KR100437506B1 - 승용차 허브베어링 안사라 고정구 및 그를 사용하는 허브베어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승용자동차의 허브로부터 허브 베어링 안사라(inner race)를 분리하기 위한 분리장치 및, 그를 위하여 허브 베어링 안사라를 단단하게 고정하는 허브 베어링 안사라 분리용 고정구에 관한 것이다.

측면에 일정각도로 분포되어 있는 3개 이상의 나사 구멍을 가진 원통형 링(ring)과, 상기 원통형 링의 나사 구멍에 삽입되는 3개 이상의 볼트로 이루어져 있으며, 상기 나사구멍과 볼트는 원통형 링의 직경 방향과 5°내지 45°만큼, 바람직하게는 15내지 30도만큼 링의 바깥에서 안쪽으로 하향 진행하는 구성을 가지는 허브 베어링 안사라 분리용 고정구와, 종래기술에 의한 기어풀러로 이루어져 있으며, 기어풀러의 동력전달용 중앙나사봉을 허브축에 맞대기 위한 맞춤 어댑터를 추가로 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 허브 허브 베어링 안사라(inner race) 분리용 분리구를 이용하면, 허브축에 어떠한 손상을 가하지 않고서도, 허브에 눌어 붙어 있는 허브 베어링 안사라를 허브로부터 용이하게 분리할 수 있다.

Description

승용차 허브베어링 안사라 고정구 및 그를 사용하는 허브베어링 안사라 분리구{DISASSEMBLY DEVICE OF A HUB BEARING INNER RACE OF A AUTOMOBILE}

본 발명은 승용자동차의 허브로부터 허브 베어링 안사라(inner race)를 분리하기 위한 분리장치 및, 그를 위하여 허브 베어링 안사라를 단단하게 고정하는 허브 베어링 안사라 분리용 고정구에 관한 것이다.

일반적으로 승용자동차의 변속기에서 연결되는 등속 조인트(유니버셜 조인트)의 회전운동을 바퀴에 전달하기 위한 허브가 베어링을 매개로 하여 너클을 통해 차체에 고정되어 있다. 여기에 사용된 베어링을 통상적으로 허브 베어링이라고 한다. 이러한 허브 베어링은 일반적인 베어링과 유사하게 허브축에 고정되는 안사라(inner race)와, 너클에 고정되는 바깥 사라(outer race) 및 그 사이에 삽입되어 있는 다수의 볼(ball)로 이루어져 있다. 한편, 허브쪽 외부에서 어떤 물리적인 힘이 과하게 가해지거나 주행거리가 약 70,000 내지 100,000Km 가 지난 경우에는 허브축과 너클 사이에 있는 허브 베어링의 마모가 심해져 심한 소음과 함께 열이 발생한다. 이러한 이유로 허브 베어링을 교체 하여야 할 필요가 있다.

마모된 허브 베어링을 교체하기 위하여 특수한 공구를 사용하여 너클로부터 허브를 분리 하였을 때, 일반적으로 허브베어링이 너클에 붙어서 분리되며, 이러한경우에는 제99-004762호 한국특허출원에 개시되어 있는 "승용차 허브 및 베어링 분해구"를 사용하여 너클로부터 마모된 허브 베어링을 분리하게 된다.

그러나, 경우에 따라서는, 베어링의 바깥 사라는 너클쪽에 붙어 있으나, 베어링의 안사라(inner race)가 허브축에 붙어서 분리되는 경우가 발생한다. 이러한 경우에는 허브축으로부터 베어링 안쪽 사라(inner race)를 제거해야만 새로운 허브 베어링으로 교체할 수 가 있다. 그러나, 베어링 마모시 발생하는 과다한 열로 인하여 베어링 안쪽사라(inner race)가 허브축에 단단하게 압착되어 있는 상태일 뿐 아니라, 베어링 안쪽 사라의 구조상 통상적인 풀러(puller)를 사용하여 허부축으로부터 베어링 안사라를 분리하기 힘들다.

첨부되는 도 1a는 통상적인 승용차의 전륜 허브를 도시하고 있으며, 도 1b는 허브 베어링의 안사라가 허브에 붙어서 분리된 상태를 도시하고 있다. 도 2a 및 도 2b는 베어링 안사라의 구조를 도시하고 있다. 도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 베어링 안사라는 절구통과 유사한 형상을 하고 있으나, 베어링 볼이 배치되는 가운데 오목부분의 공간이 크지 않고, 베어링 볼의 형상을 따라 곡률을 이루고 있기 때문에, 종래의 기어풀러(도 4 참고)의 풀러의 파지아암(410)의 선단부에 있는 후크(420)가 안사라에 단단하게 고정되어 당겨낼 수 없다. 즉, 기어풀러의 선단부가 베어링 안사라 오목부의 곡선을 따라 미끄러지기 때문에 큰 힘을 가할 수 없다.

따라서, 종래에는 이러한 경우에 베어링 안쪽 사라(inner race)를 제거하기 위하여 정과 같은 도구를 베어링 안사라와 허브사이에 대고 망치로 가격하여 허브축으로부터 분리하거나, 그것도 여의치 않을 경우 산소를 이용한 불작업(열작업)으로 제거한다. 이러한 작업은 상당히 번거롭고 어려울 뿐 아니라, 과다한 외부충격에 의하여 허브축이 손상될 우려가 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 단점을 극복하고자 하는 것으로, 승용자동차 전륜 허브에 붙어 나온 베어링 안쪽 사라(inner race)를 용이하게 분리할 수 있는 간단하고 저렴한 구조의 베어링 안쪽 사라(inner race) 분리구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 허브에 붙어 있는 베어링 안사라를 단단하게 고정하여, 종래의 기어풀러를 사용하여 베어링 안사라를 허브로부터 분리할 수 있도록 하는 베어링 안사라 분리용 고정구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a 및 도 1b는 승용자동차 전륜 허브 모양과 전륜 허브베어링 교체시 허브쪽에 허브 베어링 안쪽 사라(inner race, 이하에서는 "안사라"라 칭함)가 붙어나온 모양에 대한 사시도이다.

도 2는 허브베어링 안사라(inner race)를 도시하는 것으로서, 도 2a는 사시도, 도 2b는 측면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 허브 베어링 분리용 고정구를 도시하는 것으로서, 도 3a는 사시도, 도 3b는 정면도, 도 3c는 평면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 허브 베어링 분리구의 구성도 및 작동상태를 도시한 도면이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 승용자동차 전륜 허브 20 : 허브 베어링 안사라(inner race)

21, 22: 베어링 안사라의 상부 및 하부 플랜지

23 : 베어링 안사라의 중앙 오목부분

30, 200 : 베어링 안사라 분리용 고정구

31, 210 : 원통형 링 33,220 : 볼트

300 : 맞춤용 어댑터 400 : 기어풀러

410 : 기어풀러의 파지아암 420 : 기어풀러의 후크

430 : 기어풀러의 중앙 나사봉

본 발명에 의한 허브 베어링 안사라 분리용 고정구는, 측면에 일정각도로 분포되어 있는 3개 이상의 나사 구멍을 가진 원통형 링(ring)과, 상기 원통형 링의 나사 구멍에 삽입되는 3개 이상의 볼트로 이루어져 있으며, 상기 나사구멍과 볼트는 원통형링의 직경 방향과 5°내지 45°만큼, 바람직하게는 15 내지 30도만큼 링의 바깥에서 안쪽으로 하향 진행한다. 나사구멍 및 볼트의 개수는 4개인 것이 바람직하지만, 그에 한정되지는 않는다. 나사구멍 및 볼트의 개수가 4개인 경우에는 90도 간격으로 원통형 링에 배치된다.

또한, 본 발명에 의한 허브 베어링 안사라 분리구는 전술한 허브 베어링 안사라 분리용 고정구와; 종래기술에 의한 기어풀러로 이루어져 있으며, 기어풀러의동력전달용 중앙나사봉을 허브축에 맞대기 위한 맞춤 어댑터를 추가로 구비할 수 있다.

종래기술에 의한 기어풀러는, 중앙부로부터 뻗어 있는 두 개 또는 세 개의 연장부와 상기 중앙부에 있는 나사구멍을 가지는 본체; 상기 본체에 연결되고, 제거하고자 하는 축부재의 원주면에 걸기 위한 후크를 양단부에 구비하는 두 개 또는 세 개의 파지 아암; 상기 본체의 연장부와 상기 대응하는 파지 아암을 연결하여 파지 아암이 본체에 대하여 선회할 수 있도록 하는 링크부; 상기 본체 중앙에 형성되어 있는 나사구멍을 통하여 나사결합되는 중앙나사봉으로 이루어져 있으며, 경우에 따라서는 중앙나사봉의 단부에 제거가능하게 씌워져 있는 캡(cap)을 추가로 구비할 수 있다.

또한, 상기 풀러의 동력전달용 중앙나사봉을 허브축에 맞대기 위한 맞춤 어댑터는 도 4에 도시된 바와 같이, 하단부가 안쪽으로 테이퍼져 있는 원통형상을 하고 있으며, 원통 상단에는 풀러의 중앙나사봉 선단부 또는 캡을 수용할 수 있는 원통 구멍이 형성되어 있다.

이하에서는 첨부되는 도면을 참고로 하여 본 발명에 의한 허브 베어링 안사라 분리구 및 허브 베어링 안사라 분리용 고정구의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.

도 1a은 너클로부터 분리된 허브(10)만을 도시한 것이고, 도 1b는 허브 베어링의 안사라(20; inner race)가 붙어있는 상태의 허브(10)를 도시한 것이다. 이 때, 허브 베어링 안사라의 아래 플랜지와 허브 사이의 공간이 거의 없기 때문에,종래의 기어풀러의 후크를 상기 사이공간에 끼워 넣을 수 없어서, 쉽게 베어링 안사라를 분리할 수 없다.

허브 베어링의 안사라에 대한 사시도 및 측면도인 도 2a 및 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, 허브 베어링 안사라(20)는 아래가 위보다 넓은 절구통 모양을 하고 있으며, 상부의 좁은 플랜지(21)와 아래의 넓은 플랜지(22) 및 그 사이에 베어링 볼이 배치되는 중앙 오목부분(23)으로 이루어져 있다. 그러나, 상기 중앙 오목부분과 상부 플랜지 사이가 부드러운 곡면 형상으로 되어 있어서, 종래의 기어풀러의 후크를 걸어서 베어링 안사라를 제거하려 할 때, 풀러의 후크가 곡면을 따라 미끄러져 분리할 수 없게 되었다.

이러한 문제점을 제거하기 위하여, 도 3a 내지 도 3c에 도시되어 있는 본 발명에 의한 허브 베어링 안사라 분리용 고정구를 사용한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 허브 베어링 안사라 분리용 고정구(30)는 측면에 90도 각도로 분포되어 있는 4개의 나사 구멍(32)을 가진 원통형 링(31; ring)과, 상기 원통형 링(31)의 나사 구멍(32)에 삽입되는 4개의 볼트(33)로 이루어져 있으며, 상기 나사구멍과 볼트는 원통형 링의 직경 수평방향과 각도 θ만큼 링의 바깥에서 안쪽으로 하향 진행하도록 되어 있으며, 상기 각도 θ는 약 5°내지 45°, 바람직하게는 15 내지 30도이다.

상기 원통형 링(31)을 도 1b에 도시되어 있는 허브 베어링 안사라(20) 외측에 배치시키고, 4개의 볼트를 나사 진행시켜 볼트의 안쪽 선단부가 안사라(20)의 중앙오목부분(23)에 들어가도록 단단하게 조인다. 따라서 고정구가 베어링 안사라와 견고하게 결합되어 있으므로, 이런 상태에서 종래의 기어풀러의 후크를 원통형링(31)에 걸어서 고정구에 결합된 허브 베어링 안사라를 허브축으로부터 분리할 수 있게 된다.

위에서 볼트 및 나사구멍에 θ만큼의 하향 각도를 주는 이유는, 허브 베어링의 중앙오목부분의 상부측 곡률반경(R')이 하부측 곡률반경(R")보다 작기 때문에, 볼트의 안쪽 선단부가 원통형 링의 직경 수평방향과 평행하게 진입하는 것보다, 약간 하향각도를 가지고 진입함으로써 허브 베어링 안사라 중앙 오목부분과 볼트의 안쪽 선단부가 닿는 면적을 넓힐 수 있기 때문이다.

또한, 상기 볼트의 바깥 단부에는 볼트를 조일 수 있는 볼트머리가 형성되어 있고, 안쪽 선단부는 허브 베어링 안사라의 중앙 오목부분에 더 깊이 진입할 수 있도록하기 위하여, 안쪽으로 약간 테이퍼져 있는 것이 바람직하다.

상기 원통형 링은 종래의 탄소강관을 사용할 수 있으며, 본 실시예에 사용된 강관은 외부직경이 약 70mm이고 내측직경이 약 60mm이다. 또한, 볼트 직경은 약 5 내지 10mm가 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.

도 4는 전술한 본 발명에 의한 허브 베어링 안사라 분리용 고정구(200)를 포함하는 허브 베어링 안사라 분리구(100)의 구성도를 도시하고 있다. 허브 베어링 안사라 분리구(100)는 크게, 허브 베어링 안사라 고정구(200)과, 종래 기술에 의한 기어풀러(400) 및 기어풀러의 동력전달 중앙나사봉 선단부와 허브축을 맞닿게 하는 맞춤용 어댑터(300)로 이루어져 있다.

일반적으로 허브축의 내측 직경이 기어풀러의 중앙나사봉 직경부다 크기 때문에 맞춤용 어댑터를 사용하지 않으면, 중앙 나사봉이 허브측을 관통해버려 기어풀러의 동력을 전달하지 못하게 된다. 또한, 비록 풀러의 중앙 나사봉이 허브축 내측 직경부다 큰 풀러를 사용하는 경우에도, 허브축 안쪽에는 엔진으로부터의 동력을 허브에 전달하기 위한 유니버셜 조인트(universal joint)가 삽입되도록 스플라인(spline)이 형성되어 있으므로, 기어풀러의 중앙 나사봉 선단부가 이러한 스플라인부로 바로 맞닿는 경우에는 스플라인부가 손상될 수 있다.

따라서, 도면부호 300과 같이 하단부가 안쪽으로 테이퍼진 원통형상의 맞춤용 어댑터를 사용하는 것이 바람직하다. 맞춤용 어댑터(300)의 상측에는 풀러의 중앙 나사봉 선단부가 삽입되는 구멍이 형성되어 있다.

이하에서는 도 4에 도시된 허브 베어링 안사라 분리구(100)를 사용하여 허브축으로부터 허브 베어링 안사라를 분리하는 과정을 설명한다.

전술한 바와 같이 허브 베어링 분리용 고정구(200)의 4개의 볼트(220)를 돌려 허브 베어링 안사라의 중앙 오목부분에 진입시킴으로써, 고정구(200)를 허브 베어링 안사라에 견고하게 고정한다. 그 후에 기어풀러(400)의 두 파지아암(410) 선단에 형성되어 있는 후크(420)를 고정구(200)의 원통형 링(210)에 걸고, 허브 축 선단에 상기 맞춤용 어댑터(300)를 배치한 다음, 기어풀러(400)의 중앙 나사봉(430)을 진행시켜 그 선단이 상기 맞춤용 어댑터(300)의 상측 구멍에 삽입되도록 한다. 그 상태에서 기어풀러의 중앙 나사봉을 더욱 진행시켜, 고정구(200)에 고정되어 있는 허브 베어링 안사라를 당겨내 허브로부터 분리한다.

본 발명에 의한 허브 허브 베어링 안사라(inner race) 분리용 분리구를 이용하면, 허브축에 어떠한 손상을 가하지 않고서도, 허브에 눌어 붙어 있는 허브 베어링 안사라를 허브로부터 용이하게 분리할 수 있다.

Claims (3)

1. 측면에 일정각도로 고르게 분포되어 있는 3개 이상의 나사 구멍을 가진 원통형 링(ring)과, 상기 원통형 링의 나사 구멍에 삽입되는 3개 이상의 볼트로 이루어져 있으며,

   상기 나사구멍과 볼트는 원통형 링의 직경 방향과 5°내지 45°만큼 링의 바깥에서 안쪽으로 하향 진행하는 허브 베어링 안사라 분리용 고정구로서,

   상기 원통형 링을 허브 베어링의 안사라 외측에 배치하고 상기 3개 이상의 볼트를 나사 진행시켜 볼트의 안쪽 선단부가 안사라의 중앙오목부분에 들어가도록 단단하게 조여지는 것을 특징으로 하는 허브 베어링 안사라 분리용 고정구.
2. 측면에 일정각도로 분포되어 있는 3개 이상의 나사 구멍을 가진 원통형 링(ring)과, 상기 원통형 링의 나사 구멍에 삽입되는 3개 이상의 볼트로 이루어져 있으며, 상기 나사구멍과 볼트는 원통형 링의 직경 방향과 5°내지 45°만큼 링의 바깥에서 안쪽으로 하향 진행하도록 배치되어 있는 허브 베어링 안사라 분리용 고정구;

   상기 고정구의 원통형 링에 당기는 힘을 작용하여 고정구 및 그에 고정된 허브 베어링 안사라를 허브로부터 분리할 수 있는 것으로, 중앙부로부터 뻗어 있는 두개 또는 세 개의 연장부와 상기 중앙부에 있는 나사구멍을 가지는 본체와, 상기 본체에 연결되고, 제거하고자 하는 축부재의 원주면에 걸기 위한 후크를 양단부에 구비하는 두 개 또는 세 개의 파지 아암과, 상기 본체의 연장부와 상기 대응하는 파지 아암을 연결하여 파지 아암이 본체에 대하여 선회할 수 있도록 하는 링크부 및 상기 본체 중앙에 형성되어 있는 나사구멍을 통하여 나사결합되는 중앙나사봉을 포함하는 풀러;로 이루어지며,

   상기 허브 베어링 안사라 분리용 고정구의 상기 원통형 링을 허브 베어링의 안사라 외측에 배치하고 상기 3개 이상의 볼트를 나사 진행시켜 볼트의 안쪽 선단부가 안사라의 중앙오목부분에 들어가도록 단단하게 조여진 상태에서 상기 풀러의 파지아암을 상기 원통형 링의 외주부에 걸고 풀러를 동작시킴으로써 베어링 안사라를 허브로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 허브 베어링 안사라 분리구.
3. 제 2 항에 있어서,

   허브축 선단에 형성되어 있는 유니버설 조인트의 손상없이 상기 풀러의 동력전달용 중앙 나사봉의 선단을 허브축의 선단에 맞닿게 하기 위한 맞춤용 어댑터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 허브 베어링 안사라 분리구.