KR102000324B1 - 센서 수용부를 갖는 휠 베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휠의 회전 운동을 센서링하는 센서를 수용하기 위한 센서 수용부(8)를 갖는 휠 베어링에 관한 것으로서, 상기 휠 베어링은,
- 자동차의 휠이 고정될 수 있는 회전 가능한 내부링(1)과,
- 차량에 고정되는 고정형 외부링(2)과,
- 회전 가능한 내부링(1)에 할당된 인코더(4)와,
- 고정형 외부링(2)에 배치된 커버(3)를 구비하고,
이때, 센서 수용부(8)는 커버(3) 내에 제공되는 그루브에 의해 형성되고, 상기 그루브는 인코더(4)에 대향하여 배치되며, 인코더(4)를 향한 그루브의 측면은 인코더(4)와 센서 사이의 교번 자장을 위한 투과성 분리벽(7)에 의해 폐쇄된다.

Description

센서 수용부를 갖는 휠 베어링{WHEEL BEARING HAVING A SENSOR HOLDER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부의 특징들을 갖는, 휠의 회전 운동을 센서링하는 센서를 수용하기 위한 센서 수용부를 갖는 휠 베어링에 관한 것이다.
이러한 휠 베어링은 예컨대 문헌 US 5,756,894호에 공지되어 있다. 상기 휠 베어링은 이의 기본 구성에 있어서 고정형 외부링을 갖는, 차량에 고정되는 휠 허브와, 자동차의 휠이 고정될 수 있는 회전형 내부링을 구비한다. 상술된 구성은 구동되지 않는 휠에 제공되는 휠 베어링에 상응한다. 외부링과 내부링 사이에는 베어링이 제공되고, 상기 베어링은 예컨대 2개의 평행한 베어링 링들에 배치되어 있는 복수의 회전체들을 둘러싼다. 또한, 회전형 내부링에는 예컨대 톱니 링의 형태로 인코더가 회전 불가능하게 유지된다. 또한 상기와 같이 고정형 외부링에는 센서를 수용하기 위한 센서 수용부가 제공되고, 상기 센서 수용부 내에 수용되면서 센서면을 갖는 센서가 회전형 인코더에 대향하여 위치하는 방식으로 센서 수용부가 포지셔닝된다. 기본적으로, 휠 베어링에는 윤활재가 공급되어야 하고, 이때 가능한 한 긴 수명을 위해, 윤활재는 배출되지도 않고, 유입되는 오염 물질 입자에 의해 오염되지 않는 것이 중요하다. 이를 위해 휠 베어링은 밀봉되어야 한다. 문헌 US 5,756,894호로부터 공지되는 휠 베어링의 센서 수용부는 인코더쪽으로 개방되어 있기 때문에, 이러한 휠 베어링에서 센서와 센서 수용부 사이에 씰(seal)이 제공되어야 한다. 이러한 씰 자체는 휠 베어링을 손상시킬 가능성을 증가시키는데, 그 이유는 예컨대 휠 베어링을 조립할 시에 상기 씰이 손상될 수 있거나 마모로 인해 밀봉 작용을 상실할 수 있기 때문이다.
공개 공보 WO 2008/006777 A1호에는 인코더가 커버에 의해 외부 쪽으로 추가로 보호되는 휠 베어링이 공지되어 있으며, 상기 커버는 오염 물질 입자의 유입과 윤활재의 배출을 동시에 방지한다. 상기 센서 자체는 이러한 휠 베어링의 외부에 고정되어야 하는데, 그 이유는 휠 베어링 자체에 센서 수용부가 전혀 제공되지 않기 때문이다.
본 발명의 과제는 조립이 편하게 구성되고 긴 수명을 가지는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링을 제공하는 것이다.
본 발명은 청구범위 제1항의 특징들을 갖는 휠 베어링에 의해 해결된다. 본 발명의 추가의 바람직한 실시예들은 종속항들에 명시된다.
본 발명의 기본 사상에 따라, 센서 수용부는 커버 내에 제공되는 그루브에 의해 형성되고, 상기 그루브는 인코더에 대향하여 배치되며, 인코더를 향한 그루브의 측면은 인코더와 센서 사이의 교번 자장을 위한 투과성 분리벽에 의해 폐쇄된다. 커버 내에 존재하는 분리벽을 포함하는 센서 수용부의 상기와 같이 제공된 구성에 의해 지금까지 필요한 씰이 생략되므로, 휠 베어링의 수명이 연장되거나 손상 가능성은 줄어든다. 또한, 씰의 조립이 생략되기 때문에, 조립의 복잡성이 줄어든다. 휠 베어링 자체는 제공된 커버 및 교번 자장을 위한 투과성 분리벽에 의해 기밀 밀봉되어 구현될 수 있고, 이때 센서는 커버의 조립 이후에야 비로소, 다시 말해 윤활재에 대한 접촉 없이 조립된다.
또한, 상기에 제공된 커버 내의 센서 수용부에 의해 휠 베어링의 구조적인 형성이 단순화되는데, 그 이유는 센서가 간단히 조립될 수 있고, 특히 자동으로 상기 센서의 기능에 최적인 위치에 배치되기 때문이다. 또한, 휠 베어링의 밀봉과 센서의 고정을 위해 일 부품만, 다시 말해 단일 작업 단계에서 조립될 수 있는 커버만 필요하다.
또한, 분리벽은 비강자성 금속 재료로 형성되는 것이 제공된다. 비강자성 재료의 이용은 자계 센서들의 경우에 특히 바람직한데, 그 이유는 이를 통해 자계와 이로 인해 생성된 신호가 방해받지 않기 때문이다. 자계 센서들 자체는 휠 베어링들에서 특히 적합한 것으로 입증되었는데, 그 이유는 신호 전달이 접촉 없이 이루어질 수 있기 때문이다. 따라서, 휠 베어링 자체는 정적 씰에 의해 기밀 밀봉될 수 있다. 또한, 상기에 제공된 해결책은, 분리벽이 비교적 높은 강도를 가지고 매우 안정적인 형태를 유지하도록 제조될 수 있어서, 센서는 분리벽에서 매우 밀착되게 그리고 이로 인해 인코더 쪽으로 배치될 수 있는 장점을 가진다.
대안으로, 커버와 분리벽은 플라스틱으로 일체형으로 형성되는 것이 제공된다. 상기에 제공된 실시예에 의해 분리벽은 커버의 성형 과정에서 바로 함께 성형될 수 있고, 이 외에도 플라스틱은, 자계 센서를 이용할 시에 플라스틱이 자계를 방해하지 않고 매우 적은 자체 중량을 갖는 장점도 가진다.
또한, 커버는 플라스틱으로 형성되고 플라스틱보다 더 높은 강도를 갖는 보강부에 의해 형태 안정화되는 것이 제공된다. 플라스틱으로 구성된 커버를 형성함으로써 비용이 저렴한 양산 제조와 중량 감소도 가능하다. 커버 자체는 2가지 기능을, 다시 말해 휠 베어링을 밀봉하는 동시에 센서를 지지하는 기능을 가진다. 이러한 기능으로 인해 커버는 연속 하중의 경우에도 특정한 형태 유지와 강도를 가져야 한다. 이러한 경우에 이러한 강도와 형태 유지는 보강부에 의해 달성될 수 있다.
또한, 이러한 경우에 커버는 보강부를 지나 휠 베어링의 외부링에 고정되는 것이 제공된다. 상기 보강부의 강도가 더 높기 때문에 전반적으로 형태의 정확도가 더 높고 자체적으로 힘이 외부에서 작용할 시에 강도가 더 높아서 덜 강하게 변형되기 때문에, 내부에 배치된 센서와 함께 커버는 더 높은 위치 정확도로 휠 베어링에 고정되고, 이는 특히 신호 발생과 관련하여 바람직한데, 그 이유는 센서가 이를 통해 사실상 인코더에 대해 더 정확한 위치에 배치될 수 있기 때문이다.
보강부가 커버의 가장자리를 지나 돌출하는 링 섹션을 구비함으로써, 커버를 특히 형태 안정적으로 고정하는 것과 커버를 간단히 밀봉되도록 고정하는 것이 달성될 수 있고, 상기 돌출하는 링 섹션에 의해 커버는 외부링의 링 실린더형 연장부에 접한다.
추가의 바람직한 일 실시예에서, 상기 보강부는 박벽의 금속 성형품에 의해 형성될 수 있어서, 예컨대 딥 드로잉 방식에서 천공품으로 제조될 수 있다.
또한, 금속 성형품은 하나 이상의 실린더형 링 섹션을 포함하고, 상기 링 섹션에서 반경 방향 외부로 또는 내부로 돌출한 리베이트(rebate) 섹션으로 성형되고, 상기 리베이트 섹션의 영역에서 커버를 형성하는 플라스틱에 의해 인서트 성형되는 것이 제공된다. 리베이트 섹션에 의해 그리고 플라스틱으로 인서트 성형됨으로써 보강부와 커버의 플라스틱은 특히 지속적으로 형상결합 방식으로 서로 연결될 수 있다.
또한 분리벽은 보강부에 의해 형성될 수 있으므로, 이는 특히 보강부가 매우 박벽이면서 동시에 강도가 클 경우에 형태 정확도가 높게 형성될 수 있고, 이로써 센서는 인코더에 매우 밀착되게 포지셔닝될 수 있는 장점을 갖는다. 이러한 경우에, 상기 보강부는 바람직하게 비강자성 금속 재료로 구성된다.
하기에서 본 발명은 복수의 실시예들에 의해 더 상세히 설명된다. 도면들에서 세부사항이 도시된다.
도 1은 커버를 갖는 휠 베어링의 제1 대안예를 도시한 도면이다.
도 2는 커버를 갖는 휠 베어링의 제2 대안예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 휠 베어링의 확대 단면도이다.
도 4는 플라스틱으로 인서트 성형된 보강부를 갖는 커버를 도시한 도면이다.
도 5는 센서 수용부를 갖는, 금속 성형품으로 구성된 커버를 도시한 도면이다.
도 1에는 회전 가능한 내부링(1)과 차량에 고정될 수 있는 고정형 외부링(2)을 갖는 일반적인 구조의 휠 베어링이 도시된다. 외부링(2)은 공지된 방식으로 자동차의 휠 캐리어 또는 섀시의 타부품에 고정될 수 있는 반면에, 내부링(1)은 자동차의 휠을 고정하는 데에 이용된다. 외부링(2)과 내부링(1) 사이에는 복수의 회전체들(5)이 제공되고, 상기 회전체들은 서로 평행하게 배향된 2개의 베어링 링들에 배치되어 있다. 또한 회전 가능한 내부링(1)에는 인코더(4)가, 예컨대 톱니형 링의 형태로 유지되고, 상기 인코더는 내부링(1)에 회전 불가능하게 고정됨으로써 내부링(1)과 자동차의 휠과 함께 회전한다.
고정형 외부링(2)에는 센서 수용부(8)를 갖는 커버(3)가 제공되고, 상기 커버는 플라스틱 성형품의 형태로 제조된다. 상기 플라스틱 성형품은 반경 방향 외부로 보강부(11)에 의해 형태 안정화되고, 상기 보강부는 링형 금속 성형품에 의해 형성되며 커버(3)는 링형 플랜지를 둘러싼다. 커버(3)는 링형 플랜지와, 이 링형 플랜지 상에 배치된 보강부(11)를 이용해 외부링(2)의 개구부 내로 삽입되고 내부측에서 외부링(2)의 링형 플랜지(12)에 접한다.
센서 수용부(8)는 커버(3)의 성형 과정에서 함께 형성되고, 상기 센서 수용부가 커버의 고정 위치에서 인코더(4)에 대향하여 배치되는 방식으로 포지셔닝된다. 또한, 상기의 센서 수용부(8)는 커버(3)의 플라스틱의 박벽에 의해 형성된 얇은 분리벽(7)에 의해 인코더(4)와 휠 베어링에 대해 폐쇄되어서, 휠 베어링 내에 존재하는 윤활재가 배출되지도 않고, 유입되는 오염 물질 입자에 의해 오염될 수도 없다. 센서 수용부(8)에 유지되는 센서는 인코더에 의해 생성되는 교번 자장을 분리벽(7)을 관통해 검출하고, 이를 통해 휠의 회전 운동을 구현하는 전기 신호를 발생시킨다.
도 2에는, 마찬가지로 보강부(9)가 제공되는 본 발명의 대안의 일 실시예가 도시되고, 상기 보강부는 금속 성형품에 의해 형성되며, 이 금속 성형품은 포트(pot) 형태로 성형되는 동시에 센서 수용부(8)를 폐쇄하는 분리벽(7)을 형성한다.
도 3에는 도 2의 휠 베어링이 센서 수용부(8)의 확대 단면도로 도시된다. 보강부(9)는 측벽부에서 반경 방향 외부로 돌출하는 리베이트 섹션(10)으로 성형되고, 상기 리베이트 섹션은 커버(3)의 플라스틱으로 인서트 성형되어서, 보강부(9)와 커버(3)는 형상결합 방식으로 서로 연결된다. 보강부(9)는 비강자성 금속 재료로 형성된다. 인코더(4)는 강자성 재료로 구성되는 링에 의해 형성되고, 센서 수용부(8)를 향한 인코더의 측면에는, 예컨대 반경 방향 내부로 돌출하는 톱니들 또는 자성 섹션들이 제공된다. 센서 수용부(8)는 커버(3)의 두꺼운 숄더(6) 내에 배치되고, 상기 숄더는 센서 수용부(8)에 유지되는 센서가 안전하게 고정되고 외부로 보호되는 크기로 설계된다.
도 4에는 도 2 및 도 3의 커버(3)가 단일 부품으로서 도시된다. 보강부(9)가 몰딩 이후에 성형 다이 내로 삽입되고, 커버(3)의 플라스틱으로 인서트 성형됨으로써, 커버(3)는 보강부(9)와 함께 단일 부품으로 제조된다.
도 5에는 커버(3)의 일 개선예가 도시되고, 상기 개선예에는 보강부(9) 자체가 커버(3)를 형성하고 그루브(13)의 형태로 센서 수용부(8)를 구비하여, 플라스틱 인서트 성형이 생략된다. 이러한 경우에, 커버(3)는 예컨대 나사산을 갖는 제2 그루브(14)를 포함하고, 상기 그루브에 센서는 나사 연결을 이용해 커버(3)에 그리고 이로 인해 센서 수용부(8)에 고정될 수 있다.
이때 본 발명의 기능에 있어서 특히, 커버(3)의 분리벽(7)은 인코더(4)와 센서 사이의 교번 자장을 위한 투과성인 것이 중요하다. 이는 예컨대 자계 센서를 이용할 경우, 분리벽(7)용 비강자성 재료 또는 플라스틱을 이용함으로써 구현될 수 있다.
인코더(4)는 예컨대 다중 극 인코더로서 원주에 걸쳐 교번하는 자화에 의해 형성될 수 있고, 이는 예컨대 원주에 걸쳐 균일하게 분포된, 교번 자기 극성의 섹션들에 의해 구현될 수 있다.
이때, 인코더(4)는 반경 방향으로 배향되는 톱니들과 이로 인해 생성되는 축방향으로 배향되는 자계 대신에 축방향으로 배향되는 톱니들도 포함할 수 있고, 상기 축방향으로 배향되는 톱니들은 상응하게 자화될 경우에 반경 방향으로 배향되는 교번 자계를 생성한다.
이때, 인코더(4)는 자체적으로 능동적일 수 있는데, 다시 말해 자계를 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 순수하게 수동적으로 형성될 수도 있다. 인코더가 수동적으로 형성될 경우에, 신호는 예컨대 톱니들이나 파형과 같은 인코더(4)의 몰딩 형태로 인해 생성되고, 상기 몰딩 형태는 센서의 영구 자계에 의한 운동 중에 휠의 형태와 회전 속도에 따른 신호를 생성한다.
1 내부링
2 외부링
3 커버
4 인코더
5 회전체
6 숄더
7 분리벽
8 센서 수용부
9 보강부
10 리베이트 섹션
11 보강부
12 연장부
13 그루브
14 그루브

Claims (10)

  1. 휠의 회전 운동을 센서링하는 센서를 수용하기 위한 센서 수용부(8)를 갖는 휠 베어링이며, 상기 휠 베어링은
    - 자동차의 휠이 고정될 수 있는 회전 가능한 내부링(1)과,
    - 차량에 고정되는 고정형 외부링(2)과,
    - 회전 가능한 내부링(1)에 할당된 인코더(4)와,
    - 고정형 외부링(2)에 배치된 커버(3)를 구비한 휠 베어링에 있어서,
    센서 수용부(8)는 커버(3) 내에 제공되는 그루브에 의해 형성되고, 상기 그루브는 인코더(4)에 대향하여 배치되며, 인코더(4)를 향한 그루브의 측면은 인코더(4)와 센서 사이의 교번 자장을 위한 투과성 분리벽(7)에 의해 폐쇄되고,
    커버(3)는 플라스틱으로 형성되고 플라스틱보다 강도가 더 높은 보강부(9, 11)에 의해 형태 안정화되며,
    보강부(9, 11)는 박벽의 금속 성형품에 의해 형성되고,
    금속 성형품은 하나 이상의 실린더형 링 섹션을 포함하고, 상기 링 섹션에서 반경 방향 외부로 또는 내부로 돌출하는 리베이트 섹션(10)으로 성형되며, 리베이트 섹션(10)의 영역에서는 커버(3)를 형성하는 플라스틱에 의해 인서트 성형되는 것을 특징으로 하는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 분리벽(7)은 비강자성 금속 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링.
  3. 제1항에 있어서, 커버(3)와 분리벽(7)은 일체형으로 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링.
  4. 제1항에 있어서, 커버(3)는 보강부(9, 11)에 의해 휠 베어링의 외부링(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링.
  5. 제4항에 있어서, 보강부(9, 11)는 커버(3)의 가장자리를 지나 돌출하거나 내부로 튀어나온 링 섹션을 포함하고, 상기 링 섹션에 의해 커버(3)는 외부링(2)의 링 실린더형 연장부(12)에 접하는 것을 특징으로 하는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링.
  6. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 분리벽(7)은 보강부(9, 11)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 인코더(4)는 원주에 걸쳐 교번하는 자화를 갖는 다중 극 인코더인 것을 특징으로 하는, 센서 수용부를 갖는 휠 베어링.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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