(57)【要約】【課題】円周方向のガタの抑制を図ることができて安定したトルク伝達が可能となり、かつ、軸方向のずれを規制できてハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との連結作業性に優れた車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】ハブ輪１と複列の転がり軸受２と等速自在継手３とがユニット化された車輪用軸受装置である。ハブ輪１と等速自在継手３の外側継手部材の軸部１２とが一体化される凹凸嵌合構造Ｍを備える。外側継手部材の軸部１２の外径面とハブ輪１の孔部２２の内径面３７とのどちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部３５を、軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部３５にて凹部３６を形成する。これによって、凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを構成する。軸部１２の端部に円筒部３３を設け、円筒部３３をローリング加締にて拡径させて外鍔部３１を形成する。外鍔部３１と外側継手部材の外径段部３２との間にハブ輪１を挟持する。【選択図】図１
2008303944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、
ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の軸部とが一体化される凹凸嵌合構造を備え、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どちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部にて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前記凹凸嵌合構造を構成し、かつ、軸部の端部に円筒部を設け、この円筒部をローリング加締にて拡径させて外鍔部を形成し、この外鍔部と外側継手部材の外径段部との間にハブ輪を挟持したことを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
等速自在継手の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て、前記軸部をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入することによって、この凸部にてハブ輪の孔部内径面に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、前記凹凸嵌合構造を構成する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】
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て、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材の軸部に圧入することによって、この凸部にて外側継手部材の軸部の外径面に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、前記凹凸嵌合構造を構成する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４】
前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を軸部に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部をハブ輪の孔部の内径面に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
凸部の突出方向中間部位が、ハブ輪の孔部凹部形成前の凹部形成面の位置に対応することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
ハブ輪の孔部の内径面の内径寸法を、凸部の頂点を結ぶ円の最大直径寸法よりも小さく、凸部間の軸部外径面に凹部の最大直径寸法よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、又は請求項６のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項８】
ハブ輪の孔部の複数の凸部の頂点を結ぶ円弧の直径寸法を外側継手部材の軸部の外径寸法よりも小さくするとともに、凸部間の孔部内径面の内径寸法を外側継手部材の軸部の外径寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項１、請求項３、又は請求項５のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項９】
凸部の突出方向中間部位の周方向厚さを、周方向に隣り合う凸部間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項１０】
凸部の突出方向中間部位の周方向厚さの総和を、周方向に隣り合う凸部間に嵌合する相手側の凸部における前記中間部位に対応する位置での周方向厚さの総和よりも小さくしたことを特徴とする請求項９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】
車輪用軸受装置は、図８に示すように、ハブ輪１０２と複列の転がり軸受１００と等速自在継手１０４とがユニット化されたものである。
【０００３】
等速自在継手１０４は、外側継手部材１０３と、この外側継手部材１０３の椀形部１０７内に配設される内側継手部材（図示省略）と、この内側継手部材と外側継手部材１０３との間に配設されるボール（図示省略）と、このボールを保持する保持器（図示省略）とを備える。外側継手部材１０３は、椀形部１０７とこの椀形部１０７の底部から連設される軸部１０８とを備える。
【０００４】
また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１１５が突設されている。ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２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１０１に固定するためのハブボルト１１１がこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００５】
ハブ輪１０２の筒部１１３のフランジ側外径面に、転がり軸受１００の一方の内側軌道面１１８が形成され、等速自在継手１０４の外側継手部材１０３の肩部１０６（椀形部１０７と軸部１０８との間の中径部）に、転がり軸受１００の他方の内側軌道面１１９が形成されている。また、これら内側軌道面１１８，１１９の外径側には、その内径面に外側軌道面１２０，１２１が形成された転がり軸受１００の外方部材１０５が配置されている。そして、内側軌道面１１８と外側軌道面１２０とが対面し、内側軌道面１１９と外側軌道面１２１とが対面し、これらの軌道面間にトルク伝達部材であるボール（転動体）１２２が介装されている。
【０００６】
そして、ハブ輪１０２の筒部１１３の内径面に雌スプライン１２３を形成するとともに、等速自在継手１０４の外側継手部材１０３の軸部１０８の外径面に雄スプライン１２４を形成する。外側継手部材１０３の軸部１０８をハブ輪１０２の筒部１１３に嵌挿することによって、ハブ輪１０２側の雌スプライン１２３に外側継手部材１０３側の雄スプライン１２４を係合させる。すなわち、このスプライン係合によって、等速自在継手１０４とハブ輪１０２との間のトルク伝達を可能としている。
【０００７】
また、軸部１０８の端部に円筒部を設け、この円筒部をローリング加締（揺動加締）にて拡径させて外鍔部１２５を形成し、この外鍔部１２５をハブ輪１０２の反継手側の端面１１４に密着させている。この状態で、ハブ輪１０２の筒部１１３の継手側端面１２７に外側継手部材１０３の段部１２８を当接させて、外鍔部１２５と外側継手部材１０３の段部１２８とで、ハブ輪１０２の筒部１１３を挟持している。これによって、外側継手部材１０３の軸部１０８の軸方向の抜けを規制している。
【０００８】
しかしながら、軸部１０８側のスプライン部１２４とハブ輪１０２側のスプライン部１２３とが係合するものである。このため、軸部１０８側及びハブ輪１０２側の両者にスプライン加工を施す必要があって、コスト高となるとともに、圧入時には、軸部１０８側のスプライン部１２４とハブ輪１０２側のスプライン部１２３との凹凸を合わせる必要があり、この際、歯面を合わせることによって、圧入すれば、この凹凸歯が損傷（むしれる）おそれがある。また、歯面を合わせることなく、凹凸歯の大径合わせにて圧入すれば、円周方向のガタが生じやすい。このように、円周方向のガタがあると、回転トルクの伝達性に劣るとともに、異音が発生するおそれもあった。このため、従来のように、スプライン嵌合による場合、凹凸歯の損傷及び円周方向のガタの両者を成立させることは困難であった。
【０００９】
そこで、従来では、円周方向のガタを少なくするためにものが提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載のものは、図８に示すように、ハブ輪１０２の反継手側の端面１１４に、円周上に複数の放射状凹部１３０を形成し、外鍔部１２５の端面対応面をこの放射状凹部１３０に食い込ませている。
【特許文献１】特開平１０−２９７２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ハブ輪１０２側の放射状凹部１３０に外鍔部１２５の端面対応面を食い込ませたとしても、スプライン嵌合部（係合部）におけるガタは依然解消されていない。しかも、放射状凹部１３０に食い込んでいる外鍔部１２５の食い込み部の径方向長さは短く、強度的に劣る。このため、回転トルクが負荷されると、スプライン嵌合部（係合部）においてはガタが生じていることと相まって、放射状凹部１３０と、これに食い込んでいる食い込み部との間に隙間生じやすい。これによって、円周方向のガタを生じることになる。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、円周方向のガタの抑制を図ることができて安定したトルク伝達が可能となり、かつ、軸方向のずれを規制できてハブ輪と等速自在継手の外側継手部材との連結作業性に優れた車輪用軸受装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の車輪用軸受装置は、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化された車輪用軸受装置であって、ハブ輪と等速自在継手の外側継手部材の軸部とが一体化される凹凸嵌合構造を備え、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どちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部にて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前記凹凸嵌合構造を構成し、かつ、軸部の端部に円筒部を設け、この円筒部をローリング加締にて拡径させて外鍔部を形成し、この外鍔部と外側継手部材の外径段部との間にハブ輪を挟持したものである。
【００１３】
本発明の車輪用軸受装置によれば、凹凸嵌合構造は、凸部と凹部との嵌合接触部位の全体が密着しているので、この嵌合構造において、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。軸部の端部に設けられる外鍔部と外側継手部材の外径段部との間にハブ輪を挟持したので、外側継手部材の軸部の軸方向のズレを規制することができる。
【００１４】
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どちらか一方に設けられて軸方向に延びる凸部を、軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部にて凸部に密着嵌合する凹部を形成して、前記凹凸嵌合構造を構成する。すなわち、相手側の凹部形成面に凸部の形状の転写を行うことになる。
【００１５】
等速自在継手の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て、前記軸部をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入することによって、この凸部にてハブ輪の孔部内径面に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、前記凹凸嵌合構造を構成してもよい。この際、凸部が相手側の凹部形成面（ハブ輪の孔部内径面）に食い込んでいくことによって、孔部が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部に対して密着する。
【００１６】
また、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て、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材の軸部に圧入することによって、この凸部にて外側継手部材の軸部の外径面に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、前記凹凸嵌合構造を構成してもよい。凸部が軸部の外径面に食い込んでいくことによって、ハブ輪の孔部が僅かに拡径した状態となって、凸部の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部とその凸部に嵌合する相手部材の凹部（シャフトの外径面）との嵌合接触部位全域が密着する。
【００１７】
前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を設けるのが好ましい。この際、圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を軸部に設けたり、ハブ輪の孔部の内径面に設けたりすることができる。ここで、はみ出し部は、凸部の凹部嵌合部位が嵌入（嵌合）する凹部の容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。
【００１８】
また、凸部の突出方向中間部位が、ハブ輪の孔部凹部形成前の凹部形成面の位置に対応する。この際、ハブ輪の孔部の内径面の内径寸法を、凸部の頂点を結ぶ円の最大直径寸法よりも小さく、凸部間の軸部外径面に凹部の最大直径寸法よりも大きく設定する場合がある。また、ハブ輪の孔部の複数の凸部の頂点を結ぶ円弧の直径寸法を外側継手部材の軸部の外径寸法よりも小さくするとともに、凸部間の孔部内径面の内径寸法を外側継手部材の軸部の外径寸法よりも大きくする場合がある。
【００１９】
凸部の突出方向中間部位の周方向厚さを、周方向に隣り合う凸部間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法よりも小さくするのが好ましい。このように設定することによって、凸部の突出方向中間部位の周方向厚さの総和を、周方向に隣り合う凸部間に嵌合する相手側の凸部における前記中間部位に対応する位置での周方向厚さの総和よりも小さくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の車輪用軸受装置では、嵌合構造において、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ので、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、異音の発生も生じさせない。さらには、隙間無く密着しているので、トルク伝達部位の強度が向上する。このため、駆動車輪用軸受ユニットを軽量、コンパクトにすることができる。また、軸部の端部の外鍔部と外側継手部材の外径段部との間にハブ輪を挟持したことによって、外側継手部材の軸部の軸方向のズレを規制することができ、軸部の抜けを防止できるとともに、軸方向のガタも無くすことができ、静粛な回転伝達が可能となる。
【００２１】
また、等速自在継手の外側継手部材とハブ輪との一体化には、ボルト・ナット結合を用いないので、その分の部品点数の減少を図ることができて、連結（組立）作業性の向上及びコスト低減を達成できる。
【００２２】
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どちらか一方に設けられる凸
部を、軸方向に沿って他方に圧入することによって、この凸部に密着嵌合する凹部を形成することができる。このため、凹凸嵌合構造を確実に形成することができる。しかも、凹部が形成される部材には、スプライン部等を形成しておく必要がなく、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せず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができて、安定した嵌合状態を維持できる。
【００２３】
また、等速自在継手の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、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て、前記軸部をハブ輪の孔部に凸部の軸方向端部側から圧入するものであれば、軸部側の硬度を高くでき、軸部の剛性を向上させることができる。また、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、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て、前記ハブ輪側の凸部をその軸方向端部側から外側継手部材の軸部に圧入するものでは、軸部側の硬度処理（熱処理）を行う必要がないので、等速自在継手の外側継手部材の生産性に優れる。
【００２４】
圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部を収納するポケット部を設けることによって、はみ出し部をこのポケット内に保持（維持）することができ、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。すなわち、はみ出し部をポケット部に収納したままにしておくことができ、はみ出し部の除去処理を行う必要がなく、組立作業工数の減少を図ることができて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００２５】
また、凸部の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面上に配置されるようにすることによって、凸部が圧入時に凹部形成面に食い込んでいき、凹部を確実に形成することができる。
【００２６】
凸部の突出方向中間部位の周方向厚さを、周方向に隣り合う凸部間における前記中間部位に対応する位置での寸法よりも小さくすることによって、凹部が形成される側の凸部（形成される凹部間の凸部）の突出方向中間部位の周方向厚さを大きくすることができる。このため、相手側の凸部（凹部が形成されることによる凹部間の硬度が低い凸部）のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度を確保することができる。しかも、硬度が高い側の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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１に第１実施形態の車輪用軸受装置を示し、この車輪用軸受装置は、ハブ輪１と、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。
【００２８】
等速自在継手３は、外側継手部材としての外輪５と、外輪５の内側に配された内側継手部材としての内輪（図示省略）と、外輪５と内輪との間に介在してトルクを伝達する複数のボール（図示省略）と、外輪５と内輪との間に介在してボールを保持するケージ（図示省略とを主要な部材として構成される。内輪はその軸孔内径に図示省略のシャフトの端部１を圧入することによりスプライン嵌合してシャフトとトルク伝達可能に結合されている。
【００２９】
外輪５はマウス部１１とステム部（軸部）１２とを備え、マウス部１１は一端にて開口した椀状で、その内球面１３に、軸方向に延びた複数のトラック溝１４が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１４はマウス部１１の開口端まで延びている。内輪は、その外球面に、軸方向に延びた複数のトラック溝が円周方向等間隔に形成されている。
【００３０】
外輪５のトラック溝１４と内輪のトラック溝とは対をなし、各対のトラック溝１４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が転動可能に組み込んである。
【００３１】
ハブ輪１は、筒部２０と、筒部２０の反継手側の端部に設けられるフランジ（車輪取付用フランジ）２１とを有する。筒部２０の孔部２２は、反継手側の軸部嵌合孔２２ａと、継手側の大径孔２２ｂとを備える。すなわち、軸部嵌合孔２２ａにおいて、後述する凹凸嵌合構造Ｍを介して等速自在継手３の外輪５の軸部１２とハブ輪１とが結合される。
【００３２】
筒部２０の外径面に転がり軸受２の一方の内側軌道面２８が形成され、外輪５のマウス部１１と軸部１２との間の肩部１５の外径面に転がり軸受２の他方の内側軌道面２９が形成されている。また、内側軌道面（インナーレース）２８，２９の外径側に転がり軸受２の外方部材２５が配置される。外方部材２５の内径面に一対の外側軌道面（アウターレース）２６，２７が設けられている。
【００３３】
そして、内側軌道面２８と外側軌道面２６とが対向し、内側軌道面２９と外側軌道面２７とが対向し、これらの軌道面２６，２７、２８、２９間に転動体３０としてのボールが介装される。なお、外方部材２５の両開口部にはシール部材Ｓが装着されている。また、外方部材２５の外径面には、ねじ孔２４ａを有するフランジ（車体取付用フランジ）２４が設けられている。
【００３４】
軸部１２の端部には径方向外方へ延びる外鍔部３１が設けられ、この外鍔部３１と、外輪５の外径段部３２（肩部１５の軸部側の端面）とで、ハブ輪１の筒部２０が挟持される。すなわち、外輪５の軸部１２がハブ輪１に筒部２０に嵌挿する前においては、図３に示すように、軸部１２の端部に円筒部３３が形成され、軸部１２がハブ輪１の筒部２０に嵌挿された状態で、この円筒部３３を外径方向へ拡径させることによって、外鍔部３１を形成する。なお、ハブ輪１の筒部２０の端面（反継手側の端面）２０ａに、ホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部３４が形成されている。またハブ輪１のフランジ２１にはボルト装着孔４４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２１に固定するためのハブボルト４６がこのボルト装着孔４４に装着される。
【００３５】
軸部１２には後述するように、はみ出し部４５(図５参照)を収納するポケット部５０を設けている。すなわち、軸部１２のスプライン４１の軸端縁に断面略半円状の周方向溝５１を設けることによって、ポケット部５０を形成している。
【００３６】
凹凸嵌合構造Ｍは、図２に示すように、例えば、軸部１２の端部に設けられて軸方向に延びる凸部３５と、ハブ輪１の孔部２２の内径面（この場合、軸部嵌合孔２２ａの内径面３７）に形成される凹部３６とからなり、凸部３５とその凸部３５に嵌合するハブ輪１の凹部３６との嵌合接触部位３８全域が密着している。すなわち、軸部１２の反マウス部側の外周面に、複数の凸部３５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２２の軸部嵌合孔２２ａの内径面３７に凸部３５が嵌合する複数の凹部３６が周方向に沿って形成されている。つまり、周方向全周にわたって、凸部３５とこれに嵌合する凹部３６とがタイトフィットしている。
【００３７】
この場合、各凸部３５は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３５の凹部嵌合部位とは、図２（ｂ）に示す範囲Ａであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部３５間において、ハブ輪１の内径面３７よりも内径側に隙間４０が形成されている。
【００３８】
次に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合方法を説明する。この場合、図３に示すように、軸部１２の外径部には熱硬化処理を施し、この硬化層Ｈに軸方向に沿う凸部４１ａと凹部４１ｂとからなるスプライン４１を形成する。このため、スプライン４１の凸部４１ａが硬化処理されて、この凸部４１ａが凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５となる。なお、この実施形態での硬化層Ｈの範囲は、クロスハッチング部で示すように、スプライン４１の外端縁から外輪５の肩部１５の一部までである。この熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。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。軸部１２のスプライン４１のモジュールを０．５以下の小さい歯とする。ここで、モジュールとは、ピッチ円直径を歯数で割ったものである。
【００３９】
また、ハブ輪１の嵌合孔２２ａの内径面３７側においては熱硬化処理を行わない未硬化部（未焼き状態）とする。外輪５の軸部１２の硬化層Ｈとハブ輪１の未硬化部との硬度差は、ＨＲＣで３０ポイント以上とする。
【００４０】
この際、凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（この場合、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７）の位置に対応する。すなわち、嵌合孔２２ａの内径面３７の内径寸法Ｄを、凸部３５の最大外径、つまりスプライン４１の凸部４１ａである前記凸部３５の頂点を結ぶ円の最大直径寸法（外接円直径）Ｄ１よりも小さく、凸部間の軸部外径面に外径寸法、つまりスプライン４１の凹部４１ｂの底を結ぶ円の最大直径寸法Ｄ２よりも大きく設定される。すなわち、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１とされる。また、円筒部３３の外径Ｄ３は内径寸法Ｄよりも小さく直径寸法Ｄ２と同程度である。
【００４１】
スプライン４１は、従来からの公知公用の手段である転造加工、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、形成することがきる。また、熱硬化処理としては、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。
【００４２】
そして、図３に示すように、ハブ輪１の軸心と等速自在継手３の外輪５の軸心とを合わせた状態とする。この状態で、ハブ輪１に対して、外輪５の軸部１２を挿入（圧入）していく。この際、孔部２２の内径面３７の径寸法Ｄと、凸部３５の最大外径寸法Ｄ１と、スプライン４１の凹部の最小外径寸法Ｄ２とが前記のような関係であり、しかも、凸部３５の硬度が孔部２２の内径面３７の硬度よりも３０ポイント以上大きいので、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入していけば、この凸部３５が内径面３７に食い込んでいき、凸部３５が、この凸部３５が嵌合する凹部３６を、軸方向に沿って形成していくことになる。
【００４３】
これによって、図２に示すように、軸部１２の端部の凸部３５と、これに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着している。すなわち、相手側の凹部形成面（この場合、孔部２２に内径面３７）に凸部３５の形状の転写を行うことになる。この際、凸部３５が孔部２２の内径面３７に食い込んでいくことによって、孔部２２が僅かに拡径した状態となって、凸部３５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部２２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３５の圧入時にハブ輪１が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部３５の歯面（凹部嵌合部位の表面）に付与される。このため、凸部３５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。
【００４４】
ところで、ハブ輪１に対して外輪５の軸部１２を圧入していけば、凸部３５にて形成される凹部３６から材料がはみ出して図５に示すようなはみ出し部４５が形成される。はみ出し部４５は、凸部３５の凹部嵌合部位が嵌入（嵌合）する凹部３６の容量の材料分であって、形成される凹部３６から押し出されたもの、凹部３６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。
【００４５】
そこで、この実施形態では、はみ出し部４５を収納するポケット部５０を軸部１２に設けている。すなわち、ハブ輪１の軸心と等速自在継手３の外輪５の軸心とを合わせた状態で、軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入していけば、形成されるはみ出し部４５は、カールしつつポケット部５０内に収納されて行く。すなわち、孔部２２の内径面から削り取られたり、押し出されたりした材料の一部がポケット部５０内に入り込んでいく。
【００４６】
このように、前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部４５を収納するポケット部５０を設けることによって、はみ出し部４５をこのポケット部５０内に保持（維持）することができ、はみ出し部４５が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。
【００４７】
凹凸嵌合構造Ｍを介して、ハブ輪１と等速自在継手３の外輪５とを連結した状態では、外輪５の外径段部３２にハブ輪１の継手側の端面２０ｂが当接して、軸部１２の端部の円筒部３３がハブ輪１の反継手側の端面２０ａから反継手側へ突出している。そこで、図４（ａ）（ｂ）に示すような治具５０を使用して、円筒部３３をローリング加締（揺動加締）にて拡径させて外鍔部３１を形成する。なお、図４では、円筒部３３が上方を向くように配置し、等速自在継手３の外輪３のマウス部１１の開口端面を受けている。
【００４８】
すなわち、治具５０は、下面に外鍔部形成用の周方向溝５１を有する軸部材５２を備え、この軸部材５２をその軸心線Ｏ１が軸部１２の軸心線Ｏに対して傾斜するように軸心線Ｏ廻りに回転させつつ、円筒部３３が周方向溝５１に嵌合させていく。これによって、円筒部３３が順次拡径していき、最終的には、図４（ｂ）に示すように、円筒部３３が軸部材５２の周方向溝５１に嵌合するように塑性変形する。これによって、外鍔部３１と、外輪５の外径段部３２とで、ハブ輪１の筒部２０が挟持された連結状態となる。
【００４９】
本発明では、凹凸嵌合構造Ｍは、凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着しているので、この嵌合構造Ｍにおいて、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、異音の発生も生じさせない。
【００５０】
軸部１２の端部の外鍔部と外輪５の外径段部３２との間にハブ輪１を挟持したことによって、外輪５の軸部１２の軸方向のズレを規制することができ、軸部１２の抜けを防止できるとともに、軸方向のガタも無くすことができ、静粛な回転伝達が可能となる。
【００５１】
等速自在継手３の外輪５とハブ輪１との一体化には、ボルト・ナット結合を用いないので、その分の部品点数の減少を図ることができて、連結（組立）作業性の向上及びコスト低減を達成できる。
【００５２】
凹部３６が形成される部材（この場合、ハブ輪１）には、スプライン部等を形成しておく必要がなく、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せず、組立性の向上を図るとともに、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。
【００５３】
前記圧入による凹部形成によって生じるはみ出し部４５を収納するポケット部５０を設けることによって、はみ出し部４５をこのポケット部５０内に保持（維持）することができ、はみ出し部４５が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。すなわち、はみ出し部４５をポケット部５０に収納したままにしておくことができ、はみ出し部４５の除去処理を行う必要がなく、組立作業工数の減少を図ることができて、組み立て作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００５４】
前記実施形態のように、軸部１２に形成するスプライン４１は、モジュールが０．５以下の小さい歯を用いたので、このスプライン４１の成形性の向上を図ることができるとともに、圧入荷重の低減を図ることができる。なお、凸部３５を、この種のシャフトに通常形成されるスプラインをもって構成することができるので、低コストにて簡単にこの凸部３５を形成することができる。
【００５５】
また、軸部１２をハブ輪１に圧入していくとによって、凹部３６を形成していくと、この凹部３６側に加工硬化が生じる。ここで、加工硬化とは、物体に塑性変形（塑性加工）を与えると，変形の度合が増すにつれて変形に対する抵抗が増大し，変形を受けていない材料よりも硬くなることをいう。このため、圧入時に塑性変形することによって、凹部３６側のハブ輪１の内径面３７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。
【００５６】
ハブ輪１の内径側は比較的柔らかい。このため、外輪５の軸部１２の外径面の凸部３５をハブ輪１の孔部内径面の凹部３６に嵌合させる際の嵌合性（密着性）の向上を図ることができ、径方向及び円周方向においてガタが生じるのを精度良く抑えることができる。
【００５７】
軸部１２に前記凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設けるとともに、この凸部３５の軸方向端部の硬度をハブ輪１の孔部内径部よりも高くしているので、軸部側の硬度を高くでき、軸部の剛性を向上させることができる。
【００５８】
ところで、前記図２に示すスプライン４１では、凸部４１ａのピッチと凹部４１ｂのピッチとが同一設定される。このため、前記実施形態では、図２（ｂ）に示すように、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬと、周方向に隣り合う凸部３５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ０とがほぼ同一となっている。
【００５９】
これに対して、図６に示すように、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部４３間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ１よりも小さいものであってもよい。すなわち、軸部１２に形成されるスプライン４１において、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ２を、凸部３５間に嵌合するハブ輪１側の凸部４３の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ１よりも小さくしている。
【００６０】
このため、軸部１２側の全周における凸部３５の歯厚の総和Σ（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋・・・）を、ハブ輪１側の凸部４３（凸歯）の歯厚の総和Σ（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋・・・）よりも小さく設定している。これによって、ハブ輪１側の凸部４３のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度を確保することができる。しかも、凸部３５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。凸部３５の周方向厚さの総和を、相手側の凸部４３における周方向厚さの総和よりも小さくする場合、全凸部３５の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部３５間における周方向の寸法Ｌ１よりも小さくする必要がない。すなわち、複数の凸部３５のうち、任意の凸部３５の周方向厚さが周方向に隣り合う凸部間における周方向の寸法と同一であっても、この周方向の寸法よりも大きくても、総和で小さければよい。なお、図６における凸部３５は、断面台形（富士山形状）としている。
【００６１】
ところで、前記各実施形態では、軸部１２側に凸部３５を構成するスプライン４１を形成するとともに、この軸部１２のスプライン４１に対して硬化処理を施し、ハブ輪１の内径面を未硬化（生材）としている。これに対して、第２実施形態の図７に示すように、ハブ輪１の孔部２２の内径面に硬化処理を施されたスプライン６１（凸条６１ａ及び凹条６１ｂとからなる）を形成するとともに、軸部１２には硬化処理を施さないものであってもよい。なお、このスプライン６１も公知公用の手段であるブローチ加工、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、形成することがきる。また、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。
【００６２】
この場合、凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（軸部１２の外径面）の位置に対応する。すなわち、スプライン６１の凸部６１ａである凸部３５の頂点を結ぶ円の径寸法（凸部３５の最小径寸法）Ｄ４を、軸部１２の外径寸法Ｄ６よりも小さく、スプライン６１の凹部６１ｂの底を結ぶ円の径寸法（凸部間の嵌合用孔内径面の内径寸法）Ｄ５を軸部１２の外径寸法Ｄ６よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ４＜Ｄ６＜Ｄ５とされる。
【００６３】
軸部１２をハブ輪１の孔部２２に圧入すれば、ハブ輪１側の凸部３５によって、軸部１２の外周面にこの凸部３５が嵌合する凹部３６を形成することができる。これによって、凸部３５とこれに嵌合する凹部との嵌合接触部位３８の全体が密着している。
【００６４】
すなわち、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設けた場合、ハブ輪１側の凸部３５が軸部１２の外径面に食い込んでいくことによって、ハブ輪１の孔部２２が僅かに拡径した状態となって、凸部３５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部２２が元の径に戻ろうとして縮径することになる。これによって、凸部３５とその凸部３５に嵌合する相手部材の凹部３６（シャフトの外径面）との嵌合接触部位全域が密着する。
【００６５】
ここで、嵌合接触部位３８とは、図７（ｂ）に示す範囲Ｂであり、凸部３５の断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部３５間において、軸部１２の外周面よりも外径側に隙間６２が形成される。
【００６６】
このように、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設ける場合、軸部１２側の硬度処理（熱処理）を行う必要がないので、等速自在継手３の外輪５の生産性に優れる。
【００６７】
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って、例えば、凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５の形状として、前記図２に示す実施形態では断面三角形状であり、図６に示す実施形態では断面台形（富士山形状）であるが、これら以外の半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部３５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、スプライン４１、６１を形成し、このスプライン４１、６１の凸部（凸歯）４１ａ、６１ａをもって凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５とする必要はなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部３５を相手側に圧入し、この凸部３５にて凸部３５に密着嵌合する凹部３６を相手側に形成することができて、凸部３５とこれに嵌合する凹部との嵌合接触部位３８の全体が密着し、しかも、ハブ輪１と等速自在継手３との間で回転トルクの伝達ができればよい。
【００６８】
また、ハブ輪１の孔部２２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２２に嵌挿する軸部１２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１２を圧入する際に凸部３５の圧入始端部のみが、凹部３６が形成される部位より硬度が高ければよいので、凸部３５の全体の硬度を高くする必要がない。図２等では隙間４０が形成されるが、凸部３５間の凹部まで、ハブ輪１の内径面３７に食い込むようなものであってもよい。なお、凸部３５側と、凸部３５にて形成される凹部形成面側との硬度差としては、前記したようにＨＲＣで３０ポイント以上とするのが好ましいが、凸部３５が圧入可能であれば３０ポイント未満であってもよい。
【００６９】
凸部３５の端面（圧入始端）は前記実施形態では軸方向に対して直交する面であったが、軸方向に対して、所定角度で傾斜するものであってもよい。この場合、内径側から外径側に向かって反凸部側に傾斜しても凸部側に傾斜してもよい。
【００７０】
また、ハブ輪１の孔部２２の内径面３７に、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３６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３５の圧入性の向上を図ることができる。
【００７１】
また、軸受２の転動体３０として、ローラを使用したものであってもよい。なお、凸部３５を圧入する場合、凹部３６が形成される側を固定して、凸部３５を形成している側を移動させても、逆に、凸部３５を形成している側を固定して、凹部３６が形成される側を移動させても、両者を移動させてもよい。なお、等速自在継手３において、内輪６とシャフト１０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。
【００７２】
なお、等速自在継手３の外輪３の軸部１２に外鍔部３１を形成する場合、前記図４では、円筒部３３が上方を向くように配置したが、円筒部３３が水平方向に向くようにしても、下方を向くようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図２】前記車輪用軸受装置の凹凸嵌合構造を示し、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ部拡大図である。
【図３】前記車輪用軸受装置の分解状態を示す断面図である。
【図４】外側継手部材の軸部の外鍔部の形成方法説明図を示し、（ａ）は形成初初期状態の断面図であり、（ｂ）は形成後の断面図である。
【図５】前記車輪用軸受装置の要部拡大図である。
【図６】凹凸嵌合構造の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の車輪用軸受装置の凹凸嵌合構造を示し、（ａ）は拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ部拡大図である。
【図８】従来の車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１     ハブ輪
２     軸受
３     等速自在継手
１２   軸部
２０   筒部
３１   外鍔部
３２   外径段部
３３   円筒部
３４   パイロット部
３５   凸部
３６   凹部
３８   嵌合接触部位
Ｍ     凹凸嵌合構造
【図１】
2008303944.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008303944.tif 000007
【図６】
2008303944.tif 000008
【図７】
2008303944.tif 000009
【図８】
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