(57)【要約】【課題】凹凸嵌合構造を介してハブ輪と外側継手部材の分離・再結合が許容されるタイプの車輪用軸受装置において、凹凸嵌合構造の再構成の際に、凹部への凸部の圧入ができない事態を防止する。【解決手段】外側継手部材４の軸部１１に軸方向に延びる凸部を設け、軸部１１をハブ輪１の孔部２０に圧入する。この圧入により、ハブ輪１の内径面に凸部に密着嵌合する凹部を凸部で形成し、凸部と凹部との嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成し、さらにハブ輪１と外側継手部材４の軸部１１とをボルト部材３７で結合する。この凹凸嵌合構造Ｍに軸方向の引き抜き力付与による分離を許容する。凸部の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、隣接ピッチ誤差を０．１ｍｍ以下に設定する。【選択図】図１
2011225142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、車輪に固定するためのフランジが設けられたハブ輪を有し、前記外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、前記ハブ輪と、ハブ輪の孔部に嵌挿される前記外側継手部材の軸部とが結合された車輪用軸受装置であって、
外側継手部材の軸部の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのうち、どちらか一方の円周方向複数箇所に設けられた軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、他方に凸部により凸部に密着嵌合する凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成し、かつこの凹凸嵌合構造は軸方向の引き抜き力付与による分離を許容する車輪用軸受装置において、
凸部の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、この隣接ピッチ誤差を０．１ｍｍ以下に設定したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
隣接ピッチ誤差を０．０６ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１記載の車輪用軸受装置。
【請求項３】
前記外側継手部材の軸部をハブ輪に圧入状態で、外側継手部材の軸部に設けたネジ孔にハブ輪を介してボルト部材を螺合し、かつ凹凸嵌合構造の分離後、外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部に再圧入する際に、ボルト部材をハブ輪でガイドすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項４】
前記ボルト部材はネジ部と非ネジ部とを有するとともに、ハブ輪に、ボルト部材の非ネジ部が挿通される貫通孔を設け、貫通孔の孔径とボルト部材の非ネジ部の軸径との径差をΔｄとし、凹凸嵌合構造における外側継手部材の軸部外径と凹凸嵌合構造におけるハブ輪内径との径差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２としたことを特徴とする請求項３に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記ハブ輪の孔部にこの内部を仕切る内壁を設けるとともに、この内壁に前記貫通孔を設けたことを特徴とする請求項４に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記ハブ輪に前記ボルト部材の頭部座面が当接し且つ硬化処理が施されたボルト受け面を設けるとともに、該ボルト受け面の表面硬さを管理対象として設定し、該表面硬さとして５０ＨＲＣ以上の許容値を付与したことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記硬化処理が、高周波焼入れであることを特徴とする請求項６に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記外側継手部材の軸部に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
前記外側継手部材の軸部に、前記凸部と、前記圧入によって生じるはみ出し部を収容するポケット部とを形成し、該ポケット部を、この凸部の圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成したことを特徴とする請求項８に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度を等速自在継手の外側継手部材の軸部の外径部よりも高くしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記軸部ハブ輪の孔部に、前記凸部と、前記圧入によって生じるはみ出し部を収容するポケット部とを形成し、該ポケット部を、この凸部の圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成したことを特徴とする請求項１０に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１２】
前記内方部材が、前記ハブ輪と、該ハブ輪におけるインボード側の端部の外周に圧入される内輪とで構成され、前記ハブ輪の外周面および内輪の外周面にそれぞれ前記内側軌道面が形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載した凹凸嵌合構造の分離後、ハブ輪と外側継手部材のどちらか一方を交換し、交換した部材にスプラインを設け、該スプラインの凸部を再使用する部材の前記凹部に圧入して凹凸嵌合構造を再構成するものにおいて、スプラインの凸部の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、この隣接ピッチ誤差を０．１ｍｍ以下に設定したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項１４】
スプラインの凸部の隣接ピッチ誤差を０．０６ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１３記載の車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両において車輪を車体に対して回転自在に支持するための車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置には、複列の転がり軸受を組み合わせて使用する第１世代と称される構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に設けた第２世代に進化し、さらに、複列の転がり軸受の２つの内側軌道面のうち、一方をハブ輪の外周に形成した第３世代、さらには、複列の転がり軸受の２つの内側軌道面のうち、一方をハブ輪の外周に形成すると共に、他方を等速自在継手の外側継手部材の外周に形成した第４世代のものまで開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第３世代と呼ばれるものが記載されている。第３世代と呼ばれる車輪用軸受装置は、図１４に示すように、外径方向に延びるフランジ１５１を有するハブ輪１５２と、このハブ輪１５２に外側継手部材１５３が固定される等速自在継手１５４と、ハブ輪１５２の外周側に配設される外方部材１５５とを備える。
【０００４】
等速自在継手１５４は、外側継手部材１５３と、この外側継手部材１５３のマウス部１５７内に配設される内側継手部材１５８と、この内側継手部材１５８と外側継手部材１５３との間に配設されるボール１５９と、このボール１５９を保持する保持器１６０とを備える。また、内側継手部材１５８の中心孔の内周面には雌スプライン１６１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部に形成した雄スプラインが挿入される。内側継手部材１５８側の雌スプライン１６１とシャフト側の雄スプラインとを嵌合することで、内側継手部材１５８とシャフトがトルク伝達可能に結合される。
【０００５】
また、ハブ輪１５２は、筒部１６３と前記フランジ１５１とを有し、フランジ１５１の外端面１６４（アウトボード側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータを装着するための短筒状のパイロット部１６５が突設されている。パイロット部１６５は、大径部１６５ａと小径部１６５ｂとからなり、大径部１６５ａにブレーキロータが外嵌され、小径部１６５ｂにホイールが外嵌される。
【０００６】
筒部１６３のインボード側端部の外周面に嵌合部１６６が設けられ、この嵌合部１６６に内輪１６７が嵌合されている。筒部１６３の外周面のフランジ１５１近傍には第１内側軌道面１６８が設けられ、内輪１６７の外周面に第２内側軌道面１６９が設けられている。また、ハブ輪１５２のフランジ１５１にはボルト装着孔１６２が設けられており、フランジ１５１にホイールおよびブレーキロータを固定するためのハブボルトがボルト装着孔１６２に装着される。
【０００７】
転がり軸受の外方部材１５５は、その内周に２列の外側軌道面１７０、１７１が設けられると共に、その外周にフランジ（車体取付フランジ）１８２が設けられている。外方部材１５５の第１外側軌道面１７０とハブ輪１５２の第１内側軌道面１６８とが対向し、外方部材１５５の第２外側軌道面１７１と、内輪１６７の第２内側軌道面１６９とが対向し、これらの間に転動体１７２が介装される。
【０００８】
ハブ輪１５２の筒部１６３に外側継手部材１５３の軸部１７３が挿入される。軸部１７３の軸端部にはネジ部１７４が形成され、このネジ部１７４よりもインボード側の外径部に雄スプライン１７５が形成されている。また、ハブ輪１５２の筒部１６３の内径面に雌スプライン１７６が形成され、軸部１７３をハブ輪１５２の筒部１６３に圧入することで、軸部１７３側の雄スプライン１７５とハブ輪１５２側の雌スプライン１７６とが嵌合する。
【０００９】
そして、軸部１７３のネジ部１７４にナット部材１７７が螺着され、ハブ輪１５２と外側継手部材１５３とが固定される。この際、ナット部材１７７の座面１７８と筒部１６３の外端面１７９とが当接し、マウス部１５７のアウトボード側の端面１８０と内輪１６７の端面１８１とが当接する。これにより、ハブ輪１５２が内輪１６７を介してナット部材１７７とマウス部１５７とで挟持される。
【００１０】
しかしながら、このような構成を採用した場合には、外側継手部材１５３とハブ輪１５２は、外側継手部材１５３の軸部１７３に設けた雄スプライン１７５をハブ輪１５２に設けた雌スプライン１７６に圧入することで結合されるため、軸部１７３及びハブ輪１５２の両者にスプライン加工を施す必要があってコスト高となる。また、圧入時には、軸部１７３の雄スプライン１７５とハブ輪１５２の雌スプライン１７６の凹凸を合わせる必要があるが、歯面合わせで圧入すれば歯面がむしれ等によって損傷するおそれがあり、大径合わせで圧入すれば円周方向のガタが生じ易い。円周方向のガタがあると、トルク伝達性に劣ると共に異音が発生するおそれがある。このように、スプライン嵌合によって外側継手部材１５３とハブ輪１５２とを結合する場合、圧入時の歯面の損傷、及び使用時のガタの発生という問題があり、両問題を同時に回避することは困難であった。
【００１１】
そこで、本願出願人は、これらの問題に対処するために、特許文献２に開示の車輪用軸受装置を提案するに至っている。詳細には、外側継手部材の軸部とハブ輪の孔部のうち、何れか一方に設けられた軸方向に延びる凸部を他方に圧入し、他方に、凸部により凹部を形成することで凸部と凹部との嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成したものである。この凹凸嵌合構造の構成時には、凹部が形成される部材に予めスプライン部を形成しておく必要がないことから、生産性を向上することができる。また、圧入時の歯面の損傷を回避することができるので、安定した嵌合状態を維持することができる。また、上記の凹凸嵌合構造では、径方向および円周方向でガタが生じる隙間が形成されないので、安定したトルク伝達が可能であると共に異音の発生が防止される。しかも軸部が孔部に対して隙間無く密着し、トルク伝達部位の強度が向上するので、嵌合部長さを短くして軸受装置を軸方向にコンパクト化することができる。
【００１２】
特許文献２で開示された上記凹凸嵌合構造は、軸部に設けたボルト孔からボルト部材を取り外した状態で軸方向の引き抜き力を付与することによって分離可能とされている。そのため、車輪用軸受装置を軸受側の等速自在継手側とに分離することができ、軸受側と等速自在継手側の一方又は双方の部品を補修することが可能である。補修後には、外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入することによって上記の凹凸嵌合構造を再構成することができる。
【００１３】
以上の手順で凹凸嵌合構造を再構成した後、軸部に設けたボルト孔にボルト部材をねじ込むことで、ハブ輪と外側継手部材とが再結合され、車輪用軸受装置を再使用することができる。凹凸嵌合構造の再構成時には、圧入用のプレス機等、大掛かりな設備を使用する必要がなく、したがって、自動車整備工場等の現場においても、車輪用軸受装置の点検、補修等を容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−３４０３１１号公報
【特許文献２】特許第４３０２７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献２に開示の車輪用軸受装置では、凹凸嵌合構造を再構成する際、凸部が分離前に噛み合っていた凹部と再度嵌合するとは限らず、むしろ分離前とは円周方向にずれた異なる凹部に嵌合するのが通例である。その場合、全ての凸部を凹部にスムーズに嵌合させることができず、凹凸嵌合構造の再構成が困難となる場合がある。また、嵌合できても凸部と凹部の間に隙間が形成され、凹凸嵌合構造の捩り強度が低下する問題がある。特に複数回分解、再組立を繰返すと、凹凸嵌合構造にガタを生じるおそれがある。
【００１６】
以上の実情に鑑み、本発明は、凹凸嵌合構造の再構成をスムーズに行うことのできる車輪軸受装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するためには、円周方向で全ての凸部を凹部と確実に噛み合わせる必要がある。公知のスプライン嵌合構造では、雄スプラインと雌スプラインを確実に嵌合させるために製造時の管理項目がＪＩＳ等で規格化されている。これに対し、本発明のような凹凸嵌合構造においてはこの種の規格がなく、管理項目は特に定められていない。従って、凹凸嵌合構造特有の事情に応じ、コスト面も考慮して管理項目を独自に定める必要がある。
【００１８】
かかる観点から本発明者らが鋭意検討した結果、円周方向複数箇所に設けた凸部の精度として、ＪＩＳＢ１７０２に規格化された歯車のピッチ誤差、特に隣接ピッチ誤差の概念を凹凸嵌合構造にも導入し、凸部の隣接ピッチ誤差を管理することが凹凸嵌合構造の再構成をスムーズに行う上で最もシンプルでかつ確実な手法であることが判明した。
【００１９】
この場合、管理対象としての隣接ピッチ誤差は小さいほど好ましいことになるが、この誤差を余りに厳格に管理しすぎると、凸部の加工が困難となり、車輪用軸受装置の製作コストが大幅に増大する。本発明者らの検証によれば、隣接ピッチ誤差の上限は、０．１ｍｍ（より望ましくは０．０６ｍｍ）であり、これ以下の誤差であれば、ハブ輪と外側継手部材の円周方向位相をどのようにとっても確実に凸部を凹部に再圧入できることが判明した。
【００２０】
以上の知見に基づき、本発明は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、車輪に固定するためのフランジが設けられたハブ輪を有し、前記外側軌道面に対向する複列の内側軌道面が形成された内方部材と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、前記ハブ輪と、ハブ輪の孔部に嵌挿される前記外側継手部材の軸部とが結合された車輪用軸受装置であって、外側継手部材の軸部の外径面とハブ輪の孔部の内径面とのうち、どちらか一方の円周方向複数箇所に設けられた軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、他方に凸部により凸部に密着嵌合する凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成し、かつこの凹凸嵌合構造は軸方向の引き抜き力付与による分離を許容する車輪用軸受装置において、凸部の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、この隣接ピッチ誤差を０．１ｍｍ（望ましくは０．０６ｍｍ）以下に設定することに特徴づけられる。
【００２１】
なお、ここでいう「凹凸嵌合構造」は、上記の通り、凸部と凹部の嵌合部位全域が密着するものであるが、嵌合部位のごく一部領域に隙間が不可避的に形成される場合がある。このような不可避的な隙間があっても「凹凸嵌合構造」という概念に含まれるものとする（以下、同様）。
【００２２】
上記の構成において、前記外側継手部材の軸部をハブ輪に圧入した状態では、外側継手部材の軸部に設けたネジ孔にハブ輪を介してボルト部材を螺合することによりハブ輪と外側継手部材の軸部とが結合される。このボルト部材は、凹凸嵌合構造の分離後、外側継手部材の軸部をハブ輪に再圧入する際には、このボルト部材をハブ輪でガイドするのが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、ハブ輪と外側継手部材の軸部とがボルト部材を介して結合されるので、ハブ輪からの外側継手部材の軸部の軸方向の抜けが規制される。また、再圧入時には、ボルト部材がハブ輪にガイドされた状態にあるため、安定した再圧入が可能である。
【００２４】
上記の構成において、前記ボルト部材はネジ部と非ネジ部とを有するとともに、ハブ輪にボルト部材の非ネジ部が挿通される貫通孔を設け、貫通孔の孔径とボルト部材の非ネジ部の軸径との径差をΔｄとし、凹凸嵌合構造における外側継手部材の軸部外径と凹凸嵌合構造におけるハブ輪内径との径差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２とすることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、貫通孔の孔径とボルト部材の非ねじ部の軸径との径差を、外側継手部材の軸部外径と凹凸嵌合構造におけるハブ輪内径との径差よりも小さく設定することになって、非ネジ部が挿通される貫通孔が外側継手部材の軸部の圧入時のガイドとなる。
【００２６】
上記の構成において、前記ハブ輪の孔部にこの内部を仕切る内壁を設けるとともに、この内壁に前記貫通孔を設けることが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、内壁の貫通孔を、外側継手部材の軸部の圧入時におけるガイドとすることができる。
【００２８】
上記の構成において、前記ハブ輪に前記ボルト部材の頭部座面が当接し且つ硬化処理が施されたボルト受け面を設けるとともに、該ボルト受け面の表面硬さを管理対象として設定し、該表面硬さとして５０ＨＲＣ以上に設定するのが好ましい。
【００２９】
この構成では、ボルト部材の頭部座面が当接するハブ輪のボルト受け面に硬化処理を施すと共に、その硬化処理が施されたハブ輪のボルト受け面の表面硬さを管理対象として設定し、この表面硬さを５０ＨＲＣ以上に設定すれば、ボルト部材の頭部座面との接触により、ハブ輪のボルト受け面に磨耗や圧痕が事後的に生じるのを防止することが可能となる。したがって、ボルト部材により外側継手部材とハブ輪との安定した締結状態を維持することができ、長期に亘って安定したトルク伝達を行うことが可能となる。
【００３０】
また、このような外側継手部材とハブ輪との締結状態の安定化を図ることで、両者の間に事後的に隙間が形成されることを防止することができ、ボルト孔を通じてアウトボード側から泥水等の異物が浸入するのを確実に防止することが可能となる。
【００３１】
上記の構成において、前記硬化処理が、高周波焼入れであることが好ましい。
【００３２】
このようにすれば、加熱効率がよく、硬化処理に要する作業時間が短時間で済むという利点がある。また、部分焼入れが可能であり、焼入れ歪みが少ないという利点もある。
【００３３】
上記の構成において、前記外側継手部材の軸部に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度をハブ輪の孔部内径部よりも高くすることが好ましい。
【００３４】
このようにすれば、凸部をハブ輪の孔部側に圧入した際に、ハブ輪の孔部側の一部を切り出したり、或いは押し出したりすることが容易となることから、ハブ輪の孔部側に凸部の形状に倣った凹部を正確に形成しやすくなる。そのため、凸部と凹部の嵌合状態がより緻密なものとなり、凸部と凹部の密着状態をより良好なものとすることができる。
【００３５】
上記の構成において、前記外側継手部材の軸部に、前記凸部と、前記圧入によって生じるはみ出し部を収容するポケット部とを形成し、該ポケット部を、この凸部の圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成することが好ましい。
【００３６】
このようにすれば、はみ出し部をこのポケット部内に保持することができるので、はみ出し部が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。したがって、はみ出し部の除去処理を行う必要がなくなるので、当該除去処理を省略して組立作業工数の減少を図ることができ、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００３７】
また、ポケット部を、圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成することにより、ポケット部を形成することによる製造コストの上昇を抑制できる。
【００３８】
上記の構成において、前記ハブ輪の孔部の内径面に前記凹凸嵌合構造の凸部を設けるとともに、少なくともこの凸部の軸方向端部の硬度を等速自在継手の外側継手部材の軸部の外径部よりも高くすることが好ましい。
【００３９】
このようにすれば、凸部を外側継手部材の軸部側に圧入した際に、外側継手部材の軸部側の一部を切り出したり、或いは押し出したりすることが容易となることから、外側継手部材の軸部側に凸部の形状に倣った凹部を正確に形成しやすくなる。すなわち、凸部と凹部の嵌合状態がより緻密なものとなり、凸部と凹部の密着状態をより良好なものとすることができる。
【００４０】
上記の構成において、前記軸部ハブ輪の孔部に、前記凸部と、前記圧入によって生じるはみ出し部を収容するポケット部とを形成し、該ポケット部を、この凸部の圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成することが好ましい。
【００４１】
このようにすれば、はみ出し部をこのポケット部内に保持することができるので、はみ出し部が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。したがって、はみ出し部の除去処理を行う必要がなくなるので、当該除去処理を省略して組立作業工数の減少を図ることができ、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００４２】
また、ポケット部を、圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成することにより、ポケット部を形成することによる製造コストの上昇を抑制できる。
【００４３】
上記の構成において、前記内方部材が、前記ハブ輪と、該ハブ輪におけるインボード側の端部の外周に圧入される内輪とで構成され、前記ハブ輪の外周面および内輪の外周面にそれぞれ前記内側軌道面が形成されていることが好ましい。
【００４４】
このようにすれば、ハブ輪の外周面および内輪の外周面にそれぞれ前記内側軌道面を形成することができる。これにより、車輪用軸受装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００４５】
凹凸嵌合構造を分離することにより、軸受装置を軸受側と等速自在継手側とに分解した際には、ハブ輪と外側継手部材のどちらか一方を交換することもできる。この場合、交換作業後は、交換する側のハブ輪もしくは外側継手部材にスプライン（雌スプラインもしくは雄スプライン）を形成し、このスプラインの凸部を再使用する側の外側継手部材もしくはハブ輪の凹部に圧入することで、前記凹凸嵌合構造を再構成することができる。この時、補修時と同様に、交換した部材のスプラインの凸部と再使用する部材の凹部とが噛み合わず、同様に凹凸嵌合構造の再構成が困難となり、あるいはスプラインの歯面と相手側との間に隙間が形成される場合がある。この場合でも、スプラインの凸部の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、この隣接ピッチ誤差を０．１ｍｍ（望ましくは０．０６ｍｍ）以下に設定すれば、交換作業後の凹凸嵌合構造の再構成をスムーズに行うことができる。
【発明の効果】
【００４６】
以上のような本発明によれば、凹凸嵌合構造の再構成時に、凹部と凸部の従前の円周方向の位相関係を問わず、全ての凸部を凹部にスムーズに圧入することができ、凹凸嵌合構造の再構成をスムーズに行うことができる。また、圧入後も凸部と凹部の間に隙間が形成されることなく、凹凸嵌合構造の捩り強度の低下を防止することができ、複数回分解、再組立を繰返しても凹凸嵌合構造にガタは生じない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、前記車輪用軸受装置の凹凸嵌合構造の断面図であって、（ｂ）は、（ａ）に示すＸ部の拡大図である。
【図３】前記車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。
【図４】前記車輪用軸受装置の圧入前の最終状態での凸部の周辺の拡大断面図である。
【図５】前記車輪用軸受装置の組立方法を示す断面図である。
【図６】前記車輪用軸受装置における凹凸嵌合構造の分離工程を示す断面図である。
【図７】前記車輪用軸受装置の再圧入方法を示すものであって、（ａ）は圧入直前状態を示す断面図、（ｂ）は圧入途中を示す断面図、（ｃ）は圧入完了状態を示す断面図である。
【図８】前記車輪用軸受装置の再圧入方法を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、凹凸嵌合構造の凸部の他例を示す断面図であって、（ｂ）は、凹凸嵌合構造の凸部の更に他例を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、凹凸嵌合構造の他例を示す断面図であって、（ｂ）は、（ａ）に示すＹ部の拡大図である。
【図１１】圧入前の最終状態での凸部の他例の周辺における拡大断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る車両用軸受装置の変形例を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は、シール部材としてＯリングを用いたときの拡大断面図であって、（ｂ）は、シール部材としてガスケットを用いたときの拡大断面図である。
【図１４】従来の車輪用軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００４９】
図１は、本発明の実施形態に係る車輪用軸受装置を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪１を含む複列の転がり軸受２と、等速自在継手３とが一体化されてなる。なお、以下の説明において、インボード側とは、車両に取り付けた状態で、車両の車幅方向内側となる側を意味し、アウトボード側とは、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向外側となる側を意味する。
【００５０】
等速自在継手３は、外側継手部材としての外側継手部材４と、外側継手部材４の内側に配された内側継手部材５と、外側継手部材４と内側継手部材５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール６と、外側継手部材４と内側継手部材５との間に介在してボール６を保持するケージ７とを主要な部材として構成される。内側継手部材５はその孔部内径５ａにシャフト８の端部８ａを圧入し、かつスプライン嵌合することにより、シャフト８とトルク伝達可能に結合されている。なお、シャフト８の端部８ａには、シャフト抜け止め用の止め輪９が嵌合されている。
【００５１】
外側継手部材４はマウス部１０と軸部（ステム部とも呼ばれる）１１とからなり、マウス部１０は一端にて開口した椀状で、その内球面１２に、軸方向に延びた複数のトラック溝１３が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１３はマウス部１０の開口端まで延びている。内側継手部材５は、その外球面１４に、軸方向に延びた複数のトラック溝１５が円周方向等間隔に形成されている。
【００５２】
外側継手部材４のトラック溝１３と内側継手部材５のトラック溝１５とは対をなし、各対のトラック溝１３，１５で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール６が転動可能に組み込んである。ボール６は外側継手部材４のトラック溝１３と内側継手部材５のトラック溝１５との間に介在してトルクを伝達する。ケージ７は外側継手部材４と内側継手部材５との間に摺動可能に介在し、外球面７ａにて外側継手部材４の内球面１２と嵌合し、内球面７ｂにて内側継手部材５の外球面１４と嵌合する。なお、この場合の等速自在継手３は、ツェッパ型を示しているが、マウス部１０の開口側で外側継手部材４のトラック溝１３を直線状とし、マウス部１０の奥部側で内側継手部材５のトラック溝１５をストレートにしたアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。
【００５３】
また、マウス部１０の開口部はブーツ１６にて塞がれている。ブーツ１６は、大径部１６ａと、小径部１６ｂと、大径部１６ａと小径部１６ｂとを連結する蛇腹部１６ｃとからなる。大径部１６ａがマウス部１０の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド１７ａにて締結される。また、小径部１６ｂがシャフト８のブーツ装着部８ｂに外嵌され、この状態でブーツバンド１７ｂにて締結されている。
【００５４】
ハブ輪１は、筒部１８と、筒部１８のアウトボード側の端部に設けられる車輪取り付け用のフランジ１９とを有する。筒部１８の孔部２０は、軸部嵌合孔２０ａと、アウトボード側のテーパ孔２０ｂと、インボード側に設けられた大径孔２０ｃとを備える。軸部嵌合孔２０ａにおいて、凹凸嵌合構造Ｍを介して外側継手部材４の軸部１１とハブ輪１とが分離可能に結合される。軸部嵌合孔２０ａと大径孔２０ｃとの間には、テーパ部（テーパ孔）２０ｄが設けられており、軸部嵌合孔２０ａとテーパ孔２０ｂとの間には、内径方向へ突出する内壁２０ｅが設けられている。
【００５５】
ハブ輪１のインボード側の外周面には、小径の段差部２１が形成される。この段差部２１に内輪２２を嵌合することで、ハブ輪１と内輪２２とからなり、複列の内側軌道面２３，２４を有する内方部材が構成される。複列の内側軌道面２３，２４のうち、アウトボード側の内側軌道面２３はハブ輪１の筒部１８の外周面に形成され、インボード側の内側軌道面２４は、内輪２２の外周面に形成されている。車輪用軸受２は、この内方部材と、内方部材の外径側に配置され、内周に複列の外側軌道面２５，２６を有する外方部材２７と、外方部材２７のアウトボード側の外側軌道面２５とハブ輪１の内側軌道面２３との間、および外方部材２７のインボード側の外側軌道面２６と内輪２２の内側軌道面２４との間に配置され且つ転動体として機能するボール２８とで構成される。ハブ輪１と、ハブ輪１の外周に圧入される内輪２２とで、内側軌道面２３，２４を有する内方部材を構成するので、車輪用軸受装置の軽量・コンパクト化を図ることができる。なお、外方部材２７の両開口部にはシール部材Ｓ１、Ｓ２が装着されている。
【００５６】
この車輪用軸受２は、ハブ輪１のインボード側の円筒状端部を加締め、加締めによって形成された加締部２９で内輪２２を押圧することによって軸受内部に予圧を付与する構造である。これによって、内輪２２をハブ輪１に固定することができる。ハブ輪１の端部に形成した加締部２９で軸受２に予圧を付与した場合、外側継手部材４のマウス部１０で予圧を付与する必要がない。従って、予圧量を考慮せずに外側継手部材４の軸部１１を圧入することができ、ハブ輪１と外側継手部材４との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。
【００５７】
ハブ輪１の加締部２９とマウス部１０のバック面１０ａとは互いに当接している。この場合、外側継手部材４の軸部１１の位置決めが行われるので、車輪軸受装置の寸法精度が安定すると共に、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを安定化させて、トルク伝達性の向上を図ることができる。このようにハブ輪１の加締部２９とマウス部１０のバック面１０ａとを当接させる場合、両者の接触面圧は１００ＭＰａ以下とするのが望ましい。接触面圧が１００ＭＰａを超えると、大トルク負荷時に外側継手部材４とハブ輪１との捩れ量に差が生じ、この差によって接触部に急激なスリップが生じて異音を発生するおそれがあるからである。従って、接触面圧を１００ＭＰａ以下とすることで、異音の発生を防止して静粛な車輪用軸受装置を提供することができる。
【００５８】
ハブ輪１のフランジ１９にはボルト装着孔３０が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１９に固定するためのハブボルト３１がこのボルト装着孔３０に装着される。
【００５９】
凹凸嵌合構造Ｍは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、軸部１１のアウトボード側の端部に設けられた軸方向に延びる凸部３２と、ハブ輪１の孔部２０の内径面に形成される凹部３３とで構成される。本実施形態では、凹部３３は、軸部嵌合孔２０ａの内径面３４に形成される。凸部３２とその凸部３２に嵌合するハブ輪１の凹部３３との嵌合部位全域が密着している。軸部１１のアウトボード側の端部の外周面に、軸方向に延びる複数の凸部３２が周方向に沿って所定ピッチで配設され、ハブ輪１の孔部２０の軸部嵌合孔２０ａの内径面３４に、凸部３２が嵌合する軸方向の複数の凹部３３が周方向に沿って形成されている。
【００６０】
この場合、各凸部３２は、図２（ｂ）に示すように、その断面が凸アール状の頂部を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３２の凹部３３との嵌合部位は、図２（ｂ）に示す範囲Ａである。断面における凸部３２の円周方向両側の中腹部から頂部に至る範囲で各凸部３２と凹部３３が嵌合している。そして、この嵌合状態で、周方向の隣り合う凸部３２間において、ハブ輪１の内径面３４よりも内径側に隙間３５が形成されている。
【００６１】
また、図１に示すように、アウトボード側から軸部１１のネジ孔としてのボルト孔３６にボルト部材３７が螺着されている。ボルト部材３７は、フランジ付きの頭部３７ａと、軸部３７ｂとからなる。軸部３７ｂは、先端側の周囲に形成されたネジ部３７ｂ１と基端側の周囲に形成された非ネジ部３７ｂ２とを有する。内壁２０ｅには、貫通孔３８が設けられ、この貫通孔３８にボルト部材３７の軸部３７ｂが挿通されて、ネジ部３７ｂ１が軸部１１のボルト孔３６に螺着される。
【００６２】
ネジ部３７ｂ１が螺着された状態では、非ネジ部３７ｂ２が貫通孔３８に挿通された状態である。また、ネジ部３７ｂ１が螺着された状態では、頭部３７ａの座面３７ａ１が、内壁２０ｅのアウトボード側の端面に設けられたボルト受け面２０ｅ１に当接している。なお、内壁２０ｅのアウトボード側の端面全体を平坦面として、その一部でボルト受け面２０ｅ１を構成してもよいが、この実施形態では、内壁２０ｅのアウトボード側の端面の一部をインボード側に窪ませて陥没部を形成し、その陥没部の底面でボルト受け面２０ｅ１を構成している。また、ボルト部材３７の頭部３７ａの座面３７ａ１は、平坦面をなしている。
【００６３】
この車輪用軸受装置では、凹凸嵌合構造Ｍへの雨水や異物の侵入を防止するために、凹凸嵌合構造Ｍよりもインボード側、及びアウトボード側がそれぞれシールされている。
【００６４】
インボード側は、図１に示すように、ハブ輪１の加締部２９と、外側継手部材４のマウス部１０のバック面１０ａとを接触させることで、シール構造を構成している。そのため、このシール構造により、インボード側から雨水や異物が凹凸嵌合構造Ｍへ浸入するという事態を防止することができる。なお、ハブ輪１の加締部２９と、外側継手部材４のマウス部１０のバック面１０ａとの少なくとも一方に、樹脂材等のシール材を別途塗布してもよい。
【００６５】
一方、アウトボード側は、ボルト部材３７の座面３７ａ１と内壁２０ｅとの間にシール材（図示省略）を介在させて、シール構造を構成している。この場合、シール構造は、ボルト部材３７の座面３７ａ１と、内壁２０ｅのボルト受け面２０ｅ１との少なくとも一方に、樹脂等のシール材を塗布して構成することができる。なお、ボルト部材３７を螺着する際において、ボルト部材３７の座面３７ａ１と、内壁２０ｅのボルト受け面２０ｅ１とが密着性に優れるものであれば、このようなシール材を省略することも可能である。例えば、ボルト受け面２０ｅ１を研削すれば、ボルト部材３７の座面３７ａ１との密着性が向上するので、シール材の塗布を省略することが可能となる。密着性が確保される限り、ボルト受け面２０ｅ１への研削加工を省略し、鍛造肌や旋削仕上げ状態を、そのまま残すこともできる。
【００６６】
また、凸部３２と凹部３３との間にシール材を介在させてもよい。この場合、例えば、凸部３２の表面に、塗布後に硬化して嵌合部位において密封性を発揮できる種々の樹脂からなるシール材を塗布すればよい。
【００６７】
上記凹凸嵌合構造Ｍは、以下の手順で得ることができる。
【００６８】
先ず、外側継手部材４の軸部１１に、公知の加工方法（転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等）を用いて、軸方向に延びた多数の歯を有する雄スプライン３９を形成する。図２（ｂ）に示すように、雄スプライン３９のうち、歯底３９ａを除き、歯先３９ｂ、および歯先３９ｂから歯底３９ａに至る両歯面で囲まれた領域が凸部３２となる。
【００６９】
雄スプライン３９は、モジュールを０．５以下とし、通常使用されるスプラインのモジュールよりも小さい歯とするのが望ましい。これにより、雄スプライン３９の成形性の向上を図ることができるとともに、雄スプライン３９をハブ輪１の軸部嵌合孔２０ａに圧入する際の圧入荷重を小さくすることができる。軸部１１の凸部３２を雄スプライン３９で形成することにより、この種のシャフトにスプラインを形成するための加工設備を活用することができ、低コストに凸部３２を形成することが可能である。
【００７０】
次いで、図１及び図３にクロスハッチングで示すように、軸部１１の外径面に熱硬化処理を施して硬化層Ｈ１を形成する。硬化層Ｈ１は、凸部３２の全体および歯底３９ａも含めて円周方向に連続して形成される。なお、硬化層Ｈ１の軸方向の形成範囲は、少なくとも雄スプライン３９のアウトボード側の端縁から、外側継手部材４のマウス部１０の底壁の内径側部位に至るまでの連続領域を含んだ範囲とする。熱硬化処理としては、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができるが、部分焼入れが容易である等の理由から本実施形態では高周波焼入れを採用している。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。
【００７１】
その一方、ハブ輪１の内径側は未焼き状態に維持される。すなわち、ハブ輪１の孔部２０の内径面３４は熱硬化処理を行わない未硬化部（未焼き状態）とする。外側継手部材４の軸部１１の硬化層Ｈ１とハブ輪１の未硬化部との硬度差は、ＨＲＣで２０ポイント以上とする。例えば、硬化層Ｈ１の硬度を５０ＨＲＣから６５ＨＲＣ程度とし、未硬化部の硬度を１０ＨＲＣから３０ＨＲＣ程度とする。ハブ輪１の内径面３４のうち、少なくとも軸部嵌合孔２０ａの内径面３４が未硬化部であれば足り、その他の内径面には熱硬化処理を施しても構わない。また、上記硬度差が確保されるのであれば、「未硬化部」とすべき上記領域に熱硬化処理を施してもよい。
【００７２】
凸部３２の高さは、圧入時に凸部３２が凹部形成前のハブ輪１の軸部嵌合孔２０ａの内径面３４に食い込み、かつ歯底３９ａが該内径面３４と干渉しない寸法に設定する。すなわち、図２（ａ）に示すように、軸部嵌合孔２０ａの内径面３４の内径寸法Ｄ１を、雄スプライン３９の凸部３２の最大外径寸法（雄スプライン３９の歯先３９ｂをとおる外接円の直径寸法）Ｄ２よりも小さく、雄スプライン３９の歯底３９ａの最小外径寸法Ｄ３（雄スプライン３９の歯底３９ａを結ぶ円の直径寸法）よりも大きくなるように設定する（Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２）。
【００７３】
ハブ輪１の熱処理終了後、ハブ輪１の軸心と等速自在継手３の外側継手部材４の軸心とを合わせた状態で、ハブ輪１の孔部２０に外側継手部材４の軸部１１を圧入する。この際、ハブ輪１の孔部２０に圧入方向に沿って縮径するテーパ部２０ｄを形成しているので、このテーパ部２０ｄが圧入開始時のハブ輪１の孔部２０と、外側継手部材４の軸部１１との芯出しを行なう。また、軸部嵌合孔２０ａの内径寸法Ｄ１、凸部３２の最大外径寸法Ｄ２、および雄スプライン３９の歯底の最小外径寸法Ｄ３とが、前記のような関係であるので、軸部１１をハブ輪１の軸部嵌合孔２０ａに圧入することにより、この凸部３２がハブ輪１のインボード側端面の内径部に食い込み、ハブ輪１の肉を切り込む。軸部１１を押し進めることで、ハブ輪１の軸部嵌合孔２０ａの内径面３４が凸部３２で切り出され、又は押出されて、内径面３４に軸部１１の凸部３２に対応した形状の凹部３３が形成される。また、軸部１１の凸部３２の硬度をハブ輪１の軸部嵌合孔２０ａの内径面３４よりも２０ポイント以上高くしているので、ハブ輪１の内径面３４への凹部形成が容易となる。また、軸部側の硬度を高くすることで、軸部１１の捩り強度を向上させることができる。
【００７４】
この圧入工程を経ることによって、図２（ａ），（ｂ）に示すように、軸部１１の凸部３２で、これに嵌合する凹部３３が形成される。凸部３２が、ハブ輪１の内径面３４に食い込んでいくことによって、孔部２０が僅かに拡径した状態となり、凸部３２の軸方向の移動を許容する。その一方で、軸方向の移動が停止すれば、内径面３４が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部３２の圧入時にハブ輪１が外径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部３２のうち、凹部３３と嵌合する部分の表面に付与される。このため、凹部３３は、その軸方向全体に亘って凸部３２の表面と密着する。これによって凹凸嵌合構造Ｍが構成される。
【００７５】
また、軸部１１の圧入に伴い、ハブ輪１側で塑性変形が生じるため、凹部３３の表面には加工硬化が生じる。このため、凹部３３側のハブ輪１の内径面３４が硬化して、回転トルク伝達性の向上を図ることができる。
【００７６】
テーパ部２０ｄは、軸部１１の圧入を開始する際のガイドとして機能させることができる。そのため、ハブ輪１の孔部２０に対して外側継手部材４の軸部１１を、芯ずれを生じさせることなく圧入させることができる。
【００７７】
このテーパ部２０ｄのアウトボード側には、図３及び図７に示すように、円周方向に沿って所定ピッチでガイド用凹部４０が設けられている。このガイド用凹部４０に軸部１１の凸部３２を嵌合させることで、圧入開始時に凸部３２の位置決めを行うことができる。なお、ガイド用凹部４０に凸部３２を嵌合させた状態で、ガイド用凹部４０と凸部３２との間には、凸部３２の円周方向移動及び径方向移動を許容する程度の僅かな隙間が形成される。なお、このガイド用凹部４０は、後述するように、外側継手部材４とハブ輪１を一旦分離した後に、ハブ輪１に外側継手部材４の軸部１１を再圧入して両者を再結合する場合にも利用される。この場合、ガイド用凹部４０は、再圧入時の凸部３２の位相と凹部３３の位相を一致させるために利用される。
【００７８】
凹凸嵌合構造Ｍは、極力、軸受２の軌道面２３、２４、２５、２６の内径側を避けて配置することが求められる。特に内側軌道面２３、２４上における接触角が通る線との交点の内径側を避け、これらの交点の間の軸方向一部領域に凹凸嵌合構造Ｍを形成することが望まれる。これにより、軸受軌道面におけるフープ応力の発生を抑えることができる。従って、転がり疲労寿命の低下、クラック発生、及び応力腐食割れ等の軸受の不具合発生を防止することができ、高品質な軸受を提供することができる。
【００７９】
外側継手部材４の軸部１１をハブ輪１の孔部２０に圧入する際には、図５に示すように、外側継手部材４のマウス部１０の外径面に設けられた段差面４１に、圧入用治具Ｋを係合させて、この圧入用治具Ｋから段差面４１に圧入荷重（軸方向荷重）を付与すればよい。なお、段差面４１としては周方向全周に設けても、周方向に沿って所定ピッチで設けてもよい。使用する圧入用治具も、これらの段差面４１の形状に対応して軸方向荷重を付与できるものであればよい。
【００８０】
そして、外側継手部材４の軸部１１をハブ輪１の孔部２０に圧入して上記の凹凸嵌合構造Ｍを形成した後に、図１に示すように、軸部１１のボルト孔３６にボルト部材３７を螺着する。この状態で、非ネジ部３７ｂ２が貫通孔３８に挿通された状態である。また、この状態で、ボルト部材３７の頭部３７ａの座面３７ａ１が、内壁２０ｅのアウトボード側の端面に設けられたボルト受け面２０ｅ１に当接し、ボルト部材３７による固定力が外側継手部材４の軸部１１に作用する。
【００８１】
この場合、貫通孔３８の孔径とボルト部材３７の非ネジ部３７ｂ２の軸径との径差をΔｄとし、凹凸嵌合構造Ｍにおける外側継手部材４の軸部１１の外径と凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪１の内径との径差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２とする。詳述すれば、凹凸嵌合構造Ｍにおける外側継手部材４の軸部１１の外径は、図２（ａ）に例示する凸部３２の最大外径寸法Ｄ２であり、凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪１の内径は、図２（ａ）に例示する内径面３４の内径寸法Ｄ１である。
【００８２】
仮に、ボルト部材３７の頭部３７ａの座面３７ａ１と、ハブ輪１のボルト受け面２０ｅ１との接触状態が不適正であると、ボルト部材３７の座面３７ａ１の一部がボルト受け面２０ｅ１に局所的に圧接され、ボルト受け面２０ｅ１に圧痕や磨耗が生じやすくなる。このような圧痕等は、ボルト部材３７の固定力の低下を招く。そこで、このボルト受け面２０ｅ１の軸部嵌合孔２０ａの内径面３４に対する直角度を管理対象として設定し、この直角度として、０．１ｍｍ以下の許容値を付与した。また、この実施形態では、この直角度に加えて、ボルト受け面２０ｅ１の平面度を管理対象として設定し、この平面度として０．１ｍｍ以下の許容値を付与した。
【００８３】
これにより、ボルト部材３７を軸部１１のボルト孔３６に螺着した状態で、ボルト部材３７がボルト受け面２０ｅ１に対して不当に傾斜することがなくなる。すなわち、ボルト部材３７の座面３７ａ１がボルト受け面２０ｅ１と平行にならずに、座面３７ａ１の一部がボルト受け面２０ｅ１に片当たりするなどして、ボルト部材３７の座面３７ａ１とボルト受け面２０ｅ１との間の接触状態が不適正になるという事態を防止することができる。したがって、ボルト部材３７の頭部３７ａの座面３７ａ１と、ハブ輪１のボルト受け面２０ｅ１との接触状態の最適化が図られ、ボルト部材３７により外側継手部材４とハブ輪１との安定した結合状態を維持することが可能となる。その結果、長期に亘って安定したトルク伝達を行うことが可能となる。また、ボルト部材３７の緩みが生じ難くなるので、ハブ輪１と外側継手部材４との相対的な位置関係が不当に変化することがない。よって、凹凸嵌合構造Ｍのインボード側およびアウトボード側のシール性を長期間に亘って維持することができるので、泥水等の異物の浸入を的確に防止し続けることが可能となり、実用上も極めて好ましいものとなる。
【００８４】
なお、図１に示すように、ボルト受け面２０ｅ１には、熱硬化処理を施して硬化層Ｈ２を形成してもよい。この硬化層Ｈ２の形成範囲は、少なくともボルト部材３７の座面３７ａ１が当接する領域を含んでいる。この実施形態では、硬化層Ｈ２の形成領域は、貫通孔３８のアウトボード側の開口縁から、ボルト受け面２０ｅ１及びテーパ孔２０ｂの連結部に至るまでの連続した領域とされている。この場合、硬化層Ｈ２の表面硬さが５０ＨＲＣ以上になるようにすることが好ましい。また、熱硬化処理としては、浸炭焼入れ等の種々の焼入れを採用することができるが、部分焼入れが容易である等の理由から高周波焼入れを採用することが好ましい。
【００８５】
以上に述べた凹凸嵌合構造Ｍでは、凸部３２と凹部３３との嵌合部位全体が密着しているので、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。このため、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生もない。
【００８６】
また、凹部３３が形成される部材（この場合、ハブ輪１）には、雌スプライン等を予め形成しておく必要がない。従って、生産性に優れ、かつスプライン同士の位相合わせを必要としないことから組立性の向上を図ることができる。さらに、圧入時の歯面の損傷を回避することができ、安定した嵌合状態を維持できる。また、ハブ輪１の内径側は比較的軟らかいため、ハブ輪１の凹部は、軸部１１の凸部３２と高い密着性をもって嵌合する。そのため、径方向及び円周方向におけるガタの防止により一層有効となる。
【００８７】
また、以上に述べた車輪用軸受装置では、凹凸嵌合構造Ｍのインボード側およびアウトボード側をそれぞれシールしているので、凹凸嵌合構造Ｍへの軸方向両端側からの雨水や異物の侵入が防止され、凸部３２と凹部３３との密着性を長期間安定して維持することが可能となる。
【００８８】
ハブ輪１に対して外側継手部材４の軸部１１を圧入する際には、図３に示すように、凸部３２の切り出しまたは押し出し作用で凹部３３から材料がはみ出し、はみ出し部４２が形成される。このはみ出し部４２は、凸部３２のうち、凹部３３と嵌合する部分の容積に相当する量が生じる。このはみ出し部４２を放置すれば、これが脱落して車両の内部に入り込むおそれがある。そこで、同図に示すように、軸部１１の外径面に、はみ出し部４２を収納するポケット部４３を形成し、はみ出し部４２をこのポケット部４３内に収容するようにしている。詳述すると、このポケット部４３は、例えば軸部１１の雄スプライン３９よりもアウトボード側の外径面に周方向溝４４を設けることによって形成することができる。また、ポケット部４３は、例えば凸部３２の圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成することができる。
【００８９】
次に、以上のような凹凸嵌合構造Ｍによって連結された外側継手部材４とハブ輪１を分離する手順、並びに、分離した外側継手部材４とハブ輪１を再結合する手順を順に説明する。
【００９０】
外側継手部材４とハブ輪１を分離する際には、図１に示す状態から、ボルト部材３７を取外した後、ハブ輪１と外側継手部材４の間に凹凸嵌合構造Ｍの嵌合力以上の引抜き力を与えてハブ輪１から外側継手部材４を引き抜く。この引き抜きは、図６に示すような治具４５を用いて行うことができる。治具４５は、基盤４６と、この基盤４６のボルト孔４７に螺合する押圧用ボルト部材４８と、軸部１１のボルト孔３６に螺合されるネジ軸４９とを備える。基盤４６には貫通孔５０が設けられ、この貫通孔５０にハブ輪１のハブボルト３１が挿通され、ナット部材５１がこのハブボルト３１に螺合される。この際、基盤４６とハブ輪１のフランジ１９とが重ね合わされて、基盤４６がハブ輪１に取り付けられる。
【００９１】
このように、基盤４６をハブ輪１に取り付けた後、ネジ軸４９が内壁２０ｅからアウトボード側へ突出するように、軸部１１のボルト孔３６にネジ軸４９を螺合させる。このネジ軸４９の突出量は、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さよりも長く設定される。また、ネジ軸４９と、押圧用ボルト部材４８とは、同一軸心上に配設される。
【００９２】
その後は、押圧用ボルト部材４８をアウトボード側から基盤４６のボルト孔４７に螺着し、この状態で、矢印方向にボルト部材４８を螺進させる。この際、ネジ軸４９と、押圧用ボルト部材４８とは、同一軸心上に配設されているので、ボルト部材４８がネジ軸４９をインボード側に押圧する。これによって、外側継手部材４がハブ輪１に対してインボード側へ移動して、ハブ輪１から外側継手部材４が外れ、凹凸嵌合構造Ｍが分離状態となる。これにより車輪用軸受装置が軸受側と等速自在継手側とに分離されるので、軸受側および等速自在継手側の一方または双方について補修作業を行うことができる。
【００９３】
また、ハブ輪１から外側継手部材４が外れた状態からは、例えば、ボルト部材３７を使用して再度、ハブ輪１の孔部２０に外側継手部材４の軸部１１を圧入し、凹凸嵌合構造Ｍを再構成することができる。すなわち、ハブ輪１から基盤４６を取外すとともに、軸部１１からネジ軸４９を取外した状態として、図７（ａ）に示すように、軸部１１の凸部３２をガイド用凹部４０に嵌合させる。これによって、軸部１１側の凸部３２と、前回の圧入によって形成されたハブ輪１の凹部３３との位相が合う。
【００９４】
この状態で、図８に示すように、ボルト部材３７をハブ輪１の貫通孔３８を介して軸部１１のボルト孔３６に螺合させ、ボルト部材３７をボルト孔３６に対して螺進させる。これによって、図７（ｂ）に示すように、軸部１１がハブ輪１内へ嵌入していく。この際、孔部２０が僅かに拡径した状態となって、軸部１１の軸方向の進入を許容し、加締部２９の端面２９ａに外側継手部材４のマウス部１０のバック面１０ａが当接するまで進入する。この場合、同時に図７（ｃ）に示すように、凸部３２の端面が凹部３３の端面に当接する。そして、このように軸方向の移動が停止すれば、孔部２０が元の径に戻ろうとして縮径する。これによって、前回の圧入と同様、凸部３２の嵌合部位全体が対応する凹部３３に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍが再度構成され、外側継手部材４とハブ輪１が再結合される。以上に述べたハブ輪１と外側継手部材４の分離、および再結合は、図６および図８に示すように、軸受２の外方部材２７を車両のナックル５２に取り付けたままの状態で行うことができる。
【００９５】
１回目（孔部２０の内径面３４に凹部３３を成形する圧入）の圧入では、圧入荷重が比較的大きいので、軸部１１の圧入に際しては、プレス機等を使用する必要がある。これに対して、このような再度の圧入では、圧入荷重が１回目の圧入荷重よりも小さいため、プレス機等を使用することなく、安定して正確に軸部１１をハブ輪１の孔部２０に圧入することができる。このため、現場での外側継手部材４とハブ輪１との分離・連結が可能となる。
【００９６】
また、貫通孔３８の孔径とボルト部材３７の非ネジ部３７ｂ２の軸径との径差をΔｄとし、凹凸嵌合構造Ｍにおける外側継手部材４の軸部１１の外径と凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪１の内径との径差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２としている。このため、貫通孔３８が外側継手部材４の軸部１１の再圧入時にボルト部材３７をガイドするので、芯ずれすることなく、軸部１１をハブ輪１の孔部２０に案内することができる。このため、安定した再圧入が可能であり、再組立性の向上を図ることができる。
【００９７】
凹凸嵌合構造Ｍを再構成する際、凸部３２が分離前に噛み合っていた凹部３３と再度嵌合することは稀であり、分離前とは円周方向にずれた異なる凹部３３に嵌合する場合が多い。その場合、円周方向の一部領域では、凸部３２と凹部３３の円周方向の位相が合致せず、圧入作業に支障を来し、あるいは圧入できても何れかの凸部３２の歯面と凹部３３との間に隙間が形成される場合がある。これに対して、雄スプライン３９の凸部３２の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、このピッチ誤差を０．１ｍｍ（望ましくは０．０６ｍｍ）以下に設定すれば、各凸部３２のピッチが略一定となるので、たとえ分離前と異なる凹部３３に凸部３２が圧入されたとしても、各凸部３２を凹部３３にスムーズに圧入することができ、かつ凸部３２と凹部３３との間に隙間が形成されることがない。その結果、効率よく凹凸嵌合構造Ｍを再構成することができ、再結合後のハブ輪１と外側継手部材４との間の捩り強度の低下やガタの発生を抑制することができる。
【００９８】
ここでいう「隣接ピッチ誤差」は、ＪＩＳＢ１７０２の「平歯車及びはすば歯車の精度」に規定された隣接ピッチ誤差の概念を流用したものである。ＪＩＳＢ１７０２において、「隣接ピッチ誤差」は、“ピッチ円上の隣り合った二つのピッチの差”、と定義されている。凹凸嵌合構造Ｍにおいては、図４に示すように、凸部３２の高さ方向の中間点を通る円をピッチ円Ｃｐとする。従って、凸部３２のピッチ円Ｃｐ上の隣り合った二つのピッチＰ１，Ｐ２の差が本発明でいう「隣接ピッチ誤差」となる。隣接ピッチ誤差が上記規定値以下であるか否かは、雄スプライン３９のアウトボード側端部において、任意の隣接する二つのピッチを測定することで判定される。
【００９９】
図２（ａ），（ｂ）に示す雄スプライン３９では、一例として、凸部３２のピッチと凹部３３のピッチとが同一値に設定されている。このため、図２（ｂ）に示すように、凸部３２の高さ方向の中間部において、凸部３２の周方向厚さＬと、隣接する凸部間の溝幅Ｌ０とがほぼ同一となっている。
【０１００】
これに対して、図９（ａ）に示すように、凸部３２の高さ方向の中間部において、凸部３２の周方向厚さＬ２を、隣接する凸部間の溝幅Ｌ１よりも小さくしてもよい。換言すれば、凸部３２の高さ方向の中間部において、軸部１１側の凸部３２の周方向厚さ（歯厚）Ｌ２を、ハブ輪１側の突出部分５３の周方向厚さ（歯厚）Ｌ１よりも小さくする。
【０１０１】
各凸部３２において上記関係を満たすことにより、軸部１１側の凸部３２の周方向厚さＬ２の総和Σ（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋・・・）を、ハブ輪１側の突出部分５３の周方向厚さの総和Σ（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋・・・）よりも小さく設定することが可能となる。これによって、ハブ輪１側の突出部分５３のせん断面積を大きくすることができ、捩り強度を確保することができる。しかも、凸部３２の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。
【０１０２】
この場合、全ての凸部３２と突出部分５３について、Ｌ２＜Ｌ１の関係を満足させる必要はなく、凸部３２における周方向厚さの総和がハブ輪１側の突出部分５３における周方向厚さの総和よりも小さくなる限り、一部の凸部３２と突出部分５３については、Ｌ２＝Ｌ１とし、あるいはＬ２＞Ｌ１に設定することができる。
【０１０３】
図９（ａ）では、凸部３２を断面台形に形成しているが、図９（ｂ）に示すように、インボリュート形状の断面に形成することもできる。
【０１０４】
以上の実施形態では、軸部１１に雄スプライン３９を形成することで、軸部側に凸部３２を形成した場合を例示しているが、これとは逆に、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、ハブ輪１の孔部２０の内径面に雌スプライン５４を形成することで、ハブ輪１側に凸部３２を形成してもよい。この場合、軸部１１に雄スプライン３９を形成した場合と同様に、例えば、ハブ輪１に雌スプライン５４に熱硬化処理を施し、軸部１１の外径面は未焼き状態とする等の手段で、ハブ輪１の凸部３２の硬度を軸部の外径面よりもＨＲＣで２０ポイント以上硬くする。雌スプライン５４は、公知のブローチ加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することができる。熱硬化処理としても、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。
【０１０５】
そして、軸部１１をハブ輪１の孔部２０に圧入すれば、ハブ輪１側の凸部３２で、軸部１１の外周面に凸部３２と嵌合する凹部３３が形成され、これによって、凸部３２と凹部３３の嵌合部位全体を密着させた凹凸嵌合構造Ｍが構成される。凸部３２と凹部３３の嵌合部位は、図１０（ｂ）に示す範囲Ｂである。軸部１１の外周面よりも外径側で、かつ周方向に隣り合う凸部３２間には隙間５５が形成される。
【０１０６】
凸部３２の高さは、圧入時に凸部３２が凹部形成前の軸部１１の外周面に食い込み、かつ歯底５４ｂが該外周面と干渉しない寸法に設定する。すなわち、軸部１１の外径寸法Ｄ４は、雌スプライン５４の凸部３２の最小内径寸法Ｄ５（雌スプライン５４の歯先５４ａをとおる内接円の直径寸法）よりも大きく、雌スプライン５４の最大内径寸法Ｄ６（雌スプライン５４の歯底５４ｂを結ぶ円の直径寸法）よりも小さく設定される（Ｄ５＜Ｄ４＜Ｄ６）。
【０１０７】
なお、この場合であっても、圧入によってはみ出し部４２が形成されるので、このはみ出し部４２を収納するポケット部４３を設けるのが好ましい。はみ出し部４２は軸部１１のインボード側に形成されるので、ポケット部４３は、凹凸嵌合構造Ｍよりもインボード側で、かつハブ輪１側に設ける。このポケット部４３は、例えばハブ輪１の孔部２０における雌スプライン５４よりもインボード側の内径面に周方向溝を設けることによって形成することができる。また、このポケット部４３は、例えば凸部３２の圧入開始側端面を切削加工で仕上げる際に同時に切削加工で形成することができる。
【０１０８】
このように、ハブ輪１の孔部２０の内径面に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３２を設ける場合、軸部１１側の熱硬化処理を行う必要がないので、等速自在継手３の外側継手部材４の生産性に優れる、という利点が得られる。
【０１０９】
図１０に示す実施形態においても、凹凸嵌合構造Ｍを効率的に再構成することができ、再構成後のハブ輪１と外側継手部材４との間の捩り強度の低下やガタの発生を抑制するため、雌スプライン５４の凸部３２の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、このピッチ誤差を０．１ｍｍ（望ましくは０．０６ｍｍ）以下に設定する。これにより、各凸部３２のピッチが略一定となるので、たとえ分離前と異なる凹部３３に凸部３２が圧入されたとしても、各凸部３２を凹部３３にスムーズに圧入することができ、かつ凸部３２と凹部３３との間に隙間が形成されることがない。隣接ピッチ誤差は、図１１に示すように、雌スプライン５４の凸部３２の高さ方向の中間点を通るピッチ円Ｃｐ’上の隣り合った二つのピッチＰ１’、Ｐ２’との差で定義される。
【０１１０】
図１２は、本発明の実施形態に係る車輪用軸受装置の変形例を示す断面図である。同図に示す車輪用軸受装置が、図１に示す実施形態に係る車輪用軸受装置と相違するところは、ハブ輪１に内壁２０ｅを一体的に設けずに、この内壁２０ｅの代わりにリング体５６をハブ輪１の孔部２０に装着した点にある。すなわち、ハブ輪１の孔部２０にリング嵌合用切欠部５７を設け、このリング嵌合用切欠部５７にリング体５６を嵌合させている。この際、リング嵌合用切欠部５７の切欠端面５７ａにリング体５６が係合する。リング体５６には、ボルト部材３７が挿通される貫通孔５８が形成される。
【０１１１】
このように貫通孔５８をハブ輪１とは別部材のリング体５６で形成すれば、貫通孔５８を高精度に安定して形成することができる。また、リング体５６が損傷等した場合にも交換することができ、ハブ輪１全体を交換する必要がなく、コスト低減を図ることができる。
【０１１２】
リング体５６のアウトボード側の端面５６ａは、ボルト部材３７の頭部３７ａの座面３７ａ１が当接するボルト受け面として機能する。図１に示す実施形態と同様に、軸部嵌合孔２０ａの内径面３４に対する、リング体５６のアウトボード側の端面５６ａの直角度が管理対象として設定され、この直角度として０．１ｍｍ以下の許容値が付与されている。また、この直角度に加えて、リング体５６のアウトボード側の端面５６ａの平面度が管理対象として設定され、この平面度として０．１ｍｍ以下の許容値が付与される。なお、この場合でも、ボルト部材３７の頭部３７ａの座面３７ａ１との接触を考慮すれば、上述した実施形態と同様に、リング体５６のアウトボード側の端面５６ａの表面硬さは、５０ＨＲＣ以上とすることが好ましく、硬化方法としては高周波焼入れを採用することが好ましい。また、リング体５６のアウトボード側の端面５６ａの一部をインボード側に窪ませて凹部を形成し、その凹部の底面でボルト受け面を構成してもよい。
【０１１３】
貫通孔５８は、図１に示す実施形態の貫通孔３８と同様に、その孔径とボルト部材３７の非ネジ部３７ｂ２の軸径との径差をΔｄとし、凹凸嵌合構造Ｍにおける外側継手部材４の軸部１１の外径と凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪１の内径との径差をΔｄ２としたときに、０＜Δｄ＜Δｄ２とする。詳述すれば、凹凸嵌合構造Ｍにおける外側継手部材４の軸部１１の外径は、図２（ａ）に例示する凸部３２の最大外径寸法Ｄ２であり、凹凸嵌合構造Ｍにおけるハブ輪１の内径は、図２（ａ）に例示する内径面３４の内径寸法Ｄ１である。これにより、貫通孔５８は、前記実施形態の貫通孔３８と同様に、外側継手部材４の軸部１１を再圧入する際のガイドとして機能する。
【０１１４】
図１２に示す車輪用軸受装置の他の構成は、図１に示す車輪用軸受装置と同様であるので、図１と同一部材を図１と同一の符号を附してそれらの説明を省略する。
【０１１５】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、凹凸嵌合構造Ｍの分離後に、同一の組のハブ輪１と外側継手部材４を再結合する場合を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、凹凸嵌合構造Ｍの分離後、ハブ輪１と外側継手部材４のうち凸部３２を設けた一方を交換し、交換した部材の凸部３２を、再使用する部材の凹部３３に圧入して凹凸嵌合構造Ｍを再構成する場合にも適用可能である。この場合にも、スプラインの凸部３２の隣接ピッチ誤差を管理対象に設定し、この隣接ピッチ誤差を０．１ｍｍ（望ましくは０．０６ｍｍ）以下に設定する。これにより、交換作業後の凹凸嵌合構造Ｍの再構成をスムーズに行うことができる。
【０１１６】
また、上記実施形態では、軸方向に延びる凸部３２を有するものとして、スプラインを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばセレーションであってもよい。
【０１１７】
また、上記の実施形態では、マウス部１０のバック面１０ａをハブ輪１の端部（上記の実施形態では加締部２９の端面２９ａ）と接触させた場合を説明したが、両者を非接触としてもよい。すなわち、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ハブ輪１の加締部２９の端面２９ａとマウス部１０のバック面１０ａとの間に隙間を設けてもよい。このようにすれば、マウス部１０とハブ輪１の接触が不適切な状態にある場合に生じる異音の発生を確実に防止することができる。また、この場合、同図（ａ）に示すように、ハブ輪１の加締部２９とマウス部１０のバック面１０ａとの間の隙間にシール部材Ｓ３を嵌着し、このシール部材Ｓ３でインボード側からの雨水や異物の侵入を防止するようにしてもよい。シール部材Ｓ３としては、例えば、図１３（ａ）に示すような市販のＯリング等を使用することができるが、ハブ輪１の端部とマウス部１０の底部との間に介在可能である限り、Ｏリング以外にも例えば図１３（ｂ）に示すようなガスケット等のようなものも使用できる。
【０１１８】
また、凹凸嵌合構造Ｍの凸部３２の断面形状は、上述した形状に特に限定されるものではなく、半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の断面形状を採用することができ、凸部３２の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。
【０１１９】
また、ハブ輪１の孔部２０としては円孔以外の多角形孔等の異形孔であってよく、この孔部２０に嵌挿する軸部１１の端部の断面形状も円形断面以外の多角形等の異形断面であってもよい。さらに、ハブ輪１に軸部１１を圧入する際には、凸部３２の少なくとも圧入開始側の端面を含む端部領域の硬度が、圧入される側の硬度よりも高ければよく、必ずしも凸部３２の全体の硬度を高くする必要がない。また、図２（ｂ）および図１０（ｂ）では、スプラインの歯底と凹部３３が形成された部材との間に隙間３５，５５が形成されているが、凸部３２間の溝の全体を相手側の部材で充足させてもよい。
【０１２０】
凹部が形成される部材の凹部形成面には、予め、周方向に沿って所定ピッチで配設される小凹部を設けてもよい。小凹部としては、凹部３３の容積よりも小さくする必要がある。このように小凹部を設けることによって、凸部３２の圧入時に形成されるはみ出し部４２の容量を減少させることができるので、圧入抵抗の低減を図ることができる。また、はみ出し部４２を少なくできるので、ポケット部４３の容積を小さくでき、ポケット部４３の加工性及びポケット部４３が設けられる部材の強度の向上を図ることができる。なお、小凹部の形状は、三角形状、半楕円状、矩形等の種々のものを採用でき、数も任意に設定できる。
【０１２１】
また、上述の実施形態では、ガイド用凹部４０の底部が、その径方向深さが圧入方向に沿って一定となる平坦面をなす場合を説明したが、その径方向深さが圧入方向（圧入進行方向）に沿って縮径しながら傾斜する傾斜面をなすようにしてもよい。また、ガイド用凹部４０の断面形状としては、凸部３２が嵌合可能なものであれば、特に限定されるものではなく、凸部３２の断面形状等に応じて種々変更できる。
【０１２２】
また、軸受２の転動体として、ボール２８以外にころを使用することもできる。さらに、前記実施形態では、本発明を第３世代の車輪用軸受装置に適用しているが、第１世代や第２世代、さらには第４世代の車輪軸受装置にも同様に適用することができる。なお、凸部３２を圧入する場合、凹部３３が形成される側を固定して、凸部３２を形成している側を移動させても、逆に、凸部３２を形成している側を固定して、凹部３３が形成される側を移動させてもよい。あるいは、両者を移動させてもよい。等速自在継手３において、内側継手部材５とシャフト８とを前記各実施形態に記載した凹凸嵌合構造Ｍを介して一体化してもよい。
【０１２３】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１      ハブ輪
２      車輪用軸受
３      等速自在継手
４      外側継手部材
５      内側継手部材
６      ボール
７      ケージ
８      シャフト
１０    マウス部
１０ａ  バック面
１１    軸部
１８    筒部
１９    フランジ
２０    孔部
２０ａ  軸部嵌合孔
２０ｂ  テーパ孔
２０ｃ  大径孔
２０ｄ  テーパ部
２０ｅ  内壁
２０ｅ１  ボルト受け面
２２    内輪
２３，２４  内側軌道面
２５，２６  外側軌道面
２７    外方部材
２８    ボール
２９    加締部
３２    凸部
３３    凹部
３４    内径面
３６    ボルト孔
３７    ボルト部材
３７ａ  頭部
３７ａ１  座面
３７ｂ  軸部
３７ｂ１  ネジ部
３７ｂ２  非ネジ部
３８    貫通孔
４０    ガイド用凹部
４２    はみ出し部
４３    ポケット部
４４    周方向溝
Ｈ１    硬化層
Ｈ２    硬化層
Ｍ      凹凸嵌合構造
Ｐ１    ピッチ
Ｐ２  ピッチ
【図１】
2011225142.tif 000003
【図２】
2011225142.tif 000004
【図３】
2011225142.tif 000005
【図４】
2011225142.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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