기 락 너트(180) 사이에 위치하게 되며, 휠 베어링 내륜(154)은 일측은 락 너트(180)에 지지되고 휠 베어링 내륜(154)의 타측은 상기 걸림턱(124)에 지지된다. 다시 말해, 상기 휠 베어링 내륜(154)은 액슬 하우징(120)의 외주부에 결합된 상태에서 상기 락 너트(180)에 의해 걸림턱(124)측으로 가압되어 지지된다.
상기 걸림턱(124)은 액슬 하우징(120)의 일측 부분(휠 베어링(150)의 내륜 역할을 하는 부분)에 형성되며, 액슬 하우징(120)의 외주면에 장착된 휠 베어링 내륜(154)과 상기 걸림턱(124)은 반경방향으로 동일 높이를 가지게 된다.
도 6에 도시된 다른 실시예를 참조하면, 휠 베어링 내륜(154)은 락 너트(180) 대신 액슬 하우징(120)의 포밍부(132b)를 통해 가압된 상태로 지지되어 액슬 하우징(120)의 외주면에 고정될 수 있다.
상기 포밍부(132b)는 액슬 하우징(120)의 단부에 오비탈 포밍(orbital forming) 공정을 통해 형성될 수 있다.
구체적으로 포밍부(132b)는, 액슬 하우징(120)에서 조인트 외륜(132)의 단부에 오비탈 공정을 통해 형성될 수 있으며, 조인트 외륜(132)의 단부에 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되도록 꺾인 형상으로 형성될 수 있다.
이때 포밍부(132b)는, 액슬 하우징(120)의 외주면에 결합된 휠 베어링 내륜(154)의 단부를 밀착하여 감싸도록 벤딩되며, 상기 걸림턱(124)측으로 휠 베어링 내륜(154)을 가압하여 지지해주게 된다.
상기 포밍부(132b)는 휠 베어링 내륜(154)의 측단부에 밀착하여 휠 베어링 내륜(154)을 걸림턱(124)측으로 가압해줌으로써 상기 락 너트(180)와 마찬가지로 휠 베어링 내륜(154)이 액슬 하우징(120)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.
아울러 도 4 및 도 5에서 도면부호 157은 휠 베어링(150)의 케이지(157)이고 도면부호 158은 휠 베어링(150)의 베어링 씰(158)이다. 상기 케이지(157)는 휠 베어링 내륜(154)과 휠 베어링 외륜(152) 사이에 배치되어 휠 베어링 볼(156)의 위치를 제한하는 역할을 할 수 있다. 상기 베어링 씰(158)은 휠 베어링 볼(156)의 윤활을 위해 휠 베어링 외륜(152)과 휠 베어링 내륜(154) 사이의 공간에 주입된 윤활제를 밀봉하는 역할을 한다.
한편 도 7을 참조하면, 락 너트(180)는 볼트부재(184)를 통해 풀림방지링(182)이 체결될 수 있다. 상기 풀림방지링(182)은 반경방향의 내측부에 하나 이상의 걸림돌기(182a)가 형성되고, 상기 걸림돌기(182a)는 액슬 하우징(120)의 외주면에 형성된 홈부(126)에 삽입된다. 구체적으로 상기 걸림돌기(182a)는 액슬 하우징(120)에서 조인트 외륜(132)의 외측부에 형성된 홈부(126)에 삽입되어 배치된다.
상기 락 너트(180)가 액슬 하우징(120)의 외주면에 체결된 상태에서 상기 걸림돌기(182a)가 상기 홈부(126)에 삽입되어 배치됨에 의해 락 너트(180)의 회전이 방지된다. 따라서 상기 풀림방지링(182)은 락 너트(180)가 액슬 하우징(120)의 외주면에서 풀리는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고 휠측 조인트(130)는 조인트 내륜(134)과 조인트 외륜(132) 및 원주방향으로 배열된 복수의 조인트 볼(136)을 포함하여 구성된다.
조인트 내륜(134)은 샤프트(110)의 일단부에 일체로 회전하도록 스플라인 결합되고, 조인트 외륜(132)은 조인트 볼(136)을 통해 조인트 내륜(134)과 일체로 축회전하도록 결합된다.
좀더 말해 상기 조인트 외륜(132)은, 액슬 하우징(120)의 휠 허브(122)와 일체로 형성된 부분으로서, 조인트 볼(136)을 통해 샤프트(110)의 회전력을 전달받아 샤프트(110)와 일체로 회전하게 된다.
조인트 볼(136)은 조인트 외륜(132)과 조인트 내륜(134) 사이에 조립되어 조인트 내륜(134)의 회전력을 조인트 외륜(132)에 전달하게 된다. 이를 위해 조인트 외륜(132)에는 조인트 볼(136)이 조인트 외륜(132)과 일체로 회전하도록 장착되는 외륜 홈(132a)이 형성되고, 조인트 내륜(134)에는 조인트 볼(136)이 조인트 내륜(134)과 일체로 회전하도록 장착되는 내륜 홈(134a)이 형성된다.
좀더 말해, 상기 외륜 홈(132a)은 조인트 외륜(132)의 내주면에 축선방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 내륜 홈(134a)은 조인트 내륜(134)의 외주면에 축선방향으로 연장되도록 형성된다. 이에 따라 조인트 볼(136)은 액슬 하우징(120)에 대해 샤프트(110)가 절각될 때에도 상기 조인트 외륜(132)과 조인트 내륜(134)을 일체로 회전하도록 연결할 수 있다.
또한 상기 조인트 볼(136)은 조인트 내륜(134)의 외측부에 배치된 케이지(138)를 통해 외륜 홈(132a)과 내륜 홈(134a)에서 이탈하지 않게 된다. 이때 상기 케이지(138)는 조인트 볼(136)의 회전력 전달을 위한 동작을 간섭하지 않도록 배치된다.
한편, 상기 샤프트(110)의 외측부에는 조인트 베어링(160)이 장착되어 배치된다.
조인트 베어링(160)은, 샤프트(110)의 일단부에 결합된 휠측 조인트(130)와 일정 거리를 두도록 샤프트(110)의 외측부에 장착되며, 조인트 베어링 외륜(162)과 조인트 베어링 내륜(164) 및 원주방향으로 배열되는 복수의 조인트 베어링 볼(166)을 포함하여 구성된다.
조인트 베어링 내륜(164)은 휠측 조인트(130)와 일정 거리를 둔 위치에서 샤프트(110)의 외측부에 일체로 회전하도록 결합된다. 구체적으로 조인트 베어링 내륜(164)은 조인트 내륜 연장부(134b)의 외측부에 일체로 회전하도록 결합될 수 있다.
상기 조인트 내륜 연장부(134b)는, 조인트 내륜(134)의 단부에 일체로 연장되도록 형성된 부분으로서, 조인트 내륜(134)의 단부에서 샤프트(110)의 외주면에 접하여 배치되도록 형성된다.
조인트 베어링 내륜(164)은 상기 조인트 내륜 연장부(134b)의 외측부에 강제로 끼워져서 결합될 수 있으며, 그에 따라 조인트 베어링 내륜(164)과 휠측 조인트(130) 사이의 공간에 충진되는 윤활제의 누설을 방지할 수 있게 된다.
상기 조인트 베어링 내륜(164)은 샤프트(110)의 외주면에도 윤활제의 누설을 방지하도록 기밀하게 장착될 수 있으나, 조인트 베어링 내륜(164)에 대한 샤프트(110)의 분리 작업이 용이하도록 하기 위해 조인트 내륜 연장부(134b)의 외측부에 조인트 베어링 내륜(164)을 장착하는 것이 바람직하다.
상기 조인트 베어링 내륜(164)은, 조인트 베어링 외륜(162)과 조인트 베어링 내륜(164) 사이에 회전가능하게 조립된 조인트 베어링 볼(166)을 통해 조인트 베어링 외륜(162)에 회전가능하게 지지된다. 이때 상기 조인트 베어링 외륜(162)은 휠 베어링 외륜(152) 및 부트 유닛(170)을 통해 조향너클(200)에 결합된다.
상기 조인트 베어링 외륜(162)은 액슬 하우징(120)이나 휠 베어링 내륜(154)이 아니라 조향너클(200)측에 결합됨으로써 샤프트(110)의 회전 시 샤프트(110)와 함께 회전하지 않게 된다.
구체적으로 조인트 베어링 외륜(162)은, 부트 유닛(170)의 제1 단부(171a)에 결합되어서 조향너클(200)측에 고정될 수 있다. 이때 조인트 베어링 외륜(162)은 밴드(174)를 통해 부트 유닛(170)의 제1 단부(171a)에 기밀하게 결합될 수 있다.
상기 밴드(174)는 탄성 재질을 사용하여 링 모양으로 형성된 것으로 조인트 베어링 외륜(162)의 외측부에 배치된 부트 유닛(170)의 제1 단부(171a)에 탄력적으로 장착될 수 있다. 이때 밴드(174)는 부트 유닛(170)의 제1 단부(171a)의 외측부를 둘러싸서 조인트 베어링 외륜(162)측으로 가압하게 된다.
부트 유닛(170)은, 샤프트(110)의 축선방향을 기준으로, 제1 단부(171a)의 반대편 위치에 배치되는 제2 단부(172b)를 가진다. 상기 제2 단부(172b)는 휠 베어링 외륜(152)에 기밀하게 결합된다.
이에 부트 유닛(170)은 샤프트(110)의 외측부에 윤활제의 충진을 위한 공간을 둘러싸서 형성하게 된다.
상기 부트 유닛(170)은 상호 결합된 제1 부트멤버(171)와 제2 부트멤버(172)로 구성될 수 있다. 이때 상기 제1 부트멤버(171)와 제2 부트멤버(172)는 탄성 재질로 성형될 수 있다.
제1 부트멤버(171)는, U 모양으로 휘어진 플레이트 모양으로 형성될 수 있고, 그 일단부(즉, 제1 단부)가 조인트 베어링 외륜(162)에 결합되고, 그 타단부(즉, 제2 단부)가 제2 부트멤버(172)의 코킹 결합부(172a)와 결합된다. 이때 상기 제1 부트멤버(171)의 제1 단부는 부트 유닛(170)의 상기 제1 단부(171a)이고, 제1 부트멤버(171)의 제2 단부는 피코킹 결합부(171b)이다.
제2 부트멤버(172)는, 대략 파이프 형상으로 형성될 수 있으며, 그 일단부(즉, 제1 단부)가 제1 부트멤버(171)의 피코킹 결합부(171b)와 결합되고, 그 타단부(즉, 제2 단부)가 휠 베어링 외륜(152)의 부트 유닛 고정부(152a)에 결합된다. 이때 상기 제2 부트멤버(172)의 제2 단부는 부트 유닛(170)의 상기 제2 단부(172b)이고, 제2 부트멤버(172)의 제1 단부는 코킹 결합부(172a)이다.
상기 부트 유닛 고정부(152a)는 휠 베어링 외륜(152)의 샤프트측 단부에 일체로 연장되어 형성된 부분이다.
제2 부트멤버(172)의 제2 단부(172b)는 코킹 공정을 통해 틈새 없이 부트 유닛 고정부(152a)의 외측부에 밀착하여 결합되며, 제2 부트멤버(172)의 제1 단부인 코킹 결합부(172a)는 제1 부트멤버(171)의 제2 단부인 피코킹 결합부(171b)에 결합된다. 상기 코킹 결합부(172a) 역시 코킹 공정을 통해 상기 피코킹 결합부(171b)를 틈새 없이 감싸서 기밀하게 결합된다.
이와 같이 구성되는 부트 유닛(170)은 종래 부트의 산 및 골이 삭제된 구조로 형성된다.
그리고 휠 베어링(150)과 조인트 베어링(160) 사이에서 상기 부트 유닛(170)에 둘러싸인 공간(즉, 윤활제 충진 공간) 내 윤활제의 유동을 제한하기 위해, 액슬 하우징(120)의 외주면과 부트 유닛(170)의 내주면 사이에 부트 씰(176)이 장착된다.
구체적으로 상기 부트 씰(176)은 제2 부트멤버(172)의 내주면과 조인트 외륜(132)의 외주면 사이에 기밀하게 장착된다.
이때 상기 부트 씰(176)은 휠 베어링(150)과 조인트 베어링(160) 사이의 위치에 배치되어서 윤활제의 유동을 부트 씰(176)과 조인트 베어링(160) 사이의 공간 내로 제한하게 된다. 다시 말해, 상기 부트 씰(176)은 휠 베어링(150)과 조인트 베어링(160) 사이의 위치에 배치되어서 윤활제가 부트 씰(176)과 휠 베어링(150) 사이의 공간으로 유동되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
부트 유닛(170)에 둘러싸인 공간은 샤프트(110)의 회전 시 휠측 조인트(130)의 윤활을 위해 윤활제가 충진된다. 상기 윤활제가 원심력에 의해 휠 베어링(150)측으로 유동하여 조인트 외륜(132)의 반경방향의 외측 공간(즉, 부트 씰(176)과 휠 베어링(150) 사이의 공간)으로 이동하게 되면 윤활 성능이 저하되고 이러한 윤활 성능의 저하를 고려해서 불필요하게 많은 양의 윤활제를 충진해야 한다.
따라서 상기 부트 씰(176)을 이용하여 윤활제의 유동을 부트 씰(176)과 조인트 베어링(160) 사이의 공간 내로 제한하는 것이 바람직하다.
아울러 도 4 및 도 5에서 도면부호 168은 조인트 베어링(160)의 씰(168)이다.
상기 씰(168)은 조인트 베어링 볼(166)의 윤활을 위해 조인트 베어링 외륜(162)과 조인트 베어링 내륜(164) 사이의 공간에 주입된 윤활제를 밀봉하는 역할을 할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 구동륜 액슬장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 휠 베어링(150) 및 조인트 베어링(160)을 통해 회전부와 고정부를 연결함으로써 상기 고정부와 별개로 회전부의 단독 회전이 가능하게 된다.
여기서, 상기 회전부는 샤프트(110)와 액슬 하우징(120) 및 액슬 하우징(120)에 일체로 회전하도록 부착된 구성들이고, 상기 고정부는 휠 베어링(150)과 조인트 베어링(160)에 의해 상기 회전부의 회전력을 전달받지 않는 구성들이다. 구체적으로, 상기 고정부는 부트 유닛(170)과 조향너클(200) 등이 포함된다.
상기 부트 유닛(170)이 상기 회전부와 일체로 회전하지 않게 됨으로써, 다시 말해 부트 유닛(170)이 상기 회전부의 회전 시에도 회전하지 않고 조향너클(200)측에 고정된 상태를 유지하게 됨으로써, 종래 부트의 마찰 소음 문제를 근본적으로 제거할 수 있으며, 그에 따라 부트 유닛(170)의 내구성능이 크게 개선되는 것은 물론이고, 부트 유닛(170)의 표면에 마찰 소음을 방지하기 위한 별도의 코팅제를 사용할 필요도 없어지게 된다.
또한 부트 유닛(170)은, 액슬 하우징(120)의 축선방향을 기준으로 샤프트(110)의 절각이 발생하는 조건에서도, 샤프트(110)의 절각 각도에 따라 휘어지는 등의 형태 변형이 발생할 뿐이며 샤프트(110)와 일체로 회전하지는 않는다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐이므로 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
110 : 샤프트 120 : 액슬 하우징
122 : 휠 허브 124 : 걸림턱
130 : 휠측 조인트 132 : 조인트 외륜
132a : 외륜홈 132b : 포밍부
134 : 조인트 내륜 134a : 내륜 홈
134b : 조인트 내륜 연장부 136 : 조인트 볼
138 : 케이지 140 : 파워트레인측 조인트
150 : 휠 베어링 152 : 휠 베어링 외륜
152a : 부트 유닛 고정부 152b : 너클 결합부
154 : 휠 베어링 내륜 156 : 휠 베어링 볼
157 : 케이지 158 : 베어링 씰
160 : 조인트 베어링 162 : 조인트 베어링 외륜
164 : 조인트 베어링 내륜 166 : 조인트 베어링 볼
168 : 씰 170 : 부트 유닛
171 : 제1 부트멤버 171a : 제1 단부
171b : 피코킹 결합부 172 : 제2 부트멤버
172a : 코킹 결합부 172b : 제2 단부
174 : 밴드 176 : 부트 씰
180 : 락 너트 182 : 풀림방지링
182a : 걸림돌기 184 : 볼트부재
190 : 휠 디스크 200 : 조향너클

Claims (10)

  1. 파워트레인으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 샤프트;
    조향장치와 연결된 조향너클의 중앙에 관통하도록 배치되고, 조인트를 통해 상기 샤프트와 일체로 회전하도록 결합되는 액슬 하우징;
    상기 조향너클과 액슬 하우징 사이에 장착되는 휠 베어링;
    상기 조인트와 일정 거리를 두고 상기 샤프트의 외측부에 장착되는 조인트 베어링;
    제1 단부가 상기 조인트 베어링의 외륜에 결합되고 제2 단부가 상기 휠 베어링의 외륜에 결합되어 상기 샤프트의 외측에 윤활제의 충진을 위한 공간을 형성하는 부트 유닛;
    을 포함하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 휠 베어링은,
    조향너클에 결합되는 휠 베어링 외륜;
    액슬 하우징의 외주부에 장착되는 휠 베어링 내륜;
    상기 휠 베어링 외륜과 휠 베어링 내륜 사이에 회전가능하게 배치되는 복수의 휠 베어링 볼;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 휠 베어링 외륜은 부트 유닛 고정부가 일체로 형성되고, 상기 부트 유닛 고정부에 상기 부트 유닛의 제2 단부가 결합된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 조인트 베어링은,
    상기 부트 유닛의 제1 단부와 결합되는 조인트 베어링 외륜;
    상기 샤프트의 외측부에 결합되는 조인트 베어링 내륜;
    상기 조인트 베어링 외륜과 조인트 베어링 내륜 사이에 회전가능하게 조립되는 복수의 조인트 베어링 볼;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 조인트는,
    상기 샤프트에 일체로 회전하도록 결합되는 조인트 내륜;
    상기 액슬 하우징에 일체로 형성되고, 상기 조인트 내륜과의 사이에 조립된 복수의 조인트 볼을 통해 상기 조인트 내륜과 일체로 회전하게 되는 조인트 외륜;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 조인트 베어링 내륜은, 상기 조인트 내륜에 일체로 형성되어 샤프트의 외주면에 배치되는 조인트 내륜 연장부의 외측부에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 액슬 하우징의 외주면과 부트 유닛의 내주면 사이에 부트 씰이 장착되고, 상기 부트 씰은 휠 베어링과 조인트 베어링 사이의 위치에 배치되어 윤활제가 상기 부트 씰과 휠 베어링 사이의 공간으로 유동되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 부트 유닛은,
    제1 단부가 조인트 베어링 외륜의 외측부에 기밀하게 결합되는 제1 부트멤버;
    제1 단부가 제1 부트멤버의 제2 단부와 기밀하게 결합되고, 제2 단부가 휠 베어링 외륜의 외측부에 기밀하게 결합되는 제2 부트멤버;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 액슬 하우징은 그 외주부에 락 너트가 결합되고, 상기 휠 베어링 내륜은 액슬 하우징의 외주부에 결합된 상태에서 상기 락 너트에 의해 액슬 하우징의 걸림턱측으로 가압되어 지지되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 액슬 하우징은 그 단부에 반경방향의 바깥쪽으로 돌출되도록 꺾인 형상의 포밍부가 형성되고, 상기 휠 베어링 내륜은 액슬 하우징의 외주부에 결합된 상태에서 상기 포밍부를 통해 액슬 하우징의 걸림턱측으로 가압되어 지지되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동륜 액슬장치.
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