(57)【要約】【課題】ハブ輪と継手外輪の分離が許容されるタイプの車輪用軸受装置において、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との当接状態の適正化を図ることで、外側継手部材とハブ輪との間に作用する固定力の低下を防止する【解決手段】継手外輪４の軸部１１に軸方向に延びる凸部３２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３２に密着嵌合する凹部３３を凸部３２で形成し、凸部３２と凹部３３との嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成する。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した状態で、ハブ輪１と継手外輪４の軸部１１とをボルト部材３７で固定する。更に、軸部嵌合孔２０ａの内径面３４に対する、ボルト部材３７の頭部座面３７ａ１が当接されるハブ輪１のボルト受け面２０ｅ１の直角度を管理対象とし、その直角度として０．１ｍｍ以下の許容値を付与した。【選択図】図１
2011225153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の軌道面を有する外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪を含み、前記外方部材の軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを有する車輪用軸受と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、いず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、該他方に前記凸部により凹部を形成することで、前記凸部と前記凹部との嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成すると共に、前記外側継手部材の軸部にボルト孔を設け、該ボルト孔にボルト部材を螺合した状態で前記ハブ輪と前記外側継手部材とを締結し、前記ボルト部材を取り外した状態での軸方向の引き抜き力付与により前記凹凸嵌合構造の分離を許容する車輪用軸受装置であって、
前記ハブ輪に、前記ボルト部材の頭部座面が当接するボルト受け面を直接又は別部材を介して設けるとともに、前記凹凸嵌合構造の形成領域に対応した前記ハブ輪の孔部内径面に対する前記ボルト受け面の直角度を管理対象に設定し、該直角度として０．１ｍｍ以下の許容値を付与したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記ボルト受け面の平面度を管理対象に設定し、該平面度として０．１ｍｍ以下の許容値を付与したことを特徴とする請求項１に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と前記ハブ輪の孔部のうち、一方に設けられた前記凸部の少なくとも圧入開始側の軸方向端部の硬度を、該凸部の圧入により前記凹部が形成される前記他方の凹部形成部の硬度よりも高くした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】
前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、凸部が設けられた前記一方に、前記凹部の形成によって生じる前記他方のはみ出し部を収容するポケット部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、一方に設けられた前記凸部間の歯底部と、該歯底部と半径方向で対向する前記他方の前記凹部形成部との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記凸部を円周方向の複数箇所に設け、前記凸部の高さ方向の中間部において、前記凸部の周方向厚さの総和を、隣接する前記凸部との間の溝幅の総和よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
前記内方部材が、前記ハブ輪と、該ハブ輪の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、前記ハブ輪の外周および内輪の外周にそれぞれ前記軌道面が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
前記外側継手部材のマウス部のバック面と前記ハブ輪の端面とが非接触、又は１００ＭＰａ以下の接触面圧で接触している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マウス部のバック面と前記内方部材との間、又は前記ボルト部材の頭部座面と前記ボルト受け面との間の少なくとも一方をシールしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
前記凹凸嵌合構造の軸方向位置が、前記車輪用軸受の前記軌道面の直下を避けた位置にあることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の車輪用軸受装置。
【請求項１１】
前記外側継手部材と前記ハブ輪とを分離した後に、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、前記一方に形成された前記凸部を前記他方に形成された前記凹部に再圧入して両者を再度組付ける際に、前記一方に形成された前記凸部の位相を、前記他方に形成された前記凹部の位相に一致させるガイド用凹部を前記他方の前記凹部の圧入開始側に設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に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１２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】
また、車輪用軸受装置の補修等を行う場合に、ハブ輪と外側継手部材とが結合されたままの状態では補修困難となるおそれがある。そのため、軸受部分と継手部分とを個別に補修可能とするため、ハブ輪と外側継手部材とを分離可能とすることが望まれ、また、両者の分離後には、両者を再結合（再組立）可能とする必要がある。
【００１２】
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。
【００１３】
さらに、上記の凹凸嵌合構造は、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ため、良好な補修作業性（メンテナンス性）が担保されている。また、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。凹凸嵌合構造の再構成（ハブ輪と外側継手部材の再結合）は、軸部に設けたボルト孔にボルト部材をねじ込むことで行うことができる。そのため、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なる。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】特開２００９−５６８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、特許文献２に開示の車輪用軸受装置では、ボルト孔にボルト部材を螺合した状態でハブ輪と外側継手部材とを締結しているが、この締結による固定力は、ボルト部材の頭部座面がハブ輪に設けられたボルト受け面に正しく当接されて初めて、所期の力を発揮するものである。
【００１６】
すなわち、ボルト部材の頭部座面とハブ輪のボルト受け面との当接状態が不適正な状態となると、ボルト部材による締め付けが緩み易く、外側継手部材とハブ輪との間に作用する固定力の低下を招くおそれがある。また、この際、ボルト部材の頭部座面がボルト受け面に片当たりしていると、その片当たり部に応力集中が生じ、ボルト受け面に磨耗や圧痕が生じ得る。このように磨耗等が生じれば、ボルト部材の頭部座面と、ボルト受け面との間に隙間が形成され、固定力の低下がより顕著に現れる。
【００１７】
そして、外側継手部材とハブ輪との間に作用する固定力が低下すると、両者の間に軸方向のガタが生じるおそれがあるばかりでなく、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との間のシール性が失われて、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おそれもあるので問題となる。
【００１８】
したがって、上述のように、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との当接状態を適正に維持する重要なるが、特許文献２ではこの点について言及がなされておらず、改善すべき問題が残っていた。
【００１９】
以上の実情に鑑み、本発明は、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との当接状態の適正化を図ることで、外側継手部材とハブ輪との間に作用する固定力の低下を防止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】
【００２０】
上記課題を解決するために創案された本発明に係る車輪用軸受装置は、  内周に複列の軌道面を有する外方部材と、車輪に取り付けられるハブ輪を含み、前記外方部材の軌道面に対向する複列の軌道面を外周に有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材の軌道面間に介在した複列の転動体とを有する車輪用軸受と、外側継手部材を有する等速自在継手とを備え、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、いず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、該他方に前記凸部により凹部を形成することで、前記凸部と前記凹部との嵌合部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成すると共に、前記外側継手部材の軸部にボルト孔を設け、該ボルト孔にボルト部材を螺合した状態で前記ハブ輪と前記外側継手部材とを締結し、前記ボルト部材を取り外した状態での軸方向の引き抜き力付与により前記凹凸嵌合構造の分離を許容する車輪用軸受装置であって、前記ハブ輪に、前記ボルト部材の頭部座面が当接するボルト受け面を直接又は別部材を介して設けるとともに、前記凹凸嵌合構造の形成領域に対応した前記ハブ輪の孔部内径面に対する前記ボルト受け面の直角度を管理対象に設定し、該直角度として０．１ｍｍ以下の許容値を付与した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存在する場合がある。このような隙間は、凸部による凹部の形成過程で不可避的に生じるものであるから、このような隙間があったとしても、「凸部と凹部の嵌合部位全域が密着する」という概念に含まれるものとする（以下、同様）。
【００２２】
上記のように、本発明では、凹凸嵌合構造の形成領域に対応したハブ輪の孔部内径面に対する、ハブ輪のボルト受け面の直角度を管理対象として設定している。これは、次のような理由による。
【００２３】
すなわち、外側継手部材の軸部は、ハブ輪の孔部の内径面に沿って圧入されるので、前記直角度が十分に確保されていなければ、軸部のボルト孔に対するボルト受け面の直角度も必然的に適正な範囲で確保することが困難となる。そのため、この場合には、ボルト孔にボルト部材をねじ込んで、ボルト部材の頭部座面をボルト受け面に当接させようとしても、ボルト部材の頭部座面がボルト受け面と平行にならずに、その座面の一部がボルト受け面に片当たりするなどして、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との間の当接状態が不適正になる。そこで、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との間の当接状態の不具合を解消すべく、上述のように凹凸嵌合構造の形成領域に対応したハブ輪の孔部内径面に対する、ハブ輪のボルト受け面の直角度を管理対象として設定した。
【００２４】
したがって、当該直角度を所定範囲内に管理しておけば、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との間の当接状態を適正に維持することができ、ボルト部材による固定力の低下を防止することができる。その結果、ボルト部材による固定力の低下によって生じる外側継手部材とハブ輪との軸方向のガタや、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という事態を確実に防止することが可能となる。そして、この管理対象としての直角度は、その値が小さいほど、ボルト部材の頭部座面とハブ輪のボルト受け面との当接状態を良好に保つことができるが、これを余りに厳格に管理しすぎると、ハブ輪の加工に際して格別の配慮が必要となり、ハブ輪の製作コストが不当に増大するおそれがある。そこで、ハブ輪の孔部内径面に対するハブ輪のボルト受け面の直角度には、０．１ｍｍ以下の許容値を付与することにした。これにより、ボルト部材による固定力の低下を防止しつつ、ハブ輪の製作コストが不当に増大するのを確実に抑制することができる。
【００２５】
上記の構成において、前記ボルト受け面の平面度を管理対象に設定し、該平面度として０．１ｍｍ以下の許容値を付与することが好ましい。
【００２６】
上記のように、前記直角度に加えて、更にボルト受け面の平面度を管理対象として設定すれば、当該平面度を所定範囲内に管理することで、ボルト部材の頭部座面全体がボルト受け面により均一に接触させることが可能となる。すなわち、ボルト部材の頭部座面と、ボルト受け面との接触状態がより好ましい態様となる。この管理対象としての平面度は、その値が小さいほど、ボルト受け面が理想的な平面に近づくので、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との当接状態を良好に保つことができるが、これを余りに厳格に管理しすぎると、ボルト受け面の加工コストが不当に高騰するおそれがある。そこで、ボルト受け面の平面度には、０．１ｍｍ以下の許容値を付与することとした。これにより、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との当接状態がより良好な状態に保ちつつ、加工コストの不当な高騰を抑制することができる。
【００２７】
上記の構成において、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、一方に設けられた前記凸部の圧入開始側の少なくとも軸方向端部の硬度を、該凸部の圧入により前記凹部が形成される前記他方の凹部形成部の硬度よりも高くすることが好ましい。
【００２８】
このようにすれば、凸部を相手側に圧入した際に、相手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、相手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。
【００２９】
上記の構成において、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、凸部が設けられた前記一方に、前記凹部の形成によって生じる前記他方のはみ出し部を収容するポケット部を設けてもよい。なお、ここでいう「はみ出し部」は、凸部によって形成された凹部の容積に相当する量の材料分であって、形成される凹部から押し出されたもの、凹部を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。
【００３０】
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。
【００３１】
上記の構成において、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、一方に設けられた前記凸部間の歯底部と、該歯底部と半径方向で対向する前記他方の前記凹部形成部との間に隙間が形成されていてもよい。
【００３２】
このようにすれば、圧入時に、隙間の分だけ摩擦力が低減されるので、圧入時の圧入力の軽減を図ることができる。また、外側継手部材の軸心と、ハブ輪の軸心とが多少ずれた状態で圧入を行ったとしても、隙間によって当該ズレを吸収した状態で両者を組付けることができるので、組付作用時の作業管理が容易となる。
【００３３】
上記の構成において、前記凸部を円周方向の複数箇所に設け、前記凸部の高さ方向の中間部において、前記凸部の周方向厚さの総和を、隣接する前記凸部との間の溝幅の総和よりも小さくすることが好ましい。
【００３４】
このようにすれば、隣接する凸部間の溝に入り込んだ相手側の肉が周方向で大きな厚さを有するため、前記肉のせん断面積を大きくすることができ、捩り強度の向上を図ることができる。しかも、凸部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。
【００３５】
上記の構成において、前記内方部材が、前記ハブ輪と、該ハブ輪の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、前記ハブ輪の外周および内輪の外周にそれぞれ前記軌道面が形成されていることが好ましい。
【００３６】
このようにすれば、ハブ輪の外周および内輪の外周にそれぞれ前記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。
【００３７】
上記の構成において、前記外側継手部材のマウス部のバック面と前記ハブ輪の端面とが非接触、又は１００ＭＰａ以下の接触面圧で接触していることが好ましい。
【００３８】
前者のように外側継手部材とハブ輪とを非接触とすれば、両者の接触による異音の発生を防止することができる。また、後者のように両者を接触させた場合には、上記の接触面圧が大きくなると、圧力が付与された接触面でもトルク伝達が行われてしまい、更に大きなトルクが負荷され、接触面がトルク伝達に耐えられなくなったとき、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。従って、接触面圧を１００ＭＰａ以下の低面圧とすることで、異音の発生を防止することができる。
【００３９】
上記の構成において、前記外側継手部材のマウス部のバック面と前記内方部材との間、又は前記ボルト部材の頭部座面と前記ボルト受け面との間の少なくとも一方をシールすることが好ましい。
【００４０】
このようにすれば、凹凸嵌合構造への雨水や異物の浸入が抑制されるので、良好な製品品質を長期間に亘って維持することが可能となる。
【００４１】
上記の構成において、前記凹凸嵌合構造の軸方向位置が、前記車輪用軸受の前記軌道面の直下を避けた位置にあることが好ましい。
【００４２】
すなわち、外側継手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入すれば、ハブ輪は膨張する。この膨張によって、車輪用軸受の軌道面に外径方向に拡径しようとする力、すなわち、フープ応力を発生させる。そのため、軌道面にフープ応力が発生した場合は、転がり疲労寿命の低下やクラック発生を引き起こすおそれがある。そこで、凹凸嵌合構造を転がり軸受の軌道面の直下を避ける位置に配置することによって、軌道面におけるフープ応力の発生を抑制することができる。
【００４３】
上記の構成において、前記外側継手部材と前記ハブ輪とを分離した後に、前記外側継手部材の軸部と前記ハブ輪の孔部のうち、前記一方に形成された前記凸部を前記他方に形成された前記凹部に再圧入して両者を再度組付ける際に、前記一方に形成された前記凸部の位相を、前記他方に形成された前記凹部の位相に一致させるガイド用凹部を前記他方の前記凹部の圧入開始側に設けてもよい。
【００４４】
このようにすれば、再度外側継ぎ手部材の軸部をハブ輪の孔部に圧入する際に、前回の圧入時に形成された凹部に凸部が正確に嵌入していき、凹部を損傷させることがない。そのため、再度、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が生じない凹凸嵌合構造を高精度に構成することが可能となる。
【発明の効果】
【００４５】
以上のような本発明によれば、凹凸嵌合構造の形成領域に対応したハブ輪の孔部内径面に対する、ハブ輪のボルト受け面の直角度を管理対象して設定しているので、ボルト部材の頭部座面とボルト受け面との当接状態の適正化を図ることができる。したがって、ボルト部材の締め付けが緩んだり、ボルト部材との接触によってボルト受け面に磨耗や圧痕が生じるという事態を防止することができるので、外側継手部材とハブ輪との間に作用する固定力を良好に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１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組立方法を示す断面図である。
【図５】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６】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７】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８】（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９】（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１０】本発明の第２実施形態に係る車両用軸受装置を示す断面図である。
【図１１】（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１２】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】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００４８】
図１は、本発明の第１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、第１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。
【００４９】
等速自在継手３は、外側継手部材としての継手外輪４と、継手外輪４の内側に配された内側継手部材としての継手内輪５と、継手外輪４と継手内輪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、継手外輪４と継手内輪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。継手内輪５はその孔部内径５ａにシャフト８の端部８ａを圧入することによりスプライン嵌合してシャフト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。
【００５０】
継手外輪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。継手内輪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。
【００５１】
継手外輪４のトラック溝１３と継手内輪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は継手外輪４のトラック溝１３と継手内輪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は継手外輪４と継手内輪５との間に摺動可能に介在し、外球面７ａにて継手外輪４の内球面１２と嵌合し、内球面７ｂにて継手内輪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の開口側で継手外輪４のトラック溝１３を直線状とし、マウス部１０の奥部側で継手内輪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。
【００５２】
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。
【００５３】
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を介して継手外輪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。
【００５４】
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を嵌合することで複列の内側軌道面（インナレース）２３，２４を有する内方部材が構成される。複列の内側軌道面のうち、アウトボード側の内側軌道面２３はハブ輪１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（アウタレース）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。
【００５５】
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、継手外輪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継手外輪４の軸部１１を圧入することができ、ハブ輪１と継手外輪４との連結性（組み付け性）の向上を図ることができる。
【００５６】
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、継手外輪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。接触面圧が大きくなると、圧力が付与された接触面でもトルク伝達が行われてしまい、更に大きなトルクが負荷され、接触面がトルク伝達に耐えられなくなったとき、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。凸部３２と凹部３３とは、周方向全周にわたってタイトフィットしている。
【００５９】
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、凹部形成部となるハブ輪１の内径面３４よりも内径側に隙間３５が形成されている。
【００６０】
また、図１に示すように、アウトボード側から軸部１１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、先端側の周囲にネジ部３７ｂ１を有する軸部３７ｂとからなる。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。そして、このようにネジ部３７ｂ１を螺着させた状態で、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凹部を形成し、その凹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、スプライン等が形成されていない平坦面をなしている。
【００６１】
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。
【００６２】
すなわち、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、継手外輪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、継手外輪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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
上記凹凸嵌合構造Ｍは、以下の手順で得ることができる。
【００６６】
先ず、継手外輪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。そして、図２（ｂ）に示すように、雄スプライン３９のうち、歯底３９ａを通る円、歯先３９ｂ、および歯先３９ｂにつながる両側面で囲まれた領域が凸部３２となる。
【００６７】
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。
【００６８】
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、継手外輪４のマウス部１０の底壁の内径部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。
【００６９】
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。継手外輪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。
【００７０】
この際、凸部３２の高さ方向の中間部を、凹部形成前のハブ輪１の軸部嵌合孔２０ａの内径面３４の位置に対応させる。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の歯底を結ぶ円の直径寸法Ｄ３よりも大きくなるように設定する（Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２）。
【００７１】
次いで、ハブ輪１の軸心と等速自在継手３の継手外輪４の軸心とを合わせた状態で、ハブ輪１の孔部２０に継手外輪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、継手外輪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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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に対して継手外輪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。
【００７５】
このテーパ部２０ｄのアウトボード側には、図３及び図６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、継手外輪４とハブ輪１を一旦分離した後に、ハブ輪１に継手外輪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。
【００７６】
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。特にインナレース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。
【００７７】
継手外輪４の軸部１１をハブ輪１の孔部２０に圧入する際には、図４に示すように、継手外輪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。
【００７８】
そして、継手外輪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、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による固定力が継手外輪４の軸部１１に作用する。
【００７９】
ところで、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。
【００８０】
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により継手外輪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と継手外輪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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
ハブ輪１に対して継手外輪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。このように、はみ出し部４２を収納するポケット部４３を設けることによって、はみ出し部４２をこのポケット部４３内に保持することができ、はみ出し部４２が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。これにより、はみ出し部４２をポケット部４３に収納したままにしておくことができ、はみ出し部４２の除去処理を行う必要がなく、組立作業工数の減少を通じて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００８６】
次に、以上のような凹凸嵌合構造Ｍによって連結された継手外輪４とハブ輪１を分離する手順、並びに、分離した継手外輪４とハブ輪１を再結合する手順を順に説明する。
【００８７】
まず、継手外輪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と継手外輪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から継手外輪４を引き抜く。この引き抜きは、図５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。
【００８８】
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。
【００８９】
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、継手外輪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から継手外輪４が外れる。
【００９０】
また、ハブ輪１から継手外輪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と継手外輪４とを連結することができる。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６（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。
【００９１】
この状態で、図７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６（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に継手外輪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６（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、継手外輪４とハブ輪１が再結合される。以上に述べたハブ輪１と継手外輪４の分離、および再結合は、図５および図７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。
【００９２】
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、現場での継手外輪４とハブ輪１との分離・連結が可能となる。
【００９３】
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。
【００９４】
これに対して、図８（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。
【００９５】
各凸部３２において上記関係を満たすことにより、軸部１１側の突出部分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。
【００９６】
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、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。
【００９７】
図８（ａ）では、凸部３２を断面台形に形成しているが、図８（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。
【００９８】
以上の第１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９（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。
【００９９】
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９（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。
【０１００】
凸部３２の高さ方向の中間部が、凹部形成前の軸部１１の外径面の位置に対応する。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をとおる外接円の直径寸法）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）。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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の継手外輪４の生産性に優れる、という利点が得られる。
【０１０３】
図１０は、本発明の第２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、第２実施形態に係る車輪用軸受装置が、第１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が挿通されるボルト挿通孔５８が形成される。
【０１０４】
このようにすれば、ボルト挿通孔５８をハブ輪１とは別部材のリング体５６で形成するものであるので、ボルト挿通孔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。
【０１０５】
また、この場合、リング体５６のアウトボード側の端面５６ａが、ボルト部材３７の頭部３７ａの座面３７ａ１が当接されるボルト受け面として機能する。すなわち、第１実施形態に係る車輪用軸受装置では、ハブ輪２に直接ボルト受け面が形成されていたのに対し、この第２実施形態に係る車輪用軸受装置では、別部材のリング体５６を介してハブ輪２にボルト受け面が形成される。したがって、凹凸嵌合構造Ｍが形成領域に対応した軸部嵌合孔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、この実施形態では、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、上述した第１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。
【０１０６】
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、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１１（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１１（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１１（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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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９（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。
【０１０９】
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の加工性及び軸部１１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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、内輪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。
【符号の説明】
【０１１２】
１            ハブ輪
２            車輪用軸受
３            等速自在継手
４            継手外輪
５            継手内輪
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
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（インナレース）
２５，２６    外側軌道面（アウタレース）
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
３８          貫通孔
４０          ガイド用凹部
４２          はみ出し部
４３          ポケット部
Ｈ１，Ｈ２    硬化層
Ｍ            凹凸嵌合構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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】
2011225153.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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