(57)【要約】【課題】円周方向のガタの抑制を図ることができ、しかも、軸受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の軸端部が加締られてハブ輪１に外嵌される内輪構成体２４を介して転がり軸受２に予圧が付与される。転がり軸受２の内輪構成体２４の継手側突出部位に外側継手部材５の筒部１２が外嵌された状態で、内輪構成体２４と外側継手部材５とが一体化される凹凸嵌合構造Ｍを備える。内輪構成体２４と外側継手部材５とのどちらか一方に設けられる凸部３５を軸方向に沿って他方に圧入し、他方に凸部３５に密着嵌合する凹部３６を凸部３５にて形成して、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。凹凸嵌合構造Ｍは、外側継手部材５の軸方向外方への引き抜き力付与による分離を許容する。【選択図】図１
2009255659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ輪と、このハブ輪の外周側に配設される複数の外側軌道面と、この複数の外側軌道面に対向する複数の内側軌道面と、対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体とを有する複列の転がり軸受を備え、インボード側の内側軌道面はハブ輪に外嵌される内輪構成体に形成され、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、
ハブ輪の軸端部の加締により前記転がり軸受に予圧が付与されて、前記内輪構成体の継手側突出部位に、外側継手部材に設けられる筒部が外嵌された状態で、継手側突出部位と外側継手部材とが一体化される凹凸嵌合構造を備え、継手側突出部位と外側継手部材とのどちらか一方に設けられる軸方向に延びる凸部を軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部に密着嵌合する凹部を凸部にて形成して、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、かつこの凹凸嵌合構造は、外側継手部材の継手側突出部位に対する軸方向外方への引き抜き力付与による分離を許容することを特徴とする車輪用軸受装置。
【請求項２】
前記転がり軸受の内輪構成体を、外径面に内側軌道面が形成されてハブ輪の軸端部側に設けられる軸部の段差部に嵌合する１つの内輪形成用リング体にて構成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】
前記転がり軸受の内輪構成体を、外径面に内側軌道面が形成されてハブ輪の軸端部側に設けられる軸部の段差部に嵌合する内輪形成用リング体と、この内輪形成用リング体とハブ輪の軸端部の加締部との間に介在されて前記継手側突出部位となる補助リング体とから構成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４】
前記内輪構成体の継手側突出部位の外径面と、外側継手部材の筒部の内径面との間に軸方向抜け止め用の止め輪を配設したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項５】
前記内輪構成体の継手側突出部位とハブ輪の軸部とをトルク伝達手段を介して連結したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の車輪用軸受装置。
【請求項６】
前記トルク伝達手段を、内輪構成体の継手側突出部位の内径面に形成される雌スプラインと、ハブ輪の軸部の外径面に形成される雄スプラインとで構成したことを請求項５に記載の車輪用軸受装置。
【請求項７】
凸部の突出方向のいずれかの部位が、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６のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項８】
外側継手部材の筒部の内径面の径寸法を、内輪構成体側の複数の凸部の頂点を結ぶ円弧の最大直径寸法よりも小さくするとともに、隣り合う凸部間の凹部の最大外径寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項７に記載の等速自在継手。
【請求項９】
外側継手部材の筒部の複数の凸部の頂点を結ぶ円弧の最小直径寸法を内輪構成体の継手側突出部位の外径寸法よりも小さくするとともに、隣り合う凸部間の凹部の最大内径寸法を内輪構成体の継手側突出部位の外径寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項７に記載の等速自在継手。
【請求項１０】
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９のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項１１】
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１０に記載の等速自在継手。
【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、第１世代と称される複列の転がり軸受を単独に使用する構造から、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代に進化し、さらに、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方の内側軌道面が一体に形成された第３世代、さらには、ハブ輪に等速自在継手が一体化され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側軌道面が一体に形成された第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９に示すように、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される外方部材１０５とを備える。
【０００４】
等速自在継手１０４は、前記外側継手部材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１０８と、この内側継手部材１０８と外側継手部材１０３との間に配設されるボール１０９と、このボール１０９を保持する保持器１１０とを備える。また、内側継手部材１０８の中心孔の内周面にはスプライン部１１１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部スプライン部が挿入されて、内側継手部材１０８側のスプライン部１１１とシャフト側のスプライン部とが係合される。
【０００５】
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。なお、パイロット部１１５は、大径の第１部１１５ａと小径の第２部１１５ｂとからなり、第１部１１５ａにブレーキロータが外嵌され、第２部１１５ｂにホイールが外嵌される。
【０００６】
そして、筒部１１３の椀形部１０７側端部の外周面に段差部１１６が設けられ、この段差部１１６に内輪１１７が嵌合されている。ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１１８が設けられ、内輪１１７の外周面に第２内側軌道面１１９が設けられている。また、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がこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００７】
外方部材１０５は、その内周に２列の外側軌道面１２０、１２１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）１３２が設けられている。そして、外方部材１０５の第１外側軌道面１２０とハブ輪１０２の第１内側軌道面１１８とが対向し、外方部材１０５の第２外側軌道面１２１と、内輪１１７の軌道面１１９とが対向し、これらの間に転動体１２２が介装される。
【０００８】
ハブ輪１０２の筒部１１３に外側継手部材１０３の軸部１２３が挿入される。軸部１２３は、その反椀形部の端部にねじ部１２４が形成され、このねじ部１２４と椀形部１０７との間にスプライン部１２５が形成されている。また、ハブ輪１０２の筒部１１３の内周面（内径面）にスプライン部１２６が形成され、この軸部１２３がハブ輪１０２の筒部１１３に挿入された際には、軸部１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６とが係合する。
【０００９】
そして、筒部１１３から突出した軸部１２３のねじ部１２４にナット部材１２７が螺着され、ハブ輪１０２と外側継手部材１０３とが連結される。この際、ナット部材１２７の内端面（裏面）１２８と筒部１１３の外端面１２９とが当接するとともに、椀形部１０７の軸部側の端面１３０と内輪１１７の外端面１３１とが当接する。すなわち、ナット部材１２７を締付けることによって、ハブ輪１０２が内輪１１７を介してナット部材１２７と椀形部１０７とで挟持される。
【特許文献１】特開２００４−３４０３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来では、前記したように、軸部１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６とが係合するものである。このため、軸部１２３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１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６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。
【００１１】
また、筒部１１３から突出した軸部１２３のねじ部１２４にナット部材１２７を螺着する必要がある。このため、組立時にはねじ締結作業を有し、作業性に劣るとともに、部品点数も多く、部品管理性も劣ることになっていた。
【００１２】
そのため、ねじ締結手段を用いずに、溶接等の他の固定手段によって、ハブ輪と等速自在継手継手とを分離不能に一体連結する場合がある。
【００１３】
ところで、市場において、車輪用軸受装置が損傷する場合がある。この際、軸受側のみが損傷したり、等速自在継手側のみが損傷したりする。このようなときに、軸受と等速自在継手継手とを分離不能に一体連結されていれば、修理を行う際には、軸受側のみが損傷していても、軸受と等速自在継手継手とを交換する必要があり、等速自在継手継手側のみが損傷していても、軸受と等速自在継手継手とを交換する必要がある。このため、この交換作業が大掛かりな作業となるとともにコスト高となっていた。 
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて、修理の必要が生じた際に、軸受および等速自在継手の全体の交換・修理を必要とせずに、損傷した軸受のみ又は損傷した等速自在継手のみの交換・修理でよく、しかも、軸受と等速自在継手との連結状態では、円周方向のガタの抑制を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の車輪用軸受装置は、ハブ輪と、このハブ輪の外周側に配設される複数の外側軌道面と、この複数の外側軌道面に対向する複数の内側軌道面と、対向する外側軌道面と内側軌道面との間に配置された複数列の転動体とを有する複列の転がり軸受を備え、インボード側の内側軌道面はハブ輪に外嵌される内輪構成体に形成され、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、ハブ輪の軸端部の加締により前記転がり軸受に予圧が付与されて、前記内輪構成体の継手側突出部位に、外側継手部材に設けられる筒部が外嵌された状態で、継手側突出部位と外側継手部材とが一体化される凹凸嵌合構造を備え、継手側突出部位と外側継手部材とのどちらか一方に設けられる軸方向に延びる凸部を軸方向に沿って他方に圧入し、この他方に凸部に密着嵌合する凹部を凸部にて形成して、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、かつこの凹凸嵌合構造は、外側継手部材の継手側突出部位に対する軸方向外方への引き抜き力付与による分離を許容するものである。
【００１６】
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全域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。また、凸部を軸方向に沿って他方に圧入することによって、この凸部にて凹部を形成して、凹凸嵌合構造を構成している。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。この際、凸部が相手側の凹部形成面に食い込んでいくことによって、筒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、筒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、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する。
【００１７】
また、凹凸嵌合構造は、外側継手部材の内輪構成体に対する軸方向外方への引き抜き力付与による分離を許容するので、軸方向外方への引き抜き力を付与すれば、内輪構成体から外側継手部材を取外すことができる。
【００１８】
前記転がり軸受の内輪構成体を、外径面に内側軌道面が形成されてハブ輪の軸端部側に設けられる軸部の段差部に嵌合する１つの内輪形成用リング体にて構成する場合がある。また、前記転がり軸受の内輪構成体を、外径面に内側軌道面が形成されてハブ輪の軸端部側に設けられる軸部の段差部に嵌合する内輪形成用リング体と、この内輪形成用リング体とハブ輪の軸端部の加締部との間に介在されて前記継手側突出部位となる補助リング体とから構成する場合がある。
【００１９】
内輪構成体の継手側突出部位の外径面と、外側継手部材の筒部の内径面との間に軸方向抜け止め用の止め輪を配設するのが好ましい。
【００２０】
前記転がり軸受の内輪構成体の継手側突出部位とハブ輪の軸部とをトルク伝達手段を介して連結する。この際、トルク伝達手段を、内輪構成体の継手側突出部位の内径面に形成される雌スプラインと、ハブ輪の軸部の外径面に形成される雄スプラインとで構成することができる。
【００２１】
また、外側継手部材の筒部の内径面を、内輪構成体側の複数の凸部の頂点を結ぶ円弧の最大直径寸法よりも小さくするとともに、隣り合う凸部間の凹部の最大外径寸法よりも大きくする場合がある。外側継手部材の筒部の複数の凸部の頂点を結ぶ円弧の最小直径寸法を内輪構成体の継手側突出部位の外径寸法よりも小さくするとともに、隣り合う凸部間の凹部の最大内径寸法を内輪構成体の継手側突出部位の外径寸法よりも大きくする場合がある。
【００２２】
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場合があり、この際、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する場合がある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、凹凸嵌合構造において、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、車輪用軸受装置を軽量、コンパクトにすることができる。
【００２４】
凸部にて相手側に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、相手側には、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。
【００２５】
外側継手部材に軸方向外方への引き抜き力を付与すれば、内輪構成体から外側継手部材を取外すことができる。すなわち、軸受側と等速自在継手側との分離ができ、軸受側のみが損傷した場合、損傷した軸受側のみを交換することができ、等速自在継手側のみが損傷した場合、損傷した等速自在継手側のみを交換することができる。このため、交換作業性の向上を図ることができるとともに、補修費用を抑えることができる。
【００２６】
しかも、凹凸嵌合構造は、ハブ輪の軸部外径側の内輪構成体の外径面側に配置されることになるので、この凹凸嵌合構造の径が大きくなる。このため、トルク伝達性が向上し、凹凸嵌合構造の軸方向長さを短く設定でき、この車輪用軸受装置の大型化を防止できる。
【００２７】
内輪構成体の継手側突出部位の外径面と、外側継手部材の筒部の内径面との間に軸方向抜け止め用の止め輪を設けることによって、内輪構成体と外側継手部材との軸方向の相対的なずれを防止でき、安定した連結状態を維持でき、車輪用軸受装置の高品質化を図ることができる。
【００２８】
内輪構成体の継手側突出部位の内径面に形成される雌スプラインと、ハブ輪の軸部の外径面に形成される雄スプラインとで、トルク伝達手段を構成することができる。これによって、ハブ輪と外側継手部材とのトルク伝達が安定する。
【００２９】
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。
【００３０】
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】
【００３１】
以下本発明の実施の形態を図１〜図８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。
【００３２】
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６と、外輪５と内輪６との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪５と内輪６との間に介在してボール７を保持するケージ８とを主要な部材として構成される。内輪６はその孔部内径６ａにシャフト１０の端部１０ａを圧入することによりスプライン嵌合してシャフト１０とトルク伝達可能に結合されている。なお、シャフト１０の端部１０ａには、シャフト抜け止め用の止め輪９が嵌合されている。
【００３３】
外輪５は、マウス部１１と、このマウス部１１の底壁１１ａ側の筒部１２とからなり、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６は、その外球面１５に、軸方向に延びた複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に形成されている。
【００３４】
外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６とは対をなし、各対のトラック溝１４，１６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７が転動可能に組み込んである。ボール７は外輪５のトラック溝１４と内輪６のトラック溝１６との間に介在してトルクを伝達する。ケージ８は外輪５と内輪６との間に摺動可能に介在し、外球面８ａにて外輪５の内球面１３と接し、内球面８ｂにて内輪６の外球面１５と接する。なお、この場合の等速自在継手は、ツェパー型を示しているが、各トラック溝１４、１６の溝底に直線状のストレート部を有する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。
【００３５】
また、マウス部１１の開口部はブーツ６０にて塞がれている。ブーツ６０は、大径部６０ａと、小径部６０ｂと、大径部６０ａと小径部６０ｂとを連結する蛇腹部６０ｃとからなる。大径部６０ａがマウス部１１の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド６３にて締結され、小径部６０ｂがシャフト１０のブーツ装着部１０ｂに外嵌され、この状態でブーツバンド６４にて締結されている。
【００３６】
ハブ輪１は、軸部２０と、軸部２０の反継手側の端部に設けられるフランジ２１とを有する。軸部２０はその反継手側の端面には凹部２２が設けられるとともに、凹部２２の開口端にはパイロット部７０が設けられている。
【００３７】
転がり軸受２は、ハブ輪１の外周側に配設される複数の外側軌道面２６、２７と、この複数の外側軌道面２６、２７に対向する複数の内側軌道面２７，２８と、対向する外側軌道面２６、２７と内側軌道面２７，２８との間に配置された複数列の転動体３０とを有するものである。すなわち、転がり軸受２は、ハブ輪１の軸部２０の継手側に設けられた段差部２３に嵌合する内輪構成体２４と、ハブ輪１の軸部２０の外周に配設される外方部材２５とを備える。外方部材２５は、その内周に２列の外側軌道面（アウターレース）２６、２７が設けられ、第１外側軌道面２６とハブ輪１の軸部外周に設けられる第１内側軌道面（インナーレース）２８とが対向し、第２外側軌道面２７と、内輪構成体２４に設けられる第２内側軌道面（インナーレース）２９とが対向し、これらの間に転動体３０としてのボールが介装される。
【００３８】
内輪構成体２４は、外周面の前記第２内側軌道面２９が形成された内輪形成用リング体２４ａと、補助リング体２４ｂとからなる。この場合、ハブ輪１の継手側の端部を加締めて、その加締部３１にて補助リング体２４ｂを介して転がり軸受２に予圧を付与するものである。これによって、内輪形成用リング体２４ａと補助リング体２４ｂとからなる内輪構成体２４をハブ輪１に締結することができる。なお、ハブ輪１の継手側の端部には筒部が設けられ、この筒部の開口部が外径方向に外鍔状に塑性変形させることによって前記加締部３１を構成している。また、ハブ輪１のフランジ２１にはボルト装着孔３２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３３がこのボルト装着孔３２に装着される。なお、外方部材２５の両開口部にはシール部材Ｓ１、Ｓ２が装着されている。
【００３９】
図４に示すように、補助リング体２４ｂの内径面に、軸方向に沿う凸部と凹部とからなる雌スプライン７１を形成するともに、段差部２３の補助リング体２４ｂの対応面に、軸方向に沿う凹部と凸部からなる雄スプライン７２を形成する。雌スプライン７１と雄スプライン７２とを嵌合させる。これによって、ハブ輪１と内輪構成体２４の補助リング体２４ｂとの間にトルク伝達手段（構造）を構成することができる。補助リング体２４ｂによって、外輪５の筒部１２が外嵌される内輪構成体２４の継手側突出部位を構成する。
【００４０】
また、外輪５の筒部１２と内輪構成体２４（この場合補助リング体２４ｂ）とは凹凸嵌合構造Ｍを介して一体連結される。凹凸嵌合構造Ｍは、図２と図３に示すように、例えば、補助リング体２４ｂの外径面１９に設けられて軸方向に延びる凸部３５と、筒部１２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、補助リング体２４ｂの外径面１９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、筒部１２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。
【００４１】
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、筒部１２の内径面３７よりも内径側に隙間４０が形成されている。
【００４２】
このように、外輪５の筒部１２と内輪構成体２４とを凹凸嵌合構造Ｍを介して連結できる。この際、ハブ輪１の継手側の端部を加締めて、その加締部３１にて転がり軸受２に予圧を付与するものであるので、外輪５のマウス部１１にて軸受２に予圧を付与する必要がなく、ハブ輪１の端部（この場合、加締部３１）に対してマウス部１１の底壁１１ａを接触させない非接触状態としている。
【００４３】
また、図４に示すように、内輪構成体２４（具体的には補助リング体２４ｂ）の外径面１９と、筒部１２の内径面３７との間に止め輪７３が配置される。すなわち、補助リング体２４ｂの外径面１９と、筒部１２の内径面３７とにそれぞれ周方向凹溝７５、７６を設け、この周方向凹溝７５、７６に止め輪７３を装着させている。なお、止め輪７３は、その一部が欠損したリング体からなり、拡縮が可能とされている。
【００４４】
このように、止め輪７３が周方向凹溝７５、７６に装着した状態では、外輪５の内輪構成体２４に対する軸方向ずれが規制され、止め輪７３は外輪５の抜け止め機能を発揮できる。
【００４５】
次に、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合方法を説明する。この場合、図２に示すように、補助リング体２４ｂの外径面１９に熱硬化処理を施し、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。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。補助リング体２４ｂ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。また、補助リング体２４ｂの硬化層Ｈと外輪５の筒部１２の内径面３７の未硬化部との硬度差は、ＨＲＣで２０ポイント以上とする。
【００４６】
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、筒部１２の内径面３７）の位置に対応する。すなわち、図３に示すように、外輪５の筒部１２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、凸部間の外径面の外径寸法、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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で、内輪構成体２４に対して、外輪５の筒部１２を圧入していく。この際、外輪５の筒部１２の内径寸法Ｄと、凸部３５の最大外径寸法Ｄ１と、スプライン４１の凹部の最大外径寸法Ｄ２とが前記のような関係であり、しかも、凸部３５の硬度が筒部１２の内径面の硬度よりも２０ポイント以上大きいので、外輪５の筒部１２を補助リング体２４ｂ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。
【００４９】
これによって、図２に示すように、補助リング体２４ｂ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、筒部１２の内径面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が内径面３７に食い込んでいくことによって、筒部１２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、筒部１２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の圧入時に筒部１２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。
【００５０】
ところで、この装置では、補助リング体２４ｂの外径面１９と、筒部１２の内径面３７との間に止め輪７３が配置されるものであるので、外輪５の筒部１２を補助リング体２４ｂに圧入する前に、補助リング体２４ｂの周方向凹溝７５に止め輪７３を装着しておく。この状態では、止め輪７３は拡径した状態である。外輪５の筒部１２の内径面３７の開口端には、図４に示すようなテーパ面（切欠部）７７（底壁１１ａ側から補助リング体２４ｂ側に向かって拡径するテーパ面）が設けられているので、外輪５の筒部１２を圧入することによって、止め輪７３はテーパ面７７にガイドされて縮径して、この圧入を許容する。
【００５１】
そして、筒部１２の内径面３７の周方向凹溝７６が止め輪７３に対応すれば、止め輪７３が拡径して、この周方向凹溝７６に装着する。この際、補助リング体２４ｂの周方向凹溝７５にも止め輪７３が装着しているので、この止め輪７３は、外輪５の内輪構成体２４に対する軸方向の抜けを規制する。
【００５２】
この凹凸嵌合構造Ｍは、軸方向に延びる凸部を軸方向に沿って補助リング体２４ｂに図３に示すように矢印Ｃ方向に沿って圧入していくものであるので、図１に示すような組立状態（連結状態）から矢印Ｅ方向に沿って引き抜くことによって、転がり軸受２側から等速自在継手３を取外すことができる。この際、この引き抜きによって、止め輪７３は損傷することになる。なお、この引き抜き力は、通常の使用状態では生じないものである。また、周方向凹溝７６の側壁の角度設計等によって、衝撃的な引き抜抜き力が付与された場合に止め輪７３が縮径して引き抜けるものであってもよい。
【００５３】
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。
【００５４】
凹部３６が形成される部材（この場合、外輪５の筒部１２）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。
【００５５】
外輪５に軸方向外方への引き抜き力を付与すれば、内輪構成体２４から外輪５を取外すことができる。すなわち、軸受２側と等速自在継手３側とを分離でき、軸受２側のみが損傷した場合、損傷した軸受２側のみを交換・修理することができ、等速自在継手３側のみが損傷した場合、損傷した等速自在継手３側のみを交換・修理することができ、このため、交換作業性の向上を図ることができるとともに、補修費用を抑えることができる。
【００５６】
しかも、凹凸嵌合構造Ｍは、ハブ輪１の軸部外径側の内輪構成体２４の外径面側に配置されることになるので、この凹凸嵌合構造Ｍの径が大きくなる。このため、トルク伝達性が向上し、凹凸嵌合構造Ｍの軸方向長さを短く設定でき、この車輪用軸受装置の大型化を防止できる。
【００５７】
また、ハブ輪１と内輪構成体２４の補助リング体２４ｂとの間に、雌スプラインと雄スプラインとで構成されるトルク伝達手段（構造）が配設されているので、ハブ輪１と外側継手部材とのトルク伝達が安定する。
【００５８】
前記実施形態のように、補助リング体２４ｂに形成されるスプライン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。
【００５９】
また、外輪５の筒部１２を補助リング体２４ｂ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側の筒部１２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。
【００６０】
ところで、前記図３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。
【００６１】
これに対して、図５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、補助リング体２４ｂ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。
【００６２】
このため、補助リング体２４ｂ側の全周における凸部３５の歯厚の総和Σ（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋・・・）を、筒部１２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、筒部１２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５における凸部３５は、断面台形（富士山形状）としている。
【００６３】
図６は本発明の第２実施形態を示し、この場合、内輪構成体２４が内輪形成用リング体７８のみから構成される。この場合の内輪形成用リング体７８は、軌道面３０を有する本体筒部７８ａと、本体筒部７８ａから継手側（反フランジ側）に延びる延長筒部７８ｂとからなる。そして、延長筒部７８ｂの内径面８４に雌スプライン７１が形成されるとともに、延長筒部７８ｂの外径面８５に凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５が形成されている。つまり、この延長筒部７８ｂが、外輪５の筒部１２が外嵌される内輪構成体２４の継手側突出部位を構成する。
【００６４】
この場合であっても、外輪５の筒部１２を内輪構成体２４に圧入すれば、凸部３５によって、外輪５の筒部１２の内径面３７にこの凸部３５に嵌合する凹部３６を形成することができる。しかも、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。この図６に示す車輪用軸受装置の他の構成は前記図１に示す車輪用軸受装置と同様であるので、同一構成には同一符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６５】
このため、この図６に示す車輪用軸受装置であっても、前記図１に示す車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。
【００６６】
ところで、外輪５の筒部１２を補助リング体２４ｂに圧入していけば、凸部３５にて形成される凹部３６から材料がはみ出してはみ出し部（図示省略）が形成される。はみ出し部は、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。このため、はみ出し部を収納するポケット部（図示省略）を補助リング体２４ｂ側に設けていてもよい。
【００６７】
次に第３実施形態を示す図７は図１に示す車輪用軸受装置において、等速自在継手３の外輪５の外径面に周方向凹溝８０を設けている。すなわち、外輪５の外径面において、マウス部開口側を大径部５ａとし、筒部１２側を小径部５ｂとし、大径部５ａと小径部５ｂとの間に、マウス部開口側から反開口側に向かって縮径するテーパ部５ｃを形成している。そして、大径部５ａのテーパ部５ｃ近傍に前記周方向凹溝８０を設けている。
【００６８】
このため、この図７に示す車輪用軸受装置では、テーパ部５ｃと周方向凹溝８０に係合する係合部８１を備えた治具８２を使用して、組立てたり、分解したりすることができる。治具８２は、先端に内鍔部８３を有する２分割の筒状体にて構成することができる。この内鍔部８３に、テーパ部５ｃに係止するテーパ部８１ａと、周方向凹溝８０に嵌合する周方向内方突起部８１ｂとからなる係合部８１が設けられている。
【００６９】
このため、組立てる場合、つまり外輪５の筒部１２を補助リング２４ｂに圧入する場合、治具８２の係合部８１をテーパ部５ｃと周方向凹溝８０に係合させ、この状態で、治具８２に対して矢印Ｃ方向の押圧力を付与ればよい。すなわち、テーパ部５ｃと周方向凹溝８０に係合部８１が係合していることによって、外輪５に対して矢印Ｃ方向の押圧力が付与されて圧入される。なお、この圧入の際には、テーパ部８１ａによるテーパ部５ｃへの係止は押圧力付与には寄与しない。これは、治具８２のテーパ部８１ａが外輪５のテーパ部５ｃから離れる方向に押圧されるからである。
【００７０】
分解する場合、治具８２の係合部８１をテーパ部５ｃと周方向凹溝８０に係合させ、この状態で、治具８２に対して矢印Ｅ方向の押圧力（引き抜き力）を付与ればよい。すなわちテーパ部５ｃと周方向凹溝８０に係合部８１が係合していることによって、外輪５に対して矢印Ｅ方向の押圧力が付与されて、凹凸嵌合構造Ｍの嵌合状態が解除されていく。この場合、テーパ部８１ａによるテーパ部５ｃへの係止はこの押圧力付与に寄与する。これは、治具８２のテーパ部８１ａが外輪５のテーパ部５ｃ側に押圧されるからである。
【００７１】
このため、このような治具８２を用いることによって、組立・分解作業の容易化を図ることができる。しかも、その作業の信頼性も向上できる。
【００７２】
ところで、前記各実施形態では、補助リング体２４ｂ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、この補助リング体２４ｂ側のスプライン４１に対して硬化処理を施し、筒部１２の内径面３７を未硬化（生材）としている。これに対して、第４実施形態の図８に示すように、筒部１２の内径面３７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、補助リング体２４ｂの外径面側に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。
【００７３】
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（補助リング体２４ｂの外径面１９）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、補助リング体２４ｂ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（凹部６１ｂの底を結ぶ円で構成される内径面の径寸法）Ｄ５を補助リング体２４ｂ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。
【００７４】
外輪５の筒部１２側の凸部３５によって、補助リング体２４ｂの外径面１９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。
【００７５】
ここで、嵌合接触部位３８とは、図８（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、補助リング体２４ｂの外径面１９よりも外径側に隙間６２が形成される。
【００７６】
この場合であっても、圧入によってはみ出し部が形成されるので、この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。はみ出し部はポケット部を筒部１２側に設けることになる。
【００７７】
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５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。
【００７８】
また、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２０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２０ポイント未満であってもよい。
【００７９】
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。さらに、前記実施形態では、第３世代の車輪用軸受装置を示したが、第１世代や第２世代さらには第４世代であってもよい。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。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【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】前記車輪用軸受装置の要部拡大断面図である。
【図５】凹凸嵌合構造の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す車輪用軸受装置の縦断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す車輪用軸受装置を示し、（ａ）は要部断面図であり、（ｂ）は要部拡大断面図である。
【図９】従来の車輪用軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１      ハブ輪
２      転がり軸受
３      等速自在継手
２４    内輪構成体
２４ａ  内輪形成用リング体
２４ｂ  補助リング体
２９    内側軌道面
３０    転動体
３５    凸部
３６    凹部
３８    嵌合接触部位
７３    止め輪
７８    内輪
Ｍ      凹凸嵌合構造
【図１】
2009255659.tif 000003
【図２】
2009255659.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009255659.tif 000008
【図７】
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【図８】
2009255659.tif 000010
【図９】
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