CN103180150B - 车轮用轴承装置 - Google Patents

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Abstract

提高车轮用轴承装置的组装性，并能够长期稳定地维持规定的转矩传递性能。将设有沿着轴向延伸的凸部(35)的接头外圈(5)的轴部(12)向轮毂圈(1)的孔部(22)压入，在轮毂圈(1)的轴部嵌合孔(22a)的内径面(37)通过凸部(35)而形成凹部(36)，由此构成凸部(35)与凹部(36)的嵌合部位整个区域密接的凹凸嵌合结构(M)。而且，在凹凸嵌合结构(M)构成之后，将螺栓构件(50)紧固于在接头外圈(5)的轴部(12)设置的螺栓孔(13)，由此限制轮毂圈(1)与接头外圈(5)的分离。作为螺栓构件(50)，在其支承面(50a1)外径为d1且其轴径为d2时，使用满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式的螺栓构件。

Description

车轮用轴承装置
技术领域
本发明涉及一种在机动车等车辆中用于将车轮相对于车身支承为旋转自如的车轮用轴承装置。
背景技术
在车轮用轴承装置中，从将两排滚动轴承组合使用的被称为第一代的结构向在外侧构件上一体地设置有车身安装凸缘的第二代进化，并进一步开发有将两排滚动轴承的两个内侧滚道面中的一方形成在具有车轮安装凸缘的轮毂圈的外周的第三代，进而，开发有将两排滚动轴承的两个内侧滚道面中的一方形成在轮毂圈的外周、并将另一方形成在等速万向接头的外侧接头构件的外周的第四代。
例如，在专利文献1中，记载有被称为第三代的车轮用轴承装置的一例。如图15所示，该车轮用轴承装置具有：轮毂圈152，其具有向外径方向延伸的凸缘151；等速万向接头154，其在该轮毂圈152上固定有外侧接头构件153；外侧构件155，其配设在轮毂圈152的外周侧。
等速万向接头154具有：外侧接头构件153；内侧接头构件158，其配设在该外侧接头构件153的口部157内；滚珠159，其配置在该内侧接头构件158和外侧接头构件153之间；保持器160，其保持滚珠159。另外，在内侧接头构件158的中心孔的内周面形成有阴花键161，在该中心孔内插入有在未图示的轴的端部形成的阳花键。通过使内侧接头构件158侧的阴花键161与轴的阳花键嵌合，而使内侧接头构件158与轴以能够传递转矩的方式结合。
轮毂圈152具有筒部163和所述凸缘151，在凸缘151的外端面164(外置侧的端面)突出设置有用于安装未图示的车轮及制动盘的短筒状的先导部165。此外，先导部165包括大径部165a和小径部165b，在大径部165a外嵌有制动盘，在小径部165b外嵌有车轮。
在筒部163的内置侧端部的外周面设置有嵌合部166，在该嵌合部166嵌合有滚动轴承的内圈167。在筒部163的外周面的凸缘151附近设置有第一内侧滚道面168，在内圈167的外周面设置有第二内侧滚道面169。另外，在轮毂圈152的凸缘151上设置有螺栓装配孔162，且在螺栓装配孔162装配有用于将车轮和制动盘固定在凸缘151上的轮毂螺栓。
在滚动轴承的外侧构件155中，在其内周设有两排外侧滚道面170、171，并且在其外周设有凸缘(车身安装凸缘)182。外侧构件155的第一外侧滚道面170及第二外侧滚道面171与轮毂圈152的第一内侧滚道面168及内圈167的滚道面169分别对置，在这些滚道面之间夹装有滚动体172。
在轮毂圈152的筒部163内插入有外侧接头构件153的轴部173。在轴部173的轴端部形成有螺纹部174，在比该螺纹部174靠内置侧的外径部形成有阳花键175。另外，在轮毂圈152的筒部163的内径面形成有阴花键176，通过将轴部173压入轮毂圈152的筒部163，而使轴部173侧的阳花键175与轮毂圈152侧的阴花键176嵌合。
并且，在轴部173的螺纹部174上螺合有螺母构件177，将轮毂圈152和外侧接头构件153固定。此时，螺母构件177的支承面178与筒部163的外端面179抵接，且口部157的外置侧的端面180与滚动轴承的内圈167的端面181抵接。由此，轮毂圈152隔着内圈167由螺母构件177和口部157夹持。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-340311号公报
专利文献2：日本特开2009-56869号公报
发明的概要
发明要解决的课题
以往，如上所述，通过将在轴部173设置的阳花键175压入在轮毂圈152设置的阴花键176，而使外侧接头构件153与轮毂圈152结合。因此，需要对轴部173及轮毂圈152这两者实施花键加工，而成本升高。而且，在压入时，需要将轴部173的阳花键175与轮毂圈152的阴花键176的凹凸对合。此时，若通过齿面对合进行压入，则可能由于齿面啃削等而产生损伤。另外，若以大径对合进行压入，则容易产生圆周方向的松动。当存在圆周方向的松动时，旋转力矩的传递性差，并且可能产生噪声。由此，当利用花键嵌合来使轮毂圈152与轴部173结合时，存在压入时的齿面损伤及使用时产生松动这样的问题，难以将两者同时避免。
另外，在进行车轮用轴承装置的修补等时，在轮毂圈与外侧接头构件保持结合的状态下可能难以修补。因此，为了能够分别修补轴承部分和接头部分，而希望能够使轮毂圈与外侧接头构件分离，而且，在两者分离之后，有时需要能够使两者再结合(再组装)。
鉴于以上情况，本申请的申请人提出了专利文献2公开的车轮用轴承装置。详细而言，通过将设置在外侧接头构件的轴部或轮毂圈的孔部的任一方的沿着轴向延伸的凸部向另一方压入而在另一方形成凹部，从而构成凸部与凹部的嵌合部位整个区域密接的凹凸嵌合结构。在该凹凸嵌合结构的构成时，由于无需在上述另一方预先形成花键部，因此能够提高生产性。而且，由于能够避免压入时的齿面的损伤，因此能够维持稳定的嵌合状态。而且，在上述的凹凸嵌合结构中，由于在径向及圆周方向未形成有产生松动的间隙，因此能够进行稳定的转矩传递并防止噪声的产生。而且，轴部与孔部无间隙地密接，转矩传递部位的强度提高，因此能够缩短嵌合部长度而实现轴承装置沿轴向的紧凑化。
此外，上述的凹凸嵌合结构通过在从设于轴部的螺栓孔将螺栓构件拆卸的状态下施加轴向的拉拔力而能够分离，因此能确保良好的修补作业性(维护性)。而且，在修补后，通过将外侧接头构件的轴部向轮毂圈的孔部压入而能够再构成上述的凹凸嵌合结构。凹凸嵌合结构的再构成(轮毂圈与外侧接头构件的再结合)可以通过向设于轴部的螺栓孔拧入螺栓构件来进行。因此，在凹凸嵌合结构的再构成时，不需要使用压入用的冲压机等大规模的设备。因此，在机动车修配厂等的现场，也能够容易地进行车轮用轴承装置的检查、修补等。
然而，专利文献2记载的车轮用轴承装置还有改良的余地。列举一例的话，在轮毂圈与外侧接头构件的紧固及再结合中使用的螺栓构件在将其构成的各部的尺寸不适当时，会导致该轴承装置的组装性下降，在该轴承装置的各部产生不当的应力集中而给转矩传递性能、耐久寿命造成不好的影响等不良情况。尽管如此，在专利文献2中，只不过是为了确保螺栓构件对于轮毂圈的插通性而提及了轮毂圈的孔部的孔径与螺栓构件的轴径的尺寸关系。
发明内容
本发明鉴于上述实际情况而作出，目的在于实现在这种车轮用轴承装置中使用的螺栓构件的最优化，由此，实现组装性的提高，并能够长期稳定地维持规定的转矩传递性能。
解决方案
为了实现上述目的而创立的本发明的车轮用轴承装置具有车轮用轴承和具有外侧接头构件的等速万向接头，所述车轮用轴承具有：外侧构件，其在内周具有两排滚道面；内侧构件，其包括向车轮安装的轮毂圈，且在外周具有与所述滚道面对置的两排滚道面；两排滚动体，它们夹装在外侧构件与内侧构件的滚道面之间，所述车轮用轴承装置的特征在于，将设于外侧接头构件的轴部与轮毂圈的孔部中的任一方且沿轴向延伸的凸部压入另一方，在另一方利用凸部形成凹部，由此构成凸部与凹部的嵌合部位整个区域密接的凹凸嵌合结构，并且，在外侧接头构件的轴部设置螺栓孔，利用螺入到该螺栓孔内的螺栓构件将轮毂圈与外侧接头构件紧固，通过将螺栓构件拆卸的状态下的轴向的拉拔力施加而容许凹凸嵌合结构的分离，作为螺栓构件，在其支承面外径为d1且其轴径为d2时，使用满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式的螺栓构件。
需要说明的是，在本发明中所说的凹凸嵌合结构如上述那样是凸部与凹部的嵌合部位整个区域密接的结构，但有时仅在嵌合部位的极少一部分区域存在间隙。这样的间隙是在由凸部进行的凹部的形成过程中不可避免产生的，因此即便存在这样的间隙，也包含在“凸部与凹部的嵌合部位整个区域密接”的概念中。
如上所述，在本发明的车轮用轴承装置中，作为螺栓构件，在其支承面外径为d1且其轴径为d2时，使用满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式的螺栓构件。为了减小(d1/d2)2的值，只要减小支承面外径d1或增大轴径d2即可，但当支承面外径d1过小时，轮毂圈端面中的与螺栓构件的支承面在轴向上面对的区域容易产生磨损或压痕，当增大轴径d2时螺栓轴力可能变得过大。例如，在采用使相互对置的轮毂圈的端面与外侧接头构件的端面接触的结构时，若螺栓轴力过大，则两者间的接触面压升高，在两者相对旋转时等容易产生噪声(粘滑音)。考虑到这些问题通过增大(d1/d2)2的值能够消除，但为了增大(d1/d2)2的值，而需要增大支承面外径d1或减小轴径d2。然而，当支承面外径d1过大时，承受头部的轮毂圈的形状受到制约而轮毂圈的设计自由度下降，组装性恶化，产生难以进行螺栓构件的紧固转矩管理等不良情况，而且，当减小轴径d2时，螺栓轴力下降。因此，鉴于以上的各种情况，作为螺栓构件，优选使用满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式的结构。由此，能够消除上述的各种问题，而且，能够尽量防止螺栓松缓引起的紧固力的下降，以及由此引起的泥水等向凹凸嵌合结构的侵入。
在外侧接头构件的轴部设置凸部时，优选使该凸部的至少压入开始侧的端部的硬度比轮毂圈的孔部内径部的硬度高。由此能够提高轴部的刚性，而且，凸部的向轮毂圈的孔部内径部的咬入性增加。
这种情况下，可以在外侧接头构件的轴部设置凹槽部，该凹槽部收纳通过由凸部的压入形成凹部而产生的挤出部。在此，在此，挤出部是与通过压入凸部而形成的凹部的容积相当的量的材料量，由从形成的凹部压出的材料量、或者由为了形成凹部而切削出的材料量、或者由压出的材料量和切削出的材料量这两者等构成。通过设置凹槽部，能够将挤出部保持在凹槽部内，能够防止挤出部向装置外的车辆内等进入的事态。而且这种情况下，能够将挤出部直接收纳在凹槽部内，无需另外进行挤出部的除去处理。因此，能够实现组装作业工时的减少，能够实现组装作业性的提高和成本降低。
在轮毂圈的孔部的内径面设置凸部时，优选使凸部的至少压入开始侧的端部的硬度比外侧接头构件的轴部的外径部的硬度高。这种情况下，由于无需进行轴部侧的热硬化处理，因此能够提高外侧接头构件的生产性。而且这种情况下，上述的凹槽部形成于轮毂圈的孔部。
在将凸部设置在圆周方向的多个部位时，在凸部的高度方向的中间部中，优选使凸部的周向厚度比与邻接的凸部之间的槽宽小。这种情况下，向邻接的凸部间的槽进入的对方侧的壁在周向上具有大厚度，因此能够增大所述壁的剪切面积，能够实现抗扭强度的提高。而且，由于凸部的齿厚小，因此能够减小压入载荷，能够提高压入性(凹凸嵌合的成形性)。在凸部的高度方向的中间部中，通过使各凸部的周向厚度的总和比与邻接的凸部之间的槽宽的总和小，而能得到同样的效果。
内侧构件可以由轮毂圈和向轮毂圈的内置侧端部的外周压入的内圈构成，这种情况下，可以在轮毂圈的外周及内圈的外周分别设置所述滚道面。由此，能够实现车轮用轴承装置的轻量、紧凑化。而且，若通过将轮毂圈的端部夹紧来对轴承施加预压，则无需通过外侧接头构件对轴承施加预压。因此，不用考虑向轴承的预压而能够将外侧接头构件的轴部压入，能够实现轮毂圈与外侧接头构件的连结性(组装性)的提高。
若使相互对置的轮毂圈的端面与外侧接头构件的端面接触，则轴向的弯曲刚性提高而成为富于耐久性的高品质的产品。而且，在将凸部压入时(形成凹凸嵌合结构时)，能够实现轮毂圈与外侧接头构件的相对的轴向的定位。由此，车轮用轴承装置的尺寸精度稳定，并能够实现凹凸嵌合结构的轴向长度的稳定化，能够实现转矩传递性能的提高。而且，即便不设置另外的密封结构也能够防止杂质向凹凸嵌合结构的侵入，能够长期且低成本地维持稳定的嵌合状态。但是，当两者的接触面压过高时，即使在施加了预压的接触面也进行转矩传递，负载更大的转矩，在接触面无法耐受转矩传递时，可能产生接触面急剧滑动引起的噪声。因此，两者优选以100MPa以下的面压进行接触。需要说明的是，从可靠地防止噪声的发生的观点来说，使相互对置的轮毂圈的端面与外侧接头构件的端面为非接触是有效的。这种情况下，优选在形成于两者间的间隙内夹装密封构件，防止向凹凸嵌合结构的杂质侵入。
在以上的结构中，若在形成凹部的构件的压入开始侧的端部设置对凸部的压入进行引导(使凸部与通过凸部形成的凹部的相位对合)的引导部，则能够沿着该引导部压入凸部，因此能够提高凸部的压入精度。由此，能够极力防止以偏芯或倾斜的状态压入凸部的事态，从而能够构成及再构成高精度的凹凸嵌合结构。
可以在螺栓构件的支承面与轮毂圈之间夹装密封材料。如此，能够提高雨水或杂质经由螺栓紧固部向凹凸嵌合结构的侵入防止效果。因此，能实现嵌合状态的进一步的稳定化，从而能够实现进一步品质提高。
发明效果
如以上所示，根据本发明，在这种车轮用轴承装置中，能够尽可能地防止螺栓构件的各部的尺寸不适当引起而产生的各种不良情况，能实现组装性的提高，并能够长期稳定地维持规定的转矩传递性能。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的车轮用轴承装置的剖视图。
图2a是在图1所示的车轮用轴承装置上形成的凹凸嵌合结构部位的轴正交剖视图。
图2b是图2a的X部放大图。
图3a是图2b所示的凸部的主视图。
图3b是表示图2b所示的凸部的另一例的主视图。
图3c是表示图2b所示的凸部的另一例的主视图。
图4是表示图1所示的车轮用轴承装置的组装前的状态的剖视图。
图5a是概念性地表示将接头外圈的轴部配置于轮毂圈的孔部内径的状态的剖视图。
图5b是图5a的变形例。
图5c是图5a的变形例。
图6是凹凸嵌合结构的轴正交剖视图的放大图。
图7是将凹凸嵌合结构的周边放大表示的图。
图8a是将螺栓构件的头部附近放大表示的图。
图8b是图8a的变形例。
图9是表示图1所示的车轮用轴承装置的分离工序的剖视图。
图10是表示本发明的第二实施方式的车轮用轴承装置的剖视图。
图11a是图10的主要部分放大剖视图。
图11b是表示图11a的变形例的剖视图。
图12a是表示凹凸嵌合结构的凸部的另一例的轴正交剖视图。
图12b是表示凹凸嵌合结构的凸部的另一例的轴正交剖视图。
图13a是表示凹凸嵌合结构的另一例的轴正交剖视图。
图13b是图13a中的Y部放大图。
图14是图13a所示的凹凸嵌合结构的放大图。
图15是以往的车轮用轴承装置的剖视图。
具体实施方式
以下，基于图1～图14对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的车轮用轴承装置的剖视图。该图所示的车轮用轴承装置将包括轮毂圈1的两排车轮用轴承2和等速万向接头3一体化而构成主要部分。此外，在以下的说明中，内置侧及外置侧分别指将车轮用轴承装置安装于车辆的状态下成为车辆的车宽方向内侧及外侧的一侧。在图1中，右侧是内置侧，左侧是外置侧。
等速万向接头3构成为，主要构件有：作为外侧接头构件的接头外圈5；在接头外圈5的内径侧配置的作为内侧接头构件的接头内圈6；夹装在接头外圈5和接头内圈6之间的多个滚珠7(滚动体)；夹装在接头外圈5和接头内圈6之间并保持滚珠7的保持架8。将轴10的端部10a压入接头内圈6的孔部内径，由此，接头内圈6与轴10进行花键嵌合而在两者之间能够传递转矩。在轴10的端部10a嵌合有挡圈9，由此，防止轴10从接头内圈6的脱落。
接头外圈5具备口部11和轴部12。口部11为一端开口的碗状，在其内球面5a，在圆周方向上等间隔地形成有沿轴向延伸的多个滚道槽15。滚道槽15延伸到口部11的开口端。口部11的开口部由护罩18闭塞。护罩18包括大径部18a、小径部18b、及连结大径部18a与小径部18b的折皱部18c。大径部18a外嵌在口部11的开口部，在该状态下利用护罩带19a紧固于接头外圈5。另一方面，小径部18b外嵌在轴10的护罩装配部10b，在该状态下利用护罩带19b紧固于轴10。
在轴部12的前端部(外置侧的端部)设有外径尺寸比其他部位小的小径部12a，在该轴部12的前端部的轴心上设有向前端面开口的螺栓孔13。在螺栓孔13螺合螺栓构件50，由此将接头外圈5的轴部12相对于轮毂圈1进行螺栓固定。螺栓构件50包括具有凸缘的头部50a和螺纹轴部50b。螺纹轴部50b具有圆筒面状的基部50b1和与螺栓孔13螺合的螺纹部50b2。
在接头内圈6的外球面6a，在圆周方向等间隔地形成有沿轴向延伸的多个滚道槽16。
接头外圈5的滚道槽15和接头内圈6的滚道槽16形成一对，在由各对滚道槽15、16构成的滚珠滚道内各装入一个作为转矩传递要素的能够滚动的滚珠7。滚珠7夹装在接头外圈5的滚道槽15和接头内圈6的滚道槽16之间来传递力矩。保持架8能够滑动地夹装在接头外圈5和接头内圈6之间，且其外球面8a与接头外圈5的内球面5a嵌合，其内球面8b与接头内圈6的外球面6a嵌合。需要说明的是，在该实施方式中使用的等速万向接头3是各滚道槽15、16为曲面状的所谓球笼型，但也可以使用在口部11的开口侧将外圈滚道槽15形成直线状，在口部11的内部侧将接头内圈滚道槽16形成直线状的所谓免根切型等公知的其它的等速万向接头。
轮毂圈1具有筒部20和在筒部20的外置侧的端部设置的凸缘21。凸缘21作为用于将轮毂圈1向车轮安装的安装部发挥功能，具有螺栓装配孔32。向螺栓装配孔32装配轮毂螺栓33，利用该轮毂螺栓33将车轮及制动盘固定于凸缘21。在本实施方式的轮毂圈1未设置在以往的车轮用轴承装置的轮毂圈上设置的先导部165(参照图15)。
在轮毂圈1的筒部20设有孔部22。孔部22具备位于轮毂圈1(筒部20)的轴向中间部的轴部嵌合孔22a、位于比轴部嵌合孔22a靠内置侧的大径孔22b。在轴部嵌合孔22a和大径孔22b之间设有朝向外置侧逐渐缩径的锥部(锥孔)22c。锥部22c的锥角θ3(相对于轴线的倾斜角)例如为15°～75°。在轴部嵌合孔22a中，经由后述的凹凸嵌合结构M而将接头外圈5的轴部12与该轮毂圈1结合。
在筒部20中的比轴部嵌合孔22a靠外置侧设有向内径方向突出的圆筒状的内壁22d。该内壁22d作为承受螺栓构件50的头部50a的承受部发挥功能，在内壁22d的内周穿过螺栓构件50的螺纹轴部50b。并且，当螺纹轴部50b的螺纹部50b2与设于轴部12的螺栓孔13螺合时，内壁22d的内周面与螺纹轴部50b的基部50b1的圆筒状外周面对置。内壁22d的内径尺寸d3设定得比螺栓构件50(螺纹轴部50b)的轴径d2稍大(参照图8)。具体而言，为0.05mm＜d3-d2＜0.5mm左右。此外，在轮毂圈1的外置侧端面的中心部设有凹陷部22e，螺栓构件50的支承面50a1与该凹陷部22e的底面抵接。
在轮毂圈1的内置侧的外周面形成有小径的台阶部23，通过内圈24与该台阶部23嵌合，来构成具有两排内侧滚道面28、29的内侧构件。两排内侧滚道面中的外置侧的内侧滚道面28形成于轮毂圈1的外周面，内置侧的内侧滚道面29形成于内圈24的外周面。车轮用轴承2具备：该内侧构件；圆筒状的外侧构件25，其配置于内侧构件的外径侧，且在内周具有两排外侧滚道面26、27；作为滚动体30的滚珠，其在外侧构件25的外置侧的外侧滚道面26与轮毂圈1内侧滚道面28之间、以及外侧构件25的内置侧的外侧滚道面27与内圈24的内侧滚道面29之间配置。外侧构件25安装在从未图示的车身的悬架装置延伸的转向节34上。在该车轮用轴承2(外侧构件25)的两端开口部分别设置密封构件S1、S2，由此防止封入到轴承2内部的润滑脂等润滑剂的外部泄漏、向轴承内部的杂质侵入。如此，由于通过轮毂圈1和与轮毂圈1的台阶部23嵌合的内圈24来构成具有内侧滚道面28、29的内侧构件，因此能够实现车轮用轴承装置的轻量、紧凑化。
该车轮用轴承2为如下结构：利用通过夹紧轮毂圈1的筒部20的内置侧端部而形成的夹紧部31将内圈24向外置侧按压，由此，将内圈24固定于轮毂圈1，并对轴承内部施加预压。如此，在通过形成于轮毂圈1的端部的夹紧部31对车轮用轴承2施加预压时，在接头外圈5的口部11不需要对车轮用轴承2施加预压。因此，可以不必考虑预压量而将接头外圈5的轴部12向轮毂圈1组装，能够提高轮毂圈1与接头外圈5的组装性。
轮毂圈1的内置侧端部与接头外圈5的口部11的外置侧端部抵接。即，轮毂圈1的夹紧部31的端面31a与接头外圈5的口部11的背面11a相互对置，且处于接触状态。
如图2a及图2b所示，例如，凹凸嵌合结构M包括：凸部35，其设置在轴部12的外置侧端部且沿轴向延伸；凹部36，其形成在轮毂圈1的孔部22中的轴部嵌合孔22a的内径面37上。凸部35和与该凸部35嵌合的轮毂圈1的凹部36的嵌合部位38整个区域处于密接状态。在轴部12的外置侧端部的外周面形成阳花键41，由此沿着周向以规定间隔配设有沿轴向延伸的多个凸部35，在轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径面37沿着周向形成有接受凸部35嵌合的轴向的多个凹部36。即，凸部35和凹部36在周向整个区域上进行紧配合。
在本实施方式中，凸部35的截面为具有凸圆角状的顶部的三角形状(山形状)，凸部35与凹部36的嵌合区域为图2b所示的范围A。具体而言，在从截面中的凸部35的圆周方向两侧的中腹部到顶部(齿顶)的范围内，各凸部35与各凹部36嵌合。在沿着周向相邻的凸部35之间，在比轮毂圈1的内径面37更靠内径侧形成有间隙40。因此，各凸部35的侧面35b具有与凹部36未嵌合的区域B。
在凹凸嵌合结构M中，如图3a所示，凸部35的节圆上，在径向线(半径线)R与凸部35的侧面35b所成的角度为θ1时，设定为0°≤θ1≤45°(在该图中，θ1为30°左右)。在此，凸部35的节圆是指，凸部35的侧面35b中的圆C2，该圆C2通过从圆C1至凸部35的齿顶35a为止的距离的中间点，该圆C1通过与凹部36嵌合的区域和与凹部36未嵌合的区域的交界部。在凸部35的节圆C2的直径为PCD且凸部35的个数为Z时，PCD相对于Z的比P(P＝PCD/Z)为0.3≤P≤1.0。
需要说明的是，在图2a、图2b及图3a中，示出了齿顶35a为圆角状的截面三角形状的凸部35，但也可以采用图3b或图3c所示的其他形状的凸部35。图3b表示θ1约为0°的截面矩形形状的凸部35，而且，图3c表示齿顶约为90°而θ1约为45°的截面三角形状的凸部35。
上述凹凸嵌合结构M可以经由以下的次序得到。
首先，如图1、图2a及图2b所示，利用公知的加工方法(滚轧加工、切削加工、冲压加工、拉制加工)，在接头外圈5的轴部12上形成沿轴向延伸的具有多个齿的阳花键41。阳花键41中由通过齿根42的圆、齿顶(顶部)35a、及与齿顶35a相连的两侧面围成的区域形成凸部35。通过利用阳花键41形成轴部12的凸部35，能够有效利用这种用于在轴上形成花键的加工设备，从而能够低成本地形成凸部35。
接下来，在轴部12的外径面中，在图1及图4中交叉影线所示的区域实施热硬化处理而形成硬化层H。硬化层H包括凸部35整体及齿根42且在圆周方向上连续形成。此外，硬化层H的轴向的形成范围为至少包括从阳花键41的外置侧的端缘到轴部12的基端部(口部11与轴部12的交界部分)的连续区域。作为热硬化处理，可以采用高频淬火或渗碳淬火等各种淬火方法。在此，高频淬火是应用如下原理的淬火方法，该原理为在高频电流流动的线圈中放入需要淬火的部分，并通过电磁感应作用，产生焦耳热，对传导性物体进行加热的原理。另外，渗碳淬火是使碳从低碳材料的表面渗入、扩散，之后进行淬火的方法。
另一方面，轮毂圈1的内径部维持未烧结状态。即，轮毂圈1的孔部22的内径面37作为未进行热硬化处理的未硬化部(未烧结状态)。使接头外圈5的轴部12的硬化层H与轮毂圈1的未硬化部的硬度差以HRC计为20点以上。例如，将硬化层H的硬度形成为50HRC到65HRC左右，而将未硬化部的硬度形成为10HRC到30HRC左右。需要说明的是，轮毂圈1的孔部22的内径面37中只要轴部嵌合孔22a的形成区域为未硬化部即可，在其它的区域也可以实施热硬化处理。另外，只要确保上述硬度差即可，也可以在应当为“未硬化部”的上述区域实施热硬化处理。
凸部35的高度方向的中间部与凹部36形成前的轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径面37的位置对应。具体而言，如图4及图6所示，将轴部嵌合孔22a的内径尺寸D设定为比阳花键41的最大外径尺寸(通过凸部35的齿顶35a的外接圆的直径尺寸)D1小，且比阳花键41的最小外径尺寸(连结齿根的圆滚道的直径尺寸)D2大(D2＜D＜D1)。
在轮毂圈1的孔部22中的轴部嵌合孔22a的内置侧端部，即凸部35(轴部12)的压入开始侧的端部设置进行凸部35压入时的引导的引导部M1。引导部M1由在轴部嵌合孔22a的内置侧端部沿着周向以规定间隔(在此与凸部35的形成间距为同一间隔)设置多个的引导槽44构成。引导槽44的底部直径尺寸D3设定得比阳花键41的最大外径尺寸D1大一些(D3＞D1)。由此，如图5a所示，在将轴部12(凸部35)的前端部配置在轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内置侧端部的状态下，在凸部35的齿顶35a与引导槽44的底部之间形成径向间隙E1。
并且，如图4所示，在轮毂圈1的孔部22的内置侧端部配置了接头外圈5的轴部12的前端之后，将轴部12向轮毂圈1的轴部嵌合孔22a压入。在轴部12的压入时，使轴部12的各凸部35与设置在轴部嵌合孔22a的内置侧端部上的引导槽44嵌合。由此，轮毂圈1的轴心与接头外圈5的轴心成为一致的状态。此时，如上所述，由于在凸部35与引导槽44之间形成径向间隙E1，因此能够容易地进行凸部35的向引导槽44的嵌合，而且，引导槽44不会妨碍凸部35的压入。需要说明的是，在将轴部12的前端配置在轮毂圈1的孔部22的内置侧端部时，向轴部12中的包含阳花键41的前端侧的外径面预先涂敷密封材料。可使用的密封材料没有特别的限定，可以选择使用例如由各种树脂构成的密封材料。
由于在轮毂圈1的孔部22形成沿轴部12的压入方向缩径的锥部22c，因此在压入开始时进行轴部12相对于孔部22的轴部嵌合孔22a的定心。另外，当进行轴部12的压入时，由于轴部嵌合孔22a的内径尺寸D、阳花键41的最大外径尺寸D1以及阳花键41的最小外径尺寸D2存在上述的关系，因此通过将轴部12压入轮毂圈1的轴部嵌合孔22a，而凸部35咬入轮毂圈1的内置侧端面的内径部，切入轮毂圈1的壁。伴随着推进轴部12，轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径面37由凸部35切出或压出，从而在内径面37形成与轴部12的凸部35对应的形状的凹部36。此时，由于轴部12的凸部35的硬度比轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径面37高20点以上，因此在轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径面37容易形成凹部36。另外，如此，通过提高轴部12侧的硬度，能够提高轴部12的抗扭强度。
如图2a及图2b所示，通过该压入工序，在轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径面37上形成与轴部12的凸部35嵌合的凹部36。通过凸部35咬入轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径面37，而孔部22形成略微扩径的状态，容许设有凸部35的轴部12的轴向移动。另一方面，当轴向的移动停止时，内径面37要返回原来的直径而进行缩径。换言之，在凸部35压入时，轮毂圈1向外径方向发生弹性变形，并将该弹性变形量的预压施加到凸部35中与凹部36嵌合的部分的表面。因此，凹部36在其轴向整体上与凸部35的表面密接。由此，构成凹凸嵌合结构M。由于在轴部12的前端侧的外径面上如上述那样预先涂敷有密封材料，因此伴随着压入轴部12而密封材料向凸部35与凹部36的嵌合部38蔓延。因此，能够有效地防止杂质侵入嵌合部38。
另外，由于伴随轴部12的压入而在轮毂圈1侧产生塑性变形，因此在凹部36的表面产生加工硬化。因此，凹部36侧的轮毂圈1的内径面37发生硬化，从而实现旋转转矩传递性的提高。
需要说明的是，在形成凹凸嵌合结构M时，可以将形成凹部36的一侧(在此为轮毂圈1)固定，而使形成凸部35的一侧(在此为轴部12)移动，也可以与之相反地，将形成凸部35的一侧固定，而使形成凹部36的一侧移动。或者可以使两者移动。
锥部22c如上述那样作为轴部12开始压入时的引导件而发挥功能。因此能够提高轴部12的压入精度。而且，由于在比锥部22c靠轴部12的压入方向前方侧即轴部嵌合孔22a的内置侧端部设有引导槽44(引导部M1)，因此能够沿着该引导槽44压入凸部35。由此能够进一步提高压入精度，因此能够更有效地防止在偏芯、倾斜的状态下将凸部35压入的事态，能够得到高精度的凹凸嵌合结构M。而且，在压入轴部12时，涂敷在轴部12的外径面上的密封材料作为润滑剂发挥功能，因此能够将轴部12顺畅地压入。
在本实施方式中，如上述那样在与凸部35的齿顶35a之间形成径向间隙E1，而在轴部嵌合孔22a的内置侧端部形成了引导槽44，但引导槽44的形成方式并未限定于此。例如，可以如图5b所示，以在与凸部35的侧面35b之间形成周向间隙E2的方式形成引导槽44。而且，也可以如图5c所示，以在与凸部35的齿顶35a之间形成径向间隙E1且在与凸部35的侧面35b之间形成周向间隙E2的方式形成引导槽44。
如图1所示，轴部12的压入进行至口部11的背面11a与轮毂圈1的夹紧部31的端面31a抵接为止。如此，若使轮毂圈1的夹紧部31的端面31a与接头外圈5的口部11的背面11a抵接，则该车轮用轴承装置的轴向的弯曲刚性提高而成为富于耐久性的高品质的产品。而且，由于能够进行接头外圈5的轴部12相对于轮毂圈1的相对的定位，因此轴承装置的尺寸精度稳定，且能够实现凹凸嵌合结构M的轴向长度的稳定化，从而提高转矩传递性。此外，由于借助该接触而在轮毂圈1与口部11之间能够构成密封结构，因此能够防止从夹紧部31向凹凸嵌合结构M的杂质侵入。由此，能够长期稳定地维持凹凸嵌合结构M的嵌合状态。
但是，在如此使轮毂圈1的端面31a与口部11的背面11a接触时，两者的接触面压优选设为100MPa以下。这是因为，当接触面压超过100Mpa时，在施加了预压的接触面上也进行转矩传递，从而负载有更大的转矩，在接触面无法耐受转矩传递时，接触面发生急剧的滑动而引起噪声。因此，通过将接触面压设为100MPa以下，而能够提供一种极力避免产生噪声的肃静的车轮用轴承装置。
在轴部12的压入完成，即口部11的背面11a与轮毂圈1的夹紧部31的端面31a发生接触的时刻，轴部12的小径部12a相对于轮毂圈1的孔部22(轴部嵌合孔22a)的内径面37、及内壁22d的内置侧端面为非接触。由此，在轴部12的小径部12a的外径侧形成凹槽部46，该凹槽部46收纳伴随着形成凹部36而形成的挤出部45。
当向轮毂圈1的孔部22压入接头外圈5的轴部12时，也如图7所示，由于凸部35产生的切出或压出作用而从凹部36挤出材料(轮毂圈1的壁)，从而形成挤出部45。挤出部45产生与凸部35中的和凹部36嵌合的部分的容积相应的量。若对该挤出部45放任不管，则其可能脱落而进入车辆的内部。相对于此，若形成上述那样的凹槽部46，则挤出部45边卷曲边收纳、保持在凹槽部46内。因此，能够防止挤出部45的脱落，消除上述不良情况。而且这种情况下，能够将挤出部45直接收纳在凹槽部46内，无需另外进行挤出部45的除去处理。因此，能够实现组装作业工时的减少，能够实现组装作业性的提高及成本减少。
需要说明的是，凹槽部46的形状只要能够收纳产生的挤出部45即可，其形状可以适当变更。而且，在起到上述的作用效果的基础上，重要的是凹槽部46的容量至少大于预想的挤出部45的产生量。
如以上那样构成的凹凸嵌合结构M优选避开车轮用轴承2的滚道面26、27、28、29的内径侧而配置。更优选避开内侧滚道面28、29上的与接触角通过的线的交点的内径侧而在上述交点之间的轴向一部分区域形成凹凸嵌合结构M。这是为了能够有效地抑制或防止轴承滚道面的环向应力(轮毂圈1外径部或内圈24外径部的拉伸应力)增大。若能够抑制或防止轴承滚道面的环向应力的增大，则能够防止滚动疲劳寿命的降低、断裂产生以及应力腐蚀裂纹等不良情况的产生，能够提供高品质的轴承2。
另外，如图6所示，在构成上述的凹凸嵌合结构M时，将凸部35相对于轮毂圈1的压入量设为Δd，将凸部35的高度设为h时，优选将Δd/2h设定0.3＜Δd/2h＜0.86的范围。在此，压入量Δd可以由设于轴部12的阳花键41的最大外径尺寸D1与轮毂圈1的轴部嵌合孔22a的内径尺寸D的直径差(D1-D)表示。由此，凸部35的高度方向中间部附近咬入轮毂圈1的内径面，因此能够充分地确保凸部35的压入量，能够可靠地形成凹部36。
在Δd/2h为0.3以下时，抗扭强度变低，另外，在Δd/2h超过0.86时，由于压入时微小的偏芯或压入倾斜，有可能凸部35整体咬入对方侧而压入载荷急剧增大，凹凸嵌合结构M的成形性可能会恶化。由于在凹凸嵌合结构M的成形性恶化时，不仅抗扭强度降低，而且轮毂圈1外径的膨胀量也增大，因此对于以轮毂圈1为结构部件的车轮用轴承2的功能产生不好的影响，并且还存在旋转寿命降低等问题。与此相对，通过将Δd/2h设定在上述范围内，使凹凸嵌合结构M的成形性稳定，也没有压入载荷的不均，能够得到稳定的抗扭强度。
在以上所述的凹凸嵌合结构M中，由于凸部35与凹部36的嵌合部位38整体进行密接，因此能够抑制径向及圆周方向上的松动。因此，即使轮毂圈1与接头外圈5的结合部(凹凸嵌合结构M)实现紧凑化也能够确保高的负载容量，能够实现车轮用轴承装置的小型、轻量化。而且，能够抑制凹凸嵌合结构M的松动，因此也能够有效地防止转矩传递时的噪声产生。
另外，在形成凹部36的构件(在本实施方式中为轮毂圈1)上无需预先形成阴花键等，因此能够减少加工成本并提高生产性。而且，在轮毂圈1与接头外圈5的轴部12的组装时，可以省略花键彼此的相位对合，因此能够实现组装性的提高。并且能够避免压入时齿面的损伤，能够维持稳定的嵌合状态。另外，如上所述，由于轮毂圈1的内径侧为低硬度，因此形成于轮毂圈1的凹部36以高密接性与轴部12的凸部35嵌合。因此，能够更有效地防止径向及圆周方向上的松动。
另外，如图3所示，在各凸部35的节圆C上，由于将径向线(半径线)与凸部侧面35b所成的角度θ1设定为0°≤θ1≤45°的范围，因此能够减小压入后的轮毂圈1的扩径量，能够实现压入性的提高。这等于如下情况：通过压入轴部12而轮毂圈1的孔部22扩径，但当θ1过大时，压入时的扩径力容易起作用，因此压入结束时的轮毂圈1外径的扩径量增大，轮毂圈1外径部或轴承2的内圈24外径部的拉伸应力(环向应力)升高的情况，及在转矩传递时向径向的分力增大，因此轮毂圈1的外径扩径，轮毂圈1外径部或内圈24外径部的拉伸应力升高的情况等。这些拉伸应力的增加会导致轴承寿命的下降。
另外，凸部35的节圆直径为PCD，凸部35的个数为Z，0.30≤PCD/Z≤1.0。在PCD/Z过小时(PCD/Z小于0.30时)，凸部35对于应形成凹部36的构件(在此为轮毂圈1)的压入量的适用范围非常窄，尺寸公差也变窄，因此压入困难。
尤其是，通过设为20°≤θ1≤35°并设为0.33≤PCD/Z≤0.7，即使不采取在轴部12(接头外圈5)的形成材料中使用特殊钢的、对凸部35实施表面处理或将凸部35形成为锐利的形状等对策，通过将由一般的机械结构用钢形成的轴部12压入也能够通过凸部35成形出凹部36。而且，能够将轴部12压入后的轮毂圈1的外径的扩径量抑制得较小。而且，通过设为θ1≥20°，而在轴部12侧设置凸部35时，能够利用上述的加工法中的成本和加工精度最富于平衡的滚轧加工来成形凸部35。
当轴部12的压入完成时，从外置侧向轴部12的螺栓孔13螺合螺栓构件50，并将接头外圈5的轴部12相对于轮毂圈1进行螺栓固定。螺栓构件50的相对于螺栓孔13的螺合通过使螺栓构件50的头部50a的支承面50a1与轮毂圈1的外置侧的端面，在此，为形成于内壁22d的凹陷部22e的底面抵接来进行。由此，通过螺栓构件50的头部50a和接头外圈5的口部11(的背面11a)沿着轴向夹持轮毂圈1。如此，利用螺栓构件50将接头外圈5的轴部12相对于轮毂圈1进行螺栓固定，由此限制接头外圈5从轮毂圈1的脱落，因此成为富于可靠性的装置结构。而且，通过利用螺栓构件50和口部11夹持轮毂圈1，而装置的轴向的弯曲刚性进一步提高，能够实现进一步的耐久性的提高。
但是，根据选择的螺栓构件50的不同，除了该轴承装置的组装性之外，还可能对转矩传递性能或耐久寿命造成不好的影响。因此，本申请发明者们反复进行验证的结果是，发现了如图8a所示，在螺栓构件50的支承面外径为d1，螺栓构件50(螺纹轴部50b)的轴径为d2时，通过使用(d1/d2)2的值收敛在规定范围内的螺栓构件50，能够消除上述的各种不良情况的现象。具体而言，使用满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式的螺栓构件50。作为其理由，如以下所述。
为了减小(d1/d2)2的值，只要减小支承面外径d1或增大轴径d2即可，但当支承面外径d1过小时，在形成于轮毂圈1的凹陷部22e的底面容易产生磨损或压痕，当增大轴径d2时，螺栓轴力容易增大。在本实施方式中，由于相互对置的轮毂圈1的端面31a与接头外圈5的口部11的背面11a接触，因此当螺栓轴力过大时，两者间的接触面压升高，在两者相对旋转时等容易产生噪声(粘滑音)。考虑到这些问题通过增大(d1/d2)2的值能够消除，但为了增大(d1/d2)2的值，而需要增大支承面外径d1或减小轴径d2。然而，当支承面外径d1过大时，承受螺栓构件50的头部50a的轮毂圈1的形状受到制约而轮毂圈1的设计自由度下降，而且组装性恶化，产生难以进行螺栓构件50的紧固转矩管理等不良情况，而且，当减小轴径d2时，螺栓轴力下降。因此，鉴于以上的各种情况，作为螺栓构件50，优选使用满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式的结构，由此能够消除上述的各种问题。而且，若使用这样的螺栓构件50，则能够尽量防止螺栓松缓引起的紧固力的下降，以及由此引起的泥水等向凹凸嵌合结构M的侵入。
此外，成为上述(d1/d2)2的关系式的情况可以考虑支承面50a1的面积(图8a的右图的交叉影线部)与螺栓构件50的螺纹轴部50b的截面积相关。并且，由于支承面50a1的内径是与螺栓构件50的轴径d2近似的尺寸，因此也考虑成为(d1/d2)2的关系式的情况。
如图8b所示，可以在螺栓构件50的支承面50a1与设于内壁22d的凹陷部22e的底面之间夹装密封材料S。这样，能够确保两者间的密封性，因此能够防止雨水或杂质从外置侧向凹凸嵌合结构M的侵入。只要能够确保密封性即可，可使用的密封材料S没有特别限定，但例如与涂敷在轴部12的外径面上的情况同样地可以选择使用由各种树脂构成的材料。当然，夹装在螺栓构件50的支承面50a1与凹陷部22e的底面之间的密封材料S也可以是与涂敷在轴部12的外径面上的密封材料不同种类的材料。
需要说明的是，若螺栓构件50的支承面50a1与形成于内壁22d的凹陷部22e的底面无间隙地密接，则不必在两面之间夹装密封材料S。例如，若对凹陷部22e的底面进行研磨，则与螺栓构件50的支承面50a1的密接性提高，因此可以如图8a所示那样将密封材料S省略。只要能确保密接性即可，可以省略对凹陷部22e的研磨加工，而直接保留锻造面或车削状态。
在将密封材料S夹装于螺栓构件50的支承面50a1与凹陷部22e的底面之间的情况下，根据上述同样的理由，作为螺栓构件50，也优选使用满足2.3≤d1/d22≤4.9的关系式的结构。
以上所示的车轮用轴承装置在需要对其实施修补等时，为了能够分别修补轴承部分(车轮用轴承2)和接头部分(等速万向接头3)，而容许接头外圈5与轮毂圈1的分离。从图1所示的完成品的状态开始形成为将螺栓构件50拆卸的状态，然后，对轮毂圈1与接头外圈5的轴部12之间施加凹凸嵌合结构M的嵌合力以上的拉拔力而从轮毂圈1拉拔接头外圈5的轴部12，由此进行接头外圈5与轮毂圈1的分离。在此，列举将轮毂圈1与接头外圈5分离之后将分离的轮毂圈1与接头外圈5直接再结合的情况为例，以下，详细叙述两者的分离及再结合的方法。
轴部12的从轮毂圈1的拉拔可以使用例如图9所示的夹具70进行。夹具70具备：基盘71；与该基盘71的螺纹孔72螺合的按压用螺栓构件73；与轴部12的螺栓孔13螺合的螺纹轴76。在基盘71设有通孔74，在穿过该通孔74的轮毂圈1的螺栓33上螺合螺母构件75。由此，基盘71与轮毂圈1的凸缘21成为重合的状态，将基盘71安装于轮毂圈1。如此将基盘71安装于轮毂圈1，之后，使基部76a从内壁22d向外置侧突出，使螺纹轴76与轴部12的螺栓孔13螺合。基部76a的突出量设定得比凹凸嵌合结构M的轴向长度长。
在与螺纹轴76同一轴心上配设按压用螺栓构件73，并将按压用螺栓构件73从外置侧与基盘71的螺纹孔72螺合，在该状态下，沿着图9中的空心箭头方向螺进按压用螺栓构件73。由于螺纹轴76与按压用螺栓构件73配设在同一轴心上，因此当螺进按压用螺栓构件73时，螺纹轴76被向内置侧按压。伴随于此，接头外圈5相对于轮毂圈1向内置侧移动，当按压用螺栓构件73的螺进进展一定程度时，从轮毂圈1将接头外圈5拆卸。
从轮毂圈1将接头外圈5拆卸的状态开始，使用螺栓构件50，再次能够将轮毂圈1与接头外圈5连结。即，在从轮毂圈1将基盘71拆卸，而且，从轴部12将螺纹轴76拆卸的状态下，使螺栓构件50与轴部12的螺栓孔13螺合。此时，使轴部12侧的凸部35与通过前一次的轴部12的压入而形成的轮毂圈1的凹部36的相位对合。由于在形成于轮毂圈1的孔部22的凹部36的内置侧设置引导槽44，因此若使凸部35与引导槽44的圆周方向的相位对合，则凸部35与凹部36的相位对合完成。
在该状态下使螺栓构件50旋转而向螺栓孔13螺入螺栓构件50时，在该螺入产生的推力下，轴部12被压入轮毂圈1的轴部嵌合孔22a。由此，与前一次的压入同样地，凸部35相对于凹部36的嵌合部位的整体再次构成与对应的凹部36密接的凹凸嵌合结构M，从而使接头外圈5与轮毂圈1再结合。
如此，若通过将螺栓构件50向螺栓孔13再次螺入而能够再构成凹凸嵌合结构M，则不使用压入用的冲压机等大规模的设备就能够再构成凹凸嵌合结构M。利用螺栓构件50的螺入产生的推力而能够实现凹凸嵌合结构M的再构成(接头外圈5与轮毂圈1的再结合)中，再次的压入通过向形成有凹部36的轴部嵌合孔22a的内径面37压入轴部12(凸部35)而进行，因此压入载荷比第一次减小。根据以上情况，在机动车修配厂等现场，能够容易地进行轮毂圈1与接头外圈5的分离及再结合，即车轮用轴承装置的检查、修配、修补等，从而能得到高维护性。
需要说明的是，以上叙述的轮毂圈1与接头外圈5的分离及再结合如图9所示，可以在轴承2的外侧构件25保持安装于车辆的转向节34的状态下进行。因此，现场的维护性特别良好。
如图8所示，轮毂圈1的内壁22d的内径尺寸d3设定得比螺栓构件50(螺纹轴部50b)的轴径d2稍大(具体而言，为0.05mm＜d3-d2＜0.5mm左右)，因此通过螺栓构件50的螺纹轴部50b的外径和内壁22d的内径，能够构成螺栓构件50在螺栓孔13内螺进时的引导。因此，能够防止螺栓构件50的偏芯，而将接头外圈5的轴部12高精度地压入轮毂圈1的孔部22。需要说明的是，当内壁22d的轴向尺寸过小时，可能无法发挥稳定的引导功能。另一方面，当增大内壁22d的轴向尺寸时，无法确保凹凸嵌合结构M的轴向长度，而且会导致轮毂圈1的重量增大。因此，应设于轮毂圈1的内壁22d的轴向尺寸考虑以上的情况来决定。
图10是表示本发明的第二实施方式的车轮用轴承装置的剖视图。该图所示的轴承装置与图1所示的轴承装置的主要不同点是，轮毂圈1的夹紧部31的端面31a与口部11的背面11a为非接触，而轴部12的小径部12a为长大化且轴部12的端面(外置侧的端面)12b与轮毂圈1的内壁22d的内置侧端面抵接的点。这种情况下，通过螺栓构件50的头部50a和轴部12的外置侧的端面12b将轮毂圈1的内壁22d沿着轴向夹持，由此进行轮毂圈1与接头外圈5的轴向的定位。
另外，这种情况下，如图11a所示，在夹紧部31的端面31a与口部11的背面11a之间设置间隙80。间隙80从轮毂圈1的夹紧部31与口部11的背面11a之间形成至轮毂圈1的大径孔22b与轴部12之间。这样，通过使口部11与轮毂圈1为非接触，而能够更有效地防止由两者的接触引起的噪声的产生。
在采用这样的结构时，向凹凸嵌合结构M的杂质侵入防止机构设置在比凹凸嵌合结构M靠内置侧的位置。具体而言，如图11a所示，通过嵌合在轮毂圈1的夹紧部31与口部11的背面11a之间的间隙80内的密封构件81构成杂质侵入防止机构。如此，通过密封构件81将轮毂圈1的夹紧部31与口部11的背面11a之间的间隙80堵塞，由此能够防止雨水或杂质从该间隙80向凹凸嵌合结构M的侵入。作为密封构件81，除了可以使用图11a所示的市售的O型环等之外，还可以使用例如图11b所示的填密件等结构。
在该实施方式中，与轴部12的螺栓孔13螺合的螺栓构件50在构成螺纹轴部50b的基部50b1与螺纹部50b2之间具有小径部，螺纹轴部50b的轴径d2在螺纹轴部50b的全长上不恒定。在使用这样的螺栓构件50将轴部12对轮毂圈1进行螺栓固定的情况下，为了防止螺栓松缓等不良情况，在基部50b1与螺纹部50b2的轴径大致相同且它们的轴径为d2时，只要使用满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式的螺栓构件50即可。
另外，在第二实施方式的车轮用轴承装置中，在轴部12的螺栓孔13的开口部设有朝向开口侧(外置侧)扩径的锥部12c。若形成所述锥部12c，则容易将螺栓构件50、螺纹轴76与螺栓孔13螺合，该螺栓构件50在将轮毂圈1与接头外圈5的轴部12紧固时使用，该螺纹轴76在使轮毂圈1与接头外圈5分离时使用。上述结构也能够适用于图1等所示的第一实施方式的轴承装置。
需要说明的是，上述以外的结构与图1所示的轴承装置实质上相同，因此标注共同的参照编号而省略重复说明。
在以上进行了说明的实施方式中，如图2a及图2b所示，将凸部35的间距与凹部36的间距设定为同一值。因此，如图2b所示，在凸部35的高度方向的中间部，凸部35的周向厚度L与邻接的凸部间的槽宽L0成为大致同值。相对于此，如图12a所示，在凸部35的高度方向的中间部，也可以使凸部35的周向厚度L2小于邻接的凸部间的槽宽L1。换言之，在凸部35的高度方向的中间部，可以使轴部12的凸部35的周向厚度L2小于轮毂圈1的突出部43的周向厚度L1(L2＜L1)。
在各凸部35中通过满足上述关系，而能够将轴部12的凸部35的周向厚度L2的总和∑设定得比轮毂圈1的突出部43的周向厚度L1的总和∑1小。由此，能够增大轮毂圈1的突出部43的剪切面积，能够确保抗扭强度。而且，由于凸部35的齿厚小，因此能够减小压入载荷而实现压入性的提高。
此时，无需使全部的凸部35及突出部43满足L2＜L1的关系，只要轴部12的凸部35的周向厚度的总和∑比轮毂圈1的突出部43的周向厚度的总和∑1小即可，可以使一部分的凸部35及突出部43为L2＝L1或L2＞L1。
需要说明的是，在图12a中，将凸部35形成为截面梯形，但凸部35的截面形状并未限定于此。例如图12b所示，也可以将凸部35形成为渐开线形状的截面。
另外，在以上进行了说明的实施方式中，在轴部12侧形成阳花键41(凸部35)，但是也可以与其相反，如图13所示，通过在轮毂圈1的孔部22的内径面形成阴花键61来在轮毂圈1侧形成凸部35。这种情况下，与在轴部12形成阳花键41的情况同样，例如，通过对轮毂圈1的阴花键61实施热硬化处理，而使轴部12的外径面为未烧结状态等的方法，使轮毂圈1的凸部35的硬度比轴部12的外径面硬以HRC计的20点以上。阴花键61可以通过公知的拉削加工、切削加工、冲压加工、拉制加工等各种加工方法形成。作为热硬化处理，也可以采用高频淬火、渗碳淬火等各种热处理。
之后，当将轴部12压入轮毂圈1的孔部22时，通过轮毂圈1侧的凸部35在轴部12的外周面形成与凸部35嵌合的凹部36，由此，构成使凸部35与凹部36的嵌合部位整体密接的凹凸嵌合结构M。凸部35与凹部36的嵌合部位38为图13b所示的范围A。凸部35中的其他的区域成为与凹部36未嵌合的区域B。在比轴部12的外周面靠外径侧且沿着周向相邻的凸部35之间形成间隙62。
如图14所示，凸部35的高度方向中间部与凹部形成前的轴部12的外径面的位置对应。即，将轴部12的外径尺寸D10设定为比阴花键61的凸部35的最小内径尺寸D8(通过阴花键61的齿顶61a的外接圆的直径尺寸)大，且比阴花键61的最大内径尺寸D9(连结阴花键61的齿根6a而成的圆滚道的直径尺寸)小(D8＜D10＜D9)。另外，将凸部35相对于轴部12的压入量设为Δd，将凸部的高度设为h时，设定为0.3＜Δd/2h＜0.86的范围。此时的压入量Δd由轴部12的外径尺寸D10与轮毂圈的最小直径尺寸D8的直径差(D10-D8)表示。由此，凸部35的高度方向中间部附近咬入轴部12的外径面，因此能够充分地确保凸部35的压入量，能够可靠地形成凹部36。
在该凹凸嵌合结构M中，如图13b所示，凸部35中的通过从圆C1到凸部35的齿顶61a的距离的中间点的圆C2为节圆，该圆C1通过与凹部36嵌合的区域和与凹部36未嵌合的区域的交界部，在该节圆上，径向线与凸部的侧面所成的角度θ1设定为0°≤θ1≤45°。而且，凸部35的节圆C2的直径为PCD，凸部35的个数为Z，设定为0.30≤PCD/Z≤1.0。
在该结构中，由于通过压入形成挤出部45，因此优选设置收纳该挤出部45的凹槽部46。在该结构中，由于挤出部45形成在轴部12的内置侧，因此凹槽部46设置在比凹凸嵌合结构M靠内置侧且轮毂圈1侧的位置(未图示)。
如此，由于在轮毂圈1的孔部22的内径面设置凹凸嵌合结构M的凸部35时不必进行轴部12侧的热硬化处理，因此能够得到等速万向接头3的接头外圈5的生产性优良这样的优点。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不局限于上述实施方式而能够进行各种变形，例如，作为凹凸嵌合结构M的凸部35的截面形状除了图2a、图2b、图3a～图3c、图12a及图12b所示的形状以外，还可以采用具有半圆形状、半椭圆形状、矩形形状等各种截面形状的凸部35，凸部35的面积、个数、周向配置间距等也可以任意变更。凸部35可以由与轴部12和轮毂圈11分体的键那样的部件形成。
另外，作为轮毂圈1的孔部22也可以是圆孔以外的多边形孔等异形孔，嵌入该孔部22的轴部12的端部的截面形状也可以是圆形截面以外的多边形等异形截面。并且，在将轴部12压入轮毂圈1时，使凸部35的至少包括压入开始侧的端面的端部区域的硬度比压入侧的硬度高即可，无需使凸部35的整体的硬度高。在图2b及图13b中，在具有凸部35的花键的齿根与形成有凹部36的构件之间分别形成间隙40、62，但是也可以由对方侧的构件充满凸部35间的整个槽。
另外，虽然未图示，但可以在形成有凹部的构件的凹部成形面上预先设置沿周向以规定间距配设的小凹部，作为小凹部需要比凹部36的容积小。如此，由于通过设置小凹部能够减少凸部35压入时形成的挤出部45的容量，因此能够实现压入阻力的降低。另外，由于能够减少挤出部45，因此能够减小凹槽部46的容积，能够实现凹槽部46的加工性及轴部12的强度的提高。此外，小凹部的形状可以采用三角形状、半椭圆形状、矩形等各种形状，个数也可以任意设置。
另外，作为车轮用轴承2的滚动体30，除了滚珠以外，还可以使用滚子。而且，在等速万向接头3中，也可以经由上述的凹凸嵌合结构M将接头内圈6与轴10一体化。
另外，以上的实施方式将本发明适用于第三代的车轮用轴承装置，但本发明也可以同样地适用于第一代、第二代、以及第四代的车轮轴承装置。
符号说明
1轮毂圈
2车轮用轴承
3等速万向接头
5接头外圈
11口部
12轴部
13螺栓孔
22孔部
22a轴部嵌合孔
22d内壁
26、27外侧滚道面(外圈)
28、29内侧滚道面(内圈)
31夹紧部
35凸部
36凹部
38嵌合部位
44引导槽
45挤出部
46凹槽部
50螺栓构件
50a头部
50b螺纹轴部
50b1基部
50b2螺纹部
d1支承面外径
d2轴径
M凹凸嵌合结构
M1引导部
S密封材料

Claims (10)

1.一种车轮用轴承装置，其具有车轮用轴承和具有外侧接头构件的等速万向接头，所述车轮用轴承具有：外侧构件，其在内周具有两排的外侧滚道面；内侧构件，其包括向车轮安装的轮毂圈，且在外周具有与所述外侧滚道面对置的两排的内侧滚道面；两排滚动体，它们夹装在外侧滚道面与内侧滚道面之间，利用通过夹紧轮毂圈的内置侧的端部而形成的夹紧部对车轮用轴承施加预压，所述车轮用轴承装置的特征在于，
将设于外侧接头构件的轴部与轮毂圈的孔部中的任一方且沿着轴向延伸的凸部压入另一方，在另一方利用所述凸部形成凹部，由此构成所述凸部与所述凹部的嵌合部位整个区域密接的凹凸嵌合结构，在轮毂圈设有向内径方向突出且具有圆筒状的内周面的内壁，并且，在外侧接头构件的轴部设置螺栓孔，利用经由该内壁螺入到该螺栓孔内的螺栓构件将轮毂圈与外侧接头构件紧固，通过将螺栓构件拆卸的状态下的轴向的拉拔力施加而容许凹凸嵌合结构的分离，
在所述螺栓构件的支承面外径和轴径分别设为d1和d2，轮毂圈的内壁的内径尺寸设为d3时，将作为所述螺栓构件满足2.3≤(d1/d2)2≤4.9的关系式和0.05mm＜d3-d2＜0.5mm的关系式的螺栓构件螺入到所述螺栓孔内，在将相互对置的外侧接头构件的轴部的端面与轮毂圈的内壁的端面保持为非接触的情况下，使相互对置的所述夹紧部的端面与外侧接头构件的端面接触，利用所述螺栓构件和外侧接头构件沿轴向夹持轮毂圈。
2.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
在外侧接头构件的轴部设置所述凸部，该凸部的至少压入开始侧的端部的硬度比轮毂圈的孔部内径部的硬度高。
3.如权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
在外侧接头构件的轴部设置所述凸部，并设置凹槽部，该凹槽部收纳通过由所述凸部的压入进行的所述凹部的形成而产生的挤出部。
4.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
在轮毂圈的孔部设置所述凸部，该凸部的至少压入开始侧的端部的硬度比外侧接头构件的轴部的外径部的硬度高。
5.如权利要求1或4所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
在轮毂圈的孔部设置所述凸部，并设置凹槽部，该凹槽部收纳通过由所述凸部的压入进行的所述凹部的形成而产生的挤出部。
6.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
将所述凸部设置在圆周方向的多个部位，在凸部的高度方向的中间部中，凸部的周向厚度比与邻接的凸部之间的槽宽小。
7.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
将所述凸部设置在圆周方向的多个部位，在凸部的高度方向的中间部中，各凸部的周向厚度的总和比与邻接的凸部之间的槽宽的总和小。
8.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
所述内侧构件由所述轮毂圈和向所述轮毂圈的内置侧端部的外周嵌合的内圈构成，所述两排的内侧滚道面中，外置侧的内侧滚道面形成于轮毂圈的外周面，内置侧的内侧滚道面形成于内圈的外周面。
9.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
在形成有凹部的构件的压入开始侧的端部设有用于对凸部的压入进行引导的引导部。
10.如权利要求1所述的车轮用轴承装置，其特征在于，
在螺栓构件的支承面与轮毂圈之间夹装有密封材料。
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