CN104271358A - 车轮用轴承结构 - Google Patents

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Abstract

一种车轮用轴承装置，其具备车轮用轴承(20)，所述车轮用轴承(20)包括：外圈(5)，其在内周形成有多列外侧轨道面(13、14)；轮毂圈(1)以及内圈(2)，它们在外周具有与外侧轨道面(13、14)对置的多列内侧轨道面(7、8)；多列滚动体(3、4)，它们夹装于外圈(5)的外侧轨道面(13、14)与轮毂圈(1)以及内圈(2)的内侧轨道面(7、8)之间，通过将等速万向联轴器(6)的外侧联轴器部件(24)的轴部(30)嵌合于轮毂圈(1)的内径中，从而能够利用螺纹紧固结构(N)使等速万向联轴器(6)以能够分离的方式与车轮用轴承(20)结合，其中，通过将形成于外侧联轴器部件(24)的轴部(30)且沿轴向延伸的多个凸部(37)压入形成有仅相对于该凸部(37)的周向侧壁部具有过盈量的多个凹部(39)的轮毂圈(1)，仅将凸部(37)的周向侧壁部的形状转印于该轮毂圈(1)，从而构成凸部(37)与凹部的嵌合接触部位整个区域密接的凹凸嵌合结构。

Description

车轮用轴承结构
技术领域
本发明涉及一种例如将驱动车轮(FF车的前轮、FR车的后轮、4WD车的所有轮)旋转自如地支承于汽车的悬架装置的车轮用轴承装置。
背景技术
作为现有的车轮用轴承装置，例如提出了一种能够实现轮毂圈与等速万向联轴器的外侧联轴器构件分离而使维护性优异的车轮用轴承装置(例如，参照专利文献1)。如图11所示，该专利文献1所公开的车轮用轴承装置的主要部分由车轮用轴承120和固定式等速万向联轴器106构成，所述车轮用轴承120由轮毂圈101、内圈102、多列滚动体103、104以及外圈105构成。
轮毂圈101在其外周面形成有外盘侧的内侧轨道面107，并且具备用于安装车轮(未图示)的车轮安装凸缘109。在该车轮安装凸缘109的圆周方向上等间隔地设有用于固定轮盘的轮毂螺栓110。使内圈102嵌合于在该轮毂圈101的内盘侧外周面形成的小径台阶部112，在该内圈102的外周面形成有内盘侧的内侧轨道面108。
内圈102以适当的过盈量压入以防止蠕滑。由形成于轮毂圈101的外周面的外盘侧的内侧轨道面107和形成于内圈102的外周面的内盘侧的内侧轨道面108构成多列轨道面。通过将该内圈102压入轮毂圈101的小径台阶部112，并在外侧对该小径台阶部112的端部进行紧固，从而利用紧固部111防止内圈102脱出而使内圈102与轮毂圈101一体化，对车轮用轴承120施加预压。
外圈105在内周面形成有与轮毂圈101及内圈102的内侧轨道面107、108对置的多列外侧轨道面113、114。通过使该外圈105的外周面嵌合于从车身的悬架装置(未图示)延伸的转向节并固定，来将车轮用轴承装置安装于车身。
车轮用轴承120具有如下的结构，即，通过多列角接触球轴承结构在形成于轮毂圈101及内圈102的外周面的内侧轨道面107、108与形成于外圈105的内周面的外侧轨道面113、114之间夹设滚动体103、104，通过保持器115、116沿圆周方向等间隔地对各列滚动体103、104进行支承。
在车轮用轴承120的两端开口部，以与轮毂圈101和内圈102的外周面滑动接触的方式，在外圈105的两端部内径嵌合有对外圈105与轮毂圈101及内圈102的环状空间进行密封的一对密封件117、118，从而来防止填充于内部的润滑脂的泄漏以及来自外部的水、异物的侵入。
等速万向联轴器106包括：外侧联轴器构件124，其设置于构成驱动轴121的中间轴122的一端，并在内周面形成有轨道槽123；内侧联轴器构件126，其在外周面形成有与该外侧联轴器构件124的轨道槽123对置的轨道槽125；滚珠127，其组装于外侧联轴器构件124的轨道槽123与内侧联轴器构件126的轨道槽125之间；保持架128，其夹设于外侧联轴器构件124的内周面与内侧联轴器构件126的外周面之间并对滚珠127进行保持。
外侧联轴器构件124由收容由内侧联轴器构件126、滚珠127及保持架128构成的内部部件的口部129和从口部129沿轴向一体延伸的轴部130构成。中间轴122的轴端被压入内侧联轴器构件126而通过花键嵌合以能够传递转矩的方式结合。
在等速万向联轴器106的外侧联轴器构件124与中间轴122之间，装配有防止被封入联轴器内部的润滑脂等润滑剂的泄漏且用于防止来自联轴器外部的异物侵入的树脂制的蛇腹状防护罩131，成为通过防护罩131封闭外侧联轴器构件124的开口部的结构。
该防护罩131包括：通过防护罩带132而被紧固固定于外侧联轴器部件124的外周面的大径端部133、通过防护罩带134而被紧固固定于中间轴122的外周面的小径端部135、与大径端部133和小径端部135连结并从该大径端部133朝向小径端部135缩径的挠性的蛇腹部136。
图12表示将外侧联轴器部件124的轴部130压入轮毂圈101的轴孔138之前的状态。如该图所示，外侧联轴器部件124的轴部130在其外周面形成有由沿轴向延伸的多个凸部137构成的外花键。与此相对，轮毂圈101的轴孔138在其内周面构成未形成有内花键的单纯的圆筒部139。
图13表示将外侧联轴器部件124的轴部130压入轮毂圈101的轴孔138后的状态。通过将该外侧联轴器部件124的轴部130压入轮毂圈101的轴孔138，并将该轴部130的凸部137转印至轮毂圈101的轴孔138的内周面，如该图所示，在轮毂圈101的轴孔138的内周面形成以具有过盈量的方式与凸部137密接的凹部140，通过构成在该凸部137与凹部140的嵌合接触部位整个区域密接的凹凸嵌合结构，从而将外侧联轴器部件124与轮毂圈101以能够传递转矩的方式结合。
如此，通过在将外侧联轴器部件124的轴部130压入轮毂圈101的轴孔138之后，如图11所示，使螺栓142与形成于外侧联轴器部件124的轴部130的轴端的内螺纹141螺合，而在使该螺栓142卡止于轮毂圈101的端面的状态下进行紧固，从而将等速万向联轴器106固定于轮毂圈101。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-97557号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述的车轮用轴承装置中，与由轮毂圈101、内圈102、多列滚动体103、104以及外圈105构成的车轮用轴承120结合的固定式等速万向联轴器106构成了驱动轴121的一部分。如图14所示，从汽车的发动机向车轮传递动力的驱动轴121具有如下的结构，由于需要使由发动机和车轮的相对位置关系的变化引起的角度位移与轴向位移对应，因此一般而言，在发动机侧(内盘侧)装备滑动式等速万向联轴器151，在车轮侧(外盘侧)装备固定式等速万向联轴器106，通过中间轴122而将两者的等速万向联轴器106、151连结。
在此，在现有的车轮用轴承装置中，如图12所示，轮毂圈101的轴孔138的内周面构成未形成内花键的单纯的圆筒部139，因此在将外侧联轴器部件124的轴部130压入轮毂圈101的轴孔138时，为了将该轴部130的凸部137转印至轴孔138的内周面而需要较大的压入载荷。另外，如图13所示，在轴孔138的凹部140与轴部130的凸部137密接的范围α(从上述的凸部137的山形山腰部到山形顶部的范围)内即使从设定过盈量的这一点出发也需要较大的压入载荷导致作业性变差，需要使用冲压机等。因此，存在必需在将驱动轴121的等速万向联轴器106组装于车轮用轴承120的状态下将车轮用轴承装置组装于车身上的现状。
其结果是，在汽车制造商的车辆组装时，在使车轮用轴承120与驱动轴121的等速万向联轴器106结合的状态、即车轮用轴承120与驱动轴121的两个等速万向联轴器106、151一体化了的状态下进行处理。由于从车身的悬架装置延伸的转向节152(参照图14)的最小内径尺寸比等速万向联轴器106、151的最大外径尺寸大，因此，如图14以及图15所示，向该车身的组装通过如下方式而进行，即，在使驱动轴121的滑动式等速万向联轴器151与固定式等速万向联轴器106依次通过从车身的悬架装置延伸的转向节152之后，使车轮用轴承120的外圈105嵌合于转向节152而固定。
该驱动轴121为将车轮侧与发动机侧连结的长条的组装体，因此在如上所述那样使驱动轴121的滑动式等速万向联轴器151和固定式等速万向联轴器106依次通过转向节152的向车身的组装方法中，作业性较差，存在该组装时使构成驱动轴121的部件损伤的可能性。
因此，本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提出一种能够提高向车身组装的作业性并将该组装时的部件的损伤防患于未然的车轮用轴承装置。
用于解决课题的手段
作为用于达成上述目的技术手段，本发明为一种车辆用轴承装置，其具备车轮用轴承，所述车轮用轴承包括：外侧部件，其在内周形成有多列外侧轨道面；内侧部件，其在外周具有与外侧轨道面对置的多列内侧轨道面，且由轮毂圈和内圈构成；多列滚动体，其夹装于外侧部件的外侧轨道面与内侧部件的内侧轨道面之间，通过将等速万向联轴器的外侧联轴器部件的轴部嵌合于轮毂圈的内径中，从而能够利用螺纹紧固结构将等速万向联轴器以能够分离的方式与车轮用轴承结合，所述车轮用轴承装置的特征在于，在轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的任一方形成有沿轴向延伸的多个凸部，在轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的另一方形成有仅相对于凸部的周向侧壁部具有过盈量的多个凹部，通过将多个凸部压入形成有多个凹部的另一方，仅将凸部的周向侧壁部的形状转印于该另一方，从而构成凸部与凹部的嵌合接触部位在整个区域密接的凹凸嵌合结构。
在此，“仅凸部的周向侧壁部”是指除凸部的径向前端部以外的部位。另外，仅相对于凸部的周向侧壁部具有过盈量的凹部能够通过将其周向尺寸设定为比凸部小的结构而容易地实现。
在本发明中，在轮毂圈与外侧联轴器部件的轴部中的任一方形成沿轴向延伸的多个凸部，并且在另一方预先形成仅相对于凸部的周向侧壁部具有过盈量的凹部。通过将轮毂圈与外侧联轴器部件的轴部中的任一方压入另一方，从而构成凸部与凹部的嵌合接触部位在整个区域密接的凹凸嵌合结构。
此时，随着仅凸部的周向侧壁部略微塑性变形以及切削加工，仅将凸部的周向侧壁部的形状转印于对象侧的凹部形成面。此时，通过凸部的周向侧壁部进入对象侧的凹部形成面而成为轮毂圈的内径稍微扩径的状态，从而允许凸部的轴向上的相对移动。如果凸部的轴向相对移动停止，则轮毂圈的内径欲恢复至初始的直径而缩径。由此，能够在凸部与凹部的嵌合接触部位整个区域内密接，将外侧联轴器部件与轮毂圈牢固地结合一体化。需要说明的是，由于凸部的除周向侧壁部以外的部位、即凸部的径向前端部与凹部不具有过盈量，因此不会将凸部的径向前端部的形状转印于对象侧的凹部形成面。
在此，由于相对于凸部预先形成凹部，因此与如以往那样将凸部转印于单纯的圆筒部的情况相比，能够降低用于在凸部与凹部的嵌合接触部位整个区域内密接的压入载荷。并且，由于以仅相对于凸部的周向侧壁部具有过盈量的方式设定，因此与如以往那样包含凸部的径向前端部的情况相比，能够进一步降低压入载荷。其结果是，在将车轮用轴承安装于车身之后，能够将外侧联轴器部件压入该车轮用轴承的轮毂圈而使等速万向联轴器与车轮用轴承结合，由此实现作业性的提高。
在本发明中，优选为，凸部的表面硬度比凹部的表面硬度大。如此一来，在将轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的任一方压入另一方时，能够通过塑性变形以及切削加工，容易地将凸部的形状转印于对象侧的凹部形成面。
优选为，将本发明的凹凸嵌合结构的模数规定为0.3～0.75的范围。如此，如果将凹凸嵌合结构的模数规定为0.3～0.75的范围，则能够充分确保车轮用轴承的轮毂圈与等速万向联轴器的外侧联轴器部件的轴部之间的转矩传递容量，并且能够可靠地降低将轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的任一方压入另一方时的压入载荷，能够容易地使等速万向联轴器与车轮用轴承结合，由此实现作业性的提高。
优选为，本发明的凹凸嵌合结构中的节圆直径与嵌合长度之比规定为2.0～3.0的范围内。如此，如果将凹凸嵌合结构的节圆直径与嵌合长度之比规定为2.0～3.0的范围内，则能够可靠地降低将轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的任一方压入另一方时的压入载荷，能够容易地使等速万向联轴器与车轮用轴承结合，由此实现作业性的提高。另外，能够提高凸部的剪切强度，从而能够确保凹凸嵌合结构中的足够的强度。
在本发明中，优选为，能够以由螺纹紧固结构产生的轴向力以下的力相对于轮毂圈而压入外侧联轴器部件。如此一来，在将车轮用轴承安装于车身之后将外侧联轴器部件压入该车轮用轴承的轮毂圈时，无需另外准备专用的夹具，能够通过作为构成车轮用轴承装置的部件的螺纹紧固结构容易地使等速万向联轴器与车轮用轴承结合。
优选为，本发明的螺纹紧固结构设定为比外侧联轴器部件相对于轮毂圈压入时的紧固转矩小的紧固转矩。如此，如果在外侧联轴器部件相对于轮毂圈压入后，将螺纹紧固状态暂时松缓，再次设定为比该压入时的紧固转矩小的紧固转矩，则能够对产生于车轮用轴承与等速万向联轴器的抵接面上的面压进行最佳的管理，从而能够将在该抵接面上产生因急剧的滑动而引起的爬行音防患于未然。
本发明的螺纹紧固结构可以采用如下结构，即，由形成于外侧联轴器部件的轴部的轴端的内螺纹部和以与所述内螺纹部螺合的状态卡止于轮毂圈的外螺纹部构成。在该结构中，通过利用使外螺纹部与轴部的内螺纹部螺合而以将该外螺纹部卡止于轮毂圈的状态进行紧固，从而将等速万向联轴器固定于轮毂圈。
本发明的螺纹紧固结构能够采用如下结构，即，由形成于外侧联轴器部件的轴部的轴端的外螺纹部和以与该外螺纹部螺合的状态卡止于轮毂圈的内螺纹部构成。在该结构中，通过利用使内螺纹部与轴部的外螺纹部螺合而以将该内螺纹部卡止于轮毂圈的状态进行紧固，从而将等速万向联轴器固定于轮毂圈。
优选为采用如下结构，即，本发明的凸部设置于外侧联轴器部件的轴部，凹部设置于轮毂圈。如此一来，在将外侧联轴器部件的轴部压入轮毂圈时，通过将轴部的凸部的形状转印于轮毂圈的凹部形成面，能够容易地构成凸部与凹部的嵌合接触部位在整个区域密接的凹凸嵌合结构。
优选为采用如下结构，即，本发明的凹凸嵌合结构具有收容部，所述收容部收容通过压入进行的凸部形状的转印而产生的挤出部。如此一来，能够将通过由压入进行的凸部形状的转印而产生的挤出部保持于收容部，从而能够阻止该挤出部向装置外的车辆内等进入。
优选为采用如下结构，即，本发明的凹凸嵌合结构具有对压入的开始进行引导的引导部。如此一来，在将轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的任一方压入另一方时，能够实施稳定的压入从而能够防止压入时的偏芯、倒芯等。
发明效果
根据本发明，通过在轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的任一方形成有沿轴向延伸的多个凸部，在轮毂圈和外侧联轴器部件的轴部中的另一方形成有仅相对于凸部的周向侧壁部具有过盈量的多个凹部，通过将多个凸部压入形成有多个凹部的另一方，仅将凸部的周向侧壁部的形状转印于该另一方，从而构成凸部与凹部的嵌合接触部位在整个区域密接的凹凸嵌合结构，由此，预先形成仅相对于凸部的周向侧壁部具有过盈量的凹部，因此能够降低用于在凸部与凹部的嵌合接触部位整个区域密接的压入载荷。其结果是，能够在将车轮用轴承安装于车身之后将外侧联轴器部件压入该车轮用轴承的轮毂圈而使等速万向联轴器与车轮用轴承，能够提高向车身组装的作业性，将该组装时的部件损伤防患于未然。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的车轮用轴承装置的实施方式的、将等速万向联轴器组装于车轮用轴承之前的状态的纵剖视图。
图2是表示将等速万向联轴器组装于图1的车轮用轴承之后的状态的纵剖视图。
图3是表示将驱动轴的等速万向联轴器组装于转向节上所装配的车轮用轴承之前的状态的剖视图。
图4是表示将驱动轴的等速万向联轴器组装于转向节上所装配的车轮用轴承的中途的状态的剖视图。
图5是表示将驱动轴的等速万向联轴器组装于转向节上所装配的车轮用轴承之后的状态的剖视图。
图6A是表示将外侧联轴器部件的轴部压入车轮用轴承的轮毂圈之前的状态的主要部分放大剖视图。
图6B是沿图6A的A-A线的剖视图。
图7A是表示将外侧联轴器部件的轴部压入车轮用轴承的轮毂圈的中途的状态的主要部分放大剖视图。
图7B是沿图7A的B-B线的剖视图。
图8A是表示将外侧联轴器部件的轴部压入车轮用轴承的轮毂圈之后的状态的主要部分放大剖视图。
图8B是沿图8A的C-C线的剖视图。
图9是表示将等速万向联轴器组装于图1的车轮用轴承之后的轮毂圈与轴部的横剖视图。
图10是表示本发明所涉及的车轮用轴承装置的其他实施方式的、将驱动轴的等速万向联轴器组装于转向节上所装配的车轮用轴承之后的状态的剖视图。
图11是表示现有的车轮用轴承装置的整体结构的纵剖视图。
图12是表示图11的车轮用轴承装置中的、将外侧联轴器部件的轴部压入轮毂圈的轴孔之前的状态的主要部分放大纵剖视图。
图13是表示图11的车轮用轴承装置中的、将外侧联轴器部件的轴部压入轮毂圈的轴孔之后的状态的主要部分放大横剖视图。
图14是表示将组装有驱动轴的车轮用轴承装置装配于转向节之前的状态的剖视图。
图15是表示将组装有驱动轴的车轮用轴承装置装配于转向节之后的状态的剖视图。
具体实施方式
以下对本发明所涉及的车轮用轴承装置的实施方式进行详细叙述。图1以及图2所示的车轮用轴承装置的主要部分由车轮用轴承20和等速万向联轴器6构成，所述车轮用轴承20由作为内侧部件的轮毂圈1以及内圈2、多列滚动体3、4、外圈5构成。图1表示将等速万向联轴器6组装于车轮用轴承20之前的状态，图2表示将等速万向联轴器6组装于车轮用轴承20之后的状态。需要说明的是，在以下的说明中，在组装于车身的状态下，将成为车身的靠外侧的一侧称为外盘侧(附图左侧)，将成为靠中央的一侧称为内盘侧(附图右侧)。
轮毂圈1在其外周面形成有外盘侧的内侧轨道面7，并且具备用于安装车轮(未图示)的车轮安装凸缘9。在该车轮安装凸缘9的圆周方向上等间隔地设有用于固定轮盘的轮毂螺栓10。使内圈2与在该轮毂圈1的内盘侧外周面形成的小径台阶部12嵌合，并在该内圈2的外周面形成有内盘侧的内侧轨道面8。
内圈2以适当的过盈量压入以防止蠕滑。由形成于轮毂圈1的外周面的外盘侧的内侧轨道面7和形成于内圈2的外周面的内盘侧的内侧轨道面8构成多列轨道面。将该内圈2压入轮毂圈1的小径台阶部12，并通过利用摆动紧固在外侧对该小径台阶部12的端部进行紧固，从而通过紧固部11来防止内圈2脱出而与轮毂圈1一体化，对车轮用轴承20施加预压。
外圈5在内周面形成有与轮毂圈1及内圈2的轨道面7、8对置的多列外侧轨道面13、14，并具备用于向从车身(未图示)的悬架装置延伸的转向节安装的车身安装凸缘19。如后文所述，该车身安装凸缘19与上述的转向节52嵌合并通过螺栓63而被固定(参照图3)。
车轮用轴承20具有如下的结构，通过多列角接触球轴承构造在形成于轮毂圈1以及内圈2的外周面的内侧轨道面7、8与形成于外圈5的内周面的外侧轨道面13、14之间夹设滚动体3、4，通过保持器15、16在圆周方向上等间隔地对各列的滚动体3、4进行支承。
在车轮用轴承20的两端开口部，以与轮毂圈1和内圈2的外周面滑动接触的方式，在外圈5的两端部内径嵌合有对外圈5与轮毂圈1及内圈2的环状空间进行密封的一对密封件17、18，从而防止填充于内部的润滑脂的泄漏以及来自外部的水、异物的侵入。
等速万向联轴器6包括：外侧联轴器构件24，其设置于构成驱动轴21的中间轴22的一端，并在内周面形成有轨道槽23；内侧联轴器构件26，其在外周面形成有与该外侧联轴器构件24的轨道槽23对置的轨道槽25；滚珠27，其组装于外侧联轴器构件24的轨道槽23与内侧联轴器构件26的轨道槽25之间；保持架28，其夹设于外侧联轴器构件24的内周面与内侧联轴器构件26的外周面之间而对滚珠27进行保持。
外侧联轴器部件24由收容由内侧联轴器部件26、滚珠27以及保持架28构成的内部部件的口部29；以及从口部29沿轴向一体延伸的轴部30构成。中间轴22的轴端被压入内侧联轴器部件26并通过花键嵌合以能够传递转矩的方式结合。
在等速万向联轴器6的外侧联轴器构件24与中间轴22之间装配有用于防止被封入联轴器内部的润滑脂等润滑剂的泄漏且用于防止来自联轴器外部的异物侵入的树脂制的蛇腹状防护罩31，从而成为通过防护罩31来封闭外侧联轴器构件24的开口部的结构。
该防护罩31包括：通过防护罩带32而紧固固定于外侧联轴器构件24的外周面的大径端部33；通过防护罩带34而紧固固定于中间轴22的外周面的小径端部35；将大径端部33与小径端部35连结，并从该大径端部33朝向小径端部35缩径的挠性的蛇腹部36。
在该车轮用轴承装置中，在外侧联轴器部件24的轴部30的内盘侧外周面形成圆柱形状的嵌合面61，并且在轴部30的外盘侧外周面形成由沿轴向延伸的多个凸部37构成的外花键。与此相对，在轮毂圈1的轴孔38的内盘侧内周面形成圆筒形状的嵌合面62，并且在该轴孔38的外盘侧内周面形成仅相对于上述的凸部37的周向侧壁部43具有过盈量的多个凹部39(参照图7B)。需要说明的是，上述的凸部37形成为剖面梯形的齿形状，然而也可以是渐开线齿形状。
在该车轮用轴承装置中，将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38，通过仅将凸部37的周向侧壁部43(参照图7B)的形状转印于作为对象侧的凹部形成面的轮毂圈1的轴孔38而形成凹部40，构成凸部37与凹部40的嵌合接触部位在整个区域X密接的凹凸嵌合结构M(参照图2)。需要说明的是，作为外侧联轴器部件24以及轮毂圈1的材质，优选以S53C等为代表的机械结构用的中碳钢。
该车轮用轴承装置具备以下这种螺纹紧固结构N(参照图2)。该螺纹紧固结构N由形成于外侧联轴器部件24的轴部30的轴端的内螺纹部41、以与该内螺纹部41螺合的状态卡止于轮毂圈1的作为外螺纹部的螺栓42构成。在该结构中，通过使螺栓42与轴部30的内螺纹部41螺合而以使该螺栓42卡止于轮毂圈1的状态进行紧固，从而将等速万向联轴器6固定于轮毂圈1。需要说明的是，车轮用轴承20形成为通过紧固部11防止内圈2脱出而与轮毂圈1一体化的结构，因此能够与等速万向联轴器6的外侧联轴器部件24分离。
然而，在该车轮用轴承装置中，车轮用轴承20的轮毂圈1的紧固部11与外侧联轴器部件24的肩部45处于对接的接触状态，因此例如在车辆起步时，可能会在轮毂圈1的紧固部11与外侧联轴器部件24的肩部45之间产生被统称为咔咔(カツキン)音的爬行音。就该爬行音而言，在车辆起步时，当相对于处于静止状态的车轮用轴承20的轮毂圈1而从等速万向联轴器6的外侧联轴器部件24负载有旋转转矩时，欲从外侧联轴器部件24向轮毂圈1传递旋转转矩，然而由于外侧联轴器部件24与车轮用轴承20之间的传递转矩变动和外侧联轴器部件24的扭转，而在轮毂圈1的紧固部11与外侧联轴器部件24的肩部45的抵接面上产生急剧的滑动。该急剧的滑动成为原因而产生爬行音。
作为将该爬行音防患于未然的手段，在以上所说明的螺纹紧固结构N中，设定为比外侧联轴器部件24相对于轮毂圈1压入时的紧固转矩小的紧固转矩。即，在外侧联轴器部件24相对于轮毂圈1压入后，将螺纹紧固状态暂时松缓，再次设定为比该压入时的紧固转矩小的紧固转矩。由此，能够对产生于轮毂圈1的紧固部11与外侧联轴器部件24的肩部45的抵接面上的面压进行最佳的管理，从而能够将在该抵接面上产生因急剧的滑动而引起的爬行音防患于未然。
在该车轮用轴承装置中，与由轮毂圈1、内圈2、多列滚动体3、4以及外圈5构成的车轮用轴承20结合的固定式等速万向联轴器6构成驱动轴21的一部分。如图3所示，从汽车的发动机向车轮传递动力的驱动轴21具备如下结构，即，由于需要使因发动机与车轮的相对位置关系的变化而引起的角度位移与轴向位移对应，因此一般而言在发动机侧(内盘侧)装备滑动式等速万向联轴器51，在车轮侧(外盘侧)装备固定式等速万向联轴器6，通过中间轴22而将两者的等速万向联轴器6、51连结。
如图4所示，在将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38之前，在轴部30的内盘侧外周面形成圆柱形状的嵌合面61，并且在轮毂圈1的轴孔38的内盘侧内周面形成圆筒形状的嵌合面62，因此通过使轴部30的嵌合面61与轮毂圈1的轴孔38的嵌合面62嵌合，能够容易地实施相对于轮毂圈1的轴部30的轴心对齐。
另外，如图6A以及图6B所示，在位于轮毂圈1的内盘侧的嵌合面62与位于外盘侧的凹部39之间设置有对压入的开始进行引导的引导部64。该引导部64形成有比轴部30的凸部37大的凹部65(参照图1的放大部分)。即，在凸部37与凹部65之间形成有间隙m(参照图6B)。在通过该引导部64将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1时，能够以将轴部30的凸部37可靠地压入轮毂圈1的凹部39的方式进行引导，因此能够实施稳定的压入而防止压入时的偏芯、倒芯等。
如图7A、图7B、图8A以及图8B所示，在轴部30向轮毂圈1压入时，通过仅将凸部37的周向侧壁部43的形状转印于轮毂圈1的轴孔38而形成凹部40。此时，相对于凸部37而预先形成凹部39(参照图6A)，因此与如以往那样将凸部137转印于圆筒部139的情况(参照图12)相比，能够降低用于在凸部37与凹部40的嵌合接触部位整个区域X(参照图2)内使其密接的压入载荷。需要说明的是，凸部37的径向前端部44与凹部39不具有过盈量，因此凸部37的径向前端部44的形状不会转印于凹部39。
在此，以上述凹部39仅相对于凸部37的周向侧壁部43具有过盈量n的方式，将该凹部39的周向尺寸设定为比凸部37小。另外，凸部37的除周向侧壁部43以外部位、即凸部37的径向前端部44与凹部39不具有过盈量，因此通过将凹部39的径向尺寸设定为比凸部37大，从而凹部39相对于凸部37的径向前端部44具有间隙p。如此，以仅相对于凸部37的周向侧壁部43具有过盈量n的方式设定，因此与如以往那样包括凸部137的径向前端部的情况、即在从凸部137的山形山腰到山形顶部的范围α内设置过盈量的情况(参照图13)相比，能够进一步降低压入载荷。
其结果是，如图3～图5所示，能够以由螺栓42的紧固产生的轴向力以下的力相对于轮毂圈1而压入外侧联轴器部件24。即，在汽车制造商的车辆组装时，在通过螺栓63而将车轮用轴承20固定于从车身的悬架装置延伸的转向节52之后，能够通过螺纹紧固结构N的螺栓42的牵引力，容易地将等速万向联轴器6的外侧联轴器部件24的轴部30压入车轮用轴承20的轮毂圈1的轴孔38，能够容易地将驱动轴21的等速万向联轴器6组装于车轮用轴承20而提高向车身组装时的作业性，将该组装时的部件的损伤防患于未然。
如此，在将车轮用轴承20安装于车身的转向节52之后将外侧联轴器部件24压入该车轮用轴承20的轮毂圈1时，无需另外准备专用的夹具，能够通过作为构成车轮用轴承装置的部件的螺栓42而容易地使等速万向联轴器6与车轮用轴承20结合。另外，能够通过赋予由螺栓42的紧固产生的轴向力以下的比较小的牵引力而进行压入，因此实现了螺栓42的牵引作业性的提高。并且，不需要赋予较大的压入载荷即可，因此能够防止凹凸嵌合结构M处的凹凸损伤(挤裂)，能够实现高品质且长寿命的凹凸嵌合结构M。
在将该外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38时，随着由凸部37的周向侧壁部43引起的凹部形成面的极小的塑性变形以及切削加工，而将凸部37的周向侧壁部43的形状转印于该凹部形成面。此时，通过凸部37的周向侧壁部43进入凹部形成面而成为轮毂圈1的内径略微扩径的状态，从而允许凸部37的轴向上的相对移动。如果该凸部37的轴向上的相对移动停止，则轮毂圈1的内径欲恢复初始的直径而缩径。由此，能够在凸部37与凹部40的嵌合接触部位整个区域X内密接，从而将外侧联轴器部件24与轮毂圈1牢固地结合一体化。
通过这种低成本且可靠性高的结合，在轴部30与轮毂圈1的嵌合部分的径向以及周向上未形成产生松动的间隙，因此能够有助于嵌合接触部位整个区域X传递旋转转矩而稳定地传递转矩，能够长期防止刺耳的打齿声。由于如此在嵌合接触部位整个区域X内密接，因此转矩传递部位的强度提高，因此实现了车辆用轴承装置的轻量小型化。
在将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38时，凸部37的表面硬度比凹部39的表面硬度大。在该情况下，将凸部37的表面硬度与凹部39的表面硬度之差形成为在HRC中为20以上。由此，通过压入时的塑性变形以及切削加工，能够容易地将凸部37的周向侧壁部43的形状转印于对象侧的凹部形成面。需要说明的是，凸部37的表面硬度按HRC为50～65，另外，作为凹部39的表面硬度按HRC优选为10～30。
在轮毂圈1的轴孔38与外侧联轴器部件24的轴部30之间设置收容部67，所述收容部收容通过由压入进行的凸部形状的转印而产生的挤出部66(参照图7A以及图8A)。由此，能够将通过由压入进行的凸部形状的转印而产生的挤出部66保持于收容部67，从而能够防止该挤出部66进入装置外的车辆内等。通过将该挤出部66保持于收容部67，从而无需挤出部66的去除处理，能够实现作业工时的减少，能够实现作业性的提高以及成本降低。
在以上所说明的凹凸嵌合结构M中，将模数规定为0.3～0.75的范围内。在此，模数是指如图8B以及图9所示将形成于外侧联轴器部件24的轴部30的外周面的凸部37与形成于轮毂圈1的轴孔38的内周面的凹部40嵌合的嵌合结构的节圆直径(PCD)除以凸部37的数量Z(齿数)而得到的值(PCD/Z)。在将凸部137转印于圆筒部139的现有的凹凸嵌合结构(参照图13)中，将该凹凸嵌合结构的模数设定为1.0左右，相对于此，在本实施方式的凹凸嵌合结构M中，将模数规定为0.3～0.75的范围。
如此，通过将凹凸嵌合结构M的模数规定为0.3～0.75的范围，而使外侧联轴器部件24的轴部30的凸部37与轮毂圈1的轴孔38的凹部40可靠地啮合，因此能够充分确保车轮用轴承20与等速万向联轴器6之间的转矩传递容量。另外，能够可靠地降低将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38时的压入载荷，能够通过螺纹紧固结构N的螺栓42的牵引力，容易地将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38。
需要说明的是，当凹凸嵌合结构M的模数比0.3小时，由于凹部39相对于凸部37的嵌合量过小，因此难以在车轮用轴承20与等速万向联轴器6之间确保足够的转矩传递容量。相反，当凹凸嵌合结构M的模数比0.75大时，由于凹部39相对于凸部37的嵌合量过大，因此难以降低将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38时的压入载荷，难以通过螺纹紧固结构N的螺栓42的牵引力将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38。
另外，如图8A以及图9所示，在该凹凸嵌合结构M中，将节圆直径(PCD)与嵌合接触部位整个区域X的轴向长度(以下，简称为嵌合长度)之比规定为2.0～3.0的范围内。在此，节圆直径与嵌合长度之比是指将节圆直径除以嵌合长度而得到的值(PCD/X)。在将凸部137转印于圆筒部139的现有的凹凸嵌合结构(参照图13)中，将节圆直径与嵌合长度之比设定为比1.0小，相对于此，在本实施方式的凹凸嵌合结构M中，将节圆直径与嵌合长度之比规定为2.0～3.0的范围内。
如此，通过将节圆直径与嵌合长度之比规定为2.0～3.0的范围内，能够可靠地降低将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38时的压入载荷，能够通过螺纹紧固结构N的螺栓42的牵引力，容易地将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38。另外，能够使凸部37的剪切强度比外侧联轴器部件24的轴部30的破坏强度高，从而能够确保凹凸嵌合结构M的足够的强度。
需要说明的是，当节圆直径与嵌合长度之比小于2.0时，由于与节圆直径相比嵌合长度过大，因此难以降低通过螺纹紧固结构N的螺栓42的牵引力将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38时的压入载荷，难以将外侧联轴器部件24的轴部30压入轮毂圈1的轴孔38。另外，难以实现装置的小型化以及轻量化。相反，当节圆直径与嵌合长度之比大于3.0时，由于与节圆直径相比嵌合长度过小，因此凸部37的剪切强度比外侧联轴器部件24的轴部30的破坏强度低，从而难以确保凹凸嵌合结构M的足够的强度。
在以上的实施方式中，例示了通过使螺栓42与轴部30的内螺纹部41螺合而以使螺栓42卡止于轮毂圈1的端面的状态进行紧固的结构，然而作为其他的螺纹紧固结构，如图10所示，可以由形成于外侧联轴器部件24的轴部30的轴端的外螺纹部68、以及以与该外螺纹部68螺合的状态卡止于轮毂圈1的端面的作为内螺纹部的螺母69构成。在该结构中，通过使螺母69与轴部30的外螺纹部68螺合而以使螺母69卡止于轮毂圈1的状态进行紧固，从而将等速万向联轴器6固定于轮毂圈1。
另外，在以上的实施方式中，例示了应用于将形成于由轮毂圈1以及内圈2构成的内侧部件的多列内侧轨道面7、8中的一方、即外盘侧的内侧轨道面7形成于轮毂圈1的外周的(成为第三代)类型的驱动车轮用轴承装置的情况，然而本发明并不限定于此，也能够应用于将一对内圈压入轮毂圈的外周，将外盘侧的轨道面7形成于一方的内圈的外周并且将内盘侧的轨道面8形成于另一方的内圈的外周的(称为第一、第二代)类型的驱动车轮用轴承装置。
本发明并不被上述的实施方式进行任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能够以各种方式来实施，本发明的范围由权利要求书示出，并且包含与权利要求书的记载等同的含义以及范围内的全部变更。

Claims (12)

1.一种车轮用轴承装置，其具备车轮用轴承，
所述车轮用轴承包括：外侧部件，其在内周形成有多列外侧轨道面；内侧部件，其在外周具有与所述外侧轨道面对置的多列内侧轨道面，且由轮毂圈和内圈构成；多列滚动体，其夹装于所述外侧部件的外侧轨道面与内侧部件的内侧轨道面之间，
通过将等速万向联轴器的外侧联轴器部件的轴部嵌合于所述轮毂圈的内径中，从而能够利用螺纹紧固结构将等速万向联轴器以能够分离的方式与所述车轮用轴承结合，
所述车轮用轴承装置的特征在于，
在所述轮毂圈和所述外侧联轴器部件的轴部中的任一方形成有沿轴向延伸的多个凸部，在所述轮毂圈和所述外侧联轴器部件的轴部中的另一方形成有仅相对于所述凸部的周向侧壁部具有过盈量的多个凹部，通过将所述多个凸部压入形成有所述多个凹部的另一方，仅将凸部的所述周向侧壁部的形状转印于该另一方，从而构成所述凸部与所述凹部的嵌合接触部位在整个区域密接的凹凸嵌合结构。
2.根据权利要求1所述的车轮用轴承装置，其中，
仅相对于所述凸部的周向侧壁部具有过盈量的凹部的周向尺寸被设定为比所述凸部小。
3.根据权利要求1或2所述的车轮用轴承装置，其中，
所述凸部的表面硬度设定为比所述凹部的表面硬度大。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述凹凸嵌合结构中的模数规定为0.3～0.75的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述凹凸嵌合结构中的节圆直径与嵌合长度之比规定为2.0～3.0的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
能够以由所述螺纹紧固结构产生的轴向力以下的力相对于所述轮毂圈压入所述外侧联轴器部件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述螺纹紧固结构设定为比所述外侧联轴器部件相对于所述轮毂圈压入时的紧固转矩小的紧固转矩。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述螺纹紧固结构由形成于所述外侧联轴器部件的轴部的轴端的内螺纹部和以与所述内螺纹部螺合的状态卡止于所述轮毂圈的外螺纹部构成。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述螺纹紧固结构由形成于所述外侧联轴器部件的轴部的轴端的外螺纹部和以与所述外螺纹部螺合的状态卡止于所述轮毂圈的内螺纹部构成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述凸部设置于所述外侧联轴器部件的轴部，所述凹部设置于所述轮毂圈。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述凹凸嵌合结构具有收容部，所述收容部收容通过压入进行的凸部形状的转印而产生的挤出部。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的车轮用轴承装置，其中，
所述凹凸嵌合结构具有对压入的开始进行引导的引导部。
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